CN1875452B - 电子束处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个实施例是电子束处理设备，其包括：(a)室；(b)具有暴露到室的内部的相对较大面积表面的阴极(122)；(c)其中具有孔的阳极(126)，其暴露在室的内部并与阴极间隔工作距离；(d)布置在室内部面对阳极的晶片保持器(130)；(e)负电压源(129)，其输出施加到阴极以提供阴极电压；(f)电压源(131)，其输出施加到阳极；(g)适合于允许气体以气体引入速率进入室的气体入口(129)；和(h)适合于以排出速率从室排出气体的泵(135)，所述引入速率和所述排出速率在室中提供气体压力；其中阴极电压、气体压力和工作距离的值设置为使得阴极和阳极之间没有电弧并且工作距离大于电子平均自由路径。

Description

电子束处理设备
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及利用电子束处理膜的设备、以及操作这种设备的方法。
背景技术
集成电路(“ICs”)(例如但不限于半导体ICs)的制造是很复杂的，并且由于需要更高的器件速度导致增大了对器件设计的迫切需求，因此制造变得更加复杂。目前的制造设备通常生产具有0.13um特征尺寸的器件，而未来的设备很快将产生具有更小特征尺寸的器件。
对于具有0.13um及以下的最小特征尺寸的ICs来说，RC延迟和串扰的问题变得很重要。例如，由用在互连系统中的金属的阻抗和用在金属互连之间的绝缘电介质材料的介电常数所确定的RC延迟部分地限制了器件速度。此外，随着几何参数和器件尺寸的减小，半导体工业已经试图避免由于ICs中的绝缘层不足引起的寄生电容和串扰。达到ICs中所要求的低RC延迟和较高性能的一种方法包括在绝缘层中使用具有低介电常数的电介质材料(低-k材料)。这样的材料是通过沉积具有低介电常数的材料(例如但不限于搀杂碳的氧化物(“CDO”))、并通过利用电子束处理沉积的材料来制造的，其中电子束例如但不限于由诸如美国专利No.5,003,178(‘178专利)中公开的电子束处理设备所提供的电子束。
随着膜(例如但不限于电介质膜)的厚度减小，用于处理这样的膜的电子束能量也必须减小。对于根据‘178专利制造的电子束处理设备来说，为了减小能量，用于使在阴极和阳极之间的产生和加速区域中产生的电子加速的阴极电压也必须减小。例如，对于具有大约1.3gm/cm3密度的1um厚的膜来说，阴极电压可以是大约6.5KV；对于
Figure G2004800316668D00011
厚的膜，阴极电压可以是大约4KV；对于
Figure G2004800316668D00012
厚的膜，阴极电压可以是大约2KV。但是，我们已经发现对于(i)特定的阴极-阳极间距、(ii)特定的电子束电流值和(iii)设备中特定的气体类型来说，随着阴极电压减小，电子束处理设备中的气体压力必须减小。我们相信这是因为：(a)随着阴极电压减小，需要大量的离子以在阴极处产生足够的电子，来维持电子束电流；(b)需要较大的压力使能够产生大量的离子；以及(c)在较低的阴极电压处来自阴极的电子的生产量较低。
但是，如‘178专利所指导，阴极-阳极间距(在‘178专利中也称作工作距离)需要小于气体中的电子平均自由路径，以防止击穿(也就是形成电弧或瞬时放电)。如目前所知，电子平均自由路径(λ)：(a)与气体压力成反比；并且(b)随着阴极电压减小而减小。由此，根据‘178专利的指导，为了处理较薄的膜，阴极电压减小，压力增大，并且工作距离减小。但是，小的工作距离在一些应用中出现问题，这些应用例如但不限于处理300mm晶片的应用并包括加热晶片的这种应用。在这些应用中，对于小的工作距离，阳极可能较大使得弯曲或歪曲可能变成问题。
考虑到以上，需要一种可以以大于电子平均自由路径的工作距离操作的电子处理设备。
发明内容
本发明的一个或多个实施例有利地满足了本领域中上述需求中的一个或多个。具体地，本发明的一个实施例是电子束处理设备，其包括：(a)室；(b)具有暴露到室内部的相对较大面积表面的阴极；(c)其中具有孔的阳极，其暴露在室的内部并与阴极间隔工作距离；(d)布置在室内部面对阳极的晶片保持器；(e)负电压源，其输出施加到阴极以提供阴极电压；(f)电压源，其输出施加到阳极；(g)适合于允许气体以气体引入速率进入室的气体入口；和(h)适合于以排出速率从室中排出气体的泵，所述引入速率和所述排出速率在室中提供气体压力；其中阴极电压、气体压力和工作距离的值设置为使得阴极和阳极之间没有电弧并且工作距离大于电子平均自由路径。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例制造的电子束处理设备；
图2示出根据本发明的一个实施例制造的电子束处理设备的局部剖视图；
图3A和3B示出根据本发明的一个实施例制造的带有孔阵列的阳极的剖视图；
图4示出图1的电子束处理设备，其还包括反馈控制电路；和
图5示出图1的电子束处理设备的局部视图，其帮助说明设备操作的一些细节。
具体实施方式
本发明的一个或多个实施例涉及美国专利No.5,003,178(‘178专利)中所公开类型的电子束处理设备，其在阴极电压、气体压力和工作距离(也就是在电子束处理设备的产生和加速区域中阴极和阳极之间的距离)的值在这样的范围内操作，其中在产生和加速区域中工作距离超过电子平均自由路径。如将要详细描述的，阴极电压、气体压力和工作距离的这些值可以由本领域的普通技术人员容易地确定而不需要过多的试验。2002年11月21日提交的名为“Improved Large Area Source For UniformElectron Beam Generation”、序列号为10/301,508的共同未决专利申请(其中共同未决专利申请和本专利申请被共同转让)通过引用包含在这里。
设备：
图1示出根据本发明的一个实施例制造的电子束处理设备100。如图1所示，电子束处理设备100包括真空室120；大面积阴极122(例如但不限于具有从大约25.8平方厘米(4平方英寸)至大约4516.1平方厘米(700平方英寸)的面积的阴极)；阳极126；和晶片或衬底保持器130。如图1进一步所示，阳极126布置在衬底保持器130(位于电离区域138中)和阴极122之间。阳极126布置成距离阴极126工作距离，工作距离根据本发明的一个或多个实施例来确定(将在以下的名为“操作”的部分中详细描述)。
如图1所示，电子源100还包括：(a)高压绝缘子124，其布置在阴极122和阳极126之间并可操作以隔离阴极122与阳极126；(b)阴极封盖绝缘子128，其位于真空室120外部以为用户提供电保护；(c)气体管线127，其具有根据本领域普通技术人员已知的大量方法中的任何一种制造的入口以提供用于允许气体以特定的进入速率从源107进入真空室120的机构；(d)可调漏泄阀132，其连接至真空泵135(真空泵135可以是能够将真空室120的压力从大气压力抽吸至大约1mTorr到大约200mTorr范围的压力的商用真空泵中的任意一种)，真空泵135从室120抽吸气体以控制真空室120内部的压力；(e)可调的高压电源129，其连接至阴极122；以及(f)可调的低压电源131，其连接至阳极126。
根据本发明的一个或多个实施例，从可调的高压电源129施加高压(例如大约-500V和大约-30KV之间或更高的负电压)至阴极122。根据本发明的一个实施例，高压电源129可以是由Bertan of Hicksville，NewYork制造的Bertan Model #105-30R电源或由Spellman High VoltageElectronics Corp.of Hauppage，New York制造的Spellman Model #SL30N-1200X258电源。可调的低压电源131(例如能够提供源电流或阱电流的ad.c.电源)被用于施加相对于施加至阴极122的电压为正的电压至阳极126。例如，施加至阳极126的电压可以在从大约0V至大约-500V的范围内。根据本发明的一个实施例，低压电源131可以是从Acopian of Easton，Pennsylvania得到的Acopian Model #150PT12电源。
将被处理的晶片或衬底，例如衬底125，放置在晶片或衬底保持器130上。根据本发明的一个或多个实施例，根据本领域普通技术人员公知的大量方法中的任意一种，衬底125可以由加热装置(为了容易理解本发明没有示出)来加热，加热装置例如但不限于布置在晶片或衬底保持器130中的电阻加热器，或根据本领域普通技术人员公知的大量方法中的任意一种，衬底125可以通过布置成辐射衬底125的一个或多个红外灯来加热。在利用灯提供加热机构的实施例中，来自灯的一些辐射输出可以在室120内反射至阳极126，并且阳极126持续暴露至这样的辐射可以引起阳极126过热并破裂。由此，根据本发明的一个或多个这样的实施例，真空室120的内部部分可以被喷丸、变黑、变粗糙、或阳极电镀以将室内部的反射系数减小为小于约0.5。以这种方式，来自灯的部分反射输出可以被真空室120的内部吸收。
晶片或衬底保持器130可以距离阳极126相对大的距离(例如但不限于10至30mm)来放置，以防止电子在晶片125上形成阳极126的图像。通过使用例如但不限于由‘178专利的图3所示的围绕真空室120的偏转线圈所产生的随时间变化的磁场，晶片125的辐射可以进一步使电子束扫过整个晶片125。
图2示出根据本发明的一个实施例制造的电子束处理设备400的局部剖视图。如图2所示，电子束处理设备400包括：(a)真空室420；(b)大面积阴极422；(c)上绝缘子424a；(d)下绝缘子424b；和(e)支架410，其布置在上绝缘子424a和下绝缘子424b之间。阳极426横过真空室420布置在支架410上，使得空间415被界定在阳极426之上和围绕阳极526的外周。有利地，以这种方式，阳极426自由地在空间415中移动以减小与阳极426的温度变化引起的膨胀和缩小关联的应力。在一个这样的实施例中，阳极426浮动，也就是说，其不机械地附装到支架410。
根据本发明的一个或多个实施例，电子束处理设备100的阳极126和/或电子束处理设备400的阳极426(整个或其表面)可以由导电材料制造，这样的导电材料例如但不限于Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。为了在相对高的温度处(例如在大约200℃和大约600℃之间的温度范围内)处理膜，铝可以提供比石墨更合适的材料。例如，铝通常具有比石墨更高的导热性，并且因此，由铝形成的阳极可以比由石墨形成的阳极在高温下弯曲更少。此外，铝具有比石墨低的辐射率，并且此导致通过辐射(例如从晶片125)至阳极的较低传热性。例如，在大约400℃的处理温度处，石墨阳极的温度可能升高到大约225℃，而同等放置的铝阳极的温度可能仅升高至大约100℃。此外，铝比石墨具有较低的溅射生产率，由此导致晶片125上的更少污染。应当注意，除了阳极126由铝制成之外，阴极122和真空室120也可以由铝制成。但是，阴极122的表面也可以由Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金制造。
阳极126可以是例如但不限于栅格、网眼或具有穿过其布置的孔阵列的板。例如，根据本发明的一个或多个实施例，孔的尺寸可以变化以补偿有时在阳极126的边缘处发生的束密度的减小。以这种方式，可以沿直径产生更加均匀的电子束。
图3A示出包括孔510的阵列的阳极526的实施例，孔510的直径从阳极526的中心至阳极526的边缘逐渐增大。图3B示出包括孔560的阵列的阳极576的另一个实施例，孔560的直径从阳极576的中心至阳极576的边缘逐渐减小。孔的阵列的示例和用于形成孔的方法更详细地描述在美国专利No.6,407,399中，其通过引用而包含在这里。
图4示出图1的电子束处理设备100，其还包括反馈控制电路300。在一些应用中，可能要求以不同的电子束能量提供恒定的束电流。例如，可能需要处理形成在衬底上的膜的上层，而不处理底层。这可以通过利用能量足够低使得束中的大部分电子被上层吸收的电子束来完成。处理上层之后，可能需要处理膜的上层和下层。这可以通过提高电子束的加速电压使得其可以完全穿透膜来完成。反馈控制电路300被构造成改变施加到阴极122的加速电压同时保持恒定的电子束电流。如图4所示，反馈控制电路300包括积分器366和传感电阻390，传感电阻390放置在晶片保持器130和积分器366之间以取样电子束电流。可替换地，电子束电流可以在栅格阳极126处取样，因为一部分电子束在那里被拦截。如图4进一步所示，两个单位增益电压转发器392缓冲传感电阻390上获取的信号，并将其供给到具有可变增益电阻394的放大器396。放大器396的输出控制栅格阳极126上的电压，使得电子束电流的增加将引起施加到栅格阳极126的偏压减小。放大器396的增益可以通过调节可变增益电阻394来调节，使得由加速电压的变化引起的电流的任何变化由施加至阳极126的偏压的变化来抵消，由此保持恒定的电子束电流。可替换地，放大器396的输出可以连接至电压控制的可调漏泄阀控制器398以控制可调漏泄阀132，以抵消由于电离区域138中的压力升高或降低引起的放射电流的变化。此外，还可以通过利用到可调漏泄阀控制器398和到栅格阳极126的反馈信号来提供电子束电流控制。
操作：
图5示出图1的电子束处理设备100的局部视图，其帮助图示设备操作的一些细节。为了启动电子束处理设备100中的电子发射，阳极126和晶片保持器130之间的电离区域中的气体必须被电离。根据本发明的一个或多个实施例，气体可以包括例如但不限于氦、氩、氮、氢、氧、氨、氖、氪和氙中的一种或多种。根据本领域普通技术人员公知的大量方法中的任意一种，电离气体的步骤可以通过自然产生伽马射线来启动，或者可以通过布置在真空室120内部的高压火花隙来启动。
阳极126被从低压电源131施加至其上的例如从大约0V至大约-500V范围内的电压负偏压。电离一旦被启动，如图5所示，正离子242朝向负偏压的阳极126被吸引。这些正离子242穿过阳极126中的孔进入阴极122和阳极126之间的电子产生和加速区域136。在区域136中，由于从高压电源129施加至阴极122的电压(例如在大约-500V至大约-30KV范围内或更高的电压)，正离子242朝向阴极122加速。基于对阴极122的表面的撞击，正离子242产生电子244，电子244被向后朝向阳极126加速。一些电子244撞击阳极126，但是大量穿过阳极126，并继续以轰击布置在晶片或衬底保持器130上的晶片125。此外，一些电子244电离电离区域138中的气体分子。
如‘178专利所指导的，阴极122和阳极126之间的工作距离小于产生和加速区域136中电子244的平均自由路径，以防止不稳定的电弧或高压击穿。如‘178专利进一步所指导的，工作距离上的这种限制使得存在于产生和加速区域136中的正离子由施加至阳极126的电压控制。通过改变施加至阳极126的电压，反过来实现了电子发射，并且因此实现了从非常小的电流至非常大的电流连续地控制电子束电流。如‘178专利进一步所指导的，还可以通过使用可调漏泄阀132调整真空室120中的气体压力(升高或降低气体压力，分别升高或降低电离区域138与产生和加速区域136中的分子数量)，来控制电子发射，并且因此控制电子束电流。但是，由于调整真空室120中的气体压力所需的相对慢的响应时间，更好的是最初调整气体压力以产生标称电子束电流，并且之后调整施加到阳极126的电压以进一步控制电子束电流。由此，在根据‘178专利的指导设计电子束处理设备中，阴极122和阳极126之间的工作距离必须足够小，使得其小于由用于特定处理应用的最低需要的阴极电压和相关的气体压力所确定的电子平均自由路径。
不论‘178专利的指导，我们已经发现在阴极电压、气体压力和工作距离的合适值处可以保持电子束处理设备100的无电弧操作，在该合适值中，工作距离超过产生和加速区域136中的电子平均自由路径。例如，我们已经能够在2KEV的阴极电压和3mA及以上的电子束电流时无电弧地操作电子束处理设备：(a)在70mTorr以上的压力和10mm的工作距离时；(b)在45mTorr以上的压力和15mm的工作距离时；和(c)在40mTorr以上的压力和20mm的工作距离时。据此，并根据本发明的一个或多个实施例，可以增大工作距离至大于电子平均自由路径的值。事实上，根据本发明的一个或多个实施例(如下详细所述)，工作距离可以增大至与在产生和加速区域136中获得没有电弧或击穿的情况相一致的值。有利地，我们的发现实现了可以利用：(a)足够小以在处理薄膜中有用的阴极电压值；(b)足够高以将电子束电流保持在阴极电压的这样小的值处的气体压力值；和(c)工作距离的值，其提供了足够的工作公差以减少例如但不限于由诸如阳极126之类的室元件的受热引起的问题。
根据本发明的一个或多个实施例，利用较高的气体压力的能力对一些原因来说是有利的。首先，诸如氦之类的气体需要较高的气体压力以保持电子束电流，因为氦具有24V的电离电势，并且由此，需要产生较多的离子以维持操作。第二，例如氦和氢之类的较轻气体的使用需要较高的气体压力以保持电子束电流，因为与诸如氩之类的较重气体相比，它们的离子从对阴极122的撞击中产生相对较少的电子。例如，对于4KV的阴极电压、4mA的电子束电流(具体的电子束电流值被典型地确定以提供合理的处理生产量)、和100uC/cm2的电子剂量来说，对于氩典型的气体压力值可能是35mTorr，而对于氦的同等气体压力值可能是160mTorr。注意由于一些原因，在一些处理应用中诸如氦和氢之类的较轻气体的使用可能比诸如氩之类的较重气体更有利。首先，较轻气体的离子可以引起从阳极126的较少溅射，并且由此减小被处理的晶片125的污染。第二，较轻气体的离子可以通过撞击到被处理的晶片125传递较少的能量。第三，在一些应用中通过加入化学效应至处理，例如通过完成不饱和键，诸如氢之类的气体的使用可以更加有利。
根据本发明的一个或多个实施例，操作电子束处理设备100或400的合适条件必需利用阴极电压、气体压力和工作距离的值，使得不会发生电压击穿，并且工作距离大于电子平均自由路径。以下描述了本领域普通技术人员如何根据本发明的一个或多个实施例容易地确定工作距离而不需要过多的试验。此外，根据本发明进一步的一个或多个实施例，如以下所述，通过参考帕邢定律(Paschen‘Law)可以获得这种确定。
帕邢定律描述了击穿电压如何随用于均匀的场电极间隙的气体压力P和工作距离d变化，其中间隙中的电场是均匀的，并且设定为V/d。帕邢定律反映了气体中的汤森(Townsend)击穿机理，并陈述了间隙的击穿特性是气体压力P和工作距离d的函数(对于带较高负电的气体来说需要进行一些修改，因为它们非常快地重组次级电子)。
自从Paschen的论文在1889年发表以后，已经完成了大量的研究以为定律提供理论基础，并为击穿的机理发展更好的理解。但是，许多因素对间隙的击穿具有影响，这些因素例如但不限于辐射、表面不规则度等等。由此，尽管理论基础可能帮助理解间隙为何击穿，但是它并非必然能在任意给定的情况下提供比由以下提供的击穿电压更精确的值。一般来说，通过拟合经验数据，导出击穿的方程，并选择合适的参数。例如，击穿电压Vbd可以由以下来给定：Vbd＝B*P*d/(C+ln(P*d))；其中C＝ln(A/ln(1+1/γ))是压力；P是压力；d是电极之间的间隙或工作距离；γ代表每个离子撞击电极产生二次电子的效率(其依赖于电极材料、离子及其能量，其能量反过来由E/N的比率确定——其中E是电场，而N是气体粒子密度)；并且A和B是依赖于具体气体的常数。用于Vbd的方程可以用于产生“帕邢曲线”，其给出了击穿电压对Pd乘积的依赖度。
如下通过例行试验可以确定操作的合适值。首先，选择用于电子束处理设备的合适工作距离。接下来，选择由需要处理晶片的电子能量所确定的阴极电压值。接下来，在测量电子束电流(例如利用与高压电源129串连布置的电流探测器)的同时，改变气体压力以保持有效、均匀的电子束。测量电流以确定提供有用的生产量的电流值(例如但不限于，电子束电流可以在大约1mA至大约40mA的范围)，并确定使用的阴极电压、气体压力和工作距离值不会导致在产生和加速区域138中产生电弧或击穿(击穿可以由微弱的等离子或电弧来证明，等离子或电弧还可以由阴极处的电压或电流峰值来观测到)。由于在电离区域138中的碰撞，在较低的气体压力处操作以减少电子能量损耗和/或束的方向性看起来是理想的，但是我们已经发现在诸如搀杂碳的氧化物(“CDO”)膜的处理之类的具体应用中，较高气体压力的使用不会显著地影响处理结果。
根据本发明的一个或多个进一步的实施例，气体压力的有效值可以通过使压力和工作距离的乘积降到用于具体的气体、具体的阴极材料和希望的工作距离的Paschen曲线以下的需求来估计。
本领域的技术人员应当认识到仅为了说明和描述的目的已经介绍了前述的描述。由此，其并不意图穷举或将本发明限制在所公开的精确形式中。例如，尽管以上讨论了一些尺寸，但是它们仅仅是说明性的。此外，术语衬底包括适合于加工成集成电路或其它微电子器件的那些，并使用该词的最广泛的意思。用于本发明的合适衬底不排他地包括半导体材料，例如砷化镓(GaAs)、锗、硅、锗化硅、铌酸锂和包含硅的合成物，例如晶体硅、多晶硅、非晶硅、外延硅和二氧化硅及其结合组合物。术语衬底还包括任何种类的玻璃衬底。

Claims (17)

1.一种电子束处理设备，包括：
(a)室，包括：
(i)具有能够产生电子的暴露的表面的阴极；
(ii)具有孔的阳极，所述阳极与所述阴极间隔工作距离，所述工作距离大于由所述阴极产生的电子的平均自由路径；
(iii)面对所述阳极的晶片保持器；和
(iv)允许气体以气体引入速率进入所述室的气体入口；
(b)将气体从所述室以气体排出速率排出的泵，所述气体引入速率和所述气体排出速率在所述室内提供了气体压力；
(c)负电压源，其输出施加至所述阴极以提供阴极电压；和
(d)电压源，其输出施加至所述阳极，
其中所述阴极电压的值、所述室中的气体压力值和所述工作距离使得在以比来自所述阴极的所述电子的所述平均自由路径大的工作距离间隔开的所述阴极和所述阳极之间没有电弧。
2.如权利要求1所述的设备，还包括气体源，所述气体源包括Ne、He、Ar、H2、O2、Kr、Xe和N2中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述阴极的所述暴露的表面的材料从由以下材料组成的组中选择：Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述阳极的至少一个表面的材料从以下材料组成的组中选择：Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述负电压源能够提供从-0.5KV至-10KV范围内的输出电压。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述泵提供大于40mTorr的气体压力。
7.一种在电子束处理设备中用电子束处理晶片的方法，所述电子束处理设备包括室；在所述室内部具有能够产生电子的暴露的表面的阴极；其中具有孔的阳极，其布置在所述室的内部并与所述阴极间隔工作距离；布置在所述室内部面对所述阳极的晶片保持器；负电压源，其输出施加至所述阴极以提供阴极电压；电压源，其输出施加至所述阳极；允许气体以气体引入速率从气体源进入所述室的气体入口；和将气体从所述室以气体排出速率排出的泵，所述气体引入速率和所述气体排出速率提供了所述室中的气体压力，所述方法包括：
将晶片放置在所述晶片保持器上；
保持所述阳极和所述阴极之间的工作距离大于由所述阴极产生的电子的平均自由路径；并且
设置所述负电压源、所述气体引入速率、所述气体排出速率和所述工作距离以提供阴极电压值、气体压力值和工作距离值使得在以比来自所述阴极的电子的所述平均自由路径大的工作距离间隔开的阴极和阳极之间没有电弧。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述阴极电压在从-0.5KV至-10KV的范围内。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述气体包括Ne、He、Ar、H2、O2、Kr、Xe和N2中的一种或多种。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述气体压力大于40mTorr。
11.一种电子束处理设备，其包括：
(a)室，包括：
(i)能够产生电子的阴极，所述阴极具有从4平方英寸至700平方英寸的暴露的表面区域；
(ii)具有孔的阳极，所述阳极与所述阴极间隔10mm、15mm或20mm的工作距离；
(iii)面对所述阳极的晶片保持器；和
(iv)允许气体以气体引入速率进入所述室的气体入口；
(b)将气体从所述室以气体排出速率排出的泵，所述气体引入速率和所述气体排出速率在所述室内提供了气体压力；
(c)负电压源，其输出施加至所述阴极以提供阴极电压；和
(d)电压源，其输出施加至所述阳极。
12.如权利要求11所述的设备，还包括气体源，所述气体源包括Ne、He、Ar、H2、O2、Kr、Xe和N2中的一种或多种。
13.如权利要求11所述的设备，其中所述阴极的所述暴露的表面区域的材料从由以下材料组成的组中选择：Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
14.如权利要求11所述的设备，其中所述阳极的至少一个表面的材料从以下材料组成的组中选择：Al、Ti、Ni、Si、Mo、石墨、W、Co和前述的合金。
15.如权利要求11所述的设备，其中所述负电压源能够提供从-0.5KV至-10KV范围内的输出电压。
16.如权利要求11所述的设备，其中所述气体压力大于40mTorr。
17.如权利要求11所述的设备，其中所述晶片保持器用于300mm晶片。
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