发明创造名称：具有双热电子源的离子源及其热电子产生方法
外观设计名称：
决定号：196013
决定日：2019-11-26
委内编号：1F293024
优先权日：2016-07-18
申请（专利）号：201710500979.2
申请日：2017-06-27
复审请求人：晨硕国际有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：郭永菊
合议组组长：王少锋
参审员：尹璐旻
国际分类号：H01J37/08
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，该区别技术特征未在其他对比文件中公开，也不属于本领域公知常识，而且该最接近现有技术中也不存在技术启示使本领域技术人员对其进行改进以获得该权利要求的技术方案，且该技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求相对于该最接近现有技术和公知常识的结合具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710500979.2，名称为“具有双热电子源的离子源及其热电子产生方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为晨硕国际有限公司。本申请的优先权日为2016年07月18日，申请日为2017年06月27日，公开日为2018年01月26日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年05月14日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-12相对于对比文件1（JP特开平11-25872A，公开日1999年01月29日）结合常规试验方法是显而易见的，以及权利要求1-12相对于对比文件2（JP特开平9-63981A，公开日1997年03月07日）结合常规试验方法是显而易见的，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。具体理由为：独立权利要求1和8分别与对比文件1或者对比文件2相比，其区别均在于：低压电弧电源供应单元同时提供给第一和第二热电子源的电压范围为20V至45V。然而该区别技术特征是所属技术领域的技术人员能够通过常规试验方法确定的，因此权利要求1和8不具备创造性。从属权利要求2-7、9-12的附加技术特征或被对比文件1和对比文件2公开，或者属于本领域公知常识，因此也不具备创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2017年06月27日提交的说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-12项、说明书第1-85段，说明书附图图1-9。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种具有双热电子源的离子源，其特征在于，包括：
一电弧室，包含有：
一本体，具有一放电空间；
一第一热电子源，自该本体的一第一侧穿入并电绝缘固定于该第一侧，以曝露于该本体的放电空间中；及
一第二热电子源，自该本体的一第二侧穿入并电绝缘固定于该第二侧，以曝露于该本体的放电空间中；以及
一电源供应装置，包含有：
一加热电源供应单元，耦接至该第一及第二热电子源，构成一电流回路；及
一低压电弧电源供应单元，耦接至该电弧室的本体及该第一及第二热电子源；其中该低压电弧电源供应单元同时提供落在20V至45V电压范围的间的输出电压予该第一及第二热电子源。
2. 根据权利要求1所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于：
该第一热电子源包含有一灯丝；
该第二热电子源包含有一灯丝，其一端连接至该第一热电子的灯丝的一端；
该加热电源供应单元包含一灯丝电源供应单元，其正、负电极分别连接至该第一及第二热电子源的灯丝的另一端，以构成该电流回路；以及
该低压电弧电源供应单元的负电极连接至该电流回路，以与该第一及第二热电子源的灯丝耦接，而正电极则连接至该本体。
3. 根据权利要求1所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于：
该第一热电子源包含有一灯丝及一覆盖该第一热电子源的灯丝的阴极；
该第二热电子源包含有一灯丝及一覆盖该第二热电子源的灯丝的阴极；其中该第二热电子源的灯丝的其中一端连接至该第一热电子的灯丝的其中一端，且该第二热电子源的阴极连接至该第一二热电子源的阴极；
该加热电源供应单元包含：
一灯丝电源供应单元，其正、负电极分别连接至该第一及第二热电子源的 灯丝的另一端，以构成该电流回路；以及
一偏流电源供应单元，其正电极连接至其中一阴极，其负电极则连接至该电流回路，以与该第一及第二热电子源的灯丝耦接；以及
该低压电弧电源供应单元的负电极连接至该偏流电源供应单元的正电极，以与该第一及第二热电子源的阴极耦接，而正电极则连接至该本体。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于：
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有三氟化硼，该低压电弧电源供应单元的输出电压为30V至45V；
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有砷化氢或磷化氢，该低压电弧电源供应单元的输出电压为25V至40V；以及
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有四氟化硅，该低压电弧电源供应单元的输出电压为25V至40V。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于：
当自该电弧室通入的一由三氟化硼与补充气体共同混合成的掺杂源气体，该低压电弧电源供应单元的输出电压为30V至45V；
当自该电弧室通入的一由砷化氢或磷化氢与补充气体共同混合而成的掺杂源气体，该低压电弧电源供应单元的输出电压为25V至40V；以及
当自该电弧室通入的一由四氟化硅与补充气体共同混合而成的掺杂源气体，该低压电弧电源供应单元的输出电压为25V至40V。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于，进一步包含有：
一基座，其顶面凸设有一进气管；以及
一散热装置，设置于该基座的顶面与该电弧室的本体底面之间。
7. 根据权利要求6所述的具有双热电子源的离子源，其特征在于，该散热装置包含有：
一散热本体，其底面设置于该基座顶面，其顶面全平面地贴平于该电弧室本体的底面，该散热本体对应该进气管的一侧面向内凹设有一贯穿其顶面及其底面的凹槽，且该进气管的外管壁与该凹槽内壁面有一间距；以及
至少一冷却媒介管，穿经该散热本体，并自该散热本体底面向下穿出二支管，各该冷却媒介管通过该二支管填充有一流动的冷却媒介。
8. 一种具有双热电子源的离子源的热电子产生方法，该离子源包括一电弧室，该电弧室的本体具有一放电空间，其中该本体二侧分别电绝缘地穿设有二个热电子源；其中该热电子产生方法包括：
提供一加热电源予该二个热电子源，使各该热电子源加热至一第一预定温度后发射热电子；以及
提供一电弧电源予该本体及各该热电子源，以加速吸引该二个热电子源所发射的该热电子至该电弧室的放电空间；其中该电弧电源提供落在20V至45V电压范围之间的电压。
9. 根据权利要求8所述的具有双热电子源的离子源的热电子产生方法，各该热电子源包含有一曝露于该本体的内部空间的灯丝；其特征在于：
于上述提供加热电源予该二个热电子元件步骤中，将该加热电源提供予各该灯丝，以自该本体的二侧向该放电空间发射热电子；以及
于上述提供电弧电源予该本体及各该热电子源的步骤中，该电弧电源提供予该本体及各该灯丝。
10. 根据权利要求8所述的具有双热电子源的离子源的热电子产生方法，各该热电子源包含有一曝露于该本体的内部空间的灯丝及一覆盖所对应的灯丝的阴极；其特征在于：
于上述提供加热电源予该二个热电子元件步骤中，将该加热电源提供予各该灯丝；且该热电子产生方法进一步包含有：提供一偏流电源予各该阴极及各该灯丝，其中各该阴极耦接至该偏流电源的正电极，以吸引所对应的灯丝发射的热电子来提高该阴极的温度，于达到一第二预定温度，即向该放电空间发射热电子；以及
于上述提供电弧电源予该本体及各该热电子源的步骤中，该电弧电源提供予该本体及各该阴极。
11. 根据权利要求8至10中任一项所述的具有双热电子源的离子源的热电子产生方法，其特征在于：
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有三氟化硼，该电弧电源的电压为30V至45V；
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有砷化氢或磷化氢，该电弧电源的电压为25V至40V；以及
当自该电弧室通入的掺杂源气体包含有四氟化硅，该电弧电源的电压为25V至40V。
12. 根据权利要求8至10中任一项所述的具有双热电子源的离子源的热电子产生方法，其特征在于：
当自该电弧室通入的一由三氟化硼与补充气体共同混合成的掺杂源气体，该电弧电源的电压为30V至45V；
当自该电弧室通入的一由砷化氢或磷化氢与补充气体共同混合而成的掺杂源气体，该电弧电源的电压为25V至40V；以及
当自该电弧室通入的一由四氟化硅与补充气体共同混合而成的掺杂源气体，该电弧电源的电压为25V至40V。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年07月23日向国家知识产权局提出了复审请求，陈述了意见，但未修改申请文件。复审请求人在意见陈述中认为：（1）本案所选择出的电弧电源电压范围不仅未被对比文件1和2公开，而且本案所选择出的电弧电源电压范围也确实为传统双热电子源或单热电子的离子源带来预料不到的技术效果，不必通过改良复杂离子源的架构或研发不同的掺杂气体等来提高离子源的ROI电流数值，完全符合审查指南第4.3选择发明具有创造性的审查规范。（2）驳回决定中认为“由工作原理来讲，双电子源的离子源所需的电弧电源电压比传统的单热电子源的离子源所需的电弧电源电压低”，但却没有提供任何先前技术或公知常识来支持这个“工作原理”的论点。另外，对比文件1和对比文件2也无法支持该“工作原理”。对比文件1的电压范围在50-150V，其改良使用双热电子源是为了“通过在电弧室的磁场方向上对称地布置热电子源，可以获得诸如电弧室中的等离子体密度和等离子体温度的因素。可以在适合于增加所需离子产率的情况下制成均匀的”。因此对比文件1没有提到使用电弧电压是较单热电子源使用的电弧电压为低。对比文件2的目的在于为了提高电离效率，将灯丝改成R形状以及灯丝后的凹面6a的设计，其单热电子源的电弧电压为50-100V。由此可见，上述“工作原理”并不是以对比文件1和2为理论基础的。（3）本案“提供一电弧电源予以该本体及各该热电子源，以加速吸引该二个热电子源所发射的该热电子至该电弧室的放电空间，其中该电弧电源提供落在20-45V电压范围之间的电压”并非所属技术领域的技术人员能够通过常规试验方法确定的。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年07月29日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：（1）关于“1.驳回决定的审查意见违反现有(2010年版)审查指南第二部分第四章创造性的审查规范”。首先，审查员并没有将本申请的技术方案作为选择性发明。因为，对比文件1或对比文件2都没有公开双热电子源的电弧电压。其次，本申请说明书第9页列举的传统高压电弧电压与本申请的低压电弧电压的实验结果的前体是：传统高压电弧电压是单热电子源的电弧电压，低压电弧电压是双热电子源的电弧电压。因此，该试验结果也只能证明双热电子源的电弧电压比单热电子源的电弧电压低。而对比文件1或对比文件2公开的热电子源恰恰是双热电子源。因此，对比文件1或对比文件2公开的热电子源的电弧电压比单热电子源的电弧电压低。（2）关于“2.对比文件1、2也无法支撑‘由工作原理来讲，双热电子源的离子源所需的电弧电源电压比传统的单热电子源的离子源所需要的电弧电源电压低’的论点”以及“本案主要技术特征‘提供一电弧电源予该本体及各该热电子源，以加速吸引该二个热电子源所发射的该热电子至该电弧的放电空间；其中该电弧电源提供落在20V至45V电压范围之间的电压’”。对于单热电子源的离子源结构参考本申请的附图6A说明，关于双热电子源的离子源结构参考图2A来说明。让腔体内的气体充分电离，单热电子源的灯丝62发射的电子必须到达斥拒极63附近，而双热电子源的灯丝14a或14b发射的电子仅仅需要到达腔体的中间附近。因此，如果让腔体的气体充分电离，单热电子源的灯丝62发射的电子所具有的能量，必然高于双热电子源的灯丝14a或14b发射的电子的能量。具体的双热电子源的离子源所需要的最优化的电弧电源电压(例如本申请的20-45V,对比文件1的50-150V,对比文件2的50-100V)是与其具体几何结构、工艺参数相关的，例如离子腔的大小、工作气体的种类、工作气体的压强、电子源的结构、电子源的材料、电子源的工作电压等等。而确定该最优化的电弧电源电压，是所属技术领域的技术人员能够通过常规试验方法确定。因此坚持驳回。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
本案合议组经审查后认为，本案事实已经清楚，现依法做出复审请求审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提交复审请求时未修改申请文件。本复审请求审查决定所依据的文本与驳回决定针对的文本相同，即：申请日2017年06月27日提交的说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-12项、说明书第1-85段，说明书附图图1-9。
具体审查意见的阐述
专利法第22条第3款的规定：“创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。”
如果一项权利要求与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别技术特征，该区别技术特征未在其他对比文件中公开，也不是本领域公知常识，而且该最接近现有技术中也不存在技术启示使本领域技术人员对其进行改进以获得该权利要求的技术方案，且该技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求相对于该最接近现有技术和公知常识的结合具备创造性。
本复审决定引用驳回决定所引用的如下对比文件，即：
对比文件1：JP特开平11-25872A，公开日1999年01月29日；
对比文件2：JP特开平9-63981A，公开日1997年03月07日。
2.1 关于独立权利要求1和8的创造性
（1）对比文件1(JP特开平11-25872A)公开了一种具有双热电子源的离子源，并具体公开了以下技术特征(参见说明书第0002-0019段、以及附图1-3)：该离子源包括电弧室，该电弧室包含：本体，具有放电空间；第一热电子源，自该本体的第一侧穿入并电绝缘固定于该第一侧，以曝露于该本体的放电空间中；第二热电子源，自该本体的第二侧穿入并电绝缘固定于该第二侧，以曝露于该本体的放电空间中；以及电源供应装置，该电源供应装置包含耦接至该热电子源以构成电流回路的一个电源装置以及耦接至该电弧室本体和热电子源并提供50V到150V电压的另一电源装置。因此，该权利要求请求保护的技术方案与对比文件1公开的技术内容相比，区别技术特征为：该电源供应装置同时提供给第一及第二热电子源的电压范围为20V至45V的电压范围。基于该区别技术特征可以确定其要解决的技术问题为：延长热电子源的使用寿命和实现最大量的一价离子的产生。
关于上述区别技术特征，首先，对比文件1要解决的技术问题是电弧室中的等离子体密度和等离子体温度不均匀的问题，其与本申请要解决的技术问题即延长热电子源使用寿命和产生最大量的一价离子不相同，其采用的技术手段是将传统的单热电子源改为双热电子源，这样就可以获得均匀的等离子体密度和等离子体温度，对比文件1中未涉及任何调低电弧电压的内容，而且为解决其要解决的技术问题即如何获得均匀的等离子体密度和等离子体温度，也不需要调低电弧电压，本领域技术人员在对比文件1的基础上没有任何动机对其电弧电压进行调低改变。
其次，将电弧电压调低到20-45V范围内也不是本领域的公知常识，而且这个电压范围也不是本领域技术人员通过常规试验可以获得的。
由此可见，权利要求1相对于对比文件1、本领域公知常识以及常规试验方法的结合都是非显而易见的，而且该区别技术特征使得该权利要求的技术方案取得了延长各热电子源的使用寿命并提高了离子束中有用离子（即一价离子）的比例的有益效果，因此权利要求1相对于对比文件1、本领域公知常识以及常规试验方法的结合具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）对比文件2(JP特开平9-63981A)公开了一种具有双热电子源的离子源，并具体公开了以下技术特征(参见说明书第0001-0044段、以及附图1-3)：该离子源包括：电弧室1，该电弧室包含有本体，具有放电空间；两个灯丝2（即第一热电子源和第二热电子源），它们分别自该本体的两侧穿入电弧室并电绝缘固定于该侧，以曝露于该本体的放电空间中；以及电源供应装置，该电源供应装置包含耦接到灯丝2并构成电流回路的一个电源装置，以及耦接至该电弧室的本体和灯丝2并提供50V到100V电压的另一电源装置。该权利要求请求保护的技术方案与对比文件2公开的技术内容相比，其区别技术特征为：电源装置同时提供给第一及第二热电子源的电压范围为20V至45V。基于该区别技术特征可以确定其要解决的技术问题是：延长热电子源的使用寿命和实现最大量的一价离子的产生。
关于上述区别技术特征，首先，对比文件2要解决的技术问题是如何提高离子束流，这与本申请要解决的技术问题即延长热电子源使用寿命和产生最大量的一价离子不相同，其采用的技术手段是将灯丝的对置电极（即反射电极，位于灯丝后面）设置成凹面，从而增加了与气体分子碰撞的热电子量，进而提高离子束流。对比文件2中未涉及任何调低电弧电压的内容，而且为解决其要解决的技术问题即提高离子束流也不需要调低电弧电压，本领域技术人员在对比文件2的基础上没有任何动机对其电弧电压进行调低改变。
其次，将电弧电压调低到20-45V范围内也不是本领域公知常识，而且这个电压范围也不是本领域技术人员通过常规试验可以获得的。
由此可见，权利要求1相对于对比文件2、本领域公知常识以及常规试验方法的结合都是非显而易见的，而且该区别技术特征使得该权利要求的技术方案取得了延长各热电子源的使用寿命并提高了离子束中有用离子（即一价离子）的比例的有益效果，因此权利要求1相对于对比文件2、本领域公知常识以及常规试验方法的结合具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述，对比文件1和2中均未公开关于电弧电压为20-45V的技术内容，而且本领域技术人员在对比文件1和对比文件2的基础上结合本领域公知常识以及常规试验方法获得权利要求1的技术方案是非显而易见的，因此权利要求1相对于对比文件1、对比文件2、本领域公知常识以及常规试验方法具有创造性。
同理，独立权利要求8相对于对比文件1或对比文件2的区别技术特征也是电源装置同时提供给第一及第二热电子源的电压范围为20V至45V，基于与权利要求1相同的理由，权利要求8相对于对比文件1和/或对比文件2、本领域公知常识以及常规试验方法具有创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
2.2 在独立权利要求1和8具有创造性的情况下，其从属权利要求2-7、9-12相对于对比文件1和/或对比文件2、本领域公知常识以及常规试验方法也具有创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
3、 关于驳回理由和前置意见
合议组认为：
首先，对比文件1的背景技术部分中记载了传统离子源具有单灯丝即单热电子源，其存在的问题等离子体密度和温度不均匀，为此，要解决该技术问题，其采用的技术手段是将单灯丝改为双灯丝，其他结构未变。这种情况下，对比文件1记载的传统离子源的电源供应装置对电弧室本体和单个热电子源提供50V到150V的电压，也适用于双灯丝情况，即可以毫无疑义地确定对比文件1的技术方案中涉及双热电子源时，其电源供应装置给电弧室本体和双热电子源体提供的电压也应该是50V-150V，这是隐含公开的，而这个电弧电压范围与本申请完全不同。对比文件1中未公开任何调低电弧电压的技术内容，而且，对比文件1为了解决其要解决的技术问题即获得均匀的等离子体密度和温度，不需要调低电弧电压，也就是说，对比文件1没有给出任何技术启示，使得本领域技术人员想到将电弧电压调低到20-45V。
其次，对比文件2要解决的技术问题是提高离子束流，其通过改变反射电极的结构来增加与气体分子碰撞的热电子量，由此提高离子束流。从对比文件2公开的全部技术内容来看，其实施例1涉及具有单热电子源的离子源，其电弧电压为50-100V，而其实施例3涉及的具有双灯丝2的离子源，其相对于实施例1而言，除了将单热电子源改为双热电子源以外，其他结构未变，因此显然实施例3中具有双热电子源的离子源，其提供的电弧电压也是50-100V，这是隐含公开的。这个电弧电压范围与本申请完全不同，而且对比文件2没有公开任何关于调低电弧电压的技术内容，而且根据其要解决的技术问题和采用的技术手段可以确定，其不需要、也不可能调低电弧电压，因为调低电弧电压将使热电子与气体分子的碰撞减弱，不利于离子束流的提高。也就是说，对比文件2没有给出任何技术启示，使得本领域技术人员想到将电弧电压调低到20-45V。
此外，将双热电子源的电弧电压调低到20-45V既不是本领域公知常识，也不是本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下通过常规试验方法可以获得的。
因此，合议组对于驳回决定的理由和前置意见不予支持。
综上所述，本申请已经克服了驳回决定中所指出的缺陷，至于本申请中是否还存在其他不符合专利法及其实施细则的相关规定，留待原审查部门继续审查。
基于上述理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年05月14日对201710500979.2号发明专利申请做出的驳回决定。由国家知识产权局在以下文本基础上对本申请继续进行审查：申请日2017年06月27日提交的说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-12项、说明书第1-85段，说明书附图图1-9。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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