專(zhuān)利名稱：磁控管負(fù)離子濺射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子束源，特別涉及到一種負(fù)離子束源，該負(fù)離子束源顯示為圓形，或者矩形幾何形狀的大區(qū)域。
背景技術(shù)：
先前的技術(shù)包括了許多用于將材料薄膜沉積到導(dǎo)電和絕緣基片上的工序。離子束沉積有利于許多形式的鍍層技術(shù)。對(duì)于金剛石狀的碳鍍層沉積，化學(xué)蒸氣沉積和蒸氣相變沉積技術(shù)占主導(dǎo)地位?；瘜W(xué)蒸氣沉積工序包括熱絲發(fā)射系統(tǒng)、等離子輔助沉積系統(tǒng)、等離子噴射和直流電弧噴射系統(tǒng)。每個(gè)沉積工序需要該基片處于高溫，另外，這些工藝使用有大百分比氫氣的氣體混合物。氫氣的高度集中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致在薄膜中的類(lèi)聚合碳?xì)浠衔镫s質(zhì)，并且需要附加的氣體，如氧氣，來(lái)燒掉該聚合物。蒸氣相變沉積工序包括碳弧系統(tǒng)、濺射和激光燒蝕系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使該基片保持相對(duì)較低的溫度，需要大量的努力用于控制沉積膜的性質(zhì)。另外，為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)的沉積，蒸氣相變沉積工藝的按比例擴(kuò)大需要巨大的投資。
與化學(xué)蒸氣沉積相比，離子束沉積有許多的好處。離子束沉積工序?qū)崿F(xiàn)了室溫沉積。金屬負(fù)離子的沉積速度不受溫度的影響。幾乎不需要或根本不需要樣品表面的處理，并且該工序在離子束氣氛中不使用氫氣。一個(gè)集中負(fù)離子束的沉積速度可以大到每小時(shí)100微米。大體上，蒸氣相先前技術(shù)的沉積工序不能使金屬離子在大的沉積區(qū)域沉積。
離子束沉積系統(tǒng)使用了等離子或氣體放電，來(lái)濺射電極，產(chǎn)生用于薄膜沉積的離子束，這樣的離子束沉積系統(tǒng)得到了廣泛地應(yīng)用。濺射是一個(gè)現(xiàn)象，其特征為，當(dāng)在低氣壓環(huán)境中的兩個(gè)電極之間發(fā)生放電時(shí)，氣體分子離子化，并且材料從更負(fù)的電極(-)或靶，在該離子化氣體的分子的轟擊下，慢慢解體。該材料從上述靶，解體成自由原子的形式，或者與該殘余氣體分子化合。許多被釋放的原子可以在該靶周?chē)谋砻嫔夏?，與此同時(shí)，剩余的部分通過(guò)與氣體分子的碰撞，回到該靶。
在這方面可以參考“薄膜的真空沉積”(Vacuum Deposition of ThinFilms)，L.Holland(Chapman和Hall，倫敦，1966)。
這一過(guò)程也被稱作陰極濺射，可與精細(xì)噴砂處理相類(lèi)比，在該噴砂處理過(guò)程中，轟擊粒子的動(dòng)量比它們的能量更重要。因?yàn)闅鍤馐嵌栊詺怏w，大量存在，并且是重氣體，有低的電離能，所以將氬氣典型地用作濺射氣體。氬氣的惰性特性抑制了在該靶表面上形成化合物。
上述原子一旦從該靶解體或?yàn)R射，就進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)附近的表面，例如一個(gè)基片。該沉積層在該基片結(jié)構(gòu)上形成或長(zhǎng)大，并且受例如材料、溫度和氣體構(gòu)成的影響。
當(dāng)上述離子打擊該靶時(shí)，該離子重新獲得它們失去的電子。于是它們的原始電荷被中和，并且回到了作為原子的過(guò)程。通常使用直流電源作為電源。如果該靶是一個(gè)絕緣體，中和過(guò)程會(huì)在該靶的表面導(dǎo)致正電荷。這個(gè)正電荷可能增大到這樣一個(gè)點(diǎn)，這時(shí)該轟擊離子(+)被排斥，并且該濺射過(guò)程結(jié)束。為了使上述過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，該靶的極性必須逆轉(zhuǎn)，以從放電中吸引足夠的電子，用來(lái)除去表面電荷。為了吸引電子，并且不排斥該離子，必須使頻率足夠得高，以便在該離子的方向沒(méi)有受到影響之前，逆轉(zhuǎn)上述的極性。為了上述目的的典型工業(yè)頻率是13.56MHz。由于這是一個(gè)無(wú)線電頻率，一般稱這一工藝為RF濺射。RF濺射使對(duì)絕緣體進(jìn)行濺射成為可能。圖1顯示了一個(gè)例子，關(guān)于離子的產(chǎn)生方式和作為RF濺射結(jié)果的沉積的發(fā)生方式。
眾所周知，可使用磁場(chǎng)來(lái)集中電荷。在一個(gè)被稱作平面磁控管的結(jié)構(gòu)中，磁場(chǎng)的放置方式使通過(guò)電離過(guò)程產(chǎn)生的電子在靠近該靶表面的區(qū)域俘獲。與在非磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)中相比，這些電子被更緊密的控制在一起，因此被迫在該磁場(chǎng)中的一個(gè)軌道中移動(dòng)。如果該磁軌道是閉合的，那么這些電子將自由環(huán)繞在該封閉磁場(chǎng)的周?chē)?。磁力線通常是環(huán)狀的，使得該電子軌道也是環(huán)狀的。因?yàn)殡娮蛹性谶@一區(qū)域內(nèi)，進(jìn)入這個(gè)電子云的氣體原子更可能失去電子，從而發(fā)生電離。這個(gè)提高了的效率意味著，需要一個(gè)低氣壓來(lái)維持該濺射過(guò)程。只有當(dāng)上述磁場(chǎng)和電場(chǎng)是正交的，即相互之間90°時(shí)，這一所謂的磁控管作用才會(huì)出現(xiàn)。因此，多數(shù)該電離現(xiàn)象出現(xiàn)在上述電子云的中間。這樣形成的離子立即被吸引到該負(fù)向偏壓的靶上，如上面所述，離子碰撞在該靶的表面上，使材料的原子從它的表面上被噴射(濺射)出去。一個(gè)關(guān)于平面磁控管濺射結(jié)構(gòu)的工作的實(shí)例，如圖2所示。
在該平面磁控管結(jié)構(gòu)中，從該靶上移除材料的速度大約比在非磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)中的速度大10倍。因?yàn)樯鲜鲭娮颖淮艌?chǎng)限制，所以不允許自由運(yùn)動(dòng)，它們中的非常少的電子到達(dá)了通常處于地電位的該基片。這消除了大量的、當(dāng)電極不是那么限定的時(shí)候，該基片所經(jīng)歷的加熱。在另一方面，該靶受到穿刺離子的轟擊，特別是在大部分離子產(chǎn)生的區(qū)域，在有磁場(chǎng)限定的區(qū)域內(nèi)，引發(fā)了對(duì)該靶材料非常局部的加熱。
這樣，所述的濺射系統(tǒng)更進(jìn)一步使用離子轟擊，來(lái)從一個(gè)電極濺射中性粒子，即原子。該中性粒子在沉積到附近的表面上之前，一直運(yùn)動(dòng)。眾所周知，用第一個(gè)離子束，按照這樣的方式轟擊一個(gè)靶，以從一個(gè)電極引起電荷相反的離子的濺射，引起第二個(gè)離子束的產(chǎn)生，該第二個(gè)離子束于是沉積在該基片上?？梢源_定的是，使用銫離子作為轟擊的第一離子源，從金屬和難熔的金屬靶產(chǎn)生了大量的電荷相反的離子。這是因?yàn)樵跒R射表面上的銫鍍膜降低了從該靶材料濺射負(fù)離子所需的逸出功。其它有低電子親和勢(shì)的材料，例如銣或鉀，也會(huì)降低該逸出功，但是，對(duì)任何非放射性元素的電子親和勢(shì)最低的銫，在這一方面最有效。
固態(tài)銫源已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，作為離子束沉積系統(tǒng)。Kim和Seidl在“真空科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)”(Journal of Vacuum Science Technology)的19895年5月/6月號(hào)，卷A7(3)，第1806-1809頁(yè)的“通過(guò)固態(tài)電解質(zhì)多孔的鎢表面的銫離子的傳送”(Cesium Ion Transport Acorss A Solid Electrolyte-PorousTungsten Interface)以及“普通應(yīng)用物理”(General APPlied Physics)1990年5月15日，卷67(6)，第2704-2710頁(yè)的“一種新型固態(tài)銫離子源”(ANew Solid State Cesium Ion Source)中，描述了一種固態(tài)銫源Cs+。該Cs+源固體電解質(zhì)包括，一個(gè)銫發(fā)光沸石的固體電極，該電極夾在一個(gè)多孔的鎢發(fā)射電極和一個(gè)無(wú)孔的鉑電極之間。通過(guò)一個(gè)外加電壓與熱量的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)了Cs+離子的發(fā)射。該固體電解質(zhì)銫源的進(jìn)一步詳細(xì)資料可以在“材料研究協(xié)會(huì)年會(huì)記錄”(Materials Research Society SymposiumProceedings)，卷135，第95-100頁(yè)的“金屬固體的電解質(zhì)表面的理論”(Theory of Metal-Solid Electrolyte Interface)和1998年11月8日公布的M.Seidl的名為“離子和原子的固態(tài)源”(Solid-state source of Ions and Atoms)的美國(guó)專(zhuān)利NO.4783595中找到。
Kim等人的以離子槍形式的銫離子源，已被用于金、銅、鉬、鎢和鉭的離子束濺射沉積。從該固態(tài)銫離子槍出來(lái)的該銫粒子通過(guò)一對(duì)偏斜的平板，這兩個(gè)平板把該銫離子束送向位于該離子槍中心線一側(cè)的靶上，不在它的筆直的路徑上。與該靶相對(duì)放置、并在該離子束槍中心線的另一側(cè)的基片，接收作為銫轟擊的結(jié)果、從靶上釋放的濺射分子。(見(jiàn)“科學(xué)設(shè)備的評(píng)論”(Review of Scientific Instruments)，卷63(no.12)，1992年12月，第5671-5673頁(yè)，Kim等人的“用于離子束濺射沉積的固態(tài)銫離子槍”(Solid-State Cesium Ion Gun for Ion Beam Sputter Deposition))在這一方面還可以參考1996年5月28日公布的S.I.Kim的名為“固態(tài)銫離子槍”(SolidState Cesium Ion Gun)的美國(guó)專(zhuān)利No.5521389。還可以參考1995年11月14日公布的S.I.Kim的名為“負(fù)離子濺射束源”(Negative Ion Sputtering BeamSource)的美國(guó)專(zhuān)利No.5466941。由于其不與本發(fā)明的教導(dǎo)沖突，這兩個(gè)已公布的專(zhuān)利在此完全地引入作為參考。
Pargellis等人在“真空科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)”(Journal of Vacuum ScienceTechnology)的1983年七月/九月號(hào)的A1(3)卷的第1388-1393頁(yè)的“從銫激活的石墨表面濺射負(fù)碳原子”(Sputtering Negative Carbon Ions FromCesiated Graphite Surfaces)中，描述了用于從被銫離子轟擊的石墨靶，濺射負(fù)碳離子的系統(tǒng)。Pargellis等人從一個(gè)銫原子源轟擊石墨塊，該銫原子源插管進(jìn)入一個(gè)銫爐的離子束產(chǎn)生區(qū)域。該正銫離子對(duì)該石墨靶的轟擊導(dǎo)致了負(fù)碳離子的產(chǎn)生。有關(guān)該銫爐和該不同離子束的提取電極的具體布置幾乎沒(méi)有給出什么詳細(xì)資料。
在“科學(xué)設(shè)備評(píng)論”(Rev.Of Scientific Instruments)67(1966年3月30)中，J.Ishikawa的名為“用于改造材料的負(fù)離子源”(Negative-Ion Sources forModification of Materials)一文中描述了已發(fā)展出來(lái)、用于負(fù)離子沉積的幾種濺射型負(fù)離子源。
總之，如以上所證實(shí)的，與化學(xué)蒸氣沉積相比，離子束沉積有許多的優(yōu)點(diǎn)。離子束沉積的工序使室溫沉積能夠進(jìn)行。金屬負(fù)離子的沉積速度不受溫度的影響。幾乎不需要或根本不需要樣品表面的處理，并且該工序在離子束氣氛中不使用氫氣。自一個(gè)集中負(fù)離子束的沉積速度可以大到每小時(shí)100微米。大體上，蒸氣相變的先前技術(shù)的沉積工序不能使金屬離子在大的沉積區(qū)域沉積。
眾所周知，使用傳統(tǒng)的磁控管濺射結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施離子束沉積。這樣的結(jié)構(gòu)的有利點(diǎn)在于磁控管結(jié)構(gòu)的益處，即消除了大量的基片加熱，同時(shí)將增加了的離子束對(duì)該靶的轟擊，與上面提到的離子束沉積的益處結(jié)合在一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是，提供一種改善過(guò)的用于離子束沉積的磁控管濺射源。本發(fā)明的第二個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是，提供一種改善過(guò)的磁控管濺射源，該源包括了濺射負(fù)離子的銫引入能力。本發(fā)明的再一個(gè)的目的和優(yōu)點(diǎn)是，在濺射靶的表面上，提供均勻一致的銫分布。本發(fā)明的又一個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)是，允許銫通過(guò)在靶上的開(kāi)口，擴(kuò)散到該靶的濺射發(fā)生的區(qū)域。提供有圓形或非圓形幾何形狀的改進(jìn)磁控管濺射源，也是本發(fā)明的一個(gè)目的和優(yōu)點(diǎn)。
前述的和其它的問(wèn)題已克服，而且本發(fā)明的目的，通過(guò)與本發(fā)明實(shí)施例一致的方法和設(shè)備，得到了實(shí)現(xiàn)。
所揭示的負(fù)離子源包括電極；有比該電極更大負(fù)電勢(shì)的靶；位于該電極和該靶之間的用于產(chǎn)生放電的電能供給；至少一塊磁鐵，放置該磁鐵來(lái)限制住電子，這些電子作為所述放電的結(jié)果，在緊密靠近該靶的第一個(gè)表面產(chǎn)生。該負(fù)離子源還包括傳送系統(tǒng)，用于將銫運(yùn)送到該靶的第二個(gè)表面；分布小室，置于該傳送系統(tǒng)和該靶之間，用于將銫均勻地分布到所述靶的第二個(gè)表面上。該銫通過(guò)該靶上的開(kāi)口從上述第一個(gè)表面擴(kuò)散到第二個(gè)表面。該負(fù)離子源可以包括傳統(tǒng)的磁控管濺射源，對(duì)該傳統(tǒng)磁控管濺射源進(jìn)行了改進(jìn)，包括了銫分布系統(tǒng)。


通過(guò)結(jié)合圖1至圖8的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更明確。
圖1顯示了已知的使用RF濺射的離子產(chǎn)生和沉積機(jī)構(gòu)。
圖2顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的平面磁控管濺射結(jié)構(gòu)。
圖3顯示了與本發(fā)明教導(dǎo)一致的一個(gè)磁控管濺射裝置。
圖4顯示了一個(gè)銫引入系統(tǒng)的詳圖。
圖5顯示了一個(gè)銫分布小室的詳圖。
圖6A、6B和6C分別顯示了一個(gè)濺射靶的頂視圖、側(cè)視圖和底視圖。
圖7顯示了一個(gè)分布小室和一個(gè)有方形幾何形狀的靶。
圖8顯示了一個(gè)磁控管負(fù)離子濺射源的簡(jiǎn)化圖，其中將銫運(yùn)送到靶的外部表面。
具體實(shí)施例方式
圖3顯示了磁控管濺射裝置10和銫引入系統(tǒng)15。等離子放電的能量通過(guò)連接器20提供，并且該能量通過(guò)進(jìn)給桿30導(dǎo)入裝置主體25。氬氣或者另外一種適合的氣體，通過(guò)端口35引入。由該RF能或直流電能產(chǎn)生、并通過(guò)進(jìn)給桿30傳導(dǎo)的該等離子放電，使該氬氣電離。氬氣離子轟擊靶50，與該等離子電勢(shì)相比，該靶負(fù)向偏壓。磁鐵40和45用于將由氬氣電離產(chǎn)生的電子，限制在靶50的外部表面55上。作為氬離子轟擊的結(jié)果，靶材料的中性濺射粒子和離子從該靶50解體。
圖4非常詳細(xì)地顯示了該銫引入系統(tǒng)15和該濺射裝置10支持上述靶50的的部分。該銫引入系統(tǒng)15包括端口60，該端口最好能容納銫的安瓿。因?yàn)殇C遇氧氣非常易起反應(yīng)，端口60最好能容納銫的安瓿，同時(shí)不允許銫接觸到空氣。通過(guò)位于端口60和儲(chǔ)存器65之間的關(guān)斷閥70，銫被傳送到儲(chǔ)存器65。為了在無(wú)氧的環(huán)境中，保存所限制的銫原子(通常如80所示)，提供了附加端口75，用于允許該銫儲(chǔ)存器65抽空。閥85和90方便了控制抽空和銫流動(dòng)。該銫80以液態(tài)被保存在儲(chǔ)存器65中。加熱器95實(shí)現(xiàn)了該儲(chǔ)存器65的加熱，其目的是使該銫80可以流動(dòng)。計(jì)量閥100控制流入分布小室120的銫80的數(shù)量。在加熱過(guò)的銫80與在該分布小室120中的有地電位的銫之間，絕緣體110提供了暫時(shí)的電絕緣。
該銫分布系統(tǒng)是通過(guò)首先將密封的安瓿容納的銫加入該端口60來(lái)運(yùn)行。閥70和85關(guān)閉，閥90打開(kāi)，并且該銫管路被抽空，或泵空。一旦完成了抽空，閥90關(guān)閉，并且打破該銫安瓿上的密封。閥85接著打開(kāi)，該儲(chǔ)存器65被抽空。當(dāng)該儲(chǔ)存器65完成抽空時(shí)，閥70打開(kāi)，允許銫流入該儲(chǔ)存器65。運(yùn)行并調(diào)整加熱器95來(lái)控制該儲(chǔ)存器65中的銫80的溫度。使用計(jì)量閥100來(lái)控制送入該分布小室120的銫的數(shù)量。
該銫分布小室包裹在最好是銅制的濺射主體25中。該濺射主體25還被外面的防護(hù)罩125包裹，該防護(hù)罩為該濺射裝置10提供了地電位保護(hù)。在該分布小室120中的銫，通過(guò)在靶50上的成串的孔130擴(kuò)散，這樣被傳送到該靶50的外部表面55。如上面所述，銫遇空氣極易起反應(yīng)，這樣，容易被污染。將銫從位于該濺射裝置主體25內(nèi)部的內(nèi)表面供給該靶，其益處在于，該銫更少地暴露到環(huán)境中，并且更少可能被污染。
需要清楚的是，該濺射裝置10可以包括傳統(tǒng)的磁控管濺射源，該源經(jīng)過(guò)翻新，包括了該銫分布系統(tǒng)15和其它適合離子沉積的組件。一個(gè)具有代表性的，但沒(méi)有限制性的這樣的傳統(tǒng)磁控管的例子是，由US公司制造的模型US’槍IITM(Model US’GunIITM)，零件號(hào)碼是SU-501-H/V。該銫分布系統(tǒng)15可通過(guò)將該系統(tǒng)結(jié)合到該傳統(tǒng)磁控管濺射源，來(lái)進(jìn)行改進(jìn)翻新，使用的方式是，將該銫供給該分布小室120，以傳送到該靶50的外表面55。
關(guān)于該分布小室的結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的圖示，在圖5中以分解的形式顯示出來(lái)。如上文所述，該濺射主體25包裹住了該分布小室120。一個(gè)加熱器135加熱該分布小室，來(lái)使該銫均勻一致地可傳送，也就是，使銫溫度均勻一致，允許該銫通過(guò)該分布小室，被均勻地分布。一個(gè)任選的多孔插入物140可以填充該分布小室120，用于更進(jìn)一步地提高銫通過(guò)該分布小室120的分布均勻性。該多孔插入物最好由多孔金屬泡沫材料、鋼絲絨、或者銫沸石TM固體電解質(zhì)構(gòu)建。磁鐵40和45最好放置在該濺射主體25內(nèi)。墊片145密封了該分布小室120，以防止銫的滲漏。
圖6A、6B和6C分別詳細(xì)顯示了該靶50的頂視圖、側(cè)視圖和底視圖。在圖6A中，任選擇的塞子145可放置在靶50內(nèi)。該塞子最好是多孔的，如果需要的時(shí)候，可用來(lái)防止液態(tài)銫接觸到該靶50。該塞子145可以由沸石TM材料或其它適合防止液體銫滴溢漏到該靶50的材料制成。在靶50上的孔130允許該銫擴(kuò)散到該靶50的外表面55上。該孔130最好直徑是0.4mm，但是在0.1～1.0mm的范圍內(nèi)變化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，8～16個(gè)孔可以以環(huán)形圖案，一起分組，該環(huán)形分組方式重復(fù)進(jìn)行，以便與由該磁場(chǎng)150和155限定的該電子軌道相對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖4)。在另外一個(gè)實(shí)施方式中，8～16個(gè)孔可以以輻射狀圖案平均分布，這樣的分布方式與由該磁場(chǎng)150和155限定的該電子軌道相對(duì)應(yīng)(見(jiàn)圖4)。應(yīng)該清楚的是，本發(fā)明不局限于在該靶內(nèi)的特殊的孔大小、特殊的孔數(shù)目、或特殊的孔分布方式，還在不損害該靶50的結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)，可包括任何孔數(shù)目、孔大小、或適合以均勻一致的方式分布銫的分布方式。
現(xiàn)在回到圖4，磁鐵40和45產(chǎn)生了磁場(chǎng)150和155，該磁場(chǎng)將由該離子化過(guò)程產(chǎn)生的電子，限制到該靶50的外表面55上的一個(gè)軌道，與該分布小室120的形狀(例如圓形)相符。該等離子放電160包括了電子、氬離子和中性氬。由于該靶相對(duì)于該等離子體保持負(fù)電勢(shì)，氬離子朝該靶50加速。該氬離子的運(yùn)動(dòng)如箭頭165所示。該氬離子轟擊該靶的結(jié)果是，電子、中性濺射粒子和濺射負(fù)離子從該靶噴射出來(lái)，如箭頭170所示。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，本發(fā)明能夠在6英寸直徑范圍內(nèi)，產(chǎn)生一個(gè)均勻一致的濺射鍍層。將一個(gè)非晶態(tài)金剛石狀的鍍層沉積下來(lái)，該鍍層有高度的抗刮傷硬度。
該分布小室和該靶的幾何形狀不局限于圓形結(jié)構(gòu)。其它的幾何形狀，例如方形、矩形和其它適合離子沉積的幾何形狀都可以用于構(gòu)建該濺射裝置10、該分布小室120、該磁鐵40和45、以及該靶50。在這方面可參照學(xué)術(shù)出版社(Academic Press)1992年出版的Ohring的“薄膜的材料科學(xué)”(The Material Science of Thin Films)第124-126頁(yè)。
圖7顯示了一個(gè)分布小室175和一個(gè)矩形的靶180。磁鐵160和165是矩形的，從而產(chǎn)生出矩形的磁場(chǎng)。這導(dǎo)致了電子被限制在該靶180的表面上的一個(gè)矩形軌道內(nèi)，與該分布小室175的矩形形狀相符。
應(yīng)該清楚的是，當(dāng)描述該靶50有多個(gè)開(kāi)孔，這些孔允許銫擴(kuò)散到該靶50的外表面55上時(shí)，本發(fā)明不局限于對(duì)該靶50這樣使用銫。銫可以通過(guò)使用許多方法和技術(shù)引入到該靶，可以從任何角度，或到該靶的任何表面上。
圖8顯示了一個(gè)磁控管負(fù)離子濺射源的簡(jiǎn)化圖，在那里將銫運(yùn)送到該靶50的外表面55。在圖8中，將計(jì)量閥110結(jié)合到一個(gè)通道或路徑200上，該路徑200延伸通過(guò)該濺射主體125。該路徑有一個(gè)出口210，將銫引入到該靶50的外表面55。在該表面55上，電子被磁鐵40和45的磁場(chǎng)限制住。
還應(yīng)該清楚的是，雖然典型地用氬氣作為濺射氣體，本發(fā)明不限于使用氬氣；任何適合的濺射氣體，例如氙，可以用于本發(fā)明的實(shí)踐中。
另外還應(yīng)該清楚的是，雖然本發(fā)明在上下文中對(duì)一個(gè)用于產(chǎn)生放電的RF電源的進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明還可以使用直流電源，或任何適合產(chǎn)生離子生成放電的電源。
這樣，盡管本發(fā)明參照它的優(yōu)選實(shí)施方式，被特殊化地顯示和說(shuō)明，業(yè)內(nèi)人士將會(huì)明白，如果不脫離本發(fā)明的范圍和要旨，可以作形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)離子源，包括電極；比所述的電極有更大負(fù)電勢(shì)的靶；電源，用于在所述的電極和所述的靶之間產(chǎn)生放電；至少一塊磁鐵，放置該磁鐵來(lái)產(chǎn)生限制電子的磁場(chǎng)，這些電子作為所述放電的結(jié)果，在緊密接近所述靶的第一個(gè)表面產(chǎn)生；傳送系統(tǒng)，用于將銫運(yùn)送到所述靶的第二個(gè)表面，所述的第二個(gè)表面與第一個(gè)表面相反；其中，所述靶還包括開(kāi)孔，通過(guò)它們，所述的銫從所述的第二個(gè)表面擴(kuò)散到所述的第一個(gè)表面，置于所述傳送系統(tǒng)和所述靶之間的分布小室，用于將銫均勻地分布到所述靶的所述第二個(gè)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述的傳送系統(tǒng)已被改進(jìn)成傳統(tǒng)的磁控管濺射源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述分布小室還包括加熱器，用于使所述銫處于均勻一致的溫度，允許所述銫在所述分布小室中均勻一致地分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述分布小室還包括多孔插入物，該插入物設(shè)置在所述分布小室的內(nèi)部，用于使分布小室各處的銫均勻一致地分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述傳送系統(tǒng)還包括銫源，可分離地連接到第一個(gè)端口；儲(chǔ)存器，連接到所述第一個(gè)端口，所述第一個(gè)端口用于傳送銫到所述儲(chǔ)存器；加熱器，緊密靠近所述儲(chǔ)存器，用于加熱在所述儲(chǔ)存器中的銫；第二個(gè)端口，連接到所述儲(chǔ)存器，用于允許所述儲(chǔ)存器經(jīng)受真空；閥，用于計(jì)量從所述儲(chǔ)存器到所述分布小室的銫流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述電源供給RF能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述電源供給直流電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的負(fù)離子源，其中，所述分布小室、所述靶和所述磁鐵的形狀是非圓形的。
9.在基片上沉積離子的一種方法，包括以下的步驟在電極和靶之間產(chǎn)生放電；把作為所述放電的結(jié)果而產(chǎn)生的電子，限制在第一個(gè)區(qū)域上，該第一個(gè)區(qū)域緊密鄰近所述靶的第一個(gè)表面；通過(guò)用于均勻地將銫分布在第二個(gè)表面上的分布小室，將銫傳送到該靶的第二個(gè)表面；通過(guò)所述靶中的開(kāi)孔，將銫從所述第二個(gè)表面擴(kuò)散到所述第一個(gè)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述傳送的步驟還包括加熱所述銫到均勻一致溫度的步驟，允許所述銫在所述分布小室中均勻分布。
全文摘要
被披露的負(fù)離子源包括電極；有比該電極更大負(fù)電勢(shì)的靶；位于該電極和該靶之間的用于產(chǎn)生放電的電源；至少一塊磁鐵，放置該磁鐵來(lái)限制電子，這些電子作為所述放電的結(jié)果，在緊密靠近該靶的第一個(gè)表面產(chǎn)生。該負(fù)離子源還包括傳送系統(tǒng)，用于將銫運(yùn)送到該靶的第二個(gè)表面；分布小室，置于該傳送系統(tǒng)和該靶之間，用于將銫均勻地分布到所述靶的第二個(gè)表面上。該銫通過(guò)該靶上的開(kāi)口從上述第一個(gè)表面擴(kuò)散到第二個(gè)表面。該負(fù)離子源可以包括傳統(tǒng)的磁控管濺射源，對(duì)該傳統(tǒng)磁控管濺射源進(jìn)行了改進(jìn)，包括了銫分布系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01J27/02GK1636076SQ00810085
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2000年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月12日
發(fā)明者斯蒂芬·金 申請(qǐng)人:普拉斯米奧恩公司