一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源。所述大口徑平行束離子源主要由安裝法蘭、支桿、放電室、磁場部件、陽極、放電燈絲、中和燈絲、內(nèi)罩以及絕緣件組成。磁場部件安裝在放電室底部，陽極及放電燈絲安裝在放電室內(nèi)，柵網(wǎng)部件安裝在放電室出口。本發(fā)明離子源所用磁場部件磁場區(qū)域大于放電室內(nèi)徑，放電燈絲及陽極高度可調(diào)，可根據(jù)實際工藝實驗獲取最佳位置，從而提高離子源出口離子束的性能。
【專利說明】一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，尤其適用于離子束刻蝕設(shè)備大尺寸基片的刻蝕應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]離子束刻蝕是利用低能量平行Ar+離子束對基片表面進(jìn)行轟擊，將基片表面未覆蓋掩膜的部分濺射出，從而達(dá)到選擇刻蝕的目的。離子束刻蝕是純物理刻蝕過程，在各種常規(guī)刻蝕方法中具有分辨率最高、陡直性最好的特點，并且可以對絕大部分材料進(jìn)行刻蝕，例如:金屬、合金、氧化物、化合物、混合材料、半導(dǎo)體、絕緣體、超導(dǎo)體等材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，該離子源可以有效地提高離子束刻蝕設(shè)備的刻蝕均勻性。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，包括安裝法蘭，裝在安裝法蘭上表面的真空電極，通過支桿裝在安裝法蘭上的磁場部件，裝在磁場部件上部的放電室，以及設(shè)置在放電室內(nèi)的陽極和放電燈絲；所述陽極固定在磁場部件頂部并與之絕緣隔離，該磁場部件為放電室提供徑向平行磁場；所述磁場部件和放電室外設(shè)有包繞的內(nèi)罩，該外罩頂部裝有用于安裝中和燈絲的中和燈絲安裝座。
[0005]以下為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案:
優(yōu)選地，所述放電室為雙層圓筒狀結(jié)構(gòu)，且放電室的內(nèi)徑小于磁場部件的磁場區(qū)域，從而使磁場區(qū)域大于放電室內(nèi)徑，以在放電室內(nèi)形成均勻的徑向平行磁場。
[0006]進(jìn)一步地，所述放電室頂部裝有柵網(wǎng)部件。更進(jìn)一步地，所述柵網(wǎng)部件為兩級柵或三級柵，相鄰兩級柵之間設(shè)有絕緣件，每級柵網(wǎng)包括柵網(wǎng)和對應(yīng)的柵網(wǎng)法蘭。
[0007]優(yōu)選地，所述陽極為多個金屬環(huán)；相鄰兩個金屬環(huán)中，一個金屬環(huán)位于另一個金屬環(huán)內(nèi)，且相鄰兩個金屬環(huán)之間具有間隙；在多個金屬環(huán)中，位于外側(cè)的金屬環(huán)的高度低于位于內(nèi)側(cè)的金屬環(huán)。金屬環(huán)的這種設(shè)置改變了離子源放電室內(nèi)的電場分布，從而提高了放電室內(nèi)電場的均勻性。進(jìn)一步地，所述金屬環(huán)為圓環(huán)，且同心布置，所述金屬環(huán)有3-6個，所述金屬環(huán)為耐高溫且不導(dǎo)磁材料制成的環(huán)。
[0008]進(jìn)一步地，所述陽極的位置可沿著放電室軸向調(diào)節(jié)。
[0009]所述放電燈絲呈圓形，并通過絕緣件固定在放電室內(nèi)側(cè)。
[0010]進(jìn)一步地，所述放電燈絲的位置可沿著放電室軸向調(diào)節(jié)。
[0011 ] 作為一種具體的冷卻形式，所述磁場部件和放電室上均設(shè)有冷卻結(jié)構(gòu)，該冷卻結(jié)構(gòu)與進(jìn)液接頭連通。
[0012]進(jìn)一步地，所述磁場部件、放電室、陽極、放電燈絲和內(nèi)罩同軸心裝配為一整體。
[0013]藉由上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述的大口徑平行束離子源主要由安裝法蘭、支桿、放電室、磁場部件、陽極、放電燈絲、柵網(wǎng)部件、中和燈絲、內(nèi)外罩以及絕緣件組成。
[0014]所述安裝法蘭用于離子源整體在工藝腔室上的安裝，法蘭上設(shè)計有離子源冷卻水進(jìn)液接頭、工藝氣體進(jìn)氣管道、真空電極，負(fù)責(zé)離子源的水、電、氣的真空引入。法蘭的外側(cè)可安裝外罩，將離子源水、電、氣的引入部分包裹在內(nèi)。
[0015]所述放電室為雙層圓筒狀，設(shè)計有水冷通道。
[0016]所述磁場部件安裝在放電室底部，磁場區(qū)域大于放電室內(nèi)徑，在放電室內(nèi)形成徑向平行磁場。
[0017]所述柵網(wǎng)部件安裝在放電室頂部，可以為兩級柵或三級柵，各級柵均包括柵網(wǎng)及對應(yīng)的柵網(wǎng)法蘭，各級柵網(wǎng)采用絕緣件相對絕緣。
[0018]所述陽極位于放電室內(nèi)為多級環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同心安裝在磁場部件上方，與磁場部件絕緣隔離，可沿放電室軸向在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0019]所述放電燈絲呈圓形，安裝在放電室內(nèi)側(cè)，通過若干絕緣支點與放電室相對固定，且可以沿放電室軸向在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0020]所述內(nèi)罩通過絕緣件安裝在柵網(wǎng)部件上，將柵網(wǎng)部件、磁場部件、放電室包裹在內(nèi)，內(nèi)罩頂部設(shè)計有中和燈絲安裝座，中和燈絲穿過離子束束徑空間。
[0021]所述磁場部件、放電室、放電燈絲、陽極、柵網(wǎng)部件、內(nèi)罩根據(jù)供電需要在各部件間裝配有絕緣件，各部件同心裝配成一個整體，通過絕緣件安裝在若干支桿上，支桿另一端固定在安裝法蘭上。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源放電室內(nèi)磁場全部為徑向平行磁場，可通過調(diào)節(jié)陽極與放電燈絲的位置提高放電室內(nèi)電場的均勻性，從而提高放電室內(nèi)工藝氣體放電的均勻性，達(dá)到提高離子源引出離子束的均勻性的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的縱剖視圖。
[0024]在圖中
1-安裝法蘭；2-支桿；3-磁場部件；4-放電室；5-內(nèi)罩； 6-中和燈絲；7-柵網(wǎng)部件；8-放電燈絲；9-陽極；10-絕緣件；11-外罩； 21-進(jìn)氣管道；22-真空電極；23-進(jìn)液接頭。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。需要說明的是附圖序號只表示本實施例的主要零部件，其它沒有一一列出。
[0026]一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，如圖1所示，主要由安裝法蘭1、支桿2、磁場部件3、放電室4、內(nèi)罩5、中和燈絲6、柵網(wǎng)部件7、放電燈絲8、陽極9、絕緣件10、外罩11組成。
[0027]所述安裝法蘭I用于離子源整體在工藝腔室上的安裝，法蘭上設(shè)計有離子源冷卻水進(jìn)液接頭23、工藝氣體進(jìn)氣管道21、真空電極23，負(fù)責(zé)離子源的水、電、氣的真空引入。法蘭的外側(cè)可安裝外罩11，將離子源水、電、氣的引入部分包裹在內(nèi)。
[0028]所述放電室4為雙層圓筒狀，設(shè)計有水冷通道。
[0029]所述磁場部件3安裝在放電室4底部，磁場區(qū)域大于放電室內(nèi)徑，在放電室4內(nèi)形成徑向平行磁場。
[0030]所述柵網(wǎng)部件7安裝在放電室4頂部，可以為兩級柵或三級柵，各級柵均包括柵網(wǎng)及對應(yīng)的柵網(wǎng)法蘭，各級柵網(wǎng)采用絕緣件10相對絕緣。
[0031]所述陽極9位于放電室4內(nèi)，為多級環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同心安裝在磁場部件3上方，與磁場部件3絕緣隔離，可沿放電室4軸向在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0032]所述放電燈絲8呈圓形，安裝在放電室4內(nèi)側(cè)，通過若干絕緣支點與放電室4相對固定，且可以沿放電室4軸向在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0033]所述內(nèi)罩5通過絕緣件10安裝在柵網(wǎng)部件7上，將柵網(wǎng)部件7、磁場部件3、放電室4包裹在內(nèi)，內(nèi)罩5頂部設(shè)計有中和燈絲6安裝座，中和燈絲6穿過離子束束徑空間。
[0034]所述磁場部件3、放電室4、放電燈絲8、陽極9、柵網(wǎng)部件7、內(nèi)罩5根據(jù)供電需要在各部件間裝配有絕緣件10，各部件同心裝配成一個整體，通過絕緣件10安裝在若干支桿2上，支桿2另一端固定在安裝法蘭I上。
[0035]離子源工作時，通入工藝氣體氬氣，放電室4及磁場部件3通入冷卻水，放電燈絲8、陽極9分別接通放電電源和陽極電源，中和燈絲6接通中和電源，柵網(wǎng)部件7接通屏柵電源和抑制電源，三級柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)時還要接通減速電源。磁場部件3會在放電室4內(nèi)產(chǎn)生徑向平行磁場，當(dāng)供電正常后，放電燈絲8會發(fā)射一次電子，一次電子在放電室4內(nèi)受磁場和電場的作用沿磁力線做往復(fù)螺旋運動，在運動過程中與工藝氣體氬原子碰撞，使氬原子電離，產(chǎn)生Ar+離子和二次電子，二次電子在電磁場作用下與一次電子一樣在放電室4內(nèi)做螺旋運動，增大氬氣的電離，而Ar+離子則在柵網(wǎng)部件7的引導(dǎo)下加速通過柵網(wǎng)，引出離子源，形成離子束流。本發(fā)明大口徑平行束離子源放電燈絲8和陽極9可沿放電室4軸向在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可改變放電室4內(nèi)的電場分布，提高放電室4內(nèi)的電離均勻性，從而提高離子源引出的離子束均勻性，提高離子源性能。
[0036]本發(fā)明用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源放電室內(nèi)磁場全部為徑向平行磁場,可通過調(diào)節(jié)陽極與放電燈絲的位置提高放電室內(nèi)電場的均勻性,從而提高放電室內(nèi)工藝氣體放電的均勻性，達(dá)到提高離子源引出離子束的均勻性要求。
[0037]上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征是，包括安裝法蘭(I)，裝在安裝法蘭(I)上表面的真空電極(22)，通過支桿(2)裝在安裝法蘭(I)上的磁場部件(3)，裝在磁場部件(3)上部的放電室(4)，以及設(shè)置在放電室(4)內(nèi)的陽極(9)和放電燈絲(8);所述陽極(9)固定在磁場部件(3)頂部并與之絕緣隔離，該磁場部件(3)為放電室(4)提供徑向平行磁場；所述磁場部件(3)和放電室(4)外設(shè)有包繞的內(nèi)罩(5),該外罩(5)頂部裝有用于安裝中和燈絲(6)的中和燈絲安裝座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述放電室(4)為雙層圓筒狀結(jié)構(gòu)，且放電室(4)的內(nèi)徑小于磁場部件(3)的磁場區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述放電室(4)頂部裝有柵網(wǎng)部件(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述柵網(wǎng)部件(7)為兩級柵或三級柵，相鄰兩級柵之間設(shè)有絕緣件(10)，每級柵網(wǎng)包括柵網(wǎng)和對應(yīng)的柵網(wǎng)法蘭。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ4之一所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述陽極(9)為多個金屬環(huán)；相鄰兩個金屬環(huán)中，一個金屬環(huán)位于另一個金屬環(huán)內(nèi)，且相鄰兩個金屬環(huán)之間具有間隙；在多個金屬環(huán)(2)中，位于外側(cè)的金屬環(huán)的高度低于位于內(nèi)側(cè)的金屬環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述陽極(9)的位置可沿著放電室(4)軸向調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述放電燈絲(8 )呈圓形，并通過絕緣件固定在放電室(4 )內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述放電燈絲(8)的位置可沿著放電室(4)軸向調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述磁場部件(3)和放電室(4)上均設(shè)有冷卻結(jié)構(gòu)，該冷卻結(jié)構(gòu)與進(jìn)液接頭(13)連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子束刻蝕機的大口徑平行束離子源，其特征在于，所述磁場部件(3)、放電室(4)、陽極(9)、放電燈絲(8)和內(nèi)罩(5)同軸心裝配為一整體。
【文檔編號】H01J37/08GK104362065SQ201410569130
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】孫雪平, 佘鵬程, 彭立波, 陳特超, 張賽, 毛朝斌, 胡凡 申請人:中國電子科技集團公司第四十八研究所