水冷環(huán)形熱陰極離子源中和器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)，尤其是離子源技術(shù)，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]離子束拋光技術(shù)是目前最先進(jìn)、精度最高的加工技術(shù)，由于離子束拋光具有柔性加工、去除穩(wěn)定性、精度高等特點(diǎn)，是加工亞納米級(jí)精度光刻物鏡的理想手段。因此，離子源在先進(jìn)光學(xué)制造領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，離子源廣泛應(yīng)用于集成電路制作的離子刻蝕設(shè)備、沉積金屬層和金屬引線以及介質(zhì)膜的鍍膜機(jī)、亞微米超大規(guī)模集成電路制作工藝中離子束曝光機(jī)、制作超大規(guī)模集成電路的光刻機(jī)鏡頭的亞納米級(jí)精度離子束拋光機(jī)、高質(zhì)量光學(xué)離子束輔助和濺射鍍膜機(jī)等領(lǐng)域。目前的離子源主要采用正離子源，即通過(guò)不同的電離原理把氣體電離成離子，然后采用引束系統(tǒng)把正離子引出，形成具有一定能量的束流。在這些領(lǐng)域的離子源應(yīng)用中，需要的是中性的等離子體束流，而不是帶正電或負(fù)電的束流。因此，在離子源系統(tǒng)中需要增加一個(gè)中和器，用于發(fā)射電子并與離子束流形成正負(fù)電荷相同的等離子體束流，從而應(yīng)用于所需要的刻蝕、鍍膜或加工。
[0004]在離子源系統(tǒng)中，中和器作用主要有三個(gè):
(1)中和靶材上的積累的正電荷，使加工過(guò)程和去除速率維持穩(wěn)定；
(2)為減小離子束中的空間電荷靜電斥力的影響，使中和器的空間電荷呈中性束，保持束流較小的發(fā)散角；
(3)可以為離子源起輝提供所需要的電子。
[0005]中和器可以采用射頻電子發(fā)生器、空心陰極、熱陰極等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?？招年帢O耗材極為昂貴，使用壽命也不長(zhǎng)，導(dǎo)致性價(jià)比不高，不被廣泛使用；射頻電子發(fā)生器則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)設(shè)備昂貴，也不是中和器的首選；熱陰極中和器制作比較簡(jiǎn)單，即用加熱的鎢絲發(fā)射電子，便于拆卸。但傳統(tǒng)的熱陰極中和器采用一根鎢絲發(fā)射電子，鎢絲由于受離子束流的轟擊作用，造成鎢絲壽命短，影響中和器的使用，而且在強(qiáng)束流作用下，離子源內(nèi)部材料被濺射，對(duì)絕緣陶瓷產(chǎn)生污染，造成短路而影響使用，降低了中和器的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種水冷環(huán)形熱陰極離子源中和器。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:水冷環(huán)形熱陰極離子源中和器，包括主體、光闌、電極固定板、鎢絲電極柱、前側(cè)電極和后側(cè)電極，電極固定板固定在主體上，光闌固定在主體上端，媽絲電極柱穿過(guò)電極固定板，前側(cè)電極、后側(cè)電極固定在電極固定板上；還包括冷卻水管和環(huán)狀媽絲，環(huán)狀媽絲固定在主體上，前側(cè)電極、后側(cè)電極分別套在媽絲電極柱下端；冷卻水管固定在主體外側(cè)的凹形半圓槽上。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用方便，成本低、壽命長(zhǎng)，使用壽命達(dá)到150— 200小時(shí)，與空心陰極壽命大致相當(dāng)，而且成本大幅降低，每次只需要更換鎢絲就可繼續(xù)使用，使用成本是空心陰極的千分之一，甚至更少；采用水冷方式，降低了熱陰極發(fā)熱導(dǎo)致溫度升高對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和加工去除穩(wěn)定性的影響，使得離子源在應(yīng)用中更加穩(wěn)定和可靠。
[0009]較傳統(tǒng)的熱陰極結(jié)構(gòu)提升了鎢絲的使用壽命，適合離子束拋光、離子束刻蝕、離子束濺射等過(guò)程使用。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)環(huán)形鎢絲固定在電極固定板上方，直徑略大于電極固定板的中心孔徑，使得鎢絲不被束流轟擊到，較傳統(tǒng)的熱陰極結(jié)構(gòu)提升了鎢絲的使用壽命，使得中和器更經(jīng)久耐用，減少更換鎢絲的時(shí)間，提升離子源的使用效率和生產(chǎn)效率；
(2)采用T型陶瓷墊圈、柱型陶瓷墊圈和帽形墊片相結(jié)合使用的方法，目的是減小陶瓷墊圈被污染而產(chǎn)生導(dǎo)電性，使得中和器短路而失去功能作用，一方面帽形墊片能有效減少陶瓷墊圈在離子束轟擊作用下被雜質(zhì)的污染，提升陶瓷墊圈的使用壽命和中和器的穩(wěn)定性；另一方面，T型陶瓷墊圈和柱型陶瓷墊圈相套結(jié)合使用，更能保護(hù)減少T型陶瓷墊圈在電極固定板下方的強(qiáng)污染，提升中和器的穩(wěn)定性；
(3)主體外殼設(shè)計(jì)有冷卻水管，用于冷卻中和器，減少熱陰極熱量造成的溫升，從而提升中和器和離子源的使用穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)；
圖2是本發(fā)明俯視圖；
圖3是本發(fā)明仰視圖；
圖4是圖3的A-A剖面圖(本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖)；
圖5是圖4的局部放大圖；
圖6是帽形墊片立體圖；
圖7是環(huán)狀鎢絲結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中零部件及編號(hào):
I一主體，2一光闌，3一電極固定板，4一T型陶瓷墊圈，5一柱型陶瓷墊圈，
6—帽形墊片，7—鎢絲電極柱，8—平墊片，9一緊固螺母，10—前側(cè)電極，
11—后側(cè)電極，12—冷卻水管，13—環(huán)狀鎢絲。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]參見(jiàn)圖1一7，水冷環(huán)形熱陰極離子源中和器，包括主體1、光闌2、電極固定板3、鎢絲電極柱7、前側(cè)電極10和后側(cè)電極11，電極固定板3固定在主體I上，光闌2固定在主體I上端，媽絲電極柱7穿過(guò)電極固定板3，前側(cè)電極10、后側(cè)電極11固定在電極固定板3上；還包括冷卻水管12和環(huán)狀鎢絲13，環(huán)狀鎢絲13固定在主體I上，前側(cè)電極10、后側(cè)電極11分別套在媽絲電極柱7下端；冷卻水管12固定在主體I外側(cè)的凹形半圓槽上。
[0014]鎢絲電極柱7與電極固定板3之間套有T型陶瓷墊圈4，T型陶瓷墊圈4上端套有帽形墊片6。
[0015]鎢絲電極柱7的下端套有柱型陶瓷墊圈5，柱型陶瓷墊圈5下端套有帽形墊片6。
[0016]兩個(gè)半圓環(huán)狀鎢絲13對(duì)稱分布，形成一個(gè)環(huán)