Высокочастотный источник ионов

Авторы патента:

H01J27/16 - с использованием высокочастотного возбуждения, например сверхвысокочастотного

Изобретение относится к области получения пучков ионов и может быть использовано для обработки материалов в вакууме при производстве изделий микроэлектроники. Целью изобретения является повышение экономичности источника путем уменьшения потерь ионов, вносимых электродами-сетками ионно-оптической системы (ИОС), повышение стабильности параметров, срока службы источника и чистоты обработки материалов за счет исключения из него катода-нейтрализатора и электродов-сеток ИОС, находящихся под постоянным потенциалом. Источник содержит диэлектрическую разрядную камеру 1, ВЧ-индуктор 2, охватывающий камеру снаружи, источник 3 ВЧ-напряжения, потенциальный электрод 4, расположенный в камере и подключенный через разделительную емкость 5 к источнику ВЧ-напряжения, заземленный электрод-сетку 6, отделяющий объем камеры от области транспортировки пучка, причем площадь потенциального электрода 4 больше площади электрода-сетки. 1 ил.

Изобретение относится к области получения скомпенсированных по току и объемному заряду ионных пусков в вакууме и может быть использовано для обработки изделий в вакууме ионами инертных и химически активных газов при производстве изделий микроэлектроники. Целью изобретения является повышение экономичности источника путем уменьшения потерь ионов, вносимых электродами-сетками ионно-оптической системы (ИОС), повышение стабильности параметров источника, срока его службы и чистоты обработки материалов за счет исключения из него катода-нейтрализатора, а также подвергающихся тепловым деформациям и электрическим пробоям электродов-сеток ИОС, находящихся под постоянным потенциалом и установленных на изоляторах в вакууме. На чертеже изображена общая схема источника ионов. Источник состоит из диэлектрической разрядной камеры 1, ВЧ-индуктора 2, охватывающего снаружи камеру, ВЧ-генератора (не показан), питающего индуктор, источника 3 ВЧ-напряжения, подключенного к потенциальному электроду 4 через разделительную емкость 5, и заземленного и охлаждаемого электрода-сетки 6 ИОС. Источник работает следующим образом. После предварительной откачки камеры 1 и напуска рабочего газа путем подачи ВЧ-напряжения генератора на индуктор 2 в камере возбуждается ВЧ индукционный разряд. При подаче ВЧ-напряжения от источника 3 через емкость 5 на потенциальный электрод 4 на поверхности электрода 4 и заземленного электрода-сетки 6 формируются ВЧ диодные слои. Стационарные падения потенциала плазмы в этих слоях распределяются обратно соотношению площадей электродов. Поскольку площадь электрода-сетки согласно изобретению меньше площади потенциального электрода, основное падение потенциала (примерно равное амплитуде ВЧ-напряжения на потенциальном электроде) сосредоточено на слое у поверхности электрода-сетки. Ионы, ускоренные из плазмы в этом ВЧ диодном слое в направлении сетки до энергий, равных падению стационарного потенциала, проникают через отверстия в ней в область транспортировки в виде параллельного пучка ионов. Ток пучка при этом ограничивается прозрачностью только одной, в данном случае заземленной, сетки-электрода. Благодаря наличию в цепи электрода 4 разделительной емкости 5 постоянный ток в цепи электродов черед плазму отсутствует. Разделение разноименных зарядов в ускоряющем ионы ВЧ диодном слое, следовательно, не происходит, и в область транспортировки поступает скомпенсированный электронами плазмы по току и объемному заряду пучок ионов. Поскольку ИОС источника ионов содержит только один заземленный электрод-сетку, а благодаря соотношению площадей электродов источника ионов на его поверхности со стороны плазмы сосредоточена основная часть стационарного падения потенциала ВЧ диодной природы, снижаются потери ионов при прохождении ИОС и затраты мощности на их ускорение, т. е. повышается экономичность источника. Благодаря отсутствию в источнике ионов потенциальных электродов-сеток ИОС, установленных на изоляторах в вакууме, отсутствует нестабильность параметров источника, связанная с их тепловой деформацией, запылением и пробоями диэлектрических зазоров между ними. Разрушение потенциальных электродов ИОС источника ионов и катода-нейтрализатора не ограничивает срока его службы, а продукты их разрушения не загрязняют образец в процессе обработки. Проводились испытания источника, имеющего стаканообразный электрод, разрезанный вдоль оси с четырех сторон. Параметры источника следующие: внутренний диаметр кварцевой разрядной камеры 110 мм, ее длина 80 мм, индуктор состоит из двух витков медной трубки диаметром 4 мм с шагом 10 мм, диаметр витков индуктора 130 мм, часть электрода, имеющая форму цилиндра длиной 40 мм, имеет наружный диаметр 105 мм, часть электрода, имеющая форму диска, имеет толщину 7 мм, диаметр 60 мм. ИОС источника представляет собой заземленный металлический стакан, к днищу которого прикреплен диск из молибдена толщиной 2 мм и диаметром 80 мм с отверстиями диаметром 1 мм, общая площадь которых составляла 40% площади диска. Рабочими газами являлись аргон, азот, четырехфтористый углерод. При давлении в разрядной камере 4 10^-3 мм рт. ст., ВЧ-мощности в разряде 200-300 Вт на частоте 13,56 МГц в диапазоне ВЧ-напряжений на потенциальном электроде 100-400 В ток пучка на мишень диаметром 80 мм, расположенной на расстоянии 200 мм от источника, составил 50-100 мА. Однородная часть пучка имела диаметр 60 мм, Энергетический разброс ионов составил 20-30%. Энергия ионов примерно совпадала со значением амплитуды ВЧ-напряжения, подаваемого на потенциальный электрод. Экономичность источника составила 0,3 мА/Вт. Нарушений стабильности работы и запыления внутренней поверхности камеры за время эксплуатации источника не менее 200 ч не обнаружено.

Формула изобретения

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий диэлектрическую разрядную камеру, ВЧ-индуктор, охватывающий камеру снаружи, потенциальный электрод, расположенный в объеме камеры, и ионно-оптическую систему, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности работы, потенциальный электрод соединен с источником ВЧ-напряжения через разделительный конденсатор, а ионно-оптическая система источника состоит из одного заземленного электрода сетки, причем площадь потенциального электрода больше площади электрода сетки.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000

Похожие патенты:

Ускоритель плазмы // 1210604

Изобретение относится к плазменным ускорителям и может быть использовано при разработке устройств для получения плазменных потоков в различных областях техники

Высокочастотный источник ионов // 1138853

Источник многозарядных ионов // 1136669

Устройство для извлечения ионов из высокочастотного ионного источника // 345540

Камера нейтрализации мощных пучков ионов // 219705

Высокочастотный ионный источник // 161817

Патент 160550 // 160550

Газоразрядное устройство // 2121729

Изобретение относится к плазменной технике и может использоваться для генерации потоков заряженных частиц, например ионов, в технологических целях и в космических двигательных установках

Плазменный источник ионов с ленточным пучком (варианты) // 2151438

Пучково-плазменный свч-комплекс // 2285975

Изобретение относится к электронно-лучевым и пучково-плазменным приборам СВЧ и предназначено для использования в качестве усилителя или генератора мощного излучения в аппаратуре научного и прикладного назначения

Пучково-плазменный свч-прибор (варианты) // 2330347

Изобретение относится к электронике, в частности к электронно-лучевым СВЧ-приборам, предназначенным для усиления или генерации мощного излучения, и может быть использовано в аппаратуре научного и прикладного назначения

Магнитоуправляемый детектор свч излучения // 2347296

Изобретение относится к технике СВЧ и может использоваться при создании радиоаппаратуры для связи, радиолокации, в измерительной технике, в научном приборостроении

Источник ионов и устройство для плазменной обработки // 2414766

Изобретение относится к области плазменной обработки при изготовлении полупроводников

Генератор потока отрицательных ионов водорода // 1738023

Сильноточный источник многозарядных ионов на основе плазмы электронно-циклотронного резонансного разряда, удерживаемой в открытой магнитной ловушке // 2480858

Изобретение относится к области создания пучков многозарядных ионов (МЗИ) путем их экстракции из плотной плазмы, создаваемой в открытой магнитной ловушке мощным излучением миллиметрового диапазона длин волн, которые необходимы для формирования сильноточных пучков многозарядных ионов, востребованных в ряде приложений (ускорительной технике, медицине, ионной имплантации, фундаментальных исследованиях и пр.)

Плазменный генератор и способ управления им // 2525442

Изобретение относится к плазменной технике, в частности к плазменным генераторам. Технический результат - сокращение потерь мощности, вызванных рекомбинацией ионов/электронов на стенках. В заявке описан плазменный генератор, имеющий корпус, который охватывает ионизационную камеру с по меньшей мере одним имеющимся у нее выходным отверстием, по меньшей мере один входящий в ионизационную камеру подвод для подачи рабочего газа и по меньшей мере одну электрическую катушечную систему, охватывающую по меньшей мере часть ионизационной камеры и электрически соединенную с источником переменного тока высокой частоты, от которого к по меньшей мере одной катушке катушечной системы подводится переменный электрический ток высокой частоты, при этом предусмотрен еще один источник тока, от которого к по меньшей мере одной катушке катушечной системы подводится постоянный ток или переменный ток меньшей частоты, чем у переменного тока высокой частоты от его источника. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Плазменный источник и способ генерирования лучей заряженных частиц // 2621323

Изобретение относится к области плазменной техники, в частности к плазменным источникам для генерирования пучка заряженных частиц. Источник содержит: плазменную камеру, оборудованную впускным патрубком для впуска газа и отверстием для вывода заряженных частиц из плазменной камеры; радиочастотный модуль генерирования плазмы для генерирования плазмы внутри плазменной камеры, причем радиочастотный модуль генерирования плазмы содержит первый и второй резонансные контуры, каждый из которых настроен на, по существу, одну и ту же резонансную частоту, причем первый резонансный контур содержит первую антенну и первый, радиочастотный, источник питания, выполненный с возможностью приведения первого резонансного контура в действие на частоте, по существу, равной его резонансной частоте, а второй резонансный контур содержит вторую антенну, причем в рабочем режиме первый резонансный контур индуцирует во второй антенне радиочастотный сигнал благодаря наличию между ними резонансной связи, причем второй резонансный контур выполнен с возможностью подачи индуцированного радиочастотного сигнала в плазменную камеру для генерирования в ней плазмы; и модуль ускорения частиц для вывода заряженных частиц из плазмы и ускорения заряженных частиц для формирования пучка, причем модуль ускорения частиц содержит второй источник питания, выполненный с возможностью создания разности потенциалов между плазменной камерой и ускоряющим электродом, причем область, расположенная между плазменной камерой и ускоряющим электродом, образует ускорительную колонну. Второй источник питания выполнен с возможностью вывода напряжения, высокого по сравнению с выходным сигналом первого, радиочастотного, источника питания. 5 н. и 67 з.п. ф-лы, 3 ил.