ИОННЫЙ ИСТОЧНИК

Полезная модель относится к области оборудования для ионно-лучевой обработки поверхностей, в частности, к плазменным и ионно-лучевым источникам, которое может быть использовано в оптической промышленности, в микроэлектронике и при ионном травлении металлов, диэлектриков и полупроводниковых материалов.
Известен ионный источник, состоящий из цилиндрической вакуумной камеры из немагнитного материала. В камере размещен анод цилиндрической формы и неподогреваемый катод, состоящий из двух соединенных электрически частей, размещенных соосно с анодом у его торцов. В одной части катода имеется отверстие для извлечения ионов. Цилиндрическая вакуумная камера размещена в полости цилиндрического соленоида, создающего магнитное поле в газоразрядной камере источника ионов (RU, 2233505 С2, 27.08.2002).
Недостатками известного источника являются распыление катода и осаждение материала катода на элементах анода и попадание материала катода на обрабатываемую поверхность.
Задачей полезной модели является исключение попадания продуктов распыления электродов на обрабатываемую подложку, увеличение диаметра пучка ионов и повышение равномерности ионного источника за счет увеличения числа разрядных промежутков.
Технический результат достигается тем, что ионный источник содержит цилиндрический магнитопровод с верхним и нижним основаниями, анод, антикатод, соленоид и изолятор. В аноде, антикатоде, верхнем и нижнем основаниях магнитопровода выполнены отверстия. Анод, антикатод, соленоид и изолятор установлены в полости магнитопровода, при этом анод соединен с соленоидом через изолятор, антикатод расположен на нижнем основании магнитопровода, а отверстия анода, антикатода, верхнего и нижнего оснований магнитопровода расположены соосно.
В качестве рабочего тела используется газ, прокачиваемый сквозь отверстия в ионном источнике. Электроны, полученные в газовом разряде осциллируют под действием магнитного поля от нижнего основания к верхнему основанию и обратно, совершая ионизацию прокачиваемого газа. Диаметр отверстий в антикатоде для подачи газа выбирается исходя из допустимых пределов загрязнения обрабатываемой подложки и обычное соотношение диаметров определяется исходя из диаметра выходного отверстия но не более этого диаметра. Для получения высокой равномерности ионного тока по сечению пучка на диаметре 100 мм расположены 37 разрядных ячеек.
Ионный источник изображен на рисунке.
Ионный источник содержит цилиндрический магнитопровод 1 (из магнитомягкого материала) с верхним основанием 2, в котором имеются отверстия 3 и нижним основанием 4 с отверстиями 5. Отверстия верхнего и
нижнего оснований магнитопровода расположены соосно. В аноде 8 выполнены отверстия 9. Анод выполнен из немагнитного материала. Анод установлен в полости магнитопровода так, что его отверстия 9 расположены соосно с отверстиями верхнего и нижнего оснований магнитопровода. Соленоид 10 установлен в полости цилиндрического магнитопровода и соединен с анодом через изолятор 11. В антикатоде 6 выполнены отверстия 7. Антикатод 6 установлен в полости магнитопровода на его нижнем основании 4 так, что отверстия антикатода и нижнего основания расположены соосно. Питание ионного источника осуществляется от блока питания 12. Ионный источник может быть расположен внутри вакуумной камеры или пристыкован снаружи.
-4
-2
Ионный источник работает следующим образом. Расположенный в вакууме или пристыкованный к вакуумной камере с остаточным давлением порядка 10 Па ионный источник подключается к источнику питания. Затем через отверстия в нижнем основании в ионный источник подается рабочий газ, например аргон до давления 10 Па. На анод 8 подается от источника питания 12 положительный потенциал от 1 до 4 кВ, а через соленоид 10 пропускается постоянный ток для создания магнитного поля в зазоре между верхним и нижним основаниями. При наличии напряжения на аноде 8, в области анодного отверстия, от верхнего основания до антикатода, возбуждается разряд в электрическом и продольном
2
магнитных полях. Выбитые электроны из антикатода осциллируют в области от верхнего основания до антикатода и ионизируют газ. Разработан экспериментальный образец ионного источника, имеющего 37 разрядных промежутков на диаметре 100 мм. При испытаниях удалось реализовать равномерность плотности ионного тока по сечению пучка не хуже 2%. Плотность ионного тока составила 3 мА/см. Это позволяет применять данный ионный источник в оптической промышленности и микроэлектронике для асферизации и ионной ретуши, травления полупроводниковых материалов и тонкопленочных покрытий.