Источник мягкого рентгеновского излучения Советский патент 1983 года по МПК H01J35/00 

Изобретение относится к рентгеновской технике и предназначено, при имущественно, для фотолитографии при изготовлении миниатюрных полушроводниковых устройств. Известны рентгеновские трубки, в которых для получения мягкого рентге новского излучения пучбк низкоэнерге тнчных электронов торлюзится в массивном аноде, имеющем толщину, боль Шую длины пробега электронов til- В данных трубках напряжение между катодом и анодом не превышает 20 кВ, что ограничивает достижимые плотности тока, а следовательно, и радиационную мощность трубки. Увеличение площади электродов мало увеличивает интенсивность излучения, если размер объекта меньше фокуса трубки. При увеличении напряжения увеличивается глубина проникновения электронов в материал анода, при этом резко возрастает поглощение мягкого рентгеновского излучения,как в прострельных, так и в отражательны анодах. Известен также источник мягкого рентгеновского излучения, содержащий вакуумную оболочку и расположенные в ней холодный катод и анод, выполнен ный из материала с большим атомным номером f 2 . В известном устройстве реализуют ся большие шютульсные мощности, не требуется накал катода, однако мягкая компонента рентгеновского излучения фильтруется материалом анода, что не обеспечивает ее достаточно высокого выхода. Цель изобретения - увеличение вы хода мягкого рентгеновского излучения источника. Указанная цель достигается за счет того, что в источнике мягкого рентгеновского излучения, содержащем вакуумную оболочку и расположенные в 1 ней холодный катод и анод, выполненный из материала с большим атомным номером, толщина анода длины свободного пробега электронов в материале анода, а расстояние от анод до стенки вакуумной оболочки доста:точно для образования виртуального катода. На фиг. 1 приведен предлагаемый источник, разрез, общий вид на фиг. 2 - разрез в плоскости оси электродной, системы. Источник имеет вакуумную оболоч 1, в которую впаян конический стеклянный изолятор 2 с высоковольтным вводом 3, на вакуумной стороне кото установлено кольцо 4 с анодной фольгой 5. 2{олодный- катод б в виде трубки из фольги закреплен на катод держателе 7. С другой стороны анодной фольги расположен фокусирующий электрод 8 и вакуумплотное окно 9 для вывода излучения. Вакуумная оболочка 1 закрывается крышкой 10 с вакуумным уплотнением 11. Устройство работает следующим образом. На высоковольтный ввод 3 подается импульс напряжения наносекундной длительности положительной полярности амплитудой 100 - 300 кБ; При этом на острых кромках катодной фольги катода б возникает взрывная эмиссия электронов, KOTOpiK ускоряются в промежутке анодная фольга 5 - катод 6. Вследствие малой толщины анодной фольги 5 электронный пучек теряет лишь часть энергии при прохождении через фольгу и проходит в промежуток анодная фольга 5 - фокусирующий электрод 8, где в тормозящем поле образуется виртуальный катод. Большая часть электронов отражается от,виртуального катода, меняет направление движения, снова проходит через анодную фольгу 5 в промежуток анодная фольга 5 - катод б, опять меняет направление и т.д., пока вся энергия электронного пучка не рассеется в анодной фольге 5. Фокусирующий электрод 8 уменьшает рассеяние электронов на кольцо 4. Потери энергии пучка за один проход анодной фольги 5 определяется ее толщиной и напряжением на источнике. Испарение и ионизация материала анодной фольги 5 не кюняет характер процессов в источнике до перемыкания промежутков анодная фольга 5 - катод 6 и анодная фольга 5 - фокусирующий электрод 8, образующейся плазмой, что ограничивает длительность импульса рентгеновского излучения, как и в источникепрототипе . Малая толщина анодной фольги 5 значительно уменьшает поглощение мягкого рентгеновского излучения. Для вывода излучения служит окно 9, однако для предотвращения фильтрации материалом окна 9 и воздухсж, объекты, как правило, помещаются в вакуум вблизи отверстия в фокусирукхцем электроде 8, тем более, что использование взрывной эмиссии не требует хороших вакуумных условий для нормальной работы иcтoчниka. После каждого импульса анодная фольга 5 сгора 1ет и требует замены, для чего предусмотрена крьвика 10, через KOTOpjno можно устанавливать объекты облучения. Учитывая факт, что необходимая доза облучения в этих условиях достигается за одни импульс, это не является серьезным недостатком, так как смена объекта связана с развакуумиррваннем системы. Использование предлагаемых источ-. НИКОВ позволяет зиачительио увеличить дозу мягкого реитгеновского излучения

за импульс, особенно при использоваиии анодиой фольги толщиной 1 мкм и меньше. Минимгшьная толщща. фольги ограничеиа ее. механической прочностью и тре6уе 4ым спектром излучения. В

качестве материала для анодной фольги может быть использован свинец, золото и другие металлы с высоким атомным номером позволяющие напылять пленки толщиной менее 1 мкм.

ИСТОЧНИК МЯГКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий вакуумную оболочку и расположенные в ней холодный катод и анод,выполненный из материсша с большим атомным номером, отли ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения выхода мягкого рентгеновского излучения, толщина анода меньше длины свободного пробега электронов в материале анода, а расстояние от анода до стенки вакуумной оболочки достаточно для образования :виртуального катода.