Источник ионов Советский патент 1991 года по МПК H01J3/04 

Изобретение относится к ионно-плазменной технике и может быть использовано для получения аксиально-симметричных ионных пучков, применяемых для ионного, ионно-химического травления, получения тонких пленок различных материалов путем ионного распыления, очистки поверхностей.

Известны источники ионов, содержащие разрядную камеру с отверстием для выхода плазмы и электростатическую систему вытягивания и формирования ионного пучка.

Недостатком известного устройства является ограничение тока ионного пучка пространственным зарядом в области вытягивания пучка из плазменной границы. Прототигюм предлагаемого изобретения является источник ионов, в котором указанный недостаток устранен.

Это устройство содержит систему подачи газа, источник питания, симметричный магнитопроводящий корпус с кольцевой выпускной щелью в торцевой стенке корпуса и расположенные внутри корпуса магнитный соленоид и накапливаемый катод. За счет дрейфа электронов в скрещенных электрических и магнитных полях, формирующихся в разрядном промежутке вблизи щели, осуществляется компенсация пространственного заряда положительных ионов в области вытягивания, что снижает ограничение тока пучка ионов пространственным зарядом.

Известное устройство обладает тем недостатком, что интенсивность ионного пучка мала, что обусловлено режимом горения разряда и образования плазмы. Кроме того, накапливаемый катод обладает малым сроком службы и затрудняет использованиехимически активных газов в качестве рабочего тела. Наличие в источнике раздельных областей ионизации газа и формирования пучка, в свою очередь усложняет его конструкцию.

Цель изобретения - повышение интенсивности ионного пучка, увеличение срока службы источника и упрощение его конструкции.

Это достигается тем, что внутри корпуса соосно с ним на изоляторе установлен кольцевой анод, подключенный к источнику питания.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого ионного источйика. Источник содержит корпус 1 в виде цилиндра, закрытого с обеих сторон торцевыми частями. В одном из торцов 2 являющемся одновременно ускоряющим электродом и катодом, предусмотрена соосная с корпусом кольцевая щель. Корпус ионного источника, его торцы и внутренний магнитопровод 3, соединяющий торцы, выполнены из магнитомягкого материала. Внутри цилиндрического корпуса соосно с ним расположен кольцевой анод 4. Снаружи анода расположен соленоид 5, соосный с корпусом источника. Анод подключен к положительному полюсу источника питания 6, а корпус - к отрицательному. В центре источника находится отверстие 7 для напуска рабочего газа.

Источник работает следующим образом.

В кольцевой щели торцевой части корпуса между анодом и корпусом создаются

скрещенные электрическое и магнитное поля. После напуска рабочего газа происходит ионизация его и формирование трубчатого ионного пучка, который, выходи из кольцевой щели, распространяется вдоль оси источника. Выбором соотношения размеров RI и R2 можно добиться получения пучков различной формы. При Ri, равном fta, пучок будет параллельным, при Ri, меньшем Ra, сходящимся, при RI, большим R2, - расходящимся. При напряжении наЪноде 3-4 кВ на разных газах получен,ток пучка ионов 200400 мА на расстоянии 150 мм от плоскости выходного отверстия источника. При использовании в качестве рабочего вещества фреона 113 получена скорость травления Si02 и St3N4 - 2500 А/мин. При травлении структур СВЧ-транзисторов и интегральных схем через маскирующий фоторезист получены минимальные размеры структур 0,5 мкм. Получено также увеличение процента выхода годных приборов в 2-3 раза.

ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий систему подачи газа, источник питания, аксиально-симметричный магнитопроводя- щий корпус с кольцевой выпускной щелью в торцевой стенке корпуса, и расположенный внутри корпуса магнитный соленоид, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности ионного пучка и упрощения конструкции, внутри корпуса соосно с ним на изоляторе установлен кольцевой анод, подключенный к источнику питания.