CN106876232A - 具有预错位栅孔离子引出栅极板的离子源 - Google Patents

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杨树柏
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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Abstract

现有的离子源离子引出系统，如射频源中的屏极、加速极、抑制极三层栅孔板，沿轴向间隔排列，栅孔板通常做成凸曲面形状以获得希望的空间扩散形离子束流，通常几层栅孔板上的开孔位置是相同和均布的，不同栅孔板上开的孔一一对应，当栅孔板沿轴向分开放置后，外层栅网的栅孔远离轴线的一侧易被离子束流蚀刻。本发明的方案为，靠外侧的栅孔板，栅孔位置比内侧栅板的对应栅孔位置略远离轴线，形成沿着栅板径向逐渐离散的开孔分布。本发明的有益之处是，通过合理的栅孔分布设计，使外层栅板上的栅孔相对内层栅板上的栅孔具有预错位，减少外层栅孔被离子流蚀刻变形，延长栅板的使用寿命，节约成本，使用这种具有预错位栅孔离子引出栅极板的离子源可以长期以稳定的工况工作，输出的空间扩散形离子束流不因栅孔板使用寿命的变化而改变束流截面能量分布。

Description

具有预错位栅孔离子引出栅极板的离子源
技术领域
本发明涉及一种离子源的离子引出栅孔板的设计，属于电子技术领域。
背景技术
离子源广泛用于光学真空镀膜、材料表面精细抛光与蚀刻等领域。在高能量的离子源光学辅助镀膜时，离子源离子引出系统中的栅极孔板，既起到用高电压差拉出离子的作用，本身也受到高能离子的撞击产生孔边缘的蚀刻磨损，合理的栅极板栅孔分布设计，可以减少栅孔的蚀刻变形，延长栅孔板的使用寿命，保证离子束截面能量分布的稳定。
发明内容
现有的离子源离子引出系统，如考夫曼源中的屏极、加速极两层栅孔板，或射频源中的屏极、加速极、抑制极三层栅孔板，依靠定位孔定位后，沿轴向间隔排列，栅孔板上开有规则排列的几千只栅孔，不同栅孔板上开的孔一一对应，通常几层栅孔板上的开孔位置是相同和均布的。
栅孔板通常做成凸曲面形状以获得希望的空间扩散形离子束流，当曲面栅孔板沿轴向分开放置后，对产生的离子流弧形运动轨迹而言，外层栅网孔发生了错位，在小孔远离轴线的一侧阻挡了离子束流，因而被离子束流蚀刻。
本发明的方案为，一套栅孔板上各栅孔板的开孔仍一一对应，但各栅孔板栅孔的开孔位置是不同的，具体说，靠外侧的栅孔板，栅孔位置比内侧栅孔板的对应栅孔位置略远离轴线，如内侧栅孔板的栅孔是均匀分布因而间距相等的，则外侧栅孔板的栅孔分布是随栅孔偏离轴线距离的增加而间距不等的，形成沿着栅孔板径向逐渐离散的开孔分布。
本发明的有益之处是，通过合理的栅孔分布设计，使内外层栅孔板上的栅孔具有预错位，减少外层栅孔被离子流蚀刻变形，延长栅孔板的使用寿命，节约成本，使用这种具有预错位栅孔离子引出栅极板的离子源可以长期以稳定的工况工作，输出的空间扩散形离子束流不因栅孔板使用寿命的变化而改变离子束流截面的能量分布。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本发明的实施例。
以射频离子源的凸曲面加速极栅孔板和抑制极栅孔板为例，离子源靠内侧的加速极栅孔板(1)上开有均匀分布的、间距为a的栅孔(11)，内圈栅孔到轴心距离为a，向外一圈栅孔到轴心距离为2a，再向外一圈栅孔到轴心距离为3a，依此类推，离子源靠外侧的抑制极栅孔板(2)上开有与加速极栅孔板(1)上开孔总数相等、一一对应的栅孔(21)、栅孔(22)和栅孔(23)等，内圈栅孔到轴心距离为a，向外一圈栅孔到轴心距离为b，再向外一圈栅孔到轴心距离为c，依此类推。
对于凸曲面栅孔板，开孔位置到轴心距离b大于2a，形成预错位b-2a，开孔位置到轴心距离c大于3a，形成预错位c-3a，预错位值根据栅孔板口径、栅孔直径和曲面形状设计，例如在口径170毫米的加速极栅孔板上，开有数千只间距2.54毫米的栅孔，在抑制极栅孔板上，相对于内圈栅孔，预错位从几微米到几百微米沿径向逐渐增加，最大达到约200微米的预错位。

Claims (5)

1.具有栅孔板离子引出系统的离子源，其特征在于采用了具有内外侧栅孔板对应孔开孔位置预错位的凸曲面栅孔板组，这种预错位栅孔板组中，外侧栅孔板与内侧栅孔板上的开孔一一对应，但相对应孔在外侧栅孔板上的开孔位置比在内侧栅孔板上的开孔位置略远离轴线。
2.如权利要求1所述的离子源，其特征在于离子引出系统的内侧栅孔板指考夫曼离子源的屏极栅孔板，外侧栅孔板指考夫曼离子源的加速极栅孔板。
3.如权利要求1所述的离子源，其特征在于离子引出系统的内侧栅孔板指射频离子源的屏极栅孔板，外侧栅孔板指射频离子源的加速极栅孔板。
4.如权利要求1所述的离子源，其特征在于离子引出系统的内侧栅孔板指射频离子源的加速极栅孔板，外侧栅孔板指射频离子源的抑制极栅孔板。
5.如权利要求1所述的离子源，其特征在于离子引出系统的内外栅孔板对应孔的开孔位置的预错位，根据栅孔板的口径、栅孔直径和凸曲面形状设计，从几微米到几百微米。
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