CN1563941A - 离子束流密度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种离子束流密度测量装置，其特征在于该装置的构成是：一紫铜圆盘，该圆盘的中心位置具有一连成一体的紫铜探测体，一底座，该底座的中轴位置有一通孔，供所述的探测体插设形成离子接收器；一可调直流电压，其负极通过一导线与所述的圆盘相连，其正极经一电流表接地。本发明具有结构简单、灵活、实用和操作方便的特点。

Description

离子束流密度测量装置

技术领域：

本发明与真空镀膜有关，涉及离子束辅助沉积镀膜技术，特别是一种离子束流密度探测装置，也可以用于离子注入、离子改性和离子溅射沉积中的离子束流密度的测量。

技术背景：

离子束辅助沉积镀膜技术已经得到广泛的应用，越来越多的真空镀膜机配备了离子源。

离子源发射出一定参数离子的离子束，离子在真空室中运行一定距离后，作用到沉积中的薄膜分子或原子上，与其产生动量交换和能量传递，使沉积中的分子或原子获得大的能量，这就是离子束辅助沉积的简单描述。

离子束辅助的优点是可以通过控制离子的参数，控制的薄膜属性。因此要考察离子束辅助效果，必须考察离子束的参数。离子束的参数有离子的束流密度、能量、离子束发散角、离子种类等，其中离子的能量、离子束发散角和离子种类可以方便地确定，而离子束流密度则难以确定。因此，离子束辅助沉积需要一种探测离子束流密度的装置。

离子束流密度的探测存在着三个难点：

(1)电子的屏蔽。离子束一般是等离子体，该离子束是离子和电子的中性混合体，由于所关心的是离子的束流密度，因此需要在探测的时候屏蔽电子。

(2)负偏压电路设计。为屏蔽电子就需在探测器上加负偏压，由于测量是在真空室里进行，因此该部分的设计要考虑诸如绝缘和在真空室外可调等问题。

(3)空间多点探测。由于离子束流存在着空间分布的不均匀性，因此探测器应能实现空间多点探测。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述探测离子束流密度的难点问题，提供一种在离子束辅助沉积中的离子束流密度探测装置，它应具有灵活、实用和操作方便的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种离子束流密度测量装置，其特征在于该装置的构成是：一紫铜圆盘，该圆盘的中心位置具有一连成一体的紫铜探测体，一底座，该底座的中轴位置有一通孔，供所述的探测体插设形成离子接收器；一可调直流电压，其负极通过一导线与所述的圆盘相连，其正极经一电流表接地。

所述的离子接收器具有和常规薄膜基底一样的圆片，可自由安放在夹具上放置基片的小孔内。

所述的离子接收器的探测体可为圆柱体、四方柱体或其它棱柱体。

技术效果：

本发明的特点是把离子接收器做成和常规薄膜基底一样的圆片，利用真空室内夹具(substrate holder)，将探测器放在夹具上，并可利用夹具的旋转测量真空室周围空间的束流密度。

本夹具不但可以用于离子辅助沉积中离子束流密度的测量，而且可用于离子注入、离子改性和离子溅射沉积中的离子束流密度的测量。本发明具有结构简单、灵活、实用和操作方便的特点。

附图说明：

图1是本发明离子束流密度探测装置离子接收器的结构示意图

图2是本发明离子束流密度探测装置离子接收器1、2部分结构示意图

图3是本发明离子束流密度探测装置绝缘底座3的结构示意图

图4是本发明离子束流探测装置在镀膜机上的安装示意图

具体实施方式：

首先请参阅图1、图2、图3和图4，本发明离子束流密度测量装置的构成是：一紫铜圆盘1，该圆盘1的中心位置具有一连成一体的紫铜探测体2；一绝缘底座3，该底座3的中轴位置有一通孔4，供所述的探测体2插设形成离子接收器5；一可调直流电压8，其负极通过一导线7与所述的圆盘1相连，其正极经一电流表9接地10。

所述的离子接收器5具有和常规薄膜基底一样的圆片，可自由安放在夹具5上放置基片的小孔内。

所述的离子接收器的探测体2可为圆柱体、四方柱体或其它棱柱体。

所述的可调直流电源8的调节范围是0-100V。

图4是本发明离子束流探测装置在镀膜机上的使用状态示意图，图中11是离子辅助沉积用离子源，12是电子枪挡板，13是电子枪。

本发明装置的安装与使用方法：

离子接收器5可以在夹具6上安放镀膜用基片的小孔内安放，因此离子接收器5的安放位置可以是径向(纬度方向)的任意位置，同时夹具6可以在真空室内旋转，因此整个夹具上的所有位置上的离子束流密度都可以探测。

导线7、可调直流电压8、电流表9、接地10在真空室外，所以可以很方便地在真空室外调节，操作极为方便。

可调直流电压源8的输出电压在测量中随离子源参数的不同而选取不同的数值。该数值的选取是本发明中重要的创新。具体办法是：选定某一离子源工作参数，待离子源稳定工作后，打开可调直流电压源8，其输出电压从0V开始逐渐上调，这时电流表9的数值会随着升高，但当可调直流电压源8的电压数值超过某数值，即临界电压值，也即该离子源工作参数对应下负偏压数值后，电流表9的数值将不再随可调直流电压源8输出电压的升高而升高。把可调直流电压源8的输出电压重新调回临界电压值，此时可开始测量离子束流密度。如果离子源工作参数改变，应重复进行以上负偏压数值的选取工作。

测量夹具径向(纬度方向)上离子束流密度的分布，只需将离子接收器5安放在径向不同的小孔内。测量夹具经度方向上离子束流密度的分布，只需让夹具以极小速度旋转，每旋转过5°，记录一次数值，就可描绘出经度方向上的分布情况。

Claims (3)

1、一种离子束流密度测量装置，其特征在于该装置的构成是：一紫铜圆盘(1)，该圆盘(1)的中心位置具有一连成一体的紫铜探测体(2)；一底座(3)，该底座(3)的中轴位置有一通孔(4)，供所述的探测体(2)插设形成离子接收器(5)；一可调直流电压(8)，其负极通过一导线(7)与所述的圆盘(1)相连，其正极经一电流表(9)接地(10)。

2、根据权利要求1所述的离子束流密度测量装置，其特征在于所述的离子接收器具有和常规薄膜基底一样的圆片，可自由安放在夹具(5)上放置基片的小孔内。

3、根据权利要求1所述的离子束流密度测量装置，其特征在于所述的离子接收器的探测体(2)可为圆柱体、四方柱体或其它棱柱体。