CN201409253Y - 一种阳极层线性离子源 - Google Patents

一种阳极层线性离子源 Download PDF

Info

Publication number
CN201409253Y
CN201409253Y CN 200920152392 CN200920152392U CN201409253Y CN 201409253 Y CN201409253 Y CN 201409253Y CN 200920152392 CN200920152392 CN 200920152392 CN 200920152392 U CN200920152392 U CN 200920152392U CN 201409253 Y CN201409253 Y CN 201409253Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
anode
negative electrode
cathode
linear ion
ion source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN 200920152392
Other languages
English (en)
Inventor
韩大凯
童洪辉
戴彬
刘晓波
饶敏
赵军
徐丽云
王军生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwestern Institute of Physics
Original Assignee
Southwestern Institute of Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwestern Institute of Physics filed Critical Southwestern Institute of Physics
Priority to CN 200920152392 priority Critical patent/CN201409253Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201409253Y publication Critical patent/CN201409253Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
    • H01J27/14—Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
    • H01J27/143—Hall-effect ion sources with closed electron drift
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本实用新型属于离子束，具体涉及一种适用于离子束清洗和离子束刻蚀的阳极层线性离子源。它包括阴极底板，阴极底板上固定有阴极框，阴极框的顶部固定有阴极外顶板和阴极内顶板，所述的阴极外顶板与阴极内顶板之间设有一开口，阴极内顶板与阴极底板之间设有磁钢，在磁钢的两侧分别设有水冷阳极。本实用新型的优点是，在环形阳极和放电槽置通过绝缘紧固件把阳极悬浮屏蔽罩与阴极和阳极绝缘开。由于悬浮电位的存在，能有效的减少在放电槽内的有害放电。在放电槽内磁钢两侧增加挡板，减少放电对磁钢的损害，消除了磁钢退磁的隐患。

Description

一种阳极层线性离子源
技术领域
本发明属于离子束，具体涉及一种适用于离子束清洗和离子束刻蚀的阳极层线性离子源。
背景技术
阳极层霍尔等离子体加速器是众多离子源的一种，工业上称为阳极层离子源。人们尝试使用这种离子源用于光学表面处理，并且取得了很好的成果。确定了这种离子源用于工业上的优势。阳极层离子源可用于离子刻蚀、离子清洗和离子束辅助沉积等工艺。从阳极层离子源引出的离子轰击基体表面起到清洗、活化和强化材料表面及消除静电的作用，荷能离子与成膜粒子相互碰撞能将部分能量传递给成膜粒子，载能粒子沉积在基体表面形成致密的膜。工业上应用的这种离子源不需要电子发射器(如灯丝、空心阴极等)，所以尤其适合于放电气体中含有氧、氢以及带有腐蚀性气体的工况，可以避免因电子发射器烧毁而缩短寿命的缺点。阳极层离子源离子束流密度很高，离子束能量范围很宽，并且其结构简单，设计成本低，因此这种离子源已广泛应用于工业镀膜中，其工作原理为，在离子源阳极附近磁力线和电力线几乎是正交的，这种交叉电磁场的存在捕获了电子，这些电子绕磁力线旋转并且在阳极附近区域内作角向漂移，形成霍尔电流，从而增加了电子与中性气体分子或原子的碰撞几率，提高了气体的离化率。在阳极表面附近区域由于电子和中性气体碰撞电离形成了等离子体，其中离子在阳极和阴极电势差以及交叉电磁场所形成的霍尔电流的共同加速下，从离子源下游引出。由于离子的产生和加速发生在阳极附近的一个狭小的区域，所以把这种离子源叫做阳极层离子源。
目前现有的阳极层离子源的阴极槽内的放电量较大并且离子对阴极壁的刻蚀现象严重，从而造成阴极的使用寿命短的缺点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够有效减少阴极槽内的放电，减少离子对阴极壁的刻蚀，延长阴极使用寿命的阳极层线性离子源。
本实用新型是这样实现的，一种阳极层线性离子源，它包括阴极底板，阴极底板上固定有阴极框，阴极框的顶部固定有阴极外顶板和阴极内顶板，所述的阴极外顶板与阴极内顶板之间设有一开口，阴极内顶板与阴极底板之间设有磁钢，在磁钢的两侧分别设有水冷阳极。
在所述的水冷阳极的上部设有水冷通路。
在所述的水冷阳极外部还设有阳极悬浮屏蔽罩。
所述的阳极悬浮屏蔽罩固定在绝缘紧固件上，绝缘紧固件穿过阴极底板并固定在阴极底板上。
在所述的磁钢的两侧设有挡板。
在所述的阴极框的外侧固定有供气装置。
所述的供气装置包括导管，导管上开有供气孔。
本实用新型的优点是，在环形阳极和放电槽置通过绝缘紧固件把阳极悬浮屏蔽罩与阴极和阳极绝缘开。由于悬浮电位的存在，能有效的减少在放电槽内的有害放电。在放电槽内磁钢两侧增加挡板，减少放电对磁钢的损害，消除了磁钢退磁的隐患。
附图说明
图1为本实用新型所提供的一种阳极层线性离子源示意图；
图2为阳极层线性离子源磁离线分布示意图；
图3为供气装置示意图。
图中，1阴极底板，2阴极框，3供气装置，4阴极外顶板，5阳极悬浮屏蔽罩，6水冷阳极，7水冷通路，8阴极内顶板，9磁钢，10绝缘紧固件，11挡板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做详细描述：
如图1所示，一种阳极层线性离子源，它包括阴极底板1，阴极底板1上固定有阴极框2，阴极框2的顶部固定有阴极外顶板4和阴极内顶板8，所述的阴极外顶板4与阴极内顶板8之间设有一开口，阴极内顶板8与阴极底板1之间设有磁钢9，在磁钢的两侧分别设有水冷阳极6。在所述的水冷阳极6的上部设有水冷通路7。在所述的水冷阳极6外部还设有阳极悬浮屏蔽罩5。所述的阳极悬浮屏蔽罩5固定在绝缘紧固件10上，绝缘紧固件10穿过阴极底板1并固定在阴极底板1上。在所述的磁钢9的两侧设有挡板11。在所述的阴极框2的外侧固定有供气装置3。所述的供气装置3包括导管，导管上开有供气孔，其中，供气孔的数目可根据实际需要进行确定，在本实施例中选择8个供气孔。
如图1所示，阳极层线性离子源的阴极是由阴极底板1，阴极框2，阴极外顶板4，阴极内顶板8组成一环形放电槽。各部件通过紧固螺钉进行连接。其中阴极外顶板4和阴极内顶板8形成一开口，环形阳极6置于放电开口下方，在这一区域内，离子束流被引出。
在环形阳极6和放电槽置通过绝缘紧固件10把阳极悬浮屏蔽罩5与阴极和阳极绝缘开。由于悬浮电位的存在，能有效的减少在放电槽内的有害放电。
磁钢9、阴极底板1、阴极框2、阴极外顶板4和阴极内顶板8形成一磁路，在阴极放电开口处形成一磁镜。磁钢9采用永磁体材料。阴极采用高导磁材料。磁钢和阴极形成一环形槽结构，在阳极前方有一闭环开口。磁钢及阴极在阳极前方这一开口处形成磁场。通过合理设计开口处阴极结构，减少离子对阴极壁的刻蚀，延长阴极使用寿命。阳极采用非导磁不锈钢材料。阳极悬浮屏蔽罩位于阳极与放电槽之间。用以减少槽内放电。供气方式采用气体直接在阴极与阳极前端缝隙处供气。
阳极与阴极之间阳极悬浮屏蔽罩5。屏蔽罩采用绝缘陶瓷与阴极隔离开，采用悬浮结构有利于减少槽内放电。
阴极材料全部选用高导磁材料。减少磁场在空间泄漏。在阴极放电开口形成的磁场强度达到5000Gs。同时水冷阳极6和阳极悬浮屏蔽罩5选用非导磁性材料不锈钢，以减少对阴极在放电口形成的磁场位形的影响，通过改变放电开口尺寸的大小，能够形成合理的磁场位形。采用合理的坡口尺寸，能够使得开口处的磁镜达到3∶1以上，能够有效的约束离子，以其减少对阴极壁的轰击，延长离子源的使用寿命。在放电槽内磁钢两侧增加挡板，减少放电对磁钢的损害，消除了磁钢退磁的隐患。
如图3所示，供气装置3为喷嘴式供气，导管直径远大于供气孔直径，减少各个供气孔的气体流量差异。在结构上所供给气体直接在阴极与阳极前端缝隙处供气。有利于工作气体的利用率。
为了降低阴极温度，可对阴极进行水冷却。采用焊接水冷管或采用螺钉固定的方法，都能满足要求。

Claims (7)

1.一种阳极层线性离子源，它包括阴极底板(1)，阴极底板(1)上固定有阴极框(2)，阴极框(2)的顶部固定有阴极外顶板(4)和阴极内顶板(8)，其特征在于：所述的阴极外顶板(4)与阴极内顶板(8)之间设有一开口，阴极内顶板(8)与阴极底板(1)之间设有磁钢(9)，在磁钢的两侧分别设有水冷阳极(6)。
2.如权利要求1所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：在所述的水冷阳极(6)的上部设有水冷通路(7)。
3.如权利要求1或2所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：在所述的水冷阳极(6)外部还设有阳极悬浮屏蔽罩(5)。
4.如权利要求3所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：所述的阳极悬浮屏蔽罩(5)固定在绝缘紧固件(10)上，绝缘紧固件(10)穿过阴极底板(1)并固定在阴极底板(1)上。
5.如权利要求1所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：在所述的磁钢(9)的两侧设有挡板(11)。
6.如权利要求1所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：在所述的阴极框(2)的外侧固定有供气装置(3)。
7.如权利要求6所述的一种阳极层线性离子源，其特征在于：所述的供气装置(3)包括导管，导管上开有供气孔。
CN 200920152392 2009-05-05 2009-05-05 一种阳极层线性离子源 Expired - Lifetime CN201409253Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920152392 CN201409253Y (zh) 2009-05-05 2009-05-05 一种阳极层线性离子源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920152392 CN201409253Y (zh) 2009-05-05 2009-05-05 一种阳极层线性离子源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201409253Y true CN201409253Y (zh) 2010-02-17

Family

ID=41680199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200920152392 Expired - Lifetime CN201409253Y (zh) 2009-05-05 2009-05-05 一种阳极层线性离子源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201409253Y (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102254775A (zh) * 2011-03-29 2011-11-23 核工业西南物理研究院 增强磁场型线性离子源
CN103887133A (zh) * 2014-04-01 2014-06-25 南京迪奥赛真空科技有限公司 一种磁场增强型线性大面积离子源
CN106653557A (zh) * 2016-12-19 2017-05-10 兰州空间技术物理研究所 一种聚焦式阳极层离子源装置
CN108538691A (zh) * 2017-03-06 2018-09-14 住友重机械离子科技株式会社 离子生成装置
CN109166780A (zh) * 2018-09-27 2019-01-08 中山市博顿光电科技有限公司 一种条形霍尔离子源
CN112366126A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 成都理工大学工程技术学院 一种霍尔离子源及其放电系统
CN112628098A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 核工业西南物理研究院 一种具有下沉式空心内磁极结构的霍尔加速器
CN114302546A (zh) * 2021-12-08 2022-04-08 核工业西南物理研究院 一种高效率低污染等离子体源

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102254775B (zh) * 2011-03-29 2013-05-22 核工业西南物理研究院 增强磁场型线性离子源
CN102254775A (zh) * 2011-03-29 2011-11-23 核工业西南物理研究院 增强磁场型线性离子源
CN103887133A (zh) * 2014-04-01 2014-06-25 南京迪奥赛真空科技有限公司 一种磁场增强型线性大面积离子源
CN103887133B (zh) * 2014-04-01 2016-01-27 南京迪奥赛真空科技有限公司 一种磁场增强型线性大面积离子源
CN106653557A (zh) * 2016-12-19 2017-05-10 兰州空间技术物理研究所 一种聚焦式阳极层离子源装置
CN108538691B (zh) * 2017-03-06 2022-04-26 住友重机械离子科技株式会社 离子生成装置
CN108538691A (zh) * 2017-03-06 2018-09-14 住友重机械离子科技株式会社 离子生成装置
CN109166780A (zh) * 2018-09-27 2019-01-08 中山市博顿光电科技有限公司 一种条形霍尔离子源
CN109166780B (zh) * 2018-09-27 2023-10-24 中山市博顿光电科技有限公司 一种条形霍尔离子源
CN112366126A (zh) * 2020-11-11 2021-02-12 成都理工大学工程技术学院 一种霍尔离子源及其放电系统
CN112628098A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 核工业西南物理研究院 一种具有下沉式空心内磁极结构的霍尔加速器
CN112628098B (zh) * 2020-12-03 2023-01-24 核工业西南物理研究院 一种具有下沉式空心内磁极结构的霍尔加速器
CN114302546A (zh) * 2021-12-08 2022-04-08 核工业西南物理研究院 一种高效率低污染等离子体源
CN114302546B (zh) * 2021-12-08 2023-10-20 核工业西南物理研究院 一种高效率低污染等离子体源

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201409253Y (zh) 一种阳极层线性离子源
CN111219306B (zh) 一种双磁屏的霍尔推力器
CN102254775B (zh) 增强磁场型线性离子源
CN105390357B (zh) 一种环型离子推力器放电室
CN201336769Y (zh) 一种高密度大面积等离子体片产生装置
CN103887133B (zh) 一种磁场增强型线性大面积离子源
CN106057614B (zh) 一种冷阴极潘宁离子源
CN103426706A (zh) 一种微波离子源
CN114302546B (zh) 一种高效率低污染等离子体源
JP2009293089A (ja) スパッタリング装置
CN203260550U (zh) 一种双频离子源
CN100468632C (zh) 水冷等离子淋浴器
CN110344009A (zh) 具有磁化冷却水装置的磁控溅射系统及磁控溅射设备
CN202705451U (zh) 一种用于真空镀膜的工艺气体二元布气装置
CN215771057U (zh) 射频离子源
CN201530858U (zh) 一种磁控溅射设备的阴极冷却装置
KR20090031608A (ko) 플라즈마 성막 장치 및 막의 제조법
CN114980468A (zh) 一种等离子枪
CN111900069B (zh) 一种离子源导磁阳极供气装置一体化结构
WO2018101444A1 (ja) マグネトロンスパッタリング装置、及び、磁場形成装置
CN104217911A (zh) 一种侧引出mevva金属离子源
CN2241698Y (zh) 平面磁控溅射源
CN108231529B (zh) 低压磁控阴极离子源
CN204130495U (zh) 一种磁场增强型线性大面积离子源
CN220172065U (zh) 一种离子源发生器

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20100217