RU2353017C1 - Low-energy ion beams source for nano electronics technologies - Google Patents

Low-energy ion beams source for nano electronics technologies Download PDF

Info

Publication number
RU2353017C1
RU2353017C1 RU2007122613/28A RU2007122613A RU2353017C1 RU 2353017 C1 RU2353017 C1 RU 2353017C1 RU 2007122613/28 A RU2007122613/28 A RU 2007122613/28A RU 2007122613 A RU2007122613 A RU 2007122613A RU 2353017 C1 RU2353017 C1 RU 2353017C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
source
ion
nozzle
target
supersonic
Prior art date
Application number
RU2007122613/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007122613A (en
Inventor
Виктор Львович Варенцов (RU)
Виктор Львович Варенцов
Original Assignee
Виктор Львович Варенцов
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 Виктор Львович Варенцов filed Critical Виктор Львович Варенцов
Priority to RU2007122613/28A priority Critical patent/RU2353017C1/en
Publication of RU2007122613A publication Critical patent/RU2007122613A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2353017C1 publication Critical patent/RU2353017C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to ion-beam engineering and may be used as a key element of the existing and brand-new industrial technologies of nano electronics. Low energy ion beam source includes supersonic de Laval nozzle with tube on its axis. The rod-like (or wire-like) target is supplied to the supersonic expanding part where laser beam focused to the target end evaporates and ionises the target material. The specific feature of the claimed source is an electro magnetic ion cone, installed on nozzle axis and behind outlet shearing. The electro magnetic ion cone is intended for generating and focusing ion beam and for cleaning from the blanketing gas leaking from the nozzle by pumping.
EFFECT: positive effect is achieved due to source operation and provides for increasing uninterrupted source operation period, decreasing target material losses, consumption of blanketing gas and source dimensions and decreasing cost.
2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения ионных пучков и управления ими и может быть использовано в качестве ключевого элемента как существующих, так и новых промышленных технологий наноэлектроники таких, например, как безрезистивная нанолитография, имплантация, размерное легирование, ионно-химическое сухое травление, ионная микроскопия, устранение дефектов литографических масок, получение тонких пленок с уникальными новыми свойствами (техника ионно-пучковой эпитаксии), микро- и наномеханическая обработка тонких пленок субмикронной толщины (так называемое «фрезерование» ионными пучками), прямое «рисование» микросхем на подложке с управлением от компьютера.The invention relates to devices for producing and managing ion beams and can be used as a key element of both existing and new industrial nanoelectronics technologies such as, for example, resistive nanolithography, implantation, dimensional doping, ion-chemical dry etching, ion microscopy, elimination of defects in lithographic masks, obtaining thin films with unique new properties (ion-beam epitaxy technique), micro- and nanomechanical processing of thin films sub ikronnoy thickness (so-called "milling" ion beams), direct "drawing" chips on a substrate with control of the computer.

Известна техника, в которой ионы получаются при облучении вещества мишени сфокусированным лучом лазера (так называемая лазерная абляция). На фиг.1 представлена схема устройства ионного источника с использованием лазерной абляции, предложенная нобелевским лауреатом 1990 года по химии R.Smalley [1]. Данный источник ионных пучков состоит из сверхзвукового сопла 1; мишени 3, выполненной в виде стержня (или проволоки), подаваемого в источник перпендикулярно плоскости фиг.1; импульсного клапана 9 для подачи буферного газа-носителя 4; луча лазера 5, проходящего в источник ионов через входное окно 10; скиммера 11; двух ступеней вакуумной откачки 7 и 8.A technique is known in which ions are obtained by irradiating a target substance with a focused laser beam (the so-called laser ablation). Figure 1 presents a diagram of an ion source device using laser ablation, proposed by the 1990 Nobel laureate in chemistry R.Smalley [1]. This ion beam source consists of a supersonic nozzle 1; target 3, made in the form of a rod (or wire) supplied to the source perpendicular to the plane of figure 1; a pulse valve 9 for supplying a buffer carrier gas 4; a laser beam 5 passing into an ion source through an input window 10; skimmer 11; two stages of vacuum pumping 7 and 8.

Работает данный источник ионов следующим образом. Буферный газ-носитель 4 (аргон или гелий) высокой чистоты через импульсный клапан 9, открытие которого синхронизировано с лазерным импульсом, попадает в дозвуковую часть сопла 1, где он обдувает мишень 3. Сфокусированный луч лазера 5 вызывает испарение и ионизацию вещества мишени 3. Получаемые таким образом ионы с энергиями в области нескольких сотен эВ (энергетический спектр ионов при лазерной абляции определяется величиной плотности потока излучения лазера в импульсе) замедляются в буферном газе-носителе до тепловых скоростей за счет многократных ион-атомных столкновений. Так как используется буферный газ высокой чистоты, то нейтрализации ионов в этом газе не происходит, потому что потенциалы ионизации атомов благородных газов (аргон, гелий) выше, чем потенциалы ионизации атомов практически всех возможных веществ мишени. Затем медленные ионы подхватываются газовым потоком и выносятся из сопла 1 сверхзвуковой газовой струей. Отметим, что режим сверхзвукового истечения буферного газа из сопла 1 обеспечивается с помощью вакуумной откачки 7. Скиммер 11, являющийся конусной диафрагмой с острой кромкой входного отверстия, вырезает из сверхзвуковой струи ее приосевую часть вместе с термализованными в ней ионами. Таким образом, ионы, прошедшие через скиммер 11, в виде пучка выводятся из источника в условия высокого вакуума, который обеспечивается с помощью откачки 8.This ion source works as follows. Buffer carrier gas 4 (argon or helium) of high purity through the pulse valve 9, the opening of which is synchronized with the laser pulse, enters the subsonic part of the nozzle 1, where it blows the target 3. The focused laser beam 5 causes the evaporation and ionization of the target material 3. Received Thus, ions with energies in the region of several hundred eV (the energy spectrum of ions during laser ablation is determined by the density of the laser radiation flux per pulse) slows down in the carrier gas to thermal velocities due to okratnyh ion-atom collisions. Since a buffer gas of high purity is used, the neutralization of ions in this gas does not occur, because the ionization potentials of atoms of noble gases (argon, helium) are higher than the ionization potentials of atoms of almost all possible target substances. Then the slow ions are picked up by the gas stream and carried out from the nozzle 1 by a supersonic gas stream. Note that the supersonic flow of the buffer gas from the nozzle 1 is ensured by vacuum pumping 7. Skimmer 11, which is a conical diaphragm with a sharp edge of the inlet, cuts out its axial part from the supersonic jet along with the ions thermalized in it. Thus, the ions passing through the skimmer 11, in the form of a beam, are removed from the source under high vacuum conditions, which is ensured by pumping 8.

Недостатком описанного источника ионов [1] является низкая эффективность использования вещества мишени, так как, во-первых, значительная часть образованных при лазерной абляции ионов теряется на стенках сопла при их замедлении в буферном газе-носителе, а, во-вторых, даже для идеально изготовленного и оптимально установленного скиммера не более 1% ионов, вынесенных сверхзвуковой струей из сопла, может пройти через скиммер в виде ионного пучка (это прямо следует из того, что скиммер вырезает из струи лишь ее небольшую приосевую часть).The disadvantage of the described ion source [1] is the low efficiency of the use of the target substance, since, firstly, a significant part of the ions formed by laser ablation is lost on the nozzle walls when they are slowed down in the buffer carrier gas, and, secondly, even for ideally When a skimmer is manufactured and optimally installed, no more than 1% of the ions removed by the supersonic jet from the nozzle can pass through the skimmer in the form of an ion beam (this directly follows from the fact that the skimmer cuts out only a small axial part of it from the jet).

Другим недостатком источника ионных пучков, схематически представленного на фиг.1, является ограниченный срок его службы. Дело в том, что при работе данного источника часть испаренного лазерным лучом 5 вещества мишени 3 неминуемо осаждается на поверхности входного окна 10, что со временем приводит к потере его прозрачности для лазерного луча 5. Значительная часть ионов и нейтральных атомов, испаренных лазерным лучом из мишени 3 и затем вынесенных сверхзвуковой струей из сопла 1, осаждается на наружной поверхности скиммера 11, что постепенно приводит к притуплению острой кромки его входного отверстия и даже его «зарастанию». В результате данных негативных процессов осаждения вещества мишени установка источника ионов выходит из режима нормального и полноценного функционирования, и для продолжения эксплуатации требуется ее остановка с целью замены и/или очистки (когда это возможно) входного окна 10 и скиммера 11. Кроме того, недостатком рассматриваемого источника ионов [1] является также необходимость использования достаточно мощной вакуумной откачки 7 для достижения необходимых параметров сверхзвукового потока буферного газа перед входным отверстием скиммера 11, что приводит к увеличению размеров и стоимости установки.Another disadvantage of the ion beam source shown schematically in FIG. 1 is its limited life. The fact is that during the operation of this source, part of the target substance 3 vaporized by the laser beam 5 inevitably precipitates on the surface of the input window 10, which over time leads to a loss of its transparency for the laser beam 5. A significant part of the ions and neutral atoms vaporized by the laser beam from the target 3 and then taken out by a supersonic jet from the nozzle 1, is deposited on the outer surface of the skimmer 11, which gradually leads to the blunting of the sharp edge of its inlet and even its “overgrowing”. As a result of these negative processes of deposition of the target substance, the installation of the ion source exits the normal and full functioning mode, and to continue operation it is necessary to stop it in order to replace and / or clean (when possible) the input window 10 and the skimmer 11. In addition, the disadvantage of this ion source [1] is also the need to use a sufficiently powerful vacuum pumping 7 to achieve the necessary parameters of a supersonic buffer gas flow in front of the inlet of the skimme ra 11, which leads to an increase in the size and cost of the installation.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому изобретению является источник ионных пучков [2], конструктивная схема которого представлена на фиг.2.The closest technical solution (prototype) to the proposed invention is the source of ion beams [2], a structural diagram of which is presented in figure 2.

Данный источник ионов состоит из аксиально-симметричного сопла Лаваля 1, имеющего на оси трубку 2, проходящую через дозвуковую сужающуюся часть сопла 1 в область сверхзвукового расширения буферного газа-носителя (расширяющаяся часть сопла) и мишени 3 в виде стержня (или проволоки), подаваемого в сопло через трубку 2 (см. фиг.2). Буферный газ-носитель 4 подается в сопло 1 через отверстие в стенке дозвуковой части сопла, а лазерный луч 5 фокусируется на торец стержня мишени 3, выступающего из поддерживающей его трубки 2.This ion source consists of an axially symmetric Laval nozzle 1 having an axis 2 tube passing through a subsonic tapering part of the nozzle 1 into the region of supersonic expansion of the buffer carrier gas (expanding part of the nozzle) and target 3 in the form of a rod (or wire) supplied into the nozzle through the tube 2 (see figure 2). The buffer carrier gas 4 is supplied to the nozzle 1 through an opening in the wall of the subsonic part of the nozzle, and the laser beam 5 is focused on the end face of the target rod 3 protruding from its supporting tube 2.

Работает этот источник ионов следующим образом. При истечении в вакуум буферного газа-носителя (это может быть, например, водород, гелий, неон, азот, аргон, криптон или ксенон) через сопло 1 образуется сверхзвуковая струя газа, которая обтекает трубку 2 и смыкается за торцом мишени 3. Взаимодействие лазерного луча 5, сфокусированного на торец мишени 3, вызывает испарение и ионизацию вещества мишени, аналогично тому, как это происходит в описанном выше источнике ионов [1]. Образованные при лазерной абляции ионы замедляются при столкновениях с атомами буферного газа-носителя, происходит их термализация с газом-носителем, и в результате формируется пучок ионов, имеющий скорость и температуру (характеризующую разброс ионов по скоростям), равные скорости и статической температуре сверхзвуковой струи, соответственно. Так как в описании изобретения ионного источника [2] отсутствуют какие-либо указания на устройство, с помощью которого ионный пучок выводится из газовой струи в условия высокого вакуума, мы вправе считать, что для этой цели авторами предполагалось использовать скиммер, потому что использование скиммеров для формирования молекулярных и ионных пучков из сверхзвуковых газовых потоков было в то время, а это был 1987 год, общепринятой практикой. Отметим, что один из авторов описанного источника ионных пучков [2] является также и автором предлагаемого изобретения.This ion source works as follows. When a buffer carrier gas (for example, hydrogen, helium, neon, nitrogen, argon, krypton or xenon) flows out through a nozzle 1, a supersonic gas stream is formed through the nozzle 1, which flows around the tube 2 and closes behind the end face of the target 3. Laser interaction beam 5, focused on the end face of the target 3, causes the evaporation and ionization of the target substance, similar to how it happens in the above ion source [1]. The ions formed during laser ablation slow down in collisions with atoms of a buffer carrier gas, they are thermalized with a carrier gas, and as a result, an ion beam is formed that has a velocity and temperature (characterizing the velocity dispersion of ions) equal to the velocity and static temperature of a supersonic jet, respectively. Since the description of the invention of the ion source [2] does not contain any indication of the device by which the ion beam is removed from the gas jet under high vacuum conditions, we are entitled to assume that the authors intended to use a skimmer for this purpose, because the use of skimmers for The formation of molecular and ion beams from supersonic gas flows was at that time, and this was 1987, a common practice. Note that one of the authors of the described ion beam source [2] is also the author of the invention.

Источник ионов [2] имеет общие с описанным выше источником ионов [1] недостатки - это низкая эффективность использования вещества мишени, ограниченный срок службы источника (из-за «зарастания» входного отверстия скиммера осаждающимся веществом мишени) и необходимость использования мощной вакуумной откачки для сверхзвуковой струи буферного газа-носителя. Кроме того, недостатком источника ионов [2] является необходимость относительно большого расхода дорогого буферного газа высокой чистоты. Напомним, что в источнике [1] уменьшение среднего расхода буферного газа достигается за счет использования импульсного режима работы клапана 11 (см. фиг.1).The ion source [2] has common drawbacks with the ion source [1] described above: it is the low efficiency of using the target material, the limited life of the source (due to the overgrowth of the skimmer inlet by the deposited target material) and the need to use powerful vacuum pumping for supersonic jets of buffer carrier gas. In addition, the disadvantage of the ion source [2] is the need for a relatively large consumption of expensive buffer gas of high purity. Recall that in the source [1] the decrease in the average flow rate of the buffer gas is achieved by using the pulse mode of operation of the valve 11 (see figure 1).

Целью настоящего изобретения является уменьшения потерь вещества мишени, расхода буферного газа-носителя, габаритов установки источника при одновременном уменьшении ее стоимости, а также увеличение срока службы.The aim of the present invention is to reduce the loss of target material, the consumption of a buffer carrier gas, the dimensions of the source installation while reducing its cost, as well as increasing the service life.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике ионных пучков, содержащем сверхзвуковое сопло Лаваля с установленной на его оси трубкой, через которую мишень в виде стержня (или проволоки) подается в сверхзвуковую часть сопла, и имеющем сфокусированный на торец мишени лазерный луч, осуществляющий испарение и ионизацию вещества мишени, он дополнительно снабжен электромагнитной ионной воронкой, установленной на оси сопла за его выходным срезом для очистки ионного пучка от основной массы истекающего из сопла буферного газа-носителя, его фокусировки и вывода в условия высокого вакуума.This goal is achieved by the fact that in a source of ion beams containing a Laval supersonic nozzle with a tube mounted on its axis, through which a target in the form of a rod (or wire) is fed into the supersonic part of the nozzle, and having a laser beam focused on the target end, which performs evaporation and ionization of the target substance, it is additionally equipped with an electromagnetic ion funnel mounted on the axis of the nozzle behind its outlet slice to clean the ion beam from the bulk of the carrier gas flowing out of the nozzle, e The focus and output in a high-vacuum conditions.

На фиг.3 представлена конструктивная схема, поясняющая работу предлагаемого источника низкоэнергетичных ионных пучков для технологий наноэлектроники. Так же как и описанный выше ионный источник [2] (см. фиг.2) предлагаемый источник содержит аксиально-симметричное сопло Лаваля 1, имеющее на оси трубку 2, проходящую через дозвуковую сужающуюся часть сопла 1 в область сверхзвукового расширения буферного газа-носителя (расширяющаяся часть сопла) и мишень 3 в виде стержня (или проволоки), подаваемого в струю газа-носителя через трубку 2 в сопле 1. Буферный газ-носитель 4 также поступает в сопло 1 через отверстие в стенке дозвуковой части сопла, и лазерный луч 5 фокусируется на торец стержня мишени 3, выступающего из поддерживающей его трубки 2. Дополнительными по сравнению с прототипом (см. фиг.2) элементами конструкции предлагаемого источника являются электромагнитная ионная воронка 6, установленная на оси сопла за его выходным срезом, и дополнительная ступень вакуумной откачки 8. Электромагнитная ионная воронка 6 состоит их стопки тонких кольцевых металлических электродов с уменьшающимися в направлении струи диаметрами центральных отверстий. К кольцевым электродам воронки приложено радиочастотное электрическое напряжение таким образом, что соседние электроды находятся в противофазе. Для проводки луча лазера 5 к мишени 3 сквозь тело электромагнитной воронки 6 в некоторых кольцевых электродах имеются соответствующие отверстия, как это показано на фиг.3. Несколько последних кольцевых электродов воронки 6 располагаются в области высоковакуумной откачки 8 (см. фиг.3), и к этим электродам дополнительно могут быть приложены постоянные электрические напряжения, создающие внутри этой части воронки 6 небольшое ускоряющее ионы электрическое поле.Figure 3 presents a structural diagram explaining the operation of the proposed source of low-energy ion beams for nanoelectronics technology. As well as the ion source described above [2] (see FIG. 2), the proposed source contains an axially symmetric Laval nozzle 1 having an axis 2 tube passing through the subsonic tapering part of the nozzle 1 into the region of supersonic expansion of the carrier gas ( the expanding part of the nozzle) and the target 3 in the form of a rod (or wire) fed into the jet of carrier gas through the tube 2 in the nozzle 1. The buffer carrier gas 4 also enters the nozzle 1 through an opening in the wall of the subsonic part of the nozzle, and the laser beam 5 focuses on the end of the target rod 3, you stepping from the tube supporting it 2. Additional in comparison with the prototype (see figure 2), the structural elements of the proposed source are an electromagnetic ion funnel 6 mounted on the axis of the nozzle behind its outlet slice, and an additional stage of vacuum pumping 8. The electromagnetic ion funnel 6 consists their stacks of thin ring metal electrodes with decreasing diameters of the central holes in the direction of the jet. A radio frequency electrical voltage is applied to the ring electrodes of the funnel in such a way that the adjacent electrodes are in antiphase. To wire the laser beam 5 to the target 3 through the body of the electromagnetic funnel 6 in some ring electrodes there are corresponding holes, as shown in Fig.3. The last few ring electrodes of the funnel 6 are located in the high-vacuum pumping region 8 (see Fig. 3), and additional constant voltage voltages can be applied to these electrodes, creating a small ion-accelerating electric field inside this part of the funnel 6.

Предлагаемый источник низкоэнергетичных ионов работает следующим образом. Ионы, произведенные в результате ионизации вещества мишени 3 лазерным лучом 5, замедляются и охлаждаются при столкновениях с нейтральными атомами газа-носителя до скорости и статической температуры газовой струи, соответственно. По выходе из сопла 1 ионы транспортируются газовым потоком внутри электромагнитной ионной воронки 6. Радиочастотное напряжение, приложенное к электродам воронки 6, создает внутри воронки 6 эффективное электрическое поле, отталкивающее ионы к оси и удерживающее их внутри воронки 6. В то же время, нейтральный буферный газ-носитель свободно истекает из воронки 6 через зазоры между кольцевыми электродами за счет вакуумной откачки 7. В результате, очищенный от основной массы газа-носителя и сфокусированный электромагнитной воронкой 6 ионный пучок попадает в условия высокого вакуума 8, для поддержания которого достаточно использовать вакуумный насос небольшой производительности. При переходе из области откачки 7 в высоковакуумную область 8 давление буферного газа внутри воронки 6 уменьшается по направлению к ее выходу. Таким образом, в области последних кольцевых электродов воронки 6, расположенных в области откачки 8, длина свободного пробега ионов в остаточном буферном газе становится больше, чем диаметры центральных отверстий в электродах воронки 6, а также расстояния между соседними электродами. Поэтому, для улучшения условий транспортировки ионов через эту конечную часть воронки 6 к электродам, расположенным в высоковакуумной части откачки 8, дополнительно могут быть приложены постоянные напряжения, создающие вдоль оси этой части воронки 6 небольшое постоянное ускоряющее ионы электрическое поле (например, как показали приведенные ниже результаты компьютерных экспериментов, электрического поля 0.75 В/см оказывается достаточным для эффективной экстракции ионного пучка из источника при использования разных буферных газов-носителей и для ионов разной массы).The proposed source of low-energy ions works as follows. The ions produced as a result of the ionization of the target material 3 by the laser beam 5 are slowed down and cooled in collisions with the neutral atoms of the carrier gas to the velocity and static temperature of the gas jet, respectively. Upon exit from the nozzle 1, the ions are transported by the gas stream inside the electromagnetic ionic funnel 6. The radio-frequency voltage applied to the electrodes of the funnel 6 creates an effective electric field inside the funnel 6 that repels the ions to the axis and holds them inside the funnel 6. At the same time, the neutral buffer The carrier gas freely flows from the funnel 6 through the gaps between the ring electrodes due to vacuum pumping 7. As a result, the ion beam purified from the bulk of the carrier gas and focused by an electromagnetic funnel 6 It falls to under high vacuum 8, which is used to maintain a small vacuum pump performance sufficiently. When passing from the pumping area 7 to the high-vacuum area 8, the pressure of the buffer gas inside the funnel 6 decreases towards its outlet. Thus, in the region of the last ring electrodes of the funnel 6 located in the pumping region 8, the mean free path of the ions in the residual buffer gas becomes larger than the diameters of the central holes in the electrodes of the funnel 6, as well as the distances between adjacent electrodes. Therefore, in order to improve the conditions for the transport of ions through this end part of the funnel 6 to the electrodes located in the high-vacuum part of the pumping unit 8, additional constant voltages can be applied, creating along the axis of this part of the funnel 6 a small constant ion-accelerating electric field (for example, as shown below the results of computer experiments, an electric field of 0.75 V / cm is sufficient for efficient extraction of the ion beam from the source using different buffer gases lei and for ions of different masses).

Именно такая неизвестная ранее оригинальная комбинация газодинамического ионного источника [2] (прототип) с электромагнитной ионной воронкой 6 (см. фиг.3) позволяет достичь заявленной цели. Тот факт, что эффективное электрическое поле, создаваемое приложенным к кольцевым электродам воронки 6 радиочастотным напряжением, отталкивает ионы к оси воронки 6, позволяет практически без потерь вывести из источника все ионы, полученные при облучении лучом лазера 5 вещества мишени 3. Кольцевые электроды электромагнитной воронки 6 препятствуют осаждению распыленного лазерным лучом 5 вещества мишени 3 на поверхности фокусирующей лазерный луч оптики (на фиг.3 оптика не показана), что значительно повышает срок непрерывной работы предлагаемого источника ионов. Более того, в конструкции предлагаемого источника отсутствует скиммер, из-за которого нормальная работа ионного источника могла бы быть также нарушена за счет осаждения на его поверхности вещества мишени 3.It is such an previously unknown original combination of a gas-dynamic ion source [2] (prototype) with an electromagnetic ion funnel 6 (see FIG. 3) that makes it possible to achieve the stated goal. The fact that the effective electric field created by the radio frequency voltage applied to the ring electrodes of the funnel 6 repels the ions to the axis of the funnel 6, it allows practically without loss to remove from the source all the ions obtained by irradiating the target material with the laser beam 5 3. Ring electrodes of the electromagnetic funnel 6 interfere with the deposition of target material 3 sputtered by the laser beam 5 on the surface of the optics focusing the laser beam (optics not shown in Fig. 3), which significantly increases the continuous operation time th source of ions. Moreover, in the design of the proposed source there is no skimmer, due to which the normal operation of the ion source could also be disrupted due to the deposition of target material 3 on its surface.

Так как в отличие от условий работы ионного источника [2] (прототип), здесь при транспортировке ионов через электромагнитную воронку 6 нет необходимости в поддержании режима сверхзвукового течения буферного газа-носителя, то оптимальные условия работы предлагаемого источника низкоэнергетичных ионов обеспечиваются при значительно меньших расходах буферного газа-носителя через сопло 1. В частности, это означает, что для работы установки предлагаемого источника ионов можно использовать вакуумные насосы значительно меньшей производительности, и, вследствие этого, общие габариты и цена оборудования для установки предлагаемого источника низкоэнергетичных ионов становятся значительно меньше.Since, unlike the operating conditions of the ion source [2] (prototype), here, when transporting ions through an electromagnetic funnel 6, it is not necessary to maintain the supersonic flow regime of the buffer carrier gas, the optimal operating conditions of the proposed source of low-energy ions are provided at significantly lower buffer costs carrier gas through nozzle 1. In particular, this means that vacuum pumps of a much smaller manufacturer can be used to operate the installation of the proposed ion source spine and, as a consequence, the overall size and price of the equipment for the installation of the proposed source of low-energy ions are much smaller.

Для того чтобы еще больше уменьшить необходимую скорость откачки вакуумных насосов, можно разделить электромагнитную ионную воронку 6 на две раздельно откачиваемые части. Конструктивная схема такого варианта источника представлена на фиг.4. Как видно из фиг.4, электромагнитная ионная воронка здесь состоит из двух частей 6а и 6б, и вакуумная система состоит теперь не из двух (как на фиг.3), а из трех ступеней дифференциальной откачки 7а, 7б и 8.In order to further reduce the necessary pumping speed of vacuum pumps, it is possible to divide the electromagnetic ion funnel 6 into two separately pumped parts. A structural diagram of such an embodiment of the source is shown in FIG. 4. As can be seen from figure 4, the electromagnetic ion funnel here consists of two parts 6a and 6b, and the vacuum system now consists not of two (as in figure 3), but of three stages of differential pumping 7a, 7b and 8.

Особенность работы данного варианта ионного источника заключается в том, что давление буферного газа снаружи первой части воронки 6а (см. фиг.4), поддерживаемое откачкой 7а, в несколько раз выше, чем давление газа снаружи второй части воронки 6б, поддерживаемое вакуумной откачкой 7б (фиг.4). В результате этого эффективная работа предлагаемого источника низкоэнергетичных ионов обеспечивается в данном его варианте двумя небольшими форвакуумными насосами, откачивающими обе части электромагнитной воронки (см. фиг.4). Причем суммарная скорость откачки этих насосов значительно меньше, чем производительность вакуумного оборудования, необходимого для откачки электромагнитной воронки 6 в случае источника ионов, схема которого представлена на фиг.3.A feature of the operation of this variant of the ion source is that the pressure of the buffer gas outside the first part of the funnel 6a (see Fig. 4), supported by pumping 7a, is several times higher than the gas pressure outside the second part of the funnel 6b, supported by vacuum pumping 7b ( figure 4). As a result of this, the effective operation of the proposed source of low-energy ions is ensured in this embodiment by two small forevacuum pumps pumping both parts of the electromagnetic funnel (see Fig. 4). Moreover, the total pumping speed of these pumps is much lower than the performance of the vacuum equipment necessary for pumping the electromagnetic funnel 6 in the case of an ion source, the circuit of which is shown in Fig.3.

С целью проверки работы предлагаемого источника ионов и исследования его характеристик мы выполнили детальное численное моделирование процессов газодинамического охлаждения и формирования в источнике низкоэнергетичных ионных пучков. С помощью имеющейся у нас оригинальной программы, основанной на решении полной системы время-зависимых уравнений Навье-Стокса, моделировались как дозвуковые, так и сверхзвуковые течения буферного газа-носителя. Результаты этих газодинамических расчетов использовались в качестве исходных данных другой программой, которая на основе метода Монте-Карло осуществляла траекторные расчеты ионов в электромагнитных воронках (см. фиг.3 и фиг.4) при совместном на них действии газодинамических и электрических полей. Фактически, это были компьютерные эксперименты, позволившие нам подробно исследовать работу предлагаемого источника ионов. Описание указанных компьютерных программ, результаты их тщательного тестирования, а также результаты других компьютерных экспериментов в области молекулярных и ионных пучков можно найти, например, в наших работах [3] и [4].In order to verify the operation of the proposed ion source and study its characteristics, we performed a detailed numerical simulation of gas-dynamic cooling and the formation of low-energy ion beams in the source. Using our original program, based on solving a complete system of time-dependent Navier-Stokes equations, both subsonic and supersonic flows of a buffer carrier gas were simulated. The results of these gas-dynamic calculations were used as input by another program that, based on the Monte Carlo method, performed trajectory calculations of ions in electromagnetic funnels (see Fig. 3 and Fig. 4) under the combined action of gas-dynamic and electric fields. In fact, these were computer experiments that allowed us to study in detail the operation of the proposed ion source. A description of these computer programs, the results of their rigorous testing, and also the results of other computer experiments in the field of molecular and ion beams can be found, for example, in our works [3] and [4].

В качестве примера реализации предлагаемого источника низкоэнергетичных ионов рассмотрим устройство источника (фиг.3) со следующими основными геометрическими параметрами:As an example of the implementation of the proposed source of low-energy ions, consider the source device (figure 3) with the following basic geometric parameters:

1. Сопло Лаваля 11. Laval nozzle 1

- сужающаяся и расширяющаяся конусные части имеют углы раствора 90°;- tapering and expanding conical parts have a solution angle of 90 °;

- диаметр критического сечения (горловина сопла) - 1.0 мм;- diameter of the critical section (nozzle neck) - 1.0 mm;

- длина сверхзвуковой части - 3.6 мм;- the length of the supersonic part is 3.6 mm;

- длина дозвуковой части - 2.0 мм;- the length of the subsonic part is 2.0 mm;

- диаметр выходного среза - 8.0 мм.- The diameter of the output cut is 8.0 mm.

2. Трубка 2 в сопле и стержень мишени 32. The tube 2 in the nozzle and the target rod 3

- длина сверхзвуковой части стержня мишени - 3.6 мм;- the length of the supersonic part of the target rod is 3.6 mm;

- диаметр стержня мишени - 0.4 мм;- diameter of the target rod - 0.4 mm;

- длина сверхзвуковой части трубки в сопле - 3.0 мм;- the length of the supersonic part of the tube in the nozzle is 3.0 mm;

- диаметр трубки в сопле - 0.6 мм.- the diameter of the tube in the nozzle is 0.6 mm.

3. Электромагнитная ионная воронка 63. Electromagnetic ion funnel 6

- толщина кольцевых электродов - 0.1 мм;- the thickness of the ring electrodes is 0.1 mm;

- зазор между соседними кольцевыми электродами - 0.3 мм;- the gap between adjacent ring electrodes is 0.3 mm;

- внутренний входной диаметр - 8.0 мм;- inner input diameter - 8.0 mm;

- внутренний выходной диаметр - 1.0 мм;- inner output diameter - 1.0 mm;

- число электродов в области откачки 7-111 шт., включая- the number of electrodes in the pumping area 7-111 pcs., including

39 шт. во входной цилиндрической части и 72 шт. в конусной части;39 pcs. in the input cylindrical part and 72 pcs. in the conical part;

- число электродов в области высоковакуумной откачки 8-10 шт.- the number of electrodes in the field of high vacuum pumping 8-10 pieces.

Для указанной геометрии источника ионов и комнатной температуры сопла были выполнены газодинамические компьютерные расчеты при следующих давлениях гелия и аргона, которые использовались в качестве буферных газов-носителей:For the indicated geometry of the ion source and the nozzle room temperature, gas-dynamic computer calculations were performed at the following helium and argon pressures, which were used as buffer carrier gases:

- давление торможения (в дозвуковой части сопла) - 120 мбар;- braking pressure (in the subsonic part of the nozzle) - 120 mbar;

- давление в области откачки 7-1.0 мбар;- pressure in the pumping area 7-1.0 mbar;

- давление в области откачки 8-2·10-4 мбар.- pressure in the pumping area 8-2 · 10 -4 mbar.

Так, в качестве иллюстрации на фиг.5 приведены результаты газодинамических расчетов для поля скоростей гелия. Черными линиями со стрелками показаны направления газовых потоков, значения величин скорости газа указаны черными цифрами на белом фоне. Цвет на фиг.5 служит для отображения величин скоростей в газовом потоке: красный - максимальная скорость, синий - минимальная. На фиг.6 результаты тех же расчетов, что и на фиг.5, представлены более подробно для области сверхзвуковой части сопла и входной части электромагнитной ионной воронки 6. Здесь ясно видна вихревая структура газового потока при вязком обтекании трубки 2 в сопле и конца стержня мишени 3.So, as an illustration, figure 5 shows the results of gasdynamic calculations for the helium velocity field. The black lines with arrows show the directions of gas flows, the values of the gas velocity are indicated by black numbers on a white background. The color in figure 5 is used to display the values of the velocities in the gas stream: red - maximum speed, blue - minimum. In Fig. 6, the results of the same calculations as in Fig. 5 are presented in more detail for the region of the supersonic part of the nozzle and the inlet part of the electromagnetic ion funnel 6. Here, the vortex structure of the gas flow is visually visible when the tube 2 in the nozzle and the end of the target rod are viscous 3.

Оказалось, что для данного примера реализации предлагаемого ионного источника расход гелия через сопло 1 равен 27.8 мбар·л/с, что для давления газа 1.0 мбар в области 7 (см. фиг.3) соответствует скорости откачки форвакуумного насоса 27.8 л/с. При этом натекание гелия в область высоковакуумной откачки 8 составляет всего 0.06 мбар·л/с, и, следовательно, сравнительно небольшой турбомолекулярный насос со скоростью откачки 300 л/с сможет поддерживать в этой области вакуум 2·10-4 мбар (отметим, что при этом вакууме длина свободного пробега в гелии порядка 1 м).It turned out that for this example implementation of the proposed ion source, the helium flow rate through nozzle 1 is 27.8 mbar · l / s, which for gas pressure 1.0 mbar in region 7 (see FIG. 3) corresponds to a evacuation pump evacuation rate of 27.8 l / s. In this case, the leakage of helium into the high-vacuum pumping region 8 is only 0.06 mbar · l / s, and, therefore, a relatively small turbomolecular pump with a pumping speed of 300 l / s will be able to maintain a vacuum of 2 · 10 -4 mbar in this region (note that at in this vacuum, the mean free path in helium is about 1 m).

Аналогичные газодинамические расчеты, выполненные для буферного газа-носителя аргона, показали, что для поддержания в области 7 заданного давления аргона 1.0 мбар в этом случае будет достаточно форвакуумного насоса со скоростью откачки 9 л/с.Similar gasdynamic calculations performed for a buffer argon carrier gas showed that in order to maintain a specified argon pressure in region 7 of 1.0 mbar, a fore-vacuum pump with a pumping speed of 9 l / s will be sufficient in this case.

Результаты указанных газодинамических расчетов (поля температуры, плотности и компонент скорости буферного газа-носителя) были использованы далее в траекторных расчетах ионных пучков с использованием метода Монте-Карло. Траекторные расчеты были выполнены для ионов, испаряемых лазерным лучом из медной и золотой мишеней и формируемых в ионные пучки внутри электромагнитной ионной воронки 6 (фиг.3) в потоках гелия и аргона. Оказалось, что приложенного к кольцевым электродам воронки 6 напряжения U=10 В при частоте F=2 МГЦ достаточно для 100% экстракции ионных пучков в область высоковакуумной откачки 7 (фиг.3).The results of the indicated gas-dynamic calculations (temperature, density fields and velocity components of the buffer carrier gas) were used further in the trajectory calculations of ion beams using the Monte Carlo method. Trajectory calculations were performed for ions evaporated by a laser beam from copper and gold targets and formed into ion beams inside an electromagnetic ion funnel 6 (Fig. 3) in helium and argon flows. It turned out that the voltage U = 10 V applied to the ring electrodes of the funnel 6 at a frequency of F = 2 MHz is sufficient for 100% extraction of ion beams into the high-vacuum pumping region 7 (Fig. 3).

Численные оценки максимально возможного ионного тока, выполненные с учетом негативного влияния объемного заряда ионного пучка, показали, что через рассматриваемую в настоящем примере электромагнитную воронку 6 может быть без потерь пропущен пучок с током 0.5 мкА.Numerical estimates of the maximum possible ion current, performed taking into account the negative effect of the space charge of the ion beam, showed that a beam with a current of 0.5 μA can be passed through without loss of electromagnetic funnel 6, which is considered in this example.

На фиг.7 и фиг.8 представлены результаты расчетов Монте-Карло для распределений продольных и радиальных компонент скорости ионных пучков меди (Cu+) и золота (Au+), выведенных из ионного источника в область высоковакуумной откачки 8. А на фиг.9 представлены результаты расчетов для кумулятивных распределений этих ионных пучков по радиусу.In Fig.7 and Fig.8 presents the results of Monte Carlo calculations for the distributions of the longitudinal and radial velocity components of the ion beams of copper (Cu + ) and gold (Au + ) extracted from the ion source in the high-vacuum pumping region 8. A in Fig.9 The calculation results for the cumulative radius distributions of these ion beams are presented.

Основные характеристики ионных пучков, полученных в результате описанных выше компьютерных экспериментов, представлены в таблицах 1 и 2.The main characteristics of ion beams obtained as a result of the computer experiments described above are presented in tables 1 and 2.

Таблица 1Table 1 Основные характеристики ионных пучков, полученных с использованием гелия в качестве буферного газа-носителяThe main characteristics of ion beams obtained using helium as a buffer carrier gas Характеристика ионного пучкаIon beam characteristic 64Cu+ 64 Cu + 197Au+ 197 Au + Продольная скорость V=(м/с)Longitudinal velocity V = (m / s) 465465 270270 энергия Е=(эВ)energy E = (eV) 0.0720.072 0.0740.074 Разброс продольных скоростей ΔV=(м/с)The spread of longitudinal velocities ΔV = (m / s) 225225 145145 температура Т=(К)temperature T = (K) 196196 251251 Радиальная скорость V⊥(м/с)Radial velocity V⊥ (m / s) 250250 130130 энергия E⊥(эВ)energy E⊥ (eV) 0.0210.021 0.0170.017 Разброс радиальных скоростей ΔV⊥(м/с)Radial velocity spread ΔV⊥ (m / s) 170170 107107 температура T⊥(К)temperature T⊥ (K) 112112 137137 Поперечный эмиттанс εx,y(π·мм·мрад)Transverse emittance ε x, y (π · mm · mrad) 9898 8989 Нормализованный поперечный эмиттанс

Figure 00000001
(π·мм·мрад·[эВ]1/2)Normalized Transverse Emittance
Figure 00000001
(π · mm · mrad · [eV] 1/2 ) 26.326.3 24.424.4

Как видно из таблиц 1 и 2, низкоэнергетичные ионные пучки, получаемые с помощью предлагаемого ионного источника, имеют очень маленький нормализованный поперечный эмиттанс εNx,y и тепловой разброс ионов по скоростям. Поэтому, последующие их ускорение и фокусировка системой традиционных электростатических линз позволяют получать остро сфокусированные ионные пучки с диаметрами в несколько нанометров для их использования в различных промышленных технологиях наноэлектроники.As can be seen from tables 1 and 2, low-energy ion beams obtained using the proposed ion source have a very small normalized transverse emittance ε N x, y and thermal ionic velocity dispersion. Therefore, their subsequent acceleration and focusing by a system of traditional electrostatic lenses makes it possible to obtain sharply focused ion beams with diameters of several nanometers for their use in various industrial nanoelectronic technologies.

Таблица 2table 2 Основные характеристики ионных пучков, полученных с использованием аргона в качестве буферного газа-носителяThe main characteristics of ion beams obtained using argon as a buffer carrier gas Характеристика ионного пучкаIon beam characteristic 64Cu+ 64 Cu + 197Au+ 197 Au + Продольная скорость V=(м/с)Longitudinal velocity V = (m / s) 690690 410410 энергия Е=(эВ)energy E = (eV) 0.160.16 0.170.17 Разброс продольных скоростей ΔV=(м/с)The spread of longitudinal velocities ΔV = (m / s) 300300 182182 температура Т=(К)temperature T = (K) 348348 398398 Радиальная скорость V⊥(м/с)Radial velocity V⊥ (m / s) 290290 150150 энергия E⊥(эВ)energy E⊥ (eV) 0.0280.028 0.0230.023 Разброс радиальных скоростей ΔV⊥(м/с)Radial velocity spread ΔV⊥ (m / s) 280280 120120 температура T⊥(К)temperature T⊥ (K) 304304 172172 Поперечный эмиттанс εx,y(π·мм·мрад)Transverse emittance ε x, y (π · mm · mrad) 65.365.3 5252 Нормализованный поперечный эмиттанс

Figure 00000002
(π·мм·мрад·[эВ]1/2)Normalized Transverse Emittance
Figure 00000002
(π · mm · mrad · [eV] 1/2 ) 26.126.1 21.421.4

Например, при дальнейшем ускорении ионов до энергий 50-100 кэВ (это обычные энергии ионных пучков, используемых в современных ионно-пучковых промышленных технологиях) и для угловой расходимости пучка (угол полураствора пучка) θ1/2=20°=364 мрад будут получены ионные пучки с диаметрами 500-700 нанометров без потерь интенсивности (т.е. при ионных токах до 0.5 мкА). За счет дополнительного диафрагмирования ионного пучка, что, естественно, сопровождается соответствующими потерями его интенсивности, пучки с токами до 1 нА будут иметь диаметры 20-30 нанометров, а при токах до 10 пА - пучки с диаметрами 2-3 нанометра.For example, with further acceleration of ions to energies of 50-100 keV (these are the usual energies of ion beams used in modern ion-beam industrial technologies) and for the angular divergence of the beam (beam half- angle) θ 1/2 = 20 ° = 364 mrad ion beams with diameters of 500-700 nanometers without loss of intensity (i.e., at ion currents up to 0.5 μA). Due to the additional aperture of the ion beam, which, of course, is accompanied by corresponding losses in its intensity, beams with currents up to 1 nA will have diameters of 20-30 nanometers, and at currents up to 10 pA, beams with diameters of 2-3 nanometers.

Приведенные размеры фокусированных ионных пучков и соответствующие им токи соответствует и зачастую даже превосходят требования современной промышленности в области создания приборов и элементной базы микро- и наноэлектроники.The given sizes of focused ion beams and the corresponding currents correspond to and often even exceed the requirements of modern industry in the field of creating devices and the element base of micro- and nanoelectronics.

Для того чтобы убедиться, что при работе источника ионов с электромагнитной воронкой, состоящей из двух раздельно откачиваемых частей 7а и 7б (см. фиг.4), достигается положительный эффект, состоящий в дополнительном уменьшении необходимой скорости откачки вакуумных насосов, мы выполнили детальные компьютерные эксперименты, аналогичные описанным выше численным исследованиям для основного варианта предлагаемого источника ионов (см. фиг.3). В расчетах задавались следующие величины давлений буферного газа-носителя гелия:In order to make sure that when the ion source is operated with an electromagnetic funnel consisting of two separately pumped parts 7a and 7b (see Fig. 4), a positive effect is achieved consisting in an additional decrease in the necessary pumping speed of vacuum pumps, we performed detailed computer experiments similar to the numerical studies described above for the main version of the proposed ion source (see figure 3). In the calculations, the following pressure values of the buffer helium carrier gas were set:

- давление торможения (в дозвуковой части сопла) - 120 мбар;- braking pressure (in the subsonic part of the nozzle) - 120 mbar;

- давление в области откачки 7а - 5.0 мбар;- pressure in the pumping area 7a - 5.0 mbar;

- давление в области откачки 7б - 1.0 мбар;- pressure in the pumping area 7b - 1.0 mbar;

- давление в высоковакуумной области откачки 8 - 2·10-4 мбар.- pressure in the high vacuum pumping area 8 - 2 · 10 -4 mbar.

В результате расчетов для этого режима работы источника получились следующие величины газовых потоков в различных ступенях дифференциальной откачки установки ионного источника:As a result of calculations for this source operating mode, the following gas flows were obtained at various stages of the differential pumping of the ion source installation:

- расход гелия через сопло 1 (или полный расход) - 27.8 мбар·л/с;- helium flow rate through nozzle 1 (or total flow rate) - 27.8 mbar · l / s;

- натекание гелия из области 7а в область 7б - 0.7 мбар·л/с;- leakage of helium from region 7a to region 7b - 0.7 mbar · l / s;

- натекание гелия из области 7б в высоковакуумную область 8 - 0.06 мбар·л/с.- leakage of helium from region 7b to the high vacuum region 8 - 0.06 mbar · l / s.

При этом необходимо отметить, что ионно-траекторные расчеты по методу Монте-Карло для приведенного режима работы данного варианта источника (см. фиг.4) показали, что ионы эффективно выводятся из источника в условия высокого вакуума, и характеристики получающихся ионных пучков близки к приведенным в таблицах 1 и 2 величинам.It should be noted that the ion-trajectory calculations by the Monte Carlo method for the reduced mode of operation of this variant of the source (see Fig. 4) showed that the ions are effectively removed from the source under high vacuum conditions, and the characteristics of the resulting ion beams are close to those given in tables 1 and 2 values.

Так как расход газа (выраженный в мбар·л/с) есть просто произведение давления на скорость откачки, то из приведенных выше давлений и расходов мы непосредственно получаем искомые величины для скоростей откачки насосов, обеспечивающих заданный режим работы источника:Since the gas flow rate (expressed in mbar · l / s) is simply the product of the pressure and the pumping rate, from the above pressures and flows we directly obtain the desired values for the pumping speeds of the pumps that provide the specified source operation mode:

- скорость откачки области 7а - 5.4 л/с;- pumping speed of the region 7a - 5.4 l / s;

- скорость откачки области 7б - 0.7 л/с;- pumping speed of the area 7b - 0.7 l / s;

- скорость откачки высоковакуумной области 8 - 300 л/с.- pumping speed of the high vacuum region 8 - 300 l / s.

Из приведенных величин видно, что суммарная скорость откачки областей 7а и 7б составляет в этом случае 6.1 л/с, что в 4.5 раз меньше, чем необходимая скорость откачки области 7 в источнике, работающем по схеме фиг.3.From the above values it is seen that the total pumping speed of regions 7a and 7b in this case is 6.1 l / s, which is 4.5 times less than the required pumping speed of region 7 in a source operating according to the scheme of FIG. 3.

Источники информацииInformation sources

1. D.E.Powers, S.G.Hansen, M.E.Geusic, D.L.Michalopoulus and R.E.Smalley, J. Chem. Phys., vol.78, 1983, p.2866.1. D. E. Powers, S. G. Hansen, M. E. Geusic, D. L. Michalopoulus and R. E. Smalley, J. Chem. Phys., Vol. 78, 1983, p. 2866.

2. В.Л.Варенцов, А.А.Матышев, Источник ионных пучков, Роспатент №1463051, приоритет от 18.05.1987, зарегистрирован 25.03.1993 (прототип).2. V.L. Varentsov, A.A. Matyshev, Source of ion beams, Rospatent No. 1463051, priority dated 05/18/1987, registered on 03/25/1993 (prototype).

3. V.L.Varentsov, A.A.Ignatiev, Nucl. Instrum. and Meth., A 413 (1998) 447.3. V.L. Varentsov, A.A. Ignatiev, Nucl. Instrum. and Meth., A 413 (1998) 447.

4. Victor Varentsov, Michiharu Wada, Nucl. Instrum. and Meth., A 532 (2004) 210.4. Victor Varentsov, Michiharu Wada, Nucl. Instrum. and Meth., A 532 (2004) 210.

Claims (2)

1. Источник низкоэнергетичных ионных пучков для технологий наноэлектроники, содержащий сверхзвуковое сопло Лаваля с трубкой на оси, через которую мишень в виде стержня (или проволоки) подается в сверхзвуковую расширяющуюся часть сопла, и имеющий сфокусированный на торец мишени лазерный луч, осуществляющий испарение и ионизацию вещества мишени, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь вещества мишени, расхода буферного газа-носителя, габаритов установки источника при одновременном уменьшении ее стоимости, а также увеличения срока службы, источник дополнительно снабжен электромагнитной ионной воронкой, установленной на оси сопла за его выходным срезом.1. A source of low-energy ion beams for nanoelectronic technology, containing a supersonic Laval nozzle with a tube on the axis through which the target in the form of a rod (or wire) is fed into the expanding supersonic part of the nozzle, and having a laser beam focused on the target end, which evaporates and ionizes the substance target, characterized in that, in order to reduce the loss of target material, the consumption of buffer carrier gas, the dimensions of the source installation while reducing its cost, as well as increasing the term and the service, the source is additionally equipped with an electromagnetic ion funnel mounted on the axis of the nozzle behind its outlet slice. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью дополнительного уменьшения необходимой скорости откачки вакуумных насосов, электромагнитная ионная воронка состоит из двух раздельно откачиваемых частей. 2. The source according to claim 1, characterized in that, in order to further reduce the required pumping speed of vacuum pumps, an electromagnetic ion funnel consists of two separately pumped parts.
RU2007122613/28A 2007-06-15 2007-06-15 Low-energy ion beams source for nano electronics technologies RU2353017C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122613/28A RU2353017C1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Low-energy ion beams source for nano electronics technologies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122613/28A RU2353017C1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Low-energy ion beams source for nano electronics technologies

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007122613A RU2007122613A (en) 2008-12-20
RU2353017C1 true RU2353017C1 (en) 2009-04-20

Family

ID=41017924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007122613/28A RU2353017C1 (en) 2007-06-15 2007-06-15 Low-energy ion beams source for nano electronics technologies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2353017C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2405463A1 (en) 2010-07-06 2012-01-11 ETH Zurich Laser-ablation ion source with ion funnel
RU2649883C1 (en) * 2017-03-15 2018-04-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method of gas supply to supersonic nozzle of gas cluster ion accelerator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2405463A1 (en) 2010-07-06 2012-01-11 ETH Zurich Laser-ablation ion source with ion funnel
WO2012003946A1 (en) 2010-07-06 2012-01-12 Eth Zurich Laser-ablation ion source with ion funnel
RU2649883C1 (en) * 2017-03-15 2018-04-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method of gas supply to supersonic nozzle of gas cluster ion accelerator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007122613A (en) 2008-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhurin Industrial ion sources: Broadbeam gridless ion source technology
JP4416632B2 (en) Gas cluster ion beam irradiation apparatus and gas cluster ionization method
US20130180844A1 (en) Switchable gas cluster and atomic ion gun, and method of surface processing using the gun
EP2485571B1 (en) High-current single-ended DC accelerator
JP2007277708A (en) Film deposition apparatus and method of film deposition
US9305746B2 (en) Pre-aligned nozzle/skimmer
US7755065B2 (en) Focused ion beam apparatus
US8993982B2 (en) Switchable ion gun with improved gas inlet arrangement
JP2019050203A (en) GCIB nozzle assembly
JP5105729B2 (en) Processing method with gas cluster ion beam
EP0203573B1 (en) Electron beam-excited ion beam source
RU2353017C1 (en) Low-energy ion beams source for nano electronics technologies
Moritani et al. Extremely low-energy projectiles for SIMS using size-selected gas cluster ions
US7566888B2 (en) Method and system for treating an interior surface of a workpiece using a charged particle beam
US9576767B2 (en) Focused ion beam systems and methods of operation
JP4571003B2 (en) Cluster ion beam equipment
KR20150057978A (en) Apparatus for Fabricating 3D Nano Structure and Method of Construction Using the Same
EP2590734A1 (en) Production of nanoparticles
Varentsov Focused ion beam source of a new type for micro-and nanoelectronics technologies
WO2010029929A1 (en) Ion irradiation device
JP6752449B2 (en) Ion beam neutralization method and equipment
JP2010218901A (en) Gas cluster ion beam irradiation device
KR20100029651A (en) Radiation pressure vacuum pump or electron beam vacuum pump
JP2007317491A (en) Method and apparatus for ionizing cluster
Tao et al. Guiding of plasma by electric field and magnetic field

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100616