Джерело іонів

(19) RU (її) 1144548 (із) £ _ (51) 6 H 01 J 27/04 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (12) к патенту Российской Федерации , 1 (21)3663766/25 * (22) 1611 83 (46)190695 Бюл № 1 7 (71) Харьковский государственный университет имАМ Горького (72) Юнаков Н Н ФареникВИ Зыков А В Качанов ЮА (73) Научный физико-технопогический центр (56) Левченко ЮМ, Илюхина ГП, Цибизов МА Технологические методы УЗДП IV Всесоюзная конференция по плазменным ускорителям и ионным инжекторам (тезиси докладов) М, 1978 с409 Габович М Д Плазменные источники ионов Киев Наукова думка 1964 с73 (54) ИСТОЧНИК ИОНОВ (57) 00 р Г 1144548 Изобретение относится к устройствам Целью изобретения является регулиродля получения ионных пучкоа и может быть вание распределения плотности ионного тоиспользовано для получения тонких пленок ка по его сечению различных материзлов, для ионного и ионЭта цель достигается тем, что висточнино-химического травления и очистки поверке ионов с холодным катодом, содержащем хностей. газоразрядную камеру с расположенными в ней цилиндрическим анодом, торцевым каИзвестен источник ионов, содержащий тодом и перфорированным катодом, магразрядную камеру, ускорительную ступень, нитную систему и систему формирования магнитную систему Разрядная камера содержит катоды її анод-парораспределитель. 10 ионного пучка, в газоразрядной камере со стороны торцевого катода соосно аноду усУскоряющая ступень состоит из ускоряющетановлен цилиндрический электрод с возго электрода и верхнего катода газоразрядможностью его продольного перемещения ной камеры. Газоразрядная камера и и введены средства независимого поддерускоряющая ступень имеют кольцевые ще15 жания на нем электрического потенциала по ли для извлечения потока ионов. отношению к аноду и катоду газоразрядной камеры. Магнитная система создает магнитное попе в кольцевом зазоре полюсных накоСущность изобретения поясняется чернечников. Величина магнитного поля регутежом, нз котором изображен продольный лируется изменением тока, протекающего 20 разрез источника Источник ионов содерчерез магнитную катушку. жит цилиндрический катод 1, торцевой каИоны, образованные в газоразрядной тод 2, перфорированный катод 3, систему камере в скрещенных Е и Н полях, через формирования пучка, включающую ускорякольцевую щель попадают в ускоряющую ющий электрод 4. Внутрь газоразрядной каступень и через ускоряющую щель покида- 25 меры со стороны торцевого катода 2 введен ют источник. цилиндрический электрод 5, установленный с возможностью продольного перемещеИонный пучок, извлекаемый из источниния. Магнитная система выполнена, наприка, имеет четко выраженную трубчатую формер, в виде соленоида 6. Введено также му. Недостатком известного источника яв- 30 средство поддержания потенциала на электроде 5 - источник 7 потенциала. Рабочий ляется невозможность управления распрегаз подается по трубке 8. делением плотности ионов в поперечном сечении пучка в связи с определенной (кольКатушка магнитного поля 6 представляцевой) конфигурацией системы формировает собой соленоид на железном каркасе из ния ионного пучка. 35 магнитомягкого материала. Магнитная сисБлижайшим техническим решением к тема создает внутри газоразрядной камеры предлагаемому является источник ионов с продольное магнитное поле напряженнохолодным катодом, содержащий газоразстью до 500 Э. рядную камеру с расположенными в ней Соотношение между радиусом га анода цилиндрическими анодом, торцевым като- ^ U радиусом Гдэ электрода 5 подчиняется дом и перфорированным катодом, магнитвыражению г а -г Д э>Гле, г Д е гл е - лармоную систему и систему формирования ровский радиус электронов, для того, чтобы ионного пучка. обеспечить возможность образования прианодного дрейфового слоя электронов В известном источнике используется 45 в газоразрядной камере и повысить эффекразряд Пеннинга с холодным катодом, что тивность ионизации рабочего газа. позволяет ионизовать в нем широкий круг Источник работает следующим обравеществ, в том числе и химически активные зом. Вакуумный обьем, к которому пристывещества. Однако наблюдается значительковывается источник, откачивается до ный градиент концентрации плазмы попе- 50 рабочего давления. Через трубку подачи гарек магнитного поля, что предопределяет за 8 в газоразрядную камеру подается рабовысокую неоднородность пучка ионов по рачий газ. Через соленоид 6 пропускается диусу. Для выравнивания распределения электрический ток. В газоразрядной камере плотности тока в известном источнике иссоздается продольное магнитное попе. На пользуют перфорированный катод пере- 55 анод 1 и катоды 2, 3 через электрические менной по площади прозрачности. Однако вводы подается разрядное напряжение. На заданное таким образом распределение неанод 1, кроме того, подается положительное возможно изменить в процессе работы исотносительно ускоряющего электрода 4 ус.точника без замены перфорированного коряющее напряжение. Ускоряющий электкатода. род заземлен. 1144548 На электрод 5 от источника питания 7 поле напряженностью Н-500 Э. На анод поподается регулируемое напряжение от -500 давалось напряжение Ua=500 В, на катоды до +500 В. UK=-500 В. Ускоряющее напряжение Uyc*=3 кВ. В разрядной камере зажигался разряд с В разрядной камере, образованной разрядным током 1=300 мА. Ионный ток пучэлектродами 1, 2, 3, создается радиальное ка при этом составлял 70 мА. электрическое поле. В скрещенных Е и Н полях в газоразрядной камере возникает На электрод 5 не подавалось напряжеразряд. Ионы этого разряда движутся на ние от источника питания 7. Изменяя полокатоды 2 и 3. Через отверстие перфорирожение электрода 5 по оси газоразрядной ванного катода 3 они покидают газоразряд- 10 камеры, получали ионные пучки с различную камеру. В ускоряющем промежутке ным распределением ионной плотности по ионы ускоряются и извлекаются из источнирадиусу. ка через отверстие в ускоряющем электроНа электрод 5 подавалось регулируемое де. напряжение от источника питания 7 относи15 тельно электродов газоразрядной камеры от -500 до +500 В. При этом плотность ионПри изменении положения электрода 5 ного тока по радиусу изменялась в значипо оси газоразрядной камеры в процессе тельных пределах. работы источника регулируется распределение ионного тока по радиусу. Таким образом, благодаря введению Изменением потенциала, приложенно- 20 внутрь газоразрядной камеры дополнительного электрода 5 с возможностью его го к электроду 5 относительно электродов продольного перемещения вдоль оси газогазоразрядной камеры, также регулируется разрядной камеры, гальванически развяраспределение плотности ионного тока по занного от электродов газоразрядной радиусу пучка. В экспериментах вакуумный объем ус- 25 камеры с возможностью поддержания на нем необходимого потенциала, создан истановки УРМ.327.90.37 откачивали до давточник с управляемым профилем распределения 10'5 мм рт.ст. Через трубку напуска ления плотности ионов по радиусу ионного газа 8 в источник подавали рабочий газ пучка в процессе его работы. аргон, воздух до установления в вакуумном объеме установки УРМ давления 2 • 10" мм 30 Использование изобретения обесперт.ст. Через соленоид 6 пропускали электчивает сокращение времени обработки рический ток величиной 1=3 А, внутри газомишеней и возможность оперативного регуразрядной камеры создавалось магнитное лирования профиля обработки мишеней. • Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 35 плотности ионного тока пучка по его сечению, в газоразрядной камере со ИСТОЧНИК ИОНОВ с холодным кастороны торцевого катода соосно аноду тодом, содержащий газоразрядную каустановлен цилиндрический электрод с меру с расположенными в ней цилинд40 возможностью его продольного перемерическим анодом, торцевым катодом и щения и введены средства независимоперфорированным катодом, магнитную го поддержания на нем электрического систему и систему формирования ионпотенциала по отношению в аноду и ного пучка, отличающийся тем, что, с катодам газоразрядной камеры. целью регулирования распределения 45 1144548 Г J Редактор Заказ 495 4 Составитель Техред М.Моргентал Корректор М.Куль Подписное Тираж НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Проиэводственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,