Источник ионов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(51) Н 01,Т 27/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ваци ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) 1. ИСТОЧНИК щий. газоразрядную ка установлены анод, к диафрагма и плоский онным отверстием, а подачи рабочего газ ю щ и й с я тем, чт ОНОВ держаторойщая меру онтра ирую с э сис л и ссикатод также ч а-.повыель ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 2, Авторское свидетельство СССРВ 258476, кл. Н 01 Л .37/08, 1968(прототип). 801145383 А шения КПД источника и устойчивостиработы, введена магнитная системасоздания продольного магнитного поля, газоразрядная камера и контрагирующая диафрагма выполнены из ди-.электрического материала, а анад -в виде полого тора.с отверстиями встенке, оси которых направлены наЪвстречу друг другу, при этом полостьанода соединена с системой подачирабочего газа,2. Источник по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента ионизации рабочего газа,магнитная система выполнена в видеосновного соленоида, установленногона газоразрядной камере, и дополнительного соленоида меньшего, чем основной, диаметра, установленногоэа анодом.Устройство относится к ионным источникам, вакуумной плазменной технологии, корпускулярной диагностики и может использоваться для травления поверхностей и ионной имплан%тации,Известен ионный источник, содержащий ускорительные сетчатыеэлектроды, горячий катод. Источникработает в диапазоне энергий отнескольких килоэлектровольт и выше.Ускорение ионов производится междусетчатыми ускорительными электрода"ми, а приготовление плазмы (ионов)осуществляется, путем зажиганиявспомогательного дугового разрядапри наличии горячего катода Я ,Недостатками такого источникаявляются сложность конструкции иэнергопитания, большие габариты,высокий нижний предел энергии ионов,непригодный во.многих случаях дляплазменной технологии,Наиболее близким техническим решением к изобретению является источник ионов, содержащий гаэоразряднуюкамеру, в которой установлены анод,контрагирующая диафрагма и плоскийкатод с эмиссионным отверстием, атакже систему подачи рабочего газа 21 .В известном источнике осуществля"ется контрагирование разряда отверстием в контрагирующей диафрагме,установленной между анодом и катодом, за счет падения потенциала надиафрагме формируются направленныепотоки ионов .и электронов, что снижает потери энергии на стенках газоразрядной камеры. Однако потери заряженных частиц велики, особенно накатодных поверхностях источника.Узок диапазон устойчивой работы источника по напряжению,Цель изобретения - повышение ИЩи устойчивости работыЦель достигается тем, что в источнике ионов, содержащем газораэрядную камеру, в которой установлены анод, контрагирующая диафрагма иплоский катод с эмиссионным отверстием, а также систему подачи рабочего газа, введена магнитная система создания продольного магнитногополя, газоразрядная камера и контрагирующая диафрагма выполнены из диэлектрического материала, а анод -в виде полого тора с отверстиями в 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 стенке, оси которых направлены навстречу друг к другу, при этом полость соединена с системой подачи рабочего газа.Кроме того, магнитная система может ать выполнена из основного соленоида, установленного на газоразрядной камере, и дополнительного соленоида меньшего, чем основной, установленного за анодом.На чертеже схематически показан источник ионов.Ионный источник .содержит газо- разрядную камеру 1, в которой установлены плоский катод 2 с эмиссионным отверстием 3, диэлектрическую контрагирующую диафрагму 4, анод 5,. выполненный в .виде полого тора (например, прямоугольного сечения), в стенке которого выполнены отверстия 6, оси которых направлены навстречу друг к другу (к главной оси тора), Полость анода соединена с системой подачи рабочего газа (на чертеже не показана) трубкой 7. Система подвода газа изолирована вкладышем 8. Магнитная система источника содержит основной соленоид 9, установленный1 на гаэоразрядной камере 1, а также дополнительный соленоид 10 меньшего диаметра,. установленный за анодом, например, на .трубке подвода газа 7. Источник работает следующим образом.Создают разность потенциалов между катодом 2 и анодом 5 и одновременно пускают рабочий газ через трубку 7 и ток в соленоиды 9 и 10. При увеличении анодного напряжения возникает разряд. Под действием электрического поля происходит движение заряженных частиц. Движение электронов и ионов в различных частях газоразрядной камеры 1 различно. В прикатодной области электрон, эмиттированный катодом,2, движется вдоль магнитной силовой линии и достигает прианодной полости, которую можно назвать ионизационной. Здесь он по" падает в область действия скрещенйых магнитного и электрического полей и совершает сложное движение на пути к аноду 5, вызывая ионизацию рабочего газа, вытекающего из отверстий б в аноде 5. Образовавшийся ион движется в радиальном направлении к оси источника, где подхватывается продольным электрическим по1145383 Составитель В. ОбуховРедактор И, Недолуженко Техред З.Палий Корректор В. Гирняк Заказ 1179/38 Тираж 679 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3лем и, ускорившись в прикатодной полости, вылетает через эмиссионное отверстие 3 в катоде 2. Часть ионов не попадает в отверстие и, ударяясь о катод 2, вызывает вторичную электронную эмиссию, Эти электроны обеспечивают нейтрализацию пучка ионов, а часть из них поступает описанным путем на анод 5.В экспериментах бып испытан источник диаметром 60 мм в диапазоне 0,5-2 кВ, работающий ня аргоне. При потребляемой мощности 50 Вт ионный ток составил 200 мкА при плотности тока м 1 мА/ем 2. Исследование вольтамперных характеристик показало, что источник устойчиво работает в указанном диапазоне напряжений при расходах газа 0,1-0,3 смз/с. Испытывались катоды с различной формой эмиссионного отверстия, Характеристики источника повышались с использованием дополнительного соленоида 10, создающего более высокое магнитное поле в полости ионизации источника. Предлагаемое устройство позволя О .ет повысить плотность ионного токав 2 3 раза и тем самым повысить КПДисточника, расширить диапазон устойчивой работы по напряжению до0,5 кэВ. Конструкция источника ц проста.Нри использовании источника длятравления стекол быпи получены приеипимые для практики скорости травления.