[發(fā)明專利]霍爾型離子源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610098167.1
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101197239A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 邱凱;李新化;鐘飛;尹志軍;劉敏;王玉琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01J27/02
• 分類號: H01J27/02;H01J27/14;H01J37/08;H01J49/10
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技術領域本發(fā)明涉及一種離子源，尤其是霍爾型離子源。

背景技術霍爾離子源是近年來出現(xiàn)的一種用于離子束輔助沉積、離子束清洗的新設備，它已在薄膜沉積和表面處理中得到了日益廣泛的應用，特別適用于薄膜沉積過程中的改性或薄膜特性的增強。利用霍爾效應產生的離子源是一種熱陰極離子源，與考夫曼型離子源相比，具有操作方便、機械性能可靠、無需柵極、離子能量低、發(fā)散角大、離子束流密度大、分布均勻等特點，在增強硬度、鈍化表面、產生優(yōu)選的晶向和激活表面的化學反應等方面都有著很好的應用前景。目前，人們?yōu)榱双@得霍爾離子源，作了一些嘗試和各種努力，如在2004年12月16日公開的美國發(fā)明專利申請公開說明書US2004/0251410A1中披露的一種“離子源”。它意欲提供一種利用霍爾效應產生等離子體流的設備。它的構成為在離子源外套中由上至下依次分別置有陰極燈絲、陽極和密封法蘭，以及磁鐵；其中，陰極燈絲經接線柱固定于離子源外套的上部，陽極為圓柱狀，其上部的內腔為陽極放電室、下部置有水冷卻室，內腔的底端帶有進氣口，密封法蘭與圓柱狀陽極的下部間置有密封件，并經螺釘相固定連接，磁鐵被置于密封法蘭下部的腔體中。但是，這種離子源存在著不足之處，首先，陰極燈絲位于離子源外套內，其發(fā)出的熱量難以及時擴散，極易影響等離子體的持續(xù)產生，制約了設備效能的充分發(fā)揮；其次，進氣口位置太低，不利于可離化氣體分子或原子與電子的碰撞，降低了氣體的離化率，從而限制了等離子體的形成；再次，磁鐵距離陽極放電室過遠，大大地削弱了磁場的有效作用強度，增大了等離子體形成的難度；最后，密封件為橡膠密封圈，難以達到超高真空密封的級別，不能滿足半導體領域中超高真空工作環(huán)境的需要。

發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題為克服現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種產生離子流的效率高，能滿足光學領域中離子束輔助沉積、離子束清洗和半導體技術中要求超高真空需要的霍爾型離子源。

所采用的技術方案包括陰極燈絲、位于離子源外套中的陽極和密封法蘭，以及磁鐵，其中，陽極為柱狀體，其上部的內腔為帶有進氣口的陽極放電室、下部置有水冷卻室，密封法蘭與柱狀體陽極的底端間置有密封件，并經螺釘相固定連接，特別是(a)所說離子源外套為屏蔽罩，所說陰極燈絲經燈絲支架和燈絲絕緣座與屏蔽罩上蓋固定連接；(b)所說柱狀體陽極帶有凸臺，所說進氣口為陽極進氣口，所說陽極進氣口為一只以上、且貫通所說柱狀體的側壁后位于所說陽極放電室下部的側面，所說柱狀體下部的水冷卻室為陽極水冷腔，所說陽極水冷腔中置有軟鐵和其上的磁鐵；(c)所說密封法蘭為陽極水冷腔密封法蘭，所說陽極水冷腔密封法蘭上對應陽極水冷腔的兩側處分別貫通焊接連接有冷卻水進水管和冷卻水出水管，所說密封件為金屬刀口法蘭或金屬絲密封圈；(d)所說屏蔽罩分別經陽極上絕緣墊、陽極下絕緣墊與陽極的凸臺、陽極水冷腔密封法蘭相抵觸連接，所說陽極下絕緣墊中貫通連接有進氣管，所說進氣管的伸入屏蔽罩內的一端與所說陽極進氣口相接通。

作為技術方案的進一步改進，所述的柱狀體的陽極為圓柱狀體；所述的陽極放電室為錐形體或錐形多臺階體或柱狀體；所述的陽極放電室為圓錐形體或圓錐形多臺階體或圓柱狀體；所述的陽極的表面覆有氮化鈦；所述的陽極進氣口為均勻分布的8只；所述的軟鐵經螺釘與陽極水冷腔密封法蘭固定連接；所述的螺釘?shù)撞康年枠O上置有通孔；所述的屏蔽罩的底部為屏蔽罩下蓋，所說屏蔽罩下蓋經螺釘與屏蔽罩固定連接。