[發明專利]用于將電極附連到感應耦合等離子體源的系統

有效

• 申請號: 201210597226.5
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103140010A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: S·科洛格;A·格勞佩拉;N·W·帕克;A·B·維爾斯;M·W·尤特勞特;W·斯科茨拉斯;G·A·施溫德;S·張;N·史密斯
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;李浩

技術領域

本發明涉及用在聚焦帶電粒子束系統中的感應耦合等離子體帶電粒子源以及更具體地涉及一種具有可移除源電極的等離子體離子源。

背景技術

當與聚焦鏡筒一起使用從而形成帶電粒子(即離子或電子)的聚焦束時，感應耦合等離子體(ICP)源較其他類型的等離子體源有優勢。感應耦合等離子體源，諸如在KELLER等人的“Magnetically?Enhanced，Inductively?Coupled?Plasma?Source?for?a?Focused?Ion?Beam?System”的美國專利號No.7241361(其被轉讓給本發明的受讓人)中描述的感應耦合等離子體源，能夠提供在窄能量范圍內的帶電粒子，由此減少色差并且允許帶電離子被聚集成小斑點。

從感應耦合等離子體系統中提取的帶電粒子從位于等離子體反應室的一個邊界壁中的小(～0.2mm直徑)孔中顯現。這個特殊壁典型地是金屬并且被稱作“源”電極。然而，為了使反應室周圍的磁場不分流，大部分室壁由諸如陶瓷或者石英的絕緣材料制成。

在當前的ICP離子源中，源電極被固定地附連并且在安裝之后不能被移除。該附連方法典型地是將源電極膠合(環氧樹脂)到源管的下開口中。在第一步驟中，薄金屬層在源電極將被膠合的位置處被直接施加到源管。然后源電極在精確定位的固定設備的幫助下膠合在金屬化層上，膠合劑形成真空密封并且沒有膠合劑面對等離子體反應室。

已觀察到，等離子體在一些操作模式下使環氧樹脂退化，導致重大的操作困難。一個這樣的困難是等離子體源被環氧樹脂污染，導致來自環氧樹脂的碳再分布到反應室側壁，從而使在反應室周圍的能量的感應耦合分流。一旦源管因使用而被污染，它就不能被清潔并且必須被丟棄，并且更換源管的費用增加了ICP源的操作成本。另一個這樣的困難是由于因來自等離子體轟擊和渦流加熱的升高的源電極溫度而加熱環氧樹脂。如果環氧樹脂的加熱沒有被主動式冷卻很好地補償，則環氧樹脂可以熱分解，導致環氧樹脂接合失效。另一個這樣的困難是當由于在環氧樹脂密封中的開口而在源管和FIB鏡筒之間的真空密封出現泄漏，由此減少在源管內的可獲得的氣體壓力，導致減弱的離子產生時。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種系統用于將電極可移除地附連到用在聚焦離子束系統中的感應耦合等離子體離子源。

本發明的實施例提供系統和方法用于將源電極可移除地附連到用于聚焦離子束系統中的等離子體反應室。源電極能夠可移除地附連到等離子體室，優選為真空密閉的、熱傳導的、精確定位的、在強電場中耐用的且容易地被拆卸以重新配置和維護。

在前所述相當廣泛地概括了本發明的特征和技術優勢以便可以更好地理解隨后的本發明的詳細描述。本發明的附加特征和優勢將在下文中描述。本領域技術人員應當理解的是，所公開的具體實施例和概念可以容易地用作用于修改或設計其他結構以實現本發明的同樣目的的基礎。本領域技術人員也應當意識到，這樣的等效構造沒有脫離如附加權利要求中所闡述的本發明的精神和范圍。

附圖說明

為了更透徹地理解本發明以及其優勢，現在結合附圖參考以下描述，在所述附圖中：

圖1A示出了感應耦合等離子體帶電粒子源的一部分的截面圖，其中源電極被壓配合到該源中。一些背景線被省略以澄清在橫截面的平面中的特征。

圖1B示出了從圖1A中的剖面線A-A角度的截面圖。

圖2A示出了感應耦合等離子體帶電粒子源的一部分的截面圖，其中源電極通過螺釘夾具附連到該源。一些背景線被省略以澄清在橫截面的平面中的特征。

圖2B示出了從圖2A中的剖面線B-B角度的截面圖。

圖3A示出了感應耦合等離子體帶電粒子源的一部分的截面圖，其中源電極通過凸輪夾具附連到該源。一些背景線被省略以澄清在橫截面的平面中的特征。

圖3B示出了從圖3A中的剖面線C-C角度的截面圖。

圖4A示出了感應耦合等離子體帶電粒子源的一部分的截面圖，其中源電極由螺釘保持。一些背景線被省略以澄清在橫截面的平面中的特征。

圖4B示出了從圖4A中的剖面線D-D角度的截面圖。

圖5A示出了感應耦合等離子體帶電粒子源的一部分的截面圖，其中源電極通過螺釘從等離子體室內部附連到該源。一些背景線被省略以澄清在橫截面的平面中的特征。

圖5B示出了從圖5A中的剖面線E-E角度的截面圖。