[發明專利]在待處理對象表面上注入離子的方法及實現該方法的裝置

有效

• 申請號: 201811566500.6
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109950118B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: C·米科;P·維利;J-L·貝津;A·庫爾;A·布爾梅
• 申請（專利權）人: 斯沃奇集團研究和開發有限公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;楊曉光

本發明涉及用于在放置于真空室(20)中的待處理對象(24)的表面上注入單電荷或多電荷離子的方法，該方法包括同時包含以下項的步驟：將由離子源(26)產生的離子束(30)注射到所述真空室(20)中，并將該離子束(30)導向所述待處理對象(24)的表面，以及通過產生在所述真空室(20)中傳播的紫外線輻射(36)的紫外線輻射源(32)照射所述待處理對象(24)的表面。本發明還涉及用于實現該注入方法的離子注入裝置(18)。

技術領域

本發明的主題是一種通過離子束將離子注入待處理對象表面中的方法，所述對象具體是但不限于由合成藍寶石制成的對象。該方法旨在增加可注入待處理對象的表面中的離子數量以及這些離子可穿透到對象中的深度。本發明可以應用于固態對象或由金屬顆粒或陶瓷顆粒形成的粉末狀態的對象。

背景技術

離子注入方法包括例如通過電子回旋共振型或ECR單電荷或多電荷離子源轟擊待處理對象的表面。

ECR離子源使用電子的回旋共振以產生等離子體。以一頻率將微波注射到旨在被電離的一體積的低壓氣體中，該頻率對應于由被施加到位于待電離的該體積的氣體內部的區域的磁場所限定的電子回旋共振。微波加熱待電離的該體積的氣體中存在的自由電子。在熱攪動作用下，這些自由電子與原子或分子發生碰撞并引起其電離。所產生的離子對應于所用氣體類型。該氣體可以是純氣體或復合氣體。該氣體也可以是從固體或液體材料獲得的蒸氣。ECR離子源能夠產生單電荷離子，即，其電離度等于1的離子，或產生多電荷離子，即，其電離度大于1的離子。

舉例來說，電子回旋共振ECR型多電荷離子源在本專利申請的附圖1中示例出。高度示意性地，由統一數字參考標號1整體指定的ECR單電荷或多電荷離子源包括在其中引入待電離的一體積的氣體4和微波6的注射級2；在其中產生等離子體10的磁約束級8；以及提取級12，該提取級使得能夠通過在其間施加高電壓的陽極14a和陰極14b來提取和加速等離子體10的離子。

在ECR離子源1的輸出處產生的離子束16的外觀在本專利申請的附圖2中示例出。

上面簡要描述的離子注入方法遇到的問題之一在于，當離子穿透待處理對象的表面時會產生靜電勢壘，該靜電勢壘趨于減慢隨后到達的離子，從而限制這些離子在待處理對象表面下方的穿透深度。這是因為，要在待處理對象表面上注入的離子越多，這些離子產生的靜電場越強，待處理對象表面越容易排斥從ECR離子源到達的離子，這會造成待處理對象的離子注入方法中的均勻性問題。在待處理對象導電的情況下，該問題較少出現，這是因為自由電子或與制造待處理對象的材料弱結合的電子中的至少一些可以與注入的離子復合。另一方面，在待處理對象由不導電材料制成的情況下，不會發生電子與單電荷或多電荷離子之間復合的現象，并且實際上不可能保證待處理對象表面中的離子的均勻分布。

發明內容

本發明的目的是通過提供一種在待處理對象的表面上注入離子的方法來解決上述以及其它問題，特別是使得能夠保證這些離子在對象表面上的均勻分布。

為此，本發明涉及一種用于在放置于真空室中的待處理對象的表面上注入離子的方法，該方法包括同時包含以下項的步驟：

將由離子源產生的離子束導向所述待處理對象的表面，以及

通過在所述真空室中傳播的紫外線輻射的源照射所述待處理對象的表面。