一种强流低能团簇离子束导向装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种强流低能团簇离子束导向装置，包括一对间隔分布的电极和一对设置于电极周围的磁铁，电极通过一对绝缘体固定并且与磁铁相互隔离，两个电极之间区域构成离子束通道；磁铁和绝缘体通过位于磁铁两端的一对极靴固定，两个磁铁均为永磁铁或电磁铁；本实用新型专利技术可提供稳恒‑可变两种磁场模式，通过改变电场强度大小，可调节团簇离子束流输运方向，通过极靴和绝缘体固定磁铁与电极，保证磁铁不会相互排斥或吸引而偏离固定位置，保证磁铁安装的灵活性和安全性，绝缘体隔离磁铁与电极，以保证磁铁与电极位置固定以确保各自的磁场、电场分布比较均匀，确保调节束流方向，在强流低能团簇离子束纳米加工设备中具有重要的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种强流低能团簇离子束导向装置
本技术涉及一种强流低能团簇离子束纳米加工设备中的束流导向装置，属于离子束纳米加工

技术介绍
在当今以信息技术引领发展的高科技时代，集成电路无处不在，其研发和生产成为一个国家重要的支柱性产业，而每一块集成电路都离不开离子注入工艺。随着集成度进一步提高，MOSFET尺度进一步减小(32至22nm)，器件结深越来越浅，必然要求采用超低能量的离子注入工艺，而低能条件下离子束流必然降低，且单原子离子的沟道效应难以避免，因此必须采用团簇离子束技术。这一技术的基础是团簇离子源和团簇离子束加工设备。强流低能团簇离子束纳米加工成套设备可以产生数十至数千个原子范围的团簇离子束，满足硅基集成电路10nm超浅结制造、半导体表面平化、超薄纳米材料制备等多方面的需求。建立团簇离子束设备研发制造体系，有利于形成具有自主知识产权的离子束纳米加工极端制造技术。束流导向装置在强流低能团簇离子束纳米加工成套设备具有重要的应用地位，其主体结构为电磁场控制单元。传统的离子束加工设备中依靠单一电场或磁场的偏转、导向装置具有一定的局限性。因为一般载能离子束导向装置有平行板静电装置和电磁场装置，对于质量轻的载能带电粒子束的偏转、导向具有很大的优势，但对于质量很重的团簇离子则影响甚微。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种安全、方便的强流低能团簇离子束纳米加工设备中的电磁场束流导向装置，通过产生的正交交叉电场和磁场，让具有一定速度的载能粒子顺利通过，起到甄别团簇尺寸并导向输运该团簇离子的作用。实现本技术目的所采用的技术方案为，一种强流低能团簇离子束导向装置，至少包括一对间隔分布的电极和一对设置于电极周围的磁铁，所述电极通过一对绝缘体固定并且与磁铁相互隔离，两个电极之间区域构成离子束通道；所述磁铁和绝缘体通过位于磁铁两端的一对极靴固定，磁铁位于电极外侧，两个磁铁均为永磁铁或电磁铁。所述绝缘体内侧面的中部向上突出构成卡槽，两个绝缘体的卡槽槽口相对，两个电极分别固定于两个绝缘体的卡槽中，磁铁与绝缘体的外侧面相接触。所述极靴的中部向上凸起构成限位凸台，限位凸台抵紧绝缘体卡槽的槽壁，极靴的位于限位凸台两侧的部位开设有与磁铁端部形状相匹配的凹槽，磁铁的两端分别嵌于两个极靴位于同侧的凹槽中。所述限位凸台的根部设有台阶，绝缘体固定于两个极靴的台阶阶面和限位凸台所限定的区域中。所述台阶的阶面高于凹槽的槽底。两个电极相对的表面为镜面。所述绝缘体与磁铁和电极均紧密接触。所述绝缘体为聚四氟乙烯绝缘体。所述电磁铁由铁芯和绕制式线圈构成。所述永磁铁由SmCo5稀土永磁材料构成。由上述技术方案可知，本技术提供的强流低能团簇离子束导向装置，磁铁和电极之间通过耐高压的聚四氟乙烯绝缘体(标准状况下，耐压为5kV)来隔离。绝缘体将磁铁和电极隔开后，同时又通过其上设置的适当尺寸的卡槽将电极固定，磁铁则通过位于其两端的一对极靴安装固定，便于安装操作，磁铁位于电极外侧，两个电极之间区域构成团簇离子束通过的离子束通道。根据磁场模式不同，提供两种正交交叉电磁场：其一为恒稳磁场模式，采用高强度永磁铁提供约1000高斯磁场强度的恒稳磁场，电极通电可以提供电场，二者叠加形成正交交叉电磁场，该高强度永磁铁产生的磁场和极间电场正交，可以让速度较快、质量较小的单离子或小团簇离子通过，起到单离子或小团簇离子束流偏转、导向作用；其二为可调磁场模式，采用绕制式线圈-铁芯电磁铁，保证通入合适大小的直流电后能产生8000～15000高斯磁场强度的可变磁场，该磁场与极间电场正交，可以让速度慢、质量较大的团簇离子通过，起到调节一定尺寸(1000～3000atoms/cluster)团簇离子束流导向作用。由此，本技术可提供稳恒-可变两种磁场模式；通过改变电场强度大小，可调节团簇离子束流输运方向，根据正离子束通过电磁场的速度，调节极板电压的大小，使离子所受的合作用力达到平衡，从而让具有一定速度的载能离子顺利地从电磁场中间通过；两个电极相对的表面为镜面，以避免毛刺等污染物可能引起的极间尖端放电。本技术提供的强流低能团簇离子束导向装置，通过高强度永磁铁和电磁铁提供稳恒-可变两种磁场模式，通过改变电场强度大小，可调节团簇离子束流输运方向，通过一对极靴和一对绝缘体固定磁铁与电极，保证磁铁不会相互排斥或吸引而偏离固定位置，保证磁铁安装的灵活性和安全性，绝缘体隔离磁铁与电极，以保证磁铁与电极位置固定以确保各自的磁场、电场分布比较均匀，确保调节束流方向；该装置结构简单，操作方便，在强流低能团簇离子束纳米加工设备中具有重要的实际应用价值。附图说明图1为本技术提供的强流低能团簇离子束导向装置的整体结构图。图2为极靴的结构示意图。其中，1-极靴，2-磁铁，3-电极，4-绝缘体，5-离子束通道，6-卡槽，7-限位凸台，8-凹槽，9-台阶。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细具体说明，本技术的内容不局限于以下实施例。参见图1，本技术提供的强流低能团簇离子束导向装置，包括一对极靴1、一对磁铁2、一对间隔分布的电极3和一对绝缘体4，两个电极3之间区域构成离子束通道5，两个电极3正负极极板相对的表面需要机械抛光成镜面，以避免毛刺等污染物可能引起的极间尖端放电；在恒稳磁场模式下，两个磁铁2均为由SmCo5稀土永磁材料制成的永磁铁，在可调磁场模式下，两个磁铁2均为由铁芯和绕制式线圈构成的电磁铁；所述电极3通过绝缘体4固定，绝缘体4内侧面的中部向上突出构成卡槽6，两个绝缘体4的卡槽6槽口相对，两个电极3分别固定于两个绝缘体4的卡槽6中，磁铁2分布于电极3外侧并且与绝缘体4的外侧面相接触，绝缘体4与磁铁2和电极3均紧密接触，电极3与磁铁2通过绝缘体4相互隔离，绝缘体4优选聚四氟乙烯绝缘体；所述磁铁2和绝缘体4均通过位于磁铁两端的一对极靴1固定，参见图2，所述极靴1的中部向上凸起构成限位凸台7，限位凸台7抵紧绝缘体4卡槽6的槽壁，极靴1的位于限位凸台7两侧的部位开设有与磁铁2端部形状相匹配的凹槽8，磁铁2的两端分别嵌于两个极靴1位于同侧的凹槽8中，限位凸台7的根部设有台阶9，绝缘体4固定于两个极靴1的台阶9阶面和限位凸台7所限定的区域中，由于电极尺寸远小于磁铁，台阶的阶面高于凹槽的槽底，即绝缘体4的尺寸小于磁铁，在保证隔离效果的条件下尽可能缩小绝缘体体积。实际使用中，先安装两侧磁铁(永磁铁或电磁铁)后，保证磁铁不会相互排斥或吸引而偏离固定位置。之后安装聚四氟乙烯绝缘体，最后安装正、负电极极板和引线，正负极极板相对的表面需要机械抛光成镜面以避免毛刺等污染物可能引起的极间尖端放电。安装时需要使磁铁、绝缘体和电极极板的接触面没有空隙，以保证三者位置比较固定来确保各自的磁场、电场分布比较均匀。在引线两端接上可调式双路直流电压源，通过调节极板间电压大小减小束流传输包络，让束流始终沿着离子束通道中轴线方向输运，起到偏转、导向小团簇束流的作用，并保证团簇离子束设备的正常运行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强流低能团簇离子束导向装置，至少包括一对间隔分布的电极和一对设置于电极周围的磁铁，其特征在于：所述电极通过一对绝缘体固定并且与磁铁相互隔离，两个电极之间区域构成离子束通道；所述磁铁和绝缘体通过位于磁铁两端的一对极靴固定，磁铁位于电极外侧，两个磁铁均为永磁铁或电磁铁。

【技术特征摘要】
1.一种强流低能团簇离子束导向装置，至少包括一对间隔分布的电极和一对设置于电极周围的磁铁，其特征在于：所述电极通过一对绝缘体固定并且与磁铁相互隔离，两个电极之间区域构成离子束通道；所述磁铁和绝缘体通过位于磁铁两端的一对极靴固定，磁铁位于电极外侧，两个磁铁均为永磁铁或电磁铁。2.根据权利要求1所述的强流低能团簇离子束导向装置，其特征在于：所述绝缘体内侧面的中部向上突出构成卡槽，两个绝缘体的卡槽槽口相对，两个电极分别固定于两个绝缘体的卡槽中，磁铁与绝缘体的外侧面相接触。3.根据权利要求2所述的强流低能团簇离子束导向装置，其特征在于：所述极靴的中部向上凸起构成限位凸台，限位凸台抵紧绝缘体卡槽的槽壁，极靴的位于限位凸台两侧的部位开设有与磁铁端部形状相匹配的凹槽，磁铁的两端分别嵌于两个极靴位于同侧的凹槽中。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽松，韩滨，瓦西里·帕里诺维奇，余益飞，付德君，
申请(专利权)人：武汉飞安磁光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42