一种离子源栅网及离子源制造技术

本发明专利技术公开了一种离子源栅网，所述栅网包括若干等分区域，所述若干等分区域由栅网的圆心为起点，每个等分区域自圆心形成的扇形角度为(360/n)

【技术实现步骤摘要】
一种离子源栅网及离子源


[0001]本专利技术属于离子源
，更具体的说涉及一种离子源栅网及离子源。

技术介绍

[0002]广谱栅网离子源，最初应用于航天器的推进发动机，可以应用于许多领域，如离子束蚀刻(IBE)，离子束溅射沉积(IBSD)、材料改性和核聚变技术。尤其在半导体、MEMS器件的制备过程中，既可以用于清洁晶圆表面；也可以用于刻蚀成型，制备所需要的微纳结构。
[0003]通常，离子源通过多栅网离子光学器件放电，产生并引导出等离子体。因此，等离子发生器和离子光学组件是广谱离子源的两个主要组成部分。等离子体通常可以由以下几种方式产生：高压产生辉光放电，热阴极放电，真空放电，或射频放电。在与等离子体接触的电极和其他栅网电极(离子光学)上施加不同的电势，可以加速等离子体并使其聚焦成离子束。栅网电极的数量，由材料抗离子腐蚀性、成本、重量、和离子光束的准直度、平行度等要求来决定。
[0004]在半导体、MEMS微纳制造领域，在离子束蚀刻和离子束溅射沉积的应用中，离子源栅网组件需要提供较小的离子束的发散，即离子束应具有很高的准直度、平行度。因此，通常使用三个或更多的栅网组件。这样的栅网组件，能在较宽范围的离子束电流和电压(离子能量)范围内，提供一个低发散的离子束。而且，具有三个或更多栅极的组件，当在适当的条件下运行时，可以最大限度降低离子对栅网的腐蚀。
[0005]广谱栅网离子源研发、应用的核心，是需要产生一个极其均匀的离子束密度分布，而放电产生的等离子体本身并不具有均匀分布的离子密度。为了解决这个问题，通常要在离子源的栅网上，设计具有多个不同的、非连续的、孔洞分布区域的图案，可以包含不同的孔洞间距，孔洞大小等。尽管这样，一方面，这些非连续区域的边界仍然有可能对离子束密度的均匀性产生影响；另一方面，非优化的孔洞间距、孔洞大小的设计的也会对离子束密度的均匀性产生影响。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种优化的密排孔洞设计，使得其同时在径向和轴向具有连续的孔洞面积分布，消除非连续性边界对离子体密度分布均匀性的影响；同时，采用优化的轴向孔洞面积分布，进一步地提高了离子体密度分布的均匀性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种离子源栅网，所述栅网包括若干等分区域，所述若干等分区域由栅网的圆心为起点，每个等分区域自圆心形成的扇形角度为(360/n)
°
，n为1
‑
12间的正整数，每个等分区域内设置有若干密排的孔洞，且每个等分区域的边界上的孔洞与其相邻的等分区域共享。
[0008]进一步的所述栅网的半径R与孔洞的半径r比满足R/r≥200。
[0009]进一步的所述孔洞在等分区域沿第一方向和第二方向排布，其中第一方向为平行于等分区域轴边的方向，第二方向与第一方向的夹角为(90
‑
180/n)
°
。
[0010]进一步的所述孔洞在第一方向上的密排间距为t
y
，2r≤t
y
≤5r。
[0011]进一步的所述孔洞在第二方向上的密排间距为t
x
，在同一个等分区域i上，t
y
＝t
x
。
[0012]进一步的所述栅网上所有孔洞的面积满足下述公式：H
t
(R)＝a*R
b
，其中a为任意常数，2.0≤b≤2.2。
[0013]一种离子源，包括上述离子源栅网，所述栅网具有至少三片，相邻两片之间设置有绝缘部件。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的栅网图案采用优化的密排孔洞设计，使得其同时在径向和轴向具有连续的孔洞面积分布，消除非连续性边界对离子体密度分布均匀性的影响；同时，采用优化的轴向孔洞面积分布，进一步地提高了离子体密度分布的均匀性。
附图说明
[0015]图1为实施例一的一个等分区域的示意图；
[0016]图2为实施例一的栅网的示意图；
[0017]图3为实施例一归一化的孔洞面积之和；
[0018]图4为实施例一的蚀刻均匀性示意图；
[0019]图5为实施例二的一个等分区域的示意图；
[0020]图6为实施例二的栅网的示意图；
[0021]图7为实施例二归一化的孔洞面积之和；
[0022]图8为实施例二的蚀刻均匀性示意图；
[0023]图9为离子源的示意图。
[0024]附图标记：1、栅网；11、等分区域；2、孔洞；4、绝缘部件；P、第一方向；Q、第二方向。
具体实施方式
[0025]参照图1至图9对本专利技术离子源栅网及离子源的实施例做进一步说明。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本专利技术的具体保护范围。
[0027]此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本专利技术描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]一种离子源栅网，所述栅网1包括若干等分区域11，所述若干等分区域11由栅网1的圆心为起点，每个等分区域11自圆心形成的扇形角度为(360/n)
°
，n为1
‑
12间的正整数，每个等分区域11内设置有若干密排的孔洞2，且每个等分区域11的边界上的孔洞2与其相邻的等分区域11共享。
[0029]如图1和图5所示，在每个等分区域11的边界上的孔洞2实际是非完整闭合的，其与相邻的等分区域11共享并组合成完整的孔洞2，消除边界效应。
[0030]其中优选的n为5或6。
[0031]并且每个等分区域11的图案可以相同，也可以不同，优选的是相同的。
[0032]本实施例优选的所述栅网1的半径R与孔洞2的半径r比满足R/r≥200，更优选的R/r≥150。
[0033]并且其中孔洞2优选的为圆形，孔洞2的半径r可以相同，也可以不同，优选的额为相同。
[0034]本实施例优选的所述孔洞2在等分区域11沿第一方向P和第二方向Q排布，其中第一方向P为平行于等分区域11轴边的方向，第二方向Q与第一方向P的夹角为(90
‑
180/n)
°
，其中所述孔洞2在第一方向P上的密排间距为t
y
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子源栅网，其特征在于：所述栅网包括若干等分区域，所述若干等分区域由栅网的圆心为起点，每个等分区域自圆心形成的扇形角度为(360/n)
°
，n为1
‑
12间的正整数，每个等分区域内设置有若干密排的孔洞，且每个等分区域的边界上的孔洞与其相邻的等分区域共享。2.根据权利要求1所述的离子源栅网，其特征在于：所述栅网的半径R与孔洞的半径r比满足R/r≥200。3.根据权利要求2所述的离子源栅网，其特征在于：所述孔洞在等分区域沿第一方向和第二方向排布，其中第一方向为平行于等分区域轴边的方向，第二方向与第一方向的夹角为(90
‑
180/n)
°
。4.根据权利要求3所述的离子源栅网，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐云俊，王昱翔，
申请(专利权)人：浙江艾微普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：