一种阳极水冷型霍尔离子源制造技术

本实用新型专利技术公开一种阳极水冷型霍尔离子源，涉及离子发生装置技术领域；包括壳体，所述壳体内依次设有永磁体、衬垫和阳极，所述衬垫上开设有气孔，所述壳体外侧一端设有阴极；所述阳极内部开设有冷却水道，所述冷却水道一端通过进水口外接有绝缘的进水管，另一端通过出水口外接有绝缘的出水管；所述阳极内侧贴合有导电的阳极衬垫。本实用新型专利技术提供的阳极水冷型霍尔离子源，阳极无需频繁拆卸，且可以进行水冷。冷。冷。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极水冷型霍尔离子源


[0001]本技术涉及离子发生装置
，特别是涉及一种阳极水冷型霍尔离子源。

技术介绍

[0002]离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。现代真空镀膜技术中，各种类型的离子源被广泛使用，用途主要包括：离子轰击清洁基片表面(离子预清洗)、离子轰击改善薄膜质量(离子辅助沉积)、离子束溅射、离子束刻蚀等等。其中使用最广泛的应该是霍尔离子源(End
‑
HallIonSource)。
[0003]离子源工作时，等离子体产生大量的热量，等离子体区的温度能超过500℃。因此，阳极和衬垫一般采用耐高温的金属材料制造，比如钼、钛等。离子源工作时需要通冷却水，但是，只用于冷却壳体和保护永磁体，而离子源阳极是没有水冷的。阳极不通冷却水的原因在于：阳极工作在等离子体区，阳极表面很容易产生氧化层，也会飘进来镀膜产生的薄膜粉尘，这些杂质会影响阳极的导电性能，少量的杂质会导致离子源工作状态改变，较多的杂质会导致离子源停止工作。所以，阳极需要定期拆卸下来，打磨清理其表面杂质。频繁拆卸会导致下列几个问题：
[0004]1、如果阳极通水，频繁拆卸很容易导致漏水问题，我们的离子源是工作在真空环境下的，如果真空腔体内漏水，是致命性灾难；
[0005]2、阳极需要接电，频繁拆卸很容易导致接电不良，从而导致离子源工作状态变化，进而导致工艺状态不一致，最终影响良品率；
[0006]3、阳极无法水冷的情况下，离子源加载的功率越高，阳极的温度越高，随着温度升高到一定程度，即使阳极材料耐高温，也会微量的蒸发阳极材料，造成工艺污染。所以，限制了离子源可以加载的功率。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是提供一种阳极水冷型霍尔离子源，以解决上述现有技术存在的问题，使阳极无需频繁拆卸，且可以进行水冷。
[0008]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0009]本技术提供一种阳极水冷型霍尔离子源，包括壳体，所述壳体内依次设有永磁体、衬垫和阳极，所述衬垫上开设有气孔，所述壳体外侧一端设有阴极；所述阳极内部开设有冷却水道，所述冷却水道一端通过进水口外接有绝缘的进水管，另一端通过出水口外接有绝缘的出水管；所述阳极内侧贴合有导电的阳极衬垫。
[0010]可选的，所述阳极不再采用耐高温金属制造，而是采用导电、导热性能都极好的无氧铜制造，也可以用导热导电更差的材料，此处无氧铜为最优选。
[0011]可选的，所述进水管和出水管采用塑料管道。
[0012]可选的，所述阳极衬垫纵截面为锥形结构，所述阳极衬垫与所述阳极内侧紧密贴
合。
[0013]可选的，所述阳极衬垫顶部一体成型有翼缘，所述翼缘通过螺钉与所述阳极固定连接。
[0014]可选的，所述阳极衬垫采用导电金属制成。
[0015]可选的，所述阳极衬垫温度低于100℃。
[0016]可选的，所述阳极内侧开设有锥形通道，所述阳极衬垫紧密贴合于所述锥形通道内壁上。
[0017]可选的，所述冷却水道的截面形状与所述阳极的截面形状相同。
[0018]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0019]本技术阳极衬套保持较低温度(<100℃)，阳极衬套不容易和工艺气体(如氧气、氮气等)反应(高温加速氧化、氮化反应)，在阳极内侧产生不导电的氧化层或氮化层(如氧化钛)，因此，阳极清理周期大幅延长(10倍以上)；阳极采用无氧铜，衬垫采用普通金属即可(如不锈钢，便宜、好加工)，不需要耐高温金属(如钛)；衬垫需要清理时，不需要拆卸整个阳极，直接卸下衬垫进行清理即可，也可以准备多个衬垫，直接更换即可，简单快速；阳极水路不需要拆卸，水路密封可靠；阳极电路不需要拆卸，电路连接可靠；同等尺寸离子源，可以加载的最大功率提高约一倍。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为现有技术中的阳极结构；
[0022]图2为本技术阳极水冷型霍尔离子源结构示意图；
[0023]图3为本技术阳极结构示意图；
[0024]附图标记说明：1
‑
壳体，2
‑
永磁体，3
‑
衬垫，4
‑
阳极，5
‑
气孔，6
‑
阴极，7
‑
冷却水道，8
‑
进水口，9
‑
出水口，10
‑
阳极衬垫，11
‑
螺钉。
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]本技术的目的是提供一种阳极水冷型霍尔离子源，以解决上述现有技术存在的问题，使阳极无需频繁拆卸，且可以进行水冷。
[0027]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0028]本技术提供一种阳极水冷型霍尔离子源，如图2和图3所示，包括壳体1，壳体1内依次设有永磁体2、衬垫3和阳极4，永磁体2产生磁场，阳极4接正电压，范围一般在100
‑
200V之间，衬垫3上开设有气孔5，壳体1外侧一端设有阴极6，阴极6采用钨丝；阳极4内部开设有冷却水道7，冷却水道7的截面形状与阳极4的截面形状相同，冷却水道7一端通过进水口8外接有绝缘的进水管，另一端通过出水口9外接有绝缘的出水管，进水管和出水管采用塑料管道；阳极4内侧贴合有采用导电金属制成的阳极衬垫10。霍尔离子源工作原理为，离子源处于高真空环境下(优于10
‑
3Pa)；工艺气体从阳极下方通入离子源等离子体区(阳极和衬垫之间形成的圆锥形区域)，一般为纯氩气，或者氩气掺杂氧气、氮气等反应气体；阴极钨灯丝通电，灯丝发热达到白炽状态，发射电子；阳极通正电，在电场作用下，部分灯丝发射的电子被吸引向阳极运动，在电场和永磁体产生磁场的共同作用下，电子绕磁力线以螺旋轨道前进，螺旋运动的电子与工作气体的原子发生碰撞，并使其离化产生新的电子和离子，新的电子继续螺旋运动，继续碰撞产生新的离子和电子，从而在等离子体区形成等离子体；等离子体中的离子在电场的作用下向离子源外侧运动，到达基片表面，达到离子清洗或者离子辅助的目的，图2中实线箭头为磁力线，虚线箭头为电力线。
[0029]如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：包括壳体，所述壳体内依次设有永磁体、衬垫和阳极，所述衬垫上开设有气孔，所述壳体外侧一端设有阴极；所述阳极内部开设有冷却水道，所述冷却水道一端通过进水口外接有绝缘的进水管，另一端通过出水口外接有绝缘的出水管；所述阳极内侧贴合有导电的阳极衬垫。2.根据权利要求1所述的阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：所述阳极采用无氧铜材质制造。3.根据权利要求1所述的阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：所述进水管和出水管采用塑料管道。4.根据权利要求1所述的阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：所述阳极衬垫纵截面为锥形结构，所述阳极衬垫与所述阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭，
申请(专利权)人：北京实创精仪科技有限公司，
类型：新型
国别省市：