具有安装在可移动安装件中的电极的离子束加速设备制造技术

一种用于使离子束加速的设备（１００），包括安装在可移动安装件（１１２、１１４）中的至少一个电极（１０２、１０４、１０６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有安装在可移动安装件中 的电极的离子束加速i殳备本专利技术涉及一种用于离子束加速的设备。更具体地，涉及一种 用在诸如賊射的离子束技术中的、用于低束电压离子加速的设备。 另外，本专利技术涉及一种用于产生带电粒子束的设备。离子束已经被用在存储介质工业中的磁性薄膜器件以及微电子 工业中的部件的生产中许多年。具体地，离子束4皮用在石更盘驱动器 的薄膜磁头的生产中。在存储介质工业中所使用的薄膜磁性传感器 的制造中，层界面的质量是重要的。可以以多种方式^f吏用离子束来改变薄膜的结构，例如，通过'减 射沉积、溅射蚀刻、打磨或表面平坦化。在该上下文中，认为栅极宽离子束源(gridded broad ion beam source )比非栅4及源更适合于揭二 供可用的单色离子束流。在半导体中，薄膜和材料工业离子注入是用于将离子嵌入到材 料的晶格中以改变其电学属性的一种已知技术。制造出的许多微器 件和纳米器件依赖于薄膜界面的详细性质来提高操作效率。因此， 可以理解，在器件和薄膜制造技术中，产生原子级的平坦化表面 (atomically smooth surfaces )的能力4分;寅了重要角色。在诸如石更盘驱动器读》兹头(hard disc drive read heads )的薄月莫》兹 性传感器的制造中所使用的加工处理被广泛地限定为两个不同的阶 段。第一阶段涉及在平坦的晶片上形成传感器，该阶段通常称为晶 片制造。这个阶^殳，也称为前端处理，围绕着对圆形或方形晶片上的薄力莫的连续应用和图案4匕。该前端处^里<吏用平面外延或沉*积4支术 来构建成为有源器件的纳米结构。该平面4支术构建纳米结构。该晶片的大小不同，^旦最大的通常直径约为200mm。曰"曰ji^"迅"S奋i亍^r 风刀r午夕'j ，久"j +刀害寸晶片开开^台弟一 阶段，该第二阶段可以被称为滑板制造(slider fabrication),或者被 称为后端处理。这里，将晶片切割为多个条(称为行条(rowbar)) 并将其组装到压^反上。后端处理纳米才几力cr工(nano-machine )垂直 于晶片平面的表面。前端处理和后端处理^^需要4氐功率离子打磨应 用和高功率离子打磨应用。在典型的离子束源(或离子枪)中，通过将气体或蒸汽导入低 压方文电室来产生等离子体。对于直流源，该室包含热的负才及和正才及， 其中，正极用于从等离子体中去除电子并将经过一个屏栅极(screen grid)或多个屏才册极的多余的正带电离子送给到耙室，该靶室净皮抽 到比放电室更低的气压。通过电子碰撞电离，在放电室中形成离子 并且离子通过随才几热运动在离子4全的体内运动。更普遍使用高频放电而不是通过电弧来激发现代的离子源。采 用范围在约500 kHz至约60 MHz的射频，尽管可更普遍采用范围 在约13 MHz至约60 MHz的射频。也存在4吏用孩史波激发的器件。因此，该等离子体将呈现高于其所接触的任一表面的电势的正 等离子体电势。可以使用电极的各种配置，电极的电势被单独控制。 在多棚4及系统中， 一皮离子石並撞的第一电才及通常是正偏压的，而第二 电极是负偏压的。另 一栅极可以用于使从离子源发出的离子减速， 以提供具有或多或少均匀的能量的准直的离子束。对于离子溅射， 将耙;故置在靶室中，在靶室中耙可以被离子束撞击(通常以斜角)， 而衬底(材料将被溅射到其上)放置在溅射的材料可以撞击到其上5的位置。当将要实施溅射蚀刻、打磨或表面平坦化时，将衬底放置 在离子束的^各径中。因此，在典型的离子枪中，到达多孔提取栅极组件(multi-aperture extraction grid assembly )的离子首先遇到正4扁压的电才及。与该才册才及 相关联的是等离子体鞘(sheath)。跨越该鞘，等离子体和栅极之间 的电势差下降。该加速电势会将鞘区域中的离子吸引到第 一栅极。 穿过该第 一栅-才及的孑L并进入正偏压的第 一斥册才及和负偏压的第二4册才及 之间的空间的任何离子在强电场中剧烈加速。由于离子经过第二栅 极中的孔并飞到接地的、导电的靶上，其穿过减速场。然后，该离 子到达接地的靶，其中，其能量等于正的第一4册极的电势加上鞘的 电势。因此，传统的离子才全包括带电粒子源，该带电粒子源通过4册极 对之间产生的、外部施加的电场被加速。传统地，对于低能离子束 生成，使用三个栅极(尽管可以使用更多)，第一个^皮保持在正电势， 第二个被保持在适合于给出最佳散度(divergence )的负电势，而第 三个(如果存在的话)处于地电势，即，在其中产生该束的室的电 势。对于生产薄膜磁性器件，该工艺限制是受限的衍射，使得难以 达到必要的离子束大小。随着薄膜磁性器件变得更小，对该工艺的 限制变得更加苛求，并且难以实现优质低能离子束。对于跨越一个 相对大的晶片面积需要高功率级的处理，存在许多呈现技术挑战的 问题。 一个这样的挑战是这种应用要求高集成的束电流和相对低的 束电压。另一挑战是束的散度特性需要非常好。这两个属性是难以 利用低于1000 V的束能量实现的，但使用英国专利申请0612915.9 和0622788.8 (通过引用的方式将它们结合到本文中)中所描述的才支 术成功地示范了这两个属性。对于在低束能下需要高打磨效率(milling rate )的处理，已知束 均匀性随着加速器老化而衰减。对于均匀性衰减的一个重要原因是 加速器内的栅极的移动所导致的加速器的物理不稳定性。包括离子 加速器栅极的这些栅极具有对特定应用优选的各种参数。这些参数 中的一个是电极间分离，而另一个是孔对准。电极间分离和/或孔对动，导致束准直的损失。这种扰动最终将对离子加速器执行高功率 应用和4氐功率应用的能力造成负面影响。栅极尺寸或安装位置的扭曲起因于热应力(thermal stress )。尽 管在加速器上没有非常大的热负荷，但其基本上隔离在真空环境内。 通过围绕第一栅极的外部设置固定安装件(mount)可以相对容易 地定位该第一4册极；在真空内的热隔离环境中定位第二栅极和第三 栅极，从而可以只通过辐射来散热。当出现栅极的未对准或扭曲时， 有必要暂停处理，使得可以重新调整这些栅极，导致了若干天的低 维护平均时间，这反过来导致了该处理设备的耗费大的停机时间。为了便于参考，下文中将栅极称为电极。一个已知的用于散去来自电极的热量并使扭曲最小化从而提高 维护平均时间的建议是在电极内设置通道，可以使流体流过通道以 对电极进行有效冷却。尽管这些设置可以解决该问题，但对于许多 应用来说，这被认为是极其昂贵的。本专利技术旨在解决与现有技术相关联的这些问题并提供一种用于 产生由于电极上的热致应力而具有低束散度(divergence,发散)的 离子束的系统，其以节约成本的方式导致了电极的未对准。根据本专利技术的第 一个方面，提供了 一种用于使离子束加速的设 备，该设备包括安装在可移动安装件中的至少一个电极。在优选配置中，该设备包括多个电极，多个电极中的至少一个电极被安装在 可移动安装件中。在进一步的优选配置中，该设备包括第一电才及，具有从中穿 过的至少一个孔；第二电极，被定位为使得其邻近于第一电极并与 第一电才及间隔开，并具有/人中穿过的至少一个孔；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使离子束加速的设备，包括安装在可移动安装件中的至少一个电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁詹姆斯蒂莫西霍姆斯，默文霍华德戴维斯，
申请(专利权)人：诺尔迪克技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]