Файл: Носков Д.А. Электронно-ионное оборудование технологического назначения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.07.2024
Просмотров: 116
Скачиваний: 0
-50 -
Внекоторых установке:: электронного нргрсва применяют" сг простые нагреватели,состоящие из катода и китсдного saeicrpojiJ, в котсрых роль анода выполняет нагреваемая четаль. Такие системы иногда навивают безгнидиыаи пушкамиили бозансдными кольцевыми нагрьвмеляю . формирование
пучка |
а ускорение электронов в т^кой и с т е м е осуществляют- ' |
|||
п |
в |
эле.стричеокоы |
пола ие~ду об*>ел.тоы и "В тодоы с кгтод- |
|
иы.; |
электродом. Конфигурация катода и катодито электроде |
|||
подбирают ;я тагием, |
чтобы поток э-ц-стронов |
концентрировал |
||
ся |
на |
определенном |
у ч а с т к е бомбардируемой |
поверхности. В |
HeKOTopjx случаях |
катодный tаектрод выполняет |
функции |
эк |
|
рана, защищающего |
катод от |
пороз нагреваемое |
вещеатва |
и |
р е щ е с т Е О от паров |
материала |
катода Бег..,-нодные |
cm.jenL |
вы |
полнятся, как правило, в виде Кольцовых конструкций, нримекчечых для гепаренрч и зонной переплавки мртепиалов. Кольцеьые б^аазодные системы поэголяы получать сходящиеся лотогя электронов, выз^еюш"е нагрев сравнительно узкой зоик, намеряемой ьесисышми миллиметрами. Недостатком бегагэдних чвг, эвателой является о'олхзая вероятность возыкно - веявг разряда лежду нагреваемым объектом -л катодопри уве^ u.!4fibj" дав: ЭНЕЧ за счет выделения газов при нагреве. Позтоуу безанедные си^теды на иссэл^зуиг л при создании на гревателей большой мощности, применяемых в правильных уотааовкзз"
б нагревателях большой мощности приценяется ьлегтроннооптвчвокая система, известная как дву^электродыя пушка, Яьлзче-мцая пряиодакальный или подогревной катод, катодный электрод •1 ьло'А с отверстием для пыхода электронов.Нагре ваемый объект обычно исходится .под потенциалом анода. По такой с"еие создаются радиальные нагреватели, располагае мы., вокруг нагреваемого объект^ и аксиалт 3 к^е пушки пла-
вриьаых установок.. Тонфаг^рацая |
электродов в этих п с т е а а х |
выбирается по winy пушек Пи-са. |
|
По этому принципу созданы счаречные электронные |
пушю! - |
||
на ра :очее |
на,"ряЕРЧие |
15,20 и 60 KD с тс;оы до 100. иа. ДО |
|
СТОИНСТВОМ |
э г ж па швк |
я и я е т с я в* простота и слабая |
Зивисн- |
иос :г фокусного расстояния сг изменения ускоряющего |
налря- |
||
аензя. Кз^вчор, фокусировка1 пушки на оО кв ухудшается • |
|||
только г>. ьзиряз^.па |
1700 в засчеь расталкивающего |
дейст- |
вия пространственного заряда пучка и раооеяния эдовтронов
аа атомах испарявшегося металле. Благодаря слабой завися^ иоотн фокусирую-уах свойств дву.электродных пушек от анод ного напряжения открывается возможность эапитыват^ »..: пе ременным напряжением. В эюм случае пушка бу^ет генериро вать пучок электронов только в течение полупериода, пока на катод подается отрицательная полуволна напряжения. Та
кие пушки успешно использовались для |
п.:авки, сварки и |
|
для электронно-э! ^зионной обработки |
материалов. |
Качество |
изделий, обработанных лучом пушек, питаемых переменным |
||
напряжением,практически ничем не отличается от |
деталей, |
обработанных л режиме непрерывной бомбардировки при пита нии пушек постоянным напряжением.
При необходимости облучать большие поверхности приме няют ывоголучевыи пушки. Анод такой пушки пичег большое число отверстий, ;:ротив ноторгх размещаются автономные катоды, т а к , что из каждого анодного отверстия выходит отдельный электронный луч. Простота конструкции и некритичкость оптических свойств к па эметрам источников пита ющего напряжения способствуют широкому их применению.
В установках для обработки |
мелких |
деталей, в которых |
не требуется перемещать луч на |
большое |
расстояние, приме |
няются системы, состоящие из пушки i: одной линзы, выпол няющей роль проекционной линзы. С помочьлинзы кроссовер пушки в уменьшенном виде проектируется на обрабатываемую деталь. Минимальный диаметр луча, который можно получить с помощью та'сих схем, определяется главным образом абер рациями и астигаатизмами лине и обычно составляет десятки микрон. Когда требуется иметь большое расстояние от линзы до обрабатываемой детали и получать луч с малым сучением, применяют электронно-оптические cxei м со стигматорами и с двумя линзами. В некоторых схеыая вторая линза переносит изображение кроссовера, уменьшенное первой линзой, на об
рабатываемую деталь, расположенную сравнительно далеко ок.'. линзы, Сез изменения его размеров. В таких системах имеет
ся возможность озпа. няаь луч на относительно большие |
рас |
|
стояния. В некс/Х'орьпс схемах С5е ЛИНЗЫ-короткофокусные |
а |
|
используются |
нр^евяирозакая изображения катода с |
умень |
шением. В у'РТ'&рсальцой у с т р т а Б к е , предназначенной |
для |
52 -
изготовления микросхем, о помощью двух алектроотатвчеокпх лине доотнгаеаон уменьшение катода в 500 раа и в 35? pas при рабочих расстояниях соответственно 3 и 5 си . В ког }«i рукцяях таких ыоаных сиотем предусыатри: а-ися ыеханичес-t кая юстировка углов систечы и электрическая юстировкр лу-i
ча . На рис . 3 - 1 - 2 изображен |
ч е р т е г днухлинэовой оптичеокой |
|
системы. В этой с и с т е м е предусмотрено перемещение |
пушки |
|
относительно первой лин81 |
и пиряой линза оовыестно |
с пуш |
ной относительно о с и луча |
в двух награвл^чиях. Имеетоя •, |
возможность в небольших пределах изменять положение като да ог'осителъно а н о д а . Устройства для вотировки позволяю? установить влекхронни-оптическую оо. так, чтобы при азмег
ненни |
тока |
линзы н е происходило гаремещенп я луча |
по |
по |
|
верхности |
а |
в 1гчанялооь распределение плотной^ |
6»jas-; |
||
роиов |
по |
с е ч е н .ги чуч«. |
|
' 1 |
Рис.3-1-2. Электронно-оптиче
ская система |
с двумя линзами |
и стигматороы |
установки для |
размерной обосботки: 1-катод- кий узел; 2-анод; 3,8-линзы; ^стигматор; 5-винт механиче
ской юстировки; |
б-ыикроскоп; |
|
?-зеркало; Э-координотнИ |
||
столик; |
10-гс трубок откачки |
|
рабочей |
камеры; |
П-па.рубок |
откачки |
камеры |
электронной |
пушки |
|
|
-53 -
Вшшктронно-луч^вых установках, работающих на постоян ной напряжении, апЧлюдается интенсчпое разрушение катода ионной бомбардировкой. Поэтому в конструкциях пушек предус матриваются специальные "опвые ловушки или катодный узел смещается от ' чртикалв, на кг-орой рази щ"ны ллнвы» Благо даря этому поток положительных попов, образовавшихся на
пути движения луча, не попадает на катод,
3-1-2. УС для получения ионных пучков
ЗОС для получения s фокусировки лонных пучков иногда на зывают ионно-оптическими системами. В с став таких систем - кроме источников ионов в устройств для фокуеиговвй н откло
нения пучков а некоторых случаях включают устройства |
для |
: фильтрации ;.онов по массам. |
|
Наиболее часто встречакициьля схемы нонно-огсгнчеоких систем показани на рис . 3 - 1 - 3 . Простейшей ионяой сисгеыой
Р и с . 3 - 1 - 3 . |
Основные |
типы |
ионяо-опгических сясгем. |
а)-система |
с отбором |
ионов |
из плэзмы; сИонная пушка { |
в)-ионно- оптически" система с линзой; rl-сястемв с |
|||
магнитным |
массфильт^он. |
|
|
54 |
- |
|
|
ыокно |
считать устройство, состоящее ив двух электродов, |
|
||
между |
которыми горит разряд, |
являющмйоя |
поставщиком |
i |
ионов, и бомбард! jyeworo объекта. Такая |
систем., использует |
ся для ионной обработки больших поверхностей. Для получе ния ионных пучков с-4еняем несколько са^ и менее исполь зуются простые ионно-оптичеокие системы, состоящие либо аз одного ионного источника, либо из источника и одной фо
кусирующей линзы. Монно-оптические системы, в оостав кото рых кроме указанных элементов входят устройства для уско
рение, отклонения |
и разделения |
иояов по массам, |
применяют |
; |
|
в установках, пре. .назначенных |
для леггчовання |
и |
получения |
I |
|
опе-^рально-чистых |
пленок. В ионно-оптических |
системах |
|
технического назначения преимущественно применяются источ ники плазменного типа, называемые часто газоразрядными ис - точнрчаыи. Плазменные источники «ыеют более широкие р^з - моанооти в получении поног различных веществ, имеют более выссюш г*1фектнвность, чем источники с электронной бомбар
дировкой и с поверхностной |
|
ионизацией, |
более |
просты |
по |
конструкции а более надежны |
в гпботе. |
|
|
|
|
Конст;/ктивно ЭОС для |
генерирования |
и формирования |
|
||
ионных пучков выполняются |
в |
виде автономных |
узлов или |
ус |
корительных колонн, которые иногда называют ионными пушка
ми или ионными "сточникаии. Одна ив конструкций |
ионно-опта- |
|||||||
чеокой систе |
J показана |
на рис . 3 - 1 - 4 . |
Сиотга |
состой |
из |
|||
источника |
о |
осцилляцией |
электронов в |
магнитном |
|
поле, |
экст |
|
чение ионов |
из пъланч, |
и ускоряющего |
электрода, |
имеющего |
||||
потенциал |
20 |
кв. Ш :фмгурвция |
электродов подобрана гак, |
|||||
рактора, |
|
5 |
6 |
7 |
Рис.3-1-4. Иовно-оптв-' |
|||
|
ческая система |
на |
||||||
под действием |
поля которого осуществляется |
извле |
||||||
|
|
|
|
|
20 кв: |
|
|
|
|
|
|
|
|
1-йзолятор; 2-уско- |
|||
|
|
|
|
|
ряющий «лвктрод; |
|||
|
|
|
|
|
3-экстраатор< |
|
||
|
|
|
|
|
4,7-катеды; |
|
||
|
|
|
|
|
5-канад} |
б-анод |
|
- 55 -
что в процессе уокоренвя происходят прсдваритвяы.ое форми рование ионов в направленный поток. Центрирование электро
дов д; уг относительно .друга осуществляется |
о поыощыо цияив- |
||||||||||
дрячёокол> |
иаолятора^ из кварцевого |
отекла. |
|
|
|
|
|
||||
•'• Более |
сложная |
ионно-сэтическая |
сисема |
приведена «а |
|||||||
р и с 3-1-5. |
Сиотема |
предназначена для обработки натерпелся |
|||||||||
тонким ионным лучом (50 нкм) в состоит |
из яонного |
источни |
|||||||||
|
|
|
|
ка |
(3,4,5) одиночной |
||||||
|
|
|
|
электростатической |
|
||||||
|
|
|
|
линзы, |
образованной |
||||||
|
|
|
|
электродами б» |
откло |
||||||
|
|
|
|
няющей системы |
7, |
|
|||||
|
|
|
|
диафрагмы 8, |
вотирую |
||||||
|
|
|
|
щей систем 9, |
Система |
||||||
|
|
|
|
сравнительно |
проста |
||||||
Рис.3-^1-5. йонно-оптичесвай |
по |
конструкция' в до |
|||||||||
статочно |
надежне |
§ |
|||||||||
система для сверления отвер |
|||||||||||
работе. |
|
|
|
|
|||||||
стий йснниа |
лучом г |
|
|
|
|
||||||
|
-Особённое^ьи щяг- |
||||||||||
1-радна«оры |
охлаздения; |
|
|||||||||
воденннх |
коь-езрувцвй |
||||||||||
2<-катод; 3-анод{ 4-ссленоидз |
|||||||||||
ШС является ШГ-ЗЙВЯ |
|||||||||||
5-катод; б-эле^ростатичее- |
|||||||||||
вая линза; 7-отклоняющая |
1ч/Чнооть юотаровз» от |
||||||||||
система; 8-доафрагмь; 9 - вмя - |
дельных У8Л0В Я BLjO^ |
||||||||||
рующан система |
|
«ун требования s точ |
|||||||||
|
|
|
|
ности |
азготовлевяя |
||||||
|
|
|
|
деталей. |
|
|
|
|
|||
|
3-2. Ионные и электронные |
яушкн. |
|
|
|
|
|
||||
Устройства предварительного формирования й ускорения |
|||||||||||
эаряженных |
|
частиц принято называть |
аяектронышя ::ля ионны |
||||||||
Mi пушками. Хотя можно встретить и другие |
названия: »• |
|
|||||||||
электронные |
прожекторы, инжекторы, |
генераторы |
пучков |
я |
|||||||
* . д . • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. Электронные |
ионные пушки (в дальнейшем |
пуши |
яля П) |
||||||||
состоят из эмиттерив заряженных'частиц и электродов |
опреде |
ленной конфигурации, обеспечивающих необходимые для ускоре- н-я и формирования пучк-т электрические поля.