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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-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 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 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'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.