专利名称：一种扫描式离子枪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离子枪结构的改良。
背景技术：
数字信息存储已成为现代文明目前的最大推进力量，也是信息时代最有前景的研究领域之一。对更高的信息存储密度以及更快的信息传输速度的需求促使了信息领域中纳米科技应用的发展。下个阶段电子元件的发展将进一步纳米化，并进入量子世界。
在纳米元件的构造中，离子蚀刻是一项已被广泛应用的工艺，其大致步骤为1.利用电子束/紫外线光刻制作蚀刻面具；2.将面具覆于待刻样本上，暴露至高能Ar+离子流中；3.用丙酮(CH3COCH3)去除残余。
在步骤2中，通常对放置样本的操作台使用水冷却系统以防止温度过高对样本造成的破坏，但由于冷却管和系统密封条件的限制，操作台在技术上难以同时做到可倾斜和可旋转，从而带来两大问题样本蚀刻的均匀性和蚀刻有效面积(离子流达到蚀刻要求的密度的区域)因受到离子流本身限制而不够理想。
为解决上述问题，东南大学的戴建国和凌一鸣曾提出一种模糊实现薄膜大面积均匀蚀刻的方法，即同时采用操作台的平移和旋转，但是该系统中没有采用冷却系统，而是通过许多个间断循环的工作环节，依靠其间系统的自然冷却避免温度对薄膜超导性质造成的影响。这种方法是在使用传统离子源的基础上对操作台的改造，而系统冷却在一定程度上受到了限制。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种扫描式离子枪，这种离子枪能将离子在蚀刻薄膜的表面进行扫描式的蚀刻，从而实现薄膜表面蚀刻的均匀性和提高蚀刻的有效面积。
为了解决上述技术问题，本实用新型的一种扫描式离子枪，包括放电室，置于放电室内的栅极组件以及围绕放电室的会聚磁场装置，其中，栅极组件由中心均有圆孔的源极、栅极和加速极构成，会聚磁场覆盖源极和栅极，其特征在于放电室的位于加速极一侧的端口设有扫描磁场装置。
所述放电室为石英管。所述会聚磁场装置由套在石英管外的螺旋管构成。
所述扫描磁场装置由两对呈十字状放置的线圈构成并由金属环固定在石英管口。
采用上述技术方案，由于离子枪结构中增加了扫描磁场装置，可以通过磁场装置使将离子束在X-Y方向上扫描的方式，实现了大面积的均匀的薄膜蚀刻。并且具有结构简单，制造成本低廉的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型一种扫描式离子枪进行详细说明
图1为本实用新型一种扫描式离子枪的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
具体实施方式
如图1所示一种扫描式离子枪，该离子枪设置在真空室(图中未显示)中，包括由石英管1构成的放电室，在石英管内中后部置放有源极2、栅极3，加速极4构成的栅极组件；源极2、栅极3和加速极4均为中心有圆孔的圆形铝制电极，三者之间相互间隔设置。铜制粗导线分别连接在三个电极上，两截外径略小于铝盘的小石英管置于铝盘之间用于保持源极2、栅极3和加速极4之间间隔。
在石英管1外套设有螺旋管5，该螺旋管5由铜导线绕制并用粗导线固定后直接套在石英管1外，覆盖源极2和栅极3之间部分，构成了本离子枪的会聚磁场装置。螺旋管5与真空室外的一台低电流直流电源连接。由于会聚磁场方向与离子流行进轴线一致，离子流过石英管1时受会聚磁场装置产生的洛伦茨力作用而平行螺旋管5轴线前进，从而达到会聚作用。
在石英管1的前端设有扫描磁场，该扫描磁场由四个相同的线圈6构成，四个线圈6分两对呈十字状固定在一个金属环上，该金属环套在加速电极一侧的石英管口，使两对线圈6分别成水平、竖直方向。每对线圈6分别与真空室外一台交流电电源连接。通过改变流进每对线圈6的交流电流，使扫描磁场的磁场力发生变化，从而使离子流按要求发生偏移，可以进行扫描式的蚀刻。
该离子枪可以使用氩离子。氩气充入真空室，在石英管内源、栅两极间电离，形成氩等离子体(含Ar，Ar+，e-)。
使用该扫描式离子枪对一块铜制薄膜样本(厚度50)进行蚀刻，该样本用有图样的铝箔包裹。将样本固定后进行蚀刻，蚀刻的相关参数分别为氩气压强＝96毫托，激发电压＝350伏，加速电压＝300伏，会聚磁场60高斯。在上述设置下蚀刻持续5分钟。蚀刻的效果最终可从被蚀刻区域厚度变化导致的颜色可以看出蚀刻均匀、图样边界清晰，肉眼可辨别的面积约为5cm2。可以得出，本实用新型扫描式离子枪具有能实现大面积的均匀的薄膜蚀刻的优点。
权利要求1.一种扫描式离子枪，包括放电室，置于放电室内的栅极组件以及围绕放电室的会聚磁场装置，其中，栅极组件由中心均有圆孔的源极、栅极和加速极构成，会聚磁场覆盖源极和栅极，其特征在于放电室的位于加速极一侧的端口设有扫描磁场装置。
2.根据权利要求1所述的一种扫描式离子枪，其特征在于所述放电室为石英管。
3.根据权利要求2所述的一种扫描式离子枪，其特征在于所述会聚磁场装置由套在石英管外的螺旋管构成。
4.根据权利要求2或3所述的一种扫描式离子枪，其特征在于所述扫描磁场装置由两对呈十字状的线圈构成并由金属环固定在石英管口。
专利摘要本实用新型公开了一种扫描式离子枪，包括放电室，置于放电室内的栅极组件以及围绕放电室的会聚磁场装置，其中，栅极组件由中心均有圆孔的源极、栅极和加速极绝缘构成，会聚磁场覆盖源极和栅极，其特征在于放电室的位于加速极一侧的端口设有扫描磁场装置。该扫描式离子枪通过磁场装置使将离子束在X－Y方向上扫描的方式，实现了大面积的均匀的薄膜蚀刻。并且具有结构简单，制造成本低廉的优点。
文档编号H01L21/02GK2879416SQ20062004026
公开日2007年3月14日 申请日期2006年3月17日 优先权日2006年3月17日
发明者刘阳旸 申请人:上海市七宝中学