一种阳极水冷型霍尔离子源的制作方法

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。

背景技术：

1、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)。

2、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：

3、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；

4、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；

5、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

1、本实用新型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。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、本实用新型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。

4、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。

5、可选的，所述进水管和出水管采用塑料管道。

6、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。

7、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。

8、可选的，所述阳极衬垫采用导电金属制成。

9、可选的，所述阳极衬垫温度低于100℃。

10、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。

11、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。

12、本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

13、本实用新型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。

技术特征：

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极内侧紧密贴合。

5.根据权利要求4所述的阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：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。

6.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：所述阳极衬垫采用导电金属制成。

7.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：所述阳极衬垫温度低于100℃。

8.根据权利要求4所述的阳极水冷型霍尔离子源，其特征在于：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。

9.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：所述冷却水道的截面形状与所述阳极的截面形状相同。

技术总结
本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。

技术研发人员：孙旭
受保护的技术使用者：北京实创精仪科技有限公司
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/12