[发明专利]用于将电极附连到感应耦合等离子体源的系统

说明书

技术领域

本发明涉及用在聚焦带电粒子束系统中的感应耦合等离子体带电粒子源以及更具体地涉及一种具有可移除源电极的等离子体离子源。

背景技术

当与聚焦镜筒一起使用从而形成带电粒子(即离子或电子)的聚焦束时，感应耦合等离子体(ICP)源较其他类型的等离子体源有优势。感应耦合等离子体源，诸如在KELLER等人的“Magnetically Enhanced，Inductively Coupled Plasma Source for a Focused Ion Beam System”的美国专利号No.7241361(其被转让给本发明的受让人)中描述的感应耦合等离子体源，能够提供在窄能量范围内的带电粒子，由此减少色差并且允许带电离子被聚集成小斑点。

从感应耦合等离子体系统中提取的带电粒子从位于等离子体反应室的一个边界壁中的小(～0.2mm直径)孔中显现。这个特殊壁典型地是金属并且被称作“源”电极。然而，为了使反应室周围的磁场不分流，大部分室壁由诸如陶瓷或者石英的绝缘材料制成。

在当前的ICP离子源中，源电极被固定地附连并且在安装之后不能被移除。该附连方法典型地是将源电极胶合(环氧树脂)到源管的下开口中。在第一步骤中，薄金属层在源电极将被胶合的位置处被直接施加到源管。然后源电极在精确定位的固定设备的帮助下胶合在金属化层上，胶合剂形成真空密封并且没有胶合剂面对等离子体反应室。

已观察到，等离子体在一些操作模式下使环氧树脂退化，导致重大的操作困难。一个这样的困难是等离子体源被环氧树脂污染，导致来自环氧树脂的碳再分布到反应室侧壁，从而使在反应室周围的能量的感应耦合分流。一旦源管因使用而被污染，它就不能被清洁并且必须被丢弃，并且更换源管的费用增加了ICP源的操作成本。另一个这样的困难是由于因来自等离子体轰击和涡流加热的升高的源电极温度而加热环氧树脂。如果环氧树脂的加热没有被主动式冷却很好地补偿，则环氧树脂可以热分解，导致环氧树脂接合失效。另一个这样的困难是当由于在环氧树脂密封中的开口而在源管和FIB镜筒之间的真空密封出现泄漏，由此减少在源管内的可获得的气体压力，导致减弱的离子产生时。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种系统用于将电极可移除地附连到用在聚焦离子束系统中的感应耦合等离子体离子源。

本发明的实施例提供系统和方法用于将源电极可移除地附连到用于聚焦离子束系统中的等离子体反应室。源电极能够可移除地附连到等离子体室，优选为真空密闭的、热传导的、精确定位的、在强电场中耐用的且容易地被拆卸以重新配置和维护。

在前所述相当广泛地概括了本发明的特征和技术优势以便可以更好地理解随后的本发明的详细描述。本发明的附加特征和优势将在下文中描述。本领域技术人员应当理解的是，所公开的具体实施例和概念可以容易地用作用于修改或设计其他结构以实现本发明的同样目的的基础。本领域技术人员也应当意识到，这样的等效构造没有脱离如附加权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更透彻地理解本发明以及其优势，现在结合附图参考以下描述，在所述附图中：

图1A示出了感应耦合等离子体带电粒子源的一部分的截面图，其中源电极被压配合到该源中。一些背景线被省略以澄清在横截面的平面中的特征。

图1B示出了从图1A中的剖面线A-A角度的截面图。

图2A示出了感应耦合等离子体带电粒子源的一部分的截面图，其中源电极通过螺钉夹具附连到该源。一些背景线被省略以澄清在横截面的平面中的特征。

图2B示出了从图2A中的剖面线B-B角度的截面图。

图3A示出了感应耦合等离子体带电粒子源的一部分的截面图，其中源电极通过凸轮夹具附连到该源。一些背景线被省略以澄清在横截面的平面中的特征。

图3B示出了从图3A中的剖面线C-C角度的截面图。

图4A示出了感应耦合等离子体带电粒子源的一部分的截面图，其中源电极由螺钉保持。一些背景线被省略以澄清在横截面的平面中的特征。

图4B示出了从图4A中的剖面线D-D角度的截面图。

图5A示出了感应耦合等离子体带电粒子源的一部分的截面图，其中源电极通过螺钉从等离子体室内部附连到该源。一些背景线被省略以澄清在横截面的平面中的特征。

图5B示出了从图5A中的剖面线E-E角度的截面图。