[发明专利]一种电磁复合机械过滤的离子注入方法

说明书

本发明提供一种电磁复合机械过滤的离子注入方法，属于离子注入技术领域，本发明中阴极弧源组件会产生金属离子以及一些颗粒，其中金属离子在电磁线圈组形成的磁场作用下运动轨迹发生偏移，之后由离子引出组件牵引通过离子出口，而其中的不带电的粒子沿其本身的速度方向向前移动，沉积在挡板组件上，提升离化效率；同时由离子引出组件形成正离子束，经过质量分析装置进一步地筛选出所需的离子，再由加速管进行加速导入聚焦系统将离子聚集成直径为数毫米的离子束，之后通过偏转扫描系统对工作靶室内存放的工件进行离子注入；另外，直筒方形状空腔的离子溅射壳体的体积大，路程短，沉积速率将大幅度提升。

技术领域

本发明涉及离子注入技术领域，特别涉及一种电磁复合机械过滤的离子注入方法。

背景技术

离子注入设备是高压小型加速器中的一种，应用数量最多。它是由离子源得到所需要的离子，经过加速得到几百千电子伏能量的离子束流，用做半导体材料、大规模集成电路和器件的离子注入，还用于金属材料表面改性和制膜等。

现有离子注入设备中金属离子源产生的金属离子往往会伴随一些杂质颗粒，同时设备运行过程中还有未排除的空气原子以及未完全离化的杂质颗粒，离子在管道中高速运动时，就可能和空气原子或者杂质颗粒发生碰撞，从而发生电荷交换，离子将电荷传递给空气原子或者杂质颗粒，而呈电中性，中性的离子对于掺杂是没有作用的，因此需避免中性离子的产生，即需提高金属离子源的离化率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种电磁复合机械过滤的离子注入方法。

本发明所采取的技术方案如下：一种电磁复合机械过滤的离子注入方法，其采用的离子注入装置包括具有矩形状空腔的离子溅射壳体、质量分析装置、加速管、聚焦系统、偏转扫描系统与具有真空腔体的工作靶室；

所述矩形状空腔一端封闭且另一端为开口，封闭一端固定有阴极弧源组件，设有开口一端为离子出口，所述矩形状空腔内设有复合机械挡板组件，所述挡板组件与离子溅射壳体内壁之间设有供沉积离子运动的通道，所述离子溅射壳体上固定有电磁线圈组，所述电磁线圈组用于形成对带正电粒子进行偏转、聚焦与加速作用的磁场；

所述阴极弧源组件中设有金属靶材；

所述离子出口处设有离子引出组件，所述离子溅射壳体通过离子引出组件一侧依次连接质量分析装置、加速管、聚焦系统、偏转扫描系统与具有真空腔体的工作靶室；

所述方法包括如下步骤：

步骤一：将待处理工件置于具有真空腔体的工作靶室中；

步骤二：阴极弧源组件通电，使金属靶材表面产生金属正离子和不带电的粒子，且产生的金属正离子和不带电的粒子以一定的初速度进入到矩形状空腔中；

步骤三：电磁线圈组通电在矩形状空腔中产生对带正电粒子进行偏转、聚焦与加速作用的磁场，金属靶材表面产生金属正离子在电磁线圈组产生的磁场作用下运动轨迹发生偏移并聚焦加速导向离子出口；同时，其中不带电的粒子沿其本身的速度方向向前移动，沉积在挡板组件上；

步骤四：金属正离子通过离子引出组件形成正离子束进入质量分析装置；

步骤五：质量分析装置对离子束进行筛选提纯后导向加速管；

步骤六：加速管对离子束进行加速使其具有一定的离子能量，再导入聚焦系统；

步骤七：聚焦系统将加速后的离子聚集成一定直径的离子束，再导向偏转扫描系统；

步骤八：通过偏转扫描系统对工作靶室内存放的待处理工件进行均匀的离子注入。

2倍靶面直径≥挡板组件的遮挡面的宽度≥2/3靶面直径，所述挡板组件为以下a~c中的任一种结构：

a. 挡板组件为一平面板状 ，所述阴极弧源组件的靶面与挡板相平行设置，且所述挡板至少部分环周壁与离子溅射壳体内壁之间设有一定距离形成用于供离子通过的通道；

b. 挡板组件为一对称型折面板，且所述挡板至少部分环周壁与离子溅射壳体内壁之间设有一定距离形成用于供离子通过的通道；