双场多极收敛离子引导器、双曲离子引导器和有关方法_4

文档序号:9827119阅读:来源:国知局
径对于第一电极的离子出口处的射束接受度直径的比率可以是大约3:1, 而在其它实施例中,可以低于或高于3:1。 本领域技术人员应理解,于在此所公开的所有实施例中,离子引导器所生成的第二RF 场类似于第一 RF场是通过电子设备的操作而有意地生成的。第二RF场是以对于更高阶场 足够的场强度所施加以具有对离子封闭和/或离子射束压缩的显著有用效果的有意更高 阶场。故此,第二RF场将要区别于任何甚至在缺少第二RF场时可以在离子引导器中生成 的无意(即固有的,并且一般不可避免的)更高阶场。无意更高阶场的示例包括归因于空 间-电荷效应以及归因于电极所施加的实际限制(例如加工以及组装瑕疵、几何形状不连 续性、非理想形状等)而产生的微扰(场缺陷、边缘效应、畸变等)所生成的场。这样所生 成的任何这些无意更高阶场与第二RF场相比是相对弱的,并且一般是非常局部化的,并且 将不具有对离子的显著效果。作为表征离子引导器所生成的第二RF场的另一示例,但并非 限制为任何在此所公开的实施例,第二RF场可以具有作为施加第一 RF场的场的10%或更 大的场强度。 图4是根据一些实施例的离子引导器400的另一示例的侧(长度向)视图。离子引导 器400通常具有沿着离子引导器轴404的长度以及与离子引导器轴404正交的横向平面中 的横向截面。离子引导器400通常包括:离子进口端408 ;以及离子出口端412,其沿着离子 引导器轴404部署在距离子进口端408的某距离处。离子引导器400可以还包括外壳(未 示出),其封装离子进口端408与离子出口端412之间的离子引导器400的内部组件,如上 所述。在所示实施例中,分撇板420安装在离子进口端408处。 离子引导器400包括第一 RF场发生器,其配置用于生成第N阶的第一 RF场,其中,N是 等于或大于2的整数。在所示实施例中,第一 RF场发生器包括多个第一电极424,其沿着 离子引导器轴104延长并且相对于离子引导器轴104在圆周上间隔,由此环绕在径向上封 闭离子的轴向地延长的离子引导器容积。由于可以如上所述利用其它多极布置,因此图4 仅通过示例示出六极布置(其中,示出三个第一电极424)。如上所述,RF或RF/DC功率可 以馈送到第一电极424。第一电极424可以看作包括沿着离子引导器轴404延伸的离子进 口部分436和离子出口部分440。离子进口部分436从离子进口端408延伸并且过渡到离 子出口部分440,离子出口部分440延伸到离子出口端412。在离子进口部分436中,第一 电极集合424具有收敛(锥形)几何形状。在离子出口部分440中,第一电极集合424具 有笔直或基本上笔直圆柱形几何形状。在所示实施例中,第一电极424弯曲,使得限定收敛 离子进口部分436和笔直离子出口部分440。第一电极424中的弯曲提供从离子进口部分 436到离子出口部分440的过渡。 离子引导器400还包括第二RF场发生器,其配置用于生成叠加在第一 RF场上并且在 各第一电极424之间穿透的第2N阶的第二RF场。在所示实施例中,第二RF场发生器包括 单个第二电极460 (或外部电极),其沿着离子进口部分436的部分或整个长度环绕第一电 极424。第二电极460可以是或可以包括实心壁,并且如所示,壁可以是与第一电极424的 离子进口部分436相似的锥形。第二电极460的收敛角度可以与第一电极424的离子进口 部分436收敛角度相同或不同,如上所述。替代地,第二电极460可以具有以下通过示例所 描述的其它配置。 根据其它实施例,可以通过将离子引导器电极布置、定向和/或成形为具有沿着引导 器轴并且面对引导器容积的双曲配置来实现离子引导器电极(并且因此离子引导器容积) 的收敛到笔直(或基本上笔直)几何形状。也就是说,当从一侧或长度向视角观看(例如 在图1或图4的y-z平面视图中)时,离子引导器电极集合展现面对引导器容积的双曲轮 廓。因此,双曲离子引导器电极集合实际上内接具有相对于引导器轴而扫描的双曲径向边 界的引导器容积。相应地,用于r。的值随着其沿着引导器轴移动而变化,并且对应于电极 集合所呈现的双曲曲线上的点。换言之,引导器容积的外部边界确是或近似相对于引导器 轴的旋转的双曲面的表面。 图5A是相对于引导器轴而扫描的双曲表面502所描述的具有双曲径向边界的引导器 容积的示例的侧视图(y-z平面)。图5B是图5A所示的引导器容积的透视图。双曲曲线的 形状或阔度可以是宽的,即偏心度可以是大的。内接双曲径向边界的离子引导器电极可以 沿着双曲曲线的任何部分延伸,并且可以包括或可以不包括双曲曲线的顶点。在一些实施 例中,引导器电极的双曲配置是这样的:引导器容积在比离子进口端更靠近离子出口端的 轴向点处具有距引导器轴的最小半径r。。在一些实施例中,电极集合的整个长度提供双曲 配置。在其它实施例中,电极集合的一部分长度提供双曲配置,并且然后过渡到笔直圆柱或 另外形状。 在一些实施例中,通过沿着引导器轴(即在图1、图4或图5A的y-z平面中)具有双 曲曲率的每个引导器电极来实现双曲配置。这些引导器电极可以通过与图4所示的第一电 极424相似的方式而得以布置,但另外具有独特的弯曲,引导器电极形成为具有平滑双曲 曲率。
[0070] 图6A和图6B示出具有沿着引导器轴的双曲配置的离子引导器电极的另一示例。 具体地说,图6A是离子进口端处的第一电极集合624的(横向平面中的)端视图,图6B是 第一电极集合624的透视图。再次,仅通过示例示出六极布置。在该实施例中,第一电极 624成形为笔直圆柱形杆。然而,第一电极624相对于引导器轴布置并且定向,使得它们内 接具有相对于引导器轴而扫描的双曲径向边界的引导器容积,例如图5A和图5B所示。具 体地说,第一电极624相对于引导器轴以扭转角度定向,如图6A和图6B所示。因此,第一 电极624绕着引导器轴"扭转",却仍为笔直圆柱形杆,结果是它们展现沿着引导器轴的双 曲轮廓。在一些实施例中,扭转角度可以处于从几度到几乎180度的范围中。不同的扭转 角度提供不同的双曲曲率。通过该扭转角度以及进口和出口直径的适当选择,所得双曲几 何形状可以提供后接(几乎)笔直部分的收敛部分,再现例如比如以上所描述的以及图4 所示的配置的普通效果。以另一方式声明,笔直杆(第一电极624、或第一电极624和第二 电极660二者)以位于旋转的双曲面的表面上的方式而定向。该定向导致笔直杆所处的表 面从每个杆的两个轴端的位置处于同一旋转角度的锥形的特殊情况改变为各杆端之一的 位置相对于另一端"扭转"的双曲面。 第一电极624的扭转配置可以提供一些独特优点。例如,与已知的离子引导器配置相 比,扭转配置可以允许第一电极624 -起更靠近地成组。这允许第一电极624穿过两个真 空级之间的相比较更小的孔径,由此使得能够进行各真空级之间的更受限的气体传导以及 更大的压力降。作为另一示例,扭转配置可以对离子引导器中的全部气体流施加回旋效果, 这可以促进气体分子中的能量耗散。 因此,笔直第一电极624可以初始地布置为形成类似于传统收敛多极离子引导器的笔 直锥形部分。一旦以此方式陈设,在保留第一电极624的笔直圆柱形几何形状的同时,保持 第一电极624的一端的固定器就于是扭转达范围从几度上至几乎180度的某角度。也就是 说,在实际上不弯曲或扭转第一电极624的材料的情况下完成第一电极624的扭转。这样 具有形成具有相对于中心轴旋转的双曲线的形状的所封装的引导器容积的效果。 图6A还不出第二电极集合660。在所不实施例中,第二电极660是与第一电极624相 似的延长杆,所提供的第二电极660的数量与第一电极624相同(在该不例中,六个)。第 二电极660可以定位为这样的:它们在各第一电极624 (从径向视角)的外部以及(从横向 平面相对于引导器轴中的有角位置的视角)之间是穿插的。替代地,可以根据在此所公开 的任何其它实施例来配置第二电极660。如所不,第二电极660也具有与第一电极624相 似的双曲配置。如上所述,第一 RF电压、第二RF电压和轴向DC梯度可以施加到第一电极 624和第二电极660。 应理解,根据在此所描述的任何配置(例如图1至图6B所示的配置),本发明的实施例 涵盖仅提供第一电极的离子引导器。可以在不提供第二RF电压或第二电极的情况下实现 这些实施例。 在其它实施例中,可以提供(包括第一 RF发生器和第二RF发生器的)双场离子引导 器,其中,第一电极不包括收敛部分。例如,第一电极可以布置在笔直圆柱形几何形状中。 在这些实施例中,第一电极可以包括在施加第二RF场的情况下所限定的进口部分,后接出 口部分。因此,离子引导器所生成的RF封闭场可以从进口部分中的合成第一 RF场(第N 阶)/第二RF场(第2N阶)过渡到出口部分中的第一 RF场(第N阶)。这种配置可以甚 至在没有收敛几何形状的情况下产生期望的射束压缩比率。在这些实施例中,第二电极可 以还具有笔直圆柱形几何形状,或替代地,由于期望提供对离子封闭的不同效果,因此可以 具有收敛或发散几何形状。 图7A、图7B和图7C示出用于第二电极的配置的其它示例。图7A是配置作为锥形实心 壁的第二电极760的截面侧视图。在一些实施例中,壁可以具有一个或多个过孔762,以促 进气体流动。图7B是配置作为锥形栅格的多个第二电极766的截面侧视图,其中,第二电 极766沿着引导器轴延长并且朝向引导器轴收敛。在一些实施例中,还提供多个轴向地间 隔的环形第二电极770。这些第二电极770在离子处理流程的方向上具有相继减少的直径。 第二电极766和770的组合因此形成锥形网格。图7C是在离子处理流程的方向上具有相 继减少的直径的多个轴向地间隔的环形第二电极772的截面侧视图。每个第二电极772可 以单独地可由RF源和DC源根据期望而寻址。在另一实施例(未具体示出)中,第二电极 可以相对于引导器轴延长并且在圆周上布置(与上述第一电极的示例相似),每个第二电 极分段为沿着第二电极
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