专利名称：一种新型等离子淋浴器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到离子注入机应用到半导体工艺的离子注入工艺中，用于在离子注入
工艺中，对在离子注入机中传输的低能离子束进行电中和，减小空间电荷效应的影响，提高 离子注入机对低能离子束的传输效率，增强离子注入机在低能端的应用能力。属于半导体 设备领域。
背景技术：
在半导体工艺的离子注入工艺中，离子注入机工作的能量范围跨度很大，从几百 电子伏特到几百千电子伏特，离子注入机在如此大范围的离子能量范围工作，各项工作参 数都有巨大的变化。 一般在几十千电子伏特以上能量时，离子束的空间电荷效应影响相对 较小，离子注入机能够有效地控制离子束的传输，具有较高的传输效率。但是在几十千电子 伏特以下，尤其进入到千电子伏特级后，离子束的空间电荷效应影响凸显，离子束的截面尺 寸迅速扩张，在有限的束线传输通道的情况下，就会有大量的离子直接与离子束传输通道 的管壁或挡束装置碰撞而损失，导致离子束的传输效率大大降低。这种效率的降低随离子 束能量的降低而不断加剧。为增强离子注入机在低能端的应用能力，必须提高离子注入机 对低能离子束的传输效率。通过采用离子束电中和技术，可有效的减小离子束的空间电荷 效应影响，提高低能离子束的传输效率。目前在离子束的电中和技术中，采用等离子淋浴技 术是最先进一项技术，该技术对离子束的电中和效果好，对离子注入机的系统影响小。
为在离子注入机中实现该项功能，我们设计了一套完整的等离子淋浴系统，本专 利是该系统的一个核心部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子淋浴器，能够安装在离子注入机的束线部件中， 向束线管道中提供等离子体，对在束线管道中通过的离子束实淋浴，最终实现离子束的电 中和。 所述的等离子淋浴器的结构是见附图l，引出板l，弧室2，引线连接片3，安装法 兰4，引线绝缘套5，引线杆6，水接头7，送气管8，引线绝缘块9，灯丝安装杆10，灯丝绝缘套 ll，导磁片12，灯丝13，永久磁铁14。 所述的引出板1，安装在弧室2的开口面，包围弧室2上的腰圆孔，形成等离子淋浴 器的起弧放电区。在引出板l的中部设计有一小孔，淋浴器工作时所产生的等离子体通过 该小孔进入到离子施注入机束线通道。 所述的弧室2，设计有一腰圆孔，弧室2的开口面与引出板1连接，底面与安装法兰 4连接固定，在腰圆孔的长度方向两个侧面都设计有小孔，安装灯丝绝缘套11，灯丝13通过 灯丝绝缘套11穿过弧室2的腰圆孔。其余两个侧面设计有方形沉孔，安装永久磁铁14。弧 室2底面设计小送气孔与腰圆孔相通。 所述的引线连接片3，用于引线杆6和连接灯丝安装杆IO，实现它们之间的电通
3路。 所述的安装法兰4，用于安装等离子淋浴器安装到离子注入机。安装法兰4中间安 装弧室2底面连接，在连接面范围区设计有水冷槽和密封结构，中心设计送气通孔与弧室2 的小送气孔相通，安装送气管8，形成送气通路。对应水冷槽的适当位置设计有水接头7的 安装孔，并与水冷槽相通。在弧室2安装位置的两端处，设计相同的两处安装引线绝缘块9 和引线杆6的通孔，与引线绝缘块9之间有密封结构。 所述的引线绝缘套5，用于安装引线杆6，实现引线杆6和安装法兰4之间的电气 绝缘。 所述的引线杆6，用于连接等离子淋浴器的外围工作电源。通过引线绝缘套5与安 装法兰4之间绝缘， 一端连接外围电源，另一端通过引线连接片3与灯丝安装杆10连通，实 现向灯丝13的供电。 所述的水接头7， 一端与安装法兰4对应孔连接，另一端连接外围冷却水，与安装 法兰4上设计的水冷槽形成冷却水回路。 所述的送气管8，连接在安装法兰4中心的送气通孔，另一端连接等离子淋浴器的 外围送气单元，形成送气通路。 所述的引线绝缘块9，与弧室2的端面连接，安装灯丝安装杆IO，实现灯丝安装杆 10和弧室2之间的电绝缘。 所述的灯丝安装杆10，安装在引线绝缘块9上， 一端安装灯丝13，另一端连接引线 连接片3，形成灯丝13供电通路，同时固定灯丝13。 所述的灯丝绝缘套11，安装在弧室2两端小孔，中间设计灯丝13穿过的小孔，将灯 丝13和弧室2之间绝缘。灯丝绝缘套11的两端分别设计有提高抗污染能力的凹槽。
所述的导磁片12，呈U形结构，两头的内表面分别贴合连接安装在弧室2侧面方形 沉孔内的永久磁铁14，在外围形成两侧永久磁铁14的磁回路，也起到磁屏蔽的作用。
所述的灯丝13，安装在弧室2两端的两根灯丝安装杆10上。用于在等离子淋浴器 工作时被电流加热产生电子。 所述的永久磁铁14，安装在弧室2两侧的方形沉孔内，两块永久磁铁14之间形成 一定强度的磁场，该磁场的强度由永久磁铁14的磁化强度决定，能够满足等离子淋浴器工 作的要求。磁场范围覆盖弧室2的腰圆孔。外表面与U形的导磁片12贴合连接。
参照图1、图2，对淋浴器的工作原理作出说明。 如附图1、图2所示，由引出板1和弧室2形成一放电区间，该区间对应是弧室2 上的腰圆孔，该区间是等离子淋浴器工作的关键区域，灯丝13从放电区中间穿过且通过灯 丝绝缘套11与弧室绝缘。在弧室2与灯丝13平行的两侧面安装有永久磁铁14，在放电区 形成一定强度的磁场。当等离子淋浴器工作时，安装法兰4的弧室2侧处于高真空环境，先 由外围的供气单元通过送气管8向等离子淋浴器送气，合适的气体流量在弧室2的腰圆孔 空间形成适当的气压，易于产生空间放电。此时外围供电电源通过由引线杆6、引线连接片 3和灯丝安装杆10形成的供电通路向灯丝13供给一定大小的电流，对灯丝13进行加热， 同时外围供电电源同样通过该供电通路，和由安装法兰、弧室2组成的供电通路，在灯丝13 和弧室2之间供给一定的电压，该电压在灯丝13端为负端。该电压在灯丝13和弧室2的 腰圆孔内壁之间形成一个对电子的加速电场。当灯丝13加热达到一定温度后，开始大量向外发射热电子，热电子受加速电场作用加速向弧室2运动，在电子运动的过程中会与弧室2 的腰圆孔空间具有合适压力的气体发生碰撞，将气体分子电离产生新的电子，并继续受加 速电场作用，加速运动，并可能再次与气体分子碰撞，再次将气体分子电离。最终大量电子 到达弧室2，形成放电，将气体电离形成等离子体。电子在受电场作用加速运动的同时，也 受由永久磁铁14形成的磁场作用，产生螺旋运动，延长了电子从灯丝13到弧室2的运动路 径，增加了电子与气体分子碰撞的机会，提高了等离子淋浴器所产生的等离子体密度。由放 电所产生的等离子体一方面由于扩散的作用，另一方面在气体压力的作用下，通过引出板l 中间的小孔进入到离子注入机的束线通道，对离子束进行淋浴、电中和。所设计的由安装法 兰4上的水冷槽和水接头7形成的冷却水回路，在等离子淋浴器工作时，通水冷却，带走等 离子淋浴器工作所产生的热量，将弧室2的温度控制的合适的范围内。
本专利具有如下特点 1.弧室直接和安装法兰连接，结构紧凑，占用空间小，安装方便。
2.弧室与安装法兰之间有水冷结构，冷却效果好。
3.弧室采用整体结构，密闭性好。
图1为本发明型的加速器的主视图和俯视图。
图2为本发明型的加速电级组合的示意图。
图3为本发明型的加速器具体实施例示意图。
具体实施例方式
下面结合附图3和具体实施例，对本发明作进一步介绍，但不作为对发明的限定。
引出板1 一般采用高纯石墨制作，中间小孔设计程喇叭形开口，便于等离子体通 过，弧室2设计为整体结构， 一般采用铝采用制作，具有好的导电导热性能，并在半导体行 业被认为是一种低污染的金属。弧室2安装永久磁铁14的两侧，各设计一隔热槽，将永久磁 铁的温度控制在合适范围，可有效防止高温引发退磁。引线连接片3采用纯铜片或多薄片 叠加制作，提高柔性，便于安装，安装法兰4采用铝材料，保证水冷的导热效果。引线绝缘套 5可采用多种绝缘材料，塑料或陶瓷，与安装法兰4之间通过氟胶密封圈密封，引线杆6采用 纯铜，与引线绝缘套5之间通过氟胶密封圈密封。水接头7为标准产品，送气管8采用内抛 光不锈钢管，引线绝缘块9可采用陶瓷制作，可耐高温，绝缘性能好，还可设计适当的沟槽， 提高表面耐污染能力。灯丝安装杆10采用耐高温难熔金属钼或钨，灯丝绝缘套11采用陶 瓷或氮化硼材料，两端设计适当的抗表面污染沟槽，提高使用寿命。导磁片12采用导磁纯 铁材料或其他软磁材料，折弯成形，灯丝13采用钨丝制作，永久磁铁14采用钕铁硼磁性材 料，磁化强度根据设计需要充磁。 以上所述已对本专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背 离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将 承担相应的法律责任。
权利要求
一种新型等离子淋浴器主要包括引出板1、弧室2、引线连接片3、安装法兰4、引线绝缘套5、引线杆6、水接头7、送气管8、引线绝缘块9，灯丝安装杆10、灯丝绝缘套11、导磁片12、灯丝13、永久磁铁14。其特征在于(1)引出板1和弧室2上的腰圆孔组成放电区，灯丝13从该放电区穿越，固定在弧室2两端的灯丝安装杆10上，灯丝13与弧室2之间安装有灯丝绝缘套11；(2)弧室的两侧面安装两块永久磁铁14，产生与灯丝13轴线方向垂直，覆盖放电区的磁场；(3)弧室2直接和安装法兰4固定连接，两者结合部设有水冷槽；引线杆6依靠引线绝缘套5与安装法兰4绝缘，与引线连接片3和灯丝安装杆共同组成向灯丝13供电的通路。
全文摘要
本发明涉及一种新型等离子淋浴器，主要包括引出板、弧室、灯丝、安装法兰和由引线杆等组成的灯丝供电结构，弧室与安装法兰固定连接，结合部具有水冷槽结构。说明书对一种新型等离子淋浴器的结构和原理作出了详细说明。并给出了具体实施例。
文档编号H01J37/317GK101764056SQ20081023889
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者彭立波, 胡振东 申请人:北京中科信电子装备有限公司