一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置制造方法
【专利摘要】一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，包括挡板基板，该挡板基板经连接板连接一摆动气缸的输出轴，该输出轴上装设用于实现真空动密封的磁流体密封件，且该挡板基板的一面贴装石墨挡板，另一面安装有二维法拉第杯阵列，该二维法拉第杯阵列包括在正交的X、Y方向均布的多个法拉第杯，该挡板基板与该石墨挡板上对应法拉第杯杯口的位置开有接收束流的通孔。贴装在挡板基板上的石墨挡板用于在刻蚀工艺前挡住束流，安装在挡板基板另一面的二维法拉第杯阵列用于接收离子束范围内不同位置的束流，测量束流的大小及其均匀性。每个法拉第杯的杯体与电极绝缘隔开，用于检测束流的发散度。
【专利说明】一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子束刻蚀机，特别涉及一种用于离子束刻蚀机束流及其均匀性检测的法拉第挡板装置。
【背景技术】
[0002]离子束刻蚀机是一种高真空刻蚀设备，其采用物理刻蚀方式，利用专门的离子源产生离子束，经过加速的离子束可对任何材料实现各向异性刻蚀。材料基片用于刻蚀时，材料基片表面有一层掩膜材料，其上有已经光刻好的图形，材料基片上要去除部分的掩膜材料已去除，离子束将未被掩膜材料遮挡的部分轰击掉。离子束刻蚀机主要用于对金(Au)、钼(Pt)、NiCr合金、铜(Cu)等金属薄膜进行干法刻蚀。
[0003]离子源从起辉放电到引出稳定的离子束流需要一段时间，在此段时间内，须在离子源与材料基片之间设置挡板，将不稳定的离子束流挡住，直至离子束稳定后再打开挡板开始刻蚀工艺，从而保证刻蚀工艺的可控性。另外，离子束刻蚀的均匀性与离子束的束流密度均匀性密切相关。因此在刻蚀工艺前，精确测量离子束流及其均匀性，进而调整离子源参数使其束流符合刻蚀工艺要求变得十分重要。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，用于刻蚀工艺开始前调试离子源时挡住束流并检测束流大小及其均匀性，以便调整束流参数符合刻蚀工艺要求。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为:一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，包括挡板基板，该挡板基板经连接板连接一摆动气缸的输出轴，该输出轴上装设用于实现真空动密封的磁流体密封件，且该挡板基板的一面贴装石墨挡板，另一面安装有二维法拉第杯阵列，该二维法拉第杯阵列包括在正交的X、Y方向均布的多个法拉第杯，该挡板基板与该石墨挡板上对应法拉第杯杯口的位置开有接收束流的通孔。
[0006]该法拉第杯由带有杯口的杯体、杯体底部的电极以及杯体两侧的两块板状磁铁组成，该杯体两侧的两块板状磁铁的相对面磁极呈异性，以形成平行于法拉第杯径向的磁场。
[0007]该杯体为圆筒状，且杯体内径与杯深的比值为1:3。
[0008]该杯体的内径比该挡板基板与该石墨挡板上的通孔孔径略大。
[0009]该挡板基板、法拉第杯体及电极彼此之间分别用瓷环隔开绝缘。
[0010]本发明通过每个法拉第杯接收离子束范围内不同位置的束流，可以测量出束流的大小及其均匀性。本发明法拉第挡板装置利用旋转气缸实现开闭，使用磁流体密封实现真空动密封。
[0011]本发明具有以下优点:
(I)测量束流大小及其均匀性分布，进而根据测量结果调整离子源控制参数，保证束流的均匀性，从而提高刻蚀的均匀性。
[0012](2)通过分别测量电极上的束流与法拉第杯体上的束流，进而可以计算出束流的发散度，为调整离子源与材料基片之间的距离提供依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明法拉第挡板装置一实施例的结构示意图。
[0014]图2为本发明法拉第挡板装置的俯视示意图。
[0015]图3为本发明法拉第挡板装置的剖视示意图。
[0016]图4为本发明法拉第杯的剖视图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]如图1、图2、图3所示，本发明用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置由挡板基板1、石墨挡板2、法拉第杯3、连接板4、磁流体密封件5、气缸安装座6及摆动气缸7组成。挡板基板I正对着离子束的一面贴装石墨挡板2。多个法拉第杯3安装在挡板基板I的另一面，并且在X，Y正交方向上均布，形成二维阵列。该挡板基板经连接板4连接摆动气缸7的输出轴71，该输出轴71上装设用于实现真空动密封的磁流体密封件5。安装在气缸安装座6上的摆动气缸7通过其输出轴71的摆动实现挡板基板I的工作位置和待工位置的切换。磁流体密封件5实现挡板装置在真空室内的动密封。该挡板基板I与该石墨挡板2上对应法拉第杯3的杯口位置开有接收束流的通孔8，并且法拉第杯3的杯体内径比该通孔8的孔径略大。
[0019]如图4所示，法拉第杯3由圆筒状杯体31、两块板状磁铁32、用于收集离子并与测量电路连接的电极33以及磁铁安装座34组成。两块板状磁铁32分别安装在杯体31的两侦牝相对面的磁性为异性，形成平行于杯体31径向的磁场。电极33安装在杯体31的底部。该杯体内径与杯深的比值为1:3左右。
[0020]石墨挡板2、法拉第杯3的杯体31及电极33彼此间用瓷环35隔开绝缘，可以分别测量其接收的离子束流。
[0021]当本发明使用时，将本发明挡板基板I装设于真空室的离子流路径附近，摆动气缸7装设于真空室外，摆动气缸7的输出轴71穿过真空室与挡板基板I连接。通过摆动气缸7的输出轴71的旋转，使本发明挡板基板I由待工位置旋转到工作位置。将石墨挡板2、法拉第杯3的杯体31及电极33分别与后续测量电路连接就可测量束流大小，其中石墨挡板2测量总束流的大小，二维法拉第杯阵列可以分别测量束流范围内不同位置的束流，进而检测离子束流的均匀性。分别测量电极33与法拉第杯的杯体31接收到的束流，可以计算出离子束流的发散度。
[0022]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的特定实例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的显而易见的修改都不会超过本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，包括挡板基板(1)，其特征在于:该挡板基板经连接板(4)连接一摆动气缸(7)的输出轴(71)，该输出轴上装设用于实现真空动密封的磁流体密封件(5)，且该挡板基板的一面贴装石墨挡板(2)，另一面安装有二维法拉第杯阵列，该二维法拉第杯阵列包括在正交的X、Y方向均布的多个法拉第杯(3)，该挡板基板与该石墨挡板上对应法拉第杯杯口的位置开有接收束流的通孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，其特征在于，该法拉第杯由带有杯口的杯体(31)、杯体底部的电极(33)以及杯体两侧的两块板状磁铁(32)组成，该杯体两侧的两块板状磁铁的相对面磁极呈异性，以形成平行于法拉第杯径向的磁场。
3.根据权利要求2所述的一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，其特征在于，该杯体为圆筒状，且杯体内径与杯深的比值为1:3。
4.根据权利要求2所述的一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，其特征在于，该杯体的内径比该挡板基板与该石墨挡板上的通孔孔径略大。
5.根据权利要求2所述的一种用于离子束刻蚀机的法拉第挡板装置，其特征在于，该挡板基板、杯体及电极彼此之间分别用瓷环(35)隔开绝缘。
【文档编号】H01J37/244GK104409305SQ201410589850
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】胡凡, 孙雪平, 陈特超 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所