Устройство высокочастотное для вакуумно-плазменной обработки поверхности

Использование: в ионно-плазменных технологиях обработки материалов. Сущность изобретения: устройство для ВЧ-ионно-плазменной обработки поверхности твердого тела, включающее ВЧ-генератор, реактор и магнитную систему. Для создания направленного потока ионов высокой плотности на обрабатываемую поверхность использована магнитная система, состоящая из двух кольцевых магнитов верхнего и нижнего, магнитные полюса которой разной полярности замкнуты магнитопроводом с наружной стороны реактора. Магнитная система создает внутри реактора магнитное поле, контур силовых линий которого формируется за счет незамкнутых магнитопроводом полюсов магнитной системы, причем используется только нижняя составляющая магнитного поля, образованного верхним кольцевым магнитом, находящимся вблизи узла ввода ВЧ-энергии. Техническим результатом изобретения является повышение степени ионизации плазмы и создание направленного потока ионов высокой плотности. 2 ил.

 

Изобретение относится к ионно-плазменной обработке (очистке, осаждению, травлению и т.д.) потоками ионов различных материалов в электронике, а также к космической технике в качестве ионного двигателя для создания тяги.

Известно множество конструкций ионных источников, основанных на получении плазмы возбуждением ВЧ-мощности. Во всех этих источниках формирование ионного потока осуществляется с помощью одного или нескольких частично прозрачных для ионов электродов с наложенными на них электрическими полями.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является источник ионов [1] снабженный магнитной системой и электродами для вытягивания ионов.

Основным недостатком этих конструкций является использование электрода в виде сетки в качестве устройства для вытягивания ионов. При этом происходит распыление материала электрода и атомы неконтролируемой примеси попадают на обрабатываемые образцы.

Техническим результатом изобретения является создание устройства (Фиг.1) для ионно-плазменной обработки материалов электронной техники, которое представляет собой генератор ВЧ (1) с устройством согласования (2), узел ввода ВЧ-энергии в виде проводника тока в форме спирали (11), прилегающему к реактору (3) через вакуумно-плотное кварцевое окно (8). В верхней части реактора (3) расположено магнитное кольцо (4), замкнутое с внешней стороны с нижним магнитным кольцом (5), магнитопроводом (6).

Данное устройство для ВЧ-ионно-плазменной обработки твердого тела позволяет повысить степень ионизации плазмы и сформировать направленный поток ионов высокой плотности на обрабатываемую поверхность с помощью магнитной системы, состоящей из двух кольцевых магнитов, верхнего и нижнего, магнитные полюса которой разной полярности, замкнутые магнитопроводом с наружной стороны реактора, создают магнитное поле внутри реактора, контур силовых линий которого формируется за счет незамкнутых магнитопроводом полюсов магнитной системы, причем используется только нижняя составляющая магнитного поля, образованного верхним кольцом магнитов, находящимся вблизи узла ввода ВЧ-энергии.

Достигается это тем, что вектор направления распространения ВЧ-электрической составляющей и прикладываемое магнитное поле (Фиг.2) образуют в зоне плазмообразования ортогональную систему [Е×В].

В этом случае электроны, совершая движения вокруг силовых линий магнитного поля в виде различных трохоид [2], дрейфуют к оси симметрии системы, что приводит к увеличению траектории движения электрона, повышая тем самым количество столкновений с частицами, а следовательно, и степень ионизации газа. Затем электроны покидают зону плазмообразования, следуя магнитным силовым линиям (Фиг.2).

Образованный в результате ухода электронов избыток ионов, создает своим пространственным зарядом потенциал положительного знака, который воздействуя на ионы, создает их направленный поток [3].

Таким образом заявленное изобретение обеспечивает достижение технического результата.

Данное изобретение может также быть использовано в космической технике в качестве стационарного ионного двигателя малой тяги.

Источники информации

1. Патент РФ №2095877 от 10.11.97 г.

2. В.Е.Голант и др., Основы физики плазмы, М., Атомиздат, 1977.

3. Е.А.Петров и др., Источник ионного потока из СВЧ плазмы низкого давления, Физика плазмы, т.17, вып.11, 1991, стр.1369-1382.

Устройство для ВЧ ионно-плазменной обработки поверхности твердого тела, включающее ВЧ генератор, реактор и магнитную систему, отличающееся тем, что для создания направленного потока ионов высокой плотности на обрабатываемую поверхность использована магнитная система, состоящая из двух кольцевых магнитов верхнего и нижнего, магнитные полюса которой разной полярности замкнуты магнитопроводом с наружной стороны реактора, которая создает внутри реактора магнитное поле, контур силовых линий которого формируется за счет незамкнутых магнитопроводом полюсов магнитной системы, причем используется только нижняя составляющая магнитного поля, образованного верхним кольцевым магнитом, находящимся вблизи узла ввода ВЧ энергии.