FI95340B - Hiukkaslähde reaktiivista ionisäde-etsaus- tai plasmakerrostuslaitteistoa varten - Google Patents

Description

95340

Hiukkaslähde reaktiivista ionisäde-etsaus- tai plasmakerrostus -laitteistoa varten

Partikelkälla för en reaktiv jonstraleetsnings- eller plasma-depositions ani äggning

Oheinen keksintö kohdistuu hiukkaslähteeseen erityisesti reaktiivista ionisäde-etsaus- tai plasmakerrostuslaitteistoa varten, joka laitteisto käsittää ei-ferromagneettista ja johtamatonta materiaalia olevan säiliön kaasua tai kaasuseosta tai plasmaa varten, jossa säiliössä on yläpinta ja sivuseinämä, ja jossa yläpintaa vastapäätä on aukko, jonka kautta kaasumaiset hiukkaset voivat poistua tästä säiliöstä; järjestelmän kaasun tai kaasuseoksen syöttämiseksi säiliöön; säiliön yläpintaan rajoittuvan laitteen sähkömagneettisten aaltojen, edullisesti mikroaaltojen syöttämiseksi; vähintään yhden, säiliön ulkopuolelle sijoitetun välineen magneettikentän aikaansaamiseksi, tämän välineen käsittäessä vähintään yhden pohjoisnavan ja yhden etelänavan ja tämän pohjoisnavan ja etelänavan sijaitessa säiliön suhteen sillä tavalla, että pohjoisnavan ja etelänavan välille muodostuva kaartuva magneettikenttä heijastuu säiliön sisään.

Alalla tunnetaan jo menetelmä pintojen etsaamiseksi tai kemialliseksi käsittelemiseksi mikroaaltojen tai UHF-plasman avulla, jossa menetelmässä kehitetään ohutta ja kiekon muotoista plasmaa (US-patenttijulkaisut 4 507 588, 4 585 668, 4 630 566, 4 691 662). Tässä menetelmässä plasmakiekon halkaisija on suhteellisen suuri, noin 50 cm. Laitteessa, jolla tämä tunnettu menetelmä toteutetaan, voi olla staattinen magneettikenttä, joka ympäröi plasmalähteen, ja jonka tehtävänä on saada -aikaan elektronisyklotroniresonanssi. Tämän laitteen haittana on se, että se käsittää liikkuvan metallilevyn, jota likutetaan plas-makiekkoa kohden tai siitä poispäin erityisten resonanssiolo-suhteiden tuottamiseksi. Edelleen tunnetaan mikroaaltoplasma-lähde, joka toimii purkautumistilana ja jossa mikroaaltoener- 2 95340 giaa syötetään tähän purkautumistilaan (US-patenttijulkaisu 4 433 228). Mikroaaltojen leviämisreitille, joka johtaa purkau-tumistilaan, on sijoitettu kestomagneetti, joka saa tässä pur-kautumistilassa aikaan magneettikentän. Tämän magneettikentän tehtävänä on ohjata mikroaaltojen tuottamaa plasmaa, eli olennaisesti ohjata plasmaelektronej a B-kenttäviivoj a pitkin. Tällä tavalla plasma saadaan mahdollisimman lähelle substraattia, mikä tarkoittaa sitä, että magneettikentän viivat tunkeutuvat substraattiin vähintään osittain. Kestomagneetin magneettikenttä ei aiheuta elektronisyklotroniresonanssia.

Alalla tunnetaan edelleen laite, jossa plasmaa kehitetään suuritaajuuksisilla aalloilla. Nämä aallot johdetaan aalto-ohjaimeen, johon on sijoitettu lasiputki, jossa plasmaa kehittyy (DE-OS 31 44 016; Kimura, Murakami, Miyake, Warabisako, Sunami ja Tokuyama: "Low Temperature Oxidation of Silicon in a Micro- wave-Diacharged Oxygen Plasma", J. Electrochem. Soc. , Solid State Science and Technology, Vol. 132, no. 6, 1985, sivut 1460-1466, kuvio 1). Plasman kehitysputken ympärille on sijoitettu käämi, joka indusoi magneettikentän lasiputken akselia pitkin. Kun suuritaajuuksisen kentän kulmataajuus on uJ ja magneettivuon tiheys on B, niin syklotroniresonanssin taajuudeksi saadaan w/ = e*B/m*c, jolla suuritaajuuksisen aallon energiaa johdetaan jatkuvasti elektroneihin. Tämän laitteen haittana on kuitenkin se, ettei siinä voida saavuttaa plasman homogeenista jakautumista. Tämä pätee analogisesti myös muihin tunnettuihin menetelmiin (DE patenttijulkaisut 26 32 194 ja 31 17 252; DE hakemusjulkaisu 33 22 680, US patenttijulkaisut 4 492 620, 4 610 770 ja 4 585 541 ).

Alalla tunnetaan edelleen laite, jolla substraatin päälle voidaan kerrostaa kalvo sellaisen plasman avulla, jonka lämpötila on alhainen (EP-A2 0 209 109). Tässä laitteessa on ensim mäinen kammio, jossa plasmaa, jonka lämpötila on alhainen, kehitetään, sekä toinen kammio, johon on sijoitettu pinnoitettava substraatti. Plasmaa vedetään hilaelektrodin avulla ensimmäisestä kammiosta toiseen kammioon siten, että aktivoitunut 3 95340 kaasukalvo kerrostuu substraatin pinnalle. Ensimmäisen kammion ympärille on sijoitettu sähkömagneetti, joka aiheuttaa plasmaan elektronisyklotroni resonanssin.

Tämän tunnetun laitteen haittana on se, että onteloresonaatto-ria käytetään sähkömagneettisen kentän kytkemiseen, ja että elektronisyklotroniresonanssia vastaavia olosuhteita ajatellen välttämättömän magneettikentän indusoimiseen käytetään sähkö-magneetteja, jotka ympäröivät plasmakammion ja onteloresonaat-torin. Tästä seikasta johtuen plasmakammion muotoa ja kokoa ei voida valita mielivaltaisesti vaan niiden valinta on rajoitettu. Kun resonaattori tai plasmakammio ovat halkaisijaltaan suurempia kuin d>30 cm, niin tällöin tarvitaan suuria magneet-tikäämejä tarvittavan magneettikentän indusoimiseksi. Tällaisia käämejä voidaan toteuttaa ainoastaan hyvin suurin kustannuksin. Käämijärjestelyllä saadun magneettikentän jakautuminen ei ole optimaalista homogeenisen plasman kehittämistä ajatellen. Lisäksi resonaattorin koko ja muoto vaikuttavat huomattavasti plasman kehittymisen tehokkuuteen, koska resonaattorin geometristen muotojen funktiona myös sähkömagneettisen mikro-aaltokentän niiden erilaisten esiintymismuotojen, jotka eivät myötävaikuta plasman herättämiseen, lukumäärä suurenee. Tällä jo tunnetulla laitteella ei erityisesti voida toteuttaa hyvin tehokkaita, avaruudellisesti ulottuvia plasmoja sellaisen ionisäteen lähteenä, jolla ionisäteellä on mikä tahansa tietty poikkipinnan ala, jossa säteessä ioni virran tiheys on suuri ja jonka säteen homogeenisyys on suuri, poistoenergian ollessa vähäinen.

Alalla tunnetaan edelleen ionilähde, jossa voidaan saada aikaan elektronisyklotroniresonanssin olosuhteet käyttämällä hyväksi sekä mikroaaltoja että magneettikenttiä (US patenttijulkaisu 3 778 656 = DE hakemusjuikaisu 22 37 252). Tässä ioni-lähteessä on laajenemiskuoren käsittävä ionikeräysjärjestely, jossa laajenemiskuoressa on mikroaaltojen virittymistilaan avoin aukko. Plasman tiheys on suurimmillaan laajenemiskuores-sa olevan aukon läheisyydessä ja se on nolla kokoomaelektro- 4 95340 dilla. Tällä tunnetulla ioninlähteellä ei myöskään saada aikaan plasman homogeenista jakautumista.

Tunnettu leveän säteen mikroaaltoionilähde pinta-alaltaan suuren ionisäteen kehittämiseksi on varustettu onteloresonaat-torilla, magneettikäämillä sekä poistojärjestelmällä (DD-A1 248 904). Tässä sylinterimäisessä onteloresonaattorissa olevan purkautumistilan korkeus on h, jonka suhde halkaisijaan d on h/d = 0,7. Tätä purkautumistilaa ympäröi rengasmainen magneet-tikäämi, jonka korkeus vastaa onteloresonaattorin korkeutta. Jotta ESR-ehto saataisi tyydytetyksi tämän magneettikäämin magneettikentän avulla, erittäin suurien virtojen on kuljettava käämin läpi. Lisäksi sähkömagneettisten aaltojen kytkemiseksi laite on varustettu kytkentäportilla, jonka halkaisija on ainoastaan noin puolet sen onteloresonaattorin halkaisijasta, jossa onteloresonaattorissa plasma sijaitsee. Mikroaallot ohjataan tähän kytkentäporttiin pyöreän Εοι-aalto-ohjaimen kautta, jonka aalto-ohjaimen halkaisija vastaa kytkentäportin halkaisi j aa.

Lopuksi, alalla tunnetaan myös ionilähde, jonka käsittämä vakuumisäiliö ulottuu samaan suuntaan kuin saapuva mikroaalto (JP-A1 62-80950). Tämän vakuumisäiliön ympärille on sijoitettu kestomagneetteja siten, että yhden kestomagneetin pohjoisnapa muodostaa viereisen kestomagneetin etelänavan kanssa kaaren muotoisen magneettikentän, joka ulottuu vakuumisäiliön sisään. ESR-ehto on mahdollista täyttää helposti näillä suurilla kent-tävoimakkuksilla, joita nykyaikaiset kestomagneetit kykenevät saamaan aikaan. Tätä ionilähdettä käytettäessä kytkeminen sähkömagneettisiin aaltoihin toteutetaan myös pyöreällä aalto-ohjaimella, jonka halkaisija on vain puolet vakuumiastian halkaisijasta. Äkillinen siirtyminen pyöreästä aalto-ohjaimesta vakuumiastiaan vaikuttaa voimakkaasti säteilykenttään, mikä johtaa syöttöaaltojen heijastumiseen sekä muun tyyppisten aaltojen heräämiseen aukossa.

Näin ollen keksintö perustuu tehtävään saada aikaan säde, jossa varautuneiden ja/tai neutraalien hiukkasten muodostaman 5 95340 hiukkasvirran tiheys on suuri, jonka pinta-ala on suuri ja jolla voi olla mikä tahansa tietty poikkileikkaus.

Tämä tehtävä ratkaistaan siten, että laite sähkömagneettisten aaltojen syöttämiseksi on laajeneva säteilijä, jossa laajennuksen suurin suuaukko vastaa olennaisesti säiliön yläpinnan pinta-alaa, että säiliön sivuseinämää ympäröi sähköä johtava muttei ferromagneettinen ontto kappale, ja että väline magneettikentän kehittämiseksi on sijoitettu tämän onton kappaleen ulkopuolelle ja se ulottuu olennaisesti säiliön suuaukon tasolla laajenevan säteilijän laajimpaan suuaukkoon saakka.

Täsmällisemmin, keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa 1 - 19, ja erityisesti se, mitä on esitetty vaatimuksien 1 ja 2 tunnusmerkkiosissa.

Oheisella keksinnöllä saavutetaan erityisesti se etu, että hiukkasten hyvin tasainen ja pinta-alaltaan suuri säteily saadaan mahdolliseksi siten, että varautuneiden hiukkasten olennainen poisvetäminen tapahtuu säätöhiloilla. Käytettyä onttoa aalto-ohjainsäteilijää, joka laajenee avoimesta päästään, kutsutaan laajennussäteilijäksi tai myös sarvisäteili-jäksi. Laajenemalla on suorakulmion tai neliön muotoinen tai pyöreä poikkileikkaus onton aalto-ohjaimen poikkileikkausta vastaten. Riippuen siitä, tapahtuuko laajeneminen sähkökentän vektorin E tai magneettikentän vektorin H suuntaisesti vai ei, sarvisäteilijää nimitetään E-lohkosarveksi tai H-lohkosarvek-si. Sarvisäteilijän levittäytyvässä laajenemassa sisään syötetyn aallon tyyppinen aalto ohjataan edelleen aukon suuaukkoon, kun taas epäjatkuvuuden seurauksena sarven niskassa heränneet, tyypiltään korkeampia aaltoja vaimennetaan voimakkaasti (reaktiivisesti) sarven aukon kohtalaisen suuren kulman tapauksessa, joten ne eivät juurikaan vaikuta säteilyyn. E-lohkosarven ja H-lohkosarven lisäksi tunnetaan myös pyramidisarvi ja kar-tiosarvi. Pyramidisarven voidaan katsoa olevan E-lohkosarven ja H-lohkosarven yhdistelmä säteilynsä suhteen. Pyramidi- ja kartiosarvilla, joissa δ/ > 0, 5 (δ = aukon kulma), on erityisiä säteilyominaisuuksia; ne ovat lähes optisia sarvia.

6 95340

Erityisesti varsinainen keila muuttuu vain hieman frekvenssin mukaan. Näin ollen sarvisäteilijöiden tehtävänä on mm. muuttaa palloaallot tasoaalloiksi, mikä on tunnettua optiikassa parabolisten heijastimien yhteydestä.

Keksinnön eräs etu perustuu myös siihen tosiseikkaan, ettei siinä käytetä resonanssia. Tekniikan nykytason mukaisissa ratkaisuissa käytetyt resonaattorit edellyttävät suurta reak-tiotehoa. Kun energiaa johdetaan aalto-ohjaussarven kautta, niin plasmaan saadaan jatkuvasti energiaa ja näin ollen suuri määrä todellista tehoa syötetään kaasuun.

Keksinnön mukaan kehitetään hiukkaslähde, jolla voidaan saada aikaan plasmasäde, ionisäde, elektronisäde tai neutraalisten hiukkasten muodostama säde, jota voidaan käyttää kiinteiden pintojen strukturoimiseksi, pintarakenteiden ominaisuuksien modifioimiseksi, kuten amorfisoimiseksi, tiivistämiseksi tai sisällyttämiseksi, sekä kerrostamiseksi. Kerrostaminen on mahdollista säteestä, kaasufaasista seostamalla tai katodi-pölyytyksellä kiinteästä kappaleesta. Keksinnön mukaisesti tuotetulla säteellä on hyvin suuri pinta-ala ja mikä tahansa tietty muoto. Se on kuitenkin edullisesti pyöreä, suorakulmion muotoinen tai soikea. Esimerkiksi pyöreän säteen tehollinen halkaisija on yli 200 mm. Hiukkasvirran tiheys yksinkertaisesti positiivisesti varautuneisiin ioneihin verrattuna on enemmän kuin 10mA/m2. Hiukkasenergia vaihtelee alueella >10 eV -<10 KeV. Tällä säteellä hiukkasvirran tiheyden homogeenisuudeksi saadaan >95 %, eli hiukkasten tiheys vaihtelee säteen poikkileikkauksella vähemmän kuin 5 %. Keksinnön mukainen hiukkaslähde toimii voimakkaalla ionisoitumisasteella paine-alueella P s ΙΟ-* mbar - P i 10 mbar. Toiminta inerttien ja reaktiivisten aineiden, esimerkiksi reaktiivisten kaasujen, inerttien kaasujen ja kaasuseosten avulla on mahdollista. Plasman suuri absoluuttinen ionisoitumisaste saavutetaan erityisesti toruksen muotoisilla magneettikentillä yhdistettynä mikroaaltokytkentään sarvisäteilijöissä. Lisäksi tuloksena on plasman homogeeninen jakautuminen, kun käytetään yhtä tai kahta rengasmaisten magneettien joukkoa sekä valinnaisesti 7 95340 magneettikentän peittävää lisämagneettikenttää. Erityisen poisto-optiikan sekä kvartsisen plasmasäiliön käyttö minimoi plasman epäpuhtaudet. Koska kestomagneetit on sijoitettu plasman ulkopuolelle, niin plasmassa ei tapahdu kontaminoitumista.

Keksinnön erään suoritusmuodon tunnusomaisena piirteenä on kestomagneettien käyttö sekä magneettijärjestelyllä aikaansaadun magneettikentän erityinen muoto. Pyörähdyssymmetristen lähteiden tapauksessa tuloksena saadaan toruksen tai kaksois-toruksen muotoisia magneettikenttiä, jotka johtavat-häviöil-tään erityisen pieniin plasmoihin, joiden tunnusomaisena piirteenä' on suuri ionisaatiotiheys, suuri reaktiivisuus ja näin ollen suuri tuottavuus. Tällaisella järjestelyllä luodaan edellytykset hiukkasvirran suurelle tiheydelle poistetussa hiukkassäteessä. Pyörähdyssymmetrinen rakenne sekä ulkoinen, toruksen muotoinen magneettikenttä johtavat plasmajakautumisen erittäin hyvään säteittäiseen yhtenäisyyteen ja näin ollen säteen äärimmäisen hyvään homogeenisuuteen. Toisen keskeisen magneettikentän käyttö tässä pyörähdyssymmetrisessä järjestelyssä johtaa säteittäisen yhtenäisyyden paranemiseen edelleen.

Epähomogeeniset, ei-toroidimaiset magneettikentät aiheuttavat yleensä plasmavarauskantajassa positiivisten ionien ja elektronien vastaisia ajelehtimisliikkeitä. Tällä tavalla aiheutettu varausten erottuminen johtaa plasman pysymättömyyteen, mikä lisää plasmahäivöitä ja pienentää keskimääräistä elektroni tiheyttä. Esimerkiksi oheisessa keksinnössä käytettyjen toroidin muotoisten magneettikenttien etuna on se, että varauksen kantajan ajelehtimisliikkeet eivät johda varausten erottumiseen, joten edellä mainittua plasman epästabiilisuutta ei voi esiintyä. Elektronitiheys tällaisissa toruksen muotoisella magneettikentällä ohjatuissa plasmoissa on erityisen suuri. Näin ollen kemiallinen reaktiivisuus suurenee, mikä on keksinnön tavoite.

Keksinnössä esitetyn tyyppisellä plasmaherätyksell ä voidaan tuottaa hiukkassäteitä, joissa keskittämishäiriöiden energia 8 95340 on hyvin pieni. Kun magneettiset navat sijoitetaan viistoon, niin poistumiskäyttäytymiseen ja säteen ominaisuuksiin voidaan lisäksi vaikuttaa positiivisesti. Magneettiset navat sijoitetaan edullisesti 90 ' kulmaan poistamissuuntaan nähden. Muuna etuna on se, ettei keksinnön mukainen lähde rajoitu sylinteri-mäisesti symmetriseen järjestelyyn, vaan minkä muotoisia lähteitä tahansa ja näin ollen minkä muotoisia säteitä tahansa voidaan toteuttaa vaikuttamatta haitallisesti lähteen tehokkuuteen. Ylimääräisen magneettikentän sijoittaminen magneettikentän päälle tekee mahdolliseksi sen, että lähteen toiminnalliseen käyttäytymiseen voidaan vaikuttaa, mahdollisesti minimoimalla seinämähäviöitä plasmatilassa tai siirtämällä elektroni syki otroniresonanssin vyöhykettä plasmatilassa, mikä vaikuttaa säteen homogeenisyyteen.

Oheisen keksinnön mukaista hiukkaslähdettä voidaan käyttää erityisesti mikrorakenneteknologiassa, koska se tyydyttää jatkuvasti lisääntyvät vaatimukset toisin kuin tunnetut plasma- ja ionietsaustekniikat.

Esimerkkejä keksinnön suoritusmuodoista on esitetty piirustuksessa ja niitä kuvataan yksityiskohtaisemmin seuraavassa. Piirustuksessa

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti reaktiivista ionisäde-etsaus-tai plasmakerrostuslaitteistoa;

Kuvio 2 esittää elektronisyklotroniresonanssiin perustuvan mikroaaltoionilähteen ensimmäistä suoritusmuotoa;

Kuvio 3 on perspektiiviesitys rengasmaisista kestomagneeteista, joita käytetään kuvion 1 mukaisessa ionilähteessä; Kuvio 4 esittää elektronisyklotroniresonanssiin perustuvan mikroaaltoionilähteen toista suoritusmuotoa;

Kuvio 5 esittää elektronisyklotroniresonanssiin perustuvan mikroaaltoionilähteen kolmatta suoritusmuotoa;

Kuvio 6 esittää elektronisyklotroniresonanssiin perustuvan mikroaaltoionilähteen neljättä suoritusmuotoa;

Kuvio 7a-7d esittävät kuvioissa 2, 4, 5, 6 esitettyjen mikro- aaltoionilähteiden erilaisia virtapiirijärjestelyjä; 9 95340

Kuvio 8 esittää ensimmäistä laitetta mikroaaltoenergian syöttämiseksi ionilähteeseen;

Kuvio 9 esittää toista laitetta mikroaaltoenergian syöttämiseksi ionilähteeseen;

Kuvio 10 on periaatteellinen esitys kolmesta poistohilasta, yhdestä plasmatilasta ja näytepöydästä;

Kuvio 10a esittää potentiaaliprofiilia kolmen poistohilan poikki positiivisten ionien poistamisen aikana;

Kuvio 10b esittää potentiaaliprofiilia kolmen poistohilan poikki elektronien ja negatiivisten ionien poistamisen aikana;

Kuvio 10c esittää potentiaaliprofiilia kolmen poistohilan poikki neutraalien hiukkasten poistamisen aikana.

Kuvio 1 on periaatteellinen esitys ionisäde-etsaus- tai plasma-kerrostuslaitteesta 1, joka käsittää reaktiokammion 2, ioni-lähteen 3 ja siinä olevan poistojärjestelyn 4, pumppuj ärj es-telmän 5 syövyttäviä materiaaleja varten, laitteen 6 toksisten aineiden poistamiseksi poistokaasusta, näytteen sijoittamisjärjestelyn 7, johon kuuluu kiinnitysmekanismi 8, vakuumilukituk-sen 9,, johon kuuluu näytteen siirtoj är j estely, liitoksen 10 kasettiasemaa varten sekä pumppujärjestelmän 11 vakuumiluki-tusta 9 varten.

Pumppujärjestelmä 5 syövyttäviä materiaaleja varten sisältää kaksi pumppua 12 ja 13 sekä neljä venttiiliä 14 - 17, kun taas pumppujärjestelmä 11 vakuumilukitusta varten käsittää kaksi pumppua 18, 19 ja kolme venttiiliä 20, 21, 22. Tällaiset pump puj ärj es telmät ovat tunnettuja, joten niitä ei esitetä ohessa tätä yksityiskohtaisemmin.

Reaktiokammion 2 jatkeena on laite 23 analyysien toteuttamiseksi sekä prosessin seuraamiseksi. Hiukkassäde 24, joka ulottuu ionilähteestä 3 reaktiokammioon 2, on esitetty lukuisilla pisteillä. Nuolet 25, 91 osoittavat, että näytteen sijoitta mis välinettä 7, jolla asetetaan näytteen minkä tahansa tietty pommitusväline, voidaan pyörittää akselinsa ympäri ja se käsit 10 95340 tää näytealustan, jota voidaan pyörittää keskiakselinsa ympäri .

Oheisen keksinnön kohteen on hiukkaslähde 3, joka on esitetty kuviossa 1 ainoastaan kaavamaisesti, sekä poistoväline 4. Tämä hiukkaslähde on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 2.

Tämä hiukkaslähde käsittää kvartsisäiliön 26, jossa on pyöreä laakea tai pyöreä kaareva etupinta 27 ja sylinterimäinen sivu-seinämä 28. Säiliön 26 etupintaan 27 rajoittuu laajeneva sar-visäteilijä 29, joka on liitetty laipalla johtavaa, ei-ferro-magneettista materiaalia olevaan onttoon kappaleeseen 90, joka ympäröi säiliötä 26. Sähkömagneettinen aalto syötetään sarvi-säteilijän 29 sisään kytkevän elementin 30 ja kytkevän tapin 31 kautta.

Sylinterimäisen sivuseinämän 28 ympärille on sijoitettu kaksi kestomagneettia 32, 33 siten, että yhden kestomagneetin 32 poh joisnapa suuntautuu säiliötä 26 kohden, kun taas toisen kesto-magneetin 33 pohjoisnapa osoittaa tästä säiliöstä 26 poispäin. Näitä kestomagneetteja 32, 33, joiden kenttä on erittäin voima kas ja jotka ovat esimerkiksi tyyppiä Vacumax 140 tai Vacudyn, ympäröi ulkopuolelle asennettu rautakehys 34 reaktoriastiana toimivan säiliön sisällä toruksen muotoisen magneettikentän 35 aikaansaamiseksi, jolloin aikaansaatu magneettinen induktio täyttää mikroaaltokentän ennalta määrätyllä viritystaajuudella elektronisyklotroniresonanssin ehdot. Kahden kestomagneetin sijasta voidaan käyttää hevosenkengän muotoista magneettia tai s ähkömagneetti a.

Säiliön 26 sisällä saadaan tätä elektronisyklotroniresonanssia (ESR) käyttäen aikaan plasmaa, jonka ionisaatiotiheys on suuri. Toroidin muotoisen magneettikentän 35 seurauksena indusoituu 875 Gaussia, mikä on välttämätöntä ESR-ehtojen täyttymiselle ennalta määrätyllä viri tystaaj uudella, esim. 2, 45 GHz. Aina kun seuraavassa tarkastellaan "mikroaaltoja" tai "ESR-ehtoja", niin mukaan luetaan ne kaikki sähkömagneettisen sä- n 95340 teilyn taajuusalueet, joissa ESR-ehdot voivat täyttyä, kunhan vain sähkömagneettisen kentän heräävät muodot kykenevät etenemään. Aina ei ole välttämätöntä, että resonanssiehto on täytetty, vaan riittävää on merkittävän vahvistumisen esiintyminen.

Mainitun kahden kestomagneetin 32, 33 lisäksi laitteisto käsittää ylimääräisen sähkömagneetin 36, joka on sijoitettu sarvisäteilijän 29 ympärille, ja joka erityisesti rajoittuu suoraan magneettiin 32. Tämän sähkömagneetin avulla indusoidaan magneettikenttä, jonka kenttäviivat ovat olennaisesti yhdensuuntaiset sarvisäteilijän 29 keskiakselin 37 kanssa ja vaikuttavat plasman jakautumiseen.

Säiliön 26 ulostuloon on sijoitettu poistolaite 4. Siinä on kolme: poistohilaa 38, 39, 40, joiden potentiaalit ovat erilaiset. Kukin näistä poistohiloista 38, 39, 40 on yhdistetty äärialueestaan omaan kantajaansa 41, 42, 43, joissa on ontto tila 44, 45, 46. Tämän onton tilan 44, 45, 46 tehtävänä on ottaa vastaan jäähdytysainetta, esimerkiksi vettä. Tämä vesi johdetaan suuaukkojen kautta kantajien 41 - 43 sisään nuolien 47, 48, 49 mukaisesti ja se poistetaan kantajista 41 - 43 ulostuloaukkojen kautta nuolien 50, 51, 52 mukaisesti. Kahden vierekkäisen kantajan 41, 42 tai 42, 43 välissä on sähköä eristävä kerros 53, 54, vastaavasti.

Kantaja 41, joka on yhdistetty säiliötä 26 suoraan vastapäätä sijaitsevaan hilaan 38, käsittää kaasun sisäänmenon 55, joka on yhtenäinen tämän kantajan 41 kanssa. Kaasun syöttäminen tähän kaasun sisäänmenoon tapahtuu vähintään yhden, kantajassa 41 olevan kanavan läpi. Nuolet 56, 57 esittävät kaasun virtaa misen sisään.

Ionien kehittäminen ja kuljetus kuvion 2 mukaisella järjestelyllä tapahtuu seuraavasti: 12 95340

Kaasu, joka virtaa säiliöön 26 kaasun sisäänmenon 55 läpi, ionisoidaan sähkömagneettisella aallolla, jonka sarvisäteilijä 29 lähettää. Kestomagneettien 32, 33 aikaansaaman magneetti kentän jakautumisesta johtuen kvartsisäiliön 26 sisään muodostuu "kilparata" elektroneja ja ioneja varten, mikä on tunnettua myös magnetronimetallointikatodien yhteydestä. Tällä tavalla voidaan suurentaa merkittävästi ionisoituna, s as tetta, joka pelkän mikroaaltosäteilytyksen perusteella ei ole vielä kovin suuri. Toroidin muotoisen magneettikentän etuna muihin magneettikenttiin verrattuna elektronisyklotroniresonanssiin perustuvassa menetelmässä on se, että säiliön 26 kehällä, eli sähkömagneettisen vaihtovirtakentän tehokkaan alueen sisällä saadaan aikaan magneettikenttä, joka täyttää ESR-ehdot. Tällä tavalla saadaan aikaan vyöhyke, jossa ionisaatioteho on hyvin suuri, joka sulkee sisäänsä hiukkasten poistumiseen liittyvän plasma-alueen, ja joka tuottaa tähän plasma-alueeseen poistettavia plasmakomponentteja. Sähkömagneetin 36 peittävä magneettikenttä aiheuttaa indusoituneen magneettikentän suunnasta riippuen ESR-viritysalueen säteittäisen supistumisen tai sä-teittäisen laajentumisen, ja sen tehtävänä on säätää plasmati-heyden jakautumista säiliössä 26.

Säiliön 26 sisällä oleva plasma, jota kuviossa 2 on merkitty pisteillä, voi toimia ainoastaan erityisten säätömenetelmien avulla ionilähteenä, elektronilähteenä tai neutraalien hiukkasten lähteenä. Mikäli hilan 38 potentiaali on positiivinen, hilan 39 potentiaali on negatiivinen ja hilan 40 potentiaali on nolla (maadoitettu), niin negatiivisesti varautuneet hiukkaset (elektronit, negatiiviset ionit) pidättyvät säiliöön, kun taas positiivisesti varautuneet hiukkaset (positiiviset ionit) saadaan vedetyiksi ulos. Tämän piirijärjestelyn avulla positiiviset hiukkaset saadaan poistetuiksi ensin suurella jännitteellä (hilojen 38 ja 39 jännitteiden summa), jolloin saavutetaan hiukkasvirran suuri tiheys, minkä jälkeen hilojen 39 ja 40 välinen potentiaaliero hidastaa niitä (kiihdytys - hidastus)/ Tällaisen piirijärjestelyn avulla voidaan toteuttaa tiheydeltään suuria ioni virtoja, joiden ionienergia on pieni.

13 95340

Mikäli hilaan 38 aiheutetaan negatiivinen potentiaali, hilaan 39 positiivinen potentiaali ja hilaan 40 nollapotentiaali (maadoitus), niin positiiviset hiukkaset pidättyvät säiliöön, kun taas negatiivisesti varautuneet hiukkaset (elektronit, negatiiviset ionit) saadaan vedetyiksi ulos. Negatiiviset hiukkaset poistetaan puolestaan suurella jännitteellä (hilojen 38 ja 39 välinen jännitteiden summa), jolloin saavutetaan hiukkasvirran suuri tiheys, minkä jälkeen hilojen 39 ja 40 välinen potentiaaliero hidastaa niitä.

Neutraaleja hiukkasia saadaan kehitetyiksi esimerkiksi siten, että hilan 38 potentiaali on positiivinen, hilan 39 potentiaali on negatiivinen ja hila 40 on jälleen positiivinen, ja nämä potentiaalit on valittava niin suuriksi, että hilat toimivat sähköisesti varautuneiden hiukkasten tehokkaina pidättäjinä siten, että vain neutraalit hiukkaset pystyvät ohittamaan ne, joita neutraaleja hiukkasia ei kuitenkaan tämän jälkeen kiihdytetä sähköisesti, vaan joiden nopeus on ainoastaan lämpötilasta riippuvan molekyyliliikkeen mukainen.

Kannattajien 41, 42, 43 jäähdyttäminen vedellä tai muulla aineella aiheuttaa myös itse hilojen 38 - 40 jäähtymisen.

Tämän etuna on se, että ne eivät kuumene liikaa niihin osuvien plasmahiukkasten seurauksena, jolloin ne tuhoutuisivat.

i

Hilojen eri potentiaaleista johtuvat jännitteet on esitetty kuvioissa 10a - 10c, joissa ne on kuvattu jälleen vaikutuksensa suhteen.

Kuvio 3 on perspektiiviesitys säiliöstä 26, jota ympäröivät kestomagneetit 32, 33. Siitä nähdään selvästi toroidin muotoinen magneettikenttä elektronisyklotroniresonanssin aikaansaamista varten.

Kuvio 4 esittää keksinnön erästä muuta suoritusmuotoa, jossa plasmaa kehitetään samalla tavalla kuin kuvion 2 mukaisessa 14 95340 järjestelyssä, mutta jossa varautuneiden hiukkasten poistamiseen käytetään eri välineitä. Poistamiseen käytetään säätöhi-loista 38 - 40 poispäin ulottuvien sähköisten tasavirta- ja- /tai vaihtovirtakenttien sijasta magneettikenttiä. Rengasmaisen kappaleen 58, joka sisältää kaasusyötön 55, ja joka käsittää jäähdytyslaitteen 59, ympärille on sijoitettu sähkömagneetti 60, jonka indusoiman magneettikentän keskeiset kenttä-viivat ulottuvat akselia 37 pitkin.

Kuviossa 5 nähdään oheisen keksinnön muu suoritusmuoto, jossa mikroaaltosäteilyn kytkemistä ei toteuteta sarvisäteilijällä vaan sopivasti mitoitetulla samanakselisella aalto-ohjaimella 61, joka käsittää sisäjohtimen 62 sekä ulkojohtimen 63. Muuna tunnusomaisena piirteenä on lisäksi kuvion 2 mukaisen sähkö-magneetin 36 tavoin sijoitetun rengasmaisen sähkömagneetin 64 käyttö sekä sellaisen rengasmaisen magneetin 65 käyttö, joka magneetti on sijoitettu samanakselisessa aalto-ohjaimessa sisäjohtimen 62 päätykappaleeseen. Samanakselisessa aalto-ohjaimessa 61 sisäjohtimen 62 päätykappaleen se osa, joka sisältää rengasmaisen magneetin 65, työntyy säiliön 26 etupinnassa 27 olevaan syvennökseen 68. Tämän rengasmaisen magneetin 65 navat sijaitsevat täydellisesti syvennöksessä 68 ja ne osoittavat säiliön 26 sisätilaa kohden ja saavat aikaan säiliön sisällä toisen, toruksen muotoisen magneettikentän. Näiden kahden, napapinnat muodostavan magneettirenkaan välissä magneettinen liitos on saatu aikaan sylinterimäisen hylsyn muotoisen rautakehyksen 70 avulla.

Magneettikentän kenttäviivojen 69 suunta voi olla sama kuin magneettikentän kenttäviivojen 35 suunta tai sen suunta voi olla vastakkainen. Magneettikentän kenttäviivoj en 69 .suunta voidaan valita sijoittamalla rengasmagneetit 66, 67 sopivalla tavalla syvennökseen 68.

Kahden toruksen muotoisen magneettikentän käytöllä saadaan aikaan, kun kenttävoimakkuudet valitaan sopivalla tavalla, kaksi elektronien kilparataa ja näin ollen kaksi rengasmaista

: 1(1 I Hill II)*· I

15 95340 ESR-vyöhykettä. Tällä tavalla voidaan vaikuttaa tiheysjakautu-maan plasmatilassa ja näin ollen poistettavan hiukkassäteen homogeenisuuteen. Tätä homogenoivaa vaikutusta voidaan parantaa edelleen siten, että ulkojohtimen 63 pään ympärille sijoitetaan kestomagneetti 64.

Kuten kuviosta 5 todetaan, samanakselisen kaapelin 61 ulkojoh-din 63 ja sisäjohdin 62 on mukautettu säiliön 26 geometrisiin ominaisuuksiin. Ulkojohtimen 63 halkaisija vastaa olennaisesti säiliön halkaisijaa, kun taas sisäjohtimen 62 halkaisija vastaa olennaisesti syvennöksen 68 halkaisijaa.

Kuviossa 6 esitetty suoritusmuodon esimerkki on kuvioissa 4 ja 5 kuvattujen suoritusmuotojen yhdistelmä. Kestomagneetit 32, 33, sähkömagneetit 36, 60, kaasusyöttö 55 sekä jäähdytyslaite 59 on asennettu samalla tavalla kuin kuvion 4 mukaisessa järjestelyssä, kun taas mikroaaltoenergian syöttö ja toinen ESR-alue on järjestetty samalla tavalla kuin kuvion 5 mukaisessa järjestelyssä. Toisin kuin kuvion 5 mukaisessa järjestelyssä kuvion 6 mukaisessa järjestelyssä hiukkasten poistamiseen käytetään magneettikenttää, joka on indusoitu sähkömagneeteilla 36 ja 60.

Kuviossa 7a esitetään jälleen kuvion 2 mukainen ionilähde kuitenkin siten, että kuviossa esitetään nyt hilojen sähkölii-tokset. Kuviosta nähdään, että hiloilla on kussakin tapauksessa mikä tahansa mielivaltainen potentiaali. Näitä potentiaaleja esittävät jännitelähteet 73, 74, 75.

Kuvio 7b esittää ionilähdettä, jossa on vain yksi poistohila 38, ja jossa ionit poistetaan vaihtovirtajännitteen avulla. Poistohila 38 muodostuu johtavasta materiaalista, joka voidaan varustaa eristävällä pinnoitteella. Vaihtovirtajännitelähteen 76 yksi napa sijaitsee hilan 38 kannattajalla 41, kun taas lähteen toinen napa on kytketty metalliliuskaan 77, joka sulkee sivuseinämän 28 rengasmaisesti sisäänsä.

16 95340

Kuvio 7c esittää poistamista tasavirtajännitteen avulla vain yhtä tasavirtapotentiaalia käyttäen. Tässä kuviossa tasavirta-jännitelähde 78 on kytketty yhdestä päätteestään kannattimeen 41 ja näin ollen hilaan 38, kun taas tasavirtajännitelähteen toinen pääte on maadoitettu.

Kuvio 7d esittää tasavirtaan perustuvaa, kaksi hilaa käsittävää järjestelyä, jossa nämä kaksi hilaa 38, 39 ovat kussakin tapauksessa tietyssä potentiaalissa. Nämä potentiaalit saadaan aikaan tasavirtaj ännitelähteillä 79, 80.

Kaikki tasavirtajännitelähteet 73, 78, 79, 80 voidaan asettaa arvosta nolla tiettyyn maksimiarvoon ja niiden polaarisuus on kytkettävissä toisin päin.

Kuvio 8 esittää sitä tapaa, jolla mikroaaltotehoa syötetään plasmakammioon. Tätä tarkoitusta varten laitteisto käsittää mikroaaltokehittimen 81, joka koostuu varsinaisesta kehitti -mestä 82 sekä kytkevästä kappaleesta 83. Tämä kytkevä kappale on kytketty kierrättimeen 84, johon kytketty impedanssin sovitin toimii niinkutsuttuna mikroaaltojen aalto-ohjausnieluna (engl. waveguide sink). Kierrätin 84 on puolestaan kytketty impedanssin muuntajaan 86 suorakulmaisen onton aalto-ohjaimen 87 avulla. Tämä impedanssin muuntaja 86 on kytketty kytkevällä elementillä 30 sarvisäteilijään 29.

Eristin voidaan sijoittaa kytkevään elementtiin 30 potentiaalin eristämiseksi.

Kuvion 9 mukaisessa järjestelyssä samoja elementtejä 81 - 89 voidaan käyttää mikroaaltojen tuottamiseen esimerkissä 8 esitetyn järjestelyn tavoin. Kuitenkin tässä tapauksessa mikroaaltojen syöttäminen tapahtuu samanakselisen aalto-ohjaimen 61 avulla.

Kuvio 10 on periaatteellinen esitys plasmakammiosta, joka käsittää etupinnan 27, kolme jännitelähdettä 73, 74, 75, hilat 17 95340 38, 39, 40 sekä näytealustan 7.

Kuvio 10a esittää potentiaaligradienttia plasmakammiosta näytealustaan 7 positiivisten ionien ulosvetämiseksi. Välittömästi plasmakammion 27 ulostulossa vallitseva tehollinen kiihdytys jännite nähdään kuviossa katkoviivojen ja U-akselin välisenä leikkauspisteenä. Hilassa 38 vallitseva potentiaali on positiivinen ja hieman pienempi kuin tehokas kiihdytysjännite. Tämä johtaa negatiiviseen potentiaaligradienttiin, joka vetää puoleensa positiivisia ioneja ja hylkii negatiivisia elektroneja. Hilassa 39 vallitsee niin suuri negatiivinen potentiaali, että hilan sijaintikohdassa vallitseva kokonaispotentiaali on negatiivinen. Tämä negatiivinen potentiaali saadaan nollaksi hilan 40 potentiaalilla tämän hilan 40 sijaintikohdassa. Hilojen 38 ja 39 välisen negatiivisen potentiaaligradientin seurauksena positiiviset ionit kiihtyvät aluksi voimakkaasti ja hidastuvat tämän jälkeen jonkin verran hilojen 39, 40 välisen positiivisen jännitemuutoksen seurauksena.

Kuviossa 10b katkoviivan ja U-akselin välinen leikkauspiste esittää tehollista kiihdytysjännitettä elektronien ja negatiivisten ionien ulosvetämiseksi. Tämä tehollinen jännite on hieman vähemmän negatiivinen kuin hilan 38 jännite siten, että seurauksena on positiivinen potentiaaligradientti, joka vetää puoleensa elektroneja ja negatiivisia ioneja. Hilojen 38 ja 39 välissä vallitsee hyvin voimakas positiivinen potentiaaligradientti, jonka seurauksena elektronit ja negatiiviset ionit kiihtyvät. Tämän jälkeen negatiiviset hiukkaset hidastuvat jälleen jonkin verran hilojen 39 ja 40 välisen negatiivisen pot en>tiaaligradient!n seurauksena.

Kuvio 10c esittää sitä potentiaaliprofiilia plasmakammion ja näytealustan 7 välisen etäisyyden poikki, jolla potentiaali-profiililla neutraaleja hiukkasia voidaan vetää ulos. Hilan 38 ja kammion ulostulon välinen negatiivinen jännitemuutos vetää aluksi positiivisia hiukkasia kammiosta ulos ja se salpaa negatiiviset hiukkaset. Neutraalit hiukkaset ohittavat aluksi 18 95340 kineettisen energiansa seurauksena kaikki hilojen 38, 39, 40 aiheuttamat potentiaaliesteet. Positiiviset hiukkaset kiihtyvät edelleen hilojen 38, 39 välissä negatiivisen potentiaalig-radientin seurauksena, hilan 38 aiheuttaman potentiaaliesteen ylittäneet negatiiviset hiukkaset kiihtyvät samanaikaisesti positiivisen jännitemuutoksen seurauksena kammion suuntaan ja näin ollen ne pysyvät poissa näytealustalta 7. Hilojen 39 ja 40 välissä tapahtuu hyvin voimakas positiivinen jännitemuutos, joka hidastuttaa positiivisia hiukkasia ja pitää ne loitolla näytealustalsta 7. Näin ollen ainoastaan neutraalit hiukkaset saavuttavat näytealustan.

Samanakselisen kaapelin yhteydessä käytettyjä ylimääräisiä sähkömagneetteja 66, 67 voidaan käyttää myös analogisesti kuvioiden 1-4 mukaisessa järjestelyssä, ja niiden toroidin muotoiset kentät voivat heijastua sekä pystysuorassa että vaakasuorassa1 suunnassa säiliöön 26.

Claims (20)

19 95340

1. Hiukkaslähde erityisesti reaktiivista ionisäde-etsaus- tai plasmakerrostuslaitteistoa varten, joka käsittää: a) ei-ferromagneettista ja johtamatonta materiaalia olevan säiliön (26) kaasua tai kaasuseosta tai plasmaa varten, jossa säiliössä on yläpinta (27) ja yläpintaa (27) vastapäätä oleva aukko, josta kaasumaiset hiukkaset voivat poistua säiliöstä (26); jolloin säiliö (26) rajoittuu sivuseinämään (28), joka on sähköä johtavan, mutta ei-ferromagneettisen onton kappaleen (90) ympäröimä; b) syöttölaitteen (55) kaasun tai kaasuseoksen syöttämiseksi säiliöön (26); c) säiliön (26) yläpintaan (27) rajoittuvan järjestelyn (29) sähkömagneettisten aaltojen, edullisesti mikroaaltojen syöttämiseksi; ja jotka säteet syötetään laajenevalla säteilijällä, jonka laajempi suuaukko vastaa olennaisesti säiliön (26) yläpinnan (27) pinta-alaa; d) vähintään yhden välineen (32, 33) magneettikentän aikaansaamiseksi, joka on sijoitettu onton kappaleen (90) ulkopuolelle ja joka käsittää vähintään yhden pohjoisnavan ja yhden etelänavan, jotka pohjoisnapa ja etelänapa on suunnattu säiliötä (26) kohden siten, että pohjoisnavan ja etelänavan väliin muodostuva kaareutuva magneettikenttä ulottuu säi-, liön (26) sisään, tunnettu siitä, että magneettikentän aikaansaava väline (32, 33) ulottuu olennaisesti säiliön (26) suuaukon tasolla laajenevan säteilijän (29) laajimpaan suuaukkoon saakka ja magneettikentän aikaansaava väline (32, 33) ulottuu koko säiliön (26) ympäri siten, että pohjois- ja etelänavan välinen kaareutuva magneettikenttä muodostaa olennaisesti toroidin muotoisen kentän, joka tulee sisään säiliöön (26) sivuseinästä (28) ja poistuu säiliöstä (26) uudelleen sivuseinään (28). 95340 20

2. Hiukkaslähde erityisesti reaktiivista ionisäde-etsaus- tai plasmakerrostuslaitteistoa varten, joka käsittää: a) sähköä johtamatonta materiaalia olevan säiliön, jonka sisällä on ennaltamäärätysti plasmaviritettyä kaasua tai kaasu-seosta ja jossa säiliössä on yläpinta ja sivuseinämä sekä aukko varattujen ja/tai varaamattomien hiukkasten ulosvetämiseksi, b) syöttölaitteen elektromagneettisille aalloille, edullisesti mikroaalloille, joka laite syöttää kaasu- tai kaasuseosmik-roaaltoenergian, c) ensimmäisen magneettikentän aikaansaavan välineen (32, 33), jonka välineen sisällä säiliön (26) sivuseinämä on kokonaisuudessaan ja joka käsittää ainakin yhden pohjoisnavan ja yhden etelänavan, joka pohjoisnapa ja etelänapa on sijoitettu vierekkäisesti koko säiliön ympäryksen yli ja on suunnattu säiliötä (26) kohden siten, että pohjoisnavalta etelänavalle muodostuva toroidin muotoinen magneettikenttä ulottuu säiliön (26) sisään ja on säiliön (26) sisääntuloaukon kohdalla olennaisesti kohtisuorassa säiliön sisäseinämään nähden; tunnettu siitä, että laite lisäksi käsittää d) toisen magneettikentän aikaansaavan välineen (65), jossa on ainakin yksi pohjoisnapa ja yksi etelänapa, joka väline on sijoitettu keskeisesti ensimmäiseen magneettikentän aikaansaavaan välineeseen (32, 33) nähden säiliön (68) yläpinnalla (27) säiliön sisälle ulottuvaan syvennökseen (68), jonka toisen magneettikentän aikaansaavan välineen (65) säiliön (26) sisältä poispäin suuntautuva yläreuna on olennaisesti ensimmäisen magneettikentän aikaansaavan välineen (32, 33) yläreunan kanssa samassa tasossa, jolloin pohjois- ja etelänavoilta ulottuvat magneettiset kenttäviivat kulkevat ainakin osittain säiliön (26) sisällä ja muodostavat rotaatiosymmetrisen, toroidin muotoisen kentän.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että magneettikentän aiheuttavan välineen (32, 33) navat, jotka ovat suuntautuneet poispäin ontosta kappaleesta 21 95340 (90), on kytketty toisiinsa ferromagneettisella kehyksellä (34).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että laajeneva säteilijä (29) on kartion muotoinen sarvisäteilij ä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että laajeneva säteilijä on pyramidin muotoinen sarvisäteilij ä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että laitteisto on varustettu eristävällä kerroksella laajenevan säteilijän (29) ja onton kappaleen (90) välisen potentiaalin eristämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että magneettikentän aiheuttavan välineen aiheuttaman magneettikentän voimakkuus on sellainen, että saadaan ai kaan elektroni s yklotroniresonans s i.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että magneettikentän aiheuttava väline sisältää vähintään kaksi päällekkäin sijoitettua kestomagneettia (32, 33), jotka sulkevat sisäänsä säiliön (26) kehän, yhden kesto-magneetin (32) säiliötä (26) kohden suunnatun navan ollessa pohjoisnapa, kun taas toisen kestomagneetin (33) säiliötä (26) kohden suunnatun navan ollessa etelänapa, näiden kahden kesto-magneetin (32, 33) aiheuttamien magneettikenttien kenttäviivojen saadessa aikaan elektronien kiihtymisen.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliötä (26) ympäröi lisäksi sähkömagneetti (36), joka on muodostettu sylinterimäiseksi käämiksi ^solenoidiksi ). 22 95340

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliön (26) suuaukko käsittää vähintään yhden järjestelyn (4) säiliön (26) sisällä olevien hiukkasten poistamiseksi hallitulla tavalla.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että laajeneva säteilijä (29) on kytketty sähköä johtavasti ei-ferromagneettista materiaalia olevaan, sähköä johtavaan onttoon kappaleeseen (90), ja että tämä ontto kappale (90) rajoittuu sähköisesti eristettyyn jäähdytettävään kannattajaan (41).

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliöön (26) sijoitettu järjestely (4) hiukkasten hallituksi poistamiseksi käsittää kolme säätöhilaa (38, 39, 40), jotka on asennettu jäähdytettävien kannattajien (41, 42, 43) varaan, näiden kannattajien (41, 42, 43) muodostuessa ontoista kappaleista, joiden läpi virtaa jäähdyttävää ainetta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että vähintään yksi kannattaja (41) käsittää kaasun sisäänmenon (55), jonka läpi kaasu virtaa säiliöön (26).

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että magneettikentän aiheuttava väline on hevosenkengän muotoinen magneetti, jonka pohjois- ja etelänapa on suunnattu säiliön (26) sisätilaa kohden.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliön (26) suuaukossa on kolme peräkkäistä, toinen toisensa jälkeen sijoitettua säätöhilaa (38, 39, 40), ja että tehokkaan kiihdyttävän jännitteen aikaansaamiseksi positiivisten ionien poistamista varten lähinnä plasmaa olevan hilan (38) potentiaali on positiivinen, keskimmäisen hilan (39) potentiaali on negatiivinen ja kauimpana plasmasta sijaitsevan hilan (40) potentiaali on nolla. 23 95340

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet- t u siitä, että säiliön (26) suuaukossa on kolme toinen toisensa jälkeen sijoitettua säätöhilaa (38, 39, 40), ja että tehokkaan kiihdyttävän jännitteen aikaansaamiseksi elektronien ja negatiivisten ionien poistamista varten lähinnä plasmaa olevan hilan (38) potentiaali on negatiivinen, keskimmäisen hilan (39) potentiaali on positiivinen ja kauimpana plasmasta sijaitsevan hilan (40) potentiaali on nolla.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet- t u siitä, että säiliön (26) suuaukossa on kolme toinen toisensa jälkeen sijoitettua säätöhilaa (38, 39, 40), ja että tehok kaan kiihdyttävän jännitteen aikaansaamiseksi neutraalien hiukkasten poistamista varten lähinnä plasmaa olevan hilan (38) potentiaali on positiivinen, keskimmäisen hilan (39) potentiaali on negatiivinen ja kauimpana plasmasta sijaitsevan hilan (40) potentiaali on positiivinen.

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliön (26) suuaukossa on vähintään yksi magneettinen poistoyksikkö (60).

19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiukkaslähde, tunnet-t u siitä, että säiliössä (26) vallitseva paine on välillä O. 1 Pa - 103 Pa (=10-3 mhar- 10 mbar). 24 95340