[发明专利]一种矩形刻蚀离子枪

说明书

技术领域

发明属于用于刻蚀石英晶体的离子枪设备，特别涉及一种矩形刻蚀离子枪。

技术背景：

随着信息技术的发展，电子元器件越来越小型化，石英晶体作为时钟的关键部件(芯片)也越来越小。用于时钟的石英晶体必须通过频率调控(即石英晶体所镀银层厚度的调控)才能保证时钟的准确性。通常，石英晶体频率调控有两种方式，一种是通过对石英晶体进行真空蒸发镀银层的方式来控制石英晶体银层厚度(石英晶体频率调控)，这种方式适合大尺寸石英晶体，蒸镀的银层和石英晶体之间的结合力是张应力，这种张应力比较小，银层层致密度小。另外一种是通过真空磁控溅射的方法对石英晶体进行镀银，镀的银层和石英晶体结合力为压应力，这种压应力比较大，银层致密度也大；这种方法换需通过离子刻蚀的方法对银层进行刻蚀，减小银层层厚度，达到调整石英晶体频率的目的，这种调频方式适合小尺寸石英晶体(SMD)。目前用于对石英晶体频进行离子刻蚀调控的设备只有日本昭和真空(昭和真空微调机SFE-6230)和美国SAUNDERS(W-5910)能够生产。日本昭和真空微调机的每个离子枪是圆形的，只能同时刻蚀微调2颗晶体，但每个晶体的刻蚀微调速度快(对于12M晶体一般每秒刻蚀速度达2000PPM/S)，为了增加产能，昭和真空微调机SFE-6230使用两个离子枪，能刻四棵晶体；昭和真空微调机SFE-6230的栅网结构图3，栅网两簇孔，每簇孔刻一个石英晶体。美国SAUNDERS(W-5910)能同时刻蚀两排，每排8棵，所以能同时刻16颗，但每个晶体的刻蚀微调速度较慢；图4为美国SAUNDERS(W-5910)圆形栅网的结构示意图。

目前用于石英晶体离子刻蚀微调的设备均是国外进口设备，造成国内大企业花大量外汇进口该设备，同时也无法保证设备的售后服务，设备一旦出了问题，停工待产，同时还需付大量的维护费用，小企业一般无力购买。而随着石英晶体小型化，小体积的石英晶体频率精确微调市场也在逐步扩大，国内若要制造石英晶体频率微调机，使国内整个石英晶体微调行业生产成本降低，同时也有可靠的售后服务，保证生产的顺利进行，就必须研制开发出自己的体积小，功耗低，离子束均匀的刻蚀速度快的离子枪。

图5所示的是中国科学院空间科学与应用研究中心的6厘米圆形离子枪，屏栅和加速栅均是圆形平板，两个极靴等高，且小于25厘米，仅适用小于8厘米离子源的刻蚀。

图6所示的是中国科学院空间科学与应用研究中心的12厘米圆形离子枪，屏栅和加速栅均是向外凸出的球贯形状，多了一个极靴将上阳极分成两段，这样也就将上阳极表面的磁力线分成了两段，造成阴极损耗加大，阴极灯丝寿命缩短；另外由于屏栅和加速栅均是向外凸出的球贯形状仅适用于材料的离子清洗或光学离子辅助镀膜。

图7所示的是中国科学院空间科学与应用研究中心的8厘米圆形离子枪，其屏栅和加速栅均为盘形栅；由于盘形栅的聚焦范围小，无法刻蚀长宽比较大的器件；由于仅有一个上阳极；采用的是发散型磁场，其离子束均匀性差。

发明内容

本发明目的克服上述国内外圆形离子枪存在的诸多缺陷，提供一种刻蚀用气量小，体积小，功耗低，离子束均匀的用于石英晶体频率微调的矩形刻蚀离子枪，该矩形刻蚀离子枪可以填补国内晶体离子微调机用的离子枪空白，为国内研制离子刻蚀微调机提供可靠保证，可以节约大量外汇。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的矩形刻蚀离子枪，其包括：极靴、位于极靴端面之间的磁铁、上阳极、下阳极、阴极灯、屏栅和加速栅；其特征在于：

所述极靴由从下至上同轴放置的一第一极靴2、第二极靴4、第三极靴7和第四极靴8组成；

所述第一极靴2为上表面中心带有一矩形管的环状矩形板；所述第二极靴4、第三极靴7和第四极靴8均为环状矩形板；

所述磁铁由第一磁铁3和第二磁铁5组成；

第一磁铁3位于所述第一极靴2和所述第二极靴4端面之间；

第二磁铁5位于所述第二极靴4和所述第三极靴7端面之间；

所述第四极靴8位于所述第三极靴7上端面之上；

所述第一极靴2、第一磁铁3、第二极靴4、第二磁铁5、第三极靴7和第四极靴8构成外表面为矩形的一整体；

所述上阳极为位于所述第二磁铁5之内的矩形环状上阳极6；

所述下阳极为位于所述第一磁铁3与所述第一极靴2的矩形管之间的矩形环状下阳极1；所述矩形环状下阳极1的上端面为外高内低的矩形锥面；

所述屏栅为搭置于所述第四极靴8上端面上的一弧形板状屏栅9；

所述加速栅为悬空置于所述弧形板状屏栅9上方0.5-2毫米的一弧形板状加速栅10；