Zařízení pro iontovou implantaci

 

 

V iontovém zdroji vznikají z vhodné látky, jeµ je ve zdroji u.místěna nebo v plynném stavu do zdroje přiváděna, různé kombinace iontů. Extrakční, urychlovací a fokusační elektrody vytvoří svazek urychlených iontů. Ze v±ech iontových kombinací extrahovaných z iontového zdroje je třeba vyčlenit ionty poµadované implantační příměsi. K tomu slouµí separátor iontů se clonou. Jako separátor iontů se obvykle pouµívá elektromagnet, mezi jehoµ pólovými nástavci iontový svazek prochází, a v nastaveném magnetickém poli se ±těpí na dráhy s různým poloměrem v závislosti na poměru náboje a hmotnosti iontů. V dal±í části implantačního zařízení dochází k rozmítání separovaného iontového svazku ve dvou vzájemně kolmých směre ch, čímµ je dosahována implantace do celé poµadované oblasti s vyhovující homogenitou implantační fluence. Objekty určené k implantaci jsou uchyceny ve vhodném drµáku v terčové komoře. Pro současmé vysokoproudové implantátory se pouµívá mechamického rozmítání, kdy svazek je stacionární a rovnoměrná implantace do celých poµadovaných oblastí je zaji±.ována pohyby terčové části. Jsou pouµívány téµ hybridní Systémy, ve kterých je rozmítání v iednom směru zaji±.ováno mechanicky (např. rotací bubnu nebo disku, na kterém jsou uchyceny objekty určené k implantaci) a ve druhém směru elektrostaticky nebo magneticky.

 

Pod1e poµadavků na kvalitu implantace, zvlá±tě nároků na homogenitu implantované fluence a čistotu svazku, je moµno schema zařízení na obr. 8 roz±iřovat nebo naopak redukovat. Často bývá urychlovací subsystém rozdělen na dvě části. Vzhledem k nárokům na separátor iontů se urychlení na konečnou poµadovanou hodnotu zařazuje aµ po separaci. Mezi clonu (4) a rozmítací elektrody (5) bývá zařazována čočka fokusující iontový svazek na terčík. Má-li se zabránit dopadu neutrálů na terčík, umis.ují se před elektrody rozmítací dal±í elektrody, kterén iontový svazek odklánějí do eměru k terčové komoře, zatímco svazek neutrálů zachovává přímý směr. Vysoká kvalita implantace je vyµadována předev±ím v polovodičových aplikacích, pro které řada firem vyrábí odpovídající sloµitá, a tudíµ drahá implantační zařízení. Tato zařízení lze po vhodných úpravách (iontového zdroje pro, implantaci poµadovaných příměsí a realizaci velkých fluencí a terčové komory pro uchycení předpokládaných objektů a pro případnou manipulaci s nimi) pouµít i pro strojírenské aplikace. Tak byl upravován např. implantátor firmy Varian/Extrion, model 200-20A 2F, nebo implantátor firmy Applied Implant Technology, model III-A.

 

Pro aplikace iontové implantace ve strojírenství se nekladou tak vysoké nároky na kvalitu iontového svazku jako v polovodičové technologii. Pro roz±ířenou implantaci dusíkových iontů ve strojírenských aplikacích je moµné implantátor podstatně zjednodu±it zejména proto, µe není nutný separátor první takový implantátor byl vyvinut v anglickém jaderném střediku AERE Harwell. V současné době ho vyrrábí firma TECVAC LTD pod označením TECVAC 221. Tento implantátor je v provozu na katedře fyziky strojní fakulty ČVUT v Praze.

 

 

Obr. 3. Implantátor TECVAC 221. Krychlová terčová komora roz±ířená o dva trubicové nástavce pro implantaci dlouhých součástí.

 

Obr. 4. Implantátor TECVAC 221. Detail krychlové terčové komory. Vlevo od ní je generátor vysokého napětí (90 kV)

 

Obr. 5. Implantátor TECVAC 221. Pohled do terčové komory a rotačním vodou chlazeným manipulátorem.

 

Obr. 6. Implantátor TECVAC 221. Řídíci jednotka.