Получение и транспортировка ионных пучков малых и средних энергий

Abstract

В настоящей работе проведен обзор экспериментальных исследований ионно-пучковой плазмы, возникающей в пространстве транспортировки широкого интенсивного ионного пучка низкой энергии при условиях, характерных для технологических систем ионно-лучевого травления. Описаны эксперименты, в которых доказана определяющая роль γ-эмиссии с поверхности мишени в механизме автокомпенсации пучка. Приведены зависимости температуры нейтрализующих электронов и потенциала ионно-пучковой плазмы от параметров системы в различных режимах нейтрализации при использовании атомарных и молекулярных рабочих газов, а также при наличии катода-нейтрализатора. Описана динамика функции распределения электронов ионно-пучковой плазмы по энергиям, ее угловая зависимость, принципиальное различие вида функции распределения электронов по энергиям при наличии и в отсутствие термо-катода. Рассмотрен вопрос влияния типа ионного источника на общие закономерности процесса нейтрализации. Изучено влияние термоэлектронной эмиссии на нейтрализацию широкого интенсивного ионного пучка низкой энергии. Описан способ ионно-лучевой обработки диэлектрических поверхностей, позволяющий управлять потенциалом поверхности и обеспечивающий возможность оперативного контроля момента окончания травления диэлектрика.

У цій роботі ми провели огляд експериментальних досліджень іонно-пучкової плазми, що виникає у просторі транспортування широкого інтенсивного іонного пучка низької енергії за умовах, типових для технологічних систем іонно-променевого травлення. Описані експерименти, у яких доведена визначальна роль γ-емісіїз поверхні мішені у механізмі авто-компенсації пучка. Приведені залежності температури нейтралізуючих електронів та потенціала іонно-пучкової плазми від параметрів системи у різних режимах нейтралізації за використанням атомарних та молекулярних робочих газів, а також за наявністю катода-нейтралізатора. Описана динаміка функції розподілу електронів іонно-пучкової плазми по енергіях, її кутова залежність, принципова різниця вида ФРЕЕ за наявності та у відсутності термокатода. Розглянуто питання впливу типа іонного джерела на загальні закономірності процеса нейтралізації. Також був вивчен вплив термоелектронної емісії на нейтралізацію широкого інтенсивного іонного пучка низької енергії. У роботі також був описан спосіб іонно-променевої обробки диелектричних поверхонь, що дозволяє керувати потенціалом поверхні та забез-печує можливість оперативного конролю момента завершення травлення диелектрика.

This work contains the review of experimental researches of ion-beam plasma arising in the transportation space of wide intense low energy ion beam under conditions typical for technological systems of ion-beam etching. The experiments proving determinative role of γ-emission from a target surface in the mechanism of auto-compensation of a beam are described. We provide here the dependencies of temperature of neutralizing electrons and ion-beam plasma potential from system parameters in various modes of neutralization obtained with using atomic and molecular working gases, as well as with the presence of cathode-neutralizer. Dynamics of electron energy distribution function and its angular dependence is described. The principal difference of EEDF form is discovered with presence and in absence of the cathode-neutralizer. The question of ion source type influence on general regularities of the neutralization process is considered. The influence of thermal electron emission on the neutralization of a wide low energy ion beam is investigated. It is also described the technique of ion-beam processing of dielectric surfaces allowing to control the surface potential and providing a possibility of the operative determination of the dielectric etching completion.