離子注入設備和方法

離子注入設備和方法

最簡單的離子注入機（圖2）應包括一個產(chǎn)生離子的離子源和放置待處理物件的靶室。當前主要有以下幾種類型的注入機：

1. 質(zhì)量分析注入機，能注入任何元素。它有如下優(yōu)點：
a. 能產(chǎn)生任何元素的離子。
b. 能產(chǎn)生純的單能離子束，對目的明確的開發(fā)研究特別有利。
c. 能很準確地確定處理參數(shù)。
d. 靶室壓強低，可限制污染。
e. 離子束能量變化范圍很寬。
缺點是：
a. 束流一般較小。
b. 機器昂貴且復雜，需專門人員操作和維修。
c. 處理復雜形狀時，要求樣品翻轉(zhuǎn)。
2. 氮注入機，只能產(chǎn)生氣體束流（幾乎只出氮)。主要用于工具的注入。其優(yōu)點如下：
a.操作維修簡單。
b.束流高。
c.可以制成巨型的機器。
缺點是：
a.束流均勻性一般較差（但通?？蓾M足工具的處理）。
b.離子束組分的相對分量不穩(wěn)定，且其能量和劑量也不能確定。
c.因為離子源一般靠近靶室，在處理過程中靶室壓強較高，會使處理表面氧化。
d.處理復雜形狀時要求工件翻轉(zhuǎn)。
3. 等離子源注入機(PIII)
PIII 裝置（圖3）不是由離子源中產(chǎn)生的離子束射向分離靶室中的工件上，而是離子源環(huán)繞著工件。其做法是在靶室中產(chǎn)生等離子體，因此等離子體是環(huán)繞著注入工件的。這樣就沒有了直射性的限制。其優(yōu)點如下：

a.簡單，成本低。勿需產(chǎn)生和控制離子束，只需運行真空系統(tǒng)。
b.不需工件的轉(zhuǎn)動和掃描。
c.垂直入射注入。
d.高束流覆蓋整個表面，故可忽略強離子束掃描引起的局部受熱問題。
缺點是：
a.任何等離子體的不均勻性將引起不均勻注入。
b.離子能量受限制。
c.存在與靶室中所有離子均會注入，劑量和能量不易確定。
d.電流脈沖的效果尚無大量資料確證。
其它類型注入機
目前還研制出了金屬蒸發(fā)真空電弧離子源（MEVVA），它是在注入元素組成的電極表面引燃電弧而產(chǎn)生離子束的，它解決了固體元素直接注入這一難題。
這個領域還在不斷的發(fā)展中，必將會有許多新的儀器與設備涌現(xiàn)出來。