[go: up one dir, main page]

DE19900437B4 - Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus - Google Patents

Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus Download PDF

Info

Publication number
DE19900437B4
DE19900437B4 DE19900437A DE19900437A DE19900437B4 DE 19900437 B4 DE19900437 B4 DE 19900437B4 DE 19900437 A DE19900437 A DE 19900437A DE 19900437 A DE19900437 A DE 19900437A DE 19900437 B4 DE19900437 B4 DE 19900437B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
ion
ion beam
coaxial
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19900437A
Other languages
German (de)
Other versions
DE19900437A1 (en
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EHRET HANS P
Original Assignee
EHRET HANS P
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EHRET HANS P filed Critical EHRET HANS P
Priority to DE19900437A priority Critical patent/DE19900437B4/en
Publication of DE19900437A1 publication Critical patent/DE19900437A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19900437B4 publication Critical patent/DE19900437B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/48Ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/16Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H01J27/18Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06Sources
    • H01J2237/08Ion sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3142Ion plating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701Ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/14Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using spraying techniques to apply the conductive material, e.g. vapour evaporation
    • H05K3/146By vapour deposition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Verfahren zur Ionenimplantation in Festkörpern und/oder zur Beschichtung von Festkörperoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das Festkörpersubstrat mit mindestens einem Koaxialstrahl bestehend aus mindestens einem Ionenstrahl und mindestens einem Laserstrahl beaufschlagt wird.method for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces, characterized that the solid substrate with at least one coaxial beam consisting of at least one Ion beam and at least one laser beam is applied.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Festkörpersubstraten, bei welchem das Substrat zum Zwecke der Beschichtung und/oder der Ionenimplantation in die Oberfläche und/oder tiefere Schichten mit mindestens einem Koaxialstrahl bestehend aus mindestens einem Ionenstrahl und mindestens einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung die Anwendung des Verfahrens im Bereich der Tumorbehandlung und im Bereich der Herstellung von Nanopartikeln, Diamantscheiben und Rastertunnelmikroskop-Tastspitzen.The The invention relates to a method and a device for treatment of solid substrates, in which the substrate for the purpose of coating and / or the Ion implantation in the surface and / or deeper layers with at least one coaxial beam from at least one ion beam and at least one laser beam acted upon becomes. Furthermore, the invention relates to the application of the method in the field of tumor treatment and in the field of production of Nanoparticles, diamond disks and scanning tunneling microscope probe tips.

Es ist bekannt, dass in der kurativen Herztherapie mit radioaktivem Phosphor versehene Metallträger implantiert werden. Der für die Beschichtung dieser Metallträger erforderliche Ionenstrom verursacht durch Sputterprozesse eine radioaktive Kontamination der Beschichtungsanlagen, die aufwändig entsorgt werden muss. Radioaktive Implantate und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise aus der Patentschrift EP 0 500 928 B1 bekannt.It is known that metal carriers provided with radioactive phosphorus are implanted in curative cardiac therapy. The ion current required for the coating of these metal carriers causes sputtering processes to cause radioactive contamination of the coating systems, which must be disposed of in a complicated manner. Radioactive implants and processes for their preparation are known for example from the patent EP 0 500 928 B1 known.

Weiterhin ist es bekannt, Wandungen und Keramikteile von Verbrennungskraftmaschinen zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Flammbeaufschlagung zu unterwerfen. Die so behandelten Flächen genügen allerdings den Anforderungen im Hinblick auf Temperatur- und Korrosionsverhalten nicht.Farther It is known, walls and ceramic parts of internal combustion engines to subject to increase the efficiency of a Flammbeaufschlagung. The treated areas suffice however, the requirements with regard to temperature and corrosion behavior Not.

Auch ist es bekannt, dass galvanisch aufgebrachte Leitermuster auf Leiterplatten in der Raumfahrttechnik hohe Stör- und Ausfallraten verursachen. Implantierte Leiterspuren auf Festkörpersubstraten bieten hier eine um Größenordnungen höhere Sicherheit.Also It is known that electroplated conductor patterns on printed circuit boards in space technology high levels of interference and cause failure rates. Implanted conductor tracks on solid substrates offer here by orders of magnitude higher security.

Stand der Technik ist es, eine zu beschichtende Substratoberfläche vor oder während des Aufdampfprozesses mittels Ionenstrahl-, Plasma-, Elektronenstrahl- oder Laser-Verfahren zu modifizieren und/oder anzuregen, wie es beispielsweise in den Offenlegungsschriften DE 44 27 215 A1 , DD 231 522 A1 und GB 2 112 205 A beschrieben ist.The prior art is to modify a substrate surface to be coated before or during the evaporation process by means of ion beam, plasma, electron beam or laser method and / or to stimulate, as for example in the published patent applications DE 44 27 215 A1 . DD 231 522 A1 and GB 2 112 205 A is described.

Die Aufbringung von Materialschichten auf Festkörperoberflächen mittels Ionenstrahl ist beispielsweise aus den japanischen Patentschriften JP 61-084379 A , JP 07-090581 A , JP 01-127667 A und JP 05-263240 A bekannt.The application of material layers on solid surfaces by means of ion beam is known, for example, from the Japanese patents JP 61-084379 A . JP 07-090581 A . JP 01-127667 A and JP 05-263240 A known.

Verfahren und Vorrichtungen zur Bereitstellung von Ionenstrahlen werden in den Patentschriften DE 38 29 338 C2 und US 3 778 656 A sowie in den Offenlegungsschriften DE 44 19 970 A1 und DE 36 21 045 A1 beschrieben. Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Ionenquellen (ECR-Ionenquellen) sind aus den Patentschriften DE 195 13 345 C2 und DE 196 41 439 C2 bekannt.Methods and apparatus for providing ion beams are disclosed in patents DE 38 29 338 C2 and US Pat. No. 3,778,656 as well as in the publications DE 44 19 970 A1 and DE 36 21 045 A1 described. Electron cyclotron resonance ion sources (ECR ion sources) are known from the patents DE 195 13 345 C2 and DE 196 41 439 C2 known.

Generell beherrschen aber Haftungsprobleme alle Sparten der Beschichtungstechnologie und es besteht die Aufgabe, diesbezüglich verbesserte Beschichtungs- und Ionenimplantationsverfahren sowie zugehörige Vorrichtungen zu entwickeln.As a general rule However, liability problems dominate all areas of coating technology and the object is to improve this coating and ion implantation methods and related devices.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren zur Behandlung von Festkörpersubstraten nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 12 gelöst. Verwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Ansprüchen 8, 9 und 10 angegeben.The The object is achieved by the method for the treatment of solid substrates according to claim 1 and by the device for carrying out this Method according to claim 12 solved. Uses of the method according to the invention be in the claims 8, 9 and 10 indicated.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 9 erläutert. Diese zeigen:The invention will be described below with reference to the 1 to 9 explained. These show:

1: Prinzipdarstellung des Verfahrens und 1 : Schematic representation of the method and

2 bis 9: erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Ausgestaltungen. 2 to 9 : Device according to the invention in various configurations.

Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungs- und/oder Ionenimplantationsverfahren wird mittels einer Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Ionenquelle (ECR-Ionenquelle) (1) gemäß den deutschen Patenten DE 195 13 345 C2 und DE 196 41 439 C2 ein Ionenstrahl (3b), bestehend aus einem oder mehreren der Elemente des Periodensystems erzeugt (2). Der Ionenstrahl (3b) wird auf ein zur Implantation in einer Prozesskammer (9) positioniertes Beschichtungs-/Implantationsobjekt (7) hin beschleunigt. In der Zusammensetzung des Ionenstrahls bestehen keine Einschränkungen. Er kann alle Elemente des Periodensystems umfassen.In the coating and / or ion implantation process according to the invention, an electron cyclotron resonance ion source (ECR ion source) ( 1 ) according to the German patents DE 195 13 345 C2 and DE 196 41 439 C2 an ion beam ( 3b ), consisting of one or more of the elements of the periodic table ( 2 ). The ion beam ( 3b ) is adapted for implantation in a process chamber ( 9 ) positioned coating / implantation object ( 7 ) accelerates. There are no restrictions in the composition of the ion beam. It can include all elements of the periodic table.

Koaxial zu dem in der ECR-Ionenquelle erzeugten Ionenstrahl (3b) durchläuft ein Laserstrahl prozesskonformer Energie und Wellenlänge (3a) eine vakuumdichte Laseroptik (6) und bildet zusammen mit dem Ionenstrahl (3b) einen Koaxialstrahl (3). Der Koaxialstrahl (3) kann aus mehreren Laserstrahlen (3a) unterschiedlicher Wellenlänge gebildet werden (3).Coaxial with the ion beam generated in the ECR ion source ( 3b ), a laser beam passes through process-conforming energy and wavelength ( 3a ) a vacuum-tight laser optics ( 6 ) and together with the ion beam ( 3b ) a coaxial beam ( 3 ). The coaxial beam ( 3 ) can consist of several laser beams ( 3a ) of different wavelengths are formed ( 3 ).

Ionenstrahl (3b) und Laserstrahl (3a) sind so einstellbar, dass sie die Substratoberfläche gleichzeitig beaufschlagen und dass der Koaxialstrahl (3) kontinuierlich oder gepulst oder abwechselnd kontinuierlich und gepulst betrieben werden kann. Ionenstrahl- und Laserstrahl-Energie und -Pulsdauer sind einstellbar. Sie bestimmen die Depottiefe und die Depotmenge bei der Implantation und deren räumliche Verteilung.Ion beam ( 3b ) and laser beam ( 3a ) are adjustable so that they act simultaneously on the substrate surface and that the coaxial beam ( 3 ) can be operated continuously or pulsed or alternately continuously and pulsed. Ion beam and laser beam energy and pulse duration are adjustable. They determine the depot depth and depot volume during implantation and their spatial distribution.

Ein der ECR-Ionenquelle nachgeschaltetes Ablenk- und Umlenksystem (4, 5) sowie eine Ionenoptik (8) bestimmen die Ionenstrahldimension und -richtung (3). Die Einstellung der interatomaren Bindungsenergie im Substrat (7) erfolgt mittels Laserenergiezufuhr (2). Durch die Kombination beider Strahlen zu einem Koaxialstrahl (3) können räumliche Implantationsmuster erzeugt werden. Verfahren der Laser-Schockhärtung sind nicht vergleichbar.An ECR ion source downstream deflection and deflection system ( 4 . 5 ) as well as an ion optics ( 8th ) determine the ion beam dimension and direction ( 3 ). The adjustment of the interatomic binding energy in the substrate ( 7 ) by means of laser energy supply ( 2 ). By combining both beams into a coaxial beam ( 3 ) spatial implantation patterns can be generated. Methods of laser shock hardening are not comparable.

Zur Durchführung des Beschichtungs- und/oder Ionenimplantationsverfahrens ist es vorteilhaft, die in den Patentschriften DE 195 13 345 C2 und DE 196 41 439 C2 beschriebenen ICR-Ionenquellen zu verwenden und ihnen einen Leistungslaser zuzuordnen, um ein koaxiales Strahlenbündel zu erzeugen (2). Dem Koaxialstrahl (3) kann ein Justierlaserstrahl zugeordnet sein. Der Strahl des Leistungslasers (3a), ggf. zusammen mit dem Strahl des Justierlasers, wird über eine vakuumdichte Laseroptik (6) zentral in die ECR-Ionenquelle (1) eingespeist, vereinigt sich dort mit dem in der Quelle (1) erzeugten Ionenstrahl (3b) zum Koaxialstrahl (3) und trifft auf die Substratoberfläche (7) (1 und 2).To carry out the coating and / or ion implantation process, it is advantageous to use the patents DE 195 13 345 C2 and DE 196 41 439 C2 to use the ICR ion sources described and assign them a power laser to produce a coaxial beam ( 2 ). The coaxial beam ( 3 ) may be assigned an Justierlaserstrahl. The beam of the power laser ( 3a ), possibly together with the beam of the Justierlasers, via a vacuum-tight laser optics ( 6 ) centrally into the ECR ion source ( 1 ) merges with the one in the source ( 1 ) generated ion beam ( 3b ) to the coaxial beam ( 3 ) and hits the substrate surface ( 7 ) ( 1 and 2 ).

Die Ionenbeschleunigungsenergie beträgt vorzugsweise bis zu 400 keV. Ionenbeschleunigungselemente (23, 24) sowie Ionenstrahlsteuerelemente (5, 8) steuern den Ionenstrahl in Bezug auf die Ionenenergie, die Ionenstrahldimension und die Ionenselektion (2 und 3).The ion acceleration energy is preferably up to 400 keV. Ion acceleration elements ( 23 . 24 ) as well as ion beam control elements ( 5 . 8th ) control the ion beam with respect to the ion energy, the ion beam dimension and the ion selection ( 2 and 3 ).

Der dem Ionenstrahl (3b) überlagerte Laserstrahl (3a) hat die Aufgabe der Einstellung bzw. Modifizierung der interatomaren Bindungskräfte mittels Energiezufuhr und ist mitbestimmend für die Beschichtungs- und Implantationsstruktur auf dem Substrat (7).The ion beam ( 3b ) superimposed laser beam ( 3a ) has the task of adjusting or modifying the interatomic binding forces by means of energy supply and is co-determining the coating and implantation structure on the substrate ( 7 ).

Die Prozesskammer (9) ist mit wenigstens einer Laser-/ECR-Ionenquellen-Kombination (1, 2) ausgestattet, die zentral gegenüber und/oder seitlich in einem Winkel zur Oberflächennormalen des Substrats angeordnet und mittels Isolatoren (10, 10a) von der Kammerwand elektrisch isoliert ist. Der Druck innerhalb der Prozesskammer kann mittels eines Vakuum pumpensystems (16) bis in den Hochvakuumbereich abgesenkt werden (2). Zur Prozesseinstellung oder -regulierung kann wenigstens ein zusätzlicher Leistungslaser (2) zentral oder seitlich angeordnet sein (2). Zur Prozesssteuerung oder -unterstützung kann wenigstens eine Gaszuführung (15) an der Prozesskammer (9) angebracht sein. Prozessbedingte Laserleistungserhöhung und/oder Wellenlängeneinstellung und/oder Wellenlängenmischung innerhalb und außerhalb der ECR-Ionenquelle werden durch Ankopplung mittels eines Laseroptiksystems (29) realisiert (3). Die Anordnung der Leistungslaser-/ECR-Ionenquellen-Kombination (1, 2) einschließlich der Ionenstrahlsteuerelemente (5, 8) ist frei wählbar; die in den Figuren gezeigten Winkeleinstellungen sind lediglich beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Nach einer weiteren Ausgestaltung gemäß 4 kann auch eine Tandem-Anordnung erforderlich sein. Diese Ausgestaltung wird insbesondere für die Herstellung von Nanopartikeln oder Diamantscheiben benötigt (9). Weiterhin enthält die Vorrichtung eine Bewegungseinrichtung (19) für das Festkörpersubstrat, mittels derer ein räumliches Beschichtungs-/Implantations-Muster erzeugt werden kann. Ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der Mustererzeugung ist auch durch das im Isolator integrierte Gelenk gegeben.The process chamber ( 9 ) with at least one laser / ECR ion source combination ( 1 . 2 ) arranged centrally opposite and / or laterally at an angle to the surface normal of the substrate and by means of insulators ( 10 . 10a ) is electrically isolated from the chamber wall. The pressure within the process chamber can be controlled by means of a vacuum pump system ( 16 ) are lowered to the high vacuum range ( 2 ). For process adjustment or regulation, at least one additional power laser ( 2 ) be arranged centrally or laterally ( 2 ). For process control or support, at least one gas supply ( 15 ) at the process chamber ( 9 ) to be appropriate. Process-induced laser power increase and / or wavelength adjustment and / or wavelength mixing inside and outside the ECR ion source are achieved by coupling by means of a laser optical system ( 29 ) realized ( 3 ). The arrangement of the power laser / ECR ion source combination ( 1 . 2 ) including the ion beam controls ( 5 . 8th ) is freely selectable; the angular settings shown in the figures are merely exemplary embodiments of the invention. According to a further embodiment according to 4 Also, a tandem arrangement may be required. This embodiment is needed in particular for the production of nanoparticles or diamond disks ( 9 ). Furthermore, the device contains a movement device ( 19 ) for the solid substrate by means of which a spatial coating / implantation pattern can be produced. An additional degree of freedom in the pattern generation is also given by the integrated joint in the insulator.

Eine Ausgestaltung der Erfindung, die Beschichtungen oder Ionenimplantationen bei ganz unterschiedlichen Bedingungen ermöglicht, ist in 5 gezeigt. Die Gas- und Druckbedingungen für den Prozess sind innerhalb der Prozesskammer (9) mittels der Vakuumkammer (31), dem Vakuumpumpensystem (18) und dem Ionenfenster (20) gezielt einstellbar.An embodiment of the invention which allows coatings or ion implantations under quite different conditions is disclosed in U.S. Pat 5 shown. The gas and pressure conditions for the process are within the process chamber ( 9 ) by means of the vacuum chamber ( 31 ), the vacuum pump system ( 18 ) and the ion window ( 20 ) adjustable.

Die offenen Systeme gemäß den 6, 7 und 8 sind primär für die technologische Anwendung im medizinischen Sektor ausgestaltet.The open systems according to the 6 . 7 and 8th are primarily designed for technological application in the medical sector.

Es ist bekannt, dass Gehirntumore des Typs glioblastoma multiforme (GBM) nicht heilbar sind. Weiter ist bekannt, dass ein bis zwei Alphateilchen pro Humanzelle ausreichen, um Tumorsequenzen zu zerstören. Durch Ankopplung von Astat-211, einem Alphastrahler, an einen Antikörper ist eine Verdoppelung der Überlebenszeit auf ca. ein Jahr auch vereinzelt erreicht worden. Nachteilig bei dieser Methode ist allerdings, dass der Alphastrahler zusammen mit dem Antikörper den gesamten Organismus passieren muss. Eine Direktimplantation radioaktiver Substanzen in maligne Tumore könnte hier zukunftsweisend sein. Die erfindungsgemäße Prozesskammer wird hierfür als Hochsterilraum ausgestaltet, der sowohl eine Normal- als auch eine Unterdruckeinstellung erlaubt.It It is known that brain tumors of the type glioblastoma multiforme (GBM) are not curable. It is also known that one to two Alpha particles per human cell are sufficient to destroy tumor sequences. By Coupling of Astat-211, an alpha emitter, to an antibody a doubling of the survival time Occasionally reached in about a year. A disadvantage of However, this method is that the alpha emitter together with the antibody the entire organism has to pass. A direct implantation Radioactive substances in malignant tumors could be forward-looking here. The process chamber according to the invention is therefor designed as a high-sterile room, which is both a normal and a vacuum setting allowed.

Die in der 9 gezeigte Ausgestaltung der Erfindung ist für die Nanopartikelherstellung ausgelegt. Diese erfordert vor dem Syntheseschritt die Zerkleinerung der Ausgangsmaterialien, bevorzugt zu einzelnen Atomen oder Ionen, die dann bei prozesskonformen Druck-, Gas- und Energiebedingungen kontrolliert zu größeren Nanoverbänden zusammengefügt werden.The in the 9 shown embodiment of the invention is designed for nanoparticle production. This requires prior to the synthesis step, the comminution of the starting materials, preferably to individual atoms or ions, which are then assembled under process-conforming pressure, gas and energy conditions controlled to form larger nanoassemblies.

Mittels der Laservorrichtungen (2, 6, 12, 29) oberhalb der ECR-Ionenquelle (1) wird in der Verdampfungsvorrichtung (26) laserinduziert Materie (34) einer Sorte oder in Mischform im Sputter-, Schmelz- oder Verdampfungsprozess aufbereitet und mittels des Hohlzylinderisolators (25) – z. B. eines Saphir- oder Rubinhohlzylinders – über einen vakuumdicht verbundenen Zusatzisolator (10) in die ECR-Ionenquelle eingespeist. Eine ringförmige Laseranordnung in der Materieebene (34) an der Verdampfungsanlage (26) und/oder oberhalb der Trennungslinie (27) kann erhebliche Prozessvorteile erbringen. Um den Massetransport aus der Verdampfungsanlage (26) in die Reaktionszone (35) oder in die Prozessebene (21, 22, 23) zu erhöhen, kann es sinnvoll sein, oberhalb der Trennungslinie (27) eine zweite ECR-Ionenquelle vorzusehen. Das Reaktionsplasma kann aufgrund des Plasmaextraktionsvermögens der ECR-Ionenquelle (1) in den Prozessebenen (21, 22, 23) eingestellt werden. Diese Einstellung ist für die Herstellung von Diamantscheiben geeignet. Zur Prozesseinstellung ist an der Verdampfungsanlage (26) ein Gaseinlass (28) vorgesehen.By means of the laser devices ( 2 . 6 . 12 . 29 ) above the ECR ion source ( 1 ) is in the evaporation device ( 26 ) laser-induced matter ( 34 ) of a variety or mixed form in the sputtering, melting or evaporation process and by means of the hollow cylinder insulator ( 25 ) - z. B. a sapphire or Rubinhohlzylinders - via a va hermetically sealed additional insulator ( 10 ) is fed to the ECR ion source. An annular laser arrangement in the matter plane ( 34 ) at the evaporation plant ( 26 ) and / or above the dividing line ( 27 ) can provide significant process benefits. To the mass transport from the evaporation plant ( 26 ) into the reaction zone ( 35 ) or the process level ( 21 . 22 . 23 ), it may be useful to look above the dividing line ( 27 ) provide a second ECR ion source. The reaction plasma may be due to the plasma extraction capacity of the ECR ion source ( 1 ) in the process levels ( 21 . 22 . 23 ). This setting is suitable for the production of diamond wheels. For process adjustment is at the evaporation plant ( 26 ) a gas inlet ( 28 ) intended.

Ein weiteres Einsatzgebiet zur Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Herstellung von Rastertunnelmikroskop-Tastspitzen, die in der Größenordnung weniger Atome liegt.One Another application for the use of the method according to the invention and the device according to the invention is the fabrication of scanning tunneling microscope probe tips, which in of the order of magnitude less atoms lies.

11
ECR-IonenquelleECR ion source
22
Laser/LeistungslaserLaser / Laser Power
33
Koaxialstrahl (Ionen- und Laserstrahl)Koaxialstrahl (Ion and laser beam)
3a3a
Laserstrahllaser beam
3b3b
Ionenstrahlion beam
44
Ionenstrahl-UmlenksystemIon beam deflection system
55
Ionenstrahl-CupIon Beam Cup
66
vakuumdichte Laseroptikvacuum-tight laser optics
77
Substratsubstratum
88th
IonenoptiksystemIon optics system
99
Prozesskammerprocess chamber
1010
Isolatorinsulator
10a10a
Gelenkisolatorjoint insulator
1111
Laserlaser
1212
Laserstrahllaser beam
1313
KoaxialstrahlKoaxialstrahl
13b13b
Ionenstrahlion beam
1515
ProzessgaseinlassProcess gas inlet
1616
Vakuumpumpensystem 1vacuum pump system 1
1717
Mustertemplate
1818
Vakuumpumpensystem 2vacuum pump system 2
1919
Substrathaltersubstrate holder
2020
Ionenfensterion window
2121
Objekthalterobject holder
2222
Objekthalter in Position 2object holder in position 2
2323
Objekthalter in Position 3object holder in position 3
2424
Plasmagitterplasma grid
24a24a
Beschleunigungsgitteraccelerating grid
2525
Saphir-HohlzylinderSapphire hollow cylinder
2626
Kammer für laserinduzierte Verdampfungchamber for laser-induced evaporation
2727
Trennstelleseparation point
2828
Gaseinlassgas inlet
2929
LaseroptiksystemLaser optical system
3030
Halterungbracket
3131
Vakuumkammervacuum chamber
3232
Laserspiegellaser mirror
3333
StreustrahlschutzScattered ray protection
3434
Materie-BarrenMatter bars
3535
Reaktionszonereaction zone

Claims (18)

Verfahren zur Ionenimplantation in Festkörpern und/oder zur Beschichtung von Festkörperoberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das Festkörpersubstrat mit mindestens einem Koaxialstrahl bestehend aus mindestens einem Ionenstrahl und mindestens einem Laserstrahl beaufschlagt wird.Method for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces , characterized in that the solid substrate is subjected to at least one coaxial beam consisting of at least one ion beam and at least one laser beam. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Atmosphärendruck oder unter reduziertem Druck durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that it is at atmospheric pressure or under reduced pressure. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koaxialstrahl senkrecht auf die Oberflächennormale oder in einem beliebigen Winkel zur Oberflächennormalen auf das Substrat gelenkt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the coaxial beam is perpendicular to the surface normal or at any angle to the surface normal is directed to the substrate. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Koaxialstrahl kontinuierlich oder gepulst oder abwechselnd kontinuierlich und gepulst betrieben wird.Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the coaxial jet is continuous or pulsed or alternately operated continuously and pulsed. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenstrahlenergie, die Laserstrahlenergie und/oder die Pulsdauer beider Strahlen prozessabhängig eingestellt werden.Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the ion beam energy, the laser beam energy and / or the pulse duration of both beams can be adjusted depending on the process. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat Human- oder Tiergewebe eingesetzt wird.Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that as a human or animal tissue is used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionenstrahl aus radioaktivem Material eingesetzt wird.Method according to Claim 6, characterized that an ion beam of radioactive material is used. Vorrichtung zu Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 mit – einer Prozesskammer, – einem in drei Raumrichtungen beweglichen Substrathalter, – mindestens einer Elektron-Zyklotron-Resonanz-Ionenquelle und – mindestens einem Laser, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laser so angeordnet ist oder ihm eine solche Umlenk-Optik zugeordnet ist, dass der Ionenstrahl und der Laserstrahl vor dem Auftreffen auf die Substratoberfläche zu einem einzigen koaxialen Strahl vereinigt sind.Apparatus for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 7, having a process chamber, a substrate holder movable in three spatial directions, at least one electron cyclotron resonance ion source, and at least one laser, characterized in that the at least one Laser is arranged or associated with such a deflection optics that the ion beam and the laser beam before impinging on the Substrato surface are combined into a single coaxial beam. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ECR-Ionenstrahl/Laser-Kombination zentral gegenüber der Substratoberfläche oder in einem Winkel zu derselben an der Prozesskammerwand angeordnet und mittels eines Isolators von dieser getrennt ist.Device according to claim 8, characterized in that that the at least one ECR ion beam / laser combination is central across from the substrate surface or at an angle to it on the process chamber wall and separated therefrom by means of an insulator. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vakuumkammer mit Vakuumpumpensystem enthält.Device according to one or more of claims 8 or 9, characterized in that it contains a vacuum chamber with vacuum pump system. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Gaszuführung enthält.Device according to one or more of claims 8 to 10, characterized in that it contains at least one gas supply. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei in Bezug auf die Substratoberfläche hintereinander angeordnete ECR-Ionenstrahl/Laser-Kombinationen in Tandem-Anordnung aufweist.Device according to one or more of claims 8 to 11, characterized in that they two with respect to the substrate surface in a row arranged ECR ion beam / laser combinations in tandem arrangement having. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Justierlaser enthält.Device according to one or more of claims 8 to 12, characterized in that it contains a Justierlaser. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ECR-Ionenquelle Ionenbeschleunigungselemente und Ionenstrahlsteuerungselemente enthält.Device according to one or more of claims 8 to 13, characterized in that the ECR ion source ion acceleration elements and ion beam control elements. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14 zur Behandlung maligner Tumore.Use of the method according to one or more the claims 1 to 7 and the device according to one or more of claims 8 to 14 for the treatment of malignant tumors. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14 für die Herstellung von Nanopartikeln.Use of the method according to one or more the claims 1 to 5 and the device according to one or more of claims 8 to 14 for the production of nanoparticles. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14 für die Herstellung von Diamantscheiben.Use of the method according to one or more the claims 1 to 5 and the device according to one or more of claims 8 to 14 for the production of diamond discs. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14 zur Herstellung von Rastertunnelmikroskop-Tastspitzen.Use of the method according to one or more the claims 1 to 5 and the device according to one or more of claims 8 to 14 for the production of scanning tunneling microscope probe tips.
DE19900437A 1999-01-11 1999-01-11 Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus Expired - Fee Related DE19900437B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19900437A DE19900437B4 (en) 1999-01-11 1999-01-11 Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19900437A DE19900437B4 (en) 1999-01-11 1999-01-11 Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19900437A1 DE19900437A1 (en) 2000-10-26
DE19900437B4 true DE19900437B4 (en) 2009-04-23

Family

ID=7893770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19900437A Expired - Fee Related DE19900437B4 (en) 1999-01-11 1999-01-11 Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19900437B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109826768A (en) * 2019-02-27 2019-05-31 哈尔滨工业大学 A kind of low-power cylinder hall thruster of diamond wall surface

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917753B1 (en) * 2007-06-20 2011-05-06 Quertech Ingenierie MULTI-SOURCE DEVICE FOR THE TREATMENT OF PIECES BY ION IMPLANTATION AND METHOD IMPLEMENTING IT

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778656A (en) * 1971-07-29 1973-12-11 Commissariat Energie Atomique Ion source employing a microwave resonant cavity
GB2112205A (en) * 1981-05-28 1983-07-13 Haroon Ahmed A thermal processing system for semiconductors and other materials using two or more electron beams
DD231522A1 (en) * 1984-12-14 1986-01-02 Mittweida Ing Hochschule METHOD FOR THE LASER-INDUCED MODIFICATION OF CERAMIC MATERIALS
JPS6184379A (en) * 1984-09-29 1986-04-28 Kyocera Corp Production of high-hardness boron nitride film
DE3621045A1 (en) * 1985-06-24 1987-01-02 Nippon Telegraph & Telephone RADIANT GENERATING DEVICE
JPH01127667A (en) * 1987-11-09 1989-05-19 Hitachi Ltd Laser-assisted composite surface modification equipment
DE3829338C2 (en) * 1988-08-30 1993-04-29 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe, De
JPH05263240A (en) * 1992-03-19 1993-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for manufacturing dielectric thin film
DE4427215A1 (en) * 1993-08-02 1995-02-23 Agency Ind Science Techn Transparent and conductive ultrathin films and process for the production thereof
JPH0790581A (en) * 1993-09-22 1995-04-04 Nippon Steel Corp Surface layer reforming method by ion implantation and apparatus therefor
DE4419970A1 (en) * 1994-06-08 1995-12-21 Juergen Prof Dr Andrae Highly charged ion beam generator
DE19513345A1 (en) * 1995-04-08 1997-01-02 Ehret Hans P Electron cyclotron resonance ion source with cylindrical cavity and hollow conductor
DE19641439A1 (en) * 1995-04-08 1998-05-07 Ehret Hans P Electron cyclotron resonance ion source
EP0500928B1 (en) * 1990-08-13 1999-03-03 GOOD, Roger R. Endocurietherapy

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3778656A (en) * 1971-07-29 1973-12-11 Commissariat Energie Atomique Ion source employing a microwave resonant cavity
GB2112205A (en) * 1981-05-28 1983-07-13 Haroon Ahmed A thermal processing system for semiconductors and other materials using two or more electron beams
JPS6184379A (en) * 1984-09-29 1986-04-28 Kyocera Corp Production of high-hardness boron nitride film
DD231522A1 (en) * 1984-12-14 1986-01-02 Mittweida Ing Hochschule METHOD FOR THE LASER-INDUCED MODIFICATION OF CERAMIC MATERIALS
DE3621045A1 (en) * 1985-06-24 1987-01-02 Nippon Telegraph & Telephone RADIANT GENERATING DEVICE
JPH01127667A (en) * 1987-11-09 1989-05-19 Hitachi Ltd Laser-assisted composite surface modification equipment
DE3829338C2 (en) * 1988-08-30 1993-04-29 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe, De
EP0500928B1 (en) * 1990-08-13 1999-03-03 GOOD, Roger R. Endocurietherapy
JPH05263240A (en) * 1992-03-19 1993-10-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for manufacturing dielectric thin film
DE4427215A1 (en) * 1993-08-02 1995-02-23 Agency Ind Science Techn Transparent and conductive ultrathin films and process for the production thereof
JPH0790581A (en) * 1993-09-22 1995-04-04 Nippon Steel Corp Surface layer reforming method by ion implantation and apparatus therefor
DE4419970A1 (en) * 1994-06-08 1995-12-21 Juergen Prof Dr Andrae Highly charged ion beam generator
DE19513345A1 (en) * 1995-04-08 1997-01-02 Ehret Hans P Electron cyclotron resonance ion source with cylindrical cavity and hollow conductor
DE19641439A1 (en) * 1995-04-08 1998-05-07 Ehret Hans P Electron cyclotron resonance ion source

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 01127667 A, Pat. Abst. of Jp. *
JP 05263240 A, Pat. Abst. of Jp. *
JP 07090581 A, Pat. Abstr. of Jp. *
JP 61-084 379 A, Pat. Abstr. of Jp.; Jp 07-090 581 A, Pat. Abstr. of Jp.; JP 01-127 667 A, Pat. Abst r. of Jp.; JP 05-263 240 A, Pat. Abstr. of Jp.
JP 61084379 A, Pat. Abstr. of Jp. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109826768A (en) * 2019-02-27 2019-05-31 哈尔滨工业大学 A kind of low-power cylinder hall thruster of diamond wall surface
CN109826768B (en) * 2019-02-27 2020-04-24 哈尔滨工业大学 Cylindrical hall thrustor of low power of diamond wall

Also Published As

Publication number Publication date
DE19900437A1 (en) 2000-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69625855T2 (en) Device for achieving a uniform dose in the ion implantation process with plasma doping (PLAD)
DE60226124T2 (en) APPARATUS FOR PRECIPITATING ION RADIATIONS FOR USE IN A HEAVY-LINE RIVER APPLICATION SYSTEM
DE10109193C5 (en) Accelerator, medical system and method of operating the same
EP2241350B1 (en) Assembly for expanding the particle energy distribution of a particle beam, particle therapy assembly and method for expanding the particle energy distribution of a particle beam
EP1068633B1 (en) Method and device for specifically manipulating and depositing particles
DE69401248T2 (en) Non-destructive investigation of the properties of a plasma treatment process
CH659150A5 (en) METHOD AND SYSTEM FOR THE EVENLY ACCUMULATED IRRADIATION OF A PLANE SURFACE WITH A RAY OF CHARGED PARTICLES.
DE2335821A1 (en) PARTICLE ACCELERATOR
EP0089382A1 (en) Plasma-reactor and its use in etching and coating substrates
EP0881865A2 (en) Device for producing a plurality of low temperature plasma jets
DE2627987A1 (en) ION IMPLANTATION DEVICE
DE19713637C2 (en) Particle manipulation
DE10215369B4 (en) Sputtering apparatus for forming a metal film using a magnetic field
DE19900437B4 (en) Method and device for ion implantation in solids and / or for coating solid surfaces and the use of methods and apparatus
DD286375A5 (en) ARC DISCHARGE EVAPORATOR WITH SEVERAL EVAPORATOR TILES
EP0580944A1 (en) Method and device for manufacture of a metal plastic composite
DE102010035593B4 (en) Method and device for treating a substrate by means of a plasma
DE102017130797B4 (en) Process for creating a desired surface profile
DE69122526T2 (en) Ion beam control system
EP3043370A1 (en) Device for the extraction of charged particles from a generation region and a method for operating such a device
DE1218411B (en) Process for the production of a thin, single-crystal pellet
EP0410401A1 (en) Method for coating a surface of a substrate
EP0615552B1 (en) Process and device for coating substrate bodies with hard substances
EP0955667A1 (en) Target for a cathode sputtering apparatus for the production of thin films
EP1878039B1 (en) Plasma amplifier for plasma treatment plant

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8170 Reinstatement of the former position
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8170 Reinstatement of the former position
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130801