JP2007317491A - Method and apparatus for ionizing cluster - Google Patents

Method and apparatus for ionizing cluster Download PDF

Info

Publication number
JP2007317491A
JP2007317491A JP2006145399A JP2006145399A JP2007317491A JP 2007317491 A JP2007317491 A JP 2007317491A JP 2006145399 A JP2006145399 A JP 2006145399A JP 2006145399 A JP2006145399 A JP 2006145399A JP 2007317491 A JP2007317491 A JP 2007317491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cluster
chamber
ionization
neutral
ionization chamber
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.)
Pending
Application number
JP2006145399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Suzuki
康之 鈴木
Hirotaka Fukushima
浩孝 福島
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006145399A priority Critical patent/JP2007317491A/en
Publication of JP2007317491A publication Critical patent/JP2007317491A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for ionizing clusters which ionize clusters efficiently, suppress the generation of monomer ions, and enable generation of cluster ions creating a large electric current. <P>SOLUTION: According to the method for ionizing clusters, neutral clusters generated in a cluster generation chamber 1 are led through a schemer 4 and a cluster beam adjusting chamber 5 to an ionizing chamber 6, where the neutral clusters are ionized. The ionizing chamber 6 is separated from the cluster beam adjusting chamber 5 via a partition wall, and is exhausted through an exhaust port 8 formed on the ionizing chamber 6 to keep the interior of the ionizing chamber 6 lower in pressure than the interior of the cluster beam adjusting chamber 5 to ionize the neutral clusters. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、クラスターのイオン化方法及びイオン化装置に関し、特に、常温でガス状の原子の集合体であるガスクラスターや、膜材料となる材料原子の集合体である材料クラスターなどのイオン化の方法及びイオン化装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cluster ionization method and an ionization apparatus, and in particular, an ionization method and ionization of a gas cluster that is an aggregate of gaseous atoms at room temperature and a material cluster that is an aggregate of material atoms that become a film material. Relates to the device.

電子衝撃イオン化法(EI=Electron Ionization)は、ガスクラスターイオン源や質量分析装置に於いて気体である試料クラスターや分子をイオン化する際に、最も一般的に用いられるイオン化法の一つである。
従来のEI法によるガスクラスターイオン化装置の概略を、図3を用いて説明する。
この装置においては、真空容器(不図示)中に配置されたイオン化室31にガスクラスターが導入される。
そのため、導入方向と略直交する方向(図中では上下)に熱電子流の入射孔32と出射孔33とが設けられている。
また、入射孔32と出射孔33とを結ぶ電子流軸Lと直交するクラスター進行軸上には、中性クラスター入射孔34及びクラスターイオン出射孔35が設けられている。
入射孔32の外側の電子流軸L上には熱電子発生用のフィラメント(熱陰極)37が、また出射孔33の外側の電子流軸L上には電子流を捕捉するためのトラップ電極(電子コレクタ、ターゲット等とも呼ばれる)38が、対向して配置されている。
そのフィラメント37及びトラップ電極38の更に外側には、一対の磁石39、40が配置されている。
上記構成に於いて、フィラメント37に加熱電流を供給し電子を放出させると共に、該フィラメント37とイオン化室31やトラップ電極38との間に適宜の電位差を生じさせてその電子に運動エネルギーを付与する。
また、フィラメント37で発生した電子の飛行方向を電子流軸Lの方向に揃えるように、磁石39、40により磁場が形成される。
これにより、フィラメント37で発生した電子は熱電子流の入射孔32を通過してイオン化室31へ入り、トラップ電極38へ向かって電子流軸L方向に沿って飛行する。
その飛行途中で中性クラスターに接触すると、クラスターから電子を叩き出してクラスターをイオン化する。
一般には、電子は70(eV)程度のエネルギーをもって試料分子に接触するように構成されている。
発生したクラスターイオンはイオン化室31のクラスターイオン出射孔35の外側に配置された図示しない電極により形成される電場によって引き出される。
そして、図示しない加速電極、イオンレンズなどにより適宜に加速電圧、イオンビーム形状が整えられ、被処理基板へ照射される。
Electron impact ionization (EI) is one of the most commonly used ionization methods for ionizing gas sample clusters and molecules in gas cluster ion sources and mass spectrometers.
An outline of a conventional gas cluster ionization apparatus using the EI method will be described with reference to FIG.
In this apparatus, a gas cluster is introduced into an ionization chamber 31 arranged in a vacuum vessel (not shown).
Therefore, an incident hole 32 and an emission hole 33 for thermionic current are provided in a direction substantially perpendicular to the introduction direction (up and down in the drawing).
A neutral cluster incident hole 34 and a cluster ion emitting hole 35 are provided on the cluster traveling axis orthogonal to the electron flow axis L connecting the incident hole 32 and the emitting hole 33.
A filament (thermocathode) 37 for generating thermoelectrons is formed on the electron flow axis L outside the incident hole 32, and a trap electrode (for trapping the electron flow on the electron flow axis L outside the emission hole 33). 38) (also called electron collectors, targets, etc.) are placed opposite.
A pair of magnets 39 and 40 are arranged on the outer side of the filament 37 and the trap electrode 38.
In the above configuration, a heating current is supplied to the filament 37 to emit electrons, and an appropriate potential difference is generated between the filament 37 and the ionization chamber 31 or the trap electrode 38 to impart kinetic energy to the electrons. .
Further, a magnetic field is formed by the magnets 39 and 40 so that the flight direction of the electrons generated in the filament 37 is aligned with the direction of the electron flow axis L.
Thereby, the electrons generated in the filament 37 enter the ionization chamber 31 through the incident hole 32 for the thermal electron flow, and fly along the direction of the electron flow axis L toward the trap electrode 38.
When a neutral cluster is touched during the flight, electrons are ejected from the cluster to ionize the cluster.
In general, electrons are configured to come into contact with sample molecules with an energy of about 70 (eV).
The generated cluster ions are extracted by an electric field formed by an electrode (not shown) arranged outside the cluster ion emission hole 35 of the ionization chamber 31.
Then, the acceleration voltage and ion beam shape are appropriately adjusted by an acceleration electrode, an ion lens, etc. (not shown), and the substrate is irradiated.

従来において、このようなガスクラスターの電子衝撃イオン化法として、例えば、特許文献1ではフィラメント形状などを工夫して、環状楕円形状のイオン化領域を形成し、イオン化効率を向上する手法が提案されている。
また、特許文献2では、イオン飛行方向に垂直に電子の加速電圧及び磁場を印加し、特にイオン飛行と重なる部分の磁場強度を最大とすることで、電子のサイクロトロン運動の移動速度を遅くして、イオン化率を向上する方法が提案されている。
特表2003−520393号公報 特開2002−373616号公報
Conventionally, as an electron impact ionization method of such a gas cluster, for example, Patent Document 1 proposes a technique for improving ionization efficiency by forming a circular elliptical ionization region by devising a filament shape or the like. .
Further, in Patent Document 2, by applying an electron acceleration voltage and a magnetic field perpendicular to the ion flight direction, particularly by maximizing the magnetic field strength of the portion overlapping the ion flight, the moving speed of the electron cyclotron motion is slowed down. A method for improving the ionization rate has been proposed.
Japanese translation of PCT publication No. 2003-520393 JP 2002-373616 A

しかしながら、上記従来のイオン化方法では、イオン飛行方向に直交する方向に電子を加速・運動させ、電子とガスクラスターやガス分子との衝突確立を増加し、イオン化効率を向上する手法が採られていることから、つぎのような課題を有していた。
上記したようにイオン飛行方向と直交する方向に電子とガスクラスター等とを衝突させることから、電子の軌道を磁場や電場で制御して中心付近に集中するような構成としても、衝突確率は飛躍的には増大せず、イオン化効率を必ずしも高くすることができない。
また、特にガスクラスター等においては、イオン化室に導入される中性のクラスターはイオン化室の中心近傍に特に集中しており、直交する方向からの電子線照射では電子衝撃で効率良くイオン化することが難しい。
このため、イオン化効率を上げるために電子電流を大きくとる必要があり、フィラメントの寿命を短くしてしまうなどの問題もあった。
また、電子線衝撃で解離しやすいガスクラスターのイオン化においては、必要以上に大きいエネルギーの電子線衝撃ではイオン化のみならずクラスターが解離し、不要なモノマーイオンの生成や、クラスターサイズの減少をもたらすこととなる。
However, in the conventional ionization method described above, a technique is adopted in which electrons are accelerated and moved in a direction orthogonal to the ion flight direction to increase the collision probability between electrons and gas clusters and gas molecules, thereby improving ionization efficiency. Therefore, it had the following problems.
As described above, electrons and gas clusters collide in a direction orthogonal to the ion flight direction, so even if the configuration is such that the electron trajectory is controlled by a magnetic field or electric field and concentrated near the center, the collision probability jumps dramatically. The ionization efficiency cannot always be increased.
Also, especially in gas clusters, neutral clusters introduced into the ionization chamber are particularly concentrated near the center of the ionization chamber, and electron beam irradiation from orthogonal directions can efficiently ionize by electron impact. difficult.
For this reason, in order to raise ionization efficiency, it was necessary to take a large electron current, and there also existed a problem of shortening the lifetime of a filament.
In addition, when ionizing gas clusters that are easily dissociated by electron beam bombardment, an electron beam bombardment with a higher energy than necessary causes not only ionization but also the dissociation of the clusters, leading to generation of unnecessary monomer ions and a reduction in cluster size. It becomes.

また、Arのイオン化には15.7eV以上の電子線での衝撃が必要であるとされている。
しかし、通常のArガスのイオン化では、70eV程度の電子線衝撃でイオン化効率が最大になるとされ(特開平5−47327号公報)、これまで電子線の加速電圧は、70V〜100V、場合によってはそれ以上の電圧が印加されていた。
エネルギーの変換効率や、電子と中性粒子との衝突状態などに分布があるため、ある程度高エネルギーでの電子線衝撃が必要ではあるが、ガスクラスターのイオン化に対しては必ずしも適した条件とはいえない。
高エネルギーの電子線衝撃では、イオン化に際して余分なエネルギーがクラスターの解離に使われ、結果としてクラスターサイズが減少し、モノマーイオンが生成してしまうこととなる。
In addition, it is said that an impact with an electron beam of 15.7 eV or more is necessary for ionization of Ar.
However, in normal Ar gas ionization, the ionization efficiency is maximized by electron beam bombardment of about 70 eV (Japanese Patent Laid-Open No. 5-47327). Until now, the acceleration voltage of an electron beam has been 70 V to 100 V, depending on the case. A voltage higher than that was applied.
Since there is a distribution in the energy conversion efficiency and the collision state between electrons and neutral particles, electron beam bombardment with high energy is necessary to some extent, but the conditions suitable for ionization of gas clusters are not necessarily I can't say that.
In high energy electron beam bombardment, excess energy is used for ionization to dissociate clusters, resulting in a decrease in cluster size and generation of monomer ions.

また、ガスクラスターは数百から数千個の原子が結合したサイズで初めて様々な特徴のあるエッチングやアシスト蒸着が可能となるが、このクラスターイオンにモノマーイオンが混ざっている場合、膜や基板にダメージを及ぼすなど様々な弊害が生じてしまう。
このため、サイズ分離装置等でこのモノマーイオン等の軽量イオンは排除されるが、ガスクラスターイオン源のイオン化効率向上及びクラスターイオン電流値の極大化において、大きな課題となっていた。
In addition, gas clusters can be etched and assisted vapor deposition with various characteristics for the first time with a size in which several hundred to several thousand atoms are combined. When monomer ions are mixed with these cluster ions, the film or substrate is Various harmful effects such as damage will occur.
For this reason, although light ions such as monomer ions are excluded by a size separator or the like, it has been a big problem in improving the ionization efficiency of the gas cluster ion source and maximizing the cluster ion current value.

また、従来のクラスターのイオン化室は、クラスターの導入部や出射部とほぼ同じ圧力状態におかれている。
フィラメントの寿命を延ばすために熱電子供給源のみは圧力を低く抑える構成とされることもあるが、ガス放電を用いて電子を供給するタイプのイオン源の場合は放電形成部にAr等のガスを供給してガス放電を起こす。このため、むしろイオン化室のガス圧力が高くなってしまっていた。
このようなイオン化室では、クラスターのイオン化のみならず、ガス原子・分子のイオン化も同時に生じ、イオン化室内でできたモノマーイオンはイオン化室外に拡散する。
この時、イオン化部はクラスターイオンの加速のために高電圧に維持されていることから、イオン化室外へ拡散したイオンはこの電界で加速されてスキマーや他の電極に入射して電極を損傷したり、電極をスパッタして汚染源となるなどの問題も生じていた。
In addition, the conventional ionization chamber of the cluster is placed in substantially the same pressure state as the introduction part and the emission part of the cluster.
In order to extend the life of the filament, only the thermoelectron supply source may be configured to keep the pressure low, but in the case of an ion source that supplies electrons using gas discharge, a gas such as Ar is used in the discharge forming portion. To cause gas discharge. For this reason, the gas pressure in the ionization chamber was rather increased.
In such an ionization chamber, not only ionization of clusters but also ionization of gas atoms and molecules occur simultaneously, and monomer ions formed in the ionization chamber diffuse out of the ionization chamber.
At this time, since the ionization part is maintained at a high voltage for accelerating the cluster ions, the ions diffused outside the ionization chamber are accelerated by this electric field and incident on the skimmer or other electrodes to damage the electrodes. In addition, there has been a problem that the electrode is sputtered to become a contamination source.

本発明は、上記課題に鑑み、クラスターを効率よくイオン化することができると共に、モノマーイオンの発生を抑制することができ、クラスターイオンの大電流化を図ることが可能となるクラスターのイオン化方法及びイオン化装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention can efficiently ionize a cluster, suppress the generation of monomer ions, and increase the cluster ion current and ionization method. An object is to provide an apparatus.

本発明は、上記課題を達成するために、以下のように構成したクラスターのイオン化方法及びイオン化装置を提供するものである。
本発明のクラスターのイオン化方法は、ガスを噴射させて中性クラスターを生成するクラスター生成室と、前記クラスター生成室とスキマーを介して隣接されたクラスタービーム調整室とを有し、該クラスタービーム調整室内にイオン化室を備え、
前記クラスター生成室で生成された前記中性クラスターを、スキマー及びクラスタービーム調整室を経てイオン化室に導入し、前記中性クラスターをイオン化するクラスターイオン化方法であって、
前記イオン化室は前記クラスタービーム調整室と隔壁によって隔てられ、前記イオン化室内のガスを、該イオン化室に設けられた排気ポートより排気して、前記クラスタービーム調整室よりも低い圧力状態に維持し、前記中性クラスターをイオン化することを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化方法は、前記イオン化室は中性クラスター導入部とクラスターイオン出射部を有し、該中性クラスター導入部とクラスターイオン出射部の開口径のそれぞれを前記スキマーの径の1倍以上2倍以下に設定することを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化方法は、前記イオン化室内の圧力状態を、前記イオン化室に設けられた排気ポートからの排気量を調節することにより、調整することを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化方法は、前記イオン化室に設けられた電子放出手段によって放出された電子を、前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に、電子加速用電極による電界の印加によって加速すると共に、
磁界発生手段による磁界の印加によって電子のサイクロトロン運動を生じさせ、前記中性クラスターをイオン化することを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化装置は、ガスを噴射させて中性クラスターを生成するクラスター生成室と、前記クラスター生成室とスキマーを介して隣接されたクラスタービーム調整室とを有し、該クラスタービーム調整室内にイオン化室を備え、
該クラスター生成室で生成された中性クラスターを、スキマー及びクラスタービーム調整室を経てイオン化室に導入し、前記中性クラスターをイオン化するクラスターイオン化装置であって、
前記イオン化室は、前記クラスタービーム調整室と隔壁によって隔てられると共に、該イオン化室内を排気する排気ポートを有し、
前記排気ポートから排気することによって、前記クラスタービーム調整室よりも減圧可能に構成されている排気手段を有することを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化装置は、前記イオン化室は、前記中性クラスターを導入する中性クラスター導入部と、前記イオン化室でイオン化されたクラスターイオンの出射部を有し、
前記中性クラスター導入部の開口径と前記クラスターイオン出射部の開口径が、前記スキマーの径の1倍以上2倍以下に設定されていることを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化装置は、前記排気手段は排気ポートからの排気量を調整可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明のクラスターのイオン化装置は、前記イオン化室が、
前記中性クラスターをイオン化するための電子を放出する電子放出フィラメントと、
前記電子放出フィラメントによって放出された電子を、前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に加速する電子加速用電極と、
前記電子放出フィラメントによって放出された電子に、前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に電子のサイクロトロン運動を生じさせる磁場発生手段と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cluster ionization method and ionization apparatus configured as follows.
The cluster ionization method of the present invention includes a cluster generation chamber that generates a neutral cluster by injecting a gas, and a cluster beam adjustment chamber that is adjacent to the cluster generation chamber via a skimmer. The room has an ionization chamber,
The neutral cluster generated in the cluster generation chamber is introduced into the ionization chamber via a skimmer and a cluster beam adjustment chamber, and the cluster ionization method ionizes the neutral cluster,
The ionization chamber is separated from the cluster beam adjustment chamber by a partition wall, the gas in the ionization chamber is exhausted from an exhaust port provided in the ionization chamber, and maintained at a lower pressure than the cluster beam adjustment chamber, The neutral cluster is ionized.
Further, in the cluster ionization method of the present invention, the ionization chamber has a neutral cluster introduction part and a cluster ion emission part, and each of the opening diameters of the neutral cluster introduction part and the cluster ion emission part is determined by the diameter of the skimmer. It is characterized in that it is set in the range of 1 to 2 times.
The cluster ionization method of the present invention is characterized in that the pressure state in the ionization chamber is adjusted by adjusting an exhaust amount from an exhaust port provided in the ionization chamber.
The cluster ionization method according to the present invention uses an electron acceleration electrode in which electrons emitted by the electron emission means provided in the ionization chamber are parallel to the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber. Accelerates by applying an electric field,
The neutral cluster is ionized by causing a cyclotron motion of electrons by applying a magnetic field by a magnetic field generating means.
The cluster ionization apparatus of the present invention includes a cluster generation chamber that generates a neutral cluster by injecting gas, and a cluster beam adjustment chamber that is adjacent to the cluster generation chamber via a skimmer. An ionization chamber is provided in the beam adjustment chamber,
A cluster ionization apparatus for introducing a neutral cluster generated in the cluster generation chamber into an ionization chamber through a skimmer and a cluster beam adjustment chamber, and ionizing the neutral cluster,
The ionization chamber is separated from the cluster beam adjustment chamber by a partition wall, and has an exhaust port for exhausting the ionization chamber,
It has exhaust means configured to be able to be decompressed more than the cluster beam adjustment chamber by exhausting from the exhaust port.
Further, in the cluster ionization apparatus of the present invention, the ionization chamber has a neutral cluster introduction portion for introducing the neutral cluster, and an emission portion for cluster ions ionized in the ionization chamber,
The opening diameter of the neutral cluster introduction part and the opening diameter of the cluster ion emission part are set to be 1 to 2 times the diameter of the skimmer.
In the cluster ionization apparatus of the present invention, the exhaust means is configured to be capable of adjusting an exhaust amount from an exhaust port.
In the cluster ionization apparatus according to the present invention, the ionization chamber includes:
An electron emission filament that emits electrons for ionizing the neutral clusters;
An electron accelerating electrode that accelerates electrons emitted by the electron emitting filament in parallel with the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber;
Magnetic field generating means for causing the electrons emitted by the electron emitting filament to cause electron cyclotron motion parallel to the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber is provided.

本発明によれば、クラスターを効率よくイオン化することができると共に、モノマーイオンの発生を抑制することができ、クラスターイオンの大電流化を図ることが可能となる。
また、これによって安定したクラスターのイオン化方法及びイオン化装置を実現することができる。
According to the present invention, the cluster can be efficiently ionized and the generation of monomer ions can be suppressed, and the current of the cluster ions can be increased.
This also makes it possible to realize a stable cluster ionization method and ionization apparatus.

以上の構成により、上記した本発明の課題を達成することができるが、それは本発明らのつぎのような知見に基づくものである。
すなわち、クラスターイオン源のイオン化室は、ガスなどの原子の集団であるクラスターだけをイオン化すればよく、ガス分子などはイオン化室には不要である。つまりは、イオン化室内にはクラスターだけが存在していればよい。
通常用いられるノズルから吹き出してスキマーで切り出された中性のクラスターは、ノズルから出た時点で超音速状態になっており、しかもクラスター化して質量が大きいため運動の指向性が高くなっている。
With the above configuration, the above-described problem of the present invention can be achieved, which is based on the following knowledge of the present invention.
That is, the ionization chamber of the cluster ion source only needs to ionize a cluster that is a group of atoms such as gas, and gas molecules are not necessary in the ionization chamber. In other words, only the clusters need exist in the ionization chamber.
Neutral clusters blown out from a nozzle that is normally used and cut out by a skimmer are in a supersonic state at the time of exiting from the nozzle, and are clustered to have a large mass, so that the directionality of movement is high.

このため、本発明では、中性クラスター導入ポートやイオン化したクラスターの出射ポートの開口径はスキマー径の1倍以上2倍以下としてコンダクタンスを小さくして、イオン化室内を排気する構成が採られる。1倍より小さいと中性クラスターのイオン化室内への侵入確率が下がってしまい、2倍より大きいと排気効率が悪くなってしまう。中性クラスター導入ポートやイオン化したクラスターの出射ポートの開口径をスキマー径の1倍以上2倍以下としてコンダクタンスを小さくすることにより、イオン化室内のクラスター生成室に比べイオン化室内部の圧力を低く維持できるとともに、イオン化室内を排気して減圧状態にしても中性クラスターの存在確率は大きくは変化しない。低減するのは拡散しやすいガス分子である。
このようなイオン化室内でのイオン化では、ガス分子のイオン化により生成するモノマーイオンの発生を低減できる。勿論、中性クラスター存在確率は変わらないので、電子とクラスターとの衝突確率も大きくは変化せず、クラスターのイオン化効率は大きくは変化しない。
こうして生成したモノマーイオンや、クラスターのイオン化過程で生成したモノマーイオンは、イオン化室外へ拡散する確率が低く、結果として外部電極の損傷やスパッタによる不純物の発生を抑える効果がある。イオン化室内の圧力が低いため、クラスターがガス分子との衝突で破壊する確率も低くなる。
上記低圧に維持されたイオン化室内にフィラメントを設ければ、フィラメントの寿命を延ばす効果も同時に得られる。
また、上記の構成ではフィラメントから放出された熱電子はクラスターの飛行方向と平行に加速電極に向かって加速されると同時に、外部磁場の影響でサイクロトロン運動を行う。特に磁場の強度および電子の加速電圧を調整して、中性クラスターの分布密度の高い半径2mm以下とすることで、クラスターと電子の衝突確率が飛躍的に増大する。
Therefore, in the present invention, the opening diameter of the neutral cluster introduction port or the ionized cluster exit port is set to be 1 to 2 times the skimmer diameter to reduce the conductance and exhaust the ionization chamber. If it is less than 1 time, the probability of the neutral cluster entering the ionization chamber is lowered, and if it is more than 2 times, the exhaust efficiency is deteriorated. By reducing the conductance by setting the opening diameter of the neutral cluster introduction port and the exit port of the ionized cluster to 1 to 2 times the skimmer diameter, the pressure inside the ionization chamber can be kept lower than the cluster generation chamber in the ionization chamber. At the same time, even if the ionization chamber is exhausted and decompressed, the existence probability of the neutral cluster does not change greatly. It is gas molecules that are easy to diffuse.
In such ionization in the ionization chamber, generation of monomer ions generated by ionization of gas molecules can be reduced. Of course, since the neutral cluster existence probability does not change, the collision probability between electrons and clusters does not change greatly, and the ionization efficiency of the clusters does not change greatly.
The monomer ions generated in this way and the monomer ions generated during the ionization process of the cluster have a low probability of diffusing outside the ionization chamber, and as a result, there is an effect of suppressing damage to the external electrode and generation of impurities due to sputtering. Since the pressure in the ionization chamber is low, the probability that the cluster breaks by collision with gas molecules is also low.
If a filament is provided in the ionization chamber maintained at the low pressure, the effect of extending the life of the filament can be obtained at the same time.
In the above configuration, the thermoelectrons emitted from the filament are accelerated toward the accelerating electrode in parallel with the flight direction of the cluster, and at the same time, perform a cyclotron motion under the influence of an external magnetic field. In particular, by adjusting the strength of the magnetic field and the acceleration voltage of the electrons so that the radius of the neutral cluster distribution density is 2 mm or less, the probability of collision between the clusters and the electrons is dramatically increased.

クラスターの解離を極力おさえるには、電子の加速エネルギーをイオン化電圧程度にする必要がある。
これはイオン化において生じる余分なエネルギーがクラスターの解離に使われるためであるが、低い電圧ではイオン化する確率が低くなる。したがって、効率の良いイオン化が出来ない。
しかし、本発明の上記の構成によって衝突確率が増大することで、電子の加速電圧を60V以下にして、クラスターの解離を極力おさえつつ、クラスターを効率良くイオン化することが可能となる。
また、上記構成により、数千以上のクラスターサイズの実用的なイオン電流を極大化することができ、これによりサイズの大きいクラスターイオンを効率良く得ることが可能となる。
In order to suppress the dissociation of the cluster as much as possible, the acceleration energy of the electrons needs to be about the ionization voltage.
This is because excess energy generated in ionization is used for dissociation of clusters, but the probability of ionization becomes low at a low voltage. Therefore, efficient ionization cannot be performed.
However, since the collision probability is increased by the above-described configuration of the present invention, the acceleration voltage of electrons can be reduced to 60 V or less, and the clusters can be efficiently ionized while dissociating the clusters as much as possible.
In addition, with the above configuration, a practical ion current having a cluster size of several thousand or more can be maximized, whereby a large size cluster ion can be efficiently obtained.

以上により得られるクラスターイオンは、薄膜形成中に薄膜表面に照射して、無加熱の被処理基板上に緻密で機械的強度の大きい高品質の薄膜を得ることが可能なクラスターアシスト成膜法に用いることができる。あるいは、基板表面に照射して基板を研磨する場合などに用いることができる。
また、材料クラスターは、基板表面に照射して配線や、薄膜形成などに用いることができる。
The cluster ions obtained as described above are applied to a cluster-assisted film-forming method that can irradiate the surface of the thin film during thin film formation and obtain a high-quality thin film with high mechanical strength on a non-heated substrate. Can be used. Alternatively, it can be used when the substrate surface is irradiated to polish the substrate.
The material cluster can be used for wiring, thin film formation, etc. by irradiating the substrate surface.

つぎに、本発明の実施例について説明する。
以下の実施例では限られたガス種、膜材料等により説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
[実施例1]
実施例1は、本発明の構成を適用してガスクラスターイオン化装置を構成したものである。
図1に本実施例におけるガスクラスターイオン化源の概略図を示す。
図1において、1はクラスター生成室、2は高圧ガス導入部、3はノズル、4はスキマー、Aはスキマー径、5はビーム調整室、6はイオン化室、7は磁界発生装置、8はイオン化室排気ポートである。
また、9は熱フィラメント、10は熱電子加速用電極、11は引き出し電極、12はアインツェルレンズ、13はイオン導入口、14はクラスターイオン加速用電源である。
Next, examples of the present invention will be described.
The following examples will be described with reference to limited gas species, film materials, etc., but the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
In Example 1, a gas cluster ionization apparatus is configured by applying the configuration of the present invention.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a gas cluster ionization source in the present embodiment.
In FIG. 1, 1 is a cluster generation chamber, 2 is a high-pressure gas introduction part, 3 is a nozzle, 4 is a skimmer, A is a skimmer diameter, 5 is a beam adjusting chamber, 6 is an ionization chamber, 7 is a magnetic field generator, and 8 is ionization. This is a room exhaust port.
Further, 9 is a hot filament, 10 is a thermoelectron acceleration electrode, 11 is an extraction electrode, 12 is an Einzel lens, 13 is an ion inlet, and 14 is a cluster ion acceleration power source.

本実施例のガスクラスターイオン源で生成されたクラスターイオンは、イオン導入口13を通して、図示しない真空チャンバー内で、成膜を行う被処理基板やエッチングを行う被処理基板に照射される。
このようなクラスターイオンの生成について、つぎに説明する。
まず、クラスター生成室1において、ノズル3から高速で噴射した高圧ガスは、断熱冷却されてクラスターが生成される。
この生成されたクラスターは、クラスター生成室1とスキマー4を介して隣接されたクラスタービーム調整室5内のイオン化室6へスキマー4を経て導入される。イオン化室6はクラスター導入部と出射部以外は隔壁により完全に閉じた構成となっており、イオン化室6内のガスは、排気ポート8から例えばポンプ等の排気手段(不図示)により排気され、常にビーム調整室5よりも低い圧力状態に維持されている。
イオン化室6の圧力はイオン化室のコンダクタンスと排気速度、クラスタービーム強度などで変化する。
本実施例では、図示されていないが、圧力調整のためにクラスター導入部と出射部のコンダクタンスや排気ポートのコンダクタンスを調整できる構成とすることで、イオン化室の圧力を調整可能とされている。
クラスターの入射部のイオン化室側にクラスターをイオン化するための熱電子放出源である熱フィラメント9が設けられている。
また、ここから放出された熱電子を電界の印加によりクラスターの飛行方向に平行に加速するため、クラスター出射部側に熱電子加速用電極10が設置されている。さらに、クラスターの飛行方向に平行に磁界を印加する磁界発生装置7がイオン源を取り囲むように設けられている。
The cluster ions generated by the gas cluster ion source of the present embodiment are irradiated through the ion introduction port 13 to the substrate to be processed and the substrate to be etched in a vacuum chamber (not shown).
The generation of such cluster ions will be described next.
First, in the cluster generation chamber 1, the high-pressure gas injected at high speed from the nozzle 3 is adiabatically cooled to generate a cluster.
The generated cluster is introduced via the skimmer 4 into the ionization chamber 6 in the cluster beam adjusting chamber 5 adjacent to the cluster generation chamber 1 via the skimmer 4. The ionization chamber 6 is configured to be completely closed by a partition except for the cluster introduction portion and the emission portion, and the gas in the ionization chamber 6 is exhausted from the exhaust port 8 by an exhaust means (not shown) such as a pump. The pressure is always kept lower than that of the beam adjusting chamber 5.
The pressure in the ionization chamber 6 varies depending on conductance, exhaust speed, cluster beam intensity, and the like of the ionization chamber.
Although not shown in the present embodiment, the pressure in the ionization chamber can be adjusted by adjusting the conductance of the cluster introduction part and the emission part and the conductance of the exhaust port for pressure adjustment.
A hot filament 9 which is a thermoelectron emission source for ionizing the cluster is provided on the ionization chamber side of the cluster entrance.
Further, in order to accelerate the thermoelectrons emitted therefrom in parallel with the flight direction of the cluster by applying an electric field, a thermoelectron acceleration electrode 10 is provided on the cluster emission part side. Furthermore, a magnetic field generator 7 that applies a magnetic field parallel to the flight direction of the cluster is provided so as to surround the ion source.

つぎに、本実施例のガスクラスターイオン化装置によるイオン化方法について、さらに詳細に説明する。
ノズルから放出されたガス分子は超音速でスキマー方向に加速・冷却され、途中分子同士結合して中性クラスターが生成される。
中性クラスターの生成はノズル中心付近で効率良く生じ、径方向に急速にクラスター生成確率は小さくなる。生成した中性クラスターは加速された状態を維持してスキマー4を経てイオン化室へ導入される。
この中性クラスターは平均数千の分子・原子からなり、非常に大きな質量を持つことから飛行方向は他分子・原子との衝突では容易には変化せず、ほぼ直線的に進行する。
このため、イオン化室6の導入部の開口径はスキマー径Aと同じか、僅かに大きい程度でも、中性クラスターのイオン化室6への侵入確率は大きくは減少しない。
また、イオン化室6内においても中性クラスターの存在確率は中心付近で非常に高くなっている。
イオン化室6は排気され、かつ、ビーム調整室5とは僅かな開口部でしかつながっていないため、低い圧力を維持することが容易である。
この結果、熱電子放出用のイオン化室6内部で加熱するフィラメント9の寿命も長く維持できる。
イオン化室6に導入された中性クラスターは直進性が高いため、イオン化室中心付近に局在しており、飛行過程に於いて、フィラメント9から放出され、加速された熱電子によってイオン化される。
この時、フィラメント9から放出された熱電子は熱電子加速用電極10および磁界発生装置7で形成されたクラスター飛行方向に平行な磁場の影響で、中性クラスターの飛行方向と平行にしかもサイクロトロン運動をしながらクラスターと衝突する。これにより、クラスターをイオン化する。
磁界の分布によって、特に中性クラスター密度の高いイオン化室中心付近の電子密度が高くなるようにすることも可能である。
Next, the ionization method using the gas cluster ionization apparatus of the present embodiment will be described in more detail.
Gas molecules emitted from the nozzle are accelerated and cooled in the skimmer direction at supersonic speed, and molecules are bonded to each other to generate neutral clusters.
Neutral clusters are generated efficiently near the center of the nozzle, and the probability of cluster generation decreases rapidly in the radial direction. The generated neutral clusters are introduced into the ionization chamber via the skimmer 4 while maintaining an accelerated state.
This neutral cluster consists of several thousand molecules / atoms on average, and has a very large mass, so the flight direction does not change easily in collision with other molecules / atoms, and proceeds almost linearly.
For this reason, even if the opening diameter of the introduction part of the ionization chamber 6 is the same as or slightly larger than the skimmer diameter A, the probability of penetration of the neutral clusters into the ionization chamber 6 is not greatly reduced.
Also in the ionization chamber 6, the existence probability of neutral clusters is very high near the center.
Since the ionization chamber 6 is evacuated and connected to the beam adjustment chamber 5 with only a few openings, it is easy to maintain a low pressure.
As a result, the lifetime of the filament 9 heated inside the ionization chamber 6 for thermionic emission can be maintained long.
Since the neutral cluster introduced into the ionization chamber 6 has high straightness, it is localized near the center of the ionization chamber, and is emitted from the filament 9 and ionized by accelerated thermoelectrons during the flight process.
At this time, the thermoelectrons emitted from the filament 9 are affected by the magnetic field parallel to the cluster flight direction formed by the thermoelectron accelerating electrode 10 and the magnetic field generator 7, and are parallel to the flight direction of the neutral cluster and also have a cyclotron motion. While colliding with the cluster. Thereby, the cluster is ionized.
Depending on the distribution of the magnetic field, it is possible to increase the electron density particularly near the center of the ionization chamber having a high neutral cluster density.

以上のように、熱電子放出用のフィラメント9、熱電子加速用電極10、磁界発生装置7により、中性クラスターの存在確率の高い領域での電子密度を上げ、サイクロトロン運動をさせると共に中性クラスターの飛行方向と平行に電子を加速する。
これにより、クラスターとの衝突確率は飛躍的に大きくなり、イオン化効率も飛躍的に高めることが可能となる。
また、上記実施例のようにイオン化効率を電子密度や衝突確率の増加で補うことで、熱電子の加速電圧を60V以下にしても、効率良くクラスターイオンを生成することができる。
また、加速電圧とクラスターサイズの関係から、加速電圧はイオン化ポテンシャルに近いほどクラスターの崩壊を起こさずにイオン化でき、大きいサイズのクラスターイオンを生成するのにも非常に有効である。
また、真空度を低く維持できるため、フィラメント寿命も長く出来、イオン源の長時間安定稼動が可能になる。
さらに、イオン化室6内のガス圧力はビーム調整室5よりも低く維持されている。
このため、イオン化室6でイオン化されたクラスター以外の中性ガス分子のイオンが、拡散してイオン化室6外に漏れることを防止することができる。
本実施例によれば、従来例のように、イオン化室6のクラスター入射口や出射口から拡散して漏れたイオンはクラスターイオン加速電圧14で加速されて、スキマーや他の電極に入射し、電極の破壊やスパッタして汚染源となるような問題は生じない。
As described above, the electron density in the region where the existence probability of the neutral cluster is high is raised by the filament 9 for thermionic emission, the electrode 10 for thermionic electron acceleration, and the magnetic field generator 7, and the neutral cluster is caused to move while performing the cyclotron motion. Accelerate electrons parallel to the direction of flight.
As a result, the probability of collision with the cluster is dramatically increased, and the ionization efficiency can be dramatically increased.
Further, by supplementing the ionization efficiency with an increase in electron density and collision probability as in the above embodiment, cluster ions can be efficiently generated even if the acceleration voltage of the thermal electrons is 60 V or less.
In addition, from the relationship between the acceleration voltage and the cluster size, the closer to the ionization potential, the more the acceleration voltage can be ionized without causing cluster collapse, which is very effective for generating large-sized cluster ions.
Moreover, since the degree of vacuum can be kept low, the filament life can be extended, and the ion source can be operated stably for a long time.
Further, the gas pressure in the ionization chamber 6 is maintained lower than that of the beam adjustment chamber 5.
For this reason, it is possible to prevent ions of neutral gas molecules other than the clusters ionized in the ionization chamber 6 from diffusing and leaking out of the ionization chamber 6.
According to the present embodiment, as in the conventional example, ions that diffuse and leak from the cluster entrance and exit of the ionization chamber 6 are accelerated by the cluster ion acceleration voltage 14 and enter the skimmer and other electrodes. There is no problem that the electrode is destroyed or sputtered and becomes a contamination source.

[実施例2]
実施例2は、実施例1のガスクラスターイオン化装置に、スキマーとイオン化室との間でのクラスターの破壊を抑制する構成を、更に付加してガスクラスターイオン源を構成したものである。
本実施例は、実施例1と上記のクラスターの破壊を抑制する構成を付加した構成が異なるだけであり、他のガスクラスターイオン源の構成は全て共通するものであるから、実施例1と異なる構成についてのみ説明する。
図2に、本実施例におけるガスクラスターイオン化源の概略図を示す。
図2において、21はスキマー、22は排気ポートである。
[Example 2]
In the second embodiment, the gas cluster ion source is configured by further adding to the gas cluster ionization apparatus of the first embodiment a configuration that suppresses the destruction of the cluster between the skimmer and the ionization chamber.
The present embodiment is different from the first embodiment only in the configuration in which the configuration for suppressing the destruction of the cluster is added to that in the first embodiment, and the configurations of the other gas cluster ion sources are all common. Only the configuration will be described.
FIG. 2 shows a schematic diagram of a gas cluster ionization source in the present embodiment.
In FIG. 2, 21 is a skimmer and 22 is an exhaust port.

ガス分子・原子からなるクラスターは結合力が小さいため、飛行過程に於いて他のガス分子と衝突すると破壊してしまう。
このため、クラスター生成過程においては他のガス分子、原子との衝突確立を高くすると共に、生成後においては衝突確率を低く抑える必要がある。
本実施例の構成では、前述したようにイオン化室6の内部圧力は従来の構成に比べて低いため、上記のクラスターの破壊確率を低く抑えることができるため、効率良くクラスターイオンを生成できる。
しかし、実施例1の構成において、スキマー4とイオン化室6の間でクラスターの破壊が生じる可能性が考えられる。また、イオン化室6内の圧力もビーム調整室5内の圧力の影響を受ける。
このようなことから、本実施例では、図2に示すように、上記したスキマー4とイオン化室6間に、別のスキマー21を設け、更にスキマー4とスキマー21間を排気ポート22から排気するように構成した。
本実施例の構成によれば、スキマー4とイオン化室6の間でのクラスターの破壊を抑制することができ、より一層効率良くクラスターイオンを生成することが可能となる。
Clusters consisting of gas molecules and atoms have a low bonding force, so they will be destroyed if they collide with other gas molecules during the flight process.
For this reason, in the cluster generation process, it is necessary to increase the probability of collision with other gas molecules and atoms and to keep the probability of collision low after generation.
In the configuration of the present embodiment, as described above, since the internal pressure of the ionization chamber 6 is lower than that in the conventional configuration, the probability of destruction of the cluster can be suppressed low, and thus cluster ions can be generated efficiently.
However, in the configuration of the first embodiment, there is a possibility that cluster destruction occurs between the skimmer 4 and the ionization chamber 6. The pressure in the ionization chamber 6 is also affected by the pressure in the beam adjustment chamber 5.
For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 2, another skimmer 21 is provided between the skimmer 4 and the ionization chamber 6, and the space between the skimmer 4 and the skimmer 21 is exhausted from the exhaust port 22. It was configured as follows.
According to the configuration of this embodiment, it is possible to suppress the destruction of the cluster between the skimmer 4 and the ionization chamber 6, and it is possible to generate cluster ions more efficiently.

本発明の実施例1におけるガスクラスターイオン化装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the gas cluster ionization apparatus in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2におけるガスクラスターイオン化装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the gas cluster ionization apparatus in Example 2 of this invention. 従来例におけるガスクラスターイオン化装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the gas cluster ionization apparatus in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1:クラスター生成室
2:高圧ガス導入部
3:ノズル
4:スキマー
5:ビーム調整室
6:イオン化室
7:磁界発生装置
8:イオン化室排気ポート
9:熱フィラメント
10:熱電子加速用電極
11:引き出し電極
12:アインツェルレンズ
13:イオン導入口
14:クラスターイオン加速用電源
21:スキマー
22:排気ポート
1: Cluster generation chamber 2: High-pressure gas introduction unit 3: Nozzle 4: Skimmer 5: Beam adjustment chamber 6: Ionization chamber 7: Magnetic field generator 8: Ionization chamber exhaust port 9: Hot filament 10: Electron for thermoelectron acceleration 11: Extraction electrode 12: Einzel lens 13: Ion introduction port 14: Cluster ion acceleration power supply 21: Skimmer 22: Exhaust port

Claims (8)

ガスを噴射させて中性クラスターを生成するクラスター生成室と、前記クラスター生成室とスキマーを介して隣接されたクラスタービーム調整室とを有し、該クラスタービーム調整室内にイオン化室を備え、
前記クラスター生成室で生成された前記中性クラスターを、スキマー及びクラスタービーム調整室を経てイオン化室に導入し、前記中性クラスターをイオン化するクラスターイオン化方法であって、
前記イオン化室は前記クラスタービーム調整室と隔壁によって隔てられ、前記イオン化室内のガスを、該イオン化室に設けられた排気ポートより排気して、前記クラスタービーム調整室よりも低い圧力状態に維持し、
前記中性クラスターをイオン化することを特徴とするクラスターイオン化方法。
A cluster generation chamber for generating a neutral cluster by injecting gas; a cluster beam adjustment chamber adjacent to the cluster generation chamber via a skimmer; and an ionization chamber provided in the cluster beam adjustment chamber,
The neutral cluster generated in the cluster generation chamber is introduced into the ionization chamber via a skimmer and a cluster beam adjustment chamber, and the cluster ionization method ionizes the neutral cluster,
The ionization chamber is separated from the cluster beam adjustment chamber by a partition wall, the gas in the ionization chamber is exhausted from an exhaust port provided in the ionization chamber, and maintained at a lower pressure than the cluster beam adjustment chamber,
A cluster ionization method comprising ionizing the neutral cluster.
前記イオン化室は中性クラスター導入部とクラスターイオン出射部を有し、該中性クラスター導入部とクラスターイオン出射部の開口径のそれぞれを前記スキマーの径の1倍以上2倍以下に設定することを特徴とする請求項1に記載のクラスターイオン化方法。   The ionization chamber has a neutral cluster introduction part and a cluster ion emission part, and each of the opening diameters of the neutral cluster introduction part and the cluster ion emission part is set to be 1 to 2 times the diameter of the skimmer. The cluster ionization method according to claim 1. 前記イオン化室内の圧力状態を、前記イオン化室に設けられた排気ポートからの排気量を調節することにより、調整することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクラスターイオン化方法。   The cluster ionization method according to claim 1 or 2, wherein the pressure state in the ionization chamber is adjusted by adjusting an exhaust amount from an exhaust port provided in the ionization chamber. 前記イオン化室に設けられた電子放出手段によって放出された電子を、
前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に、電子加速用電極による電界の印加によって加速すると共に、磁界発生手段による磁界の印加によって電子のサイクロトロン運動を生じさせ、
前記中性クラスターをイオン化することを特徴とするクラスターイオン化方法。
Electrons emitted by the electron emission means provided in the ionization chamber,
In parallel with the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber, the electron acceleration electrode is accelerated by applying an electric field, and the magnetic field is generated by the magnetic field generating means to generate a cyclotron motion of electrons.
A cluster ionization method comprising ionizing the neutral cluster.
ガスを噴射させて中性クラスターを生成するクラスター生成室と、前記クラスター生成室とスキマーを介して隣接されたクラスタービーム調整室とを有し、該クラスタービーム調整室内にイオン化室を備え、
該クラスター生成室で生成された中性クラスターを、スキマー及びクラスタービーム調整室を経てイオン化室に導入し、前記中性クラスターをイオン化するクラスターイオン化装置であって、
前記イオン化室は、前記クラスタービーム調整室と隔壁によって隔てられると共に、該イオン化室内を排気する排気ポートを有し、
前記排気ポートから排気することによって、前記クラスタービーム調整室よりも減圧可能に構成されている排気手段を有することを特徴とするクラスターイオン化装置。
A cluster generation chamber for generating a neutral cluster by injecting gas; a cluster beam adjustment chamber adjacent to the cluster generation chamber via a skimmer; and an ionization chamber provided in the cluster beam adjustment chamber,
A cluster ionization apparatus for introducing a neutral cluster generated in the cluster generation chamber into an ionization chamber through a skimmer and a cluster beam adjustment chamber, and ionizing the neutral cluster,
The ionization chamber is separated from the cluster beam adjustment chamber by a partition wall, and has an exhaust port for exhausting the ionization chamber,
A cluster ionization apparatus comprising exhaust means configured to be able to be depressurized more than the cluster beam adjustment chamber by exhausting from the exhaust port.
前記イオン化室は、前記中性クラスターを導入する中性クラスター導入部と、前記イオン化室でイオン化されたクラスターイオンの出射部を有し、
前記中性クラスター導入部の開口径と前記クラスターイオン出射部の開口径が、前記スキマーの径の1倍以上2倍以下に設定されていることを特徴とする請求項5に記載のクラスターイオン化装置。
The ionization chamber has a neutral cluster introduction portion for introducing the neutral cluster, and an emission portion for cluster ions ionized in the ionization chamber,
6. The cluster ionization apparatus according to claim 5, wherein an opening diameter of the neutral cluster introduction part and an opening diameter of the cluster ion emission part are set to be not less than 1 and not more than 2 times the diameter of the skimmer. .
前記排気手段は排気ポートからの排気量を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項5に記載のクラスターイオン化装置。   The cluster ionization apparatus according to claim 5, wherein the exhaust means is configured to be capable of adjusting an exhaust amount from an exhaust port. 前記イオン化室は、
前記中性クラスターをイオン化するための電子を放出する電子放出フィラメントと、
前記電子放出フィラメントによって放出された電子を、前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に加速する電子加速用電極と、
前記電子放出フィラメントによって放出された電子に、前記イオン化室に導入された中性クラスターの飛行方向と平行に電子のサイクロトロン運動を生じさせる磁場発生手段と、
を備えていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載のクラスターイオン化装置。
The ionization chamber is
An electron emission filament that emits electrons for ionizing the neutral clusters;
An electron accelerating electrode that accelerates electrons emitted by the electron emitting filament in parallel with the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber;
Magnetic field generating means for causing electrons emitted by the electron-emitting filament to generate a cyclotron motion of electrons parallel to the flight direction of the neutral cluster introduced into the ionization chamber;
The cluster ionization apparatus according to any one of claims 5 to 7, further comprising:
JP2006145399A 2006-05-25 2006-05-25 Method and apparatus for ionizing cluster Pending JP2007317491A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006145399A JP2007317491A (en) 2006-05-25 2006-05-25 Method and apparatus for ionizing cluster

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006145399A JP2007317491A (en) 2006-05-25 2006-05-25 Method and apparatus for ionizing cluster

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007317491A true JP2007317491A (en) 2007-12-06

Family

ID=38851178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006145399A Pending JP2007317491A (en) 2006-05-25 2006-05-25 Method and apparatus for ionizing cluster

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007317491A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199036A (en) * 2009-02-27 2010-09-09 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Generating method of gas cluster ion beam, and processing method of solid surface using its method
JP2012004012A (en) * 2010-06-18 2012-01-05 Nachi Fujikoshi Corp Gas cluster ion beam device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199036A (en) * 2009-02-27 2010-09-09 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Generating method of gas cluster ion beam, and processing method of solid surface using its method
JP2012004012A (en) * 2010-06-18 2012-01-05 Nachi Fujikoshi Corp Gas cluster ion beam device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4926067B2 (en) Ionizer and method for gas cluster ion beam formation
US7521699B2 (en) Apparatus and method for doping
JP3791783B2 (en) Ion attachment mass spectrometer, ionizer, and ionization method
US8759788B1 (en) Ion source
JP4977008B2 (en) Method and apparatus for improving beam stability in high current gas cluster ion beam processing system
KR100904313B1 (en) System and method for removing contaminant particles relative to an ion beam
US8993982B2 (en) Switchable ion gun with improved gas inlet arrangement
US7038389B2 (en) Magnetron plasma source
JPH0855600A (en) Ion implantation machine,ion beam neutralizer used for it and method of introducing negative charge electron into positive charge ion beam
US10455683B2 (en) Ion throughput pump and method
JP2007066796A (en) Gas cluster ion beam apparatus
JP6908138B2 (en) Ionizer and mass spectrometer
JP2007317491A (en) Method and apparatus for ionizing cluster
JP2013251258A (en) Improved imaging and processing for plasma ion source
JPH10162770A (en) Doping device and doping processing method
JP3064214B2 (en) Fast atom beam source
JP6632937B2 (en) Gas cluster beam system
JPH06310297A (en) Generating method and device of low energy neutral particle beam
JP3363040B2 (en) Fast atom beam source
JPH02121233A (en) Ion source
JP2003257360A (en) Electron impact ion source
JP2006114241A (en) Electron beam generator, cluster ion beam device
JP2007280782A (en) Ion source
JP2654769B2 (en) Ion implanter
JP2000235959A (en) Doping treatment method