JP2637947B2 - ビームプラズマ型イオン銃 - Google Patents
ビームプラズマ型イオン銃Info
- Publication number
- JP2637947B2 JP2637947B2 JP20383585A JP20383585A JP2637947B2 JP 2637947 B2 JP2637947 B2 JP 2637947B2 JP 20383585 A JP20383585 A JP 20383585A JP 20383585 A JP20383585 A JP 20383585A JP 2637947 B2 JP2637947 B2 JP 2637947B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode
- target chamber
- electron beam
- gas
- cathode
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエッチング，デポジション，スパッタ等の
微細加工に使用されるイオンビーム装置のイオン銃に関
し、特にガス源用のビームプラズマ型イオン銃に関する
ものである。
微細加工に使用されるイオンビーム装置のイオン銃に関
し、特にガス源用のビームプラズマ型イオン銃に関する
ものである。
一般に安定なイオンの引出しを行わせる方法として電
子ビームの作る負の電位の谷にイオンを捕捉して引出す
ビームプラズマ型イオン銃が用いられている。
子ビームの作る負の電位の谷にイオンを捕捉して引出す
ビームプラズマ型イオン銃が用いられている。
従来のビームプラズマ型イオン銃では、カソードは金
属円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子
衝撃によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビー
ムを加速しアノードに続いて設けられたドリフトチュー
ブ，ダーゲットチェンバそれぞれの電位をアノードより
階段的に高くし、電位傾度をもたせプラズマ内のイオン
をアノード端へ加速してイオンビームを発生していた。
属円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子
衝撃によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビー
ムを加速しアノードに続いて設けられたドリフトチュー
ブ，ダーゲットチェンバそれぞれの電位をアノードより
階段的に高くし、電位傾度をもたせプラズマ内のイオン
をアノード端へ加速してイオンビームを発生していた。
上述した従来のビームプラズマ型イオン銃は、カソー
ド形状が加熱フィラメント，金属円筒等その構成要素が
多くなっていること、またアノード以降のドリフトチュ
ーブターゲットチェンバにも電圧を印加するため、それ
ぞれを絶縁する必要性もあること等構造が複雑化すると
ともにターゲットチェンバ内での操作性が悪くなるこ
と、更に電界領域でイオン化するためイオン初速度が揃
わないことなどから細いイオンビームを得るのが難しく
輝度が上らない等の欠点を有していた。
ド形状が加熱フィラメント，金属円筒等その構成要素が
多くなっていること、またアノード以降のドリフトチュ
ーブターゲットチェンバにも電圧を印加するため、それ
ぞれを絶縁する必要性もあること等構造が複雑化すると
ともにターゲットチェンバ内での操作性が悪くなるこ
と、更に電界領域でイオン化するためイオン初速度が揃
わないことなどから細いイオンビームを得るのが難しく
輝度が上らない等の欠点を有していた。
本発明の目的は、カソードに直熱形フィラメントを用
い、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速機能を
もたせ、アノード以降の後段加速電極を無くすことによ
り電極構造を簡素化させ、且つ集束電子ビームにより長
い距離をイオン化させ、高輝度のイオンビームを得るこ
とができるガス源用ビームプラズマ型イオン銃を提供す
るにある。
い、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速機能を
もたせ、アノード以降の後段加速電極を無くすことによ
り電極構造を簡素化させ、且つ集束電子ビームにより長
い距離をイオン化させ、高輝度のイオンビームを得るこ
とができるガス源用ビームプラズマ型イオン銃を提供す
るにある。
本発明のビームプラズマ型イオン銃は、中心部に細孔
を有する直熱型リボンフィラメントからなるカソードと
アノードとこのカソードとアノードの間に設けられ前記
アノードより負電位とした引出電極およびウェネルトを
有する電子銃と、前記アノードと同電位としたターゲッ
トチェンバーと、このターゲットチェンバー内に適当な
圧力の気体を導入するガス導入手段と、前記電子銃が発
生する電子ビームを通じて前記ターゲットチェンバー内
に導入された前記気体に照射させる細管と、この細管の
外周に配置され前記電子ビームを収束させるための電磁
レンズとを含み、前記気体からのイオンビームが前記電
子ビームの進路を遡り前記引出電極により加速されて前
記細孔より出射されることを特徴とする。
を有する直熱型リボンフィラメントからなるカソードと
アノードとこのカソードとアノードの間に設けられ前記
アノードより負電位とした引出電極およびウェネルトを
有する電子銃と、前記アノードと同電位としたターゲッ
トチェンバーと、このターゲットチェンバー内に適当な
圧力の気体を導入するガス導入手段と、前記電子銃が発
生する電子ビームを通じて前記ターゲットチェンバー内
に導入された前記気体に照射させる細管と、この細管の
外周に配置され前記電子ビームを収束させるための電磁
レンズとを含み、前記気体からのイオンビームが前記電
子ビームの進路を遡り前記引出電極により加速されて前
記細孔より出射されることを特徴とする。
本発明のビームプラズマ型イオン銃において、電子ビ
ームは直熱形フィラメントで発生され、引出電極、アノ
ードにより比較的高電圧で加速される。引出電極は、ア
ノードより負電位が印加されており初段加速を行う。こ
の加速された電子ビームは、電磁レンズにより収束され
つつ細管を通過し、ターゲットチェンバに達する。この
ターゲットチェンバでは、電子ビームの焦点をぼかし
（デフオーカス）内部に導入した気体を電子ビームとの
衝突電離によりイオン化する。
ームは直熱形フィラメントで発生され、引出電極、アノ
ードにより比較的高電圧で加速される。引出電極は、ア
ノードより負電位が印加されており初段加速を行う。こ
の加速された電子ビームは、電磁レンズにより収束され
つつ細管を通過し、ターゲットチェンバに達する。この
ターゲットチェンバでは、電子ビームの焦点をぼかし
（デフオーカス）内部に導入した気体を電子ビームとの
衝突電離によりイオン化する。
アノードからターゲットチェンバまでは全て同電位で
あり、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは電
子ビームの進路を遡り、引出電極により加速され、カソ
ードのリボンフィラメントの中心部の細孔を通過し、イ
オンビームとして照射される。このように、アノード電
極以降に電極を構成せず、無電界領域でイオン化するこ
とによりイオンの初速度を揃えることができ高輝度のイ
オンビームを発生することができる。
あり、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは電
子ビームの進路を遡り、引出電極により加速され、カソ
ードのリボンフィラメントの中心部の細孔を通過し、イ
オンビームとして照射される。このように、アノード電
極以降に電極を構成せず、無電界領域でイオン化するこ
とによりイオンの初速度を揃えることができ高輝度のイ
オンビームを発生することができる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。カソード
１は第２図に示すように細孔13を有するリボンフィラメ
ントからなり、2500K゜以上に直接加熱されると共にア
ノード２との間に100KV〜150KVの負の高電圧（加速電圧
15）が印加され、電子ビームを発生加速する。その際の
ビーム電流の制御はウェネルト３にバイアス電圧16を印
加して行う。引出電極４にはアノード２とカソード１の
間の電圧、例えばカソード１に対し正の50KVを印加し、
初段加速電圧17とする。カソード1,アノード2,ウェネル
ト３および引出電極４を設けた電子銃とターゲットチェ
ンバ８の間には細管６が設けられ、加速された電子ビー
ム５は、徐々に拡がりつつ細管６に進入するが細管６の
外側に配置した電磁レンズに７により徐々に収束されタ
ーゲットチェンバ８に導入される。電子銃とターゲット
チェンバ８それぞれには排気口9,10に連なる専用の真空
排気系を備えており（図示せず）、電子銃内は電子ビー
ムを発生するに必要な１×10-5Torr以下の高真空に保持
される一方、ターゲットチェンバ８は、同様に高真空に
排気されるが、ガス導入装置11からのガス導入により１
×10-5〜10-1Torr程度の雰囲気にして運転することがで
きる。細管６は電子銃とターゲットチェンバ８間の差圧
を保持できるよう、その口径を定めてある。本実施例で
は、その口径を15ミリメートリとしている。今ガス源か
らイオン化する際には、ターゲットチェンバ８内を一旦
十分に真空排気後、ガス導入装置11からガスを導入する
とともに、電子ビームを電磁レンズ７によりデフォーカ
スし、導入ガスと電子ビームとの衝突電離の確立を拡げ
て行う。
１は第２図に示すように細孔13を有するリボンフィラメ
ントからなり、2500K゜以上に直接加熱されると共にア
ノード２との間に100KV〜150KVの負の高電圧（加速電圧
15）が印加され、電子ビームを発生加速する。その際の
ビーム電流の制御はウェネルト３にバイアス電圧16を印
加して行う。引出電極４にはアノード２とカソード１の
間の電圧、例えばカソード１に対し正の50KVを印加し、
初段加速電圧17とする。カソード1,アノード2,ウェネル
ト３および引出電極４を設けた電子銃とターゲットチェ
ンバ８の間には細管６が設けられ、加速された電子ビー
ム５は、徐々に拡がりつつ細管６に進入するが細管６の
外側に配置した電磁レンズに７により徐々に収束されタ
ーゲットチェンバ８に導入される。電子銃とターゲット
チェンバ８それぞれには排気口9,10に連なる専用の真空
排気系を備えており（図示せず）、電子銃内は電子ビー
ムを発生するに必要な１×10-5Torr以下の高真空に保持
される一方、ターゲットチェンバ８は、同様に高真空に
排気されるが、ガス導入装置11からのガス導入により１
×10-5〜10-1Torr程度の雰囲気にして運転することがで
きる。細管６は電子銃とターゲットチェンバ８間の差圧
を保持できるよう、その口径を定めてある。本実施例で
は、その口径を15ミリメートリとしている。今ガス源か
らイオン化する際には、ターゲットチェンバ８内を一旦
十分に真空排気後、ガス導入装置11からガスを導入する
とともに、電子ビームを電磁レンズ７によりデフォーカ
スし、導入ガスと電子ビームとの衝突電離の確立を拡げ
て行う。
このイオン化を生じる領域はターゲットチェンバ８の
みでなく細管部６に於ても生じる。発生したイオンは発
生部位では周囲がアノード２と同じ電位であり電界の影
響を受けないので、拡散により軸方向に細管６を電子ビ
ームと逆方向に遡りアノード２に達し、引出電極４の負
電極により引っ張られ加速される。加速されたイオンは
第２図に示すカソード１をなすリボンフィラメントの中
心部に設けられた細孔13を通過し、イオンビーム14とし
て射出される。本実施例では、カソード１のリボンフィ
ラメントの幅Ｗを２ミリメートルとし、細孔13の直径を
0.5ミリメートルとしてある。
みでなく細管部６に於ても生じる。発生したイオンは発
生部位では周囲がアノード２と同じ電位であり電界の影
響を受けないので、拡散により軸方向に細管６を電子ビ
ームと逆方向に遡りアノード２に達し、引出電極４の負
電極により引っ張られ加速される。加速されたイオンは
第２図に示すカソード１をなすリボンフィラメントの中
心部に設けられた細孔13を通過し、イオンビーム14とし
て射出される。本実施例では、カソード１のリボンフィ
ラメントの幅Ｗを２ミリメートルとし、細孔13の直径を
0.5ミリメートルとしてある。
以上述べたとおり本発明は、電子ビームを発生する電
極部の構造を単純化でき、イオン化域の電極に複数の電
圧を加えることがないため構造を簡素化でき無電界領域
でイオン化することにより、指向性のよい高輝度のイオ
ンビームを射出すことができ、微細加工を高効率に実現
することができる。
極部の構造を単純化でき、イオン化域の電極に複数の電
圧を加えることがないため構造を簡素化でき無電界領域
でイオン化することにより、指向性のよい高輝度のイオ
ンビームを射出すことができ、微細加工を高効率に実現
することができる。
第１図は本発明一実施例の構成図、第２図は第１図に於
けるカソード１の主要部を示す斜視図である。 １……カソード、２……アノード、３……ウェネルト、
４……引出電極、５……電子ビーム、６……細管、７…
…電磁レンズ、８……ターゲットチェンバ、9,10……排
気、11……ガス導入装置、13……細孔、14……イオンビ
ーム、15……加速電圧、16……バイアス電圧、17……初
段加速電圧。
けるカソード１の主要部を示す斜視図である。 １……カソード、２……アノード、３……ウェネルト、
４……引出電極、５……電子ビーム、６……細管、７…
…電磁レンズ、８……ターゲットチェンバ、9,10……排
気、11……ガス導入装置、13……細孔、14……イオンビ
ーム、15……加速電圧、16……バイアス電圧、17……初
段加速電圧。
Claims (1)
- 【請求項１】中心部に細孔を有する直熱型リボンフィラ
メントからなるカソードとアノードとこのカソードとア
ノードの間に設けられ前記アノードより負電位とした引
出電極およびウェネルトを有する電子銃と、前記アノー
ドと同電位としたターゲットチェンバーと、このターゲ
ットチェンバー内に適当な圧力の気体を導入するガス導
入手段と、前記電子銃が発生する電子ビームを通じて前
記ターゲットチェンバー内に導入された前記気体に照射
させる細管と、この細管の外周に配置され前記電子ビー
ムを収束させるための電磁レンズとを含み、前記気体か
らのイオンビームが前記電子ビームの進路を遡り前記引
出電極により加速されて前記細孔より出射されることを
特徴とするビームプラズマ型イオン銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20383585A JP2637947B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20383585A JP2637947B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6264034A JPS6264034A (ja) | 1987-03-20 |
| JP2637947B2 true JP2637947B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=16480488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20383585A Expired - Lifetime JP2637947B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637947B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01109648A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-26 | Nec Corp | ビームプラズマ型イオン銃 |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP20383585A patent/JP2637947B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6264034A (ja) | 1987-03-20 |
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