JP2637948B2 - 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
- JP2637948B2 JP2637948B2 JP21534485A JP21534485A JP2637948B2 JP 2637948 B2 JP2637948 B2 JP 2637948B2 JP 21534485 A JP21534485 A JP 21534485A JP 21534485 A JP21534485 A JP 21534485A JP 2637948 B2 JP2637948 B2 JP 2637948B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode
- electron beam
- target
- cathode
- gun
- 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、特に金属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、特に金属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し
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し
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、更に電極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、更に電極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度機能
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度機能
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、電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配置され且つ、前
記アノードと同電位としたターゲットに照射させる細管
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、前記ターゲットからの
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、電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配置され且つ、前
記アノードと同電位としたターゲットに照射させる細管
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、前記ターゲットからの
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、電磁レンズにより集束され
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、金属をイオン化する際には金
属ターゲットに電子ビームを集束させて該金属を局所加
熱し徐々に蒸発させ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、電磁レンズにより集束され
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、金属をイオン化する際には金
属ターゲットに電子ビームを集束させて該金属を局所加
熱し徐々に蒸発させ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、2500゜K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
18）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７により徐々に集束されター
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、ターゲットチェンバ８内の金属ターゲット
12が電子ビーム照射によ蒸発しガス化する際に圧力上昇
を招き、真空度が低下し、１×10-5〜10-1Torr程度の雰
囲気になっても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
メートルとしている。金属ターゲット12をイオン化する
際には、一旦ターゲットチェンバ８内を十分に真空排気
後、金属ターゲット12に電子ビームを電磁レンズ７によ
り集束して照射し金属を溶かして蒸発させ、蒸発金属と
電子ビームの衝突電離により行う。
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、2500゜K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
18）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７により徐々に集束されター
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、ターゲットチェンバ８内の金属ターゲット
12が電子ビーム照射によ蒸発しガス化する際に圧力上昇
を招き、真空度が低下し、１×10-5〜10-1Torr程度の雰
囲気になっても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
メートルとしている。金属ターゲット12をイオン化する
際には、一旦ターゲットチェンバ８内を十分に真空排気
後、金属ターゲット12に電子ビームを電磁レンズ７によ
り集束して照射し金属を溶かして蒸発させ、蒸発金属と
電子ビームの衝突電離により行う。
尚、金属ターゲット12の交換はターゲットチェンバ８
に設けられたサービス口11により行なわれる。
に設けられたサービス口11により行なわれる。
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
電位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。
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
電位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。
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
ンビームを射出することができ、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
ンビームを射出することができ、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……サービス口、13……細孔、14……イオンビー
ム、16……バイアス電圧、17……初段加速電圧、18……
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……サービス口、13……細孔、14……イオンビー
ム、16……バイアス電圧、17……初段加速電圧、18……
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、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
ー内に配置され且つ、前記アノードと同電位としたター
ゲット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、前記ターゲット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 |
|---|---|---|---|
| JP21534485A JP2637948B2 (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21534485A JP2637948B2 (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6276144A JPS6276144A (ja) | 1987-04-08 |
| JP2637948B2 true JP2637948B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=16670744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21534485A Expired - Lifetime JP2637948B2 (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637948B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2653454B2 (ja) * | 1988-02-15 | 1997-09-17 | 輝彦 田島 | パルスイオンビーム発生装置 |
| JP2797310B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1998-09-17 | 日新電機株式会社 | 多価イオン注入装置 |
| JP5663973B2 (ja) * | 2010-06-18 | 2015-02-04 | 株式会社不二越 | ガスクラスターイオンビーム装置 |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP21534485A patent/JP2637948B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6276144A (ja) | 1987-04-08 |
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