JP2728417B2 - Ion source with microwave heating type evaporating furnace - Google Patents

Ion source with microwave heating type evaporating furnace

Info

Publication number
JP2728417B2
JP2728417B2 JP63030741A JP3074188A JP2728417B2 JP 2728417 B2 JP2728417 B2 JP 2728417B2 JP 63030741 A JP63030741 A JP 63030741A JP 3074188 A JP3074188 A JP 3074188A JP 2728417 B2 JP2728417 B2 JP 2728417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
furnace
microwave
ion source
solid sample
plasma
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 - Lifetime
Application number
JP63030741A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01206547A (en
Inventor
英巳 小池
訓之 作道
克己 登木口
関  孝義
健介 雨宮
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63030741A priority Critical patent/JP2728417B2/en
Publication of JPH01206547A publication Critical patent/JPH01206547A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2728417B2 publication Critical patent/JP2728417B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン打込み装置や、薄膜形成、表面改質
等のイオン加工機に使われるイオン源に係り、特に数10
0℃の温度で10-3Torr程度の蒸気圧を持つ試料のイオン
を、長時間安定に引出すのに好適な機能を持つイオン源
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion source used in an ion implantation apparatus and an ion processing machine for forming a thin film and modifying a surface.
The present invention relates to an ion source having a function suitable for stably extracting ions of a sample having a vapor pressure of about 10 −3 Torr at a temperature of 0 ° C. for a long time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のイオン源の試料加熱炉は、特開昭56-132754号
公報の実施例1に記載のように、タングステンヒータや
シースヒータを炉の回りに巻いたものとなつていた。
As described in Example 1 of JP-A-56-132754, a conventional sample heating furnace for an ion source is one in which a tungsten heater or a sheath heater is wound around the furnace.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術では、タングステンヒータの場合、断線
しやすいため、試料交換や炉清掃時の取扱いが大変であ
る。一方シースヒータの場合、最高使用温度が500℃前
後で低い、などの問題があつた。
In the above-mentioned conventional technology, in the case of a tungsten heater, disconnection is easily caused, so handling during sample replacement and furnace cleaning is difficult. On the other hand, in the case of the sheath heater, there was a problem that the maximum operating temperature was low at around 500 ° C.

本発明の目的は、試料交換や炉清掃時の取扱いが容易
で最高使用温度の高い蒸発炉を持つイオン源を実現する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize an ion source having an evaporating furnace having a high maximum operating temperature, which is easy to handle during sample exchange and furnace cleaning.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記問題点は、タングステンヒータやシースヒータを
使用する限り大なり小なり避けえないものである。その
ため、上記目的を達成するためには、ヒータを使用しな
い加熱方法が必要である。具体的にはマイクロ波を加熱
に使用することで達成される。
The above problems are unavoidable to a greater or lesser extent as long as a tungsten heater or a sheath heater is used. Therefore, in order to achieve the above object, a heating method that does not use a heater is required. Specifically, this is achieved by using microwaves for heating.

〔作用〕[Action]

一般に蒸発炉の構成材を使用されているカーボン系材
料は、マイクロ波を効率良く吸収する物質である。その
ため、矩形導波管や同軸線路の中にカーボン系材料で作
つた蒸発炉を置くだけの簡単な構成で、蒸発炉のみを効
率良く加熱することができる。そして、蒸発炉の温度を
導入するマイクロ波のパワーで制御する。
In general, a carbon-based material used as a constituent material of an evaporating furnace is a substance that efficiently absorbs microwaves. Therefore, it is possible to efficiently heat only the evaporating furnace with a simple configuration in which the evaporating furnace made of a carbon-based material is placed in a rectangular waveguide or a coaxial line. Then, the temperature of the evaporating furnace is controlled by the power of the introduced microwave.

上記構成の場合、カーボン製蒸発炉は導波管内の任意
の位置に設置できるため、構造の自由度が大きく、試料
交換や炉内清掃時の操作性の良い蒸発炉とすることが可
能となる。
In the case of the above configuration, since the carbon evaporating furnace can be installed at an arbitrary position in the waveguide, the degree of freedom of the structure is large, and the evaporating furnace with good operability at the time of sample exchange and cleaning in the furnace can be obtained. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。本
実施例では、プラズマの発生にもマイクロ波を使用して
おり、1つのマイクロ波発生器で試料蒸発炉の加熱とプ
ラズマの発生の両方を行なう構成になつている。本イオ
ン源は、マイクロ波発生器1,分岐導波管2,マイクロ波パ
ワー調整器3a,3b,マイクロ波導入フランジ4a,4b,放電電
極5,プラズマ室6,気体試料導入管7,蒸発炉加熱用導波管
8,固体試料蒸発炉9,イオンビーム引出し電極系10,磁界
発生器11で構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the microwave is also used for generating the plasma, and one microwave generator is used to heat both the sample evaporating furnace and generate the plasma. The ion source consists of a microwave generator 1, a branch waveguide 2, microwave power regulators 3a and 3b, microwave introduction flanges 4a and 4b, a discharge electrode 5, a plasma chamber 6, a gas sample introduction pipe 7, and an evaporating furnace. Heating waveguide
8, a solid sample evaporating furnace 9, an ion beam extraction electrode system 10, and a magnetic field generator 11.

同図において、マイクロ波発生器1で発生したマイク
ロ波は、分岐導波管2,マイクロ波パワー調整器3a,マイ
クロ波導入フランジ4aを経由して、放電電極5内に設置
されたプラズマ室6内にマイクロ波電界を発生させる。
一方、固体試料蒸発炉9に対しては、分岐導波管2,マイ
クロ波パワー調整器3b,マイクロ波導入フランジ4b,蒸発
炉加熱用導波管8を通してマイクロ波が供給される。本
実施例の場合、マイクロ波立体回路はすべて矩形導波管
を使用しており、分岐導波管2は、入射したマイクロ波
を等量ずつ両側に分岐する特性を持つている。また、マ
イクロ波パワー調整器3a,3bにはフラツプ型可変減衰器
を使用している。そのため、マイクロ波発生器1は常に
一定のマイクロ波を発生する機能だけを持つている。プ
ラズマ室6内にマイクロ波電界を発生させた状態で、磁
界発生器11によりプラズマ室6付近にマイクロ波電界と
直交する方向に磁界を印加し、さらに、気体試料導入管
7あるいは固体試料導入炉9からガス状試料を導入する
ことにより、プラズマ室6内に導入ガスのプラズマを発
生させることができる。そして、イオンビーム引出し電
極系10により、上記プラズマからイオンビーム21が引出
される。
In the figure, a microwave generated by a microwave generator 1 passes through a branch waveguide 2, a microwave power adjuster 3a, and a microwave introduction flange 4a, and a plasma chamber 6 installed in a discharge electrode 5 is provided. A microwave electric field is generated inside.
On the other hand, microwaves are supplied to the solid sample evaporating furnace 9 through the branch waveguide 2, the microwave power controller 3b, the microwave introducing flange 4b, and the evaporating furnace heating waveguide 8. In the case of the present embodiment, all the microwave three-dimensional circuits use rectangular waveguides, and the branch waveguide 2 has a characteristic of branching an incident microwave to both sides by an equal amount. A flap type variable attenuator is used for the microwave power adjusters 3a and 3b. Therefore, the microwave generator 1 has only a function of always generating a constant microwave. With the microwave electric field generated in the plasma chamber 6, a magnetic field is applied to the vicinity of the plasma chamber 6 in a direction orthogonal to the microwave electric field by the magnetic field generator 11, and further, the gas sample introduction pipe 7 or the solid sample introduction furnace is used. By introducing a gaseous sample from 9, plasma of the introduced gas can be generated in the plasma chamber 6. Then, the ion beam 21 is extracted from the plasma by the ion beam extraction electrode system 10.

第2図は、固体試料蒸発炉9ならびにプラズマ室6の
部分の詳細を示した図である。蒸発炉加熱用導波管8の
中には、導波管の寸法を小さくするためと固体試料蒸発
炉9を保持する目的で誘電体絶縁物12a,12b,12cが挿入
されている。固体試料蒸発炉9はカーボン製で炉本体9a
と押え蓋9bで構成されており、炉本体9aには、蒸発した
試料をプラズマ室6に導くための導入孔がついている。
そしてマイクロ波の入射側(本実施例の場合、押え蓋9b
の端部)形状を円錐状に形成し、この部分でのマイクロ
波の反射を少なくしている。固体試料の交換,補充は、
蒸発炉加熱用導波管8の先端部分押え板8bを取りはず
し、誘電体絶縁物12bと押え蓋9bをはずして行なう。固
体試料蒸発炉9の温度測定にはシース型熱電対13を使用
し、温度測定にマイクロ波の影響が入らないようにして
いる。固体試料蒸発炉9の温度制御は、上記熱電対13の
出力をマイクロ波パワー減衰器にフイードバツクして行
なう。固体試料蒸発炉9を1000℃まで加熱するのに必要
なマイクロ波パワーは、上記炉の設置状況により異なる
が、内容積10cm3を確保できる炉でも高々300Wと概算で
きる。
FIG. 2 is a diagram showing details of the solid sample evaporating furnace 9 and the plasma chamber 6. Dielectric insulators 12a, 12b, and 12c are inserted into the evaporating furnace heating waveguide 8 for the purpose of reducing the size of the waveguide and holding the solid sample evaporating furnace 9. The solid sample evaporation furnace 9 is made of carbon and has a furnace body 9a.
The furnace body 9a has an introduction hole for guiding the evaporated sample to the plasma chamber 6.
Then, on the microwave incident side (in the case of this embodiment, the holding lid 9b
The end is formed in a conical shape to reduce microwave reflection at this portion. Replacement and replenishment of solid samples
This is performed by removing the top end holding plate 8b of the evaporating furnace heating waveguide 8, and removing the dielectric insulator 12b and the holding lid 9b. A sheath-type thermocouple 13 is used for measuring the temperature of the solid sample evaporating furnace 9 so that the temperature measurement is not affected by microwaves. The temperature of the solid sample evaporation furnace 9 is controlled by feeding back the output of the thermocouple 13 to a microwave power attenuator. The microwave power required to heat the solid sample evaporating furnace 9 to 1000 ° C. depends on the installation conditions of the furnace, but can be roughly estimated to be 300 W at most even in a furnace capable of securing an internal volume of 10 cm 3 .

一方、プラズマの生成に必要なマイクロ波パワーも数
百Wのオーダーであり、本実施例は、出力1kW程度のマ
イクロ波発生器1を使用することにより、充分な性能を
発揮することができる。
On the other hand, the microwave power required for plasma generation is on the order of several hundred W, and the present embodiment can exhibit sufficient performance by using the microwave generator 1 having an output of about 1 kW.

以上、本実施例によれば、1つのマイクロ波発生器で
プラズマの発生と固体試料の蒸発を同時に行なえるの
で、従来必要だつた固体試料蒸発炉加熱用ヒータ電源を
なくすことができる。さらに、プラズマおよび固体試料
蒸発炉に投入するマイクロ波パワーの調整を可変減衰器
で行なつているので、マイクロ波発生器出力を可変にす
る必要がなく、その電源を簡素化できる。
As described above, according to the present embodiment, since the generation of plasma and the evaporation of the solid sample can be simultaneously performed by one microwave generator, the heater power supply for the heating of the solid sample evaporation furnace, which is conventionally required, can be eliminated. Furthermore, since the microwave power supplied to the plasma and solid sample evaporating furnaces is adjusted by the variable attenuator, it is not necessary to make the microwave generator output variable, and the power source can be simplified.

なお、本実施例では蒸発炉加熱用導波管として矩形断
面のものを用いて説明したが、円形導波管等の他の導波
管を用いても同様の効果が得られることは明らかであ
る。さらに、プラズマの発生にマイクロ波放電以外の方
式を用いていても、次項で説明する固体試料蒸発炉の加
熱をマイクロ波で行なうことの効果が得られることも明
らかである。
In this example, the waveguide for heating the evaporating furnace was described as having a rectangular cross section. However, it is apparent that the same effect can be obtained by using another waveguide such as a circular waveguide. is there. Further, it is clear that even if a method other than the microwave discharge is used to generate the plasma, the effect of heating the solid sample evaporation furnace by the microwave described in the next section can be obtained.

また本実施例は、常温で蒸気圧の低い固体試料のみを
対象としたが、試料が固体である必然性はなく、液体試
料に対しても同様の効果が得られることは明らかであ
る。
Further, in this embodiment, only a solid sample having a low vapor pressure at normal temperature is targeted, but it is not necessary that the sample is a solid, and it is apparent that the same effect can be obtained for a liquid sample.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、導波管さえあれば電力を送ることが
でき、その中にマイクロ波を良く吸収し高温に耐えうる
物体で作つた固体試料蒸発炉を置くだけで装置が完成し
てしまうので、従来のヒータを巻いて加熱する固体試料
蒸発炉特有の問題点を一気に解決し、固体試料の交換,
補充が容易で、最高使用温度1000℃程度の炉を持つイオ
ン源を実現することができる。
According to the present invention, it is possible to transmit electric power only with a waveguide, and the apparatus is completed simply by placing a solid sample evaporating furnace made of an object that can absorb microwaves and withstand high temperatures therein. Therefore, the problems inherent in the solid sample evaporator, which heats by heating with a conventional heater, can be solved at once,
An ion source that is easy to replenish and has a furnace with a maximum operating temperature of about 1000 ° C. can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は第1図の
Iの部分の詳細図である。 1……マイクロ波発生器、2……分岐導波管、3a,3b…
…マイクロ波パワー調整器、4a,4b……マイクロ波導入
フランジ、5……放電電極、6……プラズマ室、7……
気体試料導入管、8(8a,8b)……蒸発炉加熱用導波
管、9(9a,9b)……固体試料蒸発炉、10……イオンビ
ーム引出し電極系、11……磁界発生器、12a,12b,12c…
…誘電体絶縁物、13……熱電対、21……イオンビーム。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed view of a portion I in FIG. 1 ... microwave generator, 2 ... branch waveguide, 3a, 3b ...
… Microwave power adjuster, 4a, 4b …… Microwave introduction flange, 5… Discharge electrode, 6… Plasma chamber, 7…
Gas sample introduction tube, 8 (8a, 8b) ... evaporating furnace heating waveguide, 9 (9a, 9b) ... solid sample evaporating furnace, 10 ... ion beam extraction electrode system, 11 ... magnetic field generator, 12a, 12b, 12c…
... dielectric insulator, 13 ... thermocouple, 21 ... ion beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 孝義 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 雨宮 健介 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−256344(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Takayoshi Seki 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Kensuke Amemiya 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (56) References JP-A-62-256344 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】固体試料を加熱して蒸発させ、これを放電
室に導入してプラズマ用ガスとし、このプラズマからイ
オンを引出す方式のイオン源において、上記固体試料の
加熱をマイクロ波で行なうことを特徴とするマイクロ波
加熱蒸発炉付イオン源。
1. A solid sample is heated and evaporated, and the solid sample is introduced into a discharge chamber to be used as a plasma gas, and the solid sample is heated by microwaves in an ion source for extracting ions from the plasma. An ion source equipped with a microwave heating evaporator.
【請求項2】請求項1記載のイオン源において、プラズ
マの発生にもマイクロ波を使用していることを特徴とす
る請求項1記載のマイクロ波加熱蒸発炉付イオン源。
2. The ion source according to claim 1, wherein microwaves are also used to generate plasma.
【請求項3】請求項2記載のイオン源において、プラズ
マの発生と固体試料の加熱を1つのマイクロ波発生器で
発生させたマイクロ波で行なうことを特徴とする請求項
2記載のマイクロ波加熱蒸発炉付イオン源。
3. The microwave heating apparatus according to claim 2, wherein the generation of plasma and the heating of the solid sample are performed by microwaves generated by a single microwave generator. Ion source with evaporator.
JP63030741A 1988-02-15 1988-02-15 Ion source with microwave heating type evaporating furnace Expired - Lifetime JP2728417B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63030741A JP2728417B2 (en) 1988-02-15 1988-02-15 Ion source with microwave heating type evaporating furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63030741A JP2728417B2 (en) 1988-02-15 1988-02-15 Ion source with microwave heating type evaporating furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01206547A JPH01206547A (en) 1989-08-18
JP2728417B2 true JP2728417B2 (en) 1998-03-18

Family

ID=12312100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63030741A Expired - Lifetime JP2728417B2 (en) 1988-02-15 1988-02-15 Ion source with microwave heating type evaporating furnace

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2728417B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01206547A (en) 1989-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0874386A2 (en) Apparatus and process for remote microwave plasma generation
JPH08212935A (en) Ion source device for ion implantation
TW201002843A (en) Microwave rotatable sputtering deposition
JPS5996632A (en) Microwave ion source
EP0291341B1 (en) Vaporizer system for ion source
JP2728417B2 (en) Ion source with microwave heating type evaporating furnace
JP3481953B2 (en) Equipment for coating substrates
CN108728800B (en) Multifunctional processing device used in vacuum environment
JP2002100298A (en) Feed gas vaporizer for arc chamber
JP3454384B2 (en) Ion beam generator and method
US6967334B2 (en) Ion source and ion beam device
JPH08274067A (en) Plasma generating device
JPH01246747A (en) Ion source
JPH0623569Y2 (en) Plasma generation reactor
JPH07320671A (en) Ion source for ion implanting device and method for heating solid source
JPH051895Y2 (en)
JPH0836983A (en) Ion source
JPH10223397A (en) Plasma processor
WO2001022465A1 (en) Plasma source of linear ion beam
JPS6417869A (en) Microwave plasma chemical vapor deposition device
JP2595640B2 (en) Plasma processing equipment
JP3498405B2 (en) Ion source
JP4114770B2 (en) Vacuum processing equipment for oxygen ion generation
JP4226276B2 (en) Vacuum processing equipment for generating negatively charged oxygen ions
JP2627000B2 (en) Ion implanter