JP2769506B2 - Ion source - Google Patents
Ion sourceInfo
- Publication number
- JP2769506B2 JP2769506B2 JP32897687A JP32897687A JP2769506B2 JP 2769506 B2 JP2769506 B2 JP 2769506B2 JP 32897687 A JP32897687 A JP 32897687A JP 32897687 A JP32897687 A JP 32897687A JP 2769506 B2 JP2769506 B2 JP 2769506B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- plasma
- ion
- electrons
- grid
- 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
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）この発明は、イオンビームを用いた成膜装置やエ
ッチングに有効なイオン源に関するものである。
（ロ）従来技術とその問題点
第４図は従来のイオン源の構造図を示すものである。
第４図においては、イオンはプラズマ室１と同電位のプ
ラズマグリッド32と引き出し電極33で構成されている。
プラズマ室１とプラズマグリッド32は取り出すイオンの
加速電圧５を印可し、引き出し電極33には、プラズマ室
から効率的にイオンを引き出すためにイオン加速電圧５
に対し、負の引き出し電圧８を印可している。このと
き、プラズマグリッド32と引き出しの電極の間には、強
い電界の領域34が発生する。この構造では、グリッド間
に形成される電界のため、プラズマ室からくる電子は、
その場で反射されプラズマ室１に戻され、プラズマ室か
らくるイオンだけがその電界で加速され外部へ引き出さ
れる。この場合、グリッド周辺でのプラズマ密度向上の
機構はなく、プラズマ室１で形成されるプラズマ密度に
よって、取り出せる電流が決定されていた。さらに、プ
ラズマ室からのイオン引き出し効率を高めるために、プ
ラズマグリッド32や引き出し電極33を多穴構造にする工
夫もなされているが、引き出される周辺でのプラズマ密
度向上のための機構もなく、プラズマグリッド32と引き
出し電極33にイオンが高速で衝撃するため各電極損傷の
問題もあった。
（ハ）発明の目的
この発明は同心円状の磁界を用いて、イオンと電子を
分離することによって、プラズマ室に電子を封じ込め、
かつ、イオン引き出し中央部で高密度プラズマを形成す
ることによって、長寿命な大電流・高密度イオンビーム
を引き出せる装置を提供するものである。
（ニ）問題点を解決するための手段
この発明のイオン源は第１図に示すようなイオン引き
出し方向に垂直な面に同心円状の分離磁界を発生できる
よう図３に示す磁石で構成された分離磁界グリッド２を
用いた装置と、イオンを引き出す電極６及びイオンビー
ムプロファイル調整用の収束電極を備えたもので、分離
磁界グリッドのプラズマ密度向上の効果により、大電流
のイオンを引き出す装置である。
（ホ）作用
図４に示す従来のイオン源では、イオン源の内部のプ
ラズマからイオンを外部へ引き出す場合、引き出し電極
に負の電圧を掛けイオンを引き出す。そのときに、イオ
ン引き出し口のプラズマグリッド電極32と引き出し電極
33の周辺では、それらの電極によって形成される電界に
よって電子は反射され、プラズマ室に戻される。従っ
て、最大引き出しイオン電流はプラズマ室１で形成され
るプラズマ密度によって決定される。
一般に、強い電界の領域においては、荷電粒子の運動
は、ほとんど電界による力で決定されるが、プラズマ内
部ではマクロ的電界はなく、磁界による力で決定され
る。この発明では、分離磁界２によってイオンと電子を
分離し、かつ、電界町域とプラズマの境界においては、
同心円状の磁界分布によって、イオン引き出し口の中心
に高速で活性な電子を集め、その部分での電子密度を飛
躍的に高めることで、電子との衝突で得られるイオン密
度を向上させることができる。従って、従来のイオン源
に比べ、イオン引き出し口の中心部から大電流のイオン
電流を取り出すことが可能になる。さらに、イオン引き
出し口の中心から多くの電流を取り出せることから、引
き出し口周辺の引き出し電極へのイオン衝撃も少なくす
ることができ、その電極の長寿命化も可能になる。
この発明は第１図に示す構成によって実現する。電子
やイオンの軌道の詳細は第５図に示す。
一般に、プラズマ内の荷電粒子は引き出し方向に垂直
な磁界とプラズマ内のポテンシャルによる運動速度によ
ってローレンツ力Ｆ
を受けて以下に示すラーモア半径Ｒで、サイクロトロン
運動を起こす。
また、磁束密度Ｂと磁界Ｈの間にはＢ＝μＨなる関係
がある。（μ：透磁率）ここでは、磁束密度を含めて磁
界という表記をとる。
エネルギー保存則から
なる関係があるから、ラーモア半径Ｒは
で表される。
イオンの質量は電子の質量に比べて非常に大きいの
で、通常の場合、イオンのラーモア半径は電子のそれよ
り大きい。このことに着目して、イオンのラーモア半径
をイオン引き出し部の半径４と分離磁界の厚み３より大
きく、かつ、電子のラーモア半径をイオン引き出し部の
半径４と分離磁界の厚み３より小さくなるような条件に
設定する。その条件により、イオンは磁界で曲げられる
半径が大きいため、直線的にイオン引き出し口に到達
し、収束電極23及び引き出し電極６の電位により引き出
されイオンビームとして取り出すことができる。
この状態を実現させるための条件は、次のとおりであ
る。
イオンのラーモア半径をRI、電子のラーモア半径を
RE、分離磁界の厚み３をdM、イオン引き出し口の半径４
をR0とすれば、
電子に関して、
RE＜R0/2かつRE＜dM （ａ）
イオンに関して
R0＜RIかつdM＜RI （ｂ）
の条件が成立する範囲で分離磁界の厚み、イオン引き出
し口の長さを決定すればよい。この条件では、プラズマ
室１と分離磁界グリッド２の境界では、電子だけが磁界
で曲げられ、分離磁界に少し入った場所で反射してプラ
ズマ室内１に戻されることになる。
一方、プラズマ内を荷電粒子が磁界中をドリフトする
場合、磁界に垂直な方向に磁界と速度で決定されるラー
モア半径で磁界方向へ39のように螺旋運動するから、分
離磁界２の内部では、同心円状の磁界分布によって、電
子は45のように螺旋運動をしながら、磁界分布の同心円
状に回転し、イオン引き出し口周辺で電離効率を高め、
プラズマ密度を向上させることができる。
さらに、加速電圧５と収束電圧７及び引き出し電圧８
により、イオン引き出し口で形成される電界層の面44付
近では、その電界のため電子は反射し分離磁界からのロ
ーレンツ力でプラズマ内部で43で示される軌道をとり、
イオン引き出し口中央部へ導かれ、非常に高い電子密度
の領域17が形成される。結果として、17のプラズマ密度
は高くなり、大きなイオン電流35を取り出すことが可能
になる。
上記作用から、同心円状の磁界の方向を、電子がグリ
ッド中央に向かうような方向に設定することで、イオン
引き出し中央でプラズマ密度の高い領域17を得ることが
できる。この効果のみを利用する場合は、イオンに関す
る磁界の条件（ｂ）はなくてもよい。
従って、本発明の分離磁界グリッドを用いることによ
って、以下の３つの効果によって大電流のイオンを引き
出すことができる。
（１）プラズマ室における電子の封じ込めによるプラズ
マ密度の向上
（２）分離磁界内部での螺旋運動による電子の電離効率
の向上によるプラズマ密度の向上
（３）分離磁界内部における、イオン加速電圧と引き出
し電圧によって生じる電界層での電子の反射とその磁界
によるイオン引き出し中央部への電子密度の向上による
プラズマ密度の向上
（ヘ）発明の実施例
以下、この発明の一実施例のイオン源について図面を
参照しながら説明する。
第２図は本発明のイオンビーム引き出し装置を用いた
イオン源の構成図を示すものである。
プラズマ室１はフイラメント21、アノード20から成り
立っている。磁石18は、磁界（第５図中42）を発生させ
るプラズマ室内のプラズマ生成を改善するために設置さ
れている。プラズマ室１の回りには加熱を防ぐために、
冷却パイプ22で水冷してある。プラズマ室１にはガス導
入口27からガスが導かれている。
まず、フイラメント21を電気的に加熱し、熱電子を発
生させる。フイラメント21とアノード20の間に数十Ｖの
電圧を印可し、グロー放電を開始し、導入されたガスの
原子の一部を電離させることで、電子とイオンを含むプ
ラズマ１が形成される。
プラズマ室１において発生した電子は、上記条件に設
定された分離磁界グリッドの磁界によって、第５図に示
す47の運動を起こす。即ち、
（１）プラズマ室１と分離磁界グリッド２の境界では、
電子は磁界で曲げられる半径が小さいため分離磁界で回
転・反射し、その結果、分離磁界に少し入った場所で反
射してプラズマ室内１に戻される。
（２）分離磁界内部では、形成された同心円状の磁界分
布によって、電子は、そのラーモア半径の螺旋運動45を
しながら、磁界分布の同心円状に回転し、イオン引き出
し口周辺で電離効率を高め、分離磁界中のプラズマ密度
46を向上させる。
（３）分離磁界の出口では、加速電圧５と収束電圧７と
引き出し電圧８によって形成される電界層の電界により
電子は反射させられ、さらに、分離磁界からのローレン
ツ力でプラズマ内部で43で示されるグリッド中心に向か
う軌道をとり、イオン引き出し口中央部へ導かれる。そ
の結果、非常に高い電子密度の領域17が形成され、その
プラズマ密度は著しく高くなる。実際には、分離磁界グ
リッド３はその中央へ行くに従って、磁束密度の強さは
小さくなるため、ラーモア半径は43で示すように、徐々
に大きくなる。
それ故、プラズマ密度の高い領域17から多くのイオン
が形成され、さらに、加速電圧５と収束電圧７及び引き
出し電圧８で形成される電界で引き出され、大きなイオ
ン電流が外部へ取り出される。
これら３つの効果が相乗的に働き、非常に効率よく大
きな電流を取り出すことが可能になる。
イオンビームプロファイルは、収束電圧と引き出し電
圧を変化させることにより、電界層の形状を可変し、調
整する。
第３図は、分離磁界グリッド２の構成例の図である。
同心円状の磁界分布は、リング型の非磁性のグリッドマ
ウント28に相異なる極性になるように対称に磁石を配
し、グリッド周辺部においては同心円方向の磁界30を、
グリッド中央部においては同心円状の磁界31を形成する
ことで実現する。磁界の強さは、グリッド中央部へ行く
程小さくなるが、グリッド半径の半分のところの磁界で
平均とし、上記条件になるよう、磁界分離グリッドの引
き出し半径４とその厚み３を決定する。当然、磁界が強
い方が必要とされる厚みが小さく、引き出し効率もよ
い。
実際の条件を概算すると、次のようになる。導入ガス
としてアルゴンを使用した場合、プラズマ室内の真空度
を10-4torr程度にすれば、放電プラズマ内のアルゴンイ
オン温度、電子温度はそれぞれ2eV、0.04eV程度である
ので、分離磁界の磁束密度の大きさを10ガウスのときイ
オンのラーモア半径は183mm、電子のラーモア半径は4.8
mmになる。従って、分離磁界として機能させるには、上
記の条件より、分離磁界厚みdMを4.8〜183mm、イオン引
き出し口半径R0は9.6〜183mmの範囲で設計すればよい。
大口径のイオン源の場合は、その条件に適した、グリ
ッドを多く組み合わせることで実現できる。
（ト）発明の効果
以上のように、この発明は分離磁界を用いたグリッド
にて、プラズマ室に電子を封じ込め、かつ、イオン引き
出し口の中心に高密度プラズマを生成し、大電流のイオ
ンビームを得ることができる。その装置の実現によっ
て、高速なイオンビームデポジッション、アシストデポ
ジッション、反応性スパッタ、イオンエチング処理が可
能になる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) The present invention relates to a film forming apparatus using an ion beam and an ion source effective for etching. (B) Conventional technology and its problems FIG. 4 shows a structural diagram of a conventional ion source.
In FIG. 4, the ions are composed of a plasma grid 32 having the same potential as the plasma chamber 1 and an extraction electrode 33.
The plasma chamber 1 and the plasma grid 32 are applied with an acceleration voltage 5 of ions to be extracted, and the extraction electrode 33 is charged with an ion acceleration voltage 5 to efficiently extract ions from the plasma chamber.
, A negative extraction voltage 8 is applied. At this time, a strong electric field region 34 is generated between the plasma grid 32 and the extraction electrode. In this structure, the electrons coming from the plasma chamber, due to the electric field created between the grids,
The light is reflected at the spot and returned to the plasma chamber 1, and only ions coming from the plasma chamber are accelerated by the electric field and extracted to the outside. In this case, there is no mechanism for improving the plasma density around the grid, and the current that can be taken out is determined by the plasma density formed in the plasma chamber 1. Furthermore, in order to increase the efficiency of extracting ions from the plasma chamber, the plasma grid 32 and the extraction electrode 33 have been devised to have a multi-hole structure. Since the ions bombard the grid 32 and the extraction electrode 33 at high speed, there is also a problem of damage to each electrode. (C) Object of the Invention The present invention uses a concentric magnetic field to separate ions and electrons, thereby confining electrons in a plasma chamber.
Another object of the present invention is to provide a device capable of extracting a long-life, high-current, high-density ion beam by forming high-density plasma at the center of the ion extraction. (D) Means for Solving the Problems The ion source of the present invention is constituted by the magnet shown in FIG. 3 so as to generate a concentric separation magnetic field on a plane perpendicular to the ion extraction direction as shown in FIG. An apparatus using the separation magnetic field grid 2, an electrode 6 for extracting ions, and a focusing electrode for adjusting an ion beam profile, and is an apparatus for extracting large current ions by the effect of improving the plasma density of the separation magnetic field grid. . (E) Function In the conventional ion source shown in FIG. 4, when extracting ions from the plasma inside the ion source to the outside, a negative voltage is applied to the extraction electrode to extract the ions. At that time, the plasma grid electrode 32 at the ion extraction port and the extraction electrode
Around 33, the electrons are reflected by the electric field created by those electrodes and returned to the plasma chamber. Therefore, the maximum extracted ion current is determined by the plasma density formed in the plasma chamber 1. In general, in the region of a strong electric field, the motion of the charged particles is almost determined by the force of the electric field, but there is no macro electric field inside the plasma, but is determined by the force of the magnetic field. According to the present invention, ions and electrons are separated by the separation magnetic field 2, and at the boundary between the electric field town and the plasma,
By concentric magnetic field distribution, high-speed active electrons are collected at the center of the ion extraction port, and the electron density at that part is dramatically increased, so that the ion density obtained by collision with electrons can be improved. . Therefore, compared with the conventional ion source, it is possible to extract a large current from the center of the ion extraction port. Furthermore, since a large amount of current can be extracted from the center of the ion extraction port, ion impact on the extraction electrode around the extraction port can be reduced, and the life of the electrode can be extended. The present invention is realized by the configuration shown in FIG. Details of the trajectories of electrons and ions are shown in FIG. In general, charged particles in the plasma are subject to Lorentz force F In response, cyclotron motion occurs at the Larmor radius R shown below. Further, there is a relation of B = μH between the magnetic flux density B and the magnetic field H. (Μ: magnetic permeability) Here, the term “magnetic field” including the magnetic flux density is used. From the law of conservation of energy Therefore, the Larmor radius R is It is represented by Since the mass of an ion is much larger than the mass of an electron, the Larmor radius of the ion is usually larger than that of the electron. Focusing on this, the Larmor radius of the ions is larger than the radius 4 of the ion extraction portion and the thickness 3 of the separation magnetic field, and the Larmor radius of the electrons is smaller than the radius 4 of the ion extraction portion and the thickness 3 of the separation magnetic field. Conditions. Under these conditions, the radius of the ions that can be bent by the magnetic field is large, so that the ions reach the ion extraction port linearly, are extracted by the potentials of the focusing electrode 23 and the extraction electrode 6, and can be extracted as an ion beam. The conditions for realizing this state are as follows. The Larmor radius of the ion is R I , and the Larmor radius of the electron is
R E , thickness of the separation magnetic field 3 is d M , radius of ion extraction port 4
If a and R 0, with respect to electrons, separated to the extent that the conditions of R E <R 0/2 and R 0 with respect to R E <d M (a) ion <R I and d M <R I (b) is satisfied The thickness of the magnetic field and the length of the ion extraction port may be determined. Under this condition, only the electrons are bent by the magnetic field at the boundary between the plasma chamber 1 and the separation magnetic field grid 2, reflected at a place slightly entering the separation magnetic field, and returned to the plasma chamber 1. On the other hand, when the charged particles drift in the magnetic field in the plasma, they spiral in the direction perpendicular to the magnetic field in the direction of the magnetic field at a Larmor radius determined by the magnetic field and the velocity as indicated by 39. Due to the concentric magnetic field distribution, electrons rotate concentrically in the magnetic field distribution while spiraling like 45, increasing ionization efficiency around the ion extraction port,
Plasma density can be improved. Further, acceleration voltage 5, convergence voltage 7, and extraction voltage 8
Therefore, in the vicinity of the surface 44 of the electric field layer formed at the ion extraction port, electrons are reflected by the electric field and take an orbit indicated by 43 inside the plasma by Lorentz force from the separation magnetic field,
The region is guided to the center of the ion extraction port, and a region 17 having a very high electron density is formed. As a result, the plasma density of 17 becomes high, and a large ion current 35 can be extracted. By setting the direction of the concentric magnetic field to the direction in which the electrons are directed toward the center of the grid from the above operation, a region 17 having a high plasma density can be obtained at the center of the ion extraction. When utilizing only this effect, the condition (b) of the magnetic field relating to the ions may not be necessary. Therefore, by using the separation magnetic field grid of the present invention, large current ions can be extracted by the following three effects. (1) Improvement of plasma density by confining electrons in the plasma chamber (2) Improvement of plasma density by improvement of ionization efficiency of electrons by spiral motion inside the separation magnetic field (3) Ion acceleration voltage and extraction voltage inside the separation magnetic field (F) Improvement of plasma density by reflection of electrons on the electric field layer caused by the electric field and increase of electron density toward the center of ion extraction by the magnetic field I will explain while. FIG. 2 shows a configuration diagram of an ion source using the ion beam extraction device of the present invention. The plasma chamber 1 is composed of a filament 21 and an anode 20. The magnet 18 is provided to improve the plasma generation in the plasma chamber that generates a magnetic field (42 in FIG. 5). To prevent heating around the plasma chamber 1,
Water is cooled by the cooling pipe 22. Gas is led into the plasma chamber 1 from a gas inlet 27. First, the filament 21 is electrically heated to generate thermoelectrons. By applying a voltage of several tens of volts between the filament 21 and the anode 20 to start glow discharge and ionizing some of the atoms of the introduced gas, the plasma 1 containing electrons and ions is formed. The electrons generated in the plasma chamber 1 cause the movement of 47 shown in FIG. 5 by the magnetic field of the separation magnetic field grid set under the above conditions. (1) At the boundary between the plasma chamber 1 and the separation magnetic field grid 2,
Electrons are rotated and reflected by the separation magnetic field because the radius of bending by the magnetic field is small. As a result, the electrons are reflected at a place slightly entering the separation magnetic field and returned to the plasma chamber 1. (2) Inside the separation magnetic field, the electrons are rotated concentrically in the magnetic field distribution while making a spiral motion 45 of the Larmor radius due to the formed concentric magnetic field distribution, thereby increasing the ionization efficiency around the ion extraction port. , Plasma density in the separating magnetic field
Improve 46. (3) At the exit of the separation magnetic field, electrons are reflected by the electric field of the electric field layer formed by the acceleration voltage 5, the convergence voltage 7, and the extraction voltage 8, and are further indicated by 43 inside the plasma due to the Lorentz force from the separation magnetic field. It takes a trajectory toward the center of the grid and is guided to the center of the ion extraction port. As a result, a region 17 having a very high electron density is formed, and its plasma density is significantly increased. Actually, the intensity of the magnetic flux density of the separating magnetic field grid 3 decreases toward the center thereof, so that the Larmor radius gradually increases as indicated by 43. Therefore, many ions are formed from the region 17 having a high plasma density, and are further extracted by the electric field formed by the acceleration voltage 5, the convergence voltage 7, and the extraction voltage 8, and a large ion current is extracted to the outside. These three effects work synergistically, and it is possible to extract a large current very efficiently. The ion beam profile changes and adjusts the shape of the electric field layer by changing the convergence voltage and the extraction voltage. FIG. 3 is a diagram of a configuration example of the separation magnetic field grid 2.
In the concentric magnetic field distribution, magnets are arranged symmetrically so as to have different polarities on a ring-type non-magnetic grid mount 28, and a concentric magnetic field 30 is provided around the grid.
This is realized by forming a concentric magnetic field 31 at the center of the grid. The strength of the magnetic field becomes smaller toward the center of the grid, but is averaged by the magnetic field at half the grid radius, and the extraction radius 4 and the thickness 3 of the magnetic field separation grid are determined so as to satisfy the above conditions. Naturally, the stronger the magnetic field, the smaller the required thickness and the better the extraction efficiency. Estimation of actual conditions is as follows. When argon is used as the introduced gas, if the degree of vacuum in the plasma chamber is set to about 10 -4 torr, the argon ion temperature and the electron temperature in the discharge plasma are about 2 eV and 0.04 eV, respectively. When the size is 10 Gauss, the Larmor radius of the ion is 183 mm, and the Larmor radius of the electron is 4.8.
mm. Thus, to function as a separation field, from the above conditions, the separation field thickness d M 4.8~183mm, ion outlet radius R 0 is may be designed in a range of 9.6～183Mm. In the case of a large-diameter ion source, it can be realized by combining many grids suitable for the conditions. (G) Advantages of the Invention As described above, the present invention confines electrons in the plasma chamber and generates high-density plasma at the center of the ion extraction port by using the grid using the separation magnetic field, thereby providing a high-current ion beam. Can be obtained. The realization of the apparatus enables high-speed ion beam deposition, assist deposition, reactive sputtering, and ion etching.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の動作を示す説明図、第２図は本発明の
実施例におけるイオン源の構成図、第３図は分離磁界の
説明図、第４図は従来のイオン源の説明図、第５図は分
離磁界周辺の電子とイオンの軌道説明図である。
１……プラズマ室、２……分離磁界グリッド、３……分
離磁界の厚み、４……イオン引き出し口半径、５……加
速電源、６……引き出し電極、７……収束電源、８……
引き出し電源、９……イオンに働くローレンツ力、10…
…電子に働くローレンツ力、11……イオンのラーモア半
径、12……電子のラーモア半径、13……イオン（正電
荷）、14……電子（負電荷）、15……イオンビーム、16
……イオン源ボディー、17……高密度プラズマ、18……
プラズマ室用磁石、19……イオン源チャンバー、20……
アノード電極、21……フイラメント、22……水冷パイ
プ、23……収束電極、24……放電電源、25……フイラメ
ント電源、26……絶縁碍子、27……ガス導入口、28……
分離磁界マウント、29……分離磁界用磁石、30……同心
円状磁界、31……同心円方向磁界、32……プラズマグリ
ッド電極、33……引き出し電極、34……グリッド電位の
差によって形成される電界層、35……イオン軌道、36…
…電子軌道、37……上方向の分離磁界成分、38……下方
向の分離磁界成分、39……磁界による螺旋運動、40……
グリッド電位の差によって形成される電界層の厚み、42
……プラズマ室内の磁界、43……グリッド電位の差によ
って形成される電界層の電界で反射される電子軌道、44
……グリッド電位の差によって形成される電界層とプラ
ズマの境界、45……電子の螺旋運動軌道、46……電子の
螺旋運動による高密度プラズマ（17より小）、47……分
離磁界で反射される電子の軌道BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operation of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an ion source in an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of a separation magnetic field, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a conventional ion source, and FIG. 5 is an explanatory view of trajectories of electrons and ions around a separation magnetic field. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma chamber, 2 ... Separation magnetic field grid, 3 ... Separation magnetic field thickness, 4 ... Ion extraction radius, 5 ... Acceleration power supply, 6 ... Extraction electrode, 7 ... Convergence power supply, 8 ...
Drawer power supply, 9 ... Lorentz force acting on ions, 10 ...
... Lorenz force acting on electrons, 11 ... Larmor radius of ion, 12 ... Larmor radius of electron, 13 ... Ion (positive charge), 14 ... Electron (negative charge), 15 ... Ion beam, 16
…… Ion source body, 17… High density plasma, 18 ……
Magnet for plasma chamber, 19 ... Ion source chamber, 20 ...
Anode electrode, 21… filament, 22… water cooling pipe, 23… focusing electrode, 24… discharge power, 25… filament power, 26… insulator, 27… gas inlet, 28…
Separating magnetic field mount, 29: Separating magnetic field magnet, 30: Concentric magnetic field, 31: Concentric magnetic field, 32: Plasma grid electrode, 33: Leader electrode, 34: Formed by the difference in grid potential Electric field layer, 35 ... Ion orbit, 36 ...
… Electron orbit, 37… upward separating magnetic field component, 38… downward separating magnetic field component, 39… helical motion by magnetic field, 40…
The thickness of the electric field layer formed by the difference in grid potential, 42
... magnetic field in plasma chamber, 43 ... electron trajectory reflected by electric field of electric field layer formed by grid potential difference, 44
…… the boundary between the electric field layer and the plasma formed by the difference in grid potential, 45… the spiral trajectory of the electrons, 46… high-density plasma (smaller than 17) due to the spiral motion of the electrons, 47 …… reflected by the separating magnetic field Electron orbit
Claims (1)
磁界を発生させ、その分離磁界でイオンは通過できるよ
うに、かつ、電子は反射するようにその磁界の大きさと
その磁界の及ぶ厚みを設定することによって、プラズマ
室に電子を封じ込め効率的にプラズマの生成を支援し、
さらに、その分離磁界内部でのプラズマ密度を高める効
果によって大電流を得ることができるイオン源(57) [Claims] To generate a separation magnetic field in a direction perpendicular to the ion extraction direction in a concentric direction, and to set the size of the magnetic field and the thickness of the magnetic field so that the ions can pass and the electrons are reflected by the separation magnetic field. By confining electrons in the plasma chamber, efficiently supporting the generation of plasma,
Furthermore, an ion source capable of obtaining a large current by the effect of increasing the plasma density inside the separation magnetic field
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32897687A JP2769506B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32897687A JP2769506B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172560A JPH01172560A (en) | 1989-07-07 |
| JP2769506B2 true JP2769506B2 (en) | 1998-06-25 |
Family
ID=18216217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32897687A Expired - Lifetime JP2769506B2 (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769506B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112924531B (en) * | 2021-01-28 | 2023-07-28 | 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 | Ion mobility spectrometer migration tube, operation method and ion mobility spectrometer |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP32897687A patent/JP2769506B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01172560A (en) | 1989-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2648235B2 (en) | Ion gun | |
| JPH0627323B2 (en) | Sputtering method and apparatus | |
| JPH0360139B2 (en) | ||
| US6184532B1 (en) | Ion source | |
| JPS62235485A (en) | Ion source device | |
| EP0094473B1 (en) | Apparatus and method for producing a stream of ions | |
| JP2769506B2 (en) | Ion source | |
| US11004649B2 (en) | Ion source device | |
| JP3510174B2 (en) | Ion generator and film forming device | |
| JP7186884B2 (en) | Ion gun and ion milling device | |
| CN114540783A (en) | Ion implantation method for efficient ionization | |
| JPH0770512B2 (en) | Low energy ionized particle irradiation device | |
| JPH0488165A (en) | Sputtering type ion source | |
| JP2566602B2 (en) | Ion source | |
| CN217062007U (en) | High-efficient ionization ion generating device of ion implantation equipment | |
| JPH10275566A (en) | Ion source | |
| JP3364928B2 (en) | Sputter type ion source | |
| JPH089780B2 (en) | Thin film forming equipment | |
| Mori | A compact and intense negative heavy ion source | |
| GB2628519A (en) | Ion generation device for straight tube square electromagnetic ion implantation equipment | |
| EP0095879B1 (en) | Apparatus and method for working surfaces with a low energy high intensity ion beam | |
| JPH0665200B2 (en) | High-speed atomic beam source device | |
| JP2627420B2 (en) | Fast atom beam source | |
| JPS6127463B2 (en) | ||
| Dudnikov et al. | Surface plasma source for heavy negative ion production |