JP3021762B2 - Electron impact ion source - Google Patents
Electron impact ion sourceInfo
- Publication number
- JP3021762B2 JP3021762B2 JP3110895A JP11089591A JP3021762B2 JP 3021762 B2 JP3021762 B2 JP 3021762B2 JP 3110895 A JP3110895 A JP 3110895A JP 11089591 A JP11089591 A JP 11089591A JP 3021762 B2 JP3021762 B2 JP 3021762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vacuum chamber
- plasma
- shield plate
- filament
- cathode
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電子衝撃型のイオン
源例えばカウフマン型、フリーマン型、バケット型のイ
オン源に於いて、カソードフィラメントの寿命を延長す
るための発明に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an invention for extending the life of a cathode filament in an electron impact type ion source, for example, a Kauffman type, Freeman type or bucket type ion source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の電子衝撃型イオン源は、真空チャ
ンバの中に原料ガスを導入し、真空チャンバ内に設けた
カソードフィラメントに通電してこれを加熱し、カソー
ドフィラメントとアノードである真空チャンバとの間に
放電を起こさせることにより原料ガスを励起しプラズマ
とする。カソードフィラメントからは熱電子が発生す
る。この熱電子は約５〜１００ｅＶの電子ビ−ムとなっ
て、原料ガス中の原子や分子を励起しイオン化してプラ
ズマとするのである。2. Description of the Related Art In a conventional electron impact ion source, a source gas is introduced into a vacuum chamber, a current is supplied to a cathode filament provided in the vacuum chamber, and the cathode filament is heated. Then, a discharge is caused to excite the source gas to generate plasma. Thermoelectrons are generated from the cathode filament. These thermoelectrons become electron beams of about 5 to 100 eV, and excite and ionize atoms and molecules in the source gas to form plasma.
【０００３】熱電子放出のために通常細いフィラメント
が用いられる。これは直径がコンマ数ｍｍ〜数ｍｍの高
融点金属よりなっている。例えばＷやＴａのフィラメン
トである。フィラメントがカソード電位、真空チャンバ
がアノード電位に保たれる。フィラメントは例えば１８
００〜２０００Ｋの高温である。フィラメントと、真空
チャンバの間でア−ク放電が起こる。フィラメントを太
くすると、フィラメントに流れる電流の作る磁場のため
に電子が放出され難くなる。このためフィラメントの直
径は２ｍｍφ以下とするのが好ましい。[0003] Thin filaments are usually used for thermionic emission. It is made of a high melting point metal having a diameter of a few mm to a few mm. For example, it is a filament of W or Ta. The filament is kept at cathode potential and the vacuum chamber is kept at anode potential. The filament is for example 18
It is a high temperature of 00 to 2000K. An arc discharge occurs between the filament and the vacuum chamber. When the filament is made thicker, electrons are less likely to be emitted due to the magnetic field created by the current flowing through the filament. For this reason, the diameter of the filament is preferably 2 mmφ or less.
【０００４】図３はカウフマン型イオン源の概略構成図
を示す。箱型の真空チャンバ１の内部にカソードフィラ
メント２が設けられる。真空チャンバ１の外周にはコイ
ル３が設置されこれによって真空チャンバ１内に縦方向
（軸方向）の磁場を生じている。真空チャンバ１の開口
部には多孔板であるプラズマ電極４と、引き出し電極５
が設けられる。これらの孔を通してイオンビ−ムが引き
出される。原料ガス導入口６から原料ガスが真空チャン
バの内部に導入され、カソードフィラメント２に通電さ
れて熱電子が飛び出し、真空チャンバ１との間にア−ク
放電が起こるようになっている。真空チャンバ１は冷却
水などにより強制的に冷却されている。FIG. 3 shows a schematic diagram of a Kauffman-type ion source. A cathode filament 2 is provided inside a box-shaped vacuum chamber 1. A coil 3 is provided on the outer periphery of the vacuum chamber 1, thereby generating a vertical (axial) magnetic field in the vacuum chamber 1. At the opening of the vacuum chamber 1, a plasma electrode 4 which is a perforated plate and an extraction electrode 5
Is provided. Ion beams are extracted through these holes. A source gas is introduced from the source gas inlet 6 into the vacuum chamber, and electricity is supplied to the cathode filament 2 so that thermoelectrons jump out and arc discharge occurs between the source and the vacuum chamber 1. The vacuum chamber 1 is forcibly cooled by cooling water or the like.
【０００５】バケット型イオン源の概略を図４によって
説明する。箱型の真空チャンバ１の内部にカソードフィ
ラメント２があり、真空チャンバ１の出口側にプラズマ
電極４、引き出し電極５がある。原料ガス入口６から、
原料ガスが真空チャンバ１内に導入される。このような
構造は図３のものと同じであるが、ここでは真空チャン
バ１の外壁に多数の磁石７が設けられる。これらは磁化
の方向が交互に反転するように並んでおり、真空チャン
バ１の壁面に沿ってカスプ磁場を作る。このようなイオ
ン源に於いてはいずれも、熱電子が加熱されたフィラメ
ントから放出される。An outline of a bucket type ion source will be described with reference to FIG. The cathode filament 2 is provided inside the box-shaped vacuum chamber 1, and the plasma electrode 4 and the extraction electrode 5 are provided at the outlet side of the vacuum chamber 1. From the raw material gas inlet 6,
Source gas is introduced into the vacuum chamber 1. Such a structure is the same as that of FIG. 3, but here, a large number of magnets 7 are provided on the outer wall of the vacuum chamber 1. These are arranged so that the directions of magnetization are alternately reversed, and create a cusp magnetic field along the wall surface of the vacuum chamber 1. In all such ion sources, thermionic electrons are emitted from the heated filament.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このような電子衝撃型
イオン源に於いて、カソードフィラメントは通電加熱さ
れている。熱電子が放出されるのであるからフィラメン
トの温度は極めて高い。熱電子が出るためには、タング
ステンの場合最低でも１６００Ｋでなければならない
が、通常は１８００〜２６００Ｋの温度になっている。
フィラメントは耐熱性の高い金属で作るが、それでもこ
のように高温にすると劣化しやすい。表面の一部が蒸発
してゆくためである。プラズマ生成されると、ここに存
在するイオンは殆ど正イオンである。カソードフィラメ
ントはプラズマに対して負電位になっているため、正イ
オンが放電電圧の程度のエネルギ−まで加速されてカソ
ードフィラメントに衝突する。正イオンの衝突によって
フィラメントの表面の一部がスパッタされる。In such an electron impact ion source, the cathode filament is heated by current. Since thermions are emitted, the temperature of the filament is extremely high. In order for thermoelectrons to be emitted, the temperature must be at least 1600K in the case of tungsten, but the temperature is usually 1800 to 2600K.
Although the filament is made of a metal having high heat resistance, it is liable to deteriorate at such a high temperature. This is because a part of the surface evaporates. When plasma is generated, the ions present here are almost positive ions. Since the cathode filament has a negative potential with respect to the plasma, the positive ions are accelerated to the energy of the discharge voltage and collide with the cathode filament. A part of the surface of the filament is sputtered by the collision of positive ions.
【０００７】このようにイオン源のカソードフィラメン
トは、高温であるため蒸発し、正イオンによりスパッタ
されるので表面からやせてゆき、急速に劣化する。特に
フィラメントは通電によって加熱されるので、一部に細
い部分ができると抵抗が局所的に高まり発熱量も増加す
る。この部分の温度がさらに上昇し熱電子の放出も局所
的に増えるから、正イオンのスパッタも増えて、この部
分がさらに加速度的にやせてゆく。そしてやがて断線す
る。このようにカソードフィラメントの寿命は短くて、
連続運転すると数十時間で断線してしまう。１００時間
ももつことはあまりない。カソードフィラメントを太く
するといいようだが、既に述べたようにそうすると、磁
場のために電子が飛び出し難くなるから望ましくない。
多数本のカソードフィラメントを真空チャンバ内に設置
するとこのような問題を解決できそうにみえるが、真空
チャンバの容積が狭いのでそれにも限界がある。個々の
フィラメントの寿命が延びているわけではないから根本
的な解決というわけではない。点検取替の頻度が軽減さ
れるだけである。[0007] As described above, the cathode filament of the ion source is evaporated at a high temperature and sputtered by positive ions, so that the cathode filament is thinned from the surface and rapidly deteriorates. In particular, since the filament is heated by energization, if a thin part is formed, the resistance is locally increased and the calorific value is also increased. Since the temperature of this portion further increases and the emission of thermoelectrons also increases locally, the number of positive ion spatters also increases, and this portion further becomes thinner at an accelerated rate. Then the wire breaks. Thus, the life of the cathode filament is short,
If it runs continuously, it will break in tens of hours. It is unlikely to last 100 hours. It would be nice to make the cathode filament thicker, but as already mentioned, this is not desirable because the magnetic field makes it difficult for electrons to jump out.
Although it seems that such a problem can be solved by installing a large number of cathode filaments in the vacuum chamber, there is a limit to this because the volume of the vacuum chamber is small. It is not a fundamental solution because the life of individual filaments is not extended. It only reduces the frequency of inspection and replacement.
【０００８】電子衝撃型のイオン源に於いて、カソード
フィラメントの負担を軽くし、カソードフィラメントの
寿命を延ばすことのできるイオン源を提供することが本
発明の目的である。It is an object of the present invention to provide an ion source of the electron impact type capable of reducing the burden on the cathode filament and extending the life of the cathode filament.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の電子衝撃型イオ
ン源は真空に引くことができ原料ガスを内部に導いてこ
れをプラズマにする空間を与える真空チャンバと、真空
チャンバの内部に設けられて通電加熱されることによっ
て熱電子を発生するカソードフィラメントと、真空チャ
ンバの外周に設けられて真空チャンバの中央部にプラズ
マを閉じ込めるための磁場を生ずるコイル又は磁石と、
真空チャンバの出口に設けられる多孔電極板であるプラ
ズマ電極と、プラズマ電極のさらに外側に設けられ多孔
電極板である引き出し電極と、真空チャンバの内壁に沿
って内壁に接触せずに設けられ熱陰極材料よりなりカソ
ード電位に保持されるシールド板とを含み、カソードフ
ィラメントから熱電子を放出するとともに、加熱された
シールド板からも熱電子を放出するようにしたことを特
徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An electron impact ion source according to the present invention is provided inside a vacuum chamber which can be evacuated to provide a space for introducing a source gas into the plasma and converting it into a plasma. A cathode filament that generates thermoelectrons by being energized and heated, and a coil or magnet that is provided on the outer periphery of the vacuum chamber and generates a magnetic field for confining plasma in the center of the vacuum chamber,
A plasma electrode which is a porous electrode plate provided at the outlet of the vacuum chamber, a lead electrode which is a porous electrode plate provided further outside the plasma electrode, and a hot cathode provided along the inner wall of the vacuum chamber without contacting the inner wall A shield plate made of a material and maintained at a cathode potential, wherein the thermoelectrons are emitted from the cathode filament and the thermoelectrons are also emitted from the heated shield plate.
【００９】さらに、このシールド板を加熱するために、
アノード電位に保たれた加熱用フィラメントをシールド
板の近傍に設置してこれに通電し加熱するようにすると
良い。Further, in order to heat this shield plate,
It is preferable that a heating filament maintained at the anode potential is installed near the shield plate, and electricity is supplied to this for heating.
【００１０】[0010]
【作用】本発明に於いてはシールド板（例、Ｗ、Ｔａ、
ＬａＢ6 、Ｍｏ）を新たに真空チャンバの内壁に沿って
これと接触しないように設けられる。そしてシールド板
は高熱に加熱される。このためシールド板の表面からも
熱電子が放出されることになる。シールド板は真空チャ
ンバに接触せず、熱的に絶縁されているから、十分に温
度を上げる事ができるのである。真空チャンバは放電に
より加熱されるが冷却水を流すことによって強制的に冷
却しているから低温に保たれている。しかしシールド板
は真空チャンバと熱的に絶縁されているので、真空チャ
ンバの冷気によって冷却されるということはない。In the present invention, a shield plate (eg, W, Ta,
LaB 6 , Mo) is newly provided along the inner wall of the vacuum chamber so as not to come into contact therewith. Then, the shield plate is heated to high heat. Therefore, thermoelectrons are also emitted from the surface of the shield plate. Since the shield plate is not in contact with the vacuum chamber and is thermally insulated, the temperature can be raised sufficiently. The vacuum chamber is heated by electric discharge, but is forcibly cooled by flowing cooling water, so that it is kept at a low temperature. However, since the shield plate is thermally insulated from the vacuum chamber, it is not cooled by the cold air in the vacuum chamber.
【００１１】シールド板はカソード電位として、真空チ
ャンバの内壁に沿って設けられるが、カソードフィラメ
ントと真空チャンバの間でア−ク放電が起こらなければ
ならないからシールド板は内壁全てを覆い尽くしてはい
けない。シールド板は次の２つの手段によって加熱され
る。 カソードフィラメントからの直接の輻射熱 カソードフィラメントと真空チャンバの間で起こる放
電による発熱このような熱をできるだけ有効に利用して
シールド板を加熱して高温にする。シールド板からの熱
輻射を減らす必要があれば、シールド板を２重、３重に
重ねてもよい。The shield plate is provided along the inner wall of the vacuum chamber as a cathode potential. However, since an arc discharge must occur between the cathode filament and the vacuum chamber, the shield plate must not cover the entire inner wall. . The shield plate is heated by the following two means. Direct radiant heat from cathode filament Heat generated by discharge between cathode filament and vacuum chamber Such heat is used as effectively as possible to heat the shield plate to a high temperature. If it is necessary to reduce the heat radiation from the shield plates, the shield plates may be doubled or tripled.
【００１２】これだけで未だに熱が不足する場合は、シ
ールド板を加熱するための加熱用フィラメントを新しく
設ける。これは熱電子放射しない加熱用フィラメントで
アノード電位とする。すると、発熱機構は 加熱用フィラメントによる輻射熱が加わることにな
る。 こうして加熱されたシールド板はカソード電位で
あり高温でもあるからその表面から熱電子が放出され
る。この熱電子が原料ガスを励起し、プラズマを発生す
る。熱電子を生ずるものはカソードフィラメントの他に
シールド板が存在することになる。シールド板は面積が
広いので発生する熱電子の量も多い。[0012] If the heat is still insufficient due to this alone, a new heating filament for heating the shield plate is provided. This is a heating filament that does not emit thermionic electrons and has an anode potential. Then, the radiant heat from the heating filament is applied to the heating mechanism. Since the heated shield plate has a cathode potential and a high temperature, thermoelectrons are emitted from its surface. These thermoelectrons excite the source gas and generate plasma. Those that generate thermoelectrons have a shield plate in addition to the cathode filament. Since the shield plate has a large area, the amount of generated thermoelectrons is large.
【００１３】逆にシールド板から必要な熱電子の大部分
を発生するようにして、カソードフィラメントから出る
熱電子の量を減らすようにすれば、カソードフィラメン
トの寿命を長く延ばすことができる。Conversely, if the majority of the required thermoelectrons are generated from the shield plate to reduce the amount of thermoelectrons emitted from the cathode filament, the life of the cathode filament can be extended.
【００１４】[0014]
【実施例】 〔実施例〕図１によってカウフマン型イオン源に本発
明を適用した実施例を説明する。真空チャンバ１の中に
カソードフィラメント２が設けられこれが加熱されて熱
電子を発生し、真空チャンバ１との間でア−ク放電を生
ずる。さらに真空チャンバ１の外側にはコイル３があっ
て縦磁場を生ずるようになっている。真空チャンバ１の
出口には多孔電極板であるプラズマ電極４、引き出し電
極５が設けられる。以上の構造は図３の従来のものと同
じである。[Embodiment] An embodiment in which the present invention is applied to a Kauffman-type ion source will be described with reference to FIG. A cathode filament 2 is provided in a vacuum chamber 1 and is heated to generate thermoelectrons, thereby causing an arc discharge with the vacuum chamber 1. Further, a coil 3 is provided outside the vacuum chamber 1 to generate a vertical magnetic field. At the outlet of the vacuum chamber 1, a plasma electrode 4 as a porous electrode plate and an extraction electrode 5 are provided. The above structure is the same as the conventional one shown in FIG.
【００１５】本発明ではさらに、真空チャンバ１の内壁
に沿って、熱陰極材料（Ｔａ、Ｗ、ＬａＢ6 、Ｍｏな
ど）よりなるシールド板８が新しく設置されている。こ
れはカソード電位に保持されかつ、真空チャンバ１から
分離しており熱的に絶縁されている。シールド板８はカ
ソードフィラメント２の輻射熱や、フィラメント２と真
空チャンバ１の間の放電によって加熱される。In the present invention, a shield plate 8 made of a hot cathode material (Ta, W, LaB 6 , Mo, etc.) is newly provided along the inner wall of the vacuum chamber 1. It is kept at the cathode potential and is separated from the vacuum chamber 1 and is thermally insulated. The shield plate 8 is heated by radiant heat of the cathode filament 2 and discharge between the filament 2 and the vacuum chamber 1.
【００１６】そしてさらにシールド板８を加熱するため
に、加熱用フィラメント９が真空チャンバ１の内部に設
けられる。これもＷやＴａなどのフィラメントよりなる
ヒータであるが、アノード電位であるので熱電子は発生
しない。従って熱電子発生によってフィラメントがやせ
てくるという欠点から免れている。正イオンが衝突して
スパッタされるという事もない。カソードフィラメント
２が複数あって、これらによる加熱だけでシールド板８
が十分高温になるなら加熱用フィラメント９は不要であ
る。In order to further heat the shield plate 8, a heating filament 9 is provided inside the vacuum chamber 1. This is also a heater made of a filament such as W or Ta, but does not generate thermoelectrons because of the anode potential. Therefore, it is free from the drawback that the filament becomes thin due to the generation of thermionic electrons. There is no possibility that positive ions collide and are sputtered. There are a plurality of cathode filaments 2 and the shield plate 8 is heated only by these.
If the temperature is sufficiently high, the heating filament 9 is unnecessary.
【００１７】シールド板８が十分な高温になり（１５０
０Ｋ以上）、しかもカソード電位であるから、ここから
熱電子が放出される。またシールド板８と真空チャンバ
１の間でもア−ク放電が起こることもある。熱電子が原
料ガスの原子、分子に衝突し、これを活性化する。一部
は正イオンと電子に分離する。この電子は放電のエネル
ギ−や電界による加速によってエネルギ−を得て、他の
原子、分子を励起する。このようにして真空チャンバの
中に高密度のプラズマが生成される。このように本発明
に於いては、カソードフィラメントだけでなく、カソー
ド電位のシールド板からも熱電子が大量に発生する。従
ってプラズマの生成効率がより高くなる。シールド板か
ら十分な熱電子が生じるので、カソードフィラメントか
ら出る熱電子の量を減らすことができる。つまりカソー
ドフィラメントの温度を従来のものより低く設定できる
ということである。カソードフィラメントの温度を低く
すれば当然消耗も緩和されるから、長寿命になるのであ
る。The temperature of the shield plate 8 becomes sufficiently high (150).
0K or more) and the cathode potential, so that thermoelectrons are emitted therefrom. Arc discharge may also occur between the shield plate 8 and the vacuum chamber 1. Thermionic electrons collide with atoms and molecules of the source gas and activate them. Some separate into positive ions and electrons. The electrons obtain energy by the discharge energy and acceleration by an electric field, and excite other atoms and molecules. Thus, a high-density plasma is generated in the vacuum chamber. As described above, in the present invention, a large amount of thermoelectrons are generated not only from the cathode filament but also from the cathode potential shield plate. Therefore, the plasma generation efficiency is higher. Since sufficient thermoelectrons are generated from the shield plate, the amount of thermoelectrons emitted from the cathode filament can be reduced. That is, the temperature of the cathode filament can be set lower than the conventional one. If the temperature of the cathode filament is lowered, the consumption is naturally alleviated, and the life is prolonged.
【００１８】加熱用フィラメント９はシールド板を加熱
するために特別に設けたものであるが、これは先述のよ
うにカソードフィラメントより長寿命である。もしもシ
ールド板が内外２重或は３重構造とする場合は、シール
ド板の間に加熱用フィラメントを入れてシールド板の加
熱効率を高めるようにしてもよい。Although the heating filament 9 is specially provided for heating the shield plate, it has a longer life than the cathode filament, as described above. If the shield plate has an inner or outer double or triple structure, a heating filament may be inserted between the shield plates to increase the heating efficiency of the shield plate.
【００１９】〔実施例〕図２によって本発明をバケッ
ト型イオン源に適用したものを説明する。これは図４と
共通する構造を持っている。つまり真空チャンバ１、カ
ソードフィラメント２、プラズマ電極４、引き出し電極
５、原料ガス入口６、磁石７などの構成は同様である。
本発明に於いてはさらに、真空チャンバ１の内壁に沿っ
て、これと熱的に絶縁されたシールド板８を設ける。こ
れはカソード電位とする。またシールド板８を加熱する
ために、これに接近して加熱用フィラメント９を真空チ
ャンバ１内に取り付けている。これによってシールド板
８を加熱し、シールド板８からの熱電子の放出を助けて
いる。前例と同様に、この実施例に於いても、高熱のカ
ソードシールド板８から熱電子が出るので、カソードフ
ィラメント２の負担を軽減することができる。Embodiment An embodiment in which the present invention is applied to a bucket type ion source will be described with reference to FIG. This has the same structure as FIG. That is, the configurations of the vacuum chamber 1, the cathode filament 2, the plasma electrode 4, the extraction electrode 5, the raw material gas inlet 6, the magnet 7, and the like are the same.
In the present invention, a shield plate 8 is provided along the inner wall of the vacuum chamber 1 and is thermally insulated therefrom. This is the cathode potential. Further, in order to heat the shield plate 8, a heating filament 9 is mounted in the vacuum chamber 1 in close proximity thereto. As a result, the shield plate 8 is heated, and emission of thermoelectrons from the shield plate 8 is assisted. As in the previous example, also in this embodiment, since thermionic electrons are emitted from the high-heat cathode shield plate 8, the load on the cathode filament 2 can be reduced.
【００２０】[0020]
【発明の効果】電子衝撃型のイオン源（カウフマン型、
フリーマン型、バケット型イオン源）に於いて、本発明
では新たに高熱に加熱されたカソード電位にあるシール
ド板から熱電子を発生させるようにしている。このため
カソードフィラメントから発生する熱電子の量をより少
なくしても差し支えないことになる。カソードフィラメ
ントの電流を減らしカソードフィラメントの温度をより
低く抑えることができる。こうするとフィラメントの蒸
発が抑制されるし正イオンのスパッタリングが減る。According to the present invention, an electron impact type ion source (Kauffman type,
In a Freeman-type or bucket-type ion source), in the present invention, thermoelectrons are generated from a shield plate which is newly heated to a high heat and has a cathode potential. For this reason, the amount of thermoelectrons generated from the cathode filament can be reduced. The current of the cathode filament can be reduced, and the temperature of the cathode filament can be kept lower. In this case, evaporation of the filament is suppressed, and sputtering of positive ions is reduced.
【００２１】また電子の発生が安定したら、カソードフ
ィラメントの通電を停止し、シールド板のみからの熱電
子発生によってイオン源の運転を続けることができる。
この場合、ア−ク放電を持続するため、カソードフィラ
メントにカソード電位を与える必要はある。熱電子を放
出する部材が面積の広いシールド板であるから殆ど消耗
するということはない。カソードフィラメントは加熱温
度を下げることができるので、蒸発が減少し寿命が延び
る。電子衝撃型のイオン源に於いて最も寿命の短い部品
はカソードフィラメントであるが、これの寿命が延びる
ので装置の点検、補償の頻度が減り生産性が向上する。When the generation of electrons is stabilized, the current supply to the cathode filament is stopped, and the operation of the ion source can be continued by generating thermionic electrons only from the shield plate.
In this case, it is necessary to apply a cathode potential to the cathode filament in order to maintain the arc discharge. Since the member that emits thermoelectrons is a shield plate having a large area, it is hardly consumed. Since the heating temperature of the cathode filament can be reduced, the evaporation is reduced and the life is prolonged. The component with the shortest life in the electron impact type ion source is the cathode filament. However, since the life of the cathode filament is extended, the frequency of inspection and compensation of the device is reduced, and the productivity is improved.
【図１】カウフマン型イオン源に本発明を適用した実施
例を示す概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a Kauffman-type ion source.
【図２】バケット型イオン源に本発明を適用した他の実
施例を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment in which the present invention is applied to a bucket type ion source.
【図３】従来例に係るカウフマン型イオン源の概略断面
図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a Kauffman-type ion source according to a conventional example.
【図４】従来例に係るバケット型イオン源の概略断面
図。FIG. 4 is a schematic sectional view of a bucket type ion source according to a conventional example.
１ 真空チャンバ ２ カソードフィラメント ３ コイル ４ プラズマ電極 ５ 引き出し電極 ６ 原料ガス入口 ７ 磁石 ８ シールド板 ９ 加熱用フィラメント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Cathode filament 3 Coil 4 Plasma electrode 5 Extraction electrode 6 Source gas inlet 7 Magnet 8 Shield plate 9 Heating filament
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井内 裕 京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機 株式会社内 (72)発明者 山下 貴敏 京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−60039（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236934（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−138839（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−109258（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Inuchi, 47 Nisshin Electric Co., Ltd., Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi 56) References JP-A-2-60039 (JP, A) JP-A-2-236934 (JP, A) JP-A 2-138839 (JP, U) JP-A 3-109258 (JP, U) ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 27/00-27/26 H01J 37/08
Claims (2)
導いてこれをプラズマにする空間を与えアノードとなる
真空チャンバと、真空チャンバの内部に設けられて通電
加熱されることによって熱電子を発生するカソードフィ
ラメントと、真空チャンバの外周に設けられて真空チャ
ンバの中央部にプラズマを閉じ込めるための磁場を生ず
るコイル又は磁石と、真空チャンバの出口に設けられる
多孔電極板であるプラズマ電極と、プラズマ電極のさら
に外側に設けられ多孔電極板である引き出し電極と、真
空チャンバの内壁に沿って内壁に接触せずに設けられ耐
熱金属板よりなるカソード電位に保持されるシールド板
とを含み、カソードフィラメントから熱電子を放出する
とともに、加熱されたシールド板からも熱電子を放出す
るようにしたことを特徴とする電子衝撃型イオン源。1. A vacuum chamber which can be evacuated to provide a space for introducing a raw material gas into plasma and converting it into a plasma, a vacuum chamber serving as an anode, and a thermoelectron provided inside the vacuum chamber and electrically heated to generate thermoelectrons. A cathode filament to be generated, a coil or magnet provided on the outer periphery of the vacuum chamber to generate a magnetic field for confining the plasma in the center of the vacuum chamber, a plasma electrode as a porous electrode plate provided at the outlet of the vacuum chamber, and a plasma A cathode electrode comprising a lead electrode which is a porous electrode plate further provided outside the electrode, and a shield plate provided along the inner wall of the vacuum chamber without being in contact with the inner wall and held at a cathode potential made of a heat-resistant metal plate; To release thermoelectrons from the heated shield plate. Characteristic electron impact ion source.
導いてこれをプラズマにする空間を与えアノードとなる
真空チャンバと、真空チャンバの内部に設けられて通電
加熱されることによって熱電子を発生するカソードフィ
ラメントと、真空チャンバの外周に設けられて真空チャ
ンバの中央部にプラズマを閉じ込めるための磁場を生ず
るコイル又は磁石と、真空チャンバの出口に設けられる
多孔電極板であるプラズマ電極と、プラズマ電極のさら
に外側に設けられ多孔電極板である引き出し電極と、真
空チャンバの内壁に沿って内壁に接触せずに設けられ耐
熱金属板よりなるカソード電位に保持されるシールド板
と、シールド板の近傍に設けられアノード電位に保たれ
ており通電されることによってシールド板を加熱する加
熱用フィラメントとよりなり、カソードフィラメントか
ら熱電子を放出するとともに、加熱されたシールド板か
らも熱電子を放出するようにしたことを特徴とする電子
衝撃型イオン源。2. A vacuum chamber which can be evacuated to provide a space for introducing a raw material gas into the inside to convert it into plasma, a vacuum chamber serving as an anode, and a thermoelectron provided inside the vacuum chamber and electrically heated to generate thermoelectrons. A cathode filament to be generated, a coil or magnet provided on the outer periphery of the vacuum chamber to generate a magnetic field for confining the plasma in the center of the vacuum chamber, a plasma electrode as a porous electrode plate provided at the outlet of the vacuum chamber, and a plasma A lead electrode which is a porous electrode plate further provided outside the electrode, a shield plate which is provided along the inner wall of the vacuum chamber without being in contact with the inner wall and is held at a cathode potential made of a heat-resistant metal plate, and a vicinity of the shield plate And a heating filament that is maintained at the anode potential and heats the shield plate when energized. An electron bombardment ion source characterized in that it emits thermoelectrons from a cathode filament and also emits thermoelectrons from a heated shield plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110895A JP3021762B2 (en) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Electron impact ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110895A JP3021762B2 (en) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Electron impact ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315734A JPH04315734A (en) | 1992-11-06 |
| JP3021762B2 true JP3021762B2 (en) | 2000-03-15 |
Family
ID=14547411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110895A Expired - Fee Related JP3021762B2 (en) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | Electron impact ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021762B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170330725A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Axcelis Technologies, Inc. | Lanthanated tungsten ion source and beamline components |
| US12046443B2 (en) * | 2021-11-22 | 2024-07-23 | Applied Materials, Inc. | Shield for filament in an ion source |
| CN115491642A (en) * | 2022-09-23 | 2022-12-20 | 研博智创任丘科技有限公司 | Electric arc evaporation coating device |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP3110895A patent/JP3021762B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04315734A (en) | 1992-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100944291B1 (en) | Indirectly heated cathode ion source | |
| EP0200035B1 (en) | Electron beam source | |
| US4019077A (en) | Field emission electron gun | |
| US3315125A (en) | High-power ion and electron sources in cascade arrangement | |
| US4847476A (en) | Ion source device | |
| JP3021762B2 (en) | Electron impact ion source | |
| JP4359597B2 (en) | Hollow cathode discharge gun with excellent discharge stability | |
| EP0095311A2 (en) | Ion source apparatus | |
| US3391303A (en) | Electronic vacuum pump including a sputter electrode | |
| JPH1125872A (en) | Ion generator | |
| JP3140636B2 (en) | Plasma generator | |
| JP3156627B2 (en) | Negative ion source | |
| JPH02239559A (en) | Ion source | |
| JP4029495B2 (en) | Ion source | |
| JP5321234B2 (en) | Ion source | |
| JPH0752635B2 (en) | Ion source device | |
| JP2586836B2 (en) | Ion source device | |
| US3474282A (en) | Electron gun for electron tubes in cathode heater device | |
| JPS5820090B2 (en) | Magnetron type ion generator using electron impact heating method | |
| JP2615895B2 (en) | Ion source | |
| JP2569913Y2 (en) | Ion implanter | |
| JPH0554812A (en) | Ion source | |
| JPS6260788B2 (en) | ||
| JP3422071B2 (en) | Ion source device | |
| JPH076722A (en) | Ion source device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080114 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090114 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |