JP3422071B2 - イオン源装置 - Google Patents
イオン源装置Info
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- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱フィラメントを用
い、フィラメントの長寿命化を図ったイオン源装置に関
する。
い、フィラメントの長寿命化を図ったイオン源装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のイオン源装置は、図３に示すよう
になっている。同図において、１はアークチャンバ、２
はアークチャンバ１に導入された２個の電流導入端子、
３はアークチャンバ１内に設けられ，両端が両電流導入
端子２に接続されたＷ等からなる熱フィラメント、４は
アークチャンバ１外に設けられ，両端が両電流導入端子
２に接続されたフィラメント電源、５はプラス極がアー
クチャンバ１に接続され，マイナス極がフィラメント電
源４のマイナス極に接続されたアーク電源、６はイオン
引出電極、７はプラズマである。
になっている。同図において、１はアークチャンバ、２
はアークチャンバ１に導入された２個の電流導入端子、
３はアークチャンバ１内に設けられ，両端が両電流導入
端子２に接続されたＷ等からなる熱フィラメント、４は
アークチャンバ１外に設けられ，両端が両電流導入端子
２に接続されたフィラメント電源、５はプラス極がアー
クチャンバ１に接続され，マイナス極がフィラメント電
源４のマイナス極に接続されたアーク電源、６はイオン
引出電極、７はプラズマである。
【０００３】そして、フィラメント電源４によりフィラ
メント３にフィラメント加熱電流が供給され、アーク電
源５によりアーク電圧が印加され、フィラメント３から
放出された熱電子が加速され、アークチャンバ内のガス
が電離され、プラズマ７が生成される。
メント３にフィラメント加熱電流が供給され、アーク電
源５によりアーク電圧が印加され、フィラメント３から
放出された熱電子が加速され、アークチャンバ内のガス
が電離され、プラズマ７が生成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の前記装置の場
合、フィラメントが陰極となるため、フィラメントは、
常にプラズマ中のイオンの衝撃を受け、フィラメントが
スパッタされ、フィラメントが細くなり、フィラメント
が細くなると、その部分の抵抗値が増え、温度が上昇
し、融点に達すると溶断する。特に、フィラメントのマ
イナス側はその電位差のため消耗が激しく、フィラメン
トの寿命が短くなる。
合、フィラメントが陰極となるため、フィラメントは、
常にプラズマ中のイオンの衝撃を受け、フィラメントが
スパッタされ、フィラメントが細くなり、フィラメント
が細くなると、その部分の抵抗値が増え、温度が上昇
し、融点に達すると溶断する。特に、フィラメントのマ
イナス側はその電位差のため消耗が激しく、フィラメン
トの寿命が短くなる。
【０００５】一方、大電流密度のイオンビームを引き出
す場合、高いプラズマ密度が必要となる。そのために
は、アーク電圧もしくはフィラメント電流を上げる必要
がある。今、アーク電圧を上げると、アーク電圧によっ
て加速された熱電子の持つエネルギが大きくなる。ま
た、フィラメント電流を上げると、フィラメントの温度
が上昇し、より多くの熱電子が放出される。そのため、
いずれの場合もより高密度のプラズマを生成できる。
す場合、高いプラズマ密度が必要となる。そのために
は、アーク電圧もしくはフィラメント電流を上げる必要
がある。今、アーク電圧を上げると、アーク電圧によっ
て加速された熱電子の持つエネルギが大きくなる。ま
た、フィラメント電流を上げると、フィラメントの温度
が上昇し、より多くの熱電子が放出される。そのため、
いずれの場合もより高密度のプラズマを生成できる。
【０００６】しかし、アーク電圧を上げると、イオンは
アーク電圧分のエネルギをもってフィラメントに衝突す
るため、フィラメントのスパッタによる消耗がより激し
くなる。また、フィラメントの動作温度を上げると、消
耗してきた時に溶断し易くなる。即ち、いずれの場合
も、高密度のプラズマを得ようとすると、フィラメント
の消耗が激しく、フィラメントの寿命が短くなるという
問題点がある。本発明は、前記の点に留意し、高密度の
プラズマ内でのフィラメントの長寿命化を図ったイオン
源装置を提供することを目的とする。
アーク電圧分のエネルギをもってフィラメントに衝突す
るため、フィラメントのスパッタによる消耗がより激し
くなる。また、フィラメントの動作温度を上げると、消
耗してきた時に溶断し易くなる。即ち、いずれの場合
も、高密度のプラズマを得ようとすると、フィラメント
の消耗が激しく、フィラメントの寿命が短くなるという
問題点がある。本発明は、前記の点に留意し、高密度の
プラズマ内でのフィラメントの長寿命化を図ったイオン
源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、アークチャンバに導入され
た２個の電流導入端子と、前記アークチャンバ内に設け
られ，両端が前記両電流導入端子に接続された熱フィラ
メントと、前記アークチャンバ外に設けられ，両端が前
記両電流導入端子に接続されたフィラメント電源と、プ
ラス極が前記アークチャンバに接続され，マイナス極が
前記フィラメント電源のマイナス極に接続されたアーク
電源と、イオン引出電極と、前記アークチャンバに導入
された補助体用端子と、前記アークチャンバ内の前記フ
ィラメントの近傍に設けられ，基部が前記補助体用端子
に固着されたＷ，Ｔａ等の高融点材からなる補助体と、
マイナス極が前記補助体用端子に接続され、プラス極が
前記フィラメント電源のマイナス極に接続された補助体
電源とを備え、前記補助体の電位を前記フィラメントの
電位よりも低くしたイオン源装置、である。つぎに、請
求項２記載の発明は、請求項１に記載の補助体電源がな
く、補助体用端子がアーク電源のマイナス極に接続さ
れ、フィラメント電源のマイナス極と，アーク電源のプ
ラス極，マイナス極との間にそれぞれ第１抵抗，第２抵
抗が接続されたものである。また、補助体用端子を２個
の電流導入端子間においてアークチャンバに導入し、フ
ィラメントをＵ字状にし、補助体をフィラメントのＵ字
状部の間に位置させることが望ましい。
に、請求項１記載の発明は、アークチャンバに導入され
た２個の電流導入端子と、前記アークチャンバ内に設け
られ，両端が前記両電流導入端子に接続された熱フィラ
メントと、前記アークチャンバ外に設けられ，両端が前
記両電流導入端子に接続されたフィラメント電源と、プ
ラス極が前記アークチャンバに接続され，マイナス極が
前記フィラメント電源のマイナス極に接続されたアーク
電源と、イオン引出電極と、前記アークチャンバに導入
された補助体用端子と、前記アークチャンバ内の前記フ
ィラメントの近傍に設けられ，基部が前記補助体用端子
に固着されたＷ，Ｔａ等の高融点材からなる補助体と、
マイナス極が前記補助体用端子に接続され、プラス極が
前記フィラメント電源のマイナス極に接続された補助体
電源とを備え、前記補助体の電位を前記フィラメントの
電位よりも低くしたイオン源装置、である。つぎに、請
求項２記載の発明は、請求項１に記載の補助体電源がな
く、補助体用端子がアーク電源のマイナス極に接続さ
れ、フィラメント電源のマイナス極と，アーク電源のプ
ラス極，マイナス極との間にそれぞれ第１抵抗，第２抵
抗が接続されたものである。また、補助体用端子を２個
の電流導入端子間においてアークチャンバに導入し、フ
ィラメントをＵ字状にし、補助体をフィラメントのＵ字
状部の間に位置させることが望ましい。
【０００８】
【作用】前記のように構成された本発明のイオン源装置
は、フィラメントの近傍に高融点材の補助体が配置さ
れ、その電位がフィラメントの電位より低いため、プラ
ズマ中のイオンが補助体の方に流入し易くなり、フィラ
メントが受ける衝撃が軽減され、フィラメントの消耗が
少なくなり長寿命となる。
は、フィラメントの近傍に高融点材の補助体が配置さ
れ、その電位がフィラメントの電位より低いため、プラ
ズマ中のイオンが補助体の方に流入し易くなり、フィラ
メントが受ける衝撃が軽減され、フィラメントの消耗が
少なくなり長寿命となる。
【０００９】また、補助体がフィラメントの近傍にある
ため、フィラメントからの熱輻射および流入するイオン
のエネルギを受けて温度が上昇し、補助体からも熱電子
が放出される。従って、同じフィラメント電流でより多
くの電子放出が起ることになり、より高密度のプラズマ
が生成でき、そのため、フィラメント電流を少なくで
き、フィラメント電流の減少により、フィラメント線径
がより細くなるまで使用でき、寿命が延びる。さらに、
補助体から放出された電子は、プラズマ電位とカバーの
電位の差分のエネルギを持つことになるため、補助体の
電位をより低くすることにより、より大きなエネルギを
持った電子が放出される。従って、この電子が衝突によ
り電離できるイオンの数が増えるので高密度のプラズマ
が生成でき、前記と同様の理由でフィラメント寿命が延
びる。
ため、フィラメントからの熱輻射および流入するイオン
のエネルギを受けて温度が上昇し、補助体からも熱電子
が放出される。従って、同じフィラメント電流でより多
くの電子放出が起ることになり、より高密度のプラズマ
が生成でき、そのため、フィラメント電流を少なくで
き、フィラメント電流の減少により、フィラメント線径
がより細くなるまで使用でき、寿命が延びる。さらに、
補助体から放出された電子は、プラズマ電位とカバーの
電位の差分のエネルギを持つことになるため、補助体の
電位をより低くすることにより、より大きなエネルギを
持った電子が放出される。従って、この電子が衝突によ
り電離できるイオンの数が増えるので高密度のプラズマ
が生成でき、前記と同様の理由でフィラメント寿命が延
びる。
【００１０】
【実施例】実施例について図１及び図２を参照して説明
する。それらの図において図３と同一符号は同一もしく
は相当するものを示す。 （実施例１） 実施例１を示した図１は、図３につぎのものが付加され
ている。８は両電流導入端子２間においてアークチャン
バ１に導入された補助体用端子、９はアークチャンバ１
内のフィラメント３の近傍に設けられたＷ，Ｔａ等の高
融点材からなる補助体、１０は補助体９の基部を補助体
用端子８に固着したねじ、１１は補助体電源であり、マ
イナス極が補助体用端子８に接続され、プラス極がフィ
ラメント電源４のマイナス極に接続され、補助体９の電
位は、フィラメント３のどの部分の電位よりも低い。
する。それらの図において図３と同一符号は同一もしく
は相当するものを示す。 （実施例１） 実施例１を示した図１は、図３につぎのものが付加され
ている。８は両電流導入端子２間においてアークチャン
バ１に導入された補助体用端子、９はアークチャンバ１
内のフィラメント３の近傍に設けられたＷ，Ｔａ等の高
融点材からなる補助体、１０は補助体９の基部を補助体
用端子８に固着したねじ、１１は補助体電源であり、マ
イナス極が補助体用端子８に接続され、プラス極がフィ
ラメント電源４のマイナス極に接続され、補助体９の電
位は、フィラメント３のどの部分の電位よりも低い。
【００１１】そして、補助体９は、Ｕ字状のフィラメン
ト３の近傍、即ちフィラメント３のＵ字状部の間に位置
したものを図示したが、フィラメント３の側部でもよ
く、フィラメント３とイオン引出電極６との間でないの
が望ましい。また、補助体９の形状は、線状，棒状，リ
ボン状，板状等適宜のものが使用できる。
ト３の近傍、即ちフィラメント３のＵ字状部の間に位置
したものを図示したが、フィラメント３の側部でもよ
く、フィラメント３とイオン引出電極６との間でないの
が望ましい。また、補助体９の形状は、線状，棒状，リ
ボン状，板状等適宜のものが使用できる。
【００１２】（実施例２）実施例２を示した図２におい
て、図１と異なる点は、補助体電源１１がなく、補助体
用端子８がアーク電源５のマイナス極に接続され、フィ
ラメント電源４のマイナス極と，アーク電源５のプラス
極，マイナス極との間にそれぞれ第１抵抗１２，第２抵
抗１３が接続された点であり、補助体９の電位は、図１
の場合と同様、フィラメント３のどの部分の電位よりも
低い。
て、図１と異なる点は、補助体電源１１がなく、補助体
用端子８がアーク電源５のマイナス極に接続され、フィ
ラメント電源４のマイナス極と，アーク電源５のプラス
極，マイナス極との間にそれぞれ第１抵抗１２，第２抵
抗１３が接続された点であり、補助体９の電位は、図１
の場合と同様、フィラメント３のどの部分の電位よりも
低い。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載する効果を奏する。本発明の請
求項１記載のイオン源装置は、アークチャンバ１内に設
けられた熱フィラメント３の両端が、アークチャンバ１
に導入された２個の電流導入端子２に接続され、アーク
チャンバ１外に設けられたフィラメント電源４の両端
が、両電流導入端子２に接続され、アーク電源５のプラ
ス極がアークチャンバ１に接続され、マイナス極がフィ
ラメント電源４のマイナス極に接続され、補助体用端子
８がアークチャンバ１に導入され、Ｗ，Ｔａ等の高融点
材からなる補助体９がアークチャンバ１内のフィラメン
ト３の近傍に設けられ、補助体９の基部が補助体用端子
８に固着され、補助体電源１１のマイナス極が補助体用
端子８に接続され、プラス極がフィラメント電源４のマ
イナス極に接続され、補助体９の電位がフィラメント３
の電位より低いため、プラズマ中のイオンが補助体９の
方に流入し易くなり、フィラメント３が受ける衝撃が軽
減され、フィラメント３の消耗が少なくなり、フィラメ
ント３の長寿命化をはかることができ、フィラメントの
消耗を抑えたまま、高密度のプラズマを生成することが
できる。また、請求項２記載のイオン源装置は、請求項
１に記載の補助体電源１１がなく、補助体用端子８がア
ーク電源５のマイナス極に接続され、フィラメント電源
４のマイナス極と，アーク電源５のプラス極，マイナス
極との間にそれぞれ第１抵抗１２，第２抵抗１３が接続
されたものであり、請求項１記載の装置とほぼ同様の効
果を有する。さらに、補助体用端子８を両電流導入端子
２間においてアークチャンバ１に導入し、フィラメント
３をＵ字状にし、補助体９をフィラメント３のＵ字状部
の間に位置させることが望ましい。
ているので、以下に記載する効果を奏する。本発明の請
求項１記載のイオン源装置は、アークチャンバ１内に設
けられた熱フィラメント３の両端が、アークチャンバ１
に導入された２個の電流導入端子２に接続され、アーク
チャンバ１外に設けられたフィラメント電源４の両端
が、両電流導入端子２に接続され、アーク電源５のプラ
ス極がアークチャンバ１に接続され、マイナス極がフィ
ラメント電源４のマイナス極に接続され、補助体用端子
８がアークチャンバ１に導入され、Ｗ，Ｔａ等の高融点
材からなる補助体９がアークチャンバ１内のフィラメン
ト３の近傍に設けられ、補助体９の基部が補助体用端子
８に固着され、補助体電源１１のマイナス極が補助体用
端子８に接続され、プラス極がフィラメント電源４のマ
イナス極に接続され、補助体９の電位がフィラメント３
の電位より低いため、プラズマ中のイオンが補助体９の
方に流入し易くなり、フィラメント３が受ける衝撃が軽
減され、フィラメント３の消耗が少なくなり、フィラメ
ント３の長寿命化をはかることができ、フィラメントの
消耗を抑えたまま、高密度のプラズマを生成することが
できる。また、請求項２記載のイオン源装置は、請求項
１に記載の補助体電源１１がなく、補助体用端子８がア
ーク電源５のマイナス極に接続され、フィラメント電源
４のマイナス極と，アーク電源５のプラス極，マイナス
極との間にそれぞれ第１抵抗１２，第２抵抗１３が接続
されたものであり、請求項１記載の装置とほぼ同様の効
果を有する。さらに、補助体用端子８を両電流導入端子
２間においてアークチャンバ１に導入し、フィラメント
３をＵ字状にし、補助体９をフィラメント３のＵ字状部
の間に位置させることが望ましい。
【図１】本発明の実施例１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例２の概略構成図である。
【図３】従来例の概略構成図である。
３ フィラメント
９ 補助体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/08
H01J 27/08
C23C 14/48
H01L 21/265
Claims (3)
- 【請求項１】 アークチャンバに導入された２個の電流
導入端子と、 前記アークチャンバ内に設けられ，両端が前記両電流導
入端子に接続された熱フィラメントと、 前記アークチャンバ外に設けられ，両端が前記両電流導
入端子に接続されたフィラメント電源と、 プラス極が前記アークチャンバに接続され，マイナス極
が前記フィラメント電源のマイナス極に接続されたアー
ク電源と、 イオン引出電極と、 前記アークチャンバに導入された補助体用端子と、 前記アークチャンバ内の前記 フィラメントの近傍に設け
られ，基部が前記補助体用端子に固着されたＷ，Ｔａ等
の高融点材からなる補助体と、 マイナス極が前記補助体用端子に接続され、プラス極が
前記フィラメント電源のマイナス極に接続された補助体
電源とを備え、 前記補助体の電位を前記フィラメントの電位よりも低く
したイオン源装置。 - 【請求項２】 アークチャンバに導入された２個の電流
導入端子と、 前記アークチャンバ内に設けられ，両端が前記両電流導
入端子に接続された熱フィラメントと、 前記アークチャンバ外に設けられ，両端が前記両電流導
入端子に接続されたフィラメント電源と、 イオン引出電極と、 前記アークチャンバに導入された補助体用端子と、 前記アークチャンバ内の前記フィラメントの近傍に設け
られ，基部が前記補助体用端子に固着されたＷ，Ｔａ等
の高融点材からなる補助体と、 プラス極が前記アークチャンバに接続され，マイナス極
が前記補助体用端子に接続されたアーク電源と、 前記フィラメント電源のマイナス極と前記アーク電源の
プラス極との間に接続された第１抵抗と、 前記フィラメント電源のマイナス極と前記アーク電源の
マイナス極との間に接 続された第２抵抗とを備え、 前記補助体の電位を前記フィラメントの電位よりも低く
したイオン源装置。 - 【請求項３】 補助体用端子が２個の電流導入端子間に
おいてアークチャンバに導入され、フィラメントがＵ字
状であり、補助体が前記フィラメントのＵ字状部の間に
位置した請求項１または請求項２記載のイオン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08248894A JP3422071B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | イオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08248894A JP3422071B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | イオン源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07272657A JPH07272657A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3422071B2 true JP3422071B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=13775895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08248894A Expired - Fee Related JP3422071B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | イオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422071B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP08248894A patent/JP3422071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07272657A (ja) | 1995-10-20 |
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Legal Events
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