JP3451639B2 - イオン源電極 - Google Patents
イオン源電極Info
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Description
界によりイオンビームを引き出すイオン源に係り、特
に、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極に関するものである。 【0002】 【従来の技術】所望の物質をイオンビームとして取り出
すためのイオン源には、放電によりその物質を含むプラ
ズマを生成し、そのプラズマからイオンビームを引出す
装置が用いられる。このイオン源は、一端が閉じられ他
端が開放されたプラズマ室を形成し、プラズマ室内に所
望の物質のガスを導入すると共にフィラメントより熱電
子を放出してプラズマ室内に生成し、プラズマを磁場に
より閉じ込め、他端の開放部にスリット状、グリッド状
或いは多孔状の引出用の電極を設けてイオンビームを加
速して引き出すものである。プラズマ室の開放部の形状
は、例えば円形であって、この形状により取り出される
イオンビームの断面形状が規定される。 【0003】イオンビームの用途は、例えば、半導体基
板の表面に薄膜を形成する際に用いられる。この薄膜の
材料をイオンビーム化して加速し、半導体基板の表面に
打ち込むのである。イオンビームは、その工業的用途か
らいって、一様な分布をしていることが重要である。引
出電極のスリット、グリッド、多孔は、イオンビームが
通りやすく且つ偏らないように均一に微細間隔で形成さ
れている。 【0004】一般に引出用の電極は、図4のように3つ
の電極51からなる。各電極51は、プラズマ室1の開
口部17にイオンビームの流れる方向に並べて設けられ
ている。各電極51は、それぞれプラズマ室1の開口部
17を覆っており、その周辺部がプラズマ室1の周囲に
ボルト52等で固定されている。各電極51は、互いに
絶縁され、それぞれ異なった電位が与えられることによ
って、互いに異なる役割を有するものである。ここで
は、プラズマ室に近い順に、第1、第2、第3の電極5
3、54、55と呼ぶ。第1の電極53は電位が与えら
れない。従って浮動電極53とも呼ばれる。この浮動電
極53は、プラズマに臨んでいることからプラズマの電
位に近付いて、プラズマの閉込め、引出しの際にプラズ
マの境界形成に寄与するものである。第3の電極55は
プラズマ室の外殻に対して負電位が与えられる。これ
は、プラズマから正の荷電粒子を引き出すための電位で
ある。第2の電極54は、上記第3の電極55に対して
負電位が与えられる。これは、プラズマ室1の外側から
の電子の逆流を防止する電位である。3つの電極51
は、イオンビームをよく通すためにスリット等を重ね合
わせて配置されることはいうまでもない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、強力なイオ
ンビームを得るためには、イオン源の出力を上げること
になり、それに伴って発熱量も多くなる。これによって
引出用の電極は熱を吸収して温度が上昇する。 【0006】ここで電極は、加速したイオンを通過しや
すくするために、スリット等の隙間の割合を多くし、且
つその厚さを薄く形成したものである。従って、構造的
には強度が弱く変形しやすい。しかも電極は、その周辺
部がプラズマ室の周囲に固定されている。 【0007】このように周辺部が固定された電極の温度
が上昇すれば、熱変形による歪みを生じることは避けら
れない。もし、それぞれの電極に歪みが生じれば、3つ
の電極のスリット等の位置がずれ、イオンビームが通り
にくくなる。このため取り出されるイオンビームが少な
くなったり、一様性を失ってしまう。イオンビームが少
なくなるのでは、イオン源の出力を上げた意味が無くな
る。また、イオンビームが一様でなければ、これを利用
する上で不具合を生じる。 【0008】また、歪が大きくなると損傷に発展する恐
れもある。 【0009】以上のようにイオン源の強力化には、電極
の熱変形という問題がある。 【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、多数のスリットを有するイオン源電極に、
各スリット間の骨部内の中空部で構成された冷媒流路を
形成するべく各スリット間の骨部をパイプで構成すると
共に冷媒の入口と出口とを設けたものである。 【0012】 【作用】上記構成により、冷媒を入口から出口へ、冷媒
流路を介して流すことによりスリット間の骨部が冷却さ
れる。従って、イオン源の出力を上げて発熱量が増加し
ても電極の温度は上昇しない。電極が熱変形で歪むこと
がなくなり、イオンビームが一様になる。 【0013】 【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。 【0014】図1に示される電極は本発明に係るイオン
源電極2であって、イオン源のプラズマ室が円筒状に形
成されているときに用いられる。イオン源電極2は、図
4で示したようなプラズマ室1の径より大きい径を有す
る円形状に形成されている。イオン源電極2の周辺側は
プラズマ室1の開口部17に取り付けるための縁取部3
であり、その内側はスリット4を有するスリット部5で
ある。スリット部5は、プラズマ室1の開口部17を覆
うように形成されている。図1は簡略にするために、個
々のスリットが大きく描かれている。。 【0015】スリット部5は、多数のパイプ6を平行に
並べてパイプ6間がスリット4になるように形成されて
いる。即ち、パイプ6はイオン源電極2の骨部7を構成
している。図2は、イオン源電極2の部分断面図であ
り、パイプ6の断面及び縁取部3の断面が現れている。
各パイプ6はそれぞれ管軸方向に延びた中空部8を有
し、縁取部3にも中空部9が設けられている。各パイプ
6は縁取部3との交差において、各々の中空部8、9が
連通するように構成されている。 【0016】イオン源電極2の縁取部3の周辺には、パ
イプ6の延長方向の両側に位置して冷媒の入口10と出
口11とが設けられている。入口10、出口11はそれ
ぞれ縁取部3の中空部9に連通されている。中空部8、
9は入口10から出口11までの冷媒流路20を構成し
ている。 【0017】次に実施例の作用を述べる。 【0018】本発明のイオン源電極2を用いてイオン源
を構成する際には、プラズマ室1の開口部17にこのイ
オン源電極2を取り付けると同時に、入口10、出口1
1に冷媒の循環系(図示せず)を接続する。冷媒及び循
環系の流路に絶縁性のものを用いてもよいし、イオン源
電極2を接地電位とし、プラズマ室1側に引出用電界を
印加してもよい。また、イオン源電極2を前記第1、第
2、第3の電極で構成するときは、これら3つの電極は
それぞれ絶縁される。 【0019】冷媒の循環系は、入口10に低温の冷媒を
供給する。入口10を通して供給された冷媒は、縁取部
3の中空部9を通り各パイプ6の中空部8に流入する。
各パイプ6の中空部8の反対側から縁取部3の中空部9
の反対側に流出した冷媒が出口11から循環系へ戻され
る。この間冷媒は各パイプ6、即ちイオン源電極2の骨
部7から熱を奪い取る。イオン源電極2は、これにより
冷却される。従って、イオン源の出力を上げて発熱量が
増加してもイオン源電極2の温度は上昇しないことにな
る。イオン源電極2が熱変形で歪むことがなくなり、イ
オンビームが一様になる。また、イオン源電極2が3つ
の電極で構成されるときには、各電極のスリットの位置
がずれることなく、イオンビームの通過が妨害されるこ
とがない。 【0020】次に本発明の他の実施例を説明する。 【0021】図3のイオン源電極2は、多数のスリット
4を形成した薄板状の電極板12に、スリット4間の骨
部7に対応させて細長い溝13を多数形成した別の電極
板14を張り合わせて一体化させたものである。平面図
は図1と同じになる。2つの電極板12、14を張り合
わせたことにより、溝7が冷媒流路20を構成してい
る。このようにすれば、中空部8、9が簡単に構成でき
ると共にパイプを縁取部に接続する必要が無いので簡単
に作ることができる。 【0022】なお、イオン源電極2は、スリット4を有
するものとしたが、グリッド、多孔を有するものであっ
てもよいことは勿論である。また、イオン源電極2の形
状、或いはスリット部5の形状は、プラズマ室1の開口
部17の形状に合わせて、円形でも四角形でも任意に形
成することができる。 【0023】 【発明の効果】本発明によれば、イオンビーム出力を強
くしても電極が熱変形で歪まないので、電極の破損の恐
れがなくなると共に一様で強力なイオンビームが得られ
る。 【0024】また、電極と冷媒流路とが一体的に構成さ
れているので、プラズマ室への取り付けが容易であると
共に冷媒流路がイオンビーム通過の妨害にならない。
である。 【図2】図1のイオン源電極の部分断面図である。 【図3】本発明の他の実施例を示すイオン源電極の部分
断面図である。 【図4】イオン源の側断面図である。 【符号の説明】 2 イオン源電極 4 スリット 7 骨部 10 入口 11 出口 20 冷媒流路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 多数のスリットを有するイオン源電極
に、各スリット間の骨部内の中空部で構成された冷媒流
路を形成するべく各スリット間の骨部をパイプで構成す
ると共に冷媒の入口と出口とを設けたことを特徴とする
イオン源電極。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32323492A JP3451639B2 (ja) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | イオン源電極 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06176889A JPH06176889A (ja) | 1994-06-24 |
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JP32323492A Expired - Fee Related JP3451639B2 (ja) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | イオン源電極 |
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1992
- 1992-12-02 JP JP32323492A patent/JP3451639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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