JP4875883B2 - イオン化したクラスタ、分子及び単一原子を発生するためのイオン発生装置 - Google Patents
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Landscapes
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Description
12、130 隙間
14 アーク空間
20 陰極
30 フィラメント
32、40 蒸発器
50 アーク電源
52 バイアス電源
54 フィラメント電源
62 矢印
100 電子ソース
110 フィラメント
112、112A 加速電極
114 フォーカス電源
120 フィラメント電源
122 電子加速電源
124 集束電源
132 フォーカス電子ビーム
200 イオンビーム発生器
212 活発なイオンビーム
220 従来からあるイオンビーム
224 分子イオンソース
230 ソースフィルタ
232 加減速柱
240 巨大分析
300 分子イオンソース
302 原子イオンソース
310 真空空間
312 ビーム軸
320 フィルターマグネット
330、332 ファラデービームセンサ
340 出力イオンビーム
410 アーク空間筐体
412 抽出隙間
414 アーク空間
420 フィラメントシールド
422 フィラメント
424 マルチプルホールズ
426 フィラメント電圧供給
428 アーク電圧
430 間接的に熱せられたカソード
432 フィラメント
Claims (36)
- アークチャンバを画定するアークチャンバ筐体と、
第1の動作モードにおいて第1のドーパント物質を前記アークチャンバに供給するように構成された第1のドーパント源と、
前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質をイオン化するように構成された第1の電子源と、
第2の動作モードにおいて第2のドーパント物質を前記アークチャンバに供給するように構成された第2のドーパント源と、
前記第2の動作モードにおいて前記第2のドーパント物質をイオン化するように構成された第2の電子源とを具えるイオン源であって、前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質のイオンを供給し、第2の動作モードにおいて前記第2のドーパント物質のイオンを供給することを特徴とするイオン源。 - 前記第1の電子源は、前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質を比較的低温度でイオン化するように構成され、前記第2の電子源は、前記第2の動作モードにおいて前記第2のドーパント物質を比較的高温度でイオン化するように構成されていることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- 前記第1のドーパント源は、低温蒸発器を具えることを特徴とする請求項2記載のイオン源。
- 前記第1のドーパント源は、前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質の分子を前記アークチャンバへ供給するように構成されていることを特徴とする請求項3記載のイオン源。
- 前記第1の電子源は、前記アークチャンバの外に置かれるフィラメントと、前記フィラメントによって発生される電子を前記アークチャンバ内へと加速するための加速電極とを具えることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- 前記第2のドーパント源は、ガス源を有することを特徴とする請求項3記載のイオン源。
- 前記第2の電子源は、間接加熱陰極と、該間接加熱陰極を加熱するように構成されたフィラメントとを具えることを特徴とする請求項6記載のイオン源。
- 前記第2の電子源は、前記第1の動作モードにおいて前記第1の電子源のためのビームダンプとして構成されていることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- 前記第2の電子源は、前記第1の動作モードにおいて冷却されることを特徴とする請求項8記載のイオン源。
- 前記第1の電子源は、前記第2の動作モードにおいて電子を反発するように構成されていることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- 前記第1および第2の電子源が前記アークチャンバの対向する両端に置かれていることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- フィラメントを加熱する電流を供給するためのフィラメント電源と、前記フィラメントと前記陰極との間に結合されたバイアス電源と、前記陰極と前記アークチャンバ筐体との間に結合されたアーク電源とを更に具えることを特徴とする請求項7記載のイオン源。
- 前記フィラメントを加熱する電流を供給するフィラメント電源と、前記加速電極と前記フィラメントとの間に結合された加速電源とを更に具えることを特徴とする請求項5記載のイオン源。
- 前記第1の電子源は、フィラメントと、該フィラメントと前記アークチャンバとの間に置かれたフィラメントシールドとを具えることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
- 前記フィラメントシールドは、前記フィラメントによって発生される電子を通すための多数の孔を具えることを特徴とする請求項14記載のイオン源。
- 前記第2の電子源は、間接加熱陰極と、該間接加熱陰極を加熱するように構成されたフィラメントを具えることを特徴とする請求項14記載のイオン源。
- アークチャンバを画定するアークチャンバ筐体と、
コールド動作モードにおいて第1のドーパント物質を前記アークチャンバに供給するように構成された低温蒸発器と、
前記コールド動作モードにおいて前記第1のドーパント物質をイオン化するように構成された第1の電子源と、
ホット動作モードにおいて第2のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するように構成されたガス源と、
前記アークチャンバ内に置かれた間接加熱陰極及び該陰極を加熱するためのフィラメントを含む第2の電子源とを具え、前記第2の電子源は前記ホット動作モードにおいて前記第2のドーパント物質をイオン化するように構成されたイオン源であって、前記コールド動作モードにおいて前記第1のドーパント物質のイオンを供給し、前記ホット動作モードにおいて前記第2のドーパント物質のイオンを供給することを特徴とするイオン源。 - アークチャンバ内でイオンを発生させる方法であって、
第1の動作モードで第1のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するステップと、
前記第1の動作モードにおいて第1の電子源を用いて前記第1のドーパント物質をイオン化するステップと、
第2の動作モードにおいて第2のドーパント物質をアークチャンバへ供給するステップと、
前記第2の動作モードにおいて第2の電子源を用いて前記第2のドーパント物質をイオン化するステップとを具え、前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質のイオンを供給し、前記第2の動作モードにおいて前記第2のドーパント物質のイオンを供給することを特徴とするイオン発生方法。 - 前記第1の動作モードにおいて前記第2の電子源を電子ビームダンプとしてバイアスするステップを更に具えることを特徴とする請求項18記載のイオン発生方法。
- 前記第1の動作モードにおいて前記第2の電子源を冷却するステップを更に具えることを特徴とする請求項19記載のイオン発生方法。
- 前記第2の動作モードにおいて電子を反発するために前記第1の電子源をバイアスするステップを更に具えることを特徴とする請求項18記載のイオン発生方法。
- 前記第1の動作モードにおいて前記アークチャンバを比較的低温度に維持するステップと、前記第2の動作モードにおいて前記アークチャンバを比較的高温度に維持するステップとを更に具えることを特徴とする請求項18記載のイオン発生方法。
- 前記第1のドーパント物質をイオン化するステップは、比較的低温度で分子イオンを発生することを特徴とする請求項18記載のイオン発生方法。
- 前記第2のドーパント物質をイオン化するステップは、比較的高温度で原子イオンを発生することを特徴とする請求項23記載のイオン発生方法。
- アークチャンバを画定するアークチャンバ筐体と、
第1の動作モードにおいて第1のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するように構成された第1のドーパント源と、
第2の動作モードにおいて第2のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するように構成された第2のドーパント源と、
前記アークチャンバ内に位置する陰極と、電流で付勢されたとき電子を発生するように構成されたフィラメントと、第1の動作モードにおいて前記電子を前記アークチャンバ内へ向けさせ、第2の動作モードにおいて前記電子を前記陰極の加熱のために前記陰極に向けさせるよう構成された制御素子とを有する電子源と、
を具えることを特徴とするイオン源。 - 前記電子源は、前記第1の動作モードにおいて前記第1のドーパント物質を比較的低温度でイオン化し、前記第2の動作モードにおいて前記第2のドーパント物質を比較的高温度でイオン化するように構成されることを特徴とする請求項25記載のイオン源。
- 前記第1のドーパント源は、低温蒸発器を含むことを特徴とする請求項25記載のイオン源。
- 前記第1のドーパント源は、前記第1の動作モードにおいて前記アークチャンバ内へ前記第1のドーパント物質の分子を供給するように構成されることを特徴とする請求項27記載のイオン源。
- 前記電子源は、前記アークチャンバの外に置かれたフィラメントと、該フィラメントによって発生された前記電子を前記アークチャンバへと加速する加速電極とを具えることを特徴とする請求項25記載のイオン源。
- 前記陰極は開口部を含み、前記電子源は前記第1の動作モードにおいて前記電子を前記陰極の開口部を経て前記アークチャンバ内へと方向付ける集束電極を更に含むことを特徴とする請求項25記載のイオン源。
- アークチャンバ内でイオンを生成する方法であって、
第1の動作モードにおいて第1のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するステップと、
第2の動作モードにおいて第2のドーパント物質を前記アークチャンバへ供給するステップと、
前記第1の動作モードにおいて電子を前記アークチャンバ内へ方向付けさせることにより前記第1のドーパント物質をイオン化するステップと、
前記第2の動作モードにおいて前記電子を前記アークチャンバ内に置かれた陰極へ向けさせ該陰極を加熱することにより前記第2のドーパント物質をイオン化することを特徴とするイオン発生方法。 - 前記第1のドーパント物質をイオン化するステップは比較的低温度で分子イオンを発生し、前記第2のドーパント物質をイオン化するステップは比較的高温度で原子イオンを発生することを特徴とする請求項31記載のイオン発生方法。
- 第1の動作モードにおいて分子イオンを生成するように構成された分子イオン源と、
第2の動作モードにおいて原子イオンを生成するように構成された原子イオン源と、
前記第1の動作モードにおいて前記分子イオン源から分子イオンをビームラインに沿う方向に方向付け、前記第2の動作モードにおいて前記原子イオン源からの原子イオンを前記ビームラインに沿う向きに方向付けるスイッチング素子と、
を具えることを特徴とするイオンビーム発生装置。 - 前記分子イオン源は比較的低温度で働き、前記原子イオン源は比較的高温度で働くことを特徴とする請求項33記載のイオンビーム発生装置。
- 前記スイッチング素子はスイッチ可能なマグネットを含むことを特徴とする請求項33記載のイオンビーム発生装置。
- 前記分子イオン源および前記原子イオン源のそれぞれの出力を選択的に遮断する第1および第2の遮断素子を更に具えることを特徴とする請求項33記載のイオンビーム発生装置。
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