JPH02288143A - 低エネルギー電子発生装置 - Google Patents
低エネルギー電子発生装置Info
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- JPH02288143A JPH02288143A JP11110089A JP11110089A JPH02288143A JP H02288143 A JPH02288143 A JP H02288143A JP 11110089 A JP11110089 A JP 11110089A JP 11110089 A JP11110089 A JP 11110089A JP H02288143 A JPH02288143 A JP H02288143A
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Links
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001894 space-charge-limited current method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
この発明は、例えばイオン注入装置、イオンビームスパ
ッタ装置等のようにイオンビームをターゲットに照射す
る装置において、イオンビーム照射に伴うターゲットの
帯電を防止すること等に用いられる低エネルギー電子発
生装置に関する。
ッタ装置等のようにイオンビームをターゲットに照射す
る装置において、イオンビーム照射に伴うターゲットの
帯電を防止すること等に用いられる低エネルギー電子発
生装置に関する。
真空中でターゲット（例えば半導体ウェーハ）にイオン
ビームを照射してイオン注入等を行う場合、イオンビー
ムの照射に伴ってターゲットの表面が、特に当該ターゲ
ットが絶縁物の場合に、正に帯電するので、これを防止
するためには、ターゲットに中性化用の電子を供給する
必要がある。
ビームを照射してイオン注入等を行う場合、イオンビー
ムの照射に伴ってターゲットの表面が、特に当該ターゲ
ットが絶縁物の場合に、正に帯電するので、これを防止
するためには、ターゲットに中性化用の電子を供給する
必要がある。
第３図はそのような場合に用いられる電子発生装置の従
来例を示すものであり、紙面の表裏方向に長い棒状のフ
ィラメント６から放出させた一次電子（熱電子）８を、
リボン状の引出しスリット１０によって静電的に引き出
し、これを対向する二次電子放出面１２に当て、そこか
ら低エネルギーの二次電子１４を放出させ、これをイオ
ンビーム２の照射領域中のターゲット４へ供給するよう
にしている。図中の１６は一次電子８を引き出すための
引出し電源、１８は二次電子１４をターゲット４へ取り
込み易くするためのターゲットバイアス電源である。
来例を示すものであり、紙面の表裏方向に長い棒状のフ
ィラメント６から放出させた一次電子（熱電子）８を、
リボン状の引出しスリット１０によって静電的に引き出
し、これを対向する二次電子放出面１２に当て、そこか
ら低エネルギーの二次電子１４を放出させ、これをイオ
ンビーム２の照射領域中のターゲット４へ供給するよう
にしている。図中の１６は一次電子８を引き出すための
引出し電源、１８は二次電子１４をターゲット４へ取り
込み易くするためのターゲットバイアス電源である。
上記二次電子１４のエネルギー分布は、例えば第４図に
示すように２〜３ｅＶ程度の所にピークを持つが、それ
よりも高エネルギーの電子も含まれており、そのエネル
ギーの最大値は引出し電源１６による引出し電圧Ｖｅに
相当するものになる。
示すように２〜３ｅＶ程度の所にピークを持つが、それ
よりも高エネルギーの電子も含まれており、そのエネル
ギーの最大値は引出し電源１６による引出し電圧Ｖｅに
相当するものになる。
例えば、引出し電圧Ｖｅは通常は３００■程度であるの
で、エネルギーの最大値は３００ｅＶ程度になる。
で、エネルギーの最大値は３００ｅＶ程度になる。
ところがターゲット４上のデバイスの構造によっては、
少量のこのような高エネルギーの電子が入射することに
よっても、不可逆的なダメージが与えられることが実験
で確認されている。
少量のこのような高エネルギーの電子が入射することに
よっても、不可逆的なダメージが与えられることが実験
で確認されている。
その場合、引出し電圧Ｖｅを下げれば、そのぶんターゲ
ット４に入射する二次電子１４のエネルギーの最大値も
下がるが、単純に引出し電圧Ｖｅを下げると、空間電荷
制限電流を著しく下げることになり、必要な一次電子８
の量、ひいては二次電子１４の量が得られなくなる。
ット４に入射する二次電子１４のエネルギーの最大値も
下がるが、単純に引出し電圧Ｖｅを下げると、空間電荷
制限電流を著しく下げることになり、必要な一次電子８
の量、ひいては二次電子１４の量が得られなくなる。
そこでこの発明は、高エネルギー分を含まない低エネル
ギーの電子を多量に発生させることができる低エネルギ
ー電子発生装置を提供することを主たる目的とする。
ギーの電子を多量に発生させることができる低エネルギ
ー電子発生装置を提供することを主たる目的とする。
この発明の低エネルギー電子発生装置は、開口部を有す
る容器と、当該容器内に、その開口部に対向するように
面状に配設されたフィラメントと、前記容器内であって
前記フィラメントの前記開口部側に設けられていて正電
圧が印加されるコントロールグリッドと、前記容器内で
あって前記コントロールグリッドと前記開口部との間に
設けられていて正電圧が印加されるスクリーングリッド
とを備えることを特徴とする。
る容器と、当該容器内に、その開口部に対向するように
面状に配設されたフィラメントと、前記容器内であって
前記フィラメントの前記開口部側に設けられていて正電
圧が印加されるコントロールグリッドと、前記容器内で
あって前記コントロールグリッドと前記開口部との間に
設けられていて正電圧が印加されるスクリーングリッド
とを備えることを特徴とする。
フィラメントを出た熱電子は、コントロールグリッドお
よびスクリーングリッドによって作られる静電界でビー
ム状に形成された後、容器の開口部から外部へと放出さ
れる。
よびスクリーングリッドによって作られる静電界でビー
ム状に形成された後、容器の開口部から外部へと放出さ
れる。
第１図は、この発明の一実施例に係る低エネルギー電子
発生装置を示す図である。
発生装置を示す図である。
この実施例の低エネルギー電子発生装置は、開口部２０
ａを有する容器２０、その内部の一番奥に設けられたフ
ィラメント２２、同容器２０内であってこのフィラメン
ト２２の手前側（即ち開口部２０ａ側）に設けられたコ
ントロールグリッド２６およびそれと開口部２０ａとの
間に設けられたスクリーングリッド２日を備えている。
ａを有する容器２０、その内部の一番奥に設けられたフ
ィラメント２２、同容器２０内であってこのフィラメン
ト２２の手前側（即ち開口部２０ａ側）に設けられたコ
ントロールグリッド２６およびそれと開口部２０ａとの
間に設けられたスクリーングリッド２日を備えている。
フィラメント２２は、−次電子（熱電子）２４放出用の
ものであり、例えば第２図に示すように、帯状のフィラ
メント材を前記容器２０の開口部２０ａに対向するよう
に面状に配設したものである。
ものであり、例えば第２図に示すように、帯状のフィラ
メント材を前記容器２０の開口部２０ａに対向するよう
に面状に配設したものである。
フィラメント２２をこのように面状にするのは、電子放
出面積を大きくするためである。またこのフィラメント
２２の材料には、電子放出量が大きいもの、例えばＬ
ａ Ｂ ｂを用いるのが好ましい。
出面積を大きくするためである。またこのフィラメント
２２の材料には、電子放出量が大きいもの、例えばＬ
ａ Ｂ ｂを用いるのが好ましい。
コントロールグリッド２６およびスクリーングリッド２
８は、この例では共にカーボンメツシュを用いたが、メ
ツシュ状のもの以外に多孔状のものでも良い。これらは
、−次電子２４をビーム状に形成するため、互いに平行
でしかも互いの網目（孔）が揃うように配列されている
。
８は、この例では共にカーボンメツシュを用いたが、メ
ツシュ状のもの以外に多孔状のものでも良い。これらは
、−次電子２４をビーム状に形成するため、互いに平行
でしかも互いの網目（孔）が揃うように配列されている
。
また、フィラメント２２とコントロールグリッド２６と
の間は、パービアンスを大きくして多量の一次電子２４
を引き出せるようにするため、例えば１ｍｍ程度に近づ
けるのが好ましい。
の間は、パービアンスを大きくして多量の一次電子２４
を引き出せるようにするため、例えば１ｍｍ程度に近づ
けるのが好ましい。
そして第１図に示すように、上記フィラメント２２には
それを加熱するフィラメント電源３０が、コントロール
グリッド２６にはそれにフィラメント２２に対して正電
圧（Ｖｌ）を印加するコントロールグリッド電源３２が
、スクリーングリッド２８にはそれにフィラメント２２
に対して正電圧（■２）を印加するコントロールグリッ
ド電源３４が、それぞれ接続されている。
それを加熱するフィラメント電源３０が、コントロール
グリッド２６にはそれにフィラメント２２に対して正電
圧（Ｖｌ）を印加するコントロールグリッド電源３２が
、スクリーングリッド２８にはそれにフィラメント２２
に対して正電圧（■２）を印加するコントロールグリッ
ド電源３４が、それぞれ接続されている。
このコントロールグリッド電源３２は、その出力電圧を
可変にして出力電子量を制御することができるようにす
るのが好ましい。
可変にして出力電子量を制御することができるようにす
るのが好ましい。
またスクリーングリッド２８には、−次電子２４をビー
ム状に形成してしかも開口部２Ｏａ付近で電位がＯとな
るように比較的高い電圧を印加するのが好ましい。
ム状に形成してしかも開口部２Ｏａ付近で電位がＯとな
るように比較的高い電圧を印加するのが好ましい。
そしてこのような低エネルギー電子発生装置を、イオン
ビーム２の照射領域におけるターゲット４の近傍に、そ
の開口部２０ａをターゲット４側に向けて配置している
。このターゲット４には、次電子２４を取り込み易くす
るため、ターゲットバイアス電源３６によって正のバイ
アス電圧（ｖ３）を印加するようにしている。
ビーム２の照射領域におけるターゲット４の近傍に、そ
の開口部２０ａをターゲット４側に向けて配置している
。このターゲット４には、次電子２４を取り込み易くす
るため、ターゲットバイアス電源３６によって正のバイ
アス電圧（ｖ３）を印加するようにしている。
このような低エネルギー電子発生装置における基本的な
動作は、ビームパワー管のそれとほぼ同じである。
動作は、ビームパワー管のそれとほぼ同じである。
即ち、フィラメント２２を出た一次電子２４は、コント
ロールグリッド２６およびスクリーングリッド２８によ
って作られる静電界でビーム状に形成された後、容器２
０の開口部２０ａから放出されてターゲット４へと導か
れる。
ロールグリッド２６およびスクリーングリッド２８によ
って作られる静電界でビーム状に形成された後、容器２
０の開口部２０ａから放出されてターゲット４へと導か
れる。
その場合、開口部２０ａから取り出される一次電子２４
のエネルギーは実質的にターゲット４に印加する電圧ｖ
３で決まるので、この電圧■、を小さくすることで低エ
ネルギーの（例えば１０ｅＶ程度の）−次電子２４を取
り出してこれをターゲット４へ導くことができる。しか
もこれには、高エネルギー分は全く含まれていない。
のエネルギーは実質的にターゲット４に印加する電圧ｖ
３で決まるので、この電圧■、を小さくすることで低エ
ネルギーの（例えば１０ｅＶ程度の）−次電子２４を取
り出してこれをターゲット４へ導くことができる。しか
もこれには、高エネルギー分は全く含まれていない。
またその場合の出力電流について説明すると、この装置
における空間電荷制限電流■、は次式で表される。
における空間電荷制限電流■、は次式で表される。
Ｉ ｓ＝ Ｇ Ｘ （Ｖ ｒ ＋（Ｖ ｚ／μ３Ｇ）
＋（Ｖ３／μ、））・ ・ ・ （１） ここでＧはパービアンスであり、これは主としてフィラ
メント２２およびコントロールグリッド２６の部分の構
造によって決定される。μ、Ｇおよびμ２は、真空管の
パラメータとしてよく使われるμファクターであり、 １１ｓａ＝ （ｄＶｚ／ｄＶ＋）。
＋（Ｖ３／μ、））・ ・ ・ （１） ここでＧはパービアンスであり、これは主としてフィラ
メント２２およびコントロールグリッド２６の部分の構
造によって決定される。μ、Ｇおよびμ２は、真空管の
パラメータとしてよく使われるμファクターであり、 １１ｓａ＝ （ｄＶｚ／ｄＶ＋）。
μｐ ＝（ｄ Ｖ３／ ｄ Ｖ＋）
と定義される。
即ち、上記電圧■３が小さくても、電圧■１および■２
を適当に選べば、上記（１）式の（）内の値を大きくす
ることができる。またこの実施例では、前述したように
フィラメント２２を面状配列のものとし、かつそれとコ
ントロールグリッド２６との間の距離を小さくすること
で、上記パービアンスＧを大きくすることができる。そ
の結果、上記空間電荷制限電流Ｉ、を大き（して多量の
一次電子２４を、しかも前述したように低エネルギーで
取り出すことができる。
を適当に選べば、上記（１）式の（）内の値を大きくす
ることができる。またこの実施例では、前述したように
フィラメント２２を面状配列のものとし、かつそれとコ
ントロールグリッド２６との間の距離を小さくすること
で、上記パービアンスＧを大きくすることができる。そ
の結果、上記空間電荷制限電流Ｉ、を大き（して多量の
一次電子２４を、しかも前述したように低エネルギーで
取り出すことができる。
より具体例を示すと、プロトタイプでは、ＧζｌＸ１０
−’、μ、６ζ１１．６、μＰ Ｌ：、８６６となった
。従って例えば■、を３０ｍＡとすると、上記（１）式
の（）内は約４５Ｖとなる。
−’、μ、６ζ１１．６、μＰ Ｌ：、８６６となった
。従って例えば■、を３０ｍＡとすると、上記（１）式
の（）内は約４５Ｖとなる。
また、この実施例の装置では、スクリーングリッド２８
を出た一次電子２４は広がって開口部２０ａ付近に仮想
グラウンドと呼ばれる零電位の壁ができ、これによって
電子の逆流を防ぐことができるので、出力電流の安定性
が向上するという効果も得られる。
を出た一次電子２４は広がって開口部２０ａ付近に仮想
グラウンドと呼ばれる零電位の壁ができ、これによって
電子の逆流を防ぐことができるので、出力電流の安定性
が向上するという効果も得られる。
また、従来例においては二次電子放出面１２の汚れ等に
よって放出電流が変化するという問題もあったが、この
実施例では一次電子２４をコントロールグリッド２６に
よって制御しつつ直接引き出すので、そのような問題が
起こる恐れは無い。
よって放出電流が変化するという問題もあったが、この
実施例では一次電子２４をコントロールグリッド２６に
よって制御しつつ直接引き出すので、そのような問題が
起こる恐れは無い。
また、フィラメント２２を面状にすることで小型のもの
でも電子放出面積が大きく取れるので、棒状のフィラメ
ント６を用いた従来の装置よりも装置全体をコンパクト
にすることができる。
でも電子放出面積が大きく取れるので、棒状のフィラメ
ント６を用いた従来の装置よりも装置全体をコンパクト
にすることができる。
以上のようにこの発明によれば、低エネルギーの一次電
子を直接取り出すようにしたので、しかもフィラメント
を面状配列にすること等によって空間電荷制限電流を大
きくすることができるので、高エネルギー分を含まない
低エネルギーの電子を多量に発生させることができる。
子を直接取り出すようにしたので、しかもフィラメント
を面状配列にすること等によって空間電荷制限電流を大
きくすることができるので、高エネルギー分を含まない
低エネルギーの電子を多量に発生させることができる。
第１図は、この発明の一実施例に係る低エネルギー電子
発生装置を示す図である。第２図は、第１図中のフィラ
メントの一例を示す正面図である。 第３図は、従来の電子発生装置の一例を示す図である。 第４図は、第３図の装置における二次電子のエネルギー
分布の一例を示す図である。 ４・・・ターゲット、２０・・・容器、２０ａ・・・開
口部、 ２２・・・ フィラメント、 ２４・・・ 一次電 子、 ２６・・・ コントロールグリッド、 ２８・・・ ス クリーングリッド。
発生装置を示す図である。第２図は、第１図中のフィラ
メントの一例を示す正面図である。 第３図は、従来の電子発生装置の一例を示す図である。 第４図は、第３図の装置における二次電子のエネルギー
分布の一例を示す図である。 ４・・・ターゲット、２０・・・容器、２０ａ・・・開
口部、 ２２・・・ フィラメント、 ２４・・・ 一次電 子、 ２６・・・ コントロールグリッド、 ２８・・・ ス クリーングリッド。
Claims (1)
- （１）開口部を有する容器と、当該容器内に、その開口
部に対向するように面状に配設されたフィラメントと、
前記容器内であって前記フィラメントの前記開口部側に
設けられていて正電圧が印加されるコントロールグリッ
ドと、前記容器内であって前記コントロールグリッドと
前記開口部との間に設けられていて正電圧が印加される
スクリーングリッドとを備えることを特徴とする低エネ
ルギー電子発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110089A JPH02288143A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 低エネルギー電子発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11110089A JPH02288143A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 低エネルギー電子発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288143A true JPH02288143A (ja) | 1990-11-28 |
Family
ID=14552392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11110089A Pending JPH02288143A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 低エネルギー電子発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02288143A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04220938A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Nec Kyushu Ltd | イオン注入装置における中和装置 |
| JP2008524811A (ja) * | 2004-12-20 | 2008-07-10 | パーサー、ケネス、エイチ． | 低エネルギー／高電流リボン・ビーム注入装置におけるビーム中和の改善 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP11110089A patent/JPH02288143A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04220938A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Nec Kyushu Ltd | イオン注入装置における中和装置 |
| JP2008524811A (ja) * | 2004-12-20 | 2008-07-10 | パーサー、ケネス、エイチ． | 低エネルギー／高電流リボン・ビーム注入装置におけるビーム中和の改善 |
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