JPH04104433A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH04104433A JPH04104433A JP2222126A JP22212690A JPH04104433A JP H04104433 A JPH04104433 A JP H04104433A JP 2222126 A JP2222126 A JP 2222126A JP 22212690 A JP22212690 A JP 22212690A JP H04104433 A JPH04104433 A JP H04104433A
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- Japan
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- plasma
- electron beam
- ion
- generation chamber
- plasma generation
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- Granted
Links
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- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 39
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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−1−の利用分野]
本発明はイオン源、特に電子ビーム励起型イオン源に関
するものである。
するものである。
[従来の技術]
従来、電子ビームとイオン化物質との相互作用によりプ
ラズマを生成し、比較的高密度で集束性のよいイオンビ
ームを得るイオン源として第4図に示すような電子ビー
ム励起型イオン源がある。
ラズマを生成し、比較的高密度で集束性のよいイオンビ
ームを得るイオン源として第4図に示すような電子ビー
ム励起型イオン源がある。
このイオン源では、電子銃室8内に設けられ、中心部に
細孔(図示せず)を有するカソードlから射出された電
子ビームlOが引き出し電極3及びアノード4に与えら
れた電位によって2段加速されてプラズマ生成室6に突
入し、イオン化物質導入口9から導入されたイオン化物
質を電磁レンズ5により集束された電子ビームlOが衝
突電離することによりプラズマを生成している。そして
このプラズマから、引き出し電極3とアノード4の電位
差にしたがってイオンを引き出し、カソードl近辺で最
もよく集束させて疑似的な点光源を形成し、イオンビー
ム12を得ている。従って、このイオン源ではカソード
1.ウェネルト2.引き出し電極3、アノード4間にか
かる電界を用いて電子ビームを発生・加速するとともに
イオンビームを引き出し、これを加速している。引き出
し電極3に印加される引き出し電圧は電子ビーム電流の
最大値とイオンビーム電流量を決定する。図中、13.
14は排気口、15は引き出し電源、16は加速電源、
17はバイアス電源、20はターゲットである。
細孔(図示せず)を有するカソードlから射出された電
子ビームlOが引き出し電極3及びアノード4に与えら
れた電位によって2段加速されてプラズマ生成室6に突
入し、イオン化物質導入口9から導入されたイオン化物
質を電磁レンズ5により集束された電子ビームlOが衝
突電離することによりプラズマを生成している。そして
このプラズマから、引き出し電極3とアノード4の電位
差にしたがってイオンを引き出し、カソードl近辺で最
もよく集束させて疑似的な点光源を形成し、イオンビー
ム12を得ている。従って、このイオン源ではカソード
1.ウェネルト2.引き出し電極3、アノード4間にか
かる電界を用いて電子ビームを発生・加速するとともに
イオンビームを引き出し、これを加速している。引き出
し電極3に印加される引き出し電圧は電子ビーム電流の
最大値とイオンビーム電流量を決定する。図中、13.
14は排気口、15は引き出し電源、16は加速電源、
17はバイアス電源、20はターゲットである。
比較的高密度で集束性のよいイオンビームを達成するに
は、イオン出射点の輝度が高いこと、イオン引き出しに
おいて引き出し電極等の電極形状及び印加電圧が適当で
あること、そしてイオンの空間電荷を中和することなど
が必要である。
は、イオン出射点の輝度が高いこと、イオン引き出しに
おいて引き出し電極等の電極形状及び印加電圧が適当で
あること、そしてイオンの空間電荷を中和することなど
が必要である。
高輝度を得るにはプラズマを高密度させる必要があり、
これには電子ビームを高電流密度にすること、及び磁場
を印加してプラズマ中の荷電粒子の損失を抑え、プラズ
マを閉じ込めることが有効な手段である。そして電子ビ
ームの高電流密度化はイオンの空間電荷の中和を効果的
に促進する。
これには電子ビームを高電流密度にすること、及び磁場
を印加してプラズマ中の荷電粒子の損失を抑え、プラズ
マを閉じ込めることが有効な手段である。そして電子ビ
ームの高電流密度化はイオンの空間電荷の中和を効果的
に促進する。
電子ビームを高電流密度化する手段としては、電子ビー
ムの加速電圧を高くして多量の電子ビームを引き出すと
ともにウェネルト2などの電極を電子ビームに対して集
束性のよい構造とする必要かある。また、プラズマを閉
じ込めるにはミラー磁場、多極磁場などの磁場配位を形
成することが有効である。
ムの加速電圧を高くして多量の電子ビームを引き出すと
ともにウェネルト2などの電極を電子ビームに対して集
束性のよい構造とする必要かある。また、プラズマを閉
じ込めるにはミラー磁場、多極磁場などの磁場配位を形
成することが有効である。
一方、プラズマから比較的多量で集束性のよいイオンを
引出す条件を考えた場合、アノード4゜引き出し電極3
.ウェネルト2.カソードlで構成されるイオン引き出
し系の電極群の形状、及び印加電圧をプラズマ密度など
の条件に合わせて最適化しなければならない。特にプラ
ズマ電位、アノード及び引き出し電極の電位差はプラズ
マのシース面形状を決定するために、イオンビームの光
学的特性に与える影響は犬である。
引出す条件を考えた場合、アノード4゜引き出し電極3
.ウェネルト2.カソードlで構成されるイオン引き出
し系の電極群の形状、及び印加電圧をプラズマ密度など
の条件に合わせて最適化しなければならない。特にプラ
ズマ電位、アノード及び引き出し電極の電位差はプラズ
マのシース面形状を決定するために、イオンビームの光
学的特性に与える影響は犬である。
従って、比較的高密度で集束性のよいイオンビームを得
るには、イオンビームのみならず電子ビームに対しても
集束性のよいイオン引き出し系及びプラズマを閉じ込め
る磁場配位を構成するとともにプラズマ電位、アノード
及び引き出し電極の電位差を精度よく制御することが必
要である。
るには、イオンビームのみならず電子ビームに対しても
集束性のよいイオン引き出し系及びプラズマを閉じ込め
る磁場配位を構成するとともにプラズマ電位、アノード
及び引き出し電極の電位差を精度よく制御することが必
要である。
また、パルスビームを発生可能なイオンビーム装置は従
来より数多く発表されており、それらは数pmの微細ビ
ーム径が得られるものと、アンペア級の大電流が得られ
るものに大別されるが、微細加工に用いることができる
ような集束性がよく、しかも比較的大電流がとれるもの
は見当らない(日本学術振興会第132委員会編、[電
子・イオンビームハンドブック第2版」、 256頁参
照)。
来より数多く発表されており、それらは数pmの微細ビ
ーム径が得られるものと、アンペア級の大電流が得られ
るものに大別されるが、微細加工に用いることができる
ような集束性がよく、しかも比較的大電流がとれるもの
は見当らない(日本学術振興会第132委員会編、[電
子・イオンビームハンドブック第2版」、 256頁参
照)。
従来の電子ビーム励起型イオン源では前記したように電
子ビームの引き出し・加速とイオンビームの引き出し・
加速に同一の電界を用いており、電子ビームとイオンビ
ームの進行方向が相対しているために、電子ビームに対
して集束性のある電界はイオンビームに対しては発散性
となる。従って、従来の電子ビーム励起型イオン源の電
極構造では、電子ビーム軌道と、イオンビーム軌道との
それぞれを独立に制御することはできず、従って高電流
密度の電子ビームを得ることと、最適なイオンビームを
引き出すことを同時に達成することは困難であった。ま
た、電磁レンズ5によりプラズマに印加される磁界は電
子ビームを制御するためのものであり、積極的にプラズ
マを閉じ込めることは行っていないため、プラズマの損
失が大きく、プラズマ密度が低いという欠点があった。
子ビームの引き出し・加速とイオンビームの引き出し・
加速に同一の電界を用いており、電子ビームとイオンビ
ームの進行方向が相対しているために、電子ビームに対
して集束性のある電界はイオンビームに対しては発散性
となる。従って、従来の電子ビーム励起型イオン源の電
極構造では、電子ビーム軌道と、イオンビーム軌道との
それぞれを独立に制御することはできず、従って高電流
密度の電子ビームを得ることと、最適なイオンビームを
引き出すことを同時に達成することは困難であった。ま
た、電磁レンズ5によりプラズマに印加される磁界は電
子ビームを制御するためのものであり、積極的にプラズ
マを閉じ込めることは行っていないため、プラズマの損
失が大きく、プラズマ密度が低いという欠点があった。
また、シース面形状を制御するためには前記したように
、引き出し電圧及びプラズマ電位をする必要があるが、
引き出し電圧を変化させると、他の電子銃パラメータも
変化してしまう。例えば、電子ビーム加速電圧を一定と
した場合、イオン引き出しの条件を最適化するには引き
出し電圧をより高くすることか望ましいが、電子ビーム
引き出しの要因であるカソードと引き出し電極の電位差
が少なくなり、最大電子ビーム電流が低く抑えられると
ともに電子ビームに対する光学系に変化をきたしてしま
うことになり、プラズマ密度などのプラズマ特性も変化
してしまうことになる。従って、プラズマ生成条件を一
定に保ったままイオーン電流やイオンビーム引き出しに
おlづる光学特性を変化させることは実質的に不可能で
あった。特に、プラズマ電位はグロー放電、アーク放電
などの一般的な放電ではその放電条件によって決定され
てしまうために、それを積極的に制御することは不可能
であった。
、引き出し電圧及びプラズマ電位をする必要があるが、
引き出し電圧を変化させると、他の電子銃パラメータも
変化してしまう。例えば、電子ビーム加速電圧を一定と
した場合、イオン引き出しの条件を最適化するには引き
出し電圧をより高くすることか望ましいが、電子ビーム
引き出しの要因であるカソードと引き出し電極の電位差
が少なくなり、最大電子ビーム電流が低く抑えられると
ともに電子ビームに対する光学系に変化をきたしてしま
うことになり、プラズマ密度などのプラズマ特性も変化
してしまうことになる。従って、プラズマ生成条件を一
定に保ったままイオーン電流やイオンビーム引き出しに
おlづる光学特性を変化させることは実質的に不可能で
あった。特に、プラズマ電位はグロー放電、アーク放電
などの一般的な放電ではその放電条件によって決定され
てしまうために、それを積極的に制御することは不可能
であった。
また、riij記したように従来のパルスイオンビーム
装置では、大電流がとれるものはビーム径が数胴〜lo
mと大きく、数lLmの微細ビームを達成できるものは
電流値か小さいという欠点があった。
装置では、大電流がとれるものはビーム径が数胴〜lo
mと大きく、数lLmの微細ビームを達成できるものは
電流値か小さいという欠点があった。
本発明は−1−述した欠点に鑑みてなされたもので、比
較的大電流の集束性のよいイオンビームを得るために、
集束性のよい電子ビームを形成するとともにプラズマを
閉じ込めて高密度プラズマを得ると同時に、電子ビーム
軌道とイオンビーム軌道のそれぞれを高精度にしかも独
立に制御しつる新規な構造の電子ビーム励起型イオン源
を提供することを目的とする。
較的大電流の集束性のよいイオンビームを得るために、
集束性のよい電子ビームを形成するとともにプラズマを
閉じ込めて高密度プラズマを得ると同時に、電子ビーム
軌道とイオンビーム軌道のそれぞれを高精度にしかも独
立に制御しつる新規な構造の電子ビーム励起型イオン源
を提供することを目的とする。
また、集束性が良く、しかも加工に用いることかできる
程度の電流を保持したパルスイオンビームを形成可能な
電子ビーム励起型イオン源を提供することを目的とする
。
程度の電流を保持したパルスイオンビームを形成可能な
電子ビーム励起型イオン源を提供することを目的とする
。
[課題を解決するだめの手段]
前記目的を達成するため、本発明のイオン源においては
、プラズマ生成室と、電子銃と、複数の磁界発生手段と
を有する電子ビーム励起型イオン源であって、 プラズマ生成室は、イオン化気体が導入されるものであ
り、 電子銃は、カソードとウェネルトと引き出し電極とアノ
ードとからなり、プラズマ生成室のイオン化気体に照射
してプラズマを生成させる電子ビームを出射し、かつプ
ラズマ室のプラズマからのイオンビームを室外に引出す
ものであり、複数の磁界発生手段は、電子ビームの軌道
、イオンビームの軌道を制御し、かつプラズマ生成室に
プラズマを閉じ込める機能を有するものである。
、プラズマ生成室と、電子銃と、複数の磁界発生手段と
を有する電子ビーム励起型イオン源であって、 プラズマ生成室は、イオン化気体が導入されるものであ
り、 電子銃は、カソードとウェネルトと引き出し電極とアノ
ードとからなり、プラズマ生成室のイオン化気体に照射
してプラズマを生成させる電子ビームを出射し、かつプ
ラズマ室のプラズマからのイオンビームを室外に引出す
ものであり、複数の磁界発生手段は、電子ビームの軌道
、イオンビームの軌道を制御し、かつプラズマ生成室に
プラズマを閉じ込める機能を有するものである。
また、本発明のイオン源は前記電子銃のカソード又はウ
ェネルト又は引き出し電極は、間欠的な電圧印加により
パルス駆動されるものであり、また、本発明のイオン源
は真空室を有し、該真空室は、電子ビームが照射される
ターゲットを含み、かつプラズマ生成室よりも電子ビー
ムの下流側に設置されたものであり、 真空室とプラズマ生成室とは、プラズマ生成室と同電位
に保持されたアパーチャで分離されており、 ターゲットは、プラズマ生成室に対して相対的な電圧を
印加されるものである。
ェネルト又は引き出し電極は、間欠的な電圧印加により
パルス駆動されるものであり、また、本発明のイオン源
は真空室を有し、該真空室は、電子ビームが照射される
ターゲットを含み、かつプラズマ生成室よりも電子ビー
ムの下流側に設置されたものであり、 真空室とプラズマ生成室とは、プラズマ生成室と同電位
に保持されたアパーチャで分離されており、 ターゲットは、プラズマ生成室に対して相対的な電圧を
印加されるものである。
本発明のイオン源において、アノード、引き出し電極、
ウェネルト、カソードからなる電子銃はイオン引き出し
系としても作用しており、このイオン引き出し系の極く
近傍に配置された電磁コイルによって電子ビームは集束
作用を受ける。一方、イオンは電fの数千倍の賀歌を有
するため、電子と比較すると、磁界の影響は無視でき、
従って電子ビーム衝突により生成されたプラズマから引
き出されたイオンビームは、はぼ引き出し系の電界によ
って軌道が決定される。従って、引き出し系の電位分布
を変化させることなく、磁界の強さを変化させることに
よって電子ビーム軌道をイオンビーム軌道とはほぼ独立
に制御することかできる。
ウェネルト、カソードからなる電子銃はイオン引き出し
系としても作用しており、このイオン引き出し系の極く
近傍に配置された電磁コイルによって電子ビームは集束
作用を受ける。一方、イオンは電fの数千倍の賀歌を有
するため、電子と比較すると、磁界の影響は無視でき、
従って電子ビーム衝突により生成されたプラズマから引
き出されたイオンビームは、はぼ引き出し系の電界によ
って軌道が決定される。従って、引き出し系の電位分布
を変化させることなく、磁界の強さを変化させることに
よって電子ビーム軌道をイオンビーム軌道とはほぼ独立
に制御することかできる。
また、電子ビームを集束させるためのイオン引き出し系
近傍に配置された電磁コイルと電子ビーム下流に設けら
れたIa電磁コイルよって、アノード近傍を極小とする
ミラー磁場が形成されているため、生成されたプラズマ
か閉じ込められて高密度プラズマが達成される。
近傍に配置された電磁コイルと電子ビーム下流に設けら
れたIa電磁コイルよって、アノード近傍を極小とする
ミラー磁場が形成されているため、生成されたプラズマ
か閉じ込められて高密度プラズマが達成される。
また、カソード又はウェネルト又は引き出し電極の電圧
をパルス的に印加することにより、電子ビームをパルス
的に発生することができ、従ってプラズマもパルス的に
生成することが可能であるためにイオンビームもパルス
的に発生させることが可能である。このとき、イオンビ
ームは上述したような効果により比較的大電流で集束性
のよいものとなる。
をパルス的に印加することにより、電子ビームをパルス
的に発生することができ、従ってプラズマもパルス的に
生成することが可能であるためにイオンビームもパルス
的に発生させることが可能である。このとき、イオンビ
ームは上述したような効果により比較的大電流で集束性
のよいものとなる。
さらに、発明者らは」二連した電子ビーム励起型イオン
源を開発中に次のような効果を見いだした。
源を開発中に次のような効果を見いだした。
すなわち、電子ビーム流に対してプラズマ生成室よりも
下流側に配置した電子ビームターゲットにプラズマ生成
室に対して相対的なバイアス電位を印加することにより
、プラズマ電位を精度よく制御できるということである
。静電プローブを用いて測定した上述のバイアス電圧と
プラズマ電位の関係の一例を第2図に示す。この図から
、バイアス電圧と同程度のプラズマ電位を変化させるこ
とが可能であることがわかる。従って、電子ビーム加速
電圧、引き出し電圧などの電子銃のパラメータを変化さ
せることなく、すなわちプラズマ生成条件を一定に保っ
たままでプラズマ電位を高精度に制御することができる
ため、イオンが放出されるシース面形状を制御すること
ができイオン引き出しの光学特性を制御することが可能
−どなる。
下流側に配置した電子ビームターゲットにプラズマ生成
室に対して相対的なバイアス電位を印加することにより
、プラズマ電位を精度よく制御できるということである
。静電プローブを用いて測定した上述のバイアス電圧と
プラズマ電位の関係の一例を第2図に示す。この図から
、バイアス電圧と同程度のプラズマ電位を変化させるこ
とが可能であることがわかる。従って、電子ビーム加速
電圧、引き出し電圧などの電子銃のパラメータを変化さ
せることなく、すなわちプラズマ生成条件を一定に保っ
たままでプラズマ電位を高精度に制御することができる
ため、イオンが放出されるシース面形状を制御すること
ができイオン引き出しの光学特性を制御することが可能
−どなる。
〔実施例1
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
(実施例1)
第1図は本発明の実施例1を示す模式的断面図である。
第1図において、中心部に細孔(図示せず)を有するカ
ソード1はW製の直熱型フィラメントがらなり、これを
加熱することによって発生した電子ビームIOはウェネ
ルト2に印加された電圧によって成形されるとともに、
加速電源16によりカソードlに印加された電圧と引き
出し電源15により引き出し電極3に印加された電圧と
の電位差、及びアノード4と引き出し電極3との電位差
によって2段加速される。ここに、カソード1.ウニネ
ルト2.引き出し電極3.アノード4により電子銃が構
成される。
ソード1はW製の直熱型フィラメントがらなり、これを
加熱することによって発生した電子ビームIOはウェネ
ルト2に印加された電圧によって成形されるとともに、
加速電源16によりカソードlに印加された電圧と引き
出し電源15により引き出し電極3に印加された電圧と
の電位差、及びアノード4と引き出し電極3との電位差
によって2段加速される。ここに、カソード1.ウニネ
ルト2.引き出し電極3.アノード4により電子銃が構
成される。
通常、カソード1とアノード4の電位差は5〜15kV
(可変)で運転される。磁界発生手段としての電磁コイ
ル7aは引き出し電極3とアノード4を取り囲むように
配置されており、電子ビーム10はカソード1を出射し
た直後にこの電磁コイル7aが形成する磁場によって集
束作用を受け、プラズマ生成室6に突入する。電磁コイ
ル7aが引き出し電極3とアノード4のごく近傍に配置
されているために、電子ビーム10を集束させるに十分
な大きさの磁界を発生させることができる。また、プラ
ズマ生成室6を囲むように電磁コイル7bが配置されて
おり、プラズマ生成室6に突入した電子ビーム10は電
磁コイル7bによって発散を抑えられ、プラズマ生成室
6を通過する。電磁コイル7aは電磁コイル7bととも
に、第1図に示すようなアノード4の近傍を極小とする
ミラー磁場を形成している。このミラー磁場によりプラ
ズマの閉じ込めが効果的に行われてプラズマ密度が高め
られている。電磁コイル7a、電磁コイル7bのピーク
磁場の大きさは、ミラー磁場が極小となる位置近辺にお
いて電子ビーム10が最も良く集束されるように設定さ
れる。
(可変)で運転される。磁界発生手段としての電磁コイ
ル7aは引き出し電極3とアノード4を取り囲むように
配置されており、電子ビーム10はカソード1を出射し
た直後にこの電磁コイル7aが形成する磁場によって集
束作用を受け、プラズマ生成室6に突入する。電磁コイ
ル7aが引き出し電極3とアノード4のごく近傍に配置
されているために、電子ビーム10を集束させるに十分
な大きさの磁界を発生させることができる。また、プラ
ズマ生成室6を囲むように電磁コイル7bが配置されて
おり、プラズマ生成室6に突入した電子ビーム10は電
磁コイル7bによって発散を抑えられ、プラズマ生成室
6を通過する。電磁コイル7aは電磁コイル7bととも
に、第1図に示すようなアノード4の近傍を極小とする
ミラー磁場を形成している。このミラー磁場によりプラ
ズマの閉じ込めが効果的に行われてプラズマ密度が高め
られている。電磁コイル7a、電磁コイル7bのピーク
磁場の大きさは、ミラー磁場が極小となる位置近辺にお
いて電子ビーム10が最も良く集束されるように設定さ
れる。
典型的な運転条件は電磁コイル7bが500〜1500
ガウス(可変)、電磁コイル7aが200〜500ガウ
ス(可変)である。電磁コイル7aを設けていない従来
型の電子ビーム励起型イオン源と比較して、プラズマ密
度は10〜100倍となっている。電子ビーム10の電
流の制御はバイアス電源17によりウェネルト2に与え
られる電圧を調整することにより行う。
ガウス(可変)、電磁コイル7aが200〜500ガウ
ス(可変)である。電磁コイル7aを設けていない従来
型の電子ビーム励起型イオン源と比較して、プラズマ密
度は10〜100倍となっている。電子ビーム10の電
流の制御はバイアス電源17によりウェネルト2に与え
られる電圧を調整することにより行う。
プラズマ生成室6に突入した電子ビーム10はイオン化
物質(以下イオン化ガスという)を衝突電離してプラズ
マを生成する。
物質(以下イオン化ガスという)を衝突電離してプラズ
マを生成する。
プラズマ生成室6と電子銃室8は、引き出し電極3とア
ノード4を流量抵抗として排気口13.14を通して差
動排気されており、比較的低真空であるプラズマ生成室
6に対して電子銃室8は高真空に保たれる。プラズマ生
成室6にl XIO”Torrのイオン化ガスを導入し
たとき、電子銃室8は1×10 ’Torr以下である
。
ノード4を流量抵抗として排気口13.14を通して差
動排気されており、比較的低真空であるプラズマ生成室
6に対して電子銃室8は高真空に保たれる。プラズマ生
成室6にl XIO”Torrのイオン化ガスを導入し
たとき、電子銃室8は1×10 ’Torr以下である
。
イオンビーム12は、プラズマ生成室6で生成されたイ
オンか引き出し電極3とアノード4との電位差に従って
電子ビーム10と逆方向に引き出され、さらにカソード
l、ウェネルト2.引き出し電極3の電位差によって加
速されることによって形成される。前述したように電子
ビーム10は電磁コイル7aによって集束されるため、
イオン引き出し系の電位構成はイオンビームの集束性を
よくするように選ぶことができる。
オンか引き出し電極3とアノード4との電位差に従って
電子ビーム10と逆方向に引き出され、さらにカソード
l、ウェネルト2.引き出し電極3の電位差によって加
速されることによって形成される。前述したように電子
ビーム10は電磁コイル7aによって集束されるため、
イオン引き出し系の電位構成はイオンビームの集束性を
よくするように選ぶことができる。
第1図において、他の実施例として、カソード1に電圧
を印加する加速電源I6を間欠的にパルス駆動するよう
にしてもよい。この場合、この駆動周波数は1〜1oo
ot(z(可変)で運転される。これによって電子−ビ
ーム10も加速電源16の駆動周波数と同じ周波数でパ
ルス的に発生ずるため、プラズマもパルス的に生成され
る。これによって]−述した実施例1の場合と同じ理由
で集束性の良いイオンビーム12がパルス的に発生する
。
を印加する加速電源I6を間欠的にパルス駆動するよう
にしてもよい。この場合、この駆動周波数は1〜1oo
ot(z(可変)で運転される。これによって電子−ビ
ーム10も加速電源16の駆動周波数と同じ周波数でパ
ルス的に発生ずるため、プラズマもパルス的に生成され
る。これによって]−述した実施例1の場合と同じ理由
で集束性の良いイオンビーム12がパルス的に発生する
。
尚、ウェネルト2に電圧を印加するバイアス電源17、
又は引き出し電極3に電圧を印加する引き出し電源15
についても間欠的にパルス駆動するようにしてもよい。
又は引き出し電極3に電圧を印加する引き出し電源15
についても間欠的にパルス駆動するようにしてもよい。
(実施例2)
第3図は本発明の実施例2を示す模式的断面図である。
本実施例は、プラズマを生成するプラズマ生成室6より
も前記電子ビームの下流側に該電子ビームを照射するタ
ーゲット20を含む真空室19を配置し、該ターゲット
20を含む真空室19とIYj記プラズマを生成するプ
ラズマ生成室6とを、該プラズマを生成するプラズマ生
成室6と同電位に保たせ、電子−ビームが通過する[1
を有するアパーチャ22で分離し、前記ターゲット20
に、前記プラズマを生成するプラズマ生成室6に対して
相対的な電位を印加するようにしたものである。
も前記電子ビームの下流側に該電子ビームを照射するタ
ーゲット20を含む真空室19を配置し、該ターゲット
20を含む真空室19とIYj記プラズマを生成するプ
ラズマ生成室6とを、該プラズマを生成するプラズマ生
成室6と同電位に保たせ、電子−ビームが通過する[1
を有するアパーチャ22で分離し、前記ターゲット20
に、前記プラズマを生成するプラズマ生成室6に対して
相対的な電位を印加するようにしたものである。
第4図において、ターゲット20にはターゲラ[・バイ
アス電源21により、プラズマ生成室6と相対的な電位
、典型的には一100〜100Vのバイアス電圧か印加
される。このバイアス電圧により前述したように電子ビ
ーム加速電圧なとの電f・銃のパラメータを変化させる
ことなく、プラズマ電位を変化させることができる。従
ってプラズマの生成条件を変化させることなくイオンビ
ームの集束特性を制御できる。
アス電源21により、プラズマ生成室6と相対的な電位
、典型的には一100〜100Vのバイアス電圧か印加
される。このバイアス電圧により前述したように電子ビ
ーム加速電圧なとの電f・銃のパラメータを変化させる
ことなく、プラズマ電位を変化させることができる。従
ってプラズマの生成条件を変化させることなくイオンビ
ームの集束特性を制御できる。
[発明の効果]
以十述べた通り本発明によれば、電子ビーム励起型イオ
ン源の電子銃のごく近傍に設けた電磁コイルにより、電
子ビーム軌道とイオンビーム軌道とをほぼ独立に制御す
ることができる。さらに複数の電磁コイルによってミラ
ー磁場を形成するため、プラス゛マの閉じ込めが行われ
高密度プラズマな達成することができる。従って比較的
簡単に電子−ビーム、イオンビーム双方とも同時に集束
性をよくすることと、高密度プラズマを達成することが
可能であり、従来の電子ビーム励起型イオン源よりも高
密度で集束性のよいイオンビームを得ることができる。
ン源の電子銃のごく近傍に設けた電磁コイルにより、電
子ビーム軌道とイオンビーム軌道とをほぼ独立に制御す
ることができる。さらに複数の電磁コイルによってミラ
ー磁場を形成するため、プラス゛マの閉じ込めが行われ
高密度プラズマな達成することができる。従って比較的
簡単に電子−ビーム、イオンビーム双方とも同時に集束
性をよくすることと、高密度プラズマを達成することが
可能であり、従来の電子ビーム励起型イオン源よりも高
密度で集束性のよいイオンビームを得ることができる。
また、電rビーム加速電圧又は引き出し電圧又はバイア
ス電圧をパルス駆動することにより、比較的簡単に従来
得られなかった比較的大電流で集束性の良いパルスイオ
ンビームを得ることができる。
ス電圧をパルス駆動することにより、比較的簡単に従来
得られなかった比較的大電流で集束性の良いパルスイオ
ンビームを得ることができる。
さらに、プラズマ生成室とは別に設けた真空室内に電子
ビームターゲットを配置し、これに電位を印加すること
により、電子銃のパラメータを変えることなくプラズマ
電位を制御することができ、イオンビームの集束性をよ
り高精度に制御することができる。
ビームターゲットを配置し、これに電位を印加すること
により、電子銃のパラメータを変えることなくプラズマ
電位を制御することができ、イオンビームの集束性をよ
り高精度に制御することができる。
以上のことにより、イオンによる微細加工に用いるよう
なイオン源を得ることかできるため、その効果は大きい
。
なイオン源を得ることかできるため、その効果は大きい
。
第1図は本発明の実施例1を示す模式的断面図及び電磁
コイルにより発生させる磁界を示す図、第2図は電子ビ
ームターケラト電位とプラズマ電位の関係を示す図、第
3図は本発明の実施例2を示す模式的断面図及び電磁コ
イルにより発生させる磁界を示す図、第4図は従来例を
示す模式的断面図である。 X・カソード 2 ウェネルト4・・・アノ
ード 6・・・プラズマ生成室 8・・・電子銃室 lO・・・電子ビーム 13、14・・排気口 16・・・加速電源 19・・真空室 21・・・ターゲットバイアス電源 3・・・引き出し電極 5・・・電電レンズ 7a、 7b・・・電磁コイル 9・・・イオン化物質導入口 12・・・イオンビーム 15・・・引き出し電源 17・・・バイアス電源 20・・・ターゲット 22・・・アパーチャ
コイルにより発生させる磁界を示す図、第2図は電子ビ
ームターケラト電位とプラズマ電位の関係を示す図、第
3図は本発明の実施例2を示す模式的断面図及び電磁コ
イルにより発生させる磁界を示す図、第4図は従来例を
示す模式的断面図である。 X・カソード 2 ウェネルト4・・・アノ
ード 6・・・プラズマ生成室 8・・・電子銃室 lO・・・電子ビーム 13、14・・排気口 16・・・加速電源 19・・真空室 21・・・ターゲットバイアス電源 3・・・引き出し電極 5・・・電電レンズ 7a、 7b・・・電磁コイル 9・・・イオン化物質導入口 12・・・イオンビーム 15・・・引き出し電源 17・・・バイアス電源 20・・・ターゲット 22・・・アパーチャ
Claims (3)
- (1)プラズマ生成室と、電子銃と、複数の磁界発生手
段とを有する電子ビーム励起型イオン源であって、 プラズマ生成室は、イオン化気体が導入されるものであ
り、 電子銃は、カソードとウェネルトと引き出し電極とアノ
ードとからなり、プラズマ生成室のイオン化気体に照射
してプラズマを生成させる電子ビームを出射し、かつプ
ラズマ室のプラズマからのイオンビームを室外に引出す
ものであり、 複数の磁界発生手段は、電子ビームの軌道、イオンビー
ムの軌道を制御し、かつプラズマ生成室にプラズマを閉
じ込める機能を有するものであることを特徴とするイオ
ン源。 - (2)前記電子銃のカソード又はウェネルト又は引き出
し電極は、間欠的な電圧印加によりパルス駆動されるも
のであることを特徴とする請求項第(1)項記載のイオ
ン源。 - (3)真空室を有し、 該真空室は、電子ビームが照射されるターゲットを含み
、かつプラズマ生成室よりも電子ビームの下流側に設置
されたものであり、 真空室とプラズマ生成室とは、プラズマ生成室と同電位
に保持されたアパーチャで分離されており、 ターゲットは、プラズマ生成室に対して相対的な電圧を
印加されるものであることを特徴とする請求項第(1)
項、第(2)項記載のイオン源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2222126A JP2778227B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2222126A JP2778227B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | イオン源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04104433A true JPH04104433A (ja) | 1992-04-06 |
JP2778227B2 JP2778227B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=16777574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2222126A Expired - Fee Related JP2778227B2 (ja) | 1990-08-23 | 1990-08-23 | イオン源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2778227B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8127817B2 (en) | 2005-06-06 | 2012-03-06 | Fuji Shoji Co., Ltd. | Rubber sheet jointing apparatus and method |
US10668680B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-06-02 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Device and method for manufacturing cylindrical member |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01206543A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Teruhiko Tajima | パルスイオンビーム発生装置 |
JPH02199742A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | イオン源 |
JPH02199743A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 金属イオン源 |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP2222126A patent/JP2778227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01206543A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Teruhiko Tajima | パルスイオンビーム発生装置 |
JPH02199742A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | イオン源 |
JPH02199743A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 金属イオン源 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8127817B2 (en) | 2005-06-06 | 2012-03-06 | Fuji Shoji Co., Ltd. | Rubber sheet jointing apparatus and method |
US8540841B2 (en) | 2005-06-06 | 2013-09-24 | Fuji Shoji Co., Ltd. | Rubber sheet jointing apparatus and method |
US10668680B2 (en) | 2016-09-16 | 2020-06-02 | The Yokohama Rubber Co., Ltd. | Device and method for manufacturing cylindrical member |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2778227B2 (ja) | 1998-07-23 |
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