JPH05198269A - バケット型イオン源装置 - Google Patents
バケット型イオン源装置Info
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- JPH05198269A JPH05198269A JP4027239A JP2723992A JPH05198269A JP H05198269 A JPH05198269 A JP H05198269A JP 4027239 A JP4027239 A JP 4027239A JP 2723992 A JP2723992 A JP 2723992A JP H05198269 A JPH05198269 A JP H05198269A
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- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims abstract description 4
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱フィラメントを電子放出源とするバケット
型イオン源装置において、熱フィラメントのエミッショ
ン電流を低減してその長寿命化を図る。 【構成】 アークチャンバ筺体１のイオンビーム引出電
極群４に対向する側の開口部に電気的絶縁体１９を介し
て蓋板８を取付け、筺体１に正極を接続した直流放電用
のアーク電源１３の負側に蓋板８を接続する。
型イオン源装置において、熱フィラメントのエミッショ
ン電流を低減してその長寿命化を図る。 【構成】 アークチャンバ筺体１のイオンビーム引出電
極群４に対向する側の開口部に電気的絶縁体１９を介し
て蓋板８を取付け、筺体１に正極を接続した直流放電用
のアーク電源１３の負側に蓋板８を接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱フィラメントを電子
放出源とするバケット型イオン源装置に関する。
放出源とするバケット型イオン源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、イオンビームスパッタリング，イ
オンビームミキシング，イオンアシスト等に用いられる
この種バケット型イオン源装置は図３に示すように構成
される。同図において、１はステンレス等の非磁性体金
属製のアークチャンバ筐体、２は筐体１が形成する放電
室、３は放電室２にカスプ磁場を発生する環状体構成の
複数個の永久磁石、４は筐体１の右側開口部に設けられ
たイオンビーム引出電極群であり、メッシュ状の正電極
５，負電極６及びアースされた接地電極７からなる。
オンビームミキシング，イオンアシスト等に用いられる
この種バケット型イオン源装置は図３に示すように構成
される。同図において、１はステンレス等の非磁性体金
属製のアークチャンバ筐体、２は筐体１が形成する放電
室、３は放電室２にカスプ磁場を発生する環状体構成の
複数個の永久磁石、４は筐体１の右側開口部に設けられ
たイオンビーム引出電極群であり、メッシュ状の正電極
５，負電極６及びアースされた接地電極７からなる。
【０００３】８は電極群４に対向する筐体１の左側開口
部に取付けられた筐体１と同一金属製の蓋板、９は蓋板
８に形成されたガス導入口、１０は放電室２内に設けら
れた電子放出源としての熱フィラメント、１１は正，負
の両極が蓋板８に取付けられた電気的絶縁体１２を介し
て熱フィラメント１０の両端それぞれに接続されたフィ
ラメント電源である。
部に取付けられた筐体１と同一金属製の蓋板、９は蓋板
８に形成されたガス導入口、１０は放電室２内に設けら
れた電子放出源としての熱フィラメント、１１は正，負
の両極が蓋板８に取付けられた電気的絶縁体１２を介し
て熱フィラメント１０の両端それぞれに接続されたフィ
ラメント電源である。
【０００４】１３は正極が筐体１に接続された直流放電
用のアーク電源であり、負極がフィラメント電源１１の
負極に接続されている。１４は正極がアーク電源１３の
負極に接続された加速電源であり、負極はアースされて
いる。１５は加速電源１４の正極と正電極５との間に設
けられた高抵抗値の抵抗、１６は負極が負電極６に接続
された減速電源であり、正極はアースされている。
用のアーク電源であり、負極がフィラメント電源１１の
負極に接続されている。１４は正極がアーク電源１３の
負極に接続された加速電源であり、負極はアースされて
いる。１５は加速電源１４の正極と正電極５との間に設
けられた高抵抗値の抵抗、１６は負極が負電極６に接続
された減速電源であり、正極はアースされている。
【０００５】そして、ガス導入口９から放電室２内に中
性ガスを導入し、フィラメント電源１１により熱フィラ
メント１０を通電加熱して一次電子（熱電子）ｅを発生
させ、かつ、アーク電源１３の直流電圧により筐体１を
アノード電位，熱フィラメント１０をカソード電位にす
ると、直流放電により中性ガスが電離してプラズマ１７
が生成され、このプラズマ１７は永久磁石３が形成する
磁場により閉じ込められて高密度化される。さらに、引
出電極群４によりプラズマ１７中のイオンガスが引出さ
れ、イオンビーム１８が形成される。
性ガスを導入し、フィラメント電源１１により熱フィラ
メント１０を通電加熱して一次電子（熱電子）ｅを発生
させ、かつ、アーク電源１３の直流電圧により筐体１を
アノード電位，熱フィラメント１０をカソード電位にす
ると、直流放電により中性ガスが電離してプラズマ１７
が生成され、このプラズマ１７は永久磁石３が形成する
磁場により閉じ込められて高密度化される。さらに、引
出電極群４によりプラズマ１７中のイオンガスが引出さ
れ、イオンビーム１８が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記図３の従来装置の
場合、引出電極群４に対向する側の蓋板８が筐体１と同
様、アーク電源１３の正極のアノード電位になるため、
熱フィラメント１０から放出される一次電子ｅの一部が
蓋板８に吸引されて電離効率が低下する。したがって、
所望ビーム電流量のイオンビーム１８を得るために多量
の電子放出が必要になり、熱フィラメント１０を流れる
電流量が多く、このフィラメント１０の長寿命化が図れ
ない問題点がある。
場合、引出電極群４に対向する側の蓋板８が筐体１と同
様、アーク電源１３の正極のアノード電位になるため、
熱フィラメント１０から放出される一次電子ｅの一部が
蓋板８に吸引されて電離効率が低下する。したがって、
所望ビーム電流量のイオンビーム１８を得るために多量
の電子放出が必要になり、熱フィラメント１０を流れる
電流量が多く、このフィラメント１０の長寿命化が図れ
ない問題点がある。
【０００７】なお、熱フィラメント１０を流れる従来装
置の電流はつぎに説明するように、フィラメント電源１
１に基づく電流Ｉｆにほぼアーク電源１３の正極の放電
電流Ｉａｒｃを加算した電流になる。すなわち、図３に
示すように放電電流Ｉａｒｃは熱フィラメント１０を介
してアーク電源１３の負極に戻る電流Ｉ1 と正電極５を
介してアーク電源１３の負極に戻る電流Ｉ2 との和（＝
Ｉ1 ＋Ｉ2 ）で表される。
置の電流はつぎに説明するように、フィラメント電源１
１に基づく電流Ｉｆにほぼアーク電源１３の正極の放電
電流Ｉａｒｃを加算した電流になる。すなわち、図３に
示すように放電電流Ｉａｒｃは熱フィラメント１０を介
してアーク電源１３の負極に戻る電流Ｉ1 と正電極５を
介してアーク電源１３の負極に戻る電流Ｉ2 との和（＝
Ｉ1 ＋Ｉ2 ）で表される。
【０００８】このとき、高抵抗値の抵抗１５により
Ｉ1 》Ｉ2 になるため、Ｉａｒｃ≒Ｉ1 となる。
Ｉ1 》Ｉ2 になるため、Ｉａｒｃ≒Ｉ1 となる。
【０００９】したがって、放電電流Ｉａｒｃが熱フィラ
メント１０のエミッション電流になり、Ｉｆ＋Ｉａｒｃ
の電流が熱フィラメント１０を流れてこのフィラメント
１０を加熱する。そして、熱フィラメント１０は放電電
流Ｉａｒｃが少なくなる程長寿命になる。本発明は、熱
フィラメントのエミッション電流を低減してこのフィラ
メントの長寿命化を図ることを目的とする。
メント１０のエミッション電流になり、Ｉｆ＋Ｉａｒｃ
の電流が熱フィラメント１０を流れてこのフィラメント
１０を加熱する。そして、熱フィラメント１０は放電電
流Ｉａｒｃが少なくなる程長寿命になる。本発明は、熱
フィラメントのエミッション電流を低減してこのフィラ
メントの長寿命化を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のバケット型イオン源装置においては、ア
ークチャンバ筐体のイオンビーム引出電極群に対向する
側の開口部に電気的絶縁体を介して蓋板を取付け、前記
筐体に正極を接続した直流放電用のアーク電源の負側に
前記蓋板を接続する。
めに、本発明のバケット型イオン源装置においては、ア
ークチャンバ筐体のイオンビーム引出電極群に対向する
側の開口部に電気的絶縁体を介して蓋板を取付け、前記
筐体に正極を接続した直流放電用のアーク電源の負側に
前記蓋板を接続する。
【００１１】
【作用】前記のように構成された本発明のバケット型イ
オン源装置の場合、アークチャンバ筐体のイオンビーム
引出電極群に対向する側に、筐体から電気的に絶縁して
アーク電源の負側に接続された蓋板が取付けられるた
め、この蓋板が直流放電のカソード電位になり、熱フィ
ラメントから放出された電子に対して反射電極として作
用し、電子の放電室内への閉じ込め効果が向上して電離
効率が高くなり、熱フィラメントのエミッション電流を
少なくして長寿命化が図れる。
オン源装置の場合、アークチャンバ筐体のイオンビーム
引出電極群に対向する側に、筐体から電気的に絶縁して
アーク電源の負側に接続された蓋板が取付けられるた
め、この蓋板が直流放電のカソード電位になり、熱フィ
ラメントから放出された電子に対して反射電極として作
用し、電子の放電室内への閉じ込め効果が向上して電離
効率が高くなり、熱フィラメントのエミッション電流を
少なくして長寿命化が図れる。
【００１２】
【実施例】１実施例について、図１及び図２を参照して
説明する。図１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し、図３と異なる点は、蓋板８を電
気的絶縁体１９を介して筐体１の左側開口部に取付け、
蓋板８を筐体１から電気的に絶縁し、かつ、蓋板８をア
ーク電源１３の負極に接続して蓋板８をカソード電位に
保持した点である。
説明する。図１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し、図３と異なる点は、蓋板８を電
気的絶縁体１９を介して筐体１の左側開口部に取付け、
蓋板８を筐体１から電気的に絶縁し、かつ、蓋板８をア
ーク電源１３の負極に接続して蓋板８をカソード電位に
保持した点である。
【００１３】この場合、熱フィラメント１０から放出さ
れた一次電子ｅに対して蓋板８が反射電極として作用
し、一次電子ｅが放電室２内に効率よく閉じ込められて
電離効率が向上する。そして、電離効率が向上すると、
プラズマ１７の生成効率が向上してイオンビーム１８が
効率よく形成され、所望ビーム電流量のイオンビーム１
８を得るために必要な電子放出量が従来より少なくな
り、熱フィラメント１０を流れる電流量が減少してこの
フィラメント１０の長寿命化が図れる。
れた一次電子ｅに対して蓋板８が反射電極として作用
し、一次電子ｅが放電室２内に効率よく閉じ込められて
電離効率が向上する。そして、電離効率が向上すると、
プラズマ１７の生成効率が向上してイオンビーム１８が
効率よく形成され、所望ビーム電流量のイオンビーム１
８を得るために必要な電子放出量が従来より少なくな
り、熱フィラメント１０を流れる電流量が減少してこの
フィラメント１０の長寿命化が図れる。
【００１４】ところで、蓋板８がアーク電源１３の負極
に接続されるため、放電電流Ｉａｒｃに基づく電流Ｉ1
は熱フィラメント１０と蓋板８とに分流してアーク電源
１３の負極に戻るようになる。このとき、蓋板８を介し
てアーク電源１３の負極に戻る電流をＩ3 とすると、熱
フィラメント１０を流れるエミッション電流はＩａｒｃ
−Ｉ3 となり、従来装置より減少することが分かる。
に接続されるため、放電電流Ｉａｒｃに基づく電流Ｉ1
は熱フィラメント１０と蓋板８とに分流してアーク電源
１３の負極に戻るようになる。このとき、蓋板８を介し
てアーク電源１３の負極に戻る電流をＩ3 とすると、熱
フィラメント１０を流れるエミッション電流はＩａｒｃ
−Ｉ3 となり、従来装置より減少することが分かる。
【００１５】そして、蓋板８をアノード電位にする図３
の従来装置と、蓋板８をカソード電位にする図１の装置
（以下考案装置という）とにつき、熱フィラメント１０
のエミッション電流に対するイオンビーム１８の電流
（ビーム電流）を測定した結果、図２の特性データが得
られた。この図２において、□印の実線は従来装置の特
性を示し、×印の実線は考案装置の特性を示す。
の従来装置と、蓋板８をカソード電位にする図１の装置
（以下考案装置という）とにつき、熱フィラメント１０
のエミッション電流に対するイオンビーム１８の電流
（ビーム電流）を測定した結果、図２の特性データが得
られた。この図２において、□印の実線は従来装置の特
性を示し、×印の実線は考案装置の特性を示す。
【００１６】そして、図２からも明らかなように同量の
イオンビーム１８を引き出すのに必要な熱フィラメント
１０のエミッション電流が、従来装置より２０％程度減
少することが実験によって確かめられた。さらに、図２
のビーム電流１６０ｍＡの状態で従来装置と考案装置と
の寿命試験を行った結果、考案装置の熱フィラメント１
０の寿命は従来装置のそれの１．４倍以上に向上した。
なお、熱フィラメント１０は放電室２内の実施例と異な
る位置に設けられていてもよい。
イオンビーム１８を引き出すのに必要な熱フィラメント
１０のエミッション電流が、従来装置より２０％程度減
少することが実験によって確かめられた。さらに、図２
のビーム電流１６０ｍＡの状態で従来装置と考案装置と
の寿命試験を行った結果、考案装置の熱フィラメント１
０の寿命は従来装置のそれの１．４倍以上に向上した。
なお、熱フィラメント１０は放電室２内の実施例と異な
る位置に設けられていてもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下の効果を奏する。アークチャンバ筐体
１のイオンビーム引出電極群４に対向する側に、筐体１
から電気的に絶縁されてアーク電源１３の負側に接続さ
れた蓋板８が取付けられるため、この蓋板８が直流放電
のカソード電位になり、熱フィラメント１０から放出さ
れた電子に対して反射電極として作用し、電子の閉じ込
め効果が向上して電離効率が高くなり、熱フィラメント
１０のエミッション電流を少なくして長寿命化を図るこ
とができる。
ているため、以下の効果を奏する。アークチャンバ筐体
１のイオンビーム引出電極群４に対向する側に、筐体１
から電気的に絶縁されてアーク電源１３の負側に接続さ
れた蓋板８が取付けられるため、この蓋板８が直流放電
のカソード電位になり、熱フィラメント１０から放出さ
れた電子に対して反射電極として作用し、電子の閉じ込
め効果が向上して電離効率が高くなり、熱フィラメント
１０のエミッション電流を少なくして長寿命化を図るこ
とができる。
【図１】本発明のバケット型イオン源装置の１実施例の
構成図である。
構成図である。
【図２】熱フィラメントのエミッション電流とビーム電
流との関係図である。
流との関係図である。
【図３】従来装置の構成図である。
１ アークチャンバ筐体 ４ イオンビーム引出電極群 ８ 蓋板 １０ 熱フィラメント １３ アーク電源 １９ 電気的絶縁体
Claims (1)
- 【請求項１】 熱フィラメントを電子放出源とするバケ
ット型イオン源装置において、 アークチャンバ筐体のイオンビーム引出電極群に対向す
る側の開口部に電気的絶縁体を介して蓋板を取付け、 前記筐体に正極を接続した直流放電用のアーク電源の負
側に前記蓋板を接続したことを特徴とするバケット型イ
オン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4027239A JPH05198269A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | バケット型イオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4027239A JPH05198269A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | バケット型イオン源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198269A true JPH05198269A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=12215527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4027239A Pending JPH05198269A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | バケット型イオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009205845A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | イオン源およびイオン注入装置 |
| CN103887132A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 注入装置的离子源和离子注入方法 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP4027239A patent/JPH05198269A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009205845A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | イオン源およびイオン注入装置 |
| CN103887132A (zh) * | 2012-12-20 | 2014-06-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 注入装置的离子源和离子注入方法 |
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