JPH0582040A - Ion source device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子放出源にマイクロ
波プラズマカソ−ド（以下ＭＰカソ−ドという）を用い
たバケット型のイオン源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bucket type ion source device using a microwave plasma cathode (hereinafter referred to as MP cathode) as an electron emission source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種ＭＰカソ−ドを用いたバケ
ット型のイオン源装置はＭＰカソ−ド及びバケット型の
主プラズマ室を備え、図８に示すように構成される。Ｍ
Ｐカソ−ド１は非磁性体金属材料の副筐体２の左，右側
に磁性体材料又は非磁性体材料の蓋板３，４を装着して
形成され、内部に副プラズマ室５を形成する。2. Description of the Related Art Conventionally, a bucket type ion source apparatus using this type of MP cathode has an MP cathode and a bucket type main plasma chamber and is constructed as shown in FIG. M
The P cathode 1 is formed by mounting lid plates 3 and 4 of a magnetic material or a non-magnetic material on the left and right sides of a sub-casing 2 of a non-magnetic metal material, and forming a sub-plasma chamber 5 inside. To do.
【０００３】また、この副プラズマ室５に設けられたマ
イクロ波導入用のアンテナ６は左側の蓋板３を貫通して
同軸ケ−ブル７に接続され、副筐体２の外周に電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件以上の磁場発生用の環状
の永久磁石８が設けられている。さらに、左側の蓋板３
にガス導入口９が形成され、右側の蓋板４に電子放出孔
１０が形成されている。なお、アンテナ６の先端部は、
マイクロ波放電を引き起し易いように副プラズマ室５の
壁面に接近して設けられている。An antenna 6 for microwave introduction provided in the sub plasma chamber 5 penetrates the left lid plate 3 and is connected to a coaxial cable 7, and an electron cyclotron resonance is provided on the outer circumference of the sub housing 2. An annular permanent magnet 8 for generating a magnetic field that is equal to or higher than the (ECR) condition is provided. Furthermore, the left lid plate 3
A gas introduction port 9 is formed in the above, and an electron emission hole 10 is formed in the lid plate 4 on the right side. The tip of the antenna 6 is
It is provided close to the wall surface of the sub plasma chamber 5 so that microwave discharge can be easily caused.
【０００４】つぎに、ＭＰカソ−ド１に供給されたバケ
ット型の主プラズマ室１１は非磁性体金属材料の主筐体
１２により形成され、この主筐体１２の左側開口部が絶
縁体１３を介してＭＰカソ−ド１の右側の蓋体４に結合
されている。また、主筐体１２の外周にカスプ磁場（多
極磁場）発生用の複数の棒状の永久磁石１４が配設さ
れ、主筐体１２の左側開口部にイオンビ−ム引出用の引
出電極１５が取付けられている。Next, the bucket-shaped main plasma chamber 11 supplied to the MP cathode 1 is formed by a main casing 12 made of a non-magnetic metallic material, and the left opening of the main casing 12 is an insulator 13. It is connected to the right lid 4 of the MP cathode 1 via. Further, a plurality of rod-shaped permanent magnets 14 for generating a cusp magnetic field (multipolar magnetic field) are arranged on the outer periphery of the main housing 12, and an extraction electrode 15 for extracting an ion beam is provided in the left opening of the main housing 12. Installed.
【０００５】この引出電極１５は電位が異なる第１ない
し第３電極１６，１７，１８及び絶縁体１９，２０，２
１により形成されている。なお、主プラズマ室１１に電
子を導入して直流放電を発生するため、主，副筐体１
２，２間に副筐体２をカソ−ド電位，主筐体１２をアノ
−ド電位とする直流電圧が印加される。The lead-out electrode 15 has first to third electrodes 16, 17, 18 and insulators 19, 20, 2 having different potentials.
It is formed by 1. In addition, since electrons are introduced into the main plasma chamber 11 to generate DC discharge, the main and sub-housings 1
A DC voltage with the sub-casing 2 as the cathode potential and the main casing 12 as the anodic potential is applied between 2 and 2.
【０００６】そして、ケ−ブル７，アンテナ６を介して
副プラズマ室５にマイクロ波が導入されると、アンテナ
６の先端部と副プラズマ室５の壁面との間の高電界によ
りマイクロ波放電が容易に発生し、このマイクロ波放電
により、導入口９から副プラズマ室５に導入された希ガ
ス等のガスが電離され、副プラズマ２２が生成されて電
子ｅが形成され、この電子ｅが放出孔１０から主プラズ
マ室１１に供給される。When microwaves are introduced into the sub-plasma chamber 5 via the cable 7 and the antenna 6, a microwave is discharged by a high electric field between the tip of the antenna 6 and the wall surface of the sub-plasma chamber 5. Is easily generated, and by this microwave discharge, the gas such as the rare gas introduced into the sub plasma chamber 5 from the inlet 9 is ionized, the sub plasma 22 is generated, and the electron e is formed. It is supplied to the main plasma chamber 11 from the emission hole 10.
【０００７】さらに、主プラズマ室１１においては、供
給された電子ｅの直流放電により、導入口９又は図示省
略された主筐体１２のガス導入口から導入された希ガス
等のイオン化ガスが電離されて主プラズマ２３が生成さ
れる。そして、引出電極１５のビ−ム引出作用により、
主プラズマ２３からイオンがイオンビ−ム２４として後
段のスパッタ室等に引出される。このとき、磁石１４の
カスプ磁場により主プラズマ２３が主プラズマ室１１に
効率よく閉込められる。Further, in the main plasma chamber 11, due to the DC discharge of the supplied electrons e, ionized gas such as rare gas introduced from the inlet 9 or the gas inlet of the main casing 12 (not shown) is ionized. Then, the main plasma 23 is generated. Then, by the beam extraction action of the extraction electrode 15,
Ions are extracted from the main plasma 23 as an ion beam 24 to a sputtering chamber in the subsequent stage. At this time, the main plasma 23 is efficiently confined in the main plasma chamber 11 by the cusp magnetic field of the magnet 14.
【０００８】ところで、アンテナ６を複数個設けると、
電子放出量の増大が図れる。また、蓋板３，４を磁性体
材料で形成する場合は、副プラズマ室５からの磁束の漏
れがほとんどなく、磁石８の小形化等が図れる。If a plurality of antennas 6 are provided,
The electron emission amount can be increased. When the lid plates 3 and 4 are made of a magnetic material, there is almost no leakage of magnetic flux from the sub-plasma chamber 5, and the magnet 8 can be downsized.
【０００９】そして、電子放出源としてのＭＰカソ−ド
１のプラズマ生成により主プラズマ２３の生成に必要な
電子ｅを生成して主プラズマ室１１に供給し、イオンビ
−ム２４を形成するため、カソ−ドでの材料消耗がな
く、電子放出源が極めて長寿命になり、数百時間以上の
長時間の連続運転が可能になる。Since the electrons e necessary for generating the main plasma 23 are generated by the plasma generation of the MP cathode 1 as the electron emission source and are supplied to the main plasma chamber 11, the ion beam 24 is formed. There is no material consumption in the cathode, the electron emission source has a very long life, and continuous operation for a long time of several hundred hours or more becomes possible.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記図８の従来のＭＰ
カソ−ドを用いたバケット型のイオン源装置の場合、イ
オンビ−ム２４の生成効率を考慮することなく装置が形
成され、カソ−ド１の電子放出能力に比して主プラズマ
室１１のイオンビ−ム出力能力が劣る問題点がある。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the case of a bucket type ion source device using a cathode, the device is formed without considering the generation efficiency of the ion beam 24, and the ion beam in the main plasma chamber 11 is compared with the electron emission capability of the cathode 1. -There is a problem that the output capability is poor.
【００１１】すなわち、実験によりイオンビ−ム２４の
生成効率が主プラズマ室１１内でのイオンビ−ム２４の
中心軸方向の磁場の強さに依存することが判明した。そ
して、従来はこの中心軸方向の磁場となるカソ−ド１か
ら主プラズマ室１１内への漏れ磁場の大きさが全く考慮
されず、不十分なため、イオンビ−ム２４の生成効率が
低く、主プラズマ室１１のイオンビ−ム出力能力が劣
る。That is, it was found from the experiment that the generation efficiency of the ion beam 24 depends on the strength of the magnetic field in the central axis direction of the ion beam 24 in the main plasma chamber 11. Conventionally, the magnitude of the leakage magnetic field from the cathode 1 into the main plasma chamber 11 which is a magnetic field in the direction of the central axis is not considered at all and is insufficient, so that the generation efficiency of the ion beam 24 is low, The ion beam output capability of the main plasma chamber 11 is poor.
【００１２】本発明はＭＰカソ−ドを用いたバケット型
のイオン源装置において、主プラズマ室でのイオンビ−
ムの生成効率を向上することを目的とする。The present invention relates to a bucket type ion source apparatus using an MP cathode, in which an ion beam in the main plasma chamber is used.
The purpose is to improve the efficiency of generation of the system.
【００１３】[0013]
【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、本発明のイオン源装置においては、請求項１の場
合、主プラズマ室の外側に，イオンビ−ムの中心軸方向
の磁場を主プラズマ室に導入するコイルを備える。To achieve the above object, in the ion source device of the present invention, in the case of claim 1, a magnetic field in the direction of the central axis of the ion beam is provided outside the main plasma chamber. It has a coil to be introduced into the main plasma chamber.
【００１４】また、請求項２の場合、ＭＰカソ−ド室の
電子放出孔が形成された蓋板を前記主プラズマ室側に突
出した帽子状に形成し、この蓋板の主プラズマ室側の端
面を主プラズマ室のカソ−ド側の端面より引出電極側に
配置する。さらに、請求項３の場合、電子放出孔が形成
された蓋板の主プラズマ室側に強磁性体材料の補助磁極
体を設ける。In the second aspect of the present invention, the lid plate of the MP cathode chamber in which the electron emission holes are formed is formed in a hat shape protruding toward the main plasma chamber side, and the lid plate on the main plasma chamber side is formed. The end face is arranged closer to the extraction electrode than the cathode side end face of the main plasma chamber. Further, in the third aspect, an auxiliary magnetic pole body made of a ferromagnetic material is provided on the side of the main plasma chamber of the lid plate in which the electron emission holes are formed.
【００１５】[0015]
【作用】前記のように構成された本発明のイオン源装置
の場合、請求項１の構成においては、コイルにより主プ
ラズマ室にイオンビ−ムの中心軸方向の磁場が導入さ
れ、主プラズマ室内でのイオンビ−ムの中心軸方向の磁
場が増大し、引出電極の近傍での主プラズマが高密度化
してイオンビ−ムの生成効率が向上する。In the case of the ion source device of the present invention constructed as described above, in the construction of claim 1, the magnetic field in the central axis direction of the ion beam is introduced into the main plasma chamber by the coil, and the magnetic field is introduced in the main plasma chamber. The magnetic field in the direction of the central axis of the ion beam is increased, the main plasma in the vicinity of the extraction electrode is densified, and the ion beam generation efficiency is improved.
【００１６】また、請求項２の構成においては、ＭＰカ
ソ−ドの電子放出孔が形成された主プラズマ室側の蓋板
の端面が主プラズマ室内に突出し、ＭＰカソ−ドからの
漏れ磁場に基づく強い磁場部分が従来より主プラズマ室
の中央部に近づき、主プラズマ室内でのイオンビ−ムの
中心軸方向の磁場が増大し、請求項１の場合と同様イオ
ンビ−ムの生成効率が向上する。According to the second aspect of the invention, the end face of the lid plate on the main plasma chamber side where the electron emission holes of the MP cathode are formed protrudes into the main plasma chamber, and a leakage magnetic field from the MP cathode is generated. The strong magnetic field portion based on this is closer to the central portion of the main plasma chamber than before, and the magnetic field in the central axis direction of the ion beam in the main plasma chamber is increased, so that the ion beam generation efficiency is improved as in the case of claim 1. ..
【００１７】さらに、請求項３の構成においては、ＭＰ
カソ−ドの電子放出孔が形成された蓋板の主プラズマ室
側に強磁性体材料の補助磁極体を設けることにより、こ
の磁極体の磁場により主プラズマ室内でのイオンビ−ム
の中心軸方向の磁場が増大し、イオンビ−ムの生成効率
が向上する。Further, in the structure of claim 3, MP
By providing an auxiliary magnetic pole body of a ferromagnetic material on the side of the main plasma chamber of the lid plate in which the electron emission holes of the cathode are formed, the magnetic field of the magnetic pole body causes the direction of the central axis of the ion beam in the main plasma chamber. The magnetic field is increased, and the ion beam generation efficiency is improved.
【００１８】[0018]
【実施例】実施例について、図１ないし図７を参照して
説明する。 （第１の実施例）まず、請求項１に対応する第１の実施
例について、図１ないし図５を参照して説明する。EXAMPLES Examples will be described with reference to FIGS. 1 to 7. (First Embodiment) First, a first embodiment corresponding to claim 1 will be described with reference to FIGS.
【００１９】図１において、図８と同一符号は同一もし
くは相当するものを示し、図８の従来装置と異なる点
は、主プラズマ室１１を形成する主筐体１２の外側に円
筒状の空心のコイル２５を設けた点である。そして、コ
イル２５は主プラズマ室１１内に、イオンビ−ム２４の
中心軸２４ｃの方向（イオンビ−ム引出方向）の磁場を
発生して導入する。In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 8 indicate the same or corresponding ones, and the difference from the conventional apparatus of FIG. 8 is that a cylindrical air core is formed outside the main casing 12 forming the main plasma chamber 11. The point is that the coil 25 is provided. Then, the coil 25 generates and introduces into the main plasma chamber 11 a magnetic field in the direction of the central axis 24c of the ion beam 24 (the direction of extracting the ion beam).
【００２０】この磁場の強さ（磁場強度）はコイル２５
の通電電流に依存し、この実施例においては、後述のイ
オンビ−ム２４の生成効率と均一性の兼ね合いに基づ
き、図２に示すように、主プラズマ室１１の中央部の中
心軸２４ｃ上（以下主プラズマ室中心部という）での中
心軸２４ｃ方向の磁束密度Ｂ1 が約５０〜２００Ｇ（ガ
ウス）の範囲内の適当な値，例えば１００Ｇになるよう
に通電電流を設定している。図２において、Ｌは主プラ
ズマ室１１の左，右の端面間の距離を示し、破線は磁束
密度が１００Ｇになる位置の線分である。The strength of this magnetic field (magnetic field strength) is determined by the coil 25.
In this embodiment, as shown in FIG. 2, on the central axis 24c of the central portion of the main plasma chamber 11 (based on the balance between the generation efficiency and the uniformity of the ion beam 24, which will be described later). The energizing current is set so that the magnetic flux density B 1 in the direction of the central axis 24c in the main plasma chamber) will be an appropriate value within the range of about 50 to 200 G (Gauss), for example, 100 G. In FIG. 2, L indicates the distance between the left and right end faces of the main plasma chamber 11, and the broken line is the line segment at the position where the magnetic flux density is 100G.
【００２１】ところで、主プラズマ室中心部の磁束密度
Ｂ1 とイオンビ−ム２４の生成効率とは図３の関係を有
し、磁場が増大して磁束密度Ｂ1が大きくなる程生成効
率が向上することが実験により判明した。これは、磁束
密度Ｂ1 が増大すると、カソ−ド１から主プラズマ室１
１に供給された電子ｅ（１次電子）が中心軸２４ｃ方向
の磁場の作用で引出電極１５の近傍領域に到達し易くな
り、この領域において、イオン化ガスの電離効率が向上
して主プラズマ２３が高密度プラズマになり、イオンビ
−ム２４の高効率の引出しが可能になるからである。By the way, the magnetic flux density B 1 at the center of the main plasma chamber and the generation efficiency of the ion beam 24 have the relationship shown in FIG. 3, and the generation efficiency is improved as the magnetic field increases and the magnetic flux density B 1 increases. It turned out by experiment. This is because when the magnetic flux density B 1 increases, the cathode 1 to the main plasma chamber 1
Electrons e (primary electrons) supplied to 1 easily reach the region near the extraction electrode 15 by the action of the magnetic field in the direction of the central axis 24c, and in this region, the ionization efficiency of the ionized gas is improved and the main plasma 23 Becomes a high-density plasma, and the ion beam 24 can be extracted with high efficiency.
【００２２】また、主プラズマ室中心部の磁束密度Ｂ1
とイオンビ−ム２４が均一なビ−ム断面の大きさ（イオ
ンビ−ム均一性領域）とは図４の関係を有し、磁束密度
Ｂ1 が２００Ｇ以上になると、中心軸２４ｃの方向の磁
場の影響を受けて均一性が劣化することが実験により判
明した。図４において、縦軸はＢ1 ＝５０Ｇのときの均
一なビ−ム断面を１として規格化したときのビ−ム断面
の大きさを示す。The magnetic flux density B 1 at the center of the main plasma chamber
And the size of the beam cross section where the ion beam 24 is uniform (ion beam uniformity region) have the relationship of FIG. 4, and when the magnetic flux density B 1 is 200 G or more, the magnetic field in the direction of the central axis 24c. It was found by experiments that the uniformity deteriorates under the influence of. In FIG. 4, the vertical axis indicates the size of the beam cross section when the uniform beam cross section when B 1 = 50 G is standardized as 1.
【００２３】そして、図３，図４から明らかなように磁
束密度Ｂ1 を約５０〜２００Ｇの範囲にすると、均一性
の範囲を狭くすることなくイオンビ−ム２４の生成効率
が向上するため、図１においてはコイル２５の通電電流
を調整して磁束密度Ｂ1 を１００Ｇにしている。なお、
従来装置の場合は磁束密度Ｂ1 が３０Ｇ程度にしかなら
ず、イオンビ−ム２４の生成効率が低い。As is clear from FIGS. 3 and 4, when the magnetic flux density B 1 is in the range of about 50 to 200 G, the efficiency of generation of the ion beam 24 is improved without narrowing the range of uniformity. In FIG. 1, the current flowing through the coil 25 is adjusted so that the magnetic flux density B 1 is 100G. In addition,
In the case of the conventional device, the magnetic flux density B 1 is only about 30 G, and the generation efficiency of the ion beam 24 is low.
【００２４】そして、磁束密度Ｂ1 を１００Ｇに大きく
した結果、イオンビ−ム２４の生成効率を示す主プラズ
マ室１１の放電電力とイオンビ−ム電流量との関係は、
図５の実線ａに示すようになり、同図の実線ｂに示す従
来装置の場合に比し、同一の放電電力で約４割もイオン
ビ−ム電流量が増大し、均一性の良いイオンビ−ムが高
効率に得られる。したがって、従来装置と同じ投入電力
で従来より大量の均質なイオンビ−ム２４を得ることが
できる。As a result of increasing the magnetic flux density B 1 to 100 G, the relation between the discharge power of the main plasma chamber 11 and the ion beam current amount, which shows the generation efficiency of the ion beam 24, is as follows.
As shown by the solid line a in FIG. 5, the ion beam current amount is increased by about 40% at the same discharge power as compared with the conventional device shown by the solid line b in FIG. System with high efficiency. Therefore, a large amount of homogeneous ion beams 24 can be obtained with the same input power as the conventional device.
【００２５】また、従来と同量のイオンビ−ム２４を得
るときは、投入電力を従来より少なくすることができ、
冷却部（図示せず）の簡素化等に基づき、装置の小形化
等が図れる。なお、図３，図４の関係は主プラズマ室１
１の大小等の装置規模に依存せずに成立し、磁束密度Ｂ
1 を約５０〜２００Ｇにすると、装置規模によらず、前
記の効果が得られる。Further, when the same amount of ion beams 24 as the conventional one is obtained, the input power can be made smaller than that of the conventional one.
Based on the simplification of the cooling unit (not shown) and the like, the device can be downsized. The relationship between FIG. 3 and FIG.
1. The magnetic flux density B is established without depending on the device scale such as the size of 1.
When 1 is set to about 50 to 200 G, the above effect can be obtained regardless of the scale of the device.
【００２６】また、コイル２５により導入する磁場の向
きは左，右いずれでもよいが、蓋板４を介したカソ−ド
１からの漏れ磁場が比較的大きいとき等には、図１，図
２のＢ1 の矢印と逆向き，すなわち漏れ磁場と同一の向
き（左向き）にすることにより、漏れ磁場を有効に利用
して磁束密度Ｂ1 を増大できる。The direction of the magnetic field introduced by the coil 25 may be either left or right. However, when the leakage magnetic field from the cathode 1 through the cover plate 4 is relatively large, the direction shown in FIGS. The magnetic flux density B 1 can be increased by effectively utilizing the leakage magnetic field by making the direction opposite to the arrow B 1 of the above, that is, the same direction as the leakage magnetic field (to the left).
【００２７】（第２の実施例）つぎに、請求項２に対応
する第２の実施例について、図６を参照して説明する。
図６において、図１と同一符号は同一もしくは相当する
ものを示し、図１の装置と異なる点は、コイル２５を省
き、蓋板４を主プラズマ室１１側に突出した帽子状に形
成し、蓋板４の主プラズマ室１１側の線分Ｂ−Ｂ’上の
端面４ａを、主プラズマ室１１を形成する主筐体１２の
カソ−ド１側の線分Ａ−Ａ’上の端面２ａより引出電極
１５側に配置した点である。(Second Embodiment) Next, a second embodiment corresponding to claim 2 will be described with reference to FIG.
6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and the difference from the device of FIG. 1 is that the coil 25 is omitted and the lid plate 4 is formed in a hat shape protruding toward the main plasma chamber 11 side. The end surface 4a of the lid plate 4 on the line segment BB 'on the main plasma chamber 11 side is the end surface 2a on the line segment AA' of the main housing 12 forming the main plasma chamber 11 on the cathode 1 side. This is a point arranged closer to the extraction electrode 15 side.
【００２８】そして、カソ−ド１が従来装置より主プラ
ズマ室１１側にずらして設けられるため、蓋板４の端面
４ａが主プラズマ室中心部に近づき、この端面４ａを介
したカソ−ド１の漏れ磁場の増大に基づき、プラズマ室
中心部での中心軸２４ｃ方向の磁束密度Ｂ1 が従来の３
０Ｇ程度から約５０〜２００Ｇに増加し、この増加によ
り第１の実施例の場合と同様の効果が得られる。そし
て、コイル２５等を付加せず、カソ−ド１の蓋板を加工
する構成であるため、第１の実施例より簡素な構成にな
る利点がある。Since the cathode 1 is provided so as to be displaced toward the main plasma chamber 11 side from the conventional apparatus, the end face 4a of the lid plate 4 approaches the central portion of the main plasma chamber, and the cathode 1 via this end face 4a. The magnetic flux density B 1 in the central axis 24c direction at the center of the plasma chamber is 3
The value is increased from about 0 G to about 50 to 200 G, and by this increase, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained. Since the cover plate of the cathode 1 is processed without adding the coil 25 or the like, there is an advantage that the structure is simpler than that of the first embodiment.
【００２９】（第３の実施例）つぎに、請求項３に対応
する第３の実施例について、図７を参照して説明する。
図７において、図１と同一符号は同一もしくは相当する
ものを示し、図１の装置と異なる点は、コイル２５を省
き、蓋板４の主プラズマ室１１側に強磁性体材料の補助
磁極体２６を設けた点である。(Third Embodiment) Next, a third embodiment corresponding to claim 3 will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, and the difference from the device of FIG. 1 is that the coil 25 is omitted and the auxiliary magnetic pole body made of a ferromagnetic material is provided on the main plasma chamber 11 side of the cover plate 4. This is the point where 26 is provided.
【００３０】そして、補助磁極体２６は例えば円筒状に
形成され、この磁極体２６によりコイル２５を設けた場
合と同様、主プラズマ室１１内に中心軸２４ｃ方向の磁
場が発生し、プラズマ室中心部での中心軸２４ｃ方向の
磁束密度Ｂ1が約５０〜２００Ｇに増大する。そのた
め、第１の実施例の場合と同様の効果が得られる。The auxiliary magnetic pole body 26 is formed, for example, in a cylindrical shape. As with the case where the coil 25 is provided by the magnetic pole body 26, a magnetic field in the direction of the central axis 24c is generated in the main plasma chamber 11 and the center of the plasma chamber is generated. The magnetic flux density B 1 in the direction of the central axis 24c in the portion increases to about 50 to 200G. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【００３１】そして、コイル及びその通電回路を省ける
ため構成が簡素化し、しかも、補助磁極体２６の形状，
材質を種々に調整することにより、磁束密度Ｂ1 を所望
の大きさに設定できる。ところで、前記各実施例におい
て、イオンビ−ムの生成効率の向上のみを図るときは、
磁束密度Ｂ1 を従来より大きくする程よい結果が得られ
るのは勿論である。Since the coil and its energizing circuit can be omitted, the structure is simplified, and the shape of the auxiliary magnetic pole body 26 is
The magnetic flux density B 1 can be set to a desired value by variously adjusting the material. By the way, in each of the above-mentioned embodiments, when only improving the generation efficiency of ion beams,
As a matter of course, the higher the magnetic flux density B 1 is, the better the result obtained.
【００３２】[0032]
【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、以下に記載する効果を奏する。請求項１の
構成の場合はコイル２５により主プラズマ室１１内にイ
オンビ−ム２４の中心軸２４ｃ方向の磁場を導入したた
め、この磁場の増大によって引出電極１５の近傍での主
プラズマ２３を高密度化し、イオンビ−ム２４の生成効
率を向上することができる。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. In the case of the structure of claim 1, since the magnetic field in the direction of the central axis 24c of the ion beam 24 is introduced into the main plasma chamber 11 by the coil 25, the increase of this magnetic field causes the main plasma 23 in the vicinity of the extraction electrode 15 to have a high density. It is possible to improve the generation efficiency of the ion beam 24.
【００３３】また、請求項２の構成の場合はＭＰカソ−
ド１の蓋板４を主プラズマ室１１側に突出した帽子状に
し、蓋板４の端面４ａを主プラズマ室１１のカソ−ド１
側の端面２ａより引出電極１５側に配置したため、端面
２ａからの漏れ磁場に基づく強い磁場部分が従来より主
プラズマ室１１の中央部に近づき、主プラズマ室１１内
でのイオンビ−ム２４の中心軸２４ｃ方向の磁場が増大
し、コイル等を付加することなく引出電極１５の近傍で
の主プラズマ２３を高密度化し、イオンビ−ム２４の生
成効率を向上することができる。In the case of the structure of claim 2, the MP cassette is
The lid plate 4 of the lid 1 is formed into a hat shape projecting to the main plasma chamber 11 side, and the end face 4a of the lid plate 4 is formed into the cathode 1 of the main plasma chamber 11.
Since it is arranged closer to the extraction electrode 15 side than the end face 2a on the side, the strong magnetic field portion based on the leakage magnetic field from the end face 2a comes closer to the central portion of the main plasma chamber 11 than in the conventional case, and the center of the ion beam 24 in the main plasma chamber 11 is closer. The magnetic field in the direction of the axis 24c increases, and the main plasma 23 in the vicinity of the extraction electrode 15 can be densified without adding a coil or the like, and the generation efficiency of the ion beam 24 can be improved.
【００３４】さらに、請求項３の構成の場合はＭＰカソ
−ド１の蓋板４の主プラズマ室１１側に強磁性体材料の
補助磁極体２６を設けたため、この磁極体２６の磁場に
より主プラズマ室１１内でのイオンビ−ム２４の中心軸
２４ｃ方向の磁場が増大し、請求項１，２の場合と同
様、イオンビ−ム２４の生成効率を向上することができ
る。Further, in the case of the structure of claim 3, since the auxiliary magnetic pole body 26 of the ferromagnetic material is provided on the main plasma chamber 11 side of the cover plate 4 of the MP cathode 1, the magnetic field of the magnetic pole body 26 mainly The magnetic field in the direction of the central axis 24c of the ion beam 24 in the plasma chamber 11 is increased, and the generation efficiency of the ion beam 24 can be improved as in the first and second embodiments.
【図１】本発明のイオン源装置の第１の実施例の構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of an ion source device of the present invention.
【図２】図１の主プラズマ室内に導入された磁場の説明
図である。2 is an explanatory diagram of a magnetic field introduced into the main plasma chamber of FIG.
【図３】図１の主プラズマ室中心部の磁束密度とイオン
ビ−ム生成効率との関係図である。FIG. 3 is a relationship diagram between the magnetic flux density in the central portion of the main plasma chamber of FIG. 1 and the ion beam generation efficiency.
【図４】図１の主プラズマ室中心部の磁束密度とイオン
ビ−ム均一領域との関係図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux density in the central portion of the main plasma chamber and the ion beam uniform region in FIG.
【図５】図１の放電電力とイオンビ−ム電流との関係図
である。5 is a relationship diagram between the discharge power and the ion beam current of FIG.
【図６】本発明の第２の実施例の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３の実施例の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図８】従来装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional device.
１ マイクロ波プラズマカソ−ド ４ 蓋板 １０ 電子放出孔 １１ 主プラズマ室 １５ 引出電極 ２３ 主プラズマ ２４ イオンビ−ム ２５ コイル ２６ 補助磁極体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microwave plasma cathode 4 Lid plate 10 Electron emission hole 11 Main plasma chamber 15 Extraction electrode 23 Main plasma 24 Ion beam 25 Coil 26 Auxiliary magnetic pole body
Claims (3)
子を発生する電子放出源としてのマイクロ波プラズマカ
ソ−ドと、 前記カソ−ドの蓋板に形成された電子放出孔から前記電
子が供給され直流放電により生成した主プラズマをカス
プ磁場により閉込めるバケット型の主プラズマ室と、 前記主プラズマ室の前記カソ−ドに対向する位置に設け
られ前記主プラズマからイオンビ−ムを引出す引出電極
とを備えたイオン源装置において、 前記主プラズマ室の外側に，前記イオンビ−ムの中心軸
方向の磁場を前記主プラズマ室に導入するコイルを備え
たことを特徴とするイオン源装置。1. A microwave plasma cathode as an electron emission source for generating electrons by generating plasma by microwave discharge, and a DC discharge in which the electrons are supplied from an electron emission hole formed in a cover plate of the cathode. A main plasma chamber of a bucket type capable of confining the main plasma generated by the cusp magnetic field, and an extraction electrode provided at a position facing the cathode of the main plasma chamber and extracting an ion beam from the main plasma. In the ion source device, a coil for introducing a magnetic field in the central axis direction of the ion beam into the main plasma chamber is provided outside the main plasma chamber.
子を発生する電子放出源としてのマイクロ波プラズマカ
ソ−ドと、 前記カソ−ドの蓋板に形成された電子放出孔から前記電
子が供給され直流放電により生成した主プラズマをカス
プ磁場により閉込めるバケット型の主プラズマ室と、 前記主プラズマ室の前記カソ−ドに対向する位置に設け
られ前記主プラズマからイオンビ−ムを引出す引出電極
とを備えたイオン源装置において、 前記蓋板を前記主プラズマ室側に突出した帽子状に形成
し、前記蓋板の前記主プラズマ室側の端面を前記主プラ
ズマ室の前記カソ−ド側の端面より前記引出電極側に配
置したことを特徴とするイオン源装置。2. A microwave plasma cathode as an electron emission source for generating electrons by generating plasma by microwave discharge, and a DC discharge in which the electrons are supplied from an electron emission hole formed in a cover plate of the cathode. A main plasma chamber of a bucket type capable of confining the main plasma generated by the cusp magnetic field, and an extraction electrode provided at a position facing the cathode in the main plasma chamber and extracting an ion beam from the main plasma. In the ion source device, the lid plate is formed in a hat shape protruding toward the main plasma chamber side, and the end face of the lid plate on the main plasma chamber side is pulled out from the end face of the main plasma chamber on the cathode side. An ion source device characterized by being arranged on the electrode side.
子を発生する電子放出源としてのマイクロ波プラズマカ
ソ−ドと、 前記カソ−ドの蓋板に形成された電子放出孔から前記電
子が供給され直流放電により生成した主プラズマをカス
プ磁場により閉込めるバケット型の主プラズマ室と、 前記主プラズマ室の前記カソ−ドに対向する位置に設け
られ前記主プラズマからイオンビ−ムを引出す引出電極
とを備えたイオン源装置において、 前記蓋板の前記主プラズマ室側に強磁性体材料の補助磁
極体を設けたことを特徴とするイオン源装置。3. A microwave plasma cathode as an electron emission source for generating electrons by generating plasma by microwave discharge, and a DC discharge in which the electrons are supplied from an electron emission hole formed in a cover plate of the cathode. A main plasma chamber of a bucket type capable of confining the main plasma generated by the cusp magnetic field, and an extraction electrode provided at a position facing the cathode of the main plasma chamber and extracting an ion beam from the main plasma. In the ion source device, an auxiliary magnetic pole body made of a ferromagnetic material is provided on the main plasma chamber side of the cover plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3269032A JPH0582040A (en) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ion source device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3269032A JPH0582040A (en) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ion source device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582040A true JPH0582040A (en) | 1993-04-02 |
Family
ID=17466733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3269032A Pending JPH0582040A (en) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | Ion source device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582040A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100644048B1 (en) * | 2005-09-07 | 2006-11-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Electrode head for ion beam generator |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3269032A patent/JPH0582040A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100644048B1 (en) * | 2005-09-07 | 2006-11-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Electrode head for ion beam generator |
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