JPH06168685A - 電子サイクロトロン共振多価イオン源 - Google Patents

電子サイクロトロン共振多価イオン源

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Publication number
JPH06168685A
JPH06168685A JP31831092A JP31831092A JPH06168685A JP H06168685 A JPH06168685 A JP H06168685A JP 31831092 A JP31831092 A JP 31831092A JP 31831092 A JP31831092 A JP 31831092A JP H06168685 A JPH06168685 A JP H06168685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cyclotron resonance
magnetic field
electron cyclotron
ion source
plasma chamber
Prior art date
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Pending
Application number
JP31831092A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Yamashita
靖夫 山下
Yoshihiko Isotani
嘉彦 磯谷
Teruo Yamada
輝雄 山田
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 最適の電子サイクロトロン共振磁場を形成す
るための調整が容易な電子サイクロトロン共振多価イオ
ン源を提供する。 【構成】 永久磁石2と1対のソレノイドコイル3,3
とにより所定周波数の高周波8に適合する電子サイクロ
トロン共振磁場Mをプラズマチャンバ1内に形成する電
子サイクロトロン共振多価イオン源Aにおいて、1対の
ソレノイドコイル3,3の間に補助コイル4を配設し、
永久磁石2と1対のソレノイドコイル3,3とによる磁
場に補助コイル4による磁場を重畳させる。 【効果】 電子サイクロトロン共振磁場の最適化を十分
に図ることが出来る。イオン電流を大きく出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子サイクロトロン
共振多価イオン源に関し、さらに詳しくは、永久磁石と
1対のソレノイドコイルとにより所定周波数の高周波に
適合する電子サイクロトロン共振磁場をプラズマチャン
バ内に形成する電子サイクロトロン共振多価イオン源に
関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の電子サイクロトロン共振
多価イオン源の一例の断面図である。この電子サイクロ
トロン共振イオン源Cでは、その中央部に、円筒状のプ
ラズマチャンバ1を備えている。永久磁石2は、プラズ
マチャンバ1の径方向(図中、上下方向)に磁場を形成
する。ソレノイドコイル3,3は、鉄ヨーク3a,3a
に保持され、プラズマチャンバ1の軸線方向(図中、左
右方向)に移動できるようになっている。また、図示せ
ぬソレノイドコイル用電源から供給されるソレノイドコ
イル用コイル電流により励磁され、プラズマチャンバ1
の軸線方向に磁場を形成する。
【0003】前記永久磁石2とソレノイドコイル3,3
とにより所定周波数のマイクロ波(以下、所定周波数の
マイクロ波をマイクロ波8と表記する。)に適合する電
子サイクロトロン共振磁場Mがプラズマチャンバ1内に
形成される。電子サイクロトロン共振領域は、その電子
サイクロトロン共振磁場Mに前記マイクロ波8が導入さ
れることによって構成される。
【0004】プラズマチャンバ1の一端(図中、左端)
1a側には、電子サイクロトロン共振領域で生成された
イオンを、外部へ導出するための引出電極5が配設され
ている。プラズマチャンバ1の他端(図中、右端)1b
側には、延長筒体6を介して、プラズマチャンバ1内を
高真空下に保つための真空ポンプ7およびプラズマチャ
ンバ1内へマイクロ波8を導入するためのマイクロ波導
入管9が配設されている。また、前記延長筒体6内に
は、プラズマチャンバ1内へガス10を導入するための
ガス導入管11が配設されている。
【0005】真空ポンプ7にてプラズマチャンバ1内を
例えば10-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイ
ル3,3の位置とソレノイドコイル用コイル電流とを調
整して、例えば図4に示すようなミラー磁場を形成す
る。マイクロ波8に適合する電子サイクロトロン共振磁
場M(図4中、点線で示す。)は、ミラー磁場の中央部
分に位置し、プラズマチャンバ1内に形成される。そし
て、マイクロ波8をプラズマチャンバ1内へ導入し、電
子サイクロトロン共振領域を構成する。
【0006】電子サイクロトロン共振領域にガス10を
供給すると、サイクロトロン共振により加速された電子
がガス分子に衝突し、ガス分子をイオン化する。電子
は、イオンにも衝突し、多価イオン化する。こうして、
電子サイクロトロン共振により多価イオンが次第に高濃
度になる。高濃度になった多価イオンの一部は、引出電
極5側に拡散し、引出電極5の電界により引き出され、
外部へ導出される。
【0007】
【発明が解決しょうとする課題】上記従来の電子サイク
ロトロン共振多価イオン源Bにおいて、イオン電流を大
きくするためには、最適の電子サイクロトロン共振磁場
Mを形成すればよいが、ソレノイドコイル3,3の位置
とソレノイドコイル用コイル電流とによる調整が煩雑で
あるため、電子サイクロトロン共振磁場Mの最適化が十
分に図れない問題点がある。そこで、この発明の目的
は、最適の電子サイクロトロン共振磁場を形成するため
の調整が容易である電子サイクロトロン共振多価イオン
源を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の電子サイクロ
トロン共振多価イオン源は、永久磁石とその永久磁石の
両側に配設した1対のソレノイドコイルとにより所定周
波数の高周波に適合する電子サイクロトロン共振磁場を
プラズマチャンバ内に形成し、そのプラズマチャンバ内
で生成されたイオンを引出電極により外部へ導出する電
子サイクロトロン共振多価イオン源において、1対のソ
レノイドコイルの間に補助コイルを配設し、永久磁石と
1対のソレノイドコイルとによる磁場に前記補助コイル
による磁場を重畳させることを構成上の特徴とするもの
である。
【0009】
【作用】この発明の電子サイクロトロン共振多価イオン
源では、1対のソレノイドコイルの間に補助コイルが配
設されている。そこで、永久磁石と1対のソレノイドコ
イルとによるミラー磁場に前記補助コイルによる磁場を
重畳させると、前記ミラー磁場の中央部分に顕著な変化
をもたらすことが出来る。換言すると、電子サイクロト
ロン共振磁場は前記ミラー磁場の中央部分に位置するの
で、前記ソレノイドコイルに供給するソレノイドコイル
用コイル電流と前記補助コイルに供給する補助コイル用
コイル電流とを調整すれば、電子サイクロトロン共振磁
場の最適化を図ることが出来る。
【0010】ソレノイドコイル用コイル電流と補助コイ
ル用コイル電流とによる調整は、従来のソレノイドコイ
ルの位置とソレノイドコイル用コイル電流とによる調整
に比較して、容易であり,且つ,正確である。このた
め、電子サイクロトロン共振磁場の最適化を十分に図る
ことが出来、イオン電流を大きく出来るようになる。
【0011】また、ソレノイドコイルの位置を調整し直
すことなく、ソレノイドコイル用コイル電流と補助コイ
ル用コイル電流とを調整して、周波数の異なる高周波に
適合する電子サイクロトロン共振磁場について最適化を
図ることも出来る。また、例えば、周波数の異なる複数
の高周波に適合する複数の電子サイクロトロン共振磁場
について同時に最適化を図ることも出来る。
【0012】
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図1は、この発明の電子サイク
ロトロン共振多価イオン源の一実施例の断面図である。
なお、従来例と同様の構成要素には、同じ参照番号を付
している。この電子サイクロトロン共振イオン源Aで
は、その中央部に、円筒状のプラズマチャンバ1を備え
ている。
【0013】永久磁石2は、プラズマチャンバ1の径方
向(図中、上下方向)に磁場を形成する。ソレノイドコ
イル3,3は、鉄ヨーク3a,3aに保持され、プラズ
マチャンバ1の軸線方向(図中、左右方向)に移動でき
るようになっている。また、図示せぬソレノイドコイル
用電源から供給されるソレノイドコイル用コイル電流に
より励磁され、プラズマチャンバ1の軸線方向に磁場を
形成する。補助コイル4は、図示せぬ補助コイル用電源
から供給される補助コイル用コイル電流により励磁さ
れ、プラズマチャンバ1の軸線方向に磁場を形成する。
【0014】前記永久磁石2,ソレノイドコイル3,3
および補助コイル4により所定周波数のマイクロ波(以
下、所定周波数のマイクロ波をマイクロ波8と表記す
る。)に適合する電子サイクロトロン共振磁場Mがプラ
ズマチャンバ1内に形成される。電子サイクロトロン共
振領域は、その電子サイクロトロン共振磁場Mに前記マ
イクロ波8が導入されることによって構成される。
【0015】プラズマチャンバ1の一端(図中、左端)
1a側には、電子サイクロトロン共振領域で生成された
イオンを、外部へ導出するための引出電極5が配設され
ている。プラズマチャンバ1の他端(図中、右端)1b
側には、延長筒体6を介して、プラズマチャンバ1内を
高真空下に保つための真空ポンプ7およびプラズマチャ
ンバ1内へマイクロ波8を導入するためのマイクロ波導
入管9が配設されている。また、前記延長筒体6内に
は、プラズマチャンバ1内へガス10を導入するための
ガス導入管11が配設されている。
【0016】次に、動作について説明する。まず、真空
ポンプ7にてプラズマチャンバ1内を例えば10-6Torr
の真空状態とした後、ソレノイドコイル用コイル電流を
供給してソレノイドコイル3,3を励磁してミラー磁場
を形成する。従来例と略同様に、マイクロ波8に適合す
る電子サイクロトロン共振磁場Mが、プラズマチャンバ
1内に形成される。また、実用には供されないが、前記
マイクロ波8と周波数の異なるマイクロ波に適合する電
子サイクロトロン共振磁場もプラズマチャンバ1内に形
成される。
【0017】次に、例えば電子サイクロトロン共振磁場
Mが広がるように、ソレノイドコイル用コイル電流と補
助コイル用コイル電流とを調整して、電子サイクロトロ
ン共振磁場Mの最適化を図る。そして、マイクロ波8を
プラズマチャンバ1内へ導入し、電子サイクロトロン共
振領域を構成する。
【0018】電子サイクロトロン共振領域にガス10を
供給すると、サイクロトロン共振により加速された電子
がガス分子に衝突し、ガス分子をイオン化する。電子
は、イオンにも衝突し、多価イオン化する。こうして、
電子サイクロトロン共振により多価イオンが次第に高濃
度になる。高濃度になった多価イオンの一部は、引出電
極5側に拡散し、引出電極5の電界により引き出され、
外部へ導出される。
【0019】この電子サイクロトロン共振多価イオン源
Aでは、最適の電子サイクロトロン共振磁場を形成する
ための調整作業が容易であり,且つ,正確であるため、
電子サイクロトロン共振磁場の最適化を十分に図ること
が出来る。したがって、電子加速が効率的に行なえ、そ
れだけ多価イオンを高濃度化することが可能となり、イ
オン電流を大きく出来るようになる。
【0020】また、例えば14GHzのマイクロ波に適
合する電子サイクロトロン共振磁場について最適化を図
ったのち、ソレノイドコイル3,3の位置を調整し直す
ことなく、ソレノイドコイル用コイル電流と補助コイル
用コイル電流とを調整して、例えば10GHzのマイク
ロ波に適合する電子サイクロトロン共振磁場について最
適化を図ることも出来る。
【0021】図2は、この発明の電子サイクロトロン共
振多価イオン源の他の実施例の断面図である。この電子
サイクロトロン共振イオン源Bは、プラズマチャンバ1
内へマイクロ波8を導入するためのマイクロ波導入管9
の他に、前記マイクロ波8と周波数の異なるマイクロ波
8Bを導入するためのマイクロ波導入管9Bを備えてい
るところが、前記電子サイクロトロン共振イオン源Aと
異なっている。
【0022】この電子サイクロトロン共振イオン源Bで
は、まず、真空ポンプ7にてプラズマチャンバ1内を例
えば10-6Torrの真空状態とした後、ソレノイドコイル
用コイル電流を供給してソレノイドコイル3,3を励磁
してミラー磁場を形成する。前記実施例と同様に、マイ
クロ波8に適合する電子サイクロトロン共振磁場Mと共
に前記マイクロ波8と周波数の異なるマイクロ波に適合
する電子サイクロトロン共振磁場がプラズマチャンバ1
内に形成される。前記マイクロ波8と周波数の異なるマ
イクロ波を8Bとし、そのマイクロ波8Bに適合する電
子サイクロトロン共振磁場をMBとする。次に、ソレノ
イドコイル用コイル電流と補助コイル用コイル電流とを
調整して、電子サイクロトロン共振磁場Mの最適化と電
子サイクロトロン共振磁場MBの最適化とを図る。そし
て、マイクロ波8とマイクロ波8Bとをプラズマチャン
バ1内へ導入し、電子サイクロトロン共振磁場Mと電子
サイクロトロン共振磁場MBとのそれぞれに電子サイク
ロトロン共振領域を構成する。
【0023】ガス10を供給すると、2つの電子サイク
ロトロン共振領域のそれぞれでは、サイクロトロン共振
により加速された電子が、ガス分子に衝突して、ガス分
子をイオン化する。また、電子は、イオンにも衝突し、
多価イオン化する。こうして、2つの電子サイクロトロ
ン共振領域で加速された電子との衝突により多価イオン
が次第に高濃度になる。高濃度になった多価イオンの一
部は、引出電極5側に拡散し、引出電極5の電界により
引き出され、外部へ導出される。
【0024】この電子サイクロトロン共振イオン源Bで
は、2つの電子サイクロトロン共振磁場M,MBについ
て同時に最適化を図り、それぞれに電子サイクロトロン
共振領域が構成されているため、全体として電子サイク
ロトロン共振領域が大きくなり、多価イオンをより高濃
度にすることが可能である。そして、これにより、大き
なイオン電流を取り出せるようになる。
【0025】
【発明の効果】この発明の電子サイクロトロン共振多価
イオン源によれば、最適の電子サイクロトロン共振磁場
を形成するための調整が容易,且つ,正確になるため、
電子サイクロトロン共振磁場の最適化を十分に図ること
が出来るようになる。そこで、常に最適の電子サイクロ
トロン共振磁場が形成されて、イオン電流を大きく出来
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電子サイクロトロン共振多価イオン
源の一実施例についての断面図である。
【図2】この発明の電子サイクロトロン共振多価イオン
源の他の実施例の断面図である。
【図3】従来の電子サイクロトロン共振多価イオン源の
一例の断面図である。
【図4】図3の装置に係るミラー磁場と電子サイクロト
ロン共振磁場とについての説明図である。
【符号の説明】
A,B 電子サイクロトロン共振多価イオン源 M,MB 電子サイクロトロン共振磁場 1 プラズマチャンバ 2 永久磁石 3,3 ソレノイドコイル 4 補助コイル 5 引出電極 8,8B マイクロ波 10 ガス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石とその永久磁石の両側に配設し
    た1対のソレノイドコイルとにより所定周波数の高周波
    に適合する電子サイクロトロン共振磁場をプラズマチャ
    ンバ内に形成し、そのプラズマチャンバ内で生成された
    イオンを引出電極により外部へ導出する電子サイクロト
    ロン共振多価イオン源において、1対のソレノイドコイ
    ルの間に補助コイルを配設し、永久磁石と1対のソレノ
    イドコイルとによる磁場に前記補助コイルによる磁場を
    重畳させることを特徴とする電子サイクロトロン共振多
    価イオン源。
JP31831092A 1992-11-27 1992-11-27 電子サイクロトロン共振多価イオン源 Pending JPH06168685A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184624B1 (en) 1998-05-27 2001-02-06 Nissin Electric Co., Ltd. Ion source
JP2006012575A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Ulvac Japan Ltd ジャイラック加速電子型ecrイオン源及び多価イオン生成方法

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