JPH0617103U - Vacuum exhaust system for low energy ion gun - Google Patents

Vacuum exhaust system for low energy ion gun

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JPH0617103U
JPH0617103U JP6110692U JP6110692U JPH0617103U JP H0617103 U JPH0617103 U JP H0617103U JP 6110692 U JP6110692 U JP 6110692U JP 6110692 U JP6110692 U JP 6110692U JP H0617103 U JPH0617103 U JP H0617103U
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JP
Japan
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vacuum
ion gun
vacuum pump
unit
ion
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JP6110692U
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Inventor
正志 小西
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン銃の真空排気系をコンパクトに構成す
ること。 【構成】 低エネルギーイオン銃Iは、例えばイオン源
部1、レンズ部2、偏向部3、質量分離部4、減速部5
で構成されており、減速部はターゲットチャンバ6に結
合されている。ターゲットチャンバに第1の真空ポンプ
8が接続されており、同チャンバ及びイオン銃内を排気
する。イオン銃のビーム上流部、レンズ部2とビーム下
流部、減速部間に第2の真空ポンプ10とコンダクタン
スバルブ13を接続する。第1の真空ポンプを運転し、
その後、第2の真空ポンプを起動する。同ポンプが正常
回転数になるまでの間、第2の真空ポンプの排気路の真
空度を真空計14で監視し、コンダクタンスバルブの開
度を漸次増加するように調節する。
(57) [Abstract] [Purpose] To make the vacuum exhaust system of an ion gun compact. [Structure] The low energy ion gun I includes, for example, an ion source unit 1, a lens unit 2, a deflection unit 3, a mass separation unit 4, and a deceleration unit 5.
And the speed reducer is coupled to the target chamber 6. A first vacuum pump 8 is connected to the target chamber, and the inside of the chamber and the ion gun are evacuated. A second vacuum pump 10 and a conductance valve 13 are connected between the beam upstream portion of the ion gun, the lens portion 2 and the beam downstream portion, and the deceleration portion. Run the first vacuum pump,
Then, the second vacuum pump is activated. Until the pump reaches a normal rotation speed, the degree of vacuum in the exhaust passage of the second vacuum pump is monitored by the vacuum gauge 14 and the opening of the conductance valve is adjusted so as to gradually increase.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、真空排気系を簡素に構成した低エネルギーイオン銃の真空排気装置 に関する。 The present invention relates to a vacuum exhaust device for a low energy ion gun having a simple vacuum exhaust system.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

分子線エピタキシー(MBE)装置にイオン銃を併設し、分子線セルから試料 に分子線を飛ばしながらイオン銃で酸素、シリコン等のイオンを同時に注入して 成膜を行う複合技術の開発が進んでいる。ただ単なるガス、中性ビームと比べて 、イオンビ−ムによるものは付着性に優れ、しかもコントロールが容易であると いう性質、利点を有する。かかるイオン銃は分子線セルと共にMBE装置の成長 室に並設されることから、通常の半導体製造装置に用いられているイオン注入装 置を小型化したものとして構成されている。 An ion gun is attached to the molecular beam epitaxy (MBE) device, and the development of a composite technology for forming films by simultaneously injecting ions such as oxygen and silicon with the ion gun while flying the molecular beam from the molecular beam cell to the sample There is. However, compared with a mere gas or neutral beam, the one using an ion beam has excellent adhesiveness and has the property and advantage that it is easy to control. Since such an ion gun is installed in parallel with the molecular beam cell in the growth chamber of the MBE apparatus, it is configured as a miniaturized ion implantation apparatus used in an ordinary semiconductor manufacturing apparatus.

【0003】 図3は別途出願において開示したものであって、MBE装置の一部品として用 いることができる低エネルギーイオン銃の構成図である。同イオン銃Iは、全体 として、イオン源部1、アインツェルレンズによるレンズ部2、X−Y静電偏向 板による偏向部3、ウィーンフィルタによる質量分離部4、そしてアインツェル レンズ一体化方式の減速管による減速部5から構成されている。質量分離にウィ ーンフィルタを用いると共に、減速管アインツェルレンズ一体型とすることによ り、イオン銃全体を直線状にコンパクトに構成し、集束状態の良好なイオンビ− ムをターゲットに照射することを可能にしている。また、イオン源部1のフラン ジ11、レンズ部チャンバ21のフランジ22、偏向部チャンバ31のフランジ32 、質量分離部チャンバ41のフランジ42、減速部チャンバ51のフランジ52は同 一寸法で形成されおり、用途に応じて、イオン銃Iの各機能構成部を任意に組み 合わせることができるものとなっている。FIG. 3 is a configuration diagram of a low energy ion gun which is disclosed in a separate application and which can be used as one component of the MBE apparatus. The ion gun I generally includes an ion source unit 1, a lens unit 2 including an Einzel lens, a deflecting unit 3 including an XY electrostatic deflection plate, a mass separation unit 4 including a Wien filter, and an Einzel lens integrated deceleration system. It is composed of a speed reducer 5 made of a pipe. By using the Wien filter for mass separation and integrating the deceleration tube with the Einzel lens, the entire ion gun can be made linear and compact, and the target can be irradiated with a well-focused ion beam. It is possible. Moreover, it flange 1 1 of the ion source portion 1, the lens unit chamber 2 first flange 2 2, deflection unit chamber 3 1 of flange 3 2, mass separation unit chamber 4 first flange 4 2, the speed reduction unit chamber 5 first flange 5 2 has assumed and is formed at the same size, which depending on the application, can be combined arbitrarily set the respective functional components of the ion gun I.

【0004】 図2に、かかるイオン銃Iを用いたイオン注入装置における真空排気系の構成 図を示す。低エネルギーイオン銃Iの減速部5はイオンが注入されるターゲット を収容するターゲットチャンバ6に結合されており、イオン源部1は接地点に対 し、例えば数10〜300Vの正電位にバイアスされ、レンズ部2、偏向部3、 質量分離部4及び減速部5はイオン源部1に対し10kV程度の負の高電位にあ る。イオン源部1からのイオンビ−ムは、イオン銃の高電位部分を通って接地電 位にあるターゲットチャンバ6内のターゲットに数10〜300Vのエネルギー で注入される。かかるイオン銃の高電位部分の絶縁のために、レンズ部チャンバ 21と減速部チャンバ51には絶縁部7が設けられている。FIG. 2 shows a configuration diagram of a vacuum exhaust system in an ion implantation apparatus using the ion gun I. The deceleration unit 5 of the low-energy ion gun I is connected to a target chamber 6 that accommodates a target into which ions are implanted, and the ion source unit 1 is biased to a positive potential of, for example, several 10 to 300 V with respect to a ground point. The lens unit 2, the deflection unit 3, the mass separation unit 4, and the deceleration unit 5 have a high negative potential of about 10 kV with respect to the ion source unit 1. The ion beam from the ion source unit 1 is injected through the high potential portion of the ion gun into the target in the target chamber 6 at the ground potential at an energy of several tens to 300 V. An insulating section 7 is provided in the lens chamber 2 1 and the deceleration chamber 5 1 to insulate the high potential portion of the ion gun.

【0005】 ターゲットチャンバ6及びイオン銃Iの内部はターゲットチャンバに接続され た真空ポンプ8によって排気されるが、アインツェルレンズ部2及び偏向部3は 、イオン源部1からのガスにより真空度が悪化する。真空度が10-4Torr台に入 ると、イオン源部1から引出されたイオンビ−ムが大きく発散したり、イオンビ −ムの中性化が起こり、ターゲットに与えられるビーム電流量が減少する。そこ で高電位にあるアインツェルレンズ部チャンバ21に絶縁排気管9を介して真空 ポンプ、ターボ分子ポンプ10を接続し、同ポンプはフォア・ライン・バルブ( 粗引きバルブ)11を経て粗引き用ロータリポンプ12に接続されている。The interior of the target chamber 6 and the ion gun I is evacuated by a vacuum pump 8 connected to the target chamber, but the Einzel lens unit 2 and the deflecting unit 3 have a vacuum degree due to the gas from the ion source unit 1. Getting worse. When the degree of vacuum is in the 10 -4 Torr range, the ion beam extracted from the ion source 1 diverges greatly and the ion beam is neutralized, and the amount of beam current given to the target decreases. . A vacuum pump and a turbo molecular pump 10 are connected to the Einzel lens chamber 2 1 at a high electric potential therethrough via an insulated exhaust pipe 9. Is connected to the rotary pump 12.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

このように、レンズ部チャンバ21内をターボ分子ポンプ10で真空排気する ことにより、同チャンバ内を10-5Torr台に保ち、イオンビ−ムを効率良くター ゲットまで導いている。しかし、かかる真空排気系によれば、絶縁排気管9を介 して真空排気を行わねばならないから、排気コンダクタンスが小さくなり、真空 排気効率が悪いものとなる。また、粗引きロータリポンプ12及びその排気路配 管13を必要とするから、小型イオン銃に対するものとしては真空排気系が大き くなり、システム全体が大型化してしまうことになる。In this way, by evacuating the lens unit chamber 2 in 1 with the turbo molecular pump 10, keeping the inside the chamber level of 10 -5 Torr, ion beam - is leading arm to efficiently target. However, according to such a vacuum exhaust system, since the vacuum exhaust must be performed through the insulating exhaust pipe 9, the exhaust conductance becomes small and the vacuum exhaust efficiency becomes poor. Further, since the roughing rotary pump 12 and the exhaust passage pipe 13 are required, the vacuum exhaust system becomes large for a small ion gun, and the entire system becomes large.

【0007】 本考案は、イオン源部以降の真空度を損なわずに、システム全体をコンパクト に構成することができる低エネルギーイオン銃の真空排気装置の提供を目的とす るものである。An object of the present invention is to provide a vacuum exhaust device for a low energy ion gun, which can make the entire system compact without impairing the degree of vacuum after the ion source.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本考案は、第1の真空ポンプが接続されているターゲットチャンバに、イオン ビ−ムを供給する低エネルギーイオン銃の真空排気装置において、イオン銃のビ ーム上流部と下流部間に接続された第2の真空ポンプと、この第2の真空ポンプ のビーム下流部側排気路に設けられたコンダクタンスバルブとを備えてなること を特徴とするものである。 The present invention is a vacuum pumping apparatus for a low energy ion gun that supplies an ion beam to a target chamber to which a first vacuum pump is connected, and is connected between the beam upstream and downstream of the ion gun. It is characterized by comprising a second vacuum pump and a conductance valve provided in the exhaust passage on the beam downstream side of the second vacuum pump.

【0009】[0009]

【作用】[Action]

第1の真空ポンプを動作させ、ターゲットチャンバ及びイオン銃全体の真空排 気を行う。その後、第2の真空ポンプを動作させ、同ポンプが正常回転数になる までの間、コンダクタンスバルブの開度を操作し、排気路の真空度が10-2〜1 0-3Torrになるように調整する。第2の真空ポンプの吸気路が接続されたイオン 源のビーム上流部の真空度は10-5Torrのオーダになる。The first vacuum pump is operated to evacuate the target chamber and the entire ion gun. After that, operate the second vacuum pump and operate the opening of the conductance valve until the speed of the pump reaches the normal speed so that the vacuum degree of the exhaust path becomes 10 -2 to 10 -3 Torr. Adjust to. The degree of vacuum at the upstream portion of the beam of the ion source connected to the suction passage of the second vacuum pump is on the order of 10 -5 Torr.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

本考案の一実施例について図1の構成図を参照して説明する。図2、図3と同 一符号は同等部分を示す。ターゲットチャンバ6に第1の真空ポンプ8が接続さ れており、同チャンバ及びイオン銃I内全体の真空排気を行う。第2の真空ポン プであるターボ分子ポンプ10の吸気路はイオン銃のビーム上流部、レンズ部2 のチャンバ21に接続されており、同ポンプの排気路はコンダクタンスバルブ1 3を介してイオン銃のビーム下流部、減速部5のチャンバ51に接続する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. The same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3 denote the same parts. A first vacuum pump 8 is connected to the target chamber 6 to evacuate the chamber and the ion gun I as a whole. The intake path of the turbo molecular pump 10, which is the second vacuum pump, is connected to the beam upstream part of the ion gun, and the chamber 2 1 of the lens part 2, and the exhaust path of the pump is connected to the ion valve via the conductance valve 13. It is connected to the chamber 5 1 of the speed reducer 5 at the downstream side of the gun beam.

【0011】 第1の真空ポンプ8を動作させることにより、ターゲットチャンバ6及びイオ ン銃I内を排気し、所要の真空度に維持する。その後、第2の真空ポンプである ターボ分子ポンプ10を起動する。始めは、コンダクタンスバルブ13の開度を 絞った状態とし、ターボ分子ポンプ10の回転数が正常回転数に達するまでの間 、ターボ分子ポンプの排気路の真空度を熱電対真空計或いはピラニ真空計14で 監視し、真空度が10-2〜10-3になるようにバルブの開度を増加させるように 調整する。これに伴い、第1の真空ポンプ8の動作状態に擾乱を与えずに、最終 的に、イオン銃のレンズ部2ないし偏向部3の真空度は10-5Torr台に到達し、 この状態を保つことができる。By operating the first vacuum pump 8, the inside of the target chamber 6 and the ion gun I is evacuated, and the required vacuum degree is maintained. Then, the turbo molecular pump 10, which is the second vacuum pump, is started. Initially, the conductance valve 13 is closed, and the degree of vacuum in the exhaust passage of the turbo molecular pump is set to a thermocouple vacuum gauge or a Pirani vacuum gauge until the rotation speed of the turbo molecular pump 10 reaches a normal rotation speed. It monitors it with 14, and adjusts it so that the degree of vacuum may become 10 -2 to 10 -3 and the opening of the valve is increased. Along with this, without disturbing the operating state of the first vacuum pump 8, the vacuum degree of the lens section 2 or the deflecting section 3 of the ion gun finally reaches the level of 10 −5 Torr, and this state is maintained. Can be kept.

【0012】[0012]

【考案の効果】[Effect of device]

本考案は、以上説明したように構成したので、第2の真空ポンプ系は高電位部 に配置することができるから絶縁排気管を用いずに済み、排気効率を高くするこ とができる。また従来装置で必要とされた第2の真空ポンプに対する粗引き用の ロータリポンプ及びその排気系が不要となるから、真空排気系が簡素化され、シ ステム全体をコンパクトに構成することができる。 Since the present invention is configured as described above, since the second vacuum pump system can be arranged in the high potential part, the insulating exhaust pipe is not used and the exhaust efficiency can be improved. Further, since the rotary pump for roughing and the exhaust system for the second vacuum pump, which are required in the conventional apparatus, are not required, the vacuum exhaust system can be simplified and the entire system can be made compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の真空排気系の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional vacuum exhaust system.

【図3】低エネルギーイオン銃の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a low energy ion gun.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I イオン銃 1 イオン源部 2 レンズ部 3 偏向部 4 質量分離部 5 減速部 6 ターゲットチャンバ 8 第1の真空ポンプ 10 第2の真空ポンプ 13 コンダクタンスバルブ 14 真空計 I Ion gun 1 Ion source part 2 Lens part 3 Deflection part 4 Mass separation part 5 Deceleration part 6 Target chamber 8 First vacuum pump 10 Second vacuum pump 13 Conductance valve 14 Vacuum gauge

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 第1の真空ポンプが接続されているター
ゲットチャンバに、イオンビ−ムを供給するイオン銃に
おいて、イオン銃のビーム上流部と下流部間に接続され
た第2の真空ポンプと、この第2の真空ポンプのビーム
下流部側排気路に設けられたコンダクタンスバルブとを
備えてなることを特徴とする低エネルギーイオン銃の真
空排気装置。
1. An ion gun for supplying an ion beam to a target chamber to which a first vacuum pump is connected, and a second vacuum pump connected between a beam upstream part and a downstream part of the ion gun, A vacuum exhaust device for a low energy ion gun, comprising: a conductance valve provided in a beam downstream side exhaust passage of the second vacuum pump.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165174A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Fei Co FOCUSED ION BEAM LOW kV ENHANCEMENT

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014165174A (en) * 2013-02-27 2014-09-08 Fei Co FOCUSED ION BEAM LOW kV ENHANCEMENT

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