JPH06176726A - 正負カスプ型イオン源 - Google Patents
正負カスプ型イオン源Info
- Publication number
- JPH06176726A JPH06176726A JP4326526A JP32652692A JPH06176726A JP H06176726 A JPH06176726 A JP H06176726A JP 4326526 A JP4326526 A JP 4326526A JP 32652692 A JP32652692 A JP 32652692A JP H06176726 A JPH06176726 A JP H06176726A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive
- ion
- ion source
- negative
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 同一イオン源からあらゆる原子のイオンを容
易且つ高強度に得ることを可能にする。 【構成】 正極性可変直流電源１４を用いることで金属
負イオンのみならず金属正イオンを高強度に引出せるよ
うにし、電子親和力が小さくて負イオンとして高強度ビ
ームが得られない原子であっても、正イオンとして引出
すことで高強度なイオンビーム１０を得、同一イオン源
からあらゆる原子のイオンが容易且つ高強度に得られ
る。
易且つ高強度に得ることを可能にする。 【構成】 正極性可変直流電源１４を用いることで金属
負イオンのみならず金属正イオンを高強度に引出せるよ
うにし、電子親和力が小さくて負イオンとして高強度ビ
ームが得られない原子であっても、正イオンとして引出
すことで高強度なイオンビーム１０を得、同一イオン源
からあらゆる原子のイオンが容易且つ高強度に得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカスプ型イオン源に関
し、金属負イオン及び金属正イオンを引出し可能とした
ものである。
し、金属負イオン及び金属正イオンを引出し可能とした
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に基づいて従来のカスプ型イオン源
を説明する。図５には従来のカスプ型イオン源の概略構
成を示してある。
を説明する。図５には従来のカスプ型イオン源の概略構
成を示してある。
【０００３】ステンレス製のプラズマ容器１の周りに
は、カスプ磁場を形成できるように、複数の永久磁石２
が設けられている。このカスプ磁場の中央部にはスパッ
タリングの標的となる金属板６が設置され、金属板６の
周囲は覆１１９で覆われている。プラズマ容器１内には
カソードとして熱陰極フィラメント８が設けられると共
に、プラズマ容器１にはガス入口４、セシウム蒸気入口
５、アノード孔７が設けられている。プラズマ容器１
（アノード孔７）は負極性可変直流電源１５によって負
に印加され、絶縁碍子１１を介して接地された加速電極
１２との間に加速電界を形成している。
は、カスプ磁場を形成できるように、複数の永久磁石２
が設けられている。このカスプ磁場の中央部にはスパッ
タリングの標的となる金属板６が設置され、金属板６の
周囲は覆１１９で覆われている。プラズマ容器１内には
カソードとして熱陰極フィラメント８が設けられると共
に、プラズマ容器１にはガス入口４、セシウム蒸気入口
５、アノード孔７が設けられている。プラズマ容器１
（アノード孔７）は負極性可変直流電源１５によって負
に印加され、絶縁碍子１１を介して接地された加速電極
１２との間に加速電界を形成している。
【０００４】プラズマ容器１内にはガス入口４からキセ
ノンガスが導入され、アーク放電によりキセノンプラズ
マが生成される。キセノンプラズマはカスプ磁場により
閉じ込められる。金属板６の表面での負イオンの生成を
高めるために、セシウム蒸気入口５からセシウム蒸気を
導入し、金属板６の表面を冷却して金属板６の表面にセ
シウム原子を１〜０．５原子層程度吸着させる。
ノンガスが導入され、アーク放電によりキセノンプラズ
マが生成される。キセノンプラズマはカスプ磁場により
閉じ込められる。金属板６の表面での負イオンの生成を
高めるために、セシウム蒸気入口５からセシウム蒸気を
導入し、金属板６の表面を冷却して金属板６の表面にセ
シウム原子を１〜０．５原子層程度吸着させる。
【０００５】金属板６にはプラズマ容器１に対して数１
００Ｖ〜数ＫＶの負の電圧が直流電源１３により印加さ
れ、プラズマ中のキセノンイオンが加速されて金属板６
をスパッタする。スパッタ粒子はセシウム原子の吸着に
よって仕事関数の低下した金属板６の表面より電子を取
り込み負イオンとなる。
００Ｖ〜数ＫＶの負の電圧が直流電源１３により印加さ
れ、プラズマ中のキセノンイオンが加速されて金属板６
をスパッタする。スパッタ粒子はセシウム原子の吸着に
よって仕事関数の低下した金属板６の表面より電子を取
り込み負イオンとなる。
【０００６】生成された負イオンは、金属板６に対向し
て設けられたアノード孔に向け加速される。アノード孔
７を通過した負イオン１０１はアノード孔７と加速電極
１２との間の加速電界により更に加速され、利用に供さ
れる。
て設けられたアノード孔に向け加速される。アノード孔
７を通過した負イオン１０１はアノード孔７と加速電極
１２との間の加速電界により更に加速され、利用に供さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ粒子が負イオ
ンとなるに際しての電子の結合エネルギーを電子親和力
という。電子親和力はその値が大きい程負イオンが安定
に存在することを示す。例えば、シリコン（Ｓｉ）、ニ
ッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐ
ｔ）、金（Ａｕ）等は電子親和力も１ｅＶ以上と比較的
大きく、負イオンとして高強度に得られる。
ンとなるに際しての電子の結合エネルギーを電子親和力
という。電子親和力はその値が大きい程負イオンが安定
に存在することを示す。例えば、シリコン（Ｓｉ）、ニ
ッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐ
ｔ）、金（Ａｕ）等は電子親和力も１ｅＶ以上と比較的
大きく、負イオンとして高強度に得られる。
【０００８】一方、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）等の電子親和力の小さい
負イオンは極めて壊れやすく、高強度に得ることが困難
であった。
ルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）等の電子親和力の小さい
負イオンは極めて壊れやすく、高強度に得ることが困難
であった。
【０００９】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、あらゆる原子のイオンを高強度に引出すことができ
るイオン源を提供することを目的とする。
で、あらゆる原子のイオンを高強度に引出すことができ
るイオン源を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、カスプ磁場にプラズマを閉じ込める
と共にプラズマ中に金属を設置し、金属の表面をガスイ
オンでスパッタすることにより金属負イオンを発生させ
るイオン源において、加速用電源の極性は、金属正イオ
ンを発生させるために正極性に変更可能となっているこ
とを特徴とする。
の本発明の構成は、カスプ磁場にプラズマを閉じ込める
と共にプラズマ中に金属を設置し、金属の表面をガスイ
オンでスパッタすることにより金属負イオンを発生させ
るイオン源において、加速用電源の極性は、金属正イオ
ンを発生させるために正極性に変更可能となっているこ
とを特徴とする。
【００１１】
【作用】正極性の加速用電源を用いることにより、カス
プ磁場を正に印加し、金属負イオンを発生させる時とは
逆の電界を形成させる。
プ磁場を正に印加し、金属負イオンを発生させる時とは
逆の電界を形成させる。
【００１２】
【実施例】図１には本発明の一実施例に係る正負カスプ
型イオン源の概略構成を示してある。
型イオン源の概略構成を示してある。
【００１３】本実施例のカスプ型イオン源は、図５で示
したイオン源において、負極性可変直流電源１５に代え
て、正極性可変直流電源１４を用いたものであり、その
他の部材には図５と同一符号を付してある。正極性可変
直流電源１４によりプラズマ容器１を正に印加し、接地
された加速電極１２との間に負イオン引出し時とは逆の
電界を形成させる。
したイオン源において、負極性可変直流電源１５に代え
て、正極性可変直流電源１４を用いたものであり、その
他の部材には図５と同一符号を付してある。正極性可変
直流電源１４によりプラズマ容器１を正に印加し、接地
された加速電極１２との間に負イオン引出し時とは逆の
電界を形成させる。
【００１４】プラズマ容器１内にはガス入口４からキセ
ノンガスが導入され、アーク放電によりキセノンプラズ
マが生成される。キセノンプラズマはカスプ磁場により
閉じ込められる。
ノンガスが導入され、アーク放電によりキセノンプラズ
マが生成される。キセノンプラズマはカスプ磁場により
閉じ込められる。
【００１５】イオン化したい原子からなる金属板１０２
にはプラズマ容器１に対して数１００Ｖ〜数ＫＶの負の
電圧が印加される。プラズマと金属板１０２との間のイ
オンシースを通して数１００ｅＶ〜数ＫｅＶに加速され
たキセノンイオンは金属板１０２の表面をスパッタす
る。スパッタされた中性粒子はキセノンプラズマ内を走
行し、その間プラズマ中の高エネルギー電子により電離
されて正イオンとなり、プラズマ容器１と加速電極１２
の間に形成された電界により引き出される。
にはプラズマ容器１に対して数１００Ｖ〜数ＫＶの負の
電圧が印加される。プラズマと金属板１０２との間のイ
オンシースを通して数１００ｅＶ〜数ＫｅＶに加速され
たキセノンイオンは金属板１０２の表面をスパッタす
る。スパッタされた中性粒子はキセノンプラズマ内を走
行し、その間プラズマ中の高エネルギー電子により電離
されて正イオンとなり、プラズマ容器１と加速電極１２
の間に形成された電界により引き出される。
【００１６】例えば図１において金属板１０２としてＴ
ｉ及びＦｅを使用した場合、この時の質量分析結果及び
引出しビームの電流値（≒正極性可変直流電源１４の電
流値）を図３、図４に示す。
ｉ及びＦｅを使用した場合、この時の質量分析結果及び
引出しビームの電流値（≒正極性可変直流電源１４の電
流値）を図３、図４に示す。
【００１７】質量分析の実施状況を図２に基づいて説明
する。図２には定量分析状況を表わす概略構成を示して
ある。
する。図２には定量分析状況を表わす概略構成を示して
ある。
【００１８】加速電極１２から引出されたイオンビーム
１０は、スリット幅０．５mmのスリット板１６を通過し
た後に電磁石１７に入る。電磁石１７内ではイオンビー
ム１０の進行方向に対して直交する方向に磁場が形成さ
れ、荷電粒子であるイオンビーム１０はローレンツ力を
受けて曲げられる。
１０は、スリット幅０．５mmのスリット板１６を通過し
た後に電磁石１７に入る。電磁石１７内ではイオンビー
ム１０の進行方向に対して直交する方向に磁場が形成さ
れ、荷電粒子であるイオンビーム１０はローレンツ力を
受けて曲げられる。
【００１９】曲げ半径Ｒ（ｍ）はイオンの原子質量単位
Ｍ、価数Ｚ、エネルギーＶ（Ｖ）及び磁場強度Ｂ（Ｔ）
との間に次式で示される関係がある。
Ｍ、価数Ｚ、エネルギーＶ（Ｖ）及び磁場強度Ｂ（Ｔ）
との間に次式で示される関係がある。
【００２０】 １／Ｒ＝６．９×１０3 ×Ｂ×（Ｚ／Ｍ・Ｖ）1/2
【００２１】従って、ファラデーカップ１８を垂直方向
に動かしながらイオンビーム１０の電流（ファラデーカ
ップビーム：μＡ）を測定することにより、イオンビー
ム１０の質量分析を行なうことができる。
に動かしながらイオンビーム１０の電流（ファラデーカ
ップビーム：μＡ）を測定することにより、イオンビー
ム１０の質量分析を行なうことができる。
【００２２】図３、図４に示す分析結果において、全ビ
ーム電流値に含まれるＴｉ+ ，Ｆｅ + イオンの含有率は
各々２５％、３６％である。全ビーム電流値から推定さ
れるＴｉ+ ，Ｆｅ+ イオン各々の電流値はいずれも５ｍ
Ａ以上であり、負イオンとして引出す場合のＴｉ，Ｆｅ
イオン各々の電流値０．８、１．７ｍＡに較べ高強度に
引出すことができる。
ーム電流値に含まれるＴｉ+ ，Ｆｅ + イオンの含有率は
各々２５％、３６％である。全ビーム電流値から推定さ
れるＴｉ+ ，Ｆｅ+ イオン各々の電流値はいずれも５ｍ
Ａ以上であり、負イオンとして引出す場合のＴｉ，Ｆｅ
イオン各々の電流値０．８、１．７ｍＡに較べ高強度に
引出すことができる。
【００２３】尚、正イオンを引出す場合、セシウム蒸気
入口５からのセシウムガスの供給は停止する。
入口５からのセシウムガスの供給は停止する。
【００２４】
【発明の効果】本発明の正負カスプ型イオン源は、正極
性の加速用電源を用いることで、金属負イオンのみなら
ず金属正イオンを高強度に引出すことができるので、電
子親和力が小さく負イオンとして高強度ビームが得られ
ない原子であっても、正イオンとして引出す事で高強度
ビームを得ることができる。この結果、同一イオン源か
らあらゆる原子のイオンを容易且つ高強度に得ることが
可能となる。
性の加速用電源を用いることで、金属負イオンのみなら
ず金属正イオンを高強度に引出すことができるので、電
子親和力が小さく負イオンとして高強度ビームが得られ
ない原子であっても、正イオンとして引出す事で高強度
ビームを得ることができる。この結果、同一イオン源か
らあらゆる原子のイオンを容易且つ高強度に得ることが
可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係る正負カスプ型イオン源
の概略構成図。
の概略構成図。
【図２】定量分析状況を表わす概略構成図。
【図３】定量分析結果を表わすグラフ。
【図４】定量分析結果を表わすグラフ。
【図５】従来のカスプ型イオン源の概略構成図。
１ プラズマ容器 ２ 永久磁石 ４ ガス入口 ７ アノード孔 １０ イオンビーム １２ 加速電極 １４ 正極性可変直流電源 １６ スリット板 １７ 電磁石 １８ ファラデーカップ １０２ 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿木 睦朗 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内 (72)発明者 小林 均 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内 (72)発明者 弥益 和重 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 カスプ磁場にプラズマを閉じ込めると共
にプラズマ中に金属を設置し、金属の表面をガスイオン
でスパッタすることにより金属負イオンを発生させるイ
オン源において、加速用電源の極性は、金属正イオンを
発生させるために正極性に変更可能となっていることを
特徴とする正負カスプ型イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326526A JPH06176726A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 正負カスプ型イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326526A JPH06176726A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 正負カスプ型イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176726A true JPH06176726A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18188821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326526A Withdrawn JPH06176726A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 正負カスプ型イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176726A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10988567B2 (en) | 2016-03-01 | 2021-04-27 | Basf Coatings Gmbh | Aqueous dispersions containing polymerizates produced in multiple stages and coating agent compositions containing same |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP4326526A patent/JPH06176726A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10988567B2 (en) | 2016-03-01 | 2021-04-27 | Basf Coatings Gmbh | Aqueous dispersions containing polymerizates produced in multiple stages and coating agent compositions containing same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |