JPH06176890A - イオン源電極 - Google Patents
イオン源電極Info
- Publication number
- JPH06176890A JPH06176890A JP4326765A JP32676592A JPH06176890A JP H06176890 A JPH06176890 A JP H06176890A JP 4326765 A JP4326765 A JP 4326765A JP 32676592 A JP32676592 A JP 32676592A JP H06176890 A JPH06176890 A JP H06176890A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- plasma chamber
- plasma
- electrodes
- ion beam
- 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.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形
で歪まないイオン源電極を提供する。 【構成】 プラズマ室１の内壁４にその中心部まで延出
された支持柱５を設け、この支持柱５にプラズマ室１か
らイオンを引き出すための電極８を電極８の中央で支持
させて取り付けた。
で歪まないイオン源電極を提供する。 【構成】 プラズマ室１の内壁４にその中心部まで延出
された支持柱５を設け、この支持柱５にプラズマ室１か
らイオンを引き出すための電極８を電極８の中央で支持
させて取り付けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ室から引出電
界によりイオンビームを引き出すイオン源に係り、特
に、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極に関するものである。
界によりイオンビームを引き出すイオン源に係り、特
に、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】所望の物質をイオンビームとして取り出
すためのイオン源には、放電によりその物質を含むプラ
ズマを生成し、そのプラズマからイオンビームを引出す
装置が用いられる。このイオン源は、一端が閉じられ他
端が開放されたプラズマ室を形成し、プラズマ室内に所
望の物質のガスを導入すると共にフィラメントより熱電
子を放出してプラズマ室内に生成し、プラズマを磁場に
より閉じ込め、他端の開放部にスリット状、グリッド状
或いは多孔状の引出用の電極を設けてイオンビームを加
速して引き出すものである。プラズマ室の開放部の形状
は、例えば円形であって、この形状により取り出される
イオンビームの断面形状が規定される。
すためのイオン源には、放電によりその物質を含むプラ
ズマを生成し、そのプラズマからイオンビームを引出す
装置が用いられる。このイオン源は、一端が閉じられ他
端が開放されたプラズマ室を形成し、プラズマ室内に所
望の物質のガスを導入すると共にフィラメントより熱電
子を放出してプラズマ室内に生成し、プラズマを磁場に
より閉じ込め、他端の開放部にスリット状、グリッド状
或いは多孔状の引出用の電極を設けてイオンビームを加
速して引き出すものである。プラズマ室の開放部の形状
は、例えば円形であって、この形状により取り出される
イオンビームの断面形状が規定される。
【０００３】イオンビームの用途は、例えば、半導体基
板の表面に薄膜を形成する際に用いられる。この薄膜の
材料をイオンビーム化して加速し、半導体基板の表面に
打ち込むのである。イオンビームは、その工業的用途か
らいって、一様な分布をしていることが重要である。引
出電極のスリット、グリッド、多孔は、イオンビームが
通りやすく且つ偏らないように均一に微細間隔で形成さ
れている。
板の表面に薄膜を形成する際に用いられる。この薄膜の
材料をイオンビーム化して加速し、半導体基板の表面に
打ち込むのである。イオンビームは、その工業的用途か
らいって、一様な分布をしていることが重要である。引
出電極のスリット、グリッド、多孔は、イオンビームが
通りやすく且つ偏らないように均一に微細間隔で形成さ
れている。
【０００４】一般に引出用の電極は、図４のように３つ
の電極５１からなる。各電極５１は、プラズマ室１の開
口部１７にイオンビームの流れる方向に並べて設けられ
ている。各電極５１は、それぞれプラズマ室１の開口部
１７を覆っており、その周辺部がプラズマ室１の周囲に
ボルト５２等で固定されている。各電極５１は、互いに
絶縁され、それぞれ異なった電位が与えられることによ
って、互いに異なる役割を有するものである。ここで
は、プラズマ室に近い順に、第１、第２、第３の電極５
３、５４、５５と呼ぶ。第１の電極５３は電位が与えら
れない。従って浮動電極５３とも呼ばれる。この浮動電
極５３は、プラズマに臨んでいることからプラズマの電
位に近付いて、プラズマの閉込め、引出しの際にプラズ
マの境界形成に寄与するものである。第３の電極５５は
プラズマ室の外殻に対して負電位が与えられる。これ
は、プラズマから正の荷電粒子を引き出すための電位で
ある。第２の電極５４は、上記第３の電極５５に対して
負電位が与えられる。これは、プラズマ室１の外側から
の電子の逆流を防止する電位である。３つの電極５１
は、イオンビームをよく通すためにスリット等を重ね合
わせて配置されることはいうまでもない。
の電極５１からなる。各電極５１は、プラズマ室１の開
口部１７にイオンビームの流れる方向に並べて設けられ
ている。各電極５１は、それぞれプラズマ室１の開口部
１７を覆っており、その周辺部がプラズマ室１の周囲に
ボルト５２等で固定されている。各電極５１は、互いに
絶縁され、それぞれ異なった電位が与えられることによ
って、互いに異なる役割を有するものである。ここで
は、プラズマ室に近い順に、第１、第２、第３の電極５
３、５４、５５と呼ぶ。第１の電極５３は電位が与えら
れない。従って浮動電極５３とも呼ばれる。この浮動電
極５３は、プラズマに臨んでいることからプラズマの電
位に近付いて、プラズマの閉込め、引出しの際にプラズ
マの境界形成に寄与するものである。第３の電極５５は
プラズマ室の外殻に対して負電位が与えられる。これ
は、プラズマから正の荷電粒子を引き出すための電位で
ある。第２の電極５４は、上記第３の電極５５に対して
負電位が与えられる。これは、プラズマ室１の外側から
の電子の逆流を防止する電位である。３つの電極５１
は、イオンビームをよく通すためにスリット等を重ね合
わせて配置されることはいうまでもない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、強力なイオ
ンビームを得るためには、イオン源の出力を上げること
になり、それに伴って発熱量も多くなる。これによって
引出用の電極は熱を吸収して温度が上昇する。
ンビームを得るためには、イオン源の出力を上げること
になり、それに伴って発熱量も多くなる。これによって
引出用の電極は熱を吸収して温度が上昇する。
【０００６】ここで電極は、加速したイオンを通過しや
すくするために、スリット等の隙間の割合を多くし、且
つその厚さを薄く形成したものである。従って、構造的
には強度が弱く変形しやすい。しかも電極は、その周辺
部がプラズマ室の周囲に固定されている。
すくするために、スリット等の隙間の割合を多くし、且
つその厚さを薄く形成したものである。従って、構造的
には強度が弱く変形しやすい。しかも電極は、その周辺
部がプラズマ室の周囲に固定されている。
【０００７】このように周辺部が固定された電極の温度
が上昇すれば、熱変形による歪みを生じることは避けら
れない。もし、それぞれの電極に歪みが生じれば、３つ
の電極のスリット等の位置がずれ、イオンビームが通り
にくくなる。このため取り出されるイオンビームが少な
くなったり、一様性を失ってしまう。イオンビームが少
なくなるのでは、イオン源の出力を上げた意味が無くな
る。また、イオンビームが一様でなければ、これを利用
する上で不具合を生じる。
が上昇すれば、熱変形による歪みを生じることは避けら
れない。もし、それぞれの電極に歪みが生じれば、３つ
の電極のスリット等の位置がずれ、イオンビームが通り
にくくなる。このため取り出されるイオンビームが少な
くなったり、一様性を失ってしまう。イオンビームが少
なくなるのでは、イオン源の出力を上げた意味が無くな
る。また、イオンビームが一様でなければ、これを利用
する上で不具合を生じる。
【０００８】以上のようにイオン源の強力化には、電極
の熱変形という問題がある。
の熱変形という問題がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極を提供することにある。
し、イオンビーム出力を強くしても電極が熱変形で歪ま
ないイオン源電極を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、プラズマ室の内壁にその中心部まで延出さ
れた支持柱を設け、この支持柱にプラズマ室からイオン
を引き出すための電極を電極の中央で支持させて取り付
けたものである。
に本発明は、プラズマ室の内壁にその中心部まで延出さ
れた支持柱を設け、この支持柱にプラズマ室からイオン
を引き出すための電極を電極の中央で支持させて取り付
けたものである。
【００１１】上記プラズマ室の内壁に上記電極の周囲を
遮蔽するプラズマ障壁を設けてもよい。
遮蔽するプラズマ障壁を設けてもよい。
【００１２】上記電極を上記プラズマ室の開口部外側に
この開口部を覆うように設けてもよい。
この開口部を覆うように設けてもよい。
【００１３】
【作用】上記構成により、電極は中央で支持されている
ので、周辺では径方向の熱膨張が許容されていることに
なる。イオンビーム出力が強くなって電極の温度が上昇
したとき、電極は径方向に膨脹するので歪むことがな
い。そして、電極が重ね合わされていても、各電極の膨
脹の方向が同じなのでスリット等の位置がずれることが
ない。従って、イオンビームの一様性は失われない。
ので、周辺では径方向の熱膨張が許容されていることに
なる。イオンビーム出力が強くなって電極の温度が上昇
したとき、電極は径方向に膨脹するので歪むことがな
い。そして、電極が重ね合わされていても、各電極の膨
脹の方向が同じなのでスリット等の位置がずれることが
ない。従って、イオンビームの一様性は失われない。
【００１４】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１５】イオン源のプラズマ室は、一端が開放され
他端が閉じられた円筒形に形成されている。図１は、そ
のプラズマ室１の側断面と開口部側から見た平面図であ
る。側断面図の右側が開口部１７であって、イオンビー
ム引出先２に連通している。プラズマ室１内がプラズマ
発生源３であって、図示されないがガスを導入する導入
口、熱電子を放出するフィラメント、プラズマを閉じ込
める磁石等が設けられている。
他端が閉じられた円筒形に形成されている。図１は、そ
のプラズマ室１の側断面と開口部側から見た平面図であ
る。側断面図の右側が開口部１７であって、イオンビー
ム引出先２に連通している。プラズマ室１内がプラズマ
発生源３であって、図示されないがガスを導入する導入
口、熱電子を放出するフィラメント、プラズマを閉じ込
める磁石等が設けられている。
【００１６】図１に示されるように、プラズマ室１の内
壁４には支持柱５が内壁４より起立させて設けられてい
る。支持柱５はプラズマ室１の中心部まで延出されてい
る。支持柱５は、プラズマ室１の内壁４の３か所に間隔
を隔てて設けられ、それぞれの先端がプラズマ室１の中
心に集まり、そこで一体化されている。この支持柱の集
まった中心部６には、中心軸の方向に軸穴７が形成され
ている。
壁４には支持柱５が内壁４より起立させて設けられてい
る。支持柱５はプラズマ室１の中心部まで延出されてい
る。支持柱５は、プラズマ室１の内壁４の３か所に間隔
を隔てて設けられ、それぞれの先端がプラズマ室１の中
心に集まり、そこで一体化されている。この支持柱の集
まった中心部６には、中心軸の方向に軸穴７が形成され
ている。
【００１７】この支持柱５にプラズマ室１からイオンを
引き出すための電極８が電極８の中央で支持させて取り
付けられている。電極８は、プラズマ室１の内径より小
さめの円盤状に形成されている。電極８は、電極８の最
外周をなす縁取部９と、支持柱５に沿って形成され支持
柱５より幅の広い向心部１０と、中心の周りの中央部１
１とを有し、支持柱５が３本有って、向心部１０が３箇
所あるので電極８は３つに区画されている。この縁取部
９と向心部１０と中央部１１とに囲まれる３つの区画に
スリット部１２が形成されている。スリット部１２に
は、直線状の微細なスリットが微細な間隔で平行に多数
並べられている。中央部１１には、取り付け穴が設けら
れている。
引き出すための電極８が電極８の中央で支持させて取り
付けられている。電極８は、プラズマ室１の内径より小
さめの円盤状に形成されている。電極８は、電極８の最
外周をなす縁取部９と、支持柱５に沿って形成され支持
柱５より幅の広い向心部１０と、中心の周りの中央部１
１とを有し、支持柱５が３本有って、向心部１０が３箇
所あるので電極８は３つに区画されている。この縁取部
９と向心部１０と中央部１１とに囲まれる３つの区画に
スリット部１２が形成されている。スリット部１２に
は、直線状の微細なスリットが微細な間隔で平行に多数
並べられている。中央部１１には、取り付け穴が設けら
れている。
【００１８】この電極８が、プラズマ室１の軸方向に３
枚並べられている。各電極８は絶縁スペーサ１３を介し
て隔てられている。絶縁スペーサ１３は、絶縁性の部材
を環状に形成したものである。これらの電極８、絶縁ス
ペーサ１３にはピン部材１４が挿通され、そのピン部材
１４は支持柱５の軸穴７に挿通されている。各電極８
は、このピン部材１４によって支持柱５に固定されてい
る。電極８はプラズマ室１の内径より小さいので、プラ
ズマ室１の内壁には接しておらず、支持柱５のみによっ
て支持されていることになる。
枚並べられている。各電極８は絶縁スペーサ１３を介し
て隔てられている。絶縁スペーサ１３は、絶縁性の部材
を環状に形成したものである。これらの電極８、絶縁ス
ペーサ１３にはピン部材１４が挿通され、そのピン部材
１４は支持柱５の軸穴７に挿通されている。各電極８
は、このピン部材１４によって支持柱５に固定されてい
る。電極８はプラズマ室１の内径より小さいので、プラ
ズマ室１の内壁には接しておらず、支持柱５のみによっ
て支持されていることになる。
【００１９】電極８は、プラズマ発生源３側から順に、
第１、第２、第３の電極である。第１の電極は浮動電極
１５である。第２、第３の電極には、それぞれイオンビ
ーム引出に必要な電位が与えられる。このための導電線
は、図示されないがイオンビームを妨げないように、支
持柱５、ピン部材１４に沿わせて引き回されている。ま
た、３つの電極は、イオンビームをよく通すためにスリ
ット部を重ね合わせて配置されている。
第１、第２、第３の電極である。第１の電極は浮動電極
１５である。第２、第３の電極には、それぞれイオンビ
ーム引出に必要な電位が与えられる。このための導電線
は、図示されないがイオンビームを妨げないように、支
持柱５、ピン部材１４に沿わせて引き回されている。ま
た、３つの電極は、イオンビームをよく通すためにスリ
ット部を重ね合わせて配置されている。
【００２０】次に実施例の作用を述べる。
【００２１】浮動電極を境界にしてプラズマ室１のプラ
ズマ発生源２にはプラズマが閉じ込められている。電極
８に引出用の電位が与えられると、プラズマ発生源２側
からイオンビーム引出先２にイオンビームが引出され
る。イオンビームは、３つの電極８の重ね合わされたス
リット部１２を通過して引出される。
ズマ発生源２にはプラズマが閉じ込められている。電極
８に引出用の電位が与えられると、プラズマ発生源２側
からイオンビーム引出先２にイオンビームが引出され
る。イオンビームは、３つの電極８の重ね合わされたス
リット部１２を通過して引出される。
【００２２】イオン源の出力を上げると、その発生熱に
より電極８が温度上昇する。電極８は中央で支持され、
周辺では径方向の熱膨張が許容されているので、径方向
外方に膨脹し、熱変形は起こらない。このときスリット
部１２の各スリットは、３つの電極８で一様に径方向外
方に移動するので、重ね合わせの状態が保存される。従
って、スリットが互い違いになることがなく、イオンビ
ームの通過が妨げられることがない。その結果、イオン
ビームが弱められることがなく、イオンビームの一様性
は失われない。
より電極８が温度上昇する。電極８は中央で支持され、
周辺では径方向の熱膨張が許容されているので、径方向
外方に膨脹し、熱変形は起こらない。このときスリット
部１２の各スリットは、３つの電極８で一様に径方向外
方に移動するので、重ね合わせの状態が保存される。従
って、スリットが互い違いになることがなく、イオンビ
ームの通過が妨げられることがない。その結果、イオン
ビームが弱められることがなく、イオンビームの一様性
は失われない。
【００２３】次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００２４】図２のプラズマ室１は、図１と同様にプラ
ズマ室１の内壁より中心部まで延出された支持柱５と、
支持柱５に中央で支持された電極８とを有する。プラズ
マ室１の内壁４には電極８のプラズマ発生源２側に位置
して環状のプラズマ障壁１６が設けられている。プラズ
マ障壁１６は、電極８とプラズマ室１の内壁４との隙間
からプラズマが漏れ出さないようにこの隙間の部分を遮
蔽している。
ズマ室１の内壁より中心部まで延出された支持柱５と、
支持柱５に中央で支持された電極８とを有する。プラズ
マ室１の内壁４には電極８のプラズマ発生源２側に位置
して環状のプラズマ障壁１６が設けられている。プラズ
マ障壁１６は、電極８とプラズマ室１の内壁４との隙間
からプラズマが漏れ出さないようにこの隙間の部分を遮
蔽している。
【００２５】また、図３はプラズマ室１の開口部１７を
段階的に拡げて開口部１８を形成し、この段部に電極８
を配置したものである。この電極８は、プラズマ発生源
３の外側に位置し、プラズマ室１の開口部１８内に収ま
るように設けられている。電極８は図１、２に示したよ
うなスリット部１２を有する円盤状の電極８であり、プ
ラズマ発生源３の開口部１７を覆うようにプラズマ室１
の内壁４の内径より大きく形成されている。支持柱５
は、内壁４から開口部１８側に傾斜を有し、プラズマ室
１中心線上に向けて突き出されている。各電極８は、図
１と同様にピン部材１４で固定されている。この構成に
おいてもプラズマ室１内のプラズマは漏れ出すことな
く、電極８によって引出される。
段階的に拡げて開口部１８を形成し、この段部に電極８
を配置したものである。この電極８は、プラズマ発生源
３の外側に位置し、プラズマ室１の開口部１８内に収ま
るように設けられている。電極８は図１、２に示したよ
うなスリット部１２を有する円盤状の電極８であり、プ
ラズマ発生源３の開口部１７を覆うようにプラズマ室１
の内壁４の内径より大きく形成されている。支持柱５
は、内壁４から開口部１８側に傾斜を有し、プラズマ室
１中心線上に向けて突き出されている。各電極８は、図
１と同様にピン部材１４で固定されている。この構成に
おいてもプラズマ室１内のプラズマは漏れ出すことな
く、電極８によって引出される。
【００２６】なお、電極８は、スリットを有するものと
したが、グリッド、多孔を有するものであってもよいこ
とは勿論である。
したが、グリッド、多孔を有するものであってもよいこ
とは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、イオンビーム出力を強
くしても電極が熱変形で歪まないので、一様で強力なイ
オンビームが得られる。
くしても電極が熱変形で歪まないので、一様で強力なイ
オンビームが得られる。
【図１】本発明の一実施例を示すイオン源の断面図及び
平面図である。
平面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すイオン源の断面図及
び平面図である。
び平面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示すイオン源の側断面図
及びＡ視断面図である。
及びＡ視断面図である。
【図４】従来例を示すイオン源の断面図である。
１ プラズマ室 ４ （プラズマ室の）内壁 ５ 支持柱 ８ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 プラズマ室の内壁にその中心部まで延出
された支持柱を設け、この支持柱にプラズマ室からイオ
ンを引き出すための電極を電極の中央で支持させて取り
付けたことを特徴とするイオン源電極。 - 【請求項２】 上記プラズマ室の内壁に上記電極の周囲
を遮蔽するプラズマ障壁を設けたことを特徴とする請求
項１記載のイオン源電極。 - 【請求項３】 上記電極を上記プラズマ室の開口部外側
にこの開口部を覆うように設けたことを特徴とする請求
項１記載のイオン源電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326765A JPH06176890A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | イオン源電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326765A JPH06176890A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | イオン源電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176890A true JPH06176890A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18191446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326765A Pending JPH06176890A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | イオン源電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176890A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0745820A1 (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-04 | Sanden Corporation | Header of heat exchanger |
| KR100500432B1 (ko) * | 2002-09-26 | 2005-07-14 | 주식회사 피에스엠 | 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치 |
| JP2006515108A (ja) * | 2003-01-07 | 2006-05-18 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | プラズマ引出し用アパーチャのマウント機構 |
| JP2010056028A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Shimadzu Corp | イオンビーム処理装置 |
| JP2010062056A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ulvac Japan Ltd | イオン照射装置、真空処理装置 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP4326765A patent/JPH06176890A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0745820A1 (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-04 | Sanden Corporation | Header of heat exchanger |
| KR100500432B1 (ko) * | 2002-09-26 | 2005-07-14 | 주식회사 피에스엠 | 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치 |
| JP2006515108A (ja) * | 2003-01-07 | 2006-05-18 | アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド | プラズマ引出し用アパーチャのマウント機構 |
| JP2010056028A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Shimadzu Corp | イオンビーム処理装置 |
| JP2010062056A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ulvac Japan Ltd | イオン照射装置、真空処理装置 |
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