JPH065217A - シートプラズマイオン源装置 - Google Patents
シートプラズマイオン源装置Info
- Publication number
- JPH065217A JPH065217A JP23509692A JP23509692A JPH065217A JP H065217 A JPH065217 A JP H065217A JP 23509692 A JP23509692 A JP 23509692A JP 23509692 A JP23509692 A JP 23509692A JP H065217 A JPH065217 A JP H065217A
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- JP
- Japan
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- core coil
- rectangular air
- slit
- ion beam
- plasma
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- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明の目的は、幅方向に一様なシート状イ
オンビムを引き出すことの可能なシートプラズマイオン
源装置を提供することである。 【構成】この発明のシートプラズマイオン源装置は、複
数の浮動電極の廻りに巻回した矩形空芯コイルと、これ
と対向して配置された他の矩形空芯コイルとで四重極型
カプス磁場を形成し、その磁場のラインカプス部にアノ
ードを配置し、他のラインカプス部にイオンビーム引き
出しスリットを配置し、更に、そのスリットの下方にイ
オンビーム引き出し電極を配置したものである。
オンビムを引き出すことの可能なシートプラズマイオン
源装置を提供することである。 【構成】この発明のシートプラズマイオン源装置は、複
数の浮動電極の廻りに巻回した矩形空芯コイルと、これ
と対向して配置された他の矩形空芯コイルとで四重極型
カプス磁場を形成し、その磁場のラインカプス部にアノ
ードを配置し、他のラインカプス部にイオンビーム引き
出しスリットを配置し、更に、そのスリットの下方にイ
オンビーム引き出し電極を配置したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はシートプラズマイオン
源装置に関するものである。
源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のシートプラズマイオン源装置は図
３に示されており、同図において、大面積カソード１の
前方には、薄くて幅の広いスリット状の放電路２ａをも
つ浮動電極群２が配設され、その浮動電極群２の周囲に
は矩形空芯コイル３が巻回されている。浮動電極群２の
前方には中心部に矩形スリット４ａをもつアノード４が
配設され、更に、そのアノード４の前方には中心部に矩
形スリット５ａもつイオン引出電極５が配設されてい
る。大面積カソード１とアノード４との間には放電電源
６が接続され、また、アノード４とイオン引出電極５と
の間にはイオン引出電源７が接続されている。なお、浮
動電極群２は複数の浮動電極（図示省略）より出来たも
のである。
３に示されており、同図において、大面積カソード１の
前方には、薄くて幅の広いスリット状の放電路２ａをも
つ浮動電極群２が配設され、その浮動電極群２の周囲に
は矩形空芯コイル３が巻回されている。浮動電極群２の
前方には中心部に矩形スリット４ａをもつアノード４が
配設され、更に、そのアノード４の前方には中心部に矩
形スリット５ａもつイオン引出電極５が配設されてい
る。大面積カソード１とアノード４との間には放電電源
６が接続され、また、アノード４とイオン引出電極５と
の間にはイオン引出電源７が接続されている。なお、浮
動電極群２は複数の浮動電極（図示省略）より出来たも
のである。
【０００３】このようなシートプラズマイオン源装置に
おいて、大面積カソード１とアノード４との間の放電に
より、プラズマは浮動電極群２の薄くて幅の広いスリッ
ト状の放電路２ａ内に生成される。このとき、浮動電極
群２の薄くて幅の広いスリット状の放電路２ａ内には矩
形空芯コイル３による磁場が放電路２ａと平行に形成さ
れている。プラズマ中の電子のサイクロトロン運動の直
径は、浮動電極群２の薄くて幅の広いスリット状の放電
路２ａの高さに比べて小さいため、電子は矩形空芯コイ
ル３の磁場により放電路２ａの中心面付近に拘束される
ようになる。一方、プラズマ中のイオンのサイクロトロ
ン運動の直径は、浮動電極群２の放電路２ａの高さに比
べて大きいが、浮動電極群２の放電路面２ｂへのイオン
の衝突によって現れる浮動電極群２の放電路面２ｂの正
の電位とプラズマの空間電位の効果により、イオン分布
も放電路２ａの中心面付近に集中し、高密度のシートプ
ラズマがアノード４の付近まで形成される。その後、高
密度のシートプラズマ中のイオンは、イオン引出電極５
によってアノード４の中心部の矩形スリット４ａよりシ
ート状に引出される。引出されたシート状のイオンビー
ムはイオン引出電極５の中心部の矩形スリット５ａを通
過して前方に流出するようになる。
おいて、大面積カソード１とアノード４との間の放電に
より、プラズマは浮動電極群２の薄くて幅の広いスリッ
ト状の放電路２ａ内に生成される。このとき、浮動電極
群２の薄くて幅の広いスリット状の放電路２ａ内には矩
形空芯コイル３による磁場が放電路２ａと平行に形成さ
れている。プラズマ中の電子のサイクロトロン運動の直
径は、浮動電極群２の薄くて幅の広いスリット状の放電
路２ａの高さに比べて小さいため、電子は矩形空芯コイ
ル３の磁場により放電路２ａの中心面付近に拘束される
ようになる。一方、プラズマ中のイオンのサイクロトロ
ン運動の直径は、浮動電極群２の放電路２ａの高さに比
べて大きいが、浮動電極群２の放電路面２ｂへのイオン
の衝突によって現れる浮動電極群２の放電路面２ｂの正
の電位とプラズマの空間電位の効果により、イオン分布
も放電路２ａの中心面付近に集中し、高密度のシートプ
ラズマがアノード４の付近まで形成される。その後、高
密度のシートプラズマ中のイオンは、イオン引出電極５
によってアノード４の中心部の矩形スリット４ａよりシ
ート状に引出される。引出されたシート状のイオンビー
ムはイオン引出電極５の中心部の矩形スリット５ａを通
過して前方に流出するようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のシートプラズマ
イオン源装置は、大面積カソード１からの電子放出の
不均一性、プラズマの放電特性に基づく放電の集中、
放電路２ａ内の電場の方向と矩形空芯コイル３の作る
磁場の方向との不一致から生じるプラズマのドリフト等
の原因により、幅方向に沿って密度の一様なシート状プ
ラズマを生成することが困難になり、そのため、幅方向
に一様なシート状イオンビームを引出すことが困難にな
る。
イオン源装置は、大面積カソード１からの電子放出の
不均一性、プラズマの放電特性に基づく放電の集中、
放電路２ａ内の電場の方向と矩形空芯コイル３の作る
磁場の方向との不一致から生じるプラズマのドリフト等
の原因により、幅方向に沿って密度の一様なシート状プ
ラズマを生成することが困難になり、そのため、幅方向
に一様なシート状イオンビームを引出すことが困難にな
る。
【０００５】この発明の目的は、従来の上記欠点を解決
して、幅方向に一様なシート状イオンビームを引出すこ
との可能なシートプラズマイオン源装置を提供すること
にある。
して、幅方向に一様なシート状イオンビームを引出すこ
との可能なシートプラズマイオン源装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のシートプラズマイオン源装置は、横一列
に配列された複数のカソードと、これらのカソードの前
方において横一列に配列され、各カソード毎に個々に対
応している中央部に放電路を持つ複数の浮動電極と、こ
の複数の浮動電極の廻りに巻回されている第１の矩形空
芯コイルと、この第１の矩形空芯コイルとで四重極型カ
プス磁場を形成するように、これと対向するように配設
された第２の矩形空芯コイルと、第１の矩形空芯コイル
と第２の矩形空芯コイルとの間に形成される四重極型カ
プス磁場におけるこれらコイル間を結ぶ線と直交する線
上の一つのラインカプス部に配設された横方向に長いア
ノードと、このアノードと対向するように、前記直交す
る線上のもう一つのラインカプス部に配設された横方向
に長いスリットをもつイオンビーム引き出しスリット
と、このイオンビーム引き出しスリットを通過したイオ
ンビームを引き出す横方向に長いスリットをもつイオン
ビーム引き出し電極と、前記第１の矩形空芯コイルと第
２の矩形空芯コイルとを結ぶ線上の第２の矩形空芯コイ
ルに近い側に配設された反射電極と、前記複数のカソー
ドの各々と前記アノードとの間にそれぞれ切り替えスイ
ッチを介して放電電源を接続して形成されたそれぞれ独
立に放電可能な複数の放電回路とを備えたものである。
に、この発明のシートプラズマイオン源装置は、横一列
に配列された複数のカソードと、これらのカソードの前
方において横一列に配列され、各カソード毎に個々に対
応している中央部に放電路を持つ複数の浮動電極と、こ
の複数の浮動電極の廻りに巻回されている第１の矩形空
芯コイルと、この第１の矩形空芯コイルとで四重極型カ
プス磁場を形成するように、これと対向するように配設
された第２の矩形空芯コイルと、第１の矩形空芯コイル
と第２の矩形空芯コイルとの間に形成される四重極型カ
プス磁場におけるこれらコイル間を結ぶ線と直交する線
上の一つのラインカプス部に配設された横方向に長いア
ノードと、このアノードと対向するように、前記直交す
る線上のもう一つのラインカプス部に配設された横方向
に長いスリットをもつイオンビーム引き出しスリット
と、このイオンビーム引き出しスリットを通過したイオ
ンビームを引き出す横方向に長いスリットをもつイオン
ビーム引き出し電極と、前記第１の矩形空芯コイルと第
２の矩形空芯コイルとを結ぶ線上の第２の矩形空芯コイ
ルに近い側に配設された反射電極と、前記複数のカソー
ドの各々と前記アノードとの間にそれぞれ切り替えスイ
ッチを介して放電電源を接続して形成されたそれぞれ独
立に放電可能な複数の放電回路とを備えたものである。
【０００７】
【作用】この発明は、複数のカソードとアノードとの間
で複数の高密度の細い円柱状のプラズマがそれぞれ独立
に形成されるが、これらのプラズマは第１の矩形空芯コ
イルと第２の矩形空芯コイルとの間に形成される四重極
型カプス磁場の中心部のゼロ磁場付近で拡散し、お互い
に重なり、一様化される。その後、一様化されたプラズ
マはイオンビーム引き出しスリットを通過してから、イ
オンビーム引き出し電極のスリットを通過して、横幅方
向に長いシートプラズマが形成されるようになる。その
際、複数の放電回路における各放電電流を調整すること
によって、シートプラズマの横幅方向の密度の一様性を
調整することが可能である。
で複数の高密度の細い円柱状のプラズマがそれぞれ独立
に形成されるが、これらのプラズマは第１の矩形空芯コ
イルと第２の矩形空芯コイルとの間に形成される四重極
型カプス磁場の中心部のゼロ磁場付近で拡散し、お互い
に重なり、一様化される。その後、一様化されたプラズ
マはイオンビーム引き出しスリットを通過してから、イ
オンビーム引き出し電極のスリットを通過して、横幅方
向に長いシートプラズマが形成されるようになる。その
際、複数の放電回路における各放電電流を調整すること
によって、シートプラズマの横幅方向の密度の一様性を
調整することが可能である。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のシートプラズマ
イオン源装置は図１および図２に示されており、これら
の図において、横一列に水平に配列された複数の柱状の
カソード１１の前方には、中央部に放電路１２ａを持つ
複数の浮動電極１２が各カソード１１毎に対応して横一
列に水平に配列されている。複数の浮動電極１２の廻り
には、第１の矩形空芯コイル１３が巻回され、また、そ
の第１の矩形空芯コイル１３の前方にはこれと対向する
ように第２の矩形空芯コイル１４が配設され、そして、
第１の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空芯コイル１４
とで四重極型カプス磁場が形成されるようになる。第１
の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空芯コイル１４とを
結ぶ線と直交する線上の一つのラインカプス部ｃには横
方向に長いアノード１５が配設されている。前記直交す
る線上のもう一つのラインカプス部ｂには横方向に長い
スリット１６ａをもつイオンビーム引き出しスリット１
６がアノード１５と対向するように配設され、更に、イ
オンビーム引き出しスリット１６の下方には横方向に長
いスリット１７ａをもつイオンビーム引き出し電極１７
が配設され、イオンビーム引き出しスリット１６のスリ
ット１６ａを通過したイオンビームをイオンビーム引き
出し電極１７で引き出し、そして、そのイオンビームを
イオンビーム引き出し電極１７のスリット１７ａに通過
させるようにしている。第１の矩形空芯コイル１３と第
２の矩形空芯コイル１４とを結ぶ線上の第２の矩形空芯
コイル１４に近い側のラインカプス部ｄには反射電極１
８が配設されている。複数のカソード１１の各々とアノ
ード１５との間にそれぞれ切り替えスイッチ１９を介し
て放電電源２０を接続し、それぞれ独立に放電可能な複
数の放電回路２１を形成している。また、イオンビーム
引き出しスリット１６とイオンビーム引き出し電極１７
との間にはイオン引き出し電源２２が接続されている。
しながら説明する。この発明の実施例のシートプラズマ
イオン源装置は図１および図２に示されており、これら
の図において、横一列に水平に配列された複数の柱状の
カソード１１の前方には、中央部に放電路１２ａを持つ
複数の浮動電極１２が各カソード１１毎に対応して横一
列に水平に配列されている。複数の浮動電極１２の廻り
には、第１の矩形空芯コイル１３が巻回され、また、そ
の第１の矩形空芯コイル１３の前方にはこれと対向する
ように第２の矩形空芯コイル１４が配設され、そして、
第１の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空芯コイル１４
とで四重極型カプス磁場が形成されるようになる。第１
の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空芯コイル１４とを
結ぶ線と直交する線上の一つのラインカプス部ｃには横
方向に長いアノード１５が配設されている。前記直交す
る線上のもう一つのラインカプス部ｂには横方向に長い
スリット１６ａをもつイオンビーム引き出しスリット１
６がアノード１５と対向するように配設され、更に、イ
オンビーム引き出しスリット１６の下方には横方向に長
いスリット１７ａをもつイオンビーム引き出し電極１７
が配設され、イオンビーム引き出しスリット１６のスリ
ット１６ａを通過したイオンビームをイオンビーム引き
出し電極１７で引き出し、そして、そのイオンビームを
イオンビーム引き出し電極１７のスリット１７ａに通過
させるようにしている。第１の矩形空芯コイル１３と第
２の矩形空芯コイル１４とを結ぶ線上の第２の矩形空芯
コイル１４に近い側のラインカプス部ｄには反射電極１
８が配設されている。複数のカソード１１の各々とアノ
ード１５との間にそれぞれ切り替えスイッチ１９を介し
て放電電源２０を接続し、それぞれ独立に放電可能な複
数の放電回路２１を形成している。また、イオンビーム
引き出しスリット１６とイオンビーム引き出し電極１７
との間にはイオン引き出し電源２２が接続されている。
【０００９】このような実施例においては、複数のカソ
ード１１とアノード１５との間で複数の高密度の細い円
柱状のプラズマがそれぞれ独立に形成されるが、これら
のプラズマは第１の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空
芯コイル１４との間に形成される四重極型カプス磁場の
中心部のゼロ磁場付近で拡散し、お互いに重なり、一様
化される。その後、一様化されたプラズマはイオンビー
ム引き出しスリット１６を通過してから、イオンビーム
引き出し電極１７のスリット１７ａを通過して、横幅方
向に長いシートプラズマが形成されるようになる。その
際、切り替えスイッチ１９を順次切り替え、複数の放電
回路２１における各放電電流を調整することによって、
シートプラズマの横幅方向の密度の一様性を調整するこ
とが可能になる。
ード１１とアノード１５との間で複数の高密度の細い円
柱状のプラズマがそれぞれ独立に形成されるが、これら
のプラズマは第１の矩形空芯コイル１３と第２の矩形空
芯コイル１４との間に形成される四重極型カプス磁場の
中心部のゼロ磁場付近で拡散し、お互いに重なり、一様
化される。その後、一様化されたプラズマはイオンビー
ム引き出しスリット１６を通過してから、イオンビーム
引き出し電極１７のスリット１７ａを通過して、横幅方
向に長いシートプラズマが形成されるようになる。その
際、切り替えスイッチ１９を順次切り替え、複数の放電
回路２１における各放電電流を調整することによって、
シートプラズマの横幅方向の密度の一様性を調整するこ
とが可能になる。
【００１０】ところで、反射電極１８は、カソード１１
もしくはアノード１５の電位に対して適当な負電位が与
えられ、プラズマ中の電子のラインカプス部ｄからの損
失を防いでいる。
もしくはアノード１５の電位に対して適当な負電位が与
えられ、プラズマ中の電子のラインカプス部ｄからの損
失を防いでいる。
【００１１】なお、アノード１５は、ラインカプス部ｃ
の位置に限らず、ラインカプス部ｂまたはｄの位置とし
てもよい。また、上記実施例では、反射電極１８は電気
的に浮かして用いたが、反射電極１８にシートプラズマ
が接触する部分に、金属などのスパッタターゲット材を
設置し、アノード１５に対し、適当な負電位をかけて、
ターゲット材をスパッタし、スパッタされた金属イオン
などをシート状イオンビームとして、イオンビーム引き
出しスリット１６のスリット１６ａから引き出すことが
出来る。
の位置に限らず、ラインカプス部ｂまたはｄの位置とし
てもよい。また、上記実施例では、反射電極１８は電気
的に浮かして用いたが、反射電極１８にシートプラズマ
が接触する部分に、金属などのスパッタターゲット材を
設置し、アノード１５に対し、適当な負電位をかけて、
ターゲット材をスパッタし、スパッタされた金属イオン
などをシート状イオンビームとして、イオンビーム引き
出しスリット１６のスリット１６ａから引き出すことが
出来る。
【００１２】
【発明の効果】この発明は、上記のような構成をしてい
るので、幅方向に一様なシート状イオンビームを引出す
ことが可能になる。そのため、イオンビームによって、
大面積の試料の表面を改質する場合、この発明の装置を
用い、試料を一方向に移動させると、一度に効率よく表
面処理することが可能になる。
るので、幅方向に一様なシート状イオンビームを引出す
ことが可能になる。そのため、イオンビームによって、
大面積の試料の表面を改質する場合、この発明の装置を
用い、試料を一方向に移動させると、一度に効率よく表
面処理することが可能になる。
【図１】この発明の実施例の斜視図
【図２】この発明の実施例の説明図
【図３】従来のシートプラズマイオン源装置の説明図
１１・・・・・・・カソード １２・・・・・・・浮動電極 １２ａ・・・・・・浮動電極の放電路 １３・・・・・・・第１の矩形空芯コイル １４・・・・・・・第２の矩形空芯コイル １５・・・・・・・アノード １６・・・・・・・イオンビーム引き出しスリット １６ａ・・・・・・イオンビーム引き出しスリットのス
リット １７・・・・・・・イオンビーム引き出し電極 １７ａ・・・・・・イオンビーム引き出し電極のスリッ
ト １８・・・・・・・反射電極 １９・・・・・・・切り替えスイッチ ２０・・・・・・・放電電源 ２１・・・・・・・放電回路 ２２・・・・・・・イオン引き出し電源
リット １７・・・・・・・イオンビーム引き出し電極 １７ａ・・・・・・イオンビーム引き出し電極のスリッ
ト １８・・・・・・・反射電極 １９・・・・・・・切り替えスイッチ ２０・・・・・・・放電電源 ２１・・・・・・・放電回路 ２２・・・・・・・イオン引き出し電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 継枝 孝行 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技 術株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】横一列に配列された複数のカソードと、こ
れらのカソードの前方において横一列に配列され、各カ
ソード毎に個々に対応している中央部に放電路を持つ複
数の浮動電極と、この複数の浮動電極の廻りに巻回され
ている第１の矩形空芯コイルと、この第１の矩形空芯コ
イルとで四重極型カプス磁場を形成するように、これと
対向するように配設された第２の矩形空芯コイルと、第
１の矩形空芯コイルと第２の矩形空芯コイルとの間に形
成される四重極型カプス磁場におけるこれらコイル間を
結ぶ線と直交する線上の一つのラインカプス部に配設さ
れた横方向に長いアノードと、このアノードと対向する
ように、前記直交する線上のもう一つのラインカプス部
に配設された横方向に長いスリットをもつイオンビーム
引き出しスリットと、このイオンビーム引き出しスリッ
トを通過したイオンビームを引き出す横方向に長いスリ
ットをもつイオンビーム引き出し電極と、前記第１の矩
形空芯コイルと第２の矩形空芯コイルとを結ぶ線上の第
２の矩形空芯コイルに近い側に配設された反射電極と、
前記複数のカソードの各々と前記アノードとの間にそれ
ぞれ切り替えスイッチを介して放電電源を接続して形成
されたそれぞれ独立に放電可能な複数の放電回路とを備
えたシートプラズマイオン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23509692A JPH065217A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | シートプラズマイオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23509692A JPH065217A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | シートプラズマイオン源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065217A true JPH065217A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16981004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23509692A Pending JPH065217A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | シートプラズマイオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065217A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7772571B2 (en) | 2007-10-08 | 2010-08-10 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Implant beam utilization in an ion implanter |
| JP2017504148A (ja) * | 2013-12-20 | 2017-02-02 | アール． ホワイト ニコラス | 任意の長さのリボン状ビームイオン源 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP23509692A patent/JPH065217A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7772571B2 (en) | 2007-10-08 | 2010-08-10 | Advanced Ion Beam Technology, Inc. | Implant beam utilization in an ion implanter |
| JP2017504148A (ja) * | 2013-12-20 | 2017-02-02 | アール． ホワイト ニコラス | 任意の長さのリボン状ビームイオン源 |
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