JPH069040U - イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フィラメント電源４からの電力の供給によっ
て発熱するフィラメント３と、このフィラメント３を内
部に備えた隔壁１とを有している。フィラメント３と隔
壁１とは、隔壁１をフィラメント３よりも低電位に設定
する隔壁用電源５を介して接続されている。 【効果】 隔壁１が隔壁用電源５によってフィラメント
３よりも低電位に設定されているため、プラズマ中の正
イオンがフィラメント３側とは反対方向となる隔壁１側
に引き寄せられることになる。よって、フィラメント３
が正イオンによってスパッタリングされる確率が極めて
低減したものになるため、フィラメント３の消耗速度が
低下することになる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、イオン注入装置等において使用されるイオンビームを生成するイオ ン源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ＳｉやＣｒ等の金属イオンビームを取り出すイオン源のうち比較的電流量の大 きなイオンビームを取り出すことができるイオン源には、例えば金属化合物ガス （ＳｉＨ₄ やＳｉＦ₄ 、ＣｒＣｌ₄ 等）等の動作ガスを使用する方式のプラズマ 型イオン源がある。

【０００３】 上記のイオン源は、図２に示すように、隔壁５２内に設けられたフィラメント ５１と、隔壁５２内に動作ガスを供給する動作ガス供給手段と、隔壁５２内から 正電荷を有したイオンである正イオンを引き出す引出電極５３と、フィラメント ５１に電力を供給するフィラメント電源５４とを有しており、従来は、例えば特 開平１−２７４３４７号公報や実開昭６１−１００８７２号公報にも開示されて いるように、フィラメント５１と隔壁５２とが隔壁用電源５５を介して接続され ることによって、隔壁５２がフィラメント５１よりも高電位に設定されるように なっている。

【０００４】 これにより、従来のイオン源は、フィラメント５１および隔壁５２間の電位差 によってフィラメント５１から熱電子を放出させ、この熱電子によって動作ガス を電離させてプラズマ化させ、このプラズマ中に存在する正イオンを引出電極５ ３によって外部へ放出させてイオンビームを生成するようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のイオン源では、隔壁５２がフィラメント５１よりも 高電位に設定されることによって、プラズマ中に存在する正イオンがフィラメン ト５１に引き寄せられて衝突することから、フィラメント５１が正イオンによる スパッタリングによって短命化したものになるという問題がある。この問題は、 フィラメント５１の更新が装置の停止による稼働率の低下を招来することになる ため、特に生産装置に使用されるイオン源にとって大きな問題になっている。

【０００６】 従って、本発明においては、フィラメント５１を長寿命化させることができる イオン源を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案のイオン源は、上記課題を解決するために、フィラメント電源からの電 力の供給によって発熱するフィラメントと、このフィラメントを内部に備えた隔 壁手段とを有し、上記フィラメントと隔壁手段との電位差によって熱電子を放出 させ、この熱電子によって正イオンを含むプラズマを形成してイオンビームを生 成するものであり、下記の特徴を有している。

【０００８】 即ち、上記フィラメントと隔壁手段とは、隔壁手段をフィラメントよりも低電 位に設定する隔壁用電源を介して接続されていることを特徴としている。

【０００９】

【作用】

上記の構成によれば、フィラメント電源からフィラメントに電力が供給され、 フィラメントが発熱すると、フィラメントからの放射熱によって隔壁手段が加熱 されることになる。そして、隔壁手段は、隔壁用電源によりフィラメントよりも 低電位に設定されたフィラメントとの電位差によって、加熱による温度の上昇に 伴い多量の熱電子を放出することになる。これにより、隔壁手段内には、熱電子 によって正イオンを含むプラズマが形成されることになる。

【００１０】 上記のプラズマ中の正イオンは、隔壁手段が隔壁用電源によってフィラメント よりも低電位に設定されているため、フィラメント側とは反対方向となる隔壁手 段側に引き寄せられることになる。従って、フィラメントは、正イオンによって スパッタリングされる確率が極めて低減したものになるため、消耗速度が低下す ることになる。これにより、イオン源は、フィラメントの長寿命化によって更新 間隔が拡大し、稼働率が向上することになる。

【００１１】

【実施例】

本考案の一実施例を図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１２】 本実施例に係るイオン源は、図１に示すように、図中上下方向に開口部１ａ・ １ｂを有した隔壁１（隔壁手段）を有しており、隔壁１の開口部１ａの近傍には 、プラズマ中から正イオンを引き出してイオンビームとする引出電極２が設けら れている。そして、この引出電極２と隔壁１とは、例えば３０ｋＶの出力電圧を 有する引出電源７によって接続されており、引出電源７は、引出電極２を隔壁１ よりも高電位に設定するようになっている。

【００１３】 一方、隔壁１の他方の開口部１ｂには、図示しない動作ガス供給手段が接続さ れており、この動作ガス供給手段は、固体状の不純物を金属蒸気発生炉によって 蒸発させた動作ガスやガスボンベに充填されていた気体状の不純物からなる動作 ガスを隔壁１内に供給するようになっている。

【００１４】 上記の隔壁１内には、タングステン等からなるフィラメント３が配設されてい る。このフィラメント３は、両端が隔壁１外に貫設されており、隔壁１の両側面 に固設された絶縁ブッシュに支持されることによって、隔壁１と電気的に絶縁状 態にされている。隔壁１外に位置するフィラメント３の両端には、フィラメント 電源４が接続されている。そして、このフィラメント電源４は、フィラメント３ に電力を供給することによって、フィラメント３を発熱させるようになっている 。

【００１５】 上記のフィラメント電源４の負極側には、例えば１００Ｖの出力電圧を有する 隔壁用電源５の正極側が接続されている。一方、隔壁用電源５の負極側は、隔壁 １に接続されており、隔壁１は、隔壁用電源５によってフィラメント３よりも低 電位に設定されている。また、隔壁１の内面壁には、隔壁１と同電位にされた例 えばタングステン等からなるヒートシールド６（隔壁手段）が設けられており、 このヒートシールド６は、フィラメント３からの放射熱により加熱されることに よって熱電子を放出するようになっている。

【００１６】 上記の構成において、イオン源の動作について説明する。

【００１７】 先ず、フィラメント電源４からフィラメント３に電力が供給され、フィラメン ト３の発熱が開始されることになる。そして、発熱したフィラメント３は、放射 熱をヒートシールド６方向に放出することによってヒートシールド６を加熱する ことになる。この際、ヒートシールド６は、隔壁用電源５により設定された隔壁 １の電位と同一の電位を有しているため、フィラメント３よりも低電位に設定さ れている。従って、ヒートシールド６は、ヒートシールド６の熱電子が高電位の フィラメント３に吸引されるため、加熱による温度の上昇に伴って多量の熱電子 を隔壁１内に放出することになる。

【００１８】 次いで、図示しない動作ガス供給手段から動作ガスが隔壁１内に供給されるこ とになり、動作ガスのガス粒子と熱電子とが衝突することによって、不純物イオ ンや電子からなるプラズマが隔壁１内において形成されることになる。そして、 プラズマ中の正イオンが引出電極２に引き寄せられ、引出電極２のビーム通過孔 ２ａを介して外部へ放出されることによってイオンビームが生成されることにな る。

【００１９】 また、プラズマ中の正イオンは、隔壁１およびヒートシールド６が隔壁用電源 ５によってフィラメント３よりも低電位に設定されているため、隔壁１側のヒー トシールド６にも引き寄せられることになる。この際、正イオンのヒートシール ド６側および引出電極２側への移動方向は、フィラメント３側とは反対方向にな る。従って、フィラメント３は、正イオンによってスパッタリングされる確率が 極めて低減したものになるため、消耗速度が低下することになる。これにより、 イオン源は、フィラメント３の長寿命化によって更新間隔が拡大し、稼働率が向 上することになる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案のイオン源は、以上のように、フィラメント電源からの電力の供給によ って発熱するフィラメントと、このフィラメントを内部に備えた隔壁手段とを有 し、上記フィラメントと隔壁手段との電位差によって熱電子を放出させ、この熱 電子によって正イオンを含むプラズマを形成してイオンビームを生成するもので あり、上記フィラメントと隔壁手段とが、隔壁手段をフィラメントよりも低電位 に設定する隔壁用電源を介して接続されている構成である。

【００２１】 これにより、隔壁手段が隔壁用電源によってフィラメントよりも低電位に設定 されているため、プラズマ中の正イオンがフィラメント側とは反対方向となる隔 壁手段側に引き寄せられることになる。よって、フィラメントが正イオンにより スパッタリングされる確率が極めて低減したものになるため、フィラメントの消 耗速度が低下し、結果としてフィラメントの長寿命化によって稼働率が向上する という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のイオン源の概略構成図である。

【図２】従来例を示すものであり、イオン源の概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 隔壁 （隔壁手段） ２ 引出電極 ３ フィラメント ４ フィラメント電源 ５ 隔壁用電源 ６ ヒートシールド（隔壁手段） ７ 引出電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フィラメント電源からの電力の供給によっ
   て発熱するフィラメントと、このフィラメントを内部に
   備えた隔壁手段とを有し、上記フィラメントと隔壁手段
   との電位差によって熱電子を放出させ、この熱電子によ
   って正イオンを含むプラズマを形成してイオンビームを
   生成するイオン源において、 上記フィラメントと隔壁手段とは、隔壁手段をフィラメ
   ントよりも低電位に設定する隔壁用電源を介して接続さ
   れていることを特徴とするイオン源。