JPH07169425A - Ion source - Google Patents

Ion source

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Publication number
JPH07169425A
JPH07169425A JP31529593A JP31529593A JPH07169425A JP H07169425 A JPH07169425 A JP H07169425A JP 31529593 A JP31529593 A JP 31529593A JP 31529593 A JP31529593 A JP 31529593A JP H07169425 A JPH07169425 A JP H07169425A
Authority
JP
Japan
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discharge chamber
electrode
plasma
intermediate electrode
discharge
Prior art date
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Application number
JP31529593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeaki Hamamoto
成顕 濱本
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP31529593A priority Critical patent/JPH07169425A/en
Publication of JPH07169425A publication Critical patent/JPH07169425A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prolong the life of a cathode and enhance the yield of a polyvalent ion. CONSTITUTION:Ionization is performed in a second electric discharge chamber 5 by utilizing an electron of a plasma produced in a first electric discharge chamber 4 by arc discharge. The plasma electron produced in the first electric discharge chamber 4 is flown between an intermediate electrode 6 and a reflection electrode 14 in a reciprocating manner while being turned by the effect of a magnetic field of a solenoid 2 and an electric field of an anode 10, to be thus confined. Consequently, it is possible to enhance ionization efficiency so as to improve a yield of an ion. Additionally, sine a nozzle port 6a and the reflection electrode 14 are disposed near, an extraction slit 11 with respect to the center of an arc chamber 1, a plasma axis approaches the extraction slit 11 so that a polyvalent ion distributed much in the middle portion between the nozzle port 6a and the reflection electrode 14 is extraction through the extraction slit 11. Furthermore, an arc voltage in the first electric discharge chamber 4 is restrained to a lower level, thereby reducing energy generated when a filament 7 is sputtered by the electron.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置等に用
いられ、多価イオンをより多く生成するようにしたイオ
ン源に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source which is used in an ion implantation apparatus or the like and is capable of producing more multiply-charged ions.

【0002】[0002]

【従来の技術】イオンビームの発生源となるイオン源に
は、電離に与かる電子を2つの電極間で振動させる、い
わゆる電子振動型のイオン源がある。電子振動型のイオ
ン源には様々なものがあるが、代表的なものとしてPI
G(Penning Ionization Gaug
e)型イオン源が挙げられる。このイオン源は、フィラ
メントから放出された電子を磁場と反射電極とによって
閉じ込めて電離に用いるように構成されている。PIG
型のイオン源は、上記のように電子を強く閉じ込めるの
で、2価以上の多価イオンを生成することが可能であ
る。
2. Description of the Related Art As an ion source serving as an ion beam generation source, there is a so-called electron oscillation type ion source in which electrons involved in ionization are vibrated between two electrodes. There are various types of electronic vibration type ion sources, but PI is a typical example.
G (Penning Ionization Gaug)
e) type ion source. This ion source is configured to confine the electrons emitted from the filament by a magnetic field and a reflective electrode and use them for ionization. PIG
The ion type ion source strongly confine electrons as described above, so that it is possible to generate multiply charged ions having a valence of 2 or more.

【0003】一般に、多価イオンの生成については、次
の二つの場合が考えられる。第1は、ガス分子に比較的
エネルギーの高い電子が衝突してガス分子から一度に
2,3個の電子が取り去られる場合である。第2は、電
子との衝突により生成された1価イオンがさらに電子と
衝突して電子が取り去られる場合である。第2の場合に
おける多価イオンの生成量は、イオンの閉じ込め時間と
電離電子密度との積に比例する。したがって、多価イオ
ンの生成量を多くするには、イオンの閉じ込めを強めて
イオンの閉じ込め時間を長くすればよい。また、1価イ
オンが電離電子と衝突する確率(衝突断面積)は、電子
のエネルギーに依存するので、放電電圧を高める必要が
ある。
Generally, the following two cases can be considered for the production of multiply charged ions. The first is the case where a relatively high energy electron collides with a gas molecule and a few electrons are removed from the gas molecule at a time. The second is a case where monovalent ions generated by collision with electrons further collide with electrons and the electrons are removed. The amount of multiply-charged ions generated in the second case is proportional to the product of the ion confinement time and the ionization electron density. Therefore, in order to increase the production amount of multiply-charged ions, the confinement of ions should be strengthened and the confinement time of ions should be lengthened. Further, the probability of collision of monovalent ions with ionized electrons (collision cross-sectional area) depends on the energy of the electrons, and therefore it is necessary to increase the discharge voltage.

【0004】PIG型のイオン源で多価イオン源を生成
するには、上記のように放電電圧を高める(数100V
まで)必要がある。ところが、放電電圧を高めると、イ
オン源内に発生した正イオンがフィラメントをスパッタ
するエネルギーも高くなるためフィラメントの消耗が早
まり、一般にフィラメントの寿命が短いという欠点があ
る。このような不具合を解消したイオン源としては、デ
ュオプラズマトロンやデュオピガトロンがある。
In order to generate a multiply charged ion source with a PIG type ion source, the discharge voltage is increased as described above (several hundreds of volts).
Need). However, when the discharge voltage is increased, the energy for the positive ions generated in the ion source to sputter the filament is also increased, so that the consumption of the filament is accelerated and the life of the filament is generally short. Duoplasmatron and Duopigatron are examples of ion sources that have solved such problems.

【0005】デュオプラズマトロンは、フィラメントか
ら放出された陰極プラズマをノズル状の中間電極によっ
て圧縮し、密度の高いプラズマを生成して、そのプラズ
マの軸方向からイオンを引き出すようになっている。こ
のデュオプラズマトロンでは、フィラメントは比較的密
度の低い陰極プラズマ側に存在するのでスパッタを受け
にくい。
The Duoplasmatron is designed to compress cathode plasma emitted from a filament by means of a nozzle-shaped intermediate electrode to generate high-density plasma and extract ions from the axial direction of the plasma. In this duoplasmatron, since the filament is present on the side of the cathode plasma having a relatively low density, it is less susceptible to sputtering.

【0006】また、デュオピガトロンは、PIG型のイ
オン源とデュオプラズマトロンとの混合型であり、両方
の利点を兼ね備えている。
The duopigatron is a mixed type of a PIG type ion source and a duoplasmatron, and has both advantages.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、デュオプラ
ズマトロンやデュオピガトロンは、プラズマの軸方向に
イオンを引き出すように構成されているので、多価イオ
ンを効率的に収集することができないという問題点を有
している。特に、PIG型のイオン源は、以下に述べる
ように、カソードと反射電極との中間部位に多価イオン
が多く分布するので、高収率で多価イオンを引き出すに
は適さない。
However, since the duoplasmatron and duopigatron are configured to extract ions in the axial direction of the plasma, it is impossible to efficiently collect multiply charged ions. Have a point. In particular, the PIG type ion source is not suitable for extracting polyvalent ions in a high yield because a large amount of polyvalent ions are distributed in the intermediate portion between the cathode and the reflective electrode, as described below.

【0008】一般に、多価イオンの生成量は、イオンの
閉じ込め時間と電離電子密度との積に比例するが、PI
G放電を起こす構造では、イオンがカソード付近に存在
するよりアノードの中心部にある方がイオンの閉じ込め
時間が長くなる。また、生成されたイオンは、カソード
とアノードとの間の電位差により、カソードおよび反射
電極に向かって加速されるが、その途中で粒子との衝突
による荷電変換およびプラズマ中の電子との再結合によ
り、低い価数のイオンに変換されるものも存在する。
Generally, the amount of multiply-charged ions produced is proportional to the product of ion confinement time and ionization electron density.
In the structure that causes G discharge, the ion confinement time becomes longer in the central part of the anode than in the vicinity of the cathode. In addition, the generated ions are accelerated toward the cathode and the reflective electrode due to the potential difference between the cathode and the anode, but in the middle of them, charge conversion due to collision with particles and recombination with electrons in plasma are performed. , Some are converted to low valence ions.

【0009】以上のような理由で、多価イオンは、カソ
ードと反射電極との中間部位に多く存在する。デュオピ
ガトロンにおいても同様の理由により、中間電極と反射
電極との中間部位に多価イオンが多く存在する。
For the above reasons, many multiply-charged ions are present in the intermediate portion between the cathode and the reflective electrode. Due to the same reason, in duopigatron, many multiply-charged ions are present in the intermediate portion between the intermediate electrode and the reflective electrode.

【0010】したがって、PIG型イオン源のように軸
方向からイオンを引き出す構成では、多価イオンの分布
が少ない部位からイオンを引き出すことになり、多価イ
オンの収率はあまり高くない。
Therefore, in the structure in which the ions are extracted from the axial direction like the PIG ion source, the ions are extracted from the site where the distribution of the multiply-charged ions is small, and the yield of the multiply-charged ions is not so high.

【0011】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、多価イオンを高収率で得ることができるイ
オン源を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ion source capable of obtaining multiply-charged ions in a high yield.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のイオン源は、上
記の課題を解決するために、気体放電を生じさせてプラ
ズマを生成する第1および第2放電室と、上記第1放電
室内に設けられて電子を放出するフィラメント(陰極)
と、上記第1放電室と上記第2放電室との間に設けら
れ、上記両放電室を連通させるノズル状の開口部を有す
るとともに、上記フィラメントより高電位に保たれる中
間電極と、上記第2放電室に設けられて上記フィラメン
トおよび中間電極より高電位に保たれる陽極と、上記第
2放電室において上記中間電極の開口部と対向して設け
られ、上記中間電極と同電位に保たれる反射電極と、上
記第1および第2放電室に対しプラズマの軸方向に沿っ
て磁場を与える磁場発生器とを備え、上記第2放電室が
上記中間電極と上記反射電極とのほぼ中間部位において
プラズマの軸方向に直交する方向にイオンを引き出す引
出口を有する一方、上記中間電極の開口部および反射電
極が上記引出口寄りに配置されていることを特徴として
いる。
In order to solve the above-mentioned problems, the ion source of the present invention includes a first discharge chamber and a second discharge chamber that generate a gas discharge to generate plasma. A filament (cathode) provided to emit electrons
An intermediate electrode that is provided between the first discharge chamber and the second discharge chamber and has a nozzle-shaped opening that connects the discharge chambers to each other, and that is kept at a higher potential than the filament; An anode provided in the second discharge chamber and kept at a higher potential than the filament and the intermediate electrode, and an anode provided in the second discharge chamber so as to face the opening of the intermediate electrode and kept at the same potential as the intermediate electrode. A reflecting electrode and a magnetic field generator for applying a magnetic field to the first and second discharge chambers along the axial direction of the plasma, and the second discharge chamber is substantially intermediate between the intermediate electrode and the reflective electrode. It is characterized in that it has an extraction port for extracting ions in a direction orthogonal to the axial direction of the plasma at the site, while the opening of the intermediate electrode and the reflection electrode are arranged near the extraction port.

【0013】[0013]

【作用】上記の構成では、フィラメントと中間電極との
電位差により気体放電(アーク放電)が生じ、第1放電
室内のガスがプラズマ状態に変化する。このプラズマ中
の電子は、中間電極のノズル状の開口部で絞られて第2
放電室に導かれる。第2放電室では、プラズマ電子が、
中間電極と陽極との電位差によりエネルギーが与えられ
て電離に利用される。
In the above structure, gas discharge (arc discharge) occurs due to the potential difference between the filament and the intermediate electrode, and the gas in the first discharge chamber changes to the plasma state. The electrons in the plasma are focused by the nozzle-shaped opening of the intermediate electrode and
Guided to the discharge chamber. In the second discharge chamber, plasma electrons
Energy is provided by the potential difference between the intermediate electrode and the anode and used for ionization.

【0014】このとき、中間電極の開口部と反射電極と
が対向して設けられているので、プラズマ電子は、中間
電極および反射電極と陽極との電位差により中間電極と
反射電極との間で往復移動しながら、磁場発生器により
与えられた磁場により旋回運動する。このため、第2放
電室におけるプラズマ電子の実効飛行距離が長くなって
電離が促され、多価イオンが発生しやすくなる。
At this time, since the opening of the intermediate electrode and the reflective electrode are provided so as to face each other, plasma electrons reciprocate between the intermediate electrode and the reflective electrode due to the potential difference between the intermediate electrode and the reflective electrode and the anode. While moving, it makes a swirling motion due to the magnetic field provided by the magnetic field generator. Therefore, the effective flight distance of plasma electrons in the second discharge chamber becomes long, ionization is promoted, and multiply charged ions are easily generated.

【0015】この電離で発生した多価イオンは、前述の
ように中間電極と反射電極との間のほぼ中間部位に多く
分布している。したがって、中間電極の開口部および反
射電極が第2放電室の引出口寄りに配置されていること
により、多価イオンをその引出口から容易に引き出すこ
とができる。
The polyvalent ions generated by this ionization are distributed in a large amount at almost the intermediate portion between the intermediate electrode and the reflective electrode as described above. Therefore, by arranging the opening of the intermediate electrode and the reflective electrode near the outlet of the second discharge chamber, the multiply-charged ions can be easily extracted from the outlet.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の一実施例について図1および図2に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2.

【0017】本実施例に係るイオン源は、図1に示すよ
うに、アークチャンバ1と、ソレノイド2と、引出電極
系3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the ion source according to this embodiment comprises an arc chamber 1, a solenoid 2 and an extraction electrode system 3.

【0018】ソレノイド2は、アークチャンバ1に図中
矢印B方向の磁場を与えるように、磁界を発生するよう
になっている。また、引出電極系3は、アークチャンバ
2に設けられた後述の引出スリット11に対し、上記の
磁場の方向にほぼ直交する方向に配されており、引出ス
リット11からイオンビームを図中矢印I方向に引き出
すようになっている。
The solenoid 2 is adapted to generate a magnetic field so as to apply a magnetic field in the direction of arrow B in the drawing to the arc chamber 1. Further, the extraction electrode system 3 is arranged in a direction substantially orthogonal to the direction of the above-mentioned magnetic field with respect to an extraction slit 11 described later provided in the arc chamber 2, and an ion beam is drawn from the extraction slit 11 by an arrow I in the figure. It is designed to be pulled out in the direction.

【0019】アークチャンバ1は、第1放電室4と第2
放電室5とを有している。第1放電室4と第2放電室5
との間は、ノズル口6aを有する中間電極6により隔て
られている。開口部としてのノズル口6aは、第2放電
室5側に迫り出してノズル状に形成されている。
The arc chamber 1 includes a first discharge chamber 4 and a second discharge chamber 4.
And a discharge chamber 5. First discharge chamber 4 and second discharge chamber 5
Are separated from each other by an intermediate electrode 6 having a nozzle opening 6a. The nozzle opening 6a as an opening is formed in a nozzle shape so as to protrude toward the second discharge chamber 5 side.

【0020】第1放電室4には、フィラメント7が設け
られている。陰極としてのフィラメント7は、アークチ
ャンバ1の両側壁を貫通して取り付けられているブッシ
ング8・8により第1放電室4内に引き入れられてお
り、コイル状に一重に巻かれている。また、第1放電室
4の側壁には、ガスを導入するガス導入口9が貫通して
設けられている。
A filament 7 is provided in the first discharge chamber 4. The filament 7 as a cathode is drawn into the first discharge chamber 4 by bushings 8 attached to penetrate both side walls of the arc chamber 1, and is wound in a single coil. Further, a gas introduction port 9 for introducing gas is provided through the side wall of the first discharge chamber 4.

【0021】第2放電室5は、有底の筒形状をなすアノ
ード(陽極)10により構成されており、このアノード
10に引出口としての引出スリット11が設けられてい
る。引出スリット11は、イオンビームを引き出すため
の開口であり、図2に示すように、長方形状をなして内
側から外側にかけて広がるように形成されている。
The second discharge chamber 5 is composed of an anode (anode) 10 having a bottomed cylindrical shape, and the anode 10 is provided with a drawing slit 11 as a drawing port. The extraction slit 11 is an opening for extracting the ion beam, and as shown in FIG. 2, is formed in a rectangular shape and spreads from the inside to the outside.

【0022】アノード10と中間電極6との間には、絶
縁部材12が介装されている。また、第2放電室5にお
いて、アノード10の中間電極6に対向する位置には、
絶縁材料からなる取付部材13により、反射電極14が
取り付けられている。反射電極14は、中間電極6と対
向する面が平坦に形成されている。
An insulating member 12 is interposed between the anode 10 and the intermediate electrode 6. Further, in the second discharge chamber 5, at a position facing the intermediate electrode 6 of the anode 10,
The reflective electrode 14 is attached by an attachment member 13 made of an insulating material. The reflective electrode 14 has a flat surface that faces the intermediate electrode 6.

【0023】上記のアークチャンバ1においては、フィ
ラメント7のコイル部分、中間電極6のノズル口6aお
よび反射電極14が、磁場の方向と平行な一直線上に並
ぶとともに、アークチャンバ1の中心に対し引出スリッ
ト11寄りに配置されている。このような電極配置とす
ることにより、アークチャンバ1内で生成されるプラズ
マの軸が磁場の方向と一致するとともに、引出スリット
11に近くなる。
In the above-mentioned arc chamber 1, the coil portion of the filament 7, the nozzle port 6a of the intermediate electrode 6 and the reflecting electrode 14 are aligned on a straight line parallel to the direction of the magnetic field and are drawn out to the center of the arc chamber 1. It is arranged near the slit 11. With such an electrode arrangement, the axis of the plasma generated in the arc chamber 1 coincides with the direction of the magnetic field and becomes close to the extraction slit 11.

【0024】フィラメント7は、両端がフィラメント電
源15に接続されており、このフィラメント電源により
電力が供給されるようになっている。また、フィラメン
ト7におけるフィラメント電源15の正極が接続される
一端と中間電極6および反射電極14との間には、第1
アーク電源16が接続されている。さらに、中間電極6
とアノード10との間には、第2アーク電源17が接続
されている。これにより、中間電極6と反射電極14と
が同電位となるとともに、両電極6・14がフィラメン
ト7より高電位かつアノード10より低電位となるよう
に設定されている。
Both ends of the filament 7 are connected to a filament power source 15, and power is supplied from this filament power source. Further, between the one end of the filament 7 to which the positive electrode of the filament power supply 15 is connected and the intermediate electrode 6 and the reflection electrode 14,
The arc power supply 16 is connected. Further, the intermediate electrode 6
A second arc power supply 17 is connected between the anode 10 and the anode 10. As a result, the intermediate electrode 6 and the reflective electrode 14 are set to have the same potential, and both electrodes 6 and 14 are set to have a higher potential than the filament 7 and a lower potential than the anode 10.

【0025】上記のように構成されるイオン源において
は、ガス導入口9からアークチャンバ1内にガスが導入
されて、第1放電室4にガスが満たされる。また、フィ
ラメント7と中間電極6との間には、第1アーク電源1
6により第1次放電電圧として50V〜100Vの電圧
が印加されている。
In the ion source configured as described above, gas is introduced into the arc chamber 1 through the gas inlet 9 to fill the first discharge chamber 4 with gas. Further, the first arc power source 1 is provided between the filament 7 and the intermediate electrode 6.
6, a voltage of 50 V to 100 V is applied as the primary discharge voltage.

【0026】この状態で、フィラメント7は、フィラメ
ント電源15から電力が供給されることによって発熱し
て熱電子を第1放電室4に放出する。これにより、第1
放電室4においてアーク放電が起こり、ガスのガス粒子
と熱電子とが衝突して不純物イオンや電子からなるプラ
ズマが形成される。そして、このプラズマ中の電子は、
中間電極6に引き寄せられ、中間電極6のノズル口6a
で絞られて第2放電室5に導かれる。
In this state, the filament 7 generates heat by being supplied with power from the filament power source 15 and emits thermoelectrons to the first discharge chamber 4. This makes the first
Arc discharge occurs in the discharge chamber 4, and the gas particles of the gas collide with the thermoelectrons to form plasma composed of impurity ions and electrons. And the electrons in this plasma are
The nozzle port 6a of the intermediate electrode 6 is attracted to the intermediate electrode 6.
And is guided to the second discharge chamber 5.

【0027】第2放電室5では、中間電極6とアノード
10との間に、第2アーク電源17により第2次放電電
圧として100V〜数100Vの電圧が印加されてい
る。この状態においては、第1放電室4からのプラズマ
電子により電離が促されてプラズマが生成される。この
とき、プラズマ電子は、プラズマ軸方向に印加されてい
るソレノイド2による磁界と、これと直交するアノード
10による電界との作用を受けて、旋回しながら中間電
極6と反射電極14との間を往復飛行する。
In the second discharge chamber 5, a voltage of 100V to several hundreds of V is applied as a secondary discharge voltage by the second arc power supply 17 between the intermediate electrode 6 and the anode 10. In this state, ionization is promoted by plasma electrons from the first discharge chamber 4, and plasma is generated. At this time, the plasma electrons are swung between the intermediate electrode 6 and the reflective electrode 14 while swirling under the action of the magnetic field generated by the solenoid 2 applied in the plasma axis direction and the electric field generated by the anode 10 orthogonal to the magnetic field. Fly back and forth.

【0028】このように、第1放電室4で得られたプラ
ズマ電子を磁界と電界とによって閉じ込めることで電離
効率が高まり、多価イオンもより多く発生するようにな
る。また、アークチャンバ1がプラズマ軸を引出スリッ
ト11付近に位置させるような構造となっているので、
中間電極6と反射電極14とのほぼ中間部位に多く分布
する多価イオンをより多く引き出すことが可能になる。
As described above, by confining the plasma electrons obtained in the first discharge chamber 4 by the magnetic field and the electric field, the ionization efficiency is increased and more multiply charged ions are generated. Further, since the arc chamber 1 has a structure in which the plasma axis is located near the extraction slit 11,
It is possible to extract more multiply-charged ions, which are mostly distributed in a substantially intermediate portion between the intermediate electrode 6 and the reflective electrode 14.

【0029】また、第2放電室5で高アーク電圧により
放電が行なわれるが、第1放電室4では低アーク電圧に
より放電が行なわれるので、フィラメント7が電子によ
りスパッタされるエネルギーが低く抑えられてフィラメ
ント7の消耗を軽減することができる。それゆえ、放電
室が1つの構成であるPIG型のイオン源などに比べて
フィラメント7の長寿命化を図ることができる。
Further, the second discharge chamber 5 is discharged by a high arc voltage, while the first discharge chamber 4 is discharged by a low arc voltage, so that the energy of the filament 7 sputtered by electrons can be suppressed low. It is possible to reduce the consumption of the filament 7. Therefore, the life of the filament 7 can be extended as compared with a PIG type ion source having a single discharge chamber.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、本発明のイオン源は、気
体放電を生じさせてプラズマを生成する第1および第2
放電室と、上記第1放電室内に設けられて電子を放出す
る陰極と、上記第1放電室と上記第2放電室との間に設
けられ、上記両放電室を連通させるノズル状の開口部を
有するとともに、上記陰極より高電位に保たれる中間電
極と、上記第2放電室に設けられて上記陰極および中間
電極より高電位に保たれる陽極と、上記第2放電室にお
いて上記中間電極の開口部と対向して設けられ、上記中
間電極と同電位に保たれる反射電極と、上記第1および
第2放電室に対しプラズマの軸方向に沿って磁場を与え
る磁場発生器とを備え、上記第2放電室が上記中間電極
と上記反射電極とのほぼ中間部位においてプラズマの軸
方向に直交する方向にイオンを引き出す引出口を有する
一方、上記中間電極の開口部および反射電極が上記引出
口寄りに配置されている構成である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the ion source of the present invention produces the plasma by generating the gas discharge.
A discharge chamber, a cathode that is provided in the first discharge chamber and emits electrons, and a nozzle-shaped opening that is provided between the first discharge chamber and the second discharge chamber and connects the discharge chambers to each other. And an intermediate electrode which is kept at a higher potential than the cathode, an anode which is provided in the second discharge chamber and is kept at a higher potential than the cathode and the intermediate electrode, and the intermediate electrode in the second discharge chamber. A reflecting electrode that is provided so as to face the opening portion of the intermediate electrode and is kept at the same potential as the intermediate electrode, and a magnetic field generator that applies a magnetic field to the first and second discharge chambers in the axial direction of the plasma. While the second discharge chamber has an outlet for extracting ions in a direction orthogonal to the axial direction of plasma at a substantially intermediate portion between the intermediate electrode and the reflective electrode, the opening of the intermediate electrode and the reflective electrode have the outlet. Located near the exit It is configured to have.

【0031】これにより、第1放電室での気体放電で生
成されたプラズマ中の電子を利用して、第2放電室で電
離が行なわれる。、第2放電室では、第1放電室からの
プラズマ電子が、中間電極、反射電極および陽極の電位
設定により形成される電場と、磁極による磁場とで閉じ
込められる。このため、第2放電室におけるプラズマ電
子の実効飛行時間が長くなり、イオンの生成が促進され
て多価イオンの生成量を増大させることができる。
As a result, the electrons in the plasma generated by the gas discharge in the first discharge chamber are used to perform ionization in the second discharge chamber. In the second discharge chamber, the plasma electrons from the first discharge chamber are confined by the electric field formed by setting the potentials of the intermediate electrode, the reflective electrode and the anode and the magnetic field by the magnetic pole. Therefore, the effective flight time of plasma electrons in the second discharge chamber becomes long, the generation of ions is promoted, and the amount of multiply-charged ions generated can be increased.

【0032】さらに、中間電極の開口部および反射電極
が第2放電室の引出口寄りに配置されているので、プラ
ズマ軸が引出口に近くなり、多価イオンをより多く引き
出すことができる。そして、第1放電室では第2放電室
でのイオンの生成に利用されるプラズマ電子を発生する
だけでよいので、陰極と中間電極との間に印加する放電
電圧を低く(100V以下)して、陰極がスパッタされ
るエネルギーを低く抑えることができる。
Furthermore, since the opening of the intermediate electrode and the reflecting electrode are arranged near the outlet of the second discharge chamber, the plasma axis is close to the outlet, and more multiply-charged ions can be extracted. Then, in the first discharge chamber, since it is only necessary to generate plasma electrons used to generate ions in the second discharge chamber, the discharge voltage applied between the cathode and the intermediate electrode is lowered (100 V or less). The energy with which the cathode is sputtered can be kept low.

【0033】したがって、本発明を採用すれば、陰極の
長寿命化を図るとともに多価イオンの収率を高めたイオ
ン源を提供することができるという効果を奏する。
Therefore, if the present invention is adopted, there is an effect that the life of the cathode can be extended and an ion source with an increased yield of multiply-charged ions can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例に係るイオン源の主要部の構
成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of a main part of an ion source according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記イオン源におけるアークチャンバの引出ス
リットの形状を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a shape of an extraction slit of an arc chamber in the ion source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ソレノイド(磁場発生器) 4 第1放電室 5 第2放電室 6 中間電極 6a ノズル口(開口部) 7 フィラメント(陰極) 10 アノード(陽極) 11 引出スリット(引出口) 14 反射電極 16 第1アーク電源 17 第2アーク電源 2 Solenoid (magnetic field generator) 4 First discharge chamber 5 Second discharge chamber 6 Intermediate electrode 6a Nozzle mouth (opening) 7 Filament (cathode) 10 Anode (anode) 11 Drawing slit (drawing exit) 14 Reflective electrode 16 1st Arc power supply 17 Second arc power supply

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】気体放電を生じさせてプラズマを生成する
第1および第2放電室と、 上記第1放電室内に設けられて電子を放出する陰極と、 上記第1放電室と上記第2放電室との間に設けられ、上
記両放電室を連通させるノズル状の開口部を有するとと
もに、上記陰極より高電位に保たれる中間電極と、 上記第2放電室に設けられて上記陰極および中間電極よ
り高電位に保たれる陽極と、 上記第2放電室において上記中間電極の開口部と対向し
て設けられ、上記中間電極と同電位に保たれる反射電極
と、 上記第1および第2放電室に対しプラズマの軸方向に沿
って磁場を与える磁場発生器とを備え、 上記第2放電室が上記中間電極と上記反射電極とのほぼ
中間部位においてプラズマの軸方向に直交する方向にイ
オンを引き出す引出口を有する一方、上記中間電極の開
口部および反射電極が上記引出口寄りに配置されている
ことを特徴とするイオン源。
1. A first and a second discharge chamber for generating a gas discharge to generate plasma, a cathode provided in the first discharge chamber for emitting electrons, the first discharge chamber and the second discharge. An intermediate electrode that is provided between the discharge chamber and the discharge chamber, and has a nozzle-shaped opening that connects the discharge chambers to each other, and that is kept at a higher potential than the cathode; An anode kept at a higher potential than the electrode, a reflection electrode provided in the second discharge chamber so as to face the opening of the intermediate electrode and kept at the same potential as the intermediate electrode, and the first and second electrodes. A magnetic field generator for applying a magnetic field to the discharge chamber along the axial direction of the plasma, wherein the second discharge chamber is arranged at a substantially intermediate portion between the intermediate electrode and the reflective electrode in a direction orthogonal to the axial direction of the plasma. Have an outlet to pull out On the other hand, an ion source, wherein the openings and the reflection electrodes of the intermediate electrode is disposed on the outlets closer.
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