JPH0762989B2 - Electron beam excited ion source - Google Patents

Electron beam excited ion source

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JPH0762989B2
JPH0762989B2 JP12196786A JP12196786A JPH0762989B2 JP H0762989 B2 JPH0762989 B2 JP H0762989B2 JP 12196786 A JP12196786 A JP 12196786A JP 12196786 A JP12196786 A JP 12196786A JP H0762989 B2 JPH0762989 B2 JP H0762989B2
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electron beam
ion
ion source
electrode
anode
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民夫 原
学 浜垣
克信 青柳
進 難波
直樹 高山
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Tokyo Electron Ltd
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子ビームによってイオンを生成し、生成され
たイオンを引き出し放射する電子ビーム励起イオン源に
関し、更に詳細には空間電荷制限の影響を受けない、低
エネルギーかつ大電流のイオンビームを発生することの
できる電子ビーム励起イオン源に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electron beam excitation ion source that generates ions by an electron beam and extracts and emits the generated ions. More specifically, the present invention relates to the effect of space charge limitation. The present invention relates to an electron beam excitation ion source capable of generating a low energy, high current ion beam which is not affected.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子を加速するための加速陰極付近に生じる空間電荷の
制限をなくして、低エネルギーかつ大電流のイオンビー
ムを発生することのできる電子ビーム励起イオン源を本
出願人は先に提案した(特願昭60−132138号参照)。こ
のイオン源においては、プラズマ領域、加速陰極、電子
ビーム加速領域、加速陽極、イオン生成領域およびター
ゲット陰極がこの順で設けられており、前記加速陽極に
対して負の電位を前記ターゲット陰極に与える手段と、
前記イオン生成領域において生成された正イオンまたは
負イオンを吸引し、このイオンを引き出すイオン引出電
極とが備えられている。この様にイオン源が構成されて
いると、プラズマ領域中の電子は加速陽極によって引き
出され、イオン生成領域内に突入する。突入した電子は
イオン生成領域内の不活性ガス(又は金属蒸気)と衝突
してイオンを生成するが、このイオンの逆流によって、
加速陰極の出口付近に形成される負のポテンシャルバリ
ヤが中和される。従って、プラズマ密度に比例する大電
流電子ビームがイオン生成領域に流入する。イオン生成
領域においては、流入した電子ビームの電流値に比例し
た数のイオンが発生し、発生されたプラズマ中のイオン
はイオン引出電極によって吸引され、イオン生成領域外
へと放射される。
The applicant previously proposed an electron beam excitation ion source capable of generating an ion beam of low energy and large current by eliminating the limitation of space charge generated near the accelerating cathode for accelerating electrons (Japanese Patent Application No. (See Sho 60-132138). In this ion source, a plasma region, an accelerating cathode, an electron beam accelerating region, an accelerating anode, an ion generating region and a target cathode are provided in this order, and a negative potential with respect to the accelerating anode is applied to the target cathode. Means and
An ion extraction electrode for attracting positive ions or negative ions generated in the ion generation region and extracting the ions is provided. When the ion source is configured in this manner, the electrons in the plasma region are extracted by the accelerating anode and plunge into the ion generation region. The injected electrons collide with the inert gas (or metal vapor) in the ion generation region to generate ions, but due to the reverse flow of the ions,
The negative potential barrier formed near the exit of the accelerating cathode is neutralized. Therefore, a high-current electron beam proportional to the plasma density flows into the ion generation region. In the ion generation region, a number of ions proportional to the current value of the inflowing electron beam are generated, and the ions in the generated plasma are attracted by the ion extraction electrode and radiated to the outside of the ion generation region.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した様なイオン源においても、装置構造の簡略化、
小型化、低コスト化が当然要求される。
Even in the ion source as described above, simplification of the device structure,
Naturally, miniaturization and cost reduction are required.

〔問題点を解決しようとするための手段〕[Means for trying to solve problems]

上述した問題点は、 カソード、アノード(加速陰極)、電子ビーム加速用電
極(加速陽極)およびイオン引出電極がこの順で配置さ
れており、 前記カソードとアノードとの間に隘路が設けられてお
り、 前記イオン引出電極よりも下流側にのみ真空排気口が設
けられている電子ビーム励起イオン源を用いることによ
って解決される。
The problem described above is that the cathode, the anode (accelerating cathode), the electron beam accelerating electrode (accelerating anode), and the ion extracting electrode are arranged in this order, and a bottleneck is provided between the cathode and the anode. The problem can be solved by using an electron beam excitation ion source in which a vacuum exhaust port is provided only on the downstream side of the ion extraction electrode.

〔作 用〕[Work]

本発明においては、カソードとアノードとの間に隘路が
設けられているので、イオン引出電極よりも下流側から
装置内を真空排気することにより、隘路よりも下流側を
高真空状態にすることができる。
In the present invention, since the bottleneck is provided between the cathode and the anode, the interior of the apparatus can be evacuated from the downstream side of the ion extracting electrode to make the downstream side of the bottleneck in a high vacuum state. it can.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

隘路とイオン引出電極との間に排気用の開口を設ける必
要がなくなるので、装置の構造が簡略になり、小型化お
よび低コスト化の要求が満足される。また、電子ビーム
加速電流とイオン引出電極との間にO2を導入しても、隘
路により圧力差の為このO2がカソード側へ流入しにくく
カソードが傷まないので、O+ビームを発生することがで
きるという利点も有する。
Since it is not necessary to provide an exhaust opening between the bottleneck and the ion extracting electrode, the structure of the device is simplified, and the demands for downsizing and cost reduction are satisfied. Further, even if O 2 is introduced between the electron beam accelerating current and the ion extracting electrode, the pressure difference due to the bottleneck makes it difficult for O 2 to flow into the cathode side and the cathode is not damaged, so that an O + beam is generated. It also has the advantage that it can.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第1図は本発明の好ましい実施例の概略図である。
放電を行うための一方の電極であるカソード1は材質例
えばタンタルにより円筒状形状を有しており、このカソ
ードの貫通孔1′を通して放電用ガス例えばアルゴンガ
スが装置内に流入される。円筒状カソード1と多孔状ア
ノード2との間には放電電源3により放電電圧例えば50
0Vが印加され放電が行われてブレークダウンし、グロー
ディスチァージによるプラズマ生成が行われる。この放
電電圧は、このように低電圧でもよい。円筒状カソード
1と多孔アノード2との間には微小コンダクタンスの隘
路4例えば銅電板にスリット状または円形状の透孔が設
けられている。この隘路4はカソード1側の室のガス圧
を0.3乃至1.0Torr例えば0.8Torrにおさえ、アノード2
側の室のガス圧を0.01Torr乃至0.04Torrにおさえる大き
さであり、中間電極の役割も兼ねている。隘路4の孔の
内面のうち、アノード側の大部分が絶縁物5例えばアル
ミナ系セラミックスで覆われており、カソード1とアノ
ード2との放電が容易になされるようにされている。ア
ノード2の下段には電子ビーム加速用電極6、イオン引
出電極7、7′が設けられている。アノード2と電子ビ
ーム加速用電極6との間は0.5乃至1.5mmの間隔を有し、
電源8により加速電圧が印加され、この間は、カソード
1とアノード2の間の放電により生じたプラズマの内か
ら電子を引き出し、更にこの電子を加速する電子ビーム
加速領域として機能する。また、電子ビーム加速用電極
6とイオン引出電極7、7′との間にはそれぞれ電源
9、9′によりイオン引出電圧が印加される。この電子
ビーム加速用電極6とイオン引出電極7、7′との間は
加速された電子が中性気体と衝突してイオンおよび電子
が生成され、さらに生成されたイオンが加速されるイオ
ン生成領域として機能する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the present invention.
The cathode 1, which is one of the electrodes for discharging, has a cylindrical shape made of a material such as tantalum, and a discharge gas such as argon gas flows into the apparatus through a through hole 1'of the cathode. A discharge voltage of, for example, 50 is applied between the cylindrical cathode 1 and the porous anode 2 by the discharge power source 3.
0V is applied, discharge is performed, breakdown occurs, and plasma is generated by glow discharge. The discharge voltage may thus be a low voltage. Between the cylindrical cathode 1 and the porous anode 2, there is provided a fine conductance bottleneck 4, for example, a copper plate having slit-shaped or circular through-holes. This bottleneck 4 suppresses the gas pressure in the chamber on the cathode 1 side to 0.3 to 1.0 Torr, for example 0.8 Torr, and the anode 2
The gas pressure in the side chamber is controlled to 0.01 Torr to 0.04 Torr, and it also serves as an intermediate electrode. Most of the inner surface of the hole of the bottleneck 4 on the anode side is covered with an insulator 5, for example, alumina-based ceramics, so that the cathode 1 and the anode 2 can be easily discharged. An electron beam accelerating electrode 6 and ion extracting electrodes 7 and 7 ′ are provided below the anode 2. There is a distance of 0.5 to 1.5 mm between the anode 2 and the electron beam acceleration electrode 6,
An accelerating voltage is applied by the power source 8, and during this period, electrons function as an electron beam accelerating region for extracting electrons from the plasma generated by the discharge between the cathode 1 and the anode 2 and further accelerating the electrons. Further, an ion extracting voltage is applied between the electron beam accelerating electrode 6 and the ion extracting electrodes 7, 7'by power sources 9, 9 ', respectively. Between the electron beam accelerating electrode 6 and the ion extracting electrodes 7, 7 ', the accelerated electrons collide with a neutral gas to generate ions and electrons, and the generated ions are further accelerated. Function as.

装置内のガスを排気する真空排気口10はイオン引出電極
7、7′の下流のみに設けられている。この排気口10を
介して装置内が減圧されると、隘路4、電極によって遮
られた各部分が所望の真空値になる。具体的に得られた
値は、カソード1と隘路4との間が0.8Torr、隘路4と
アノード2との間が0.1Torr、電子ビーム加速陰極6と
イオン引出電極7との間が0.01Torrであった。
The vacuum exhaust port 10 for exhausting the gas in the apparatus is provided only on the downstream side of the ion extracting electrodes 7, 7 '. When the inside of the apparatus is decompressed through the exhaust port 10, the bottleneck 4 and each part shielded by the electrode have a desired vacuum value. Specifically, the values obtained were 0.8 Torr between the cathode 1 and the bottleneck 4, 0.1 Torr between the bottleneck 4 and the anode 2, and 0.01 Torr between the electron beam accelerating cathode 6 and the ion extracting electrode 7. there were.

アノード2と電子ビーム加速用電極6との間に印加可能
な電圧値は、アノード2付近の圧力Pとアノード2と電
子ビーム加速用電極6との間の距離dの積(P・d)の
値が小さいほど大きいが、アノード2と電子ビーム加速
用電極6との間の距離を充分小さくすれば、この間で特
に排気しなくても高電圧の印加が可能である。電極間が
短い場合は、両方の電極の開口が充分に一致する必要が
あるが、多孔セラミック板の両面に金属を蒸着させた電
極を使用することによってこのような状態を容易に実現
することができる。なお、電子ビーム加速用電極とイオ
ン引出電極との間に金属蒸気発生器からの蒸気を導入す
ることにより、金属イオンビームを発生できる。
The voltage value that can be applied between the anode 2 and the electron beam acceleration electrode 6 is the product (P · d) of the pressure P near the anode 2 and the distance d between the anode 2 and the electron beam acceleration electrode 6. The smaller the value is, the larger the value is. However, if the distance between the anode 2 and the electron beam accelerating electrode 6 is made sufficiently small, a high voltage can be applied between the anode 2 and the electron beam accelerating electrode 6 without exhaustion. When the distance between the electrodes is short, the openings of both electrodes must be sufficiently aligned, but such a state can be easily realized by using electrodes in which metal is vapor-deposited on both sides of the porous ceramic plate. it can. A metal ion beam can be generated by introducing vapor from a metal vapor generator between the electron beam accelerating electrode and the ion extracting electrode.

アノード2の前面に浮動電位に保ったメッシュを設置す
るとより安定してビームを加速することができる。
If a mesh kept at a floating potential is installed in front of the anode 2, the beam can be more stably accelerated.

また、通常のカソードの他にフィラメントを設置するこ
とにより放電開始電圧を低くすることができる。フィラ
メントをカソードとして使用してもカソード領域のガス
圧が高いため比較的長い寿命が期待できる。さらにLa B
6をカソード材として使えばより長寿命の運転が可能と
なる。
Further, the discharge starting voltage can be lowered by installing a filament in addition to the usual cathode. Even if the filament is used as a cathode, a relatively long life can be expected because the gas pressure in the cathode region is high. Furthermore La B
If 6 is used as the cathode material, it will be possible to operate for a longer life.

円筒状カソードのかわりに棒状カソードを使用し、放電
用ガスをカソードの先端とは異なる導入口より供給する
ことも可能である。
It is also possible to use a rod-shaped cathode instead of the cylindrical cathode and supply the discharge gas from an inlet different from the tip of the cathode.

さらに、外部磁場をイオン生成領域に印加して、この領
域により高密度なプラズマを生成することも可能であ
る。
Furthermore, it is also possible to apply an external magnetic field to the ion generation region to generate high-density plasma in this region.

例えば、 イオン生成領域をイオン引き出しスリット部を除く
壁面を多極磁場で覆い、さらにその電位を浮動電位に保
つ、 イオン生成領域に電子ビームの入射方向に対して垂
直に磁場を印加し、磁場方向に対して垂直方向または平
行方向にイオンを引き出す、 イオン生成領域に電子ビームの入射方向に対して平
行に磁場を印加し、電子ビームやプラズマの径方向拡散
を防ぎ、入射電子ビームの方向またはこれに垂直な方向
にイオンビームを引き出す、 等の方法が有効である。、いずれの場合も、スリッ
ト付近を除き、磁場に平行な壁は浮動電位またはプラズ
マ電位より高い電位に保つ。また磁場に垂直な壁はプラ
ズマ電位により充分負に保つことが有用である。もちろ
ん、と、とを組み合せることも可能である。
For example, the ion generation region is covered with a multi-pole magnetic field on the wall surface except for the slit for extracting ions, and the potential is kept at a floating potential.A magnetic field is applied to the ion generation region perpendicularly to the incident direction of the electron beam, and the magnetic field direction is The magnetic field is applied to the ion generation region parallel to the incident direction of the electron beam to prevent the radial diffusion of the electron beam or plasma, and the direction of the incident electron beam or this direction. It is effective to extract the ion beam in the direction perpendicular to. In any case, the wall parallel to the magnetic field is kept at a potential higher than the floating potential or the plasma potential except for the vicinity of the slit. Also, it is useful to keep the wall perpendicular to the magnetic field sufficiently negative by the plasma potential. Of course, it is also possible to combine and.

次に、本発明イオン源をイオン注入装置用イオン源に適
用した実施例を第2図を参照して説明する。第2図にお
いて第1図と同様な構成部分は同一番号を付して説明す
る。
Next, an embodiment in which the ion source of the present invention is applied to an ion source for an ion implantation apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 will be described with the same reference numerals.

気密容器例えば円筒状気密容器の一端にはカソード1
(例えばグロー放電用ガスの供給管を兼用)が設けられ
ている。このカソード1側の室のガス圧を例えば0.8Tor
rに維持するようにオリフィス例えばスリット4が設け
られ、このスリット4を介した位置にはアノード例えば
厚さ0.2乃至0.5mmの導電板に直径0.5mm程度の透孔を多
数設けた多孔状または本電極上に既に設けられた穴径よ
りもさらに目の細かい細目状の導電体を有するアノード
2が設けられている。このアノード2と上記スリット4
とで構成する室のガス圧は例えば0.04Torrに設定する。
このアノード2とカソード1により電子ビーム発生源を
構成する。この電子ビーム発生源はスリット4により異
なるガス圧に設定されていることが特徴である。この電
子ビーム発生源のアノード2と平行して微小間隙例えば
1mmの位置に電子ビームを加速する加速電極6が設けら
れ、この加速電極6は上記電子ビーム発生源からの電子
ビームを引き出し、低エネルギー50eV乃至300eVに加速
して、イオンチャンバ11に入射させる作用を有する。
Airtight container, for example, a cathode 1 at one end of a cylindrical airtight container
(For example, it also serves as a gas supply tube for glow discharge). The gas pressure in the chamber on the cathode 1 side is 0.8 Tor, for example.
An orifice, for example, a slit 4 is provided so as to maintain r, and an anode, for example, a conductive plate having a thickness of 0.2 to 0.5 mm and a large number of through holes having a diameter of about 0.5 mm are provided at a position through the slit 4 or a hole or a book. An anode 2 having a fine conductor with a finer diameter than the hole diameter already provided on the electrode is provided. This anode 2 and the slit 4
The gas pressure of the chamber constituted by and is set to 0.04 Torr, for example.
The anode 2 and the cathode 1 constitute an electron beam generation source. This electron beam generation source is characterized in that the slits 4 are set to different gas pressures. For example, a minute gap may be formed in parallel with the anode 2 of the electron beam source.
An accelerating electrode 6 for accelerating the electron beam is provided at a position of 1 mm, and the accelerating electrode 6 extracts the electron beam from the electron beam generation source, accelerates it to low energy of 50 eV to 300 eV, and makes it enter the ion chamber 11. Have.

上記加速領域のガス圧は例えば0.03Torrである、上記イ
オンチャンバ11にはイオン注入のためのガス例えばヒ素
(As)ガスがガス圧0.01乃至0.02Torrに設定して供給さ
れ、このヒ素ガス雰囲気に低エネルギーの電子ビームが
入射する。この入射した低エネルギー電子ビームはヒ素
ガス分子に衝突し、濃いプラズマを発生する。これは電
離断面積の大きい電子ビームを用いてガス圧の少ない領
域でプラズマを発生するために濃いプラズマを発生でき
るものである。
The gas pressure in the acceleration region is, for example, 0.03 Torr.A gas for ion implantation, for example, arsenic (As) gas is supplied to the ion chamber 11 at a gas pressure of 0.01 to 0.02 Torr, and the arsenic gas atmosphere is supplied. A low energy electron beam is incident. The incident low-energy electron beam collides with arsenic gas molecules to generate a dense plasma. This is because an electron beam having a large ionization cross-section is used to generate plasma in a region where the gas pressure is small, so that a dense plasma can be generated.

このようにして発生したプラズマからイオン注入装置用
のイオンの引張り出す。
Ions for the ion implantation apparatus are pulled out from the plasma thus generated.

このイオン導出部には方形状のスリット21及び楕円形状
のスリット22が設けられている。
This ion derivation portion is provided with a rectangular slit 21 and an elliptical slit 22.

このスリット21、22の構成は周知のイオン注入装置のイ
オン源に用いられているイオン導出部の電極構成でスリ
ット21は縦長の1.5mm×20mmの長方形状の透孔であり、
スリット22は短径5mm長径20mmの楕円形状である。
The configuration of the slits 21 and 22 is the electrode configuration of the ion derivation unit used in the ion source of a well-known ion implanter, and the slit 21 is a vertically long rectangular through hole of 1.5 mm × 20 mm,
The slit 22 has an elliptical shape with a short diameter of 5 mm and a long diameter of 20 mm.

このスリット21、22を得たイオンビームはイオン注入装
置の質量分析用の磁場中(図示せず)へ出射する。第3
図に電子加速電極6の電子ビーム電流IA1と加速電極6
に印加する加速電圧Vacとの関係を示す。
The ion beam obtained through the slits 21 and 22 is emitted into a magnetic field (not shown) for mass analysis of the ion implanter. Third
The electron beam current IA1 of the electron acceleration electrode 6 and the acceleration electrode 6 are shown in the figure.
The relationship with the accelerating voltage Vac applied to is shown.

加速電圧約100Vで飽和傾向が現われている。電子ビーム
の飽和値は放電電流Idの約18%程度である。これは電極
2、6の開口比に相当する。電子ビーム電流はガス圧を
変化させても近似的に一定である。電子ビーム加速電圧
の最大値は放電々流とガス圧に依存している。この値は
電子加速領域においてガス圧0.03Torr以上でガス圧の増
加とともに減少する。
A saturation tendency appears at an acceleration voltage of about 100V. The saturation value of the electron beam is about 18% of the discharge current Id. This corresponds to the aperture ratio of the electrodes 2 and 6. The electron beam current is approximately constant even if the gas pressure is changed. The maximum value of the electron beam acceleration voltage depends on the discharge flow and gas pressure. This value decreases with increasing gas pressure above 0.03 Torr in the electron acceleration region.

第4図は放電々流Idと加速電極電流(電子ビーム電流)
IA1の関係を示す。この電子ビーム電流IA1は放電々流に
比例して増加する。電子ビームの電流とエネルギーは独
立に制御可能であることがプラズマイオン源として最大
の利点である。電子ビーム励起されたプラズマとイオン
抽出の特性は次の通りである。
Fig. 4 shows discharge current Id and accelerating electrode current (electron beam current).
The relationship of IA1 is shown. This electron beam current IA1 increases in proportion to the discharge current. The greatest advantage of the plasma ion source is that the electron beam current and energy can be controlled independently. The characteristics of electron beam excited plasma and ion extraction are as follows.

イオンチャンバにおけるプラズマ密度は電子ビーム加速
電極6の電位に対するイオン抽出スリット21、22の電位
に大きく影響する。これは1次電子ビームが追い返され
るのに充分な電界が印加された時プラズマ密度により高
くなる。例えば放電々源(Id)0.5A、加速電極電圧(Va
c)300Vの条件でラングマイヤープローブを用いてプラ
ズマパラメータを測定した。即ちスリット21の電位がア
ノード2の電位に等しい時、イオンの飽和電流は22mA/c
m2電子密度は4×1.011/cm3、電子温度は0.85eVであ
る。
The plasma density in the ion chamber greatly affects the potentials of the ion extraction slits 21 and 22 with respect to the potential of the electron beam acceleration electrode 6. This increases due to the plasma density when an electric field sufficient to repel the primary electron beam is applied. For example, discharge source (Id) 0.5A, acceleration electrode voltage (Va
c) Plasma parameters were measured using a Langmeyer probe under the condition of 300V. That is, when the potential of the slit 21 is equal to the potential of the anode 2, the ion saturation current is 22 mA / c.
The m 2 electron density is 4 × 1.0 11 / cm 3 , and the electron temperature is 0.85 eV.

他の例として、スリット21の電位がフローティングの時
の各パラメータはイオンの飽和電流が13mA/cm2、電子密
度が2×1011/cm3、電子温度0.62eVである。
As another example, the parameters when the potential of the slit 21 is floating are that the ion saturation current is 13 mA / cm 2 , the electron density is 2 × 10 11 / cm 3 , and the electron temperature is 0.62 eV.

第5図はイオン抽出実験の結果を示めし、イオンビーム
電流(I1b)はラングマイヤーチャイルドの法則により
増加する。
FIG. 5 shows the result of the ion extraction experiment, and the ion beam current (I 1b ) increases according to Langmeier's law.

イオン抽出はスリット21のサイズが上記したように幅1.
5mm、長さ20mmの長方形状の透孔を用いている。
For ion extraction, the size of the slit 21 is 1.
A rectangular through hole with a length of 5 mm and a length of 20 mm is used.

イオンビーム電流密度は次の条件において2.5mA/cm2
ある。
The ion beam current density is 2.5 mA / cm 2 under the following conditions.

条件、放電々流:1.5A 電子ビーム加速電圧:250V イオン抽出電極(スリット21)の電圧:18kv このようにして構成されたイオンチャンバの容量は134c
m3である。
Conditions, discharge current: 1.5 A Electron beam accelerating voltage: 250 V Voltage of ion extraction electrode (slit 21): 18 kv Capacity of ion chamber constructed in this way is 134 c
m is 3.

より小さなチャンバを用いた時最も大きなプラズマ密度
と充分なイオン注入用イオンビーム電極密度を得ること
ができる。
When a smaller chamber is used, the maximum plasma density and a sufficient ion beam electrode density for ion implantation can be obtained.

このイオン源はコンパクトに構成でき、長寿命、高い電
流密度のイオンビームを得ることができる。
This ion source can be constructed compactly, and an ion beam with a long life and high current density can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例の側断面図である。 第2図は本発明をイオン注入装置用イオン源に適用した
実施例の側断面図であり、電子加速電極と電子ビーム電
流と加速電極に印加する加速電圧との関係を第3図に、
放電電流と加速電極電流との関係を第4図に、イオン抽
出実験の結果を第5図にそれぞれ示す。 1……カソード、2……アノード、 4……隘路、5……絶縁物、 6……電子ビーム加速用電極、 7、7′……イオン引出電極。
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to an ion source for an ion implantation apparatus, and FIG. 3 shows a relationship between an electron accelerating electrode, an electron beam current, and an accelerating voltage applied to the accelerating electrode.
The relationship between the discharge current and the acceleration electrode current is shown in FIG. 4, and the result of the ion extraction experiment is shown in FIG. 1 ... Cathode, 2 ... Anode, 4 ... Bottleneck, 5 ... Insulator, 6 ... Electron beam acceleration electrode, 7, 7 '... Ion extraction electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 克信 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究所 内 (72)発明者 難波 進 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究所 内 (72)発明者 高山 直樹 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東京 エレクトロン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsunobu Aoyagi, 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama, RIKEN (72) Inventor Susumu Namba 2-1-1, Hirosawa, Wako, Saitama (72) ) Inventor Naoki Takayama 1-26-2, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Tokyo Electron Ltd.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カソード、アノード、電子ビーム加速用電
極およびイオン引き出し電極が、この順序で配置されて
おり、 前記カソードと前記アノードとの間に隘路が設けられて
おり、 前記イオン引き出し電極よりも下流側にのみ真空排気口
が設けられていることを特徴とする電子ビーム励起イオ
ン源。
1. A cathode, an anode, an electron beam accelerating electrode, and an ion extracting electrode are arranged in this order, and a bottleneck is provided between the cathode and the anode. An electron beam excited ion source characterized in that a vacuum exhaust port is provided only on the downstream side.
【請求項2】請求項1記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記アノードに透孔を多数設けたことを特徴とする電子
ビーム励起イオン源。
2. The electron beam excited ion source according to claim 1, wherein the anode is provided with a large number of through holes.
【請求項3】請求項1記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記アノードと前記電子ビーム加速用電極との距離を0.
5mmから1.5mmに設定するとともに、前記アノードに透孔
を多数設けたことを特徴とする電子ビーム励起イオン
源。
3. The electron beam excitation ion source according to claim 1, wherein the distance between the anode and the electron beam accelerating electrode is 0.
An electron beam excitation ion source characterized in that it is set to 5 mm to 1.5 mm and a large number of through holes are provided in the anode.
【請求項4】請求項1記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記カソードに放電を起こさせるためのフィラメントを
設けたことを特徴とする電子ビーム励起イオン源。
4. The electron beam excited ion source according to claim 1, wherein the cathode is provided with a filament for causing discharge.
【請求項5】請求項1記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記電子ビーム加速用電極と前記イオン引き出し電極の
間に酸素を供給する酸素供給手段を設けたことを特徴と
する電子ビーム励起イオン源。
5. The electron beam excited ion source according to claim 1, further comprising oxygen supply means for supplying oxygen between the electron beam acceleration electrode and the ion extraction electrode. source.
【請求項6】請求項1記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記電子ビーム加速用電極と前記イオン引き出し電極の
間に金属蒸気を導入する金属蒸気発生器を設けたことを
特徴とする電子ビーム励起イオン源。
6. The electron beam excited ion source according to claim 1, further comprising a metal vapor generator for introducing metal vapor between the electron beam accelerating electrode and the ion extracting electrode. Excited ion source.
【請求項7】カソード、アノード、電子ビーム加速用電
極およびイオン引き出し電極が、この順序で配置されて
おり、 前記カソードと前記アノードとの間に隘路が設けられて
おり、 前記イオン引き出し電極よりも下流側にのみ真空排気口
が設けられている電子ビーム励起イオン源において、 前記電子ビーム加速用電極と前記イオン引き出し電極に
よって構成されるイオン生成領域に、電子ビームの入射
方向に対して平行な磁場を印加する磁場印加手段と、 電子ビームの入射方向に対して垂直な方向にイオンビー
ムを引き出すイオン引き出し手段を設けたことを特徴と
する電子ビーム励起イオン源。
7. A cathode, an anode, an electron beam accelerating electrode and an ion extracting electrode are arranged in this order, and a bottleneck is provided between the cathode and the anode, which is more than the ion extracting electrode. In an electron beam excitation ion source provided with a vacuum exhaust port only on the downstream side, a magnetic field parallel to the incident direction of the electron beam in the ion generation region formed by the electron beam acceleration electrode and the ion extraction electrode. An electron beam excitation ion source, comprising: a magnetic field applying means for applying an ion beam; and an ion extracting means for extracting an ion beam in a direction perpendicular to the incident direction of the electron beam.
【請求項8】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記アノードに透孔を多数設けたことを特徴とする電子
ビーム励起イオン源。
8. The electron beam excited ion source according to claim 7, wherein the anode is provided with a large number of through holes.
【請求項9】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源に
おいて、 前記アノードと前記電子ビーム加速用電極との距離を0.
5mmから1.5mmに設定するとともに、前記アノードに透孔
を多数設けたことを特徴とする電子ビーム励起イオン
源。
9. The electron beam excited ion source according to claim 7, wherein the distance between the anode and the electron beam accelerating electrode is 0.
An electron beam excitation ion source characterized in that it is set to 5 mm to 1.5 mm and a large number of through holes are provided in the anode.
【請求項10】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源
において、 前記カソードに放電を起こさせるためのフィラメントを
設けたことを特徴とする電子ビーム励起イオン源。
10. The electron beam excited ion source according to claim 7, wherein the cathode is provided with a filament for causing discharge.
【請求項11】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源
において、 前記電子ビーム加速用電極と前記イオン引き出し電極の
間に酸素を供給する酸素供給手段を設けたことを特徴と
する電子ビーム励起イオン源。
11. The electron beam excited ion source according to claim 7, wherein oxygen supply means for supplying oxygen is provided between the electron beam acceleration electrode and the ion extraction electrode. source.
【請求項12】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源
において、 前記電子ビーム加速用電極と前記イオン引き出し電極の
間に金属蒸気を導入する金属蒸気発生器を設けたことを
特徴とする電子ビーム励起イオン源。
12. The electron beam excited ion source according to claim 7, wherein a metal vapor generator for introducing metal vapor is provided between the electron beam accelerating electrode and the ion extracting electrode. Excited ion source.
【請求項13】請求項7記載の電子ビーム励起イオン源
において、 前記イオン生成領域のうち、磁場に平行な壁は、プラズ
マ電位よりも高い電位に保持するとともに、磁場に垂直
な壁は、プラズマ電位よりも低い電位に保持することを
特徴とする電子ビーム励起イオン源。
13. The electron beam excitation ion source according to claim 7, wherein in the ion generation region, a wall parallel to the magnetic field is held at a potential higher than a plasma potential, and a wall perpendicular to the magnetic field is a plasma. An electron beam excitation ion source characterized by being held at a potential lower than the potential.
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