JPH0845458A - イオン源装置 - Google Patents

イオン源装置

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JPH0845458A
JPH0845458A JP6197650A JP19765094A JPH0845458A JP H0845458 A JPH0845458 A JP H0845458A JP 6197650 A JP6197650 A JP 6197650A JP 19765094 A JP19765094 A JP 19765094A JP H0845458 A JPH0845458 A JP H0845458A
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JP
Japan
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permanent magnet
intermediate plate
plasma chamber
cathode
main
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Pending
Application number
JP6197650A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Miyake
浩二 三宅
Takashi Mikami
隆司 三上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石を用いてマイクロ波プラズマカソー
ド(MPカソード)の電子放出孔の近傍部に軸方向の磁
場を発生し、装置を小型,軽量にする。 【構成】 MPカソード16の電子放出孔15の近傍部
に軸方向の磁場を形成する永久磁石36と、この永久磁
石36の表面に形成された絶縁膜37とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子供給源としてマイ
クロ波プラズマカソード(MPカソード)を用いたイオ
ン源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種MPカソード型のイオン源
装置は図2に示すように構成され、同図において、1は
非磁性体金属材料の副筐体、2は副筐体1により形成さ
れた副プラズマ室、3,4は副筐体1の両側の強磁性体
金属材料の外蓋,中蓋である。
【0003】5は外蓋3に形成された副プラズマ室2の
ガス導入口、6は先端部が外蓋3を介して副プラズマ室
2内に貫入されたマイクロ波導入用の同軸ケーブル、7
は同軸ケーブル6の先端のアンテナ、8は副筐体1の外
側に設けられた環状の永久磁石であり、副プラズマ室2
に電子サイクロトロン共鳴(ECR)条件以上の磁場を
発生する。
【0004】9は中蓋4の中央に形成された開孔、10
は中蓋4に接合したフランジ状の中間板であり、強磁性
体金属材料で形成されている。11は中間板10の中央
に形成された開孔であり、開孔9に重合する。12は中
間板10の周縁部に形成された延設フランジ、13は中
間板10の周縁部に設けられた磁場発生用の電磁コイル
である。
【0005】14は中間板10,電磁コイル13との間
に間隙を有する強磁性体金属材料の基蓋、15は基蓋1
4の中央に形成された電子放出孔であり、開孔11に重
合する。16は副筐体1,副プラズマ室2,外蓋3,中
蓋4,アンテナ8,中間板10,延設フランジ12,電
磁コイル13,基蓋14等が形成するMPカソードであ
る、
【0006】17は非磁性体の金属製の主筐体、18は
主筐体17により形成された主プラズマ室、19,20
は主筐体17の両側の形成された開口部、21は一方の
開口部19と基蓋14との間に介在する絶縁体、22は
他方の開口部20に取り付けられたイオンビーム引出電
極であり、開口部19から順の第1電極23,第2電極
24,第3電極25から構成されている。26は開口部
20及び各電極23,24,25間に介在する絶縁体、
27は主筐体17の外側に設けられたカスプ磁場発生用
の円筒状の永久磁石又は電磁石である。
【0007】28は負極が外蓋3に接続されたカソード
電源であり、正極は基蓋14に接続されている。29は
負極がカソード電源28の正極に接続された放電電源で
あり、正極は主筐体17に接続されている。30は正極
が主筐体17に接続された加速電源であり、負極はアー
スされている。31は放電電源29の負極と第1電極2
3との間に設けられた抵抗、32は負極が第2電極24
に接続された減速電源であり、正極はアースされてい
る。なお、第3電極25はアースされている。
【0008】そして、MPカソード16においては、永
久磁石8及び強磁性体金属材料の外蓋3,中蓋4により
磁気回路が形成され、アンテナ7の近傍にECR条件以
上の磁場が形成されている。したがって、ガス導入口5
より副プラズマ室2にガスを供給し、アンテナ7より副
プラズマ室2にマイクロ波を供給することにより、マイ
クロ波放電によって供給ガスが電離され、副プラズマ3
3が形成される。
【0009】さらに、中間板10,基蓋14が強磁性体
金属材料からなり、電磁コイル13の通電により、図の
矢印Bに示すように電子放出孔15の近傍に開孔9,1
1,電子放出孔15を通る軸方向の磁場が形成される。
また、カソード電源28により中間板10と基蓋14と
の間に直流電界が印加される。
【0010】そして、この直流電界の印加と前記軸方向
の磁場とにより、中間板10と基蓋14との間の開孔部
に高密度プラズマが閉じこめられる。この高密度プラズ
マの閉じこめにより、主筐体17と基蓋14との間に設
けられた放電電源29の直流電圧印加に基づき、副プラ
ズマ室2より電子放出孔15を通って主プラズマ室18
内に電子が効率よく供給され、直流放電による主プラズ
マ34が形成される。
【0011】そして、イオン引出電極22のイオン引き
出し作用により、主プラズマ34よりイオンビーム35
が引き出される。
【0012】そして、この種MPカソード型イオン源装
置は、マイクロ波放電によるプラズマを電子供給源と
し、Wフィラメント等の熱電子放出材を用いないため、
酸素等の反応性ガスに対しても長時間の連続運転が行え
る利点がある。しかも、MPカソード16の電子放出孔
15の近傍部に軸方向の磁場が形成されることにより、
この近傍部の領域に高密度のプラズマが閉じこめられて
輸送され、この結果、電子放出能力が著しく向上する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】前記図2の従来装置の
場合、MPカソード16の電子放出孔15の軸方向の磁
場の発生手段として、電磁コイル13が使用される。こ
の場合、電磁コイル13が大径,大型であるため、装置
が非常に大型かつ大重量になり、装置の小型化,軽量化
が図れない問題点がある。
【0014】この問題点を解消するため、電磁コイル1
3の代わりに小型の永久磁石を電子放出孔15の周囲に
設け、小型化,軽量化を図ることが考えられる。この場
合、軸方向の磁場の強度として、中心軸上で最大2〜3
KG或いはそれ以上の磁束密度が要求されるため、前記
永久磁石を基蓋14に接合して設けたときは永久磁石と
中間板10との絶縁間隔を極力小さくする必要があり、
前記永久磁石を中間板10に接合して設けたときは永久
磁石と基蓋14との絶縁間隔を極力小さくする必要があ
る。
【0015】しかし、永久磁石は一般に導電性を有し、
しかも、その表面に鉄粉等が付着し易いため、前記の絶
縁間隔を小さくすると、永久磁石を介して中間板10と
基蓋14とが電気的に容易に接触,短絡する。
【0016】そのため、単に電磁コイル13を永久磁石
に置換えるのみでは、前記の絶縁間隔を小さくすること
ができず、永久磁石によっては十分な磁場強度が得られ
ず、装置の小型化,軽量化は図れない。本発明は、永久
磁石を用いてMPカソードの電子放出孔の近傍部に軸方
向の所要の磁場を発生し得るようにし、装置の小型化,
軽量化を図ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のイオン源装置においては、MPカソード
の電子放出孔の近傍部に軸方向の磁場を形成する永久磁
石と、この永久磁石の表面に形成された絶縁膜とを備え
る。
【0018】
【作用】前記のように構成された本発明のイオン源装置
の場合、従来の電磁コイルの代わりに永久磁石を用いて
MPカソードの電子放出孔の近傍部に軸方向の磁場が形
成される。さらに、前記永久磁石は表面が絶縁膜により
コーティングされ、電気的絶縁が図られる。そのため、
小型の永久磁石を用いて軸方向の所要の磁場が得られ、
装置の小型化,軽量化が実現する。
【0019】
【実施例】
1実施例について、図1を参照して説明する。図1にお
いて、図2と同一符号は同一もしくは相当するものを示
し、異なる点は、図2の電磁コイル13を省き、基蓋1
4の中間板10側の面に電子放出孔15を囲む環状の永
久磁石36を設け、この磁石36の表面にフッ素樹脂,
窒化ホウ素,窒化アルミニウム,酸化珪素,窒化珪素,
酸化タンタル又はSiONからなる絶縁膜37を形成し
た点である。なお、永久磁石36と中間板10との間に
は、磁場の大きさを調整する1mm以下の微小間隙が設
けられている。
【0020】また、永久磁石36は中間板10に対向す
る一面がN極,基蓋14側の他面がN極に設定され、永
久磁石8は図2の場合と逆極性に設けられている。そし
て、副プラズマ室2のマイクロ波放電により副プラズマ
33が発生する。
【0021】さらに、永久磁石36及び中間板10,基
蓋14の磁気回路により、従来の電磁コイル13を設け
た場合と同様の矢印Bに示す軸方向の磁場が形成され
る。そして、この軸方向の磁場とカソード電源28によ
る中間板10,基蓋14間の直流電界の印加とにより、
中間板10と基蓋14との間の開孔部分に高密度プラズ
マが閉じこめられる。
【0022】また、主筐体17と基蓋14との間に設け
られた放電電源29の直流電圧印加により、副プラズマ
室2から電子放出孔15を通って主プラズマ室18内に
電子が供給され、直流放電による主プラズマ34が形成
される。さらに、イオン引出電極22のイオン引き出し
作用により、主プラズマ34よりイオンビーム35が引
き出される。
【0023】そして、永久磁石36の表面が絶縁膜37
によりコーティングされてその電気的絶縁が図られるた
め、基蓋14の中間板10側の電子放出孔15の同図に
永久磁石36を設け、中間板10と基蓋14との絶縁間
隙を極力小さくしても、永久磁石36を介して中間板1
0と基蓋14とが電気的に接触,短絡せず、前記軸方向
の磁場の発生に小型の永久磁石を用いて装置が形成さ
れ、装置の小型化,軽量化が図られる。
【0024】また、絶縁膜37のコーティングにより永
久磁石36の表面に付着した鉄粉等を取り除き易いとい
う利点もある。さらに、絶縁膜37を用いるため、絶縁
部材の割れ,欠けという危険性もなくなる。
【0025】そして、絶縁膜37は永久磁石36の表面
の一部に形成してもよい。また、永久磁石36を中間板
10の基蓋14側の面に設けてもよい。
【0026】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。従来の電磁
コイルの代わりに永久磁石36を用いてMPカソード1
6の電子放出孔15の近傍部に軸方向の磁場が形成さ
れ、しかも、永久磁石36はその表面が絶縁膜37によ
りコーティングされて電気的絶縁が図られるため、小型
の永久磁石を用いて軸方向の所要の磁場を得ることがで
き、装置の小型化,軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の切断正面図である。
【図2】従来例の切断正面図である。
【符号の説明】
2 副プラズマ室 15 電子放出孔 16 MPカソード 18 主プラズマ室 22 イオン引出電極 36 永久磁石 37 絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波放電により副プラズマ室に生
    成したプラズマを電子供給源とするマイクロ波プラズマ
    カソード(以下MPカソードという)と、 前記MPカソードの電子放出孔から電子が供給され,直
    流放電により生成した主プラズマを生成する主プラズマ
    室と、 前記主プラズマ室の前記MPカソードに対向する位置に
    設けられ,前記主プラズマからイオンビームを引き出す
    イオン引出電極とを備えたイオン源装置において、 前記電子放出孔の近傍部に軸方向の磁場を形成する永久
    磁石と、 前記永久磁石の表面に形成された絶縁膜とを備えたこと
    を特徴とするイオン源装置。
JP6197650A 1994-07-29 1994-07-29 イオン源装置 Pending JPH0845458A (ja)

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JP6197650A JPH0845458A (ja) 1994-07-29 1994-07-29 イオン源装置

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JP6197650A Pending JPH0845458A (ja) 1994-07-29 1994-07-29 イオン源装置

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JP (1) JPH0845458A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100821837B1 (ko) * 2006-12-15 2008-04-14 동부일렉트로닉스 주식회사 이온주입기의 매니플레이터
CN113611586A (zh) * 2021-08-05 2021-11-05 安徽费曼尔科技有限公司 一种ecr离子源装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100821837B1 (ko) * 2006-12-15 2008-04-14 동부일렉트로닉스 주식회사 이온주입기의 매니플레이터
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