JPH084681Y2 - 低エネルギーイオン注入装置における減速管 - Google Patents
低エネルギーイオン注入装置における減速管Info
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- JPH084681Y2 JPH084681Y2 JP1989140103U JP14010389U JPH084681Y2 JP H084681 Y2 JPH084681 Y2 JP H084681Y2 JP 1989140103 U JP1989140103 U JP 1989140103U JP 14010389 U JP14010389 U JP 14010389U JP H084681 Y2 JPH084681 Y2 JP H084681Y2
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Description
この考案は、高エネルギーで引き出したイオンを減速
して低エネルギーで試料に注入する際、ビームの拡がり
を抑制する事のできる減速管に関する。
して低エネルギーで試料に注入する際、ビームの拡がり
を抑制する事のできる減速管に関する。
正又は負のイオンを真空中で試料に注入するという事
は多くの分野でなされている。試料に入射する時のエネ
ルギーは、100keV〜数十keVのように比較的高エネルギ
ーである事もある。このような場合、イオンは試料の中
へ深く入り込む。或は、数十eV〜1keV程度の低エネルギ
ーで試料に注入させる事もある。この場合、試料の表面
近くにしか入らない。 本考案は、このように低エネルギーのイオンを注入す
る場合を対象にする。従来は、単純な円筒形の減速電極
を試料チャンバの近傍まで延長して設けていた。このた
め試料ビームの試料面での拡がりが大きかった。 第３図は従来例に係る減速管の構造を示す断面図であ
る。 この図は高エネルギー側チャンバ１と試料チャンバ４
の中間の構造を示している。イオンビームが走行するの
は、高エネルギー側チャンバ１後端の円筒部７と試料チ
ャンバ４の前端の円筒部８とで形成する円筒部の空間で
ある。 減速管２は円筒形の部材で後端に円形のフランジ11を
有する。この減速管フランジ11は高エネルギー側フラン
ジ９と接触している。つまり減速管２は高エネルギー側
チャンバと同じ高電位V0である。 高電位といってもこれは絶対値の事で、イオンの電荷
により正負の場合がある。正イオンの場合は減速管２、
高エネルギー側チャンバは負の高電位−V0である。負イ
オンの場合は、正の高電位＋V0である。 減速管フランジ11は、試料チャンバフランジ10と絶縁
リング３を隔てて結合されている。試料チャンバは接地
されている。 減速管２はフランジ11からイオンの流れの方向つまり
試料チャンバ４の方向に延びている。 第４図はイオン源を含む高エネルギー側チャンバから
試料チャンバの試料に至るまでの電位の分布を示すグラ
フである。イオン源は、０〜1kVの低い電圧Vm（例えば1
00V）に設定される。ところが加速電極があって、ここ
で加速される。加速電圧は（Vm＋V0）であるが、これは
数十kV〜100kV程度（例えば30kV）である。 すると、高エネルギー側チャンバ１と減速管２の内部
を通過する時は、イオンの運動エネルギーがｑ（Vm＋
V0）であり高速である。イオンビームの拡がりも少な
い。 減速管２の下流側の端点Ｅと、試料５の面Ｆの間に電
圧V0がかかる。このためEFの短い距離でイオンが減速さ
れる。そして試料には低いエネルギーqVmで入射する。V
mはイオン源での電圧であるが、（Vm＋V0）だけ加減
し、V0だけ減速するので、試料面ではqVmのエネルギー
となる。
は多くの分野でなされている。試料に入射する時のエネ
ルギーは、100keV〜数十keVのように比較的高エネルギ
ーである事もある。このような場合、イオンは試料の中
へ深く入り込む。或は、数十eV〜1keV程度の低エネルギ
ーで試料に注入させる事もある。この場合、試料の表面
近くにしか入らない。 本考案は、このように低エネルギーのイオンを注入す
る場合を対象にする。従来は、単純な円筒形の減速電極
を試料チャンバの近傍まで延長して設けていた。このた
め試料ビームの試料面での拡がりが大きかった。 第３図は従来例に係る減速管の構造を示す断面図であ
る。 この図は高エネルギー側チャンバ１と試料チャンバ４
の中間の構造を示している。イオンビームが走行するの
は、高エネルギー側チャンバ１後端の円筒部７と試料チ
ャンバ４の前端の円筒部８とで形成する円筒部の空間で
ある。 減速管２は円筒形の部材で後端に円形のフランジ11を
有する。この減速管フランジ11は高エネルギー側フラン
ジ９と接触している。つまり減速管２は高エネルギー側
チャンバと同じ高電位V0である。 高電位といってもこれは絶対値の事で、イオンの電荷
により正負の場合がある。正イオンの場合は減速管２、
高エネルギー側チャンバは負の高電位−V0である。負イ
オンの場合は、正の高電位＋V0である。 減速管フランジ11は、試料チャンバフランジ10と絶縁
リング３を隔てて結合されている。試料チャンバは接地
されている。 減速管２はフランジ11からイオンの流れの方向つまり
試料チャンバ４の方向に延びている。 第４図はイオン源を含む高エネルギー側チャンバから
試料チャンバの試料に至るまでの電位の分布を示すグラ
フである。イオン源は、０〜1kVの低い電圧Vm（例えば1
00V）に設定される。ところが加速電極があって、ここ
で加速される。加速電圧は（Vm＋V0）であるが、これは
数十kV〜100kV程度（例えば30kV）である。 すると、高エネルギー側チャンバ１と減速管２の内部
を通過する時は、イオンの運動エネルギーがｑ（Vm＋
V0）であり高速である。イオンビームの拡がりも少な
い。 減速管２の下流側の端点Ｅと、試料５の面Ｆの間に電
圧V0がかかる。このためEFの短い距離でイオンが減速さ
れる。そして試料には低いエネルギーqVmで入射する。V
mはイオン源での電圧であるが、（Vm＋V0）だけ加減
し、V0だけ減速するので、試料面ではqVmのエネルギー
となる。
短い距離EF間でイオンビームは著しく減速される。エ
ネルギー減衰比はVm／V0＋Vmである。例えばVm＝100V、
V0＝30kVとすると、この減速で300/301のエネルギーを
失う事になる。 試料チャンバ壁も接地電圧（Ｖ＝０）であるので、イ
オンビームは半径方向内向きの静電力を受け、試料より
前のある点Ｘで一端収束し、その後発散する。すると試
料面Ｆではイオンビームの径が大きくなり、ビーム密度
が低くなる。このためイオン注入効率が悪くなる。 第５図は従来例に係る装置において、試料におけるイ
オンビームエネルギーVmを変えた時に、試料面でのイオ
ンビーム径Ｒがどのように変化するのかを実測した結果
を示すグラフである。 イオンビームの最初の連動エネルギーｑ（V0＋Vm）は
30keV、最初のビーム径R0は1cmφ、イオンビーム電流IB
は100μＡである。減速管の端点と試料との距離EFは30c
mである。 白丸は質量数Ｍが31のイオン（例えばＰ）、黒丸は質
量数Ｍが14のイオン（例えばＮ）である。 試料入射エネルギーqVmが高い場合、ビーム径Ｒは小
さい。しかし、qVmが低くなるとビームの発散が増えて
ビーム径Ｒが、R0の何倍にもなってくる。試料入射エネ
ルギーqVmが1keVの時は25倍程度になってしまう。であ
るから、qVmを0.1keVのように低エネルギーにすると発
散が著しく、試料の所定の位置にイオンビームを効率よ
く注入するということができない。 これは、イオンビームの収束点Ｘが、Emの減少ととも
にＥ点に接近し、距離XFが増え、Ｘ点を通ったビームの
発散が著しくなるからである。 低エネルギーに減速したイオンビームを試料に入射す
る場合、ビームの拡がりを抑制できるようにした減速管
を提供することが本考案の目的である。
ネルギー減衰比はVm／V0＋Vmである。例えばVm＝100V、
V0＝30kVとすると、この減速で300/301のエネルギーを
失う事になる。 試料チャンバ壁も接地電圧（Ｖ＝０）であるので、イ
オンビームは半径方向内向きの静電力を受け、試料より
前のある点Ｘで一端収束し、その後発散する。すると試
料面Ｆではイオンビームの径が大きくなり、ビーム密度
が低くなる。このためイオン注入効率が悪くなる。 第５図は従来例に係る装置において、試料におけるイ
オンビームエネルギーVmを変えた時に、試料面でのイオ
ンビーム径Ｒがどのように変化するのかを実測した結果
を示すグラフである。 イオンビームの最初の連動エネルギーｑ（V0＋Vm）は
30keV、最初のビーム径R0は1cmφ、イオンビーム電流IB
は100μＡである。減速管の端点と試料との距離EFは30c
mである。 白丸は質量数Ｍが31のイオン（例えばＰ）、黒丸は質
量数Ｍが14のイオン（例えばＮ）である。 試料入射エネルギーqVmが高い場合、ビーム径Ｒは小
さい。しかし、qVmが低くなるとビームの発散が増えて
ビーム径Ｒが、R0の何倍にもなってくる。試料入射エネ
ルギーqVmが1keVの時は25倍程度になってしまう。であ
るから、qVmを0.1keVのように低エネルギーにすると発
散が著しく、試料の所定の位置にイオンビームを効率よ
く注入するということができない。 これは、イオンビームの収束点Ｘが、Emの減少ととも
にＥ点に接近し、距離XFが増え、Ｘ点を通ったビームの
発散が著しくなるからである。 低エネルギーに減速したイオンビームを試料に入射す
る場合、ビームの拡がりを抑制できるようにした減速管
を提供することが本考案の目的である。
本考案の減速管は、細長い筒状の減速電極の途中に短
い収束用電極を設け、減速電極よりも絶対値が低い電圧
を収束用電極に印加するようにしたものである。 減速電極の電圧を−V0とすると、収束用電極の電圧は
−（V0−VE）とする。これはイオンビームを絞ってより
早く収束させる作用をする。
い収束用電極を設け、減速電極よりも絶対値が低い電圧
を収束用電極に印加するようにしたものである。 減速電極の電圧を−V0とすると、収束用電極の電圧は
−（V0−VE）とする。これはイオンビームを絞ってより
早く収束させる作用をする。
第７図によって作用を説明する。第７図（ａ）は従来
例の減速管の構造である。１種類の筒状減速電極があ
る、ここでビーム径がR0のイオンビームは、減速電極を
出た後Ｘ点で収束しその後直進するので発散する。 第７図（ｂ）は本考案の構造である。減速電極の中に
短い収束用電極がある。これはVEだけ電圧の絶対値が低
いのでイオンを一時的に減速させる。このため一時的な
収束作用が生ずる。このため、イオンビームは（ａ）の
場合より速くＹ点で収束する。Ｙ点を通った後発散する
が、試料チャンバの大地電位（Ｖ＝０）の影響で収束作
用を受ける。このため試料面Ｆではビーム密度が高くな
る。 従って、試料に入射するイオンビーム密度を高めイオ
ン注入効率を上げることができる。
例の減速管の構造である。１種類の筒状減速電極があ
る、ここでビーム径がR0のイオンビームは、減速電極を
出た後Ｘ点で収束しその後直進するので発散する。 第７図（ｂ）は本考案の構造である。減速電極の中に
短い収束用電極がある。これはVEだけ電圧の絶対値が低
いのでイオンを一時的に減速させる。このため一時的な
収束作用が生ずる。このため、イオンビームは（ａ）の
場合より速くＹ点で収束する。Ｙ点を通った後発散する
が、試料チャンバの大地電位（Ｖ＝０）の影響で収束作
用を受ける。このため試料面Ｆではビーム密度が高くな
る。 従って、試料に入射するイオンビーム密度を高めイオ
ン注入効率を上げることができる。
第１図は本考案の実施例に係る減速管の断面図、第２
図は減速管、高エネルギー側チャンバ、試料チャンバの
電位を示す図である。 高エネルギー側チャンバ１と、試料チャンバ４とが一
直線上に配置されている。高エネルギー側チャンバフラ
ンジ９と試料チャンバ側フランジ10とが絶縁リング３を
介して連結されている。試料チャンバ４の中にはイオン
を注入すべき試料５が設けられている。 高エネルギー側チャンバ１にはイオン源（図示せず）
や加速電極が設けられる。これらチャンバ１、５の内部
は真空に引かれている。 円筒状の細長い減速電極15、16がイオンビームの軸線
を囲むように連続して設置される。これら減速電極15、
16には、高電圧V0が印加されている。これは高エネルギ
ー側チャンバ壁の電圧と同じである。 これら前後の減速電極15、16は、第３図の減速電極２
に対応するものであるが、次の２点で異なっている。 ひとつは減速電極15、16の途中に不連続部17があり、
ここに収束用電極６が設けられていることである。これ
には、VEだけ低い（V0−VE）の電圧が高圧導入端子14に
よって印加されている。 もうひとつは、減速電極を高エネルギー側チャンバ１
の方へ延長したという事である。これは収束用電極６
（Ｂ点）から減速電極16の端点Ｅの距離BEを長くしたと
いうことである。 そして、BE間でイオンビームを収束させる。この点を
Ｙとして、Ｙ点からビームは再び拡がるが、減速電極の
端点Ｅを出ると、ビームは収束する方向に力を受ける。
このため試料５の面Ｆでは収束されたビームが入射する
ことになる。 第２図は電位分布であるが、収束用電極６の近傍で、
電位が−V0から−（V0−VE）に変化する。これ以外は第
４図と同じである。 第６図は収束用電極の収束電圧VEを変化させた時に、
試料に入射するイオンビーム径がどのように変化するか
を実測した結果を示すグラフである。 入射エネルギーqVmは1keV、イオンの最初のエネルギ
ーｑ（V0＋Vm）は30keV、最初のイオンビーム径R0は1cm
φである。イオンの質量数は31である。減速電極の端Ｅ
と、試料チャンバの縮径段部Ｇの距離をｇとした。○は
ｇ＝2.0cm、×はｇ＝3.0cm、△はｇ＝4.0cmである。ｇ
を2.0cmより小さくすると、減速電極と試料チャンバの
間に放電が起こる惧れがある。 ｇがいずれであっても、VEが20kVの近傍でビーム径Ｒ
が最小になる。ビーム径Ｒは約10cmになる。最小値は9.
3cmである。最初のビーム径R0が1.0cmであるから、約10
倍に拡がっている。拡がってはいるが従来例の場合（第
５図Vm＝1keVで約25倍）よりも小さい。
図は減速管、高エネルギー側チャンバ、試料チャンバの
電位を示す図である。 高エネルギー側チャンバ１と、試料チャンバ４とが一
直線上に配置されている。高エネルギー側チャンバフラ
ンジ９と試料チャンバ側フランジ10とが絶縁リング３を
介して連結されている。試料チャンバ４の中にはイオン
を注入すべき試料５が設けられている。 高エネルギー側チャンバ１にはイオン源（図示せず）
や加速電極が設けられる。これらチャンバ１、５の内部
は真空に引かれている。 円筒状の細長い減速電極15、16がイオンビームの軸線
を囲むように連続して設置される。これら減速電極15、
16には、高電圧V0が印加されている。これは高エネルギ
ー側チャンバ壁の電圧と同じである。 これら前後の減速電極15、16は、第３図の減速電極２
に対応するものであるが、次の２点で異なっている。 ひとつは減速電極15、16の途中に不連続部17があり、
ここに収束用電極６が設けられていることである。これ
には、VEだけ低い（V0−VE）の電圧が高圧導入端子14に
よって印加されている。 もうひとつは、減速電極を高エネルギー側チャンバ１
の方へ延長したという事である。これは収束用電極６
（Ｂ点）から減速電極16の端点Ｅの距離BEを長くしたと
いうことである。 そして、BE間でイオンビームを収束させる。この点を
Ｙとして、Ｙ点からビームは再び拡がるが、減速電極の
端点Ｅを出ると、ビームは収束する方向に力を受ける。
このため試料５の面Ｆでは収束されたビームが入射する
ことになる。 第２図は電位分布であるが、収束用電極６の近傍で、
電位が−V0から−（V0−VE）に変化する。これ以外は第
４図と同じである。 第６図は収束用電極の収束電圧VEを変化させた時に、
試料に入射するイオンビーム径がどのように変化するか
を実測した結果を示すグラフである。 入射エネルギーqVmは1keV、イオンの最初のエネルギ
ーｑ（V0＋Vm）は30keV、最初のイオンビーム径R0は1cm
φである。イオンの質量数は31である。減速電極の端Ｅ
と、試料チャンバの縮径段部Ｇの距離をｇとした。○は
ｇ＝2.0cm、×はｇ＝3.0cm、△はｇ＝4.0cmである。ｇ
を2.0cmより小さくすると、減速電極と試料チャンバの
間に放電が起こる惧れがある。 ｇがいずれであっても、VEが20kVの近傍でビーム径Ｒ
が最小になる。ビーム径Ｒは約10cmになる。最小値は9.
3cmである。最初のビーム径R0が1.0cmであるから、約10
倍に拡がっている。拡がってはいるが従来例の場合（第
５図Vm＝1keVで約25倍）よりも小さい。
高エネルギーのイオンを減速して低エネルギーのイオ
ンとして試料に入射させる場合、試料面でのビーム拡が
りを抑えることができる。このためイオン注入効率を上
げることができる。
ンとして試料に入射させる場合、試料面でのビーム拡が
りを抑えることができる。このためイオン注入効率を上
げることができる。
第１図は本考案の実施例に係るイオン注入装置の減速管
の縦断面図。 第２図は第１図の装置の軸線上の電位分布を示す図。 第３図は従来例に係るイオン注入装置の減速管の縦断面
図。 第４図は第３図の装置の軸線上の電位分布を示す図。 第５図は従来例の減速管において試料面のエネルギーと
試料面でのビーム径の関係について実測結果を示すグラ
フ。 第６図は本考案の実施例に係る減速管に於いて収束用電
極に加える電圧VEと、試料面でのビーム径の関係につい
て実測結果を示すグラフ。 第７図はビームの収束発散を示す図であり、第７図
（ａ）は従来例についてのビーム収束発散図。第７図
（ｂ）は本考案についてのビーム収束発散図。 １……高エネルギー側チャンバ ２……減速管、３……絶縁リング ４……試料チャンバ、５……試料 ６……収束用電極、７、８……円筒部 ９……高エネルギーチャンバフランジ 10……試料チャンバフランジ 11……減速管フランジ、14……高圧導入端子、15、16…
…減速電極、17……不連続部、
の縦断面図。 第２図は第１図の装置の軸線上の電位分布を示す図。 第３図は従来例に係るイオン注入装置の減速管の縦断面
図。 第４図は第３図の装置の軸線上の電位分布を示す図。 第５図は従来例の減速管において試料面のエネルギーと
試料面でのビーム径の関係について実測結果を示すグラ
フ。 第６図は本考案の実施例に係る減速管に於いて収束用電
極に加える電圧VEと、試料面でのビーム径の関係につい
て実測結果を示すグラフ。 第７図はビームの収束発散を示す図であり、第７図
（ａ）は従来例についてのビーム収束発散図。第７図
（ｂ）は本考案についてのビーム収束発散図。 １……高エネルギー側チャンバ ２……減速管、３……絶縁リング ４……試料チャンバ、５……試料 ６……収束用電極、７、８……円筒部 ９……高エネルギーチャンバフランジ 10……試料チャンバフランジ 11……減速管フランジ、14……高圧導入端子、15、16…
…減速電極、17……不連続部、
Claims (1)
- 【請求項１】イオンを発生しこれを高速に加速する真空
に引かれた高エネルギーチャンバと、真空に引かれたイ
オンを注入すべき試料を保持する試料チャンバの間にあ
り、イオンを減速し試料には低エネルギーで注入するた
めの減速管であって、試料チャンバの電位に対して正又
は負の高電圧が印加された長い筒状の減速電極と、より
低い正又は負の電圧が印加され前記減速電極の途中に設
けられた短い筒状の収束用電極とよりなる事を特徴とす
る低エネルギー注入装置における減速管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989140103U JPH084681Y2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 低エネルギーイオン注入装置における減速管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989140103U JPH084681Y2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 低エネルギーイオン注入装置における減速管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379159U JPH0379159U (ja) | 1991-08-12 |
| JPH084681Y2 true JPH084681Y2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=31687101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989140103U Expired - Fee Related JPH084681Y2 (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 低エネルギーイオン注入装置における減速管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084681Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101249208B1 (ko) * | 2011-07-08 | 2013-04-03 | 울트라건설(주) | 소음 및 비산먼지 차단장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724209B2 (ja) * | 1985-03-08 | 1995-03-15 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置 |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP1989140103U patent/JPH084681Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0379159U (ja) | 1991-08-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |