JPH0935650A - Ion source - Google Patents

Ion source

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JPH0935650A
JPH0935650A JP7207633A JP20763395A JPH0935650A JP H0935650 A JPH0935650 A JP H0935650A JP 7207633 A JP7207633 A JP 7207633A JP 20763395 A JP20763395 A JP 20763395A JP H0935650 A JPH0935650 A JP H0935650A
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JP
Japan
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plasma generation
generation container
intermediate electrode
plasma
electrode
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Shigeaki Hamamoto
成顕 濱本
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion source which enables the ionization efficiency of gas within a second plasma generating container to be raised more. SOLUTION: The material of a middle electrode 8 is made of high fusing point metal, and the tip 8a of this middle electrode 8 is projected into the second plasma generating container 10, being protruded from the face on the side of the second plasma generating container 10 of an insulator 34. Besides, this middle electrode 8 is provided with a Dc power source 40 to apply negative voltage to the second plasma generating container 10.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、カソード、中間
電極、アノードおよび反射電極を備え、中間電極によっ
てプラズマを圧縮することによって2段階の放電を行
う、いわゆるデュオピガトロン(Duo-PIGatron)型のイ
オン源に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention includes a cathode, an intermediate electrode, an anode, and a reflective electrode, and a so-called Duo-PIGatron type, which performs two-stage discharge by compressing plasma by the intermediate electrode. Regarding the ion source.

【0002】[0002]

【先行技術】上記のようなデュオピガトロン型のイオン
源を改良したイオン源が、同一出願人によって先に提案
されている。(例えば特願平5─306816号)。
2. Description of the Related Art An ion source obtained by improving the above-mentioned duopigatron type ion source has been previously proposed by the same applicant. (For example, Japanese Patent Application No. 5-306816).

【0003】それを図3および図4を参照して説明する
と、このイオン源は、ガス導入口4を有する第1プラズ
マ生成容器2と、この第1プラズマ生成容器2内に設け
られたカソードとしてのフィラメント6と、第1プラズ
マ生成容器2に隣接して設けられていてアノードを兼ね
る第2プラズマ生成容器10と、第1プラズマ生成容器
2内と第2プラズマ生成容器10内とを連通させるノズ
ル状の中間電極8と、第2プラズマ生成容器10内にお
いて中間電極8の先端部8aに対向して設けられた反射
電極12と、第2プラズマ生成容器10に設けられたイ
オン引出し口14と、このイオン引出し口14の出口近
傍に設けられていて、第2プラズマ生成容器10内から
(より具体的にはそこに生成されたプラズマ16から)
当該イオン引出し口14を通してイオンビーム22を引
き出す引出し電極20と、第1プラズマ生成容器2内か
ら第2プラズマ生成容器10内にかけての領域に、中間
電極8の中心軸に沿う方向の磁界Bを発生させる磁界発
生器24とを備えている。32〜36は絶縁物である。
This will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The ion source is composed of a first plasma generating container 2 having a gas inlet 4 and a cathode provided in the first plasma generating container 2. Filament 6, a second plasma generation container 10 provided adjacent to the first plasma generation container 2 and also serving as an anode, and a nozzle for communicating the inside of the first plasma generation container 2 with the inside of the second plasma generation container 10. -Shaped intermediate electrode 8, a reflection electrode 12 provided in the second plasma generation container 10 so as to face the tip portion 8a of the intermediate electrode 8, and an ion extraction port 14 provided in the second plasma generation container 10. It is provided in the vicinity of the outlet of the ion extraction port 14 and from inside the second plasma generation container 10 (more specifically, from the plasma 16 generated therein).
A magnetic field B is generated in a direction along the central axis of the intermediate electrode 8 in the region extending from the inside of the first plasma generation container 2 to the inside of the second plasma generation container 10 and the extraction electrode 20 that extracts the ion beam 22 through the ion extraction port 14. And a magnetic field generator 24. 32-36 are insulators.

【0004】磁界発生器24は、コイル、コイルを巻い
た磁極または永久磁石等である。磁界Bの向きは図示と
は逆でも良い。
The magnetic field generator 24 is a coil, a magnetic pole around which the coil is wound, a permanent magnet, or the like. The direction of the magnetic field B may be opposite to that shown.

【0005】フィラメント6の両端には、フィラメント
電源26が接続されている。フィラメント6の一端と第
2プラズマ生成容器10との間には、前者を負側にして
直流のアーク電源28が接続されている。
A filament power source 26 is connected to both ends of the filament 6. A DC arc power supply 28 is connected between one end of the filament 6 and the second plasma generation container 10 with the former being the negative side.

【0006】中間電極8は、非磁性材料から成り、第1
プラズマ生成容器2と同電位に保たれる。この中間電極
8の先端部8aは、この先行例では絶縁物34の第2プ
ラズマ生成容器10側の面とほぼ揃っている。第2プラ
ズマ生成容器10と第1プラズマ生成容器2ひいては中
間電極8との間には、抵抗30が接続されている。
The intermediate electrode 8 is made of a non-magnetic material,
It is kept at the same potential as the plasma generation container 2. The tip portion 8a of the intermediate electrode 8 is substantially flush with the surface of the insulator 34 on the second plasma generation container 10 side in this prior art example. A resistor 30 is connected between the second plasma generation container 10 and the first plasma generation container 2, and thus the intermediate electrode 8.

【0007】反射電極12は、図示例のようにどこにも
接続せずに浮遊電位にしても良いし、中間電極8または
フィラメント6に接続して中間電極電位またはフィラメ
ント電位に固定しても良い。浮遊電位にしても、反射電
極12には、後述するプラズマ16中の軽くて移動度の
高い電子が、イオンよりも遙かに多く入射して負電位に
帯電するので、電子をはね返す作用をする。
The reflective electrode 12 may be connected to the floating potential without being connected to any part as in the illustrated example, or may be connected to the intermediate electrode 8 or the filament 6 and fixed to the intermediate electrode potential or the filament potential. Even with a floating potential, light and highly mobile electrons in plasma 16, which will be described later, are much more incident on the reflection electrode 12 than ions and are charged to a negative potential, so that the electrons are repelled. .

【0008】このイオン源の動作を説明すると、フィラ
メント6を加熱し、ガス導入口4から第1プラズマ生成
容器2内にガスを導入すると、フィラメント6から放出
される熱電子がガス分子と衝突してそれを電離させ、そ
れによってフィラメント6と第1プラズマ生成容器2間
にアーク放電が起こり、それによってガス分子が更に電
離されてプラズマ7が生成される。
The operation of this ion source will be described. When the filament 6 is heated and gas is introduced into the first plasma generating container 2 from the gas inlet 4, thermoelectrons emitted from the filament 6 collide with gas molecules. And ionizes it, whereby arc discharge occurs between the filament 6 and the first plasma generation container 2, whereby gas molecules are further ionized and plasma 7 is generated.

【0009】上記アーク放電が起こると、抵抗30に電
流が流れ、それによってその両端に電位差が生じ、その
分、第2プラズマ生成容器10の電位が中間電極8に比
べて高くなる。従って電位は、フィラメント6、中間電
極8、第2プラズマ生成容器10の順に高くなる。
When the above-mentioned arc discharge occurs, a current flows through the resistor 30, which causes a potential difference across the resistor 30, and the potential of the second plasma generating container 10 becomes higher than that of the intermediate electrode 8 by that amount. Therefore, the potential increases in the order of the filament 6, the intermediate electrode 8, and the second plasma generation container 10.

【0010】プラズマ7中の電子は、上記電位差によっ
て、中間電極8を通してプラズマ生成容器10内に引き
出され、中間電極8と反射電極12との間を振動し、そ
の間に、第1プラズマ生成容器2側から中間電極8を通
して流入してきているガス分子と衝突し、第2プラズマ
生成容器10内で更に密度の高いプラズマ16を生成す
る。
The electrons in the plasma 7 are drawn out into the plasma generation container 10 through the intermediate electrode 8 due to the above potential difference, vibrate between the intermediate electrode 8 and the reflection electrode 12, and in the meantime, the first plasma generation container 2 The gas molecules collide with the gas molecules flowing in from the side through the intermediate electrode 8 to generate a plasma 16 having a higher density in the second plasma generation container 10.

【0011】このプラズマ16から、引出し電極20に
よる電界の作用によって、イオンビーム22が引き出さ
れる。
An ion beam 22 is extracted from the plasma 16 by the action of the electric field generated by the extraction electrode 20.

【0012】このイオン源は、ノズル状の中間電極8に
よってプラズマ7を圧縮することができ、しかも中間電
極8─アノード10─反射電極12間をPIG(Pennin
g Ionization Gauge)構造としたことによって、第2プ
ラズマ生成容器10内におけるガスの電離効率を高める
ことができる。即ち、中間電極8を通して第2プラズマ
生成容器10内に引き出された電子は、そこに印加され
ている軸方向の磁界Bとこれに直角方向のアノード10
による電界の作用を受けて、磁界Bの周りを旋回しなが
ら、中間電極8と反射電極12との間を往復運動する。
その結果、当該電子とガス分子との衝突確率が大きくな
ってガスの電離効率が高まり、第2プラズマ生成容器1
0内に、第1プラズマ生成容器2内のプラズマ7に比べ
て高密度のプラズマ16を生成することができる。
In this ion source, the plasma 7 can be compressed by the nozzle-shaped intermediate electrode 8, and the PIG (Pennin) is provided between the intermediate electrode 8-the anode 10 and the reflective electrode 12.
By adopting the g Ionization Gauge) structure, the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation container 10 can be increased. That is, the electrons extracted into the second plasma generation container 10 through the intermediate electrode 8 are the magnetic field B in the axial direction applied thereto and the anode 10 perpendicular to the magnetic field B.
Under the action of the electric field due to, the magnetic field B reciprocates between the intermediate electrode 8 and the reflective electrode 12 while rotating around the magnetic field B.
As a result, the probability of collision between the electrons and the gas molecules is increased, the ionization efficiency of the gas is increased, and the second plasma generation container 1
The plasma 16 having a higher density than that of the plasma 7 in the first plasma generation container 2 can be generated in the space 0.

【0013】このように、このタイプのイオン源は、第
1プラズマ生成容器2内で生成するプラズマ7の密度が
比較的低くても良く、従ってプラズマ7によるフィラメ
ント6のスパッタリングが抑えられるため、高い放電電
圧を必要とする多価イオン源としても有効である。
As described above, in this type of ion source, the density of the plasma 7 generated in the first plasma generation container 2 may be relatively low, and therefore, the sputtering of the filament 6 by the plasma 7 can be suppressed, so that it is high. It is also effective as a multiply-charged ion source that requires a discharge voltage.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際
は、第2プラズマ生成容器10内で生成されたプラズマ
16中の一部のイオンは、中間電極8を通ってフィラメ
ント6に入射してそれをスパッタする。一般的に、カソ
ード(この例ではフィラメント6)をスパッタする割合
は、放電電圧および放電電流が増えると大きくなる。特
に、2価以上の多価イオンを引き出す場合は、放電電圧
および放電電流が大きく、しかもガス圧を小さくする関
係上、イオンがカソードに到達するのを妨げる中性粒子
の密度が低いため、通常の運転に比べてカソードの消耗
が早くなる。
However, in reality, some ions in the plasma 16 generated in the second plasma generation chamber 10 pass through the intermediate electrode 8 and are incident on the filament 6 to sputter it. . Generally, the rate of sputtering the cathode (filament 6 in this example) increases as the discharge voltage and discharge current increase. In particular, in the case of extracting multivalent ions having a valence of 2 or more, the discharge voltage and the discharge current are large, and in addition, the density of neutral particles that prevent the ions from reaching the cathode is low in order to reduce the gas pressure. The consumption of the cathode becomes faster than that of the above operation.

【0015】従って、カソードの長寿命化およびビーム
量の増大を図るためには、第2段目の、即ち第2プラズ
マ生成容器10内におけるガスの電離効率をより高める
ことが必要となる。
Therefore, in order to extend the life of the cathode and increase the beam amount, it is necessary to further enhance the ionization efficiency of the gas in the second stage, that is, in the second plasma generation container 10.

【0016】そこでこの発明は、第2プラズマ生成容器
内におけるガスの電離効率をより高めることを可能にし
たイオン源を提供することを主たる目的とする。
Therefore, the main object of the present invention is to provide an ion source capable of further enhancing the ionization efficiency of gas in the second plasma generating container.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明のイオン源は、
前記中間電極の材質を高融点金属とし、この中間電極の
先端部を第2プラズマ生成容器内に突出させ、かつこの
中間電極に第2プラズマ生成容器に対して負電圧を印加
する直流電源を設けたことを特徴とする。
The ion source of the present invention comprises:
A material of the intermediate electrode is a high melting point metal, a tip portion of the intermediate electrode is projected into the second plasma generation container, and a DC power source for applying a negative voltage to the second plasma generation container is provided to the intermediate electrode. It is characterized by that.

【0018】上記構成によれば、第2プラズマ生成容器
内で生成されたプラズマ中のイオンは、第2プラズマ生
成容器と中間電極間の電位差(これは直流電源によって
与えられる)によって加速されて、第2プラズマ生成容
器内に突出させている中間電極の先端部に衝突し、そこ
から二次電子を放出させる。この二次電子も、中間電極
と反射電極との間を振動しながらガスを電離させて、第
2プラズマ生成容器内でのプラズマの生成に寄与する。
According to the above structure, the ions in the plasma generated in the second plasma generation container are accelerated by the potential difference between the second plasma generation container and the intermediate electrode (which is given by the DC power supply), It collides with the tip of the intermediate electrode protruding into the second plasma generation container, and secondary electrons are emitted from it. The secondary electrons also ionize the gas while vibrating between the intermediate electrode and the reflective electrode, and contribute to the generation of plasma in the second plasma generation container.

【0019】このようにして、第1プラズマ生成容器側
から中間電極を通して引き出された電子に加えて、上記
二次電子もガスの電離に寄与するので、第2プラズマ生
成容器内におけるガスの電離効率がより高まる。
In this way, in addition to the electrons extracted from the first plasma generating container side through the intermediate electrode, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generating container is increased. Will be higher.

【0020】中間電極は、イオンの衝突によって非常に
高温になるが、この発明では中間電極の材質を高融点金
属としているので、イオンの衝突による高温化に耐える
ことができる。
The intermediate electrode becomes extremely hot due to the collision of ions, but since the material of the intermediate electrode is a refractory metal in the present invention, it can withstand the high temperature due to the collision of ions.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン源
の一例を正面方向から見て示す断面図である。図3の先
行例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以
下においては当該先行例との相違点を主に説明する。こ
の例の場合も、イオン引出し口周りの側面断面は、図4
に示したとおりである。
1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention as viewed from the front side. The same or corresponding portions as those of the preceding example of FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the differences from the preceding example will be mainly described below. Also in this example, the side cross section around the ion extraction port is shown in FIG.
As shown in.

【0022】この実施例においては、前述した中間電極
8の先端部8aを、絶縁物34の第2プラズマ生成容器
10側の面よりも突き出して、第2プラズマ生成容器1
0内に突出させている。このようにすると、プラズマ1
6中のイオンが、後述する直流電源40によって与えら
れる電位差によって、当該先端部8aに衝突するように
なる。
In this embodiment, the tip portion 8a of the intermediate electrode 8 mentioned above is projected from the surface of the insulator 34 on the side of the second plasma generation container 10 to form the second plasma generation container 1
It is projected in 0. In this way, plasma 1
Ions in 6 collide with the tip portion 8a due to the potential difference given by the DC power supply 40 described later.

【0023】上記のようにすると、中間電極8はイオン
の衝突によって非常に高温になるので、それに耐えさせ
るために、中間電極8の材質を高融点金属としている。
この高融点金属は、例えば、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Cr、Mo、Wである。この中間電極8の材
質は、それからの二次電子放出の効率を良くするため
に、仕事関数の低い材質の方が好ましい。従って、中間
電極8には、イオン源のカソードに使用されているよう
な、比較的仕事関数が低くしかも高融点である金属、よ
り具体的にはTa、W、Mo等を用いるのが好ましい。
With the above arrangement, the intermediate electrode 8 becomes extremely hot due to the collision of ions, so that the material of the intermediate electrode 8 is a refractory metal to withstand it.
This refractory metal is, for example, Ti, Zr, Hf, V, N.
b, Ta, Cr, Mo and W. The material of the intermediate electrode 8 is preferably a material having a low work function in order to improve the efficiency of secondary electron emission therefrom. Therefore, for the intermediate electrode 8, it is preferable to use a metal having a relatively low work function and a high melting point, more specifically Ta, W, Mo or the like, which is used for the cathode of the ion source.

【0024】中間電極8の先端部8aの形状は、図1に
示すような円筒状でも良いし、図2に示すような円錐状
でも良いし、更にはその他の形状でも良い。円錐状にす
ると、プラズマ7をより圧縮することができると共に、
プラズマ16中のイオンがフィラメント6に入射しにく
くなる。
The tip portion 8a of the intermediate electrode 8 may have a cylindrical shape as shown in FIG. 1, a conical shape as shown in FIG. 2, or any other shape. The conical shape allows the plasma 7 to be more compressed, and
Ions in the plasma 16 are less likely to enter the filament 6.

【0025】第2プラズマ生成容器10と第1プラズマ
生成容器2ひいては中間電極8との間には、中間電極8
に第2プラズマ生成容器10に対して負電圧を印加する
直流電源40を接続している。前述したアーク電源28
の出力電圧V1 とこの直流電源40の出力電圧V2 との
関係は、第1プラズマ生成容器2内で生成したプラズマ
7中の電子を第2プラズマ生成容器10内へ引き出し易
くするため、V1 >V2 に設定される。
Between the second plasma generation container 10 and the first plasma generation container 2 and thus the intermediate electrode 8, the intermediate electrode 8
A DC power supply 40 that applies a negative voltage to the second plasma generation container 10 is connected to the. Arc power supply 28 described above
Of the output voltage V 1 of the DC power supply 40 and the output voltage V 2 of the DC power supply 40 are such that the electrons in the plasma 7 generated in the first plasma generation container 2 can be easily drawn into the second plasma generation container 10. is set to 1> V 2.

【0026】このイオン源の動作を説明すると、先行例
の場合と同様に、第1プラズマ生成容器2内で生成した
プラズマ7中の電子は、直流電源40の出力電圧V2
よって、中間電極8を通して第2プラズマ生成容器10
内に引き出され、中間電極8と反射電極12との間を振
動しながら第2プラズマ生成容器10内でガスを電離し
て、密度の高いプラズマ16を生成する。
The operation of this ion source will be described. As in the case of the prior example, the electrons in the plasma 7 generated in the first plasma generation chamber 2 are generated by the output voltage V 2 of the DC power supply 40 and the intermediate electrode 8 is discharged. Through the second plasma generation container 10
While being vibrated between the intermediate electrode 8 and the reflective electrode 12, the gas is ionized in the second plasma generation container 10 to generate a high density plasma 16.

【0027】更に、第2プラズマ生成容器10内に生成
されたプラズマ16中のイオンは、直流電源40によっ
て与えられるところの、第2プラズマ生成容器10と中
間電極8間の電位差V2 によって加速され、第2プラズ
マ生成容器10内に突出させている中間電極8の先端部
8aに衝突し、当該先端部8aから二次電子を放出させ
る。この二次電子も、中間電極8と反射電極12との間
を振動しながらガスを電離させて第2プラズマ生成容器
10内でのプラズマ16の生成に寄与する。
Further, the ions in the plasma 16 generated in the second plasma generation container 10 are accelerated by the potential difference V 2 between the second plasma generation container 10 and the intermediate electrode 8, which is provided by the DC power supply 40. , And collides with the tip portion 8a of the intermediate electrode 8 which is projected into the second plasma generation container 10, and secondary electrons are emitted from the tip portion 8a. The secondary electrons also ionize the gas while vibrating between the intermediate electrode 8 and the reflective electrode 12, and contribute to the generation of the plasma 16 in the second plasma generation container 10.

【0028】このようにして、このイオン源では、第1
プラズマ生成容器2側から中間電極8を通して引き出さ
れた電子に加えて、上記二次電子もガスの電離に寄与す
るので、第2プラズマ生成容器10内におけるガスの電
離効率がより高まる。
Thus, in this ion source, the first
In addition to the electrons extracted through the intermediate electrode 8 from the plasma generation container 2 side, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation container 10 is further increased.

【0029】その結果、フィラメント6と第2プラズマ
生成容器10間に投入するパワーを、即ちアーク電源2
8から出力するパワーを下げても第2プラズマ生成容器
10内で密度の高いプラズマ16を生成することができ
るので、当該パワーを小さく抑えることが可能になり、
それによってプラズマ7中のイオンがフィラメント6を
スパッタする割合が減るので、フィラメント6の長寿命
化を図ることができる。また、第2プラズマ生成容器1
0内でのプラズマ16の密度を高く保つことができるの
で、そこから引き出すイオンビーム22のビーム量の増
大を図ることもできる。
As a result, the power to be applied between the filament 6 and the second plasma generating container 10, that is, the arc power source 2
Since the high density plasma 16 can be generated in the second plasma generation container 10 even if the power output from 8 is reduced, the power can be suppressed to a low level,
As a result, the proportion of the ions in the plasma 7 that sputter the filament 6 is reduced, so that the life of the filament 6 can be extended. In addition, the second plasma generation container 1
Since the density of the plasma 16 within 0 can be kept high, the beam amount of the ion beam 22 extracted therefrom can be increased.

【0030】なお、第2プラズマ生成容器10に図4に
示す例のように蒸気導入口18を設けておいて、そこか
ら第2プラズマ生成容器10内に金属蒸気を導入するこ
とによって、第1プラズマ生成容器2側から引き出した
電子および中間電極8の先端部8aから放出させた二次
電子を用いて、当該金属蒸気をイオン化させて、イオン
ビーム22として金属イオンを引き出すことも可能であ
る。
The second plasma generation vessel 10 is provided with a vapor introduction port 18 as in the example shown in FIG. 4, and metal vapor is introduced into the second plasma production vessel 10 from there, thereby making It is also possible to ionize the metal vapor using the electrons extracted from the plasma generation container 2 side and the secondary electrons emitted from the tip portion 8a of the intermediate electrode 8 to extract metal ions as the ion beam 22.

【0031】引出し電極20は、複数枚の電極で構成さ
れる場合もある。
The extraction electrode 20 may be composed of a plurality of electrodes.

【0032】第1プラズマ生成容器2、第2プラズマ生
成容器10および引出し電極20は、更に場合によって
は磁界発生器24の先端部も、真空容器内に収納される
が、上記例ではこの真空容器の図示は省略した。
The first plasma generation container 2, the second plasma generation container 10, and the extraction electrode 20 and the tip of the magnetic field generator 24 are also housed in a vacuum container in some cases. Is omitted.

【0033】また、上記例と違って、イオン引出し口1
4を反射電極12に設け、その外側近傍に引出し電極2
0を設けて、イオンビーム22を第2プラズマ生成容器
10等の軸方向に引き出すようにしても良い。
Also, unlike the above example, the ion extraction port 1
4 is provided on the reflection electrode 12, and the extraction electrode 2 is provided near the outside thereof.
0 may be provided to extract the ion beam 22 in the axial direction of the second plasma generation container 10 or the like.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第2プ
ラズマ生成容器内のプラズマ中のイオンが中間電極の先
端部に衝突してそこから二次電子が放出されるようにな
り、第1プラズマ生成容器側から中間電極を通して引き
出される電子に加えて、この二次電子もガスの電離に寄
与するので、第2プラズマ生成容器内におけるガスの電
離効率をより高めることが可能になる。その結果、フィ
ラメントと第2プラズマ生成容器間に投入するパワーを
小さく抑えることが可能になり、それによってイオンが
フィラメントをスパッタする割合が減るので、フィラメ
ントの長寿命化を図ることができる。また、第2プラズ
マ生成容器内でのプラズマの密度を高く保つことができ
るので、ビーム量の増大を図ることもできる。
As described above, according to the present invention, the ions in the plasma in the second plasma generating container collide with the tip of the intermediate electrode and secondary electrons are emitted from the tip. In addition to the electrons extracted from the side of the first plasma generation container through the intermediate electrode, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation container can be further increased. As a result, it is possible to suppress the power applied between the filament and the second plasma generation container to be small, thereby reducing the ratio of ions sputtering the filament, so that the life of the filament can be extended. Further, since the plasma density in the second plasma generation container can be kept high, the beam amount can be increased.

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

【図1】この発明に係るイオン源の一例を正面方向から
見て示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention when viewed from the front direction.

【図2】中間電極の他の例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the intermediate electrode.

【図3】先行例のイオン源を正面方向から見て示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an ion source of a prior art example as viewed from the front direction.

【図4】図1および図3のイオン源のイオン引出し口周
りを側面方向から見て示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the periphery of an ion extraction port of the ion source of FIGS. 1 and 3 as seen from a side direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 第1プラズマ生成容器 6 フィラメント 8 中間電極 8a 先端部 10 第2プラズマ生成容器 12 反射電極 14 イオン引出し口 20 引出し電極 24 磁界発生器 40 直流電源 2 First Plasma Generation Container 6 Filament 8 Intermediate Electrode 8a Tip 10 Second Plasma Generation Container 12 Reflective Electrode 14 Ion Extraction Port 20 Extraction Electrode 24 Magnetic Field Generator 40 DC Power Supply

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1プラズマ生成容器と、この第1プラ
ズマ生成容器内に設けられたカソードとしてのフィラメ
ントと、第1プラズマ生成容器に隣接して設けられてい
てアノードを兼ねる第2プラズマ生成容器と、第1プラ
ズマ生成容器と同電位のものであって、第1プラズマ生
成容器内と第2プラズマ生成容器内とを連通させるノズ
ル状の中間電極と、第2プラズマ生成容器内において中
間電極の先端部に対向して設けられていて、浮遊電位、
中間電極電位またはフィラメント電位に保たれる反射電
極と、この反射電極または第2プラズマ生成容器に設け
られたイオン引出し口と、このイオン引出し口の出口近
傍に設けられていて、第2プラズマ生成容器内から当該
イオン引出し口を通してイオンビームを引き出す引出し
電極と、第1プラズマ生成容器内から第2プラズマ生成
容器内にかけての領域に、中間電極の中心軸に沿う方向
の磁界を発生させる磁界発生器とを備えるイオン源にお
いて、前記中間電極の材質を高融点金属とし、この中間
電極の先端部を第2プラズマ生成容器内に突出させ、か
つこの中間電極に第2プラズマ生成容器に対して負電圧
を印加する直流電源を設けたことを特徴とするイオン
源。
1. A first plasma generation container, a filament as a cathode provided in the first plasma generation container, and a second plasma generation container provided adjacent to the first plasma generation container and also serving as an anode. A nozzle-shaped intermediate electrode having the same potential as that of the first plasma generation container and connecting the inside of the first plasma generation container and the inside of the second plasma generation container, and the intermediate electrode in the second plasma generation container. It is provided facing the tip and has a floating potential,
A reflection electrode maintained at the intermediate electrode potential or the filament potential, an ion extraction port provided in the reflection electrode or the second plasma generation container, and a second plasma generation container provided in the vicinity of the outlet of the ion extraction port. An extraction electrode for extracting an ion beam from the inside through the ion extraction port, and a magnetic field generator for generating a magnetic field in a direction along the central axis of the intermediate electrode in a region from the first plasma generation container to the second plasma generation container. In the ion source, the material of the intermediate electrode is a refractory metal, the tip of the intermediate electrode is projected into the second plasma generation container, and a negative voltage is applied to the intermediate electrode with respect to the second plasma generation container. An ion source characterized by being provided with a DC power supply for applying.
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