JPH11339674A - Ion source - Google Patents

Ion source

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Publication number
JPH11339674A
JPH11339674A JP16640498A JP16640498A JPH11339674A JP H11339674 A JPH11339674 A JP H11339674A JP 16640498 A JP16640498 A JP 16640498A JP 16640498 A JP16640498 A JP 16640498A JP H11339674 A JPH11339674 A JP H11339674A
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JP
Japan
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filament
ion source
plasma generation
peeled
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP16640498A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Senoo
和洋 妹尾
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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
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Publication of JPH11339674A publication Critical patent/JPH11339674A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lengthen a stable operating time of an ion source, by making it unlikely to have a dielectric breakdown between both insulating materials caused by a conductive dirty film adhered to a peripheral surface exposed in a plasma generating container forming the two insulating materials for a filament. SOLUTION: In this ion source, a grid-shaped groove 34 is severally provided on the peripheral surface of each insulating material 24a inside a plasma generating container 2 forming two insulating materials 24 for a filament 8. A dirty conductive film is unlikely to be peeled off from the peripheral surfaces of both insulating materials 24a by this grid-shaped groove 34, and a small piece is peeled off when peeled off, and therefore a dielectric breakdown caused by the dirty film is unlikely to occur between both insulating materials 24a, and a stable operating time of the ion source can be lengthened.

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、例えばU字状の
ように元の方向に曲げ返された形状のフィラメントをプ
ラズマ生成容器内に設けた構造のイオン源に関し、より
具体的には、導電性の汚れ膜によるフィラメント用の二
つの絶縁体間等の絶縁破壊を起こりにくくして、イオン
源の安定稼動時間を長くする手段に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source having a structure in which a filament having a shape bent back in the original direction, for example, a U-shape, is provided in a plasma generation vessel. The present invention relates to means for making it difficult for dielectric breakdown between two insulators for a filament or the like to occur due to a dirty film, and for extending the stable operation time of an ion source.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のイオン源の一例が、例えば特開
平9−35648号公報に開示されている。それを図8
および図9を参照して説明する。
2. Description of the Related Art An example of this type of ion source is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-35648. Figure 8
This will be described with reference to FIG.

【0003】このイオン源は、バーナス(Bernu
s)型イオン源と呼ばれるものであり、陽極を兼ねてい
てガス導入口6からガスが導入されるプラズマ生成容器
2と、このプラズマ生成容器2の一方側内にその壁面を
貫通して設けられていて元の方向に曲げ返された形状の
フィラメント8と、プラズマ生成容器2の他方側内にフ
ィラメント8に対向するように設けられた反射電極10
とを備えている。プラズマ生成容器2は、金属、より具
体的にはモリブデン(Mo)等の高融点金属で作られて
いる。フィラメント8は、この例では概ねU字状に曲げ
戻されている。
[0003] The ion source is Bernus (Bernu).
s) a type of ion source, which is also provided as a positive electrode, a plasma generating container 2 into which a gas is introduced from a gas inlet 6, and is provided in one side of the plasma generating container 2 through a wall surface thereof. And a reflecting electrode 10 provided in the other side of the plasma generation container 2 so as to face the filament 8.
And The plasma generation container 2 is made of a metal, more specifically, a high melting point metal such as molybdenum (Mo). In this example, the filament 8 is bent back into a substantially U-shape.

【0004】プラズマ生成容器2の壁面には、フィラメ
ント8と反射電極10とを結ぶ軸に沿う方向に長いイオ
ン引出しスリット4が設けられている。このイオン引出
しスリット4の出口付近には、プラズマ生成容器2内か
ら(より具体的にはそこに生成されるプラズマ12か
ら)イオンビーム16を引き出す引出し電極14が設け
られている。プラズマ生成容器2の外部には、その上記
軸に沿う方向に磁界Bを発生させる磁界発生器18が設
けられている。
A long ion extraction slit 4 is provided on the wall surface of the plasma generation vessel 2 in a direction along an axis connecting the filament 8 and the reflection electrode 10. Near the outlet of the ion extraction slit 4, an extraction electrode 14 for extracting an ion beam 16 from the inside of the plasma generation container 2 (more specifically, from the plasma 12 generated therein) is provided. A magnetic field generator 18 for generating a magnetic field B in a direction along the axis is provided outside the plasma generation container 2.

【0005】なお、フィラメント8の向きは、図8はフ
ィラメント電源20との接続を明らかにするために便宜
的に示したものであり、実際上は図9および図10に示
すように、U字状に曲げたフィラメント8を含む面がイ
オン引出しスリット4にほぼ平行になるように配置され
ている。
The orientation of the filament 8 is shown in FIG. 8 for the sake of convenience to clarify the connection with the filament power supply 20. In practice, as shown in FIGS. It is arranged so that the surface including the filament 8 bent in a shape substantially parallel to the ion extraction slit 4.

【0006】フィラメント8の両端には、図8に示すよ
うに、当該フィラメント8を加熱するためのフィラメン
ト電源20が接続される。フィラメント8の一端とプラ
ズマ生成容器2との間には、両者間でアーク放電を生じ
させるためのアーク電源22が、前者を負極側にして接
続される。フィラメント電源20の出力電圧は例えば3
V前後、アーク電源22の出力電圧は例えば100V前
後である。
As shown in FIG. 8, a filament power supply 20 for heating the filament 8 is connected to both ends of the filament 8. Between one end of the filament 8 and the plasma generation container 2, an arc power supply 22 for generating an arc discharge between the two is connected with the former being the negative electrode side. The output voltage of the filament power supply 20 is, for example, 3
The output voltage of the arc power supply 22 is about 100 V, for example.

【0007】フィラメント8に印加される上記電圧を絶
縁するために、フィラメント8が(具体的にはその二つ
の脚部8a、8bが)プラズマ生成容器2を貫通する部
分に、フィラメント8とプラズマ生成容器2との間を電
気絶縁する二つの概ね円柱状または円筒状をした絶縁体
24を設けている。各絶縁体24は、この例では図9に
示すように、プラズマ生成容器2の壁面を挟んで内外か
ら互いに嵌め合わされる二つの概ね円柱状または円筒状
をした絶縁体24aおよび24bで構成されている。両
絶縁体24aおよび24bの中心部には、フィラメント
8を貫通させてそれを保持する導体28が設けられてい
る。この導体28も金属、より具体的にはモリブデン等
の高融点金属から成る。
In order to insulate the voltage applied to the filament 8, the filament 8 (specifically, its two legs 8 a and 8 b) penetrates the plasma generation vessel 2, and the filament 8 and the plasma generation Two generally cylindrical or cylindrical insulators 24 are provided to electrically insulate the container 2 from the container 2. In this example, as shown in FIG. 9, each insulator 24 is composed of two generally columnar or cylindrical insulators 24 a and 24 b fitted together from inside and outside with the wall of the plasma generation container 2 interposed therebetween. I have. At the center of both insulators 24a and 24b, there is provided a conductor 28 for penetrating the filament 8 and holding it. The conductor 28 is also made of a metal, more specifically, a high melting point metal such as molybdenum.

【0008】各絶縁体24のプラズマ生成容器2内に露
出している外周面には、具体的にはこの例ではプラズマ
生成容器2内側の各絶縁体24aの外周面には、フィラ
メント8とプラズマ生成容器2との間の沿面距離を大き
くして両者間の絶縁耐力を向上させるために、リング状
の溝26を、絶縁体24の軸に(即ちフィラメント8
に)沿うように複数本設けている。この溝26の山と谷
の寸法比は、概ね1対1である。
[0008] On the outer peripheral surface of each insulator 24 exposed inside the plasma generation container 2, specifically, in this example, on the outer peripheral surface of each insulator 24a inside the plasma generation container 2, the filament 8 and the plasma are provided. In order to increase the creepage distance with the generation container 2 and improve the dielectric strength between the two, a ring-shaped groove 26 is formed on the axis of the insulator 24 (that is, the filament 8).
). The dimension ratio between the peaks and valleys of the groove 26 is approximately 1: 1.

【0009】反射電極10は、この例では概ね円柱状を
しており、概ね円柱状をした絶縁体30を介してプラズ
マ生成容器2に取り付けられている。この反射電極10
は、フィラメント8から放出された電子をはね返す作用
をするものであり、図8に示す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、フィラメント8に接続
してフィラメント電位に固定しても良い。浮遊電位にし
ても、この反射電極10には、プラズマ12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、フィラメント8から放出された
電子をはね返す作用をする。
The reflective electrode 10 has a substantially cylindrical shape in this example, and is attached to the plasma generation vessel 2 via an insulator 30 having a substantially cylindrical shape. This reflection electrode 10
Has a function of repelling electrons emitted from the filament 8, and may be set to a floating potential without being connected to anywhere as in the example shown in FIG. 8, or may be connected to the filament 8 and fixed at the filament potential. You may. Even at a floating potential, light and high mobility electrons in the plasma 12 are incident on the reflective electrode 10 far more than ions, and are charged to a negative potential. Has the effect of repelling.

【0010】このような反射電極10を設けておくと、
フィラメント8から放出された電子は、プラズマ生成容
器2内に印加されている軸方向の磁界Bおよびこれに直
角方向の電界の作用を受けて、磁界Bの周りを旋回しな
がら、フィラメント8と反射電極10との間を往復運動
するようになり、その結果、当該電子とガス分子との衝
突確率が高くなってガスの電離効率が高まり、プラズマ
生成容器2内に密度の高いプラズマ12を生成すること
ができる。
If such a reflective electrode 10 is provided,
The electrons emitted from the filament 8 are reflected by the filament 8 while rotating around the magnetic field B under the action of the axial magnetic field B applied in the plasma generation container 2 and the electric field perpendicular thereto. As a result, the electrons reciprocate with the electrode 10, and as a result, the probability of collision between the electrons and the gas molecules increases, the ionization efficiency of the gas increases, and a high-density plasma 12 is generated in the plasma generation container 2. be able to.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記イオン源の稼動を
続けると、プラズマ生成容器2内に露出している部分
に、導電性の薄い汚れ膜が付着する。この汚れ膜は、例
えば、プラズマ生成容器2内に導入したガスが分解し
て生じたもの、あるいは当該ガスとプラズマ生成容器
2等を構成する金属とが反応して生じたもの、等であ
る。より具体例を示すと、ホウ素イオンビームを引き出
すためにプラズマ生成容器2内にフッ化ホウ素(B
3 )ガスを導入すると、そのフッ素とプラズマ生成容
器2を構成する例えばモリブデンとが反応した導電性の
汚れ膜が生じる。
When the operation of the ion source is continued, a thin conductive film adheres to the portion exposed in the plasma generation vessel 2. The contaminated film is, for example, a film generated by decomposing a gas introduced into the plasma generation container 2, or a film generated by a reaction between the gas and a metal constituting the plasma generation container 2 or the like. More specifically, in order to extract a boron ion beam, boron fluoride (B
When the F 3 ) gas is introduced, a conductive dirt film is generated in which the fluorine reacts with, for example, molybdenum constituting the plasma generating vessel 2.

【0012】ここで、プラズマ生成容器2内に露出して
いる左右二つの絶縁体24aに着目すると、当然その外
周面にも、上記汚れ膜が付着する。そしてイオン源の稼
動時間が長くなって汚れが進むと、熱歪を受ける等し
て、この汚れ膜は部分的に剥がれる。剥がれるときは、
通常は薄い膜の状態を維持したままめくれ上がるように
剥がれる。
Here, paying attention to the two insulators 24a on the left and right exposed in the plasma generation vessel 2, the dirt film naturally adheres also to the outer peripheral surfaces thereof. When the operating time of the ion source is prolonged and contamination proceeds, the contamination film is partially peeled off due to thermal strain or the like. When it comes off,
Normally, the film is peeled up while keeping the state of the thin film.

【0013】ところが、このイオン源のように、元の方
向に曲げ返された形状のフィラメント8を用いている場
合は、左右二つの絶縁体24aは互いにかなり接近して
配置せざるを得ない。例えば、二つの絶縁体24a間の
隙間G1 (図9参照)は3mm程度しかない。この二つ
の絶縁体24a間を、図10に示す例のように、上記剥
がれた汚れ膜32がつないで(架け渡して)しまい、両
絶縁体24a間の絶縁が破壊されることがある。
However, when the filament 8 bent back in the original direction is used as in this ion source, the two insulators 24a on the left and right sides have to be arranged very close to each other. For example, the gap G 1 between the two insulators 24a (see FIG. 9) is only about 3 mm. As shown in FIG. 10, the peeled dirt film 32 is connected (bridged) between the two insulators 24a, and the insulation between the two insulators 24a may be broken.

【0014】しかも、汚れが進むと、各絶縁体24aの
外周面は、剥がれずに残っている導電性の汚れ膜を介し
て、フィラメント8の片端の電位にそれぞれなってお
り、互いに電位が異なる。この電位の異なる部分が、上
記のように剥がれた汚れ膜32でつながるので、結果的
に、フィラメント8の両端間の電気絶縁が保てなくな
る。その結果例えば、この剥がれた汚れ膜32を通して
左右の絶縁体24a間が電気的に短絡してしまう。そう
なると、フィラメント8を安定して通電加熱することが
できなくなり、ひいては当該イオン源を安定して稼動さ
せることができなくなる。
Further, as the contamination progresses, the outer peripheral surface of each insulator 24a is at the potential of one end of the filament 8 via the conductive dirt film remaining without peeling, and the potentials are different from each other. . Since the portions having different potentials are connected by the dirt film 32 peeled off as described above, as a result, electrical insulation between both ends of the filament 8 cannot be maintained. As a result, for example, the left and right insulators 24a are electrically short-circuited through the peeled dirt film 32. Then, the filament 8 cannot be stably energized and heated, and the ion source cannot be operated stably.

【0015】そこでこの発明は、フィラメント用の二つ
の絶縁体のプラズマ生成容器内に露出している外周面に
付着する導電性の汚れ膜による両絶縁体間の絶縁破壊を
起こりにくくして、イオン源の安定稼動時間を長くする
ことを主たる目的とする。
Accordingly, the present invention is to reduce the occurrence of dielectric breakdown between the two insulators due to a conductive dirt film attached to the outer peripheral surface of the two insulators for the filament which is exposed in the plasma generation vessel. The main purpose is to increase the stable operation time of the source.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明のイオン源は、
前記二つの絶縁体のプラズマ生成容器内に露出している
外周面に格子状の溝をそれぞれ設けていることを特徴と
している。
The ion source according to the present invention comprises:
A lattice-shaped groove is provided on the outer peripheral surface of the two insulators exposed in the plasma generation container.

【0017】このような構造にすると、絶縁体の外周面
に付着する前記汚れ膜は、当然、その格子状の溝内にも
付着する。この溝内に付着した膜は、あたかも楔のよう
な作用をする。しかも、溝を格子状(即ち縦横の溝)に
する方が、従来のリング状の溝(即ち横溝だけ)の場合
に比べて、縦溝の部分が存在するぶん、楔のような作用
は強くなる。従って、絶縁体の外周面に付着した汚れ膜
は剥がれにくくなる。
With such a structure, the dirt film adhering to the outer peripheral surface of the insulator naturally adheres also to the lattice-shaped grooves. The film attached in this groove acts as if it were a wedge. In addition, when the grooves are formed in a lattice shape (that is, vertical and horizontal grooves), the action of a wedge is stronger as compared with the conventional ring-shaped grooves (that is, only horizontal grooves) because the vertical grooves exist. Become. Therefore, the dirt film attached to the outer peripheral surface of the insulator is less likely to be peeled off.

【0018】しかも、絶縁体の外周面から汚れ膜が剥が
れる場合でも、溝が格子状をしているので、従来のリン
グ状の溝の場合に比べて、剥がれる汚れ膜の寸法は小さ
くなる。これは、格子状の溝の部分またはその溝の角の
部分で汚れ膜は山の部分に比べて薄くなり、汚れ膜が剥
がれる場合はその薄くなった部分で切断されるので、格
子の一区画分相当の大きさの汚れ膜が生じやすくなるの
に対して、従来のリング状の溝の場合は周方向に長い帯
状の汚れ膜が生じやすいからである。
Further, even when the dirt film is peeled off from the outer peripheral surface of the insulator, the size of the dirt film to be peeled is smaller than that of a conventional ring-shaped groove because the grooves have a lattice shape. This is because the dirt film is thinner at the lattice-shaped groove or at the corner of the groove than at the peak, and when the dirt film is peeled off, it is cut at the thinned portion. This is because a soil film having a size corresponding to the minute is easily generated, whereas a band-shaped soil film long in the circumferential direction is easily generated in the case of the conventional ring-shaped groove.

【0019】このようにこの発明によれば、フィラメン
ト用の二つの絶縁体の外周面から導電性の汚れ膜が剥が
れにくくなり、しかも剥がれる場合は小さい寸法で剥が
れるので、当該汚れ膜による両絶縁体間の絶縁破壊が起
こりにくくなり、イオン源の安定稼動時間を長くするこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the conductive dirt film is less likely to be peeled from the outer peripheral surfaces of the two insulators for the filament, and if it is peeled, it is peeled with a small size. This makes it difficult for insulation breakdown to occur during the operation, and the stable operation time of the ion source can be extended.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン源
の一例をイオンビーム引き出し方向側から見て示す断面
図である。図2は、図1中のフィラメント用の絶縁体周
りを拡大して示す図である。図8および図9の従来例と
同一または相当する部分には同一符号を付し、以下にお
いては当該従来例との相違点を主に説明する。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention as viewed from an ion beam extraction direction. FIG. 2 is an enlarged view showing the periphery of a filament insulator in FIG. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.

【0021】この実施例においては、前述したフィラメ
ント8用の二つの絶縁体24のプラズマ生成容器2内に
露出している外周面に、具体的にはこの例では、各絶縁
体24を構成しているプラズマ生成容器2内側の各絶縁
体24aの外周面に、縦横の格子状の溝34をそれぞれ
設けている。
In this embodiment, each of the two insulators 24 for the filament 8 is formed on the outer peripheral surface of the two insulators 24 exposed in the plasma generation vessel 2, specifically, in this embodiment, each insulator 24 is formed. On the outer peripheral surface of each insulator 24a inside the plasma generating container 2 is provided a vertical and horizontal lattice-like groove 34, respectively.

【0022】この格子状の溝34の幅は例えば0.2m
m程度、深さは例えば0.3mm程度にしている。この
溝の幅は、あまり広くするとその上に付着する前述した
汚れ膜が大きく剥がれやすくなるので、なるべく狭くす
る方が好ましい。例えば、0.5mm以下にするのが好
ましい。
The width of the lattice-shaped groove 34 is, for example, 0.2 m.
For example, the depth is set to about 0.3 mm. If the width of the groove is too large, the above-mentioned dirt film adhering thereto becomes large and easily peeled off. Therefore, it is preferable to make the width as narrow as possible. For example, the thickness is preferably 0.5 mm or less.

【0023】この格子状の溝34で囲まれる各区画、即
ち各山の部分35(図2参照)の縦横の寸法は、それが
汚れ膜の剥がれる大きさを左右するので、左右の絶縁体
24a間の前述した隙間G1 の寸法以下にするのが好ま
しい。この例では一例として、山の部分35の寸法を2
mm角にしている。
The vertical and horizontal dimensions of each section surrounded by the lattice-shaped groove 34, that is, each mountain portion 35 (see FIG. 2) influences the size of the dirt film to be peeled off. preferably below the aforementioned dimensions of the gap G 1 was between. In this example, as an example, the size of the mountain portion 35 is set to 2
mm square.

【0024】このような構造にすると、絶縁体24aの
外周面に付着する前述した導電性の汚れ膜は、当然、そ
の格子状の溝34内にも付着する。この溝34内に付着
した膜は、あたかも楔のような作用をする。しかも、溝
34を格子状(即ち縦横の溝)にする方が、従来のリン
グ状の溝26(即ち横溝だけ)の場合に比べて、縦溝の
部分が存在するぶん、楔のような作用は強くなる。従っ
て、絶縁体24aの外周面に付着した汚れ膜は剥がれに
くくなる。
With such a structure, the above-described conductive dirt film adhering to the outer peripheral surface of the insulator 24a naturally adheres to the inside of the lattice-shaped groove 34. The film adhered in the groove 34 acts as if it were a wedge. Moreover, when the grooves 34 are formed in a lattice shape (that is, vertical and horizontal grooves), compared with the conventional ring-shaped groove 26 (that is, only the horizontal grooves), since the vertical grooves are present, an action like a wedge is provided. Becomes stronger. Therefore, the dirt film attached to the outer peripheral surface of the insulator 24a is less likely to be peeled off.

【0025】しかも、絶縁体24aの外周面から汚れ膜
が剥がれる場合でも、溝34が格子状をしているので、
従来のリング状の溝26の場合に比べて、剥がれる汚れ
膜の寸法は小さくなる。これは、格子状の溝34の部分
またはその溝34の角の部分で汚れ膜は山の部分35に
比べて薄くなり、汚れ膜が剥がれる場合はその薄くなっ
た部分で切断されるので、格子の一区画分相当の、即ち
山の部分35相当の大きさの汚れ膜が生じやすくなるの
に対して、従来のリング状の溝26の場合は絶縁体24
aの周方向に長い帯状の汚れ膜が生じやすいからであ
る。
Further, even when the dirt film is peeled off from the outer peripheral surface of the insulator 24a, since the grooves 34 are formed in a lattice shape,
As compared with the conventional ring-shaped groove 26, the size of the soiled film to be peeled is smaller. This is because the dirt film is thinner at the lattice-shaped groove 34 or at the corners of the groove 34 than at the peak 35, and when the dirt film comes off, it is cut at the thinned portion. Is more likely to form a dirt film equivalent to one section, that is, a size equivalent to a mountain portion 35, whereas the conventional ring-shaped groove 26 has an insulator 24.
This is because a long strip-shaped dirt film is likely to be generated in the circumferential direction of a.

【0026】このようにこのイオン源によれば、フィラ
メント8用の二つの絶縁体24aの外周面から導電性の
汚れ膜が剥がれにくくなり、しかも剥がれる場合は小さ
い寸法で剥がれるので、当該汚れ膜による両絶縁体24
a間の絶縁破壊が起こりにくくなり、イオン源の安定稼
動時間を長くすることができる。
As described above, according to this ion source, the conductive dirt film is less likely to be peeled off from the outer peripheral surfaces of the two insulators 24a for the filament 8, and if it is peeled, it is peeled with a small size. Both insulators 24
The dielectric breakdown between “a” is less likely to occur, and the stable operation time of the ion source can be extended.

【0027】なお、上記格子状の溝34は、必ずしも図
1および図2に示す例のように縦横が直交している必要
はなく、例えば図3または図4に示す例のように、斜め
に交差したものでも良い。また、図4の溝34に、その
交点を通るような横方向の溝を更に追加したような構成
のものでも良い。
The lattice-shaped grooves 34 need not necessarily be perpendicular to each other in the vertical and horizontal directions as in the examples shown in FIGS. 1 and 2. For example, as shown in FIGS. It may be crossed. Further, a configuration in which a lateral groove passing through the intersection point is further added to the groove 34 in FIG. 4 may be used.

【0028】各絶縁体24は、必ずしも上記例のように
二つの絶縁体24aおよび24bで構成する必要はな
い。例えば、内外一体の柱状または筒状の絶縁体で構成
しても良く、その場合は、そのプラズマ生成容器2内に
露出している外周面に上記のような格子状の溝34を設
ければ良い。
Each insulator 24 does not necessarily need to be composed of two insulators 24a and 24b as in the above example. For example, it may be composed of a columnar or cylindrical insulator integrated inside and outside. In this case, the above-described lattice-shaped groove 34 is provided on the outer peripheral surface exposed in the plasma generation vessel 2. good.

【0029】上記内側の絶縁体24aを、例えば図5に
示す例のように、更に二つの円筒状の絶縁体241aお
よび242aから成る分割構造にしても良く、その場合
は、そのプラズマ生成容器2内に露出している外側の絶
縁体241aの外周面に上記のような格子状の溝34を
設ければ良い。
The inner insulator 24a may be divided into two cylindrical insulators 241a and 242a as shown in FIG. 5, for example. The above-described lattice-shaped groove 34 may be provided on the outer peripheral surface of the outer insulator 241a exposed inside.

【0030】ところで、上記導電性の汚れ膜は、プラズ
マ生成容器2内に設けている上記反射電極10にも付着
して剥がれることがある。その場合、従来の反射電極1
0の外周面は、図9に示したように、滑らかな曲面であ
るので、汚れ膜は比較的大きな寸法で剥がれやすい。し
かも、この反射電極10の外周面とプラズマ生成容器2
の壁面とはかなり接近して構成されていることが多く、
両者間の隙間G2 (図9および図10参照)は、通常は
3mm程度しかない。従って、従来は例えば図11に示
すように、剥がれた汚れ膜32が反射電極10とプラズ
マ生成容器2との間をつないでしまい、両者間の絶縁が
破壊されることも起こる。そうなると、反射電極10の
電位を正常に保てなくなるので、反射電極10が前述し
た電子反射作用を奏しなくなり、プラズマ12の密度が
低下し、ひいては引き出せるイオンビーム16の量が低
下する。例えば、正常時の30%程度のビーム電流しか
得られなくなる。従って、イオン源を安定して稼動させ
ることができなくなる。
Incidentally, the conductive dirt film may adhere to the reflection electrode 10 provided in the plasma generation container 2 and peel off. In that case, the conventional reflective electrode 1
Since the outer peripheral surface of No. 0 is a smooth curved surface as shown in FIG. 9, the dirt film is relatively large and easily peels off. In addition, the outer peripheral surface of the reflection electrode 10 and the plasma generation vessel 2
Often configured very close to the wall of
The gap G 2 between the two (see FIGS. 9 and 10) is usually only about 3 mm. Therefore, in the related art, as shown in FIG. 11, for example, the peeled dirt film 32 connects the reflective electrode 10 and the plasma generation container 2, and the insulation between them may be broken. In this case, the potential of the reflective electrode 10 cannot be maintained normally, so that the reflective electrode 10 does not perform the above-described electron reflection function, the density of the plasma 12 decreases, and the amount of the extracted ion beam 16 decreases. For example, only a beam current of about 30% of a normal state can be obtained. Therefore, the ion source cannot be operated stably.

【0031】これを解決するためには、例えば図1に示
す例のように、反射電極10の外周面にも、上記格子状
の溝34と同様の格子状の溝36を設けておくのが好ま
しい。
In order to solve this problem, a grid-like groove 36 similar to the above-described grid-like groove 34 is provided on the outer peripheral surface of the reflective electrode 10 as shown in FIG. preferable.

【0032】この格子状の溝36で囲まれる各区画、即
ち各山の部分37の縦横の寸法は、上記格子状の溝34
の場合と同様の理由から、反射電極10とプラズマ生成
容器2との間の上記隙間G2 の寸法以下にするのが好ま
しい。
The vertical and horizontal dimensions of each section surrounded by the lattice-shaped groove 36, ie, each mountain portion 37, are determined by the lattice-shaped groove 34.
For the same reason as in the case of, preferably below the dimensions of the gap G 2 between the reflective electrode 10 and the plasma generating chamber 2.

【0033】反射電極10に上記のような格子状の溝3
6を設けておくと、上記格子状の溝34の場合と同様の
理由によって、反射電極10の外周面から導電性の汚れ
膜が剥がれにくくなり、しかも剥がれる場合は小さい寸
法で剥がれるので、当該汚れ膜による反射電極10とプ
ラズマ生成容器2との間の絶縁破壊が起こりにくくな
り、この理由からもイオン源の安定稼動時間を長くする
ことができる。
The above-described lattice-shaped groove 3 is formed in the reflection electrode 10.
If the conductive dirt film 6 is provided, the conductive dirt film is less likely to be peeled off from the outer peripheral surface of the reflective electrode 10 for the same reason as in the case of the lattice-shaped groove 34, and if it is peeled off, it is peeled with a small dimension. Dielectric breakdown between the reflective electrode 10 and the plasma generation container 2 due to the film is less likely to occur, and for this reason, the stable operation time of the ion source can be extended.

【0034】また、例えば図6および図7に示す例のよ
うに、プラズマ生成容器2内にフィラメント8を横切る
ようにホウ素含有板38を設ける場合がある。このホウ
素含有板38は、プラズマ生成容器2に取り付けられて
いてそれと同電位である。このホウ素含有板38は、二
つの穴40を有しており、この穴40をフィラメント8
が、電気絶縁のために隙間G3 (図7参照)をあけて貫
通している。このホウ素含有板は例えば窒化ホウ素(B
N)板である。
As shown in FIGS. 6 and 7, for example, a boron-containing plate 38 may be provided in the plasma generation vessel 2 so as to cross the filament 8. The boron-containing plate 38 is attached to the plasma generation vessel 2 and has the same potential as that. The boron-containing plate 38 has two holes 40, and the holes 40
Penetrate through a gap G 3 (see FIG. 7) for electrical insulation. This boron-containing plate is made of, for example, boron nitride (B
N) A plate.

【0035】このようなホウ素含有板38を設ける理由
は次のとおりである。即ち、例えば半導体への不純物注
入用に、プラズマ生成容器2内にホウ素(B)、リン
(P)またはヒ素(As)を含むガスを導入してそれら
のプラズマ12を生成し、ホウ素、リンまたはヒ素を含
むイオンビーム16を引き出す場合、一般的に、リンイ
オンまたはヒ素イオンを引き出す場合に比べて、ホウ素
イオンを多く引き出すことは難しい。これは、イオン源
のタイプに依らず一般的に言えることである。これに対
して、上記のようなホウ素含有板38を設けると、それ
とフィラメント8との間のアーク放電や、プラズマ12
中のイオンがホウ素含有板38をスパッタすることによ
って、ホウ素含有板38からホウ素イオンが飛び出して
プラズマ12中にホウ素イオンが多く含まれるようにな
り、ホウ素イオンを多く引き出すことが可能になる。
The reason for providing such a boron-containing plate 38 is as follows. That is, for example, a gas containing boron (B), phosphorus (P), or arsenic (As) is introduced into the plasma generation container 2 to inject impurities into a semiconductor, and a plasma 12 thereof is generated to generate boron, phosphorus or When extracting the ion beam 16 containing arsenic, it is generally more difficult to extract more boron ions than when extracting phosphorus ions or arsenic ions. This is generally true regardless of the type of ion source. On the other hand, when the boron-containing plate 38 as described above is provided, arc discharge between the plate 38 and the filament 8 and the plasma 12
By sputtering the boron-containing plate 38 with the ions therein, the boron ions jump out of the boron-containing plate 38 and the plasma 12 contains a large amount of boron ions, so that a large amount of boron ions can be extracted.

【0036】ところが、上述した導電性の汚れ膜は、こ
のホウ素含有板38の表面にも付着して剥がれることが
ある。その場合、ホウ素含有板38の表面が滑らかな平
面だと、汚れ膜は比較的大きな寸法で剥がれやすい。こ
の剥がれた汚れ膜が、例えば上記穴40の部分の隙間G
3 をつなぐと、フィラメント8とホウ素含有板38ひい
てはそれと同電位のプラズマ生成容器2との間の絶縁が
破壊される。そうなると、プラズマ生成容器2内でプラ
ズマ12生成用のアーク放電を正常に生じさせることが
できなくなるので、イオン源を安定して稼動させること
ができなくなる。
However, the above-mentioned conductive dirt film may adhere to the surface of the boron-containing plate 38 and come off. In this case, if the surface of the boron-containing plate 38 is a smooth flat surface, the dirt film tends to peel off with a relatively large size. The peeled dirt film forms, for example, a gap G at the hole 40.
When 3 is connected, the insulation between the filament 8 and the boron-containing plate 38 and thus the plasma generating vessel 2 at the same potential is broken. In such a case, an arc discharge for generating the plasma 12 cannot be normally generated in the plasma generation container 2, so that the ion source cannot be operated stably.

【0037】これを解決するためには、例えば図6およ
び図7に示す例のように、ホウ素含有板38の相対向す
る二つの表面38aおよび38bにも、上記格子状の溝
34と同様の格子状の溝42を設けておくのが好まし
い。
In order to solve this problem, for example, as shown in FIGS. 6 and 7, two opposing surfaces 38a and 38b of the boron-containing plate 38 are also formed in the same manner as the lattice-shaped grooves 34. It is preferable to provide a lattice-shaped groove 42.

【0038】この格子状の溝42で囲まれる各区画、即
ち各山の部分43(図7参照)の縦横の寸法は、上記格
子状の溝34の場合と同様の理由から、穴40の部分の
上記隙間G3 の寸法以下にするのが好ましい。
The vertical and horizontal dimensions of each section surrounded by the lattice-shaped groove 42, that is, each mountain portion 43 (see FIG. 7), are the same as those in the case of the lattice-shaped groove 34. preferably the to the following dimensions of the gap G 3.

【0039】ホウ素含有板38に上記のような格子状の
溝42を設けておくと、上記格子状の溝34の場合と同
様の理由によって、ホウ素含有板38の表面38a、3
8bから導電性の汚れ膜が剥がれにくくなり、しかも剥
がれる場合は小さい寸法で剥がれるので、当該汚れ膜に
よるフィラメント8とホウ素含有板38との間の絶縁破
壊が起こりにくくなり、この理由からもイオン源の安定
稼動時間を長くすることができる。
If the lattice-shaped grooves 42 as described above are provided in the boron-containing plate 38, the surface 38a, 3
8b, the conductive dirt film is hardly peeled off, and when it is peeled off, it is peeled off with a small size, so that dielectric breakdown between the filament 8 and the boron-containing plate 38 due to the dirt film hardly occurs. The stable operation time can be extended.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0041】請求項1記載の発明によれば、フィラメン
ト用の二つの絶縁体のプラズマ生成容器内に露出してい
る外周面から導電性の汚れ膜が剥がれにくくなり、しか
も剥がれる場合は小さい寸法で剥がれるので、当該汚れ
膜による両絶縁体間の絶縁破壊が起こりにくくなり、イ
オン源の安定稼動時間を長くすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the conductive dirt film is less likely to be peeled from the outer peripheral surface of the two insulators for the filament which are exposed in the plasma generation container. Since the film is peeled off, dielectric breakdown between the insulators due to the dirt film is less likely to occur, and the stable operation time of the ion source can be extended.

【0042】請求項2記載の発明によれば、プラズマ生
成容器内に上記のような反射電極を更に備えている場合
でも、この反射電極の外周面から導電性の汚れ膜が剥が
れにくくなり、しかも剥がれる場合は小さい寸法で剥が
れるので、当該汚れ膜による反射電極とプラズマ生成容
器との間の絶縁破壊が起こりにくくなり、この理由から
もイオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
According to the second aspect of the present invention, even when the above-described reflective electrode is further provided in the plasma generation container, the conductive dirt film is hardly peeled off from the outer peripheral surface of the reflective electrode. When the film is peeled, the film is peeled in a small size, so that dielectric breakdown between the reflection electrode and the plasma generation container due to the dirt film is less likely to occur, and for this reason, the stable operation time of the ion source can be extended.

【0043】請求項3記載の発明によれば、プラズマ生
成容器内に上記のようなホウ素含有板を更に備えている
場合でも、このホウ素含有板の表面から導電性の汚れ膜
が剥がれにくくなり、しかも剥がれる場合は小さい寸法
で剥がれるので、当該汚れ膜によるフィラメントとホウ
素含有板との間の絶縁破壊が起こりにくくなり、この理
由からもイオン源の安定稼動時間を長くすることができ
る。
According to the third aspect of the present invention, even when the above-mentioned boron-containing plate is further provided in the plasma generation container, the conductive dirt film is hardly peeled off from the surface of the boron-containing plate, In addition, when the film is peeled, the film is peeled in a small size, so that the dielectric breakdown between the filament and the boron-containing plate due to the dirt film hardly occurs. For this reason, the stable operation time of the ion source can be prolonged.

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

【図1】この発明に係るイオン源の一例をイオンビーム
引き出し方向側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 as viewed from an ion beam extraction direction side.

【図2】図1中のフィラメント用の絶縁体周りを拡大し
て示す図である。
FIG. 2 is an enlarged view showing a periphery of a filament insulator in FIG. 1;

【図3】フィラメント用の絶縁体の外周面に設ける格子
状の溝の他の例を示す図である。
FIG. 3 is a view showing another example of a lattice-shaped groove provided on the outer peripheral surface of an insulator for a filament.

【図4】フィラメント用の絶縁体の外周面に設ける格子
状の溝の更に他の例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing still another example of a lattice-shaped groove provided on the outer peripheral surface of a filament insulator.

【図5】フィラメント用の分割構造の絶縁体の例を示す
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of an insulator having a divided structure for a filament.

【図6】この発明に係るイオン源の他の例をイオンビー
ム引き出し方向側から見て部分的に示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view partially showing another example of the ion source according to the present invention when viewed from an ion beam extraction direction side.

【図7】図6の線C−Cに沿う断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 6;

【図8】従来のイオン源の一例を側方から見て示す断面
図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a conventional ion source viewed from the side.

【図9】図8のイオン源のプラズマ生成容器周りをイオ
ンビーム引き出し方向側から見て拡大して示す断面図で
ある。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of a plasma generation container of the ion source of FIG. 8 as viewed from the ion beam extraction direction.

【図10】図9の線A−Aに沿う断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 9;

【図11】図9の線B−Bに沿う断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line BB in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 プラズマ生成容器 8 フィラメント 10 反射電極 24、24a、24b 絶縁体 34、36、42 格子状の溝 38 ホウ素含有板 Reference Signs List 2 Plasma generation container 8 Filament 10 Reflecting electrode 24, 24a, 24b Insulator 34, 36, 42 Grid-shaped groove 38 Boron-containing plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陽極を兼ねていてガスが導入されるプラ
ズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の一方側内にそ
の壁面を貫通して設けられていて元の方向に曲げ返され
た形状のフィラメントと、このフィラメントがプラズマ
生成容器の壁面を貫通する部分に設けられていてフィラ
メントとプラズマ生成容器との間を電気絶縁する二つの
絶縁体とを備えるイオン源において、前記二つの絶縁体
のプラズマ生成容器内に露出している外周面に格子状の
溝をそれぞれ設けていることを特徴とするイオン源。
1. A plasma generating container which also serves as an anode and into which gas is introduced, and a filament which is provided in one side of the plasma generating container and penetrates its wall surface and is bent back in the original direction. And two insulators provided at a portion where the filament penetrates the wall surface of the plasma generation container and electrically insulating the filament and the plasma generation container from each other. An ion source, wherein lattice-shaped grooves are provided on the outer peripheral surface exposed in the container.
【請求項2】 前記プラズマ生成容器の他方側内に設け
られていてフィラメント電位または浮遊電位に保たれる
反射電極を更に備えており、この反射電極の外周面に格
子状の溝を設けている請求項1記載のイオン源。
2. A plasma processing apparatus further comprising: a reflection electrode provided on the other side of the plasma generation vessel and maintained at a filament potential or a floating potential, and a grid-like groove provided on an outer peripheral surface of the reflection electrode. The ion source according to claim 1.
【請求項3】 前記プラズマ生成容器内に前記フィラメ
ントを横切るように設けられたものであって、その二つ
の穴を前記フィラメントが隙間をあけて貫通しており、
かつプラズマ生成容器と同電位のホウ素含有板を更に備
えており、このホウ素含有板の相対向する二つの表面に
格子状の溝をそれぞれ設けている請求項1または2記載
のイオン源。
3. The plasma generation vessel is provided so as to cross the filament, wherein the two holes are penetrated by the filament with a gap therebetween,
3. The ion source according to claim 1, further comprising a boron-containing plate having the same potential as that of the plasma generation vessel, wherein two opposing surfaces of the boron-containing plate are provided with lattice-shaped grooves, respectively.
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