JPS60208035A - Ion beam generator - Google Patents

Ion beam generator

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JPS60208035A
JPS60208035A JP59066895A JP6689584A JPS60208035A JP S60208035 A JPS60208035 A JP S60208035A JP 59066895 A JP59066895 A JP 59066895A JP 6689584 A JP6689584 A JP 6689584A JP S60208035 A JPS60208035 A JP S60208035A
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laser beam
laser
gas discharge
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植田 至宏
Koichi Ono
高一 斧
Tatsuo Omori
達夫 大森
Shigeto Fujita
重人 藤田
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
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Abstract

PURPOSE:To improve the ionization efficiency by irradiating two laser beams having different wavelength onto material to be ionized and forming a gas discharge producing section at the crossing section of beams and causing resonant light excitation. CONSTITUTION:Magnesium 10 to be ionized is led into a container 1 while two laser beams B1, B3 are led through the windows 3a, 3b to form a gas discharge producing section 15 in an ion producing space 4 at the crossing section to perform resonant excitation of vapor 10 into first exciting condition through 2,853Angstrom beam B1 while to perform resonant excitation into Rydberg condition through 3,859Angstrom beam. Thereafter, the vapor 10 is collided against electrons under the electric field to be produced synchronously with the laser oscillation between the electrodes 5, 6 and ionized to be taken out as an ion beam 9 composed only of magnesium ions and irradiated onto a specimen 8. Consequently, the ionization efficiency and the selectivity of ion can be improved considerably.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体加工装置をはじめ材料改質。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention is applicable to material modification including semiconductor processing equipment.

材料合成等に使われるイオンビーム発生装置に関するも
のである。
This relates to ion beam generators used for materials synthesis, etc.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、イオンビーム発生装置によるイオン発生方法とし
ては、種々の手法が考えられ実用化されて来た。その大
部分は放電を利用したものであったが、近年レーザ光を
使ったイオン源が考え出されて来ている。このレーザ光
等の光を使った方式には2つあり、1つはレーザ光を金
属等の固体に照射してそのプラズマをイオン源として使
ったり、レーザ光を集光して気体、液体に照射してプラ
ズマを作り、これをイオン源としたりするものであり、
他の1つは波長の可変な光源を使い、レーザ光等の単一
波長を対象とするイオン化されるべき物質のエネルギ準
位に共鳴させて該物質をイオン化させるものであり、本
発明は後者に関するものである。
Conventionally, various methods have been considered and put into practical use as ion generation methods using ion beam generators. Most of them used electric discharge, but in recent years ion sources using laser light have been devised. There are two methods that use light such as laser light. One is to irradiate a solid such as a metal with laser light and use the resulting plasma as an ion source, or to focus the laser light and convert it into gas or liquid. irradiation to create plasma, which is used as an ion source.
The other method uses a variable wavelength light source to ionize a substance by resonating a single wavelength such as a laser beam with the energy level of the substance to be ionized. It is related to.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記共鳴光励起、イオン化方式のイオンビー
ム発生装置において、イオン化させる物質の共鳴光励起
にてイオン化させる直前の状態として、該物質のりュー
ドベルグ状Q (RydbergIeνel )を使う
ことにより、従来の共鳴光励起。
The present invention uses the Rydberg-like Q (RydbergIeνel) of the substance to be ionized as the state immediately before the substance is ionized by resonant light excitation in the above-mentioned resonant light excitation and ionization type ion beam generation apparatus. .

イオン化方式に比べ入力光エネルギに対するイオン化効
率を数桁以上向上でき、かつ選択イオン化における選択
性に優れたイオンビーム発生装置を提供することを目的
としている。
It is an object of the present invention to provide an ion beam generator that can improve the ionization efficiency for input light energy by several orders of magnitude compared to the ionization method, and has excellent selectivity in selective ionization.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

まず本発明装置におけるイオン化方法をマグネシウムイ
オンビームを発生する場合を例にとって従来の方法と比
較しつつ説明する。第1図はマグネシウム中性原子のエ
ネルギ準位図である。
First, the ionization method in the apparatus of the present invention will be explained by comparing it with a conventional method, taking as an example the case of generating a magnesium ion beam. FIG. 1 is an energy level diagram of a neutral magnesium atom.

従来のイオン化方法は、例えば波長が2853人。In the conventional ionization method, for example, the wavelength is 2853.

5528人の2本のレーザビームBl、B2をイオン化
させたいマグネシウム蒸気に照射する方法であり、即ち
基底状態3s(’S)にあるマグネシウム原子をまず2
853人のレーザビームB1により第1励起状態3p 
CI PO)に共鳴励起し、その後5528人のレーザ
ビームB2によりエネルギ準位3d (I D)に共鳴
励起し、さらに2853人のレーザビームB1でイオン
化させるものである。
This is a method of irradiating the magnesium vapor to be ionized with two laser beams Bl and B2, that is, the magnesium atoms in the ground state 3s ('S) are first ionized into 2
The first excited state 3p is generated by the laser beam B1 of 853 people.
CI PO), then resonantly excited to energy level 3d (I D) by the laser beam B2 of 5528 people, and further ionized by the laser beam B1 of 2853 people.

本発明装置におけるイオン化方法が上記従来のイオン化
方法と異なる点は、マグネシウム蒸気を第1励起状態3
p(”P’)からりュードベルグ状恕13d(ID)に
例えば波長3859人のレーザビームB3により共鳴励
起させ、該励起蒸気の該励起状態からのイオン化はガス
放電による電子衝突等でなされる点にある。
The ionization method in the device of the present invention differs from the conventional ionization method described above in that magnesium vapor is brought into the first excited state 3.
p ("P') to Rudberg-like 13d (ID) is resonantly excited by, for example, a laser beam B3 with a wavelength of 3859, and the ionization of the excited vapor from the excited state is achieved by electron collision due to gas discharge, etc. It is in.

この発明装置におけるイオン化方法の場合、従来のイオ
ン化方法がエネルギ準位3d(ID)から直接イオン化
させるのに比べ、イオン化させる衝突断面積が数桁以上
高い。従ってレーザビームの出力エネルギが小さくてす
み、しかも完全に共鳴のみを使うためレーザビームのエ
ネルギ準位。
In the case of the ionization method in the device of this invention, the collision cross section for ionization is several orders of magnitude higher than that in the conventional ionization method, which directly ionizes from energy level 3d (ID). Therefore, the output energy of the laser beam is small, and since only resonance is used, the energy level of the laser beam can be reduced.

波長を不純物原子のそれらと一致しないように選択すれ
ばイオン化させたい物質のみをイオン化でき、しかも純
度の高いものができる。
By selecting wavelengths that do not match those of impurity atoms, it is possible to ionize only the substance to be ionized, and moreover, it is possible to ionize the substance with high purity.

また上記レーザビームの波長を変えることにより、容易
に他種の物質のイオンビームを発生ずることができ、こ
の場合イオン化される多種の物質を前もってイオンビー
ム発生容器内に導入しておいても良い。このように発生
するイオンビームの種類を容易に変えることができる本
発明の手法は従来の方法にないものであり、イオンビー
ムで処理するイオン種の異なるような2つ以上の行程を
連続して行なうことができる利点がある。
Furthermore, by changing the wavelength of the laser beam, ion beams of other types of substances can be easily generated.In this case, various types of substances to be ionized may be introduced into the ion beam generation container in advance. . The method of the present invention, which can easily change the type of ion beam generated in this way, is unlike any conventional method. There are advantages to doing so.

次にこの発明の実施例を図について説明する。Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

第2図は本発明の第1の実施例を示す。図において、1
はイオン化されるべき物質が導入される容器、1aは上
記物質を該容器1内に導入するためのガス導入孔、1b
はガス排出孔、3a、3bは図示しないレーザビーム発
生部からのレーザビーJ、B1.B3を上記容器1内に
導入する窓であり、該容器1内のレーザビームBl、B
3が交差する空間はイオン生成空間4となっている。な
お、上記レーザビーム発生部としては、波長可変レーザ
又は自由電子レーザ等のレーザが用いられる。
FIG. 2 shows a first embodiment of the invention. In the figure, 1
1a is a container into which the substance to be ionized is introduced; 1a is a gas introduction hole for introducing the substance into the container 1; 1b is a gas introduction hole for introducing the substance into the container 1;
3a and 3b are gas exhaust holes, and 3a and 3b are laser beams J, B1. This is a window for introducing B3 into the container 1, and the laser beams B1 and B in the container 1 are
The space where 3 intersects is the ion generation space 4. Note that as the laser beam generating section, a laser such as a wavelength tunable laser or a free electron laser is used.

5.6は上記イオン生成空間4を挟んで配置された電極
、5a、5aは上記電極5.6に電圧を印加する端子で
あり、これらは上記イオン生成空間4において高周波ガ
ス放電を生ぜしめるガス放電発生部15を構成しており
、該ガス放電発生部15は、上記物質がそのリュードベ
ルグ状態からイオン状態になるに充分なように共鳴する
ような高岡1fflffi源を有している。なお、上記
イオン化されるべき物質が化合物又は分子状態のガスと
して容器lに導入される場合は、上記イオン化のための
ガス放電が上記物質を中性元素状態にするためのガス放
電を兼ねるようにしてもよい。
Reference numerals 5.6 and 5.6 are electrodes arranged across the ion generation space 4, 5a and 5a are terminals for applying voltage to the electrodes 5.6, and these are the gas that generates high frequency gas discharge in the ion generation space 4. The gas discharge generator 15 comprises a Takaoka 1fflffi source that resonates sufficiently to change the substance from its Rydberg state to an ionic state. In addition, when the substance to be ionized is introduced into the container l as a gas in a compound or molecular state, the gas discharge for ionization should also serve as the gas discharge for converting the substance into a neutral element state. It's okay.

8は試料、8aは該試料8を保持する試料台であり、該
試料台8aと上記電極6との間には直流電圧が印加され
、これによりイオン化された物質をイオンビームとして
引き出すための引き出し電界が発生される。
8 is a sample, and 8a is a sample stand that holds the sample 8. A direct current voltage is applied between the sample stand 8a and the electrode 6, and a drawer is used to extract the ionized substance as an ion beam. An electric field is generated.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

本実施例装置により、マグネシウムのイオンビームを発
生する場合を考える。まず容器1にガス導入孔1aより
マグネシウム蒸気lOを導入する。
Let us consider the case where a magnesium ion beam is generated by the apparatus of this embodiment. First, magnesium vapor 1O is introduced into the container 1 through the gas introduction hole 1a.

そして上記レーザビーム発生部が発振し、これにより波
長2853人のレーザビームB1が窓3aを介して上記
容器1に導入され、また3859人のレーザビームB3
が窓3bを介して同様に導入され、両ビームBl、B3
が容器1内のイオン生成空間4において交差し、これに
より上記マグネシウム蒸気10は、2853人のレーザ
ビームB1により基底状態3s(IS)から第1励起状
態3p(’PO)に共鳴励起され、さらに3859人の
レーザビームB3により上記第1励起状態3p(’PO
)がらりュードヘルグ状態13d(ID)に階段状に共
鳴励起される。
Then, the laser beam generator oscillates, and as a result, the laser beam B1 of 2853 people with a wavelength is introduced into the container 1 through the window 3a, and the laser beam B3 of 3859 people is introduced into the container 1 through the window 3a.
is similarly introduced through window 3b, and both beams Bl, B3
intersect in the ion generation space 4 in the container 1, and as a result, the magnesium vapor 10 is resonantly excited from the ground state 3s (IS) to the first excited state 3p ('PO) by the 2853 laser beam B1, and further The first excited state 3p ('PO
) is resonantly excited in a stepwise manner to the Lurid Helgian state 13d (ID).

また上記レーザ発振と時間的に同期して電極5と電極6
の各々に端子5a、6aから電圧が印加され、これによ
り、上記リュードベルグ状態13d(ID)にあるマグ
ネシウム蒸気10にガス放電による電子が衝突し、その
結果マグネシウム蒸気10はイオン化される。また上記
電極6と試料台8aとの間には直流電圧が印加されてお
り、これにより上記イオン化されたマグネシウム蒸気1
0はマグネシウムのイオンのみからなるイオンビーム9
として引き出され、該イオンビーム9は上記試料8に照
射される。
Also, in time synchronization with the laser oscillation, the electrode 5 and the electrode 6 are
A voltage is applied to each of the terminals 5a and 6a, whereby electrons due to gas discharge collide with the magnesium vapor 10 in the Rydberg state 13d (ID), and as a result, the magnesium vapor 10 is ionized. Further, a DC voltage is applied between the electrode 6 and the sample stage 8a, so that the ionized magnesium vapor 1
0 is an ion beam 9 consisting only of magnesium ions
The sample 8 is irradiated with the ion beam 9.

以上の動作説明における本実施例の特徴を示すと、まず
第1に本実施例は完全に共鳴のみを用いて選択イオン化
を行なうものであるので、上記容器l内にイオン化させ
るべき物質、この場合マグネシウム、以外の不純物、酸
素、窒素、炭素、水素等が含まれていて、しかもその量
がマグネシウムより多くても、レーザビームのエネルギ
準位5波長を上記不純物等のそれらと一致させないよう
にして希望の元素、この場合はマグネシウム、のみがイ
オン化された純粋なマグネシウムイオンビームが得られ
る。
The characteristics of this embodiment in the above operation description are as follows: First of all, since this embodiment performs selective ionization completely using only resonance, the substance to be ionized in the container l, in this case, Even if impurities other than magnesium, such as oxygen, nitrogen, carbon, hydrogen, etc. are included, and the amount is greater than magnesium, the energy level 5 wavelength of the laser beam should not be made to match those of the above impurities, etc. A pure magnesium ion beam is obtained in which only the desired element, in this case magnesium, is ionized.

第2に本実施例は上述のとおり、選択イオン化を行なう
ものであり、かつ共鳴光励起によるイオン化を行なうも
のであるので、電子や他の元素が励起されたり、エネル
ギ吸収により温度上昇したりすることはなく、その結果
イオンビームを照射する対象試料8、例えば半導体の場
合は基板、の温度を上昇させることはなく、低温処理が
できる。
Second, as mentioned above, this embodiment performs selective ionization and ionization by resonant optical excitation, so there is no possibility that electrons or other elements will be excited or that the temperature will rise due to energy absorption. As a result, low-temperature processing can be performed without increasing the temperature of the target sample 8 to be irradiated with the ion beam, such as a substrate in the case of a semiconductor.

第3にイオンビームの種類や特性を変える場合はレーザ
ビームの波長及び印加電圧を変えれば良く、従来のよう
な試料を取り出したり、イオン源部を交換するために容
器を開閉したりする必要はなく、従って、イオン注入と
アニーリング等の連続動作が容易にできる。
Third, if you want to change the type or characteristics of the ion beam, you can simply change the wavelength of the laser beam and the applied voltage, and there is no need to open and close the container to take out the sample or replace the ion source, as in the past. Therefore, continuous operations such as ion implantation and annealing can be easily performed.

第3図は本発明の第2の実施例を示す。図において、第
2図と同一符号は同−又は相当部分を示し、13はイオ
ン化させるべき物質12を収容するオーブン、13aは
上記オープン13の外周に設けられたヒータ、11はイ
オン化されたマグネシウム蒸気10を容器1の軸心に集
束せしめるマグネット、14は上記集束されたマグネシ
ウム蒸気10をイオンビーム9として引き出す引き出し
電極である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or equivalent parts, 13 is an oven containing the substance 12 to be ionized, 13a is a heater provided on the outer periphery of the open 13, and 11 is ionized magnesium vapor. 10 is a magnet for focusing on the axis of the container 1, and 14 is an extraction electrode for extracting the focused magnesium vapor 10 as an ion beam 9.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

オーブン13内にイオン化させる物質であるマグネシウ
ム12を入れ、ヒータ13aによりオーブン13を加熱
すると上記マグネシウム12が溶融、気化してマグネシ
ウム蒸気10が発生し、該蒸気10はガス導入孔1aを
通って容器1内に導入される。そして2853人のレー
ザビームB1と3859人のレーザビームB3が各々窓
3a、3bを介して上記容器1内に導入されて上記蒸気
10に照射され、また同時に電極5,6に電圧が印加さ
れて上記蒸気lOにガス放電による電子が衝突する。
Magnesium 12, which is a substance to be ionized, is placed in the oven 13, and when the oven 13 is heated by the heater 13a, the magnesium 12 is melted and vaporized to generate magnesium vapor 10, and the vapor 10 passes through the gas introduction hole 1a into the container. 1. Laser beam B1 for 2,853 people and laser beam B3 for 3,859 people are introduced into the container 1 through the windows 3a and 3b and irradiated onto the steam 10, and at the same time, a voltage is applied to the electrodes 5 and 6. Electrons generated by the gas discharge collide with the vapor IO.

するとこれにより蒸気10は基底状態3s(’S)から
第1励起状態3p(IPO)を経てリュードヘルグ状態
13d(ID)に階段状に励起され、さらに上記ガス放
電による電子衝突によりリュードベルグ状態13d(I
D)にあるマグネシウム蒸気10の電子が自由電子とな
り、これによりイオン生成空間4にマグネシウムイオン
が生成され、該マグネシウムイオンはマグネット11に
より軸心に集束された後、引き出し電極14によってイ
オンビーム9として放出される。
As a result, the vapor 10 is excited in a stepwise manner from the ground state 3s ('S) to the Rydherg state 13d (ID) via the first excited state 3p (IPO), and further to the Rydherg state 13d (ID) due to the electron collision caused by the gas discharge. I
The electrons in the magnesium vapor 10 in D) become free electrons, thereby generating magnesium ions in the ion generation space 4. After the magnesium ions are focused to the axis by the magnet 11, they are focused as an ion beam 9 by the extraction electrode 14. released.

第4図は本発明の第3の実施例によるイオンビーム発生
装置におけるレーザ発振装置の構成例である。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a laser oscillation device in an ion beam generator according to a third embodiment of the present invention.

本発明におけるイオン生成のためのレーザビームとガス
放電とは時間的に同期される必要があり、また階段状に
元素を励起させるためには複数の各々特定周波数のレー
ザビームが必要であり、該複数のレーザビームももちろ
ん同期させる必要がある訳であるが、第4図はその同期
方法の一例を示すものである。
In the present invention, the laser beam and gas discharge for ion generation need to be synchronized in time, and in order to excite the elements in a stepwise manner, a plurality of laser beams each having a specific frequency are required. Of course, it is necessary to synchronize a plurality of laser beams, and FIG. 4 shows an example of a synchronization method.

本レーザ発振装置20は、3台の波長可変のダイレーザ
22,23.24と、咳各ダイレーザ22〜24を励起
するための励起源レーザ21と、ハーフミラ−25,2
6、全反射ミラー27とから構成されている。このよう
に励起源を1台のレーザ1で構成したことにより、発振
するレーザビームω1.ω2.ω3は時間的に同期され
たものとなる。そして上記励起源レーザ21の発振と、
上記電極5.6への電圧印加を同時に行なうことにより
、レーザビームとガス放電とを時間的に同期できること
となる。
This laser oscillation device 20 includes three wavelength-tunable dye lasers 22, 23, 24, an excitation source laser 21 for exciting each of the dye lasers 22 to 24, and half mirrors 25, 2.
6 and a total reflection mirror 27. By configuring the excitation source with one laser 1 in this way, the oscillated laser beam ω1. ω2. ω3 becomes temporally synchronized. and oscillation of the excitation source laser 21,
By applying voltage to the electrodes 5.6 at the same time, the laser beam and the gas discharge can be synchronized in time.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように、本発明に係るイオンビーム発生装置によれ
ば、イオン化されるべき物質をレーザビームの照射によ
りその基底状態からりュードベルグ状態に共鳴光励起し
、さらに上記物質をガス放電により該励起状態からイオ
ン状態にするようにしたので、イオン化効率及びイオン
の選択性を大きく向上できる効果がある。
As described above, according to the ion beam generator of the present invention, the substance to be ionized is resonantly excited from its ground state to the Rydberg state by irradiation with a laser beam, and the substance is then brought out of the excited state by gas discharge. Since it is made into an ionic state, it has the effect of greatly improving ionization efficiency and ion selectivity.

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

第1図はマグネシウム中性原子のシングレット系のエネ
ルギ状態図、第2図は本発明の第1の実施例によるシャ
ワー型イオンビーム発生装置の概略構成図、第3図は本
発明の第2の実施例による集束型イオンビーム発生装置
の概略構成図、第4図は本発明の第3の実施例によるイ
オンビーム発生装置のレーザビーム発振器のブロック図
である。 1・・・容器、15・・・ガス放電発生部、20・・・
レーザビームQ生fa、B1〜B3・・・レーザビーム
。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第1 図 を 工 第3図 第4図 手続補正書(自発) 20発明の名称 イオンビーム発生装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名 称 
(601)三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、及び図面(第1図) 6、補正の内容 (11明細書第4頁第14行のrlevel Jを[5
tate Jに訂正する。 (2)同第6頁第5〜6行の「レーザビームのエネルギ
準位、波長を不純物原子のそれらと」を「レーザビーム
の波長を不純物原子のエネルギ準位と」に訂正する。 (3) 同第9頁第19〜20行の[レーザビームのエ
ネルギ準位、波長を上記不純物等のそれらと」を「レー
ザビームの波長を不純物原子のエネルギ準位と」に訂正
する。 (4)第1図を別紙の通り訂正する。 以 上
FIG. 1 is an energy phase diagram of a singlet system of magnesium neutral atoms, FIG. 2 is a schematic diagram of the shower type ion beam generator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. A schematic configuration diagram of a focused ion beam generator according to an embodiment, and FIG. 4 is a block diagram of a laser beam oscillator of an ion beam generator according to a third embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Container, 15... Gas discharge generating part, 20...
Laser beam Q raw fa, B1 to B3... Laser beam. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent Masuo Oiwa 1 Figure 3 Figure 4 procedural amendment (voluntary) 20 Name of the invention Ion beam generator 3, relationship to the person making the amendment Case Patent applicant address 2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Chome 2-3 Name
(601) Mitsubishi Electric Co., Ltd. Representative Hitoshi Katayama 4, Agent 5, Detailed description of the invention in the specification to be amended, and drawings (Figure 1) 6. Contents of the amendment (11th specification No. Set rlevel J on page 4, line 14 to [5
Corrected to tate J. (2) On page 6, lines 5 and 6, "the energy level and wavelength of the laser beam are related to those of impurity atoms" is corrected to "the wavelength of the laser beam is related to the energy level of impurity atoms." (3) On page 9, lines 19-20, ``The energy level and wavelength of the laser beam are related to those of the impurities, etc.'' is corrected to ``The wavelength of the laser beam is related to the energy level of the impurity atoms.'' (4) Correct Figure 1 as shown in the attached sheet. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (11イオン化されるべき物質を収容する容器と、該容
器内の上記物質にレーザビームを照射するレーザビーム
発生部と、上記容器内の上記物質雰囲気中でレーザビー
ムと交差するガス放電を発生するガス放電発生部とを備
え、上記物質のイオンビームを発生する装置において、
上記レーザビーム発生部は上記物質をエネルギ準位の基
底状態からリュードヘルグ状態に共鳴光励起するような
波長を有するレーザビームを発生するものであり、上記
ガス放電発生部はガス放電により上記物質をリュードベ
ルグ状態からイオン状態とするものであることを特徴と
するイオンビーム発生装置。 (2)上記レーザビーム発生部は、上記物質を基底状態
から中間状態を経て上記リュードベルグ状態に階段状に
共鳴光励起するような波長の異なる複数のレーザビーム
を発生ずるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のイオンビーム発生装置。 (3) 上記レーザビーム発生部として、波長可変レー
ザを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載のイオンビーム発生装置。 (4) 上記レーザビーム発生部として、自由電子レー
ザを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載のイオンビーム発生装置。 (5)上記レーザビーム発生部は、1つの励起源レーザ
と、該励起源レーザからのレーザビームで励起される相
互に時間同期可能な複数の色素レーザとからなることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載のイオンビーム発
生装置。 (6)上記ガス放電発生部は、高周波放電を生ぜしめる
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
し第5項のいずれかに記載のイオンビーム発生装置。 (7)上記ガス放電発生部は、上記物質がそのリュード
ベルグ状態からイオン化状態になるよう共鳴するような
高周波電源を有することを特徴とずる特許請求の範囲第
6項記載のイオンビーム発生装置。 (8)上記物質は、化合物又は分子状態のガスとして上
記容器に導入され、上記ガス放電は、上記容器内に導入
された物質を中性元素状態にするためのガス放電を兼ね
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
7項のいずれかに記載のイオンビーム発生装置。
[Scope of Claims] (11) A container containing a substance to be ionized, a laser beam generator that irradiates the substance in the container with a laser beam, and a laser beam that intersects with the substance in the atmosphere of the substance in the container. A device for generating an ion beam of the above substance, comprising: a gas discharge generating unit that generates a gas discharge;
The laser beam generating section generates a laser beam having a wavelength that resonantly excites the substance from the ground state of energy level to the Rydberg state, and the gas discharge generating section generates a laser beam that excites the substance from the ground energy level to the Rydberg state by gas discharge. An ion beam generator characterized in that it converts a state into an ion state. (2) The laser beam generating section is characterized in that it generates a plurality of laser beams with different wavelengths to resonantly excite the substance stepwise from the ground state to the Rydberg state via the intermediate state. An ion beam generator according to claim 1. (3) The ion beam generating device according to claim 1 or 2, wherein a wavelength tunable laser is used as the laser beam generating section. (4) The ion beam generating device according to claim 1 or 2, wherein a free electron laser is used as the laser beam generating section. (5) The laser beam generating section is comprised of one excitation laser and a plurality of dye lasers that are excited by the laser beam from the excitation laser and can be synchronized with each other in time. The ion beam generator according to scope 2. (6) The ion beam generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas discharge generating section generates a high-frequency discharge. (7) The ion beam generator according to claim 6, wherein the gas discharge generating section has a high frequency power source that resonates so that the substance changes from its Rydberg state to an ionized state. (8) The substance is introduced into the container as a compound or molecular gas, and the gas discharge also serves as a gas discharge to bring the substance introduced into the container into a neutral element state. An ion beam generator according to any one of claims 1 to 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216135A (en) * 1986-03-15 1987-09-22 Shimadzu Corp Ion gun
US6140656A (en) * 1995-01-10 2000-10-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ion implantation apparatus, ion implantation method and semiconductor device

Citations (1)

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JPS5022999A (en) * 1973-06-28 1975-03-12

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