JPS6127053A - 電子ビ−ム源 - Google Patents
電子ビ−ム源Info
- Publication number
- JPS6127053A JPS6127053A JP14637584A JP14637584A JPS6127053A JP S6127053 A JPS6127053 A JP S6127053A JP 14637584 A JP14637584 A JP 14637584A JP 14637584 A JP14637584 A JP 14637584A JP S6127053 A JPS6127053 A JP S6127053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- electron beam
- magnetic field
- electrode
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/06—Electron sources; Electron guns
- H01J37/077—Electron guns using discharge in gases or vapours as electron sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明は、電子ビームを引き出す電子ビーム源に関づ
る。
る。
（先行技術の説明）
第１図は、従来の電子ビーム源の構成を示す図である。
この電子ビーム源は、カソード１．つ工−ネルト電極（
電位形成電極）２および引出電極（アノード）３から成
り、カソード１から放出される熱電子を、カソード１に
対して正の電圧が印加された引出電極３により直接引き
出している。
電位形成電極）２および引出電極（アノード）３から成
り、カソード１から放出される熱電子を、カソード１に
対して正の電圧が印加された引出電極３により直接引き
出している。
従来の電子ビーム源は、高輝度のあるいは収差の小さい
電子ビームを引き出すことを目的としている。従って、
大電流の電子ど一ムを得るためには、大面積の電子放出
面を持つカソード（例えば平板カソード）を使用する等
、カソード形状を特殊なものにする必要があった。しか
もカソード材料の選定も難しかった。また、大口径（大
面積）の電子ビー・ムを得るためには、電子ビーム源よ
り引き出された電子ビームを所定のエネルギーまで加速
した後、電界あるいは磁界によりこれを走査する等、別
に特別な手段が必要であった。
電子ビームを引き出すことを目的としている。従って、
大電流の電子ど一ムを得るためには、大面積の電子放出
面を持つカソード（例えば平板カソード）を使用する等
、カソード形状を特殊なものにする必要があった。しか
もカソード材料の選定も難しかった。また、大口径（大
面積）の電子ビー・ムを得るためには、電子ビーム源よ
り引き出された電子ビームを所定のエネルギーまで加速
した後、電界あるいは磁界によりこれを走査する等、別
に特別な手段が必要であった。
（発明の目的）
この発明は、容易に大電流かつ大口径の電子ビームを引
き出すことができる電子ビーム源を提供することを目的
とする。
き出すことができる電子ビーム源を提供することを目的
とする。
（発明の構成）
この発明は、放電プラズマ室を有し、その中で希ガスを
アーク放電させることによってプラズマを生成させるプ
ラズマ生成部と、プラズマ生成部でのプラズマ閉込めを
制御する磁界を発生させる磁界発生部と、複数の孔を有
し、プラズマ生成部において生成されたプラズマから電
子ビームを引き出す引出電極とを備えることを特徴とす
る電子ビーム源である。
アーク放電させることによってプラズマを生成させるプ
ラズマ生成部と、プラズマ生成部でのプラズマ閉込めを
制御する磁界を発生させる磁界発生部と、複数の孔を有
し、プラズマ生成部において生成されたプラズマから電
子ビームを引き出す引出電極とを備えることを特徴とす
る電子ビーム源である。
（実施例の説明）
第２図は、この発明の一実施例に係る電子ビーム源の構
成を示す図である。この電子ビーム源は、希ガスをアー
ク放電さけることによってプラズマを生成させるプラズ
マ生成部４と、プラズマ生成部４でのプラズマ閉込めを
制御する磁界を発生さける磁界発生部、例えば磁場コイ
ル５と、プラズマ生成部４において生成されたプラズマ
から電子ビームを引き出す引出電極６とを１える。ここ
で言う希ガスとは、ヘリウム、ネオン、アルゴン。
成を示す図である。この電子ビーム源は、希ガスをアー
ク放電さけることによってプラズマを生成させるプラズ
マ生成部４と、プラズマ生成部４でのプラズマ閉込めを
制御する磁界を発生さける磁界発生部、例えば磁場コイ
ル５と、プラズマ生成部４において生成されたプラズマ
から電子ビームを引き出す引出電極６とを１える。ここ
で言う希ガスとは、ヘリウム、ネオン、アルゴン。
クリプトン、キセノンおよびラドンである。
プラズマ生成部４は、ガス注入口４１と、カソード電！
７に接続される１以上のカソード４２と、アーク電源８
に接続されるアノード４３おにびプラズマ電極４４．４
５と、放電プラズマ室４６とを備える。ガス注入口４１
は、高真空の放電プラズマ室４６にアーク放電ガスを注
入するための入口である。アノード４３とプラズマ電極
４４．４５とで囲まれた放電プラズマ室４６に入ってき
た希ガスは、カソード４２から放出される熱電子によっ
て、アノード４３との間でアーク放電する。
７に接続される１以上のカソード４２と、アーク電源８
に接続されるアノード４３おにびプラズマ電極４４．４
５と、放電プラズマ室４６とを備える。ガス注入口４１
は、高真空の放電プラズマ室４６にアーク放電ガスを注
入するための入口である。アノード４３とプラズマ電極
４４．４５とで囲まれた放電プラズマ室４６に入ってき
た希ガスは、カソード４２から放出される熱電子によっ
て、アノード４３との間でアーク放電する。
電子はその行路中のガス分子と衝突を繰り返し、その結
果として電子が更に生成される。そのようにして生成さ
れた電子はプラズマの一部として、磁場コイル５によっ
てできた磁界によって放電プラズマ室４６中に閉じ込め
られる。尚、磁場コイル５の代りに永久磁石を用いても
よい。
果として電子が更に生成される。そのようにして生成さ
れた電子はプラズマの一部として、磁場コイル５によっ
てできた磁界によって放電プラズマ室４６中に閉じ込め
られる。尚、磁場コイル５の代りに永久磁石を用いても
よい。
プラズマ電極４５および引出電極６は、それぞれ、電子
引出し用の多数の小孔（例えば直径が１閤φ前後）４５
１および６１を有している。放電プラズマ室４６に閉じ
込められている電子を引きだすために、引出電源９によ
って、引出電極６にはプラズマ電極／１５に対して正の
電圧が印加される。これによって、放電プラズマ室４６
から引出電極６を経由して電子ビームが引き出される。
引出し用の多数の小孔（例えば直径が１閤φ前後）４５
１および６１を有している。放電プラズマ室４６に閉じ
込められている電子を引きだすために、引出電源９によ
って、引出電極６にはプラズマ電極／１５に対して正の
電圧が印加される。これによって、放電プラズマ室４６
から引出電極６を経由して電子ビームが引き出される。
次に、この発明に係る電子ビーム源によって大電流かつ
大口径の電子ビームが引き出される理由につき説明する
。尚、以下の説明において添字ｅは電子を表わし、添字
ｉはイオンを表わす。
大口径の電子ビームが引き出される理由につき説明する
。尚、以下の説明において添字ｅは電子を表わし、添字
ｉはイオンを表わす。
まず放電プラズマ室４６における電子の生成、閉じ込め
の観点から考察する。プラズマ中の一価のイオンを考え
れば、電子の密度ｎ。とイオンの密度ｎ・どの間には、
ｎｏ＝ｎｉなる関係が成立する。プラズマ中の粒子の平
均速度■は、マクスウェル分布に従うとして、ｖ＝５了
７７Ｔ蒲で表わされる。ここで、ｋはボルツマン定数、
王は温１９、ｍは粒子（イオンあるいは電子）の質量で
ある。電流密度ｊは、ｊ＝ｅｎｖで表わされ、ｅは電荷
素置（１，６０２Ｘ１０−１９クーロン）である。従っ
て、電子による電流密度ｊ は、ｊｏ＝ｅｎｏＶｏで表
わされ、イオンによる電流密度ｊ・は、ｊ −ｅｎ、■
、で表わされ、イれらの比は次式で表わされる。
の観点から考察する。プラズマ中の一価のイオンを考え
れば、電子の密度ｎ。とイオンの密度ｎ・どの間には、
ｎｏ＝ｎｉなる関係が成立する。プラズマ中の粒子の平
均速度■は、マクスウェル分布に従うとして、ｖ＝５了
７７Ｔ蒲で表わされる。ここで、ｋはボルツマン定数、
王は温１９、ｍは粒子（イオンあるいは電子）の質量で
ある。電流密度ｊは、ｊ＝ｅｎｖで表わされ、ｅは電荷
素置（１，６０２Ｘ１０−１９クーロン）である。従っ
て、電子による電流密度ｊ は、ｊｏ＝ｅｎｏＶｏで表
わされ、イオンによる電流密度ｊ・は、ｊ −ｅｎ、■
、で表わされ、イれらの比は次式で表わされる。
ここで、Ｔ ／Ｔ・′、１０稈度であり、ｍ、 ／ｍ゜
−１８４０・Ｍであるので、（１）式からｊ。／ｊ、＝
１３５％が得られる。Ｍはガス物質の質量数であり、例
えばヘリウムであれば４である。従って、希ガスをヘリ
ウムとした場合でも、ｊｏ／ｊ１軛２７０となり、プラ
ズマ中の電子電流密度はイオン電流密度の数百倍となる
。
−１８４０・Ｍであるので、（１）式からｊ。／ｊ、＝
１３５％が得られる。Ｍはガス物質の質量数であり、例
えばヘリウムであれば４である。従って、希ガスをヘリ
ウムとした場合でも、ｊｏ／ｊ１軛２７０となり、プラ
ズマ中の電子電流密度はイオン電流密度の数百倍となる
。
同様にして、放電プラズマ室４６において生成された電
子を引き出す観点から考察する。放電プラズマから引き
出される電流密度Ｊについては、次式で表わされるヂャ
イルド・ラングミュアの式が適用される。
子を引き出す観点から考察する。放電プラズマから引き
出される電流密度Ｊについては、次式で表わされるヂャ
イルド・ラングミュアの式が適用される。
ここで、Ｋは定数、ε０は真空中の誘電率、ｄは電極間
の距離、■は電極間の電圧である。ｍとｅは前述と同様
である。従って、イオン引出しの場合と電子引出しの場
合とを同一電界の下で行うとすれば、電子型流密ＩＪ
とイオン電流密度Ｊ。
の距離、■は電極間の電圧である。ｍとｅは前述と同様
である。従って、イオン引出しの場合と電子引出しの場
合とを同一電界の下で行うとすれば、電子型流密ＩＪ
とイオン電流密度Ｊ。
どの比は次式で表わされ、ヘリウムを例にすれば約９０
倍となる。
倍となる。
従って、生成、引出しを通して考察してみると、電子引
出しの場合はイオン引出しの場合に比べて１桁から２桁
上の電流密度が得られる。
出しの場合はイオン引出しの場合に比べて１桁から２桁
上の電流密度が得られる。
次に大口径の点につぎ説明すると、本電子ビーム源にお
いては、ガス放電により生成した広い領域のプラズマか
ら電子ビームを引き出すため、大口径化についての問題
点は全く無い。従来の電子ビーム源のように別に走査手
段を設けなくても、それ自身で大口径の電子ビームを引
き出すことが可能である。
いては、ガス放電により生成した広い領域のプラズマか
ら電子ビームを引き出すため、大口径化についての問題
点は全く無い。従来の電子ビーム源のように別に走査手
段を設けなくても、それ自身で大口径の電子ビームを引
き出すことが可能である。
尚、ガス放電では一般には負イオンが生成されるが、希
ガスを用いればほとんど負イオンは生成されない。従っ
て、本電子ビーム源においては、引き出された電子ビー
ム中に負イオンが混在することはない１゜ 本電子ビーム源は、例えば、半導体等のアニール用に用
いられる。
ガスを用いればほとんど負イオンは生成されない。従っ
て、本電子ビーム源においては、引き出された電子ビー
ム中に負イオンが混在することはない１゜ 本電子ビーム源は、例えば、半導体等のアニール用に用
いられる。
尚、第２図中の符号１０はビームラインを示し、ここは
ビームが通っているときでも通常１Ｑ−５Ｔ。
ビームが通っているときでも通常１Ｑ−５Ｔ。
ｒｒ程麿の高真空に引かれている。このビームライン１
０の真空度を良くするためには、放電プラズマ室４６に
排気口を設けて真空引きをしてもよいし、あるいは、引
出電極６の孔６１の径を前述したように小さくしたり、
引出電極６の厚みを厚くしたりして（例えば、４ｓ程度
）、孔６１の部分のコンダクタンスを小さくしてもよい
。
０の真空度を良くするためには、放電プラズマ室４６に
排気口を設けて真空引きをしてもよいし、あるいは、引
出電極６の孔６１の径を前述したように小さくしたり、
引出電極６の厚みを厚くしたりして（例えば、４ｓ程度
）、孔６１の部分のコンダクタンスを小さくしてもよい
。
（発明の効果）
この発明によれば、簡単な構成でありながら、容易に大
電流かつ大口径の電子ビームを引き出すことができる。
電流かつ大口径の電子ビームを引き出すことができる。
第１図は、従来の電子ビーム源の構成を示す図である。
Ｍ２図は、この発明の一実施例に係る電子ビーム源の構
成を示す図である。 ４・・・プラズマ生成部、５・・・磁場コイル、６・・
・引出電極
成を示す図である。 ４・・・プラズマ生成部、５・・・磁場コイル、６・・
・引出電極
Claims (1)
- （１）電子ビームを引き出す電子ビーム源であって、 放電プラズマ室を有し、その中で希ガスをアーク放電さ
せることによってプラズマを生成させるプラズマ生成部
と、 プラズマ生成部でのプラズマ閉込めを制御する磁界を発
生させる磁界発生部と、 複数の孔を有し、プラズマ生成部において生成されたプ
ラズマから電子ビームを引き出す引出電極とを備える、
電子ビーム源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14637584A JPS6127053A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 電子ビ−ム源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14637584A JPS6127053A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 電子ビ−ム源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6127053A true JPS6127053A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15406291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14637584A Pending JPS6127053A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 電子ビ−ム源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6127053A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114036A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 | Japan Atom Energy Res Inst | 電子ビ−ム発生装置 |
| KR100318873B1 (ko) * | 1996-05-30 | 2002-06-20 | 브라이언 알. 바흐맨 | 이온주입기에서이온형성을위한방법및장치 |
| KR100388428B1 (ko) * | 1998-02-26 | 2003-06-25 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | 넓은 출력전류 동작범위를 갖는 이온 소스 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963729A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イオンシヤワ装置 |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP14637584A patent/JPS6127053A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963729A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イオンシヤワ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63114036A (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-18 | Japan Atom Energy Res Inst | 電子ビ−ム発生装置 |
| KR100318873B1 (ko) * | 1996-05-30 | 2002-06-20 | 브라이언 알. 바흐맨 | 이온주입기에서이온형성을위한방법및장치 |
| KR100388428B1 (ko) * | 1998-02-26 | 2003-06-25 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | 넓은 출력전류 동작범위를 갖는 이온 소스 |
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