JPS62122039A - 負イオン発生方法とその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子デバイス製造プロセス、分析等に用いら
れる負イオンの発生方法とその装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、負イオンの電子デバイス製造プロセス分野での利
用は少なく、酸化膜のエツチングに関しての報告例（井
用英治、特許願５８−１２８４１７号、負イオン源）が
一部あるのみである。むしろ、２次イオン分析による不
純物原子の分析、いわゆるイオン・マイクロ・アナリシ
スの分野における１次イオンに負イオンが用いられてい
る。しかし、負イオンはプラズマ中では電子のエネルギ
ーが高く、その発生効果は正イオンに比べてきわめて低
かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような理由から負イオンの大量発生方法とその装
置が必要となる。ここで負イオンの発生原理について簡
単に説明する。結局イオン化するのであるが、正イオン
の場合には、原子又は分子の電子を外部からやってきた
電子がたたき出せば正イオンとなる。負イオンの場合に
は、逆に、外部からやってきた電子が原子又は分子に付
着すればよい。通常のプラズマ中の電子は８０〜１００
ｅＶのエネルギーで、これは正イオン発生、すなわち正
イオンのイオン化断面積が最大になるエネルギーに近く
、一方、負イオンの場合、イオン化断面積はＤ〜１０ｅ
Ｖでなければ効率よくイオン化できない。単純に電子の
エネルギーを低くして、０〜ｌＱ　ｅ、　Ｖにすると分
子はイオン化できても原子のイオンを得ることはできな
い。なぜなら、原子を得るためには、さらに高い電子の
エネルギーが必要で、分子をまず原子へと分解する必要
があるからである。

そこで本発明の目的は、このような欠点を除去せしめて
、負イオンの発生において効率のよい方法と装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の負イオン発生方法は、ガス分子に光を照射して
原子を発生し、発生した原子に低エネルギーの電子線を
照射して電子を付着し、負イオンを発生させることを特
徴としている。

本発明の負イオン発生装置は、光を透過できる窓および
ガス導入口を備えた第１の真空チャンバーと、この真空
チャンバー内に前記窓から光を照射する光源と、微小穴
を介して前記真空チャンバーに連結され、低エネルギー
電子発生装置および真空排気系を備えた第２の真空チャ
ンバーとを有し、前記第１の真空チャンバーにガスを導
入し、導入されたガスに前記光源より光を照射してガス
を分解し、前記微小穴からの第２の真空チャンバーへの
放出物に低エネルギー電子発生装置からの電子線を照射
することを特徴としている。

なお、本明細書において、光を透過できる窓は、第１の
真空チャンバーに光を透過する窓が特別に設けられてい
る場合、および第１の真空チャンバー自体が光を透過す
る材料で作られている場合の両方を含む意味で用いるも
のとする。

〔作用〕

本発明は、上述の構成をとることにより、従来技術の問
題点を解決した。本発明によれば、例えばハロゲンガス
を、真空排気しながらハロゲン分解用真空チャンバー内
に流し込む。この真空チャンバーには、紫外線を透過で
きる窓があり、ここから紫外線を照射する。ハロゲンガ
スは紫外線をよく吸収し、分解してハロゲンラジカルと
なる。

もう一方の負イオン発生用真空チャンバーには真空排気
口があり、この両者の真空チャンバー間は、小さい穴で
接続されているので発生したハロゲン原子は、この小さ
い穴を通って圧力の高いハロゲン分解用真空チャンバー
から負イオン発生用真空チャンバーへ放出される。この
負イオン発生用真空チャンバーには低エネルギー電子銃
があり、この低エネルギー電子銃からの電子がハロゲン
原子と衝突し、負イオンを発生する。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を示す。

第１図は、本発明方法の一実施例を実施する為の負イオ
ン発生装置であり、第１図を用いて一実施例の方法およ
び装置を説明する。

この負イオン発生装置は、２つの真空容器（真空チャン
バー）、すなわち石英チューブ１３と負イオン発生用真
空チャンバー１５とを有している。石英チューブ１３の
一端にはガス導入口１１が設けられており、このガス導
入口１１の途中にはガス流量を調整するためのマスフロ
ーコントローラー１２が設けられている。石英チューブ
１３の外部には、石英チューブ１３を上から全面照射で
きるように紫外光源１４が配置されている。

石英チューブ１３は、１．５ｍｍφの小さい穴１６を介
して負イオン発生用真空チャンバー１５に連結されてい
る。負イオン発生用真空チャンバー１５には真空排気口
１８が設けられてふり、ポンプ１９に連結されている。

又、負イオン発生用真空チャンバー１５には低エネルギ
ー電子銃１６が設けられている。

次に、以上のような負イオン発生装置における負イオン
の発生について説明する。まずガス導入口１１よりハロ
ゲンガス、本実施例ではＣβ２ガス１．２ｓＬＭを流す
。そのガス流量はマスフローコントローラー１２により
制御する。同時に紫外光源１４により石英チューブ内の
Ｃ１２ガスへ紫外光を照射する。紫外線照度は、３００
〜３５０ｎｍの波長で９８ｍＷ／ｃｆｆｌである。石英
チューブ１３は紫外光をよく透過させるのでマスフロー
コントローラー１２により流量制御されたＣｆ２２ガス
は、この石英チューブ内で分解して、Ｃ，１２原子とな
る。このとき負イオン発生用真空チャンバー１５内はポ
ンプ１９で排気しており、石英チューブ１３と負イオン
発生用真空チャンバー１５の２つの真空容器は、いわゆ
る差動排気の形をしており、負イオン発生用真空チャン
バー１５の圧力はＩ　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ、石英チュー
ブ１３の圧力は２ＴＯｒｒである。従って石英チューブ
１３内のＣβ原子は石英チューブ１３を通り、石英チュ
ーブ１３と負イオン発生用真空チャンバー１５の間にあ
る小さい穴１６を通して負イオン発生用真空チャンバー
１５側へ放出される。そこへ、負イオン発生用真空チャ
ンバー１５内に設けられた低エネルギー電子銃１７から
放出した電子線を照射する。この電子線のエネルギーは
１：Ｏｅ　Ｖ以下と低いため、小さい穴１６から放出さ
れたＣｊ２原子は効率よく電子付着が起こり負イオンＣ
β−になる。

第２図は、本実施例において負イオン化のための電子の
エネルギーを変化させて、発生するＣｌ−イオンの電流
量を調べたもので、すでに報告されている負イオンので
きるイオン化断面積とエネルギーの関係のように０〜１
０ｅＶでの負イオン電流が高くなっていることがわかる
。

以上の実施例では、ＣＬ分解を目的として、光源として
３００〜３５０ｎｍの波長が必要で、この場合には石英
チューブを用いたが、ＣＬ以外のガスを用いるときには
、用いるガスと波長の関係でチューブの材質を検討する
必要がある。たとえば０゜ガスを用いる場合には２００
ｎｍ以下の波長を透過させる石英やサファイヤを用いる
ことになる。

〔発明の効果〕

本発明の方法と装置を用いることによりＣｌ−イオン、
Ｆ−イオン、０−イオンがおよそ０．５〜１ｍＡ／ｃ［
Ｉｌの電流密度で得られた。しかも、通常の負イオン発
生方法では、分子イオンや原子イオンが両者存在するが
、本発明の方法では、原子イオンの割合がきわめて高い
。このように、原子の負イオンを大電流で発生させる本
発明の方法および装置によれば、負イオンの利用が可能
となり、分析等の分野で有力な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略図、第２図は、
電子のエネルギーとＣ１″イオンの電流量との関係を示
す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス分子に光を照射して原子を発生し、発生した
   原子に低エネルギーの電子線を照射して電子を付着し、
   負イオンを発生させることを特徴とする負イオン発生方
   法。
2. （２）光を透過できる窓およびガス導入口を備えた第１
   の真空チャンバーと、この真空チャンバー内に前記窓か
   ら光を照射する光源と、微小穴を介して前記真空チャン
   バーに連結され、低エネルギー電子発生装置および真空
   排気系を備えた第２の真空チャンバーとを有し、前記第
   １の真空チャンバーにガスを導入し、導入されたガスに
   前記光源より光を照射してガスを分解し、前記微小穴か
   らの第２の真空チャンバーへの放出物に低エネルギー電
   子発生装置からの電子線を照射することを特徴とする負
   イオン発生装置。