JPS6264034A - ビ−ムプラズマ型イオン銃 - 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〕 この発明はエツチング、デポジション、スパッタ等の微
細加工に使用されるイオンビーム装置のイオン銃に関し
、特にガス源用のビームプラズマ型イオン銃に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一般に安定なイオンの引出しを行わせる方法として電子
ビームの作る負の電位の谷にイオンを捕捉して引出すビ
ームプラズマ型イオン銃が用いられている。

従来のビームプラズマ型イオン銃では、カソードは金属
円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子衝
撃によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビーム
を加速しアノードに続いて設けられたドリフトチューブ
、ターゲットチェンバそれぞれの電位をアノードより階
段的に高くし、電位傾度をもたせプラズマ内のイオンを
アノード端へ加速してイオンビーＪ１を発生していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のビームプラズマ型イオン銃は、カソード
形状が加熱フィラメント、金属円筒等その構成要素が多
くなっていること、またアノード以降のドリフトチュー
ブターゲットチェンバにも電圧を印加するため、それぞ
れを絶縁する必要性もあること等構造が複雑化するとと
もにターゲットチェンバ内での操作性が悪くなること、
更に電界領域でイオン化するためイオン初速度が揃わな
いことなとから細いイオンビームを得るのが難しく輝度
が上らない等の欠点を有していた。

本発明の目的は、カソードに直熱形フィラメントを用い
、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速機能をも
たぜ、アノード以降の後段加速電極を無くずことにより
電極構造を簡素化させ、且つ集束電子ビームにより長い
距離をイオン化させ、高輝度のイオンビームを得ること
ができるガス源用ビームプラズマ型イオン銃を提供する
にある。

ｒ問題点を解決するための手段〕 本発明のビームプラズマ型イオン銃は、中心部に細孔を
有する直熱形リボンフィラメントからなりカソードとア
ノードとこのアノ−Ｉ・の間に設けられ前記アノードよ
り負電位とした引出電極およびウェネルトを有する電子
銃と、ターゲットチェンバーと、このターゲットチェン
バー内にＭ当な圧力の気体を導入するカス導入１段と、
前記電＝ｒ銃が発生ずる電子ビームを通して前記ターゲ
ットチェンバー内に導入された前記気体に照射させる細
管と、この細管の外周に配置され前記電子ビームを収束
させるための電磁レンズとを含み、前記気体からのイオ
ンビームか前記電子ビームの進路を遡り前記引出電極に
より加速されて前記細孔より出射されることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明のビームプラズマ型イオン銃において、電子ビー
ムは直熱形フィラメントで発生され、引出電極、アノ−
１〜により比較的高電圧で加速される。引出電極は、ア
ノードより負電位が印加されており初段加速を行う。こ
の加速された電子ビームは、電磁レンズにより収束され
つつ細管を通過し、ターゲラ１〜チエンバに達する。こ
のターゲットチェンバでは、電子ビームの焦点をぼかし
くデフォーカス）内部に導入した気体を電子ビームとの
衝突電離によりイオン化する。

アノードからターゲットチェンバまでは全て同電位であ
り、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは電子
ビームの進路を遡り、引出電極により加速され、カソー
ドのリボンフィラメントの中心部の細孔を通過し、イオ
ンビームとして照射される。このように、アノード電極
以降に電極を構成せず、無電界領域でイオン化すること
によりイオンの初速度を揃えることができ高輝度のイオ
ンビームを発生することができる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。カソード１
は第２図に示すように細孔１３を有するリボンフィラメ
ントからなり、２５００°に以上に直接加熱されると共
にアノード２との間に１００ＫＶ〜１−５０　Ｋ　Ｖの
負の高電圧（加速電圧１５）が印加され、電子ビームを
発生加速する。その際のビーム電流の制御はウェネルト
３にバイアス電圧１６を印加して行う。引出電極４には
アノード２とカソード１の間の電圧、例えばカソード１
に対し正の５０　Ｋ　Ｖを印加し、初段加速電圧１７と
する。カソード１．アノード２．ウニネル１−３および
引出電極４を設けた電子銃とターゲットチェンバ８の間
には細管６が設けられ、加速された電子ビーム５は、徐
々に拡がりつつ細管６に進入するが細管６の外側に配置
した電磁レンズ７により徐々に集束されターゲットチェ
ンバ８に導入される。電子銃とターゲットチェンバ８そ
れぞれには排気口９，１０に連なる専用の真空排気系を
備えており（図示せず）、電子銃内は電子ビームを発生
ずるに必要なＩ　Ｘ　］　Ｏ’−’Ｔｏｒｒ以下の高真
空に品持される一方、ターゲ・ソトチェンバ８は、同様
に高真空に排気されるが、ガス導入装置１１からのガス
導入によりＩ　Ｘ　１０−５〜１０−’Ｔｏｒｒ程度の
雰囲気にして運転することができる。細管６は６一 電子銃とターゲットチェンバ８間の差圧を保持できる。

Ｌう、その口径を定めである。本実施例では、その「Ｊ
径を１５ミリメー）・りとしている。今カス源からイオ
ン化する際には、ターゲットチェンバ８内を一月十分に
真空排気後、カス導入装置１１からガスを導入するとと
もに、電子ビームを電磁レンズ７によりデフォーカスし
、導入ガスと電子ビームとの衝突電離の確立を拡げて行
う。

このイオン化を生じる領域はターゲットチェンバ８のみ
でなく細管部６に於ても生じる。発生したイオンは発生
部位では周囲がアノード２と同じ電位であり電界の影響
を受けないので、拡散により軸方向に細管６を電子ビー
ムと逆方向に遡りアノード２に達し、引出電極４の負電
位により引っ張られ加速される。加速されたイオンは第
２図に示ずカソード１をなすリボンフィラメン１〜の中
心部に設けられた細孔１３を通過し、イオンビーム１４
として射出される。本実施例では、カソード１のリボン
フィラメントの幅Ｗを２ミリメートルとし、細孔１３の
直径を０．５ミリメーＩ・ルとしである。

〔発明の効果〕

以１＝、述べたとおり本発明は、電子ビームを発生ずる
電極部の構造を単純化でき、イオン化域の電極に複数の
電圧を加えることがないなめ構造を簡素化でき無電界領
域でイオン化することにより、指向性のよい高輝度のイ
オンビームを射出することができ、微細加Ｔを高効率に
実現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の構成図、第２図は第１図に於
けるカソード１の主要部を示す斜視図である。 １・・・カソード、２・・・アノード、３・・・ウニネ
ル１〜．４・・・引出電極、５・・・電子ビーム、６・
・・細管、７・・・電磁レンズ、８・・・ターゲットチ
ェンバ、９，１０・・排気、１１・・・ガス導入装置、
１３・・細孔、１４・・イオンビーム、１５・・・加速
電圧、１６・・・バイアス電圧、１７・・・初段加速電
圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心部に細孔を有する直熱型リボンフィラメントからな
   るカソードとアノードとこのカソードとアノードの間に
   設けられ前記アノードより負電位とした引出電極および
   ウェネルトを有する電子銃と、ターゲットチェンバーと
   、このターゲットチェンバー内に適当な圧力の気体を導
   入するガス導入手段と、前記電子銃が発生する電子ビー
   ムを通して前記ターゲットチェンバー内に導入された前
   記気体に照射させる細管と、この細管の外周に配置され
   前記電子ビームを収束させるための電磁レンズとを含み
   、前記気体からのイオンビームが前記電子ビームの進路
   を遡り前記引出電極により加束されて前記細孔より出射
   されることを特徴とするビームプラズマ型イオン銃。