JPS63250038A - マイクロ波イオン源 - Google Patents
マイクロ波イオン源Info
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- JPS63250038A JPS63250038A JP8324587A JP8324587A JPS63250038A JP S63250038 A JPS63250038 A JP S63250038A JP 8324587 A JP8324587 A JP 8324587A JP 8324587 A JP8324587 A JP 8324587A JP S63250038 A JPS63250038 A JP S63250038A
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (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】
産業上の利用分野
本発明は、イオンビーム蒸着、イオン注入等に用いられ
るマイクロ波イオン源に関するものである。
るマイクロ波イオン源に関するものである。
従来の技術
近年、イオン注入等イオン源を用いた技術は半導体分野
において重要な技術の一つとなっている。
において重要な技術の一つとなっている。
以下図面を参照しながら、上述した従来のイオン源につ
いて説明する。
いて説明する。
第５図は従来のイオン源でデュオプラズマトロン型イオ
ン源を示している。
ン源を示している。
１はイオン種導入口、２はカンードチャンバー、３はカ
ソードフィラメント、４はアノード、５はプラズマ拡張
カップ、６は中間電極、７はイオン引き出し電極、８は
励磁コイルである。
ソードフィラメント、４はアノード、５はプラズマ拡張
カップ、６は中間電極、７はイオン引き出し電極、８は
励磁コイルである。
以上のように構成されたイオン源について説明する。イ
オン種導入口１を通してアルゴン等のガスをカソードチ
ャンビー２内に導入し、カソードフィラメント３とアノ
ード４の間にアーク放電を起こさせる。中間電極６とア
ノード４は軟鉄で作られ磁路を形成し、２つの電極間に
マグネットコイル８により強い軸方向磁界（１０〜１０
ガウス）が作られ、アノード４の小孔付近のプラズマ拡
張カップ５にプラズマを集中できるようになっている。
オン種導入口１を通してアルゴン等のガスをカソードチ
ャンビー２内に導入し、カソードフィラメント３とアノ
ード４の間にアーク放電を起こさせる。中間電極６とア
ノード４は軟鉄で作られ磁路を形成し、２つの電極間に
マグネットコイル８により強い軸方向磁界（１０〜１０
ガウス）が作られ、アノード４の小孔付近のプラズマ拡
張カップ５にプラズマを集中できるようになっている。
イオンはイオン引き出し電極７を通して、引き出される
。
。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、イオン源内のガス
圧は１０−２〜１Ｏ−１Ｔｏｒｒと高く、またフィラメ
ント３を用いているので、寿命が６〜３０時間と短かい
。また、磁界がイオン引き出し方向であるため、プラズ
マを閉じ込めることはできず、電子のエネルギの上昇が
十分に得られないので、多量の一価イオンを取ることが
できても、わずかしか多価イオンを取ることができない
という問題点を有していた。
圧は１０−２〜１Ｏ−１Ｔｏｒｒと高く、またフィラメ
ント３を用いているので、寿命が６〜３０時間と短かい
。また、磁界がイオン引き出し方向であるため、プラズ
マを閉じ込めることはできず、電子のエネルギの上昇が
十分に得られないので、多量の一価イオンを取ることが
できても、わずかしか多価イオンを取ることができない
という問題点を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、多量の多価イオンを長時間
安定に得ることができるイオン源を提供するものである
。
安定に得ることができるイオン源を提供するものである
。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のマイクロ波イオン
源は、イオン種導入口とイオン導出口を有する放電室と
、前記放電室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射
手段と、前記放電室の外側において前記イオン等出口に
対向して位置し、電位印加手段を有するイオン引き出し
電極と、前記イオン引き出し電極によって引き出される
イオンの方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界を
印加する磁界印加手段と、前記磁界を得るために、前記
放電室内に対向するように配置した一対の磁極と、前記
一対の磁極を前記放電室に対して負の電位を印加する手
段とを備えたものである。
源は、イオン種導入口とイオン導出口を有する放電室と
、前記放電室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射
手段と、前記放電室の外側において前記イオン等出口に
対向して位置し、電位印加手段を有するイオン引き出し
電極と、前記イオン引き出し電極によって引き出される
イオンの方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界を
印加する磁界印加手段と、前記磁界を得るために、前記
放電室内に対向するように配置した一対の磁極と、前記
一対の磁極を前記放電室に対して負の電位を印加する手
段とを備えたものである。
作 用
本発明は上記した構成によって、マイクロ波放電により
安定なプラズマを生成することができ、磁界がイオン引
き出し方向に対して垂直であり、対向する一対の磁極が
放電室に対して負の電位であるために、プラズマ中の電
子を両磁極間に閉じ込めることができ、その結果として
プラズマをイオン源内に閉じ込めることができ、多量の
多価イオンを得ることができる。
安定なプラズマを生成することができ、磁界がイオン引
き出し方向に対して垂直であり、対向する一対の磁極が
放電室に対して負の電位であるために、プラズマ中の電
子を両磁極間に閉じ込めることができ、その結果として
プラズマをイオン源内に閉じ込めることができ、多量の
多価イオンを得ることができる。
実施例
以下本発明の第１の実施例のマイクロ波イオン源につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の第１の実施例におけるマイクロ波イオ
ン源の断面図を示すものである。第２図は第１図のマイ
クロ波イオン源の斜視図である。
ン源の断面図を示すものである。第２図は第１図のマイ
クロ波イオン源の斜視図である。
第１図において、９は放電室で、イオン種導入口１０と
イオン導出口１１とを有している。第２図に示したマイ
クロ波源１２から発生されたマイクロ波（たとえば周波
数が２，４５αｈ）は、導波路１３を通って、放電室９
内部のマイクロ波放射体１４（たとえばφ２Ｍのタンタ
ル線で放電室９に突き出した部分の長さが３０賜、径１
５間の環状アンテナ）に供給され、放電室９内に放射さ
れる。
イオン導出口１１とを有している。第２図に示したマイ
クロ波源１２から発生されたマイクロ波（たとえば周波
数が２，４５αｈ）は、導波路１３を通って、放電室９
内部のマイクロ波放射体１４（たとえばφ２Ｍのタンタ
ル線で放電室９に突き出した部分の長さが３０賜、径１
５間の環状アンテナ）に供給され、放電室９内に放射さ
れる。
１５は磁気コイルで、磁気回路を形成し、放電室９に磁
界を印加する（たとえば１４ＫＧａｕｓｓ）。
界を印加する（たとえば１４ＫＧａｕｓｓ）。
イオン種導入口１ｏから、たとえば放電ガスとしてのア
ルゴンガスを導入することにより、マイクロ波と磁界の
作用で低ガス圧力（放電室９内１Ｑ−４〜１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒ）および低マイクロ波電力（３０〜５０ Ｗａｔｔ
）で高密度プラノ７ （１０” −１０１２個／Ｃｎ
）が生成される。このプラズマ中のイオンは、スリット
状または円孔状のイオン導出口１１から放電室９の外へ
拡散し、スリット状の穴を有したイオン引き出し電極１
７の形成する電界によシ第２図に示したＸ方向へ放射さ
れる。前記イオン引き出し電極１７にはイオン加速電源
１６にて電位が印加されている。
ルゴンガスを導入することにより、マイクロ波と磁界の
作用で低ガス圧力（放電室９内１Ｑ−４〜１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒ）および低マイクロ波電力（３０〜５０ Ｗａｔｔ
）で高密度プラノ７ （１０” −１０１２個／Ｃｎ
）が生成される。このプラズマ中のイオンは、スリット
状または円孔状のイオン導出口１１から放電室９の外へ
拡散し、スリット状の穴を有したイオン引き出し電極１
７の形成する電界によシ第２図に示したＸ方向へ放射さ
れる。前記イオン引き出し電極１７にはイオン加速電源
１６にて電位が印加されている。
磁気コイル１５の磁力を放電室９に有効に印加するため
には、磁性体の継鉄１８を用いて、放電室９内部に、第
２図に示したＹ方向に磁界を印加する必要があシ、空隙
部１９（例えば間隔１８Ｍ）を有する磁気回路を形成す
る。放電室９と継鉄１８とは電気的には、真空封じされ
た絶縁コネクター２０によって絶縁されており、磁極２
１は、電源２２により、放電室ｅに対して負の電圧（例
えば１００■）が印加される。
には、磁性体の継鉄１８を用いて、放電室９内部に、第
２図に示したＹ方向に磁界を印加する必要があシ、空隙
部１９（例えば間隔１８Ｍ）を有する磁気回路を形成す
る。放電室９と継鉄１８とは電気的には、真空封じされ
た絶縁コネクター２０によって絶縁されており、磁極２
１は、電源２２により、放電室ｅに対して負の電圧（例
えば１００■）が印加される。
このような構造において、第３図に示すように、軸方向
磁界２３と径方向電界２４により、電極電子を放電室９
に閉じ込めることができ、電子が壁面に拡散することな
く、粒子との衝突によりエネルギーを使い尽すまでプラ
ズマ生成に利用できる。
磁界２３と径方向電界２４により、電極電子を放電室９
に閉じ込めることができ、電子が壁面に拡散することな
く、粒子との衝突によりエネルギーを使い尽すまでプラ
ズマ生成に利用できる。
すなわち、磁気回路により軸方向に強い磁界２３をかけ
れば、磁界２３の方向に電子の運転を制限することがで
き、ある限られた空間内での電子の運動として、電子の
飛行長を増す効果があシ、径方向に電子か閉じ込められ
る。また電源２２によシ、放電室９はアノード電位、磁
極２１はカソード電位になり、径方向電界２４を得、磁
極２１の先端は電子の反射電極となり、径方向電界２４
による軸方向の電子閉じ込めができる。こうして、磁界
２３と同時に電界２４を利用することによシ、電子を壁
面に拡散させることなく放電室９に閉じ込めることかで
きる。マイクロ波放射体１４は、電子の消滅を少なくす
るために磁極２１の径より大きくし、放電室９と同電位
である。
れば、磁界２３の方向に電子の運転を制限することがで
き、ある限られた空間内での電子の運動として、電子の
飛行長を増す効果があシ、径方向に電子か閉じ込められ
る。また電源２２によシ、放電室９はアノード電位、磁
極２１はカソード電位になり、径方向電界２４を得、磁
極２１の先端は電子の反射電極となり、径方向電界２４
による軸方向の電子閉じ込めができる。こうして、磁界
２３と同時に電界２４を利用することによシ、電子を壁
面に拡散させることなく放電室９に閉じ込めることかで
きる。マイクロ波放射体１４は、電子の消滅を少なくす
るために磁極２１の径より大きくし、放電室９と同電位
である。
以上のように、イオン引き出し電極１７によって引き出
されるイオンの方向に対して垂直方向に放電室９内に磁
界を印加し、磁極２１を放電室９に対して負の電位に保
つことによシプラズマは放電室ｅ内に閉じこめられる。
されるイオンの方向に対して垂直方向に放電室９内に磁
界を印加し、磁極２１を放電室９に対して負の電位に保
つことによシプラズマは放電室ｅ内に閉じこめられる。
引き出されたイオンを質量分離器で分析しファラデーカ
ップで測定した結果、全体のイオンに対し１ｏ％程度の
多価イオンを得ることができた。
ップで測定した結果、全体のイオンに対し１ｏ％程度の
多価イオンを得ることができた。
第４図は、本発明の第２の実施例を示すイオン源の断面
図である。
図である。
第１図と異なるのは、磁極２１の間隙とイオン導出口１
１までの部分を除く他の空間すべてに絶縁物２５（たと
えば窒化ボロン）を詰めたことにある。
１までの部分を除く他の空間すべてに絶縁物２５（たと
えば窒化ボロン）を詰めたことにある。
上記のように構成されたマイクロ波イオン源について説
明する。
明する。
第１の実施例と考え方は基本的に同じであるが、絶縁物
２５を詰めたことによ勺、イオン消滅係数が１である金
属壁面の表面積の部分が減るので、イオンを放電室９内
に閉じ込めることができ、低ガス圧力でもプラズマ密度
を高くすることができるのである。
２５を詰めたことによ勺、イオン消滅係数が１である金
属壁面の表面積の部分が減るので、イオンを放電室９内
に閉じ込めることができ、低ガス圧力でもプラズマ密度
を高くすることができるのである。
なお、第２の実施例において、絶縁物２５は窒化ボロン
としたが、イオン消滅係数が小さいものであればよい。
としたが、イオン消滅係数が小さいものであればよい。
更に上記実施例において、磁極２１の電位を放電室９よ
り１ ｏｏｖ低い電圧としたが、これはスパッタされる
のを避けるだめであシ、磁極２１の電圧が放電室９より
低ければよい。
り１ ｏｏｖ低い電圧としたが、これはスパッタされる
のを避けるだめであシ、磁極２１の電圧が放電室９より
低ければよい。
発明の効果
以上のように本発明は、イオン種導入口とイオン導出口
を有する放電室と、前記放電室内にマイクロ波を放射す
るマイクロ波放射手段と、放電室内のイオンを引き出す
イオン引き出し電極と、前記イオン引き出し電極によっ
て引き出されるイオンの方向に対して垂直方向に前記放
電室内に磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁界を得
るために、前記放電室内に対向するように配置した一対
の磁極と、前記一対の磁極を前記放電室内に対して負の
電位にする手段を設けることによシ、プラズマをイオン
源内に閉じ込めることができ、その結果多量の多価イオ
ンを得ることができる。
を有する放電室と、前記放電室内にマイクロ波を放射す
るマイクロ波放射手段と、放電室内のイオンを引き出す
イオン引き出し電極と、前記イオン引き出し電極によっ
て引き出されるイオンの方向に対して垂直方向に前記放
電室内に磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁界を得
るために、前記放電室内に対向するように配置した一対
の磁極と、前記一対の磁極を前記放電室内に対して負の
電位にする手段を設けることによシ、プラズマをイオン
源内に閉じ込めることができ、その結果多量の多価イオ
ンを得ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例におけるマイクＯ波イオ
ン源の断面図、第２図は第１図の斜視図、第３図は放電
室近傍における動作説明図、第４図は本発明の第２の実
施例におけるマイクロ波イオン源の断面図、第５図は従
来のイオン源の断面図である。 ９・・・・・・放電室、１０・・・・・イオン種導入口
、１１・°・・・・イオン導出口、１２・・・・・・マ
イクロ波源、１３・・・・・・導波路、１４・・・・・
・マイクロ波放射体、１５・・・・・・磁気コイノペ
１７・・・・・・イオン引き出し電極、１８・・・・・
・継鉄、２１・・・・・・磁極、２２・・・・・・電源
。
ン源の断面図、第２図は第１図の斜視図、第３図は放電
室近傍における動作説明図、第４図は本発明の第２の実
施例におけるマイクロ波イオン源の断面図、第５図は従
来のイオン源の断面図である。 ９・・・・・・放電室、１０・・・・・イオン種導入口
、１１・°・・・・イオン導出口、１２・・・・・・マ
イクロ波源、１３・・・・・・導波路、１４・・・・・
・マイクロ波放射体、１５・・・・・・磁気コイノペ
１７・・・・・・イオン引き出し電極、１８・・・・・
・継鉄、２１・・・・・・磁極、２２・・・・・・電源
。
Claims (4)
- （１）イオン種導入口とイオン導出口を有する放電室と
、前記放電室内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射
手段と、前記放電室の外側において前記イオン導出口に
対向して位置し、電位印加手段を有するイオン引き出し
電極と、前記イオン引き出し電極によって引き出される
イオン方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記磁界を得るために、前記放
電室内に対向するように配置した一対の磁極と、前記一
対の磁極を前記放電室に対して負の電位を印加する電位
印加手段とを備えたマイクロ波イオン源。 - （２）マイクロ波放射手段が、磁界に対して垂直な方向
から放電室内に突出したアンテナである特許請求の範囲
第１項に記載のマイクロ波イオン源。 - （３）アンテナが、磁極の径よりも大きく、放電室内の
径よりも小さい環状である特許請求の範囲第２項に記載
のマイクロ波イオン源。 - （４）マイクロ波放射手段が、導波管、真空封じのマイ
クロ波導入窓、マイクロ波電力に対して空胴共振器の構
造を有する放電室からなる特許請求の範囲第１項に記載
のマイクロ波イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8324587A JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8324587A JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63250038A true JPS63250038A (ja) | 1988-10-17 |
| JPH0551134B2 JPH0551134B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=13796946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8324587A Granted JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63250038A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102592930A (zh) * | 2011-01-08 | 2012-07-18 | 日新离子机器株式会社 | 离子源 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8324587A patent/JPS63250038A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102592930A (zh) * | 2011-01-08 | 2012-07-18 | 日新离子机器株式会社 | 离子源 |
| CN102592930B (zh) * | 2011-01-08 | 2014-07-30 | 日新离子机器株式会社 | 离子源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0551134B2 (ja) | 1993-07-30 |
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