JPS6340236A - Ion source - Google Patents

Ion source

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Publication number
JPS6340236A
JPS6340236A JP61182444A JP18244486A JPS6340236A JP S6340236 A JPS6340236 A JP S6340236A JP 61182444 A JP61182444 A JP 61182444A JP 18244486 A JP18244486 A JP 18244486A JP S6340236 A JPS6340236 A JP S6340236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion beam
electron
cathode
pulsing
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
Application number
JP61182444A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Nakamura
強 中村
Yutaka Kawase
河瀬 豊
Hideki Kobayashi
英樹 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP61182444A priority Critical patent/JPS6340236A/en
Publication of JPS6340236A publication Critical patent/JPS6340236A/en
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

PURPOSE:To cut down primary factors of generating blur of an ion beam so as to reduce contamination of a path of the ion beam by providing an electron gun for generating the pulsing electron beam ionizing a given gas and a beam control supply for feeding a pulsing voltage. CONSTITUTION:An electron gun consists of a cathode 32 having an ion passing hole in the center of an ion supply 31 and being provided with an electron emitting surface, and a grid 33 and an outlet electrode 34, serving as an electron beam control electrode. A non-illustrated ion beam controlled and formed by said electron gun is further accelerated by an anode 35 to ionize the given gas in an ionization space between the anode 35 and an electron collector 39. Further, a pulsing control voltage is impressed between the grid 33 and the cathode 32 from a DC bias power supply 50 and a pulse power supply 51 to generate a pulsing electron beam. Thereby, without providing a deflection means and a blanking target the primary factors of generating blur of an ion beam can be cut down while reducing contamination of an ion beam path and shortening the ion beam path.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン源に関し、特にイオンビーム装置に用い
るイオン源に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion source, and particularly to an ion source used in an ion beam device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のイオン源は、通常、連続的にイオンを発
生させている。例えば、特開昭59−167944で公
開されているデュオプラズマトロン形イオン源は従来の
代表的なイオン源であり、第2図に示すように、カソー
ド61と中間電極62及びアノード63間にガス導入装
置64から所定のガスを導入し、放電電源65及び安定
化抵抗66の助けによりプラズマ67を形成する。そし
て、加速電源68によりアノード63等よりも負の電位
にされた引出電極69により正電荷のイオンビーム70
をプラズマ67から引出している。イオンビーム70は
連続的に取出されるので、試料への照射を中断するには
、イオンビーム70を1扁向していわゆるブランキング
ターゲット(図示せず)で受止めるようにしている。
Conventionally, this type of ion source typically generates ions continuously. For example, the duoplasmatron ion source disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-167944 is a typical conventional ion source, and as shown in FIG. A predetermined gas is introduced from an introduction device 64, and a plasma 67 is formed with the help of a discharge power source 65 and a stabilizing resistor 66. Then, the ion beam 70 is positively charged by the extraction electrode 69 which is set to a more negative potential than the anode 63 etc. by the acceleration power source 68.
is extracted from the plasma 67. Since the ion beam 70 is taken out continuously, in order to interrupt the irradiation of the sample, the ion beam 70 is turned in one direction and is received by a so-called blanking target (not shown).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来のイオン源は、イオンビームを連続的に発
生させ、試料への照射を中断するにはプランキングター
ゲラI・で阻止するようイオンビームを偏向する手段を
とっていたので、特に、比較的大きなイオンビーム出力
(電流や加速電圧〉を用いる装置の場合、プランキング
ターゲラ1〜の損傷が激しかったりイオンビーム通路が
汚染され易いという欠点がある。
The conventional ion source described above continuously generates an ion beam, and in order to interrupt the irradiation of the sample, the ion beam is deflected by a planking target laser. In the case of a device that uses a relatively large ion beam output (current or accelerating voltage), there are disadvantages in that the planking targeter 1~ is severely damaged and the ion beam path is easily contaminated.

又、この偏向が試料照射位置におけるイオンビームのぼ
けの原因とならないようにするためには、偏向系の構成
及び配置を適切にしなければならないという欠点がある
Another drawback is that the configuration and arrangement of the deflection system must be appropriate in order to prevent this deflection from causing blurring of the ion beam at the sample irradiation position.

更に、上述した偏向系やブランキングターゲットを設け
るために、イオンビーム通路をより短縮してイオンビー
ムの質を向上する上での障害になるという欠点がある。
Furthermore, the provision of the above-mentioned deflection system and blanking target has the disadvantage that it becomes an obstacle to further shortening the ion beam path and improving the quality of the ion beam.

本発明の目的は、偏向手段やプランキングターゲラ1−
を設けることを要せずイオンビームのぼけの発生要因を
削減しかつイオンビーム通路の汚染が少く、イオンビー
ム通路を短縮できるイオン源を提供することにある。
It is an object of the present invention to
It is an object of the present invention to provide an ion source which can reduce the causes of blurring of an ion beam without requiring the provision of an ion beam, reduce contamination of the ion beam path, and shorten the ion beam path.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のイオン源は、電子放出面の中央にイオン通過孔
を有するカソードと該カソードに対向する引出電極と前
記カソードと引出電極の中間に設ける電子ビーム制御電
極とを備え、イオン化空間における所定のガスのイオン
化励起を行うパルス状電子ビームを発生する電子銃と、
前記電子ビーム制御電極と前記カソードとの間にパルス
状電圧を供給するビーム制御電源とを含んで構成される
The ion source of the present invention includes a cathode having an ion passage hole in the center of an electron emission surface, an extraction electrode facing the cathode, and an electron beam control electrode provided between the cathode and the extraction electrode, and includes an electron gun that generates a pulsed electron beam that excites gas ionization;
It is configured to include a beam control power source that supplies a pulsed voltage between the electron beam control electrode and the cathode.

〔作用〕[Effect]

次に、本発明の作用について図面を参照して説明する。 Next, the operation of the present invention will be explained with reference to the drawings.

第3図は本発明の動作原理を説明するためのイオン源の
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ion source for explaining the operating principle of the present invention.

第3図において、イオン通過孔を有するカソード32か
らの放出電子が引出電極34で引出され、更に、アノー
ド35で加速されてイオン化用電子ビーム36として、
アノード35と電子コレクタ39との間のイオン化(プ
ラズマ)空間37においてガス導入装置38から導入さ
れるガスのイオン化を行う。
In FIG. 3, electrons emitted from a cathode 32 having an ion passage hole are extracted by an extraction electrode 34, and further accelerated by an anode 35 as an ionizing electron beam 36.
The gas introduced from the gas introduction device 38 is ionized in an ionization (plasma) space 37 between the anode 35 and the electron collector 39 .

イオン化空間37は等電位空間であり、ここに進入する
イオン化用電子ビーム36の突質的走行距離をのばしイ
オン化の機会を増加させるために、集束コイル44を設
けるのが有利である。
The ionization space 37 is an equipotential space and it is advantageous to provide a focusing coil 44 in order to extend the specific travel distance of the ionization electron beam 36 entering it and increase the chances of ionization.

イオン化空間37に形成されるイオンと電子からなるプ
ラズマから、正イオンが引出電極34により引出され、
カソード32のイオン通過孔を通り抜けて図の下方に向
かって進行するイオンビーム45が得られる。
Positive ions are extracted from the plasma consisting of ions and electrons formed in the ionization space 37 by the extraction electrode 34,
An ion beam 45 is obtained that passes through the ion passage hole of the cathode 32 and travels downward in the figure.

カソード32と引出電極34の空間に配置された電子ビ
ーム制御電極としてのグリッド33の電位をカソード3
2の電位に対し所定の負の値とすると、いわゆる、3極
管作用により電子ビーム放出を制御することができ、パ
ルス電源51がらパルス状電圧を与えることにより、イ
オン化用電子ビーム36をパルス状に発生させることが
可能である。
The potential of the grid 33 as an electron beam control electrode arranged in the space between the cathode 32 and the extraction electrode 34 is set to the cathode 3
When the potential of 2 is set to a predetermined negative value, electron beam emission can be controlled by so-called triode action, and by applying a pulsed voltage from the pulsed power source 51, the ionizing electron beam 36 is pulsed. It is possible to generate

このパルス状電子ビームにより、イオンビーム45もパ
ルス状に発生させることができる。なお、第3図におい
て、排気口41,42.43はそれぞれの真空排気系に
つながり、各電極やイオン化空間をそれぞれ所定の真空
状態にする働きをする。
With this pulsed electron beam, the ion beam 45 can also be generated in a pulsed manner. In FIG. 3, exhaust ports 41, 42, and 43 are connected to respective vacuum exhaust systems, and function to bring each electrode and ionization space into a predetermined vacuum state.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を用いるイオンビーム装置の
断面斜視図である。
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of an ion beam apparatus using an embodiment of the present invention.

第1図に示すイオンビーム装置は、イオン源31とイオ
ンビーム光学系52とを含んで構成される。
The ion beam apparatus shown in FIG. 1 includes an ion source 31 and an ion beam optical system 52.

第1図において、イオン源31の中央にイオン通過孔を
有し方形の電子放出面を備えたカソード32と電子ビー
ム制御電極としてのグリッド33と引出電極34から成
る電子銃で制御し形成した電子ビーム(図示せず)は、
アノード35で更に加速されて、アノード35と電子コ
レクタ39との間のイオン化空間で所定のガス(例えば
、電子コレクタ39の蒸発物)をイオン化する。
In FIG. 1, an ion source 31 has an ion passage hole in the center, and electrons are formed by controlling an electron gun consisting of a cathode 32 with a rectangular electron emitting surface, a grid 33 as an electron beam control electrode, and an extraction electrode 34. The beam (not shown) is
It is further accelerated by the anode 35 to ionize a predetermined gas (for example, evaporated material of the electron collector 39) in the ionization space between the anode 35 and the electron collector 39.

集束コイル44は電子ビームにらせん運動を行わせるな
どにより、実効的な電子ビームの走行距離を増加させイ
オン化効率を高める。
The focusing coil 44 causes the electron beam to perform a spiral motion, thereby increasing the effective travel distance of the electron beam and increasing the ionization efficiency.

グリッド33とカソード32の間には直流バイアス電源
50とパルス電源51からパルス状制御電圧が印加され
、これによりパルス状電子ビームが発生する。
A pulsed control voltage is applied between the grid 33 and the cathode 32 from a DC bias power supply 50 and a pulsed power supply 51, thereby generating a pulsed electron beam.

そして、このパルス状電子ビームにより発生したイオン
ビーム45がパルス状となって、イオン化空間から引出
電極34で引出されカソード32の中央孔を通過してイ
オンビーム光学系52に進入する。
The ion beam 45 generated by this pulsed electron beam is then extracted from the ionization space by the extraction electrode 34, passes through the central hole of the cathode 32, and enters the ion beam optical system 52.

イオン源31で発生したパルス状のイオンビーム45は
コンデンサレンズ3の集束作用によりウィンフィルタ4
のほぼ中心位置にクロスオーバを形成し、次に対物レン
ズ6で試料台14上のターゲット7にその像を結び、タ
ーゲット7の処理や加工が行われる。
The pulsed ion beam 45 generated by the ion source 31 is focused by the condenser lens 3 and passes through the Win filter 4.
A crossover is formed at approximately the center of the sample, and then the objective lens 6 focuses its image on the target 7 on the sample stage 14, and the target 7 is processed and processed.

ウィンフィルタ4において、S磁極板8とN磁極板9間
に形成される磁界でイオンビーム45を偏向しようとす
る作用が、静電偏向板10.1.1間の電界でちょうど
打消される特定のイオン種だけが絞り5の孔を通り抜け
る。比電荷(電荷/質量〉の異なるAイオン種12やB
イオン種13は絞り5で阻止されてターゲット7には達
しない。
In the Win filter 4, the effect of deflecting the ion beam 45 by the magnetic field formed between the S magnetic pole plate 8 and the N magnetic pole plate 9 is exactly canceled by the electric field between the electrostatic deflection plates 10.1.1. Only the ion species of ion pass through the hole of the aperture 5. A ion species 12 and B with different specific charges (charge/mass)
The ion species 13 are blocked by the aperture 5 and do not reach the target 7.

従って、特定のイオン種のみからなるパルス状のイオン
ビームでターゲット7の処理や加工を行うことができる
Therefore, the target 7 can be processed and processed using a pulsed ion beam composed of only specific ion species.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のイオン源は、連続的なイオ
ンビームの代りに間欠的なイオンビームを発生させるこ
とにより、ブランキングターゲット等を用いなくてすむ
ので、ブランキングターゲットにイオンビームを当てる
ことによるイオンビーム通路への汚染を減少できるとい
う効果がある。
As explained above, the ion source of the present invention generates an intermittent ion beam instead of a continuous ion beam, thereby eliminating the need for a blanking target or the like. This has the effect of reducing contamination of the ion beam path due to this.

又、ブランキング用偏向系やブランキングターゲットを
省くことにより、イオンビーム光学系の構成の自由度が
増しイオンビームのぼけの発生要因を削減できるという
効果がある。
Furthermore, by omitting the blanking deflection system and the blanking target, the degree of freedom in configuring the ion beam optical system is increased and the factors that cause ion beam blur can be reduced.

特に、試料に比較的大出力のイオンビームを当てて処理
あるいは加工したい場合に、上述した利点が顕著となり
、パルス状であることにより、試料の温度上昇を抑えて
処理や加工の精度を向上できるという効果もある。
The above-mentioned advantages are particularly noticeable when processing or processing a sample by applying a relatively high-output ion beam to the sample.By being pulsed, it is possible to suppress the temperature rise of the sample and improve the accuracy of processing and processing. There is also this effect.

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

第1図は本発明の一実施例を用いたイオンビーム装置の
断面斜視図、第2図は従来のイオン源の一例の断面図、
第3図は本発明の動作原理を説明するためのイオン源の
断面図である。 3・・・コンデンサレンズ、4・・・ウィンフィルタ、
5・・・絞り、6・・・対物レンズ、7・・・ターゲラ
1〜.8・・S[極板、9・・・N磁極板、10.11
・・・静電偏向板、12・・・Aイオン種、13・・・
Bイオン種、14・・・試料台、31・・・イオン源、
32・・・カソード、33・・・グリッド、34・・・
引出電極、35・−・アノード、36・・・イオン化用
電子ビーム、37・・・イオン化空間、38・・・ガス
導入装置、39・・・電子コレクタ、41,42.43
・・・排気口、44・・・集束コイル、45・・・イオ
ンビーム、50・・・バイアス電源、51・・・パルス
電源、52・・・イオンビーム光学系、61・・・カソ
ード、62・・・中間電極、63・・・アノード、64
・・・ガス導入装置、65・・・放電電源、66・・・
安定化抵抗、67・・・プラズマ、68・・・加速電1
N5.)′
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view of an ion beam apparatus using an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a conventional ion source,
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ion source for explaining the operating principle of the present invention. 3... Condenser lens, 4... Win filter,
5...Aperture, 6...Objective lens, 7...Targera 1~. 8...S [pole plate, 9...N magnetic pole plate, 10.11
...Electrostatic deflection plate, 12...A ion species, 13...
B ion species, 14... sample stage, 31... ion source,
32...Cathode, 33...Grid, 34...
Extraction electrode, 35... Anode, 36... Ionization electron beam, 37... Ionization space, 38... Gas introduction device, 39... Electron collector, 41, 42.43
... Exhaust port, 44... Focusing coil, 45... Ion beam, 50... Bias power supply, 51... Pulse power supply, 52... Ion beam optical system, 61... Cathode, 62 ... intermediate electrode, 63 ... anode, 64
...Gas introduction device, 65...Discharge power supply, 66...
Stabilizing resistor, 67... Plasma, 68... Accelerating electric current 1
N5. )′

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電子放出面の中央にイオン通過孔を有するカソードと該
カソードに対向する引出電極と前記カソードと引出電極
の中間に設ける電子ビーム制御電極とを備え、イオン化
空間における所定のガスのイオン化励起を行うパルス状
電子ビームを発生する電子銃と、前記電子ビーム制御電
極と前記カソードとの間にパルス状電圧を供給するビー
ム制御電源とを含むことを特徴とするイオン源。
A pulse pulse for ionizing and excitation of a predetermined gas in an ionization space, comprising a cathode having an ion passage hole in the center of an electron emission surface, an extraction electrode facing the cathode, and an electron beam control electrode provided between the cathode and the extraction electrode. An ion source comprising: an electron gun that generates a shaped electron beam; and a beam control power source that supplies a pulsed voltage between the electron beam control electrode and the cathode.
JP61182444A 1986-08-01 1986-08-01 Ion source Pending JPS6340236A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61182444A JPS6340236A (en) 1986-08-01 1986-08-01 Ion source

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JP61182444A JPS6340236A (en) 1986-08-01 1986-08-01 Ion source

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JPS6340236A true JPS6340236A (en) 1988-02-20

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ID=16118373

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JP (1) JPS6340236A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03105198A (en) * 1989-09-07 1991-05-01 Uop Inc Indirect heat exchang between fluidized particle and heat exchange fluid

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03105198A (en) * 1989-09-07 1991-05-01 Uop Inc Indirect heat exchang between fluidized particle and heat exchange fluid

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