JPS583578B2 - Ion beam generator - Google Patents
Ion beam generatorInfo
- Publication number
- JPS583578B2 JPS583578B2 JP52147927A JP14792777A JPS583578B2 JP S583578 B2 JPS583578 B2 JP S583578B2 JP 52147927 A JP52147927 A JP 52147927A JP 14792777 A JP14792777 A JP 14792777A JP S583578 B2 JPS583578 B2 JP S583578B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- electron beam
- ion beam
- ion
- focusing electrode
- 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.)
- Expired
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims description 19
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はイオンビーム発生装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an ion beam generator.
上記のイオンビーム発生装置は、密閉された高真空(一
般に10−2〜10−3Torr程度)容器内にアルゴ
ン(Ar)、ヘリウム(He)等の不活性気体を送り込
み、該容器内に電極を置いて放電すると上記気体がイオ
ンと電子になることを利用したものである。The above-mentioned ion beam generator pumps an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) into a sealed high-vacuum (generally about 10-2 to 10-3 Torr) container, and electrodes are placed inside the container. This takes advantage of the fact that the gas turns into ions and electrons when discharged.
このとき、上記のイオンは電場により加速されて陰極に
衡突するが、この際に陰極表面の物質をたたき出す現象
(いわゆるスパッタリング現象)が起こる。At this time, the ions are accelerated by the electric field and collide with the cathode, but at this time, a phenomenon occurs in which material on the surface of the cathode is thrown out (so-called sputtering phenomenon).
そこで、例えば上記陰極に基板を据えておくことにより
、該基板表面は清浄化される。Therefore, for example, by placing a substrate on the cathode, the surface of the substrate is cleaned.
このことは、一般にイオンボンバートとして知られてい
る。This is commonly known as ion bombardment.
従って、被膜しようとする金属等を溶かして蒸発させる
ことにより、イオン化して基板に被着せしめ薄膜パター
ン等を形成せしめることにも応用できるものである。Therefore, by melting and evaporating the metal or the like to be coated, the method can be applied to ionizing the metal and depositing it on a substrate to form a thin film pattern or the like.
従来より上記のイオンビーム発生装置としては、高周波
放電形、電子衡撃形、デュオプラズマトロン等を使用し
たものが知られている。Conventionally, as the above-mentioned ion beam generator, those using a high frequency discharge type, an electron balance type, a duo plasmatron, etc. are known.
また、上記したアルゴン(Ar) 、ヘリウム(He)
ガス等の不活性気体をイオン化する場合は、一般に上記
した高周波放電形が使用されている。In addition, the above-mentioned argon (Ar), helium (He)
When ionizing an inert gas such as gas, the above-mentioned high frequency discharge type is generally used.
しかしこの高周波放電形のものにおいては、イオン引き
出し系が複雑で大がかりなものになるとともに、イオン
化したものをビーム状に集束させるために磁界を使用す
るため装置全体が大型化するといった欠点がある。However, this high-frequency discharge type has the disadvantage that the ion extraction system is complicated and large-scale, and the entire device becomes large because a magnetic field is used to focus the ionized material into a beam.
このため、上記したアルゴン(Ar)、ヘリウム(He
)等の不活性気体やその他金属蒸気等をビーム状に集束
するとともに、効率よくイオン化する装置として簡単な
構造で小型化されたものが要望されている。For this reason, the above-mentioned argon (Ar), helium (He)
) and other metal vapors into a beam shape and efficiently ionize them, there is a need for a device that has a simple structure and is miniaturized.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ガス流
入通路内に電子ビーム集束用電極を配設せしめるととも
に、上記ガス流入通路内にフィラメント(陰極)からの
放出熱電子を土記ビーム集束用電極の一点に集中させて
たたきつける如く構成することにより、構成簡単にして
かつ小型化できるイオンビーム発生装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and includes an electron beam focusing electrode disposed in the gas inflow passage, and a thermoelectron emitted from a filament (cathode) in the gas inflow passage. It is an object of the present invention to provide an ion beam generator that can be simplified in structure and downsized by configuring the ion beam generator to concentrate the ion beam at one point on a focusing electrode.
以下、本発明による一実施例を図面を参照しながら説明
する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図は本発明に係るイオンビーム発生装置の概略断面図で
あり、これらが密閉された真空容器内に収納されている
ことは言うまでもないが、図では上記の真空容器は省略
されている。The figure is a schematic cross-sectional view of the ion beam generator according to the present invention, and it goes without saying that the ion beam generator is housed in a sealed vacuum container, but the vacuum container is omitted in the figure.
またこの真空容器内は10−5Torr程度の真空度に
保たれている。Further, the inside of this vacuum container is maintained at a degree of vacuum of about 10 −5 Torr.
図中1はガス流の通路となるパイプであり、この装置の
ほぼ中央部に配設されている。In the figure, reference numeral 1 denotes a pipe serving as a passage for gas flow, and it is disposed approximately in the center of this device.
上記のパイプ1には流入側P1よりガス流(あるいは金
属性ガス流)が送り込まれ、該パイプ1内において後述
する如くイオン化されて、イオンビームとしてその吐出
側P2より取り出される。A gas flow (or metallic gas flow) is fed into the pipe 1 from the inflow side P1, is ionized in the pipe 1 as described later, and is taken out as an ion beam from the discharge side P2.
また上記パイプ1の上記吐出側近傍はノズル部2のよう
に形成されており、上記のイオンがその流れを乱すこと
なくビーム状になるように構成されている。Further, the vicinity of the discharge side of the pipe 1 is formed like a nozzle portion 2, so that the ions are formed into a beam shape without disturbing their flow.
更に上記パイプ1内には流入側より送り込まれる上記ガ
ス流をイオン化するための、電子ビーム集束用電極4が
介在せしめられるとともに、パイプ1に設けられた電子
入射口3よりフィラメント(陰極)5からの放出電子が
パイプ1内に入射せしめられる。Furthermore, an electron beam focusing electrode 4 is interposed in the pipe 1 to ionize the gas flow sent from the inlet side, and an electron beam focusing electrode 4 is inserted into the pipe 1 from a filament (cathode) 5 through an electron entrance 3 provided in the pipe 1. The emitted electrons are made to enter the pipe 1.
このフィラメント5は、上記パイプ1に設けられた電子
入射口3を包囲する形で環状に配設されている。The filament 5 is arranged in an annular shape surrounding the electron entrance hole 3 provided in the pipe 1.
また、電子ビーム集束用電極4は、上記ガス流の乱れを
起こすことのないように針状構造(飛行機の翼の形状)
となっており、パイプ1内に絶縁ステム6により支持さ
れ、該電子ビーム集束用電極4の電極針4Aでパイプ1
と該パイプ1のノズル部2とを支持する構成となってい
る。In addition, the electron beam focusing electrode 4 has a needle-like structure (the shape of an airplane wing) so as not to cause disturbance of the gas flow.
It is supported in the pipe 1 by an insulating stem 6, and the electrode needle 4A of the electron beam focusing electrode 4 is used to connect the pipe 1.
and the nozzle portion 2 of the pipe 1.
上記フィラメント5からの放出電子はパイプ1の電子入
射口3を通してパイプ1内に入射されることは上記した
如くであるが、このフィラメント5と電子入射口3との
相互の位置関係は、フィラメント5から放出される熱電
子が電子ビーム集束用電極4に直進する配置となってい
る。As described above, the emitted electrons from the filament 5 are incident into the pipe 1 through the electron entrance 3 of the pipe 1, but the mutual positional relationship between the filament 5 and the electron entrance 3 is The arrangement is such that thermionic electrons emitted from the electron beam go straight to the electron beam focusing electrode 4.
上記の電子ビーム集束用電極4ならびにフィラメント5
はそれぞれ電極プラグ7,8により配設され、ソケット
9によって連結されてプラグ止めねじ10により固定さ
れている。The above electron beam focusing electrode 4 and filament 5
are arranged by electrode plugs 7 and 8, respectively, connected by a socket 9, and fixed by a plug set screw 10.
尚、図中の11はフィラメントカバー、12は水冷パイ
プである。In addition, 11 in the figure is a filament cover, and 12 is a water cooling pipe.
而して、上記した構造からなる装置において、10−5
Torrの真空度中で接地されたフィラメント5を加熱
することにより熱電子放出を行ない、該熱電子をパイプ
1に設けられた電子入射口3よりパイプ1内に入射し、
ガス流の乱れを起こすことのない構造となした上記の電
子ビーム集束用電極4にバイアス電圧を印加して、上記
フィラメント5からの熱電子をたたきつけることにより
、パイプ1を通路として送り込まれるガス流がイオン化
される。Therefore, in the device having the above structure, 10-5
Emitting thermionic electrons by heating the grounded filament 5 in a vacuum of Torr, and injecting the thermionic electrons into the pipe 1 through the electron entrance port 3 provided in the pipe 1,
By applying a bias voltage to the electron beam focusing electrode 4, which has a structure that does not cause disturbance of the gas flow, and striking the thermoelectrons from the filament 5, the gas flow is sent through the pipe 1 as a passage. is ionized.
すなわち、上記フィラメント5から放出される熱電子は
パイプ1内に配設された電子ビーム集束電極4の一点に
集中してたたきつけられ、ここに高密度、高エネルギー
を有する熱電子の上記電子ビーム集束用電極4への衝撃
によって生ずる2次電子放出も考えられるが、該電子ビ
ーム集束用電極4には100■程度のバイアス電圧が印
加されているため、この2次電子は上記電子ビーム集束
用電極4の周囲に保持されより高密度の電子雲が形成さ
れることになる。That is, the thermoelectrons emitted from the filament 5 are concentrated on one point of the electron beam focusing electrode 4 disposed in the pipe 1, where the electron beam of the thermoelectrons having high density and high energy is focused. It is also possible that secondary electrons are emitted due to impact on the electron beam focusing electrode 4, but since a bias voltage of about 100 cm is applied to the electron beam focusing electrode 4, these secondary electrons are emitted from the electron beam focusing electrode 4. 4, a denser electron cloud is formed.
この状態(パイプ1内の電子ビーム集束用電極4近傍は
、高密度のプラズマ状態となっている。In this state (the vicinity of the electron beam focusing electrode 4 in the pipe 1 is in a high-density plasma state).
)のところに、ガス流が送り込まれると効率よくイオン
化が促進され、このイオン化されたものがノズル部2よ
り吐出される。), ionization is efficiently promoted and the ionized gas is discharged from the nozzle portion 2.
上記の装置においては、フィラメント5からの熱放射に
よる真空系の他の装置部分へ及ぼす影響を考慮して、フ
ィラメント力バー11は水冷パイプ12により水冷され
、上記フィラメント5から放射される熱の影響を十分に
防止している。In the above device, in consideration of the influence of heat radiation from the filament 5 on other parts of the vacuum system, the filament force bar 11 is water-cooled by a water cooling pipe 12, and the influence of the heat radiation from the filament 5 is is sufficiently prevented.
また上記したイオン発生源からのイオンを加速する場合
は、ノズル部2の先端に必要に応じて加速電極を数段設
けることにより容易に加速できるものであり、また上記
電極上に集束コイルを配設することにより、上記イオン
の集束も容易に行なうことができる。In addition, when accelerating ions from the ion source described above, it is possible to easily accelerate the ions by providing several stages of accelerating electrodes at the tip of the nozzle section 2 as necessary, and by arranging a focusing coil on the electrodes. By providing this, the ions can be easily focused.
尚、本発明は上記したイオンビーム発生装置としての一
実施例のみならず、イオンプルーブ・アナライザー等の
イオン発生源としても応用できるものであり、その他イ
オン蒸着源としても応用できる。The present invention is applicable not only to the above-mentioned ion beam generator, but also to an ion source such as an ion probe analyzer, and as an ion evaporation source.
例えば本発明のイオンビーム発生装置を上記イオン蒸着
源に応用した場合は、10−5Torr以下の高真空状
態での使用が可能であり、イオンビームの平均自由行程
が長く、マスクとの忠実度が太きいため金属蒸気のイオ
ン蒸着を行なうに際しては微細なパターン(基板上への
薄膜パターン等)を形成することができる。For example, when the ion beam generator of the present invention is applied to the above-mentioned ion evaporation source, it can be used in a high vacuum state of 10-5 Torr or less, the mean free path of the ion beam is long, and the fidelity with the mask is high. Since it is thick, it is possible to form a fine pattern (such as a thin film pattern on a substrate) when performing ion deposition of metal vapor.
また、上記の如く基板上にイオン蒸着を施す場合は、該
基板上の表面温度を上昇させることにより上記イオンの
被着力が大きくなることから、上記した装置のフィラメ
ント5から発せられる光放射を回動ミラー等により、上
記基板の表面に集束させる如く構成することにより基板
の表面温度を上昇せしめて良好なイオン蒸着が可能とな
る。In addition, when ion deposition is performed on a substrate as described above, increasing the surface temperature of the substrate increases the adhesion of the ions, so that the light radiation emitted from the filament 5 of the device described above is By concentrating the ions on the surface of the substrate using a moving mirror or the like, the temperature of the surface of the substrate can be increased and good ion deposition can be performed.
更に本発明のイオンビーム発生源を高真空スパッタリン
グに応用する場合には、ターゲットに高密度イオンを衝
突せしめ、10−5Torr程度の高真空中にて局所的
にプラズマ状態を維持させるためのエネルギー源として
上記したフィラメント5(光源)の光放射の集束は有効
なものである。Furthermore, when the ion beam generation source of the present invention is applied to high vacuum sputtering, an energy source for colliding high-density ions with a target and maintaining a local plasma state in a high vacuum of about 10-5 Torr is used. The focusing of the optical radiation of the filament 5 (light source) as described above is useful.
以上記載した如く本発明によれば、簡単な構造かつ小型
でありなから10−5Torr以下の高真空状態での使
用が可能であり、イオン蒸着源、イオンプルーブ・アナ
ライザー、スパッタリング等への応用が可能な、ドライ
エッチング用のイオンビームを容易に発生することので
きるイオンビーム発生装置を提供することができる。As described above, the present invention has a simple structure and small size, and can be used in high vacuum conditions of 10-5 Torr or less, and can be applied to ion evaporation sources, ion probe analyzers, sputtering, etc. It is possible to provide an ion beam generator that can easily generate an ion beam for dry etching.
図は本発明のイオンビーム発生装置を示す概略断面図で
ある。
1:パイブ、2:ノズル部、3:電子入射口、4:電子
ビーム集束用電極、5:フィラメント。The figure is a schematic cross-sectional view showing the ion beam generator of the present invention. 1: Pipe, 2: Nozzle section, 3: Electron entrance, 4: Electron beam focusing electrode, 5: Filament.
Claims (1)
状となす如くなしたイオンビーム発生装置において、上
記パイプ中のガス流の流通路内に配設された針状電極構
造を有する電子ビーム集束用電極と、該電子ビーム集束
用電極のほぼ中央位置の上記パイプ周面上に放射状に設
けられた電子入射口と、該電子入射口を包囲する形で上
記パイプの外周部に配設された環状のフィラメントとを
備え、上記パイプの上記針状電極構造を有する電子ビー
ム集束用電極が配設された先端部近傍はノズル状に形成
されるとともに、上記フィラメントから放出される熱電
子を上記電子入射口より上記電子ビーム集束用電極の一
点に集中して衝撃するようになしたことを特徴とするイ
オンビーム発生装置。1. In an ion beam generator configured to ionize a gas flow flowing into a pipe into a beam shape, an electron beam focusing device having a needle-like electrode structure disposed in a flow path of the gas flow in the pipe; an electron injection aperture provided radially on the circumferential surface of the pipe at a position approximately in the center of the electron beam focusing electrode; The vicinity of the tip of the pipe where the electron beam focusing electrode having the needle-like electrode structure is disposed is formed into a nozzle shape, and the thermoelectrons emitted from the filament are An ion beam generating device characterized in that the impact is concentrated on one point of the electron beam focusing electrode from an entrance opening.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52147927A JPS583578B2 (en) | 1977-12-08 | 1977-12-08 | Ion beam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52147927A JPS583578B2 (en) | 1977-12-08 | 1977-12-08 | Ion beam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5480068A JPS5480068A (en) | 1979-06-26 |
| JPS583578B2 true JPS583578B2 (en) | 1983-01-21 |
Family
ID=15441219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52147927A Expired JPS583578B2 (en) | 1977-12-08 | 1977-12-08 | Ion beam generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS583578B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013199314A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toppan Printing Co Ltd | Method for manufacturing packaging material for autoclaving sterilization |
-
1977
- 1977-12-08 JP JP52147927A patent/JPS583578B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5480068A (en) | 1979-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5656141A (en) | Apparatus for coating substrates | |
| US5017835A (en) | High-frequency ion source | |
| US4885070A (en) | Method and apparatus for the application of materials | |
| JP2002117780A (en) | Ion source for ion implantation device and repeller for it | |
| US5288386A (en) | Sputtering apparatus and an ion source | |
| JPH11273580A (en) | Ion source | |
| US11004649B2 (en) | Ion source device | |
| US4876984A (en) | Apparatus for forming a thin film | |
| JP3345009B2 (en) | Method for ionizing material vapor produced by heating and apparatus for performing the method | |
| EP0094473B1 (en) | Apparatus and method for producing a stream of ions | |
| US5180477A (en) | Thin film deposition apparatus | |
| US6169288B1 (en) | Laser ablation type ion source | |
| JPS583578B2 (en) | Ion beam generator | |
| US4939425A (en) | Four-electrode ion source | |
| JP2637948B2 (en) | Beam plasma type ion gun | |
| JP3359447B2 (en) | Ion gun | |
| JP3406769B2 (en) | Ion plating equipment | |
| JPH01219161A (en) | Ion source | |
| JP3431174B2 (en) | Substrate coating equipment | |
| JP3318595B2 (en) | Laser ion plating equipment | |
| JP2778227B2 (en) | Ion source | |
| JP2777657B2 (en) | Plasma deposition equipment | |
| JP2637947B2 (en) | Beam plasma type ion gun | |
| JPS595732Y2 (en) | Ion plating equipment | |
| JP2671219B2 (en) | Fast atom beam source |