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JPS6041820B2 - ion source device - Google Patents
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JPS6041820B2 - ion source device - Google Patents

ion source device

Info

Publication number
JPS6041820B2
JPS6041820B2 JP3872677A JP3872677A JPS6041820B2 JP S6041820 B2 JPS6041820 B2 JP S6041820B2 JP 3872677 A JP3872677 A JP 3872677A JP 3872677 A JP3872677 A JP 3872677A JP S6041820 B2 JPS6041820 B2 JP S6041820B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
extraction port
source device
anode electrode
ion extraction
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
Application number
JP3872677A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53123797A (en
Inventor
俊宜 高木
哲良 加藤
耕自 松田
康次 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.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP3872677A priority Critical patent/JPS6041820B2/en
Publication of JPS53123797A publication Critical patent/JPS53123797A/en
Publication of JPS6041820B2 publication Critical patent/JPS6041820B2/en
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はイオン加速装置などに用いられるイオン源
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source device used in an ion accelerator or the like.

たとえばイオン注入装置は、真空中でイオンを 発生
し、これを加速、集束及び偏向してターゲットに打込む
(注入する)作用を行なうものであるが、これらの装置
にはイオン源装置は必要不可欠のものである。
For example, ion implanters generate ions in a vacuum, accelerate, focus, and deflect them to implant (inject) them into a target, but an ion source is essential for these devices. belongs to.

通常イオン源装置として一般に使用されているPIG形
イオン装置は、第1図に示すようにイオン引出し口1が
形成してあるイオン引出し部2、アノード電極3、カソ
ード電極4及び反射板5などをハウジング内に組立てて
構成されガス注入管6は反射板5を貫通してカソード電
極”4に連結されてあり、ガスを注入するようにしてあ
ることは周知である。ところで従来の構成は、イオン引
出し部2のイオン引出し口1は円形とされ、又アノード
電極3、カソード電極4はその内部形状が円形とされて
いるのを普通としていた0、しカルこの種装置において
イオン電流を大きくするためにはイオン引出し口1の面
積を広くすればよく、そのためにイオン引出し口1の径
を大きくすればよいのであるが、この径を大きくすると
、イオン引出のための電界がイオン引出し口1の中J心
部まで影響しにくくなるため、径に比例してイオン電流
は増加しないようになり、したがつて径の増大によるイ
オン電流の増大には限度がある。これを解決するために
、イオン引出し口1を長孔にすることが考えられる。こ
れによれば長孔のイオン引出し口の中央部附近まて電界
が影響するようになつて都合がよいが、このようなイオ
ン引出し口を通過したイオンビームは、その中心部は密
度が高く、端部では低くなつて、ビーム特性としては不
均一な密度のものとなつてしまう。これはカソード電極
、アノード電極を通過したビームはその断面が円形であ
ることからして当然である。この発明はイオン電流の増
大を図るとともに、イオンビーム密度を均一化すること
を目的とする。この発明は、イオン引出し部のイオン引
出し口を長孔とするとともに、アノード電極を通過して
イオン引出し口に向うビームをその断面が細長となるよ
うにしたことを特徴とする。
The PIG type ion device, which is generally used as an ion source device, has an ion extraction part 2 in which an ion extraction port 1 is formed, an anode electrode 3, a cathode electrode 4, a reflection plate 5, etc., as shown in FIG. It is well known that the gas injection tube 6 is assembled in the housing and is connected to the cathode electrode 4 through the reflection plate 5 to inject gas. The ion extraction port 1 of the extraction section 2 is circular, and the internal shapes of the anode electrode 3 and cathode electrode 4 are generally circular. For this reason, the area of the ion extraction port 1 can be increased, and for this purpose, the diameter of the ion extraction port 1 can be increased. However, when this diameter is increased, the electric field for ion extraction is Since it becomes difficult to affect the J core, the ion current does not increase in proportion to the diameter, and therefore there is a limit to the increase in the ion current due to an increase in the diameter.To solve this, ion extraction It is conceivable to make the opening 1 a long hole.This is convenient because the electric field will be influenced near the center of the ion extraction port of the long hole. The ion beam has a high density at the center and a low density at the edges, resulting in a beam with non-uniform density.This is because the beam that passes through the cathode and anode electrodes has a circular cross section. This is natural considering that.The purpose of this invention is to increase the ion current and to make the ion beam density uniform.This invention aims at increasing the ion current and making the ion beam density uniform.This invention aims at making the ion extraction port of the ion extraction part a long hole. In addition, the beam passing through the anode electrode and heading toward the ion extraction port is characterized in that its cross section is elongated.

第1図はこの発明の実施例を示すもので、イオン引出し
部2に形成されるイオン引出し口1を細長状(たとえば
円形状)とするとともに、アノード電極3、カソード電
極4の内面形状をその断面が細長状(たとえば円形状)
とし、その各長軸方向が互いに平行するように配列する
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the ion extraction port 1 formed in the ion extraction section 2 is made elongated (for example, circular), and the inner surfaces of the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 are shaped accordingly. The cross section is elongated (e.g. circular)
and arranged so that their long axes are parallel to each other.

アノード電極3とカソード電極4との間に直流高電圧を
印加して放電を起こさせ、注入されたガスをイオン化し
、外部の引出電極との間に印加された電圧による電界に
基いて、イオンビームがイオン引出し口1を通つて引出
される。
A high DC voltage is applied between the anode electrode 3 and the cathode electrode 4 to cause a discharge, ionize the injected gas, and ionize it based on the electric field caused by the voltage applied between it and the external extraction electrode. A beam is extracted through an ion extraction port 1.

以上の作用は従来と何ら変るところはない。しかし図示
する構成では、各電極3,4がその内面形状を細長状と
しているので、イオン引出し部2に向うイオンビームの
断面も細長状となる。すなわちイオン引出し口1とイオ
ンビームの断面とは相似の関係にあり、かつイオン引出
し口1の長軸方向とイオンビームの断面の長軸方向とは
互いに平行関係にあり、したがつてアノード電極3を通
過したイオンのほとんどがイオン引出し口1を通過して
外部に引出されていくようになる。したがつてイオン引
.出し口1を通過したイオンビームの断面はそのいずれ
の部分でも第2図に示すように密度がほとんど均一とな
る。第2図は縦軸にイオン電流密度を、横軸にイオンビ
ームの断面長軸方向に沿う長さ(イオンビームの径)を
とつたもので、イオン・ビームの断面の端部から中央部
にかけてほぼ一定の密度となる。これに反してイオンビ
ームの断面が円形とされる従来構成は第3図に示すよう
にイオンビームの断面中央部は高密度となるのみで、端
部は極端に低密度となり、ビーム断面部分が一様な密度
とはなり得ない。そしてイオン引出し口1と各電極の内
面形状が相似となることによりアノード電極3を通過し
たイオンビームはそのほとんどがイオン引出し口1を通
過するので、高密度化され大きなイオン電流が得られる
ようになる。イオン引出部2に向うイオンビームの断面
を細長状とするため、第1図の構成ではアノード電極3
、カソード電極4をその断面形状が細長状となるように
形成しているが、第4図に示すようにアノード電極3に
複数の円形状の孔3aを一直線に整列させて構成するか
、第5図に示すように円形状の孔に代えて方形状の孔3
bを一直線に整列させて構成してもよい。このような構
成によれば、個々の孔3a,3bを通過するビームの断
面は円形又は方形となるにしても各ビーム断面の互いに
”隣り合う端部附近は重なり合うことにより、全体的に
みれば細長状となり、イオン引出し口1とほぼ相似とな
り、第1図の場合と同等の作用を呈する。なおこのよう
に複数の孔によつて構成すればカソード電極4との間の
放電がしやすくなつて都合がよい。第6図はアノード電
極3の内面形状を細長の方形状とした場合の例を示す。
これは第1図の構成とほとんど差異はない。第4図乃至
第6図に示すような形状のアノード電極を使用した場合
はこれに対応する形状のカソード電極を使用することは
いうまでもない。以上詳述したように、この発明によれ
ば、イオンビームの密度分布を均一とし、かつ高密度化
が可能となる効果がある。
The above action is no different from the conventional one. However, in the illustrated configuration, since each of the electrodes 3 and 4 has an elongated inner surface shape, the cross section of the ion beam toward the ion extraction section 2 also has an elongated shape. That is, the ion extraction port 1 and the cross section of the ion beam have a similar relationship, and the long axis direction of the ion extraction port 1 and the long axis direction of the cross section of the ion beam are parallel to each other. Most of the ions that have passed through will pass through the ion extraction port 1 and be extracted to the outside. Therefore, ion attraction. The cross section of the ion beam that has passed through the outlet 1 has almost uniform density in all parts thereof, as shown in FIG. In Figure 2, the vertical axis shows the ion current density, and the horizontal axis shows the length (ion beam diameter) along the long axis of the ion beam cross section, from the edge to the center of the ion beam cross section. The density is almost constant. On the other hand, in the conventional configuration in which the ion beam has a circular cross section, as shown in Figure 3, the ion beam has only a high density at the center of the cross section, and an extremely low density at the ends, so that the cross section of the beam is It cannot be a uniform density. Since the ion extraction port 1 and the inner surface shape of each electrode are similar, most of the ion beam that has passed through the anode electrode 3 passes through the ion extraction port 1, resulting in high density and a large ion current. Become. In order to make the cross section of the ion beam toward the ion extracting section 2 elongated, the anode electrode 3 in the configuration shown in FIG.
, the cathode electrode 4 is formed so that its cross-sectional shape is elongated, but as shown in FIG. As shown in Figure 5, a rectangular hole 3 is used instead of a circular hole.
b may be arranged in a straight line. According to such a configuration, even if the cross section of the beam passing through each hole 3a, 3b is circular or rectangular, the areas near the adjacent ends of each beam cross section overlap, so that when viewed as a whole, It has an elongated shape and is almost similar to the ion extraction port 1, and exhibits the same effect as the case shown in FIG. FIG. 6 shows an example in which the inner surface of the anode electrode 3 has an elongated rectangular shape.
This has almost no difference from the configuration shown in FIG. It goes without saying that when an anode electrode having a shape as shown in FIGS. 4 to 6 is used, a cathode electrode having a corresponding shape is used. As described in detail above, according to the present invention, it is possible to make the density distribution of the ion beam uniform and to increase the density of the ion beam.

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

第1図はこの発明の実施例を示す斜視図、第2図、第3
図はイオンビームの特性図、第4図乃至第6図は実施態
様を示すアノード電極の正面図である。 1・・・・・・イオン引出し口、2・・・・・イオン引
出部、3・・・・・アノード電極、4・・・・・カソー
ド電極。
Figure 1 is a perspective view showing an embodiment of the invention, Figures 2 and 3.
The figure is a characteristic diagram of an ion beam, and FIGS. 4 to 6 are front views of an anode electrode showing an embodiment. 1... Ion extraction port, 2... Ion extraction part, 3... Anode electrode, 4... Cathode electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アノード電極及びカソード電極と、前記両電極間の
放電によつてイオン化されたイオンが通過するイオン引
出し口を有するイオン引出し部とを備え、前記イオン引
出し口を長孔状に形成するとともに、前記アノード電極
から前記イオン引出口に向うイオンビームをその断面が
前記イオン引出口と相似する細長状で、かつその長軸方
向が前記イオン引出し口の長軸方向と平行するように前
記アノード電極の内面を形成してなるイオン源装置。 2 アノード電極の内面を細長状とした特許請求の範囲
第1項記載のイオン源装置。 3 アノード電極を一直線上に並べられた複数の孔を有
する形状に構成した特許請求の範囲第1項記載のイオン
源装置。 4 孔が円形である特許請求の範囲第3項記載のイオン
源装置。 5 孔が方形である特許請求の範囲第3項記載のイオン
源装置。
[Scope of Claims] 1. An ion extraction portion having an anode electrode, a cathode electrode, and an ion extraction port through which ions ionized by the discharge between the two electrodes pass, and the ion extraction port has a long hole shape. The ion beam directed from the anode electrode to the ion extraction port is shaped so that its cross section is similar to the ion extraction port, and its long axis direction is parallel to the long axis direction of the ion extraction port. An ion source device comprising: forming an inner surface of the anode electrode. 2. The ion source device according to claim 1, wherein the anode electrode has an elongated inner surface. 3. The ion source device according to claim 1, wherein the anode electrode is configured in a shape having a plurality of holes arranged in a straight line. 4. The ion source device according to claim 3, wherein the hole is circular. 5. The ion source device according to claim 3, wherein the hole is rectangular.
JP3872677A 1977-04-05 1977-04-05 ion source device Expired JPS6041820B2 (en)

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