JPS6262020B2 - - Google Patents
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- JPS6262020B2 JPS6262020B2 JP52119319A JP11931977A JPS6262020B2 JP S6262020 B2 JPS6262020 B2 JP S6262020B2 JP 52119319 A JP52119319 A JP 52119319A JP 11931977 A JP11931977 A JP 11931977A JP S6262020 B2 JPS6262020 B2 JP S6262020B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はイオン注入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 implanter or the like.
高温形ホローカソードイオン源として知られて
いるイオン源装置は、イオン化物質を高温で加熱
して気化させ、その気化ガスに熱電子を衝突させ
てイオン化し、これを外部に引出すようにしてい
ることは周知である。しかし従来装置はイオン化
物質の加熱のためにこれを熱オーブン内に収納し
ヒーターによつて加熱するようにしていた。この
ような構成によれば、硼素、燐、砒素などのよう
なイオン化物質については、上記したような熱オ
ーブンによつて気化させることができるが、モリ
ブデンなどのように前記したイオン化物質よりも
融点、沸点が高く、蒸気圧の低いイオン化物質に
ついては、従来から使用されている熱オーブンに
よつては気化することが極めて困難とされてい
た。すなわち、この種熱オーブンは窒化ボロンの
ような耐熱絶縁材料で構成されているが、融点が
1800℃以上の高融点金属、例えばモリブデンのよ
うな金属イオン化物質を気化蒸発させるためには
1800℃以上の温度で加熱することが必要であるに
も拘らず、この程度まで温度上昇させると熱オー
ブン自体が溶解したり、或いは不純物を放出した
りするなどの不都合が生じ、事実上これらのイオ
ン化物質を気化蒸発させることはできなかつた。
また、仮りに気化し得たとしても、これが熱電子
と衝突する個所に到達するまでに室壁に付着して
しまうことが多く、そのため室壁の温度を気化し
たときの温度以上に上げない限り電離する機会が
少なくなつて、イオン化され難くなる。 An ion source device known as a high-temperature hollow cathode ion source heats an ionized substance at high temperature to vaporize it, collides the vaporized gas with thermoelectrons to ionize it, and draws it out to the outside. is well known. However, in the conventional apparatus, in order to heat the ionized substance, it was housed in a thermal oven and heated by a heater. According to such a configuration, ionized substances such as boron, phosphorus, arsenic, etc. can be vaporized by the above-mentioned thermal oven, but their melting points are lower than those of the above-mentioned ionized substances such as molybdenum. It has been extremely difficult to vaporize ionized substances with high boiling points and low vapor pressures using conventional thermal ovens. In other words, this type of thermal oven is made of a heat-resistant insulating material such as boron nitride, but its melting point is
In order to vaporize high melting point metals of 1800℃ or higher, such as metal ionized substances such as molybdenum,
Although it is necessary to heat the product to a temperature of 1800°C or higher, raising the temperature to this extent causes disadvantages such as the heating oven itself melting or releasing impurities, so in fact these It was not possible to vaporize the ionized substance.
Furthermore, even if vaporization occurs, it often adheres to the chamber wall by the time it reaches the point where it collides with the thermoelectrons, so unless the temperature of the chamber wall is raised above the temperature at which it vaporized, There are fewer opportunities for ionization, making it difficult to be ionized.
この発明は従来型のイオン源装置では得られな
かつたイオン、すなわち融点が1800℃以上の高融
点金属のイオンの発生を容易に実現することを目
的とする。 The object of the present invention is to easily generate ions that cannot be obtained using conventional ion source devices, that is, ions of high-melting point metals with a melting point of 1800° C. or higher.
この発明では、イオン発生部を構成する引出キ
ヤツプ、レヤーキヤツプ、アノード電極およびフ
イラメントからなるイオン源部品を、所望イオン
発生に使用する融点が1800℃以上の高融点金属か
らなる金属イオン化物質を用いて形成したことを
特徴とする。 In this invention, the ion source parts comprising the drawer cap, layer cap, anode electrode, and filament that constitute the ion generating section are formed using a metal ionizing substance made of a high-melting point metal with a melting point of 1800°C or higher used for generating desired ions. It is characterized by what it did.
以下、図に示す1実施例に基いてこの発明を説
明する。第1図において、1はイオン引出口1A
を有する引出キヤツプ、2はレヤーキヤツプ、3
はアノード電極、4はコイル状のフイラメントで
あり、これらはイオン発生部Aを形成するイオン
源部品であり、所望金属イオン発生に使用する融
点が1800℃以上の高融点金属からなる金属イオン
化物質を用いて形成されている。例えば、モリブ
デンイオンを入手したいときは前記イオン発生部
Aを構成するイオン源部品、引出キヤツプ1、レ
ヤーキヤツプ2、アノード電極3およびフイラメ
ント4をモリブデンで形成する。5,6は耐熱絶
縁材料からなるリング、7は組立棒、8は金属イ
オン化物質で、例えばモリブデンであり、必要に
応じて設けられる。このイオン化物質8は第2図
に拡大して示してあるように、筒状態に形成さ
れ、その外周壁に支持部8Aをも併せて形成され
てある。そして第1図に示すように、前記支持部
8Aをフイラメント4にそのスプリング作用によ
つてはさみつけるようにして取付けてある。9は
熱オーブン、10はヒーターである。 The present invention will be explained below based on one embodiment shown in the drawings. In Figure 1, 1 is the ion extraction port 1A.
2 is a layer cap, 3 is a drawer cap having a
is an anode electrode, and 4 is a coiled filament. These are ion source parts forming the ion generating part A, and are used to generate a metal ionization substance made of a high-melting point metal with a melting point of 1800°C or higher, which is used to generate desired metal ions. It is formed using For example, when it is desired to obtain molybdenum ions, the ion source parts constituting the ion generating section A, the extraction cap 1, the layer cap 2, the anode electrode 3, and the filament 4 are made of molybdenum. 5 and 6 are rings made of a heat-resistant insulating material, 7 is an assembly rod, and 8 is a metal ionized substance such as molybdenum, which are provided as necessary. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the ionized substance 8 is formed into a cylindrical shape, and a support portion 8A is also formed on the outer peripheral wall of the ionized substance 8. As shown in FIG. 1, the support portion 8A is attached to the filament 4 so as to be sandwiched therebetween by its spring action. 9 is a thermal oven, and 10 is a heater.
以上の構成において、フイラメント4に電流を
流すとモリブデンからなるフイラメント4自身が
発熱するとともに、熱電子を発生する。通常フイ
ラメント4の発熱温度は1800〜2500℃以上になり
得るので、モリブデンの如き高融点の金属イオン
化物質でも容易に気化され蒸発されるようにな
る。モリブデンからなるアノード電極3とモリブ
デンからなるレヤーキヤツプ2との間に電圧(普
通DC40〜300V)をかけると共に、両者間に放電
用ガス(例えば、アルゴン、水素等)を供給する
と前記アノード電極3とレヤーキヤツプ2との間
で安定した放電が起り、プラズマが形成される。
上記のようにして加熱されたことによつてフイラ
メント4からイオン化物質であるモリブデンが蒸
発し気体となつてアノード電極3とレヤーキヤツ
プ2との間にひかれてくると、これがフイラメン
ト4の発熱によつてこれからとび出してきた熱電
子との衝突により電離し、イオンとなる。モリブ
デンからなる引出キヤツプ1の外側に設置された
引出電極(図示しない)とハウジングとの間に引
出用の直流電圧(普通5〜30KV)が印加されて
いるので、上記のようにして生成されたイオンは
フイラメント4内を通つて、イオン引出口1Aか
ら外部に引出される。この過程でイオンは必要に
応じて設けられたイオン化物質8やイオン発生部
Aを構成するフイラメント4に衝突することもあ
るが、これらはいずれも高温に加熱されているの
で、これらに付着し補促されることは少ない。 In the above configuration, when a current is passed through the filament 4, the filament 4 itself made of molybdenum generates heat and generates thermoelectrons. Usually, the exothermic temperature of the filament 4 can be 1,800 to 2,500°C or higher, so that even metal ionized substances with a high melting point, such as molybdenum, are easily vaporized and evaporated. When a voltage (usually DC 40 to 300 V) is applied between the anode electrode 3 made of molybdenum and the layer cap 2 made of molybdenum, and a discharge gas (e.g. argon, hydrogen, etc.) is supplied between the two, the anode electrode 3 and the layer cap 2 are connected to each other. A stable discharge occurs between the two and plasma is formed.
Molybdenum, which is an ionized substance, evaporates from the filament 4 as a result of being heated as described above, becomes a gas, and is drawn between the anode electrode 3 and the layer cap 2. Collision with thermionic electrons that eject from this causes ionization, resulting in ions. Since a direct current voltage for extraction (usually 5 to 30 KV) is applied between the extraction electrode (not shown) installed on the outside of the extraction cap 1 made of molybdenum and the housing, the voltage generated as described above is applied. Ions pass through the filament 4 and are extracted to the outside from the ion extraction port 1A. In this process, the ions may collide with the ionized substance 8 provided as necessary and the filament 4 that constitutes the ion generating section A, but since these are both heated to high temperatures, they adhere to them and compensate. It is rarely prompted.
そしてこの発明によれば引出キヤツプ1、レヤ
ーキヤツプ2、アノード電極3およびフイラメン
ト4からなるイオン発生部Aを構成するイオン源
部品が所要イオン発生に使用する融点が1800℃以
上の高融点金属であるモリブデンより形成してい
るので、イオン源部品自らが加熱されて気化し蒸
発すると共に、発生したイオンがこれらイオン源
部品に衝突してスパツタリング効果によりイオン
化効率が高められることとなり、従来装置に比し
てイオン化が大巾に容易となる。 According to the present invention, the ion source parts constituting the ion generating section A consisting of the drawer cap 1, the layer cap 2, the anode electrode 3, and the filament 4 are made of molybdenum, which is a high melting point metal with a melting point of 1800°C or higher and is used to generate the required ions. Since the ion source parts themselves are heated and vaporized, the generated ions collide with these ion source parts and the ionization efficiency is increased due to the sputtering effect, compared to conventional equipment. Ionization becomes much easier.
なお、図示例のようにイオン化物質8を用い、
これをフイラメント4のスプリング作用によつて
はさみつけるように取付けると、イオン化物質8
が直接加熱されるようになり、その気化蒸発がき
わめて容易となり都合がよい。 Note that using the ionized substance 8 as in the illustrated example,
When this is attached so as to be sandwiched by the spring action of the filament 4, the ionized substance 8
is now directly heated, and its vaporization is extremely easy and convenient.
また、本発明によればイオン源部品そのものの
一部を気化蒸発生させているので、使用時間とと
もにその形状が崩れるが、使用に耐えなくなれば
それらを新しい部品と交換すればよい。通常、フ
イラメント4の消耗が早いが本発明者の実験によ
れば、直径1mmのフイラメントで、数十時間使用
できることが確認されている。 Further, according to the present invention, since a part of the ion source parts themselves are vaporized, their shape deteriorates over time, but if they become unusable, they can be replaced with new parts. Normally, the filament 4 wears out quickly, but according to experiments conducted by the present inventor, it has been confirmed that a filament with a diameter of 1 mm can be used for several tens of hours.
以上詳述したように、この発明による装置では
金属イオン化物質の気化蒸発が、熱電子を発生
し、しかも動作する部分で行なわれるので、その
イオン化が容易となり従来のものでは得られなか
つた融点が1800℃以上の高融点金属からなる金属
イオン化物質によるイオン発生を容易に実現する
ことが可能となつた。 As detailed above, in the device according to the present invention, the metal ionized substance is evaporated in the part that generates thermoelectrons and operates, so the ionization becomes easy and the melting point, which could not be obtained with conventional devices, is achieved. It has now become possible to easily generate ions using a metal ionizing substance made of a metal with a high melting point of 1800°C or higher.
第1図はこの発明の1実施例を示す断面図、第
2図は一部の拡大断面図である。
1……引出しキヤツプ、2……レヤーキヤツ
プ、3……アノード電極、4……フイラメント、
8……イオン化物質、A……イオン発生部。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view. 1...Drawer cap, 2...Layer cap, 3...Anode electrode, 4...Filament,
8...Ionized substance, A...Ion generation part.
Claims (1)
メントの発熱によつて発生した熱電子を衝突させ
てイオン化するイオン源装置において、イオン発
生部を構成する引出キヤツプ、レヤーキヤツプ、
アノード電極およびフイラメントからなるイオン
源部品を、所望イオン発生に使用する融点が1800
℃以上の高融点金属からなる金属イオン化物質に
より形成してなるイオン源装置。1. In an ion source device that vaporizes an ionized substance and ionizes it by colliding it with thermoelectrons generated by heat generation of a filament, a drawer cap, a layer cap,
The ion source components, consisting of the anode electrode and filament, are used to generate the desired ions.
An ion source device formed from a metal ionizable substance made of a metal with a high melting point of ℃ or higher.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11931977A JPS5452461A (en) | 1977-10-03 | 1977-10-03 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11931977A JPS5452461A (en) | 1977-10-03 | 1977-10-03 | Ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5452461A JPS5452461A (en) | 1979-04-25 |
| JPS6262020B2 true JPS6262020B2 (en) | 1987-12-24 |
Family
ID=14758501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11931977A Granted JPS5452461A (en) | 1977-10-03 | 1977-10-03 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5452461A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0276218U (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-12 |
-
1977
- 1977-10-03 JP JP11931977A patent/JPS5452461A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0276218U (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5452461A (en) | 1979-04-25 |
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