JPH0752634B2 - イオンビ−ム装置 - Google Patents
イオンビ−ム装置Info
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- JPH0752634B2 JPH0752634B2 JP61305642A JP30564286A JPH0752634B2 JP H0752634 B2 JPH0752634 B2 JP H0752634B2 JP 61305642 A JP61305642 A JP 61305642A JP 30564286 A JP30564286 A JP 30564286A JP H0752634 B2 JPH0752634 B2 JP H0752634B2
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- plasma chamber
- ground
- ground potential
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体製造行程中に行なわれる資料へのイ
オン注入、イオン描画、試料から二次イオンを放出させ
て質量分析計に導き試料の組成分析を行なうイオンマイ
クロアナライザ、などの機能を有するイオンビーム装置
であつて、室壁に細孔を備えるとともに室内において気
体または金属蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に対
して正電位に課電されるプラズマ室と、板状に形成され
て中央部に細孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プラ
ズマ室の細孔と同軸に対向して配され接地電位に対し負
電位に課電されて、前記プラズマ室からイオンを引き出
すイオン引出し電極と、板状に形成されて中央部に細孔
を備え前記イオン引出し電極と同軸にかつ該電極と間隔
をおいて該電極の反プラズマ室側に配されて接地電位に
ある接地電極と、前記プラズマ室、イオン引出し電極お
よび接地電極を囲んで接地電位にある金属製真空容器と
を備えたものに関する。
オン注入、イオン描画、試料から二次イオンを放出させ
て質量分析計に導き試料の組成分析を行なうイオンマイ
クロアナライザ、などの機能を有するイオンビーム装置
であつて、室壁に細孔を備えるとともに室内において気
体または金属蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に対
して正電位に課電されるプラズマ室と、板状に形成され
て中央部に細孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プラ
ズマ室の細孔と同軸に対向して配され接地電位に対し負
電位に課電されて、前記プラズマ室からイオンを引き出
すイオン引出し電極と、板状に形成されて中央部に細孔
を備え前記イオン引出し電極と同軸にかつ該電極と間隔
をおいて該電極の反プラズマ室側に配されて接地電位に
ある接地電極と、前記プラズマ室、イオン引出し電極お
よび接地電極を囲んで接地電位にある金属製真空容器と
を備えたものに関する。
第６図に従来のイオンビーム装置の構成例を示し、第７
図にこの装置の要部拡大図を示す。室壁に細孔11を備え
たプラズマ室１に気体または金属蒸気を導入し、適当な
方法たとえばプラズマ室内に収容された、紙面に垂直な
熱陰極線に通電、加熱して熱電子を放出させ、この熱陰
極線よりプラス側に課電されたプラズマ室の室壁へ向か
ら熱電子に対し紙面に垂直方向の磁界をかけて熱電子に
回転運動を起こさせ、導入された気体または金属蒸気の
分子に衝突させてこれを電離することによりプラズマ化
し、このプラズマ中から、中央に細孔21を備えて板状に
形成されたプラズマ室の細孔11と同軸に対向して配され
たイオン引出し電極２とプラズマ室１との間に十数kVな
いし数十kVの直流高電圧を印加してイオン群すなわち種
々の電荷／質量比を有するイオンを引き出す。この引き
出されたイオン群は、イオン引出し電極２の背後に配さ
れた板状の接地電極８の中央部に設けられた細孔81を通
過するイオンビーム３となつて質量分析マグネツト４の
磁極間に形成されている直流磁界中へ入射される。この
入射されたイオンビームを構成するイオン群の中から前
記直流磁界の作用により特定の電荷／質量比を有するイ
オンのみが選択され、質量分析マグネツト４からイオン
ビーム５となつて射出され試料基板６に注入される。な
お、図において７はプラズマ室１、イオン引出し電極
２、接地電極８などを囲む接地された真空容器、９はプ
ラズマ室１に直流高電圧を導入するための絶縁管であ
る。
図にこの装置の要部拡大図を示す。室壁に細孔11を備え
たプラズマ室１に気体または金属蒸気を導入し、適当な
方法たとえばプラズマ室内に収容された、紙面に垂直な
熱陰極線に通電、加熱して熱電子を放出させ、この熱陰
極線よりプラス側に課電されたプラズマ室の室壁へ向か
ら熱電子に対し紙面に垂直方向の磁界をかけて熱電子に
回転運動を起こさせ、導入された気体または金属蒸気の
分子に衝突させてこれを電離することによりプラズマ化
し、このプラズマ中から、中央に細孔21を備えて板状に
形成されたプラズマ室の細孔11と同軸に対向して配され
たイオン引出し電極２とプラズマ室１との間に十数kVな
いし数十kVの直流高電圧を印加してイオン群すなわち種
々の電荷／質量比を有するイオンを引き出す。この引き
出されたイオン群は、イオン引出し電極２の背後に配さ
れた板状の接地電極８の中央部に設けられた細孔81を通
過するイオンビーム３となつて質量分析マグネツト４の
磁極間に形成されている直流磁界中へ入射される。この
入射されたイオンビームを構成するイオン群の中から前
記直流磁界の作用により特定の電荷／質量比を有するイ
オンのみが選択され、質量分析マグネツト４からイオン
ビーム５となつて射出され試料基板６に注入される。な
お、図において７はプラズマ室１、イオン引出し電極
２、接地電極８などを囲む接地された真空容器、９はプ
ラズマ室１に直流高電圧を導入するための絶縁管であ
る。
以上のようと構成されたイオンビーム装置における問題
点はつぎの通りである。すなわち、真空容器の中には残
存ガスがあり、イオンビームによつてこの残存ガスが電
離するので電子が発生する。この電子がイオンビームの
中をドリフトし、イオン引出し電極とプラズマ室との間
の電界で加速され、プラズマ室に衝突して損傷を与える
ので、実装置においては、イオン引出し電極に対し接地
電極もしくは真空容器の電位を基準にして数百ボルトの
負極性電位を与え、イオンビームの下流側からプラズマ
室に向かう電子を阻止している。しかしながら、装置を
運転すると、イオンビームを引き出すことによつてプラ
ズマ室と真空容器との間で異常放電が頻発し、またプラ
ズマ室近傍の金属が溶融する。
点はつぎの通りである。すなわち、真空容器の中には残
存ガスがあり、イオンビームによつてこの残存ガスが電
離するので電子が発生する。この電子がイオンビームの
中をドリフトし、イオン引出し電極とプラズマ室との間
の電界で加速され、プラズマ室に衝突して損傷を与える
ので、実装置においては、イオン引出し電極に対し接地
電極もしくは真空容器の電位を基準にして数百ボルトの
負極性電位を与え、イオンビームの下流側からプラズマ
室に向かう電子を阻止している。しかしながら、装置を
運転すると、イオンビームを引き出すことによつてプラ
ズマ室と真空容器との間で異常放電が頻発し、またプラ
ズマ室近傍の金属が溶融する。
この発明は、イオン引出し電極より下流側に発生したド
リフト電子がイオン引出し電極を越えてプラズマ室側に
侵入するのを防ぎ、これにより異常放電の少ないイオン
ビーム装置を提供することを目的とする。
リフト電子がイオン引出し電極を越えてプラズマ室側に
侵入するのを防ぎ、これにより異常放電の少ないイオン
ビーム装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、発明者らがプラズマ室と真空
容器との間の異常放電の原因につき詳細な実験、検討を
重ねた結果、異常放電は、イオン引出し電極より下流側
で発生した電子がイオンビームの中だけでなく真空容器
全体にドリフトし、第７図の符号30に示すように電子が
イオン引出し電極と真空容器との間を通り抜けてプラズ
マ室まわりに到達することによつて起こるものであり、
この到達した電子がプラズマ室側へ加速されてプラズマ
室近傍の金属に衝突し、前述のような溶融現象を起こす
ものであることが判明した。そこで、前述の目的を達成
するための手段として、本発明の第一発明によれば、室
壁に細孔を備えるとともに室内において気体または金属
蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に対して正電位に
課電されるプラズマ室と、板状に形成された中央部に細
孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔
と同軸に対向して配され接地電位に対し負電位に課電さ
れて、前記プラズマ室からイオンを引き出すイオン引出
し電極と、板状に形成されて中央部に細孔を備え前記イ
オン引出し電極と同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電
極の反プラズマ室側に配されて接地電位にある接地電極
と、前記プラズマ室、イオン引出し電極および接地電極
を囲んで接地電位にある金属製真空容器とを備えたイオ
ンビーム装置であって、前記イオン引出し電極もしくは
接地電極と真空容器との間に形成されるリング状スペー
ス中に該両電極と同軸に配され接地電位もしくは接地電
位に対して負の電位に課電されるリング状電極が配され
たものにおいて、該リング状電極は、断面形状がＬ字形
に形成され、該Ｌ字の１辺が真空容器の内壁面と平行に
対向するとともに他の１辺の端部がイオン引出し電極の
外周を密に取り巻いて該イオン引出し電極と一体化され
る電極であることとする。
容器との間の異常放電の原因につき詳細な実験、検討を
重ねた結果、異常放電は、イオン引出し電極より下流側
で発生した電子がイオンビームの中だけでなく真空容器
全体にドリフトし、第７図の符号30に示すように電子が
イオン引出し電極と真空容器との間を通り抜けてプラズ
マ室まわりに到達することによつて起こるものであり、
この到達した電子がプラズマ室側へ加速されてプラズマ
室近傍の金属に衝突し、前述のような溶融現象を起こす
ものであることが判明した。そこで、前述の目的を達成
するための手段として、本発明の第一発明によれば、室
壁に細孔を備えるとともに室内において気体または金属
蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に対して正電位に
課電されるプラズマ室と、板状に形成された中央部に細
孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔
と同軸に対向して配され接地電位に対し負電位に課電さ
れて、前記プラズマ室からイオンを引き出すイオン引出
し電極と、板状に形成されて中央部に細孔を備え前記イ
オン引出し電極と同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電
極の反プラズマ室側に配されて接地電位にある接地電極
と、前記プラズマ室、イオン引出し電極および接地電極
を囲んで接地電位にある金属製真空容器とを備えたイオ
ンビーム装置であって、前記イオン引出し電極もしくは
接地電極と真空容器との間に形成されるリング状スペー
ス中に該両電極と同軸に配され接地電位もしくは接地電
位に対して負の電位に課電されるリング状電極が配され
たものにおいて、該リング状電極は、断面形状がＬ字形
に形成され、該Ｌ字の１辺が真空容器の内壁面と平行に
対向するとともに他の１辺の端部がイオン引出し電極の
外周を密に取り巻いて該イオン引出し電極と一体化され
る電極であることとする。
また、本発明の第二発明によれば、室壁に細孔を備える
とともに室内において気体または金属蒸気がプラズマ化
され、かつ接地電位に対して正電位に課電されるプラズ
マ室と、板状に形成された中央部に細孔を備え、前記プ
ラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔と同軸に対向して
配され接地電位に対し負電位に課電されて、前記プラズ
マ室からイオンを引き出すイオン引出し電極と、板状に
形成されて中央部に細孔を備え前記イオン引出し電極と
同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電極の反プラズマ室
側に配されて接地電位にある接地電極と、前記プラズマ
室、イオン引出し電極および接地電極を囲んで接地電位
にある金属製真空容器とを備えたイオンビーム装置であ
って、前記イオン引出し電極もしくは接地電極と真空容
器との間に形成されるリング状スペース中に該両電極と
同軸に配され接地電位もしくは接地電位に対して負の電
位に課電されるリング状電極が配されたものにおいて、
該リング状電極は、外周側が真空容器の内壁面と密に接
触し内周側が接地電極の外周面と密に接触して両者に一
体化される中空円板状電極であることとする。
とともに室内において気体または金属蒸気がプラズマ化
され、かつ接地電位に対して正電位に課電されるプラズ
マ室と、板状に形成された中央部に細孔を備え、前記プ
ラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔と同軸に対向して
配され接地電位に対し負電位に課電されて、前記プラズ
マ室からイオンを引き出すイオン引出し電極と、板状に
形成されて中央部に細孔を備え前記イオン引出し電極と
同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電極の反プラズマ室
側に配されて接地電位にある接地電極と、前記プラズマ
室、イオン引出し電極および接地電極を囲んで接地電位
にある金属製真空容器とを備えたイオンビーム装置であ
って、前記イオン引出し電極もしくは接地電極と真空容
器との間に形成されるリング状スペース中に該両電極と
同軸に配され接地電位もしくは接地電位に対して負の電
位に課電されるリング状電極が配されたものにおいて、
該リング状電極は、外周側が真空容器の内壁面と密に接
触し内周側が接地電極の外周面と密に接触して両者に一
体化される中空円板状電極であることとする。
さらに、本発明の第三発明によれば、室壁に細孔を備え
るとともに室内において気体または金属蒸気がプラズマ
化され、かつ接地電位に対して正電位に課電されるプラ
ズマ室と、板状に形成された中央部に細孔を備え、前記
プラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔と同軸に対向し
て配され接地電位に対し負電位に課電されて、前記プラ
ズマ室からイオンを引き出すイオン引出し電極と、板状
に形成されて中央部に細孔を備え前記イオン引出し電極
と同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電極の反プラズマ
室側に配されて接地電位にある接地電極と、前記プラズ
マ室、イオン引出し電極および接地電極を囲んで接地電
位にある金属製真空容器とを備えたイオンビーム装置で
あって、前記イオン引出し電極もしくは接地電極と真空
容器との間に形成されるリング状スペース中に該両電極
と同軸に配され接地電位もしくは接地電位に対して負の
電位に課電されるリング状電極が配されたものにおい
て、該リング状電極は、イオン引出し電極と真空容器と
の間に配され内径側が該イオン引出し電極の外周面と密
に接触して該電極と一体化される，板面に複数の貫通孔
を備えた中空円板状電極と、接地電極と真空容器との間
に配され外径側が該真空容器の内壁面に密に接触し内径
側が該接地電極の外周面と密に接触して一体化される，
板面に複数の貫通孔を備えた中空円板状電極とからなる
こととする。
るとともに室内において気体または金属蒸気がプラズマ
化され、かつ接地電位に対して正電位に課電されるプラ
ズマ室と、板状に形成された中央部に細孔を備え、前記
プラズマ室の外部に該プラズマ室の細孔と同軸に対向し
て配され接地電位に対し負電位に課電されて、前記プラ
ズマ室からイオンを引き出すイオン引出し電極と、板状
に形成されて中央部に細孔を備え前記イオン引出し電極
と同軸にかつ該電極と間隔をおいて該電極の反プラズマ
室側に配されて接地電位にある接地電極と、前記プラズ
マ室、イオン引出し電極および接地電極を囲んで接地電
位にある金属製真空容器とを備えたイオンビーム装置で
あって、前記イオン引出し電極もしくは接地電極と真空
容器との間に形成されるリング状スペース中に該両電極
と同軸に配され接地電位もしくは接地電位に対して負の
電位に課電されるリング状電極が配されたものにおい
て、該リング状電極は、イオン引出し電極と真空容器と
の間に配され内径側が該イオン引出し電極の外周面と密
に接触して該電極と一体化される，板面に複数の貫通孔
を備えた中空円板状電極と、接地電極と真空容器との間
に配され外径側が該真空容器の内壁面に密に接触し内径
側が該接地電極の外周面と密に接触して一体化される，
板面に複数の貫通孔を備えた中空円板状電極とからなる
こととする。
このように、イオン引出し電極もしくは接地電極と真空
容器との間のリング状スペース中に該両電極と同軸にリ
ング状電極を配し、このリング状電極に接地電位もしく
は接地電位に対して負の電位を与えることにより、リン
グ状電極とイオン引出し電極との間、またはリング状電
極と接地電極および真空容器との間の挾い間隙には、従
来のイオン引出し電極と真空容器との間に形成されてい
た電界よりはるかに強い電界を形成せしめうることか
ら、このリング状電極の傍を通り抜けようとする電子は
この強い電界の作用をうけてリング状電極あるいは真空
容器や接地電極に流入し、プラズマ室側への電子の侵入
が防止されてプラズマ室と真空容器との間の異常放電が
激減する。
容器との間のリング状スペース中に該両電極と同軸にリ
ング状電極を配し、このリング状電極に接地電位もしく
は接地電位に対して負の電位を与えることにより、リン
グ状電極とイオン引出し電極との間、またはリング状電
極と接地電極および真空容器との間の挾い間隙には、従
来のイオン引出し電極と真空容器との間に形成されてい
た電界よりはるかに強い電界を形成せしめうることか
ら、このリング状電極の傍を通り抜けようとする電子は
この強い電界の作用をうけてリング状電極あるいは真空
容器や接地電極に流入し、プラズマ室側への電子の侵入
が防止されてプラズマ室と真空容器との間の異常放電が
激減する。
なお、リング状電極は半径方向に幅を有するから、イオ
ン引出し電極の下流側から上流側へ向かつて電子が侵入
するときの通過断面積が減少し、大きくはないがリング
状電極は幾何学的にも異常放電の頻度を低減せしめる作
用を有する。
ン引出し電極の下流側から上流側へ向かつて電子が侵入
するときの通過断面積が減少し、大きくはないがリング
状電極は幾何学的にも異常放電の頻度を低減せしめる作
用を有する。
第１図に本発明の第１の参考例を示す。接地電極８と真
空容器７との間のリング状スペース中に接地電極８と同
心に断面が円形のリング状電極10が配され、この電極に
イオン引出し電極２とほぼ同等の負電位が与えられてい
る。従つてこリング状電極と接地電極８との間および真
空容器７との間には、従来のイオン引出し電極２と真空
容器７との間に形成されていた電界よりもはるかに強い
電界が形成され、下流側から上流側へ向かつてドリフト
してきた電子はこの電界によつて接地電極あるいは真空
容器に吸い寄せられる。従つてドリフト電子がプラズマ
室に向かつて高エネルギに加速することがなくなり、プ
ラズマ室側の損傷が防止される。
空容器７との間のリング状スペース中に接地電極８と同
心に断面が円形のリング状電極10が配され、この電極に
イオン引出し電極２とほぼ同等の負電位が与えられてい
る。従つてこリング状電極と接地電極８との間および真
空容器７との間には、従来のイオン引出し電極２と真空
容器７との間に形成されていた電界よりもはるかに強い
電界が形成され、下流側から上流側へ向かつてドリフト
してきた電子はこの電界によつて接地電極あるいは真空
容器に吸い寄せられる。従つてドリフト電子がプラズマ
室に向かつて高エネルギに加速することがなくなり、プ
ラズマ室側の損傷が防止される。
第２図は本発明の第１実施例を示すものであり、リング
状電極の断面がＬ形に形成され、接地電位に対してイオ
ン引出し電極に等しい負電位に課電されている。この場
合には構造簡易化のため、リング状電極断面のＬ形の１
辺が真空容器７の内面に対して平行に対向し、他の１辺
の端部がイオン引出し電極２の外周面を密にとり囲むよ
うにしてリング状電極11とイオン引出し電極２とを一体
化するとともに、リング状電極と真空容器との間の対向
間隙に強電界を形成させている。従つてこの対向間隙を
通過しようとするドリフト電子はＬ形の対向１辺の長さ
にわたり強電界の作用を受けることになるから、この間
隙を通り抜けてプラズマ室側へ向かう電子の数は極めて
少なくなる。またＬ形の他の１辺はプラズマ室側へ向か
うドリフト電子の通路断面積を塞ぐ役割をなし、従つ
て、ここで進路を阻まれた電子は接地電極側へ引き寄せ
られ、もはやプラズマ室側の異常放電に寄与することは
できない。
状電極の断面がＬ形に形成され、接地電位に対してイオ
ン引出し電極に等しい負電位に課電されている。この場
合には構造簡易化のため、リング状電極断面のＬ形の１
辺が真空容器７の内面に対して平行に対向し、他の１辺
の端部がイオン引出し電極２の外周面を密にとり囲むよ
うにしてリング状電極11とイオン引出し電極２とを一体
化するとともに、リング状電極と真空容器との間の対向
間隙に強電界を形成させている。従つてこの対向間隙を
通過しようとするドリフト電子はＬ形の対向１辺の長さ
にわたり強電界の作用を受けることになるから、この間
隙を通り抜けてプラズマ室側へ向かう電子の数は極めて
少なくなる。またＬ形の他の１辺はプラズマ室側へ向か
うドリフト電子の通路断面積を塞ぐ役割をなし、従つ
て、ここで進路を阻まれた電子は接地電極側へ引き寄せ
られ、もはやプラズマ室側の異常放電に寄与することは
できない。
第３図に本発明の第２の参考例を示す。この実施例で
は、リング状電極を外径が真空容器７の内径にほぼ等し
い、偏平な矩形断面を有する電極12として構成すること
により、ドリフト電子の通路断面積を効果的に狭めると
ともにこの電極を真空容器７と一体化して同電位とし、
イオン引出し電極２との間に強電界を形成させている。
は、リング状電極を外径が真空容器７の内径にほぼ等し
い、偏平な矩形断面を有する電極12として構成すること
により、ドリフト電子の通路断面積を効果的に狭めると
ともにこの電極を真空容器７と一体化して同電位とし、
イオン引出し電極２との間に強電界を形成させている。
第４図は本発明の第２の実施例を示すものであり、第３
図における偏平なリング状電極を接地電極８と真空容器
７との間に配するとともにこの両者と一体化して同電位
としたものである。この場合にはドリフト電子の通路
は、電子軌道34に示すように接地電極８の細孔側のみと
なり、通路断面積が著しく狭められるとともにこの細孔
を通過した電子は、イオン引出し電極２と接地電極８と
の間に形成されている電界により接地電極側へ引き寄せ
られ、両電極の対向間隙を半径方向へ通り抜ける電子の
数は極めて少なくなる。
図における偏平なリング状電極を接地電極８と真空容器
７との間に配するとともにこの両者と一体化して同電位
としたものである。この場合にはドリフト電子の通路
は、電子軌道34に示すように接地電極８の細孔側のみと
なり、通路断面積が著しく狭められるとともにこの細孔
を通過した電子は、イオン引出し電極２と接地電極８と
の間に形成されている電界により接地電極側へ引き寄せ
られ、両電極の対向間隙を半径方向へ通り抜ける電子の
数は極めて少なくなる。
第５図に本発明の第３の実施例を示す。この実施例は第
４の実施例におけるリング状電極13に複数の小孔を設け
て上流側と下流側とを連通せしめるとともにイオン引出
し電極と真空容器との間にもリング状電極15を配してイ
オン引出し電極と一体化、同電位とし、かつこの電極15
にも複数の小孔を設けたものである。このようにリング
状電極に小孔を設けて多孔板とする理由は、第４の実施
例におけるリング状電極13が接地電極と真空容器との間
の通路を完全に閉鎖しており、接地電極の上流側と下流
との間の連通は細孔81のみによつて行なわれているた
め、プラズマ室内へ導入され大部分イオン化されずにプ
ラズマ室の細孔から流出する気体または金属蒸気または
接地電極の上流側に溜まりやすくなる。従つて真空排気
系が接地電極より下流側に配置されている場合にはその
排気作用は細い高温のイオンビームを介してのみ接地電
極上流側へ及ぶことになるから上流側に対する排気効果
は著しく小さく、このためこの上流側の圧力が上昇し、
プラズマ室１と真空容器７との間の絶縁間隔をｄ、圧力
をｐとしたとき、pdの値が、このpdと耐電圧との関係を
示すＶ字状曲線の谷部の位置に達し、プラズマ室の真空
容器に対する耐電圧性能が下がつてしまうため、前記小
孔を介して排気を行なうことにより圧力ｐを十分小さく
してpdの値がＶ字状曲線上で十分高い耐電圧を与える位
置に来るようにするためである。従つて、この場合に
は、下流側からドリフトしてきた電子はこれらの小孔を
通過してプラズマ室側へ進もうとするが、イオン引出し
電極と接地電極ならびにこの両電極のそれぞれと一体化
されたリング状電極相互間には強電界が形成されてお
り、このため接地電極側の小孔を通り抜けた電子は再び
接地電極側または真空容器側へ引き寄せられてプラズマ
室側へ進むことができない。なお、リング状電極に設け
られた小孔の総断面積は、接地電極上流側の圧力を必
要、十分に低下せしめるだけの面積があればよいから、
リング状電極全体の面積に比べてさほど大きくする必要
はなく、従つてドリフト電子の通路を狭める効果はさほ
ど小さくならないですむ。
４の実施例におけるリング状電極13に複数の小孔を設け
て上流側と下流側とを連通せしめるとともにイオン引出
し電極と真空容器との間にもリング状電極15を配してイ
オン引出し電極と一体化、同電位とし、かつこの電極15
にも複数の小孔を設けたものである。このようにリング
状電極に小孔を設けて多孔板とする理由は、第４の実施
例におけるリング状電極13が接地電極と真空容器との間
の通路を完全に閉鎖しており、接地電極の上流側と下流
との間の連通は細孔81のみによつて行なわれているた
め、プラズマ室内へ導入され大部分イオン化されずにプ
ラズマ室の細孔から流出する気体または金属蒸気または
接地電極の上流側に溜まりやすくなる。従つて真空排気
系が接地電極より下流側に配置されている場合にはその
排気作用は細い高温のイオンビームを介してのみ接地電
極上流側へ及ぶことになるから上流側に対する排気効果
は著しく小さく、このためこの上流側の圧力が上昇し、
プラズマ室１と真空容器７との間の絶縁間隔をｄ、圧力
をｐとしたとき、pdの値が、このpdと耐電圧との関係を
示すＶ字状曲線の谷部の位置に達し、プラズマ室の真空
容器に対する耐電圧性能が下がつてしまうため、前記小
孔を介して排気を行なうことにより圧力ｐを十分小さく
してpdの値がＶ字状曲線上で十分高い耐電圧を与える位
置に来るようにするためである。従つて、この場合に
は、下流側からドリフトしてきた電子はこれらの小孔を
通過してプラズマ室側へ進もうとするが、イオン引出し
電極と接地電極ならびにこの両電極のそれぞれと一体化
されたリング状電極相互間には強電界が形成されてお
り、このため接地電極側の小孔を通り抜けた電子は再び
接地電極側または真空容器側へ引き寄せられてプラズマ
室側へ進むことができない。なお、リング状電極に設け
られた小孔の総断面積は、接地電極上流側の圧力を必
要、十分に低下せしめるだけの面積があればよいから、
リング状電極全体の面積に比べてさほど大きくする必要
はなく、従つてドリフト電子の通路を狭める効果はさほ
ど小さくならないですむ。
以上に述べたように、本各発明によれば、上記の構成を
採用した結果、イオン引出し電極の下流側からプラズマ
室側へドリフトして来る電子がリング状電極と接地電
極、真空容器あるいはイオン引出し電極との間に形成さ
れる強電界の作用を受けてプラズマ室側への移動が妨げ
られ、また電子の通路断面積がリング状電極により狭め
られる結果、プラズマ室まわりの以上放電が激減すると
いう効果がある。
採用した結果、イオン引出し電極の下流側からプラズマ
室側へドリフトして来る電子がリング状電極と接地電
極、真空容器あるいはイオン引出し電極との間に形成さ
れる強電界の作用を受けてプラズマ室側への移動が妨げ
られ、また電子の通路断面積がリング状電極により狭め
られる結果、プラズマ室まわりの以上放電が激減すると
いう効果がある。
第１図は本発明の第１の参考例によるイオンビーム装置
の電極構成を示す図、第２図は本発明の第一発明による
イオンビーム装置の電極構成を示す図、第３図は本発明
の第２の参考例によるイオンビーム装置の電極構成を示
す図、第４図は本発明の第二発明によるイオンビーム装
置の電極構成を示す図、第５図は本発明の第三発明によ
るイオンビーム装置の電極構成を示す図、また第６図は
従来のイオンビーム装置の構成例を示す説明図、第７図
は第６図のイオンビーム装置における要部の拡大図であ
る。 １……プラズマ室、２……イオン引出し電極、3,5……
イオンビーム、７……真空容器、８……接地電極、10,1
1,12,13,14,15……リング状電極。
の電極構成を示す図、第２図は本発明の第一発明による
イオンビーム装置の電極構成を示す図、第３図は本発明
の第２の参考例によるイオンビーム装置の電極構成を示
す図、第４図は本発明の第二発明によるイオンビーム装
置の電極構成を示す図、第５図は本発明の第三発明によ
るイオンビーム装置の電極構成を示す図、また第６図は
従来のイオンビーム装置の構成例を示す説明図、第７図
は第６図のイオンビーム装置における要部の拡大図であ
る。 １……プラズマ室、２……イオン引出し電極、3,5……
イオンビーム、７……真空容器、８……接地電極、10,1
1,12,13,14,15……リング状電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265
Claims (3)
- 【請求項１】室壁に細孔を備えるとともに室内において
気体または金属蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に
対して正電位に課電されるプラズマ室と、板状に形成さ
れた中央部に細孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プ
ラズマ室の細孔と同軸に対向して配され接地電位に対し
負電位に課電されて、前記プラズマ室からイオンを引き
出すイオン引出し電極と、板状に形成されて中央部に細
孔を備え前記イオン引出し電極と同軸にかつ該電極と間
隔をおいて該電極の反プラズマ室側に配されて接地電位
にある接地電極と、前記プラズマ室、イオン引出し電極
および接地電極を囲んで接地電位にある金属製真空容器
とを備えたイオンビーム装置であって、前記イオン引出
し電極もしくは接地電極と真空容器との間に形成される
リング状スペース中に該両電極と同軸に配され接地電位
もしくは接地電位に対して負の電位に課電されるリング
状電極が配されたものにおいて、該リング状電極は、断
面形状がＬ字形に形成され、該Ｌ字の１辺が真空容器の
内壁面と平行に対向するとともに他の１辺の端部がイオ
ン引出し電極の外周を密に取り巻いて該イオン引出し電
極と一体化される電極であることを特徴とするイオンビ
ーム装置。 - 【請求項２】室壁に細孔を備えるとともに室内において
気体または金属蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に
対して正電位に課電されるプラズマ室と、板状に形成さ
れた中央部に細孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プ
ラズマ室の細孔と同軸に対向して配され接地電位に対し
負電位に課電されて、前記プラズマ室からイオンを引き
出すイオン引出し電極と、板状に形成されて中央部に細
孔を備え前記イオン引出し電極と同軸にかつ該電極と間
隔をおいて該電極の反プラズマ室側に配されて接地電位
にある接地電極と、前記プラズマ室、イオン引出し電極
および接地電極を囲んで接地電位にある金属製真空容器
とを備えたイオンビーム装置であって、前記イオン引出
し電極もしくは接地電極と真空容器との間に形成される
リング状スペース中に該両電極と同軸に配され接地電位
もしくは接地電位に対して負の電位に課電されるリング
状電極が配されたものにおいて、該リング状電極は、外
周側が真空容器の内壁面と密に接触し内周側が接地電極
の外周面と密に接触して両者に一体化される中空円板状
電極であることを特徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項３】室壁に細孔を備えるとともに室内において
気体または金属蒸気がプラズマ化され、かつ接地電位に
対して正電位に課電されるプラズマ室と、板状に形成さ
れた中央部に細孔を備え、前記プラズマ室の外部に該プ
ラズマ室の細孔と同軸に対向して配され接地電位に対し
負電位に課電されて、前記プラズマ室からイオンを引き
出すイオン引出し電極と、板状に形成されて中央部に細
孔を備え前記イオン引出し電極と同軸にかつ該電極と間
隔をおいて該電極の反プラズマ室側に配されて接地電位
にある接地電極と、前記プラズマ室、イオン引出し電極
および接地電極を囲んで接地電位にある金属製真空容器
とを備えたイオンビーム装置であって、前記イオン引出
し電極もしくは接地電極と真空容器との間に形成される
リング状スペース中に該両電極と同軸に配され接地電位
もしくは接地電位に対して負の電位に課電されるリング
状電極が配されたものにおいて、該リング状電極は、イ
オン引出し電極と真空容器との間に配され内径側が該イ
オン引出し電極の外周面と密に接触して該電極と一体化
される，板面に複数の貫通孔を備えた中空円板状電極
と、接地電極と真空容器との間に配され外径側が該真空
容器の内壁面に密に接触し内径側が該接地電極の外周面
と密に接触して一体化される，板面に複数の貫通孔を備
えた中空円板状電極とからなることを特徴とするイオン
ビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305642A JPH0752634B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | イオンビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305642A JPH0752634B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | イオンビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63158730A JPS63158730A (ja) | 1988-07-01 |
| JPH0752634B2 true JPH0752634B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17947588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61305642A Expired - Lifetime JPH0752634B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | イオンビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752634B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6043476B2 (ja) * | 2011-10-12 | 2016-12-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | イオン源およびそれを用いたイオンビーム装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61173444A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-05 | Hitachi Ltd | イオン源用絶縁碍子 |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP61305642A patent/JPH0752634B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63158730A (ja) | 1988-07-01 |
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