JPH01109648A - ビームプラズマ型イオン銃 - Google Patents
ビームプラズマ型イオン銃Info
- Publication number
- JPH01109648A JPH01109648A JP62267295A JP26729587A JPH01109648A JP H01109648 A JPH01109648 A JP H01109648A JP 62267295 A JP62267295 A JP 62267295A JP 26729587 A JP26729587 A JP 26729587A JP H01109648 A JPH01109648 A JP H01109648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- anode
- cathode
- target chamber
- accelerated
- 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
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 17
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はビームプラズマ型イオン銃に関し、特にエツチ
ング、デポジション、スパッタ等の微細加工に使用され
るイオンビーム装置におけるガス源用のビームプラズマ
イオン銃に関する。
ング、デポジション、スパッタ等の微細加工に使用され
るイオンビーム装置におけるガス源用のビームプラズマ
イオン銃に関する。
一般に、安定なイオンの引出しを行わせる方法として電
子ビームの作る負の電位の谷にイオンを補足して引き出
すビームプラズマ型イオン銃が用いられている。
子ビームの作る負の電位の谷にイオンを補足して引き出
すビームプラズマ型イオン銃が用いられている。
従来のビームプラズマ型イオン銃では、カソードは金属
円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子衝
撃によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビーム
を加速しアノードに続いて設けられたドリフトチューブ
、ターゲットチェンバーそれぞれの電位をアノードより
段階的に高くして、電位傾度をもたせ、プラズマ内のイ
オンをアノード端へ加速してイオンビームを発生してい
た。
円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子衝
撃によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビーム
を加速しアノードに続いて設けられたドリフトチューブ
、ターゲットチェンバーそれぞれの電位をアノードより
段階的に高くして、電位傾度をもたせ、プラズマ内のイ
オンをアノード端へ加速してイオンビームを発生してい
た。
上述した従来のビームプラズマ型イオン銃は、カソード
形状が加熱フィラメント、金属円筒等その構成要素が多
くなっていること、またアノード以降のドリフトチュー
ブ、ターゲットチェンバーにも電圧を印加するため、そ
れぞれを絶縁する必要性もあることを等構造が複雑化す
るとともにターゲットチェンバー内での操作性が悪くな
ること、更に電界領域でイオン化するためイオン初速度
が揃わないことなどの理由から細いイオンビームを得る
ことが難しく輝度が上がらない等の欠点を有する。
形状が加熱フィラメント、金属円筒等その構成要素が多
くなっていること、またアノード以降のドリフトチュー
ブ、ターゲットチェンバーにも電圧を印加するため、そ
れぞれを絶縁する必要性もあることを等構造が複雑化す
るとともにターゲットチェンバー内での操作性が悪くな
ること、更に電界領域でイオン化するためイオン初速度
が揃わないことなどの理由から細いイオンビームを得る
ことが難しく輝度が上がらない等の欠点を有する。
本発明の目的は、カソードに直熱型フィラメントを用い
、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速機能を付
与して、アノード以降の後段加速電極を無くすことによ
り電極構造を簡素化させ、且つ収束電子ビームにより長
い距離をイオン化させるとともにこの間で差圧排気を行
わしめ、ターゲットチェンバー内の真空度を低くしイオ
ン化効率を上げるとともに電子銃部の真空を高真空に保
持することにより比較的大電流で且つ高輝度のイオンビ
ームを得ることができるガス源用のビームプラズマ型イ
オン銃を提供することにある。
、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速機能を付
与して、アノード以降の後段加速電極を無くすことによ
り電極構造を簡素化させ、且つ収束電子ビームにより長
い距離をイオン化させるとともにこの間で差圧排気を行
わしめ、ターゲットチェンバー内の真空度を低くしイオ
ン化効率を上げるとともに電子銃部の真空を高真空に保
持することにより比較的大電流で且つ高輝度のイオンビ
ームを得ることができるガス源用のビームプラズマ型イ
オン銃を提供することにある。
本発明のビームプラズマ型イオン銃は、中心部に細孔を
有する直熱型リボンフィラメントからなるカソード及び
アノードとこのカソードとアノードの間に設けられ前記
アノード対して負電位とした引出し電極及びウェネルト
を有する電子銃と、この電子銃が発生する電子ビームを
照射するターゲットチェンバーと、このターゲットチェ
ンバー内に所定の圧力の気体を導入するガス導入装置と
、前記電子銃が発生する電子ビームを前記ターゲットチ
ェンバー内に導入された前記気体に照射せしめるととも
に前記ターゲットチェンバーの低真空領域と前記電子銃
の高真空領域の間の真空圧力差を保持する複数段のオリ
フィスと、このオリフィスの間を各排気する排気装置を
備えた小径管と、この小径管の外周に配置され前記電子
ビームを前記オリフィス近傍で収束し通過させるため前
記オリフィスの段数に対応した数の電磁レンズと、前記
ターゲットチェンバー内で前記電子ビームをデフォーカ
スさせる電磁レンズとを有して構成される。
有する直熱型リボンフィラメントからなるカソード及び
アノードとこのカソードとアノードの間に設けられ前記
アノード対して負電位とした引出し電極及びウェネルト
を有する電子銃と、この電子銃が発生する電子ビームを
照射するターゲットチェンバーと、このターゲットチェ
ンバー内に所定の圧力の気体を導入するガス導入装置と
、前記電子銃が発生する電子ビームを前記ターゲットチ
ェンバー内に導入された前記気体に照射せしめるととも
に前記ターゲットチェンバーの低真空領域と前記電子銃
の高真空領域の間の真空圧力差を保持する複数段のオリ
フィスと、このオリフィスの間を各排気する排気装置を
備えた小径管と、この小径管の外周に配置され前記電子
ビームを前記オリフィス近傍で収束し通過させるため前
記オリフィスの段数に対応した数の電磁レンズと、前記
ターゲットチェンバー内で前記電子ビームをデフォーカ
スさせる電磁レンズとを有して構成される。
本発明はビームプラズマ型イオン銃においては、電子ビ
ームは直熱型フィラメントで発生され、引出電極、アノ
ードにより比較的高電圧で加速される。引出電極は、ア
ノードよりも負電位が印加されており初段加速を行う、
この加速された電子ビームは、電磁レンズにより収束さ
れつつ徐々に真空度を低下させた小径管を通過しターゲ
ットチェンバーに達する。このターゲットチェンバーで
は、電子ビームの焦点をばかしくデフォーカス）、内部
に導入した気体を電子ビームとの衝突電離によりイオン
化する。このイオン化の割合は真空度に依存し真空度が
低い程多くなる。
ームは直熱型フィラメントで発生され、引出電極、アノ
ードにより比較的高電圧で加速される。引出電極は、ア
ノードよりも負電位が印加されており初段加速を行う、
この加速された電子ビームは、電磁レンズにより収束さ
れつつ徐々に真空度を低下させた小径管を通過しターゲ
ットチェンバーに達する。このターゲットチェンバーで
は、電子ビームの焦点をばかしくデフォーカス）、内部
に導入した気体を電子ビームとの衝突電離によりイオン
化する。このイオン化の割合は真空度に依存し真空度が
低い程多くなる。
アノードからのターゲットチェンバーまでは全で同電位
であり、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは
電子ビームの進路を遡り、引出し電極により加速され、
カソードのリボンフィラメントの中心部の細孔を通過し
、イオンビームとして照射される。このように、アノー
ド電極以降に電極を構成せず、無電界領域で且つ低真空
雰囲気でイオン化することにより初速度を揃えることが
でき高輝度で比較的大電流のイオンビームを発生するこ
とができる。
であり、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは
電子ビームの進路を遡り、引出し電極により加速され、
カソードのリボンフィラメントの中心部の細孔を通過し
、イオンビームとして照射される。このように、アノー
ド電極以降に電極を構成せず、無電界領域で且つ低真空
雰囲気でイオン化することにより初速度を揃えることが
でき高輝度で比較的大電流のイオンビームを発生するこ
とができる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。カソード１
は第２図に示すように細孔１３を有するリボンフィラメ
ントからなり、２５００°に以上に直接加熱されるとと
もにアノード２との間に１００〜１５０ＫＶの負の高電
圧の加速電圧１５が印加され電子ビームを発生加速する
。この場合のビーム電流の制御はウェネルト３にバイア
ス電圧１６を印加して行う、引出電極４にはアノード２
とカソード１の間の電圧、例えばカソード１に対し正の
５０ＫＶを印加し初段加速電圧１７とする。カソード１
、アノード２、ウェネルト３、及び引出電極４を設けた
電子銃とターゲットチエバー８の間には小径管６が設け
られ、加速された電子ビーム５は、除徐に拡がりつつ小
径管６に進入するがこの小径管６の外側に配置された２
個の電磁レンズ７ａ、７ｂにより小径管内に取り付けら
れている２段のオリフィス１０ａ、１０ｂの開孔部近傍
でそれぞれ一旦収束されターゲットチエバー８に導入さ
れる。電子銃、小径管６及びターゲットチエバー８それ
ぞれには排気口９ａ〜９ｄに連なる専用の真空排気系（
図示せず）を備えるとともに、小径管６には前記オリフ
ィス１０ａ、１０ｂを備えており、更にアノード２もオ
リフィス効果を発揮できるようその開孔は小さく抑えら
れており各オリフィス間の差圧保持を可能にしている。
は第２図に示すように細孔１３を有するリボンフィラメ
ントからなり、２５００°に以上に直接加熱されるとと
もにアノード２との間に１００〜１５０ＫＶの負の高電
圧の加速電圧１５が印加され電子ビームを発生加速する
。この場合のビーム電流の制御はウェネルト３にバイア
ス電圧１６を印加して行う、引出電極４にはアノード２
とカソード１の間の電圧、例えばカソード１に対し正の
５０ＫＶを印加し初段加速電圧１７とする。カソード１
、アノード２、ウェネルト３、及び引出電極４を設けた
電子銃とターゲットチエバー８の間には小径管６が設け
られ、加速された電子ビーム５は、除徐に拡がりつつ小
径管６に進入するがこの小径管６の外側に配置された２
個の電磁レンズ７ａ、７ｂにより小径管内に取り付けら
れている２段のオリフィス１０ａ、１０ｂの開孔部近傍
でそれぞれ一旦収束されターゲットチエバー８に導入さ
れる。電子銃、小径管６及びターゲットチエバー８それ
ぞれには排気口９ａ〜９ｄに連なる専用の真空排気系（
図示せず）を備えるとともに、小径管６には前記オリフ
ィス１０ａ、１０ｂを備えており、更にアノード２もオ
リフィス効果を発揮できるようその開孔は小さく抑えら
れており各オリフィス間の差圧保持を可能にしている。
このことにより電子銃内は電子ビームを発生するに必要
なｌＸｌ０− ’ Ｔｏｒｒ以下の高真空に保持される
一方、ターゲットチェンバー８は、同様に高真空に排気
されるが、ガス導入装置１１からのガス導入により低真
空雰囲気にして運転することができる。本実施例ではそ
れぞれのオリフィスの径を６ミリメードルとし、長さを
１５ミリメートルとしたとき、電子銃部が１×１０−’
Ｔｏｒｒでターゲットチェンバー内の真空度は約ＩＴｏ
ｒｒの低真空が得られている。
なｌＸｌ０− ’ Ｔｏｒｒ以下の高真空に保持される
一方、ターゲットチェンバー８は、同様に高真空に排気
されるが、ガス導入装置１１からのガス導入により低真
空雰囲気にして運転することができる。本実施例ではそ
れぞれのオリフィスの径を６ミリメードルとし、長さを
１５ミリメートルとしたとき、電子銃部が１×１０−’
Ｔｏｒｒでターゲットチェンバー内の真空度は約ＩＴｏ
ｒｒの低真空が得られている。
ガス源からインオン化する際には、ターゲットチェンバ
ー８内を一旦十分に真空排気後、ガス導入装置１１から
ガスを導入すると共に、電子ビームを電磁レンズ７ａ、
７ｂオリフイス１０ａ、１０ｂを通過するように各段で
収束されるとともに電磁レンズ７ｃによりデフォーカス
し、導入ガスと電子ビームとの衝突電離の確率を拡げて
行う。このイオン化は極低真空雰囲気のターゲットチエ
バー８を中心にして生じるが小径管部６においても生じ
る０発生したイオンは発生部位では周囲がアノード２と
同じ電位であり電界の影響を受けないで、拡散により軸
方向に小径管６を電子ビームと逆方向に遡りアノード２
に達し、引出し電極４の負電位により引っ張られ加速さ
れる。加速されたイオンは第２図に示すカソード１をな
すリボンフィラメントの中心部に設けられた細孔１３を
通過、イオンビーム１４として射出される。本実施例で
は、カソード１のリボンフィラメントの幅を２ミリメー
トルとし、細孔１３の直径を０．５ミリメートルとして
る。
ー８内を一旦十分に真空排気後、ガス導入装置１１から
ガスを導入すると共に、電子ビームを電磁レンズ７ａ、
７ｂオリフイス１０ａ、１０ｂを通過するように各段で
収束されるとともに電磁レンズ７ｃによりデフォーカス
し、導入ガスと電子ビームとの衝突電離の確率を拡げて
行う。このイオン化は極低真空雰囲気のターゲットチエ
バー８を中心にして生じるが小径管部６においても生じ
る０発生したイオンは発生部位では周囲がアノード２と
同じ電位であり電界の影響を受けないで、拡散により軸
方向に小径管６を電子ビームと逆方向に遡りアノード２
に達し、引出し電極４の負電位により引っ張られ加速さ
れる。加速されたイオンは第２図に示すカソード１をな
すリボンフィラメントの中心部に設けられた細孔１３を
通過、イオンビーム１４として射出される。本実施例で
は、カソード１のリボンフィラメントの幅を２ミリメー
トルとし、細孔１３の直径を０．５ミリメートルとして
る。
以上述べたとおり本発明は、カソードに直熱型フィラメ
ントを用い、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加
速機能を付与してアノード以後の俊速加速電極を無くす
ことにより、電子ビームの発生する電極部の構造を単純
化でき、イオン化域の電極に複数の電圧を加えることが
ないため構造を簡素化でき且つ差圧排気により極めて低
真空雰囲気に保持された無電界領域でイオン化すること
により、指向性のよい高輝度で比較的大電流のイオンビ
ームを射出することができ、微細加工を高効率に実現す
ることができるという効果がある。
ントを用い、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加
速機能を付与してアノード以後の俊速加速電極を無くす
ことにより、電子ビームの発生する電極部の構造を単純
化でき、イオン化域の電極に複数の電圧を加えることが
ないため構造を簡素化でき且つ差圧排気により極めて低
真空雰囲気に保持された無電界領域でイオン化すること
により、指向性のよい高輝度で比較的大電流のイオンビ
ームを射出することができ、微細加工を高効率に実現す
ることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図に
おけるカソード１の主要部を詳細に示す斜視図である。 １・・・カソード、２・・・アノード、３・・・ウェネ
ルト、４・・・引出電極、５・・・電子ビーム、６・・
・小径管、７ａ〜７Ｃ・・・電磁レンズ、８・・・ター
ゲットチェンバー、９ａ、９ｄ・−排気口、１０ａ、１
０ｂ・・・オリフィス、１１・・・ガス導装置、−ソー
イ、１３・・・再考、１４・・・イオンビーム１５・・
・加速電圧、１６・・・バイアス電圧、１７・・・初段
加速電圧。
おけるカソード１の主要部を詳細に示す斜視図である。 １・・・カソード、２・・・アノード、３・・・ウェネ
ルト、４・・・引出電極、５・・・電子ビーム、６・・
・小径管、７ａ〜７Ｃ・・・電磁レンズ、８・・・ター
ゲットチェンバー、９ａ、９ｄ・−排気口、１０ａ、１
０ｂ・・・オリフィス、１１・・・ガス導装置、−ソー
イ、１３・・・再考、１４・・・イオンビーム１５・・
・加速電圧、１６・・・バイアス電圧、１７・・・初段
加速電圧。
Claims (1)
- 中心部に細孔を有する直熱型リボンフィラメントからな
るカソード及びアノードとこのカソードとアノードの間
に設けられ前記アノード対して負電位とした引出し電極
及びウェネルトを有する電子銃と、この電子銃が発生す
る電子ビームを照射するターゲットチェンバーと、この
ターゲットチェンバー内に所定の圧力の気体を導入する
ガス導入装置と、前記電子銃が発生する電子ビームを前
記ターゲットチェンバー内に導入された前記気体に照射
せしめるとともに前記ターゲットチェンバーの低真空領
域と前記電子銃の高真空領域の間の真空圧力差を保持す
る複数段のオリフィスと、このオリフィスの間を各排気
する排気装置を備えた小径管と、この小径管の外周に配
置され前記電子ビームを前記オリフィス近傍で収束し通
過させるため前記オリフィスの段数に対応した数の電磁
レンズと、前記ターゲットチェンバー内で前記電子ビー
ムをデフォーカスさせる電磁レンズとを有し、前記気体
からのイオンビームが前記電子ビームの進路を遡り前記
引出電極により加速されて前記細孔より出射されること
を特徴とするビームプラズマ型イオン銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267295A JPH01109648A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267295A JPH01109648A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109648A true JPH01109648A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17442843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62267295A Pending JPH01109648A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ビームプラズマ型イオン銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01109648A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009084552A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Nagata Seiki Co., Ltd. | 刃部材及び刃部材の刃縁の加工装置 |
| US8622735B2 (en) * | 2005-06-17 | 2014-01-07 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Boost devices and methods of using them |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323267A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-03 | Hitachi Ltd | Differential exhausting vacuum chamber |
| JPS6264034A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-20 | Nec Corp | ビ−ムプラズマ型イオン銃 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62267295A patent/JPH01109648A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5323267A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-03 | Hitachi Ltd | Differential exhausting vacuum chamber |
| JPS6264034A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-20 | Nec Corp | ビ−ムプラズマ型イオン銃 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8622735B2 (en) * | 2005-06-17 | 2014-01-07 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Boost devices and methods of using them |
| WO2009084552A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Nagata Seiki Co., Ltd. | 刃部材及び刃部材の刃縁の加工装置 |
| JP2009153877A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Nagata Seiki Co Ltd | 刃部材及び刃部材の刃縁の加工装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9117617B2 (en) | Axial magnetic ion source and related ionization methods | |
| JP6739931B2 (ja) | ソフト電子イオン化のためのイオン源ならびに関連するシステムおよび方法 | |
| JP2008518407A5 (ja) | ||
| US3999072A (en) | Beam-plasma type ion source | |
| JP2008234874A (ja) | 集束イオンビーム装置 | |
| US3937958A (en) | Charged particle beam apparatus | |
| JPWO2019155530A1 (ja) | イオン化装置及び質量分析装置 | |
| US3517240A (en) | Method and apparatus for forming a focused monoenergetic ion beam | |
| JPH01109648A (ja) | ビームプラズマ型イオン銃 | |
| JP2637948B2 (ja) | ビームプラズマ型イオン銃 | |
| JP2637947B2 (ja) | ビームプラズマ型イオン銃 | |
| JPH0557691B2 (ja) | ||
| US3022933A (en) | Multiple electron beam ion pump and source | |
| JPS60240039A (ja) | イオン銃 | |
| GB1398167A (en) | High pressure ion sources | |
| KR101989847B1 (ko) | 플라즈마를 이용한 라인 형태의 전자빔 방출 장치 | |
| CN119381240B (zh) | 一种冷电子中性后电离装置 | |
| JP2778227B2 (ja) | イオン源 | |
| JP2003257360A (ja) | 電子衝撃型イオン源 | |
| JP4571003B2 (ja) | クラスターイオンビーム装置 | |
| GB1410262A (en) | Field optical systems | |
| JP2007317491A (ja) | クラスターのイオン化方法及びイオン化装置 | |
| JPH01204348A (ja) | イオン化物質導入装置 | |
| JPH01183035A (ja) | イオン化物質導入装置 | |
| JPH0395843A (ja) | イオン源 |