JPH0131657B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0131657B2 JPH0131657B2 JP57061808A JP6180882A JPH0131657B2 JP H0131657 B2 JPH0131657 B2 JP H0131657B2 JP 57061808 A JP57061808 A JP 57061808A JP 6180882 A JP6180882 A JP 6180882A JP H0131657 B2 JPH0131657 B2 JP H0131657B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- cathode
- anode
- ion source
- insulator
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/04—Ion sources; Ion guns using reflex discharge, e.g. Penning ion sources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はイオン注入装置等に用いられるイオ
ン源に関するものである。
ン源に関するものである。
従来この種のイオン源としてはフイラメントか
ら出た電子を加速してこのエネルギを得た電子を
導入ガスと衝突させ、イオンを生成する形式のも
の、このような形式のものにおいて電子の飛程距
離を増大させるためマグネツトコイルにより磁界
をかけるもの、磁界として外部磁界を用いずにフ
イラメントを流れる電流によつて生ずる内部磁界
を利用するもの、引出電極の付近に磁界をかけて
イオンビームを効果的に集束させるようにしたも
の、さらには高密度大電流のイオンビームを得る
ため極めて密度の高いプラズマを形成するように
したデユオプラズマ形式のもの等が広く利用され
ている。
ら出た電子を加速してこのエネルギを得た電子を
導入ガスと衝突させ、イオンを生成する形式のも
の、このような形式のものにおいて電子の飛程距
離を増大させるためマグネツトコイルにより磁界
をかけるもの、磁界として外部磁界を用いずにフ
イラメントを流れる電流によつて生ずる内部磁界
を利用するもの、引出電極の付近に磁界をかけて
イオンビームを効果的に集束させるようにしたも
の、さらには高密度大電流のイオンビームを得る
ため極めて密度の高いプラズマを形成するように
したデユオプラズマ形式のもの等が広く利用され
ている。
ところでイオン注入技術ではヒ素やリンやホウ
素等を含む活性ガスをプラズマ状にしてイオンを
引き出す。そのため上述のようなフイラメントを
有するイオン源では活性プラズマのためフイラメ
ントが断線したり、絶縁碍子の絶縁破壊等のため
寿命が短かく、そのため定期的に交換する必要が
ある。すなわち普通寿命は高電流型イオン源使用
時 11B+ビームで50〜60ｍAHr程度（５ｍＡで10
〜12時間程度）である。
素等を含む活性ガスをプラズマ状にしてイオンを
引き出す。そのため上述のようなフイラメントを
有するイオン源では活性プラズマのためフイラメ
ントが断線したり、絶縁碍子の絶縁破壊等のため
寿命が短かく、そのため定期的に交換する必要が
ある。すなわち普通寿命は高電流型イオン源使用
時 11B+ビームで50〜60ｍAHr程度（５ｍＡで10
〜12時間程度）である。
そこで、この発明の目的は、上述のような従来
のフイラメントを有するイオン源の欠点を解消し
た新規のイオン源を提供することにある。
のフイラメントを有するイオン源の欠点を解消し
た新規のイオン源を提供することにある。
すなわち、この発明によるイオン源はホローカ
ソード型の応用で、円筒状または直方体状のイオ
ン生成室壁の大部分に陰極をまたその残りの一部
分に陽極を形成し、陰極と陽極との間を絶縁体で
絶縁し、陰極形成壁部分にガス導入口と陰極の軸
線に平行にイオン引出用開口とを設けたことを特
徴としている。
ソード型の応用で、円筒状または直方体状のイオ
ン生成室壁の大部分に陰極をまたその残りの一部
分に陽極を形成し、陰極と陽極との間を絶縁体で
絶縁し、陰極形成壁部分にガス導入口と陰極の軸
線に平行にイオン引出用開口とを設けたことを特
徴としている。
またこの発明によれば、上記イオン引出用開口
の近くに中間電極を設けてコンダクタンスを小さ
くするようにしたイオン源を提供される。
の近くに中間電極を設けてコンダクタンスを小さ
くするようにしたイオン源を提供される。
このようにしてこの発明によるイオン源におい
てはホロー陰極放電によつてプラズマを形成する
ことにより、イオンは放電電圧に近い運動エネル
ギでイオン引出用開口からとび出す。この場合陰
極形成壁部分におけるイオン引出用開口の形状を
変えることによつてイオンビームの形状を任意の
形にすることができる。
てはホロー陰極放電によつてプラズマを形成する
ことにより、イオンは放電電圧に近い運動エネル
ギでイオン引出用開口からとび出す。この場合陰
極形成壁部分におけるイオン引出用開口の形状を
変えることによつてイオンビームの形状を任意の
形にすることができる。
好ましくはイオンのエネルギを所望のレベルま
で高めるためイオン引出用開口の近くに加速用電
極を設けることができる。
で高めるためイオン引出用開口の近くに加速用電
極を設けることができる。
また外部の圧力を低く保つため、ホロー陰極の
内径、すなわち電子の往復運動距離を長くするよ
うに構成できる。
内径、すなわち電子の往復運動距離を長くするよ
うに構成できる。
さらに陰極と陽極との間の絶縁体の汚れによる
絶縁破壊を防止するため、好ましくは絶縁体のイ
オン生成室内に面した表面は屈曲させて形成され
得る。
絶縁破壊を防止するため、好ましくは絶縁体のイ
オン生成室内に面した表面は屈曲させて形成され
得る。
このように構成したこの発明のイオン源によれ
ば、空間的および時間的に一様なイオンビームを
形成することができ、またフイラメントがないの
で各種ガスの使用が可能でしかも長寿命である。
またこの発明のイオン源では磁界を使用しないの
で放電が静かであり、そして放電電力が比較的小
さいので省エネルギ型のもので汎用性がある。さ
らに上記で述べたようにイオンの引出し口の形状
を選ぶことによりイオンビームの形状に対して任
意性が大きい。
ば、空間的および時間的に一様なイオンビームを
形成することができ、またフイラメントがないの
で各種ガスの使用が可能でしかも長寿命である。
またこの発明のイオン源では磁界を使用しないの
で放電が静かであり、そして放電電力が比較的小
さいので省エネルギ型のもので汎用性がある。さ
らに上記で述べたようにイオンの引出し口の形状
を選ぶことによりイオンビームの形状に対して任
意性が大きい。
以下この発明を添附図面に示す実施例について
説明する。
説明する。
第１図には円筒形に構成したこの発明によるイ
オン源を示し、１は陰極を成す円筒体部材、２は
円筒体部材１の両端にそれぞれセラミツクスから
成る環状絶縁体３を介して固着された陽極を成す
端板であり、これらの部材によつてイオン生成室
を構成している。陰極を成す円筒体部材１には図
示されたようにガス導入口４およびイオン引出用
スリツト５が設けられており、イオン引出用スリ
ツト５は陰極を成す円筒体部材１の軸線に平行に
位置決めされる。陰極部材１と各陽極端板２との
間に挿置された絶縁体３は図面では簡明を期して
単に環状体として示しているが、実際には汚れを
防いで絶縁破壊の危険がないようにするため少な
くともイオン生成室内に面した部分は種々の形状
に設計され得る。また陰極部材１の内径および長
さ等の寸法は生成すべきイオンビームや動作圧力
等に応じて適当に設計される。
オン源を示し、１は陰極を成す円筒体部材、２は
円筒体部材１の両端にそれぞれセラミツクスから
成る環状絶縁体３を介して固着された陽極を成す
端板であり、これらの部材によつてイオン生成室
を構成している。陰極を成す円筒体部材１には図
示されたようにガス導入口４およびイオン引出用
スリツト５が設けられており、イオン引出用スリ
ツト５は陰極を成す円筒体部材１の軸線に平行に
位置決めされる。陰極部材１と各陽極端板２との
間に挿置された絶縁体３は図面では簡明を期して
単に環状体として示しているが、実際には汚れを
防いで絶縁破壊の危険がないようにするため少な
くともイオン生成室内に面した部分は種々の形状
に設計され得る。また陰極部材１の内径および長
さ等の寸法は生成すべきイオンビームや動作圧力
等に応じて適当に設計される。
陰極部材１と各陽極部材２とは図示されたよう
に電源６に接続される。また第１図において７は
コンダクタンスを小さくするための中間電極で、
イオン引出用スリツト５の近くに位置決めされ得
る。
に電源６に接続される。また第１図において７は
コンダクタンスを小さくするための中間電極で、
イオン引出用スリツト５の近くに位置決めされ得
る。
第２図に第１図に示す円筒形イオン源の変形実
施例を示し、この実施例によるイオン源は中央円
筒状部分８とその両側の二つの円錐状部分９，１
０とから成つている。これら三つの部分は好まし
くは一体的に構成され、そして陰極を形成してい
る。一方陽極１１はこの実施例では、陰極を成す
中央円筒状部分８の一部を切り抜いてその周縁部
１２上に沿つて絶縁体枠１３に取り付け、この絶
縁体枠１３上に上記切り抜き部分を覆うように装
着されている。また、１４はイオン引出用スリツ
ト、１５はガス導入口である。その他の構成につ
いては第１図の場合と同様にすることができる。
施例を示し、この実施例によるイオン源は中央円
筒状部分８とその両側の二つの円錐状部分９，１
０とから成つている。これら三つの部分は好まし
くは一体的に構成され、そして陰極を形成してい
る。一方陽極１１はこの実施例では、陰極を成す
中央円筒状部分８の一部を切り抜いてその周縁部
１２上に沿つて絶縁体枠１３に取り付け、この絶
縁体枠１３上に上記切り抜き部分を覆うように装
着されている。また、１４はイオン引出用スリツ
ト、１５はガス導入口である。その他の構成につ
いては第１図の場合と同様にすることができる。
第３図にはこの発明によるイオン源のさらに別
の実施例を示し、この場合にはイオン源は直方体
形であり、すなわち陰極を成す二つの直方体部分
１６，１７と、これら直方体部分１６，１７間に
設けられた陽極を成す帯状体１８とから成つてい
る。この帯状体１８は図示したように二つの直方
体部分１６，１７のそれぞれの一端に絶縁体枠１
９，２０を介して固着されている。こうして形成
されたイオン生成室の一端にはガス導入口２１が
またその反対端にはイオン引出スリツト２２がそ
れぞれ設けられている。この例では全体形状が直
方体形であるが、第１図の場合のように断面を円
形して構成することもできる。
の実施例を示し、この場合にはイオン源は直方体
形であり、すなわち陰極を成す二つの直方体部分
１６，１７と、これら直方体部分１６，１７間に
設けられた陽極を成す帯状体１８とから成つてい
る。この帯状体１８は図示したように二つの直方
体部分１６，１７のそれぞれの一端に絶縁体枠１
９，２０を介して固着されている。こうして形成
されたイオン生成室の一端にはガス導入口２１が
またその反対端にはイオン引出スリツト２２がそ
れぞれ設けられている。この例では全体形状が直
方体形であるが、第１図の場合のように断面を円
形して構成することもできる。
次に第１図に示すイオン源を用いて実験した例
について説明する。
について説明する。
陰極部材１の内径47mm、長さ100mmとし、イオ
ン引出用スリツト５の幅0.5mm、長さ14mmとして
イオン源を構成し、動作圧力はイオン生成室内を
５×10-2Torr、またイオン生成室外を８×
10-4Torrとし、そしてガス導入口４からArを導
入し、400V、30〜50ｍＡの放電電流を印加した
ところ15μAのイオン流が得られた。このように
してこの発明によるイオン源を用いて測定した結
果を第４，５図に示す。
ン引出用スリツト５の幅0.5mm、長さ14mmとして
イオン源を構成し、動作圧力はイオン生成室内を
５×10-2Torr、またイオン生成室外を８×
10-4Torrとし、そしてガス導入口４からArを導
入し、400V、30〜50ｍＡの放電電流を印加した
ところ15μAのイオン流が得られた。このように
してこの発明によるイオン源を用いて測定した結
果を第４，５図に示す。
第４図にはイオン補集電極印加電圧とイオン電
流との関係を示し、また第５図は放電電流とイオ
ン電流との関係を示す。
流との関係を示し、また第５図は放電電流とイオ
ン電流との関係を示す。
このようにして実施した測定結果に基いて考察
すると、この発明によるイオン源は従来のフイラ
メントを有するイオン源に代つてイオン注入装置
等に十分適用できることが認められる。
すると、この発明によるイオン源は従来のフイラ
メントを有するイオン源に代つてイオン注入装置
等に十分適用できることが認められる。
第１図はこの発明によるイオン源の一実施例を
概略的に示す縦断面図、第２図は別の実施例を示
す部分断面正面図、第３図はさらに別の実施例を
示す縦断面図、第４，５図はこの発明によるイオ
ン源の特性を示すグラフである。 図中、１，８，９，１０，１６，１７：陰極、
２，１１，１８：陽極、４，１５，２１：ガス導
入口、５，１４，２２：イオン引出用開口。
概略的に示す縦断面図、第２図は別の実施例を示
す部分断面正面図、第３図はさらに別の実施例を
示す縦断面図、第４，５図はこの発明によるイオ
ン源の特性を示すグラフである。 図中、１，８，９，１０，１６，１７：陰極、
２，１１，１８：陽極、４，１５，２１：ガス導
入口、５，１４，２２：イオン引出用開口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒状または直方体状のイオン生成室壁の大
部分に陰極をまたその残りの一部分に陽極を形成
し、陰極と陽極との間を絶縁体で絶縁し、陰極形
成壁部分にガス導入口と陰極の軸線に平行にイオ
ン引出用開口とを設けたことを特徴とするイオン
源。 ２ 円筒状または直方体状のイオン生成室壁の大
部分に陰極をまたその残りの一部分に陽極を形成
し、陰極と陽極との間を絶縁体で絶縁し、陰極形
成壁部分にガス導入口と陰極の軸線に平行にイオ
ン引出用開口とを設け、さらにイオン引出用開口
の近くに中間電極を配置したことを特徴とするイ
オン源。 ３ 陰極と陽極との間に挿置された絶縁体のイオ
ン生成室の内部に面した表面が屈曲面を成す特許
請求の範囲第１項または第２項に記載のイオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061808A JPS58178943A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57061808A JPS58178943A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178943A JPS58178943A (ja) | 1983-10-20 |
| JPH0131657B2 true JPH0131657B2 (ja) | 1989-06-27 |
Family
ID=13181754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57061808A Granted JPS58178943A (ja) | 1982-04-15 | 1982-04-15 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178943A (ja) |
-
1982
- 1982-04-15 JP JP57061808A patent/JPS58178943A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58178943A (ja) | 1983-10-20 |
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