JPH02152140A - イオン引出し電極 - Google Patents
イオン引出し電極Info
- Publication number
- JPH02152140A JPH02152140A JP63304894A JP30489488A JPH02152140A JP H02152140 A JPH02152140 A JP H02152140A JP 63304894 A JP63304894 A JP 63304894A JP 30489488 A JP30489488 A JP 30489488A JP H02152140 A JPH02152140 A JP H02152140A
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- JP
- Japan
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- electrode
- ion
- ion extraction
- insulator
- extraction electrode
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- Pending
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- 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
本発明は表面改質や、薄膜の成膜やエツチング等の加工
に用いられるイオン源に用いるイオン引出し電極に関す
るものである。
に用いられるイオン源に用いるイオン引出し電極に関す
るものである。
従来の技術
従来−船釣に使用される多孔板型のスクリーン電極１と
加速電極２から成る２枚電極構成のイオン引出し電極を
用いた、正イオンを引き出すイオン源の例としてＥ（、
Ｒ（電子サイクロトロン共鳴）型イオン源を第５図に示
す。
加速電極２から成る２枚電極構成のイオン引出し電極を
用いた、正イオンを引き出すイオン源の例としてＥ（、
Ｒ（電子サイクロトロン共鳴）型イオン源を第５図に示
す。
第５図において、３は絶縁物から成るスペーサーで、２
枚の電極を絶縁しかつその間隔を均一に保った。めのも
のである。
枚の電極を絶縁しかつその間隔を均一に保った。めのも
のである。
４は放電を発生するためのマイクロ波電力、５はその内
部でプラズマ６を発生する放電室、７は放電室５とスク
リーン電極１に正電圧を印加する直流電源、８は加速電
極に負電圧・を印加するための直流電源、９は引き出さ
れたイオンビームである。
部でプラズマ６を発生する放電室、７は放電室５とスク
リーン電極１に正電圧を印加する直流電源、８は加速電
極に負電圧・を印加するための直流電源、９は引き出さ
れたイオンビームである。
なおＥＣＲ型イオン源ではマイクロ波電力４に対して共
鳴磁界を与えるためのソレノイド等を用いるが、この図
では省略している。また、直流電源８を省略して加速型
ｆ！２をアース電位にすることもある。
鳴磁界を与えるためのソレノイド等を用いるが、この図
では省略している。また、直流電源８を省略して加速型
ｆ！２をアース電位にすることもある。
上記において使用されるイオン引出し電極はその断面の
一部を拡大すれば第６図に示したように孔径φＤのイオ
ン引出し孔２５を有するスクリーン電極１と加速電極２
から構成されている。この２枚の電極は、イオンが加速
電極２に衝突するのを防ぐため各々の孔２５の位置が正
確に一致するように合わせな（すればならない。しかも
イオン弓出し電極の全面にわたって均一な量のイオンビ
ームを引き出すためには、全面に均一な電界を発生する
必要があり、そのためには電極間隔ｄを均一に保持しな
ければならない。
一部を拡大すれば第６図に示したように孔径φＤのイオ
ン引出し孔２５を有するスクリーン電極１と加速電極２
から構成されている。この２枚の電極は、イオンが加速
電極２に衝突するのを防ぐため各々の孔２５の位置が正
確に一致するように合わせな（すればならない。しかも
イオン弓出し電極の全面にわたって均一な量のイオンビ
ームを引き出すためには、全面に均一な電界を発生する
必要があり、そのためには電極間隔ｄを均一に保持しな
ければならない。
２枚の平行な電極から引き出されるイオンビームの電流
密度ｊは、次のＣｈｉｌｄの法則に従うことが知られて
いる。
密度ｊは、次のＣｈｉｌｄの法則に従うことが知られて
いる。
ｊ−（４ε０／９） （２ｅ／ｍ）１／２Ｖｔ３／２／
Ｉｅ２ここで、ε０は誘電率、ｅ／ｍはイオンの電荷
と質量の比、Ｖｔは２枚の電極間の電位差、Ｉｅｉ、を
電価間１をである。
Ｉｅ２ここで、ε０は誘電率、ｅ／ｍはイオンの電荷
と質量の比、Ｖｔは２枚の電極間の電位差、Ｉｅｉ、を
電価間１をである。
第７図はイオン引出し電極の原理の説明図であって、ス
クリーン電極１と加速電極２の孔近傍の拡大図と、両電
極間の孔中心線上の電位の状態を図示している。
クリーン電極１と加速電極２の孔近傍の拡大図と、両電
極間の孔中心線上の電位の状態を図示している。
同図において、ＶｓとＶａは各々第５図の直流電源７と
８で印加した電圧で、９はイオンビームである。
８で印加した電圧で、９はイオンビームである。
第７図のように孔２５のあるイオン引出し電極の場合、
上記Ｃｈｉｌｄの法則の！ｅは第７図のｄｅに、またＶ
ｔはＶｓ十Ｖａに相当する。
上記Ｃｈｉｌｄの法則の！ｅは第７図のｄｅに、またＶ
ｔはＶｓ十Ｖａに相当する。
ただし経験的にはＶａを変化してもイオンビームの量は
あまり変わらず、電流密度ｊはほぼＶＳのみにより決ま
る。
あまり変わらず、電流密度ｊはほぼＶＳのみにより決ま
る。
前述のようにイオン源は厚膜の加工に用いられるが、加
工速度の向上のためには引き出されるイオンビーム量を
増大する必要がある。
工速度の向上のためには引き出されるイオンビーム量を
増大する必要がある。
そのために、
１、画電極間隔ｄを小さくする。
２、孔径φＤを小さくする。
３．２つの直流電源７と８で印加する電圧を上げる。
等の手段が用いられている。
しかし、電極のたわみ等の機械的強度、ボール慇等によ
る孔開は加工等の面から、電極の厚さは０．５〜１．５
ｍｍ程度、電極間隔ｄは０．５〜ｂ孔径φＤはφ２．０
〜３．ＯＩ程度のものが使用される。
る孔開は加工等の面から、電極の厚さは０．５〜１．５
ｍｍ程度、電極間隔ｄは０．５〜ｂ孔径φＤはφ２．０
〜３．ＯＩ程度のものが使用される。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、近年、薄膜加工速度をより向上させよう
とする要求は大きく、イオンビームの量を更に増大でき
る技術の開発が今後の技術課題になっている。また成膜
を行なう場合には、イオンビームのもつエネルギは数ｅ
Ｖ〜数十ｅν程度の低エネルギが適当であり、従来のイ
オン源のように数百ｅＶ以上ではそのエネルギにより形
成された薄膜の結晶を破壊してしまい、良質な薄膜が得
られないといわれている。
とする要求は大きく、イオンビームの量を更に増大でき
る技術の開発が今後の技術課題になっている。また成膜
を行なう場合には、イオンビームのもつエネルギは数ｅ
Ｖ〜数十ｅν程度の低エネルギが適当であり、従来のイ
オン源のように数百ｅＶ以上ではそのエネルギにより形
成された薄膜の結晶を破壊してしまい、良質な薄膜が得
られないといわれている。
一方、イオンビームのエネルギはＶｓに比例する。
そこで低エネルギのイオンビームを得るためにＶＳを低
くすると、Ｖｔも下がってしまいイオンビーム量が低下
してしまう、従ってイオン源には、従来のイオンビーム
の量を下げることなく、イオンビームの低エネルギ化を
実現しなければならないという課題もある。
くすると、Ｖｔも下がってしまいイオンビーム量が低下
してしまう、従ってイオン源には、従来のイオンビーム
の量を下げることなく、イオンビームの低エネルギ化を
実現しなければならないという課題もある。
更に、大面積の加工を行なうためにイオン源の大面積化
が求められているが、それにともなってイオン引出し電
極も大面積化する必要がある。
が求められているが、それにともなってイオン引出し電
極も大面積化する必要がある。
ところが電極面積を大きくすると、電極のたわみ等によ
り電極の全面にわたって電極間隔を均一に、しかし孔の
位置を揃えて保持することが困難になるという問題もあ
った６ 課題を解決するための手段 上記課題を解決するなめ本発明は導体板の表面のほぼ全
面に絶縁物を介して導体を積層し、得られた積層体にイ
オンを引き出ずための孔もしくはスリットを形成したこ
とを特徴とし、望ましくは積層する絶縁物と導体を薄膜
らしくは厚膜とし、更に望ましくは絶縁物が導体板の酸
化物、炭化物、窒化物のいずれかを含むことを特徴とす
る。
り電極の全面にわたって電極間隔を均一に、しかし孔の
位置を揃えて保持することが困難になるという問題もあ
った６ 課題を解決するための手段 上記課題を解決するなめ本発明は導体板の表面のほぼ全
面に絶縁物を介して導体を積層し、得られた積層体にイ
オンを引き出ずための孔もしくはスリットを形成したこ
とを特徴とし、望ましくは積層する絶縁物と導体を薄膜
らしくは厚膜とし、更に望ましくは絶縁物が導体板の酸
化物、炭化物、窒化物のいずれかを含むことを特徴とす
る。
作 用
本発明によれば、導体板をスクリーン電極、薄膜らしく
は厚膜で積層した導体を加速電極とし、両電極の間に薄
膜もしくは厚膜の絶縁物を介した積層体の一体構造とし
て孔もしくはスリットを形成したので両電極の間隔を極
めて小さくかつ均一とすることができるのでイオンビー
ムの量を増大できる。また、電極のたわみ等により孔の
位置がずれるといった問題もないため、第面積のイオン
引出し電極を得ることができる。
は厚膜で積層した導体を加速電極とし、両電極の間に薄
膜もしくは厚膜の絶縁物を介した積層体の一体構造とし
て孔もしくはスリットを形成したので両電極の間隔を極
めて小さくかつ均一とすることができるのでイオンビー
ムの量を増大できる。また、電極のたわみ等により孔の
位置がずれるといった問題もないため、第面積のイオン
引出し電極を得ることができる。
実施例
本発明になるイオン引出し電極の一実施例を第１図に基
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図において、１は厚さ０．１ｍｍのタングステン板
から成るスクリーン電極であり、２は厚さ１μｍのタン
グステン薄膜から成る加速電極、１０は厚さｄが１μｍ
のタングステン酸化膜から成る絶縁物であり、イオン引
出し孔１５の孔径φＤはφ１ｍｍである。
から成るスクリーン電極であり、２は厚さ１μｍのタン
グステン薄膜から成る加速電極、１０は厚さｄが１μｍ
のタングステン酸化膜から成る絶縁物であり、イオン引
出し孔１５の孔径φＤはφ１ｍｍである。
このイオン引出し電極の作成方法は以下の通りである。
先ず、スクリーン電極１となる厚さ０．１ｍｍのタング
ステン板の母材を酸素気流中で加熱し酸化して１μｍの
均一な厚さの絶縁膜１ｏを形成する。
ステン板の母材を酸素気流中で加熱し酸化して１μｍの
均一な厚さの絶縁膜１ｏを形成する。
次に、片面の絶縁膜をエツチングで取り除き、反対側に
残った絶縁膜１０上にタングステン薄膜をスパッタリン
グ法により成膜して加速電極２を形成したのち、エツチ
ングによりイオン引出し孔１５を開ける。
残った絶縁膜１０上にタングステン薄膜をスパッタリン
グ法により成膜して加速電極２を形成したのち、エツチ
ングによりイオン引出し孔１５を開ける。
上述のようにこのイオン引出し電極は、導体板の母材１
上の全面に、絶縁膜１０と導体であるタングステンの薄
膜を積層して構成している。
上の全面に、絶縁膜１０と導体であるタングステンの薄
膜を積層して構成している。
このイオン引出し電極をイオン源に用いた例を第２図に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
１１が第１図のイオン引出し電極で、第５図の従来のイ
オン源と同一の構成要素には同一の番号を付している。
オン源と同一の構成要素には同一の番号を付している。
なお、１２は直流電源８の電圧を加速型ｆ！２に印加す
るための導電性のリングである。
るための導電性のリングである。
本発明になるイオン引出し電極は電極間隔ｄが臣めて小
さく、しかも孔径φＤも小さいために第７図のｄｅを短
くでき、 Ｃｈｉｌｄの法則より電流密度ｊが大きく、
すなわちイオンビームの量を増大することができる。
さく、しかも孔径φＤも小さいために第７図のｄｅを短
くでき、 Ｃｈｉｌｄの法則より電流密度ｊが大きく、
すなわちイオンビームの量を増大することができる。
また本発明のイオン引出し電極を用いると、従来程度の
イオンビーム量を得るなめに必要な電位差Ｖｔを下げる
ことができるため、スクリーン電極１に印加する電圧を
低くでき、低エネルギのイオンビームを得ることができ
る。
イオンビーム量を得るなめに必要な電位差Ｖｔを下げる
ことができるため、スクリーン電極１に印加する電圧を
低くでき、低エネルギのイオンビームを得ることができ
る。
更に、本発明のイオン引出し電極はスクリーン電極１と
加速電極２と画電極の間隔を保持する絶縁物１０が一体
構造になっているため、従来のイオン引出し電極のよう
に電極のたわみ等によって電極間隔と孔の位置がずれる
という問題もなく、大面積のイオン引出し電極を作成す
ることも可能である。
加速電極２と画電極の間隔を保持する絶縁物１０が一体
構造になっているため、従来のイオン引出し電極のよう
に電極のたわみ等によって電極間隔と孔の位置がずれる
という問題もなく、大面積のイオン引出し電極を作成す
ることも可能である。
本実施例では電極材料にタングステンを用いたが、もち
ろん他の材料であってもかまわない。また絶縁物も電極
材料によっては本実施例のような酸化物よりも、窒化物
や炭化物の方が良い場合もある。さらに、絶縁膜の作成
方法も本実施例の方法以外に、例えばＣＶＤ法等でも良
い。
ろん他の材料であってもかまわない。また絶縁物も電極
材料によっては本実施例のような酸化物よりも、窒化物
や炭化物の方が良い場合もある。さらに、絶縁膜の作成
方法も本実施例の方法以外に、例えばＣＶＤ法等でも良
い。
従来のイオン引出し電極では、イオンビームの量を増や
すためにスクリーン電極と加速電極の孔径を変える手段
を用いることがある。
すためにスクリーン電極と加速電極の孔径を変える手段
を用いることがある。
本発明においても例えばイオン引出し孔１５をテーバ状
にして第３図の（ａ）に示したように、スクリーン電極
１より加速型ｆｉ２の孔径を小さくしたり、逆に（ｂ）
のように大きくすることができる。
にして第３図の（ａ）に示したように、スクリーン電極
１より加速型ｆｉ２の孔径を小さくしたり、逆に（ｂ）
のように大きくすることができる。
また、イオン引出し電極には以上述べた２枚の電極に更
にアース電位の電極を加えた３枚の電極を用いる場合も
ある。その場合には第４図のように加速電極２上に更に
絶縁膜１３とアース重臣１４を積層すれば良い。
にアース電位の電極を加えた３枚の電極を用いる場合も
ある。その場合には第４図のように加速電極２上に更に
絶縁膜１３とアース重臣１４を積層すれば良い。
発明の効果
本発明によれば、導体板と導体の画電極を絶縁物を介し
て積層一体止されることにより、画電極間隔を極力小さ
くできイオンビームの量を増大でき、従来程度のイオン
ビーム量を得るために必要な電位差を下げることができ
るため、導体板（スクリーン電８ｉりに印可する電圧を
低くでき、イオンビームの低エネルギを得ることができ
る。
て積層一体止されることにより、画電極間隔を極力小さ
くできイオンビームの量を増大でき、従来程度のイオン
ビーム量を得るために必要な電位差を下げることができ
るため、導体板（スクリーン電８ｉりに印可する電圧を
低くでき、イオンビームの低エネルギを得ることができ
る。
更に電極の全面にわたって電極間隔が均一であり、しか
も電極のたわみ等により孔の位置がずれるといった問題
もないため、大面積のイオン引出しｔｉを得ることがで
きる。
も電極のたわみ等により孔の位置がずれるといった問題
もないため、大面積のイオン引出しｔｉを得ることがで
きる。
第１図＜ａ）は本発明のイオン引出し電極の一実施例の
斜視図、同図（ｂ）は同じく断面図、第２図は本発明の
イオン引出し電極を用いたイオン源のＭＭ、第３図（ａ
）、（ｂ）と第４図はいずれも本発明のイオン引出し電
極の他の実施例の構成図、第５図は従来のイオン引出し
電極を用いたイオン源の耐刷、第６図（ａ）は従来のイ
オン引出し重臣の斜視図、同図（ｂ）は同じく断面図、
第７図はイオン引出し電極の原理の説明図である。 １・・・スクリーン電極、２・・・加速電極、１０・・
・絶縁物、１５・・・イオン引出し孔。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 ／−スクリ−ン電極 α０ に←−−−−−−− ΦＤ 第 図 第 図 どａ）
斜視図、同図（ｂ）は同じく断面図、第２図は本発明の
イオン引出し電極を用いたイオン源のＭＭ、第３図（ａ
）、（ｂ）と第４図はいずれも本発明のイオン引出し電
極の他の実施例の構成図、第５図は従来のイオン引出し
電極を用いたイオン源の耐刷、第６図（ａ）は従来のイ
オン引出し重臣の斜視図、同図（ｂ）は同じく断面図、
第７図はイオン引出し電極の原理の説明図である。 １・・・スクリーン電極、２・・・加速電極、１０・・
・絶縁物、１５・・・イオン引出し孔。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名第 図 ／−スクリ−ン電極 α０ に←−−−−−−− ΦＤ 第 図 第 図 どａ）
Claims (3)
- （１）導体板の表面のほぼ全面に絶縁物を介して導体を
積層し、得られた積層体にイオンを引き出すための孔も
しくはスリットを形成したことを特徴とするイオン引出
し電極。 - （２）積層する絶縁物と導体を薄膜もしくは厚膜とした
請求項１記載のイオン引出し電極。 - （３）絶縁物が導体板の酸化物、炭化物、窒化物のいず
れかを含む請求項１または２記載のイオン引出し電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304894A JPH02152140A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | イオン引出し電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63304894A JPH02152140A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | イオン引出し電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02152140A true JPH02152140A (ja) | 1990-06-12 |
Family
ID=17938565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304894A Pending JPH02152140A (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | イオン引出し電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02152140A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0594794A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | イオンソースグリツド |
| EP1258903A3 (de) * | 2000-09-24 | 2006-12-06 | Roentdek Handels GmbH | Teilchenquelle |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP63304894A patent/JPH02152140A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0594794A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | イオンソースグリツド |
| EP1258903A3 (de) * | 2000-09-24 | 2006-12-06 | Roentdek Handels GmbH | Teilchenquelle |
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