JPH02299144A

JPH02299144A - イオン銃グリッド

Info

Publication number: JPH02299144A
Application number: JP1120944A
Authority: JP
Inventors: Keimei Kitamura; 啓明北村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-11
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2552185B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、生成されたプラズマをイオンビームとして引
き出すイオン銃グリッドの改良に関する。

（従来の技術）従来、真空槽内においてイオンビームを形成するために
プラズマ生成室近傍にグリッドを設け、プラズマとグリ
ッドとの間に電位差を生じさせて静電的にイオンを引き
出す方式が知られている。

このとき、イオンビーム電流を増加さゼるために、複敞
個の孔を設けた多孔グリッドが一般に使用され、また目
的に応じて１枚から３枚車でのグリッドが同軸配置され
ることもある。

ここで、１枚グリッドの場合について説明すると、導電
材料のみを用いたグリッドによってもビームの引き出し
は可能であるが、イオンシースの安定化のため導電体と
絶縁体とを一体化したグリッドが好ましいとされている
。

このような原理自体は以前から知られており、例えば特
開昭６２−２８５３４９号公報には、この種イオンシー
ス引き出し電極に関する技術が擾案されている。

この従来技術によれば、イオンビーム電極を絶縁体と導
体とで一体的に構成し、更にこれら絶縁体および導体を
貫通する孔を設けて、この孔の径りと絶縁体の厚さＩ７
との比Ｄ／Ｌを０．１〜０．７にすることにより、低い
加速電圧で高いイオンビーム電流密度を得ようとするも
のである。

（発明が解決しようとする謀Ｂ）しかしながら、前述した従来技術によると、孔径と絶縁
体の厚さとの比Ｄ／Ｌを０．１〜０．７にすると共に、
導体の厚さを例えば３．５μ■ときわめて薄くしている
ため、絶縁体の内外における電位分布が複雑になり、ビ
ームの発散角が大きくなるという！１！題があった。

また、熱応力によりグリッド自身が割れないようにする
ことも必要であり、更にイオン衝撃によりグリッドの導
電層が消耗して短寿命になることを防止することも必要
である。

更にまた、当然のこととしてイオンビーム引き出し系の
条件を考慮しなければならないという課題もある。

この発明は斯る課題を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、イオンビーム引き出しの光学
的効率の向上を図ると共に、長寿命で安定したビーム形
成を行うことのできるイオン銃グリッドを提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、本発明は、絶縁体と導体と
を備え、これら絶縁体と導体とを貫通する複数孔を形成
してなるイオン銃グリッドにおいて、前記孔の径りと絶縁体の厚さＬとの比り八を１．０±０
．２とし、かつ前記導体の厚さＬを１００〜２００μ−
七したことを特徴とする。

（作用）本発明におけるイオン銃グリッドは、プラズマ生成室側
を絶縁体としイオンビーム引き出し側を導体として、こ
の導体とプラズマとの間に大きな電位差を与え、絶縁体
と導体とを貫通して形成された孔からイオンビームを引
き出すものであるが、前記構成としたことにより、特に
前記孔の径りと絶縁体の厚さＬとのアスペクト比Ｄ／Ｌ
を０．８〜１．２とすることで、前記導体にイオンが衝
突することなく効率の良いイオンビーム引き出しを行う
ことが可能となる利点を有している。

また、前記導体はその厚さが厚いと発熱の原因となった
り、引き出されるイオンビームの発散角が大きくなって
しまうが、これを１００〜２００　ｔｔ■とすることに
より前記アスペクト比と相俟ってイオンビームの指向性
が一層改善される。

（実施例）以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例を説明する
。

第１図（ａ）（ハ）には本発明に係るイオン銃グリッド
の概略構成が示されている。

同図において、前記グリッド１は導体である金属箔２と
絶縁体としてのセラミック板３とを備えていて、この金
属箔２とセラミック板３とは、活性金属法等により一体
的に接合されている。前記金属箔２は、例えばチタンや
ニッケル、モリブデン、銅から成り、これらの金属ｉ２
とセラミック板３とから成る１枚グリッドｌには、レー
ザ加工や超音波加工等によって、これらを貫通する複数
の孔４，４．　　・・・が形成されている。

前記セラミック板３は、イオンビーム引き出しに際し、
プラズマ境界の形状を制御すると共に、プラズマイオン
が直接金属？１２に流入するのを防止するものであり、
また、前記金属箔２は引き出されたイオンビームに加速
電位を与えるためのものである。この金属Ｐｉ２の厚み
が厚いとその側面を通してグリッド１に流入する電流が
大となって、発熱の原因となったり、引き出されるイオ
ンビームの発散角に影響を及ぼす。

ここで本発明においては、前記孔４の径りとセラミック
板３の厚さＬとの比り八を１．０±０．２とし、かつ前
記金属箔２の厚さｔを１００〜２００μｍとしたことを
特徴としている。

本実施例においては、前記金属ｔｉ２の厚さＬを１００
〜２００μ−とし、また、セラミック板３の厚さＬを０
．５〜１．０−一とした。そして、孔４の径りとセラミ
ック板３の厚さＬとのアスペクト比り八が１．０±０．
２となるように孔径りが設定されている。ただし、この
孔４の形状は、丸孔以外にスリットｔｅＯものであって
も良い。

第２図（ａ）（ロ）（Ｃ）には、グリッドｌに設けられ
た前記孔４の配置例が示されている。

すなわち、第２図（ａ）は丸孔４−１を基盤目状に配置
した例を示すものであり、第２図Φ）は丸孔４−２を千
鳥状に配置した例を示すものである。また、第２図（Ｃ
）はスリット状の長孔４−３を平行配置した実施例を示
すものである。

第３図には、前述のように形成された１枚グリッドｌを
イオン源本体の金属部５に取付けた状態が示されている
。

すなわち、実施例では前記セラミック板３側をプラズマ
にさらし、金属箔２とプラズマとの間に５００〜２００
０　Ｖの電位差を与えて、複数の孔４，４゜・・・から
イオンビームの引き出し加速を行った。

この場合、イオン源本体の金属部５と１枚グリッド１と
の間にセラミック製のカバー６を介装し、イオン源本体
の金属部５からプラズマによりスパッタリングされた金
属粒子が１枚グリッドｌのセラミック板３に付着するこ
とを防止している。

第４図（ａ）（ロ）（Ｃ）には、金属箔２の厚みＬを一
定とした場合に、アスペクト比り／Ｌを種々変化させた
ときのイオンビーム引き出し状況が示されている。

同図（ａ）　（Ｃ）で明らかなように、アスペクト比Ｄ
／Ｌが１．２を超える場合、あるいはＤ／Ｌが０．８以
下の場合には、１枚グリッドｌの金属箔２にイオンが衝
突しイオンビームの引き出しが効率良く行えない。

これに対し、同図Φ）のようにアスペクト比［１／Ｌが
０．８〜１．２の範囲内であれば、金属箔２にイオンが
衝突することもなく、効率的なイオンビーム引き出しが
行われることが理解される。

また、グリッド寿命に関し、通常の２枚グリッドを用い
た場合、例えば大電流の引き出しのできる市販のイオン
源の場合には、そのグリッド寿命は１００〜ｔ　、　ｏ
ｏｏ時間程度であるが、本実施例の１枚グリッドを用い
た場合は半永久的な使用が可能であった。

（発明の効果）本発明は以上説明した通り、絶縁体と導体とを備え、こ
れら絶縁体と導体とを貫通する複数孔を形成してなるイ
オン銃グリッドにおいて、前記孔の径りと絶縁体の厚さ
Ｌとの比Ｄ／Ｌを１．０±０．２とし、かつ前記導体の
厚さＬを１００〜２００μｍとしたことで、イオンビー
ムを効率良く引き出すことができ、また、イオンビーム
やプラズマによる消耗あるいは孔形状の変化もなく、長
期にわたって安定的にイオンビームを形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）は本発明によるイオン銃グリッドの側面図
、第１図（ロ）はその断側面図、第２図（ａ）（ｂ）（
Ｃ）はそれぞれ孔の配置例を示す図、第３図はイオン銃
グリッドをイオン源本体に取付けた状態を示す図、第４
図（ａ）　（ｂ）（Ｃ）はアスペクト比り／Ｌを変化さ
せたときのイオンビーム引き出し状況を示す図である。１・・・イオン銃グリッド２・・・金属箔３・・・セラミック板４・・・孔第１図（Ｇ）（ｂ）第２図（ａ）（ｂ）（Ｃ）第３図第４図（ａ）第４ｒ１！１（ｂ）（ｃ）手続ネ甫正書（自発）１、事件の表示平成１年　特　許　願　第１２０９４４号２、発明の名
称イオン銃グリッド３、補正をする者事件との関係　特許出願人名称　（５８３）松下電工株式会社４、代理人〒１６０明細書の「発明の詳細な説明」および「図面の簡単な説
明」の欄、図面。 ■明細書第２頁第８〜１２行目の「されている、このような原理は古くから提案されてお
り、例えば次のような文献にて述べられている。（１）　Ｐ、Ｍ、Ｍａｒｇｏｓｉａｎ　ＮＡＳＡ　Ｔｅ
ｃｈ、Ｍｅｍｏ　ＴＭＸ　−（２）　　Ｂ、Ｂａｎｋｓ
　　［ｎｔ、　　Ｃｏｎｆ、　　ＥｌｅｃｔｒｏｎＩｏ
ｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｃｉ、　Ｔｅｃｈ、　３＋Ｈｏ５ｔｏ
ｎ　ＭＡ（１９６８）ｆ３）　Ｒ，Ｔ、Ｂｅｃｈｔｅｌ　ＡＩＡＡ　ｐａｐｅ
ｒ　７１−１５６　（１９また、最近の例では、特開昭
６２−２８５３４９号公報にこの種のイオンビーム引き
出し電極に関する技術が提案されている。」 ■明細書第２頁第１３行目の「この従来技術によれば、
」を「この特開昭６２−２８５３４９号の技術によれば
、」と補正する。 ■明細書第３頁第４行目の「複雑になり、ビーム・・・
」を「ひずみ、ビーム・・・」と補正する。 ■明細書第７頁第１５行目〜第８頁第１行目の「第４図
（ａ）（ｂ）（ｃ）には、・・・効率良く行えない、」
を以下のように補正する。「第４図（ａ）（ｂ）に金属箔２の厚みｔを一定とした
場合に、アスペクト比Ｄ／Ｌを種々変化させたときのイ
オンビーム引き出し状況が示されている。同図（ａ）に示したように、アスペクト比［１／Ｌが１
．２を超える場合は、引き出されたイオンが１枚グリ・
ンド１の金属箔２に衝突しやすくなる。また、アスペク
ト比Ｄ／Ｌが０．８以下の場合、穴径の減少により引き
出されるイオン電流が急激に減少し、イオンビームの引
き出しが効率良く行えない。」（２）明細書の図面の簡単な説明の欄明細書第９頁第７行目の「第４図（ａ）（ｂ）　（ｃ）
は・・・・」を「第４図（ａ）（ｂ）は・・・・」と補
正する。（３）図面 ■第４図（ｃ）を削除する。 ■第４図（ｂ）におけるｒｏ、８＜Ｄル＜ｌ。２」を、別紙の通り「０．８≦［１／Ｌ≦１．２」と補
正する。以上第４図（ｂ）］Ｄ０．８＜Ｄ／Ｌ＜１．２

Claims

【特許請求の範囲】絶縁体と導体とを備え、これら絶縁体と導体とを貫通す
る複数孔を形成してなるイオン銃グリッドにおいて、前記孔の径Ｄと絶縁体の厚さＬとの比Ｄ／Ｌを１．０±
０．２とし、かつ前記導体の厚さｔを１００〜２００μ
ｍとしたことを特徴とするイオン銃グリッド。