JPH0535533B2 - - Google Patents
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- JPH0535533B2 JPH0535533B2 JP61121285A JP12128586A JPH0535533B2 JP H0535533 B2 JPH0535533 B2 JP H0535533B2 JP 61121285 A JP61121285 A JP 61121285A JP 12128586 A JP12128586 A JP 12128586A JP H0535533 B2 JPH0535533 B2 JP H0535533B2
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、イオン注入装置、イオンマイクロア
ナライザその他の装置に使用されるイオン源の電
源装置に関する。
ナライザその他の装置に使用されるイオン源の電
源装置に関する。
（従来の技術）
従来、代表的なイオン源としてタングステンフ
イラメントを使用してプラズマを発生させるフリ
ーマン型イオン源が知られている。このイオン源
は、タングステンフイラメントがイオンによりス
パツタされ、或は化学的に活性なガスを放電ガス
として使用するとフイラメントが化学反応してそ
の損耗が甚だしく、フイラメントの交換のために
イオン源の作動を停止しなければならない。これ
に伴ない該イオン源を使用する装置の停止も要求
され、装置の稼働効率が低下する不都合がある。
イラメントを使用してプラズマを発生させるフリ
ーマン型イオン源が知られている。このイオン源
は、タングステンフイラメントがイオンによりス
パツタされ、或は化学的に活性なガスを放電ガス
として使用するとフイラメントが化学反応してそ
の損耗が甚だしく、フイラメントの交換のために
イオン源の作動を停止しなければならない。これ
に伴ない該イオン源を使用する装置の停止も要求
され、装置の稼働効率が低下する不都合がある。
そこで出願人等は、先に、イオン源の放電室
を、細孔を備えた隔壁電極により主放電室と副放
電室に区画し、フイラメントを設けた副放電室に
は希ガスを導入し、また主放電室には所望のイオ
ンを発生する放電ガスを導入し、副放電室の圧力
を主放電室の圧力よりも高め、フイラメントと隔
壁電極と主放電室の陽極との間で複合放電を行な
うことによりイオンを発生させ、フイラメントの
寿命を長くするようにしたものを提案した（特開
昭60−189841）。
を、細孔を備えた隔壁電極により主放電室と副放
電室に区画し、フイラメントを設けた副放電室に
は希ガスを導入し、また主放電室には所望のイオ
ンを発生する放電ガスを導入し、副放電室の圧力
を主放電室の圧力よりも高め、フイラメントと隔
壁電極と主放電室の陽極との間で複合放電を行な
うことによりイオンを発生させ、フイラメントの
寿命を長くするようにしたものを提案した（特開
昭60−189841）。
（発明が解決しようとする問題点）
前記提案のものは、副放電室に放電させるため
の電源として8KW程度の比較的大型の定電源を
使用していたが、実際には放電開始のスタートア
ツプ用に1KV程度の電圧を必要とするも、放電
発生後は40V〜100V程度の電圧で足りることが
分つた。前記のような大型の定電源を使用するこ
とは、不必要に過剰のパワーを作動させることに
なつて合理的でなく、また電源の設置スペースが
非常に大きくなつて設備上不便である。
の電源として8KW程度の比較的大型の定電源を
使用していたが、実際には放電開始のスタートア
ツプ用に1KV程度の電圧を必要とするも、放電
発生後は40V〜100V程度の電圧で足りることが
分つた。前記のような大型の定電源を使用するこ
とは、不必要に過剰のパワーを作動させることに
なつて合理的でなく、また電源の設置スペースが
非常に大きくなつて設備上不便である。
本発明は、前記提案のイオン源を小型の電源で
作動出来るように改良することを目的とするもの
である。
作動出来るように改良することを目的とするもの
である。
（問題点を解決するための手段）
本発明では、前記問題点の解決のために、放電
室を、隔壁により主放電室とフイラメントを設け
た副放電室とに区画すると共にこれら両室を該隔
壁に設けたアノード電極の細孔を介して連通さ
せ、該副放電室に希ガスを導入すると共に主放電
室に所望のイオンを発生させる放電ガスを導入
し、該副放電室の圧力を主放電室の圧力よりも高
く保持するようにしたものに於て、前記アノード
電極に、抵抗を介して高電圧小電流の第１電源と
低電圧大電流の第２電源とを直列に接続し、両第
１，第２電源を結ぶ回路をダイオードを介して該
アノード電極に接続するようにした。
室を、隔壁により主放電室とフイラメントを設け
た副放電室とに区画すると共にこれら両室を該隔
壁に設けたアノード電極の細孔を介して連通さ
せ、該副放電室に希ガスを導入すると共に主放電
室に所望のイオンを発生させる放電ガスを導入
し、該副放電室の圧力を主放電室の圧力よりも高
く保持するようにしたものに於て、前記アノード
電極に、抵抗を介して高電圧小電流の第１電源と
低電圧大電流の第２電源とを直列に接続し、両第
１，第２電源を結ぶ回路をダイオードを介して該
アノード電極に接続するようにした。
（作用）
副放電室にArガス等の希ガスを導入すると共
に主放電室にO2ガス等の化学活性の高い放電ガ
スを導入し、該副放電室の圧力を主放電室の圧力
よりも高める。そして副放電室内のフイラメント
へ通電すると共に細孔が形成されたアノード電極
及び主放電室にアノード電圧を印加すると、副放
電室内ではフイラメントからの熱電子の供給を得
てアノード電極との間でプラズマが発生する。こ
のプラズマれは副放電室の圧力が高いのでアノー
ド電極に形成した細孔から主放電室内へと噴き出
し、この噴出プラズマと主放電室との間で放電ガ
スが電離し、イオンが発生する。発生したイオン
は主放電室の側方のイオンビーム引き出し口から
引き出し電極によりビーム状に引き出される。こ
の場合、副放電室内でプラズマが発生するまで
は、アノード電極に直列の第１，第２電源から高
電圧が作用するが、プラズマが発生するようにな
ると電圧が下がり大電流が流れ始めるので自動的
に第１電源は不作動状態になり、専ら第２電源か
らダイオードを介して低電圧大電流が該アノード
電極に供給され、パワーの小さい第１，第２電源
により副放電室の放電の発生と持続を行なえる。
に主放電室にO2ガス等の化学活性の高い放電ガ
スを導入し、該副放電室の圧力を主放電室の圧力
よりも高める。そして副放電室内のフイラメント
へ通電すると共に細孔が形成されたアノード電極
及び主放電室にアノード電圧を印加すると、副放
電室内ではフイラメントからの熱電子の供給を得
てアノード電極との間でプラズマが発生する。こ
のプラズマれは副放電室の圧力が高いのでアノー
ド電極に形成した細孔から主放電室内へと噴き出
し、この噴出プラズマと主放電室との間で放電ガ
スが電離し、イオンが発生する。発生したイオン
は主放電室の側方のイオンビーム引き出し口から
引き出し電極によりビーム状に引き出される。こ
の場合、副放電室内でプラズマが発生するまで
は、アノード電極に直列の第１，第２電源から高
電圧が作用するが、プラズマが発生するようにな
ると電圧が下がり大電流が流れ始めるので自動的
に第１電源は不作動状態になり、専ら第２電源か
らダイオードを介して低電圧大電流が該アノード
電極に供給され、パワーの小さい第１，第２電源
により副放電室の放電の発生と持続を行なえる。
（実施例）
本発明の実施例を別紙図面につき説明すると、
第１図に於て、符号１は円筒形室内を有する放電
室、２は該放電室１を上方の主放電室３と下方の
副放電室４とに区画する隔壁を示し、図示のもの
では該隔壁２を副放電室４の天板５と中間にアノ
ード電極６を介在させたセラミツク板７，７とで
構成した。
第１図に於て、符号１は円筒形室内を有する放電
室、２は該放電室１を上方の主放電室３と下方の
副放電室４とに区画する隔壁を示し、図示のもの
では該隔壁２を副放電室４の天板５と中間にアノ
ード電極６を介在させたセラミツク板７，７とで
構成した。
主放電室３は、内面にセラミツク板８を設けた
フロート電位の第２アノード電極９と、前記隔壁
２と、円筒形空室を有する第３アノード電極１０
とで構成するようにし、第３アノード電極１０
に、上下方向の幅２mm、長さ25mmのスリツト状の
イオン引き出し口１１と、その反対側に位置して
AsF5ガス、O2ガス等の活性ガスやArガス等の不
活性ガスの放電ガスを導入する放電ガス導入孔１
２とを形成した。
フロート電位の第２アノード電極９と、前記隔壁
２と、円筒形空室を有する第３アノード電極１０
とで構成するようにし、第３アノード電極１０
に、上下方向の幅２mm、長さ25mmのスリツト状の
イオン引き出し口１１と、その反対側に位置して
AsF5ガス、O2ガス等の活性ガスやArガス等の不
活性ガスの放電ガスを導入する放電ガス導入孔１
２とを形成した。
１３はアノード電極６に形成した細孔で、天板
５及びセラミツク板７，７にも該細孔１３に連な
る延長孔１４，１４を形成し、主放電室３と副放
電室４とが連通するようにした。該細孔１３及び
延長孔１４，１４は隔壁２に直線状に開孔形成
し、しかもイオン引き出し口１１に接近させて形
成することが好ましい。
５及びセラミツク板７，７にも該細孔１３に連な
る延長孔１４，１４を形成し、主放電室３と副放
電室４とが連通するようにした。該細孔１３及び
延長孔１４，１４は隔壁２に直線状に開孔形成
し、しかもイオン引き出し口１１に接近させて形
成することが好ましい。
１５は副放電室４に形成したArガス等の希ガ
スの導入孔、１６は副放電室４に開孔する延長孔
１４の前方に設けたフイラメント、１７は主放電
室３の第２アノード電極９の前方のセラミツク板
８に延長孔１４と対向させて形成した方電用の小
孔、１８，１９はイオン引出口１１の前方に設け
た引出し電極である。放電室１を構成する主放電
室３の上方と副放電室４の下方には、アノード電
極６の細孔１３の軸方向にほぼ沿つた磁場２０を
与えるように磁石２１，２１が設けられる。
スの導入孔、１６は副放電室４に開孔する延長孔
１４の前方に設けたフイラメント、１７は主放電
室３の第２アノード電極９の前方のセラミツク板
８に延長孔１４と対向させて形成した方電用の小
孔、１８，１９はイオン引出口１１の前方に設け
た引出し電極である。放電室１を構成する主放電
室３の上方と副放電室４の下方には、アノード電
極６の細孔１３の軸方向にほぼ沿つた磁場２０を
与えるように磁石２１，２１が設けられる。
第２図は第１図示の実施例に於ける電気配線を
示すもので、２２はアノード電源６に副放電室４
内での放電のための電位を与える副放電用電源、
２３は第３アノード電極１０に主放電室３内での
放電のための電位を与える主放電用電源、２４は
フイラメント１６の発熱用のフイラメント電源、
２５は引出し電極１８，１９にイオン引き出し用
の電位を与える引出し電源、２７は減速電源であ
る。また２６はイオン引出し口１１から引き出さ
れるビーム状イオンのイオン電流を測定するため
にイオン引き出し口１１から30cm離して設けたフ
アラデーカツプである。
示すもので、２２はアノード電源６に副放電室４
内での放電のための電位を与える副放電用電源、
２３は第３アノード電極１０に主放電室３内での
放電のための電位を与える主放電用電源、２４は
フイラメント１６の発熱用のフイラメント電源、
２５は引出し電極１８，１９にイオン引き出し用
の電位を与える引出し電源、２７は減速電源であ
る。また２６はイオン引出し口１１から引き出さ
れるビーム状イオンのイオン電流を測定するため
にイオン引き出し口１１から30cm離して設けたフ
アラデーカツプである。
該副放電用電源２２はアノード電極６に抵抗２
８を介して高電圧小電流の第１電源２２ａと低電
圧大電流の第２電源２２ｂとを直列に接続し、更
に両第１，第２電源２２ａ，２２ｂを結ぶ回路２
９をダイオード３０を介して該アノード電極６に
接続して構成した。該第１電源２２ａに例えば
1KV，0.5Aの電源を使用し、電２電源２２ｂに
例えば160V，5Aの電源が使用される。
８を介して高電圧小電流の第１電源２２ａと低電
圧大電流の第２電源２２ｂとを直列に接続し、更
に両第１，第２電源２２ａ，２２ｂを結ぶ回路２
９をダイオード３０を介して該アノード電極６に
接続して構成した。該第１電源２２ａに例えば
1KV，0.5Aの電源を使用し、電２電源２２ｂに
例えば160V，5Aの電源が使用される。
以上の構成のものに於ける作動は次の通りであ
る。
る。
まず、副放電室４内の真空度が１〜0.1Torrと
なるようにArガスを導入口１５から流し込み、
主放電室３の真空度が10-2〜10-3Torrとなるよ
うに放電ガス導入口１２からAsF5ガスを流し、
放電室１の外部の真空度を10-4〜10-5Torrとし
た。次で各電源２２，２３，２４，２５を作動さ
せると、フイラメント１６からの電子の供給を受
け、これとアノード電極６との間で放電し、Ar
ガスのプラズマが発生する。該フイラメント１６
は直径0.6mmで２％のトリウム入りタングステン
線をステンレスのコネクター３１を介して絶縁物
の台３２に固定して構成した。
なるようにArガスを導入口１５から流し込み、
主放電室３の真空度が10-2〜10-3Torrとなるよ
うに放電ガス導入口１２からAsF5ガスを流し、
放電室１の外部の真空度を10-4〜10-5Torrとし
た。次で各電源２２，２３，２４，２５を作動さ
せると、フイラメント１６からの電子の供給を受
け、これとアノード電極６との間で放電し、Ar
ガスのプラズマが発生する。該フイラメント１６
は直径0.6mmで２％のトリウム入りタングステン
線をステンレスのコネクター３１を介して絶縁物
の台３２に固定して構成した。
この放電は、具体的にはアノード電極６の細孔
１３の内面に於て行なわれる副放電であり、その
プラズマが主放電室３と副放電室４の圧力差によ
り細孔１３及び延長孔１４から主放電室３内へと
流れ込むと、これと第３アノード電極１０との間
で生ずる主放電を誘起し、AsF5ガスのプラズマ
が生ずる。副放電室４から主放電室３に流れ込む
プラズマは、主放電を起すためのフイラメントの
役目を営むが主副放電室３，４間の圧力差のみに
頼ると主放電室３内で拡散希釈化し、AsF5ガス
の多くを電離させ得ないので、更に磁石２１，２
１を設けて細孔１３の方向の磁場２０を発生さ
せ、これに沿つて副放電によるプラズマが光軸状
に主放電室３に大きく噴出してAsF5ガスの多く
を電離するようにした。電離したAsイオン等は
引出し電極１８，１９によりイオン引き出し口１
１からビーム状に引き出される。
１３の内面に於て行なわれる副放電であり、その
プラズマが主放電室３と副放電室４の圧力差によ
り細孔１３及び延長孔１４から主放電室３内へと
流れ込むと、これと第３アノード電極１０との間
で生ずる主放電を誘起し、AsF5ガスのプラズマ
が生ずる。副放電室４から主放電室３に流れ込む
プラズマは、主放電を起すためのフイラメントの
役目を営むが主副放電室３，４間の圧力差のみに
頼ると主放電室３内で拡散希釈化し、AsF5ガス
の多くを電離させ得ないので、更に磁石２１，２
１を設けて細孔１３の方向の磁場２０を発生さ
せ、これに沿つて副放電によるプラズマが光軸状
に主放電室３に大きく噴出してAsF5ガスの多く
を電離するようにした。電離したAsイオン等は
引出し電極１８，１９によりイオン引き出し口１
１からビーム状に引き出される。
副放電用電源２２は、副放電室４内で放電が発
生するまでは、アノード電極６へ直列の第１、第
２電源２２ａ，２２ｂからこれらの合計電圧の
1160Vが与えられるが、放電発生後は電圧が下が
り消費電流が大きくなるので抵抗２８を介在させ
た第１電源２２ａからよりも回路２９及びダイオ
ード３０を介して160Vの低電圧の第２電源２２
ｂからアノード電極６に大電流が流れ、副放電室
４の放電が維持される。
生するまでは、アノード電極６へ直列の第１、第
２電源２２ａ，２２ｂからこれらの合計電圧の
1160Vが与えられるが、放電発生後は電圧が下が
り消費電流が大きくなるので抵抗２８を介在させ
た第１電源２２ａからよりも回路２９及びダイオ
ード３０を介して160Vの低電圧の第２電源２２
ｂからアノード電極６に大電流が流れ、副放電室
４の放電が維持される。
以上の実施例に於て、フイラメント１６にはそ
の電源２４から20.5Aの電流を供給し、アノード
電極６に副放電中は3.0A、第３アノード電極１
０に1.1Aの電流を夫々供給した場合、フアラデ
ーカツプ２６に於て測定されたイオン電流は
40mA／cm2であつた。
の電源２４から20.5Aの電流を供給し、アノード
電極６に副放電中は3.0A、第３アノード電極１
０に1.1Aの電流を夫々供給した場合、フアラデ
ーカツプ２６に於て測定されたイオン電流は
40mA／cm2であつた。
（発明の効果）
以上のように、本発明では、希ガスのプラズマ
が形成される副放電室と、これよりも低圧でしか
も細孔を介して該プラズマが導入される主放電室
を設けたイオン源に於て、副放電室内での放電を
生じさせるアノード電極への電源を、高電圧小電
流の第１電源と低電圧大電流の第２電源を抵抗を
介して直列に接続し、両電源を結ぶ回路をダイオ
ードを介して該アノード電極に接続する構成とし
たので、高電圧大電流の大型の電源を用意する必
要がなく、小型の電源を２台設備すれば足り、設
置スペースが小さく、イオン源全体を小形化出
来、過剰のパワーを設備する無駄を排除出来て経
済的である等の効果がある。
が形成される副放電室と、これよりも低圧でしか
も細孔を介して該プラズマが導入される主放電室
を設けたイオン源に於て、副放電室内での放電を
生じさせるアノード電極への電源を、高電圧小電
流の第１電源と低電圧大電流の第２電源を抵抗を
介して直列に接続し、両電源を結ぶ回路をダイオ
ードを介して該アノード電極に接続する構成とし
たので、高電圧大電流の大型の電源を用意する必
要がなく、小型の電源を２台設備すれば足り、設
置スペースが小さく、イオン源全体を小形化出
来、過剰のパワーを設備する無駄を排除出来て経
済的である等の効果がある。
第１図は本発明の実施例の半截斜視図、第２図
は第１図示のものの配線図である。 １……放電室、２……隔壁、３……主放電室、
４……副放電室、６……アノード電極、１３……
細孔、１６……フイラメント、２２……副放電用
電源、２２ａ……第１電源、２２ｂ……第２電
源、２８……抵抗、２９……回路、３０……ダイ
オード。
は第１図示のものの配線図である。 １……放電室、２……隔壁、３……主放電室、
４……副放電室、６……アノード電極、１３……
細孔、１６……フイラメント、２２……副放電用
電源、２２ａ……第１電源、２２ｂ……第２電
源、２８……抵抗、２９……回路、３０……ダイ
オード。
Claims (1)
- １ 放電室を、隔壁により主放電室とフイラメン
トを設けた副放電室とに区画すると共にこれら両
室を該隔壁に設けたアノード電極の細孔を介して
連通させ、該副放電室に希ガスを導入すると共に
主放電室に所望のインオを発生させる放電ガスを
導入し、該副放電室の圧力を主放電室の圧力より
も高く保持するようにしたものに於て、前記アノ
ード電極に、抵抗を介して高電圧小電流の第１電
源と低電圧大電流の第２電源とを直列に接続し、
両第１，第２電源を結ぶ回路をダイオードを介し
て該アノード電極に接続したことを特徴とするイ
オン源用電源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61121285A JPS62278733A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | イオン源用電源装置 |
| US07/055,804 US4841197A (en) | 1986-05-28 | 1987-05-27 | Double-chamber ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61121285A JPS62278733A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | イオン源用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62278733A JPS62278733A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0535533B2 true JPH0535533B2 (ja) | 1993-05-26 |
Family
ID=14807473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61121285A Granted JPS62278733A (ja) | 1986-05-28 | 1986-05-28 | イオン源用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62278733A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01132033A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Hitachi Ltd | イオン源及び薄膜形成装置 |
-
1986
- 1986-05-28 JP JP61121285A patent/JPS62278733A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62278733A (ja) | 1987-12-03 |
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