JPH0766873B2 - Fast atom beam source - Google Patents
Fast atom beam sourceInfo
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- JPH0766873B2 JPH0766873B2 JP19292286A JP19292286A JPH0766873B2 JP H0766873 B2 JPH0766873 B2 JP H0766873B2 JP 19292286 A JP19292286 A JP 19292286A JP 19292286 A JP19292286 A JP 19292286A JP H0766873 B2 JPH0766873 B2 JP H0766873B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、SiO2,Al2O3などの絶縁物の構成原子や分子を
高速原子線あるいは高速分子線として放出するための線
源に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiation source for emitting constituent atoms or molecules of an insulator such as SiO 2 or Al 2 O 3 as a fast atom beam or a fast molecular beam. It is a thing.
高速原子とは、常温熱運動をしている気体分子より遥か
に大きな速度を有する原子の総称である。常温熱運動原
子は0.05eV前後の運動エネルギーを有するから、1eV以
上の運動エネルギーで飛翔する原子はすべて高速原子の
範疇に入る。この程度のエネルギーの原子が一方向に飛
翔する場合に高速原子線と呼ぶ。また、この程度のエネ
ルギーを有する分子線も便宜上高速原子線の中に入れ
る。A fast atom is a general term for an atom having a much higher velocity than a gas molecule that is in thermal motion at room temperature. At room temperature, thermal kinetic atoms have kinetic energies around 0.05eV, so all atoms that fly with kinetic energies above 1eV fall into the category of fast atoms. When atoms with this energy fly in one direction, it is called a fast atom beam. Also, a molecular beam having this level of energy is put into the fast atom beam for convenience.
[従来の技術] 従来、SiO2,Al2O3などの絶縁物の構成原子,分子を高速
原子線として放出させるには、例えば、RFスパッタ装置
が用いられている。[Prior Art] Conventionally, for example, an RF sputtering apparatus has been used to emit constituent atoms and molecules of insulators such as SiO 2 and Al 2 O 3 as fast atom beams.
第3図はかかるRFスパッタ装置の一例の概略を示す。第
3図において、21および22は平行平板電極、23は絶縁物
平板であって、平板電極22の上に載せてある。24は高周
波電源、25は正電荷イオンビーム、26は電子、27はスパ
ッターした原子または分子である。FIG. 3 shows an outline of an example of such an RF sputtering apparatus. In FIG. 3, 21 and 22 are parallel plate electrodes, and 23 is an insulator plate, which is placed on the plate electrode 22. 24 is a high frequency power source, 25 is a positively charged ion beam, 26 is an electron, and 27 is a sputtered atom or molecule.
この装置は以下のように動作する。This device operates as follows.
高周波電源24以外の部分を真空中に設置し、アルゴン等
のガスを、圧力が0.1〜10-3Torrになるまで導入する。
この状態で高周波電源24より電極21と22との間に高周波
電界を印加する。これによって、電極21と22との間に
は、グロー放電が発生しプラズマが形成される。A portion other than the high frequency power supply 24 is installed in a vacuum, and a gas such as argon is introduced until the pressure reaches 0.1 to 10 -3 Torr.
In this state, a high frequency electric field is applied between the electrodes 21 and 22 from the high frequency power supply 24. As a result, glow discharge is generated between the electrodes 21 and 22 and plasma is formed.
今、平板電極22が電極21に対して負電位の場合を考え
る。このとき、プラズマ中の正電荷イオンはビーム25と
なって平板電極22に向けて加速され、電子は平板電極21
に向けて加速される。そして、正電荷イオンビーム25は
絶縁物平板23を衝撃して、その表面から絶縁物の構成原
子,分子をスパッターさせる。表面からのスパッターし
た原子,分子27は、絶縁物平板23の表面に入射する正電
荷イオンビーム25の運動エネルギーに殆ど関係なく数eV
の運動エネルギーを有している。結局、運動エネルギー
数eVの高速原子線が得られることになる。Consider now that the plate electrode 22 has a negative potential with respect to the electrode 21. At this time, the positively charged ions in the plasma become a beam 25 and are accelerated toward the flat plate electrode 22, and the electrons are flattened by the flat plate electrode 21.
Will be accelerated towards. Then, the positively charged ion beam 25 bombards the insulator flat plate 23 to sputter the constituent atoms and molecules of the insulator from the surface thereof. Atoms and molecules 27 sputtered from the surface are few eV regardless of the kinetic energy of the positively charged ion beam 25 incident on the surface of the insulating flat plate 23.
Has kinetic energy of. After all, a fast atom beam with kinetic energy of eV can be obtained.
正電荷イオンビーム25の衝撃をうけた絶縁物平板23は帯
電し、その表面の電位が瞬時に上昇するので、後続のイ
オンビームの入射が阻まれて高速原子線27の放出が停止
する。しかし、高周波電源24の次の半周期で電極22は電
極21に対して正電位になるから、プラズマ中の電子26が
電極22に向けて加速されて絶縁物平板23に入射し、その
表面の帯電が中和され、つづく半周期で再び正電荷イオ
ンビーム25の絶縁物平板23への衝撃が再開して高速原子
線25の放出が行われる。結局、高速原子線25が高速周期
で間歇的に放出されることになる。The insulator flat plate 23, which has been bombarded with the positively charged ion beam 25, is charged and the potential of its surface rises instantaneously, so that the subsequent ion beam is blocked from entering and the emission of the fast atom beam 27 is stopped. However, in the next half cycle of the high frequency power supply 24, the electrode 22 has a positive potential with respect to the electrode 21, so that the electrons 26 in the plasma are accelerated toward the electrode 22 and enter the insulator flat plate 23, and The charge is neutralized, and in the next half cycle, the impact of the positively charged ion beam 25 on the insulating flat plate 23 is restarted again, and the fast atom beam 25 is emitted. Eventually, the fast atom beam 25 will be emitted intermittently in a fast cycle.
[発明が解決しようとする問題点] 上述したように、従来の高速原子線発生法においては、
高速原子線は絶縁物平板から、無指向的に発散して放出
されるので、充分な線量密度の高速原子線を得ることは
困難であった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional high-speed atomic beam generation method,
Since fast atom beams diverge and are emitted omnidirectionally from an insulating flat plate, it is difficult to obtain fast atom beams with a sufficient dose density.
そこで、本発明の目的は、絶縁物から放出する高速原子
線ひ指向性を持たせることによって、高い線量密度を有
する高速原子線を発生させることのできる線源を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a radiation source capable of generating a high-speed atomic beam having a high dose density by providing directivity for a high-speed atomic beam emitted from an insulator.
[問題点を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、金属円筒
と、金属円筒の内側に接して嵌め合された絶縁物円筒
と、金属円筒および絶縁物円筒の中心軸上で、かつこれ
ら円筒から離れて配設された陰極と、陰極と円筒との中
間において、陰極に接近して配設されたグリッド陽極
と、グリッド陽極と円筒との中間において、円筒に接近
して配設された遮蔽板と、グリッド陽極に正電位、陰極
に負電位を印加するように接続された直流電源と、グリ
ッド陽極と金属円筒との間に接続された高周波電源とを
具え、高速原子線あるいは高速分子線を放出するように
したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the present invention provides a metal cylinder, an insulator cylinder fitted in contact with the inside of the metal cylinder, a metal cylinder and an insulator cylinder. On the central axis of, and apart from these cylinders, in the middle between the cathode and the cylinder, in the middle between the cathode and the grid anode, and between the grid anode and the cylinder, the cylinder A shielding plate disposed close to the DC power source, a DC power source connected to apply a positive potential to the grid anode and a negative potential to the cathode, and a high frequency power source connected between the grid anode and the metal cylinder. It is characterized in that a high-speed atomic beam or a high-speed molecular beam is emitted.
[作 用] 本発明によれば、絶縁物表面にイオンビームを斜め入射
させ、しかも、グリッド陽極を陰極と円筒との間に配置
し、グリッド陽極と金属円筒との間に高周波電源を設
け、この高周波電源によって、これら両電極の極性を高
速度で交互に変えるようにしたので、絶縁物円筒表面の
チャージアップが防止され、したがって、スパッターす
る原子あるいは分子が指向性を有し、しかも線量密度の
高い高速原子線あるいは分子線を得ることができる。[Operation] According to the present invention, the ion beam is obliquely incident on the surface of the insulator, the grid anode is arranged between the cathode and the cylinder, and the high frequency power source is provided between the grid anode and the metal cylinder. This high-frequency power source alternately changes the polarities of these electrodes at high speed, preventing charge-up on the surface of the insulator cylinder, and therefore the sputtered atoms or molecules have a directivity and dose density. High-speed atomic beam or molecular beam can be obtained.
[実施例] 以下、図面の参照して本発明を詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の一実施例を第1図に示す。One embodiment of the present invention is shown in FIG.
第1図において、1は陰極、2はグリッド陽極、3は金
属円筒、4は絶縁物円筒、5は遮蔽板である。6はイオ
ンビーム、7は高速原子線、8は直流電源、9は高周波
電源である。In FIG. 1, 1 is a cathode, 2 is a grid anode, 3 is a metal cylinder, 4 is an insulating cylinder, and 5 is a shielding plate. 6 is an ion beam, 7 is a high-speed atom beam, 8 is a DC power supply, and 9 is a high-frequency power supply.
陰極1は金属円筒3の中心軸上に、金属円筒3から離れ
て配置され、グリッド陽極2は、陰極1に接近して配設
されている。遮蔽板5は金属円筒3の中心軸に沿って金
属円筒3に近接して配置されている。絶縁物円筒4は金
属円筒3の内側に接して嵌め合されている。The cathode 1 is arranged apart from the metal cylinder 3 on the central axis of the metal cylinder 3, and the grid anode 2 is arranged close to the cathode 1. The shield plate 5 is arranged close to the metal cylinder 3 along the central axis of the metal cylinder 3. The insulator cylinder 4 is fitted in contact with the inside of the metal cylinder 3.
電源8と9以外の部分を真空雰囲気中に配置して、アル
ゴン等のガスを圧力が0.1〜10-3Torrになるまで導入す
る。この状態において陰極1とグリッド陽極2との間に
直流電源8を接続し、グリッド陽極2と金属円筒3との
間に高周波電源9を接続する。The parts other than the power supplies 8 and 9 are placed in a vacuum atmosphere, and a gas such as argon is introduced until the pressure reaches 0.1 to 10 -3 Torr. In this state, a DC power supply 8 is connected between the cathode 1 and the grid anode 2, and a high frequency power supply 9 is connected between the grid anode 2 and the metal cylinder 3.
これにより、陰極1とグリッド陽極2との間にグロー放
電が発生して、プラズマが形成される。そのプラズマ中
の電子はグリッド陽極2に向けて加速され、アルゴンガ
スと衝突し、グリッド陽極2の付近に多量のアルゴンの
正電荷イオンを生成させる。As a result, glow discharge is generated between the cathode 1 and the grid anode 2 to form plasma. The electrons in the plasma are accelerated toward the grid anode 2 and collide with the argon gas to generate a large amount of positively charged ions of argon in the vicinity of the grid anode 2.
このアルゴンの正電荷イオンは、高周波電源9の出力極
性が、金属円筒3が負電位、グリッド陽極2が正電位の
ときに、金属円筒3に向けて加速され、正電荷のイオン
ビーム6となって絶縁物円筒4に衝突する。この衝突に
よって絶縁物円筒4の表面の構成原子,分子はスパッタ
ーされ、運動エネルギーが数eVの高速原子線7が放出さ
れる。The positively charged ions of argon are accelerated toward the metal cylinder 3 when the output polarity of the high frequency power source 9 is negative and the grid anode 2 is positive, and the positively charged ion beam 6 is formed. Collides with the insulator cylinder 4. By this collision, the constituent atoms and molecules on the surface of the insulator cylinder 4 are sputtered, and the fast atom beam 7 having a kinetic energy of several eV is emitted.
一般に、イオンビーム31の衝突を受けた固体32の表面か
らスパッターする原子あるいは分子33は、第2図に示す
ような指向性を有する。Generally, the atoms or molecules 33 sputtered from the surface of the solid 32 which has been hit by the ion beam 31 have the directivity as shown in FIG.
したがって、第1図の本発明実施例の場合にも、イオン
ビーム6の斜め入射によって絶縁物円筒4の表面からス
パッターする原子あるいは分子は、指向性を持って放出
し収束性のある高速原子線7が得られることになる。Therefore, also in the case of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the atoms or molecules sputtered from the surface of the insulator cylinder 4 by the oblique incidence of the ion beam 6 are emitted with directivity and have a convergent high-speed atomic beam. 7 will be obtained.
さて、正電荷イオンビーム6の衝撃を受けた絶縁物円筒
4の表面は瞬時に帯電し、その電位が上昇して後続のイ
オンビーム6の入射を阻むので、高速原子線7の放出は
停止する。Now, the surface of the insulator cylinder 4 which has been impacted by the positively charged ion beam 6 is instantly charged and its potential rises to prevent the subsequent ion beam 6 from entering, so that the emission of the fast atom beam 7 is stopped. .
しかし、高周波電源9の次の半周期では、金属円筒3は
グリッド陽極2に対して正電位となるから、グリッド電
極2の網の目をくぐりぬけて電子が金属円筒3に向けて
加速され、絶縁物円筒4に衝突して表面の帯電を中和
し、以て絶縁物円筒4の裏面のチャージアップが防止さ
れる。However, in the next half cycle of the high frequency power source 9, the metal cylinder 3 has a positive potential with respect to the grid anode 2, so that the electrons pass through the mesh of the grid electrode 2 and are accelerated toward the metal cylinder 3 to be insulated. It collides with the object cylinder 4 and neutralizes the charge on the front surface, and thus prevents the back surface of the insulator cylinder 4 from being charged up.
これによって、引き続く半同期では、イオンビーム6の
絶縁物円筒4への入射が再開されて、再び高速原子線7
が放出されるようになる。As a result, in the subsequent half-synchronization, the injection of the ion beam 6 into the insulator cylinder 4 is restarted, and the fast atom beam 7
Will be released.
なお、金属円筒3の電位が負のときにグリッド陽極2か
ら放出するイオンビーム6が、絶縁物円筒4に衝突しな
いで直進して高速原子線7に混入するのを防ぐと共に、
金属円筒3の電位が正のときに、グリッド陽極2の網の
目をくぐりぬけた電子が絶縁物円筒4に衝突しないで直
進して高速原子線7に混入することがないようにするた
めに、遮蔽板5を設けてある。It is to be noted that the ion beam 6 emitted from the grid anode 2 when the potential of the metal cylinder 3 is negative is prevented from advancing straight without entering the insulator cylinder 4 and being mixed into the high-speed atomic beam 7,
When the potential of the metal cylinder 3 is positive, in order to prevent electrons that have passed through the mesh of the grid anode 2 from traveling straight without colliding with the insulator cylinder 4 and mixing into the fast atom beam 7, A shield plate 5 is provided.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、絶縁物表面にイ
オンビームを斜め入射させ、しかも、グリッド陽極をグ
リッド陽極と金属円筒との間に配置し、これら陰極と円
筒との間に高周波電源を設け、この高周波電源によっ
て、これら両電極の極性を高速度で交互に変えるように
したので、絶縁物円筒表面のチャージアップが防止さ
れ、したがって、スパッターする原子あるいは分子が指
向性を有し、しかも線量密度の高い高速原子線あるいは
分子線を得ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the ion beam is obliquely incident on the surface of the insulator, and the grid anode is arranged between the grid anode and the metal cylinder. A high-frequency power supply is provided between the two electrodes, and the high-frequency power supply alternately changes the polarities of these electrodes at high speed, preventing charge-up on the cylindrical surface of the insulator, and thus directing the atoms or molecules to be sputtered. It is possible to obtain a high-speed atomic beam or molecular beam having high properties and high dose density.
このような高速原子線を基板に照射してそこに堆積させ
ることによって、密着性を良い薄膜を形成することがで
きるほか、基板表層の改質にも有効に用いることができ
る。By irradiating the substrate with such a high-speed atomic beam and depositing it on the substrate, a thin film having good adhesion can be formed, and it can also be effectively used for modifying the surface layer of the substrate.
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、 第2図は固体表面をイオンビームで斜め入射衝撃した場
合のスパッター原子あるいは分子の指向性を説明する
図、 第3図は従来のRFスパッタ装置を用いて高速原子線を取
り出す一例を示す構成図である。 1……陰極、 2……グリッド陽極、 3……金属円筒、 4……絶縁物円筒、 5……遮蔽板、 6……イオンビーム、 7……高速原子線、 8……直流電源、 9……高周波電源、 21,22……平行平板電極、 23……絶縁物平板、 24……高周波電源、 25……正電荷イオンビーム、 26……電子、 27……スパッターした原子あるいは分子、 31……イオンビーム、 32……固体、 33……スパッター原子あるいは分子。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining directivity of sputtered atoms or molecules when a solid surface is bombarded by an ion beam, and FIG. 3 is a conventional RF. It is a block diagram which shows an example which takes out a high-speed atomic beam using a sputtering device. 1 ... Cathode, 2 ... Grid anode, 3 ... Metal cylinder, 4 ... Insulator cylinder, 5 ... Shielding plate, 6 ... Ion beam, 7 ... Fast atom beam, 8 ... DC power supply, 9 …… High frequency power supply, 21, 22 …… Parallel plate electrode, 23 …… Insulator plate, 24 …… High frequency power supply, 25 …… Positively charged ion beam, 26 …… Electron, 27 …… Sputtered atom or molecule, 31 …… Ion beam, 32 …… Solid, 33 …… Sputtered atom or molecule.
Claims (1)
これら円筒から離れて配設された陰極と、 該陰極と前記円筒との中間において、前記陰極に接近し
て配設されたグリッド陽極と、 該グリッド陽極と前記円筒との中間において、前記円筒
に接近して配設された遮蔽板と、 前記グリッド陽極に正電位、前記陰極に負電位を印加す
るように接続された直流電源と、 前記グリッド陽極と前記金属円筒との間に接続された高
周波電源と を具え、高速原子線あるいは高速分子線を放出するよう
にしたことを特徴とする高速原子線源。1. A metal cylinder, an insulator cylinder fitted in contact with the inside of the metal cylinder, and arranged on the central axes of the metal cylinder and the insulator cylinder and apart from these cylinders. A cathode, a grid anode disposed between the cathode and the cylinder, close to the cathode, and a shield plate disposed between the grid anode and the cylinder, and close to the cylinder. A direct current power source connected so as to apply a positive potential to the grid anode and a negative potential to the cathode, and a high frequency power source connected between the grid anode and the metal cylinder. A fast atom beam source characterized by emitting a fast molecular beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19292286A JPH0766873B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Fast atom beam source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19292286A JPH0766873B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Fast atom beam source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6351099A JPS6351099A (en) | 1988-03-04 |
| JPH0766873B2 true JPH0766873B2 (en) | 1995-07-19 |
Family
ID=16299213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19292286A Expired - Fee Related JPH0766873B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Fast atom beam source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766873B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0320147U (en) * | 1989-07-04 | 1991-02-27 |
-
1986
- 1986-08-20 JP JP19292286A patent/JPH0766873B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6351099A (en) | 1988-03-04 |
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