JPS6229862B2 - - Google Patents
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- JPS6229862B2 JPS6229862B2 JP54041529A JP4152979A JPS6229862B2 JP S6229862 B2 JPS6229862 B2 JP S6229862B2 JP 54041529 A JP54041529 A JP 54041529A JP 4152979 A JP4152979 A JP 4152979A JP S6229862 B2 JPS6229862 B2 JP S6229862B2
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- JP
- Japan
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- chamber
- ion
- mask
- slit
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオン源に関するもので、特に、二重
陽極型イオン源、すなわち、２つの平行な陽極ワ
イヤを備えた円筒形の室より成り、これらの陽極
ワイヤが該室の縦軸に関して対称的に配置され且
つ室内で発生されたイオンのための縦方向出口ス
リツトを備えた型式のイオン源に関するものであ
る。この種の二重陽極型イオン源では、その使用
時においては、陰極構造体として作用する円筒形
の室の壁とそのような陽極構造体との間に形成さ
れたサドル形の電界内において休止状態から動き
出した電子は、陽極ワイヤ間の長い振動路を通
り、いずれか一方の陽極ワイヤにより捕捉される
までに残存ガス中に多くのイオンを作り出す。
陽極型イオン源、すなわち、２つの平行な陽極ワ
イヤを備えた円筒形の室より成り、これらの陽極
ワイヤが該室の縦軸に関して対称的に配置され且
つ室内で発生されたイオンのための縦方向出口ス
リツトを備えた型式のイオン源に関するものであ
る。この種の二重陽極型イオン源では、その使用
時においては、陰極構造体として作用する円筒形
の室の壁とそのような陽極構造体との間に形成さ
れたサドル形の電界内において休止状態から動き
出した電子は、陽極ワイヤ間の長い振動路を通
り、いずれか一方の陽極ワイヤにより捕捉される
までに残存ガス中に多くのイオンを作り出す。
このようなイオン源は、陽極から出口スリツト
に向けて径方向外向きに進行するイオンのビーム
を生ずる。出口スリツトが存在することは、室の
外部境界近くの電界を歪ませ、従つて、イオンが
出口スリツトから離れる方向に移動する時にイオ
ンの通路の偏向を生ずる。
に向けて径方向外向きに進行するイオンのビーム
を生ずる。出口スリツトが存在することは、室の
外部境界近くの電界を歪ませ、従つて、イオンが
出口スリツトから離れる方向に移動する時にイオ
ンの通路の偏向を生ずる。
このようなイオン通路の歪は出口スリツトの主
部分において余り重大なものではないが、出口ス
リツトの端部においては、好ましくない影響が生
ずる。これらの点における電界摂動（field
perturbation）によつて、イオンはスリツトに平
行な速度成分をもつ。かくて、イオンビームの端
は拡散されるようになり、且つイオンビームに沿
うイオン密度は可変である。外部の電極によつて
このような作用を補正することは困難である。
部分において余り重大なものではないが、出口ス
リツトの端部においては、好ましくない影響が生
ずる。これらの点における電界摂動（field
perturbation）によつて、イオンはスリツトに平
行な速度成分をもつ。かくて、イオンビームの端
は拡散されるようになり、且つイオンビームに沿
うイオン密度は可変である。外部の電極によつて
このような作用を補正することは困難である。
また、陽極ワイヤによつてイオンが発生される
区域を超えてスリツトを延長させることによつて
無限のスリツトを模擬しようとすると、イオンビ
ームの端にイオン密度の延長した尾が生ずる。こ
れは外方でシールドできるが、これは妨害を生じ
る可能性があり、特に他の加速電界が使用されて
いる時に、妨害を生じ得る。
区域を超えてスリツトを延長させることによつて
無限のスリツトを模擬しようとすると、イオンビ
ームの端にイオン密度の延長した尾が生ずる。こ
れは外方でシールドできるが、これは妨害を生じ
る可能性があり、特に他の加速電界が使用されて
いる時に、妨害を生じ得る。
本発明によれば、陰極構造体して作用する実質
的に円筒形の壁を有し且つ縦方向の出口スリツト
が形成された円筒形の室と、該室の中央領域内で
該室の全長に亘つて延び且つ該室の縦軸および前
記出口スリツトに関して対称的に配置された２つ
の平行な陽極ワイヤとを備えたイオン源におい
て、前記室の外周近傍において前記出口スリツト
の両端にマスクが配置され、前記室の長さ寸法、
内径寸法および円筒壁厚寸法、前記出口スリツト
の巾寸法および前記マスクの長さ寸法および厚さ
寸法は、前記イオン源の作動時において、前記マ
スクの対向端がほぼ零電位の領域に位置するよう
に、選定されており、前記マスクの前記空対向端
の間の間隔により、前記イオン源から放出される
イオンビームの巾が決定されることを特徴とする
イオン源が提供される。
的に円筒形の壁を有し且つ縦方向の出口スリツト
が形成された円筒形の室と、該室の中央領域内で
該室の全長に亘つて延び且つ該室の縦軸および前
記出口スリツトに関して対称的に配置された２つ
の平行な陽極ワイヤとを備えたイオン源におい
て、前記室の外周近傍において前記出口スリツト
の両端にマスクが配置され、前記室の長さ寸法、
内径寸法および円筒壁厚寸法、前記出口スリツト
の巾寸法および前記マスクの長さ寸法および厚さ
寸法は、前記イオン源の作動時において、前記マ
スクの対向端がほぼ零電位の領域に位置するよう
に、選定されており、前記マスクの前記空対向端
の間の間隔により、前記イオン源から放出される
イオンビームの巾が決定されることを特徴とする
イオン源が提供される。
室と同じ対称軸を有し室を取囲む円筒形加速電
極を含むシステムに使用される本発明の好ましい
実施例において、室の壁厚は、室の壁の厚さの中
に実質的に電界のない領域があるようにするに充
分なもので、この電界のない領域にあるようにマ
スクが位置せしめられ、出口スリツトの側面形は
段の付いた形態を有しスリツトの巾の広い部分が
外側にあつて、スリツトの巾の広い部分の巾は出
口スリツトの外方部分の径方向の深さよりも実質
的に大きくないようにする。
極を含むシステムに使用される本発明の好ましい
実施例において、室の壁厚は、室の壁の厚さの中
に実質的に電界のない領域があるようにするに充
分なもので、この電界のない領域にあるようにマ
スクが位置せしめられ、出口スリツトの側面形は
段の付いた形態を有しスリツトの巾の広い部分が
外側にあつて、スリツトの巾の広い部分の巾は出
口スリツトの外方部分の径方向の深さよりも実質
的に大きくないようにする。
また、このイオン源は、イオン源によつてイオ
ンを生ずべき物質の供給源を与えるために使用で
きる別個のライナーを有することもできる。
ンを生ずべき物質の供給源を与えるために使用で
きる別個のライナーを有することもできる。
次に、添付図面に基づいて本発明の実施例につ
いて本発明を説明する。
いて本発明を説明する。
第１図において、従来の二重陽極型イオン源
は、陰極構造体として作用する金属の管２とこれ
に挿入された絶縁材料の端部プラグ３によつて形
成された円筒形の室１より成る。２つのワイヤ陽
極４の中の１つが図に示されているが、これらの
ワイヤ陽極４は絶縁材料の端部プラグ３によつて
支持され、室１の縦軸および出口スリツト５に関
して対称的に配置されていて、この出口スリツト
５の軸方向の長さはイオン源によつて発生される
イオンビーム６の公称巾を定める。
は、陰極構造体として作用する金属の管２とこれ
に挿入された絶縁材料の端部プラグ３によつて形
成された円筒形の室１より成る。２つのワイヤ陽
極４の中の１つが図に示されているが、これらの
ワイヤ陽極４は絶縁材料の端部プラグ３によつて
支持され、室１の縦軸および出口スリツト５に関
して対称的に配置されていて、この出口スリツト
５の軸方向の長さはイオン源によつて発生される
イオンビーム６の公称巾を定める。
イオン源の図の下に、イオンビーム６内の所望
の密度分布のプロツトが示されていて、且つこの
所望のイオン密度分布の図の下に、実際に発生さ
れるイオン密度分布のプロツトが示されている。
の密度分布のプロツトが示されていて、且つこの
所望のイオン密度分布の図の下に、実際に発生さ
れるイオン密度分布のプロツトが示されている。
前に説明した出口スリツト５の端部の効果が明
らかに示されている。
らかに示されている。
第２図は、イオン源によつて放出されるイオン
が発生される室１の領域を超えるように、スリツ
ト５の端部を延長させることによつてスリツト５
の端部の効果を除去しようとした場合に、どのよ
うなことが生ずるかを示す。この場合にも、イオ
ン分布における尾が明らかに示されている。
が発生される室１の領域を超えるように、スリツ
ト５の端部を延長させることによつてスリツト５
の端部の効果を除去しようとした場合に、どのよ
うなことが生ずるかを示す。この場合にも、イオ
ン分布における尾が明らかに示されている。
第３図は本発明を実施する二重陽極型イオン源
を示す。このイオン源は、従来の二重陽極型イオ
ン源におけるように、２つの中央の陽極ワイヤ３
４を支持する絶縁性の端部キヤツプ３３を嵌めた
陰極構造体として作用するステンレス鋼の管３２
によつて形成されている。管３２は、大体、長さ
12.7cm（５インチ）、内径5.08cm（２インチ）、壁
厚0.317cm（1/8インチ）である。0.317cm（1/8イ
ンチ）巾のスロツト３５が管３の長さにのびてい
る。管３２の各端に、厚さ0.0381cm（0.015イン
チ）で主室３１の内部半径に等しい距離だけ軸方
向にのびるステンレス鋼のリング状のマスク３６
が設けられる。マスク３６とスロツト３５が出口
スリツト３７を画定する。このような寸法とする
ことにより、イオン源が動作している時に、マス
ク３６の対向端が零電位領域内に位置するように
される。管３２の端部はマスク３６を受入れるよ
うに欠除されて、イオン源の長さ全体にわたつて
管３２の外径が同じとなつている。
を示す。このイオン源は、従来の二重陽極型イオ
ン源におけるように、２つの中央の陽極ワイヤ３
４を支持する絶縁性の端部キヤツプ３３を嵌めた
陰極構造体として作用するステンレス鋼の管３２
によつて形成されている。管３２は、大体、長さ
12.7cm（５インチ）、内径5.08cm（２インチ）、壁
厚0.317cm（1/8インチ）である。0.317cm（1/8イ
ンチ）巾のスロツト３５が管３の長さにのびてい
る。管３２の各端に、厚さ0.0381cm（0.015イン
チ）で主室３１の内部半径に等しい距離だけ軸方
向にのびるステンレス鋼のリング状のマスク３６
が設けられる。マスク３６とスロツト３５が出口
スリツト３７を画定する。このような寸法とする
ことにより、イオン源が動作している時に、マス
ク３６の対向端が零電位領域内に位置するように
される。管３２の端部はマスク３６を受入れるよ
うに欠除されて、イオン源の長さ全体にわたつて
管３２の外径が同じとなつている。
イオン源によつて生ずるイオンビーム内のイオ
ン分布が第３図に示されている。大なる改良が得
られたことがわかる。
ン分布が第３図に示されている。大なる改良が得
られたことがわかる。
上記のようなイオン源が同軸円筒形加速電極の
システムに使用される場合には、少くとも最も近
い加速電極（図示していない）による電界がイオ
ン源の出口スリツト３７の中に侵入する。これら
の加速電極による電界は、二重の陽極ワイヤ３４
による室３１内の電界よりもずつと大である。そ
の結果、イオンビームに対する妨害効果はずつと
大で、実際上、極端な場合には、イオンビームの
横断面は楕円形とされ、或いは円形とされる。
システムに使用される場合には、少くとも最も近
い加速電極（図示していない）による電界がイオ
ン源の出口スリツト３７の中に侵入する。これら
の加速電極による電界は、二重の陽極ワイヤ３４
による室３１内の電界よりもずつと大である。そ
の結果、イオンビームに対する妨害効果はずつと
大で、実際上、極端な場合には、イオンビームの
横断面は楕円形とされ、或いは円形とされる。
第４図は外部加速電極を使用するようになつて
いる本発明を実施するイオン源の２つの図を示
す。主室３１の壁厚は、室３１の壁を通しほゞ中
途に電界のない領域があるような厚さに増大さ
れ、前と同様にマスク３６がこの領域内に位置せ
しめられる。これを行う最も都合のよい方法は、
第３図に関して説明したイオン源を使用し、基本
的なイオン源のスリツト３７と一致するように位
置したスロツト４２をもつ適当な厚さのぴつたり
と嵌る外管４１の中に、該イオン源を挿入するこ
とである。スロツト４２は出口スリツト３７より
も長くされる。
いる本発明を実施するイオン源の２つの図を示
す。主室３１の壁厚は、室３１の壁を通しほゞ中
途に電界のない領域があるような厚さに増大さ
れ、前と同様にマスク３６がこの領域内に位置せ
しめられる。これを行う最も都合のよい方法は、
第３図に関して説明したイオン源を使用し、基本
的なイオン源のスリツト３７と一致するように位
置したスロツト４２をもつ適当な厚さのぴつたり
と嵌る外管４１の中に、該イオン源を挿入するこ
とである。スロツト４２は出口スリツト３７より
も長くされる。
スロツト４２の巾がスリツト３７よりも大きく
されると、イオンビームに対する有利な集歛作用
を得ることができる。スリツト３７の外縁におけ
る空間領域が比較的電界のないものとするため
に、スロツト４２の巾は外管４１の壁厚の約２倍
より大きくなつてはならない。
されると、イオンビームに対する有利な集歛作用
を得ることができる。スリツト３７の外縁におけ
る空間領域が比較的電界のないものとするため
に、スロツト４２の巾は外管４１の壁厚の約２倍
より大きくなつてはならない。
使用の際、二重陽極型イオン源は２つの内部イ
オンビームを生ずる。これらの流れの１つは出口
３７に向い、これから出る。他の流れは、直径方
向に相反する方向に流れ、管３２内壁に衝突し、
ここで、熱を発生し、管３２の材料を浸食する。
さらに、イオンの流出するビームは出口スリツト
３７の縁を浸食する。
オンビームを生ずる。これらの流れの１つは出口
３７に向い、これから出る。他の流れは、直径方
向に相反する方向に流れ、管３２内壁に衝突し、
ここで、熱を発生し、管３２の材料を浸食する。
さらに、イオンの流出するビームは出口スリツト
３７の縁を浸食する。
第５図は、使用中に破損したら容易にとりかえ
ることのできる弛くはまつたライナー５１を含
む、本発明を実施するイオン源を示す。ライナー
５１は、主室３１の壁を形成する管３２と同じ材
料でつくることもできるし、或いは、これはそれ
自体の性質に対して選択された材料でつくること
もできる。例えば、これは管３２をつくつた材料
よりも浸食に対する抵抗の大なるものとすること
もできるし、或いは、これはイオン源によつて発
生されたイオンビーム内における該材料のイオン
を与えるように、これに衝突するイオンによつて
スパツタされる材料でつくることもできる。ま
た、これは通常固態であるが、その操作中にイオ
ン源の達する温度で相当な蒸気圧を有し、イオン
源によつて発生されるイオンビーム内で該材料の
イオンを与えるような材料でつくることもでき
る。
ることのできる弛くはまつたライナー５１を含
む、本発明を実施するイオン源を示す。ライナー
５１は、主室３１の壁を形成する管３２と同じ材
料でつくることもできるし、或いは、これはそれ
自体の性質に対して選択された材料でつくること
もできる。例えば、これは管３２をつくつた材料
よりも浸食に対する抵抗の大なるものとすること
もできるし、或いは、これはイオン源によつて発
生されたイオンビーム内における該材料のイオン
を与えるように、これに衝突するイオンによつて
スパツタされる材料でつくることもできる。ま
た、これは通常固態であるが、その操作中にイオ
ン源の達する温度で相当な蒸気圧を有し、イオン
源によつて発生されるイオンビーム内で該材料の
イオンを与えるような材料でつくることもでき
る。
第５図に示すライナー５１はこのような作用に
適応する。ライナー５１が所望の温度に到達する
ようにするために、その厚さはその長さの主部分
にわたつて減少され、従つて、ライナー５１と管
５２の壁の間の熱的接触は減少される。
適応する。ライナー５１が所望の温度に到達する
ようにするために、その厚さはその長さの主部分
にわたつて減少され、従つて、ライナー５１と管
５２の壁の間の熱的接触は減少される。
第６図は、ライナー５１が厚くされた電界画定
端板６１をもつようになつている第５図のイオン
源の変型を示す。イオン源が動作する温度で蒸発
すべき所望の材料を保持するために端板６１に空
所６２が穿孔される。
端板６１をもつようになつている第５図のイオン
源の変型を示す。イオン源が動作する温度で蒸発
すべき所望の材料を保持するために端板６１に空
所６２が穿孔される。
第１図は従来の二重陽極型イオン源の断面と共
に所望のイオンビームの形態、および実際にイオ
ン源から放射されるイオンビームの形態をしてい
る図である。第２図は第１図のイオン源の変型の
断面と共に放射されるイオンビームに対するその
影響を示している図である。第３図は本発明を実
施したイオン源の縦断面と共にこのイオン源によ
つて発生されるイオンビームの形態を示している
図である。第４図は外部電界形成電極と共に使用
される本発明を実施したイオン源の縦断面図およ
び横断面図である。第５図は本発明を実施した他
のイオン源の縦断面図である。第６図は第５図の
イオン源の変型の縦断面図である。 １……室、２……管、３……端部プラグ、４…
…陽極ワイヤ、５……出口スリツト、６……イオ
ンビーム、３１……室、３２……管、３３……端
部プラグ、３４……陽極ワイヤ、３５……スロツ
ト、３６……マスク、３７……出口スリツト、４
１……外管、４２……スロツト、５１……ライナ
ー、６１……端板、６２……空所。
に所望のイオンビームの形態、および実際にイオ
ン源から放射されるイオンビームの形態をしてい
る図である。第２図は第１図のイオン源の変型の
断面と共に放射されるイオンビームに対するその
影響を示している図である。第３図は本発明を実
施したイオン源の縦断面と共にこのイオン源によ
つて発生されるイオンビームの形態を示している
図である。第４図は外部電界形成電極と共に使用
される本発明を実施したイオン源の縦断面図およ
び横断面図である。第５図は本発明を実施した他
のイオン源の縦断面図である。第６図は第５図の
イオン源の変型の縦断面図である。 １……室、２……管、３……端部プラグ、４…
…陽極ワイヤ、５……出口スリツト、６……イオ
ンビーム、３１……室、３２……管、３３……端
部プラグ、３４……陽極ワイヤ、３５……スロツ
ト、３６……マスク、３７……出口スリツト、４
１……外管、４２……スロツト、５１……ライナ
ー、６１……端板、６２……空所。
Claims (1)
- １ 陰極構造体として作用する実質的に円筒形の
壁を有し且つ縦方向の出口スリツト３７が形成さ
れた円筒形の室３１と、該室３１の中央領域内で
該室３１の全長に亘つて延び且つ該室３１の縦軸
および前記出口スリツト３７に関して対称的に配
置された２つの平行な陽極ワイヤ３４とを備えた
イオン源において、前記室３１の外周近傍におい
て前記出口スリツト３７の両端にマスク３６が配
置され、前記室３１の長さ寸法、内径寸法および
円筒壁厚寸法、前記出口スリツト３７の巾寸法お
よび前記マスク３６の長さ寸法および厚さ寸法
は、前記イオン源の作動時において、前記マスク
３６の対向端がほぼ零電位の領域に位置するよう
に、選定されており、前記マスク３６の前記対向
端の間の間隔により、前記イオン源から放出され
るイオンビームの巾が決定されることを特徴とす
るイオン源。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1331078 | 1978-04-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54139000A JPS54139000A (en) | 1979-10-27 |
| JPS6229862B2 true JPS6229862B2 (ja) | 1987-06-29 |
Family
ID=10020642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4152979A Granted JPS54139000A (en) | 1978-04-05 | 1979-04-05 | Improvement of ion source |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4354113A (ja) |
| JP (1) | JPS54139000A (ja) |
| DE (1) | DE2913769A1 (ja) |
| FR (1) | FR2422253A1 (ja) |
| NL (1) | NL7902620A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2837023B2 (ja) * | 1991-05-14 | 1998-12-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | イオン源の寿命を向上させたイオン打ち込み装置 |
| DE4334357A1 (de) * | 1993-10-08 | 1995-04-13 | Zeiss Carl Fa | Sattelfeldquelle |
| US7041984B2 (en) * | 2004-05-20 | 2006-05-09 | Inficon, Inc. | Replaceable anode liner for ion source |
| JP5925084B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2016-05-25 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン生成方法およびイオン源 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1126466A (fr) * | 1955-03-26 | 1956-11-23 | Commissariat Energie Atomique | Nouvelle source productrice d'ions d'éléments réfractaires ou non |
| GB1158782A (en) | 1965-05-14 | 1969-07-16 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to Oscillation Generators |
| US3411035A (en) * | 1966-05-31 | 1968-11-12 | Gen Electric | Multi-chamber hollow cathode low voltage electron beam apparatus |
| GB1414626A (en) | 1971-11-24 | 1975-11-19 | Franks J | Ion sources |
| US3784858A (en) * | 1972-11-24 | 1974-01-08 | J Franks | Ion sources |
| US3831052A (en) * | 1973-05-25 | 1974-08-20 | Hughes Aircraft Co | Hollow cathode gas discharge device |
| GB1488657A (en) * | 1973-09-24 | 1977-10-12 | Ion Tech Ltd | Ion sources |
-
1979
- 1979-04-03 NL NL7902620A patent/NL7902620A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-04-04 FR FR7908537A patent/FR2422253A1/fr active Granted
- 1979-04-05 JP JP4152979A patent/JPS54139000A/ja active Granted
- 1979-04-05 DE DE19792913769 patent/DE2913769A1/de active Granted
-
1980
- 1980-12-30 US US06/221,308 patent/US4354113A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2913769C2 (ja) | 1990-04-05 |
| DE2913769A1 (de) | 1979-11-08 |
| FR2422253B1 (ja) | 1984-02-10 |
| US4354113A (en) | 1982-10-12 |
| FR2422253A1 (fr) | 1979-11-02 |
| NL7902620A (nl) | 1979-10-09 |
| JPS54139000A (en) | 1979-10-27 |
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| JPH0132627B2 (ja) | ||
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