JPS6276144A - ビ−ムプラズマ型イオン銃 - Google Patents

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】 し産業上の利用分野Ｊ この発明はエツチング、デポジション、スバ・ツタ等の
微細加工に使用されるイオンビーム装置のイオン銃に関
し、特に金属源用のビームプラズマ型イオン銃に関する
ものである。

〔従来の技術〕

一般に安定なイオンの引出しを行わせる方法として電子
ビームの作る負の電位の谷にイオンを捕捉して引出しビ
ームプラズマ型イオン銃が用いられている。

従来のビームプラズマ型イオン銃ては、カソードは金属
円筒からなり、外側に巻いたフィラメントからの電子衝
ゴ２によって電子ビームを発生し、アノードで電子ビー
ムを加速しアノードに続いて設けられたドリフトチュー
ブ５ダーゲ・ソｌ〜チェンバそれぞれの電位をアノード
より階段的に高くし、電位傾度をもなせプラズマ内のイ
オンとアノ−１一端へ加速してイオンビームを発生して
いた。

〔発明が解決しようとする問題点゛〕

ト述した従束のビームプラズマ型、イオン銃は、カッ−
１−形状か加熱フィラメンｌ”　＋　’ＪＬ属円筒等そ
の構成要素が予〈なっていること、またアノード以降、
降のトリフｌ〜チューフクーゲッ１〜チェンバにち電圧
を印加するため、それぞれを絶縁する必や性らあること
等構造が複雑化するととらにターゲラ１、チェンバ内で
の操作性が悪くなること、史に電界領域でイオン化する
ためイオン初速度が揃わないことなとから細いイオンビ
ームを得るのか難しくｋＴＬ度が１−”らない等の欠点
を有していた。

本発明の目的は、カソードに直熱形フィラメントを用い
、２段加速とし、初段加速用電極にイオン加速１７！！
能をもたせ、アノード以降の後段加速電極を無くすこと
により電極構造を簡素化させ、且つ集束電子ビームによ
り長い距離をイオン化させ、高輝度のイオンビームを得
ることができるビームプラズマ型イオン銃を提供するに
ある。

・問題点を解決するための手段〕 本発明のビームプラズマ型イオン銃は、中心部に細孔を
有する直熱形リボンフィラメントからなるカソードとア
ノードとこのカソードとアノードの間に設けられ前記ア
ノードより負電位とした引出電極およびウニネルｌ〜を
有する電子銃と、ターゲラＩ・チェンバーと、前記電子
銃が発生する電子ビームを通して前記ターゲラ）・チェ
ンバー内に配置されたターゲットに照射させる細管と、
この細管の外周に配置され前記電子ビームを収束させる
ための電磁レンズと３含み、前記ターゲットからのイオ
ンビームが前記電子ビームの進路を遡り前記引出電極に
より加速されて前記細孔より出射されることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明のビームプラズマ型イオン銃において、電子ビー
ムは直熱形フィラメントで発生され、引出電極、アノー
ドにより比較的高電圧で加速される。引出電極は、アノ
ードより負電位が印加されており初段加速を行う。この
加速された電子ビームは、電磁レンズにより集束されつ
つ細管を通過し、ターゲットチェンバに達する。このタ
ーゲットチェンバでは、金属をイオン化する際には金属
クーデ・／１〜に電−ｒ−ビームを集束させて該金属を
局所ＩＪ［１熱し徐々に蒸発させ電子ビームとの衝突電
膚によりイオン化する。

アノードからターゲットチェンバまでは全て同電位であ
り、無電界領域でイオン化され、発生したイオンは電子
ビームの進路を遡り、引出電極により加速され、カソー
ドのリボンフィラメン１−の中心部の細孔を通過し、イ
オンビームとして照射される。このように、７７ノード
電極以降に電極を構成せず、無電界領域でイオン化する
ことによりイオンのｍ速度を揃えることかでき高輝度の
イオンビームを発生することができる。

１実施例］ 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。カソードｌ
は第２図に示すように細孔１３を有するりボン７　（ラ
メ７　！−７’ｌｌ）らなり、２５００　”　ＫｆＪ、
、ｈに直接加熱されると共にアノード２との間に１００
　Ｋ　Ｖへ、１５０　Ｋ〜′の負の高電圧（加速電圧１
８）が印加され、電ｆ−ビームを発生加速する。その際
のビーム電流の制御はウニネル１へ３にバイアス電圧１
６を印加して行う。引出電極・４にはアノード２とカソ
ードｌの間の電圧、例えばカソード１に対し正の５０Ｋ
Ｖを印加し、初段加速電圧１７とする。カソード１．ア
ノード２．ウェネルト３および引出電極４を設けた電子
銃とターゲットチェンバ８の間には細管６が設けられ、
加速された電子ビーム５は、徐々に拡がりつつ細管６に
進入するが細管６の外側に配置した電磁レンズ７により
除々に集束されターゲラ１〜チエンバ８に導入される。

電子銃とターゲットチェンバ８それぞれ（こは排気口９
．１０に連なる専用の真空排気系を（荊疋ており（図示
せず）、電子銃内は電子ビー、ムを発生するに必要なＩ
　Ｘ　１０−″′Ｔｏｒｒ以゛ドの高真空に作詩される
一方、ターゲラＩ・チェンバ８は、同様に高真空に排気
されるが、クーデ・１トチェシバ８内の金属ターゲラ１
〜１２が電子ビーム照射によ蒸発しガス化する際に圧力
上洋を招き、真空度が低］マし、Ｌ　Ｘ　１０　”〜１
０−’Ｔｏｒｒ程度の雰囲気になっても運転することが
できる。細管６は電子銃とターゲットチェンバ８間の差
圧を保持できるよう、その口径を定めである。本実施例
では、その口径を１５ミリメー１〜りとしている。　金
属ターゲラ１〜１２をイオン化する際には、一旦ターゲ
ットチェンバＳ内を十分に真空排気後、金属ターゲット
１２に電子ビームを電磁レンズ７により集束して照射し
金属を溶かして蒸発させ、蒸発金属と電子ビームの衝突
電離により行う。

尚、金属ターゲット１２の交換はターゲットチェンバ８
に設けられたサービス口１１により行なわれる。

このイオン化を生じる領域はクーゲ・１１〜チエンバ８
のみでなく細管部６に於ても生じる７発生した一イオン
は発生部位では周囲がアノード２と同じ；１１位であり
電界の影響を受けないので、拡散により軸方向に細管６
を電子ビームと逆方向に遡りアノード２に達し、引出電
極４の負電位により引っ張られ加速される。加速された
イオンは第２図に示すカソード１をなすリボンフィラメ
ントの中心部に設けられた刑ｒ１１３を通過し、イオン
ビームト１として射出される。

本実施例では、カソード１のリボンフィラメントの幅Ｗ
を２ミリメートルとし、細孔１３の直径を０．５ミリメ
ー１〜ルとしである。

！′発明の効果１ 以上述べたとおり本発明は、電子ビームを発生ずる電極
部の構造を争純化でき、イオン化域の’ｔＬ極に複数の
電圧を加えることがないため構造を簡素化でき無電界領
域でイオン化することにより、指向性のよい高輝度のイ
オンビームを射出することができ、微細加工を高効率に
実現することができる４ １４゛１而の筒中、な説明 第１図は本発明一実施例の構成図、第２図は第１図に於
けるカソード１の主要部を示す斜視図である５ ■・・・カソード、２・・・アノード、３・・・ウニネ
ル何〜２４・・・引出電極、５・・電子ビーム、６・・
・細管、７・・・ｔｍレンズ、８・・・ターゲットチェ
ンバ、９，１０・・°排気、１１・・・サービス口、１
３・・・細孔、１４・・・イオンビーム、１６・・・バ
イアス電圧、１７・・・初段加速電圧、１８・・・加速
電圧。

代理人　弁理士　　内　原　　　昔゛′。

子　ｌ　　阿 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心部に細孔を有する直熱型リボンフィラメントからな
   るカソードとアノードとこのカソードとアノードの間に
   設けられ前記アノードより負電位とした引出電極および
   ウェネルトを有する電子銃と、ターゲットチェンバーと
   、前記電子銃が発生する電子ビームを通して前記ターゲ
   ットチェンバー内に配置されたターゲットに照射させる
   細管と、この細管の外周に配置され前記電子ビームを収
   束させるための電磁レンズとを含み、前記ターゲットか
   らのイオンビームが前記電子ビームの進路を遡り前記引
   出電極により加束されて前記細孔より出射されることを
   特徴とするビームプラズマ型イオン銃。