JPS6340236A

JPS6340236A - イオン源

Info

Publication number: JPS6340236A
Application number: JP61182444A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Nakamura; 強中村; Yutaka Kawase; 河瀬　豊; Hideki Kobayashi; 英樹小林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1988-02-20

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〕本発明はイオン源に関し、特にイオンビーム装置に用い
るイオン源に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のイオン源は、通常、連続的にイオンを発
生させている。例えば、特開昭５９−１６７９４４で公
開されているデュオプラズマトロン形イオン源は従来の
代表的なイオン源であり、第２図に示すように、カソー
ド６１と中間電極６２及びアノード６３間にガス導入装
置６４から所定のガスを導入し、放電電源６５及び安定
化抵抗６６の助けによりプラズマ６７を形成する。そし
て、加速電源６８によりアノード６３等よりも負の電位
にされた引出電極６９により正電荷のイオンビーム７０
をプラズマ６７から引出している。イオンビーム７０は
連続的に取出されるので、試料への照射を中断するには
、イオンビーム７０を１扁向していわゆるブランキング
ターゲット（図示せず）で受止めるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のイオン源は、イオンビームを連続的に発
生させ、試料への照射を中断するにはプランキングター
ゲラＩ・で阻止するようイオンビームを偏向する手段を
とっていたので、特に、比較的大きなイオンビーム出力
（電流や加速電圧〉を用いる装置の場合、プランキング
ターゲラ１〜の損傷が激しかったりイオンビーム通路が
汚染され易いという欠点がある。

又、この偏向が試料照射位置におけるイオンビームのぼ
けの原因とならないようにするためには、偏向系の構成
及び配置を適切にしなければならないという欠点がある
。

更に、上述した偏向系やブランキングターゲットを設け
るために、イオンビーム通路をより短縮してイオンビー
ムの質を向上する上での障害になるという欠点がある。

本発明の目的は、偏向手段やプランキングターゲラ１−
を設けることを要せずイオンビームのぼけの発生要因を
削減しかつイオンビーム通路の汚染が少く、イオンビー
ム通路を短縮できるイオン源を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のイオン源は、電子放出面の中央にイオン通過孔
を有するカソードと該カソードに対向する引出電極と前
記カソードと引出電極の中間に設ける電子ビーム制御電
極とを備え、イオン化空間における所定のガスのイオン
化励起を行うパルス状電子ビームを発生する電子銃と、
前記電子ビーム制御電極と前記カソードとの間にパルス
状電圧を供給するビーム制御電源とを含んで構成される
。

〔作用〕

次に、本発明の作用について図面を参照して説明する。

第３図は本発明の動作原理を説明するためのイオン源の
断面図である。

第３図において、イオン通過孔を有するカソード３２か
らの放出電子が引出電極３４で引出され、更に、アノー
ド３５で加速されてイオン化用電子ビーム３６として、
アノード３５と電子コレクタ３９との間のイオン化（プ
ラズマ）空間３７においてガス導入装置３８から導入さ
れるガスのイオン化を行う。

イオン化空間３７は等電位空間であり、ここに進入する
イオン化用電子ビーム３６の突質的走行距離をのばしイ
オン化の機会を増加させるために、集束コイル４４を設
けるのが有利である。

イオン化空間３７に形成されるイオンと電子からなるプ
ラズマから、正イオンが引出電極３４により引出され、
カソード３２のイオン通過孔を通り抜けて図の下方に向
かって進行するイオンビーム４５が得られる。

カソード３２と引出電極３４の空間に配置された電子ビ
ーム制御電極としてのグリッド３３の電位をカソード３
２の電位に対し所定の負の値とすると、いわゆる、３極
管作用により電子ビーム放出を制御することができ、パ
ルス電源５１がらパルス状電圧を与えることにより、イ
オン化用電子ビーム３６をパルス状に発生させることが
可能である。

このパルス状電子ビームにより、イオンビーム４５もパ
ルス状に発生させることができる。なお、第３図におい
て、排気口４１，４２．４３はそれぞれの真空排気系に
つながり、各電極やイオン化空間をそれぞれ所定の真空
状態にする働きをする。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例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を用いるイオンビーム装置の
断面斜視図である。

第１図に示すイオンビーム装置は、イオン源３１とイオ
ンビーム光学系５２とを含んで構成される。

第１図において、イオン源３１の中央にイオン通過孔を
有し方形の電子放出面を備えたカソード３２と電子ビー
ム制御電極としてのグリッド３３と引出電極３４から成
る電子銃で制御し形成した電子ビーム（図示せず）は、
アノード３５で更に加速されて、アノード３５と電子コ
レクタ３９との間のイオン化空間で所定のガス（例えば
、電子コレクタ３９の蒸発物）をイオン化する。

集束コイル４４は電子ビームにらせん運動を行わせるな
どにより、実効的な電子ビームの走行距離を増加させイ
オン化効率を高める。

グリッド３３とカソード３２の間には直流バイアス電源
５０とパルス電源５１からパルス状制御電圧が印加され
、これによりパルス状電子ビームが発生する。

そして、このパルス状電子ビームにより発生したイオン
ビーム４５がパルス状となって、イオン化空間から引出
電極３４で引出されカソード３２の中央孔を通過してイ
オンビーム光学系５２に進入する。

イオン源３１で発生したパルス状のイオンビーム４５は
コンデンサレンズ３の集束作用によりウィンフィルタ４
のほぼ中心位置にクロスオーバを形成し、次に対物レン
ズ６で試料台１４上のターゲット７にその像を結び、タ
ーゲット７の処理や加工が行われる。

ウィンフィルタ４において、Ｓ磁極板８とＮ磁極板９間
に形成される磁界でイオンビーム４５を偏向しようとす
る作用が、静電偏向板１０．１．１間の電界でちょうど
打消される特定のイオン種だけが絞り５の孔を通り抜け
る。比電荷（電荷／質量〉の異なるＡイオン種１２やＢ
イオン種１３は絞り５で阻止されてターゲット７には達
しない。

従って、特定のイオン種のみからなるパルス状のイオン
ビームでターゲット７の処理や加工を行うことができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のイオン源は、連続的なイオ
ンビームの代りに間欠的なイオンビームを発生させるこ
とにより、ブランキングターゲット等を用いなくてすむ
ので、ブランキングターゲットにイオンビームを当てる
ことによるイオンビーム通路への汚染を減少できるとい
う効果がある。

又、ブランキング用偏向系やブランキングターゲットを
省くことにより、イオンビーム光学系の構成の自由度が
増しイオンビームのぼけの発生要因を削減できるという
効果がある。

特に、試料に比較的大出力のイオンビームを当てて処理
あるいは加工したい場合に、上述した利点が顕著となり
、パルス状であることにより、試料の温度上昇を抑えて
処理や加工の精度を向上できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を用いたイオンビーム装置の
断面斜視図、第２図は従来のイオン源の一例の断面図、
第３図は本発明の動作原理を説明するためのイオン源の
断面図である。３・・・コンデンサレンズ、４・・・ウィンフィルタ、
５・・・絞り、６・・・対物レンズ、７・・・ターゲラ
１〜．８・・Ｓ［極板、９・・・Ｎ磁極板、１０．１１
・・・静電偏向板、１２・・・Ａイオン種、１３・・・
Ｂイオン種、１４・・・試料台、３１・・・イオン源、
３２・・・カソード、３３・・・グリッド、３４・・・
引出電極、３５・−・アノード、３６・・・イオン化用
電子ビーム、３７・・・イオン化空間、３８・・・ガス
導入装置、３９・・・電子コレクタ、４１，４２．４３
・・・排気口、４４・・・集束コイル、４５・・・イオ
ンビーム、５０・・・バイアス電源、５１・・・パルス
電源、５２・・・イオンビーム光学系、６１・・・カソ
ード、６２・・・中間電極、６３・・・アノード、６４
・・・ガス導入装置、６５・・・放電電源、６６・・・
安定化抵抗、６７・・・プラズマ、６８・・・加速電１
Ｎ５．）′

Claims

【特許請求の範囲】

電子放出面の中央にイオン通過孔を有するカソードと該
カソードに対向する引出電極と前記カソードと引出電極
の中間に設ける電子ビーム制御電極とを備え、イオン化
空間における所定のガスのイオン化励起を行うパルス状
電子ビームを発生する電子銃と、前記電子ビーム制御電
極と前記カソードとの間にパルス状電圧を供給するビー
ム制御電源とを含むことを特徴とするイオン源。