JPH04242049A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH04242049A JPH04242049A JP1380891A JP1380891A JPH04242049A JP H04242049 A JPH04242049 A JP H04242049A JP 1380891 A JP1380891 A JP 1380891A JP 1380891 A JP1380891 A JP 1380891A JP H04242049 A JPH04242049 A JP H04242049A
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Links
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置、イオンビームスパッタリング装置、真空蒸着とイオ
ンビーム照射を併用する薄膜形成装置等に用いられるイ
オン源に関する。
置、イオンビームスパッタリング装置、真空蒸着とイオ
ンビーム照射を併用する薄膜形成装置等に用いられるイ
オン源に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のイオン源の従来例を図4に示す
。
。
【0003】このイオン源は、バケット型イオン源と呼
ばれるものであり、プラズマ8を作るためのプラズマ生
成容器2と、その出口部に設けられていてプラズマ8か
ら電界の作用でイオンビーム14を引き出す引出し電極
系10とを備えている。
ばれるものであり、プラズマ8を作るためのプラズマ生
成容器2と、その出口部に設けられていてプラズマ8か
ら電界の作用でイオンビーム14を引き出す引出し電極
系10とを備えている。
【0004】プラズマ生成容器2の壁面には、中性ガス
や金属蒸気等のイオン化物質を導入する導入口4が設け
られており、内部には熱電子放出用のフィラメント6が
設けられている。
や金属蒸気等のイオン化物質を導入する導入口4が設け
られており、内部には熱電子放出用のフィラメント6が
設けられている。
【0005】引出し電極系10は、この例では3枚の多
孔電極11〜13から成る。
孔電極11〜13から成る。
【0006】そして、フィラメント6にはフィラメント
電源16が、フィラメント6とプラズマ生成容器2間に
はアーク電源18が、このアーク電源18の負側等とア
ース間には引出し電源20が、それぞれ接続されている
。また、電極11は抵抗22によってフローティング電
位にされ、電極12は抑制電源24によって負電位にさ
れる。電極13は接地されている。
電源16が、フィラメント6とプラズマ生成容器2間に
はアーク電源18が、このアーク電源18の負側等とア
ース間には引出し電源20が、それぞれ接続されている
。また、電極11は抵抗22によってフローティング電
位にされ、電極12は抑制電源24によって負電位にさ
れる。電極13は接地されている。
【0007】動作例を説明すると、プラズマ生成容器2
内を真空排気すると共にそこに導入口4からイオン化物
質を導入し、フィラメント6を加熱してそこから熱電子
を放出させる。このとき、フィラメント6とプラズマ生
成容器2間にアーク電源18によって後者が正電位にな
るように電圧を印加しておくと、熱電子がプラズマ生成
容器2に向かって加速され、これがイオン化物質と衝突
してそれを電離し、それによってフィラメント6とプラ
ズマ生成容器2間でアーク放電が起こり、プラズマ8が
作られる。そして、このプラズマ8から、引出し電極系
10を介して電界の作用でイオンビーム14が引き出さ
れる。
内を真空排気すると共にそこに導入口4からイオン化物
質を導入し、フィラメント6を加熱してそこから熱電子
を放出させる。このとき、フィラメント6とプラズマ生
成容器2間にアーク電源18によって後者が正電位にな
るように電圧を印加しておくと、熱電子がプラズマ生成
容器2に向かって加速され、これがイオン化物質と衝突
してそれを電離し、それによってフィラメント6とプラ
ズマ生成容器2間でアーク放電が起こり、プラズマ8が
作られる。そして、このプラズマ8から、引出し電極系
10を介して電界の作用でイオンビーム14が引き出さ
れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記イオン
源においては、プラズマ8中のイオンの一部は、アーク
電源18の電圧によって、電子とは逆に、フィラメント
6に向かって加速される。従って、当該イオンによって
フィラメント6がスパッタされ、それによってフィラメ
ント6の、ひいては当該イオン源の寿命が短くなるとい
う問題がある。特に、イオン化物質に酸素等の活性ガス
を用いた場合、フィラメント6の寿命は極端に短くなる
。
源においては、プラズマ8中のイオンの一部は、アーク
電源18の電圧によって、電子とは逆に、フィラメント
6に向かって加速される。従って、当該イオンによって
フィラメント6がスパッタされ、それによってフィラメ
ント6の、ひいては当該イオン源の寿命が短くなるとい
う問題がある。特に、イオン化物質に酸素等の活性ガス
を用いた場合、フィラメント6の寿命は極端に短くなる
。
【0009】また、フィラメント6がスパッタされるこ
とにより、プラズマ8中にフィラメント6の構成物質に
よる不純物イオンが混じるので、不純物の少ないイオン
ビーム14を得ることが難しいという問題もある。
とにより、プラズマ8中にフィラメント6の構成物質に
よる不純物イオンが混じるので、不純物の少ないイオン
ビーム14を得ることが難しいという問題もある。
【0010】そこでこの発明は、寿命が長く、しかも不
純物の少ない良質のイオンビームを引き出すことができ
るイオン源を提供することを主たる目的とする。
純物の少ない良質のイオンビームを引き出すことができ
るイオン源を提供することを主たる目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、この発明のイオン源は、イオン化物質が導入されるプ
ラズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の壁面に設け
られた透明の導入窓と、この導入窓を通してプラズマ生
成容器内にレーザ光を入射させるレーザ光源と、プラズ
マ生成容器内に設けられていてそこに導入されたレーザ
光を繰り返して反射させる少なくとも一組の反射鏡と、
プラズマ生成容器内で作られたプラズマからイオンビー
ムを引き出す引出し電極系とを備えることを特徴とする
。
、この発明のイオン源は、イオン化物質が導入されるプ
ラズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の壁面に設け
られた透明の導入窓と、この導入窓を通してプラズマ生
成容器内にレーザ光を入射させるレーザ光源と、プラズ
マ生成容器内に設けられていてそこに導入されたレーザ
光を繰り返して反射させる少なくとも一組の反射鏡と、
プラズマ生成容器内で作られたプラズマからイオンビー
ムを引き出す引出し電極系とを備えることを特徴とする
。
【0012】
【作用】上記構成によれば、プラズマ生成容器内に導入
されたイオン化物質は、レーザ光源から発せられ、導入
窓を通して導入されたレーザ光によって光イオン化され
、それによってプラズマ生成容器内に無放電でプラズマ
が作られる。このとき、レーザ光は反射鏡によって繰り
返して反射されるので、その吸収経路長が長くなり、こ
れによって効率的なイオン化が行われる。そして、この
ようにして作られたプラズマから、引出し電極系を経由
してイオンビームを引き出すことができる。
されたイオン化物質は、レーザ光源から発せられ、導入
窓を通して導入されたレーザ光によって光イオン化され
、それによってプラズマ生成容器内に無放電でプラズマ
が作られる。このとき、レーザ光は反射鏡によって繰り
返して反射されるので、その吸収経路長が長くなり、こ
れによって効率的なイオン化が行われる。そして、この
ようにして作られたプラズマから、引出し電極系を経由
してイオンビームを引き出すことができる。
【0013】
【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るイオン源
をその電源と共に示す断面図である。図4の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
をその電源と共に示す断面図である。図4の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
【0014】このイオン源は、従来例と違ってフィラメ
ントを用いておらず、無放電型とも言えるものである。
ントを用いておらず、無放電型とも言えるものである。
【0015】その代わりに、前述したようなプラズマ生
成容器2の壁面に透明の導入窓26を取り付け、外部に
設けたレーザ光源34から発せられたレーザ光36を、
この導入窓26を通してプラズマ生成容器2内に導入す
ることができるようにしている。導入窓26の部分は真
空気密が保たれている。
成容器2の壁面に透明の導入窓26を取り付け、外部に
設けたレーザ光源34から発せられたレーザ光36を、
この導入窓26を通してプラズマ生成容器2内に導入す
ることができるようにしている。導入窓26の部分は真
空気密が保たれている。
【0016】更に、プラズマ生成容器2内にこの例では
一組の反射鏡(凹面鏡)30および32を設けて、導入
されたレーザ光36を繰り返して反射させ、それによっ
てレーザ光36がプラズマ生成容器2内を何回も往復し
て、導入されたイオン化物質に吸収される経路長ができ
るだけ長くなるようにしている。
一組の反射鏡(凹面鏡)30および32を設けて、導入
されたレーザ光36を繰り返して反射させ、それによっ
てレーザ光36がプラズマ生成容器2内を何回も往復し
て、導入されたイオン化物質に吸収される経路長ができ
るだけ長くなるようにしている。
【0017】このような構成によれば、導入口4からプ
ラズマ生成容器2内に導入された中性ガスや金属蒸気等
のイオン化物質は、レーザ光源34から発せられ、導入
窓26を通して導入されたレーザ光36によって光イオ
ン化(光電離)され、それによってプラズマ生成容器2
内に無放電でプラズマ8が作られる。
ラズマ生成容器2内に導入された中性ガスや金属蒸気等
のイオン化物質は、レーザ光源34から発せられ、導入
窓26を通して導入されたレーザ光36によって光イオ
ン化(光電離)され、それによってプラズマ生成容器2
内に無放電でプラズマ8が作られる。
【0018】このとき、レーザ光36は、前述したよう
にプラズマ生成容器2内において反射鏡30、32によ
って繰り返して反射されるので、その吸収経路長が長く
なり、これによって効率的なイオン化が行われる。
にプラズマ生成容器2内において反射鏡30、32によ
って繰り返して反射されるので、その吸収経路長が長く
なり、これによって効率的なイオン化が行われる。
【0019】そして、このようにして作られたプラズマ
8から、引出し電極系10を介して電界の作用でイオン
ビーム14が引き出される。
8から、引出し電極系10を介して電界の作用でイオン
ビーム14が引き出される。
【0020】このように、このイオン源では、寿命を短
くする原因になるフィラメントを用いていないので、寿
命が非常に長くなる。このことは、イオン化物質として
不活性ガスを用いる場合は勿論のこと、酸素等の活性ガ
スや金属蒸気を用いる場合においても同じである。
くする原因になるフィラメントを用いていないので、寿
命が非常に長くなる。このことは、イオン化物質として
不活性ガスを用いる場合は勿論のこと、酸素等の活性ガ
スや金属蒸気を用いる場合においても同じである。
【0021】また、フィラメントを用いていないので、
プラズマ8中にフィラメント構成物質が不純物イオンと
して混入する恐れがなく、従って不純物の少ない良質の
イオンビーム14を引き出すことができる。
プラズマ8中にフィラメント構成物質が不純物イオンと
して混入する恐れがなく、従って不純物の少ない良質の
イオンビーム14を引き出すことができる。
【0022】なお、プラズマ生成容器2内に導入された
レーザ光36がイオン化物質に殆ど吸収される場合は、
導入窓26のみを設ければ良いが、そうでない場合は、
レーザ光36がプラズマ生成容器2の内壁に当たって壁
面材の蒸発等を起こし、それが最終的にイオンビーム1
4内に混入する恐れがあるので、その場合は、この実施
例のように、レーザ光36の導出窓28を設けて、不要
なレーザ光36をプラズマ生成容器2外に導出するよう
にするのが好ましい。
レーザ光36がイオン化物質に殆ど吸収される場合は、
導入窓26のみを設ければ良いが、そうでない場合は、
レーザ光36がプラズマ生成容器2の内壁に当たって壁
面材の蒸発等を起こし、それが最終的にイオンビーム1
4内に混入する恐れがあるので、その場合は、この実施
例のように、レーザ光36の導出窓28を設けて、不要
なレーザ光36をプラズマ生成容器2外に導出するよう
にするのが好ましい。
【0023】また、レーザ光源34からのレーザ光36
はパルス、連続波(CW)のどちらでも良く、またレー
ザ光36の波長、光イオン化のメカニズム(即ち一気に
イオン化するか、何段階かでイオン化するか)等も任意
であり、要はイオン化物質を光イオン化できれば良い。
はパルス、連続波(CW)のどちらでも良く、またレー
ザ光36の波長、光イオン化のメカニズム(即ち一気に
イオン化するか、何段階かでイオン化するか)等も任意
であり、要はイオン化物質を光イオン化できれば良い。
【0024】また、常温で液体や固体の物質のイオンビ
ーム14を得たいときは、イオン化物質として、これら
のフッ化物、塩化物等の化合物ガスを用いることがある
が、これらのガスを使用する場合は、特定の波長のレー
ザ光36を使用することにより、イオン化したい物質の
みを優先的に(選択的に)イオン化して、より不純物の
少ないイオンビーム14をより効率的に得ることもでき
る。
ーム14を得たいときは、イオン化物質として、これら
のフッ化物、塩化物等の化合物ガスを用いることがある
が、これらのガスを使用する場合は、特定の波長のレー
ザ光36を使用することにより、イオン化したい物質の
みを優先的に(選択的に)イオン化して、より不純物の
少ないイオンビーム14をより効率的に得ることもでき
る。
【0025】次に、上記のようなイオン源、特にその引
出し電極系10を構成する最上流側の電極(正電極)1
1に対する電源の接続の仕方の例を幾つか説明する。
出し電極系10を構成する最上流側の電極(正電極)1
1に対する電源の接続の仕方の例を幾つか説明する。
【0026】図1は、基本的な接続の仕方であり、プラ
ズマ生成容器2および電極11を並列接続して、これに
引出し電源20の正側を接続している。
ズマ生成容器2および電極11を並列接続して、これに
引出し電源20の正側を接続している。
【0027】プラズマ8が比較的薄い場合は、図2に示
すように、直流電源38によってプラズマ生成容器2と
電極11との間に電圧をかければ、ある程度電界がプラ
ズマ8中に浸透し、プラズマ8中のイオンを電極11側
へ引っ張ることができるので、効率良くイオンビーム1
4を引き出すことができる。
すように、直流電源38によってプラズマ生成容器2と
電極11との間に電圧をかければ、ある程度電界がプラ
ズマ8中に浸透し、プラズマ8中のイオンを電極11側
へ引っ張ることができるので、効率良くイオンビーム1
4を引き出すことができる。
【0028】プラズマ8が高密度プラズマの場合は、図
2の方法ではプラズマ8中に電界が浸透しにくく、また
浸透してプラズマ8中のイオンを電極11側へ引っ張っ
ても、その数が多いため、分離したイオンと電子間で逆
の電界が働き、結局、イオンを電極11側へ引っ張る電
場が形成されなくなる。この場合は、図3に示すように
、プラズマ生成容器2と電極11との間に高抵抗40を
入れて電極11をフローティング電位として、プラズマ
8中のイオンを電極11側へ拡散させてやるようにすれ
ば良く、このようにすると効率良くイオンビーム14を
引き出すことができる。
2の方法ではプラズマ8中に電界が浸透しにくく、また
浸透してプラズマ8中のイオンを電極11側へ引っ張っ
ても、その数が多いため、分離したイオンと電子間で逆
の電界が働き、結局、イオンを電極11側へ引っ張る電
場が形成されなくなる。この場合は、図3に示すように
、プラズマ生成容器2と電極11との間に高抵抗40を
入れて電極11をフローティング電位として、プラズマ
8中のイオンを電極11側へ拡散させてやるようにすれ
ば良く、このようにすると効率良くイオンビーム14を
引き出すことができる。
【0029】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、寿命を
短くする原因になるフィラメントを用いていないので、
当該イオン源の寿命を長くすることができる。また、プ
ラズマ中にフィラメント構成物質が不純物イオンとして
混入する恐れがないので、不純物の少ない良質のイオン
ビームを引き出すことができる。
短くする原因になるフィラメントを用いていないので、
当該イオン源の寿命を長くすることができる。また、プ
ラズマ中にフィラメント構成物質が不純物イオンとして
混入する恐れがないので、不純物の少ない良質のイオン
ビームを引き出すことができる。
【図1】 この発明の一実施例に係るイオン源をその
電源と共に示す断面図である。
電源と共に示す断面図である。
【図2】 電源の接続の仕方の他の例を示す図である
。
。
【図3】 電源の接続の仕方の更に他の例を示す図で
ある。
ある。
【図4】 従来のイオン源の一例をその電源と共に示
す断面図である。
す断面図である。
2 プラズマ生成容器
8 プラズマ
10 引出し電極系
14 イオンビーム
26 導入窓
30,32 反射鏡
34 レーザ光源
36 レーザ光
Claims (1)
- 【請求項1】 イオン化物質が導入されるプラズマ生
成容器と、このプラズマ生成容器の壁面に設けられた透
明の導入窓と、この導入窓を通してプラズマ生成容器内
にレーザ光を入射させるレーザ光源と、プラズマ生成容
器内に設けられていてそこに導入されたレーザ光を繰り
返して反射させる少なくとも一組の反射鏡と、プラズマ
生成容器内で作られたプラズマからイオンビームを引き
出す引出し電極系とを備えることを特徴とするイオン源
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1380891A JPH04242049A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1380891A JPH04242049A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | イオン源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04242049A true JPH04242049A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11843574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1380891A Pending JPH04242049A (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | イオン源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04242049A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6140656A (en) * | 1995-01-10 | 2000-10-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ion implantation apparatus, ion implantation method and semiconductor device |
WO2008140210A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Hyundai Calibration & Certification Technologies Co., Ltd. | Soft x-ray photoionization charger |
JP2018501468A (ja) * | 2014-11-19 | 2018-01-18 | トライ アルファ エナジー, インコーポレイテッド | 中性ビーム注入器のための光子中性化装置 |
-
1991
- 1991-01-10 JP JP1380891A patent/JPH04242049A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6140656A (en) * | 1995-01-10 | 2000-10-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ion implantation apparatus, ion implantation method and semiconductor device |
WO2008140210A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Hyundai Calibration & Certification Technologies Co., Ltd. | Soft x-ray photoionization charger |
JP2018501468A (ja) * | 2014-11-19 | 2018-01-18 | トライ アルファ エナジー, インコーポレイテッド | 中性ビーム注入器のための光子中性化装置 |
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