JPS63121234A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPS63121234A JPS63121234A JP61266544A JP26654486A JPS63121234A JP S63121234 A JPS63121234 A JP S63121234A JP 61266544 A JP61266544 A JP 61266544A JP 26654486 A JP26654486 A JP 26654486A JP S63121234 A JPS63121234 A JP S63121234A
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- 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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多量にイオンを放出するイオン源に関するも
のである。
のである。
イオン発生源の一つとしては、従来、デュオプラズマト
ロン形イオン源があり、その電極構成を第２図に示す。
ロン形イオン源があり、その電極構成を第２図に示す。
第２図において、１は純鉄製の円錐台形陽極、２２は純
鉄製の円錐台形陰極、３は円筒形のフェライト磁石、４
および２５はそれぞれ陽極１および陰極２２の円錐台頂
部にあけられた放電孔、７はイオン引出し電極、８はイ
オン放出孔、９はイオンビーム、１０は放電用直流高圧
電源、ＩＬはイオン引出し直流高圧電源、１２は電子エ
ミッタ、１３は電子放出電源である。上記イオン源の電
極はつぎのように構成されている。円錐台形陽極１と円
錐台形陰極２２との間に円筒形のフェライト磁石３を挟
み、上記陽極１と陰極２２との間は電気的に絶縁されて
いる。また、上記陽極ｌおよび陰極２２は純鉄製であっ
て、フェライト磁石３のＮ極を出た磁力線は陽極１の中
を通って陰極２２に入リフエライト磁石３のＳ極に戻る
。したがって、上記放電孔４および２５の間には磁界が
集中している。電源１０．１１．１３以外の要素を真空
容器に収めて十分に排気したのち１例えばアルゴンガス
を１０−２〜１０”” Ｔｏｒｒの圧力になるまで導入
する。ここで陽極１が正電位、陰極２２が負電位になる
ように放電用直流高圧電源１０を印加すると、放電孔４
と２５との間で放電がおこりプラズマを発生する。上記
プラズマ中で放電孔２５を出た電子は、放電孔４に向っ
て加速される。上記電子の運動方向は、放電孔４から放
電孔２５に向う磁力線にほぼ平行で、上記電子は磁力線
に拘束されて放電孔４と放電孔２５との間に集中し、ア
ルゴンのガス分子と衝突を繰返し、多量のアルゴンイオ
ンを発生させることにより、高密度のプラズマが得られ
る。この状態でイオン引出し電極７には、イオン引出し
直流高圧電源１１により陰極２２に対して負電位が印加
されていて、放電孔４，２５の間に形成しているプラズ
マからイオンを引出す。これがイオンビーム９となって
イオン放出孔８から放出される。また、電子エミッタ１
２と陽極１との間には、上記電子エミッタ１２に対して
陽極１が正電位になるように、電子放出電源１３によっ
て直流高電圧が印加されており。
鉄製の円錐台形陰極、３は円筒形のフェライト磁石、４
および２５はそれぞれ陽極１および陰極２２の円錐台頂
部にあけられた放電孔、７はイオン引出し電極、８はイ
オン放出孔、９はイオンビーム、１０は放電用直流高圧
電源、ＩＬはイオン引出し直流高圧電源、１２は電子エ
ミッタ、１３は電子放出電源である。上記イオン源の電
極はつぎのように構成されている。円錐台形陽極１と円
錐台形陰極２２との間に円筒形のフェライト磁石３を挟
み、上記陽極１と陰極２２との間は電気的に絶縁されて
いる。また、上記陽極ｌおよび陰極２２は純鉄製であっ
て、フェライト磁石３のＮ極を出た磁力線は陽極１の中
を通って陰極２２に入リフエライト磁石３のＳ極に戻る
。したがって、上記放電孔４および２５の間には磁界が
集中している。電源１０．１１．１３以外の要素を真空
容器に収めて十分に排気したのち１例えばアルゴンガス
を１０−２〜１０”” Ｔｏｒｒの圧力になるまで導入
する。ここで陽極１が正電位、陰極２２が負電位になる
ように放電用直流高圧電源１０を印加すると、放電孔４
と２５との間で放電がおこりプラズマを発生する。上記
プラズマ中で放電孔２５を出た電子は、放電孔４に向っ
て加速される。上記電子の運動方向は、放電孔４から放
電孔２５に向う磁力線にほぼ平行で、上記電子は磁力線
に拘束されて放電孔４と放電孔２５との間に集中し、ア
ルゴンのガス分子と衝突を繰返し、多量のアルゴンイオ
ンを発生させることにより、高密度のプラズマが得られ
る。この状態でイオン引出し電極７には、イオン引出し
直流高圧電源１１により陰極２２に対して負電位が印加
されていて、放電孔４，２５の間に形成しているプラズ
マからイオンを引出す。これがイオンビーム９となって
イオン放出孔８から放出される。また、電子エミッタ１
２と陽極１との間には、上記電子エミッタ１２に対して
陽極１が正電位になるように、電子放出電源１３によっ
て直流高電圧が印加されており。
電子エミッタ１２と陽極１との間で放電が発生している
。したがって、電子エミッタ１２から放出した多量の電
子が、放電孔４および２５の間に発生しているプラズマ
に注入され、上記プラズマの密度を一層高めるために、
イオンビーム９の放出量が増加して効率の向上に効果が
ある。
。したがって、電子エミッタ１２から放出した多量の電
子が、放電孔４および２５の間に発生しているプラズマ
に注入され、上記プラズマの密度を一層高めるために、
イオンビーム９の放出量が増加して効率の向上に効果が
ある。
上記のように従来のデュオプラズマトロン形イオン源に
おいて、イオンビームの放出量をさらに増加させるため
にはプラズマ密度を高める必要があり、そのためにはア
ルゴンガスのガス圧をさらに高くするか、あるいは磁場
の強度を強めなければならないが、これらはともに限界
がある。
おいて、イオンビームの放出量をさらに増加させるため
にはプラズマ密度を高める必要があり、そのためにはア
ルゴンガスのガス圧をさらに高くするか、あるいは磁場
の強度を強めなければならないが、これらはともに限界
がある。
本発明の目的は、上記イオン源の電極構造を改良し、プ
ラズマ密度をさらに高めることを可能にし、効率よく多
量のイオンが取出せるイオン源を得ることにある。
ラズマ密度をさらに高めることを可能にし、効率よく多
量のイオンが取出せるイオン源を得ることにある。
上記目的は、磁界の方向に対し、垂直に放電電流を流す
ことによって達成される。
ことによって達成される。
本発明は、磁界の方向に平行に放電電流を流す従来技術
とは、電極の構成が全く異なり、上記陽極および陰極の
それぞれを陽極とし、これら陽極の放電孔間に棒状電極
を設け、上記棒状電極を陰極とし上記陽極との間に直流
高圧電源を印加して。
とは、電極の構成が全く異なり、上記陽極および陰極の
それぞれを陽極とし、これら陽極の放電孔間に棒状電極
を設け、上記棒状電極を陰極とし上記陽極との間に直流
高圧電源を印加して。
放電をおこさせプラズマを発生させる。棒状陰極から放
出された電子は上記プラズマ中で放電孔に向って加速さ
れるが、磁力線と直交するので棒状電極の回りで回転し
、アルゴンのガス分子と衝突を繰返しながら多量のアル
ゴンイオンを発生させる０本発明では上記のように、電
子の加速方向と磁力線の方向とが直交するため、小さな
磁界強度でも十分に電子を取込んで多量のイオンを発生
することができる。したがって、フェライト磁石の磁界
強度をより強くすることによって、上記プラズマは極め
て狭い領域に閉じ込められて密度がさらに一層高められ
、そのため、多量のイオンを引出すことができる。
出された電子は上記プラズマ中で放電孔に向って加速さ
れるが、磁力線と直交するので棒状電極の回りで回転し
、アルゴンのガス分子と衝突を繰返しながら多量のアル
ゴンイオンを発生させる０本発明では上記のように、電
子の加速方向と磁力線の方向とが直交するため、小さな
磁界強度でも十分に電子を取込んで多量のイオンを発生
することができる。したがって、フェライト磁石の磁界
強度をより強くすることによって、上記プラズマは極め
て狭い領域に閉じ込められて密度がさらに一層高められ
、そのため、多量のイオンを引出すことができる。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図は本発明によるイオン源の一実施例において一部
を切欠いた電極構造図である。第１図において、１およ
び２はともに純鉄製の円錐台形陽極。
を切欠いた電極構造図である。第１図において、１およ
び２はともに純鉄製の円錐台形陽極。
３は円筒形のフェライト磁石、４および５はそれぞれ上
記陽極１および２の円錐台頂部に設けられた放電孔、６
は上記放電孔４と５を貫通する棒状陰極、７はイオン引
出し電極、８はイオン放出孔。
記陽極１および２の円錐台頂部に設けられた放電孔、６
は上記放電孔４と５を貫通する棒状陰極、７はイオン引
出し電極、８はイオン放出孔。
９はイオンビーム、１０は放電用直流高圧電源、１１は
イオン引出し直流電源、１２は電子エミッタ、１３は電
子放出電源である。上記フェライト磁石３は円錐台形陽
極１および２の間に挟まれ、これら陽極１，２との間は
電気的に絶縁されている。上記フェライト磁石３のＮ極
を出た磁力線は、陽極１の中を通って陽極２に入り、フ
ェライト磁力３のＳ極に戻る。したがって、上記放電孔
４，５の間には磁界が集中している。上記構成のイオン
源において、放電用電源１０、イオン引出し電源１１、
電子放出電源以外の各要素を真空容器内に収めて十分排
気したのち、例えばアルゴンガスを、１０−２〜１０−
’Ｔｏｒｒの圧力になるまで導入する。ここで陽極１お
よび２が正電位で棒状陰極６が負電位になるように放電
用直流高圧電ｇｉｏを印加すると、放電孔４，５と棒状
陰極６との間で放電がおこりプラズマが発生する。上記
プラズマ中で、棒状陰極６を出た電子は放電孔４および
５に向けて加速される。上記電子の運動方向は、放電孔
４から５に向かう磁力線に直交しているから、上記電子
は棒状陰極６の回りを回転し、比較的弱い磁界であって
も十分の電子を取込み、アルゴンのガス分子と衝突を繰
返しながら多量のアルゴンイオンを発生する。フェライ
ト磁石３に磁界強度が強いものを用いれば、プラズマは
棒状陰極６の周囲に絡みつくように形成され、高いプラ
ズマ密度が得られる。
イオン引出し直流電源、１２は電子エミッタ、１３は電
子放出電源である。上記フェライト磁石３は円錐台形陽
極１および２の間に挟まれ、これら陽極１，２との間は
電気的に絶縁されている。上記フェライト磁石３のＮ極
を出た磁力線は、陽極１の中を通って陽極２に入り、フ
ェライト磁力３のＳ極に戻る。したがって、上記放電孔
４，５の間には磁界が集中している。上記構成のイオン
源において、放電用電源１０、イオン引出し電源１１、
電子放出電源以外の各要素を真空容器内に収めて十分排
気したのち、例えばアルゴンガスを、１０−２〜１０−
’Ｔｏｒｒの圧力になるまで導入する。ここで陽極１お
よび２が正電位で棒状陰極６が負電位になるように放電
用直流高圧電ｇｉｏを印加すると、放電孔４，５と棒状
陰極６との間で放電がおこりプラズマが発生する。上記
プラズマ中で、棒状陰極６を出た電子は放電孔４および
５に向けて加速される。上記電子の運動方向は、放電孔
４から５に向かう磁力線に直交しているから、上記電子
は棒状陰極６の回りを回転し、比較的弱い磁界であって
も十分の電子を取込み、アルゴンのガス分子と衝突を繰
返しながら多量のアルゴンイオンを発生する。フェライ
ト磁石３に磁界強度が強いものを用いれば、プラズマは
棒状陰極６の周囲に絡みつくように形成され、高いプラ
ズマ密度が得られる。
イオン引出し電極７には直流高圧電源１１により、棒状
陰極６に対し負電位が印加されているので、上記棒状陰
極６の周囲に形成されているプラズマからイオンを引出
し、これがイオンビーム９となってイオン放出孔８から
放出される。また、電子エミッタ１２と陽極１との間に
は、電子エミッタ１２に対して陽極１が正電位になるよ
うに電子放出電源１３によって直流高電圧が印加されて
おり、電子エミッタ１２と陽極１との間に放電が発生し
ている。
陰極６に対し負電位が印加されているので、上記棒状陰
極６の周囲に形成されているプラズマからイオンを引出
し、これがイオンビーム９となってイオン放出孔８から
放出される。また、電子エミッタ１２と陽極１との間に
は、電子エミッタ１２に対して陽極１が正電位になるよ
うに電子放出電源１３によって直流高電圧が印加されて
おり、電子エミッタ１２と陽極１との間に放電が発生し
ている。
したがって、電子エミッタ１２から放出した多量の電子
が棒状陰極６の周囲のプラズマに注入され。
が棒状陰極６の周囲のプラズマに注入され。
上記プラズマ密度を一層高めるために、イオンビーム９
の量が増加して効率を向上するのに効果がある。
の量が増加して効率を向上するのに効果がある。
上記のような構造においては、電子を棒状陰極６の周囲
に集中させてプラズマ密度を高めることが、磁界強度を
増すことによって容易に達成できるので、多量のイオン
ビーム９を取出すことが可能である。
に集中させてプラズマ密度を高めることが、磁界強度を
増すことによって容易に達成できるので、多量のイオン
ビーム９を取出すことが可能である。
上記のように本発明によるイオン源は、対向する２個の
純鉄製円錐台形の頂部にそれぞれ放電孔を有する陽極と
、上記２個の陽極間をつなぐ円筒形磁石と、上記各放電
孔の中心軸に沿って２個の陽極を貫通する棒状陰極と、
該棒状陰極の中心軸の延長線上に配置したイオン放出孔
を有するイオン引出し電極と、該イオン引出し電極が配
置された側と反対側の陽極に対向して設けられた電子ニ
ー ミッタと、上記陽極が正電位で棒状陰極が負電位に
なるように、上記陽極・棒状陰極間に接続された放電用
直流高圧電源と、上記棒状陰極が負電位で上記イオン引
出し電極が正電位になるように、棒状陰極・イオン引出
し電極間に接続された直流高圧電源と、上記電子エミッ
タが負電位で陽極が正電位になるように、上記電子エミ
ッタ・陽極間に接続された電子放出電源とにより構成さ
れたことにより、磁力線と直交する電子の流れを得て、
従来より弱い磁界強度の円筒形磁石でも十分にプラズマ
密度を高めることができるため、円筒形磁石の磁界強度
を増すことで棒状陰極の周囲に集中するプラズマ密度を
一層高めることができ、多量のイオンビームを取出し高
いイオンビームの取出し効率が得られ、製膜、バタン形
成、分析等の能率を高めることができ、学術的、工業的
に大きな効果を得ることができる。
純鉄製円錐台形の頂部にそれぞれ放電孔を有する陽極と
、上記２個の陽極間をつなぐ円筒形磁石と、上記各放電
孔の中心軸に沿って２個の陽極を貫通する棒状陰極と、
該棒状陰極の中心軸の延長線上に配置したイオン放出孔
を有するイオン引出し電極と、該イオン引出し電極が配
置された側と反対側の陽極に対向して設けられた電子ニ
ー ミッタと、上記陽極が正電位で棒状陰極が負電位に
なるように、上記陽極・棒状陰極間に接続された放電用
直流高圧電源と、上記棒状陰極が負電位で上記イオン引
出し電極が正電位になるように、棒状陰極・イオン引出
し電極間に接続された直流高圧電源と、上記電子エミッ
タが負電位で陽極が正電位になるように、上記電子エミ
ッタ・陽極間に接続された電子放出電源とにより構成さ
れたことにより、磁力線と直交する電子の流れを得て、
従来より弱い磁界強度の円筒形磁石でも十分にプラズマ
密度を高めることができるため、円筒形磁石の磁界強度
を増すことで棒状陰極の周囲に集中するプラズマ密度を
一層高めることができ、多量のイオンビームを取出し高
いイオンビームの取出し効率が得られ、製膜、バタン形
成、分析等の能率を高めることができ、学術的、工業的
に大きな効果を得ることができる。
第１図は本発明によるイオン源の一実施例において一部
を切欠いた電極構造図、第２図は従来のイオン源におけ
る一部を切欠いた電極構造図である。 １．２・・・陽極 ３・・・円筒形磁石 ４．５・・・放電孔 ６・・・棒状陰極 ７・・・イオン引出し電極 ８・・・イオン放出孔 １０・・・放電用直流高圧電源 １１・・・直流高圧電源 １２・・・電子エミッタ １３・・・電子放出電源
を切欠いた電極構造図、第２図は従来のイオン源におけ
る一部を切欠いた電極構造図である。 １．２・・・陽極 ３・・・円筒形磁石 ４．５・・・放電孔 ６・・・棒状陰極 ７・・・イオン引出し電極 ８・・・イオン放出孔 １０・・・放電用直流高圧電源 １１・・・直流高圧電源 １２・・・電子エミッタ １３・・・電子放出電源
Claims (1)
- １、対向する２個の純鉄製円錐台形の頂部にそれぞれ放
電孔を有する陽極と、上記２個の陽極間をつなぐ円筒形
磁石と、上記各放電孔の中心軸に沿って２個の陽極を貫
通する棒状陰極と、該棒状陰極の中心軸の延長線上に配
置したイオン放出孔を有するイオン引出し電極と、該イ
オン引出し電極が配置された側と反対側の陽極に対向し
て設けられた電子エミッタと、上記陽極が正電位で棒状
陰極が負電位になるように、上記陽極・棒状陰極間に接
続された放電用直流高圧電源と、上記棒状陰極が負電位
で上記イオン引出し電極が正電位になるように、棒状陰
極・イオン引出し電極間に接続された直流高圧電源と、
上記電子エミッタが負電位で陽極が正電位になるように
、上記電子エミッタ・陽極間に接続された電子放出電源
とにより構成されたイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266544A JPS63121234A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266544A JPS63121234A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63121234A true JPS63121234A (ja) | 1988-05-25 |
Family
ID=17432330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61266544A Pending JPS63121234A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63121234A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124035A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Canon Inc | イオンビーム照射装置 |
-
1986
- 1986-11-11 JP JP61266544A patent/JPS63121234A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124035A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Canon Inc | イオンビーム照射装置 |
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