(57)【要約】【課題】  静電加速法で低エネルギーイオンビームを直接生成して照射物に照射するため、照射物に電圧を印加する必要がなく、より高純度の低エネルギーイオンビーム照射が可能となる。更に、長時間安定して、大面積へ一様な照射も可能とする。【解決手段】  薄い金属板電極に直径０．１ｍｍから３ｍｍ程度の微小孔を多数加工した電極を用いると共に、薄い電気絶縁体スペース（絶縁スペーサ）を介して金属板電極を固定するという構造を採用することにより、熱変形や耐電圧性能に優れた静電加速電極構造とする。更に、複数の金属板電極からなる電極構造を一つのユニットとしてそのユニットを組み合わせることで大面積へ一様な照射を可能とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄い電気絶縁体製スペーサを介して複数の金属板電極を支持する電極構造を有し、イオン源から静電加速法により数電子ボルトから数１００電子ボルトの低電圧イオンビームを大量に大面積で長時間にわたり安定に発生する超低エネルギーイオン源用電極。
【請求項２】
金属板電極が厚さ０．１ｍｍから１ｍｍ程度の厚さを有する請求項１に記載の電極。
【請求項３】
電気絶縁体製スペーサを複数枚重ねることにより、電極間隔を０．１ｍｍ単位で制御することが可能な請求項１又は請求項２に記載の電極。
【請求項４】
複数枚重ねた薄い電気絶縁体製スペーサのそれぞれの大きさを制御することにより、長時間安定にイオンビームを発生すると共に電極の耐電圧特性を向上させる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電極。
【請求項５】
金属板電極が直径０．１ｍｍから３ｍｍ程度の複数の孔を有することにより、大量に大面積の収束性の良いイオンビームを発生させる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電極。
【請求項６】
電極構造が簡素であるため、金属板電極孔の位置合わせ及び電極間隔の設定による電極の組み立てを容易にできるメンテナンス性に優れた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電極。
【請求項７】
複数の金属板電極からなる電極構造体をひとつのユニットとして、必要に応じてユニット数を選ぶことで、任意の照射領域を長時間安定して均一な照射を行うことが可能である請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超低エネルギーイオン源用電極に関するものである。即ち、本発明によれば、数電子ボルトから数１００電子ボルトの低電圧イオンビームを大量に大面積で長時間にわたり安定に発生させることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、数電子ボルトから数１００電子ボルトのエネルギーのイオンビーム照射を行うためには、イオンビーム被照射物にバイアス電圧を印加してイオンビームエネルギーを減少させる等の手段が取られている。この方法では、被照射物に電圧を印加するため、被照射物近傍に生成する低エネルギーの空間プラズマ中のイオンが被照射物に不純物として付着する等の欠点を持っている。
【０００３】
又、従来、静電加速法で低エネルギーイオンビームを生成するためには、細い針金を数十本並べて電極として利用する等の方法が提案されていたが、構造が複雑になるのと、ビームの収束性に問題があり、また熱変形に弱く、長時間安定にイオンビームを発生させることが困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、静電加速法で低エネルギーイオンビームを直接生成して被照射物に照射するため、被照射物に電圧を印加する必要がなく、より高純度の低エネルギーイオンビームの照射が可能となる。
【０００５】
また、低エネルギーのイオンビームを大面積で長時間安定に引き出すことは困難であったが、本発明によりそれが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、薄い金属板電極に直径０．１ｍｍから３ｍｍ程度の微小孔を多数加工した電極を用いると共に、薄い電気絶縁体スペーサ（絶縁スペーサ）を介して金属板電極を固定するという構造を採用することにより、熱変形や耐電圧性能に優れた静電加速電極構造を実現した。
【０００７】
本発明の電極構造は、図１に示されるように、減速電極と接地電極が加速電極から電気絶縁体を介して吊り下げられる簡素なものである。即ち、それぞれ中央部に複数の孔が設けられた加速電極、減速電極及び接地電極をそれらの孔を合わせて絶縁ボルトにより組み立てる。その組み立ての際に各電極間に複数枚の絶縁スペーサを挿入してその電極間隔を調整することができる。このような電極構造に電圧を印加することにより加速電極上に形成されたソースプラズマからイオンビームがそれらの電極に設けられた孔を通過して接地電極側に向かって発生する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電極構造においては、電極間の距離を０．５ｍｍ以下とすることも可能であり、より低電圧で大電流密度のイオンビームが得られる。更に、大面積化が容易である。電極構造が簡潔であるためイオン源の製作コストの大きな削減、メンテナンス性の向上を計ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1に示されるように、本発明の静電加速電極は、一枚目の電極（加速電極）に複数の電気絶縁スペーサを挟み、次の電極（減速電極及び接地電極）を吊り下げる構造であり、従来の電極支持機構に比べて大幅な簡素化が実現できる。更に、例えば、電極間隔を０．３ｍｍとする場合、厚さ０．１ｍｍの電気絶縁スペーサを3枚重ねることで実現できるが、中央の絶縁スペーサの大きさを上下となる絶縁スペーサの外径より小さいものを使用することで、耐電圧特性の向上も期待できるため、より長時間連続、安定した静電加速電極の運転が可能となり、信頼性の向上が期待できる。この構造では各電極ごとの支持構造が不要となり、電極構造の大幅な簡素化が可能となる。
【００１０】
又、半導体デバイスなどの加工において、イオンビームを使用して表面の平滑化処理などを行う際には、デバイス母材へのイオンビームの熱影響を可能な限り少なくする必要があるため、より低エネルギーで大電流密度のイオンビームが要求される。このようなイオンビームを発生するイオン源では電極間の距離は１ｍｍ以下と非常に狭くすることが必要であるが、これまで提案されてきた構造は、電極構造が複雑となり、製作や組み立てが難しく、更に長時間安定して運転することが容易でなく、イオン源の製作コストも高くなるという欠点があった。
【００１１】
更に又、本発明では、電極孔には、マルチアパーチャー方式を採用しているため、従来の針金型構造による電極を使用する方式よりも、収束性の良いビーム引き出しを行うことができる。
【００１２】
さらに、各電極の大きさを一辺が数センチメートル程度の大きさとすることで、電極の熱ひずみを抑えることができ、かつ加速、減速、接地の各電極を組込んだ電極構造体をユニットとして、必要によりそのユニット数を増やすことで、長時間安定して大面積の均一な照射を行うことが可能である。即ち、複数の金属板電極からなる電極構造を一つのユニットとしてそのユニットを組み合わせることで大面積へ一様な照射を可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明のイオン源用静電加速電極により、数十ボルトオーダーの超低エネルギーイオンビームによる表面処理が可能である。イオンビームによる半導体等の表面処理は、ますます用途が拡大しており、大面積への均一な照射が要求される。本発明の電極構造ではそれが可能であるため、大幅な製造コストの削減、品質の向上も期待されることから半導体製造プロセス等に展開使用が期待できる。したがって、本発明は、機能性薄膜の製造、新素材の開発、イオンビームによる表面処理、イオンプレーティング等の分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の超低エネルギーイオン源用電極を示す図である。
【図１】
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