[发明专利]法拉第装置

说明书

                      技术领域

本发明涉及一种用于测量离子发射器、离子掺杂装置(非质量分离型离子发射器)、离子束辐射装置等中离子束电流的法拉第装置。尤其涉及一种法拉第装置，能够减小由于包含在等离子体中的离子进入到法拉第杯而引起的束电流测量误差。在本说明书中，“离子”一词指正离子。

                      技术背景

图5表示相关技术的法拉第装置。法拉第装置包括一个障板4，一个法拉第杯12，一个抑制器电极10和一个正偏置电极8。障板4有一个孔径6，用于限定离子束2穿过孔径6的面积(形状)。法拉第杯12接收已经穿过孔径6的离子束2并测量离子束的束电流。在法拉第杯12和障板4之间法拉第杯12的附近设置抑制器电极10。在抑制器电极10和障板4之间设置正偏置电极8。

障板4通常接地(地电势部位)。从正偏置电源16向正偏置电极8施加正电压(相对于地)。从抑制器电源18向抑制器电极10施加负电压(相对于地)。流到法拉第杯12的束电流例如通过连结到法拉第杯12的电流测量仪器14测量。

被施加负电压的抑制器电极10防止源于上游部位、即离子束2的束流线(beam line)的电子进入到法拉第杯12。当离子束2入射到法拉第杯12上时，抑制器电极10还将从法拉第杯12发射的二次电子返回到法拉第杯12。这种功能防止这些二次电子在原始束电流测量中导致的误差。

当在离子束2的束流线中包含不能忽略的一定量低能离子时，提供被施加正电压的正偏置电极8。正偏置电极处的正电压起着将低能离子返回到上游的作用。这种作用防止这些低能离子在原始束电流测量中导致的误差。

在离子束2周围由于离子束2和残留气体的碰撞而产生电子和离子，从而产生等离子体20a。这种等离子体被称作射束等离子体。

随着离子束2束流线真空度变低(即气压变高)，射束等离子体20a的浓度变高。标准离子发射器中的离子束真空度约为10^-4Pa。在离子掺杂装置中，直接从基底上的离子源辐射离子束(即没有质量分离器)。因为易于受到离子源气流的影响，真空度约为10^-2Pa。后一装置具有更高浓度的射束等离子体20a。

在障板4表面的孔径6附近，离子束2与障板4碰撞，产生二次电子、离子等，以致于产生等离子体20b。这些等离子体20b的浓度也相当高。

因此，既使设置正偏置电极8，但如果包含射束等离子体20a和等离子体20b的等离子体20浓度变得较高，则等离子体也能到达图5所示的正偏置电极8。如果等离子体20到达正偏置电极8，则受抑制器电极10的负电压影响。等离子体20的一个离子22(图5中典型地示出了大量离子中的一个离子22)在抑制器电极10的负电压作用下从等离子体拉向法拉第杯12，并且入射到法拉第杯12上。

结果，除最初要测量的离子束2的束电流外，法拉第杯12还测量到等离子体20的一部分离子22，因此在束电流中导致误差。

                    发明内容

本发明的目的是防止包含在射束等离子体以及障板表面附近产生的等离子体中的离子进入法拉第杯，由此减少束电流测量中的误差。

本发明的法拉第装置包括用于在孔径附件产生磁场的磁体，该磁场具有横跨障板的孔径的方向。

由于离子束碰撞而产生的射束等离子体和障板表面附近产生的等离子体被等离子体孔径的附近产生的磁场俘获，并因而不能到达正偏置电极。结果，减少了包含于等离子体中的离子被抑制器电极的负电压引出并入射到法拉第杯的机会。因此，减小了束电流测量中的误差。

                     附图说明

图1是根据本发明的法拉第装置的截面图；

图2是法拉第装置的平面图；

图3是用在法拉第装置中的磁体的另一分布的截面图；

图4是图1所示的法拉第装置中包含磁体的结构的放大截面图；

图5是现有的法拉第装置的截面图。

                    具体实施方式

图1是根据本发明的法拉第装置的截面图。图2是法拉第装置的平面图。图中与图5所示现有技术的相同部分用相同的标号表示。描述将主要集中在不同的部分。

本发明的法拉第装置中，在障板4中掩藏着一对磁体30，两个磁体的极性相反。磁体30横跨障板4的孔径6设置。磁体30在障板4的孔径附近产生一个磁场，该磁场横跨孔径6分布。磁场的磁力线由标号32表示。