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JP2001160368A - Ion source - Google Patents

Ion source

Info

Publication number
JP2001160368A
JP2001160368A JP34177999A JP34177999A JP2001160368A JP 2001160368 A JP2001160368 A JP 2001160368A JP 34177999 A JP34177999 A JP 34177999A JP 34177999 A JP34177999 A JP 34177999A JP 2001160368 A JP2001160368 A JP 2001160368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion source
plasma chamber
mirror
cross
wall surface
Prior art date
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Granted
Application number
JP34177999A
Other languages
Japanese (ja)
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JP4667553B2 (en
Inventor
Hiroshi Matsushita
浩 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Eaton Nova Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Eaton Nova Corp filed Critical Sumitomo Eaton Nova Corp
Priority to JP34177999A priority Critical patent/JP4667553B2/en
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  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To aim at improving performance of the ion source. SOLUTION: A pair of mirror magnets 10 in the ion source are respectively provided by containing a coil or a permanent magnet in a yoke 11. A side yoke 11-1 on the mirror magnets at the pullout electrode side was equipped with an opening to let the ion beam pass, and the shape of the opening was made into rotationally asymmetric shapes such as oval and ellipse. This smoothes the flow of the ion beam.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置用
のイオン源に適したイオン源に関する。
[0001] The present invention relates to an ion source suitable for an ion source for an ion implantation apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】図22を参照して、イオン源の概略構成
について説明する。このイオン源100は、マイクロ波
導入用の窓を持つプラズマチャンバ101と、プラズマ
チャンバ101の両端部の外周に配設された一対のミラ
ー磁石102と、これらのミラー磁石102の間に設け
られてプラズマチャンバ101内にマイクロ波を導入す
るための導波管103とを備え、プラズマチャンバ10
1内にプラズマを生成して、イオンビームをプラズマチ
ャンバ101の一端側に設けた引き出し電極により引き
出すものである。
2. Description of the Related Art A schematic configuration of an ion source will be described with reference to FIG. This ion source 100 is provided between a plasma chamber 101 having a window for introducing microwaves, a pair of mirror magnets 102 disposed on the outer periphery of both ends of the plasma chamber 101, and between these mirror magnets 102. A plasma chamber for introducing microwaves into the plasma chamber;
A plasma is generated in the plasma chamber 1 and an ion beam is extracted by an extraction electrode provided at one end of the plasma chamber 101.

【0003】イオン生成用のガスが、プラズマチャンバ
101の中心軸上の他端側に設けられた供給口104か
らプラズマチャンバ101内に導入される。プラズマチ
ャンバ101内にはまた、RF発振器を備えたマイクロ
波電源からのマイクロ波が導波管103を通して導入さ
れる。
A gas for generating ions is introduced into the plasma chamber 101 from a supply port 104 provided at the other end on the center axis of the plasma chamber 101. Microwaves from a microwave power supply with an RF oscillator are also introduced into the plasma chamber 101 through the waveguide 103.

【0004】プラズマチャンバ101は、通常、円筒形
状であり、その側面に導波管103が接続されてプラズ
マチャンバ101内にその半径方向よりマイクロ波が導
入される。導波管103とプラズマチャンバ101とが
接続される部分にはRF窓がはさみ込まれる。RF窓は
マイクロ波を大気中からプラズマチャンバ101内に透
過させるが、プラズマチャンバ101の真空は保持す
る。
The plasma chamber 101 has a generally cylindrical shape, and a waveguide 103 is connected to a side surface of the plasma chamber 101 so that microwaves are introduced into the plasma chamber 101 from its radial direction. An RF window is inserted into a portion where the waveguide 103 and the plasma chamber 101 are connected. The RF window transmits microwaves from the atmosphere into the plasma chamber 101, but maintains the vacuum of the plasma chamber 101.

【0005】一対のミラー磁石102はプラズマチャン
バ101内にミラー磁場を作るためのものであり、通
常、ソレノイドコイルで実現される。なお、ミラー磁石
102は、複数の棒状永久磁石により構成される場合も
ある。
[0005] The pair of mirror magnets 102 are for creating a mirror magnetic field in the plasma chamber 101, and are usually realized by solenoid coils. The mirror magnet 102 may be constituted by a plurality of rod-shaped permanent magnets.

【0006】プラズマチャンバ101の一端側にイオン
ビーム引出し用のケーシングが設けられ、このケーシン
グ内には引き出し電極とアノード電極とが設けられる。
[0006] A casing for extracting an ion beam is provided at one end of the plasma chamber 101, and an extraction electrode and an anode electrode are provided in the casing.

【0007】このようなイオン源100は、イオン注入
装置に適用されるものであり、その一例は特願平10−
343324号に開示されている。
[0007] Such an ion source 100 is applied to an ion implantation apparatus.
No. 343324.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
なイオン源の各部に様々な改良を加えることにより、そ
の性能の向上を図ろうとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention seeks to improve the performance of various parts of the above-mentioned ion source by making various improvements.

【0009】本発明は特に、他の構成部材を組み込み易
くすることのできるイオン源を提供しようとするもので
ある。
[0009] The present invention particularly seeks to provide an ion source that can facilitate the incorporation of other components.

【0010】本発明は更に、装置回りの必要スペースを
小さくすることのできるイオン源を提供しようとするも
のである。
Another object of the present invention is to provide an ion source capable of reducing the required space around the apparatus.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の形態は、
内壁面と外壁面とを有すると共にマイクロ波導入用の窓
を持つプラズマチャンバと、該プラズマチャンバの両端
部の外壁に配設されたコイルまたは永久磁石による一対
のミラー磁石と、該一対のミラー磁石の間に設けられて
前記プラズマチャンバ内に前記マイクロ波を導入するた
めの導波管とを備え、前記プラズマチャンバ内にプラズ
マを生成して、イオンビームを前記プラズマチャンバの
一端側に設けた引き出し電極により引き出すようにした
イオン源において、前記一対のミラー磁石はそれぞれ、
前記コイルまたは永久磁石がヨークに収容されて成り、
前記引き出し電極側のミラー磁石におけるヨーク端面に
は前記イオンビームを通すための開口が設けられ、該開
口の形状を、長円形、楕円形のような回転非対称形状と
したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided:
A plasma chamber having an inner wall and an outer wall and having a window for introducing microwaves, a pair of mirror magnets provided by coils or permanent magnets disposed on outer walls at both ends of the plasma chamber, and the pair of mirror magnets A waveguide for introducing the microwave into the plasma chamber, the plasma being generated in the plasma chamber, and an ion beam being provided at one end of the plasma chamber. In the ion source configured to be extracted by the electrodes, the pair of mirror magnets are respectively
The coil or the permanent magnet is housed in a yoke,
An opening for passing the ion beam is provided on a yoke end surface of the mirror magnet on the extraction electrode side, and the opening has a rotationally asymmetric shape such as an ellipse or an ellipse.

【0012】なお、前記開口の形状は、前記引き出し電
極のスリット形状に対応する形状としても良い。
The shape of the opening may be a shape corresponding to the slit shape of the extraction electrode.

【0013】本発明の第2の形態は、前記外壁面の断面
形状を円形とし、前記内壁面の断面形状は前記外壁面の
断面形状と相似な円形状とし、しかも前記内壁面の断面
形状が前記外壁面の断面形状に対して偏芯した形状とな
るように前記プラズマチャンバを形成したことを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the outer wall surface is circular, the cross-sectional shape of the inner wall surface is a circular shape similar to the cross-sectional shape of the outer wall surface, and the cross-sectional shape of the inner wall surface is The plasma chamber is formed so as to be eccentric with respect to the cross-sectional shape of the outer wall surface.

【0014】なお、前記内壁面の断面形状を円形とし、
前記外壁面の断面形状は前記内壁面の断面形状と異なる
形状とし、しかも同心的な関係となるように前記プラズ
マチャンバを形成するようにしても良い。
The cross-sectional shape of the inner wall surface is circular,
The cross-sectional shape of the outer wall surface may be different from the cross-sectional shape of the inner wall surface, and the plasma chamber may be formed to have a concentric relationship.

【0015】また、前記外壁面の断面形状を円形とし、
前記内壁面の断面形状は前記外壁面の断面形状と異なる
形状とし、しかも同心的な関係となるように前記プラズ
マチャンバを形成するようにしても良い。
The cross section of the outer wall surface is circular,
The cross-sectional shape of the inner wall surface may be different from the cross-sectional shape of the outer wall surface, and the plasma chamber may be formed to have a concentric relationship.

【0016】本発明の第3の形態は、前記プラズマチャ
ンバの内側に更に、前記導波管の短軸側の2つの内壁に
対応する位置からそれぞれ前記プラズマチャンバの端部
側に延びる円筒体を形成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a cylindrical body is further provided inside the plasma chamber, the cylindrical body extending from a position corresponding to the two inner walls on the short axis side of the waveguide toward the end of the plasma chamber. It is characterized by having been formed.

【0017】上記第3の形態の変形例として、前記プラ
ズマチャンバの内側に、前記導波管の短軸側の2つの内
壁に対応する2つの位置の少なくとも一方に、周方向に
沿うように仕切り体を設けるようにしても良い。
As a modification of the third embodiment, a partition is formed inside the plasma chamber at at least one of two positions corresponding to the two inner walls on the short axis side of the waveguide so as to extend along the circumferential direction. A body may be provided.

【0018】また、前記プラズマチャンバを、前記引き
出し電極と反対側の端部を閉じた有底円筒形状としても
良い。
Further, the plasma chamber may have a closed-end cylindrical shape having a closed end opposite to the extraction electrode.

【0019】本発明の第4の形態においては、前記一対
のミラー磁石はそれぞれ、コイルを前記ヨークに収容し
て成るミラー電磁石であり、前記コイルは、巻線を1層
のリング状に巻回して成ると共に、内周側の引き出し線
と外周側の引き出し線とを前記ヨークの外に導出して成
り、前記ヨークには、前記内周側の引き出し線を導出す
るための溝あるいは貫通孔が形成されていることを特徴
とする。
In a fourth embodiment of the present invention, each of the pair of mirror magnets is a mirror electromagnet having a coil housed in the yoke, and the coil is formed by winding a winding into a single-layer ring shape. In addition, the inner lead wire and the outer lead wire are led out of the yoke, and the yoke has a groove or a through hole for leading the inner lead wire. It is characterized by being formed.

【0020】本発明の第5の形態は、前記マイクロ波導
入用の窓が、内側に向けて径が大きくなるようなホーン
形状にされていることを特徴とする。
A fifth embodiment of the present invention is characterized in that the window for introducing microwaves has a horn shape such that the diameter increases toward the inside.

【0021】本発明の第6の形態は、前記一対のミラー
磁石がそれぞれ、永久磁石を前記ヨークに収容して成る
場合、前記引き出し電極とは反対側の前記ミラー磁石の
永久磁石を貫通させて同軸線路を前記導波管に結合した
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the case where each of the pair of mirror magnets includes a permanent magnet housed in the yoke, the permanent magnet of the mirror magnet on the side opposite to the extraction electrode is penetrated. A coaxial line is coupled to the waveguide.

【0022】上記第6の形態の変形例として、前記導波
管を前記引き出し電極とは反対側の前記ミラー磁石側に
折り曲げて形成し、折り曲げた導波管部分を、前記引き
出し電極とは反対側の前記ミラー磁石の永久磁石に設け
た切り欠き部を通してミラー磁石の外側に導出するよう
にしても良い。
As a modified example of the sixth embodiment, the waveguide is formed by bending the waveguide toward the mirror magnet opposite to the extraction electrode, and the bent waveguide portion is opposite to the extraction electrode. May be led out of the mirror magnet through a notch provided in the permanent magnet of the mirror magnet on the side.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1〜図3を参照して、本発明の
第1の実施の形態について説明する。図1は、ECRイ
オン源(以下、イオン源と呼ぶ)における一対のミラー
磁石のうち、下流側、すなわち引き出し電極110(図
2)側のミラー磁石10を引き出し電極110側から見
た図である。なお、以下の説明では、上流側、下流側と
いう語句はイオンの流れ方向に関して用いられる。ここ
では、ミラー磁石10は、ヨーク11にソレノイドコイ
ル12を収容して構成されている。ヨーク11は、2つ
の側面ヨーク11−1、11−2と外周ヨーク11−3
を有し、上流側の側面ヨーク11−2にはプラズマチャ
ンバ20を通すための貫通穴が設けられている。一方、
下流側の側面ヨーク11−1の内面側にはプラズマチャ
ンバ20の一端部が接しており、この側面ヨーク11−
1にはイオンビームを通すための開口11−1aが設け
られている。図1の11−4はソレノイドコイル12へ
の通電用端子であり、図2の120はアノードである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram of the mirror magnet 10 on the downstream side, that is, the extraction electrode 110 (FIG. 2) side, as viewed from the extraction electrode 110 side, of a pair of mirror magnets in an ECR ion source (hereinafter, referred to as an ion source). . In the following description, the terms “upstream” and “downstream” are used with respect to the flow direction of ions. Here, the mirror magnet 10 is configured by housing a solenoid coil 12 in a yoke 11. The yoke 11 has two side yokes 11-1 and 11-2 and an outer yoke 11-3.
And a through hole for passing the plasma chamber 20 is formed in the side yoke 11-2 on the upstream side. on the other hand,
One end of the plasma chamber 20 is in contact with the inner surface of the downstream side yoke 11-1.
1 is provided with an opening 11-1a for passing an ion beam. Reference numeral 11-4 in FIG. 1 denotes a terminal for energizing the solenoid coil 12, and reference numeral 120 in FIG. 2 denotes an anode.

【0024】本形態においては、開口11−1aの形状
を回転非対称形状としたことを特徴とする。ここでは、
回転非対称形状として、楕円形状を採用している。特
に、引き出し電極110の縦長のスリットの長手方向に
対応する方向(鉛直方向)の開口内径を大きくして長径
とし、引き出し電極110のスリットの長手方向と直角
な方向(水平方向)の開口内径は小さくして短径とす
る。更に、長径、短径の方向は多重極の発生磁場の特定
の方向に合わせたものとする。勿論、長径、短径のサイ
ズはイオンビーム(図1に斜線を付けた部分)の断面形
状より大きなものとする。なお、回転非対称形状の他の
例としては、長円形、長四角形等が考えられる。例え
ば、開口11−1aの形状を引き出し電極110の断面
形状に対応させるようにしても良い。
The present embodiment is characterized in that the shape of the opening 11-1a is a rotationally asymmetric shape. here,
An elliptical shape is adopted as the rotationally asymmetric shape. In particular, the opening inner diameter in the direction (vertical direction) corresponding to the longitudinal direction of the vertically elongated slit of the extraction electrode 110 is increased to be a longer diameter, and the opening inner diameter in the direction (horizontal direction) perpendicular to the longitudinal direction of the slit of the extraction electrode 110 is Reduce to a short diameter. Furthermore, the directions of the major axis and the minor axis are set to the specific directions of the magnetic field generated by the multipole. Of course, the major and minor diameters are larger than the cross-sectional shape of the ion beam (the hatched portion in FIG. 1). In addition, as other examples of the rotationally asymmetric shape, an oval shape, a rectangular shape, or the like can be considered. For example, the shape of the opening 11-1a may correspond to the cross-sectional shape of the extraction electrode 110.

【0025】更に言えば、プラズマチャンバ20を形成
している円筒体を、その内壁面の断面形状が開口11−
1aと同じ形状になるように作製しても良い。
More specifically, the cylindrical body forming the plasma chamber 20 is formed such that its inner wall has a cross-sectional shape of an opening 11-.
It may be manufactured to have the same shape as 1a.

【0026】本形態による効果として、以下のような点
があげられる。
The effects of this embodiment include the following.

【0027】プラズマチャンバ20の中心軸に近い部
分でのミラー磁場の分布はあまり変化せず、磁場の半径
方向の成分はほとんど生じないため、一般的な円形状の
開口のときと磁場の分布も変わらない。 縦長のスリットを持つ引き出し電極が組み込み易くな
る。 イオンビームと開口との間に余分な空間が生じないた
め、イオンビームの流れがスムーズとなる。
Since the distribution of the mirror magnetic field in the portion near the central axis of the plasma chamber 20 does not change much and there is almost no component in the radial direction of the magnetic field, the distribution of the magnetic field is almost the same as that of a general circular opening. does not change. Leader electrodes having vertically elongated slits can be easily incorporated. Since there is no extra space between the ion beam and the aperture, the flow of the ion beam is smooth.

【0028】図4を参照して、本発明の第2の実施の形
態について説明する。図4は、プラズマチャンバ20の
断面形状を示し、プラズマチャンバ20は外壁面(すな
わち外周面)20−1と、内壁面(すなわち内周面)2
0−2とで規定される。本形態では、外壁面20−1の
断面形状を円形とし、内壁面20−2の断面形状は外壁
面20−1の断面形状と相似な円形状とし、しかも内壁
面20−2が外壁面20−1に対して偏芯した形状とな
るようにプラズマチャンバ20を形成したことを特徴と
する。これは、プラズマチャンバ20の肉厚を一様に薄
くすると、プラズマの無い部分の空間まで拡大されてR
F窓31や水冷のための通路20aが窮屈になる一方、
一様に厚くするとプラズマが縮小されてしまうという事
情に基づいている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional shape of the plasma chamber 20. The plasma chamber 20 has an outer wall surface (that is, an outer peripheral surface) 20-1 and an inner wall surface (that is, an inner peripheral surface) 20-1.
0-2. In this embodiment, the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1 is circular, the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 is a circular shape similar to the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1, and the inner wall surface 20-2 is the outer wall surface 20-1. The plasma chamber 20 is formed so as to be eccentric with respect to -1. This is because if the thickness of the plasma chamber 20 is reduced uniformly, it is expanded to the space where there is no plasma, and R
While the F window 31 and the passage 20a for water cooling become cramped,
This is based on the fact that a uniform thickness reduces the plasma.

【0029】この第2の実施の形態の効果は、以下の通
りである。
The effects of the second embodiment are as follows.

【0030】冷却水を流し易い。すなわち、プラズマ
チャンバ20の肉厚部に、冷却水を通すための通路20
aを作り易くなる。 マイクロ波導入用のRF窓を作り易い。すなわち、プ
ラズマチャンバ20の肉厚部に、RF窓31を作り易く
なる。
Cooling water is easy to flow. That is, a passage 20 for passing cooling water through a thick portion of the plasma chamber 20.
It becomes easy to make a. It is easy to make an RF window for microwave introduction. That is, it becomes easy to form the RF window 31 in the thick portion of the plasma chamber 20.

【0031】図5〜図7はそれぞれ、第2の実施の形態
の変形例を示している。これらの変形例は、プラズマチ
ャンバ20の外壁面20−1の断面形状を円形とし、内
壁面20−2の断面形状は外壁面20−1の断面形状と
異なる形状とし、しかも同心的な関係となるようにプラ
ズマチャンバ20を形成している。例えば、図5の変形
例では内壁面20−2の断面形状を楕円形状にしてお
り、図6の変形例では内壁面20−2の断面形状を略小
判形の形状にしている。更に、図7の変形例では内壁面
20−2の断面形状を略長方形の形状にしている。な
お、内壁面20−2は軸方向の全長にわたって同一の断
面形状である必要はない。
FIGS. 5 to 7 each show a modification of the second embodiment. In these modifications, the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1 of the plasma chamber 20 is circular, and the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 is different from the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1. Thus, the plasma chamber 20 is formed. For example, in the modification of FIG. 5, the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 is elliptical, and in the modification of FIG. 6, the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 is substantially oval. Further, in the modification of FIG. 7, the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 is substantially rectangular. The inner wall surface 20-2 does not need to have the same cross-sectional shape over the entire length in the axial direction.

【0032】これらの変形例の効果は、以下の通りであ
る。
The effects of these modifications are as follows.

【0033】第2の実施の形態と同じ理由で、冷却水
を流し易い。 第2の実施の形態と同じ理由で、マイクロ波導入用の
RF窓を作り易い。 内壁面20−2の断面形状を、第1の実施の形態で説
明したヨーク11の開口11−1aと類似の形状とする
ことにより、プラズマチャンバ20内の無駄な空間を省
き、プラズマのチャンバとしての機能を充実できる。
For the same reason as in the second embodiment, it is easy to flow cooling water. For the same reason as in the second embodiment, it is easy to create an RF window for introducing microwaves. By setting the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 to a shape similar to the opening 11-1a of the yoke 11 described in the first embodiment, a useless space in the plasma chamber 20 is omitted, and the plasma chamber is used. Function can be enhanced.

【0034】図8〜図10はそれぞれ、第2の実施の形
態の他の変形例を示している。これらの変形例は、プラ
ズマチャンバ20の内壁面20−2の断面形状を円形と
し、外壁面20−1の断面形状は内壁面20−2の断面
形状と異なる回転非対称形状とし、しかも同心的な関係
となるようにプラズマチャンバを形成している。例え
ば、図8の変形例では外壁面20−1の断面形状を略小
判形の形状にしており、図9の変形例では外壁面20−
1の断面形状を楕円形の形状にしている。更に、図10
の変形例では外壁面20−1の断面形状を略長方形の形
状にしている。
FIGS. 8 to 10 show other modifications of the second embodiment. In these modifications, the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2 of the plasma chamber 20 is circular, the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1 is a rotationally asymmetric shape different from the cross-sectional shape of the inner wall surface 20-2, and concentric. The plasma chamber is formed so as to be related. For example, in the modification of FIG. 8, the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1 is substantially oval, and in the modification of FIG.
1 has an elliptical cross-sectional shape. Further, FIG.
In the modification, the cross-sectional shape of the outer wall surface 20-1 is substantially rectangular.

【0035】これらの変形例によれば、図5〜図7の変
形例と同様の効果を得ることができるうえに、プラズマ
チャンバ20の軸心を中心とする回転方向の位置決めが
し易くなる。
According to these modifications, the same effects as those of the modifications shown in FIGS. 5 to 7 can be obtained, and positioning in the rotation direction about the axis of the plasma chamber 20 can be easily performed.

【0036】なお、第2の実施の形態の変形例と他の変
形例の組合わせ、すなわち外壁面20−1と内壁面20
−2をともに回転非対称形状にしても良い。
The combination of the modification of the second embodiment and another modification, that is, the outer wall surface 20-1 and the inner wall surface 20
-2 may both have a rotationally asymmetric shape.

【0037】図11〜図13を参照して、本発明の第3
の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態
では、プラズマチャンバ20の内径側に更に、導波管3
0の開口の短軸側の2つの内壁に対応する位置からそれ
ぞれプラズマチャンバ20の端部側に延びる一対の円筒
体40を形成したことを特徴とする。
Referring to FIGS. 11 to 13, a third embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the third embodiment, the waveguide 3 is further provided on the inner diameter side of the plasma chamber 20.
A pair of cylindrical bodies 40 are formed extending from positions corresponding to the two inner walls on the short axis side of the opening 0 to the end portions of the plasma chamber 20, respectively.

【0038】この第3の実施の形態においては、プラズ
マチャンバ20内に、導波管30の開口の長軸方向の内
幅と同じ長さの空間を形成するようにしている。このよ
うにして、できるだけマイクロ波の反射を減らし、プラ
ズマチャンバ20内に生成されるプラズマ(あるいはE
CR共鳴点)の近くまで、マイクロ波を導くことができ
る。
In the third embodiment, a space having the same length as the inner width of the opening of the waveguide 30 in the long axis direction is formed in the plasma chamber 20. In this manner, the reflection of microwaves is reduced as much as possible, and the plasma (or E
The microwave can be guided to near (CR resonance point).

【0039】なお、円筒体40の形成は、ここでは、一
対の円筒体40のうち、下流側の円筒体40をプラズマ
チャンバ20と一体に形成し、上流側の円筒体40につ
いては別個の作製したものをプラズマチャンバ20の上
流側の開口から挿入固定して形成している。
Here, the cylindrical body 40 is formed by forming the downstream cylindrical body 40 of the pair of cylindrical bodies 40 integrally with the plasma chamber 20 and separately forming the upstream cylindrical body 40. This is inserted and fixed from the opening on the upstream side of the plasma chamber 20.

【0040】また、プラズマチャンバ20の引き出し電
極110と反対側の端面は閉じていてもよい(つまり、
有底円筒形状)。また、プラズマチャンバ20は導波管
30の開口よりも上流側にも下流側にも長い。
The end face of the plasma chamber 20 on the side opposite to the extraction electrode 110 may be closed (that is, the end face may be closed).
Cylindrical shape with bottom). The plasma chamber 20 is longer than the opening of the waveguide 30 both upstream and downstream.

【0041】この第3の実施の形態によれば、プラズマ
チャンバ20内に生成されるプラズマがRF窓31の内
周に近づくことを防止でき、RF窓31の内面側が汚れ
にくくなる。
According to the third embodiment, the plasma generated in the plasma chamber 20 can be prevented from approaching the inner periphery of the RF window 31, and the inner surface of the RF window 31 is less likely to be contaminated.

【0042】図14、図15を参照して、第3の実施の
形態の変形例について説明する。この変形例では、プラ
ズマチャンバ20の内壁側に、導波管30の開口の短軸
側の2つの内壁に対応する位置にそれぞれ、周方向に沿
うように仕切り体41を設けるようにしている。
A modification of the third embodiment will be described with reference to FIGS. In this modification, partitioning bodies 41 are provided on the inner wall side of the plasma chamber 20 at positions corresponding to the two inner walls on the short axis side of the opening of the waveguide 30 so as to extend in the circumferential direction.

【0043】仕切り体41はプラズマチャンバ20内を
導波管30の開口の長軸の内幅と一致する部分を仕切る
位置に配置する。図14のように上流側、下流側の2箇
所に設けても良いし、一方が導波管30の内幅と一致し
ていれば1箇所だけでも良い。仕切り体41は冷却の関
係で、プラズマチャンバ20と一体であることが望まし
いが、別体でも良い。
The partition member 41 is disposed at a position in the plasma chamber 20 that partitions a portion corresponding to the inner width of the long axis of the opening of the waveguide 30. As shown in FIG. 14, it may be provided at two locations on the upstream side and the downstream side, or may be provided at only one location if one of them matches the inner width of the waveguide 30. The partition body 41 is desirably integrated with the plasma chamber 20 for cooling purposes, but may be separate.

【0044】仕切り体41は、板状(例えば厚さ1mm
程度の板)でも良いし、ある程度厚み(例えば仕切り体
41の直径程度)を持つ円筒状であっても良い。仕切り
体41には開口があり、その断面形状は略ドーナツ形状
か、周方向の一部が切れた略C形状でも良い。開口の大
きさは任意であるが、プラズマチャンバ20内のECR
ゾーンの最大径より一回り(最低5mm前後)大きくし
ておく。上流側、下流側の仕切り体41の形や配置が同
一である必要は無い。
The partition member 41 has a plate shape (for example, a thickness of 1 mm).
Plate or a cylindrical shape having a certain thickness (for example, about the diameter of the partition 41). The partition body 41 has an opening, and the sectional shape thereof may be a substantially donut shape or a substantially C shape with a part cut off in the circumferential direction. The size of the opening is arbitrary, but the ECR in the plasma chamber 20 is
Make it larger than the maximum diameter of the zone by one turn (at least about 5 mm). It is not necessary that the upstream and downstream partitions 41 have the same shape and arrangement.

【0045】この変形例は、プラズマチャンバ20の内
部に仕切り体41を入れてプラズマチャンバ20内を3
つに仕切ったものであり、プラズマチャンバ20の内部
まで導波管30が延長されたものとみなすことができ
る。仕切られた空間のうち、中央の部分はその幅W1が
導波管30の内壁側の幅W2と同じである。
In this modification, the partition 41 is placed inside the plasma chamber 20 so that
It can be considered that the waveguide 30 is extended to the inside of the plasma chamber 20. The width W1 of the central portion of the partitioned space is the same as the width W2 on the inner wall side of the waveguide 30.

【0046】この変形例によれば、第3の実施の形態と
同じ効果を得ることができる。
According to this modification, the same effects as in the third embodiment can be obtained.

【0047】図16、図17を参照して、本発明の第4
の実施の形態について説明する。この第4の実施の形態
では、一対のミラー磁石はそれぞれ、コイル50をヨー
クに収容して成るミラー電磁石である。特に、コイル5
0は、ソレノイドコイルとは異なり、巻線を1層のリン
グ状に巻回して成ると共に、内周側の引き出し線51と
外周側の引き出し線52とをヨークの外に導出するよう
にしている。そして、ヨークにおける2つの側面ヨーク
の一方(ここでは、53で示す)の内壁には、内周側の
引き出し線51を導出するための溝53−1が形成され
ていることを特徴とする。なお、溝53−1に代えて、
側面ヨーク53内に内周側の引き出し線51を通すため
の貫通孔を設けるようにしても良い。
Referring to FIGS. 16 and 17, the fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. In the fourth embodiment, each of the pair of mirror magnets is a mirror electromagnet formed by housing the coil 50 in a yoke. In particular, coil 5
Numeral 0 is different from the solenoid coil in that the winding is wound in a single-layer ring shape and the inner lead wire 51 and the outer lead wire 52 are led out of the yoke. . A groove 53-1 for leading out the lead wire 51 on the inner peripheral side is formed on the inner wall of one of the two side yokes (indicated by 53 here) of the yoke. In addition, instead of the groove 53-1,
A through hole may be provided in the side yoke 53 for passing the lead wire 51 on the inner peripheral side.

【0048】上記のように、第4の実施の形態では、一
対のミラー電磁石における下流側のコイル50を薄くす
るために、1層だけのパンケーキ形状としている。そし
て、コイル50を囲む鉄による側面ヨークは、その一部
に溝や貫通孔を設けることで、コイル50の内周側から
引き出される引き出し線51を、外側まで導く。その結
果、コイル50を薄くすることができる。溝や貫通孔を
側面ヨーク53に設けても、溝や貫通孔の無い時とほと
んど同じ磁場を発生することができる。
As described above, in the fourth embodiment, in order to reduce the thickness of the coil 50 on the downstream side of the pair of mirror electromagnets, only a single layer of pancake shape is used. The side yoke made of iron surrounding the coil 50 is provided with a groove or a through hole in a part thereof to guide the lead wire 51 drawn from the inner peripheral side of the coil 50 to the outside. As a result, the thickness of the coil 50 can be reduced. Even if grooves and through holes are provided in the side yoke 53, almost the same magnetic field can be generated as when there is no groove or through holes.

【0049】図18、図19を参照して、本発明の第5
の形態について説明する。この第5の実施の形態では、
プラズマチャンバ20におけるマイクロ波導入用のRF
窓31が、内側に向けて径が大きくなるようなホーン形
状にされていることを特徴とする。なお、RF窓31
は、導波管30の先端部にをはんだ付けにより設けるよ
うにしても良い。
Referring to FIGS. 18 and 19, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described. In the fifth embodiment,
RF for microwave introduction in plasma chamber 20
The window 31 is characterized in that it has a horn shape whose diameter increases toward the inside. The RF window 31
Alternatively, the tip of the waveguide 30 may be provided by soldering.

【0050】図20を参照して、本発明の第6の形態に
ついて説明する。この第6の形態は、一対のミラー磁石
10がそれぞれ、棒状永久磁石をヨーク11に収容して
成る場合に適用される。特に、引き出し電極とは反対側
のミラー磁石10のヨーク11及びその内部の永久磁石
を貫通させて同軸線路61を導波管30に結合するよう
にしたことを特徴とする。
Referring to FIG. 20, a sixth embodiment of the present invention will be described. The sixth embodiment is applied to a case where each of a pair of mirror magnets 10 includes a bar-shaped permanent magnet housed in a yoke 11. Particularly, the present invention is characterized in that the coaxial line 61 is coupled to the waveguide 30 by penetrating the yoke 11 of the mirror magnet 10 on the side opposite to the extraction electrode and the permanent magnet therein.

【0051】マイクロ波をプラズマチャンバ20に導入
する場合、インプランターのイオン源では半径方向のス
ペース確保に制約が多い。このような場合に、永久磁石
でできたミラー磁石を採用したイオン源では、図20の
ような同軸線路61を利用することにより、装置の半径
方向のスペースを大きく取らずに済む。永久磁石に貫通
孔を設けても磁場はほぼ回転対称を保ち、影響は少な
い。特に、RF電力が約300W以下の場合、図20の
ように同軸線路61に変換することで、ミラー磁石10
の断面を大きく保ったまま、簡単に貫通させることがで
きる。
When microwaves are introduced into the plasma chamber 20, there are many restrictions on securing a radial space in the ion source of the implanter. In such a case, an ion source employing a mirror magnet made of a permanent magnet does not require a large space in the radial direction of the apparatus by using the coaxial line 61 as shown in FIG. Even if a permanent magnet is provided with a through-hole, the magnetic field maintains almost rotational symmetry, and the influence is small. In particular, when the RF power is about 300 W or less, the mirror magnet 10 is converted into a coaxial line 61 as shown in FIG.
It can be easily penetrated while keeping the cross section of the large.

【0052】図21を参照して、上記第6の形態の変形
例について説明するう。この変形例では、導波管30を
引き出し電極とは反対側のミラー磁石10側に折り曲げ
て形成し、折り曲げた導波管部分を、引き出し電極とは
反対側のミラー磁石10のヨーク11及び永久磁石に設
けた切り欠き部70を通してミラー磁石10の外側に導
出するようにしている。このような導波管は一体のもの
でも良いし、分割できるように構成されていても良い。
A modification of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In this modification, the waveguide 30 is formed by bending the waveguide 30 on the side of the mirror magnet 10 opposite to the extraction electrode, and the bent waveguide portion is combined with the yoke 11 and the permanent magnet of the mirror magnet 10 on the side opposite to the extraction electrode. It is led out of the mirror magnet 10 through a notch 70 provided in the magnet. Such a waveguide may be integrated or may be configured to be split.

【0053】以上、本発明を各種の実施の形態について
説明したが、更に、例えばミラー磁場の強度を固定とす
る場合、アークが点火しにくくなるので、点火用アノー
ド電極を鉄にすることが望ましい。
Although the present invention has been described with reference to various embodiments, furthermore, for example, when the strength of the mirror magnetic field is fixed, it is difficult to ignite the arc. .

【0054】[0054]

【発明の効果】以上、本発明を複数の実施の形態を例示
して説明したが、本発明によるイオン源は、他の構成部
材、例えば引き出し電極や冷却系統を組込み易くなり、
また、装置回りの必要スペースが小さくて済む。
As described above, the present invention has been described by exemplifying a plurality of embodiments. However, the ion source according to the present invention can easily incorporate other constituent members, for example, an extraction electrode and a cooling system.
Also, the required space around the device is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態が適用されたミラー
磁石を引き出し電極側から見た図である。
FIG. 1 is a diagram of a mirror magnet to which a first embodiment of the present invention is applied, viewed from a lead electrode side.

【図2】図1のミラー磁石の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the mirror magnet of FIG.

【図3】図1のミラー磁石の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the mirror magnet of FIG. 1;

【図4】本発明の第2の実施の形態が適用されたプラズ
マチャンバの断面形状を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional shape of a plasma chamber to which a second embodiment of the present invention is applied.

【図5】図4の第2の実施の形態の変形例を示した図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図6】図4の第2の実施の形態の変形例を示した図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図7】図4の第2の実施の形態の変形例を示した図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図8】図4の第2の実施の形態の他の変形例を示した
図である。
FIG. 8 is a diagram showing another modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図9】図4の第2の実施の形態の他の変形例を示した
図である。
FIG. 9 is a diagram showing another modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図10】図4の第2の実施の形態の他の変形例を示し
た図である。
FIG. 10 is a diagram showing another modification of the second embodiment in FIG. 4;

【図11】本発明の第3の実施の形態が適用されたプラ
ズマチャンバの断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a plasma chamber to which a third embodiment of the present invention is applied.

【図12】図11のプラズマチャンバを引き出し電極側
から見た図である。
FIG. 12 is a view of the plasma chamber of FIG. 11 as viewed from a lead electrode side.

【図13】図11のA−A´線による断面図である。FIG. 13 is a sectional view taken along line AA ′ in FIG. 11;

【図14】図11の第3の実施の形態の変形例を示した
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a modification of the third embodiment in FIG. 11;

【図15】図14のB−B´線による断面図である。FIG. 15 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 14;

【図16】本発明の第4の実施の形態が適用されたミラ
ー磁石におけるコイルを示した図である。
FIG. 16 is a diagram showing a coil in a mirror magnet to which the fourth embodiment of the present invention is applied.

【図17】図16のコイルを収容するためのヨークにお
ける側面ヨークの内壁側を示した図である。
17 is a diagram showing an inner wall side of a side yoke in a yoke for accommodating the coil of FIG. 16;

【図18】本発明の第5の実施の形態が適用されたプラ
ズマチャンバの一部を示した断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a part of a plasma chamber to which a fifth embodiment of the present invention is applied.

【図19】図18に示されたプラズマチャンバの断面形
状を示した図である。
19 is a diagram showing a cross-sectional shape of the plasma chamber shown in FIG.

【図20】本発明の第6の実施の形態が適用されたEC
Rイオン源を説明するための図で、図(a)は正面図、
図(b)は側面図である。
FIG. 20 illustrates an EC to which the sixth embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7A is a diagram for explaining an R ion source, in which FIG.
Figure (b) is a side view.

【図21】図20の形態の変形例によるECRイオン源
を説明するための図で、図(a)は正面図、図(b)は
側面図である。
FIGS. 21A and 21B are views for explaining an ECR ion source according to a modified example of the embodiment shown in FIG. 20, wherein FIG. 21A is a front view and FIG. 21B is a side view.

【図22】従来のイオン源の概略構成を示した図であ
る。
FIG. 22 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional ion source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ミラー磁石 11 ヨーク 11−1、11−2 側面ヨーク 11−1a 開口 11−3 外周ヨーク 11−4 通電用端子 12 ソレノイドコイル 20 プラズマチャンバ 20a 冷却水用の通路 20−1 外壁面 20−2 内壁面 30 導波管 31 RF窓 40 円筒体 41 仕切り体 61 同軸線路 70 切り欠き部 110 引き出し電極 120 アノード電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mirror magnet 11 Yoke 11-1, 11-2 Side yoke 11-1a Opening 11-3 Outer peripheral yoke 11-4 Current-carrying terminal 12 Solenoid coil 20 Plasma chamber 20a Cooling water passage 20-1 Outer wall surface 20-2 Inside Wall surface 30 Waveguide 31 RF window 40 Cylindrical body 41 Partition body 61 Coaxial line 70 Notch 110 Leader electrode 120 Anode electrode

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内壁面と外壁面とを有すると共にマイク
ロ波導入用の窓を持つプラズマチャンバと、該プラズマ
チャンバの両端部の外壁に配設されたコイルまたは永久
磁石による一対のミラー磁石と、該一対のミラー磁石の
間に設けられて前記プラズマチャンバ内に前記マイクロ
波を導入するための導波管とを備え、前記プラズマチャ
ンバ内にプラズマを生成して、イオンビームを前記プラ
ズマチャンバの一端側に設けた引き出し電極により引き
出すようにしたイオン源において、 前記一対のミラー磁石はそれぞれ、前記コイルまたは永
久磁石がヨークに収容されて成り、前記引き出し電極側
のミラー磁石におけるヨーク端面には前記イオンビーム
を通すための開口が設けられ、該開口の形状を、長円
形、楕円形のような回転非対称形状としたことを特徴と
するイオン源。
1. A plasma chamber having an inner wall surface and an outer wall surface and having a window for introducing microwaves, a pair of mirror magnets provided by coils or permanent magnets disposed on outer walls at both ends of the plasma chamber, A waveguide provided between the pair of mirror magnets for introducing the microwave into the plasma chamber, generating plasma in the plasma chamber, and applying an ion beam to one end of the plasma chamber. In the ion source that is extracted by an extraction electrode provided on the side, the pair of mirror magnets are each formed by accommodating the coil or the permanent magnet in a yoke, and the ion magnet is provided on a yoke end surface of the mirror magnet on the extraction electrode side. An opening for passing the beam is provided, and the shape of the opening is a rotationally asymmetric shape such as an ellipse and an ellipse. Ion source, characterized in that.
【請求項2】 請求項1記載のイオン源において、前記
開口の形状を、前記引き出し電極のスリット形状に対応
する形状としたことを特徴とするイオン源。
2. The ion source according to claim 1, wherein said opening has a shape corresponding to a slit shape of said extraction electrode.
【請求項3】 請求項1記載のイオン源において、前記
外壁面の断面形状を円形とし、前記内壁面の断面形状は
前記外壁面の断面形状と相似な円形状とし、しかも前記
内壁面の断面形状が前記外壁面の断面形状に対して偏芯
した形状となるように前記プラズマチャンバを形成した
ことを特徴とするイオン源。
3. The ion source according to claim 1, wherein the outer wall has a circular cross section, the inner wall has a circular cross section similar to the outer wall, and the inner wall has a cross section. An ion source, wherein the plasma chamber is formed such that the shape thereof is eccentric with respect to the cross-sectional shape of the outer wall surface.
【請求項4】 請求項1記載のイオン源において、前記
内壁面の断面形状を円形とし、前記外壁面の断面形状は
前記内壁面の断面形状と異なる形状とし、しかも同心的
な関係となるように前記プラズマチャンバを形成したこ
とを特徴とするイオン源。
4. The ion source according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the inner wall surface is circular, and the cross-sectional shape of the outer wall surface is different from the cross-sectional shape of the inner wall surface, and has a concentric relationship. An ion source, wherein the plasma chamber is formed.
【請求項5】 請求項1記載のイオン源において、前記
外壁面の断面形状を円形とし、前記内壁面の断面形状は
前記外壁面の断面形状と異なる形状とし、しかも同心的
な関係となるように前記プラズマチャンバを形成したこ
とを特徴とするイオン源。
5. The ion source according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the outer wall surface is circular, and a cross-sectional shape of the inner wall surface is different from the cross-sectional shape of the outer wall surface, and has a concentric relationship. An ion source, wherein the plasma chamber is formed.
【請求項6】 請求項1記載のイオン源において、前記
プラズマチャンバの内壁側には更に、前記導波管の短軸
側の2つの内壁に対応する位置からそれぞれ前記プラズ
マチャンバの端部側に延びる円筒体を形成したことを特
徴とするイオン源。
6. The ion source according to claim 1, further comprising: an inner wall side of the plasma chamber; and an end side of the plasma chamber from a position corresponding to two inner walls on a short axis side of the waveguide. An ion source characterized by forming an elongated cylinder.
【請求項7】 請求項1記載のイオン源において、前記
プラズマチャンバの内壁側には更に、前記導波管の短軸
側の2つの内壁に対応する2つの位置の少なくとも一方
に、周方向に沿うように仕切り体を設けたことを特徴と
するイオン源。
7. The ion source according to claim 1, wherein the inner wall side of the plasma chamber is further provided with at least one of two positions corresponding to the two inner walls on the short axis side of the waveguide in a circumferential direction. An ion source characterized in that a partition body is provided along the same.
【請求項8】 請求項1記載のイオン源において、前記
プラズマチャンバを、前記引き出し電極と反対側の端部
を閉じた有底円筒形状としたことを特徴とするイオン
源。
8. The ion source according to claim 1, wherein the plasma chamber has a bottomed cylindrical shape having an end opposite to the extraction electrode closed.
【請求項9】 請求項1記載のイオン源において、前記
一対のミラー磁石はそれぞれ、コイルを前記ヨークに収
容して成るミラー電磁石であり、前記コイルは、巻線を
1層のリング状に巻回して成ると共に、内周側の引き出
し線と外周側の引き出し線とを前記ヨークの外に導出し
て成り、前記ヨークには、前記内周側の引き出し線を導
出するための溝あるいは貫通孔が形成されていることを
特徴とするイオン源。
9. The ion source according to claim 1, wherein each of the pair of mirror magnets is a mirror electromagnet in which a coil is housed in the yoke, and the coil has a single-layer ring shape. The inner lead and the outer lead are led out of the yoke, and the yoke has grooves or through holes for leading the inner lead. An ion source, characterized in that is formed.
【請求項10】 請求項1記載のイオン源において、前
記マイクロ波導入用の窓は、内側に向けて径が大きくな
るようなホーン形状にされていることを特徴とするイオ
ン源。
10. The ion source according to claim 1, wherein the window for introducing microwaves has a horn shape such that its diameter increases inward.
【請求項11】 請求項1記載のイオン源において、前
記一対のミラー磁石はそれぞれ、永久磁石を前記ヨーク
に収容して成り、前記引き出し電極とは反対側の前記ミ
ラー磁石の永久磁石を貫通させて同軸線路を前記導波管
に結合したことを特徴とするイオン源。
11. The ion source according to claim 1, wherein each of the pair of mirror magnets includes a permanent magnet housed in the yoke, and the permanent magnet of the mirror magnet on the opposite side of the extraction electrode is penetrated. An ion source wherein a coaxial line is coupled to the waveguide.
【請求項12】 請求項1記載のイオン源において、前
記一対のミラー磁石はそれぞれ、永久磁石を前記ヨーク
に収容して成り、前記導波管を前記引き出し電極とは反
対側の前記ミラー磁石側に折り曲げて形成し、折り曲げ
た導波管部分を、前記引き出し電極とは反対側の前記ミ
ラー磁石の永久磁石に設けた切り欠き部を通してミラー
磁石の外側に導出したことを特徴とするイオン源。
12. The ion source according to claim 1, wherein each of the pair of mirror magnets includes a permanent magnet housed in the yoke, and the waveguide is provided on the mirror magnet side opposite to the extraction electrode. An ion source characterized in that a bent waveguide portion is formed, and a bent waveguide portion is led out of the mirror magnet through a cutout provided in a permanent magnet of the mirror magnet on the side opposite to the extraction electrode.
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