CN101960553A - 离子源 - Google Patents

Abstract

本发明的离子源(1)具有：等离子体容器(10)；和一对热电子释放元件(12、14)，该一对热电子释放元件在等离子体容器(10)的内部空间中释放热电子；和电源，其使电流各流入至热电子释放元件(12、14)。曝露于等离子体容器(10)内的等离子体的内壁面，和热电子释放元件(12、14)的曝露于等离子体且释放热电子的部分，是以相同金属为主成分的材料所构成。因此，在离子源(1)在运转中，在热电子释放元件(12、14)的表面附着的堆积层的成分和热电子释放元件(12、14)的材料是同一成分，据此，能够释放稳定的热电子，同时，使至交换热电子释放元件(12、14)的离子源(1)的运转时间变长。

Description

离子源

技术领域

本发明是关于通过供给气体外加电弧电压生成等离子体，自该等离子体生成离子束的离子源，例如半导体装置制造用离子注入装置或FPD(Flat Panel DiSplay)制造用离子注入装置所使用的离子源。

背景技术

当在离子源中产生等离子体的时候，将动作气体供给至减压环境下的等离子体容器内，在等离子体容器内，将加热至2000℃以上的灯丝等的被加热体当作释放热电子的阴极使用，将由等离子体容器内的导体层所构成的内衬构件(衬垫)或是容器本身当作阳极使用。在上述阴极和阳极之间外加数十～数百V的电压产生电弧放电而使动作气体电离。

产生这样的等离子体而取出离子束的离子源的运用中，由于在等离子体容器内等离子体中的离子冲突而产生的溅镀，和通过等离子体中的化学性活性种产生侵蚀作用及化学性气相反应。依此阳极、阴极及等离子体容器内表面被磨耗、侵蚀，该磨耗、侵蚀的材质堆积于上述阳极，阴极及容器内表面。该磨耗、侵蚀和堆积在离子源的运用中频繁且复杂产生。

再者，由于阴极的上述磨耗、侵蚀使得热电子的释放效率变化，故自离子源所取出的离子束电流以不安定的情形为多。此时，调整当作阴极发挥功能的被加热体的加热量而控制离子束电流。

在下述专利文献1，记载着用一对的相向的被加热体的灯丝产生单一等离子体的离子源。

在下述专利文献2中，记载着等离子体容器内设置所使用的灯丝(被加热体)和预备的灯丝(被加热体)，预备的灯丝切换使用所使用的灯丝使用寿命时间。依此可以使到交换灯丝的离子源的运用时间成为长期间。

专利文献1：日本特开平11-273580号公报

专利文献2：日本特开平6-349433号公报

发明内容

发明所欲解决的课题

然而，在上述专利文献1所记载的用相向的一对被加热体的灯丝产生单一等离子体的离子源，因在一对灯丝间发热温度不平均，故灯丝的热电子释放量不平均的情形为多。此时，必须测量并控制被加热体的发热温度，但是灯丝因在2000℃的高温的发热状态，而且在容器和被加热体之间具有数十～数百V的电位差，故难以设置测量温度的测量感应器。再者，因通过被加热体的加热量的操作控制大量变化至数～数百mA以上的离子束电流，故又因施加发热温度不平均的控制，在进行稳定控制的这点上则有困难。

另外，通过上述的磨耗、侵蚀作用和堆积作用，在被加热体的表面上，阳极、阴极及容器内表面的材质成为膜而堆积。通过被加热体的温度变化，于温度暂时性下降的时候，助长上述堆积作用，在被加热体的表面附着较多的堆积物。这样的被加热体的堆积层，即使为了释放热电子而加热被加热体也成为释放热电子的障碍，有时产生使被加热体熔损的不良情形。

另外，如记载于上述专利文献2的离子源的那样，当在使等离子体产生的运用中的等离子体容器内，先设置预备的灯丝时，实际上，灯丝附着多量上述堆积层。当为了释放热电子使用附着多量堆积层的灯丝的时候，如上述那样，该堆积层成为释放热电子的障碍，有时产生使被加热体熔损的不良情形。

因此，记载于上述专利文献1及2的离子源，无法释放稳定的热电子，不能说是增长到交换的被加热体的离子源运用时间。

在此，本发明为了解决上述问题点，其目的是对于等离子体生成容器设置多数被加热体的离子源，可以释放稳定的热电子，增长到交换被加热体的离子源运用时间的离子源。

用以解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明是提供一种离子源，是通过供给气体外加电弧电压而生成等离子体，自该等离子体生成离子束的离子源，其特征为：具有具备供给气体而生成等离子体，且具有导体面内部空间的等离子体容器，和与上述等离子体容器电性绝缘，自上述内部空间的内壁面突出，通过通电，将热电子释放至上述内部空间的一对热电子释放元件，和使电流各流入至上述一对热电子释放元件的电源；曝露于上述等离子体容器内的等离子体的内壁面的材料和上述一对热电子释放元件的曝露于等离子体且释放热电子的部分的材料，是以相同金属为主成分的材料所构成。

并且，上述金属优选为由钽、钨、钼以及以这些金属中的两个以上的金属制作出的合金中所选择出的。

再者，上述电源优选为对应于上述一对热电子释放元件而设置的能够各自控制的一对电源，以通过上述一对热电子释放元件中的仅一方热电子释放元件释放出热电子，能够调整等离子体的浓度的高低的方式，上述一对电源中的一方电源是电流被调整成加热到使热电子释放出的程度。此时，上述一对电源中，另一方电源是电流被调整成微弱加热到通过释放出热电子而不影响等离子体浓度高低的程度。

再者，优选上述一对热电子释放元件，例如在上述等离子体容器内的对向的内壁面上对向设置。

发明效果

本发明的离子源是暴露于等离子体容器内的等离子体的内壁面的材料，和一对热电子释放元件的暴露于等离子体且释放热电子的部分的材料，是以相同金属为主成分的材料所构成。因此，通过离子源的运用，附着于热电子释放元件的堆积层的成分是以与释放热电子释放元件的热电子的部分相同的金属为主成分。因此，该堆积层不会成为热电子的释放的障碍，可以释放安定的热电子。如以往那样，与热电子释放元件的成分不同的堆积层无法释放附着于热电子释放元件而稳定的热电子，依此，对于热电子释放元件的运用时间短，对此本发明可以增长离子源的运用时间。

再者，边使用一方热电子释放元件主要释放热电子，边将另一方的热电子释放元件加热至通过释放热电子不会影响等离子体浓度的高低的微弱程度，依此可以抑制附着于另一方的热电子释放元件的堆积层的量，并且可以使附着的堆积层成为紧密构造。依此，可以释放更稳安定的热电子。

附图说明

图1为表示本发明的一实施型态的构成的剖面图。

图2A及图2B为各表示1图1所示的离子源的灯丝和阴极反射板的配置的一实施例的部分剖面图及侧面剖面图。

图3为表示本发明的离子源的电源配置的一实施例的模式图。

图4A及图4B为各表示本发明的离子源的电源配置的其他实施例的模式图。

图5为表示本发明的离子源的电源配置的又一其他实施例的模式图。

图6A及图6B为各表示本发明的离子源所使用的热电子释放元件的另外的实施例的部分剖面图及侧面剖面图。

图7为表示使用图6A及图6B所示的热电子释放元件的本发明的离子源的电源配置的一实施例的模式图。

图8为表示使用图6A及图6B所示的热电子释放元件的本发明的离子源的电源配置的其他实施例的模式图。

主要元件符号说明

1：离子源

8、9：电源

10：等离子体容器

12、14：灯丝

16、18：阴极反射板

16a：脚部

16b：孔

20：绝缘构件

22：原料气体供给口

24：离子束取出口

26、28：引出电极

30、32：磁铁

36：气体供给源

38：原料气体调整阀

40、42：灯丝电源

50、102：电弧电源

60、62、96、98：开关

64、66：电流计

68、80、82：旁热式阴极

70、84、86：加热器

72、88、90：被加热体

92、94：加热器电源

100：控制电源

具体实施方式

以下，针对本发明的离子源，依据附图所示的最佳实施例予以详细说明。图1为表示本发明的离子源的一实施型态的构成的剖面图。

离子源1是通过供给原料气体并予以放电，生成等离子体P，通过自该等离子体P取出离子，生成离子束B的伯纳斯(Bernus)(バ-ナス)源。离子源1如图1所示的那样，具有等离子体容器10、灯丝12、14、阴极反射板16、18、绝缘构件20、原料气体供给口22、离子束取出口24、引出电极26、28及磁铁30、32。等离子体容器10被收纳在没有图示的离子注入装置的减压容器内，在等离子体容器10内成为被减压至10^-2～10^-3(Pa)的状态。

等离子体容器10为具有长方体形状的内部空间的放电箱。

等离子体容器10的内部空间是由具有耐高温性的导电性材料所构成，尤其曝露于等离子体P的部分的内壁面，例如位于灯丝12、14的前端之间的内壁面是通过钨、钼、钽的中选择出的金属，或是该些金属的合金所构成的构件来构成。等离子体容器10的容器全体虽然通过钨、钼、钽的中选择出的金属，或是该些金属的合金所构成也可以，但是即使等离子体容器10的内部空间的曝露于等离子体P的部分的内壁面，例如位于灯丝12、14的前端之间的内壁面由内衬构件(衬垫)所形成，该内衬构件通过从钨、钼、钽中选择出的金属，或是该些金属的合金所构成也可以。

在等离子体容器10的内部空间的内壁面设置有从互相相向的壁面突出至内部空间的灯丝12、14。在灯丝12、14的背面侧，设置有阴极反射板16、18。阴极反射板16、18经绝缘构件20被固定设置在等离子体容器10。图2A及图2B为各表示灯丝12和阴极反射板16的配置的一实施例的部分剖面图及侧面剖面图。灯丝14和阴极反射板18也同样构成。如图2A及图2B所示那样，阴极反射板16被设置成略占据有等离子体容器10的内部空间的剖面。并且，阴极反射板16具有脚部16a及孔16b，贯通被设置在脚部16a的孔的一方灯丝12的一端被引出至等离子体容器10的外侧。贯通孔16b的另一方的灯丝12的一端穿过套管34而被引出至等离子体容器10的外侧。脚部16a和套管34经绝缘构件20被固定在等离子体容器10。在孔16b的灯丝12和阴极反射板16的间隙，填充有绝缘构件20。这样地使用绝缘构件20，灯丝12及阴极反射板16能对等离子体容器10绝缘。

灯丝12、14是作为将热电子释放至等离子体容器10内的内部空间的热电子释放元件而发挥机能，以与曝露于等离子体容器10内的等离子体P的部分的内壁面的材料相同的金属为主成分的材料所构成。并且，阴极反射板16、18也以与曝露于等离子体容器10内的等离子体P的部分的内壁面的材料相同的金属为主成分的材料所构成。

例如，灯丝12、14通过从钨、钼、钽中所选择出的金属或是该些金属的合金所构成。在此，主成分是指质量比率占有90％以上的最大成分。灯丝12、14的材料是由与曝露于等离子体容器10的内部空间的等离子体P的部分的内壁面的材料，即是从钨、钼、钽中选择出的金属或是该些金属的合金相同的材料所构成。阴极反射板16、18的材料也与灯丝12、14的材料相同。

在灯丝12、14设置有对灯丝12、14的两端间外加特定电压例如数V～数10V而流通电流的灯丝电源(在图1中没有图示)，使能够自灯丝12、14释放出热电子，自被加热至2000℃程度的灯丝12、14将热电子释放至内部空间。如后述那样，灯丝12、14的一方预备加热至通过释放热电子而不会影响等离子体浓度的高低的弱程度的方式，控制灯丝电流，使后述离子束B的强度控制能够单纯化、效率化。

再者，以在具有灯丝12、14的负极侧的一端和具有导电性的等离子体容器10之间外加电弧电压的方式，设置有电弧电压(在图1中没有图示)。电弧电压是外加数10V～100V电弧电压使等离子体容器10的电位相对于灯丝12、14的电位变高。

自灯丝12、14所释放出的热电子沿着磁铁30、32的磁力线螺旋状运动而使原料气体G分离，激发等离子体P。针对灯丝电源及电弧电源如后述。

阴极反射板16、18被设置成互相相向，反射朝向一方的阴极反射板移动的热电子。阴极反射板16、18是与灯丝电源的正极连接，成为与灯丝电源的正极的电位相同电位。，

另外，在等离子体容器10的外侧，以沿着互相相向的灯丝12、14的配置方向而形成磁场的方式，N极、S极的磁铁30、32被设置成相向于等离子体容器10的细长延伸的两端的外侧。将相向的磁铁30、32的外侧用电磁软铁等的磁透率高的材料构成没有图示的连接轭铁。再者，在等离子体容器10的内部空间的内壁面，设置原料气体供给口22，经供给管与气体供给源36连接，经原料气体调整阀38调整原料气体G的供给。

在等离子体容器10的侧壁，沿着等离子体容器10的长边方向设置延伸成缝隙状的离于束取出口24，通过引出电极26、28的电位，等离子体P中的离子作为离子束B被引出。等离子体容器10的设置有缝隙24的壁面与电源8连接，以对接地(压盖)外加特定电压。引出电极26和引出电极28之间，通过电源9，外加电压使引出电极28的电位变高。

离子束取出口24的等离子体容器10的外侧壁面是以利用特定形状引出离子束B的方式，构成弯曲形状使等离子体容器10的内部空间侧成为凸状。引出电极26、28也相同以利用特定形状引出离子束B的方式，等离子体容器10的一侧的面构成弯曲形状，使朝向等离子体容器10成为凸状。离子束B的强度是通过调整灯丝12、14中的任一方的热电子的释放量，即是灯丝电流而控制。使用引出电极26作为引出电极是因为了防止低速的电子从引出电极28及还有离于束B的下游逆流而照射至等离子体容器10的设置缝隙24的面上，作成阻止上述电子逆流的电场梯度。

并且，在本发明中，是以曝露于等离子体容器10内的等离子体P的部分的内壁面的材料，和一对灯丝12、14的材料由以相同金属为主成分的材料所构成作为特征。

如针对以往技术的问题点予以说明那样，于在等离子体容器10设置一对灯丝12、14之时，阳极、阴极及容器内表面的材料成分作为堆积层多量附着于灯丝。当为了将该附着多量堆积层的灯丝予以热电子释放时，堆积层则成为热电子释放的障碍，有时产生堆积层使被加热体熔损的不良情形。但是，在本实施型态中，灯丝12、14的材料，和曝露于等离子体容器10内的等离子体P的部分的内壁面的材料，因以相同金属为主成分的材料所构成，故附着于灯丝12、14的堆积层是以与灯丝12、14相同的金属为主成分的。因此，即使在灯丝12、14附着堆积层，也不会对热电子释放造成障碍。如以往那样，以耐久性优良的钨构成灯丝，于曝露于等离子体的内壁面的材料使用钼之时，于灯丝附着以钼为主成分的堆积层。此时，以能够充分释放热电子的方式，对灯丝高温加热的时候，以熔点低于钨的钼所构成的堆积层则熔融。并且，熔融的钼与钨合金化，因为此时的合金的熔点也低于钨，故熔融的液体的钼熔融成侵蚀宛如固体的钨，最终熔损灯丝。

另外，以钼构成灯丝，于曝露于等离子体容器内的等离子体的部分的内壁面的材料使用钨之时，于灯丝附着以钨为主成分的堆积层。此时，在配合钼而加热灯丝的温度下，不从覆盖表面的以钨为主成分的堆积层释放充分的热电子。即是，在钼的灯丝的加热温度下，不从以钨为主成分的堆积层释放热电子。因此，为了释放电子热，并且提高加热温度时，钼熔融，灯丝熔损。

因此，如上述那样，以相同金属为主成分的材料，构成以曝露于等离子体容器10内的等离子体的部分的内壁面的材料，和一对灯丝12、14的材料。

以下，针对在上述离子源1配线灯丝电源及电弧电源的本发明的各种的实施型态的构成予以说明。

图3为表示上述构成的离子源1的灯丝电源、电弧电源的一实施例的部分剖面模式图。

图3所示的离子源1为两个灯丝12、14的一方被加热成用以交互释放热电子，另一方灯丝被加热成用以预备加热的形态。预备加热是指加热至通过释放热电子而不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。

在图3所示的离子源1中，并列设置有使灯丝12流通灯丝电流的灯丝电源40，和使灯丝14流通灯丝电流的灯丝电源42，设置有切换流通于灯丝12、14的灯丝电流的开关60、62。灯丝电源40为用以流通释放热电子用的百～数百安培的灯丝电流的电源，灯丝电源42为在释放热电子中不释放可以调整等离子体浓度高低的程度的热电子，为了执行预备加热，流通百安培程度的灯丝电流的电源。

于图3所示的开关60、62的第1状态，即是开关60、62被连接于图中左侧端子的状态的时侯，在灯丝12中，从灯丝电源40流通百～数百安培的灯丝电流而被加热至2000℃，释放出热电子。此时，灯丝14从灯丝电源42流通百安培程度的灯丝电流，被预备加热成通过释放出热电子不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。

另外，于图3所示的开关60、62的第2状态，即是开关60、62被连接于图中右侧端子的状态的时侯，在灯丝14中，从灯丝电源40流通百～数百安培的灯丝电流，释放出热电子。此时，灯丝12从灯丝电源42流通百安培程度的灯丝电流，被预备加热成通过释放出热电子不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。

开关60、62的第1状态及第2状态的切换，是通过没有图示的控制单元而被控制成同时进行。依此，加热至通过释放热电子而不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度的灯丝，常被预备加热。即使一方的灯丝损耗而至寿命终止，也可以不通过上述开关60、62执行切换。但是，优选在相对于灯丝的寿命期间相当短的期间，例如寿命期间的10分之1的期间，通过开关60、62进行切换，可以长期间安定性运用之点。

这样，当自一方的灯丝充分释放热电子之时，将另一方的灯丝预备加热至通过释放热电子不会影响等离子体浓度的高低的弱程度，是因为不预备加热灯丝之时，如上述那样在温度低的灯丝表面多数附着堆积层，而且此时所产生的堆积层具有多数空隙的原因。当在堆积层产生多数空隙时，即使附着与灯丝相同的成分的金属的堆积层，空隙也成为释放热电子的障碍。通过将热电子加热至不释放热电子的程度，抑制堆积层的附着的量，并且可以成为空隙更少的紧密构造的堆积层。

并且，灯丝电源40的灯丝电流，是对应自等离子体容器10所取出的离子束B的离子电流的高低而被控制，电弧电压是被控制成电弧电流成为特定的值。

图4A为表示与图3不同的离子源1的一实施例的部分剖面模式图。

图4A所示的离子源1为加热成同时自灯丝12、14释放出热电子的型态。

灯丝12、14为了释放热电子各被连接于流通百～数百安培的电流的灯丝电源40、42。电弧电源50其负极与灯丝电源40、42的负极连接，正极与等离子体容器10连接，构成外加电弧电压。并且，以流通电弧电源50的电弧电流成为一定的方式，设置有测量灯丝12和等离子体容器10之间的电弧电流的电流计64，和测量灯丝14和等离子体容器10之间的电弧电流的电流计66。从没有图示的控制单元对灯丝电源40、42供给控制讯号，使该电流计64、66的测量值相等。

其他，也可以构成从没有图示的控制单元对灯丝电源40、42供给控制讯号，使灯丝电源40、42的输出电压相等。这样，可以将灯丝12、14的加热温度的偏置控制在一定以下。

图4B为表示与图4A不同的离子源1的实施例的部分剖面模式图。

图4B所示的离子源1与图4A所示的离子源1相同，为加热成同时自灯丝12、14释放出热电子的型态。

灯丝12、14并联连接于流通百～数百安培的灯丝电流的灯丝电源40。电弧电源50其负极与灯丝电源40的负极连接，正极与等离子体容器10连接。流通灯丝12、14的电流控制灯丝电源40，使自离子源1引出的离子束B的离子电流成为一定。在图4B的例中，于灯丝12、14损耗成相同之时，因灯丝12、14的加热温度也成为相同程度，故可以效率佳运用离子源1。

图5为表示离子源1的又一实施型态的部分剖面模式图。

图5所示的离子源1为以灯丝12、14中的一方灯丝执行释放热电子，另一方灯丝不预备加热的型态。灯丝电源40是通过开关60切换成选择灯丝12或灯丝14中的任一方。灯丝电源40流通百～数百安培的灯丝电流，将所选择的灯丝12或灯丝14加热至2000℃以上。电弧电源50被构成其负极与灯丝电源40的负极连接，正极与等离子体容器10连接。

开关60可以切换成使用于使灯丝12、14的一方释放热电子用的加热。该切换当一方的灯丝磨损而至寿命终止时，为了将另一方灯丝设为用以释放热电组的加热对象而也可以予以切换，但是在相对于至一方灯丝的寿命终止的寿命期间相当短的期间中，例如优选寿命期间的10分之1的期间中，切换开关60以可以长期间安定性运用的点。

并且，在上述实施型态及例中，任一者皆为使用以利用电阻加热作为释放热电子的热电阻释放元件来释放出热电子的灯丝而构成的，但是在本发明中，即使如下述那样，也可以设置图6A及图6B所示的旁热式阴极68，取代灯丝12、14。

旁热式阴极68具有通过通电加热的加热器70和一面曝露于等离子体一面释放出热电子的被加热体72。被加热体72和加热器70和等离子体容器10的3个互相绝缘被设置。加热器70被加热成释放热电子的程度。被加热体72被供给电位成比起加热器70为数百V高电位，由加热器70释放出的热电子通过被加热体72的高电位被拉伸而加速，成为电子束，而被照射至被加热体72。被加热体72通过来自加热器70的辐射热或是加速的电子束的照射而被加热，依此从被加热体72的等离子体容器10的内部空间的面释放出热电子。该热电子的释放通过控制加热器70的电流，或是控制用以加速电子束而所供给的被加热体72的电位而被控制。本发明中，对应于被加热体72边曝露于等离子体边放出热电子的热电子释放元件的部分。加热器70不被曝露于等离子体。因此，在本发明中，被加热体72的曝露于等离子体的释放热电子之面的材料，和曝露于等离子体容器10内的等离子体的部分的内壁面的材料，是以相同金属为主成分的材料所构成。例如，为由钽、钨、钼以及以该些金属中的两个以上的金属制作出的合金中所选择出的。

图7为表示使用旁热式阴极的离子源1的又一实施型态的部分剖面模式图。

图7所示的离子源1相对于图3所示的离子源1，设置有旁热式阴极80、82以取代灯丝12、14，为多数设置的对应于此的电源的装置。旁热式热阴极80具有加热器84及被加热体88，旁热式阴极82具有加热器86及被加热体90。加热器电源92、94对应于加热器84、86而设置，加热器电源92、94的负极与对被加热体88、90供给电位的控制电源100的负极连接。控制电源100的正极连接于被加热体88、90。并且，电弧电源102其负极与控制电源100的正极连接，电弧电源的正极与等离子体容器10连接。加热器电源92使电流流通至从加热器84或加热器86释放出热电子的程度。另外，加热器电源94使电流流通至从加热器84或加热器86未释放出热电子的程度而加热。

并且，在加热器电源92、94和加热器84、86之间设置有开关96、98。

开关96、98是发挥与图3所示的开关60、62相同的作用。在第1状态，即是开关96、98连接于图中左侧端子的状态时，在加热器84中，从加热器电源92流通自加热器84释放出热电子的程度的电流，加速该热电子的释放而照射被加热体88。再者，通过加热器84的加热，加热被加热体88。通过这些作用，自被加热体88释放出热电子。此时，加热器86从加热器电源94流通电流，被加热成以释放出热电子不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。即是，仅自加热器84的被加热体88释放出热电子至可以调整等离子体浓度的高低的程度。

另外，于图7所示的开关96、98的第2状态，即是开关96、98被连接于图中右侧端子的状态时，在加热器86中，从加热器电源92流通电流，释放出热电子。此时，加热器84从加热器电源94流通电流，被加热成以释放出热电子不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。即是，仅自加热器86侧的被加热体90释放出热电子至可以调整等离子体浓度的高低的程度。

开关96、98的第1状态及第2状态的切换，是通过没有图示的控制单元而被控制成同时进行。依此，不充分释放出热电子的被加热体，常通过加热器的预备加热被加热。也可以至一方的被加热体磨损而寿命终止，不进行用上述开关96、98的切换，但是在相对于至被加热体的寿命终止的寿命期间相当短的期间中，例如优选寿命期间的10分的1的期间中，切换开关96、98以可以长期间安定性运用的点。

图8为表示与图7不同的离子源1的另外实施型态的部分剖面模式图。

在图8所示的离子源1中，旁热式阴极80、82的加热器84、86，连接加热器电源93、95，在被加热体88、90经开关97、99连接有控制电源103、104。加热器电源93、95当对被加热体88、90供给适当电位之时，将加热器84、86加热至自被加热体88、90释放出热电子的程度，并且自加热器84、86释放出热电子。控制电源103是以被加热体88、90对等离子体容器10的内部空间释放出热电子的方式，对被加热体88、90供给电位。另外，控制电源104是通过加热体88、90释放热电子以不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度，对被加热体88、90供给电位。在开关103、104中，是通过没有图示的控制单元而被控制成如图8所示那样同时执行的连接于左端子的第1状态及连接于右端子的第2状态的切换。依此，一方的被加热体释放出热电子，另一方的被加热体常被加热至以释放热电子而不会影响等离子体的浓度高低的微弱程度。

即是，在图8所示的例中，来自被加热体88、90的热电子的释放，通过将控制电源103连接于被加热体88、90中的任一方而被控制。另外，在先前所说明的图7所示的例中，来自被加热体88、90的热电子的释放，通过将加热器电源92连接于加热器84、86中的任一方而被控制。在这一点上，图8的例与图7的例不同。

并且，旁热式阴极也可以以替换成使用于图4A、图4B、图5、图6A以及图6B所示的例的离子源1所使用的灯丝。本发明也包含这样的离子源。

这样，在上述各种的例中所示的离子源，曝露于等离子体容器10内的等离子体P的内壁面的部分的材料，和一对热电子释放元件(灯丝、被加热体)的曝露于等离子体P的部分的材料因以相同金属为主成分的材料所构成，故即使不加热一方的热电子释放元件而停止时，附着于表面的堆积层的成分，因与热电子释放的材料为相同成分，故即使使用于用以释放热电子之时，也不会成为释放热电子的障碍，能够释放出安定的热电子。依此，可以使至交换被加热体的离子源的运用时间变长。如以往那样，于曝露于等离子体容器内的等离子体的内壁面的材料和一对热电子释放元件的曝露于等离子体且释放出热电子的部分的材料不同之时，因使附着于热电子释放元件的表面的堆积层与热电子释放元件的曝露于等离子体且释放热电子的部分的材料成分不同，故难以释放出热电子。即使万一可以释放出热电子，因堆积层的材料与电子释放元件的材料不同。故无法持续释放安定的热电子。

并且，通过将不使用在等离子体的浓度高低的调整的一方热电子释放元件，加热至通过释放热电子不会影响等离子体浓度的高低的微弱程度，则可以抑制堆积层的附着量，另外通过该加热，因堆积物不具有空隙，成为紧密堆积的构成，故能够释放出更安定的热电子。

以上，虽然针对本发明的离子源予以详细说明，但是本发明并不限定于上述实施型态，在不脱离本发明的主旨的范围，即使作各种改良或变更当然也可以的。

Claims (5)

1.一种离子源，是通过供给气体外加电弧电压而生成等离子体，自该等离子体生成离子束的离子源，其特征为：具有

等离子体容器，该等离子体容器具备供给气体而生成等离子体，且具有导体面的内部空间，和

一对热电子释放元件，与上述等离子体容器电性绝缘，自上述内部空间的内壁面突出，通过通电，将热电子释放至上述内部空间，和

电源，使电流各流入至上述一对热电子释放元件，

曝露于上述等离子体容器内的等离子体的内壁面的材料，和上述一对热电子释放元件的曝露于等离子体且释放热电子的部分的材料，是以相同金属为主成分的材料所构成。

2.权利要求1所记载的离子源，其中，上述金属为由钽、钨、钼以及以这些金属中的两个以上的金属制作出的合金中所选择出的。

3.权利要求1或2所记载的离子源，上述电源为对应于上述一对热电子释放元件而设置的能够各自控制的一对电源，

上述一对电源中的一方电源是将电流调整成加热至使热电子释放出的程度，以达到用上述一对热电子释放元件中仅一方热电子释放元件释放出热电子，可以调整等离子体的浓度的高低的程度。

4.权利要求3所记载的离子源，其中，在上述一对电源中，另一方电源调整电流成微弱加热到通过释放出热电子而不影响等离子体浓度高低的程度。

5.权利要求1-4中的任一项所记载的离子源，其中，上述一对热电子释放元件是对向设置在上述等离子体容器内的对向的内壁面。

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