JP2019036478A - イオン源 - Google Patents

Abstract

【課題】ドリフト方向側に位置するフィラメントの長寿命化を図るとともに、そのフィラメントから放出された電子により生成されたプラズマから効率良くイオンビームを引き出す。【解決手段】長尺状のプラズマ生成容器１０と、プラズマ生成容器１０の内部にカスプ磁場Ｂを形成する複数の磁石３０と、プラズマ生成容器１０の長手方向に沿って列状に設けられるとともに、プラズマ生成容器１０の内部に挿入された複数の第１フィラメント４０Ａとを具備し、第１フィラメント４０Ａから放出された電子が、長手方向の一方側から他方側に向かってＥｘＢドリフトするように構成されており、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメント４０Ａまでの距離Ｌ１ａよりも、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も他方側に位置する第１フィラメント４０Ａまでの距離Ｌ２ｂの方が短くなるようにした。【選択図】図５

Description

本発明は、プラズマ生成容器内にカスプ磁場を形成するバケット型（多極磁場型又はマルチカスプ型とも言う。）のイオン源に関するものである。

バケット型のイオン源としては、特許文献１に示すように、イオン源ガスが導入される直方体形状をなすプラズマ生成容器と、プラズマ生成容器の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、プラズマ生成容器の内部に挿入された複数のフィラメントとを備え、フィラメントから放出させた電子によりプラズマを生成して、その一部をプラズマ生成容器の長手方向に沿って形成されたイオン引出し口からイオンビームとして引き出すように構成されたものがある。

このイオン源は、上述した複数のフィラメントから放出された電子がプラズマ生成容器の長手方向に沿ってＥｘＢドリフト（以下、単にドリフトという）するように構成されており、具体的にはプラズマ生成容器の長手方向に沿って下方から上方まで設けられた複数のフィラメントが、等間隔に且つ長手方向中央に対して対称的に配置されている。

しかしながら、このような構成であると、電子がプラズマ生成容器の長手方向に沿ってドリフトするので、プラズマ生成容器内におけるドリフト方向側では電子が行き詰ってプラズマ密度が濃くなり、ドリフト方向と逆側ではプラズマ密度が薄くなる。その結果、プラズマ密度が濃いドリフト方向側に配置されたフィラメントは、プラズマ密度が薄いドリフト方向と逆側に配置されたフィラメントよりもダメージが大きく寿命が短くなってしまう。

さらに、特許文献１に示すイオン源は、プラズマ生成容器から引出電極により引き出されるイオンビームの引出領域が、プラズマ生成容器に形成されたイオン引出し口よりも長手方向において短くなるように構成されている。
このことから、上述したフィラメント配置であると、例えば電子が長手方向に沿って下方から上方にドリフトする場合、最もドリフト方向側、すなわち最も上方に位置するフィラメントから放出された電子は、その位置からさらに上方にドリフトするので、その電子が引出領域よりもさらに上方にドリフトしていると、その電子により生成されたプラズマは、引出領域から引き出されるイオンビームにあまり寄与していないことになる。また、電子が長手方向に沿って上方から下方にドリフトする場合は、最もドリフト方向側である最も下方に位置するフィラメントから放出された電子により生成されたプラズマが、イオン引出領域から引き出されるイオンビームにあまり寄与しないことになる。

特開２０１１−２２８０４４号公報

そこで本発明は、ドリフト方向側に位置するフィラメントの長寿命化を図るとともに、そのフィラメントが放出した電子により生成されたプラズマから効率良くイオンビームを引き出せるようにすることをその主たる課題とするものである。

本発明に係るイオン源は、長尺状のプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、前記プラズマ生成容器の長手方向に沿って列状に設けられるとともに、前記プラズマ生成容器の内部に挿入された複数の第１フィラメントとを具備し、前記第１フィラメントから放出された電子が、前記長手方向の一方側から他方側に向かってＥｘＢドリフトするように構成されており、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も他方側に位置する第１フィラメントまでの距離の方が短いことを特徴とするものである。

このようなイオン源であれば、プラズマ生成容器の長手方向中央から長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメントまでの距離よりも、当該長手方向中央から長手方向の最も他方側に位置する第１フィラメントまでの距離の方が短いので、最もドリフト方向側に位置する第１フィラメントが従来よりも長手方向中央に近づく。
これにより、第１フィラメントから放出される電子のＥｘＢドリフトによる行き詰まりが緩和されるので、プラズマ生成容器内におけるドリフト方向側のプラズマ密度が濃くなることを抑えることができ、ドリフト方向側に位置するフィラメントの長寿命化を図れる。

さらに、第１フィラメントから放出された電子が例えば長手方向に沿って下方から上方にＥｘＢドリフトする場合、最もドリフト方向側に位置する第１フィラメントを従来よりも長手方向中央に近づけているので、この第１フィラメントから放出された電子をイオン引出領域よりも上方にドリフトする前にイオン源ガスと反応させてプラズマを生成させることができ、このプラズマからイオンビームを効率良く引き出すことができる。

前記第１フィラメントと平行に設けられるとともに、前記プラズマ生成容器の内部に挿入された複数の第２フィラメントをさらに具備し、前記第２フィラメントから放出された電子が、前記長手方向の他方側から一方側に向かってＥｘＢドリフトするように構成されており、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も他方側に位置する第２フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第２フィラメントまでの距離の方が短いことが好ましい。

このような構成であれば、第２フィラメントから放出された電子のＥｘＢドリフト方向が、第１フィラメントから放出された電子のＥｘＢドリフト方向と逆向きになるので、プラズマ生成容器内において、第２フィラメントから放出された電子により生成されるプラズマの密度が濃い領域が、第１フィラメントから放出された電子により生成されるプラズマの密度が薄い領域と重なり、第２フィラメントから放出された電子により生成されるプラズマの密度が薄い領域が、第１フィラメントから放出された電子により生成されるプラズマの密度が濃い領域と重なる。これにより、長手方向に沿ったプラズマ密度をより均一化することができる。
そのうえ、プラズマ生成容器の長手方向中央から長手方向の最も他方側に位置する第２フィラメントまでの距離よりも、当該長手方向中央から長手方向の最も一方側に位置する第２フィラメントまでの距離の方が短いので、上述した最もドリフト方向側の第１フィラメントと同様、最もドリフト方向と逆側に位置する第２フィラメントの長寿命化を図るととともに、その第２フィラメントが放出した電子により生成されたプラズマから効率良くイオンビームを引き出すことができる。

プラズマ生成容器内における長手方向全体にプラズマを生成させるためには、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第２フィラメントまでの距離の方が短いことが好ましい。

具体的な実施態様としては、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントが、前記長手方向に沿って非等間隔に配置されている構成が挙げられる。

プラズマ密度のさらなる均一化を図るためには、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントが、互いに点対照な配置であることが好ましい。

前記プラズマ生成容器が、略直方体形状をなし、長手方向に沿った第１の側壁にイオンの引出し口が形成されたものであり、前記複数の磁石が、前記第１の側壁に垂直な前記長手方向に沿った第２の側壁及び前記第１の側壁に対向する第３の側壁それぞれの中央に前記長手方向に沿って配置されており、前記第１のフィラメントが、前記第２の側壁及び前記第３の側壁により形成される角部から前記プラズマ生成容器の内部に挿入されており、その先端が、前記プラズマ生成容器の横断面において、前記第２の側壁中央に配置された磁石と前記第３の側壁中央に配置された磁石とを結ぶ仮想線よりも前記プラズマ生成容器の内側に位置していることが好ましい。
このような構成であれば、第１フィラメントを、第２の側壁中央に配置された磁石と第３の側壁中央に配置された磁石とを結ぶ仮想線よりもプラズマ生成容器の内側に挿入しているので、プラズマ生成容器のより中心に近い位置でプラズマを生成することができ、プラズマをプラズマ生成容器内の全体に亘って生成することができる。

このように構成した本発明によれば、ドリフト方向側に位置するフィラメントの長寿命化を図るとともに、そのフィラメントが放出した電子により生成されたプラズマから効率良くイオンビームを引き出すことができる。

本実施形態のイオン源の構成を示す模式図。 同実施形態のプラズマ生成容器の横断面図。 同実施形態のプラズマ生成容器内におけるカスプ磁場分布を示す図。 同実施形態のフィラメントの配置を示すプラズマ生成容器の背面図。 同実施形態のフィラメントの配置を示すプラズマ生成容器の正面図。

本発明に係るイオン源の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態のイオン源１００は、例えばイオン注入装置やイオンドーピング装置等のイオンビーム照射装置に用いられるものであり、図１に示すように、プラズマ生成容器１０と、プラズマ生成容器１０からイオンビームを引き出す複数の電極からなる引出し電極系２０と、プラズマ生成容器１０の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石３０と、プラズマ生成容器１０の内部に電子を放出する複数のフィラメント４０とを具備したものである。

プラズマ生成容器１０は、イオン源ガスが導入されて内部でプラズマを生成するための容器であって、図１及び図２に示すように、例えば略直方体形状などの長尺状をなすものである。このプラズマ生成容器１０は、長手方向に沿った第１の側壁１０ａ（以下、前側壁１０ａという）に長手方向に沿って延びるイオン引出し口１０Ｈが形成されている。

引出し電極系２０は、プラズマから電界の作用でイオンビームを加速して引き出すものであり、図１に示すように、プラズマ生成容器１０のイオン引出し口１０Ｈ近傍に設けられている。引出し電極系２０を構成する複数の電極２１〜２４は、長手方向に沿って複数の孔やスリットが形成されており、これらの孔やスリットが形成されている領域がイオンビームを引き出す引出領域Ｘとなる。本実施形態の引出し電極系２０は、イオンビームの上流側から下流側に向けて配置された加速電極２１、引出電極２２、抑制電極２３、及び接地電極２４からなるが、例えば引出電極２２、抑制電極２３、及び接地電極２４から構成されていても良いし、２枚の電極や５枚以上の電極から構成されていても構わない。

複数の磁石３０は、図１及び図２に示すように、プラズマ生成容器１０の内部を取り囲むように設けられている。具体的には、プラズマ生成容器１０のイオン引出し口１０Ｈが形成された前側壁１０ａ以外の側壁、すなわち前側壁１０ａと垂直な一対の長手方向に沿った第２の側壁（以下、左側壁１０ｂ、右側壁１０ｃという）、前側壁１０ａと対向する第３の側壁（以下、後側壁１０ｄという）、及び長手方向に対向する一対の第４の側壁（以下、上側壁１０ｅ、下側壁１０ｆという）それぞれに設けられている。
本実施形態の磁石３０は、側壁それぞれに取り付けられた概略矩形平板状の支持板３１により支持された永久磁石であるが、電磁石を用いても構わない。

磁石３０の配置についてより詳細に説明すると、本実施形態では少なくとも左側壁１０ｂ、右側壁１０ｃ、及び後側壁１０ｄそれぞれの中央に磁石３０が配置されている。これらの磁石３０は、左側壁１０ｂ及び右側壁１０ｃの中央に位置する磁石３０のプラズマ生成容器１０内側の極性（図２ではＳ）と、後側壁１０ｄの中央に位置する磁石３０のプラズマ生成容器１０内側の極性（図２ではＮ）とが互いに異なるように、プラズマ生成容器１０の長手方向に沿って列状に配置されている。
さらに本実施形態では、左側壁１０ｂ及び右側壁１０ｃにおいて、複数の磁石３０がイオン引出し方向に沿って極性が互いに異なるように略等間隔に配列されており、後側壁１０ｄにおいて、複数の磁石３０がイオン引出し方向と直交し且つプラズマ生成容器１０の長手方向と直交する方向に沿って極性が互いに異なるように略等間隔に配列されている。なお、磁石３０の配置態様は、例えば図２に示した磁石３０それぞれの磁極を逆にしたり、各側壁１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに配列した磁石３０の個数や間隔を変更したりするなど適宜変更可能である。

このように配列した複数の磁石３０により形成されるカスプ磁場Ｂは図３に示すようになる。このカスプ磁場Ｂは、左側壁１０ｂ、右側壁１０ｃ、及び後側壁１０ｄのそれぞれに３列の磁石３０が配置された態様を示しているが、各側壁に配置する磁石３０の列数は適宜変更して構わない。

複数のフィラメント４０は、プラズマ生成容器１０内に放出した電子によってイオン源ガスを電離させてプラズマを生成するためのものであり、図２に示すように、プラズマ生成容器１０の隣接する側壁間に形成された角部１０Ｋからプラズマ生成容器１０の内部に挿入して設けられている。

より具体的には、複数の角部１０Ｋに複数のフィラメント４０が設けられており、本実施形態ではイオン引出し口１０Ｈの長手方向及びイオン引出し方向からなる平面に対して対称位置にある角部１０Ｋ（後側壁１０ｄの長辺に形成された角部１０Ｋ）に設けられている。
以下、各角部１０Ｋに設けられたフィラメント４０を区別する場合、左側壁１０ｂ及び後側壁１０ｄの間に形成された角部１０Ｋに設けられたフィラメント４０を第１フィラメント４０Ａといい、右側壁１０ｃ及び後側壁１０ｄの間に形成された角部１０Ｋに設けられたフィラメント４０を第２フィラメント４０Ｂという。

各フィラメント４０は、フィラメント支持機構５０により支持されており、当該フィラメント支持機構５０にフィラメント４０を加熱するためのフィラメント電源が接続される。フィラメント支持機構５０は、フィラメント４０を支持するフィラメントホルダ５１と、１又は複数のフィラメントホルダ５１が取り付けられたベース部材５２とを有し、プラズマ生成容器１０の角部１０Ｋの所定位置に形成された開口を塞ぐようにベース部材５２を角部１０Ｋに固定することで、フィラメント４０がプラズマ生成容器１０内に配置される。

このように配置された各フィラメント４０は、図２に示すように、角部１０Ｋを形成する隣接する各側壁（右側壁１０ｃと後側壁１０ｄ、左側壁１０ｂと後側壁１０ｄ）に対して略４５度の傾斜角度を有するように固定されている。
さらに本実施形態では、第１フィラメント４０Ａの先端は、プラズマ生成容器１０の横断面において、左側壁１０ｂに配置された磁石３０と後側壁１０ｄに配置された磁石３０とを結ぶ仮想線Ｚ１よりもプラズマ生成容器１０の内側に位置している。また、第２フィラメント４０Ｂの先端も同様に、右側壁１０ｃに配置された磁石３０と後側壁１０ｄに配置された磁石３０とを結ぶ仮想線Ｚ２よりもプラズマ生成容器１０の内側に位置している。このように、各フィラメント４０の先端をプラズマ生成容器１０の中心付近に位置させることにより、プラズマ生成容器１０のより中心に近い位置でプラズマを生成することができ、プラズマ生成容器１０内の全体に亘ってプラズマを生成することが可能となる。

各フィラメント４０とプラズマ生成容器１０との間には、後者を正極側にして、直流のアーク電源が接続される。これにより、プラズマ生成容器１０の内部では図２に示す電場Ｅが生じ、各フィラメント４０から放出された電子は、この電場Ｅと上述したカスプ磁場Ｂとに直交する方向にＥｘＢドリフト（以下、単にドリフトという）することになる。本実施形態では、第１フィラメント４０Ａにより生じる電場Ｅの向きと、第２フィラメント４０Ｂより生じる電場Ｅの向きとが直交しているので、第１フィラメント４０Ａから放出された電子のドリフト方向と第２フィラメント４０Ｂから放出された電子のドリフト方向とが逆向きになる。本実施形態では、第１フィラメント４０Ａから放出された電子が、プラズマ生成容器１０の長手方向の下方から上方に向かってドリフトするとともに、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子が、前記長手方向の上方から下方に向かってドリフトする。

第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂは、図４に示すように、角部１０Ｋに沿って（プラズマ生成容器１０の長手方向に沿って）複数設けられており、ここでは互いに平行な列状に配置されている。

また、第１フィラメント４０Ａと第２フィラメント４０Ｂとが互いに接触しないようにすべく、図５に示すように、第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂを角部１０Ｋに沿った方向において互いに異なる位置に設けてある。なお、ここでいう「角部１０Ｋに沿った方向において互いに異なる位置」とは、左右方向（長手方向に直交する方向）から視て、第１フィラメント４０Ａと第２フィラメント４０Ｂとが重なり合わない位置である。すなわち、第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂは、第１フィラメント４０Ａの中心線と第２フィラメント４０Ｂの中心線とが一直線状にならないように配置されている。なお、ここでいう中心線は、フィラメント４０の中心を通る仮想的な線であり、ここではフィラメント４０の先端を通る線である。

さらに、本実施形態では、第１フィラメント４０Ａの中心線と第２フィラメント４０Ｂの中心線とが長手方向において交互となるように、第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂを長手方向に沿って千鳥状に配置している。

然して、本実施形態では図５に示すように、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も下方に位置する第１フィラメント４０Ａまでの距離Ｌ１ａよりも、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も上方に位置する第１フィラメント４０Ａまでの距離Ｌ１ｂの方が短くなるようにしてある。

言い換えると、プラズマ生成容器１０の長手方向と直交する中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ａまでの離間距離Ｌ１ａよりも、当該中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ｂまでの離間距離Ｌ１ｂの方が短くなっている。
さらに言い換えると、最も下方に位置する第１フィラメント４０Ａは、第１フィラメント４０Ａから放出された電子の最もドリフト方向と逆側に位置する第１フィラメント４０Ａであり、最も上方に位置する第１フィラメント４０Ａは、第１フィラメント４０Ａから放出された電子の最もドリフト方向側に位置する第１フィラメント４０Ａである。

本実施形態では、中央仮想線Ｏよりも下方に位置する第１フィラメント４０Ａの個数（ここでは３個）よりも、中央仮想線Ｏよりも上方に位置する第１フィラメント４０Ａの個数（ここでは、２個）の方が少なくなるようにしてある。より具体的には、最も上方に位置するベース部材５２に取り付けたフィラメントホルダ５１の個数（ここでは、１つ）を、最も下方に位置するベース部材５２に取り付けたフィラメントホルダ５１の個数（ここでは、２つ）よりも少なくしている。
これにより、第１フィラメント４０Ａは、全体として下方に偏って配置されている。すなわち、本実施形態の第１フィラメント４０Ａは、中央仮想線Ｏの上方よりも下方において密に配置されている。

また、第１フィラメント４０Ａは、長手方向に沿って非等間隔に配置されており、ここでは互いに隣り合う第１フィラメント４０Ａの離間距離の全てが互いに異なる距離となるように配置されている。なお、必ずしも全ての離間距離を異なる距離にする必要はなく、一部の離間距離を同じ距離にしても良い。

第２フィラメント４０Ｂは、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も上方に位置する第２フィラメント４０Ｂまでの距離Ｌ２ａよりも、プラズマ生成容器１０の長手方向中央から長手方向の最も下方に位置する第２フィラメント４０Ｂまでの距離Ｌ２ｂの方が短くなるように配置されている。

言い換えれば、中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ａまでの離間距離Ｌ２ａよりも、中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ｂまでの離間距離Ｌ２ｂの方が短くなっている。
さらに言い換えると、最も上方に位置する第２フィラメント４０Ｂは、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子の最もドリフト方向と逆側に位置する第２フィラメント４０Ｂであり、最も下方に位置する第２フィラメント４０Ｂは、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子の最もドリフト方向側に位置する第２フィラメント４０Ｂである。

本実施形態では、第２フィラメント４０Ｂの配置を第１フィラメント４０Ａの配置と点対称（上下逆さま）にしてあり、第２フィラメント４０Ｂは、全体として上方に偏って配置されて中央仮想線Ｏの下方よりも上方において密であり、第１フィラメント４０Ａと同様に、長手方向に沿って非等間隔に配置されている。

さらに、上述した点対称な配置により、中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ａまでの離間距離Ｌ１ａよりも、中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ｂまでの離間距離Ｌ２ｂの方が短くなるようにしてある。また、中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ａまでの離間距離Ｌ２ａよりも、中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ｂまでの離間距離Ｌ１ｂの方が短くなるようにしてある。

このように構成された本実施形態のイオン源１００であれば、プラズマ生成容器１０の中央仮想線Ｏから最もドリフト方向と逆側に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ａ及び第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ａまでの距離Ｌ１ａ、Ｌ２ａよりも、中央仮想線Ｏから最もドリフト方向側に位置する第１フィラメント４０Ａの中心線Ｃ１ｂ及び第２フィラメント４０Ｂの中心線Ｃ２ｂまでの距離Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂを短くしているので、最もドリフト方向側に位置する第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂは、従来よりも長手方向中央に近づく。
これにより、ドリフト方向側の第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂから放出される電子のドリフトによる行き詰まりが緩和されるので、プラズマ生成容器１０内におけるドリフト方向側のプラズマ密度が濃くなることを抑えることができ、ドリフト方向側に位置する第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂの長寿命化を図れる。

さらに、最もドリフト方向側に位置する第１フィラメント４０Ａを長手方向中央に近づけているので、この第１フィラメント４０Ａから放出された電子を引出領域Ｘよりも上方にドリフトする前にイオン源ガスと反応させてプラズマを生成させることができ、このプラズマからイオンビームＩＢを効率良く引き出すことができる。
第２フィラメント４０Ｂに関しても同様であり、最もドリフト方向側に位置する第２フィラメント４０Ｂを長手方向中央に近づけているので、この第２フィラメント４０Ｂから放出された電子を引出領域Ｘよりも下方にドリフトする前にイオン源ガスと反応させてプラズマを生成できるようになり、このプラズマからイオンビームＩＢを効率良く引き出すことができる。

加えて、第１フィラメント４０Ａから放出された電子のドリフト方向と第２フィラメント４０Ｂから放出された電子のドリフト方向とが逆向きなので、プラズマ生成容器１０内において、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子のドリフト方向側の領域と、第１フィラメント４０Ａから放出された電子のドリフト方向と逆側の領域とが重なる。これにより、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子により生成されるプラズマの密度が濃い領域が、第１フィラメント４０Ａから放出された電子により生成されるプラズマの密度が薄い領域と重なり、長手方向に沿ったプラズマ密度をより均一化することができる。

さらに加えて、中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第１フィラメント４０Ａまでの離間距離Ｌ１ａよりも、中央仮想線Ｏから最も下方に位置する第２フィラメント４０Ｂまでの離間距離Ｌ２ｂの方が短く、中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第２フィラメント４０Ｂまでの離間距離Ｌ２ａよりも、中央仮想線Ｏから最も上方に位置する第１フィラメント４０Ａまでの離間距離Ｌ１ｂの方が短いので、プラズマ生成容器１０内における長手方向の全体にプラズマを生成させることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、第１フィラメント４０Ａから放出された電子が長手方向に沿って下方から上方にドリフトし、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子が長手方向に沿って上方から下方にドリフトするように構成されていたが、各フィラメント４０Ａ、Ｂから放出された電子のドリフト方向が前記実施形態とは逆向きになるように構成しても良い。
具体的には、例えばＳ極の磁石３０及びＮ極の磁石３０の配置を前記実施形態とは逆にするなどして、第１フィラメント４０Ａから放出された電子が長手方向に沿って上方から下方にドリフトし、第２フィラメント４０Ｂから放出された電子が長手方向に沿って下方から上方にドリフトするように構成されていても良い。

また、前記実施形態では、第１フィラメント４０Ａ及び第２フィラメント４０Ｂが、互いに点対称な配置であったが、第１フィラメント４０Ａの配置とは独立して、第２フィラメント４０Ｂを配置しても良い。

さらに、フィラメント４０を設ける角部は前記実施形態に限られず、イオン引き出し口が形成された前側壁１０ａの長辺に形成される角部に設けても良いし、前側壁１０ａの長辺に形成される角部及び後側壁１０ｄの長辺に形成される角部それぞれにフィラメント４０を設けても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・イオン源
１０ ・・・プラズマ生成容器
２０ ・・・引出し電極系
３０ ・・・磁石
１０Ｋ・・・角部
４０Ａ・・・第１フィラメント
４０Ｂ・・・第２フィラメント

Claims (6)

1. 長尺状のプラズマ生成容器と、
   前記プラズマ生成容器の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、
   前記プラズマ生成容器の長手方向に沿って列状に設けられるとともに、前記プラズマ生成容器の内部に挿入された複数の第１フィラメントとを具備し、
   前記第１フィラメントから放出された電子が、前記長手方向の一方側から他方側に向かってＥｘＢドリフトするように構成されており、
   前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も他方側に位置する第１フィラメントまでの距離の方が短いイオン源。
2. 前記第１フィラメントと平行に設けられるとともに、前記プラズマ生成容器の内部に挿入された複数の第２フィラメントをさらに具備し、
   前記第２フィラメントから放出された電子が、前記長手方向の他方側から一方側に向かってＥｘＢドリフトするように構成されており、
   前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も他方側に位置する第２フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第２フィラメントまでの距離の方が短い請求項１記載のイオン源。
3. 前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第１フィラメントまでの距離よりも、前記プラズマ生成容器の前記長手方向中央から前記長手方向の最も一方側に位置する第２フィラメントまでの距離の方が短い請求項２記載のイオン源。
4. 前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントが、前記長手方向に沿って非等間隔に配置されている請求項２又は３記載のイオン源。
5. 前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントが、互いに点対照な配置である請求項２乃至４のうち何れか一項に記載のイオン源。
6. 前記プラズマ生成容器が、略直方体形状をなし、前記長手方向に沿った第１の側壁にイオンの引出し口が形成されたものであり、
   前記複数の磁石が、前記第１の側壁に垂直な前記長手方向に沿った第２の側壁及び前記第１の側壁に対向する第３の側壁それぞれの中央に前記長手方向に沿って配置されており、
   前記第１のフィラメントが、前記第２の側壁及び前記第３の側壁により形成される角部から前記プラズマ生成容器の内部に挿入されており、その先端が、前記プラズマ生成容器の横断面において、前記第２の側壁中央に配置された磁石と前記第３の側壁中央に配置された磁石とを結ぶ仮想線よりも前記プラズマ生成容器の内側に位置している請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のイオン源。