JP2540492B2 - イオン源用ア−クチヤンバ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はイオン源用アークチャンバー装置に関す
る。

（従来の技術） 周知のようにイオン注入装置などに使用されるイオン
源用のアークチャンバー装置は、真空とされたチャンバ
ー内でアーク放電を起させ、外側に取り付けてある磁石
によって形成されるカスプ磁場によって効率良くイオン
を生成するように構成されてある。

第２図は従来のこの種チャンバー装置を示し、１はバ
ケット型のチャンバー、２はフィラメント、３はソース
ガスをチャンバー１内に供給するための供給管、４はカ
スプ磁場を形成するための磁石（たとえば永久磁石）
で、チャンバー１の外側に複数取り付けられてある。５
はチャンバー１の外側特に磁石４の取付位置付近を冷却
するための冷却パイプで、これによる冷却によって、温
度上昇による減磁を避けるようにしている。６は引出電
極である。

真空とされたチャンバー１の内部に供給管３よりソー
スガスを供給するとともに、チャンバー１とフィラメン
ト２との間でアーク放電を起させることによって、ソー
スガスを電離させてイオンを発生させる。このとき磁石
４によるカスプ磁場によってイオンは効率よく発生す
る。発生したイオンは引出電極６によってイオンビーム
として外部に引出される。

ところでこのような構成におけるチャンバー装置で
は、使用するソースガスとしてたとえば燐のガスを室温
程度のチャンバー１内に導入した場合、チャンバー１内
の飽和蒸気圧がアーク放電に必要な圧力とならない。す
なわちガスがチャンバー１の内壁に触れると、そのガス
は冷却されて固体化し付着してしまう。そのためチャン
バー１に圧力上昇の目的でガス導入量を更に増しても、
内部の圧力は上昇しにくくなる。

一般にチャンバー１の内部圧力がガス種およびアーク
チャンバー構造で決定される一定の値以上となると、ア
ーク放電が開始されるものとされている。したがって前
記のようにガスが固体化してチャンバー１の内部圧力が
上昇しないようになると、アーク放電が発生しないよう
になり、これではガスのイオン化は期待できなくなって
しまう。

これを回避するにはチャンバー１の内面を充分に高温
化すればよいのであるが、チャンバー１は磁石４をその
外側に取り付けているため、これを高温化すれば磁石４
が減磁されてしまうので、その高温化は避けなければな
らない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明はチャンバーの外側に磁石を取り付けてその
磁石を冷却するようにしても、チャンバーの内部圧力を
アーク放電の発生の可能な範囲内に維持できるようにす
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明はチャンバーの内側に、チャンバーとは同電
位に固定されてあって非磁性体の金属からなり、フィラ
メントとの間でアーク放電を発生させるための内張り板
を、チャンバーとは熱的に絶縁して取り付けたことを特
徴とする。

（作用） アーク放電はこの内張り板とフィラメントとの間で発
生させる。そして内張り板はフィラメントからの輻射熱
および発生したアーク放電の熱によって充分に加熱され
て温度は上昇する。この温度上昇によってこの内張り板
には、ソースガスあるいは放電生成物などの付着が防止
されるようになる。チャンバーは内張り板とは熱的に絶
縁されているので、チャンバーを充分に冷却しても内張
り板が冷却されることはない。したがってチャンバーの
冷却によって磁石の減磁を充分に回避させることができ
るようになる。

（実施例） この発明の実施例を第１図によって説明する。なお第
２図と同じ符号を附した部分は同一または対応する部分
を示す。この発明にしたがいチャンバー１の内側に、チ
ャンバー１と同電位に固定されてあって、しかもチャン
バー１とは熱的に絶縁された、たとえば厚さ約2mm以下
の内張り板７を、フィラメント２の絶縁部分で支持する
ようにして設置する。内張り板７はたとえばモリブデン
のような非磁性体で高融点の金属からなるものが好適で
ある。また内張り板７はイオン生成効率の低下を招くこ
とのないように、磁石４の表面、すなわちチャンバー１
の内面に近接（５〜10mm程度以下）する位置に設置する
のが好ましい。

以上の構成において、イオン生成のためのアーク放電
はフィラメント２と、内張り板７との間で発生させる。
そして磁石４により形成されるカスプ磁場によって従来
と同じくソースガスは効率良くイオン化される。

一方内張り板７はフィラメント２からの輻射熱および
発生したアーク放電による熱によって充分に加熱され
る。これによって内張り板７の温度は上昇するので、飽
和蒸気圧の低いソースガスが供給されても、これが内張
り板７に付着するようなこと起のらない。したがってチ
ャンバーの内部圧力は確実に上昇するようになる。これ
によってアーク放電の維持は確実となる。

これらの説明から理解されるように、この発明による
チャンバー１はその内部の真空化によって、アーク放電
の発生の場を形成するとともに、磁石の取り付けのため
に主として利用するようにし、その内部に設けた内張り
板７は、従来のチャンバーがその役を担っていたアーク
放電発生のための一方の放電電極の役を果すようにして
いる。このように従来のチャンバーの使用目的の一部を
内張り板７が担うことによって、チャンバー１の冷却は
充分に行われると同時に、放電の維持に必要な内部圧力
の上昇化が可能となるのである。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、チャンバーを
冷却しても、なおアーク放電発生に必要な内部圧力の維
持を可能とし、燐のような冷却された内壁で固化するガ
ス種に対しても、安定にアーク放電を起こすことがで
き、イオンビームを安定に長時間発生させることができ
るといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は従来
例の断面図である。 １……チャンバー、２……フィラメント、３……ソース
ガス供給用の供給管、４……磁石、５……冷却パイプ、
６……引出電極、７……内張り板、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外側にカスプ磁場を形成するための磁石と
   該磁石の取付け個所を冷却する冷却パイプを取付けたチ
   ャンバーの内側に、前記チャンバーとは同電位に固定さ
   れてあって非磁性体の金属からなり、フィラメントとの
   間でアーク放電を発生させるための内張り板を、前記チ
   ャンバーとは熱的に絶縁して取り付けてなるイオン源用
   アークチャンバー装置。