JP2580943Y2

JP2580943Y2 - イオン源

Info

Publication number: JP2580943Y2
Application number: JP4428292U
Authority: JP
Inventors: 昌平奥田; 和紀飛川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2007-06-25
Also published as: JPH065100U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、イオン注入装置等にお
いて使用される、イオンを生成してイオンビームとして
引き出すイオン源に関し、特に、所望のイオンを選択的
に取り出す質量分析手段の前段に設けられるイオン源に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン源には、例えばマイクロ波型や高
周波型、ＰＩＧ（Penning IonizationGauge）型等の多
くの種類が存在しており、これらの各種のイオン源は、
必要とされるイオン種やエネルギー、電流等に応じて最
適の機種が使い分けられるようになっている。

【０００３】例えばマイクロ波型のイオン源は、図７に
示すように、マイクロ波を出力するマグネトロン５１
と、このマグネトロン５１に導波管５２を介して接続さ
れたプラズマチャンバー５３とを有しており、プラズマ
チャンバー５３の導波管５２側の壁面には、プラズマチ
ャンバー５３によって形成されたプラズマ生成室５６と
導波管５２とを隔離するウインドウ５４が設けられてい
る。そして、このイオン源は、マグネトロン５１から出
力されたマイクロ波を導波管５２およびウインドウ５４
を介してプラズマ生成室５６に導入させ、プラズマ生成
室５６内に導入されているＢＦ₃等のガスをマイクロ波
放電によりプラズマ化させるようになっている。これに
より、導入ガスに応じた複数種類のイオン（例えば、導
入ガスがＢＦ₃の場合、Ｂ⁺、ＢＦ₂ ⁺等）がプラズマ生
成室５６内に生成される。

【０００４】また、上記プラズマ生成室５６にプラズマ
が生成された後、上記プラズマチャンバー５３と引出し
電極５７との間に高電圧を印加して所定の電位差を生じ
させることにより、上記プラズマ生成室５６内から複数
種類の同極性のイオンを引出してイオンビームを形成す
るようになっている。

【０００５】上記のようなイオン源が、例えばイオン注
入装置に用いられる場合、プラズマ生成室５６内から引
出された複数種類のイオンから成るイオンビームは、図
示しない質量分析装置において所望のイオンのみが選別
され、この選別された所望のイオンのみが図示しないタ
ーゲットに照射されるようになっている。

【０００６】そして、ターゲット上におけるイオンビー
ム（所望の単一イオンから成るイオンビーム）の電流量
を調整するには、マグネトロン５１から出力されるマイ
クロ波電力を変化させ、プラズマ生成室５６内に生成さ
れるブラズマ密度（即ち、イオンの密度）を調整するこ
とにより行われている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】ここで、例えば、プラ
ズマ生成室５６内にＢＦ₃を導入してＢ⁺、ＢＦ₂ ⁺を含
む複数種類のイオンを生成し、質量分析部においてＢ⁺
あるいはＢＦ₂ ⁺のみを選択的に取り出してＢ⁺あるいは
ＢＦ₂ ⁺から成るイオンビームを得ようとする場合を考え
てみる。例えば、大電流のイオンビーム（Ｂ⁺またはＢ
Ｆ₂ ⁺の単一イオンから成るイオンビーム）を得ようとす
る場合、所望のイオンがＢ⁺であっても、ＢＦ₂ ⁺であっ
ても、従来では、単にマグネトロン５１から出力される
マイクロ波電力をアップし、プラズマ生成室５６内に生
成されるブラズマ密度（即ち、イオンの密度）を高める
ことのみしか行われていない。したがって、例えばＢ⁺
のイオンビームを得ようとするとき、Ｂ⁺以外の不要イ
オン（ＢＦ₂ ⁺等）を生成するためにも多量のマイクロ波
電力が消費されるため、効率が悪く大電流のイオンビー
ムが得られないと共に、それだけイオン源の負担も大き
くなる。

【０００８】本考案は上記に鑑みなされたものであり、
その目的は、プラズマ生成室内に生成されるプラズマを
構成する複数のイオンの構成比を調整することにより、
所望イオンのビーム形成を効率的に行い、所望イオンの
ビーム量の増大を図り、イオン源の負担を軽減すること
ができるイオン源を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の本考案のイオ
ン源は、上記の課題を解決するために、所望のイオンを
選択的に取り出す質量分析手段の前段に設けられるもの
であり、導入されたイオン源物質を電離させて複数種類
のイオンを含むプラズマを生成するプラズマ生成室を有
し、このプラズマ生成室からイオンを引き出してイオン
ビームを形成するイオン源であって、以下の手段を講じ
ている。

【００１０】即ち、上記プラズマ生成室内で生成される
複数種類のイオンのうち、上記質量分析手段により取り
出されるイオンの構成比が大きくなるような温度となる
ように、上記プラズマ生成室内を加熱する加熱手段を備
えている。

【００１１】請求項２の本考案のイオン源は、上記の課
題を解決するために、所望のイオンを選択的に取り出す
質量分析手段の前段に設けられるものであり、導入され
たイオン源物質を電離させて複数種類のイオンを含むプ
ラズマを生成するプラズマ生成室を有し、このプラズマ
生成室からイオンを引き出してイオンビームを形成する
イオン源であって、以下の手段を講じている。

【００１２】即ち、上記プラズマ生成室内で生成される
複数種類のイオンのうち、上記質量分析手段により取り
出されるイオンの構成比が大きくなるような温度となる
ように、上記プラズマ生成室内を冷却する冷却手段を備
えている。

【００１３】請求項３の本考案のイオン源は、上記の課
題を解決するために、所望のイオンを選択的に取り出す
質量分析手段の前段に設けられるものであり、導入され
たイオン源物質を電離させて複数種類のイオンを含むプ
ラズマを生成するプラズマ生成室を有し、このプラズマ
生成室からイオンを引き出してイオンビームを形成する
イオン源であって、以下の手段を講じている。

【００１４】即ち、上記プラズマ生成室内を加熱する加
熱手段と、上記プラズマ生成室内を冷却する冷却手段と
を有する温度調整手段を備え、上記温度調整手段は、上
記プラズマ生成室内で生成される複数種類のイオンのう
ち、上記質量分析手段により取り出されるイオンの構成
比が大きくなるような温度となるようにプラズマ生成室
内の温度を調整するようになっている。

【００１５】

【作用】上記請求項１の構成によれば、イオン源は質量
分析手段の前段に設けられており、イオン源において生
成された複数種類のイオンを含むイオンビームは、質量
分析手段において所望のイオンのみが選択的に取り出さ
れ、単一のイオンから成るイオンビームになる。

【００１６】ところで、プラズマ生成室内で生成される
複数種類のイオンの構成比は、プラズマ生成室内の温度
により変化する。例えば、イオン源物質としてＢＦ₃が
用いられた場合、プラズマ生成室内温度が高くなる程、
Ｂ⁺の構成比がＢＦ₂ ⁺のそれに比べて大きくなる。

【００１７】本イオン源は、プラズマ生成室内を加熱す
る加熱手段を有しているので、質量分析手段により取り
出されるイオンが、温度が高い方がプラズマ生成室内で
の構成比が大きくなるようなイオン（例えば上記Ｂ
⁺等）である場合、上記加熱手段によりプラズマ生成室
内を加熱することにより、そのイオンのイオン源から引
き出されたイオンビーム中の構成比も大きくなる。した
がって、質量分析手段により取り出されるイオンのビー
ム量が増加する。即ち、質量分析手段において効率よく
所望のイオンを取り出すことができ、イオン源の負担が
軽減される。

【００１８】上記請求項２の構成によれば、プラズマ生
成室内を冷却する冷却手段を有しているので、質量分析
手段により取り出されるイオンが、温度が低い方がプラ
ズマ生成室内での構成比が大きくなるようなイオン（例
えば上記ＢＦ₂ ⁺等）である場合、上記冷却手段によりプ
ラズマ生成室内を冷却することにより、そのイオンのイ
オン源から引き出されたイオンビーム中の構成比も大き
くなる。したがって、質量分析手段により取り出される
イオンのビーム量が増加する。即ち、質量分析手段にお
いて効率よく所望のイオンを取り出すことができ、イオ
ン源の負担が軽減される。

【００１９】上記請求項３の構成によれば、上記プラズ
マ生成室内を加熱する加熱手段と、上記プラズマ生成室
内を冷却する冷却手段とを有する温度調整手段を備えて
いるので、質量分析手段により取り出されるイオンのプ
ラズマ生成室内での構成比が大きくなるように、上記加
熱手段または冷却手段によりプラズマ生成室内の温度を
調整すれば、質量分析手段において効率よく所望のイオ
ンを取り出すことができ、質量分析手段により取り出さ
れるイオンのビーム量を増加させることができると共
に、イオン源の負担が軽減される。

【００２０】

【実施例】〔実施例１〕本考案の一実施例について図１に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００２１】本実施例のイオン源は、電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）条件
の磁界中でマイクロ波放電を生じさせてプラズマを生成
し、このプラズマからイオンをビームとして引き出すマ
イクロ波型のイオン源（ＥＣＲイオン源）であり、例え
ばイオン注入装置に搭載されるようになっている。

【００２２】上記イオン源は、図１に示すように、例え
ば2.４５ＧＨｚのマイクロ波を出力するマグネトロン１
と、このマグネトロン１を作動させるマグネトロン電源
２とを有しており、マグネトロン１は、導波管３を介し
てプラズマチャンバ４に接続されている。

【００２３】上記のプラズマチャンバ４は、プラズマ生
成室７を形成しており、このプラズマ生成室７には、Ｂ
Ｆ₃等のイオン源物質が導入されるようになっている。
また、プラズマチャンバ４の導波管３側の内壁面には、
ウインドウ５が配設されており、このウインドウ５は、
導波管３とプラズマ生成室７とを隔離するようになって
いると共に、マグネトロン１から導波管３を介して出力
されたマイクロ波をプラズマ生成室７に導入させるよう
になっている。

【００２４】また、プラズマチャンバー４の他の内壁面
には、ＢＦ₃等のガスに対して耐蝕性を有した、例えば
ＢＮ等から成るライナー１３…が設けられている。これ
らの各ライナー１３…のプラズマチャンバー４側の一方
面には、溝部が刻み込まれており、この溝部に加熱手段
としてのヒータ線１４（例えばニクロム線、Ｔａ線等）
が嵌合されている（即ち、ヒータ線１４が各ライナー１
３…に巻回されている）。上記ヒータ線１４は、図示し
ない加熱電源（加熱手段）から電力が供給されることに
よって発熱し、プラズマ生成室７内の温度を上昇させ
る。

【００２５】また、プラズマチャンバー４の一部位に
は、プラズマ生成室７内の温度を測定するための熱電対
１５が設けられている。上記熱電対１５は、図示しない
制御装置に接続されており、この制御装置は、熱電対１
５からの温度情報に基づいて、プラズマ生成室７内が設
定温度になるように加熱電源（加熱手段）の出力を調整
するようになっている。尚、プラズマ生成室７内の温度
を測定する温度測定手段として、上記熱電対１５以外の
ものが使用されてもよい。

【００２６】上記のプラズマチャンバ４は、後述の引出
電極８および減速電極９等と共に、気密状態にされたイ
オン源チャンバ１２に内蔵されており、このイオン源チ
ャンバ１２は、図示しない真空排気手段によって高真空
状態にされるようになっている。

【００２７】また、プラズマチャンバ４の周囲には、ソ
レノイドコイル６ａ・６ｂを備えたソースマグネット６
が配設されており、このソースマグネット６は、プラズ
マ生成室７内に、ビーム引き出し方向と平行な磁界を形
成するようになっている。上記ソレノイドコイル６ａ・
６ｂには、図示しないソースマグネット電源が接続され
ており、ソースマグネット電源よりソースマグネット電
流が供給されるようになっている。

【００２８】また、プラズマチャンバ４のウインドウ５
と対向する壁面には、外部にイオンを放出させるイオン
引出スリット４ａが形成されている。このイオン引出ス
リット４ａからイオンの放出方向には、ビーム通過孔８
ａが形成された引出電極８およびビーム通過孔９ａが形
成された減速電極９がこの順に配設されている。

【００２９】上記減速電極９は接地されて大地電位に、
そして、引出電極８は減速電極９よりも負電位になるよ
うに、減速電源１０より負電圧が印加されている。そし
て、プラズマチャンバ４には、引出電源１１の正極端子
が接続されており、この引出電源１１より高電圧の引出
電圧が印加されるようになっている。これにより、プラ
ズマチャンバ４と引出電極８との間に所定の電位差が生
じ、プラズマ生成室７に強い外部電界が形成され、この
外部電界により、プラズマ生成室７内のプラズマからイ
オンが引き出され、イオンビームが形成されるようにな
っている。また、上記のように、引出電極８を減速電極
９よりも負電位にすることにより、引出電極８よりも下
流で発生した電子の逆流を防ぐことができるようになっ
ている。

【００３０】上記引出電極８によりプラズマ生成室７か
ら引き出されたイオンビームの進行方向には、図示しな
い質量分析装置（質量分析手段）が配設されている。こ
の質量分析装置は、特定質量のイオンのみを選択的に取
り出すようになっている。したがって、プラズマ生成室
７から引き出されたイオンビームは、この質量分析装置
を通過することにより、単一イオンから成るイオンビー
ムとなる。例えば、イオン注入装置の場合、質量分析装
置を通過後の単一イオンから成るイオンビームが、必要
により加速、偏向、整形、走査され、ターゲットに照射
される。

【００３１】上記の構成において、イオン源の動作につ
いて説明する。

【００３２】先ず、イオン源チャンバ１２が図示しない
真空排気手段によって排気され、高真空状態にされる。
また、図示しない加熱電源の電力がヒータ線１４に供給
されることによって、ヒータ線１４が発熱を開始し、こ
のヒータ線１４がライナー１３…を介してプラズマ生成
室７内の温度を、プラズマによる加熱で平衡となる温度
付近まで上昇させる。次に、プラズマ生成室７内にイオ
ン源物質が導入される。ここでは、イオン源物質として
ＢＦ₃を用いて説明する。そして、ソースマグネット６
のソレノイドコイル６ａ・６ｂにソースマグネット電源
よりソースマグネット電流が供給され、プラズマ生成室
７にビーム引き出し方向と略平行な磁界が形成される。
この後、マグネトロン１が作動され、マイクロ波電力の
出力が開始されることになる。

【００３３】このマイクロ波は、導波管３を介してウイ
ンドウ８に到達し、このウインドウ８を通過してプラズ
マ生成室７に導入されることになる。そして、ＥＣＲ現
象によるマイクロ波放電によって、プラズマ生成室７に
導入されているＢＦ₃がプラズマ化され、Ｂ⁺、ＢＦ₂ ⁺
を含む複数種類のイオンが生成される。

【００３４】ところで、プラズマを構成するＢ⁺および
ＢＦ₂ ⁺の構成比は、温度により変化する。具体的には、
温度が高くなる程、Ｂ⁺の構成比がＢＦ₂ ⁺のそれに比べ
て大きくなる。したがって、プラズマ生成室７内の温度
を調整すれば、プラズマを構成するＢ⁺およびＢＦ₂ ⁺の
構成比を調整することができる。

【００３５】そこで、本実施例では、Ｂ⁺からなるイオ
ンビームを形成しようとする場合、ヒータ線１４の発熱
量を多くし、プラズマ生成室７内の温度を強制的に高く
する。即ち、制御装置は、熱電対１５からの温度情報に
基づいて、プラズマ生成室７内が設定温度になるように
加熱電源の出力を調整する。これにより、マイクロ波電
力が従来と同じでも、プラズマ生成室７内のＢ⁺の構成
比が従来よりも大きくなる。一方、ＢＦ₂ ⁺からなるイオ
ンビームを形成しようとする場合、ヒータ線１４の発熱
をゼロにし（または、少なくし）、プラズマ生成室７内
の温度を強制的に高めたりせず、プラズマ生成室７内の
ＢＦ₂ ⁺の構成比を比較的高い状態にする。

【００３６】上記のように、得ようとするイオンビーム
の種類に応じてプラズマ生成室７内のＢ⁺、ＢＦ₂ ⁺の構
成比がコントロールされた状態で、引出電源１１が投入
されることにより、上記プラズマチャンバ４と引出電極
８との間に所定の電位差が生じ、プラズマ生成室７に強
い外部電界が形成され、この外部電界により、プラズマ
生成室７内のプラズマからＢ⁺およびＢＦ₂ ⁺を含む正の
イオンが引き出され、イオンビームが形成される。

【００３７】上記イオンビームは、引出電極８のビーム
通過孔８ａ、および減速電極９のビーム通過孔９ａを通
過した後、質量分析装置へと移送される。そして、この
質量分析装置において所望のイオンが選別され、所望の
単一イオンからなるイオンビームが形成される。

【００３８】このように、本実施例のイオン源は、プラ
ズマ生成室７内を加熱するヒータ線１４を有し、このヒ
ータ線１４によってプラズマ生成室７内の温度を、該プ
ラズマ生成室７に生成されるプラズマを構成する複数の
イオンのうち、所望イオンの構成比が大きくなる温度に
調整するようになっている。したがって、所望イオンの
ビーム形成を効率的に行うことができるので、マイクロ
波電力が従来と同じでも、所望イオンのビーム量の増大
が図れる。また、これにより、イオン源の負担を軽減す
ることができる。

【００３９】尚、本実施例では、イオン源物質としてＢ
Ｆ₃を用いた場合について説明したが、これに限定され
るものではない。即ち、本実施例のイオン源は、その他
のイオン源物質を用いた場合でも、温度が高い方がプラ
ズマ生成室内での構成比が大きくなるようなイオンのビ
ームを発生させるときには非常に有効である。

【００４０】また、本実施例のイオン源は、マイクロ波
によってイオン源物質を加熱する前に、ヒータ線１４に
よりイオン源物質を加熱しているため、立ち上げ時のビ
ーム引出電流安定待ち時間を短縮することも可能になっ
ている。

【００４１】また、本実施例ではライナー１３に直接溝
部を刻んでこの溝部にヒータ線１４を嵌合させているた
め、ライナー１３全体がヒータの役割を果たし、プラズ
マ生成室７内の温度が上昇し易いと共に、構造が簡単で
スペース的にも余裕が大きくなる。

【００４２】また、ベーパライザーを備え、イオン源物
質としてＡｓ等の金属イオン種を使用できるイオン源の
場合、上記ヒータ線１４によってプラズマ生成室７内を
金属イオン種の蒸発温度以上に加熱することにより、金
属イオン種の凝固（ライナーへの付着）が防止される。
これにより、プラズマ生成室７内におけるプラズマの生
成が安定し、安定なビームを得ることができる。

【００４３】尚、本実施例では加熱手段としてヒータ線
１４が用いられているが、これに限定されるものではな
い。例えば、各ライナー１３…のプラズマチャンバー４
側の一方面に、セラミック系の板状の発熱部材を設けて
もよい。また、本実施例では加熱手段（ヒータ線１４）
がライナー１３に設けられているが、これに限定される
ことはない。即ち、加熱手段は、プラズマチャンバー４
の隔壁の外面または内面の少なくとも一方に設け、この
プラズマチャンバー４の隔壁を介してプラズマ生成室７
を加熱するようになっていれば良い。

【００４４】〔実施例２〕次に、本考案の他の実施例について図２に基づいて説明
すれば、以下の通りである。尚、便宜上、前記実施例１
と同一の構成を有する部材には同一の参照番号を付して
その説明を省略する。

【００４５】本実施例のイオン源は、前記実施例１にお
けるヒータ線１４（図１）および加熱電源が設けられて
いない代わりに、図２に示すように、冷却水が通る冷却
パイプ（冷却手段）１６がプラズマチャンバー４の周囲
に巻き付けられている以外は、図１に示す前記実施例１
と同様の構成であり、質量分析装置の前段に設けられて
いる。

【００４６】上記の構成において、本実施例のイオン源
においても、ヒータ線１４による加熱を行わない以外は
前記実施例１と同様にプラズマ生成室内にプラズマを発
生させ、イオンビームを形成する。このとき、例えば、
プラズマ生成室内に導入されるイオン源物質としてＢＦ
₃を用い、ＢＦ₂ ⁺から成るイオンビームを得ようとする
場合、上記冷却パイプ１６に常に冷却水を流し、プラズ
マ生成室内の温度を強制的に下げる。これにより、マイ
クロ波電力が従来と同じでも、プラズマ生成室７内のＢ
Ｆ₂ ⁺の構成比が従来よりも大きくなり、ＢＦ₂ ⁺からなる
イオンビームの形成を効率的に行うことができ、ビーム
量の増大が図れると共に、イオン源の負担を軽減するこ
とができる。

【００４７】尚、本実施例では、イオン源物質としてＢ
Ｆ₃を用いてＢＦ₂ ⁺からなるイオンビームを形成する場
合について説明したが、これに限定されるものではな
い。即ち、本実施例のイオン源は、その他のイオン源物
質を用いた場合でも、温度が低い方がプラズマ生成室内
での構成比が大きくなるようなイオンのビームを発生さ
せる（質量分析装置により取り出す）ときには非常に有
効である。

【００４８】〔実施例３〕次に、本考案の他の実施例について図３ないし図６に基
づいて説明すれば、以下の通りである。尚、便宜上、前
記実施例１および実施例２と同一の構成を有する部材に
は同一の参照番号を付してその説明を省略する。

【００４９】本実施例のイオン源には、図３に示すよう
に、前記実施例２における冷却パイプ１６（図２）と同
様に、冷却水が通る冷却パイプ（温度調整手段、冷却手
段）１６′がプラズマチャンバー４の周囲に巻き付けら
れている。また、上記冷却パイプ１６′の内部には、ヒ
ータ線（温度調整手段、加熱手段）１７が設けられてお
り、このヒータ線１７とこれに電力を供給する図示しな
い加熱電源（温度調整手段、加熱手段）を有する以外
は、前記実施例２と同様の構成となっている。また、本
イオン源は、質量分析装置の前段に設けられている。

【００５０】上記ヒータ線１７は、図４に示すように、
ヒータ芯線１７ａと、このヒータ芯線１７ａを覆う絶縁
体１７ｂと、この絶縁体１７ｂを覆うヒータ被覆１７ｃ
とから構成されている。このヒータ線１７は、冷却パイ
プ１６′のプラズマチャンバー４への巻き付け開始部分
付近（図３中のＡで示す）において、図５に示すよう
に、気密溶接により冷却パイプ１６′内から外部に取り
出され、その端部が図示しない加熱電源に接続されてい
る。また、このヒータ線１７の他端は、冷却パイプ１
６′のプラズマチャンバー４への巻き付け終了部分付近
（図３中のＢで示す）において、図６に示すように、ヒ
ータ芯線１７ａが冷却パイプ１６′の内壁に接続されて
いる（電気的に短絡されている）。

【００５１】尚、上記冷却パイプ１６′は、所定の基準
電位（高電位）に保持されたプラズマチャンバー４に接
触しており、また、上記加熱電源のヒータ線１７と接続
されている側と反対側の端子も基準電位（プラズマチャ
ンバー４と同電位）に接続されている。上記構成によ
り、上記ヒータ線１７は、上記加熱電源から電力が供給
されることによって発熱し、冷却パイプ１６′およびプ
ラズマチャンバー４の隔壁を介してプラズマ生成室内の
温度を上昇させる。

【００５２】上記の構成において、本実施例のイオン源
においても、前記実施例２と同様にプラズマ生成室内に
プラズマを発生させ、イオンビームを形成する。このと
き、例えば、プラズマ生成室内に導入されるイオン源物
質としてＢＦ₃を用い、ＢＦ₂ ⁺から成るイオンビームを
得ようとする場合、前記実施例２と同様に上記冷却パイ
プ１６′に常に冷却水を流し、プラズマ生成室内の温度
を強制的に下げる。これにより、マイクロ波電力が従来
と同じでも、プラズマ生成室７内のＢＦ₂ ⁺の構成比が
従来よりも大きくなり、ＢＦ₂ ⁺からなるイオンビームの
形成を効率的に行うことができる。

【００５３】一方、イオン源物質としてＢＦ₃を用いた
場合でも、Ｂ⁺から成るイオンビームを得ようとする場
合は、冷却パイプ１６′内に入っている冷却水をオート
パージシステムにより抜き、加熱電源より上記ヒータ線
１７に電力を供給してプラズマ生成室内の温度を強制的
に上げる。これにより、マイクロ波電力が従来と同じで
も、プラズマ生成室７内のＢ⁺の構成比が従来よりも大
きくなり、Ｂ⁺からなるイオンビームの形成を効率的に
行うことができる。

【００５４】また、ベーパライザーを備え、イオン源物
質としてＡｓ等の金属イオン種を使用できるイオン源の
場合、上記ヒータ線１７によってプラズマ生成室内を金
属イオン種の蒸発温度以上に加熱することにより、金属
イオン種の凝固（ライナーへの付着）が防止され、プラ
ズマ生成室内におけるプラズマの生成が安定し、安定な
ビームを得ることができる。

【００５５】以上のように、本実施例のイオン源は、プ
ラズマチャンバー４の冷却・加熱機能を備えたものであ
り、前記実施例１および実施例２の両方の効果を得るこ
とができる。

【００５６】また、本実施例ではヒータ線１７を冷却パ
イプ１６′内に設けたことにより、スペース的に有利で
ある。勿論、ヒータ線１７を冷却パイプ１６′内に設け
ることには限定されず、前記実施例１同様に、プラズマ
チャンバー４の隔壁の内面側に設けてもよい。また、加
熱手段も上記ヒータ線１７に限定されず、例えばセラミ
ック系の板状の発熱部材であってもよい。

【００５７】尚、上記各実施例においては、マイクロ波
型のイオン源について説明しているが、これに限定され
るものではなく、例えばフリーマン型イオン源等、他の
方式のイオン源にも適応できる。

【００５８】

【考案の効果】請求項１の本考案のイオン源は、以上の
ように、所望のイオンを選択的に取り出す質量分析手段
の前段に設けられるものであり、プラズマ生成室内で生
成される複数種類のイオンのうち、上記質量分析手段に
より取り出されるイオンの構成比が大きくなるような温
度となるように、プラズマ生成室内を加熱する加熱手段
を備えている構成である。

【００５９】それゆえ、上記加熱手段によりプラズマ生
成室内を加熱することにより、温度が高い方がプラズマ
生成室内での構成比が大きくなるようなイオン（例えば
ＢＦ₃をイオン源物質としたときのＢ⁺等）を質量分析
手段において取り出す場合に、質量分析手段において効
率よくそのイオンを取り出すことができる。したがっ
て、質量分析手段により取り出されるイオンのビーム量
を増加させることができると共に、イオン源の負担を軽
減することができるという効果を奏する。

【００６０】請求項２の本考案のイオン源は、以上のよ
うに、所望のイオンを選択的に取り出す質量分析手段の
前段に設けられるものであり、プラズマ生成室内で生成
される複数種類のイオンのうち、上記質量分析手段によ
り取り出されるイオンの構成比が大きくなるような温度
となるように、プラズマ生成室内を冷却する冷却手段を
備えている構成である。

【００６１】それゆえ、上記冷却手段によりプラズマ生
成室内を冷却することにより、温度が低い方がプラズマ
生成室内での構成比が大きくなるようなイオン（例えば
ＢＦ₃をイオン源物質としたときのＢＦ₂ ⁺等）を質量分
析手段において取り出す場合に、質量分析手段において
効率よくそのイオンを取り出すことができる。したがっ
て、質量分析手段により取り出されるイオンのビーム量
を増加させることができると共に、イオン源の負担を軽
減することができるという効果を奏する。

【００６２】請求項３の本考案のイオン源は、以上のよ
うに、所望のイオンを選択的に取り出す質量分析手段の
前段に設けられるものであり、プラズマ生成室内を加熱
する加熱手段と、上記プラズマ生成室内を冷却する冷却
手段とを有する温度調整手段を備え、上記温度調整手段
は、プラズマ生成室内で生成される複数種類のイオンの
うち、上記質量分析手段により取り出されるイオンの構
成比が大きくなるような温度となるようにプラズマ生成
室内の温度を調整するような構成である。

【００６３】それゆえ、質量分析手段により取り出され
るイオンのプラズマ生成室内での構成比が大きくなるよ
うに、上記加熱手段または冷却手段によりプラズマ生成
室内の温度を調整すれば、質量分析手段において効率よ
く所望のイオンを取り出すことができる。したがって、
質量分析手段により取り出されるイオンのビーム量を増
加させることができると共に、イオン源の負担を軽減す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すものであり、マイクロ
波型イオン源の要部構成を示す概略の横断面図である。

【図２】本考案の他の実施例を示すものであり、マイク
ロ波型イオン源の要部構成を示す概略の説明図である。

【図３】本考案のさらに他の実施例を示すものであり、
マイクロ波型イオン源の要部構成を示す概略の説明図で
ある。

【図４】図３のイオン源に備えられている冷却パイプ内
に設けられているヒータ線を示す横断面図である。

【図５】図３のイオン源に備えられている冷却パイプの
プラズマチャンバーへの巻き付け開始部分付近を示す概
略の縦断面図である。

【図６】図３のイオン源に備えられている冷却パイプの
プラズマチャンバーへの巻き付け終了部分付近を示す概
略の縦断面図である。

【図７】従来例を示すものであり、マイクロ波型イオン
源の要部構成を示す概略の横断面図である。

【符号の説明】

４プラズマチャンバー７プラズマ生成室１３ライナー１４ヒータ線（加熱手段）１５熱電対１６冷却パイプ（冷却手段）１６′ 冷却パイプ（温度調整手段、冷却手段）１７ヒータ線（温度調整手段、加熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 37/08 H01J 27/02 H01J 37/317 H01J 49/10

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】所望のイオンを選択的に取り出す質量分析
手段の前段に設けられるものであり、導入されたイオン
源物質を電離させて複数種類のイオンを含むプラズマを
生成するプラズマ生成室を有し、このプラズマ生成室か
らイオンを引き出してイオンビームを形成するイオン源
であって、上記プラズマ生成室内で生成される複数種類のイオンの
うち、上記質量分析手段により取り出されるイオンの構
成比が大きくなるような温度となるように、上記プラズ
マ生成室内を加熱する加熱手段を備えていることを特徴
とするイオン源。
【請求項２】所望のイオンを選択的に取り出す質量分析
手段の前段に設けられるものであり、導入されたイオン
源物質を電離させて複数種類のイオンを含むプラズマを
生成するプラズマ生成室を有し、このプラズマ生成室か
らイオンを引き出してイオンビームを形成するイオン源
であって、上記プラズマ生成室内で生成される複数種類のイオンの
うち、上記質量分析手段により取り出されるイオンの構
成比が大きくなるような温度となるように、上記プラズ
マ生成室内を冷却する冷却手段を備えていることを特徴
とするイオン源。
【請求項３】所望のイオンを選択的に取り出す質量分析
手段の前段に設けられるものであり、導入されたイオン
源物質を電離させて複数種類のイオンを含むプラズマを
生成するプラズマ生成室を有し、このプラズマ生成室か
らイオンを引き出してイオンビームを形成するイオン源
であって、上記プラズマ生成室内を加熱する加熱手段と、上記プラ
ズマ生成室内を冷却する冷却手段とを有する温度調整手
段を備え、上記温度調整手段は、上記プラズマ生成室内
で生成される複数種類のイオンのうち、上記質量分析手
段により取り出されるイオンの構成比が大きくなるよう
な温度となるようにプラズマ生成室内の温度を調整する
ことを特徴とするイオン源。