JP2765300B2 - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JP2765300B2 JP2765300B2 JP3262802A JP26280291A JP2765300B2 JP 2765300 B2 JP2765300 B2 JP 2765300B2 JP 3262802 A JP3262802 A JP 3262802A JP 26280291 A JP26280291 A JP 26280291A JP 2765300 B2 JP2765300 B2 JP 2765300B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イオン源に関し、よ
り具体的には、そのイオンビーム引出し用の電極の改良
に関する。
り具体的には、そのイオンビーム引出し用の電極の改良
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のイオン源の一例の電極周
りを部分的に示す図である。このイオン源は、プラズマ
閉じ込めにカスプ磁場を用いるバケット型イオン源の場
合の例であり、プラズマ生成容器２内にガスや蒸気化さ
れた金属等のイオン化物質を導入して、アノード兼用の
プラズマ生成容器２とフィラメント（図示省略）との間
でアーク放電を起こさせてプラズマ４を生成させ、この
プラズマ４からこの例では３枚の多孔型の（但し孔の図
示は省略している。図１の孔３４ａ〜３６ａ参照）電極
１４〜１６によって電界の作用でイオンビーム１８を引
き出す構造をしている。
りを部分的に示す図である。このイオン源は、プラズマ
閉じ込めにカスプ磁場を用いるバケット型イオン源の場
合の例であり、プラズマ生成容器２内にガスや蒸気化さ
れた金属等のイオン化物質を導入して、アノード兼用の
プラズマ生成容器２とフィラメント（図示省略）との間
でアーク放電を起こさせてプラズマ４を生成させ、この
プラズマ４からこの例では３枚の多孔型の（但し孔の図
示は省略している。図１の孔３４ａ〜３６ａ参照）電極
１４〜１６によって電界の作用でイオンビーム１８を引
き出す構造をしている。
【０００３】最プラズマ側の電極１４は、プラズマ電極
とも呼ばれ、絶縁碍子２４を介してフランジ１０によっ
て支持されており、正電圧が印加される。その下流側の
電極１５は、抑制電極とも呼ばれ、図示しない支持部材
を介してフランジ１２によって支持されており、負電圧
が印加される。その下流側の電極１６は、接地電極とも
呼ばれ、図示しない支持部材を介してフランジ１２によ
って支持されており、接地電位にされる。また、プラズ
マ生成容器２とフランジ１０、フランジ１０と１２間に
は、絶縁碍子６、８がそれぞれ設けられている。
とも呼ばれ、絶縁碍子２４を介してフランジ１０によっ
て支持されており、正電圧が印加される。その下流側の
電極１５は、抑制電極とも呼ばれ、図示しない支持部材
を介してフランジ１２によって支持されており、負電圧
が印加される。その下流側の電極１６は、接地電極とも
呼ばれ、図示しない支持部材を介してフランジ１２によ
って支持されており、接地電位にされる。また、プラズ
マ生成容器２とフランジ１０、フランジ１０と１２間に
は、絶縁碍子６、８がそれぞれ設けられている。
【０００４】上記のような電極１４〜１６の材料として
は、従来は通常、モリブデン等の融点の高い金属が用い
られている。これらの電極１４〜１６は、イオンビーム
１８の引き出しの際、高密度のプラズマ４にさらされ、
あるいは引き出されたイオンの一部が衝突するため、更
には前述したフィラメントから熱を受けるため、高温に
加熱され、それを放置しておくと、各電極１４〜１６に
熱歪が生じ、イオンビーム１８のビームプロファイルが
変化して所望の均一性が保てなくなる。
は、従来は通常、モリブデン等の融点の高い金属が用い
られている。これらの電極１４〜１６は、イオンビーム
１８の引き出しの際、高密度のプラズマ４にさらされ、
あるいは引き出されたイオンの一部が衝突するため、更
には前述したフィラメントから熱を受けるため、高温に
加熱され、それを放置しておくと、各電極１４〜１６に
熱歪が生じ、イオンビーム１８のビームプロファイルが
変化して所望の均一性が保てなくなる。
【０００５】そこで従来は、各電極１４〜１６に、冷却
パイプ２０〜２２を半ば埋め込む形でロウ付けして、各
冷却パイプ２０〜２２中に水等の冷却媒体を流して各電
極１４〜１６の冷却を行っている。各冷却パイプ２０〜
２２は、例えば、各電極１４〜１６のイオンビーム１８
引出し用の孔群の周辺部を一周している。
パイプ２０〜２２を半ば埋め込む形でロウ付けして、各
冷却パイプ２０〜２２中に水等の冷却媒体を流して各電
極１４〜１６の冷却を行っている。各冷却パイプ２０〜
２２は、例えば、各電極１４〜１６のイオンビーム１８
引出し用の孔群の周辺部を一周している。
【０００６】なお、上記のような熱歪の問題は、プラズ
マ４に直接さらされ、かつフィラメントから熱を受けや
すい最プラズマ側の電極１４において著しい。
マ４に直接さらされ、かつフィラメントから熱を受けや
すい最プラズマ側の電極１４において著しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、各電極１４
〜１６を冷却パイプ２０〜２２で冷却する従来のイオン
源においては、プラズマ４や引き出し途中のイオンビ
ーム１８の一部が冷却パイプ２０〜２２の表面をスパッ
タし、それによって冷却パイプ２０〜２２に亀裂が生じ
てイオン源内部で冷媒漏れ（水漏れ）事故を起こしやす
い、冷却パイプ２０〜２２を配置するため、これによ
って電極１４〜１６の開孔率が制約され、大電流のイオ
ンビーム１８を発生させにくい、冷却パイプ２０〜２
２により電極１４〜１６のイオンビーム１８引出し用の
孔の位置に制約があり（即ち、冷却パイプ２０〜２２が
邪魔になり最適な位置に孔を配置できない場合があ
り）、それによって均一で大面積のイオンビーム１８が
得にくい、冷却パイプ２０〜２２のロウ付けに非常に
手間がかかるため、加工費が嵩み、イオン源が高価にな
る、という問題がある。
〜１６を冷却パイプ２０〜２２で冷却する従来のイオン
源においては、プラズマ４や引き出し途中のイオンビ
ーム１８の一部が冷却パイプ２０〜２２の表面をスパッ
タし、それによって冷却パイプ２０〜２２に亀裂が生じ
てイオン源内部で冷媒漏れ（水漏れ）事故を起こしやす
い、冷却パイプ２０〜２２を配置するため、これによ
って電極１４〜１６の開孔率が制約され、大電流のイオ
ンビーム１８を発生させにくい、冷却パイプ２０〜２
２により電極１４〜１６のイオンビーム１８引出し用の
孔の位置に制約があり（即ち、冷却パイプ２０〜２２が
邪魔になり最適な位置に孔を配置できない場合があ
り）、それによって均一で大面積のイオンビーム１８が
得にくい、冷却パイプ２０〜２２のロウ付けに非常に
手間がかかるため、加工費が嵩み、イオン源が高価にな
る、という問題がある。
【０００８】そこでこの発明は、電極の熱歪の防止に冷
却パイプを必要としないイオン源を提供することを主た
る目的とする。
却パイプを必要としないイオン源を提供することを主た
る目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン源は、前述したような電極の内の
少なくとも最プラズマ側の電極を、ＭｏＢにＮｉを加え
たサーメット系セラミックス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およ
びＺｒＢ ２ の内の一種から成り比抵抗が１０−４Ω・ｃ
ｍ以下のセラミックスで構成し、更に少なくとも最プラ
ズマ側の電極をアルミナと同等以上の熱伝導率の材質か
ら成る絶縁碍子で支持し、かつ当該絶縁碍子をアルミニ
ウム製のフランジで支持していることを特徴とする。
め、この発明のイオン源は、前述したような電極の内の
少なくとも最プラズマ側の電極を、ＭｏＢにＮｉを加え
たサーメット系セラミックス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およ
びＺｒＢ ２ の内の一種から成り比抵抗が１０−４Ω・ｃ
ｍ以下のセラミックスで構成し、更に少なくとも最プラ
ズマ側の電極をアルミナと同等以上の熱伝導率の材質か
ら成る絶縁碍子で支持し、かつ当該絶縁碍子をアルミニ
ウム製のフランジで支持していることを特徴とする。
【００１０】
【作用】前述したように、熱歪の問題は、プラズマ等か
らの熱入力の大きい最プラズマ側の電極において著し
い。少なくともこのような電極を、上記のような高熱伝
導性のセラミックスで構成することにより、プラズマ等
から加えられる熱を他へ放熱しやすくなり、その結果電
極内に熱の蓄積が生じにくくなり、従来例のように冷却
パイプを設けなくても、電極の熱歪を防止することがで
きる。また、導電性のセラミックスを用いているので、
イオンビームの引き出しに支障はない。
らの熱入力の大きい最プラズマ側の電極において著し
い。少なくともこのような電極を、上記のような高熱伝
導性のセラミックスで構成することにより、プラズマ等
から加えられる熱を他へ放熱しやすくなり、その結果電
極内に熱の蓄積が生じにくくなり、従来例のように冷却
パイプを設けなくても、電極の熱歪を防止することがで
きる。また、導電性のセラミックスを用いているので、
イオンビームの引き出しに支障はない。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン源
の電極周りを部分的に示す図である。図２の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
の電極周りを部分的に示す図である。図２の従来例と同
一または相当する部分には同一符号を付し、以下におい
ては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１２】この実施例においては、前述したような従
来の電極１４〜１６に対応する電極３４〜３６を、導電
性かつ高熱伝導性のセラミックスで構成している。具体
的には、ＭｏＢにＮｉを加えたサーメット系セラミック
ス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およびＺｒＢ ２ の内の一種で構
成している。
来の電極１４〜１６に対応する電極３４〜３６を、導電
性かつ高熱伝導性のセラミックスで構成している。具体
的には、ＭｏＢにＮｉを加えたサーメット系セラミック
ス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およびＺｒＢ ２ の内の一種で構
成している。
【００１３】各電極３４〜３６は、この例ではイオンビ
ーム１８引出し用の多数の孔３４ａ〜３６ａをそれぞれ
有している。また各電極３４〜３６には従来例と違って
冷却パイプを設けておらず、これらの電極３４〜３６を
それぞれの支持用のフランジ１０、１２に、この例では
リング状の絶縁碍子４４〜４６をそれぞれ介して取り付
けている。
ーム１８引出し用の多数の孔３４ａ〜３６ａをそれぞれ
有している。また各電極３４〜３６には従来例と違って
冷却パイプを設けておらず、これらの電極３４〜３６を
それぞれの支持用のフランジ１０、１２に、この例では
リング状の絶縁碍子４４〜４６をそれぞれ介して取り付
けている。
【００１４】各電極３４〜３６に電圧を印加する端子５
４〜５６は、この例ではフランジ１０、１２にそれと電
気的に絶縁した状態で取り付けている。
４〜５６は、この例ではフランジ１０、１２にそれと電
気的に絶縁した状態で取り付けている。
【００１５】このようなイオン源においては、電極３４
〜３６を高熱伝導性のセラミックスで構成することによ
り、プラズマ４、イオンビーム１８、更には前述したフ
ィラメントから加えられる熱を他へ放熱しやすくなる。
この例ではより具体的には、各電極３４〜３６に加えら
れる熱はフランジ１０、１２を介して放熱される。その
結果、各電極３４〜３６内に熱の蓄積が生じにくくな
り、従来例のように冷却パイプを設けなくても、各電極
３４〜３６の熱歪を防止することができる。
〜３６を高熱伝導性のセラミックスで構成することによ
り、プラズマ４、イオンビーム１８、更には前述したフ
ィラメントから加えられる熱を他へ放熱しやすくなる。
この例ではより具体的には、各電極３４〜３６に加えら
れる熱はフランジ１０、１２を介して放熱される。その
結果、各電極３４〜３６内に熱の蓄積が生じにくくな
り、従来例のように冷却パイプを設けなくても、各電極
３４〜３６の熱歪を防止することができる。
【００１６】また、導電性のセラミックスを用いている
ので、各電極３４〜３６からのイオンビーム１８の引き
出しに支障はない。この場合、電圧降下をより小さくす
る観点からは、各電極３４〜３６にはいわゆる金属導電
性のセラミックス、取り分け比抵抗が１０-4Ω・ｃｍ以
下のセラミックスを用いるのが好ましい。
ので、各電極３４〜３６からのイオンビーム１８の引き
出しに支障はない。この場合、電圧降下をより小さくす
る観点からは、各電極３４〜３６にはいわゆる金属導電
性のセラミックス、取り分け比抵抗が１０-4Ω・ｃｍ以
下のセラミックスを用いるのが好ましい。
【００１７】また、各電極３４〜３６からの放熱をより
効果的に行うためには、次のようにするのが好ましい。
即ち、上記絶縁碍子４４および４６は、フランジ１０、
１２を電極３４、３６とそれぞれ同電位にする場合は設
ける必要はないが、それらを設ける場合は、および絶縁
碍子４５には、熱伝導に富む材質（例えばアルミナ等）
のものを用いるのが好ましい。また、フランジ１０、１
２の材質は特に限定されないが、例えば熱伝導が良いア
ルミニウム等を用いるのが好ましい。更に、イオンビー
ム１８が高エネルギー大電流の場合、例えばエネルギー
が数十ＫｅＶ以上で電流が数百ｍＡ以上の場合は、図示
例のように、フランジ１０、１２に冷却パイプ６０、６
２を接続してそれらを冷却するようにしても良い。
効果的に行うためには、次のようにするのが好ましい。
即ち、上記絶縁碍子４４および４６は、フランジ１０、
１２を電極３４、３６とそれぞれ同電位にする場合は設
ける必要はないが、それらを設ける場合は、および絶縁
碍子４５には、熱伝導に富む材質（例えばアルミナ等）
のものを用いるのが好ましい。また、フランジ１０、１
２の材質は特に限定されないが、例えば熱伝導が良いア
ルミニウム等を用いるのが好ましい。更に、イオンビー
ム１８が高エネルギー大電流の場合、例えばエネルギー
が数十ＫｅＶ以上で電流が数百ｍＡ以上の場合は、図示
例のように、フランジ１０、１２に冷却パイプ６０、６
２を接続してそれらを冷却するようにしても良い。
【００１８】なお、上記各電極３４〜３６の平面形状
は、円形でも四角形でも、更にはその他の形状でも良
い。また、イオンビーム１８引出し用の孔の形状は、上
記例のような多数の孔３４ａ〜３６ａ以外にスリット状
のものでも良い。
は、円形でも四角形でも、更にはその他の形状でも良
い。また、イオンビーム１８引出し用の孔の形状は、上
記例のような多数の孔３４ａ〜３６ａ以外にスリット状
のものでも良い。
【００１９】また、イオンビーム引出し用の電極が１枚
のイオン源の場合は、それを上記のようなセラミックス
で構成すれば良い。イオンビーム引出し用の電極が複数
枚ある場合は、全ての電極を上記のようなセラミックス
で構成するのが理想的ではあるが、必ずそのようにしな
ければならないものではなく、最プラズマ側の電極以外
の電極は、最プラズマ側の電極に比べれば熱歪の問題は
小さいので、従来技術で構成しても良い。
のイオン源の場合は、それを上記のようなセラミックス
で構成すれば良い。イオンビーム引出し用の電極が複数
枚ある場合は、全ての電極を上記のようなセラミックス
で構成するのが理想的ではあるが、必ずそのようにしな
ければならないものではなく、最プラズマ側の電極以外
の電極は、最プラズマ側の電極に比べれば熱歪の問題は
小さいので、従来技術で構成しても良い。
【００２０】また、イオン源のタイプは、この例のよう
なバケット型に限定されるものではなく、高周波型等の
他のタイプでも良い。
なバケット型に限定されるものではなく、高周波型等の
他のタイプでも良い。
【００２１】
【発明の効果】以上のようにこの発明のイオン源におい
ては、その少なくとも最プラズマ側の電極を高熱伝導性
のセラミックス、具体的には、ＭｏＢにＮｉを加えたサ
ーメット系セラミックス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およびＺ
ｒＢ ２ の内の一種で構成したので、プラズマ等から電極
に加えられる熱を他へ放熱しやすくなり、その結果電極
内に熱の蓄積が生じにくくなり、従来例のように冷却パ
イプを設けなくても、電極の熱歪を防止することができ
る。即ちこの発明のイオン源では、電極の熱歪防止に冷
却パイプを必要としないので、冷却パイプの亀裂によ
る冷媒漏れ事故を無くすることができる、電極の開孔
率を高めることができ、それによって大電流のイオンビ
ームを発生させやすくなる、冷却パイプによるイオン
ビーム引出し用の孔の位置の制約がなくなり、それによ
って均一で大面積のイオンビームを得やすくなる、冷
却パイプの非常に手間のかかるロウ付け作業が不要にな
り、それによってイオン源が安価に製造できる、という
効果が得られる。更に、上記の少なくとも最プラズマ側
の電極を熱伝導性に富む材質、具体的には、アルミナと
同等以上の熱伝導率の材質から成る絶縁碍子で支持し、
かつこの絶縁碍子を熱伝導が良いアルミニウム製のフラ
ンジで支持しているので、当該電極とフランジ間の電気
絶縁を確保しつつ、当該電極に加えられる熱をより一層
効果的に放熱することができ、当該電極の熱歪をより完
全に防止することができる。しかも、上記の少なくとも
最プラズマ側の電極を比抵抗が１０−４Ω・ｃｍ以下の
セラミックスで構成したので、当該電極における電圧降
下が非常に小さくなり、セラミックス製の電極を用いて
も、金属製の電極を用いる場合と同様に良好にイオンビ
ームを引き出すことができる。
ては、その少なくとも最プラズマ側の電極を高熱伝導性
のセラミックス、具体的には、ＭｏＢにＮｉを加えたサ
ーメット系セラミックス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およびＺ
ｒＢ ２ の内の一種で構成したので、プラズマ等から電極
に加えられる熱を他へ放熱しやすくなり、その結果電極
内に熱の蓄積が生じにくくなり、従来例のように冷却パ
イプを設けなくても、電極の熱歪を防止することができ
る。即ちこの発明のイオン源では、電極の熱歪防止に冷
却パイプを必要としないので、冷却パイプの亀裂によ
る冷媒漏れ事故を無くすることができる、電極の開孔
率を高めることができ、それによって大電流のイオンビ
ームを発生させやすくなる、冷却パイプによるイオン
ビーム引出し用の孔の位置の制約がなくなり、それによ
って均一で大面積のイオンビームを得やすくなる、冷
却パイプの非常に手間のかかるロウ付け作業が不要にな
り、それによってイオン源が安価に製造できる、という
効果が得られる。更に、上記の少なくとも最プラズマ側
の電極を熱伝導性に富む材質、具体的には、アルミナと
同等以上の熱伝導率の材質から成る絶縁碍子で支持し、
かつこの絶縁碍子を熱伝導が良いアルミニウム製のフラ
ンジで支持しているので、当該電極とフランジ間の電気
絶縁を確保しつつ、当該電極に加えられる熱をより一層
効果的に放熱することができ、当該電極の熱歪をより完
全に防止することができる。しかも、上記の少なくとも
最プラズマ側の電極を比抵抗が１０−４Ω・ｃｍ以下の
セラミックスで構成したので、当該電極における電圧降
下が非常に小さくなり、セラミックス製の電極を用いて
も、金属製の電極を用いる場合と同様に良好にイオンビ
ームを引き出すことができる。
【図１】 この発明の一実施例に係るイオン源の電極周
りを部分的に示す図である。
りを部分的に示す図である。
【図２】 従来のイオン源の一例の電極周りを部分的に
示す図である。
示す図である。
２ プラズマ生成容器 ４ プラズマ １８ イオンビーム ３４〜３６ 電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−179651（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−61748（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−28242（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ生成容器内に生成されたプラズ
マから１枚以上の電極を用いてイオンビームを引き出す
構造のイオン源において、前記電極の内の少なくとも最
プラズマ側の電極を、ＭｏＢにＮｉを加えたサーメット
系セラミックス、ＴｉＢ ２ 、ＭｏＢ ２ およびＺｒＢ ２ の
内の一種から成り比抵抗が１０−４Ω・ｃｍ以下のセラ
ミックスで構成し、更に少なくとも最プラズマ側の電極
をアルミナと同等以上の熱伝導率の材質から成る絶縁碍
子で支持し、かつ当該絶縁碍子をアルミニウム製のフラ
ンジで支持していることを特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262802A JP2765300B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3262802A JP2765300B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574361A JPH0574361A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2765300B2 true JP2765300B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=17380815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3262802A Expired - Fee Related JP2765300B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765300B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008009889A1 (en) | 2006-07-20 | 2008-01-24 | Aviza Technology Limited | Ion deposition apparatus |
| US8354652B2 (en) | 2006-07-20 | 2013-01-15 | Aviza Technology Limited | Ion source including separate support systems for accelerator grids |
| EP2044610B1 (en) | 2006-07-20 | 2012-11-28 | SPP Process Technology Systems UK Limited | Plasma sources |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61122376A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-10 | 石川島播磨重工業株式会社 | タンク底板組立方法 |
| JPS61155780A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-15 | Toshiba Corp | 遮断器の進み小電流等価試険装置 |
| JPH03179651A (ja) * | 1989-12-07 | 1991-08-05 | Tokyo Electron Ltd | イオン生成装置 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3262802A patent/JP2765300B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0574361A (ja) | 1993-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080403 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090403 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |