JP2897770B1

JP2897770B1 - イオン源

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Publication number: JP2897770B1
Application number: JP10144947A
Authority: JP
Inventors: 裕井内
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JPH11339675A; US6184624B1

Abstract

【要約】【目的】イオンビ−ム電流Ｉｂのダイナミックレンジ
の広いマイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源を与える
事。【構成】プラズマ室の始端近傍（ウインドウ側）に第
１コイル、終端（プラズマ電極）近傍に第２コイルを設
け、第１コイルは共鳴磁場Ｂｒ以上の磁場Ｂ１を与える
定電流Ｉ１を流し、マグネトロン電力Ｗを変えず、第２
コイル電流Ｉ２を共鳴磁場Ｂｒ以下の磁場Ｂ２を与える
範囲で変化させイオンビ−ム電流Ｉｂを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は広範囲にイオンビ−
ム電流Ｉｂを変えることのできるマイクロ波イオン源ま
たはＥＣＲイオン源に関する。イオンビ−ム電流に対し
て広いダイナミックレンジを要求するイオン注入装置用
にも使えるマイクロ波イオン源或いはＥＣＲイオン源に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロ波イオン源、ＥＣＲイオ
ン源は、マイクロ波をプラズマ励起源にもちいる。フリ
ーマン型、バーナス型のようにフィラメントを使わな
い。フィラメントがないために長寿命である、安定であ
るなど、長所を持っていた。マイクロ波イオン源という
のはマグネトロン、導波管、プラズマ室、引出電極系な
どよりなり、原料ガスをマイクロ波によってプラズマに
して、イオンビ−ムとして引き出すものである。

【０００３】ＥＣＲイオン源は２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波を使うがコイルで縦磁場をかけ、８７５ガウスの共
鳴磁場を発生させ共鳴吸収によってプラズマ生成効率を
上げたものである。

【０００４】フィラメントを用いるフリーマン型、バー
ナス型にも長所はある。イオンビ−ムの変化範囲（ダイ
ナミックレンジ）が広いということである。フィラメン
ト電流を変化させる、或いはアーク電圧を変えることに
よってイオンビ−ム電流を３桁〜４桁の範囲で調節でき
る。その点でマイクロ波を励起エネルギーとするマイク
ロ波イオン源、ＥＣＲイオン源よりフリーマン型、バー
ナス型の方がすぐれる。

【０００５】マイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源は引
き出しビーム電流のダイナミックレンジが狭い。つまり
イオンビ−ムの電流の大きさの変化可能な範囲が狭い。
イオンビ−ム電流のダイナミックレンジが狭いため、マ
イクロ波イオン源はいまだに中電流のイオン注入装置に
は利用されていない。中電流イオン注入装置は広いイオ
ンビ−ム電流ダイナミックレンジを要求するからであ
る。

【０００６】マイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源は、
ビーム引き出し電流を変えるため、マイクロ波パワーを
制御していた。つまりマグネトロンのマイクロ波出力を
変化させていたのである。ところがマグネトロンの出力
変化範囲は狭い。投入電力を変える事によってマグネト
ロン出力が変化するが、電力を余りに下げるとマグネト
ロンの動作が不安定になる。停止することもある。だか
ら投入電力を余り広範囲に変えられない。マグネトロン
出力を変える事によってイオンビ−ム電流の大きさはせ
いぜい１桁程度しか変化しない。つまり１〜１０倍程度
のダイナミックレンジしかない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】イオン源も様々の用途
に使われる。目的によってはそれほど広い電流変化範囲
を必要としないものもある。しかし半導体などの不純物
ドーピングの場合は、ドーピング濃度を３桁（１〜１０
００倍）のオーダーで変動させなければならない。その
ような用途には残念ながら従来のマイクロ波イオン源、
ＥＣＲイオン源は十分に対応しきれていない。マグネト
ロンのパワーはせいぜい１〜１０倍しか変えられない。
マグネトロンの動作に頼っていては、広いイオンビ−ム
変化を得ることはできない。

【０００８】ＥＣＲイオン源の場合は、縦磁場を与える
コイル電流を調整してプラズマ密度を変えイオンビ−ム
電流Ｉｂを変化させるという可能性もある。プラズマ室
の周りのコイルの電流を変えると磁場が変わり共鳴領域
の大きさが変化する。プラズマ密度がこれに伴って変わ
るからイオンビ−ム電流も変動するであろう。

【０００９】しかし実際には共鳴磁場を与えるコイル電
流の調整によってイオンビ−ム制御するということはな
い。共鳴磁場を与えるコイル電流は固定したまま運転す
るようになっている。どうしてか？縦磁場（共鳴磁場）
を変えるとマイクロ波のマッチング条件が変化し、プラ
ズマの反射が増える。共鳴磁場を変えるとイオンビ−ム
が非線形の増減変化をする。共鳴磁場を変えるとイオン
源の動作が不安定になる。共鳴磁場が消失することによ
ってプラズマが消えることもある。このようなわけで縦
磁場の変化によってイオンビ−ムを調整するということ
は行われない。

【００１０】中電流イオン注入装置はドーズ量を広範囲
に変える必要があるためにこれまでマイクロ波イオン源
などは使えなかった。しかし長寿命、高安定のマイクロ
波イオン源、ＥＣＲイオン源も中電流用のイオン注入装
置のイオン源として何とか利用したいものである。その
ためにはイオンビ−ム調整可能範囲を３桁程度にひろげ
なければならない。本発明はそのような目的を達成する
ためになされている。

【００１１】イオンビ−ム電流可変範囲の広い（３桁）
マイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源を提供することが
本発明の第１の目的である。一つの制御パラメータによ
って広範囲にわたってイオンビ−ム電流制御できるよう
にしたマイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源を提供する
ことが本発明の第２の目的である。制御パラメータに対
してイオンビ−ム電流が単調に変化するようにしたマイ
クロ波イオン源、ＥＣＲイオン源を提供する事が本発明
の第３の目的である。引き出し電流（イオンビ−ム電
流）を変化させてもマイクロ波のプラズマへのマッチン
グ条件がずれにくいようにしたマイクロ波イオン源、Ｅ
ＣＲイオン源を提供する事が本発明の第４の目的であ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波イオ
ン源は、プラズマ生成室の始端つまりウインドウ側に第
１コイルを、終端つまりイオンビ−ム出口側（プラズマ
電極）に第２コイルを有し、二つのコイル磁場中心が十
分に離隔し中間に磁場の極小があり、第１コイルの磁場
Ｂ１は共鳴磁場を含む高い値に固定し、第２コイル磁場
Ｂ２は共鳴磁場Ｂｒ以下で自由に変化させる。つまりＢ
１＞Ｂｒ＞Ｂ２であって、Ｂ１は固定、Ｂ２を変数とす
る。

【００１３】磁束密度Ｂは直接の制御可能な変数でな
い。Ｂを決めるのは電流Ｉである。制御性を電流によっ
て説明する。Ｂ１を決めるのは第１コイル電流Ｉ１であ
る。Ｂ２を決めるのは第２コイル電流Ｉ２である。だか
ら第１コイル電流Ｉ１は共鳴磁場を与える電流Ｉｒより
大きく一定であり、第２コイル電流Ｉ２は共鳴磁場を与
える電流Ｉｒより小さくて制御変数となる。Ｉ１＞Ｉｒ
＞Ｉ２と書ける。第１コイル電流Ｉ１を共鳴磁場に対応
するＩｒ以上にするからプラズマ生成室のウインドウ近
傍（始端）ではマイクロ波共鳴吸収が旺盛で濃密なプラ
ズマ生成がなされる。第２コイル電流Ｉ２は共鳴磁場に
対応するＩｒより小さいからプラズマ電極（出口近傍）
付近ではマイクロ波共鳴吸収が起こらない。第２コイル
電流Ｉ２を増やすとこの近傍でのプラズマ密度が高くな
りイオンビ−ム電流Ｉｂも増える。第２コイル電流Ｉ２
を減らすとその近傍でのプラズマ密度が低くなりイオン
ビ−ム電流Ｉｂも減る。第２コイル電流Ｉ１と、イオン
ビ−ム電流Ｉｂは単調な増減関係にある。

【００１４】第２コイル電流Ｉ２を変化させることによ
って、イオンビ−ム電流Ｉｂは１〜１０００倍の広い範
囲で変化する。これによってイオンビ−ム電流Ｉｂの広
いダイナミックレンジが実現された。第２コイル電流Ｉ
２によって、例えばイオンビ−ム電流Ｉｂは数μＡ〜数
ｍＡの範囲で変化する。イオン注入装置に使えば不純物
のドーズ量を３桁の範囲で変えることができる。マグネ
トロンの電力は一定であるから動作は安定する。第１コ
イル電流Ｉ１もほぼ一定に保持するからウインドウ近傍
でのプラズマ生成率は安定する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１によって本発明の実施例を説
明する。マイクロ波イオン源１はマイクロ波を導入する
ためのアルミナ導波管２、プラズマを生成する空間であ
るプラズマ室３を直列に並べた装置である。マグネトロ
ン（図示せず）に続くアルミナ導波管２はこの例では直
径が約３ｃｍである。プラズマ室３の直径も狭いもので
ある。空洞の導波管にするとマイクロ波が狭い入口から
プラズマ室に入らない。そこで中実体のアルミナを導波
管２としている。誘電率が１０もあるからマイクロ波の
直径が約１／３に縮み大量のマイクロ波パワーを通すこ
とができる。マイクロ波ウインドウ４は誘電体窓であ
る。縦長のプラズマ室３の始端にはウインドウ４があ
り、終端にはプラズマ電極５がある。プラズマ電極５の
外側には減速電極６、接地電極７がそれぞれ設けられ
る。プラズマ電極５やプラズマ室３は正の高電圧にバイ
アスされる。減速電極６は電子逆流を防ぐため負電圧が
掛かっている。接地電極７は接地される。

【００１６】プラズマ室１のウインドウ４の辺りの周囲
には第１コイル８が設置される。コイルはプラズマ室を
取り囲むように導線を巻いたものである。磁界はプラズ
マ室の軸方向（長手方向）にできる。マイクロ波ウイン
ドウの近傍に局在する。この磁束密度をＢ１とする。第
１コイル電流をＩ１とする。反対側のプラズマ電極５の
廻りには第２コイル９が設置される。これもプラズマ室
を取り囲むように導線を巻いたものである。第２コイル
の磁場はプラズマ電極５の近傍に局在する。第２コイル
の電流をＩ２としこれが発生する磁束密度をＢ２とす
る。

【００１７】アルミナ導波管２のマグネトロン側にはリ
ング１０があって導波管を囲んでいる。さらに導波管保
持具１１がある。これは内部が真空で外部が大気圧であ
る。アルミナ導波管２との間にはＯリング１９があって
気密を保つ。導波管保持具１１に続いて円筒形のプラズ
マ室保持筒１２がある。これは導波管保持具１１に対し
てプラズマ室１３を保持する。円盤状の外壁１３に導波
管保持具１１が溶接される。内円筒１４が外壁１３と隔
壁１６をつないでいる。内円筒１４の内側は真空であ
り、外側は大気圧である。プラズマ室３の壁１５は内縁
筒１４と同心状になっている。隔壁１６には絶縁碍子１
８が続いている。絶縁碍子１８、隔壁１６、内縁筒１
４、外壁１３、導波管保持具１１、Ｏリング１９などに
よってイオン源内部の真空を維持している。

【００１８】第１コイル８はプラズマ室３の周囲に巻線
があるからプラズマ室に縦磁場Ｂ１を生ずる。ウインド
ウ４の近傍、プラズマ室の始端に磁場を生じ電子をサイ
クロトロン運動させマイクロ波を共鳴吸収させる。電子
質量をｍ、電荷をｑ、磁束密度をＢとし、電子サイクロ
トロン角周波数をΩとすると、Ω＝ｑＢ／ｍである。マ
イクロ波の周波数をｆとして共鳴条件は２πｆ＝Ωであ
る。ｆ＝２．４５ＧＨｚの場合は、共鳴磁束密度はＢｒ
＝８７５ガウスである。第１コイルによる磁束密度Ｂ１
はそのピークがＢｒを越える値とする。Ｂは磁束密度で
あるが言いにくいので簡単に磁場ということもある。し
かしここでは磁束密度の意味で使っている。

【００１９】第１コイル磁場を簡単に第一磁場Ｂ１と呼
ぶことにする。第１磁場Ｂ１は分布を持つ。コイル８は
空心でなく外側にコの字断面の強磁性体ヨーク２４が設
けられる。ヨーク２４は側面と背面を囲み前面（内方を
向く面）だけが開口している。ヨーク２４はその背後側
面に磁場を漏らさない。背後を廻る磁力線は全てヨーク
を通るからである。内面を向くヨーク２４の端面から磁
力線が出て反対側のヨークの端面に入る。コイル磁場は
ヨークの開口の範囲に局在され共鳴磁場を形成する。電
子がマイクロ波を強く吸収する。共鳴領域で電子運動が
激しくなる。プラズマ生成が旺盛に起こる。第１磁場Ｂ
１はそのような空間分布を実現する。Ｂ１はほぼ固定し
ておく。そのため第１コイル電流Ｉ１は固定しておく。

【００２０】終端部つまりプラズマ電極５の近傍にも第
２コイル９がある。コイル９は強磁性体のヨーク２６に
よって背面と側面が囲まれている。プラズマ室の前後に
おいてコイル８、９があって、プラズマ室の磁場構造は
前後対称のように見える。ところがそうでない。第２コ
イルの作る磁場Ｂ２は共鳴磁場Ｂｒ以下であり且つ可変
である。Ｂ２は連続可変の制御変数とする。そのために
第２コイル電流Ｉ２を自由に変えられるようにしてい
る。第２磁場Ｂ２は電子のマイクロ波共鳴吸収を引き起
こさない。

【００２１】図２はプラズマ室中心軸線上の磁束密度Ｂ
（０，０，ｚ）を示す。左側のより高いピークがマイク
ロ波ウインドウ４近傍でのピークである。これはおもに
第１コイル８による磁場Ｂ１である。後ろの低いピーク
はプラズマ電極５の近傍の磁場の盛り上がりである。こ
れはおもに第２コイルによる磁場Ｂ２である。

【００２２】注意すべき点は３つある。（１）ウインドウ４近傍（プラズマ室始端）はピークが
共鳴磁場Ｂｒ以上である。観点に表記すると、Ｂ１ｍａ
ｘ＞Ｂｒである。Ｂ１ｍａｘというのはＢ１の最大値で
ある。このためにＢ１＝Ｂｒとなる共鳴領域がウインド
ウの近傍に発生する。（２）プラズマ電極５近傍（プラズマ室終端）では、ピ
ークが共鳴磁場Ｂｒ未満である。Ｂ２ｍａｘ＜Ｂｒであ
る。プラズマ電極の近傍では共鳴は起こらない。ここで
の磁場はほとんどが第２コイル磁場Ｂ２による。（３）プラズマ電極近傍の磁場は変化する。第２コイル
電流Ｉ２を変えることによって第２磁場Ｂ２が変動す
る。第２コイルの作る磁場はウインドウ付近にも少しは
及ぶから、ウインドウの位置でＢが少しは変わってい
る。が極極わずかである。

【００２３】このように３つの特筆すべき制御上の条件
がある。第１、第２コイルは２重の意味で非対称であ
る。Ｉ１は固定値、Ｉ２は自由変数という非対称性。Ｉ
１は大きくＢ１＞Ｂｒであるが、Ｉ２は小さくＢ２＜Ｂ
ｒであるという非対称。このようなふたつの非対称があ
る。Ｉ２が何故に自由変数なのか？その訳をこれから述
べる。本発明の眼目である。

【００２４】これは小型のマイクロ波イオン源である
が、中実体のアルミナ導波管２によってマイクロ波を圧
縮して導入するから実効的にはかなりのマイクロ波パワ
ーをプラズマ室３に投入できる。ウインドウの近傍では
強い第１コイル磁場Ｂ１によって電子サイクロトロン運
動がおこりマイクロ波を強く共鳴吸収しプラズマ密度を
上げる。プラズマ電極の近傍では第２コイル電流Ｉ２に
よる第２磁場Ｂ２がある。Ｂ２が小さい間（ｊ）はプラ
ズマ電極近傍でのプラズマ密度が低くイオンビ−ム電流
Ｉｂは小さい。Ｂ２をｈへ上げるとプラズマ電極の近く
でプラズマ密度が上がる。イオンビ−ム電極Ｉｂは増え
る。

【００２５】第２磁場Ｂ２をさらにｇへと上げるとプラ
ズマ電極近くのプラズマ密度がさらに増える。イオンビ
−ム電流Ｉｂがさらに増えていく。第２磁場Ｂ２をもっ
とあげてｆとすると、プラズマ電極でのプラズマがさら
に増える。プラズマ電極から引き出されるイオンビ−ム
電流Ｉｂがもっと大きくなる。

【００２６】但しＢ２は常に共鳴磁場Ｂｒ未満とする。
もしもＢ２がＢｒ以上になるとＢ２＝Ｂｒとなる領域が
生じここで共鳴がおこる。すると非連続にＩｂが増加す
る。ここで連続性が失われる。Ｂ２を下げるときもＢｒ
を横切る瞬間に非連続にＩｂが低下する。このような非
連続性は好ましくない。それでＢ２＜Ｂｒという条件を
遵守する。

【００２７】このようにプラズマ電極近傍の第２磁場Ｂ
２を変えることによって引き出されるイオンビ−ム電流
Ｉｂが変化する。それも都合の良い変化をする。Ｂ２を
ｊ→ｈ→ｇ→ｆとすることによってイオンビ−ム電流Ｉ
ｂは単調増加する。反対にいっても、Ｂ２はＩｂの一価
の単調増加関数である。つまりＢ２によってＩｂを正確
に調節できる。

【００２８】好都合だというのはそれだけではない。Ｂ
２の増減に応じて、Ｉｂは１〜１０００倍程度も変化す
るのである。Ｉｂのダイナミックレンジが３桁にも広が
る。マグネトロン電力は一定に保持し、第１コイル電流
Ｉ２も一定にしても、Ｂ２によって３桁にも及ぶイオン
ビ−ム電流変化が可能である。数μＡ〜数ｍＡの広範囲
のダイナミックレンジが得られる。

【００２９】［特開平６−１６８６８５号］本発明の
目的には無関係であるが、二つのコイルを用いるマイク
ロ波イオン源という点で共通するので特開平６−１６８
６８５号「電子サイクロトロン共振多価イオン源」につ
いて説明する。目的が大きく相違するので、従来技術で
述べる事ができない。それで本発明が明らかになったこ
の時点で公知技術を紹介する。多価イオンを生成するの
が目的である。多価イオンは一価イオンよりずっと作り
にくい。高温高密度にプラズマを励起して初めて多価イ
オンになる。そのためには共鳴を激しくし閉じ込めを厳
格にしなければならない。

【００３０】図３は多価イオン源の構成をしめす。真空
チャンバ３０がプラズマ室である。マイクロ波３２は左
方から伝搬する。前に第１コイル３３がある。第１コイ
ル３３は鉄心３４によって囲まれる。第１コイルはチャ
ンバ３０の前方に磁場Ｂ１を形成する。ついで中間鉄心
３５がチャンバ３０を取り囲む。中間鉄心３５の周りに
は中間コイル３６が巻廻される。さらに後方には第２コ
イル３７が設けられる。第２コイル３７は鉄心３８によ
って囲まれる。第２コイル３７と第１コイル３３、中間
コイル３６は同方向に電流を流す。３つのコイルによっ
て縦磁場が発生する。磁力線３９、４０、４２が軸方向
に生ずる。８７５ガウスの共振が起こる。これは共振
（共鳴）領域４３、４４を形成する。ここでＢ＝８７５
ガウスになり電子は激しく運動しプラズマを発生する。

【００３１】図４は軸方向の磁場の分布である。第１コ
イル３３、第２コイル３７とも同一の電流を流す。だか
ら磁場Ｂ１もＢ２もほぼ同じ大きさである。できるだけ
広く共鳴させて多価イオンを作りたい。それでｍａｘＢ
１、ｍａｘＢ２ともに８７５ガウスより大きい。図４の
○の点が共鳴点である。ミラー磁場が中間部に形成され
る。これだけでは制御性が良くない。それで中間コイル
３６と中間鉄心３５をもうけ磁場を重畳できるようにし
ている。中間コイルによる磁場を重ねることによって図
４の破線にて示すように中間部での磁場が増える。共鳴
点もずれてくる。共鳴領域が増加しプラズマ温度が上が
り、衝突の確率が増え１価イオンがさらに電離し２価イ
オンになる。２価イオンはさらに電離して３価のイオン
となる。この発明は多価イオンを生成するのが目的であ
る。そのために中間コイル３６、中間鉄心３５を新たに
設けて中間部での磁場を引上げている。中間鉄心のため
第１、第２コイル磁束密度間に密接な結合が生ずる。第
１コイル電流は一定、第２コイル電流も一定である。制
御変数は中間コイル電流である。これを変えて共鳴領域
を広げプラズマ温度を上げて多価イオンを作っている。
多価イオン生成が目的である。本発明のようにイオンビ
−ム電流Ｉｂの制御が目的でない。

【００３２】［実開平５−５７７９８号］実開平５−
５７７９８号「磁場の発生装置］は本発明の目的には無
関係である。二つのコイルを用いるマイクロ波プラズマ
発生装置という点で共通する。これについて説明する。
目的が大きく相違するので、従来技術で述べるといかに
も唐突である。それで本発明が明らかになったこの時点
で公知技術を紹介する。高温高密度プラズマを生成する
のが目的である。イオンビ−ム電流の制御ではない。

【００３３】図５は従来技術だというものである。チャ
ンバ５０に導波管５１からマイクロ波が導入される。チ
ャンバ５０は異形のチャンバで左右にポケット室５２、
５３がありその周りに空心コイル５４、５５が巻いてあ
る。このコイルでは不十分だというので、図６の構成を
提案している。コイル５６、５８を追加している。これ
によってチャンバ５０の中心付近にも磁場を与えること
ができる。これによって最小磁場配位を実現すると述べ
ている。それによってＥＣＲ加熱条件の磁場範囲を広げ
るといっている。すなわち空心コイル５４、５５によっ
て形成されるミラー磁場配位に、コイル５６、５８によ
って形成される局所的な磁場を重ねる事により共鳴磁場
領域を広げている。高温・高密度プラズマ生成が目的で
あり、空心コイルにより全体の磁場配位が決まってしま
うので、局所的な磁場の調整ではプラズマ密度の広範囲
な調整は望めない。いずれにしてもイオンビーム電流制
御をするのではない。これは確かである。

【００３４】、ともに二つのコイルを持つという点
では本発明と共通する。しかし目的は全く違う。それで
、はここで紹介した。本発明に対する先行技術とし
ての価値はない。イオンビ−ム電流の調整という点では
マグネトロン電力の調整というのが従来技術である。

【００３５】

【発明の効果】マイクロ波イオン源、ＥＣＲイオン源に
おいてイオンビ−ム電流Ｉｂのダイナミックレンジが３
桁程度にまで広がる。これは類例のない事である。この
ように広い範囲でイオンビ−ム電流を変化させる事がで
きるから、半導体の不純物ドーピング用のイオン注入装
置イオン源として利用できる。従来、中電流イオン注入
装置はドーズ量を広範囲に可変とするためフリーマン型
イオン源または、バーナス型イオン源が使われていた。
これは例外がない。本発明によってＥＣＲイオン源、マ
イクロ波イオン源を中電流イオン注入装置のイオン源と
して用いる事が初めて可能になった。マイクロ波を使う
イオン源は長寿命で安定だという長所があったが、その
ような長所を保ちつつ中電流イオン源とすることができ
る。

【００３６】マグネトロンパワーは変化させず一定の最
適条件で発振させることができる。マグネトロンがより
安定動作する。マグネトロンはなるべく条件を変えない
方が良い。マグネトロンパワーを変えると再現性も悪
い。マグネトロンパワーを変えなくて良いというのはイ
オン源の安定運転のため極めて有用である。

【００３７】第２コイルの電流Ｉ２だけが制御変数であ
る。これだけを変化させることによってイオンビ−ム電
流Ｉｂを制御できる。しかも、Ｉ２とＩｂは単調な比例
関係にあり制御が容易である。

【００３８】ウインドウ近傍の磁場は殆ど変化させない
から、プラズマ生成はその条件が変わらず安定になる。
マイクロ波のマッチング条件も余り変わらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるマイクロ波イオン源の
断面図。

【図２】本発明の実施例において第２コイル電流Ｉ２を
変化させた時のプラズマ室の軸線上の磁場分布を示すグ
ラフ。

【図３】特開平６−１６８６８５号の電子サイクロトロ
ン共振多価イオン源の概略断面図。

【図４】特開平６−１６８６８５号の装置において中心
軸線上の磁場分布図。

【図５】実開平５−５７７９８号に公知技術として紹介
されているＥＣＲプラズマ発生装置の断面図。

【図６】実開平５−５７７９８号において新規に提案さ
れているＥＣＲプラズマ発生装置の断面図。

【符号の説明】

１マイクロ波イオン源２アルミナ導波管３プラズマ室４マイクロ波ウインドウ５プラズマ電極６減速電極７接地電極８第１コイル９第２コイル１０リング１１導波管保持具１２プラズマ室保持筒１３外壁１４内円筒１５プラズマ室壁１６隔壁１７磁気シールド１８絶縁碍子１９Ｏリング２０開口２１開口２２開口２３イオンビ−ム２４ヨーク２６ヨーク

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08 H05H 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波を発生するマグネトロンと、
マイクロ波を導く導波管と、真空に引くことができプラ
ズマを生成する空間を与えるプラズマ室と、真空を維持
しつつプラズマ室にマイクロ波を導入するためのマイク
ロ波ウインドウと、プラズマ室からイオンビ−ムを引き
出すため出口に設けられるプラズマ電極と、プラズマ電
極に続くイオン引き出し電極系と、マイクロ波ウインド
ウの近傍においてプラズマ室の周りに設けられマイクロ
波ウインドウの近傍に共鳴磁場Ｂｒ以上の固定磁場を発
生する第１コイルと、プラズマ電極の近傍に設けられプ
ラズマ電極の近傍に共鳴磁場Ｂｒ未満の可変磁場を生ず
る第２コイルとを含み、マグネトロン出力を一定に保ち
第２コイル電流Ｉ２を変化させることによって、イオン
ビ−ム電流Ｉｂを変化させるようにしイオン注入装置の
イオン源として使用される事を特徴とするイオン源。