JP2984681B1 - ベ―パライザによる気化方法及びこれに用いるベ―パライザ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 試料が気化するまでの時間を短縮したベーパ
ライザを提供する。 【解決手段】 アークチャンバ５に接続される外ケーシ
ング２と、外ケーシング２の内部に挿入・引き抜き自在
な着脱ボディ３とを備えている。外ケーシング２は、ガ
ス排出口６を有するケーシング本体７と、ケーシング本
体７内に設けられた加熱体１０と、外ケーシング２の外
周に設けられたヒータ１１とを備えている。着脱ボディ
３は、試料室１４と、試料及び試料室１４を加熱体１０
に押しつける押しつけ用ピストン１８及び付勢スプリン
グ１９とを備えている。ヒータ１１により加熱された加
熱体１０に、試料室１４が接触する。試料は、加熱され
た試料室１４の壁から受熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン注入装置
のイオンソース部に設置されるベーパライザに関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置のイオンソース部を、特
開平５−３２５８７１号公報を参照して説明すると、図
９に例示するように、ベーパライザ３１と、このベーパ
ライザ３１に接続されるアークチャンバ３２とを備えて
いる。

【０００３】ベーパライザ３１は、金属ヒ素または赤リ
ンなどの固体からなる試料を加熱して気化させるもので
ある。アークチャンバ３２は、フィラメント３３を備え
ており、ベーパライザ３１から導入したガスに、フィラ
メント３３から発生した電子を衝突させてイオン化させ
るものである。

【０００４】このベーパライザ３１は、例えば図１０に
示すように、ガス排出口３７を有する本体３４と、試料
室３５と、ヒータ３６などの加熱源とを備えている。

【０００５】ベーパライザ３１は、そのガス排出口３７
をアークチャンバ３２に差し込んで、アークチャンバ３
２に接続される。試料室３５の中に収容された試料は、
ヒータ３６により加熱されて気化される。発生したガス
は、ガス排出口３７を通ってアークチャンバ３２に導入
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この特開平
５−３２５８７１号公報に記載のベーパライザ３１に
は、次の（１）〜（３）のような問題点がある。

【０００７】（１）本体３４の外周に設けられたヒータ
３６から、本体３４の中に配置された試料室３５の全体
を加熱する。そのため、試料が気化するまでの時間が長
くかかる。

【０００８】（２）試料が気化して減少していくにつれ
て、試料室３５の中の試料が存しない空間が広くなって
くる。そのため、試料への熱伝導効率が低下し、その結
果、ガス供給量が不安定となるおそれがある。

【０００９】（３）例えば試料室３５に試料を追加して
投入する場合、ベーパライザ３１全体とアークチャンバ
３２との接続を解除しなければならず、煩雑である。

【００１０】この発明の第一の目的は、試料が気化する
までの時間を短縮したベーパライザを提供することにあ
る。

【００１１】この発明の第二の目的は、ガス供給量が安
定しているベーパライザを提供することにある。

【００１２】この発明の第三の目的は、試料室に試料を
投入するときなどの操作が容易なベーパライザを提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明では、次のようになっている。

【００１４】（１）上記第一の目的を達成するため、こ
の発明では、試料室の中の試料が気化して減少するにつ
れて、試料室の空間の体積を減少していくようにしてい
る。

【００１５】（２）上記第二の目的を達成するため、こ
の発明では、試料を、加熱された試料室の壁に押しつけ
るようにしている。

【００１６】（３）上記第三の目的を達成するため、こ
の発明では、外ケーシングと、着脱ボディとに分割され
ている。外ケーシングは、試料室加熱手段が設けられて
おり、アークチャンバに接続されるものとなっている。
着脱ボディは、外ケーシングの内部に挿入・引き抜き自
在であって、試料室と、押しつけ手段とが設けられてい
る。押しつけ手段は、試料室の中の試料を、加熱された
試料室の壁に押しつけるようになっている。

【００１７】これにあっては、着脱ボディを外ケーシン
グから引き抜いて、着脱ボディの試料室に試料を投入し
た後、着脱ボディを外ケーシングに挿入するように使用
される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図１〜図８を参照して説明する。

【００１９】図１に、この発明のベーパライザの一実施
形態が示されている。

【００２０】このベーパライザ１は、外ケーシング２
と、着脱ボディ３とを備えている。

【００２１】ここで、外ケーシング２は、支持枠４に固
定されて支持され、アークチャンバ５に接続されるもの
である。

【００２２】外ケーシング２は、図２に示すように、ガ
ス排出口６を有するケーシング本体７と、試料室加熱手
段８とを備えている。

【００２３】ケーシング本体７は、全体が略筒状に形成
されており、その一端に管状のガス排出口６が設けられ
ており、他端にフランジ９が設けられている。ガス排出
口６は、アークチャンバ５に接続される箇所である。

【００２４】試料室加熱手段８は、加熱体１０と、ヒー
タ１１などの加熱源とを備えている。加熱体１０は、外
ケーシング２の内部にあって、ガス排出口６の近傍に固
定されて設けられている。加熱体１０は、熱伝導の良好
な素材、例えば金属からなる。加熱体１０は、図３に示
すように、長いドーム状に形成されており、ガス孔１２
が複数個、設けられている。

【００２５】ヒータ１１は、外ケーシング２の外周にお
いて、加熱体１０の位置に対応する部位に設けられてお
り、加熱体１０に熱を付与するものとなっている。

【００２６】一方、着脱ボディ３は、外ケーシング２の
内部に挿入・引き抜き自在となっている。着脱ボディ３
は、図４及び図５に示すように、ボデイ本体１３と、押
しつけ手段１６と、試料室１４と、キャップ１５とを備
えている。

【００２７】ボディ本体１３は、略筒状に形成されてお
り、その一端に試料室１４が取り付けられ、他端にフラ
ンジ１７が設けられている。

【００２８】試料室１４は、熱伝導性の良好な素材、例
えば金属からなる。試料室１４は、略コップ状に形成さ
れており、発生したガスを外に出すガス孔（図示省略）
が適宜数、設けられている。

【００２９】キャップ１５は、内周に雌ネジがきられ、
ボディ本体１３の先端部の外周に切られた雄ネジとねじ
合わされるようになっている。試料室１４は、キャップ
１５により、ボディ本体１３に固定されて取り付けられ
るものとなっている。

【００３０】押しつけ手段１６は、試料及び試料室１４
を加熱体１０に押しつける押しつけ用ピストン１８と、
この押しつけ用ピストン１８を押しつけ方向に付勢する
コイル状の付勢スプリング１９などの付勢手段とを備え
ている。

【００３１】押しつけ用ピストン１８は、例えば試料室
１４の内周壁に摺動自在な円柱状に形成されている。押
しつけ用ピストン１８は、その外側にコップ状の案内部
材２０が同軸状に一体的に結合されて設けられている。
案内部材２０は、ボディ本体１３の内周壁に沿って摺動
自在となっている。押しつけ用ピストン１８と案内部材
２０とは、その間に試料室１４の周壁を挿入することに
より、押しつけ用ピストン１８を試料室１４に円滑に挿
入させるようになっている。押しつけ用ピストン１８と
案内部材２０とは、望ましくは、耐熱性素材、例えばセ
ラミックスからなる。

【００３２】付勢スプリング１９は、押しつけ用ピスト
ン１８及び案内部材２０と、ボディ本体１３との間に設
けられており、押しつけ用ピストン１８及び案内部材２
０を試料室１４の方向に付勢するものとなっている。

【００３３】上述のように構成されたベーパライザ１に
あっては、次のように、試料を加熱し気化させる。

【００３４】外ケーシング２から着脱ボディ３を引き抜
く。この着脱ボディ３のボディ本体１３からキャップ１
５を外した後、試料室１４をボディ本体１３から外し
て、試料室１４に試料を充填する。この後、試料室１４
をボディ本体１３につけて、キャップ１５をボディ本体
１３にねじ合わせて、試料室１４をボディ本体１３に固
定する。

【００３５】この試料室１４に試料が充填されている着
脱ボディ３を、外ケーシング２に挿入して装着する（図
１参照）。すると、付勢スプリング１９により付勢され
た押しつけ用ピストン１８が、試料及び試料室１４を加
熱体１０に押しつける。

【００３６】この状態で、ヒータ１１が作動し、加熱体
１０を加熱、昇温させる。この昇温した加熱体１０に試
料室１４が押しつけられている。試料室１４の中の試料
は、金属製の試料室１４の壁を介して金属製の加熱体１
０から直接受熱するので、熱伝達効率が高く、素早く気
化する。

【００３７】発生したガスは、試料室１４のガス孔、加
熱体１０のガス孔１２、ガス排出口６を経てアークチャ
ンバ５に導入される。

【００３８】当初、試料室１４に試料が充分収容されて
いるときには（図１、図５、図６参照）、押しつけ用ピ
ストン１８は、試料室１４の外から試料を押圧するもの
となる。

【００３９】試料が気化して減少していくにつれて、押
しつけ用ピストン１８は、試料室１４の中に摺動しなが
ら挿入されていき、試料を押圧し続けるものとなる（図
７、図８参照）。押しつけ用ピストン１８により、試料
が昇温した試料室１４の壁に押し続けられるので、試料
室１４の中の試料が連続して気化し、安定した量のガス
が供給し続けるものとなる。

【００４０】試料室１４の中の試料がわずかになってく
ると、試料を試料室１４の中に追加投入する必要が生じ
る。これには、着脱ボディ３を外ケーシング２から引き
出して、着脱ボディ３の試料室１４に試料を追加投入し
た後、着脱ボディ３を外ケーシング２に挿入して戻すよ
うにする。着脱ボディ３を外ケーシング２から引き出す
と、試料室１４と押しつけ用ピストン１８と案内部材２
０と付勢スプリング１９とが着脱ボディ３と一体的に引
き出される。

【００４１】このような試料室１４への試料の投入の他
にも、試料室１４、押しつけ用ピストン１８、案内部材
２０、付勢スプリング１９などを保守点検したり、修理
などするため、着脱ボディ３の引き出し、再挿入が行わ
れる。

【００４２】なお、この発明は、上述した実施形態に限
定されず、種々の変形例が実施可能である。例えば、上
述した実施形態では、ヒータ１１により昇温された加熱
体１０から試料室１４の壁を介して試料が受熱している
が、これに限らず、他の例として、加熱体１０を設け
ず、ヒータ１１などの加熱源により試料室１４を直接加
熱するようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、次のような効果を奏する。

【００４４】（１）この発明によると、試料室の中の試
料が気化して減少するにつれて、試料室の空間の体積を
減少していくので、熱伝達率の低下を免れることがで
き、もって試料が気化するまでの時間を短縮できる。

【００４５】（２）この発明によると、試料室の中の試
料を昇温した試料室の壁に押しつけて、連続して気化さ
せるので、ガス供給量を安定したものとできる。

【００４６】（３）この発明によると、試料の追加投入
などのときには、着脱ボディを外ケーシングから引き抜
けばよく、アークチャンバーとの接続を解除する必要が
ない。したがって、試料の追加投入、試料室や押しつけ
手段の保守点検、修理などを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のベーパライザの一実施形態の全体の
据え付け状態を示す概略断面図である。

【図２】図１のベーパライザの外ケーシングを示す概略
断面図である。

【図３】図２の外ケーシングの加熱体を示す斜視図であ
る。

【図４】図１のベーパライザの着脱ボディの概略分解図
である。

【図５】図４のベーパライザの着脱ボディが試料充填状
態にあるときを示す概略断面図である。

【図６】図５の着脱ボディの一部を示す拡大図である。

【図７】図５のベーパライザの着脱ボディが試料減少状
態にあるときを示す概略分解図である。

【図８】図７の着脱ボディの一部を示す拡大図である。

【図９】従来のベーパライザの据え付け状態を示す概略
断面図である。

【図１０】図１０のベーパライザの概略断面図である。

【符号の説明】

１ ベーパライザ ２ 外ケーシング ３ 着脱ボディ ４ 支持枠 ５ アークチャンバ ６ ガス排出口 ７ ケーシング本体 ８ 試料室加熱手段 ９ フランジ １０ 加熱体 １１ ヒータ（加熱源） １２ ガス孔 １３ ボディ本体 １４ 試料室 １５ キャップ １６ 押しつけ手段 １７ フランジ １８ 押しつけ用ピストン １９ 付勢スプリング（付勢手段） ２０ 案内部材

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料室に収容された試料を加熱して気化さ
   せるベーパライザによる気化方法において、 試料室の中の試料が気化して減少するにつれて、試料室
   の空間の体積を減少していくことを特徴とするベーパラ
   イザによる気化方法。
2. 【請求項２】試料室に収容された試料を加熱して気化さ
   せるベーパライザによる気化方法において、 加熱された試料室の内周壁に沿って押しつけ用ピストン
   を移動させることにより、試料を加熱された試料室の壁
   に押しつけることを特徴とする請求項１に記載のベーパ
   ライザによる気化方法。
3. 【請求項３】試料室に収容された試料を加熱して気化さ
   せるベーパライザにおいて、 試料室を加熱する試料室加熱手段と、 この試料室加熱手段により加熱された試料室の壁に、試
   料を押しつける押しつけ手段とを備えていることを特徴
   とするベーパライザ。
4. 【請求項４】試料室加熱手段が設けられ、他の装置に接
   続される外ケーシングと、 この外ケーシングの内部に挿入・引き抜き自在であっ
   て、試料室と押しつけ手段とが設けられている着脱ボデ
   ィとを備えていることを特徴とする請求項３に記載のベ
   ーパライザ。
5. 【請求項５】押しつけ手段は、 試料室の内周壁に沿って移動可能であり、試料を加熱さ
   れた試料室の壁に押しつける押しつけ用ピストンと、 この押しつけ用ピストンを押しつけ方向に付勢する付勢
   手段とを備えていることを特徴とする請求項３または４
   に記載のベーパライザ。
6. 【請求項６】試料室加熱手段は、 試料室が押しつけられる加熱体と、 この加熱体に熱を付与する加熱源とを備えていることを
   特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のベーパライ
   ザ。
7. 【請求項７】試料室加熱手段は、試料室に直接、熱を付
   与する加熱源を備えていることを特徴とする請求項３〜
   ５のいずれかに記載のベーパライザ。
8. 【請求項８】請求項４〜７のいずれかに記載のベーパラ
   イザの試料投入方法であって、 着脱ボディを外ケーシングから引き出して、着脱ボディ
   の試料室に試料を投入した後、着脱ボディを外ケーシン
   グに挿入することを特徴とするベーパライザの試料投入
   方法。