JP3368695B2 - Ion source - Google Patents
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、第１プラズマ室で生
成したプラズマから電子を引き出し、それを利用して第
２プラズマ室で更にプラズマを生成し、そこからイオン
ビームを引き出す、いわゆる２段階プラズマ生成型のイ
オン源に関し、より具体的には、そのイオンビームのビ
ーム電流を一定に保つ手段の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called two-stage method in which electrons are extracted from plasma generated in a first plasma chamber, plasma is further generated in a second plasma chamber using the plasma, and an ion beam is extracted from the plasma. The present invention relates to a plasma generation type ion source, and more specifically to improvement of a means for keeping the beam current of the ion beam constant.
【０００２】[0002]
【背景となる技術】上記のような２段階プラズマ生成型
のイオン源が、同一出願人によって先に提案されてい
る。BACKGROUND ART The above-mentioned two-stage plasma generation type ion source has been previously proposed by the same applicant.
【０００３】その一例を図５を参照して説明すると、こ
のイオン源は、真空容器４０内に収納された中間電極
２、アノード２２、反射電極３２、引出し電極系３６等
を備えている。An example thereof will be described with reference to FIG. 5. This ion source includes an intermediate electrode 2, an anode 22, a reflecting electrode 32, an extraction electrode system 36 and the like which are housed in a vacuum container 40.
【０００４】中間電極２は、内部に第１プラズマ室４お
よびそれに連通する第１開口部６を有しており、ガス導
入口８を経由して第１プラズマ室４内にプラズマ１６生
成用のガスが導入される。第１開口部６の出口部には、
この例では、筒状のノズル部１０が設けられている。こ
のノズル部１０は、非磁性材料で形成しても良いし、磁
性材料で形成しても良い。The intermediate electrode 2 has a first plasma chamber 4 and a first opening 6 communicating with the first plasma chamber 4 therein, and is used for generating plasma 16 in the first plasma chamber 4 via a gas inlet 8. Gas is introduced. At the outlet of the first opening 6,
In this example, a cylindrical nozzle portion 10 is provided. The nozzle portion 10 may be made of a non-magnetic material or a magnetic material.
【０００５】第１プラズマ室４内には、陰極としてのフ
ィラメント１２が設けられており、それには、それの加
熱用のフィラメント電源４６が接続されている。このフ
ィラメント電源４６は、出力電圧可変であり、フィラメ
ント１２に流すフィラメント電流を、外部からの（より
具体的には後述する制御回路５４または６０からの）信
号に応答して変化させることができる。A filament 12 as a cathode is provided in the first plasma chamber 4, and a filament power source 46 for heating the filament 12 is connected to the filament 12. The filament power supply 46 has a variable output voltage, and can change the filament current flowing through the filament 12 in response to an external signal (more specifically, from a control circuit 54 or 60 described later).
【０００６】中間電極２のノズル部１０側に同軸状に、
絶縁物２０を介して、アノード２２が設けられている。
このアノード２２は、この例では両端が開いた筒状をし
ており、内部に第２プラズマ室２４およびそれに連通す
る第２開口部２６を有している。この第２開口部２６
は、中間電極２の第１開口部６に、より具体的にはその
出口部に設けたノズル部１０に連通している。Coaxially on the side of the nozzle portion 10 of the intermediate electrode 2,
An anode 22 is provided via an insulator 20.
In this example, the anode 22 has a tubular shape with both ends open, and has a second plasma chamber 24 and a second opening 26 communicating therewith inside. This second opening 26
Communicates with the first opening 6 of the intermediate electrode 2, more specifically with the nozzle portion 10 provided at the outlet thereof.
【０００７】第２プラズマ室２４の第２開口部２６に対
向する部分には、絶縁物３０を介して、板状の反射電極
３２が設けられている。この反射電極３２は、中間電極
２に電気的に接続されて、それと同電位に保たれる。こ
の例では、アノード２２の軸方向にイオンビーム３８を
引き出す場合の例であり、この反射電極３２に、第２プ
ラズマ室２４から、より具体的にはそこで生成されるプ
ラズマ２８から、イオンビーム３８を引き出すためのイ
オン引出し口３４が設けられている。A plate-shaped reflective electrode 32 is provided at a portion of the second plasma chamber 24 facing the second opening 26 via an insulator 30. The reflective electrode 32 is electrically connected to the intermediate electrode 2 and kept at the same potential as it. This example is an example in which the ion beam 38 is extracted in the axial direction of the anode 22, and the ion beam 38 is emitted from the second plasma chamber 24, more specifically, the plasma 28 generated therein, to the reflecting electrode 32. An ion extraction port 34 for extracting the ion is provided.
【０００８】このイオン引出し口３４の外側部分には、
電界の作用でイオンビーム３８を引き出す引出し電極系
３６が設けられている。この引出し電極系３６の電極構
成は、図示例のように１枚の場合もあれば複数枚の場合
もある。On the outer side of the ion extraction port 34,
An extraction electrode system 36 for extracting the ion beam 38 by the action of the electric field is provided. The lead electrode system 36 may have a single electrode as shown in the drawing or a plurality of electrodes.
【０００９】真空容器４０の外部には、磁界発生手段の
一例として、第１プラズマ室４から第２プラズマ室２４
にかけての領域に、それらの軸に沿う方向の磁界Ｂを発
生させる筒状のコイル４２が設けられている。このコイ
ル４２には、それを励磁する直流電源（図示省略）が接
続される。但し、磁界Ｂの方向は図示とは逆向きでも良
い。Outside the vacuum container 40, as an example of magnetic field generating means, the first plasma chamber 4 to the second plasma chamber 24 are provided.
A tubular coil 42 that generates a magnetic field B in the direction along the axes is provided in the region extending to the region. A direct current power source (not shown) for exciting the coil 42 is connected to the coil 42. However, the direction of the magnetic field B may be opposite to that shown.
【００１０】中間電極２とアノード２２との間には中間
電極抵抗４４が接続されている。ちなみに、アノード２
２はこの例では接地されている。An intermediate electrode resistor 44 is connected between the intermediate electrode 2 and the anode 22. By the way, anode 2
2 is grounded in this example.
【００１１】アノード２２とフィラメント１２との間に
は、前者を正側にして、直流のアーク電源４８が接続さ
れている。A DC arc power source 48 is connected between the anode 22 and the filament 12 with the former on the positive side.
【００１２】このイオン源の動作例を説明すると、真空
容器４０内を図示しない真空排気装置で真空排気しなが
ら、第１プラズマ室４内にガス導入口８からガスを導入
すると共に、フィラメント電源４６およびアーク電源４
８を働かせると、フィラメント１２から放出された電子
がガス分子と衝突してそれを電離させ、それによってフ
ィラメント１２とアノード２２間でアーク放電が起こ
り、それによってガス分子が更に電離され、第１プラズ
マ室４内にプラズマ（副プラズマ）１６が生成される。Explaining an operation example of this ion source, while the inside of the vacuum container 40 is evacuated by a vacuum exhaust device (not shown), gas is introduced into the first plasma chamber 4 from the gas inlet 8 and the filament power source 46 And arc power source 4
When 8 is operated, the electrons emitted from the filament 12 collide with gas molecules and ionize them, which causes arc discharge between the filament 12 and the anode 22, thereby further ionizing the gas molecules and the first plasma. Plasma (sub plasma) 16 is generated in the chamber 4.
【００１３】上記アーク放電が起こると、中間電極抵抗
４４に電流Ｉ1 が流れ、その両端に、即ち中間電極２と
アノード２２との間に、電圧ＶM が生じる。この電圧Ｖ
M だけ、アノード２２の電位が中間電極２の電位に比べ
て高くなる。換言すれば、この例では、フィラメント１
２の電位が一番低く、中間電極２の電位がその次に低
く、アノード２２は接地電位にある。When the above arc discharge occurs, a current I 1 flows through the intermediate electrode resistor 44, and a voltage V M is generated across the current I 1 , that is, between the intermediate electrode 2 and the anode 22. This voltage V
Only by M , the potential of the anode 22 becomes higher than the potential of the intermediate electrode 2. In other words, in this example, filament 1
2 has the lowest potential, intermediate electrode 2 has the second lowest potential, and anode 22 is at ground potential.
【００１４】この電圧ＶM によって、プラズマ１６から
電子１８が引き出される。このとき、電子１８は磁界Ｂ
によってガイドされる。第２プラズマ室２４内では、第
１プラズマ室４側からガスがノズル部１０を経由して流
入して来ており、この電子１８がガス分子と衝突してそ
れを電離させ、第２プラズマ室２４内にプラズマ（主プ
ラズマ）２８が生成される。Electrons 18 are extracted from the plasma 16 by this voltage V M. At this time, the electron 18 is in the magnetic field B
Guided by. In the second plasma chamber 24, gas flows in from the first plasma chamber 4 side through the nozzle portion 10, and the electrons 18 collide with gas molecules to ionize them, so that the second plasma chamber Plasma (main plasma) 28 is generated in 24.
【００１５】そしてこのプラズマ２８から、引出し電極
系３６の電界の作用によって、反射電極３２のイオン引
出し口３４を介して、イオンビーム３８が引き出され
る。An ion beam 38 is extracted from the plasma 28 by the action of the electric field of the extraction electrode system 36 through the ion extraction port 34 of the reflection electrode 32.
【００１６】上記の場合、第２プラズマ室２４内に引き
出された電子１８は、そこに印加されている軸方向の磁
界Ｂとこれに直角方向のアノード２２による電界の作用
を受けて、磁界Ｂの磁力線の周りを旋回運動する。しか
も、反射電極３２の電位は、中間電極２と同電位であっ
てアノード２２より電圧ＶM だけ低いので、電子１８は
反射電極３２で反射される。その結果、電子１８は、旋
回しながらノズル部１０付近と反射電極３２との間を往
復するようになり、それによってガスの電離効率が高ま
り、第２プラズマ室２４内に、第１プラズマ室４内のプ
ラズマ１６に比べて高密度のプラズマ２８を生成するこ
とができる。In the above case, the electrons 18 extracted into the second plasma chamber 24 are subjected to the action of the magnetic field B applied in the second plasma chamber 24 in the axial direction and the electric field generated by the anode 22 in the direction perpendicular to the axial magnetic field B, whereby the magnetic field B is generated. Swirl around the magnetic field lines. Moreover, since the potential of the reflective electrode 32 is the same as that of the intermediate electrode 2 and lower than the anode 22 by the voltage V M , the electrons 18 are reflected by the reflective electrode 32. As a result, the electrons 18 reciprocate between the vicinity of the nozzle portion 10 and the reflective electrode 32 while swirling, which increases the ionization efficiency of the gas, and the second plasma chamber 24 and the first plasma chamber 4 The plasma 28 having a higher density than that of the plasma 16 in the inside can be generated.
【００１７】従って、プラズマ室が一つ、即ち第１プラ
ズマ室４だけの場合に比べて、大量のイオンビーム３８
を引き出すことができる。しかも、第１プラズマ室４で
は濃いプラズマ１６を生成する必要がないので、フィラ
メント１２から放出させる電子の量、即ちフィラメント
１２に流す電流が少なくて済み、それによってフィラメ
ント１２の長寿命化を図ることができる。Therefore, as compared with the case where there is only one plasma chamber, that is, the first plasma chamber 4, a large amount of ion beam 38
Can be pulled out. In addition, since it is not necessary to generate the dense plasma 16 in the first plasma chamber 4, the amount of electrons emitted from the filament 12, that is, the current flowing through the filament 12 can be small, thereby extending the life of the filament 12. You can
【００１８】また、上記電圧ＶM を大きくして電子１８
の加速エネルギーを大きくすると、第２プラズマ室２４
内に多価イオンを多く発生させることができると共に、
ノズル部１０を細くしておくと、そこでのガスのコンダ
クタンスが低下するので、第２プラズマ室２４内のガス
圧が低くなり、中性粒子との衝突による多価イオンの電
価交換が少なくなるので、多価イオンを効率良く発生さ
せてそれをイオンビーム３８として引き出すことができ
る。Further, the voltage V M is increased to increase the electron 18
If the acceleration energy of the second plasma chamber 24 is increased,
In addition to being able to generate a lot of multiply charged ions,
If the nozzle portion 10 is made thin, the conductance of the gas there is lowered, so that the gas pressure in the second plasma chamber 24 is lowered, and the charge exchange of multiply charged ions due to collision with neutral particles is reduced. Therefore, highly charged ions can be efficiently generated and extracted as the ion beam 38.
【００１９】またこのイオン源では、引き出すイオンビ
ーム３８のビーム電流を一定に保つために、次のような
制御手段によってアーク電流ＩA を一定に保つようにし
ている。Further, in this ion source, in order to keep the beam current of the extracted ion beam 38 constant, the arc current I A is kept constant by the following control means.
【００２０】即ち、アーク電源４８に直列に、そこを流
れるアーク電流ＩA を検出する電流検出器５０を接続
し、この電流検出器５０で検出したアーク電流ＩA と、
予め設定した基準値Ｒ1 とを比較回路５２で比較してそ
れから両者の差に相当する差信号Ｓ1 を出力させ、制御
回路５４によって、この差信号Ｓ1 に応答してフィラメ
ント電源４６を制御して、第１プラズマ室４内でアーク
放電が生じているときに、差信号Ｓ1 が０になるよう
に、フィラメント１２に流すフィラメント電流を制御す
るようにしている。電流検出器５０は、例えば電流検出
抵抗であり、その両端からアーク電流ＩA に比例した電
圧信号を出力する。[0020] That is, series arc power supply 48, and connect the current detector 50 for detecting the arc current I A flowing therethrough, and arc current I A which is detected by the current detector 50,
The comparison circuit 52 compares the preset reference value R 1 with the reference value R 1 and outputs a difference signal S 1 corresponding to the difference between the two. The control circuit 54 controls the filament power supply 46 in response to the difference signal S 1. Then, when the arc discharge is generated in the first plasma chamber 4, the filament current flowing through the filament 12 is controlled so that the difference signal S 1 becomes zero. The current detector 50 is, for example, a current detection resistor, and outputs a voltage signal proportional to the arc current I A from both ends thereof.
【００２１】[0021]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な制御手段では、引き出すイオンビーム３８のビーム電
流が一定にならない場合が多い。なぜなら、アーク電流
ＩA は、第１プラズマ室４においてアーク放電を生じさ
せることによって中間電極２に流れる電流Ｉ1 と、第１
プラズマ室４から第２プラズマ室２４内に電子１８を引
き出してプラズマ２８を発生させることによってアノー
ド２２に流れるＩ2 との和であり（即ち、ＩA ＝Ｉ1 ＋
Ｉ2 ）、このトータルのアーク電流ＩA を一定にできて
も、電流Ｉ1 を必ずしも一定にすることはできず、電流
Ｉ1 が変化すると、中間電極抵抗４４の両端の電圧
ＶM 、即ち中間電極２とアノード２２との間の電圧（こ
れは中間電極２の電位でもある）が変化してしまい、そ
れによって電子１８のエネルギーが変化して、プラズマ
２８の生成状況が変化し、ひいてはイオンビーム３８の
ビーム電流が変化するからである。電流Ｉ1 やＩ2 が変
化する原因としては、例えば、各プラズマ室４、２４内
のガス圧の変動や、各プラズマ室４、２４の温度の変動
等がある。However, in the control means as described above, the beam current of the extracted ion beam 38 is often not constant. Because the arc current I A is the same as the current I 1 flowing through the intermediate electrode 2 due to the arc discharge in the first plasma chamber 4,
This is the sum of I 2 flowing to the anode 22 by drawing electrons 18 from the plasma chamber 4 into the second plasma chamber 24 and generating plasma 28 (that is, I A = I 1 +
I 2), be able to arc current I A of this total constant, can not be a current I 1 necessarily constant, the current I 1 is changed, the voltage V M at both ends of the intermediate electrode resistance 44, i.e., The voltage between the intermediate electrode 2 and the anode 22 (which is also the potential of the intermediate electrode 2) changes, which changes the energy of the electrons 18 and changes the generation state of the plasma 28. This is because the beam current of the beam 38 changes. The causes of the changes in the currents I 1 and I 2 are, for example, changes in the gas pressure in the plasma chambers 4 and 24 and changes in the temperature in the plasma chambers 4 and 24.
【００２２】そこでこの発明は、このような点を更に改
善して、引き出すイオンビームのビーム電流を一定に保
つことができるようにしたイオン源を提供することを主
たる目的とする。Therefore, the main object of the present invention is to provide an ion source which is capable of maintaining the beam current of the extracted ion beam constant by further improving such points.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１のイオン源は、前記中間電極抵抗に
直列に接続されていて、そこを流れる電流を検出する電
流検出器と、この電流検出器で検出した電流と予め設定
した基準値とを比較し、両者の差に相当する差信号を出
力する比較回路と、この比較回路からの差信号に応答し
て前記フィラメント電源を制御して、第１プラズマ室内
でアーク放電が生じているときに当該差信号が０になる
ように、フィラメントに流すフィラメント電流を制御す
る制御回路とを備えることを特徴とする。To achieve the above object, the first ion source of the present invention is connected in series to the intermediate electrode resistance, and a current detector for detecting a current flowing therethrough, A comparison circuit that compares the current detected by this current detector with a preset reference value and outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, and controls the filament power supply in response to the difference signal from this comparison circuit. Then, a control circuit for controlling the filament current flowing through the filament is provided so that the difference signal becomes 0 when the arc discharge occurs in the first plasma chamber.
【００２４】この発明の第２のイオン源は、前記中間電
極とアノードとの間の電圧を検出する電圧検出器と、こ
の電圧検出器で検出した電圧と予め設定した基準値とを
比較し、両者の差に相当する差信号を出力する比較回路
と、この比較回路からの差信号に応答して前記フィラメ
ント電源を制御して、第１プラズマ室内でアーク放電が
生じているときに当該差信号が０になるように、フィラ
メントに流すフィラメント電流を制御する制御回路とを
備えることを特徴とする。A second ion source of the present invention compares a voltage detector for detecting a voltage between the intermediate electrode and the anode with a voltage detected by the voltage detector and a preset reference value, A comparison circuit that outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, and the filament power supply is controlled in response to the difference signal from the comparison circuit to detect the difference signal when arc discharge occurs in the first plasma chamber. And a control circuit for controlling the filament current flowing through the filament so that 0 becomes 0.
【００２５】この発明の第３のイオン源は、前記中間電
極抵抗を、外部からの信号に応答してその抵抗値が可変
のものにすると共に、前記アーク電源に直列に接続され
ていて、そこを流れるアーク電流を検出する電流検出器
と、この電流検出器で検出したアーク電流と予め設定し
た基準値とを比較し、両者の差に相当する差信号を出力
する第１の比較回路と、この第１の比較回路からの差信
号に応答して前記フィラメント電源を制御して、第１プ
ラズマ室内でアーク放電が生じているときに当該差信号
が０になるように、フィラメントに流すフィラメント電
流を制御する第１の制御回路と、前記中間電極とアノー
ドとの間の電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出
器で検出した電圧と予め設定した基準値とを比較し、両
者の差に相当する差信号を出力する第２の比較回路と、
この第２の比較回路からの差信号に応答して前記中間電
極抵抗を制御して、第１プラズマ室内でアーク放電が生
じているときに当該差信号が０になるように、中間電極
抵抗の抵抗値を制御する第２の制御回路とを備えること
を特徴とする。In the third ion source of the present invention, the resistance of the intermediate electrode is made variable in response to a signal from the outside and is connected in series to the arc power source. A current detector for detecting an arc current flowing through the arc detector, a first comparison circuit for comparing the arc current detected by the current detector with a preset reference value, and outputting a difference signal corresponding to the difference between the two. In response to the difference signal from the first comparison circuit, the filament power supply is controlled so that the filament current is passed through the filament so that the difference signal becomes 0 when the arc discharge occurs in the first plasma chamber. A first control circuit for controlling the voltage, a voltage detector for detecting the voltage between the intermediate electrode and the anode, a voltage detected by the voltage detector and a preset reference value are compared, and the difference between the two is compared. Equivalent to A second comparison circuit for outputting a signal,
In response to the difference signal from the second comparison circuit, the intermediate electrode resistance is controlled so that the difference signal becomes 0 when arc discharge occurs in the first plasma chamber. And a second control circuit for controlling a resistance value.
【００２６】[0026]
【作用】イオン源から引き出すイオンビームのビーム電
流を一定に保つためには、アーク電源に流れるアーク電
流を一定に保つと共に、中間電極とアノードとの間の電
圧を一定に保つのが一番効果的である。しかし、ビーム
電流へのこの両者（即ち、アーク電流および中間電極−
アノード間電圧）の影響度は、実験によれば、中間電極
−アノード間電圧の方が大きい。これは、この中間電極
−アノード間電圧を一定に保つということは、中間電極
抵抗での電圧降下を一定に保つということであり、これ
は中間電極抵抗を流れる電流を一定に保つことであり、
それによって、第１プラズマ室におけるアーク放電電流
を一定に保つと同時に、第１プラズマ室から第２プラズ
マ室に引き出す電子のエネルギーを一定に保つことがで
きるからであると考えられる。[Function] In order to keep the beam current of the ion beam extracted from the ion source constant, it is most effective to keep the arc current flowing in the arc power source constant and the voltage between the intermediate electrode and the anode constant. Target. However, both to beam current (ie arc current and intermediate electrode-
According to the experiment, the influence of the voltage between the anodes) is larger in the voltage between the intermediate electrode and the anode. This means that keeping the voltage between the intermediate electrode and the anode constant means keeping the voltage drop at the intermediate electrode resistance constant, which means keeping the current flowing through the intermediate electrode resistance constant.
It is considered that this makes it possible to keep the arc discharge current in the first plasma chamber constant and at the same time keep the energy of the electrons extracted from the first plasma chamber into the second plasma chamber constant.
【００２７】上記第１のイオン源においては、中間電極
抵抗を流れる電流が電流検出器によって検出され、それ
が比較回路において基準値と比較され、両者が一致する
ように制御回路によってフィラメント電流が制御され、
それによって、第１プラズマ室内でアーク放電が生じて
いるときに中間電極抵抗を流れる電流が一定に保たれ
る。その結果、引き出すイオンビームのビーム電流を一
定に保つことができる。In the first ion source, the current flowing through the resistance of the intermediate electrode is detected by the current detector, which is compared with the reference value by the comparison circuit, and the filament current is controlled by the control circuit so that they match each other. Is
Thereby, the current flowing through the resistance of the intermediate electrode is kept constant when the arc discharge is generated in the first plasma chamber. As a result, the beam current of the extracted ion beam can be kept constant.
【００２８】上記第２のイオン源においては、中間電極
とアノードとの間の電圧が電圧検出器によって検出さ
れ、それが比較回路において基準値と比較され、両者が
一致するように制御回路によってフィラメント電流が制
御され、それによって、第１プラズマ室内でアーク放電
が生じているときに中間電極とアノードとの間の電圧が
一定に保たれる。その結果、引き出すイオンビームのビ
ーム電流を一定に保つことができる。In the above-mentioned second ion source, the voltage between the intermediate electrode and the anode is detected by the voltage detector, which is compared with the reference value by the comparison circuit, and the filament is controlled by the control circuit so that they match each other. The current is controlled so that the voltage between the intermediate electrode and the anode remains constant during arcing in the first plasma chamber. As a result, the beam current of the extracted ion beam can be kept constant.
【００２９】上記第３のイオン源においては、アーク電
源を流れるアーク電流が電流検出器によって検出され、
それが第１の比較回路において基準値と比較され、両者
が一致するように第１の制御回路によってフィラメント
電流が制御され、それによって、第１プラズマ室内でア
ーク放電が生じているときにアーク電源を流れるアーク
電流が一定に保たれる。それと同時に、中間電極とアノ
ードとの間の電圧が電圧検出器によって検出され、それ
が第２の比較回路において基準値と比較され、両者が一
致するように第２の制御回路によって中間電極抵抗の抵
抗値が制御され、それによって、第１プラズマ室内でア
ーク放電が生じているときに中間電極とアノードとの間
の電圧が一定に保たれる。上記両作用によって、引き出
すイオンビームのビーム電流をより精度良く一定に保つ
ことができる。In the third ion source, the arc current flowing through the arc power source is detected by the current detector,
It is compared with the reference value in the first comparison circuit, and the filament current is controlled by the first control circuit so that they match each other, whereby the arc power supply is generated when the arc discharge occurs in the first plasma chamber. The arc current flowing through is kept constant. At the same time, the voltage between the intermediate electrode and the anode is detected by the voltage detector, which is compared with the reference value in the second comparison circuit, and the second control circuit adjusts the intermediate electrode resistance of the intermediate electrode resistance so that they match. The resistance value is controlled so that the voltage between the intermediate electrode and the anode is kept constant during arcing in the first plasma chamber. By both of the above actions, the beam current of the extracted ion beam can be more accurately maintained constant.
【００３０】[0030]
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン源
を示す図である。図５の先行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先行例との
相違点を主に説明する。1 is a view showing an ion source according to an embodiment of the present invention. The same or corresponding parts as those of the preceding example of FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the differences from the preceding example will be mainly described below.
【００３１】この実施例においては、前述した電流検出
器５０、比較回路５２および制御回路５４を設ける代わ
りに、次のようなものを設けている。In this embodiment, instead of providing the current detector 50, the comparing circuit 52 and the control circuit 54 described above, the following components are provided.
【００３２】即ち、中間電極抵抗４４に直列に接続され
ていて、そこを流れる電流Ｉ1 を検出する電流検出器５
６と、この電流検出器５６で検出した電流Ｉ1 と、予め
設定した基準値Ｒ2 とを比較し、両者の差に相当する信
号Ｓ2 を出力する比較回路５８と、この比較回路５８か
らの差信号Ｓ2 に応答してフィラメント電源４６を制御
して、第１プラズマ室４内でアーク放電が生じていると
きに当該差信号Ｓ2 が０になるように、フィラメント１
２に流すフィラメント電流を制御する制御回路６０とを
設けている。That is, a current detector 5 which is connected in series with the intermediate electrode resistor 44 and detects the current I 1 flowing therethrough.
6, the current I 1 detected by the current detector 56 and a preset reference value R 2 are compared, and a comparison circuit 58 that outputs a signal S 2 corresponding to the difference between the two is output from the comparison circuit 58. by controlling the filament power supply 46 in response to the difference signal S 2, such that the difference signal S 2 becomes zero when the arc discharge is generated in the first plasma chamber 4, the filament 1
And a control circuit 60 for controlling the filament current flowing to the second coil.
【００３３】電流検出器５６は、例えば電流検出抵抗で
あり、その両端から電流Ｉ1 に比例した電圧信号を出力
する。その場合、この電流検出抵抗における電圧降下が
全体から見れば無視できるように、その抵抗値は中間電
極抵抗４４の抵抗値に比べて十分に小さくしておくのが
好ましい。The current detector 56 is, for example, a current detection resistor, and outputs a voltage signal proportional to the current I 1 from both ends thereof. In that case, it is preferable that the resistance value is sufficiently smaller than the resistance value of the intermediate electrode resistance 44 so that the voltage drop in the current detection resistance can be ignored as a whole.
【００３４】具体的には、中間電極抵抗４４の抵抗値は
１００Ω〜５００Ω程度であり、電流検出器５６の抵抗
値は０．１Ω〜１Ω程度にするのが好ましい。アーク電
源４８の出力電圧は１００Ｖ〜４００Ｖ程度であり、そ
れを流れるアーク電流ＩA はイオン源の体積にもよるが
０．１Ａ〜１００Ａ程度である。中間電極抵抗４４での
電圧降下、即ち前述した電圧ＶM は、通常、アーク電源
４８の出力電圧の１／２〜３／４程度にするのが好まし
い（勿論、第１プラズマ室４内でアーク放電が生じてい
ないときは中間電極抵抗４４での電圧降下はない）。Specifically, it is preferable that the resistance value of the intermediate electrode resistance 44 is about 100Ω to 500Ω, and the resistance value of the current detector 56 is about 0.1Ω to 1Ω. The output voltage of the arc power source 48 is about 100 V to 400 V, and the arc current I A flowing therethrough is about 0.1 A to 100 A , although it depends on the volume of the ion source. It is preferable that the voltage drop at the intermediate electrode resistance 44, that is, the above-mentioned voltage V M is usually about 1/2 to 3/4 of the output voltage of the arc power source 48 (of course, the arc in the first plasma chamber 4). (There is no voltage drop at the intermediate electrode resistance 44 when no discharge occurs).
【００３５】比較回路５８は、例えば、比較器や差動増
幅器等から成る。比較回路５８および制御回路６０の入
出力側には、必要に応じて増幅器を設けても良い。The comparison circuit 58 is composed of, for example, a comparator and a differential amplifier. An amplifier may be provided on the input and output sides of the comparison circuit 58 and the control circuit 60, if necessary.
【００３６】前述したように、このイオン源から引き出
すイオンビーム３８のビーム電流を一定に保つために
は、アーク電源４８を流れるアーク電流ＩA を一定に保
つと共に、中間電極２とアノード２２との間の電圧ＶM
を一定に保つのが一番効果的であるが、ビーム電流への
この両者（即ち、アーク電流ＩA と電圧ＶM ）の影響度
は、電圧ＶM の方が大きい。これは、電圧ＶM を一定に
保つということは、中間電極抵抗４４での電圧降下を一
定に保つということであり、これは中間電極抵抗４４を
流れる電流Ｉ1 を一定に保つことであり、それによっ
て、第１プラズマ室４におけるアーク放電電流を一定に
保つと同時に、第１プラズマ室４から第２プラズマ室２
４に引き出す電子１８の加速エネルギーを一定に保つこ
とができ、ひいては主プラズマ２８の密度を一定に保つ
ことができるからである。As described above, in order to keep the beam current of the ion beam 38 extracted from this ion source constant, the arc current I A flowing through the arc power source 48 is kept constant and the intermediate electrode 2 and the anode 22 Voltage between V M
Is most effective, but the effect of both (ie, arc current I A and voltage V M ) on the beam current is greater at voltage V M. This means that keeping the voltage V M constant means keeping the voltage drop at the intermediate electrode resistor 44 constant, which means keeping the current I 1 flowing through the intermediate electrode resistor 44 constant, As a result, the arc discharge current in the first plasma chamber 4 is kept constant, and at the same time, the first plasma chamber 4 to the second plasma chamber 2
This is because it is possible to keep the acceleration energy of the electrons 18 extracted to 4 constant, and thus to keep the density of the main plasma 28 constant.
【００３７】このイオン源においては、中間電極抵抗４
４を流れる電流Ｉ1 が電流検出器５６によって検出さ
れ、それが比較回路５８において基準値Ｒ2 と比較さ
れ、両者が一致するように制御回路６０によってフィラ
メント１２に流すフィラメント電流が制御され、それに
よって、第１プラズマ室４内においてアーク放電が生じ
ているときに、即ちプラズマ１６および２８を発生させ
てイオンビーム３８を引き出しているときに、中間電極
抵抗４４を流れる電流Ｉ1 が一定に保たれる。その結
果、中間電極抵抗４４の抵抗値は一定であるのでそこで
の電圧降下が一定に保たれ、ひいては中間電極２とアノ
ード２２との間の電圧ＶM が一定に保たれる。従って、
上記のような理由から、イオンビーム３８のビーム電流
を一定に保つことができる。In this ion source, the intermediate electrode resistance 4
4 current I 1 flowing through is detected by the current detector 56, it is compared with a reference value R 2 in the comparison circuit 58, the filament current flowing through the control circuit 60 so they match the filament 12 is controlled, it As a result, the current I 1 flowing through the intermediate electrode resistor 44 is kept constant when the arc discharge is generated in the first plasma chamber 4, that is, when the plasmas 16 and 28 are generated and the ion beam 38 is extracted. Be drunk As a result, the resistance value of the intermediate electrode resistor 44 is the voltage drop of there because constant is kept constant, is maintained at a turn voltage V M between the intermediate electrode 2 and the anode 22 is constant. Therefore,
For the above reason, the beam current of the ion beam 38 can be kept constant.
【００３８】イオンビーム３８のビーム電流を上記のよ
うにして一定に保つことができると、このようなイオン
源を用いたイオン注入装置等において、ビーム電流異常
による注入異常が生じなくなり、またイオン源の立上げ
の際に速やかにビーム電流を一定にすることができるの
で立上げ時間が短縮され、結果的に、イオン注入装置等
の実効スループットを向上させることができる。If the beam current of the ion beam 38 can be kept constant as described above, in the ion implantation apparatus or the like using such an ion source, the implantation abnormality due to the beam current abnormality will not occur, and the ion source will not occur. Since the beam current can be quickly made constant at the time of starting up, the startup time can be shortened, and as a result, the effective throughput of the ion implantation apparatus or the like can be improved.
【００３９】上記のようにして電圧ＶM を一定に制御す
ることは、特に、前述したように電圧ＶM を大きくする
と共にノズル部１０を細くして多価イオンを発生させる
場合の多価イオンビームの安定化に効果がある。例え
ば、±数％／時間程度のビーム安定度を容易にかつ短時
間で実現することができる。The constant control of the voltage V M as described above is particularly effective when the voltage V M is increased and the nozzle portion 10 is thinned to generate multiply charged ions as described above. Effective in stabilizing the beam. For example, a beam stability of about ± several% / hour can be easily achieved in a short time.
【００４０】図２は、この発明の他の実施例に係るイオ
ン源を示す図である。図１の実施例との相違点を主体に
説明すると、この実施例では、前述した電流検出器５６
を設ける代わりに、中間電極２とアノード２２との間の
電圧ＶM を検出する電圧検出器６２を設け、この電圧検
出器６２で検出した電圧ＶM と、予め設定した基準値Ｒ
3 とを比較回路５８で比較してそれから両者の差に相当
する差信号Ｓ3 を出力させ、制御回路６０によってこの
差信号Ｓ3 に応答してフィラメント電源４６を制御し
て、第１プラズマ室４内でアーク放電が生じているとき
に、差信号Ｓ3 が０になるように、フィラメント１２に
流すフィラメント電流を制御するようにしている。FIG. 2 is a diagram showing an ion source according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 1 will be mainly described. In this embodiment, the current detector 56 described above is used.
Instead of providing a voltage detector 62 for detecting a voltage V M between the intermediate electrode 2 and the anode 22 provided, the voltage V M detected by the voltage detector 62, a reference value R which is set in advance
3 is compared by the comparison circuit 58, and then the difference signal S 3 corresponding to the difference between the two is output, and the control circuit 60 controls the filament power supply 46 in response to the difference signal S 3 to generate the first plasma chamber. When an arc discharge is generated within 4, the filament current flowing through the filament 12 is controlled so that the difference signal S 3 becomes 0.
【００４１】これによって、中間電極２とアノード２２
との間の電圧ＶM が一定に保たれるので、図１の実施例
の場合と同様に、イオンビーム３８のビーム電流を一定
に保つことができる。As a result, the intermediate electrode 2 and the anode 22 are
Since the voltage V M between and is kept constant, the beam current of the ion beam 38 can be kept constant as in the case of the embodiment of FIG.
【００４２】図３は、この発明の更に他の実施例に係る
イオン源を示す図である。図１および図２の実施例との
相違点を主体に説明すると、この実施例では、アーク電
流ＩA 一定制御と電圧ＶM 一定制御の両方を行うように
している。FIG. 3 is a diagram showing an ion source according to still another embodiment of the present invention. If the differences between the embodiment of FIG. 1 and FIG. 2 will be described mainly, in this embodiment, it is to perform both of the arc current I A constant control voltage V M constant control.
【００４３】即ち、図５の先行例の場合と同様に、アー
ク電源４８に直列に、そこを流れるアーク電流ＩA を検
出する電流検出器５０を接続し、この電流検出器５０で
検出したアーク電流ＩA と、予め設定した基準値Ｒ1 と
を比較回路５２で比較してそれから両者の差に相当する
差信号Ｓ1 を出力させ、制御回路５４によってこの差信
号Ｓ1 に応答してフィラメント電源４６を制御して、第
１プラズマ室４内でアーク放電が生じているときに、差
信号Ｓ1 が０になるように、即ちアーク電流ＩA が一定
になるように、フィラメント１２に流すフィラメント電
流を制御するようにしている。That is, as in the case of the prior art example of FIG. 5, a current detector 50 for detecting the arc current I A flowing therethrough is connected in series to the arc power source 48, and the arc detected by the current detector 50 is connected. and the current I a, then to output the differential signals S 1 corresponding to the difference between both being compared with a reference value R 1 set in advance in the comparison circuit 52, the filament in response by the control circuit 54 to the difference signals S 1 The power supply 46 is controlled to flow the filament 12 so that the difference signal S 1 becomes 0, that is, the arc current I A becomes constant when the arc discharge is generated in the first plasma chamber 4. The filament current is controlled.
【００４４】更に、中間電極抵抗４４の代わりに、外部
からの信号に応答してその抵抗値が可変の中間電極抵抗
４４ａを設け、かつ中間電極２とアノード２２との間の
電圧ＶM を検出する電圧検出器６２を設け、この電圧検
出器６２で検出した電圧ＶMと、予め設定した基準値Ｒ
3 とを比較回路５８で比較してそれから両者の差に相当
する差信号Ｓ3 を出力させ、制御回路６０によってこの
差信号Ｓ3 に応答して中間電極抵抗４４ａを制御して、
第１プラズマ室４内でアーク放電が生じているときに、
差信号Ｓ3 が０になるように、即ち電圧ＶM が一定にな
るように、中間電極抵抗４４ａの抵抗値を制御するよう
にしている。Further, instead of the intermediate electrode resistor 44, an intermediate electrode resistor 44a whose resistance value is variable in response to a signal from the outside is provided, and the voltage V M between the intermediate electrode 2 and the anode 22 is detected. A voltage detector 62 for controlling the voltage V M detected by the voltage detector 62 and a preset reference value R
3 is compared by the comparison circuit 58, and then the difference signal S 3 corresponding to the difference between the two is output, and the control circuit 60 controls the intermediate electrode resistance 44a in response to the difference signal S 3 .
When arc discharge is occurring in the first plasma chamber 4,
The resistance value of the intermediate electrode resistor 44a is controlled so that the difference signal S 3 becomes 0, that is, the voltage V M becomes constant.
【００４５】上記両作用によって、アーク電流ＩA およ
び電圧ＶM の両方が一定に保たれるので、前述したよう
な理由から、イオンビーム３８のビーム電流をより精度
良く一定に保つことができる。Both of the above actions keep the arc current I A and the voltage V M constant, so that the beam current of the ion beam 38 can be kept constant more accurately for the reasons described above.
【００４６】なお、以上はいずれも、反射電極３２にイ
オン引出し口３４を設けて、アノード２２の軸方向にイ
オンビーム３８を引き出す例を説明したが、反射電極３
２にイオン引出し口３４を設ける代わりに、図４に示す
実施例のように、アノード２２の側壁部にイオン引出し
口３４を設け、その外側近傍に引出し電極系３６を設
け、イオンビーム３８をアノード２２の半径方向に引き
出すようにしても良い。In each of the above examples, the ion extraction port 34 is provided in the reflection electrode 32 to extract the ion beam 38 in the axial direction of the anode 22.
2, instead of providing the ion extraction port 34, the ion extraction port 34 is provided on the side wall of the anode 22 and the extraction electrode system 36 is provided in the vicinity of the outside thereof as in the embodiment shown in FIG. It may be pulled out in the radial direction of 22.
【００４７】図４の実施例では、第１プラズマ室４から
第２プラズマ室２４にかけての領域に、それらの軸に沿
う方向の磁界Ｂを発生させる磁界発生手段として、一対
の磁極６４を、中間電極２およびアノード２２等を左右
両側から挟むように配置している。この磁極６４には、
図示しないコイルが巻かれており、それは図示しない直
流電源によって励磁される。In the embodiment shown in FIG. 4, a pair of magnetic poles 64 are provided in the region from the first plasma chamber 4 to the second plasma chamber 24 as a magnetic field generating means for generating a magnetic field B in the direction along the axes thereof. The electrodes 2 and the anode 22 are arranged so as to be sandwiched from the left and right sides. In this magnetic pole 64,
A coil (not shown) is wound and it is excited by a DC power source (not shown).
【００４８】また、この図４の例のように真空容器４０
を貫通するように磁極６４を配置しても良く、そのよう
にすれば磁極６４、６４間のギャップが小さくなるの
で、磁界発生手段を大型化することなく簡単に、磁界Ｂ
の強度を高めることができる。それによって、多価イオ
ンの生成効率等をより高めることができる。Further, as in the example of FIG. 4, the vacuum container 40
The magnetic pole 64 may be disposed so as to penetrate through the magnetic field. If this is done, the gap between the magnetic poles 64, 64 will be small, so that the magnetic field B can be easily provided without increasing the size of the magnetic field generating means.
The strength of can be increased. Thereby, the production efficiency of multiply charged ions and the like can be further enhanced.
【００４９】また、上記各例に示したような磁界Ｂを発
生させる磁界発生手段として、コイル４２やコイルを巻
いた磁極６４の代わりに、永久磁石を設けても良い。Further, as the magnetic field generating means for generating the magnetic field B as shown in each of the above examples, a permanent magnet may be provided instead of the coil 42 or the magnetic pole 64 wound with the coil.
【００５０】[0050]
【発明の効果】この発明は上記のとおり構成されている
ので、次のような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００５１】請求項１のイオン源によれば、第１プラズ
マ室内にアーク放電が生じているときに、中間電極抵抗
を流れる電流が一定に保たれ、ひいては中間電極とアノ
ードとの間の電圧が一定に保たれるので、当該イオン源
から引き出すイオンビームのビーム電流を一定に保つこ
とができる。According to the ion source of claim 1, when the arc discharge is generated in the first plasma chamber, the current flowing through the resistance of the intermediate electrode is kept constant, and the voltage between the intermediate electrode and the anode is kept constant. Since it is kept constant, the beam current of the ion beam extracted from the ion source can be kept constant.
【００５２】しかも、第１プラズマ室で発生させたプラ
ズマ中の電子を利用して第２プラズマ室で高密度のプラ
ズマを発生させることができるので、大量のイオンビー
ムを引き出すことができると共に、フィラメントの長寿
命化を図ることができる。Moreover, since electrons in the plasma generated in the first plasma chamber can be used to generate high-density plasma in the second plasma chamber, a large amount of ion beam can be extracted and the filament can be extracted. It is possible to extend the life of the.
【００５３】請求項２のイオン源によれば、第１プラズ
マ室内にアーク放電が生じているときに、中間電極とア
ノードとの間の電圧が一定に保たれるので、当該イオン
源から引き出すイオンビームのビーム電流を一定に保つ
ことができる。According to the ion source of claim 2, when the arc discharge is generated in the first plasma chamber, the voltage between the intermediate electrode and the anode is kept constant, so that the ion extracted from the ion source is The beam current of the beam can be kept constant.
【００５４】しかも、第１プラズマ室で発生させたプラ
ズマ中の電子を利用して第２プラズマ室で高密度のプラ
ズマを発生させることができるので、大量のイオンビー
ムを引き出すことができると共に、フィラメントの長寿
命化を図ることができる。Moreover, since electrons in the plasma generated in the first plasma chamber can be used to generate high-density plasma in the second plasma chamber, a large amount of ion beam can be extracted and the filament can be extracted. It is possible to extend the life of the.
【００５５】請求項３のイオン源によれば、第１プラズ
マ室内にアーク放電が生じているときに、アーク電源を
流れるアーク電流が一定に保たれると共に、中間電極と
アノードとの間の電圧が一定に保たれるので、両作用に
よって、当該イオン源から引き出すイオンビームのビー
ム電流をより精度良く一定に保つことができる。According to the ion source of claim 3, when the arc discharge is generated in the first plasma chamber, the arc current flowing through the arc power source is kept constant and the voltage between the intermediate electrode and the anode is maintained. Is kept constant, the beam current of the ion beam extracted from the ion source can be kept constant more accurately by both actions.
【００５６】しかも、第１プラズマ室で発生させたプラ
ズマ中の電子を利用して第２プラズマ室で高密度のプラ
ズマを発生させることができるので、大量のイオンビー
ムを引き出すことができると共に、フィラメントの長寿
命化を図ることができる。Moreover, since electrons in the plasma generated in the first plasma chamber can be used to generate high-density plasma in the second plasma chamber, a large amount of ion beam can be extracted and the filament can be extracted. It is possible to extend the life of the.
【図１】この発明の一実施例に係るイオン源を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing an ion source according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例に係るイオン源を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing an ion source according to another embodiment of the present invention.
【図３】この発明の更に他の実施例に係るイオン源を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing an ion source according to still another embodiment of the present invention.
【図４】この発明の更に他の実施例に係るイオン源を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing an ion source according to still another embodiment of the present invention.
【図５】この発明の背景となるイオン源の一例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an ion source which is the background of the present invention.
２ 中間電極 ４ 第１プラズマ室 ６ 第１開口部 １２ フィラメント １６ プラズマ １８ 電子 ２２ アノード ２４ 第２プラズマ室 ２６ 第２開口部 ２８ プラズマ ３２ 反射電極 ３４ イオン引出し口 ４２ コイル（磁界発生手段） ４４，４４ａ 中間電極抵抗 ４６ フィラメント電源 ４８ アーク電源 ５０ 電流検出器 ５２ 比較回路 ５４ 制御回路 ５６ 電流検出器 ５８ 比較回路 ６０ 制御回路 ６２ 電圧検出器 ６４ 磁極（磁界発生手段） 2 Intermediate electrode 4 First plasma chamber 6 First opening 12 filament 16 plasma 18 electronic 22 Anode 24 Second plasma chamber 26 Second opening 28 Plasma 32 reflective electrode 34 Ion outlet 42 coil (magnetic field generating means) 44,44a Intermediate electrode resistance 46 filament power supply 48 arc power supply 50 current detector 52 Comparison circuit 54 control circuit 56 Current detector 58 Comparison circuit 60 control circuit 62 voltage detector 64 magnetic poles (magnetic field generating means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/08 H01J 27/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/08 H01J 27/14
Claims (3)
する第１開口部を有し、第１プラズマ室内にガスが導入
される中間電極と、この第１プラズマ室内に設けられた
フィラメントと、内部に第２プラズマ室およびそれに連
通する第２開口部を有し、この第２開口部が中間電極の
第１開口部に連通しているアノードと、第２プラズマ室
の前記第２開口部に対向する部分に設けられていて、中
間電極と同電位に保たれる反射電極と、この反射電極ま
たはアノードに設けられていて、第２プラズマ室からイ
オンビームを引き出すためのイオン引出し口と、第１プ
ラズマ室から第２プラズマ室にかけての領域に、それら
の軸に沿う方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、中
間電極とアノードとの間に接続された中間電極抵抗と、
フィラメントに接続されていてそれを加熱するものであ
って、フィラメントに流すフィラメント電流を外部から
の信号に応答して可変のフィラメント電源と、アノード
とフィラメントとの間に前者を正側にして接続された直
流のアーク電源とを備えるイオン源において、前記中間
電極抵抗に直列に接続されていて、そこを流れる電流を
検出する電流検出器と、この電流検出器で検出した電流
と予め設定した基準値とを比較し、両者の差に相当する
差信号を出力する比較回路と、この比較回路からの差信
号に応答して前記フィラメント電源を制御して、第１プ
ラズマ室内でアーク放電が生じているときに当該差信号
が０になるように、フィラメントに流すフィラメント電
流を制御する制御回路とを備えることを特徴とするイオ
ン源。1. An intermediate electrode having a first plasma chamber and a first opening communicating with the first plasma chamber and introducing gas into the first plasma chamber; a filament provided in the first plasma chamber; Has a second plasma chamber and a second opening communicating with the second plasma chamber, and the second opening faces the anode communicating with the first opening of the intermediate electrode and the second opening of the second plasma chamber. A reflection electrode which is provided at a portion to be kept at the same potential as the intermediate electrode, an ion extraction port which is provided at the reflection electrode or the anode and which extracts an ion beam from the second plasma chamber, Magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction along the axis of the region from the plasma chamber to the second plasma chamber, an intermediate electrode resistance connected between the intermediate electrode and the anode,
It is connected to the filament and heats it, and the filament current that flows in the filament is connected in response to a signal from the outside, and the former is connected to the positive side between the anode and the filament. In an ion source equipped with a direct current arc power source, a current detector that is connected in series to the intermediate electrode resistance and detects a current flowing therethrough, and a current detected by this current detector and a preset reference value. And a comparison circuit that outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, and the filament power supply is controlled in response to the difference signal from the comparison circuit to cause arc discharge in the first plasma chamber. An ion source, comprising: a control circuit for controlling a filament current flowing through the filament so that the difference signal becomes 0 at times.
する第１開口部を有し、第１プラズマ室内にガスが導入
される中間電極と、この第１プラズマ室内に設けられた
フィラメントと、内部に第２プラズマ室およびそれに連
通する第２開口部を有し、この第２開口部が中間電極の
第１開口部に連通しているアノードと、第２プラズマ室
の前記第２開口部に対向する部分に設けられていて、中
間電極と同電位に保たれる反射電極と、この反射電極ま
たはアノードに設けられていて、第２プラズマ室からイ
オンビームを引き出すためのイオン引出し口と、第１プ
ラズマ室から第２プラズマ室にかけての領域に、それら
の軸に沿う方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、中
間電極とアノードとの間に接続された中間電極抵抗と、
フィラメントに接続されていてそれを加熱するものであ
って、フィラメントに流すフィラメント電流を外部から
の信号に応答して可変のフィラメント電源と、アノード
とフィラメントとの間に前者を正側にして接続された直
流のアーク電源とを備えるイオン源において、前記中間
電極とアノードとの間の電圧を検出する電圧検出器と、
この電圧検出器で検出した電圧と予め設定した基準値と
を比較し、両者の差に相当する差信号を出力する比較回
路と、この比較回路からの差信号に応答して前記フィラ
メント電源を制御して、第１プラズマ室内でアーク放電
が生じているときに当該差信号が０になるように、フィ
ラメントに流すフィラメント電流を制御する制御回路と
を備えることを特徴とするイオン源。2. An intermediate electrode having a first plasma chamber and a first opening communicating with the first plasma chamber and introducing gas into the first plasma chamber; a filament provided in the first plasma chamber; Has a second plasma chamber and a second opening communicating with the second plasma chamber, and the second opening faces the anode communicating with the first opening of the intermediate electrode and the second opening of the second plasma chamber. A reflection electrode which is provided at a portion to be kept at the same potential as the intermediate electrode, an ion extraction port which is provided at the reflection electrode or the anode and which extracts an ion beam from the second plasma chamber, Magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction along the axis of the region from the plasma chamber to the second plasma chamber, an intermediate electrode resistance connected between the intermediate electrode and the anode,
It is connected to the filament and heats it, and the filament current that flows in the filament is connected in response to a signal from the outside, and the former is connected to the positive side between the anode and the filament. In an ion source provided with a direct current arc power source, a voltage detector for detecting a voltage between the intermediate electrode and the anode,
A comparison circuit that compares the voltage detected by this voltage detector with a preset reference value and outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, and controls the filament power supply in response to the difference signal from this comparison circuit. And a control circuit for controlling the filament current flowing through the filament so that the difference signal becomes 0 when arc discharge occurs in the first plasma chamber.
する第１開口部を有し、第１プラズマ室内にガスが導入
される中間電極と、この第１プラズマ室内に設けられた
フィラメントと、内部に第２プラズマ室およびそれに連
通する第２開口部を有し、この第２開口部が中間電極の
第１開口部に連通しているアノードと、第２プラズマ室
の前記第２開口部に対向する部分に設けられていて、中
間電極と同電位に保たれる反射電極と、この反射電極ま
たはアノードに設けられていて、第２プラズマ室からイ
オンビームを引き出すためのイオン引出し口と、第１プ
ラズマ室から第２プラズマ室にかけての領域に、それら
の軸に沿う方向の磁界を発生させる磁界発生手段と、中
間電極とアノードとの間に接続された中間電極抵抗と、
フィラメントに接続されていてそれを加熱するものであ
って、フィラメントに流すフィラメント電流を外部から
の信号に応答して可変のフィラメント電源と、アノード
とフィラメントとの間に前者を正側にして接続された直
流のアーク電源とを備えるイオン源において、前記中間
電極抵抗を、外部からの信号に応答してその抵抗値が可
変のものにすると共に、前記アーク電源に直列に接続さ
れていて、そこを流れるアーク電流を検出する電流検出
器と、この電流検出器で検出したアーク電流と予め設定
した基準値とを比較し、両者の差に相当する差信号を出
力する第１の比較回路と、この第１の比較回路からの差
信号に応答して前記フィラメント電源を制御して、第１
プラズマ室内でアーク放電が生じているときに当該差信
号が０になるように、フィラメントに流すフィラメント
電流を制御する第１の制御回路と、前記中間電極とアノ
ードとの間の電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検
出器で検出した電圧と予め設定した基準値とを比較し、
両者の差に相当する差信号を出力する第２の比較回路
と、この第２の比較回路からの差信号に応答して前記中
間電極抵抗を制御して、第１プラズマ室内でアーク放電
が生じているときに当該差信号が０になるように、中間
電極抵抗の抵抗値を制御する第２の制御回路とを備える
ことを特徴とするイオン源。3. An intermediate electrode having a first plasma chamber and a first opening communicating with the first plasma chamber and introducing gas into the first plasma chamber; a filament provided in the first plasma chamber; Has a second plasma chamber and a second opening communicating with the second plasma chamber, and the second opening faces the anode communicating with the first opening of the intermediate electrode and the second opening of the second plasma chamber. A reflection electrode which is provided at a portion to be kept at the same potential as the intermediate electrode, an ion extraction port which is provided at the reflection electrode or the anode and which extracts an ion beam from the second plasma chamber, Magnetic field generating means for generating a magnetic field in a direction along the axis of the region from the plasma chamber to the second plasma chamber, an intermediate electrode resistance connected between the intermediate electrode and the anode,
It is connected to the filament and heats it, and the filament current that flows in the filament is connected in response to a signal from the outside, and the former is connected to the positive side between the anode and the filament. In an ion source provided with a direct current arc power source, the intermediate electrode resistance, the resistance value of which is variable in response to a signal from the outside, is connected in series to the arc power source, A current detector that detects the flowing arc current, a first comparison circuit that compares the arc current detected by this current detector with a preset reference value, and outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, Controlling the filament power supply in response to the difference signal from the first comparison circuit to
A first control circuit for controlling the filament current flowing through the filament so that the difference signal becomes 0 when the arc discharge is generated in the plasma chamber, and a voltage for detecting the voltage between the intermediate electrode and the anode. Compare the detector and the voltage detected by this voltage detector with a preset reference value,
A second comparison circuit that outputs a difference signal corresponding to the difference between the two, and the intermediate electrode resistance is controlled in response to the difference signal from the second comparison circuit to cause arc discharge in the first plasma chamber. And a second control circuit that controls the resistance value of the intermediate electrode resistance so that the difference signal becomes 0 when the ion source is in operation.
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