JP3409408B2 - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JP3409408B2
JP3409408B2 JP35082993A JP35082993A JP3409408B2 JP 3409408 B2 JP3409408 B2 JP 3409408B2 JP 35082993 A JP35082993 A JP 35082993A JP 35082993 A JP35082993 A JP 35082993A JP 3409408 B2 JP3409408 B2 JP 3409408B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、真空中で粉体にイオ
ン注入を行うイオン注入装置に関し、より具体的には、
その粉体容器内の粉体に均一性良くイオン注入を行う手
段に関する。
【0002】
【従来の技術】粉体にイオン注入を行う従来のイオン注
入装置は、例えば実開平4−102155号公報に開示
されているように、粉体容器内に攪拌用の羽根を設け、
この羽根によって粉体を攪拌しながらイオン注入を行う
という構成であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、そのような
従来のイオン注入装置では、攪拌用の羽根が回転して
も、粉体の上下は入れ替わらず、一番上層部の粉体だけ
にしかイオン注入されないという問題があった。
【0004】また、羽根が回転しても、粉体は羽根に単
に押されて攪拌されないままの状態で全体がそのまま回
転するので、均一に攪拌することができず、従ってこの
ような理由からも粉体に均一性良くイオン注入を行うこ
とができないという問題があった。
【0005】そこでこの発明は、粉体容器内の粉体を上
下および水平方向に均一性良く攪拌して、当該粉体に均
一性良くイオン注入を行うことができるようにしたイオ
ン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るイオン注入装置の一つは、前記粉体
容器を水平に対して斜め上下方向に振動可能に支持し、
同粉体容器に前記斜め上下方向の振動を与えて内部の粉
を水平方向の一方向に移動させる加振装置を設け、か
つ同粉体容器の前記水平方向の一方向側の内壁に、上部
の方が下部よりも急勾配になっている傾斜壁面を設け、
前記イオンビームをこの傾斜壁面付近に向けて照射する
ようにしたことを特徴とする。
【0007】
【作用】上記構成によれば、加振装置を動作させると、
粉体容器は、斜め上下方向の振動が与えられて振動し、
それによって内部の粉体が水平方向の一方向に移動す
る。粉体容器の当該一方向側の内壁には、上記のような
傾斜壁面が設けられており、そこで粉体は当該傾斜壁面
に沿って上方に押し上がるが、この傾斜壁面は上部の方
が下部よりも急勾配になっているため、ある高さまで上
がると、粉体は重力によって傾斜壁面から離れて下方に
落下する。これによって、壁面に近い部分即ち下部にあ
った粉体が落ちて上部に位置することになり、上下が入
れ替わると共に左右も入れ替わる。
【0008】このような動作の繰り返しにより、粉体は
粉体容器内の傾斜壁面付近において上下および水平方向
に攪拌され、従来よりも格段に均一性良く(即ち万遍無
く)攪拌される。そして、このようにして粉体が均一性
良く攪拌される部分にイオンビームが照射されるので、
当該粉体に均一性良くイオン注入を行うことができる。
【0009】
【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す概略断面図である。このイオン注入装置
は、図示しない真空排気装置によって真空排気される共
に、イオンビーム4が導入される真空容器2内に、粉体
8を入れる粉体容器6を、可撓性支柱10によって矢印
Aのように水平方向含む斜め方向に振動可能に支持して
いる。可撓性支柱10の下端部は真空容器2内に固定さ
れた台12に取り付けられており、両端部は絶縁座14
を介して粉体容器6の下部に接続されている。絶縁座1
4を設けているのは、粉体容器6に流れる電流によって
イオンビーム4のビーム電流を計測することに供するた
めである。
【0010】上記可撓性支柱10の中間部には、矢印A
方向に振動する圧電振動子21が設けられており、それ
に、真空容器2外に設けた交流電源23から電流導入端
子22を介して交流電圧を印加するようにしており、こ
れによって加振装置20を構成している。圧電振動子2
1は、圧電ブザーと同じ原理のものであり、圧電セラミ
ック基板を挟むように電極を配置した構造をしており、
両電極間に交流電源23から交流電圧を印加すると矢印
A方向に機械的に振動する。
【0011】この圧電振動子21に交流電源23から交
流電圧を印加すると、当該圧電振動子21ひいてはそれ
につながる可撓性支柱10の上部が矢印Aに示す斜め方
向に振動し、それによって、粉体容器6に水平方向およ
び垂直方向の両成分を持つ斜め方向の振動を与えること
ができる。この斜め方向の振動は、より具体的には粉体
容器6を左斜め上方へ持ち上げる振動であり、それによ
って粉体容器6内の粉体8には、左斜め上方へ突き上げ
るような格好で力が繰り返して加えられ、結果的に水平
方向の内の左方向(図中で左方向。以下同じ)へ進む力
が与えられ、粉体容器6内の粉体8は、矢印Bのように
左方向へ移動する。
【0012】粉体容器6の左方向側の内壁には、この例
では、上方に行くに従って急勾配になっている曲面状の
傾斜壁面6aが設けられている。そして、前記イオンビ
ーム4をこの傾斜壁面6a付近に向けて照射するように
している。
【0013】加振装置20を動作させて粉体容器6を上
記のように振動させると、上記のような作用で、粉体容
器6内で粉体8は左方向に移動する。この粉体容器6の
左方向側には傾斜壁面6aが設けられているので、そこ
で粉体8は傾斜壁面6aに沿って押し上がるが、この傾
斜壁面6aは上方に行くに従って急勾配になっているた
め、ある高さまで上がると、矢印Cに示すように、粉体
8は重力によって傾斜壁面6aから離れて下方に落下す
る。これによって、壁面に近い部分即ち下部にあった粉
体8が落ちて上部に位置するようになり、上下が入れ替
わる。かつそれと共に左右も入れ替わる。
【0014】このような動作の繰り返しにより、粉体8
は粉体容器6内の傾斜壁面6a付近において上下および
水平方向に攪拌され、従来よりも格段に均一性良く攪拌
される。そして、このようにして粉体8が均一性良く攪
拌される部分にイオンビーム4が照射されるので、当該
粉体8に均一性良くイオン注入を行うことができる。
【0015】上記の場合、交流電源23を周波数可変の
ものにして、圧電振動子21に印加する交流電圧の周波
数を可変にしても良く、そのようにすれば、粉体8の攪
拌に最適な加振周波数を選ぶことができる。
【0016】また、圧電振動子21の共振周波数および
それに印加する交流電圧の周波数を、粉体8を入れた粉
体容器6およびその支持部を含めた系の固有振動数また
はその整数倍の周波数に一致させるようにしても良く、
そのようにすれば、共振現象を利用することができるの
で、粉体容器6を非常に効率良く加振することができ
る。
【0017】また、粉体容器6の左方向側の内壁には、
上記のような曲面状の傾斜壁面6aの代わりに、上部の
方が下部よりも急勾配になっている、より好ましくは上
部に行くに従って急勾配になっている複数段階の傾斜壁
面を設けても良く、そのような傾斜壁面によっても、上
記曲面状の傾斜壁面6aと同様の作用によって、粉体8
を均一性良く攪拌することができる。
【0018】図2は、この発明の他の実施例に係るイオ
ン注入装置を示す概略断面図である。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、真空容器
2の下部内に絶縁座14を介して粉体容器6を固定し、
そのような真空容器2の途中にベローズ16を設け、そ
れによって、真空容器2の下部を粉体容器6ごとに矢印
Eのようにほぼ水平方向に振動可能に支持している。
【0019】また、この粉体容器6を真空容器2ごとに
ほぼ水平方向に加振する加振装置として、次のような電
鈴構造の加振装置30を真空容器2の左側に設けてい
る。
【0020】即ちこの加振装置30は、一端が支点31
に支持され他端に重り33が取り付けられた振動片32
を有しており、その中間部には鉄片35が、その上部左
側にはコイルばね34が、その下部左側には接点37
が、それぞれ取り付けられている。鉄片35の右側近傍
にはそれを吸引する電磁石36が設けられており、それ
に、接点37を直列に介して直流電源38が接続されて
いる。
【0021】このような加振装置30によれば、振動片
32の振動によって接点37が入切するので、直流電源
38から電磁石36に断続的に電流が供給され、重り3
3の部分が矢印Dに示すようにほぼ水平方向に振動して
真空容器2の左側を叩き、それによってベローズ16よ
り下の真空容器2およびその内部の粉体容器6に、矢印
Eに示すようなほぼ水平方向の振動を与えることができ
る。
【0022】この場合、重り33が真空容器2に衝突し
た瞬間を考えると、真空容器2および粉体容器6は急に
右へ移動するのに対して粉体8は慣性でその場に残るた
め、結果的に粉体容器6内の粉体8には、図1の実施例
の場合と同様、水平方向の内の左方向へ進む力が与えら
れ、粉体8は矢印Bのように左方向へ移動する。それ以
降の作用は、図1の実施例の場合と同様であるので、重
複説明を省略する。
【0023】図3は、この発明の更に他の実施例に係る
イオン注入装置を示す概略断面図である。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、真空
容器2内に粉体容器6を、可撓性支柱18によって矢印
Eのようにほぼ水平方向に振動可能に支持している。1
4は絶縁座である。そして電鈴構造の加振装置30は、
その直流電源38を除いて、真空容器2内に収納してい
る。39は電流導入端子である。この実施例の動作は、
図2の実施例のそれと同様であるので、重複説明を省略
する。
【0024】図4は、この発明の更に他の実施例に係る
イオン注入装置を示す概略断面図である。図1ないし図
3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、次のような構造の加振装置40を粉体容器6の左
側に設けている。
【0025】即ちこの加振装置40は、粉体容器6の左
側に絶縁座14を介して鉄片41を取り付け、その左側
近傍にそれを吸引する電磁石42を設け、前記可撓性支
柱18の右側に接点43を取り付けている。そして、真
空容器2外に設けた直流電源44は、接点43を直列に
介して、かつ電流導入端子45を経由して、電磁石42
に接続している。
【0026】このような加振装置40によれば、粉体容
器6の振動によって接点43が入切するので、直流電源
44から電磁石42に断続的に電流が供給され、粉体容
器6が矢印Eに示すようにほぼ水平方向に振動させられ
る。
【0027】この場合、鉄片41および粉体容器6は電
磁石42に吸引されて鉄片41が電磁石42に衝突する
ように配置されており、その衝突の瞬間を考えると、粉
体容器6は急に止まるのに対して粉体8は慣性で左へ進
むため、結果的に粉体容器6内の粉体8には、図1ない
し図3の実施例の場合と同様、水平方向の内の左方向へ
進む力が与えられ、粉体8は矢印Bのように左方向へ移
動する。それ以降の作用は、図1ないし図3の実施例の
場合と同様であるので、重複説明を省略する。
【0028】なお、図2ないし図3の実施例において
も、上記加振装置30または40によって粉体容器6を
加振する周波数を、振動系の固有振動周波数またはその
整数倍に一致させても良いのは、図1の実施例の場合と
同様である。
【0029】また、図2ないし図3の実施例において、
粉体容器6の左方向側の内壁に、上記のような曲面状の
傾斜壁面6aの代わりに、上部の方が下部よりも急勾配
になっている、より好ましくは上部に行くに従って急勾
配になっている複数段階の傾斜壁面を設けても良いの
は、図1の実施例の場合と同様である。
【0030】また、図1の実施例において粉体容器6を
圧電振動子21によって右斜め上方に持ち上げるように
加振する場合、あるいは図2ないし図4の実施例におい
て加振装置30または40を粉体容器6の右側に配置し
て粉体容器6を右側から加振する場合は、粉体容器6内
で粉体8は右方向に移動するので、粉体容器6の右方向
側の内壁に前述したような傾斜壁面を設け、その付近に
イオンビーム4を照射するようにすれば良い。
【0031】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、粉体容
器を加振装置によって上記のように加振するようにした
ので、粉体を粉体容器内の傾斜壁面付近において上下お
よび水平方向に均一性良く攪拌することができる。そし
て、このようにして粉体が均一性良く攪拌される部分に
イオンビームが照射されるので、当該粉体に均一性良く
イオン注入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す概略断面図である。
【図2】この発明の他の実施例に係るイオン注入装置を
示す概略断面図である。
【図3】この発明の更に他の実施例に係るイオン注入装
置を示す概略断面図である。
【図4】この発明の更に他の実施例に係るイオン注入装
置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
2 真空容器 4 イオンビーム 6 粉体容器 6a 傾斜壁面 8 粉体 10 可撓性支柱 16 ベローズ 18 可撓性支柱 20 加振装置 21 圧電振動子 30 加振装置 40 加振装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/317 C23C 14/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉体容器に入れた粉体に真空雰囲気中で
    イオンビームを照射して当該粉体にイオン注入を行うイ
    オン注入装置において、前記粉体容器を水平に対して斜
    め上下方向に振動可能に支持し、同粉体容器に前記斜め
    上下方向の振動を与えて内部の粉体を水平方向の一方向
    に移動させる加振装置を設け、かつ同粉体容器の前記水
    平方向の一方向側の内壁に、上部の方が下部よりも急勾
    配になっている傾斜壁面を設け、前記イオンビームをこ
    の傾斜壁面付近に向けて照射するようにしたことを特徴
    とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】 粉体容器に入れた粉体に真空雰囲気中で
    イオンビームを照射して当該粉体にイオン注入を行うイ
    オン注入装置において、前記粉体容器をほぼ水平方向に
    振動可能に支持し、同粉体容器に、ほぼ水平方向の振動
    であってその内の一方の向きにおいて他方の向きよりも
    急に粉体容器を移動または停止させる振動を与えて内部
    の粉体を水平方向の一方向に移動させる加振装置を設
    け、かつ同粉体容器の前記水平方向の一方向側の内壁
    に、上部の方が下部よりも急勾配になっている傾斜壁面
    を設け、前記イオンビームをこの傾斜壁面付近に向けて
    照射するようにしたことを特徴とするイオン注入装置。
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