JP3496356B2 - Ion source - Google Patents
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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、カソード、中間
電極、アノードおよび反射電極を備え、中間電極によっ
てプラズマを圧縮することによって２段階の放電を行
う、いわゆるデュオピガトロン（Duo-PIGatron）型のイ
オン源に関する。
【０００２】
【先行技術】上記のようなデュオピガトロン型のイオン
源を改良したイオン源が、同一出願人によって先に提案
されている。（例えば特願平５─３０６８１６号）。
【０００３】それを図３および図４を参照して説明する
と、このイオン源は、ガス導入口４を有する第１プラズ
マ生成容器２と、この第１プラズマ生成容器２内に設け
られたカソードとしてのフィラメント６と、第１プラズ
マ生成容器２に隣接して設けられていてアノードを兼ね
る第２プラズマ生成容器１０と、第１プラズマ生成容器
２内と第２プラズマ生成容器１０内とを連通させるノズ
ル状の中間電極８と、第２プラズマ生成容器１０内にお
いて中間電極８の先端部８ａに対向して設けられた反射
電極１２と、第２プラズマ生成容器１０に設けられたイ
オン引出し口１４と、このイオン引出し口１４の出口近
傍に設けられていて、第２プラズマ生成容器１０内から
（より具体的にはそこに生成されたプラズマ１６から）
当該イオン引出し口１４を通してイオンビーム２２を引
き出す引出し電極２０と、第１プラズマ生成容器２内か
ら第２プラズマ生成容器１０内にかけての領域に、中間
電極８の中心軸に沿う方向の磁界Ｂを発生させる磁界発
生器２４とを備えている。３２〜３６は絶縁物である。
【０００４】磁界発生器２４は、コイル、コイルを巻い
た磁極または永久磁石等である。磁界Ｂの向きは図示と
は逆でも良い。
【０００５】フィラメント６の両端には、フィラメント
電源２６が接続されている。フィラメント６の一端と第
２プラズマ生成容器１０との間には、前者を負側にして
直流のアーク電源２８が接続されている。
【０００６】中間電極８は、非磁性材料から成り、第１
プラズマ生成容器２と同電位に保たれる。この中間電極
８の先端部８ａは、この先行例では絶縁物３４の第２プ
ラズマ生成容器１０側の面とほぼ揃っている。第２プラ
ズマ生成容器１０と第１プラズマ生成容器２ひいては中
間電極８との間には、抵抗３０が接続されている。
【０００７】反射電極１２は、図示例のようにどこにも
接続せずに浮遊電位にしても良いし、中間電極８または
フィラメント６に接続して中間電極電位またはフィラメ
ント電位に固定しても良い。浮遊電位にしても、反射電
極１２には、後述するプラズマ１６中の軽くて移動度の
高い電子が、イオンよりも遙かに多く入射して負電位に
帯電するので、電子をはね返す作用をする。
【０００８】このイオン源の動作を説明すると、フィラ
メント６を加熱し、ガス導入口４から第１プラズマ生成
容器２内にガスを導入すると、フィラメント６から放出
される熱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６と第１プラズマ生成容器２間
にアーク放電が起こり、それによってガス分子が更に電
離されてプラズマ７が生成される。
【０００９】上記アーク放電が起こると、抵抗３０に電
流が流れ、それによってその両端に電位差が生じ、その
分、第２プラズマ生成容器１０の電位が中間電極８に比
べて高くなる。従って電位は、フィラメント６、中間電
極８、第２プラズマ生成容器１０の順に高くなる。
【００１０】プラズマ７中の電子は、上記電位差によっ
て、中間電極８を通してプラズマ生成容器１０内に引き
出され、中間電極８と反射電極１２との間を振動し、そ
の間に、第１プラズマ生成容器２側から中間電極８を通
して流入してきているガス分子と衝突し、第２プラズマ
生成容器１０内で更に密度の高いプラズマ１６を生成す
る。
【００１１】このプラズマ１６から、引出し電極２０に
よる電界の作用によって、イオンビーム２２が引き出さ
れる。
【００１２】このイオン源は、ノズル状の中間電極８に
よってプラズマ７を圧縮することができ、しかも中間電
極８─アノード１０─反射電極１２間をＰＩＧ（Pennin
g Ionization Gauge）構造としたことによって、第２プ
ラズマ生成容器１０内におけるガスの電離効率を高める
ことができる。即ち、中間電極８を通して第２プラズマ
生成容器１０内に引き出された電子は、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１０
による電界の作用を受けて、磁界Ｂの周りを旋回しなが
ら、中間電極８と反射電極１２との間を往復運動する。
その結果、当該電子とガス分子との衝突確率が大きくな
ってガスの電離効率が高まり、第２プラズマ生成容器１
０内に、第１プラズマ生成容器２内のプラズマ７に比べ
て高密度のプラズマ１６を生成することができる。
【００１３】このように、このタイプのイオン源は、第
１プラズマ生成容器２内で生成するプラズマ７の密度が
比較的低くても良く、従ってプラズマ７によるフィラメ
ント６のスパッタリングが抑えられるため、高い放電電
圧を必要とする多価イオン源としても有効である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際
は、第２プラズマ生成容器１０内で生成されたプラズマ
１６中の一部のイオンは、中間電極８を通ってフィラメ
ント６に入射してそれをスパッタする。一般的に、カソ
ード（この例ではフィラメント６）をスパッタする割合
は、放電電圧および放電電流が増えると大きくなる。特
に、２価以上の多価イオンを引き出す場合は、放電電圧
および放電電流が大きく、しかもガス圧を小さくする関
係上、イオンがカソードに到達するのを妨げる中性粒子
の密度が低いため、通常の運転に比べてカソードの消耗
が早くなる。
【００１５】従って、カソードの長寿命化およびビーム
量の増大を図るためには、第２段目の、即ち第２プラズ
マ生成容器１０内におけるガスの電離効率をより高める
ことが必要となる。
【００１６】そこでこの発明は、第２プラズマ生成容器
内におけるガスの電離効率をより高めることを可能にし
たイオン源を提供することを主たる目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン源は、
前記中間電極の材質を高融点金属とし、この中間電極の
先端部を、当該中間電極を覆うように配置された絶縁物
の第２プラズマ生成容器側の面よりも突き出して第２プ
ラズマ生成容器内に突出させ、かつこの中間電極に第２
プラズマ生成容器に対して負電圧を印加する直流電源を
設けたことを特徴とする。
【００１８】上記構成によれば、第２プラズマ生成容器
内で生成されたプラズマ中のイオンは、第２プラズマ生
成容器と中間電極間の電位差（これは直流電源によって
与えられる）によって加速されて、第２プラズマ生成容
器内に突出させている中間電極の先端部に衝突し、そこ
から二次電子を放出させる。この二次電子も、中間電極
と反射電極との間を振動しながらガスを電離させて、第
２プラズマ生成容器内でのプラズマの生成に寄与する。
【００１９】このようにして、第１プラズマ生成容器側
から中間電極を通して引き出された電子に加えて、上記
二次電子もガスの電離に寄与するので、第２プラズマ生
成容器内におけるガスの電離効率がより高まる。
【００２０】中間電極は、イオンの衝突によって非常に
高温になるが、この発明では中間電極の材質を高融点金
属としているので、イオンの衝突による高温化に耐える
ことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオン源
の一例を正面方向から見て示す断面図である。図３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。こ
の例の場合も、イオン引出し口周りの側面断面は、図４
に示したとおりである。
【００２２】この実施例においては、前述した中間電極
８の先端部８ａを、絶縁物３４の第２プラズマ生成容器
１０側の面よりも突き出して、第２プラズマ生成容器１
０内に突出させている。このようにすると、プラズマ１
６中のイオンが、後述する直流電源４０によって与えら
れる電位差によって、当該先端部８ａに衝突するように
なる。
【００２３】上記のようにすると、中間電極８はイオン
の衝突によって非常に高温になるので、それに耐えさせ
るために、中間電極８の材質を高融点金属としている。
この高融点金属は、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗである。この中間電極８の材
質は、それからの二次電子放出の効率を良くするため
に、仕事関数の低い材質の方が好ましい。従って、中間
電極８には、イオン源のカソードに使用されているよう
な、比較的仕事関数が低くしかも高融点である金属、よ
り具体的にはＴａ、Ｗ、Ｍｏ等を用いるのが好ましい。
【００２４】中間電極８の先端部８ａの形状は、図１に
示すような円筒状でも良いし、図２に示すような円錐状
でも良いし、更にはその他の形状でも良い。円錐状にす
ると、プラズマ７をより圧縮することができると共に、
プラズマ１６中のイオンがフィラメント６に入射しにく
くなる。
【００２５】第２プラズマ生成容器１０と第１プラズマ
生成容器２ひいては中間電極８との間には、中間電極８
に第２プラズマ生成容器１０に対して負電圧を印加する
直流電源４０を接続している。前述したアーク電源２８
の出力電圧Ｖ1 とこの直流電源４０の出力電圧Ｖ2 との
関係は、第１プラズマ生成容器２内で生成したプラズマ
７中の電子を第２プラズマ生成容器１０内へ引き出し易
くするため、Ｖ1 ＞Ｖ2 に設定される。
【００２６】このイオン源の動作を説明すると、先行例
の場合と同様に、第１プラズマ生成容器２内で生成した
プラズマ７中の電子は、直流電源４０の出力電圧Ｖ2 に
よって、中間電極８を通して第２プラズマ生成容器１０
内に引き出され、中間電極８と反射電極１２との間を振
動しながら第２プラズマ生成容器１０内でガスを電離し
て、密度の高いプラズマ１６を生成する。
【００２７】更に、第２プラズマ生成容器１０内に生成
されたプラズマ１６中のイオンは、直流電源４０によっ
て与えられるところの、第２プラズマ生成容器１０と中
間電極８間の電位差Ｖ2 によって加速され、第２プラズ
マ生成容器１０内に突出させている中間電極８の先端部
８ａに衝突し、当該先端部８ａから二次電子を放出させ
る。この二次電子も、中間電極８と反射電極１２との間
を振動しながらガスを電離させて第２プラズマ生成容器
１０内でのプラズマ１６の生成に寄与する。
【００２８】このようにして、このイオン源では、第１
プラズマ生成容器２側から中間電極８を通して引き出さ
れた電子に加えて、上記二次電子もガスの電離に寄与す
るので、第２プラズマ生成容器１０内におけるガスの電
離効率がより高まる。
【００２９】その結果、フィラメント６と第２プラズマ
生成容器１０間に投入するパワーを、即ちアーク電源２
８から出力するパワーを下げても第２プラズマ生成容器
１０内で密度の高いプラズマ１６を生成することができ
るので、当該パワーを小さく抑えることが可能になり、
それによってプラズマ７中のイオンがフィラメント６を
スパッタする割合が減るので、フィラメント６の長寿命
化を図ることができる。また、第２プラズマ生成容器１
０内でのプラズマ１６の密度を高く保つことができるの
で、そこから引き出すイオンビーム２２のビーム量の増
大を図ることもできる。
【００３０】なお、第２プラズマ生成容器１０に図４に
示す例のように蒸気導入口１８を設けておいて、そこか
ら第２プラズマ生成容器１０内に金属蒸気を導入するこ
とによって、第１プラズマ生成容器２側から引き出した
電子および中間電極８の先端部８ａから放出させた二次
電子を用いて、当該金属蒸気をイオン化させて、イオン
ビーム２２として金属イオンを引き出すことも可能であ
る。
【００３１】引出し電極２０は、複数枚の電極で構成さ
れる場合もある。
【００３２】第１プラズマ生成容器２、第２プラズマ生
成容器１０および引出し電極２０は、更に場合によって
は磁界発生器２４の先端部も、真空容器内に収納される
が、上記例ではこの真空容器の図示は省略した。
【００３３】また、上記例と違って、イオン引出し口１
４を反射電極１２に設け、その外側近傍に引出し電極２
０を設けて、イオンビーム２２を第２プラズマ生成容器
１０等の軸方向に引き出すようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第２プ
ラズマ生成容器内のプラズマ中のイオンが中間電極の先
端部に衝突してそこから二次電子が放出されるようにな
り、第１プラズマ生成容器側から中間電極を通して引き
出される電子に加えて、この二次電子もガスの電離に寄
与するので、第２プラズマ生成容器内におけるガスの電
離効率をより高めることが可能になる。その結果、フィ
ラメントと第２プラズマ生成容器間に投入するパワーを
小さく抑えることが可能になり、それによってイオンが
フィラメントをスパッタする割合が減るので、フィラメ
ントの長寿命化を図ることができる。また、第２プラズ
マ生成容器内でのプラズマの密度を高く保つことができ
るので、ビーム量の増大を図ることもできる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a cathode, an intermediate electrode, an anode and a reflective electrode, and performs a two-stage discharge by compressing plasma with the intermediate electrode. The present invention relates to a Duo-PIGatron type ion source. 2. Description of the Related Art An ion source in which the above-described duopigatron type ion source is improved has been previously proposed by the same applicant. (For example, Japanese Patent Application No. 5-306816). Referring to FIG. 3 and FIG. 4, this ion source comprises a first plasma generation container 2 having a gas inlet 4 and a cathode provided in the first plasma generation container 2. And a second plasma generation container 10 provided adjacent to the first plasma generation container 2 and serving also as an anode, and a nozzle for communicating between the first plasma generation container 2 and the second plasma generation container 10. An intermediate electrode 8, a reflection electrode 12 provided in the second plasma generation container 10 so as to face the tip 8 a of the intermediate electrode 8, an ion extraction port 14 provided in the second plasma generation container 10, It is provided in the vicinity of the outlet of the ion extraction port 14 and from the inside of the second plasma generation container 10 (more specifically, from the plasma 16 generated there).
A magnetic field B in a direction along the central axis of the intermediate electrode 8 is generated in an extraction electrode 20 for extracting the ion beam 22 through the ion extraction port 14 and in a region from the first plasma generation container 2 to the second plasma generation container 10. And a magnetic field generator 24 that causes the magnetic field to be generated. 32 to 36 are insulators. [0004] The magnetic field generator 24 is a coil, a magnetic pole around which a coil is wound, a permanent magnet, or the like. The direction of the magnetic field B may be opposite to that shown. [0005] To both ends of the filament 6, a filament power supply 26 is connected. A direct-current arc power supply 28 is connected between one end of the filament 6 and the second plasma generation vessel 10 with the former being on the negative side. [0006] The intermediate electrode 8 is made of a non-magnetic material.
It is kept at the same potential as the plasma generation container 2. The tip 8a of the intermediate electrode 8 is substantially flush with the surface of the insulator 34 on the side of the second plasma generation vessel 10 in this prior example. A resistor 30 is connected between the second plasma generation container 10 and the first plasma generation container 2 and thus the intermediate electrode 8. The reflection electrode 12 may be connected to a floating potential without being connected to any part as in the illustrated example, or may be connected to the intermediate electrode 8 or the filament 6 and fixed at the intermediate electrode potential or the filament potential. Even with a floating potential, light and high-mobility electrons in the plasma 16, which will be described later, are incident on the reflective electrode 12 much more than ions, and are charged to a negative potential. . The operation of the ion source will be described. When the filament 6 is heated and gas is introduced into the first plasma generation vessel 2 from the gas inlet 4, the thermoelectrons emitted from the filament 6 collide with gas molecules. To cause ionization, thereby causing an arc discharge between the filament 6 and the first plasma generation vessel 2, whereby gas molecules are further ionized and a plasma 7 is generated. When the above-mentioned arc discharge occurs, a current flows through the resistor 30, whereby a potential difference is generated between both ends of the resistor 30. As a result, the potential of the second plasma generation vessel 10 becomes higher than that of the intermediate electrode 8. Therefore, the potential increases in the order of the filament 6, the intermediate electrode 8, and the second plasma generation container 10. The electrons in the plasma 7 are drawn out into the plasma generation vessel 10 through the intermediate electrode 8 by the potential difference, and vibrate between the intermediate electrode 8 and the reflection electrode 12, while the first plasma generation vessel 2 It collides with gas molecules flowing from the side through the intermediate electrode 8, and generates a plasma 16 having a higher density in the second plasma generation container 10. An ion beam 22 is extracted from the plasma 16 by the action of an electric field generated by the extraction electrode 20. In this ion source, the plasma 7 can be compressed by the nozzle-like intermediate electrode 8, and the PIG (Pennin)
g Ionization Gauge) structure can increase the ionization efficiency of gas in the second plasma generation vessel 10. That is, the electrons drawn into the second plasma generation vessel 10 through the intermediate electrode 8 are converted into an axial magnetic field B applied thereto and an anode 10 perpendicular to the axial magnetic field B.
Under the action of the electric field, the reciprocating motion between the intermediate electrode 8 and the reflective electrode 12 while revolving around the magnetic field B.
As a result, the probability of collision between the electrons and the gas molecules increases, the ionization efficiency of the gas increases, and the second plasma generation vessel 1
Within 0, a plasma 16 having a higher density than the plasma 7 in the first plasma generation container 2 can be generated. As described above, in the ion source of this type, the density of the plasma 7 generated in the first plasma generation vessel 2 may be relatively low, and the sputtering of the filament 6 by the plasma 7 is suppressed, so that the ion source is high. It is also effective as a multiply charged ion source requiring a discharge voltage. However, in practice, some ions in the plasma 16 generated in the second plasma generation vessel 10 pass through the intermediate electrode 8 to enter the filament 6 and Is sputtered. Generally, the rate of sputtering the cathode (the filament 6 in this example) increases as the discharge voltage and discharge current increase. In particular, when extracting multivalent ions having two or more valences, the discharge voltage and discharge current are large, and the density of neutral particles that prevent ions from reaching the cathode is low because of the reduction in gas pressure. The consumption of the cathode is faster than in the operation of. Therefore, in order to extend the life of the cathode and increase the beam amount, it is necessary to further increase the ionization efficiency of the gas in the second stage, that is, in the second plasma generation vessel 10. Accordingly, it is a main object of the present invention to provide an ion source which can further increase the ionization efficiency of gas in the second plasma generation vessel. The ion source according to the present invention comprises:
The intermediate electrode is made of a metal having a high melting point, and an end portion of the intermediate electrode is an insulator disposed so as to cover the intermediate electrode.
Project from the surface on the side of the second plasma generation container to project into the second plasma generation container, and the second electrode
A DC power supply for applying a negative voltage to the plasma generation container is provided. According to the above configuration, the ions in the plasma generated in the second plasma generation vessel are accelerated by the potential difference between the second plasma generation vessel and the intermediate electrode (this is given by a DC power supply), It collides with the tip of the intermediate electrode protruding into the second plasma generation container, and emits secondary electrons therefrom. The secondary electrons also ionize the gas while oscillating between the intermediate electrode and the reflective electrode, and contribute to the generation of plasma in the second plasma generation container. As described above, in addition to the electrons extracted from the first plasma generation vessel through the intermediate electrode, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation vessel is improved. Is higher. Although the temperature of the intermediate electrode becomes extremely high due to the collision of ions, in the present invention, the material of the intermediate electrode is made of a high melting point metal, so that it can withstand the high temperature due to the collision of ions. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention as viewed from the front. Parts that are the same as or correspond to those in the preceding example in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and differences from the preceding example will be mainly described below. Also in this case, the side cross section around the ion extraction port is shown in FIG.
As shown in FIG. In this embodiment, the tip 8a of the intermediate electrode 8 protrudes beyond the surface of the insulator 34 on the side of the second plasma generation vessel 10, and the second plasma generation vessel 1
It protrudes into 0. By doing so, the plasma 1
The ions in 6 come into collision with the tip 8a due to a potential difference provided by a DC power supply 40 described later. In this case, the intermediate electrode 8 becomes extremely high temperature due to the collision of ions. Therefore, in order to withstand the temperature, the material of the intermediate electrode 8 is made of a high melting point metal.
This refractory metal is, for example, Ti, Zr, Hf, V, N
b, Ta, Cr, Mo, W. The material of the intermediate electrode 8 is preferably a material having a low work function in order to improve the efficiency of secondary electron emission therefrom. Therefore, it is preferable to use a metal having a relatively low work function and a high melting point, more specifically, Ta, W, Mo, or the like, as used for the cathode of the ion source, for the intermediate electrode 8. The tip 8a of the intermediate electrode 8 may have a cylindrical shape as shown in FIG. 1, a conical shape as shown in FIG. 2, or another shape. With the conical shape, the plasma 7 can be further compressed, and
It becomes difficult for the ions in the plasma 16 to enter the filament 6. The intermediate electrode 8 is provided between the second plasma generation container 10 and the first plasma generation container 2 and thus the intermediate electrode 8.
Is connected to a DC power supply 40 for applying a negative voltage to the second plasma generation container 10. The aforementioned arc power supply 28
The relationship between the output voltage V 1 of the DC power supply 40 and the output voltage V 2 of the DC power supply 40 is such that electrons in the plasma 7 generated in the first plasma generation container 2 are easily drawn into the second plasma generation container 10. is set to 1> V 2. The operation of this ion source will be described. As in the case of the prior art, the electrons in the plasma 7 generated in the first plasma generation vessel 2 are changed by the output voltage V 2 of the DC power supply 40 to the intermediate electrode 8. Through the second plasma generation vessel 10
Gas is ionized in the second plasma generation container 10 while vibrating between the intermediate electrode 8 and the reflection electrode 12 to generate a high density plasma 16. Further, the ions in the plasma 16 generated in the second plasma generation container 10 are accelerated by the potential difference V 2 between the second plasma generation container 10 and the intermediate electrode 8 provided by the DC power supply 40. Then, it collides with the tip 8a of the intermediate electrode 8 protruding into the second plasma generation container 10, and emits secondary electrons from the tip 8a. The secondary electrons also ionize the gas while oscillating between the intermediate electrode 8 and the reflective electrode 12 and contribute to the generation of the plasma 16 in the second plasma generation container 10. Thus, in this ion source, the first
In addition to the electrons extracted from the plasma generation container 2 through the intermediate electrode 8, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation container 10 is further increased. As a result, the power applied between the filament 6 and the second plasma generation vessel 10, that is, the arc power source 2
Even if the power output from 8 is reduced, a high-density plasma 16 can be generated in the second plasma generation container 10, so that the power can be suppressed to a small value.
This reduces the rate at which ions in the plasma 7 sputter the filament 6, thereby extending the life of the filament 6. In addition, the second plasma generation vessel 1
Since the density of the plasma 16 within 0 can be kept high, the beam amount of the ion beam 22 extracted therefrom can be increased. The second plasma generation vessel 10 is provided with a vapor introduction port 18 as shown in FIG. 4, and metal vapor is introduced into the second plasma production vessel 10 from the first plasma production vessel 10 so that the first The metal vapor can be ionized by using electrons extracted from the plasma generation container 2 side and secondary electrons emitted from the tip 8 a of the intermediate electrode 8, and metal ions can be extracted as the ion beam 22. The extraction electrode 20 may be composed of a plurality of electrodes. The first plasma generation container 2, the second plasma generation container 10, and the extraction electrode 20 may be further accommodated in a vacuum container, if necessary, at the tip of the magnetic field generator 24. Are not shown. Also, unlike the above example, the ion extraction port 1
4 is provided on the reflection electrode 12, and the extraction electrode 2 is provided near the outside thereof.
0 may be provided to extract the ion beam 22 in the axial direction of the second plasma generation container 10 or the like. As described above, according to the present invention, the ions in the plasma in the second plasma generation vessel collide with the tip of the intermediate electrode and secondary electrons are emitted therefrom. Thus, in addition to the electrons extracted from the first plasma generation container through the intermediate electrode, the secondary electrons also contribute to the ionization of the gas, so that the ionization efficiency of the gas in the second plasma generation container can be further increased. Become. As a result, the power applied between the filament and the second plasma generation container can be reduced, and the rate at which ions are sputtered on the filament can be reduced, thereby extending the life of the filament. Further, since the density of plasma in the second plasma generation container can be kept high, the beam amount can be increased.
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイオン源の一例を正面方向から
見て示す断面図である。
【図２】中間電極の他の例を示す断面図である。
【図３】先行例のイオン源を正面方向から見て示す断面
図である。
【図４】図１および図３のイオン源のイオン引出し口周
りを側面方向から見て示す断面図である。
【符号の説明】
２ 第１プラズマ生成容器
６ フィラメント
８ 中間電極
８ａ 先端部
１０ 第２プラズマ生成容器
１２ 反射電極
１４ イオン引出し口
２０ 引出し電極
２４ 磁界発生器
４０ 直流電源BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion source according to the present invention as viewed from the front. FIG. 2 is a sectional view showing another example of the intermediate electrode. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the ion source of the prior art viewed from the front. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the periphery of an ion extraction port of the ion source shown in FIGS. 1 and 3 when viewed from a side. [Description of Signs] 2 First plasma generation container 6 Filament 8 Intermediate electrode 8a Tip 10 Second plasma generation container 12 Reflection electrode 14 Ion extraction port 20 Extraction electrode 24 Magnetic field generator 40 DC power supply
Claims (1)
ズマ生成容器内に設けられたカソードとしてのフィラメ
ントと、第１プラズマ生成容器に隣接して設けられてい
てアノードを兼ねる第２プラズマ生成容器と、第１プラ
ズマ生成容器と同電位のものであって、第１プラズマ生
成容器内と第２プラズマ生成容器内とを連通させるノズ
ル状の中間電極と、第２プラズマ生成容器内において中
間電極の先端部に対向して設けられていて、浮遊電位、
中間電極電位またはフィラメント電位に保たれる反射電
極と、この反射電極または第２プラズマ生成容器に設け
られたイオン引出し口と、このイオン引出し口の出口近
傍に設けられていて、第２プラズマ生成容器内から当該
イオン引出し口を通してイオンビームを引き出す引出し
電極と、第１プラズマ生成容器内から第２プラズマ生成
容器内にかけての領域に、中間電極の中心軸に沿う方向
の磁界を発生させる磁界発生器とを備えるイオン源にお
いて、前記中間電極の材質を高融点金属とし、この中間
電極の先端部を、当該中間電極を覆うように配置された
絶縁物の第２プラズマ生成容器側の面よりも突き出して
第２プラズマ生成容器内に突出させ、かつこの中間電極
に第２プラズマ生成容器に対して負電圧を印加する直流
電源を設けたことを特徴とするイオン源。(57) Claims 1. A first plasma generation container, a filament as a cathode provided in the first plasma generation container, and a first plasma generation container are provided adjacent to the first plasma generation container. A second plasma generation container also serving as an anode, a nozzle-shaped intermediate electrode having the same potential as the first plasma generation container, and communicating between the first plasma generation container and the second plasma generation container; 2 In the plasma generation vessel, a floating potential,
A reflection electrode maintained at the intermediate electrode potential or the filament potential, an ion extraction port provided in the reflection electrode or the second plasma generation container, and a second plasma generation container provided near the outlet of the ion extraction port. An extraction electrode for extracting an ion beam from the inside through the ion extraction port, and a magnetic field generator for generating a magnetic field in a direction along the central axis of the intermediate electrode in a region from the first plasma generation container to the second plasma generation container. In the ion source having the above, the material of the intermediate electrode is a high melting point metal, and the tip of the intermediate electrode is disposed so as to cover the intermediate electrode.
A DC power source that protrudes beyond the surface of the insulator on the side of the second plasma generation container, protrudes into the second plasma generation container, and applies a negative voltage to this intermediate electrode to the second plasma generation container. An ion source characterized by being provided.
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