JP4253925B2

JP4253925B2 - イオン源

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Publication number: JP4253925B2
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Authority: JP
Inventors: 和洋妹尾
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JP2000331620A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｕ字状のフィラメントをプラズマ生成容器内に設けた構造のイオン源に関し、より具体的には、その汚れに対する強度を高めて、安定稼動時間を長くする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のイオン源の一例が、例えば特開平９−３５６４８号公報に開示されている。それを図１５〜図１８を参照して説明する。
【０００３】
このイオン源は、バーナス（Ｂｅｒｎｕｓ）型イオン源と呼ばれるものであり、陽極を兼ねていてガス導入口６からイオン源ガスが導入されるプラズマ生成容器２と、このプラズマ生成容器２の一方側内にその壁面を貫通して設けられたＵ字状のフィラメント８と、プラズマ生成容器２の他方側内にフィラメント８に対向するように設けられた反射電極１０とを備えている。プラズマ生成容器２は、金属、より具体的にはモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属で作られている。
【０００４】
プラズマ生成容器２の壁面には、フィラメント８と反射電極１０とを結ぶ軸に沿う方向に長いイオン引出しスリット４が設けられている。このイオン引出しスリット４の出口付近には、プラズマ生成容器２内から（より具体的にはそこに生成されるプラズマ１２から）イオンビーム１６を引き出す引出し電極１４が設けられている。プラズマ生成容器２の外部には、その上記軸に沿う方向に磁界Ｂを発生させる磁界発生器１８が設けられている。
【０００５】
なお、フィラメント８の向きは、図１５はフィラメント電源２０との接続を明らかにするために便宜的に示したものであり、実際上は図１６および図１７に示すように、Ｕ字状に曲げたフィラメント８を含む面がイオン引出しスリット４にほぼ平行になるように配置されている。
【０００６】
フィラメント８の両端には、図１５に示すように、当該フィラメント８を加熱するためのフィラメント電源２０が接続される。フィラメント８の一端とプラズマ生成容器２との間には、両者間でアーク放電を生じさせるためのアーク電源２２が、前者を負極側にして接続される。フィラメント電源２０の出力電圧は例えば３Ｖ前後、アーク電源２２の出力電圧は例えば１００Ｖ前後である。
【０００７】
フィラメント８に印加される上記電圧を絶縁するために、フィラメント８（具体的にはその二つの脚部８ａ）がプラズマ生成容器２を貫通する部分に、フィラメント８とプラズマ生成容器２との間を電気絶縁する二つの概ね円筒状をした絶縁体２４を設けている。各絶縁体２４は、この例では図１６に示すように、概ね円筒状をしていてプラズマ生成容器２の壁面を挟んで内外から互いに嵌め合わされた内側絶縁体２４ａおよび外側絶縁体２４ｂで構成されている。両絶縁体２４ａおよび２４ｂの中心部には、フィラメント８を貫通させてそれを保持するフィラメントフィードスルー２８が設けられている。このフィラメントフィードスルー２８は導体、より具体的にはモリブデン等の高融点金属から成る。
【０００８】
反射電極１０は、この例では図１６に示すように有底円筒状をしており、反射電極側絶縁体３０、支持棒３２およびナット３４によって、プラズマ生成容器２に電気的に絶縁して取り付けられている。この反射電極１０は、フィラメント８から放出された電子をはね返す作用をするものであり、図１５に示す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、フィラメント８に接続してフィラメント電位に固定しても良い。浮遊電位にしても、この反射電極１０には、プラズマ１２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、フィラメント８から放出された電子をはね返す作用をする。
【０００９】
反射電極側絶縁体３０は、この例では、プラズマ生成容器２の壁面を挟んで内外から互いに嵌め合わされた内側絶縁体３０ａおよび外側絶縁体３０ｂで構成されている。
【００１０】
このような反射電極１０を設けておくと、フィラメント８から放出された電子は、プラズマ生成容器２内に印加されている軸方向の磁界Ｂおよびこれに直角方向の電界の作用を受けて、磁界Ｂの周りを旋回しながら、フィラメント８と反射電極１０との間を往復運動するようになり、その結果、当該電子とガス分子との衝突確率が高くなってガスの電離効率が高まり、プラズマ生成容器２内に密度の高いプラズマ１２を生成することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記イオン源の稼動を続けると、プラズマ生成容器２内に露出している部分に、導電性の薄い汚れ膜が付着する。この汚れ膜は、例えば、▲１▼プラズマ生成容器２内に導入したガスが分解して生じたもの、▲２▼あるいは当該ガスとプラズマ生成容器２等を構成する金属とが反応して生じたもの、等である。より具体例を示すと、ホウ素イオンビームを引き出すためにプラズマ生成容器２内にフッ化ホウ素（ＢＦ₃）ガスを導入すると、そのフッ素とプラズマ生成容器２を構成する例えばモリブデンとが反応した導電性の汚れ膜が生じる。
【００１２】
ここで、プラズマ生成容器２内に露出している二つの内側絶縁体２４ａに着目すると、当然これらの表面にも、上記汚れ膜が付着する。そしてイオン源の稼動時間が長くなって汚れが進むと、この導電性の汚れ膜によって内側絶縁体２４ａが絶縁不良を起こす。そうなると、例えば、フィラメント８とプラズマ生成容器２との間に前述したアーク放電用電圧を安定して印加してアーク放電を安定して発生させることや、フィラメント８を安定して通電加熱することができなくなり、ひいては当該イオン源を安定して稼動させることが困難になる。
【００１３】
イオン源の汚れが進むと、上記内側絶縁体２４ａ以外の絶縁部分でも、例えば上記反射電極側絶縁体３０の部分でも、その絶縁強度が低下して、イオン源を安定して稼動させることが困難になる。
【００１４】
そこでこの発明は、汚れ膜によってイオン源を安定して稼動させることが困難になることを防止して、イオン源の安定稼動時間を長くすることを主たる目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るイオン源の一つは、前記プラズマ生成容器の内面であって、前記反射電極の反射面付近に位置する領域および前記フィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に溝を設けていることを特徴としている。
この発明に係るイオン源の他のものは、前記プラズマ生成容器の内面であって、前記反射電極の反射面付近に位置する領域および前記フィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に、複数の穴を設けていることを特徴としている。
【００２７】
プラズマ生成容器の内面の汚れが進むと、汚れが膜状になって剥がれ、それが反射電極とプラズマ生成容器との間や、フィラメントとプラズマ生成容器との間をつないで（架け渡して）しまい、それらの間の絶縁が破壊される。そうなると、前記と同様の理由から、反射電極が電子をはね返す作用やアーク放電が不安定になり、結果的にビーム電流を不安定にする。
【００２８】
これに対して上記構成によれば、プラズマ生成容器の内面に設けた溝または複数の穴が楔の作用をするので、汚れ膜が剥がれにくくなる。その結果、反射電極やフィラメントとプラズマ生成容器との間の絶縁を長く良好に保つことができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００２９】
【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イオンビーム引き出し方向側から見て部分的に示す断面図である。図２は、図１中の内側絶縁体の拡大断面図である。図１５〜図１８に示した従来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従来例との相違点を主に説明する。
【００３０】
このイオン源においては、前述した各内側絶縁体２４ａを、互いに入り込んでいて迷路６１を形成する二つの筒状絶縁体２４１ａおよび２４２ａで構成している。
【００３１】
上記筒状絶縁体２４１ａおよび２４２ａは、例えば、窒化ホウ素またはアルミナ等の絶縁体から成る。また、プラズマ生成容器２側の筒状絶縁体２４２ａを窒化ホウ素またはアルミナ等の絶縁体で構成し、他方の筒状絶縁体２４１ａをモリブデン、タンタル、タングステン等の高融点金属で構成しても良い。
【００３２】
上記構成によれば、内側絶縁体２４ａに汚れが付着したとしても、迷路６１の部分には汚れが付着しにくいので、迷路６１の部分で絶縁を保つことができる。従って、前述した導電性の汚れ膜による内側絶縁体２４ａの絶縁強度低下を防ぐことができる。これによって、アーク放電の安定化およびフィラメント通電の安定化を図ることができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００３３】
具体的には、図１６に示した従来のイオン源に比べて、安定稼動時間を２〜３倍以上に延長することが可能になった。特に、アーク電流の非常に小さい（例えば１０ｍＡ程度の）条件での運転時には、従来は２日程度しか運転することができなかったのに対して、上記構造を採用したことによって、１０日以上の安定性を保つことができた。
【００３４】
ところで、上記内側絶縁体２４ａは汚れが進むと、その汚れによって、筒状絶縁体２４１ａはフィラメント８と同電位になる一方、筒状絶縁体２４２ａはプラズマ生成容器２と同電位になる。ところが、プラズマ生成容器２の内部は、イオン源ガスが導入されるので真空度が悪く、従って上記電位差で、上記迷路６１の部分のギャップ５８においてアーク放電を起こす恐れが無いとは言えない。この放電は、量としては小さいけれども、イオン源の安定動作の点からは好ましくない。
【００３５】
従って、上記ギャップ５８の距離（大きさ）は、０．５ｍｍ以下にするのが好ましい。そのようにすれば、ガス圧との関係でギャップ５８が小さ過ぎてアーク放電を起こしにくくなる。しかも、汚れそのものもギャップ５８の内部に入りにくくなる。従って、イオン源の安定稼動時間をより長くすることが可能になる。
【００３６】
なお、図１６に示した内側絶縁体２４ａをソロバン玉のような構造にして沿面距離を大きくした従来例も存在するけれども、そのようにしても、内側絶縁体２４ａの表面がプラズマ１２に直接曝されるので、その表面に汚れが付着しやすい。従って、この発明の上記構造に比べれば、絶縁劣化を起こしやすい。
【００３７】
上記内側絶縁体２４ａの迷路６１の部分は、図１および図２に示す２段よりも多くしても良い。例えば、図３に示す外側絶縁体２４ｂと同様に、３段にしても良い。そのようにすれば、絶縁強度をより高めることが可能になる。
【００３８】
前述した各外側絶縁体２４ｂも、図１または図３に示す例のように、互いに入り込んでいて迷路６２を形成する二つの筒状絶縁体２４１ｂおよび２４２ｂで構成しても良い。そのようにすれば、外側絶縁体２４ｂに関しても、導電性の汚れ膜付着による絶縁強度低下を防ぐことができるので、イオン源の安定稼動時間をより長くすることが可能になる。迷路６２の部分は、図１に示した例のように２段でも良いし、図３に示す例のように３段でも良い。後者の方がより絶縁強度が向上する。
【００３９】
上記筒状絶縁体２４１ｂおよび２４２ｂは、例えば、窒化ホウ素またはアルミナ等の絶縁体から成る。また、プラズマ生成容器２側の筒状絶縁体２４２ｂを窒化ホウ素またはアルミナ等の絶縁体で構成し、他方の筒状絶縁体２４１ｂをモリブデン、タンタル、タングステン等の高融点金属で構成しても良い。
【００４０】
上記外側絶縁体２４ｂの迷路６２の部分のギャップ６０も、内側絶縁体２４ａについて述べたのと同様の理由から、０．５ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００４１】
次に、この発明に係るイオン源の他の例を説明する。前述した各フィラメントフィードスルー２８は、従来は、例えば図１に示すように、フィラメント８（より具体的にはその脚部８ａ）を通す単一内径（即ち内径がどこも同じ大きさの）穴２８ａを有している。この穴２８ａの直径は、フィラメント８の脚部８ａがきっちり通るように、脚部８ａの外径よりも僅かに大きくしているだけである。これは、プラズマ生成容器２内に導入されたイオン源ガスが、両者の隙間から抜け出さないようにするためである。例えば、フィラメント８の脚部８ａの外径が２ｍｍφの場合、穴２８ａの直径は２．１ｍｍφ程度にしている。
【００４２】
上記構造では、フィラメント８からフィラメントフィードスルー２８への、ひいてはプラズマ生成容器２の壁面への熱伝導が大きいので、その分、フィラメント８に多くのフィラメント電流を流さなければならず、その結果、前述したフィラメント電源２０の容量も大きなものが必要になるという課題がある。しかし、上述したガスの抜け出し防止の理由から、フィラメントフィードスルー２８の穴２８ａを単純に大きくすることはできない。
【００４３】
この課題を解決するためには、図４に示す例のように、上記フィラメントフィードスルー２８の穴２８ａの一部分に、具体的にはプラズマ生成容器内側端部から途中までに、他の部分よりも直径の大きい大径部２８ｂを形成しておけば良い。この大径部２８ｂは、いわゆるザグリ穴と呼ばれるものである。
【００４４】
この構造によれば、フィラメント８とフィラメントフィードスルー２８との間の接触面積が小さくなって、フィラメント８からフィラメントフィードスルー２８への熱伝導が小さくなるので、その分、フィラメント８に流す電流を、ひいてはフィラメント電源２０の容量を、小さくすることができる。しかも、大径部２８ｂ以外の部分の穴２８ａの直径を大きくしなくて済むので、ガスの抜け出しを防止することができる。
【００４５】
次に、この発明に係るイオン源の更に他の例を説明する。上記フィラメント８へのフィラメント電源２０からの給電は、従来は図１９および図２０に示すように、フィラメント８の二つの脚部８ａにそれぞれ接続された２本の給電導体３６によって行う構造をしている。各給電導体３６の途中には、熱変形等を吸収するために、切れ目３８を設けてそこをばね導体４０でつないでいる。各給電導体３６は、フィラメント８からの伝熱によって高温になるので、モリブデンのような高融点金属で形成している。また各給電導体３６は、従来は、太く作り、なるべくその部分で熱を発生させない構造にしている。
【００４６】
ところで、上記のようなイオン源においては、フィラメント８の温度がある一定値より低いと、プラズマ生成容器２を構成する金属（例えばモリブデン）等から成る汚れがフィラメント８とフィラメントフィードスルー２８との間に入り込み、フィラメントフィードスルー２８を通ってフィラメント電流が流れるようになる。この電流は不安定であり、結果的にビーム電流を不安定にする。
【００４７】
この課題を解決するためには、図５および図６に示す例のように、上記給電導体３６の一部分３６ａを、フィラメント８の脚部８ａの近くにおいて、他よりも小断面積にしておけば良い。小断面積にするためには、図５および図６に示す例のように、当該一部分３６ａを削って薄くしても良いし、当該一部分３６ａを細く（例えば直径で言えば８ｍｍφ程度以下に）しても良い。
【００４８】
上記構造によれば、給電導体３６の小断面積にした一部分３６ａが、フィラメント８への通電によって発熱し、その熱がフィラメント８の脚部８ａに伝わるので、当該脚部８ａが高温になり、ひいてはフィラメントフィードスルー２８も高温になり、それによってプラズマ生成容器構成金属等の汚れがフィラメント８とフィラメントフィードスルー２８との間に付着するのを防ぐことができる。これによって、フィラメント電流を安定化することができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００４９】
次に、この発明に係るイオン源の更に他の例を説明する。上記プラズマ生成容器２内のフィラメント８側にも、図２１および図２２に示す従来例のように、フィラメント８の脚部８ａを横切るように配置されていて電子をはね返す反射板４２を設ける場合がある。そのようにすれば、ガスの電離効率がより高まるので、プラズマ生成容器２内により高密度のプラズマ１２を生成することが可能になる。
【００５０】
反射板４２は、この従来例では窒化ホウ素等の絶縁物から成る。この反射板４２は、プラズマ１２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に帯電するので、前述した反射電極１０の場合と同様に、電子をはね返す作用をする。
【００５１】
上記反射板４２は、その表面の汚れが進むと、絶縁不良を起こし、その表面がプラズマ生成容器２に導通してそれと同じ電位になる等して、その表面の電位が変動する。それによって、反射板４２が電子をはね返す作用が不安定になり、結果的にビーム電流を不安定にする。
【００５２】
この課題を解決するためには、図７および図８に示す例のように、上記反射板を、フィラメント８の脚部８ａをそれぞれ囲んでおり、かつプラズマ生成容器２の壁面から離された、２枚の互いに分離された反射板４２で構成すれば良い。各反射板４２は、この例では、フィラメントフィードスルー２８および支持体４８を用いて固定している。但し、図９に示す例のように、支持体４８を用いずにフィラメントフィードスルー２８のみで固定しても良い。
【００５３】
各反射板４２は、窒化ホウ素、Ｂ₄Ｃ、Ｂ₉Ｃ等の絶縁物で形成しても良いし
、高融点金属（例えばモリブデン）、カーボン等の導体で形成しても良い。いずれにしても、上記反射電極１０の場合と同様の理由によって、電子をはね返す作用をする。
【００５４】
各反射板４２を導体で形成する場合で、支持体４８を用いる場合は、支持体４８のどこかに絶縁物を介在させて、各反射板４２をプラズマ生成容器２から電気的に絶縁しておくものとする。また、各反射板４２を導体で形成する場合は、各反射板４２の電位を、この例のようにフィラメントフィードスルー２８を用いてフィラメント電位に固定しておくのが、各反射板４２の電位安定化の観点から好ましい。
【００５５】
上記構造によれば、反射板を、フィラメント８の各脚部８ａをそれぞれ囲んでおり、かつプラズマ生成容器２の壁面から離された２枚の互いに分離された反射板４２で構成しているので、各反射板４２の表面が汚れても、フィラメント８の二つの脚部８ａ、８ａ間や、フィラメント８とプラズマ生成容器２間の絶縁破壊が起こりにくくなる。その結果、反射板４２の電位を安定化して電子をはね返す作用を安定化することができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００５６】
次に、この発明に係るイオン源の更に他の例を説明する。上記反射電極側絶縁体３０には、図１６を参照して、その内側絶縁体３０ａの表面にだけでなく、外側絶縁体３０ｂの表面にも、ヒ素、リン等のイオン源ガスを構成する物質等から成る汚れが付着する。これは、プラズマ生成容器２の外側周辺にも、プラズマ生成容器２内に導入したイオン源ガスがイオン引出しスリット４を通して漏れ出して来るからである。
【００５７】
この外側絶縁体３０ｂの汚れが進むと、支持棒３２およびナット３４を介して、反射電極１０とプラズマ生成容器２との間の電気絶縁が破壊される。そうなると、反射電極１０の電子をはね返す作用が低下し、それによってビーム電流が低下するので、結果的にビーム電流が不安定になる。例えば、反射電極１０の電気絶縁が破壊されると、ビーム電流は正常時の約３０％程度しか得られなくなる。
【００５８】
この課題を解決するためには、図１０に示す例のように、上記外側絶縁体３０ｂの周りを保護カバー５０で覆っておけば良い。保護カバー５０は、この例では、支持棒３２のねじ部と螺合するねじ部５０ａを有しており、外側絶縁体３０ｂを締め付ける働きもする。この保護カバー５０は、例えばモリブデン等の高融点金属から成る。
【００５９】
上記構造によれば、保護カバー５０を設けたことによって、プラズマ生成容器２や外側絶縁体３０ｂからの輻射熱が放散されるのを抑制することができるので、保護カバー５０の内側に熱がこもって上記外側絶縁体３０ｂは高温に保たれるようになり、それによって上記ヒ素、リン等の汚れの付着を抑制することができる。その結果、外側絶縁体３０ｂの絶縁機能を安定に維持して、反射電極１０によって電子をはね返す作用を安定化することができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００６０】
上記の場合の外側絶縁体３０ｂの温度は、３００℃〜１０００℃程度にするのが好ましく、そのようにすれば、上記ヒ素、リン等による外側絶縁体３０ｂの表面の汚れを効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、内側絶縁体３０ａについては、図１０に示す例のように、フィラメント８側の上記内側絶縁体２４ａおよび外側絶縁体２４ｂの場合と同様に、互いに入り込んでいて迷路を形成する二つの筒状絶縁体３０１ａおよび３０２ａで構成しても良い。そのようにすれば、内側絶縁体３０ａについても、その絶縁機能を安定に維持することができるので、反射電極１０によって電子をはね返す作用を安定化することができ、イオン源の安定稼動時間をより長くすることができる。
【００６２】
次に、この発明に係るイオン源の更に他の例を説明する。プラズマ生成容器２の内面の汚れが進むと、図２３に示す従来例のように、汚れが膜状になって剥がれ、この汚れ膜５２が反射電極１０とプラズマ生成容器２との間や、フィラメント８とプラズマ生成容器２との間をつないで（架け渡して）しまい、それらの間の絶縁が破壊される。このような汚れは、反射電極１０の反射面１０ａの近傍、またはフィラメント８の先端部近傍に多く付着する。その辺りに、プラズマ１２中のイオンによって反射電極１０やフィラメント８から叩き出されたスパッタ粒子が多く付着するからである。
【００６３】
なお、フィラメント８の先端部は、図２３に示す例のように、イオン引出しスリット４側に折り曲げておく場合もある。そのようにすれば、プラズマ１２の高密度の部分をイオン引出しスリット４側に近づけて、より高密度のイオンビーム引き出しが可能になるからである。
【００６４】
上記汚れ膜５２が反射電極１０とプラズマ生成容器２との間をつなぐと、反射電極１０の電位がプラズマ生成容器２の電位になるので、反射電極１０が電子をはね返す作用が低下したり不安定になったりする。汚れ膜５２がフィラメント８とプラズマ生成容器２との間をつなぐと、フィラメント８とプラズマ生成容器２との間のアーク放電が不安定になる。いずれにしても、結果的にビーム電流が不安定になる。
【００６５】
この課題を解決するためには、上記プラズマ生成容器２の内面であって、反射電極１０の反射面１０ａ付近に位置する領域およびフィラメント８の先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に、溝または複数の穴を設けておけば良い。
【００６６】
図１１および図１２に、プラズマ生成容器２の底面２ａであって反射電極１０の反射面１０ａ付近に位置する領域に、複数の穴５４を設けた例を示し、図１３および図１４に、同領域に溝５６を設けた例を示す。
【００６７】
上記構造によれば、上記穴５４または溝５６内に汚れが楔状に入り込んで、上記穴５４または溝５６が楔の作用をするので、上記汚れ膜５２が剥がれにくくなる。その結果、反射電極１０とプラズマ生成容器２との間の絶縁を長く良好に保つことができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００６８】
上記各穴５４は、小さい穴で深い方が好ましい。その方が、上記楔の作用がより高まるからである。例えば、各穴５４の直径を１〜２ｍｍ程度、深さを１〜２ｍｍ程度にすれば良い。また上記穴５４は、汚れの付き方が多い等の場合は、２列以上にしても良い。
【００６９】
上記溝５６も、小さい幅Ｗで深い方が好ましい。その方が、上記楔の作用がより高まるからである。例えば、上記溝５６の幅Ｗを１〜２ｍｍ程度、深さを１〜２ｍｍ程度にすれば良い。更に上記溝５６は、図１３に示す例のように、入口が奥よりも狭いアリ溝にするのが好ましい。その方が、上記楔の作用がより高まるからである。また上記溝５６も、汚れの付き方が多い等の場合は、２条以上にしても良い。
【００７０】
上記のような溝５６または複数の穴５４は、プラズマ生成容器２の上記底面２ａだけでなく、反射電極１０の反射面１０ａ付近に位置する領域において、プラズマ生成容器２の側面２ｂ（図１、図２３等参照）およびスリット面２ｃ（図２３参照）にも設けるのが好ましい。
【００７１】
また、上記のような溝５６または複数の穴５４は、プラズマ生成容器２のスリット面２ｃであって、フィラメント８の先端部付近に位置する領域にも設けるのが好ましい。それによって、それらの上記楔の作用によって、フィラメント８の先端部付近においても、上記汚れ膜５２が剥がれにくくなる。その結果、フィラメント８とプラズマ生成容器２との間の絶縁を長く良好に保つことができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【００７２】
上記のような溝５６または複数の穴５４は、プラズマ生成容器２のスリット面２ｃだけでなく、フィラメント８の先端部付近に位置する領域において、プラズマ生成容器２の側面２ｂにも、更には底面２ａにも設けても良い。
【００７３】
【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。
【００７８】
請求項１記載の発明によれば、プラズマ生成容器の内面であって反射電極の反射面付近に位置する領域およびフィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に溝を設けているので、この溝が楔の作用をして汚れ膜が剥がれにくくなる。その結果、反射電極やフィラメントとプラズマ生成容器との間の絶縁を長く良好に保つことができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
請求項２記載の発明によれば、アリ溝は入口が奥よりも狭いので、上記楔の作用がより高まる、という更なる効果を奏する。
請求項３記載の発明によれば、プラズマ生成容器の内面であって反射電極の反射面付近に位置する領域およびフィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に複数の穴を設けているので、これらの穴が楔の作用をして汚れ膜が剥がれにくくなる。その結果、反射電極やフィラメントとプラズマ生成容器との間の絶縁を長く良好に保つことができるので、イオン源の安定稼動時間を長くすることができる。
【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イオンビーム引き出し方向側から見て部分的に示す断面図である。
【図２】図１中の内側絶縁体の拡大断面図である。
【図３】図１中の外側絶縁体の他の例を示す拡大断面図である。
【図４】フィラメントフィードスルーの改良例を示す拡大断面図である。
【図５】フィラメントへの給電導体の改良例を示す側面図である。
【図６】図５の給電導体の正面図である。
【図７】フィラメント側に反射板を設ける場合の改良例を示す断面図である。
【図８】図７の反射板周りの一例を示す正面図である。
【図９】図７の反射板周りの他の例を示す正面図である。
【図１０】反射電極周りの改良例を示す拡大断面図である。
【図１１】プラズマ生成容器の底面に穴を設けた改良例を示す断面図である。
【図１２】図１１のプラズマ生成容器底面の正面図である。
【図１３】プラズマ生成容器の底面に溝を設けた改良例を示す断面図である。
【図１４】図１３のプラズマ生成容器底面の正面図である。
【図１５】従来のイオン源の一例を側方から見て示す概略断面図である。
【図１６】図１５のイオン源のプラズマ生成容器周りをイオンビーム引き出し方向側から見て示す拡大断面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】図１６のＣ−Ｃ断面図である。
【図１９】フィラメントへの給電導体の従来例を示す側面図である。
【図２０】図１９の給電導体の正面図である。
【図２１】フィラメント側に設けた反射板の従来例を示す断面図である。
【図２２】図２１の反射板周りの正面図である。
【図２３】従来のイオン源を側方から見て示す拡大断面図である。
【符号の説明】
２プラズマ生成容器
８フィラメント
１０反射電極
２４絶縁体
２４ａ内側絶縁体
２４ｂ外側絶縁体
３０反射電極側絶縁体
３０ａ内側絶縁体
３０ｂ外側絶縁体
３６給電導体
４２反射板
５０保護カバー
５４穴
５６溝

Claims

陽極を兼ねていてガスが導入されるプラズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の一方側内にその壁面を貫通して設けられたフィラメントと、このフィラメントの二つの脚部がプラズマ生成容器の壁面を貫通する部分に設けられていて各脚部とプラズマ生成容器との間を電気絶縁する二つの絶縁体と、前記プラズマ生成容器の他方側内に同プラズマ生成容器から絶縁して設けられた反射電極とを備えるイオン源において、前記プラズマ生成容器の内面であって、前記反射電極の反射面付近に位置する領域および前記フィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に溝を設けていることを特徴とするイオン源。
前記溝は、入口が奥よりも狭いアリ溝である請求項１記載のイオン源。
陽極を兼ねていてガスが導入されるプラズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の一方側内にその壁面を貫通して設けられたフィラメントと、このフィラメントの二つの脚部がプラズマ生成容器の壁面を貫通する部分に設けられていて各脚部とプラズマ生成容器との間を電気絶縁する二つの絶縁体と、前記プラズマ生成容器の他方側内に同プラズマ生成容器から絶縁して設けられた反射電極とを備えるイオン源において、前記プラズマ生成容器の内面であって、前記反射電極の反射面付近に位置する領域および前記フィラメントの先端部付近に位置する領域の少なくとも一方に、複数の穴を設けていることを特徴とするイオン源。