JP7437611B2 - ion source - Google Patents

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Description

プラズマ室からのガスの流出を防止するためのシール部材を有するイオン源に関する。 The present invention relates to an ion source having a seal member for preventing gas from flowing out from a plasma chamber.

プラズマ室と室内に配置されるカソードや反射電極は、プラズマ室の壁面に形成された開口を通じてプラズマ室の外部から支持されている。プラズマ室内にはプラズマ生成のためにガスが供給されているが、この開口を通じてプラズマ室の外部にガスが流出すると、プラズマの生成効率が低下する。
そこで、ガスの流出を防ぎ、ガスの利用効率向上を目的として、特許文献１に記載のシール部材が採用されている。 The plasma chamber and the cathode and reflective electrode disposed within the chamber are supported from outside the plasma chamber through openings formed in the wall of the plasma chamber. Gas is supplied into the plasma chamber for plasma generation, but if the gas flows out of the plasma chamber through this opening, the efficiency of plasma generation decreases.
Therefore, the sealing member described in Patent Document 1 has been adopted for the purpose of preventing gas outflow and improving gas utilization efficiency.

図１２は特許文献１に記載のイオン源１の模式図である。このイオン源１は、傍熱型イオン源と呼ばれている。
カソード４は、カソードホルダ５によってプラズマ室２の開口４Ｈを通じてプラズマ室の外部から支持されている。フィラメント３に通電することでカソード４が加熱されて、カソード４から熱電子が放出される。
熱電子は、プラズマ室２に供給されたガスを電離し、アーク放電によってプラズマが室内に生成される。
プラズマ室２の外側には図示されない引出電極があり、プラズマ室２のイオン引出し口１１を通して、プラズマ室２で生成されたプラズマからイオンビームの引き出しが行われる。 FIG. 12 is a schematic diagram of the ion source 1 described in Patent Document 1. This ion source 1 is called an indirectly heated ion source.
The cathode 4 is supported from the outside of the plasma chamber by a cathode holder 5 through an opening 4H of the plasma chamber 2. By energizing the filament 3, the cathode 4 is heated, and thermoelectrons are emitted from the cathode 4.
The thermoelectrons ionize the gas supplied to the plasma chamber 2, and plasma is generated in the chamber by arc discharge.
There is an extraction electrode (not shown) outside the plasma chamber 2, and an ion beam is extracted from the plasma generated in the plasma chamber 2 through the ion extraction port 11 of the plasma chamber 2.

プラズマ室２の内壁は、プラズマによる内壁のスパッタリングを防止するためにライナー１０で保護されている。プラズマ室２には、カソードと対向する位置に反射電極７が配置されている。この反射電極７は、電極支持棒８によってプラズマ室２の開口７Ｈを通じてプラズマ室２の外部から支持されている。 The inner wall of the plasma chamber 2 is protected by a liner 10 to prevent sputtering of the inner wall due to plasma. A reflective electrode 7 is arranged in the plasma chamber 2 at a position facing the cathode. This reflective electrode 7 is supported from the outside of the plasma chamber 2 through an opening 7H of the plasma chamber 2 by an electrode support rod 8.

上述したプラズマ室２の開口４Ｈ、７Ｈを塞ぐように、シール部材６、９が設けられていて、これらのシール部材６、９によって開口４Ｈ、７Ｈからのガスの流出が防止されている。 Seal members 6 and 9 are provided to close the openings 4H and 7H of the plasma chamber 2 described above, and these seal members 6 and 9 prevent gas from flowing out from the openings 4H and 7H.

図１３は特許文献１に挙げられる反射電極側のシール部材９の構成例である。シール部材６の構成については、形状は異なるもののシール部材９と類似している。このため、ここではシール部材９の構造についてのみ説明する。
シール部材９は、シール部材９の表面２２をプラズマ室２の外壁面に当接された状態でボルトとナットの締結によりプラズマ室２に取り付けられている。
図示されないプラズマ室２の壁面には、シール部材９のボルト挿通孔２１と同等の孔が形成されている。この孔を通してプラズマ室２の外側から内側にボルトが挿入されていて、プラズマ室２の内壁でナットに螺合されている。
このシール部材９は、円筒状の空間を備えていて、同空間にはガスのコンダクタンスを低下させるための複数のリング状突起部２４が設けられている。また、同空間には反射電極支持棒８を挿入するための開口２３が形成されている。 FIG. 13 shows a configuration example of the sealing member 9 on the reflective electrode side mentioned in Patent Document 1. The configuration of the seal member 6 is similar to that of the seal member 9, although the shape is different. Therefore, only the structure of the seal member 9 will be described here.
The seal member 9 is attached to the plasma chamber 2 by fastening bolts and nuts with the surface 22 of the seal member 9 in contact with the outer wall surface of the plasma chamber 2.
A hole equivalent to the bolt insertion hole 21 of the seal member 9 is formed in the wall surface of the plasma chamber 2 (not shown). A bolt is inserted from the outside to the inside of the plasma chamber 2 through this hole, and is screwed into a nut on the inner wall of the plasma chamber 2.
This seal member 9 includes a cylindrical space, and a plurality of ring-shaped protrusions 24 are provided in the space to reduce the conductance of the gas. Further, an opening 23 for inserting the reflective electrode support rod 8 is formed in the same space.

米国特許公開公報ＵＳ２００８／０２３０７１３United States Patent Publication US2008/0230713

特許文献１のシール部材９の構成であれば、ガスの流出を防止することはできるが、反射電極支持棒８と開口２３との間には隙間が形成されているため、この隙間から少量のガスが流出する。
そこで、本発明では、より効果的にプラズマ室からのガス漏れを低減し、ガスの利用効率の向上を図ることのできるイオン源を提供することを期初の課題とする。 Although the configuration of the sealing member 9 of Patent Document 1 can prevent gas from flowing out, since a gap is formed between the reflective electrode support rod 8 and the opening 23, a small amount of gas may leak from this gap. Gas escapes.
Therefore, an initial objective of the present invention is to provide an ion source that can more effectively reduce gas leakage from a plasma chamber and improve gas utilization efficiency.

イオン源は、
プラズマ室に形成された開口を通じて、前記プラズマ室の壁面と物理的に非接触な状態でプラズマ室内に配置された部材を支持する支持部材と、
前記開口から前記プラズマ室の外部に前記プラズマ室内のガスが流出することを防止するための筒状のシール部材と、を有するイオン源で、
前記シール部材の軸方向で前記シール部材の一端が前記支持部材に固定されているとともに、前記シール部材の他端が、前記シール部材の径方向の少なくとも一部で、前記開口が形成された前記プラズマ室の壁面と重なっている。 The ion source is
A support member that supports a member disposed in the plasma chamber through an opening formed in the plasma chamber without physically contacting the wall surface of the plasma chamber;
An ion source comprising: a cylindrical sealing member for preventing gas in the plasma chamber from flowing out from the opening to the outside of the plasma chamber;
One end of the seal member is fixed to the support member in the axial direction of the seal member, and the other end of the seal member has the opening formed in at least a portion of the seal member in the radial direction. It overlaps with the wall of the plasma chamber.

上記構成のイオン源であれば、シール部材の軸方向でシール部材の一端が支持部材に固定されているので、特許文献１で問題としていたガス流出の原因となる隙間がなくなる、または極力小さなものにすることが可能となる。
これにより、隙間起因のガス流出が減り、ガスの利用効率が向上する。
また、シール部材の軸方向において、シール部材の他端が、シール部材の径方向の少なくとも一部で、開口が形成されたプラズマ室の壁面と重なる構成とすることで、重なり部分が入れ子構造となり、プラズマ室の外壁面に沿ったガスの流出も防止することができる。 With the ion source having the above configuration, one end of the seal member is fixed to the support member in the axial direction of the seal member, so the gap that causes gas outflow, which was a problem in Patent Document 1, is eliminated or minimized. It becomes possible to
This reduces gas outflow due to gaps and improves gas utilization efficiency.
In addition, in the axial direction of the seal member, the other end of the seal member overlaps the wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed at least in a radial direction of the seal member, so that the overlapping portion has a nested structure. , Gas outflow along the outer wall surface of the plasma chamber can also be prevented.

具体的な固定構造としては、
前記シール部材の一端と前記支持部材にはネジ部が形成されており、
各部材のネジ部を用いて部材同士を螺合することで、前記シール部材の一端が前記支持部材に固定されている構造とすることが望ましい。 The specific fixed structure is as follows:
A threaded portion is formed at one end of the sealing member and the supporting member,
It is preferable that one end of the sealing member is fixed to the support member by screwing the members together using threaded portions of each member.

上記構成であれば、ネジの開け閉めでシール部材の位置調整が可能となる等、シール部材の取り付けが簡便となる。 With the above configuration, the position of the seal member can be adjusted by opening and closing the screw, and the attachment of the seal member becomes easy.

より望ましくは、前記シール部材の他端が、前記シール部材の径方向の全周で、前記開口が形成された前記プラズマ室の壁面と重なっている。 More desirably, the other end of the sealing member overlaps the entire radial circumference of the sealing member with a wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed.

上記構成であれば、プラズマ室の外壁面に沿ったガスの流出をより効果的に防止することができる。 With the above configuration, it is possible to more effectively prevent gas from flowing out along the outer wall surface of the plasma chamber.

具体的なプラズマ室の外壁面に沿ったガスの流出を防止する構造としては、
前記開口が形成された前記プラズマ室の壁面は溝部を備えており、
前記シール部材の他端が前記溝部に配置される構造が挙げられる。 Specifically, the structure to prevent gas from flowing out along the outer wall of the plasma chamber is as follows:
The wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed is provided with a groove,
A structure may be mentioned in which the other end of the sealing member is arranged in the groove.

上記構造であれば、追加部材や難しい加工が必要なく、低コスト化を図ることができる。 With the above structure, there is no need for additional members or difficult processing, and cost reduction can be achieved.

シール部材の取り付けをより簡便に行うには、
前記溝部が円環状を成し、前記シール部材が円筒状を成す構成とすることが望ましい。 To make installing the seal member easier,
It is preferable that the groove portion has an annular shape and the seal member has a cylindrical shape.

上記構成であれば、シール部材の軸方向における他端をプラズマ室の壁面の溝に配置しつつ、シール部材を回転させてシール部材の軸方向における位置調整を行うことが可能となる。 With the above configuration, it is possible to adjust the position of the seal member in the axial direction by rotating the seal member while arranging the other end of the seal member in the axial direction in the groove on the wall surface of the plasma chamber.

シール部材の軸方向でシール部材の一端が支持部材に固定されているので、特許文献１で問題としていたガス流出の原因となる隙間がなくなる、または極力小さなものにすることが可能となる。
これにより、隙間起因のガス流出が減り、ガスの利用効率が向上する。
また、シール部材の軸方向において、シール部材の他端が、シール部材の径方向の少なくとも一部で、開口が形成されたプラズマ室の壁面と重なる構成とすることで、重なり部分が入れ子構造となり、プラズマ室の外壁面に沿ったガスの流出も防止することができる。 Since one end of the seal member is fixed to the support member in the axial direction of the seal member, the gap that causes gas outflow, which was a problem in Patent Document 1, can be eliminated or made as small as possible.
This reduces gas outflow due to gaps and improves gas utilization efficiency.
In addition, in the axial direction of the seal member, the other end of the seal member overlaps the wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed at least in a radial direction of the seal member, so that the overlapping portion has a nested structure. , Gas outflow along the outer wall surface of the plasma chamber can also be prevented.

イオン源の構成例を示す模式的断面図Schematic cross-sectional diagram showing an example of the configuration of an ion source 図１に示すＣ１部位を拡大した模式的断面図A schematic cross-sectional view enlarging the C1 portion shown in Figure 1 図２に記載の主要部材を分解したときの状態を示す斜視図A perspective view showing the state when the main components shown in Figure 2 are disassembled. 図１に示すＣ２部位を拡大した模式的断面図A schematic cross-sectional view enlarging the C2 portion shown in Figure 1 図４に記載の主要部材を分解したときの状態を示す斜視図A perspective view showing the state when the main components shown in FIG. 4 are disassembled. シール部材に係る変形例を示す模式図（Ａ）ＺＸ平面での模式的断面図（Ｂ）ＹＺ平面での模式的平面図Schematic diagram showing a modified example of the seal member (A) Schematic sectional view on the ZX plane (B) Schematic plan view on the YZ plane シール部材に係る別の変形例を示す模式図（Ａ）ＺＸ平面での模式的断面図（Ｂ）ＹＺ平面での模式的平面図Schematic diagram showing another modified example of the sealing member (A) Schematic sectional view on the ZX plane (B) Schematic plan view on the YZ plane シール部材に係る他の変形例を示す模式図（Ａ）ＺＸ平面での模式的断面図（Ｂ）ＹＺ平面での模式的平面図Schematic diagram showing another modified example of the seal member (A) Schematic sectional view on the ZX plane (B) Schematic plan view on the YZ plane シール部材に係る他の変形例を示す斜視図A perspective view showing another modification example of the seal member. シール部材に係る他の変形例を示す模式的断面図（Ａ）プラズマ室壁面とシール部材他端との入れ子構造に係る変形例（Ｂ）シール部材一端の構造に係る変形例（Ｃ）シール部材一端の構造に係る別の変形例Schematic sectional view showing another modification of the seal member (A) Modification of the nested structure between the plasma chamber wall surface and the other end of the seal member (B) Modification of the structure of one end of the seal member (C) Seal member Another modification of the structure at one end シール部材の固定構造に係る変形例を示す模式的断面図A schematic cross-sectional view showing a modified example of the fixing structure of the seal member. 従来技術のイオン源の構成を示す模式的断面図Schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional ion source 従来技術のシール部材の構成を示す斜視図A perspective view showing the configuration of a conventional sealing member.

図１は本発明に係るイオン源３１の構成例を示す模式的断面図である。図１２と符号が共通する部材は、同一の構成である。図１の構成では、図１２で反射電極が取り付けられていた場所にスパッタターゲット３４が設けられている。図１２の構成との主な違いは、カソード４側のシール部材３２とスパッタターゲット３４側のシール部材３３の構造と、カソードホルダ５０とターゲット支持棒３５の構造である。
スパッタターゲット３４側の要部Ｃ１とカソード４側の要部Ｃ２に関し、図２乃至図５を用いて以下に詳細を説明する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an ion source 31 according to the present invention. Components having the same reference numerals as those in FIG. 12 have the same configuration. In the configuration of FIG. 1, a sputter target 34 is provided at the location where the reflective electrode was attached in FIG. 12. The main differences from the configuration in FIG. 12 are the structures of the seal member 32 on the cathode 4 side and the seal member 33 on the sputter target 34 side, and the structures of the cathode holder 50 and target support rod 35.
The details of the main part C1 on the sputter target 34 side and the main part C2 on the cathode 4 side will be explained below using FIGS. 2 to 5.

図２は、図１のＣ１部位を拡大した模式的断面図である。プラズマ室２は６枚の板から構成されているが、図２は要部を拡大した断面図であるため、図には一部の壁面（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）のみが描かれている。なお、図示される壁面２Ｂには、図１のイオン引出し口１１が形成されている。 FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of the C1 portion in FIG. The plasma chamber 2 is composed of six plates, but since FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main parts, only some of the wall surfaces (2A, 2B, 2C) are depicted in the figure. Note that the ion extraction port 11 shown in FIG. 1 is formed in the illustrated wall surface 2B.

スパッタターゲット３４は締結部Ｓ３でターゲットホルダ３６にネジ止めされていて、ターゲットホルダ３６は締結部Ｓ２でターゲット支持棒３５にネジ止めされている。
ターゲット支持棒３５は、プラズマ室２の開口２ＡＨを通して、プラズマ室２の外部からスパッタターゲット３４を支持するための部材で、スパッタターゲット３４と反対側の端部はボルトナットからなる締結具３８でクランプ部材３７に固定されている。 The sputter target 34 is screwed to a target holder 36 at a fastening portion S3, and the target holder 36 is screwed to a target support rod 35 at a fastening portion S2.
The target support rod 35 is a member for supporting the sputter target 34 from outside the plasma chamber 2 through the opening 2AH of the plasma chamber 2, and the end opposite to the sputter target 34 is clamped with a fastener 38 made of bolts and nuts. It is fixed to member 37.

本発明のスパッタターゲット３４側のシール部材３３は円筒状の部材であり、軸方向（図の上下方向）の一端３３Ｅ２が締結部Ｓ１でターゲット支持棒３５にネジ止めされている。
一方、シール部材３３の軸方向（図の上下方向）における他端３３Ｅ１は、壁面２Ａに形成された環状の溝部Ｇ１内に配置されている。より望ましくは、シール部材３３の軸方向で壁面２Ａの溝部Ｇ１の底にシール部材３３の他端３３Ｅ１の先端が当接するように、締結部Ｓ１でターゲット支持棒３５に対するシール部材３３の位置調整が実施される。
環状の溝部Ｇ１と円筒状のシール部材３３の組み合わせであれば、ターゲット支持棒３５を固定した後で、シール部材３３を回転することで上述したシール部材３３のネジ止めによる位置調整が可能となる。
なお、シール部材３３及び後述するシール部材３２は耐熱性、腐食性が高いＡｌ２Ｏ３やＢＮ等の絶縁材料で構成されている。 The seal member 33 on the side of the sputter target 34 of the present invention is a cylindrical member, and one end 33E2 in the axial direction (vertical direction in the figure) is screwed to the target support rod 35 at a fastening portion S1.
On the other hand, the other end 33E1 of the sealing member 33 in the axial direction (vertical direction in the figure) is arranged in an annular groove G1 formed in the wall surface 2A. More preferably, the position of the seal member 33 relative to the target support rod 35 is adjusted at the fastening portion S1 so that the tip of the other end 33E1 of the seal member 33 contacts the bottom of the groove G1 of the wall surface 2A in the axial direction of the seal member 33. Implemented.
With the combination of the annular groove G1 and the cylindrical seal member 33, the position of the seal member 33 can be adjusted by screwing as described above by rotating the seal member 33 after fixing the target support rod 35. .
Note that the seal member 33 and the seal member 32 described later are made of an insulating material such as Al 2 O 3 or BN, which has high heat resistance and corrosion resistance.

図３は、図２に記載の主要部材を分解したときの状態を示す斜視図である。図示される一点鎖線は部材間の連結関係を示しており、後述する他の図面においても同様である。
ターゲット支持棒３５には、ネジ部Ｓ１１、Ｓ２１が形成されている。シール部材３３の軸方向における一端３３Ｅ２には、ターゲット支持棒３５のネジ部Ｓ１１に対応するネジ部Ｓ１２が形成されている。また、ターゲットホルダ３６には、ターゲット支持棒３５のネジ部Ｓ２１に対応するネジ部Ｓ２２が形成されている。
図２のクランプ部材３７は、図３に示される２つのクランプバー３７Ａ、３７Ｂで構成されている。クランプバー３７Ａ、３７Ｂの所定部位にターゲット支持棒３５の端部を挟み込み、ボルト３８Ａ、ナット３８Ｂからなる締結具で２つのクランプバーを締め付けることでターゲット支持棒３５を固定している。 FIG. 3 is a perspective view showing the main components shown in FIG. 2 in an exploded state. The illustrated dashed-dotted lines indicate connection relationships between members, and the same applies to other drawings to be described later.
The target support rod 35 is formed with threaded portions S11 and S21. A threaded portion S12 corresponding to the threaded portion S11 of the target support rod 35 is formed at one end 33E2 of the seal member 33 in the axial direction. Further, the target holder 36 is formed with a threaded portion S22 corresponding to the threaded portion S21 of the target support rod 35.
The clamp member 37 in FIG. 2 is composed of two clamp bars 37A and 37B shown in FIG. 3. The target support rod 35 is fixed by sandwiching the ends of the target support rod 35 between predetermined portions of the clamp bars 37A and 37B, and tightening the two clamp bars with a fastener consisting of a bolt 38A and a nut 38B.

上述した構成のシール部材３３であれば、シール部材３３の軸方向でシール部材３３の一端３３Ｅ２がターゲット支持棒３５に固定されているので、特許文献１で問題としていたガス流出の原因となる隙間をなくすことが可能となる。
また、シール部材３３の軸方向において、シール部材３３の他端３３Ｅ１が、シール部材３３の径方向の全周で、プラズマ室の壁面２Ａと重なっていることで、重なり部分が入れ子構造となり、プラズマ室２の外壁面に沿ったガスの流出も十分に防止することができる。
これらの構造によって、特許文献１の構成に比べてガスの利用効率が向上する。 With the seal member 33 having the above-described configuration, one end 33E2 of the seal member 33 is fixed to the target support rod 35 in the axial direction of the seal member 33, so that there is no gap that causes gas outflow, which is a problem in Patent Document 1. It becomes possible to eliminate
In addition, in the axial direction of the seal member 33, the other end 33E1 of the seal member 33 overlaps the wall surface 2A of the plasma chamber over the entire circumference of the seal member 33 in the radial direction, so that the overlapping portion has a nested structure, and the plasma Gas outflow along the outer wall surface of the chamber 2 can also be sufficiently prevented.
These structures improve gas utilization efficiency compared to the structure of Patent Document 1.

上述した実施形態は、スパッタターゲット３４側のシール部材３３についてのものであったが、カソード４側のシール部材３２についても同様の構成を採用し、ガスの利用効率の向上を図ることができる。 Although the embodiment described above concerns the seal member 33 on the sputter target 34 side, a similar configuration can be adopted for the seal member 32 on the cathode 4 side to improve gas utilization efficiency.

図４は、図１に示すＣ２部位を拡大した模式的断面図である。
カソード４は、円柱状をしており、大径部と小径部を有している。カソード４の小径部には窪みがあり、この窪みに環状のワイヤーＷが取り付けられることでカソードホルダ５０にカソード４が支持されている。
カソードホルダ５０はクランプ部材３９に締結具３８を用いて固定されており、クランプ部材３９は絶縁部材４１を介してクランプ部材４０に取り付けられている。
クランプ部材４０は、カソード４と所定距離離間させた状態で締結具３８を用いてフィラメント３を固定支持する部材である。 FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of the C2 portion shown in FIG.
The cathode 4 has a cylindrical shape and has a large diameter part and a small diameter part. The small diameter portion of the cathode 4 has a depression, and the cathode 4 is supported by the cathode holder 50 by attaching an annular wire W to the depression.
The cathode holder 50 is fixed to the clamp member 39 using a fastener 38, and the clamp member 39 is attached to the clamp member 40 via an insulating member 41.
The clamp member 40 is a member that fixes and supports the filament 3 using the fastener 38 while being spaced apart from the cathode 4 by a predetermined distance.

カソードホルダ５０は、プラズマ室２の壁面２Ｄに形成された開口２ＤＨを通してプラズマ室２の外部からカソード４を支持する部材であり、前述の実施形態で言うところのターゲット支持棒３５と同様の支持部材である。このカソードホルダ５０に対して、小径部と大径部を有する概略円筒状のシール部材３２の軸方向（図の上下方向）における一端３２Ｅ２が締結部Ｓ４でネジ止めされている。
また、シール部材３２の軸方向（図の上下方向）における他端３２Ｅ１はプラズマ室２の壁面２Ｄに形成された環状の溝部Ｇ２に配置されている。より望ましくは、シール部材３２の軸方向で壁面２Ｄの溝部Ｇ２の底にシール部材３２の他端３２Ｅ１の先端が当接するように、締結部Ｓ４でカソードホルダ５０に対するシール部材３２のネジ止めによりシール部材３２の位置調整が実施される。
スパッタターゲット３４側のシール部材３３と同様に、このシール部材３２の位置調整についても、円筒形状のシール部材３２と環状の溝部Ｇ２との組み合わせから、各部の組付けを終えた後でシール部材３２の位置調整を実施することが可能となる。 The cathode holder 50 is a member that supports the cathode 4 from the outside of the plasma chamber 2 through the opening 2DH formed in the wall surface 2D of the plasma chamber 2, and is a support member similar to the target support rod 35 in the above embodiment. It is. One end 32E2 in the axial direction (vertical direction in the figure) of a generally cylindrical seal member 32 having a small diameter portion and a large diameter portion is screwed to the cathode holder 50 by a fastening portion S4.
Further, the other end 32E1 of the seal member 32 in the axial direction (vertical direction in the figure) is arranged in an annular groove G2 formed in the wall surface 2D of the plasma chamber 2. More preferably, the sealing member 32 is screwed to the cathode holder 50 at the fastening portion S4 so that the tip of the other end 32E1 of the sealing member 32 contacts the bottom of the groove G2 of the wall surface 2D in the axial direction of the sealing member 32. Position adjustment of member 32 is performed.
As with the seal member 33 on the sputter target 34 side, the position of the seal member 32 can be adjusted from the combination of the cylindrical seal member 32 and the annular groove G2 after each part is assembled. It becomes possible to carry out position adjustment.

図５は、図４に記載の主要部材を分解したときの状態を示す斜視図である。これまでに説明した図に記載の部材と共通する部材については同一の符号を使用しているため、その説明は省略する。
プラズマ室２を構成する壁面２Ｄにはカソードホルダ５０とこれに支持されるカソード４が挿通される開口２ＤＨが形成されている。カソードホルダ５０は、カソード４を支持している側と反対側の端部が２つのクランプバー３９Ａ、３９Ｂの間に配置され、締結具３８でクランプバー３９Ａ、３９Ｂを締め付けることで各クランプバー３９Ａ、３９Ｂの間に固定されている。
カソードホルダ５０が固定されている側の端部にはネジ部Ｓ４１が形成されており、このネジ部Ｓ４１とシール部材３２の一端３２Ｅ２に形成されたネジ部Ｓ４２とが螺合することで、シール部材３２がカソードホルダ５０に取り付けられる。 FIG. 5 is a perspective view showing the main components shown in FIG. 4 in an exploded state. Since the same reference numerals are used for the members common to those shown in the figures described above, the explanation thereof will be omitted.
An opening 2DH through which a cathode holder 50 and a cathode 4 supported by the cathode holder 50 are inserted is formed in a wall surface 2D constituting the plasma chamber 2. The end of the cathode holder 50 opposite to the side supporting the cathode 4 is disposed between the two clamp bars 39A, 39B, and by tightening the clamp bars 39A, 39B with the fastener 38, each clamp bar 39A , 39B.
A threaded portion S41 is formed at the end on the side where the cathode holder 50 is fixed, and when this threaded portion S41 and the threaded portion S42 formed at one end 32E2 of the sealing member 32 are screwed together, a seal is formed. Member 32 is attached to cathode holder 50 .

フィラメント３は２本の脚を有し、各脚はクランプバー４０Ａ、４０Ｂに形成された貫通孔に挿入されている。各クランプバー４０Ａ、４０Ｂは板４０Ｃを取り付けるための空間を有しており、板４０Ｃを締結具３８で締め付けることでフィラメント３の各脚を各クランプバー４０Ａ、４０Ｂに固定するように構成されている。 The filament 3 has two legs, and each leg is inserted into a through hole formed in the clamp bars 40A, 40B. Each clamp bar 40A, 40B has a space for attaching a plate 40C, and is configured to fix each leg of the filament 3 to each clamp bar 40A, 40B by tightening the plate 40C with a fastener 38. There is.

上述した実施形態では、プラズマ室２を構成する壁面に環状の溝部を形成し、ここに円筒状のシール部材の端部を配置する構成であったが、本発明で想定される構成はこの構成に限られるものではない。
以下、シール部材とシール部材の端部が配置される壁面の構成についての変形例を説明する。
スパッタターゲット３４側のシール部材３３とプラズマ室２を構成する壁面２Ａの構成についての変形例と、カソードホルダ５０側のシール部材３２とプラズマ室２を構成する壁面２Ｄの構成についての変形例とは、類似しており、要となる構成は同一である。
この点から、以下の変形例の説明ではスパッタターゲット３４側の構成だけについて説明するが、同様の構成はカソードホルダ５０側にも適用できる。 In the embodiment described above, an annular groove is formed in the wall surface constituting the plasma chamber 2, and the end of the cylindrical sealing member is disposed therein. However, the configuration envisaged in the present invention is based on this configuration. It is not limited to.
Hereinafter, a modification of the structure of the sealing member and the wall surface on which the end portion of the sealing member is arranged will be described.
What is a modified example of the configuration of the sealing member 33 on the sputter target 34 side and the wall surface 2A that configures the plasma chamber 2, and a modified example of the configuration of the sealing member 32 on the cathode holder 50 side and the wall surface 2D that configures the plasma chamber 2? , are similar and have the same essential structure.
From this point of view, in the following description of the modification, only the configuration on the sputter target 34 side will be described, but a similar configuration can also be applied to the cathode holder 50 side.

図６は、シール部材３３に係る第一の変形例を示す模式図である。図６（Ａ）はＺＸ平面での模式的断面図を示し、図６（Ｂ）はＹＺ平面での模式的平面図を示している。
これまでの実施形態では、プラズマ室２を構成する壁面２Ａの表面を部分的に削って環状の溝部Ｇ１を形成していたが、図６（Ａ）に描かれているように、壁面２Ａを部分的に突出させて環状の溝部Ｇ１を形成するようにしてもよい。
なお、壁面２Ａの溝部Ｇ１の形成にあたっては、壁面２Ａを削り出しで形成してもいいが、壁面２Ａに別部材を取り付けて突出部位を形成するようにしてもよい。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a first modification example of the seal member 33. FIG. 6(A) shows a schematic cross-sectional view on the ZX plane, and FIG. 6(B) shows a schematic plan view on the YZ plane.
In the previous embodiments, the annular groove G1 was formed by partially scraping the surface of the wall surface 2A constituting the plasma chamber 2, but as shown in FIG. 6(A), the wall surface 2A is The annular groove G1 may be formed by partially protruding.
In addition, in forming the groove part G1 of the wall surface 2A, the wall surface 2A may be formed by cutting out the wall surface 2A, but a separate member may be attached to the wall surface 2A to form a protruding portion.

図７は、シール部材３３に係る第二の変形例を示す模式図である。図７（Ａ）はＺＸ平面での模式的断面図を示し、図７（Ｂ）はＹＺ平面での模式的平面図を示している。
これまでの実施形態との違いは、環状の溝部Ｇ１の代わりに、壁面２Ａに環状の突起部２Ａ１を形成し、その内側にシール部材３３の軸方向（Ｘ方向）における他端３３Ｅ１を配置している。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a second modification example of the seal member 33. FIG. 7(A) shows a schematic cross-sectional view on the ZX plane, and FIG. 7(B) shows a schematic plan view on the YZ plane.
The difference from the previous embodiments is that instead of the annular groove G1, an annular protrusion 2A1 is formed on the wall surface 2A, and the other end 33E1 of the seal member 33 in the axial direction (X direction) is arranged inside the annular protrusion 2A1. ing.

この構成でも先の実施形態の構成と同じく、シール部材３２の径方向（Ｚ方向）において、シール部材３３の軸方向（Ｘ方向）における他端３３Ｅ１が突起部２Ａ１と重なる、換言すれば入れ子構造になるため、壁面２Ａとシール部材３３の間からガスが流出することを防止することができる。
なお、突起部２Ａ１は壁面２Ａと別部材で構成してもいい。また、図７の突起部２Ａ１を形成する際に、壁面２Ａのシール部材３３と対向する中央部分のみを削って突起部２Ａ１を形成するようにしてもよい。
さらに、突起部２Ａ１をシール部材３３の他端３３Ｅ１の外側に配置する構成に代えて、突起部２Ａ１をシール部材３３の他端３３Ｅ１の内側に配置する構成にしてもよく、同等の効果を奏することができる。 In this configuration, the other end 33E1 in the axial direction (X direction) of the seal member 33 overlaps with the projection 2A1 in the radial direction (Z direction) of the seal member 32, in other words, a nested structure is formed, as in the configuration of the previous embodiment. Therefore, gas can be prevented from flowing out between the wall surface 2A and the seal member 33.
In addition, the protrusion 2A1 may be constructed from a separate member from the wall surface 2A. Further, when forming the protrusion 2A1 in FIG. 7, the protrusion 2A1 may be formed by cutting only the central portion of the wall surface 2A facing the seal member 33.
Furthermore, instead of the configuration in which the protrusion 2A1 is disposed outside the other end 33E1 of the seal member 33, a configuration in which the protrusion 2A1 is disposed inside the other end 33E1 of the seal member 33 may be adopted, and the same effect can be achieved. be able to.

図８は、シール部材３３に係る第三の変形例を示す模式図である。図８（Ａ）はＺＸ平面での模式的断面図を示し、図８（Ｂ）はＹＺ平面での模式的平面図を示している。
これまでの実施形態との違いは、図８（Ｂ）に描かれているように、突起部２Ａ１を部分的に形成している点にある。図８のように突起部２Ａ１を部分的に形成する構成であっても、突起部２Ａ１が形成されている部位については先の実施形態で述べたガス流出を防止する効果を奏することができる。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a third modification example of the seal member 33. FIG. 8(A) shows a schematic cross-sectional view on the ZX plane, and FIG. 8(B) shows a schematic plan view on the YZ plane.
The difference from the previous embodiments is that the protrusion 2A1 is partially formed as shown in FIG. 8(B). Even with a configuration in which the protrusion 2A1 is partially formed as shown in FIG. 8, the effect of preventing gas outflow described in the previous embodiment can be achieved in the region where the protrusion 2A1 is formed.

図９は、シール部材３３に係る第四の変形例を示す斜視図である。
これまでの実施形態では、壁面２Ａに形成された環状の溝部Ｇ１にシール部材３３の他端３３Ｅ１を配置する構成であったが、図９に描かれているように、溝部Ｇ１の形状を矩形状とし、そこに角筒形状をしたシール部材３３の他端３３Ｅ１を配置する構成にしてもよい。
なお、この構成の場合、物理的な干渉が起きることから、ターゲット支持棒３５を固定した後で、溝部Ｇ１にシール部材３３の他端３３Ｅ１が配置された状態でシール部材３３を回転させてシール部材３３の位置調整を行うことは不可能となる。
このことから、先にターゲット支持棒３５に対するシール部材３３の取り付け位置の調整を実施した後で、ターゲット支持棒３５の位置を固定することになる。 FIG. 9 is a perspective view showing a fourth modification example of the seal member 33.
In the previous embodiments, the other end 33E1 of the seal member 33 was arranged in the annular groove G1 formed in the wall surface 2A, but as shown in FIG. The other end 33E1 of the sealing member 33 having a rectangular cylinder shape may be disposed therein.
In addition, in the case of this configuration, since physical interference occurs, after fixing the target support rod 35, the seal member 33 is rotated with the other end 33E1 of the seal member 33 disposed in the groove G1 to perform sealing. It becomes impossible to adjust the position of the member 33.
For this reason, the position of the target support rod 35 is fixed after first adjusting the attachment position of the seal member 33 to the target support rod 35.

図１０は、シール部材に係る第五の変形例を示す模式的断面図である。図１０（Ａ）はプラズマ室２の壁面２Ａとシール部材３３の他端３３Ｅ１との入れ子構造に係る変形例であり、図１０（Ｂ）はシール部材３３の一端３３Ｅ２の構造に係る変形例である。また、図１０（Ｃ）はシール部材３３の一端３３Ｅ２の構造に係る別の変形例である。 FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a fifth modification example of the sealing member. FIG. 10(A) shows a modified example of the nested structure between the wall surface 2A of the plasma chamber 2 and the other end 33E1 of the sealing member 33, and FIG. 10(B) shows a modified example of the structure of the one end 33E2 of the sealing member 33. be. Moreover, FIG. 10(C) shows another modified example of the structure of one end 33E2 of the seal member 33.

図１０（Ａ）に描かれているように、環状の溝部Ｇ１をシール部材３３の他端３３Ｅ１に形成しておき、ここに壁面２Ａの突起部２Ａ１を配置する構成にしてもよい。
これまでの実施形態ではシール部材３３の一端３３Ｅ２を部分的にシール部材３３の外側に突出させていたが、図１０（Ｂ）に描かれているように、一端３３Ｅ２の厚みを増し、突出部位をなくしシール部材３３の一端３３Ｅ２を面一としてもよい。ただし、材料費の観点からは、図１０（Ａ）や後述する図１０（Ｃ）のように一端３３Ｅ２を突出させた構造を用いる方が望ましい。
さらに、図１０（Ｃ）に描かれているように、シール部材３３の一端３３Ｅ２を部分的にシール部材３３の内側に突出させる構成にしてもよい。
なお、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）の構成を採用する場合、シール部材３３の他端３３Ｅ１と壁面２Ａの構成は必ずしも図示される構成を採用する必要はなく、これまでの実施形態で説明した様々な構成を採用してもよい。 As illustrated in FIG. 10(A), an annular groove G1 may be formed at the other end 33E1 of the sealing member 33, and the protrusion 2A1 of the wall surface 2A may be arranged here.
In the previous embodiments, one end 33E2 of the seal member 33 was partially protruded outside the seal member 33, but as shown in FIG. 10(B), the thickness of the one end 33E2 is increased, and the protruding portion Alternatively, one end 33E2 of the sealing member 33 may be made flush with the other end 33E2. However, from the viewpoint of material costs, it is preferable to use a structure in which one end 33E2 protrudes, as shown in FIG. 10(A) and FIG. 10(C), which will be described later.
Furthermore, as illustrated in FIG. 10(C), one end 33E2 of the seal member 33 may be configured to partially protrude inside the seal member 33.
Note that when adopting the configurations shown in FIGS. 10(B) and 10(C), the configurations of the other end 33E1 of the sealing member 33 and the wall surface 2A do not necessarily need to be the configuration shown in the figures, and are different from those in the previous embodiments. The various configurations described above may be adopted.

これまでの実施形態では、シール部材３３をターゲット支持棒３５にネジ止めする構成を挙げていたが、両部材の固定については図１１に示す構成を採用してもよい。
図１１では、ターゲット支持棒３５に溝部Ｇ３を形成し、シール部材３３の一端３３Ｅ２に形成された突起部４２を嵌合する構成が採用されている。
このような固定構造を採用しても、特許文献１で問題にしていた隙間がなくなるため、特許文献１に比べて高いガスの流出防止効果を得ることが出来る。
なお、一端３３Ｅ２に形成される突起部４２は環状の突起であってもいいが、周方向において部分的に突出した構成であってもよい。さらに、溝部Ｇ３と突起部４２を形成する部材を反対にしておいてもいい。つまり、溝部Ｇ３をシール部材３３の一端３３Ｅ２に形成し、ターゲット支持棒３５に突起部４２を形成しておいてもいい。 In the previous embodiments, the seal member 33 is screwed to the target support rod 35, but the structure shown in FIG. 11 may be adopted for fixing both members.
In FIG. 11, a configuration is adopted in which a groove G3 is formed in the target support rod 35, and a protrusion 42 formed at one end 33E2 of the seal member 33 is fitted therein.
Even if such a fixing structure is adopted, the gap that was a problem in Patent Document 1 is eliminated, so that a higher gas outflow prevention effect can be obtained compared to Patent Document 1.
Note that the protrusion 42 formed at the one end 33E2 may be an annular protrusion, or may be partially protruded in the circumferential direction. Furthermore, the members forming the groove G3 and the protrusion 42 may be reversed. That is, the groove G3 may be formed at one end 33E2 of the sealing member 33, and the protrusion 42 may be formed on the target support rod 35.

その他、前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
例えば、本発明の実施形態では、カソード４に対向した位置にスパッタターゲット３４を配置した構成を採用していたが、スパッタターゲット３４に代えて、特許文献１と同様の反射電極を配置する構成にも適用できる。
また、これまでの実施形態では、２つのシール部材３２、３３を備える構成について説明したが、本発明のイオン源３１はいずれか一方のシール部材を備える構成であってもよい。そのような構成であっても、シール部材単独でみたときのガスの流出防止効果は従来技術よりも優れている。 In addition, it goes without saying that various improvements and changes may be made in addition to those described above without departing from the gist of the present invention.
For example, in the embodiment of the present invention, a configuration in which the sputter target 34 is disposed at a position facing the cathode 4 is adopted, but in place of the sputter target 34, a configuration in which a reflective electrode similar to Patent Document 1 is disposed is adopted. can also be applied.
Further, in the embodiments so far, a configuration including two seal members 32 and 33 has been described, but the ion source 31 of the present invention may have a configuration including either one of the seal members. Even with such a configuration, the gas outflow prevention effect when viewed from the sealing member alone is superior to that of the prior art.

２ プラズマ室
２ＡＨ、２ＤＨ 開口
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ プラズマ室の壁面
３２、３３ シール部材
３１ イオン源
３５、５０ 支持部材（ターゲット支持棒、カソードホルダ） 2 Plasma chambers 2AH, 2DH Openings 2A, 2B, 2C, 2D Plasma chamber walls 32, 33 Seal member 31 Ion sources 35, 50 Support member (target support rod, cathode holder)

Claims (4)

プラズマ室に形成された開口を通じて、前記プラズマ室の壁面と物理的に非接触な状態でプラズマ室内に配置された部材を支持する支持部材と、
前記開口から前記プラズマ室の外部に前記プラズマ室内のガスが流出することを防止するための筒状のシール部材と、を有するイオン源で、
前記シール部材の軸方向で前記シール部材の一端が前記支持部材に固定されているとともに、前記シール部材の他端が、前記開口が形成された前記プラズマ室の壁面の一部と入れ子構造を成す、イオン源。 A support member that supports a member disposed in the plasma chamber through an opening formed in the plasma chamber without physically contacting the wall surface of the plasma chamber;
An ion source comprising: a cylindrical sealing member for preventing gas in the plasma chamber from flowing out from the opening to the outside of the plasma chamber;
One end of the seal member is fixed to the support member in the axial direction of the seal member, and the other end of the seal member forms a nested structure with a part of the wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed. , ion source. 前記シール部材の一端と前記支持部材にはネジ部が形成されており、各部材同士を螺合することで、前記シール部材の一端が前記支持部材に固定される、請求項１記載のイオン源。 The ion source according to claim 1, wherein a threaded portion is formed at one end of the seal member and the support member, and one end of the seal member is fixed to the support member by screwing the members together. . 前記開口が形成された前記プラズマ室の壁面は溝部を備えており、
前記シール部材の他端が前記溝部に配置される、請求項１または２に記載のイオン源。 The wall surface of the plasma chamber in which the opening is formed is provided with a groove,
The ion source according to claim 1 or 2 , wherein the other end of the seal member is arranged in the groove. 前記溝部が円環状を成し、前記シール部材が円筒状を成す請求項３記載のイオン源。 4. The ion source according to claim 3 , wherein the groove has an annular shape and the seal member has a cylindrical shape.
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