JPH01235130A - イオン源装置 - Google Patents

イオン源装置

Info

Publication number
JPH01235130A
JPH01235130A JP63059870A JP5987088A JPH01235130A JP H01235130 A JPH01235130 A JP H01235130A JP 63059870 A JP63059870 A JP 63059870A JP 5987088 A JP5987088 A JP 5987088A JP H01235130 A JPH01235130 A JP H01235130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion source
ionization chamber
side wall
cooling gas
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63059870A
Other languages
English (en)
Inventor
Genichi Katagiri
源一 片桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP63059870A priority Critical patent/JPH01235130A/ja
Publication of JPH01235130A publication Critical patent/JPH01235130A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置に代表される。イオンやイ
オンアシストを利用する装置におけるイオン源装置であ
って、詳しくは、イオン種形成のための原料ガスが導入
されてこれをプラズマ化するとともにこのプラズマ中か
らイオン種を外部へ引ぎ出すための引出し口が形成され
たイオン化室と、このイオン化室から前記イオン種引出
し方向と反対の方向に延びる支持部材とを備えてなるイ
オン源ヘッド;前記イオン種引出し方向と軸線方向を同
じくし前記イオン源ヘッドを間隔をおいて取り囲むi筒
状の側壁と該側壁の前記イオン化室反引出し口側端面に
気密に着脱可能にして前記イオン化室を前記支持部材を
介して担持する底面とからなり、前記イオン化室の引出
し口と対向配置され該イオン化室からイオン種を静電的
に引き出す電極系を収容する。真空排気手段を備えた真
空容器と接合されるイオン源真空ハウジング;とを備え
たイオン源装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図4ここの塊イオン源装置の従来の構成例を示す、
原料ガス供給管3を介して導入された原料ガスをプラズ
マ化するイオン化室11は、このプラズマ中からイオン
種を引き出すための引出し口11aを形成されるととも
に、この引出し口側を除いてシールドカバー12により
包囲されている。このシールドカバー12はイオン化室
l】と一体化されてイオン化室11の引出し口側を除く
外周面を形成するとともにこのシールドカバー12から
イオン化室11の反引出し口側方向へ延びる金属製支持
棒13を介して底面5に固定され、従ってこの底面5が
取り付けられる金属製の側壁6とは等電位にあるが、イ
オン化室1】と、このイオン化案内のプラズマ中からイ
オン種を静電的に引き出す電極系2との間には高電圧が
印加されており、シールドカバー12はこの高電圧のも
とにイオン代案表面に形成される電界を緩和する静電シ
ールドの役目を果たすとともに、プラズマ化時に数百度
の高温となるイオン化室1】から周辺部材に与えられる
熱をJ Ntする熱シールドの役目も果たしている。な
お、図中の符号8は側壁6に接合される。無機絶縁材か
らなる真空容器を示し、符号7は冷媒が通る冷却管であ
って側壁6の外周面に多重に巻かれ、イオン化室l】か
ら側壁6に与えられた熱を吸収して側壁6の温度上昇を
抑える。また符号4は原料ガスの流量を1節する原料ガ
ス制御器である。
第5図に従来のイオン源装置の別の例を示す。
この例では、ta系2を収容する真空容器18が金属で
作られて接地電位にあり、このためこの真空容器18と
はぼ同電位にある電極系2との間に高電圧が印加される
イオン化室11.このイオン化室11と一体化されたシ
ールドカバー12およびこのシールドカバー12を底面
5上に支持する金js製の支持筒14からなるイオン源
ヘッド10は底面5とともに金属製の真空容器18に対
し、絶縁側壁16を介して取り付けられている。この絶
縁側1116は、数百度の高温となるイオン化室11に
よって加熱されることのないよう、軸方向に短く形成さ
れ、この短くなった分の長さを金属製の真空容器18が
補い、かつこの補った長さの範囲が冷却管7により冷却
されている。従つて、このイオン源装置においては、イ
オン源ヘッドlOを取り囲む筒状の側壁は、絶縁@壁1
6と、この絶縁側壁16の長さを補う金属製の真空容器
部分18aとからなる側壁ごとなる。な詔、底面5の外
側の面に接して巻かれた冷却管17は底面5と同電位に
あるから、この冷却管17を通る冷媒の供給源装置も当
然のことながら接地電位から絶縁されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように構成された従来のイオン源装置における間
組点は次の通りである。すなわら、かかるイオン源装置
を備えたイオン利用装置を、メンテナンス等のため、内
部を大気開放して点検しよ・)とする際には、運転中に
イオン化室が数百度の高温となっているため、内部部材
の酸化やちり化。
不用ガスの吸着などを避けるため、また、点検員が点検
作業可能となるまで冷却をする必要がある。
しかし、真空空間では気体の密度が極めて小さいため、
気体分子による熱伝導は非常に小さくなる。
また、輻射による伝熱量は温度の4乗に比例するから、
温度がわずかに低下すると伝熱効果が急に小さくなりイ
オン化室の温度降下がなかなか進まなくなる。すなわち
真空空間を介する伝熱では、大きな伝熱面釉を持ち、か
つ互いに非常に近接しているもの同志の間でなければ、
大きな熱流を期待することは困雛である。また金属部、
材を介する熱伝達の場合にも、第4図、第5図にみられ
るように、イオン化室1】からシールドカバー12を介
して底面5へ熱を伝達する役目を果たす支持棒13ある
いは支持筒14の熱流通過断面積は、イ・オン化室1】
もしくはシールドカバー12を機械的に安全に支持する
番こ足る断面積しか有していないから、かかる金属部材
を介した伝熱によるイオン化室1】の冷却効果もさほど
大きくなり得ない。このため、装置の運転中止後、真空
容器の大気開放可能となるまでに、装置により相異はあ
るが、加分ないし2時間を要し、折角高い稼動率すなわ
ち長い連続運転可能時間と、単位時間当りの大きい処理
能力を持ちながらメンテナンスのための待ち時間のため
lこ実質的な稼動率が低下し、これにより、その大きい
処理能力に見合りて未処理前も増すという欠点があった
本発明は、前記従来のイオン源装置の有する欠点に鑑み
、従来のイオン源装置を基本的に変更することなく、装
置の運転中止後急速にイオン源装啜を冷却することがで
き、かつイオン源装置の種類もしくは用途に合わせて冷
却速度を調整することのできる構成のイオン源装置の実
現をその解決すべき課也とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、この発明によれ1.ゼ、イ
オン種形成のための原料ガスが導入されてこれをプラズ
マ化するとともにこのプラズマ中からイオン種を外部へ
引き出すための引出し口が形成されたイオン化室と、こ
のイオン化室から前記イオン種引出し方向と反対の方向
に延びる支持部材とを備えてなるイオン源ヘッド;前記
イオンロ引出し方向と軸線方向を同じくし前記イオン源
ヘッドを間隔をおいて取り囲む筒状の側壁と該側壁の前
記イオン化室反引出し口側端面に気密に着脱可能にして
紬記イオン化室を前記支持部材を介して担持する底面と
からなり、前記イオン化室の引出し口と対向配置され該
イオン化室からイオン種を静電的に引き出す電極系を収
容する。真空排気手段を備えた真空容器と接合されるイ
オン源真空ハウジング:とを備えたイオン源装置の構成
を、前記イオン源真空ハウジングの底面または側壁に、
前記原料ガスのプラズマ化時に温度上昇したイオン化室
を含むイオン源ヘッドをプラズマ化中止後に冷却するた
めの冷却ガスが導入される冷却ガス導入口を設けるとと
もにこの冷却ガス導入口から導入され前記イオン化室を
包囲しつつ前記真空容器内へ流入する冷却ガスの流れが
、前記イオン源真空ハウジング側壁内周面と該側壁内周
面に対向するイオン化室外周面との間の空間で前記真空
排気手段による排気作用に抗して少なくとも所定の静圧
を示すように絞られている構成とするものとする。
〔作用〕
イオン源装置をこのように構成すれば、イオン源真空ハ
ウジングの底面または側壁の導入口からハウジング内へ
導入された冷却ガスの圧力が側壁内周面と該側壁内周面
に対向するイオン化室外周面との間の空間で少なくとも
所定圧方丈で高まり、この圧力に応じた気体分子がこの
空間内に存在するから、この気体分子により、イオン化
室を含むイオン源ヘッドの熱が効果的にga壁側へ伝達
さねこの伝達された熱は側壁外周面に巻かれた冷却管を
流れる冷媒により速やかに持ち去られかつ、この伝熱に
与かった。熱運動の高まった気体分子は、真空排気装置
による排気作用により前記側壁内周面とイオン化室外周
面との間の空隙を通って下流側へ吸い出されるから、前
記空間には常により冷たい冷却ガスが補給され、イオン
源ヘッドは短時間のうちに温度が低下する。
〔実施例〕
8J1図に本発明に基づいて構成されるイオン源装置の
第1の5ili!施例を示す。図において第4図および
第5図と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。
図にみられるように、イオン化室11の外周面を構成す
るシールドカバー12を間隔をおいて包囲する筒状の側
壁あはその軸線方向にシールドカバー12をほばカバー
する長さの範囲で内周面fJ+へ肉厚が増されており、
これにより、側壁内周面とイオン化室外周面との間の空
隙が挾められ、イオン源真空ハウジング加の底面5に設
けられた冷却ガス導入口δを挿通ずる冷却ガス供給管乙
を介しCイオン源真空ハウジング加内へ導入されたたと
えばArなどの不活性ガスからなる冷却ガスが前記空隙
を通過して真空容器19内へ噴出する際の空隙中の流れ
の抵抗が増し、この空隙中で冷却ガスの圧力が上昇する
。一方、この圧力上昇きとも(こ真空容器19内へ噴出
されるガス号も増加して行くから、冷却ガス供給管久を
介して供給されるガスL1と見合ったある圧力で空隙中
の圧力上昇が止まり、以後、空隙中の圧力は一定値を維
持する。
従って空隙中にはこの一定圧力に応じた気体分子が存在
し、この分子がイオン化室外周面から側壁内周面へ熱を
伝達する。そして、この熱伝達lこ与かった。熱運動の
高まった気体分子は空隙中を下流側へ流れて真空容51
9内へ噴出し、代わりに空隙の上流側からより冷たい冷
却ガスが間断なく補給される。なお、シールドカバー1
2と底面5との間の空間も冷却ガスで満たされているか
ら、この空間内のガス分子もイオン源ヘッド1からの熱
伝達ζど寄与し、前記空隙中のガス分子によるイオン化
室1]からの熱伝達効果とあわせ、イオン源へ。
ドlの温度が短時間に低下する。なお、冷却ガス供給管
おの流出端に配されたノズルηは、冷却ガスがイオン源
真空ハウジング加内で一様に広がり、冷却ガスの熱伝達
効率を向上させる役目を果たす。
また、本実施例では、側壁内周面とシールドカバー外周
面との間の空隙を、シールドカバー12と対向する軸方
向長さの範囲のみ側壁あの肉厚を内周面 両側へ増すことにより挾めており、側壁26の残りの部
分の内径はもとの大寸法のままとしているが、これは装
置のメンテナンス時のイオン源装置の着脱作業を従来通
りに容易ならしめるためである。
なお、図中、符号9はイオン源真空ノ・ウジング加内へ
供給される冷却ガスの流量を調節する冷却ガス制御器で
あり、この制御器により冷却ガスの流量を調節すること
により、イオン源ヘッド1の所定温度までの冷却時間を
調整することが可能となる。
第2図に本発明の第2の実施例を示す。図中、第1図、
第4図および第5図と同一部材ζこは同一符号を付し説
明を省略する。
本実施例が第1図の実施例と異なる点は、イオン源真空
ハウジングかの側壁Sのイオン化室引出し口側端部位置
に、写真機などで使用されている絞り機構21aを付加
した点である。すなわち、イオン源真空ハウジング側壁
進部に取り付けた絞り機構2iaでシールドカバー12
を周囲から絞り込む構成とし、イオン源ヘッド1の着脱
作業性を低下させることなく冷却ガスの流出に対する絞
りをイオン化室1】の軸線方向引出し口位置に設定して
、第1の実施例において生ずる。シールドカバー12の
外周面軸方向に沿う圧力勾配をなくすることにより、シ
ールドカバー12と側壁かとの間の空隙に存在する冷却
ガスの量を増し、冷却ガスの流量を一定に保ちながら冷
却時間を短縮しようとするものである。また、ここには
図示しないが、この絞り機構21aは例えば真空内回転
導入機などの機構を介して大気側から操作可能に構成す
ることにより絞り量を可変とし、イオン源ヘッド1の冷
却時間を可調整としている。また、この絞り機構21 
aはイオン源装置の運転中は開放されてイオン源真空ハ
ウジング側壁端部の7ランジ内に格納され、イオン化室
引出し口前面側すなわち電極系24Aの。
イオン種引出しのための電界形成を妨げない。
第3図に本発明の第3の実施例を示す。この実施例は、
冷却ガスの流れに対する絞り面積を高精度に実現するた
めのイオン源装置の構成例を示す。
イオン化ffl 11 、シールドカバー12.全4辺
の支持棒13からなるイオン源ヘッド1を間隔をおいて
包凹する。第1図および第2図に示されるような筒状の
側壁はこれを軸線方向に2分割してベローズを介装する
ことにより伸縮可能に形成されている。
すなわち、第1図および第2図における側壁あの左端部
を構成するフランジ26aを側壁の筒部から切り離し、
この切り離されたフランジ面に種数のスタッド28dを
周方向に間隔をおいて植設するとともにフランジ26a
が切り離された筒部26fの左端面に前記スタッド28
dが挿通する容赦の孔を備えたフランジ2ebを固着し
、7ランジ26a、26bの対向面にベローズ28Cの
両端面をそれぞれ気密に固着する。図中、28eはこの
伸縮可能に構成された側壁の軸方向長さを調節するとと
もに調節後の長さを一定に維持するための固定す、トで
ある。
一方、側壁の右端部を構成するフランジ26Cには中央
部に絞り位置が形成されるとともに絞り面積を零となし
つる絞り機構21bが取り付けられている。第2図の場
合と異なり、絞り位置が中央部に形成されるため、極小
の絞り面積まで精度よく制御することが可能である。
図は、イオン源装置の運転停止後、イオン源ヘッド1冷
却のため、伸縮可能な側壁を軸方向に伸ばしてイオン源
ヘッド1先端を電極系2から引き離し7、この引き離さ
れた空間に絞り機構21bの羽根を挿入して空間を2分
するとともに中央部の絞りを介して連通している状態を
示す。イオン源装置をこのようlこ構成することにより
、イオン源ヘッド1の冷却時間を幅広くかつ精度高く調
整することが可能になる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、イオン種形成の
ための原料ガスが導入されてこれをプラズマ化するとと
もにこのプラズマ中からイオン種を外部へ引き出すため
の引出し口が形成されたイオン化室と、このイオン化室
から前記イオン種引出し方向と反対の方向に延びる支持
部材とを<1えてなるイオン源へラド;前記イオン種引
出し方向と軸線方向を同じくし前記イオン源ヘッドを間
隔をおいて取り囲む筒状の側壁と該側壁の前記、イオン
代案反引出し口側端面に気密Iこ着脱可能にして前記イ
オン化室を前記支持部材を介して担持する底面とからな
り、前記イオン化室の分引出し口と対向配置され該イオ
ン化室からイオン種を静電的に引き出す電極系を収容す
る。真空排気手段を備えた真空容器と接合されるイオン
源真空ハウジンク;とを備えたイオン源装置の構成を、
前2eイオン源真空ハウジングの底面または側壁lこ、
前記原料ガスのプラズマ化時に温度上昇したイオン化室
を含むイオン源ヘッドをプラズマ化中止後に冷却するた
めの冷却ガスが導入される冷却ガス導入口を設けるとと
もにこの冷却ガス導入口から導入され前記イオン化室を
包囲しつつ前記真空容器内へ流入する冷却ガスの流れが
、前記イオン源真空ハウジング側壁内周面と該側壁内周
面に対向する・fオン化室外周面との間の空間で前記真
空排気手段による排気作用に抗して少なくとも所定の静
圧を示すように絞られている構成としたので、イオン源
装置を運転停止して内部を点検する際にイオン源装置の
運転停止後の内部部材すなわちイオン源ヘッド中特に運
転中高温となるイオン化室の冷却が、このイオン化室の
外周面を構成するシールドカバーを介した熱幅射に加え
て、このシールドカバーと側壁との間の空隙中に存在す
る。所定値以上の静圧を有する冷却ガス分子の熱伝達作
用によって行われるため、冷却速度が著しく促進され、
イオン源ヘッドが大気開放可能となるまでの晴間が大幅
に短縮されるから、かかるイオン源装置を備えたイオン
利用装置の稼動率すなわち装置の笑効生産性を著しく向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図はそれぞわ本発明に基づい
て構成されるイオン源装置の第1.第2および第3の実
施例を示す縦断面図、第4図および第5図はそれぞれ従
来のイオン源装置の異なる構成例を示す縦断面図である
。 1.10・・・イオン源ヘッド、2・・・電極系、′へ
・・原料ガス供給管、5・・・底面、6.26,27.
28・・・則は、8 、18 、19・・・真空容器、
11・・・イオン化室、1]a・・引出し口、12・・
・シールドカバー、13・・・支持棒、14・・支持筒
、16・・・絶縁側壁、18a・・・真空容器部分、2
0 、30 、40・・・イオン源真空ハウジング、2
1a、21b・・・絞り機構、乙・・・冷却ガス供給管
、6・・・冷却ガス導第3図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)イオン種形成のための原料ガスが導入されてこれを
    プラズマ化するとともにこのプラズマ中からイオン種を
    外部へ引き出すための引出し口が形成されたイオン化室
    と、このイオン化室から前記イオン種引出し方向と反対
    の方向に延びる支持部材とを備えてなるイオン源ヘッド
    ;前記イオン種引出し方向と軸線方向を同じくし前記イ
    オン源ヘッドを間隔をおいて取り囲む筒状の側壁と該側
    壁の前記イオン化室反引出し口側端面に気密に着脱可能
    にして前記イオン化室を前記支持部材を介して担持する
    底面とからなり、前記イオン化室の引出し口と対向配置
    され該イオン化室からイオン種を静電的に引き出す電極
    系を収容する、真空排気手段を備えた真空容器と接合さ
    れるイオン源真空ハウジング;とを備えたイオン源装置
    において、前記イオン源真空ハウジングの底面または側
    壁に、前記原料ガスのプラズマ化時に温度上昇したイオ
    ン化室を含むイオン源ヘッドをプラズマ化中止後に冷却
    するための冷却ガスが導入される冷却ガス導入口を設け
    るとともにこの冷却ガス導入口から導入され前記イオン
    化室を包囲しつつ前記真空容器内へ流入する冷却ガスの
    流れが、前記イオン源真空ハウジング側壁内周面と該側
    壁内周面に対向するイオン化室外周面との間の空間で前
    記真空排気手段による排気作用に抗して少なくとも所定
    の静圧を示すように絞られていることを特徴とするイオ
    ン源装置。
JP63059870A 1988-03-14 1988-03-14 イオン源装置 Pending JPH01235130A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63059870A JPH01235130A (ja) 1988-03-14 1988-03-14 イオン源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63059870A JPH01235130A (ja) 1988-03-14 1988-03-14 イオン源装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01235130A true JPH01235130A (ja) 1989-09-20

Family

ID=13125631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63059870A Pending JPH01235130A (ja) 1988-03-14 1988-03-14 イオン源装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01235130A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100517150B1 (ko) * 2003-02-04 2005-09-26 동부아남반도체 주식회사 절연부싱 냉각장치
JP2010140908A (ja) * 1999-12-13 2010-06-24 Semequip Inc イオン注入イオン源、システム、および方法
WO2019054111A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 株式会社アルバック イオン源及びイオン注入装置並びにイオン源の運転方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010140908A (ja) * 1999-12-13 2010-06-24 Semequip Inc イオン注入イオン源、システム、および方法
KR100517150B1 (ko) * 2003-02-04 2005-09-26 동부아남반도체 주식회사 절연부싱 냉각장치
WO2019054111A1 (ja) * 2017-09-14 2019-03-21 株式会社アルバック イオン源及びイオン注入装置並びにイオン源の運転方法
KR20200054161A (ko) * 2017-09-14 2020-05-19 울박, 인크 이온원과 이온 주입 장치 및 이온원의 운전 방법
US10910192B2 (en) 2017-09-14 2021-02-02 Ulvac, Inc. Ion source, ion implantation apparatus, and ion source operating method
EP3683821A4 (en) * 2017-09-14 2021-06-02 ULVAC, Inc. ION SOURCE, ION INJECTOR, AND METHOD OF OPERATING AN ION SOURCE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4659899A (en) Vacuum-compatible air-cooled plasma device
US3858072A (en) Plasma torch with axial supply of the stabilizing gas
JP6105114B1 (ja) 成膜装置、スパッタ装置、及びコリメータ
US4598231A (en) Microwave ion source
US4304983A (en) Plasma etching device and process
JPH01235130A (ja) イオン源装置
JPS5879465A (ja) 超電導回転子の冷媒給排装置
JP2000058298A (ja) プラズマリアクタ
JPS6322605B2 (ja)
KR920004961B1 (ko) 초미세형상용 연 x선 발생장치
US11239049B2 (en) Transmission electron microscope provided with at least one ballistic material jet source
JP2572787B2 (ja) X線発生装置
US4810888A (en) Electrostatic shield for cryostat dewar
JPS6310449A (ja) イオンビ−ム装置
JPH0434399Y2 (ja)
US2873375A (en) Thermally operated vapor valve
JPS6297242A (ja) 集束イオンビ−ム装置用のイオンガン
CN212404249U (zh) 一种便于喷射金属离子的喷射装置
US4253026A (en) Low temperature ion source for calutrons
JPS6151737A (ja) 電子レンズ
JPS60257048A (ja) 電界電離型イオン源
JPS61225748A (ja) ガスフエ−ズイオン源
Kistemaker et al. The ion source of the Amsterdam Isotope Separator
TW202303656A (zh) 氫供給裝置及具備其之離子束照射裝置
JP2656259B2 (ja) イオン発生装置