JPH01267943A - イオン源装置 - Google Patents

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、イオン源およびそれ用の電源を備えるイオ
ン源装置に関する。

〔従来の技術〕

この種のイオン源装置の従来例を第２図に示す。

イオン源２は、プラズマ容器４とその開口部付近に設け
たイオンビーム２ｏ引出し用の電極６とによって構成さ
れたプラズマ生成室８、その中に設けたフィラメント１
０およびプラズマ生成室８を（より厳密に言えばそれを
構成するプラズマ容器４および電極６を）加熱するヒー
タ１２を有している。

そして、フィラメントｌＯにその加熱用のフィラメント
電源１４を、フィラメント１ｏとプラズマ容器４間に両
者間でアーク放電を起こさせるための放電電源１６を、
ヒータ１２にその加熱用のヒータ電源１８をそれぞれ接
続している。

プラズマ生成室８内を真空排気すると共にそこに図示し
ない導入口から蒸気またはガス状のイオン源物質を導入
し、かつフィラメント１０およびヒータ１２に通電して
プラズマ生成室８内が熱平衡状態に達した後フィラメン
ト１０とプラズマ容器４間でアーク放電を起こさせると
、イオン源物質がプラズマ化されてプラズマ生成室８内
にプラズマが生成され、そこから電極６によ°って電界
の作用でイオンビーム２０が引き出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上記イオン源２においては、フィラメント１０
およびヒータ１２を所定の通電状態に設定してプラズマ
生成室８内が熱平衡状態に達した後アーク放電を開始す
ると、その放電電力が新たな熱入力追加分となってプラ
ズマ生成室８内温度の過渡的上昇をもたらし、それによ
ってプラズマ生成室８内の気体密度が変化して放電状態
が変化する。

この変化は、イオン源物質が、プラズマ生成室８内温度
領域における飽和蒸気圧が１０−４〜１〇−鳳Ｔｏｒｒ
程度となる物質（例えば室温〜数百℃におけるリンＰ４
）の場合、あるいは解離により上記物質を生成する化合
物（例えばホスフィンＰＨ，）の場合に顕著となる。

これに対しては、放電電力による熱入力増加分を、フィ
ラメント１０に供給するフィラメント電力の調整によっ
て抑える方法もあるが、フィラメント電力は放電電力と
密接な関係があるため、それを独立に調整することは不
可能である。

結果として、従来のイオン源装置では、放電状態を所望
とする状態に設定するまでに試行錯誤的かつ人的操作が
必要であり、そのためイオン源２の定常運転開始までに
多大の労力と時間とを要していた。

そこでこの発明は、プラズマ生成室内温度の過渡的変化
を自動的に抑えることによって、放電状態を速やかに所
望状態に設定することができるようにしたイオン源装置
を提供することを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のイオン源装置は、
前述したようなフィラメント電源、放電電源およびヒー
タ電源から出力する電力を計測してそれらの総和を求め
、この総和が所定値になるように前記ヒータ電源から出
力する電力を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る。

〔作用〕

上記構成によれば、放電開始によってプラズマ生成室内
に新たな熱入力が追加されても、制御手段によってヒー
タ電源から出力する電力が制御され、フィラメント電源
、放電電源およびヒータ電源から出力する電力の総和、
即ちプラズマ生成室内へ投入する電力の総和が所定値に
維持される。

その結果、プラズマ生成室内温度の過渡的変化が自動的
に抑えられるので、放電状態を速やかに所望状態に設定
することができるようになる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン源装置を示
す図である。第２図の例と同一または相当する部分には
同一符号を付し、以下においては従来例との相違点を主
に説明する。

この実施例においては、前述したような制御手段を、フ
ィラメント電源１４、放電電源１６、ヒータ電源１８の
出力側にそれぞれ設けた電力計測回路２４．２６．２８
およびそれらとヒータ電源１８とに接続された制御回路
３ｏによって構成している。

電力計測回路２４は、電圧計測器２４ａ、電流計測器２
４ｂおよび電力演算器２４ｃを有しており、フィラメン
ト電源１４から出力する電力を計測する。電力計測回路
２６および２８もそれと同様の構成をしており、放電電
源１６およびヒータ電源１８から出力する電力をそれぞ
れ計測する。

制御回路３０は、各電力計測回路２４．２６．２８によ
って計測した電力の総和を演算し、かつその総和を所定
の設定値と比較して、両者が一致するようにヒータ電源
１８から出力する電力を制御（増ｍ）する。

上記構成によれば、フィラメント１ｏおよびヒータ１２
に通電してプラズマ生成室８内が熱平衡状態に達した後
、フィラメント１０とプラズマ容器４間のアーク放電開
始による放電電力によってプラズマ生成室８内に新たな
熱入力が追加されても、制御回路３０によってヒータ電
源１８から出力する電力が制御され、それによってフィ
ラメント電源１４、放電電源１６およびヒータ電源１８
から出力する電力の総和、即ちプラズマ生成室８内へ投
入する電力の総和が所定の設定値に維持される。

その結果、プラズマ生成室８内温度の過渡的変化が自動
的に最小限に抑えられるので、放電状態を速やかに所望
状態に設定することができるようになり、イオン源２の
定常運転開始までの労力および時間を従来の装置に比べ
て大幅に軽減することができるようになる。

また、イオン源２の運転中に、予測不可能な原因によっ
て放電電力が増大した場合でも、必要以上にプラズマ生
成室８内温度が上昇する危険性が無いので、放電状態の
安定性、ひいてはイオンビーム２０のビーム量の安定性
が向上する他、プラズマ容器４や電極６等の構造物が熱
的に破壊されるようなトラブルの発生も防止される。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、上述したような制御手
段を設けることによって、プラズマ生成室内温度の過渡
的変化が自動的に抑えられるので、放電状態を速やかに
所望状態に設定することができるようになり、その結果
イオン源の定常運転開始までの労力および時間を大幅に
軽減することができるようになる。

また、イオン源運転中の放電電力の不測の増大に対して
も対処することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン源装置を示
す図である。第２図は、従来のイオン源装置の一例を示
す図である。 ２・・・イオン源、４・・・プラズマ容器、６・・・電
極、８・・・プラズマ生成室、１０・・・フィラメント
、１２・・・　ヒータ、１４・・・フィラメント電源、
１６・・・放電電源、１８・・・ヒータ電源、２４．２
６．２８・・・電力計測回路、３０・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ容器とその開口部付近に設けたイオンビ
   ーム引出し用の電極とによって構成されたプラズマ生成
   室、その中に設けたフィラメントおよびプラズマ生成室
   を加熱するヒータを有するイオン源と、前記フィラメン
   トを加熱するフィラメント電源と、前記フィラメントと
   プラズマ容器間でアーク放電を起こさせる放電電源と、
   前記ヒータを加熱するヒータ電源とを備えるイオン源装
   置において、前記フィラメント電源、放電電源およびヒ
   ータ電源から出力する電力を計測してそれらの総和を求
   め、この総和が所定値になるように前記ヒータ電源から
   出力する電力を制御する制御手段を設けたことを特徴と
   するイオン源装置。