JPH0193039A

JPH0193039A - イオン源

Info

Publication number: JPH0193039A
Application number: JP24783287A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Seki; 孝義関; Kuniyuki Sakumichi; 訓之作道; Katsumi Tokikuchi; 克己登木口; Hidemi Koike; 小池　英已; Kensuke Amamiya; 健介雨宮
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1989-04-12

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〕本発明は、イオン打込み機やイオン加工機に使われるイ
オン源に係り、特に蒸気圧の低い原子（例えば硼素）の
関係したイオンを長時間安定に引出すのに好適な機能を
持つイオン源に関する。

〔従来の技術〕

イオン源の長時間安定動作のためにとられてきた従来の
技術には、特開昭６０−１９５８５４号に記載のように
、イオン出射孔に付着した物質をエツチングするような
ガスをイオン出射孔の近くに導入し、付着物の析出速度
をさげるものや、加熱機構を有するイオン源で、イオン
出射孔を加熱することにより、付着物質の飽和蒸気圧を
、放電室内のガス圧力より高くして、付着物質を再び蒸
発させるというものがあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、イオン出射孔の付着物を加熱により再
蒸発させ、イオン出射孔のイオンビーム透過断面積の減
少をおさえることができるが、イオン源の動作条件によ
っては、導入したガスによるエツチング速度が、付着す
る物の析出速度より早くなり、イオン出射孔本体までエ
ツチナグして、逆にイオンビーム透過断面積を増大させ
、取得イオンビ−ム電流や引出しの運転条件を不安定に
してしまうことがあった。

本発明の目的は、イオン種やイオン源の動作条件に関係
なく、イオン出射孔のイオンビーム透過断面形状を一定
に保ち、長時間安定なイオンビームを引出せるイオン源
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、イオン出射孔を加熱できる機構を設け、さ
らにイオン出射孔の温度を入射マイクロ波電力と放電室
温度に応じて決められた値に制御することにより達成さ
れる。

〔作用〕

一般に、マイクロ波イオン源の場合、放電室部品には、
窒化硼１（ＢＮ）が使用される。また、硼素イオンを得
るときに導入するガスは、三弗化硼素（ＢＦ８）である
。ＢＦｇは、反応性の強いハロゲン化物であるため、マ
イクロ波イオン源でＢＦａプラズマを作り、イオンを引
出しているときにイオン出射孔部品に析出する物の大部
分は、放電室内壁がエツチングされて出てきたＢＮであ
る。そして、上記エツチング量は、放電室内壁温度の関
数で、温度が高いほど、その量は、増える。

一方、イオン出射孔部品に析出した物のエツチング量も
温度の関数で、温度が高いほどエツチング量が増える。

従って、放電室部品とイオン出射孔部品の温度について
、ある条件が満たされるようにイオン出射孔部品への通
電電流で温度制御すれば、エツチング物がイオン出射孔
部に析出しない状態となり、イオンビーム量の減少を抑
えることができる。

実験によれば、イオン出射孔と放電室の温度が析出に大
きな影響を与えていて、温度の高い放電室がエツチング
され、温度の低いイオン出射孔へ析出していた。そこで
イオン出射孔の温度を上げ、放電室との温度差が小さく
することで析出をおさえられることがわかった。しかし
、温度差だけを一定にしても、放電室の絶対温度が上が
れば、逆にイオン出射孔がエツチングされてしまうこと
もあり、温度差を一定にするだけでは良い結果は得られ
なかった。絶対温度に関しては、他の条件よりもマイク
ロ波電力によって大きく左右され、また、引き出された
ビーム電流は、マイクロ波電力によって変化するが、同
じマイクロ波電力下で温度差が変化してもかわらないた
め、マイクロ波電力を基準に第２図のように定まった温
度差に制御してやれば析出をおさえることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明によるイオン出射孔の構造とその温度
制御機構を示すもので、第２図は、本実施例の場合のイ
オン出射孔部への析出量がゼロになるためのＩｐとΔｔ
の関係を実験的に求めたものである。第３図は１本発明
を実施したイオン源の例を示すものである。第３図に示
したイオン源は、磁場中のマイクロ波放電を利用したも
ので、マイクロ波を発生して放電室５へ送り込むための
マイクロ波発生器１、導波管２ａ、２ｂ、マイクロ波導
入フランジ３、放電電極４．誘電体充填物１１、放電室
５付近に磁界を発生させるためのソレノイドコイル１３
、放電室５内に放電ガスを導入するための試料ガス導入
バイブロ、放電室５内に発生したプラズマからイオンビ
ーム２１を引き出すためのイオンビーム出射孔７、イオ
ンビーム引出し電極系８ａ、８ｂ、８ｃ、そして、イオ
ン源を高電圧に保つための絶縁碍子１２で構成されてい
る。第１図に示したイオン出射孔は、第３図の符号７付
近を詳細にしたものである。本実施例のイオン出射孔は
、細長いスリット形状で、イオン出射孔本体７ａ、イオ
ン出射孔本体に電流を流すための固定治具７ｊ、電流導
入器７にで構成されており、イオン出射孔本体７ａは、
熱効率を上げる目的で、放電電極４やイオンビーム引出
し電極８ａに接触しないように取付けられている。イオ
ン出射孔本体７ａの材質は、蒸着装置の蒸発用ボート等
に使われている、弱専電性を付与したＢＮ主体の組成物
からなる成形体（比抵抗０．２〜２　ｒｎΩ・国程度）
を用いており、スリット形状での抵抗値は、約０．０６
４Ω（室温）で、５０Ａの電流で、約１，０００℃に加
熱することができる。

また固定治具７ｊ、ｍ流導入器７には、それぞれグラフ
ァイトと銅を用い、この部分での発熱が極力おさえられ
るようにしている。さらに、放電電極４には、モリブデ
ンを、イオン引出し電極８ａにはグラファイトを用い、
高温に耐られる構成にしている。温度測定には、シール
ドされた熱な対３１を用い、イオン出射孔本体７ａと放
電室５の側壁の温度を測定する。この温度は電圧■＾、
ＶＢで出力され、減算回路３２ａで温度差Δｖ１を求め
、マグネトロン電源３３からそのときの陽極電流値ＩＭ
に対する温度差を第２図より求め、それに対応する基準
電圧Ｖ、を基準電圧発生回路３４で発生させ、減算回路
３２ｂにより、基準電圧と実測電圧の差Δｖ２を求め、
イオン出射孔電源３５の電圧を上下させてイオン出射孔
温度をかえる。この動作をくり返し行なうことによって
、析出の発生しない状態に維持できる。

本実施例によれば、イオン出射孔本体７ａに付着物を全
く析出させない効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、イオン出射孔部への付着物を除去する
ことができるので、イオン種やイオン源の動作条件に関
係なく、イオンビーム透過断面形状を一定に保ち、長時
間安定なイオンビームを引出せる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で第３図のイオン出射孔７付
近の詳細図、第２図は、イオン出射孔部への析出量がゼ
ロになるためのＩＰとΔｔの関係を実験的に求めたグラ
フ、第３図は、本発明によるイオン源の全体構成を示す
縦断面図である。１・・・マイクロ波発生器、２ａ、２ｂ・・・導波管、
３・・・マイクロ波導入フランジ、４・・・放電電極、
５・・・放電室、６・・・試料ガス導入パイプ、７・・
・イオン出射孔、７ａ・・・イオン出射孔本体、７ｂ・
・・出射孔補助板、７ｊ・・・固定治具、７ｋ・・・電
流導入器、８ａ。８ｂ、８ｃ・・・イオンビーム引出し電極系、１１・・
・透電体充填物、１２・・・絶縁碍子、１３・・・ソレ
ノイドコイル、２１・・・イオンビーム、３１・・・熱
電対、３２ａ、３２ｂ・・・減算回路、３３・・・マグ
ネトロン電源、３４・・・基準電圧発生回路、３５・・
・イオン出勇２　囚毛　３　図／７４オン２１Ｓ則）乙

Claims

【特許請求の範囲】

１、マイクロ波を用いて放電室内に発生させたプラズマ
から、イオン出射孔部品を直接通電することにより加熱
できるイオン出射孔を通して、イオンビームを引き出す
型のイオン源において、イオン出射孔部品と放電室の温
度を熱電対等を用いて測定し、イオン出射孔部品と放電
室との温度差が入射マイクロ波電力に対応して決められ
たある範囲内の値になるようにイオン出射孔部品への通
電電流を制御することを特徴とするイオン源。