JPH0377242A - 荷電粒子線装置のイオン源 - 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］ 本発明は、荷電粒子線装置における、ガスイオン源に関
し、特にデュオプラズマイオン源の中間電極の改良に関
する。

［従来の技術］ ホローカソードを用いたデュオプラズマイオン源として
、第２図に示すような構成の装置が知られている。第２
図において１は放電室、２は照射系、３，４は排気装置
、５はホローカソード、６はオリフィス０を有するアノ
ード、７はガス導入口、８は電磁石、９は中間電極、１
０は引き出し電極、■、はガス導入バルブ、ｖ２は排気
バルブである。

このような構成によるデュオプラズマイオン源を動作さ
せるためには、まず、ｖｌを閉じてｖ２を開けて、排気
装置３，４により放電室１及び照射系２内の真空排気を
行なう。そして、放電室１内部の残留ガスを十分排気し
た後にＶ２を閉じてからｖｌの内の所望のガス導入バル
ブを開けて、該放電室１内部のホローカソード５内にイ
オン種となるガス試料を導入する。該放電室１内部はア
ノード６のオリフィスｐ（該オリフィスの流量コンダク
タンスはホローカソード５の下部において、導入したガ
ス圧がｌ　ｘ　１０−２〜Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程
度に保持されるように設定されている。）を介して照射
系２に連通ずる排気装置４によって排気が継続される。

ガス導入後、該ホローカソード５に約５００■の負電位
を印加しカソード５とアノード６との間にグロー放電を
生じさせる。該放電によって生じたプラズマは、電磁石
８により励磁された中間電極つとアノードの間に発生す
る磁場によって収斂され、その部分のプラズマの密度が
高められている。そして、引き出し電極１０に高電圧を
印加して、該収斂されたプラズマの芯からイオンを照射
系２内へ引き出している。

［発明が解決しようとする問題点］ さて、上記のような構成によるデュオプラズマイオン源
において、中間電極９及びアノード６は電磁石８により
励磁されて磁路を形成するために夫々が磁性体によって
構成されており、該磁性体としては、例えば鉄材が用い
られている。

ところで、該鉄材には酸化により錆が生じるため表面処
理が成されＣいる。しかし、イオン源稼動中は前記アノ
ード６とホローカソード５との間の放電部が高温度とな
るため、中間電極９自体も温度が上昇して熱膨張が発生
するため、鍍金などの表面処理が施されている場合は、
該鍍金部が剥離して脱落し、中間電極の穴やアノードに
設けられたオリフィスｐを塞いでしまう場合がある。ま
た、鍍金部が剥離して鉄材部分が露出している部分は前
記放電によりスパッタされて浸蝕されると共に、該スパ
ッタによって飛散した物質が放電室内に付着して該放電
室内を汚染することが問題となる。そのため、イオン源
を使用するにあたり、その都度分解清掃を行なわなけれ
ばならないという問題があり、装置のメンテナンスが非
常に面倒であった。

本発明は、上記問題点を考慮し、酸化され難く且つスパ
ッタによる浸蝕を受けにくい防蝕対策を施した中間電極
を有した荷電粒子線装置のイオン源提供することを目的
としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ホローカソードと中間電極とアノードとを備
えた放電室と、該放電室にイオン種となるガスを導入す
るガス導入手段と、該ガスの導入された放電室内に放電
を起させプラズマを発生する手段と、該プラズマを収斂
するための磁場を発生する手段とを備え、該収斂された
プラズマから上記アノードを介して照射系内に取り出す
ようにした荷電粒子線装置のイオン源において、前記中
間電極が磁性体金属と該磁性体金属より自己拡散係数の
大きく且つスパッタレートの低い元素との合金によって
形成されていることを特徴としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の１実施例を説明するための装置構成図であ
る。第１図において第２図と同一の構成要素には同一番
号を付しである。

この実施例が第２図と異なるのは、中間電極９を磁性体
金属である鉄（Ｆｅ）と該磁性体金属より自己拡散係数
が大きく且つスパッタレートの低い元素、例えば珪素（
Ｓｉ）との合金によって形成している点である。

このように中間電極９を鉄（Ｆｅ）と珪素（Ｓｉ）との
合金によって形成した場合、珪素（Ｓｉ）は鉄（Ｆｅ）
に比して自己拡散係数が大きいため、イオン源稼動時に
中間電極９の温度が上昇すると、中間電極表面には珪素
（Ｓｔ）が析出して珪素の膜が形成される。また、該珪
素の析出過程において珪素膜内には僅かに鉄（Ｆｅ）が
混在するが、該鉄（Ｆｅ）は珪素（ＳＬ）に比してスパ
ッタレートが高いため、ホローカソード５とアノード６
間の放電によって、鉄が選択スパッタされて徐々に消失
される。そのため、中間電極表面はイオン源稼動時間の
経過と共に完全に珪素膜によってコーティングされる。

この珪素膜の形成によって、中間電極９の酸化を防止す
ることができるため、該電極に錆が生じることはなくな
る。また、珪素は鉄に比べてスパッタレートが低いため
、放電にさらされても浸蝕を受は難いので、該スパッタ
によって飛散した珪素によって放電室１内が著しく汚染
されることばないため、内部の清掃作業を頻繁に行なう
必要はなくなる。なお、珪素膜表面もスパッタによって
次第に削られるが、イオン源を稼動し中間電極９の温度
が上昇すると、常に中間電極表面に珪素（Ｓ　ｉ）が析
出して、新（７い珪素の膜が形成されるため、鉄部分が
多量に露出して放電にさらされることはないので、鉄に
よって放電室１内が汚染されることはない。

なお、上述した実施例は、本発明の一実施例に過ぎず、
本発明は種々変形して実施することができる。例えば、
上述した実施例においては中間電極を鉄（Ｆｅ）と珪素
（Ｓｉ）の合金によって形成したが、該中間電極は磁性
体金属と該磁性体金属より自己拡散係数の大きく且つス
パッタレートの低い元素との合金であれば良く、例えば
、鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）の合金によって形成されてい
てもよい。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ホロ
ーカソードと中間電極とアノードとを備えた放電室と、
該放電室にイオン種となるガスを導入するガス導入手段
と、該ガスの導入された放電室内に放電を起させプラズ
マを発生する手段と、該プラズマを収斂するための磁場
を発生する手段とを備え、該収斂されたプラズマから上
記アノードを介して照射系内に取り出すようにした荷電
粒子線装置のイオン源において、前記中間電極を磁性体
金属と該磁性体金属より自己拡散係数の大きく且つスパ
ッタレートの低い元素との合金によって形成したことに
より、酸化され難く且つスパッタによる浸蝕を受けにく
い中間電極を有した荷電粒子線装置のイオン源が実現さ
れる。そのため、放電室内の汚染が低減されるので、従
来のようにイオン源の使用に際して、頻繁に分解清掃を
行なう必要はなくなり、装置のメンテナンスが簡素化す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を説明するための装置構成図
、第２図は従来例を説明するための図である。 放電室　　　　　　２：照射系 排気装置 ホローカソード　　６：アノード ガス導入口　　　　８；電磁石 Ｆｅ−Ｓｉ合金製中間電極 引き出し電極 Ｖ２：バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホローカソードと中間電極とアノードとを備えた放電室
   と、該放電室にイオン種となるガスを導入するガス導入
   手段と、該ガスの導入された放電室内に放電を起させプ
   ラズマを発生する手段と、該プラズマを収斂するための
   磁場を発生する手段とを備え、該収斂されたプラズマか
   ら上記アノードを介して照射系内に取り出すようにした
   荷電粒子線装置のイオン源において、前記中間電極が磁
   性体金属と該磁性体金属より自己拡散係数の大きく且つ
   スパッタレートの低い元素との合金によって形成されて
   いることを特徴とする荷電粒子線装置のイオン源。