JPH04329249A - イオン源の引出し電極装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン源の引出し電極
装置、特に、高温化状態のもとで動作する金属イオン源
の引出し電極装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、イオンミリング装置等におけ
る大口径イオン源の引出し電極部の断面図を示し、イオ
ン源のア−ク室１を形成する容器２のフランジ３に、引
出し電極系の電極固定フランジ４がボルト５によって取
り付けられる。この電極固定フランジ４に、電極固定碍
子６及び同７がボルト８によりそれぞれ固定され、電極
固定碍子６にプラズマ電極９、電極固定碍子７に接地電
極１０が、それぞれボルト１１によって取り付けられて
いる。電極固定碍子６、７の長さ寸法の選定により、プ
ラズマ電極９と接地電極１０の間隙、ア−ク室１に対す
る位置関係を定め、両電極９、１０には、イオンビ−ム
を引出すための多数の小孔が設けられて、発散の小さい
大口径のビ−ムが得られるように構成されている。

【０００３】図１３は引出し電極系が３枚の電極で構成
されている場合の、他の電極取り付け構造を示す断面図
である。プラズマ電極９とサプレッサ電極１３との間隙
、サプレッサ電極１３と接地電極１０との間隙は、それ
ぞれ絶縁スペ−サ１４及び同１５により一定に保たれ、
各電極９、１３、１０と絶縁スペ−サ１４、１５は、こ
れらを貫通する絶縁ネジ１６により、電極固定フランジ
４に取り付けられた絶縁支持台１７に固定されており、
電極固定フランジ４の上部に絶縁筒１８を介してイオン
源容器が位置するように構成されている（例えば、特開
昭６１−３４８３２号公報参照）。

【０００４】このように上述の両従来例では、イオン源
の引出し電極は何れもその支持フランジ部材に、即ち図
１２では電極固定フランジ４、図１３では絶縁支持台１
７に、碍子或いはスペ−サ及びボルト、ネジによって固
定されている。そして、かかる引出し電極系を有するイ
オン源は、主にＮ２、Ａｒ等の常温時にガスである原子
、分子のイオン引出しを対象とするものであり、電極自
体についても水冷機構が付加されている場合のものが多
い。

【０００５】この点、イオン源のア−ク室内において金
属蒸気を電離させ、金属イオンビ−ムを引出す金属イオ
ン源にあっては、引出し電極系は金属蒸気に接するため
、金属の付着が生じないように高温化する必要があり、
金属イオン源に対するものとしては、従来例における引
出し電極系は、電極がその支持フランジ部材である電極
固定フランジ、絶縁支持台にボルト類で固定されている
関係上、次の点で適当でない。■電極から支持部材への
熱伝導損失が大きく加熱効率が悪い。■電極の熱膨張に
より支持部材が熱変形する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極の支持
、取り付け構造を改善し、電極板が自由に膨張できるよ
うにするとともに、熱伝導損失の小さい引出し電極装置
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、イオン源の引出し電極装置を、周辺部
に複数のスリット又は長孔が形成された電極板と、前記
スリット又は長孔内に位置する凸部を有し、前記電極板
のスリット又は長孔周辺部を支持する電極支持ブロック
と、前記電極支持ブロックが固定される電極支持枠によ
って構成したことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】電極板の周辺部に形成されたスリット内に電極
支持ブロックの凸部が嵌合位置し、電極板のスリット周
辺が電極支持ブロックで支持される。電極板は電極支持
ブロックに対し固定されていないから、電極支持ブロッ
ク上で自由に熱膨張変位することができ、その変位は電
極支持枠には伝達されず、電極支持枠は変形しないし、
電極板から電極支持枠への熱伝導も小さく抑えられる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。 なお、同一符号は同等部分を示す。図１は電極取り付け
部の斜視図、図２及び図３は２枚電極系におけるプラズ
マ電極板９及び接地電極板１０の平面図であり、プラズ
マ電極板９及び接地電極板１０は、それぞれ電極支持ブ
ロック２１及び２２で支持されており、各電極支持ブロ
ックは支持フランジ部材である電極支持枠２３に固定さ
れている。イオンビ−ム引出し用の多数の小孔１２を有
する電極板９、１０は、高温での使用に耐えられる材質
のタンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、グラファイト（Ｃ）等で形成され、電極支持
ブロック２１、２２及び電極支持枠２３は、電極板と同
様の金属或いは高温で使用可能のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３
）、ボロンナイトライド（ＢＮ）、イットリア（Ｙ２Ｏ
３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、一酸化マンガン（ＭｇＯ）
、ジルコニア等のセラミックで形成される。

【００１０】各電極板１，２には、その中心を通る任意
の直線上において、周辺端部にスリット２４が設けられ
る。各電極板を支持する電極支持ブロック２１，２２は
、図４に示すように、各スリット内に嵌合位置する凸部
２５と電極板のスリット周辺部を載置、支持する平坦面
２６を有し、凸部２５は電極支持ブロックからの電極板
のずれを防止する。電極板のスリット２４は電極支持ブ
ロック２１，２２で安定に支持されるように各電極板に
少なくとも３個以上、図では９０度置きにそれぞれ４個
設けられており、電極板９と同１０のスリット２４は４
５度位置がずれている。電極板１０には、電極板９を支
持する電極支持ブロック２１を通すための切欠き部３４
が設けられている。電極支持ブロックの凸部２５間の距
離Ｌ１と電極板のスリット間の距離Ｌ２は、電極板の使
用温度ｔ、電極板の熱膨張係数αに対して、Ｌ１＞Ｌ２
（１＋αｔ）の関係を満足するように選定し、スリット
２４の幅φ１と凸部２５の幅φ２の関係についても、電
極板の熱膨張を考慮し、φ１−φ２≦０．５〔ｍｍ〕と
なるように定める。

【００１１】金属イオン源の動作時、ア−ク室内の金属
蒸気圧を１０−３ｔｏｒｒ以上に維持するには、ア−ク
室内面の温度、電極温度を１，０００°Ｃ以上に保持す
ることが要求される。上述の実施例では、電極板９、１
０が熱膨張した場合、電極板は電極支持ブロック２１、
２２上において自由に膨張変位することができ、この変
位は電極支持枠２３には伝達されないから、電極支持枠
の変形が防止されると共に、電極板は電極支持ブロック
に載置、支持されているだけであるから、電極板から電
極支持枠への熱伝導損失が著しく低減され、電極板の加
熱効率が向上する。そして、上述の距離Ｌ１とＬ２、幅
φ１とφ２についての関係式を満たす構造とすることに
より、熱膨張に伴う電極板間のビ−ム引出し孔のずれは
、充分に小さくすることができ、ビ−ム光学上無視でき
る。

【００１２】上述の実施例では電極板を電極支持ブロッ
ク上に支持するものについて示した。しかしながら、ア
−ク室を含むイオン源本体部分と引出し電極系の配置関
係、例えば上下関係によっては電極板を電極支持ブロッ
ク上に支持することができない場合があり、電極板を縦
置き、垂直状態に配置しなければならない場合にあって
も上述の実施例によると電極板を支持することができな
い。図５はこのような場合にあっても電極板を支持する
ことのできる電極支持ブロック及び同ブロックと電極板
との係合関係を示す図であり、電極支持ブロック２１、
２２の凸部２５の上に屋根部２７が形成され、この屋根
部と平坦面２６との間隙２８に電極板のスリット部が挿
入され、電極板を支持ブロックで保持する。この場合、
電極板を垂直に配置しても、例えば図１ないし図３に示
したように、電極板を９０度間隔で配置された４個の支
持ブロックで支持することにより、或るスリット、凸部
の長軸方向に電極板が移動しようとしても９０度角度位
置を異にする支持ブロックでその動きが阻止されるから
、電極板は所定の位置に保持される。

【００１３】図６は他の電極保持態様を示し、電極支持
ブロック２１、２２に取り付けられたＬ金具２９により
電極板は支持ブロックに保持され、同金具はネジ３０で
支持ブロックに固定される。

【００１４】図７は電極支持ブロック２１及び２２に金
属蒸気が付着するのを防ぐため、支持ブロックの前に金
属蒸気吸着板３１を配置した図を示し、同吸着板は、電
極支持枠２３に取り付けられ、支持ブロック毎に個別に
配置してもよいし、１枚の吸着板で全支持ブロックを覆
ってもよい。

【００１５】図８及び図９は電極支持ブロックの配置に
ついての他の実施例を示し、二つの電極板についての電
極支持ブロック２１と同２２は、図１ないし図３のよう
に同一円周上に配置せずに、異なる円周上、電極板の中
心を通る同一直線上に配置される。この場合、金属蒸気
吸着板３１は、図１０に示すように内側の電極支持ブロ
ック２２の前面位置に配置する。

【００１６】図１１は電極板にスリットではなく長孔３
２を形成した場合を示し、一つの電極板、プラズマ電極
板９についてのみ図示するが、接地電極板における長孔
はスリットの場合と同様に配置形成される。電極支持ブ
ロックの凸部は円形凸部３３として構成されている。各
電極板における長孔間の距離と円形凸部間の距離との関
係については上述したスリットの場合における距離Ｌ１
とＬ２との間の関係と同じであり、長孔の幅と円形凸部
の幅（径）についてもスリットの場合と同じ関係を満た
すように定められる。

【００１７】上述の実施例では、各電極板として円形の
ものを示したが、これは四辺形のものでもよいし、各電
極板に形成されたビ−ム引出し用の小孔は図示した円形
の外、スリットでもよい。また引出し電極系として、２
枚電極系について説明したが、本発明は、図１３に見ら
れるサプレッサ電極或いは負電極を有する３枚電極系、
或いは、更には加速電極を有する４枚電極系にも適用す
ることができ、プラズマ生成方式として、バケット、Ｅ
ＣＲ、デュオピガトロン、ＲＦ等の方式をとるイオン源
の引出し電極系に適用することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、電極板の周辺部に形成されたスリット内に電極支
持ブロックの凸部が嵌合位置し、電極板のスリット周辺
が電極支持ブロックで支持され、電極板は電極支持ブロ
ックに対し固定されていないから、電極支持ブロック上
で自由に熱膨張変位することができ、その変位は電極支
持枠には伝達されず、電極支持枠は熱変形しないし、電
極板から電極支持枠への熱伝導も小さく抑えられるから
、電極板を容易に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の斜視図である。

【図２】実施例における電極板の平面図である。

【図３】実施例における他の電極板の平面図である。

【図４】実施例における電極支持ブロックの斜視図であ
る。

【図５】他の電極支持ブロックの斜視図である。

【図６】Ｌ金具を用いた電極板の支持状況図である。

【図７】金属蒸気吸着板の配置状況図である。

【図８】電極支持ブロックの配置についての他の実施例
の斜視図である。

【図９】他の実施例における電極板の上面図である。

【図１０】他の実施例における金属蒸気吸着板の配置状
況図である。

【図１１】電極板と電極支持ブロックについての他の実
施例の平面図である。

【図１２】従来例の断面図である。

【図１３】他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

９　　プラズマ電極板 １０　　接地電極板 ２１　　電極支持ブロック ２２　　電極支持ブロック ２３　　電極支持枠 ２４　　スリット ２５　　凸部 ２６　　平坦面 ２７　　屋根部 ２８　　間隙 ２９　　Ｌ金具 ３１　　金属蒸気吸着板 ３２　　長孔 ３３　　円形凸部 ３４　　切欠き部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　周辺部に複数のスリット又は長孔が形
   成された電極板と、前記スリット又は長孔内に位置する
   凸部を有し、前記電極板のスリット又は長孔周辺部を支
   持する電極支持ブロックと、前記電極支持ブロックが固
   定される電極支持枠とを備えたことを特徴とするイオン
   源の引出し電極装置。