JPH0447647A

JPH0447647A - イオン源装置

Info

Publication number: JPH0447647A
Application number: JP2153548A
Authority: JP
Inventors: Masato Takahashi; 正人高橋; Katsuo Matsubara; 克夫松原; Hideaki Tawara; 英明田原
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1992-02-17

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１マイクロ波プラズマカソード型イオン源にお
いて、カソード室、主プラズマ室の損傷。

汚染を防止するようにしたイオン源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、マイクロ波プラズマカソードを備えたイオン源装
置は、主プラズマ室高エネルギのイオンがカソード室の
筐壁゛をスパッタし、飛出した多量のスパッタ粒子が主
プラズマ室をβ）染し、絶縁体の表面抵抗の劣化、短絡
等が発生し、イオンビムの純度が低下する。

捷た。高エネルギのイオンが電子放出開口を通ってカソ
ード室に侵入し、アンテナ等をスパックし、カソード室
の損傷、ｆｒ５染が発生する。

そこで本出願人は、特願平１−９３８６０号の出願にお
いて、第７図に示すイオン源装置を発明した。

同図において、（１）はステンレス等の非磁性体の金属
製の主降体、（２）は主面体（１）により形成された主
プラズマ室、（３）は主プラズマ室（２）に設けられた
円ｆｌのアノード、（４）は主プラズマ室（２）へのガ
スの２！１人口、（５）はイオンビーム引出電極群であ
り。

第１電極（６）、第２電極（７）、第３電極（８）から
構成されている。（９）　、　ａｒｐは各電極（６）　
、　（７）　、　（８＞曲に介在された絶縁体１０１Ｊ
に主降俸（１）の外側に設けられた円筒状の磁場発生用
の永久磁石又は電磁石である。

０ａはアーク電源であり、駆除がアノード（３）に。

陰極が高抵抗値の抵抗（１：イ１を介して主筐体（１）
に接続され、アノード（３）をアノード電位にする。０
Φは加速電源であり１陽極がアーク電源１．１功の成極
に接続され、主筐体（］）と同電位の第１電極（６）に
アノード電位より低い止の刀目速市、圧を印加する。Ｑ
５Ｊは第２電ｉ　（７）に負の電１王を印加する減速電
源である。

（１６１は非磁性体からなる副筐体、０７）は副筐体０
Ｏにより形成されたＩＶＪ、　Ｐカソード室、　０８）
　、　Ｑ９）は副筐体ｔＳの両側の磁性体又は非磁性体
からなる蓋板、（４）は蓋板０．８）の中央の電子放出
開口、■］）は副筐体（１６１と主降体（１）間の絶縁
体、（財）はカソード室ａ″／）へのガスの導入［］で
ある。

（ハ）はマイクロ波導入用の同軸ケーブル、陪）は同軸
ケープ／Ｉ／（イ）の先端のアンテナ、１２５１は副筐
体ＯＱの外側に設けられた永久磁石又は電磁石であり、
カソード室ａ力に電子サイクロ１−ロン共鳴（ＥＣＲ）
条件以上の磁場を発生する。

（イ）は主筐体（１）と絶縁体ｔ２１）との曲に設けら
れた保護板であり、ステンレス、モリブデン等の低スパ
ック率の金属材料からなる。翰は保護板（２Ｑ　Ｋ透設
これた開口であシ、電子放出開口堕に対応する位置に形
成されている。そして、保護板−が主筐体（１）　、　
ｇ抵抗値の抵抗曽を介してアーク電源（Ｉ４の陰極に接
続でれている。

（ハ）は保護板（ハ）の主プラズマ室支持された円板状の遮蔽板であり、保護板（イ）と同様
、ステンレス、モリブデン等の低スパッタ率ノ金属Ｈ料
からなり、主フ゛ラズマ翰から見てカソード室Ｑηが直
接見えないよう、電子放出開口（イ）、保護板（ハ）の
開口（イ）を覆っている。

そ１〜で、副筐体αりはアーク電源（６）の陰極のカソ
ード電位に保持され、アンテナ（財）の先端部がマイク
ロ波放電を引き起し易いようにカソード室σ力の壁面に
近接して設けられている。

つぎに、導入口（イ）からガスを供給し、カソード室Ｑ
７Ｊに同電１ケーブル（ハ）、アンテナに）を介してマ
イクロ波が導入σれると、カソード室０力がマイクロ波
空洞共撤器条件で形成されていない場合でもアンテナ（
財）の先端部とカソード室ａηの壁面との間の高電界に
よりマイクロ波放電が容易に発生し導入口（イ）からの
ガスが電［−Ｊれて副）゛ラズマ６υが生成される。

そして、主プラズマ室（２うがアーク電源０４によりカ
ソード室０．７１より高い電位にバイアスされているた
め、副）゛ラズマ６υの生成で電離された電子が開口（
イ）、−を曲って主プラズマ室（２）に放出きれ、主プ
ラズマ室（２）では、供給された電子により直流放電が
持続し、導入口（４）から導入された希ガス等のイオン
化ガスが電離されて主プラズマ（ホ）が生成される。

つぎに、電極群（５）のビーム引出し作用により。

生成された主プラズマ翰からイオンがイオンビームとな
ってスパッタ室等に導出される。

ここにおいて、保護板（ハ）がカソード室ｑηの電位よ
り高く主プラズマ室（２）の電位以下にバイアスされて
いるため、主プラズマ室４）のイオンが蓋板Ｑｓ）より
電位の高い保護板Ｃ０をスパックし、このスパックのエ
ネルギが小さく、保護板（イ）から飛出すスパック粒子
が少ないため、主プラズマ室（２）の汚染が防止される
。

また、遮蔽板（ハ）が支柱殴を介して保護板−に接続さ
れ、保護板（イ）と同電位にバイアスきれているため、
電子放出開口いフを通ってカソード室０７ノへ侵入しよ
うとする主フ゛ラズマ翰の高エネルギのイオンは、殆ど
遮蔽板（イ）により遮蔽される。

そのため、主プラズマ翰の高エネルギのイオンのカソー
ド室（１’／Ｊへの侵入が確実に防止され、カソード室
０′？）の損傷、汚染が防止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図に示すイオン源装置の場合、保護板（ハ）及ヒ搗
蔽根（ハ）がステンレス　モリブテン等の低スパック率
の金属拐料から構成きれ、これらをカソード電位である
蓋板α８）から電気的に浮かせる必要が必シ、構造が初
雑であり、かつ、遮蔽板（ハ）を支柱（７）により支持
しているため、構造が不安定であるというｎｊｌ吻点が
ある。

さらに、金属掘れからなる保護板（ハ）、遮蔽板（ハ）
がフ゛ラズマ中に位置して非常に高温となり、特に酸素
等のガスを使用する場会、高渦により酸化が促進てれ、
シぐ融して短寿命になるという問題点がある。

本発明は、前記の点に留意し、カソード室、主プラズマ
室の損傷、汚染を簡単な構造で安価に防止できるイオン
源装置を提供することを目的とする。

〔課題を解ρぐするための手段〕

前記課題を解決するために１本発明のイオン源装置は、
カソード室の電子放出開口を有する鹸壁の主プラズマ室
側に、電子放出開口を覆い主プラズマ室からカソード室
へのイオンの侵入を縞蔽する遮蔽体を絶縁物により構成
したものである。

寸だ１本発明は、前記遮蔽体と、カソード室の電子放出
開口を有するＶ壁の主プラズマ室側を覆う保護体とを、
絶縁物により一体に構成したものである。

〔作　用〕

前記のように構成さねた本発明のイオン源装置は、カソ
ード室の電子放出開口を秘った遮蔽体及びカソード室の
隠壁の主プラズマ室側を初った保護体が絶縁物により構
成されているため、その電位は、主、副プラズマの電位
差に基きカソード室の電位より高く、主プラズマ室の電
位以下のフローティング電位になす、主プラズマのイオ
ンがカソード室の障壁より電位の高い遮蔽体をスパック
してもそのエネルギが小さく、遮蔽体から飛出すスパッ
ク粒子が少なく、主プラズマ室の汚染が防止される。

その上、前記遮蔽体により主プラズマの高エネルギのイ
オンのカソード室への侵入が閉止され。

カソード室の損傷、汚染が防止され、かつ、構造がきわ
めて簡単であり安価になる。

さらに、遮蔽体、保護体が絶縁物であるため。

高温及び酸素雰囲気中においても劣化の恐れがなく、畏
寿命になる。

〔実施例〕

実施例について第１図ない［７第６図を参照して説明す
る。

それらの図面において、第７図と同一記号は同一または
相当するものを示す。

まず、実施例１の第１図及び第２図において、第７図と
異なる点は、保護板（イ）、遮蔽板（ハ）の代りに、蓋
板０８）の主フ゛ヲズマ室（２）側に、アルミナ等の高
融点絶細拐料のセヲミソクなどの絶縁物からなる絶縁体
（３２１を配設した点である。

この絶縁体（３２・・は、第２図から明らかなように円
板状であり、中央部の上側と下側に三日月状の透孔（３
３）が透設きれ、カソード室Ｃ１７１側に円状の四部ｆ
３４）が形成され、中央部分の遮蔽体（３５１が蓋板α
８）の電子放出開口（４）を覆い、その他の部分の保護
体（力が蓋板（１８）を覆い、遮蔽体（梱と保護体（至
）が一体に構成されている。

なお、絶縁体（３２１は、メンテナンス時に破損する恐
れかあり、特に大型の装置では高価になるため。

第２図に１点鎖線で示すように３か割ないしはそれ以上
に分割するのが望ましい。

つき゛に、実施例２の第３図は、絶縁体（３２：に第１
図の四部（３４１を形成せず、２個の透孔１８３′・の
みを透設し、寄板０８）の電子放出開口（ホ）の主フ゛
ラズマ室（２）狽１１に環状の傾斜面（３７）を形成し
、開口（４）を両辺孔（３３）に沖皿したものである。

つぎに、実施例３の第４図は１円板状の保護体（慢を第
１図の蓋板Ｑ８）に積台するものであり、中央部に電子
放出開口（４）に重合する透孔（３８）が透設され。

その透孔１３８）を覆うコ字状の鴫蔽体１３５１が一体
に装着されたものである。

つぎに、実施例４の第５図及び第６図は、需板０８）の
穎１子放出開口（ホ）に第８図の傾斜面Ｇ７１を形成し
蓋板０８）の主プラズマ室（２）　ＩＩの面にコーティ
ングσれた絶縁物からなる保護体例を形成し、その保護
体（ハ）」二に開口（イ）を覆う畏手板状の遮蔽体１：
（５＋を着脱自任に配設したものである。

なお、前記各実施、例において、絶縁体（３２１と絶縁
体（２１）とを一体に形成するようにしてもよい。

また以上は、カウフマン型イオン源装置について説明し
たが、バケット型イオン源装置にも同様に本発明を適用
でき、この場合、主筐体（１）と副降俸（ｌｌｌｊ間の
絶縁がより簡単になる。

〔発明の効果〕

本発明は１以上説明したように構成されているので、以
下に記載する効果を奏する。

カソード室０７）の電子放出量「］（（イ）ノを覆った
遮蔽体１：（５１が絶縁物で構成され、また、この隠蔽
体（３５１とカソード室０ηの飴壁の主プラズマ￥（２
）側を覆う保護体（至）とが絶絨物により一体に構成さ
れているため、遮蔽体：：（ｌｉｌ、保護体例の電位は
カソード室Ｑ７１の電位より高く主ブヲズマ室（２）の
電位以下になり主プラズマ（イ）のイオンが遮蔽体１旧
、保護体（至）をスバッタしてもそのエネルギが小さく
、飛出すスパック粒子が少なく、主プラズマ室（２）の
汚染が防止され、かつ、電子放出開口（４）を通ってカ
ソード室０．７）へ侵入しようとする主プラズマ翰の高
エネルギのイオンが遮蔽体１８５１により疎蔽され、カ
ソード室（１力の損傷、汚染が防止される。

その上、遮蔽体１ｇ１ｉｌ、保胛体１．３６）がＰ３縁
物であるため、高湿による酸化、溶融の恐れがなく、長
筒、爺になり、構造が簡単で安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明のイオン源装置の実施例を
示し、第１図は実施例１の構成図、第２図は第１図の絶
縁体の右側面図、第３図は実施例２の構成図、第４図は
実施例３の一部の斜祈図。第５図は実施例４の構成図、第６図は第５図の一部の右
側面図、第７図は従来例の構成図である。（２）・・主プラズマ室、け力・・カソード室、（イ）
・電子放出匪１０．（竹・遮蔽体、（支））・・保護体
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マイクロ波放電で電子を生成するマイクロ波プラ
ズマカソード室と、前記カソード室に対して正電位に直流バイアスされ、前
記カソード室から放出された電子に基く直流放電でイオ
ンビームを生成する主プラズマ室と、前記カソード室の電子放出開口を有する筐壁の前記主プ
ラズマ室側に設けられ、前記電子放出開口を覆い前記主
プラズマ室から前記カソード室へのイオンの侵入を遮蔽
する絶縁物からなる遮蔽体とを備えたイオン源装置。
（２）マイクロ波放電で電子を生成するマイクロ波プラ
ズマカソード室と、前記カソード室に対して正電位に直流バイアスされ、前
記カソード室から放出された電子に基く直流放電でイオ
ンビームを生成する主プラズマ室とを備え、前記カソード室の電子放出開口を有する筐壁の前記主プ
ラズマ室側を覆う保護体と、前記電子放出開口を覆い前
記主プラズマ室から前記カソード室へのイオンの侵入を
遮蔽する遮蔽体とを、絶縁物により一体に構成したイオ
ン源装置。