JPH0559537B2 - - Google Patents

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２０引出し用の電極６と
によつて構成されたプラズマ生成室８、その中に
設けたフイラメント１０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、フイラメント１０にその加熱用のフイ
ラメント電源１４を、フイラメント１０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、かつフイラメント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イラメント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によつて電界の
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、フイラメ
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つてプラズマ生成室８内温度
の過渡的上昇をもたらし、これによつてプラズマ
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^-4〜10^-1
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（例えばホスフインPH₃）
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、フイラメント１０に供給するフイラメント電
力の調整によつて抑える方法もあるが、フイラメ
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つて、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、前述したようなフイラメント電源、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、放電開始によつてプラズマ
生成室内に新たな熱入力が追加されても、制御手
段によつてヒータ電源から出力する電力が制御さ
れ、フイラメント電源、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、フイラメント電源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３０によつて構成し
ている。

電力計測回路２４は、電圧計測器２４ａ、電流
計測器２４ｂおよび電力演算器２４ｃを有してお
り、フイラメント電源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によつ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（増減）する。

上記構成によれば、フイラメント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、フイラメント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つて
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によつてヒータ電源１８から出
力する電力が制御され、それによつてフイラメン
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
因によつ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つて、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……フイラメ
ント、１２……ヒータ、１４……フイラメント電
源、１６……放電電源、１８……ヒータ電源、２
４，２６，２８……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つて構成されたプ
   ラズマ生成室、その中に設けたフイラメントおよ
   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、前記フイラメントを加熱するフイラメン
   ト電源と、前記フイ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、前記フイラメント電源、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。