JPH06231712A - Ｅｃｒ型イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁碍子の内壁の汚れを効果的に防止してそ
の耐圧が低下するまでの寿命を長くすると共に、引出し
電極系と高圧側シールド筒との間で放電が起こりにくく
したＥＣＲ型イオン源を提供する。 【構成】 絶縁碍子２６を２段として、両者の間にリン
グ状の電極支持フランジ３２を挟み、その内側に、高圧
側シールド筒２８および大地側シールド筒３０よりも直
径の小さい筒状の中間電極３４を取り付けている。この
中間電極３４は、両シールド筒２８、３０と同軸状にか
つ両シールド筒２８、３０との間に隙間をあけて、更に
これらの三者によって、絶縁碍子２６の内壁がイオンビ
ーム２２から直接見えないような迷路構造を形成するよ
うに電極支持フランジ３２に取り付けている。電極支持
フランジ３２と高電圧側のイオン源チャンバー１２およ
び大地電位側のフランジ部２４との間には分圧抵抗３６
をそれぞれ接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子サイクロトロン
共鳴（ＥＣＲ）を利用するＥＣＲ型イオン源に関し、よ
り具体的には、その絶縁碍子の汚れによる耐圧低下を防
止する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のＥＣＲ型イオン源の従来例を図
２に示す。このＥＣＲ型イオン源は、マイクロ波８を用
いて内部にプラズマ１０を発生させるプラズマ生成容器
２と、このプラズマ生成容器２の開口部４の外側近傍に
設けられていて、プラズマ生成容器２内のプラズマ１０
からイオンビーム２２を引き出す引出し電極系１６と、
プラズマ生成容器２内にイオンビーム２２の引き出し方
向に磁場を発生させる磁気コイル１４と、プラズマ生成
容器２を収納しかつ磁気コイル１４を支持する高電圧側
のイオン源チャンバー１２とを備えている。プラズマ生
成容器２とイオン源チャンバー１２とは互いに同電位で
あり、高圧の引出し電圧が印加される。

【０００３】プラズマ生成容器２内には、導波管６を経
由して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波８が導入され
る。また、図示しないガス導入管を経由して、所望のイ
オン化したいガスが導入される。

【０００４】引出し電極系１６は、その構成は色々ある
がこの例では、負電位にされる引出し電極１７および接
地電位にされる接地電極１８を備えている。

【０００５】このイオン源の前部には、それを他の機器
等に取り付けるための大地電位側のフランジ部２４が設
けられており、前記イオン源チャンバー１２とこのフラ
ンジ部２４との間は筒状の絶縁碍子２６によって接続さ
れている。

【０００６】磁気コイル１４によってプラズマ生成容器
２内に所定強度（例えばマイクロ波８が２．４５ＧＨｚ
の場合は約８７５ガウス）の磁場を発生させると共に、
当該プラズマ生成容器２内にマイクロ波８およびガスを
導入すると、マイクロ波放電および電子サイクロトロン
共鳴によってガスが励起されてプラズマ生成容器２内に
プラズマ１０が作られる。そしてこのとき、プラズマ生
成容器２および引出し電極系１６に所定の電圧を印加し
ておくと、電界の作用によって、このプラズマ１０中か
らイオンビーム２２が引き出される。負電位の引出し電
極１７は、イオンビーム２２の引き出しの際に下流側か
ら電子がプラズマ生成容器２の方へ逆流するのを抑制す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなＥＣＲ型
イオン源の場合は、磁気コイル１４の磁場を利用する関
係上、引出し電極系１６が絶縁碍子２６に近い配置とな
りやすいため、フリーマン型イオン源に比較して、絶縁
碍子２６の内壁の汚れの進行が速く、従って絶縁碍子２
６の耐圧が低下するまでの寿命が短くなってしまう。

【０００８】これについては、絶縁碍子２６の内壁の汚
れ防止用に、絶縁碍子２６の内側に位置するように、イ
オン源チャンバー１２およびフランジ部２４に高圧側シ
ールド筒２８および大地側シールド筒３０をそれぞれ取
り付けているが、両シールド筒２８、３０間には高電圧
（引出し電圧）が印加されるので、それに応じた隙間を
両シールド筒２８、３０間にあけておかなければならな
い。そのため、この隙間を通して、絶縁碍子２６の内壁
がイオンビーム２２から直接見えるため、イオンビーム
２２の引き出しに伴うパーティクルによる絶縁碍子２６
の内壁の汚れを効果的に防止することができないという
問題がある。ちなみに、絶縁碍子２６の内壁の汚れが進
行すると、耐圧が低下するまでの寿命が短くなり、この
部分の耐圧が低下するとそこで放電が多発するようにな
り、イオンビーム２２を安定して引き出すことができな
くなる。

【０００９】また、ＥＣＲ型イオン源の場合、磁気コイ
ル１４の磁場を利用する関係上、プラズマ生成容器２と
磁気コイル１４との間の距離をあまり大きく取ることが
できないため、プラズマ生成容器２の前部が高圧側シー
ルド筒２８に近づき、その結果、引出し電極系１６と高
圧側シールド筒２８との間の距離が小さくなってしま
い、両者間での放電の確率が高くなるという問題もあ
る。

【００１０】そこでこの発明は、上記のような絶縁碍子
の内壁の汚れを効果的に防止してその耐圧が低下するま
での寿命を長くすると共に、引出し電極系と高圧側シー
ルド筒との間で放電が起こりにくくしたＥＣＲ型イオン
源を提供することを主たる目的とする。

【００１１】

【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ＥＣＲ型イオン源は、前記絶縁碍子を２
段として両者の間にリング状の電極支持フランジを挟
み、この電極支持フランジの内側に前記高圧側シールド
筒および大地側シールド筒よりも直径の小さい筒状の中
間電極を、両シールド筒と同軸状にかつ両シールド筒と
の間に隙間をあけて、しかもこの中間電極および両シー
ルド筒の三者によって、絶縁碍子の内壁がイオンビーム
から直接見えないような迷路構造を形成するように取り
付け、かつ前記電極支持フランジと前記イオン源チャン
バーおよびフランジ部との間に分圧抵抗をそれぞれ接続
したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、中間電極、高圧側シールド
筒および大地側シールド筒の三者によって、絶縁碍子の
内壁がイオンビームから直接見えないような迷路構造を
形成しているので、イオンビームの引き出しに伴うパー
ティクルが絶縁碍子の内壁に達しにくく、従って同内壁
の汚れを効果的に防止することができる。その結果、絶
縁碍子の耐圧が低下するまでの寿命を長くすることがで
きる。

【００１３】また、中間電極を設けて迷路構造を形成す
ることによって、絶縁碍子の内壁の汚れ防止を図りなが
ら、高圧側シールド筒を絶縁碍子の内壁側に近づけるこ
とができ、それによって、引出し電極系と高圧側シール
ド筒との間の距離を大きく取ることができるので、両者
間で放電が起こる確率は大幅に減少する。しかも、中間
電極には分圧抵抗によって分圧されて引出し電圧の半分
しか電圧が印加されないので、この中間電極と高圧側シ
ールド筒、引出し電極系あるいはプラズマ生成容器との
間で放電が起こる確率も小さくなる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るＥＣＲ型
イオン源を示す断面図である。図２の従来例と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、以下においては当
該従来例との相違点を主に説明する。

【００１５】この実施例においては、前述したような絶
縁碍子２６を２分割して２段にして、両者の間にリング
状の電極支持フランジ３２を挟んでいる。そしてこの電
極支持フランジ３２の内側に、前述したような高圧側シ
ールド筒２８および大地側シールド筒３０よりも直径の
小さい筒状の中間電極３４を取り付けている。

【００１６】この中間電極３４は、両シールド筒２８、
３０と同軸状にかつ両シールド筒２８、３０との間に隙
間をあけて、更にこの中間電極３４および両シールド筒
２８、３０の三者によって、絶縁碍子２６の内壁がイオ
ンビーム２２から直接見えないような迷路構造を形成す
るように電極支持フランジ３２に取り付けられている。

【００１７】即ち、この実施例では、高圧側シールド筒
２８の直径を大地側シールド筒３０の直径とほぼ同じ位
に大きくして、この高圧側シールド筒２８を絶縁碍子２
６の内壁側に近づけて配置している。この高圧側シール
ド筒２８の長さは従来例よりは少し短くしており、逆に
大地側シールド筒３０の長さを従来例より長くして、両
シールド筒２８、３０の中間に、そこに印加される電圧
に耐える隙間をあけて、電極支持フランジ３２が位置す
るようにしている。そしてこの電極支持フランジ３２の
内側に、中間電極３４のまん中辺りを取り付けて固定し
ており、このようにして前述した迷路構造を形成してい
る。

【００１８】また、電極支持フランジ３２と前述した高
電圧側のイオン源チャンバー１２および大地電位側のフ
ランジ部２４との間には分圧抵抗３６をそれぞれ接続し
ており、これによってイオン源チャンバー１２とフラン
ジ部２４との間に印加される引出し電圧を半分に分圧し
て中間電極３４に印加するようにしている。

【００１９】このＥＣＲ型イオン源では、中間電極３
４、高圧側シールド筒２８および大地側シールド筒３０
の三者によって、絶縁碍子２６の内壁がイオンビーム２
２から直接見えないような迷路構造を形成しているの
で、イオンビーム２２の引き出しに伴うパーティクルが
絶縁碍子２６の内壁に達しにくく、従って同内壁の汚れ
を効果的に防止することができる。その結果、絶縁碍子
２６の耐圧が低下するまでの寿命を長くすることができ
る。それによって例えば、このイオン源の分解清掃等の
保守作業の周期を長く延ばして保守作業の簡略化を図る
ことができる。

【００２０】また、中間電極３４を設けて迷路構造を形
成することによって、絶縁碍子２６の内壁の汚れ防止を
図りながら、高圧側シールド筒２８を絶縁碍子２６の内
壁側に近づけることができ、それによって引出し電極系
１６と高圧側シールド筒２８との間の距離を従来例より
も遙かに大きくすることができる。従って、引出し電極
系１６と高圧側シールド筒２８との間で放電が起こる確
率は大幅に減少する。

【００２１】しかも、高圧側シールド筒２８を前記のよ
うに絶縁碍子２６の内壁側に寄せているので、中間電極
３４と高圧側シールド筒２８、引出し電極系１６あるい
はプラズマ生成容器２の前部との間の距離もかなり大き
く取ることができるが、それに加えて、中間電極３４に
は分圧抵抗３６によって分圧されて引出し電圧の半分し
か電圧が印加されないので、この中間電極３４と高圧側
シールド筒２８、引出し電極系１６あるいはプラズマ生
成容器２との間で放電が起こる確率も小さくなる。その
結果、安定してイオンビーム２２を引き出すことができ
るようになる。

【００２２】なお、引出し電極系１６の構成やその支持
手段は、この実施例のようなものに限定されるものでは
なく、必要に応じて様々なものが採り得る。

【００２３】また、フランジ部２４は、この実施例のよ
うな一個の独立したフランジでなくて、大地電位側の真
空チャンバーに設けられたフランジ部等であっても良
い。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、中間電
極、高圧側シールド筒および大地側シールド筒の三者に
よって、絶縁碍子の内壁がイオンビームから直接見えな
いような迷路構造を形成しているので、イオンビームの
引き出しに伴うパーティクルが絶縁碍子の内壁に達しに
くく、従って同内壁の汚れを効果的に防止することがで
き、その結果、絶縁碍子の耐圧が低下するまでの寿命を
長くすることができる。

【００２５】また、中間電極を設けて迷路構造を形成す
ることによって、絶縁碍子の内壁の汚れ防止を図りなが
ら、高圧側シールド筒を絶縁碍子の内壁側に近づけるこ
とができ、それによって、引出し電極系と高圧側シール
ド筒との間の距離を大きく取ることができるので、両者
間で放電が起こる確率は大幅に減少する。しかも、中間
電極には分圧抵抗によって分圧されて引出し電圧の半分
しか電圧が印加されないので、この中間電極と高圧側シ
ールド筒、引出し電極系あるいはプラズマ生成容器との
間で放電が起こる確率も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るＥＣＲ型イオン源を
示す断面図である。

【図２】従来のＥＣＲ型イオン源の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２ プラズマ生成容器 １０ プラズマ １２ イオン源チャンバー １４ 磁気コイル １６ 引出し電極系 ２２ イオンビーム ２４ フランジ部 ２６ 絶縁碍子 ２８ 高圧側シールド筒 ３０ 大地側シールド筒 ３２ 電極支持フランジ ３４ 中間電極 ３６ 分圧抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波を用いて内部にプラズマを発
   生させるプラズマ生成容器と、このプラズマ生成容器の
   開口部の外側近傍に設けられていて同プラズマ生成容器
   内のプラズマからイオンビームを引き出す引出し電極系
   と、前記プラズマ生成容器内にイオンビーム引き出し方
   向に磁場を発生させる磁気コイルと、前記プラズマ生成
   容器を収納しかつこの磁気コイルを支持する高電圧側の
   イオン源チャンバーと、大地電位側のフランジ部と、こ
   のフランジ部と前記イオン源チャンバーとの間を接続す
   る筒状の絶縁碍子と、この絶縁碍子の内側に位置するよ
   うに前記イオン源チャンバーおよびフランジ部にそれぞ
   れ取り付けられた高圧側シールド筒および大地側シール
   ド筒であって互いの間に隙間を有するものとを備えるＥ
   ＣＲ型イオン源において、前記絶縁碍子を２段として両
   者の間にリング状の電極支持フランジを挟み、この電極
   支持フランジの内側に前記高圧側シールド筒および大地
   側シールド筒よりも直径の小さい筒状の中間電極を、両
   シールド筒と同軸状にかつ両シールド筒との間に隙間を
   あけて、しかもこの中間電極および両シールド筒の三者
   によって、絶縁碍子の内壁がイオンビームから直接見え
   ないような迷路構造を形成するように取り付け、かつ前
   記電極支持フランジと前記イオン源チャンバーおよびフ
   ランジ部との間に分圧抵抗をそれぞれ接続したことを特
   徴とするＥＣＲ型イオン源。