JPH06349433A - イオン源装置 - Google Patents
イオン源装置Info
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- JPH06349433A JPH06349433A JP5138146A JP13814693A JPH06349433A JP H06349433 A JPH06349433 A JP H06349433A JP 5138146 A JP5138146 A JP 5138146A JP 13814693 A JP13814693 A JP 13814693A JP H06349433 A JPH06349433 A JP H06349433A
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- filaments
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フィラメントから放出される電子を利用して
プラズマを生成し、そのプラズマからイオンを引き出し
てイオンビ−ムを発生するイオン源装置において、フィ
ラメントの総寿命を延ばすことで長時間連続運転を可能
にする。 【構成】 規定数以上のフィラメント 3-1〜3-6 をプラ
ズマ室１に配設し、運転開始当初は規定数のフィラメン
ト 3-1,3-2,3-3に通電し、残りは予備とする。各フィラ
メント 3-1〜3-6 には電流計10-1〜10-6とスイッチ11-1
〜11-6とを接続し、各電流計10-1〜10-6は、スイッチ11
-1〜11-6をON/Off制御するためのＣＰＵ13にコンパレ−
タ12-1〜12-6を介して接続しておく。ＣＰＵ13は、コン
パレ−タ12-1〜12-6からの信号に基いて、通電中のフィ
ラメントの１つが切れそうになる度に予備のフィラメン
ト3-4,3-5,3-6 のスイッチ11-4,11-5,11-6を１つずつON
にしていくようにプログラムしておく。
プラズマを生成し、そのプラズマからイオンを引き出し
てイオンビ−ムを発生するイオン源装置において、フィ
ラメントの総寿命を延ばすことで長時間連続運転を可能
にする。 【構成】 規定数以上のフィラメント 3-1〜3-6 をプラ
ズマ室１に配設し、運転開始当初は規定数のフィラメン
ト 3-1,3-2,3-3に通電し、残りは予備とする。各フィラ
メント 3-1〜3-6 には電流計10-1〜10-6とスイッチ11-1
〜11-6とを接続し、各電流計10-1〜10-6は、スイッチ11
-1〜11-6をON/Off制御するためのＣＰＵ13にコンパレ−
タ12-1〜12-6を介して接続しておく。ＣＰＵ13は、コン
パレ−タ12-1〜12-6からの信号に基いて、通電中のフィ
ラメントの１つが切れそうになる度に予備のフィラメン
ト3-4,3-5,3-6 のスイッチ11-4,11-5,11-6を１つずつON
にしていくようにプログラムしておく。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフィラメントから放出さ
れる電子を利用して生成したプラズマからイオンを引き
出してイオンビ−ムを発生するイオン源装置に関するも
のである。
れる電子を利用して生成したプラズマからイオンを引き
出してイオンビ−ムを発生するイオン源装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置として、図１に示すカスプ
磁場型イオン源装置が知られている。同図（ａ）は側断
面図、（ｂ）は前面のグリッド状電極を除いた正面図で
ある。この装置はプラズマ室１内に作動ガス２を導入し
これをカソ−ドであるフィラメント３とアノ−ド４間の
ア−ク放電によって電離してプラズマを生成する。この
ときプラズマの生成に直接寄与する一次電子はプラズマ
室１の周囲に配設されたリング状の永久磁石５が形成す
るカスプ磁場６によってプラズマ室１に閉じ込められ
る。このプラズマに対し、プラズマ室１の一端に設けら
れたグリッド状電極７によって引出電界を印加すること
でプラズマ中のイオンを加速しイオンビ−ム８を発生す
る。
磁場型イオン源装置が知られている。同図（ａ）は側断
面図、（ｂ）は前面のグリッド状電極を除いた正面図で
ある。この装置はプラズマ室１内に作動ガス２を導入し
これをカソ−ドであるフィラメント３とアノ−ド４間の
ア−ク放電によって電離してプラズマを生成する。この
ときプラズマの生成に直接寄与する一次電子はプラズマ
室１の周囲に配設されたリング状の永久磁石５が形成す
るカスプ磁場６によってプラズマ室１に閉じ込められ
る。このプラズマに対し、プラズマ室１の一端に設けら
れたグリッド状電極７によって引出電界を印加すること
でプラズマ中のイオンを加速しイオンビ−ム８を発生す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記フィラ
メント３は通常プラズマ室１内に複数個設けられてい
る。図１の場合 3-1〜3-6 の計６個であり、これらフィ
ラメント 3-1〜3-6 は共通の定電流電源に並列接続され
ている。フィラメント 3-1〜3-6 はア−ク放電を続ける
につれて消耗するため次第に径が細くなり最終的には断
線することになるが、従来の回路構成では、複数あるフ
ィラメントのうちのどれか１つでも切れると他のフィラ
メントに過剰な電流が流れ込んで次々と断線を引き起こ
し、全てのフィラメントが短時間で切れてしまう。フィ
ラメントを交換するには装置の運転を一旦停止しなけれ
ばならないため、この種の装置の連続運転時間を長くす
る上でフィラメントの寿命が大きな障害になっている。
メント３は通常プラズマ室１内に複数個設けられてい
る。図１の場合 3-1〜3-6 の計６個であり、これらフィ
ラメント 3-1〜3-6 は共通の定電流電源に並列接続され
ている。フィラメント 3-1〜3-6 はア−ク放電を続ける
につれて消耗するため次第に径が細くなり最終的には断
線することになるが、従来の回路構成では、複数あるフ
ィラメントのうちのどれか１つでも切れると他のフィラ
メントに過剰な電流が流れ込んで次々と断線を引き起こ
し、全てのフィラメントが短時間で切れてしまう。フィ
ラメントを交換するには装置の運転を一旦停止しなけれ
ばならないため、この種の装置の連続運転時間を長くす
る上でフィラメントの寿命が大きな障害になっている。
【０００４】本発明はこのような事情の下に創案された
もので、その目的は通電中のフィラメントの１つが切れ
そうになる度に順次予備のフィラメントに切換えて長時
間連続運転できるイオン源装置を提供することにある。
もので、その目的は通電中のフィラメントの１つが切れ
そうになる度に順次予備のフィラメントに切換えて長時
間連続運転できるイオン源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のイオン源装置においては、規定数以上のフィ
ラメントをプラズマ室に配設し、運転開始当初は規定数
のフィラメントに通電し、残りは予備のフィラメントと
する。各フィラメントには非接触の電流計とその検出値
に基いて通電を個々に制御（ON/Off）する通電制御手段
とを接続しておき、過剰な電流が流れるフィラメントが
現れる度に順次予備のフィラメントに通電が開始される
ようにする。
に本発明のイオン源装置においては、規定数以上のフィ
ラメントをプラズマ室に配設し、運転開始当初は規定数
のフィラメントに通電し、残りは予備のフィラメントと
する。各フィラメントには非接触の電流計とその検出値
に基いて通電を個々に制御（ON/Off）する通電制御手段
とを接続しておき、過剰な電流が流れるフィラメントが
現れる度に順次予備のフィラメントに通電が開始される
ようにする。
【０００６】
【作用】過剰な電流が流れ始めるフィラメントが現れる
のは、通電中の複数のフィラメントのうちのどれかが切
れる前兆なので、上記のように過剰な電流が流れるフィ
ラメントが現れる度に順次予備のフィラメントに通電が
開始されるようにしておけば、フィラメントの断線によ
って通電中の他のフィラメントに電流が集中するのを防
ぎ、フィラメントが連鎖的に断線するのを未然に防止で
きる。
のは、通電中の複数のフィラメントのうちのどれかが切
れる前兆なので、上記のように過剰な電流が流れるフィ
ラメントが現れる度に順次予備のフィラメントに通電が
開始されるようにしておけば、フィラメントの断線によ
って通電中の他のフィラメントに電流が集中するのを防
ぎ、フィラメントが連鎖的に断線するのを未然に防止で
きる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明のイオン源装置の一実施例につ
いて説明する。なお、イオン源装置の全体的構成は図１
と同様とする。
いて説明する。なお、イオン源装置の全体的構成は図１
と同様とする。
【０００８】図２は本発明のイオン源装置に組み込まれ
るフィラメント駆動用回路の回路図であり、定電流電源
９に並列接続された６つのフィラメント 3-1〜3-6 に
は、各フィラメント 3-1〜3-6 毎に、その電流値を検出
するためのコイルを用いた非接触の電流計10-1〜10-6
と、その通電をON/OFFするためのシリコン整流器（ＳＣ
Ｒ）を用いたスイッチ11-1〜11-6とが設けられている。
13はフィラメント 3-1〜3-6 の電流値に基いてこれらへ
の通電をON/OFF制御するＣＰＵであり、ＣＰＵ13の入力
部には電流計10-1〜10-6が接続され、出力部にはスイッ
チ11-1〜11-6が接続されている。各電流計10-1〜10-6と
ＣＰＵ13との間には各々コンパレ−タ12-1〜12-6が接続
されている。これらコンパレ−タ12-1〜12-6は、予め設
定された基準値（フィラメントが切れる直前に通電中の
その他のフィラメントに流れる電流の値）と、各フィラ
メント 3-1〜3-6 に実際に流れる電流値とを比較するた
めのものである。ＣＰＵ13は、運転開始当初はスイッチ
11-1〜11-3をONにして６つあるうちの半数のフィラメン
ト 3-1〜3-3 に通電し、その後通電中のフィラメント 3
-1〜3-3 の各々の電流値が基準値以下であるか否かをコ
ンパレ−タ12-1〜12-3からの信号に基いて判断し、基準
値に達したフィラメントが現れる度に、通電していない
残りのフィラメント 3-4〜3-6 に１つずつ通電を開始し
ていくようにプログラムされている。
るフィラメント駆動用回路の回路図であり、定電流電源
９に並列接続された６つのフィラメント 3-1〜3-6 に
は、各フィラメント 3-1〜3-6 毎に、その電流値を検出
するためのコイルを用いた非接触の電流計10-1〜10-6
と、その通電をON/OFFするためのシリコン整流器（ＳＣ
Ｒ）を用いたスイッチ11-1〜11-6とが設けられている。
13はフィラメント 3-1〜3-6 の電流値に基いてこれらへ
の通電をON/OFF制御するＣＰＵであり、ＣＰＵ13の入力
部には電流計10-1〜10-6が接続され、出力部にはスイッ
チ11-1〜11-6が接続されている。各電流計10-1〜10-6と
ＣＰＵ13との間には各々コンパレ−タ12-1〜12-6が接続
されている。これらコンパレ−タ12-1〜12-6は、予め設
定された基準値（フィラメントが切れる直前に通電中の
その他のフィラメントに流れる電流の値）と、各フィラ
メント 3-1〜3-6 に実際に流れる電流値とを比較するた
めのものである。ＣＰＵ13は、運転開始当初はスイッチ
11-1〜11-3をONにして６つあるうちの半数のフィラメン
ト 3-1〜3-3 に通電し、その後通電中のフィラメント 3
-1〜3-3 の各々の電流値が基準値以下であるか否かをコ
ンパレ−タ12-1〜12-3からの信号に基いて判断し、基準
値に達したフィラメントが現れる度に、通電していない
残りのフィラメント 3-4〜3-6 に１つずつ通電を開始し
ていくようにプログラムされている。
【０００９】このイオン源装置の運転開始後しばらくし
て、例えばフィラメント 3-1の電流値が基準値に達した
とする。これは通電中の残りのフィラメント 3-2，3-3
のいずれかが切れかかっているためであり、ＣＰＵ13は
コンパレ−タ12-1からの信号によってそれを察知し、直
ちに、通電していない残りのフィラメント 3-4〜3-6の
スイッチ11-4〜11-6の１つ、例えばスイッチ11-4をONに
する。その後フィラメント 3-2，3-3 のいずれか、例え
ばフィラメント 3-2が切れたとしても、そのときには消
耗していない新しいフィラメント 3-4にすでに電流が流
れているので、当初から通電中の他のフィラメント 3-
1，3-3 への電流集中が未然に防止される。さらに時間
が経過して、フィラメント 3-4の電流値が基準値に達し
たとする。今度はフィラメント 3-1，3-3 のいずれかが
切れかかっているためであり、ＣＰＵ13はコンパレ−タ
12-4からの信号によってそれを察知し、直ちに、通電し
ていない残りのフィラメント 3-5,3-6のスイッチ11-5,1
1-6 のいずれか、例えばスイッチ11-5をONにする。その
後例えばフィラメント 3-1が切れたとしても、そのとき
には消耗していない新しいフィラメント3-5 にすでに電
流が流れているので、通電中の他のフィラメント3-3 ，
3-4への電流集中が未然に防止される。さらに時間が経
過し、フィラメント3-5 の電流値が基準値に達したとす
る。今度はフィラメント3-3 , 3-4 のいずれかが切れか
かっているためであり、ＣＰＵ13はコンパレ−タ12-5か
らの信号によってそれを察知し、直ちに、通電していな
い最後のフィラメント3-6 のスイッチ11-6をONにする。
その後フィラメント3-3 が切れたとしても、そのときに
は消耗していない新しいフィラメント3-6 にすでに電流
が流れているので、通電中の他のフィラメント 3-4,3-5
への電流集中が未然に防止される。その後、フィラメン
ト 3-4,3-5,3-6が全て断線するまで運転を行うことがで
きる。
て、例えばフィラメント 3-1の電流値が基準値に達した
とする。これは通電中の残りのフィラメント 3-2，3-3
のいずれかが切れかかっているためであり、ＣＰＵ13は
コンパレ−タ12-1からの信号によってそれを察知し、直
ちに、通電していない残りのフィラメント 3-4〜3-6の
スイッチ11-4〜11-6の１つ、例えばスイッチ11-4をONに
する。その後フィラメント 3-2，3-3 のいずれか、例え
ばフィラメント 3-2が切れたとしても、そのときには消
耗していない新しいフィラメント 3-4にすでに電流が流
れているので、当初から通電中の他のフィラメント 3-
1，3-3 への電流集中が未然に防止される。さらに時間
が経過して、フィラメント 3-4の電流値が基準値に達し
たとする。今度はフィラメント 3-1，3-3 のいずれかが
切れかかっているためであり、ＣＰＵ13はコンパレ−タ
12-4からの信号によってそれを察知し、直ちに、通電し
ていない残りのフィラメント 3-5,3-6のスイッチ11-5,1
1-6 のいずれか、例えばスイッチ11-5をONにする。その
後例えばフィラメント 3-1が切れたとしても、そのとき
には消耗していない新しいフィラメント3-5 にすでに電
流が流れているので、通電中の他のフィラメント3-3 ，
3-4への電流集中が未然に防止される。さらに時間が経
過し、フィラメント3-5 の電流値が基準値に達したとす
る。今度はフィラメント3-3 , 3-4 のいずれかが切れか
かっているためであり、ＣＰＵ13はコンパレ−タ12-5か
らの信号によってそれを察知し、直ちに、通電していな
い最後のフィラメント3-6 のスイッチ11-6をONにする。
その後フィラメント3-3 が切れたとしても、そのときに
は消耗していない新しいフィラメント3-6 にすでに電流
が流れているので、通電中の他のフィラメント 3-4,3-5
への電流集中が未然に防止される。その後、フィラメン
ト 3-4,3-5,3-6が全て断線するまで運転を行うことがで
きる。
【００１０】このように、過剰な電流が流れるフィラメ
ントが現れる度に順次予備のフィラメント 3-4,3-5,3-6
に通電が開始されるようにしておけば、フィラメントの
断線によって通電中の他のフィラメントに電流が集中す
るのを防ぎ、全てのフィラメントが従来のように連鎖的
に断線するのを未然に防止できる。この実施例のように
フィラメントが切れる直前に予備のフィラメントに切り
換えるようにすることで、複数使用されるフィラメント
の総寿命を最大限長くできるので、イオン源装置の連続
運転時間を従来よりも著しく長くすることができる。
ントが現れる度に順次予備のフィラメント 3-4,3-5,3-6
に通電が開始されるようにしておけば、フィラメントの
断線によって通電中の他のフィラメントに電流が集中す
るのを防ぎ、全てのフィラメントが従来のように連鎖的
に断線するのを未然に防止できる。この実施例のように
フィラメントが切れる直前に予備のフィラメントに切り
換えるようにすることで、複数使用されるフィラメント
の総寿命を最大限長くできるので、イオン源装置の連続
運転時間を従来よりも著しく長くすることができる。
【００１１】なお、この実施例ではフィラメントを６つ
用意し、その半数である３つのフィラメントを予備とし
て使用する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。すなわち、フィラメントの総数
や、そのうちの予備として使用するフィラメントの数な
どは、イオン源装置の能力や用途などに応じて装置設計
の段階で選択すればよい事項である。またスイッチング
素子としてシリコン整流器を例としてあげたが、これに
限定されるものではない。
用意し、その半数である３つのフィラメントを予備とし
て使用する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。すなわち、フィラメントの総数
や、そのうちの予備として使用するフィラメントの数な
どは、イオン源装置の能力や用途などに応じて装置設計
の段階で選択すればよい事項である。またスイッチング
素子としてシリコン整流器を例としてあげたが、これに
限定されるものではない。
【００１２】
【発明の効果】以上要するに本発明のイオン源装置は、
通電中のフィラメントが切れそうになる度に予備のフィ
ラメントに順次通電を開始していくことによって、複数
使用されるフィラメントの寿命を最大限に延すことがで
き、長時間連続運転することができる。
通電中のフィラメントが切れそうになる度に予備のフィ
ラメントに順次通電を開始していくことによって、複数
使用されるフィラメントの寿命を最大限に延すことがで
き、長時間連続運転することができる。
【図１】イオン源装置を示す図であり、（ａ）は側断面
図、（ｂ）は前面のグリッド状電極を除いた正面図であ
る。
図、（ｂ）は前面のグリッド状電極を除いた正面図であ
る。
【図２】本発明のイオン源装置に組み込まれるフィラメ
ント駆動用回路の一実施例を示す回路図である。
ント駆動用回路の一実施例を示す回路図である。
１： プラズマ室 ２： 作動ガス 3-1〜3-6 ： フィラメント ４： アノ−ド ５： 永久磁石 ６： カスプ磁場 ７： グリッド状電極 ８： イオンビ−ム ９： 定電流電源 10-1〜10-6： 電流計 11-1〜11-6： スイッチ（ＳＣＲ） 12-1〜12-6： コンパレ−タ 13： ＣＰＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 一朗 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 川崎 義則 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 瓦谷 立身 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (1)
- 【請求項１】 フィラメントから放出される電子を利用
してプラズマを生成し、そのプラズマからイオンを引出
してイオンビ−ムを発生するイオン源装置において、運
転開始当初から通電される複数のフィラメントと、複数
の予備のフィラメントと、各フィラメントの電流値を検
出するための電流計と、電流値が異常に大きくなるフィ
ラメントが現れたら順次予備のフィラメントに通電する
通電制御手段とを備えたことを特徴とするイオン源装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13814693A JP3254819B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | イオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13814693A JP3254819B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | イオン源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349433A true JPH06349433A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3254819B2 JP3254819B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=15215087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13814693A Expired - Fee Related JP3254819B2 (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | イオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254819B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026764B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-04-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma producing apparatus and doping apparatus |
| WO2009110506A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| JP2016076322A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源 |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP13814693A patent/JP3254819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026764B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-04-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma producing apparatus and doping apparatus |
| US7382098B2 (en) | 2002-03-26 | 2008-06-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Plasma producing apparatus and doping apparatus |
| WO2009110506A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| JP2016076322A (ja) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3254819B2 (ja) | 2002-02-12 |
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