JPH07169435A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧ボックス内の熱排気を確実に行うこと
ができ、しかも高電圧ボックス内でのガス漏洩に対して
も安全であるイオン注入装置を提供する。 【構成】 高電圧ボックス８内に内部底板２４を設け
て、その上にイオンビーム発生部２を配置した。高電圧
ボックス８の底板９の中央部付近に排気口２８を設ける
と共に、その周りに分散して位置するように、内部底板
２４に複数の排気穴２６を設けた。シールドキャビネッ
ト１６の外側に排気ブロア３４を設け、それと高電圧ボ
ックス８の下部との間に第１の排気ダクト３０を配設し
た。この排気ダクト３０と高電圧ボックス８の排気口２
８との間を、絶縁物製の第２の排気ダクト３２で接続し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イオン注入装置に関
し、より具体的には、その高電圧ボックス内の熱を排気
する手段の改良、更には同高電圧ボックス内へ純水を供
給する手段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のイオン注入装置の一例を
部分的に示す断面図である。

【０００３】このイオン注入装置は、例えばイオン源
４、質量分析電磁石６、それら用の電源（図示省略）等
から成りイオンビーム５を発生させるイオンビーム発生
部２を備えており、これが箱状の高電圧ボックス８内に
収納されている。イオンビーム発生部２から引き出され
たイオンビーム５は、高電圧ボックス８と大地電位部と
の間に設けられた加速管１０によって加速された後、図
示しないターゲットに導かれてイオン注入が行われる。

【０００４】そのため、この高電圧ボックス８には、図
示しない加速電源によって、大地電位部から高電圧（例
えば数百ＫＶ）が印加される。この高電圧ボックス８
は、複数本の支持碍子１２によって、その下の大地電位
部１４から絶縁された状態で支持されている。

【０００５】高電圧ボックス８および加速管１０の周り
は、高電圧ボックス８との間に空間をあけて所定の空間
絶縁距離を取って、電気的シールドと、主として高電圧
ボックス８内から放出されるＸ線のシールドとを兼ね
て、シールドキャビネット１６によって囲まれている。

【０００６】高電圧ボックス８内には上記のようなイオ
ンビーム発生部２が収納されており、それから熱が放出
されるため、高電圧ボックス８内の温度が上昇する。こ
れを放置しておくと、高電圧ボックス８内のイオンビー
ム発生部等の機器、特にそれを構成する電子部品等が劣
化する。

【０００７】そのため、従来は、高電圧ボックス８内の
上部に排気ファン１８を設け、それによって高電圧ボッ
クス８内の熱を一旦シールドキャビネット１６内に排出
し、その後、シールドキャビネット１６の上部に設けた
排気口２０に接続された排気ダクト２２を経由して、図
示しない工場側の排気ブロアによって排気するようにし
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記イオン
注入装置においては、工場側の排気ブロアの排気能力の
程度によっては、シールドキャビネット１６内の熱排出
が十分に行われず、高電圧ボックス８を含めたシールド
キャビネット１６内全体の温度が過大に上昇し、それに
よって高電圧ボックス８内の機器が劣化するという問題
があった。

【０００９】また、イオンビーム発生部２では特殊なガ
ス、例えばヒ素やリン等を含むガスをイオン源ガスとし
て使用することがあるが、このようなイオン源ガスが高
電圧ボックス８内へ漏れ出た場合、それが排気ファン１
８によってシールドキャビネット１６内へ排出されるこ
とになる。ところが、シールドキャビネット１６内へ
は、人が点検等のために立ち入ることがあるので、ガス
漏洩があった場合は危険であり、ガス漏洩に対する安全
性の点で改善の余地があると言える。

【００１０】そこでこの発明は、高電圧ボックス内の熱
排気を確実に行うことができ、しかも高電圧ボックス内
でのガス漏洩に対しても安全であるイオン注入装置を提
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、この発明のイオン注入装置は、前記高電圧ボックス
内であってその底板上にそれとの間に隙間をあけて内部
底板を更に設けてその上に前記イオンビーム発生部を配
置し、前記高電圧ボックスの底板の中央部付近に排気口
を設けると共にこの排気口の周りに分散して位置するよ
うに前記内部底板に複数の排気穴を設け、前記シールド
キャビネットの外側に排気ブロアを設け、この排気ブロ
アと前記シールドキャビネット内の高電圧ボックスの下
部との間に第１の排気ダクトを配設し、かつこの第１の
排気ダクトと前記高電圧ボックスの排気口との間を絶縁
物製の第２の排気ダクトで接続したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、高電圧ボックス内で発生し
た熱は、内部底板の複数の排気穴、高電圧ボックスの底
板の排気口、それに接続された絶縁物製の第２の排気ダ
クトおよびそれに接続された第１の排気ダクトを経由し
てシールドキャビネット外へ導かれ、そこに設けられた
排気ブロアによって排出される。

【００１３】このようにして、高電圧ボックス内の熱
を、シールドキャビネット内の空間に排出することなく
直接シールドキャビネット外へ排出するので、高電圧ボ
ックス内の熱排気を確実に行うことができる。しかも、
高電圧ボックス内でのガス漏洩に対しても安全である。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を部分的に示す断面図である。図５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、前述したような高
電圧ボックス８内であってその底板９上に、当該底板９
との間に隙間をあけて、内部底板２４を更に設けて、そ
の上に前述したイオンビーム発生部２を配置している。

【００１６】上記底板９のほぼ中央部に排気口２８を設
けている。また、図２にも示すように、内部底板２４に
は、この排気口２８の周りにほぼ均等に分散して位置す
るように、複数の（この例では四つの）排気穴２６を設
けている。

【００１７】一方、シールドキャビネット１６の外側に
排気ブロア３４を設け、この排気ブロア３４とシールド
キャビネット１６内の高電圧ボックス８の下部との間
に、大地電位部１４上に沿わせて、第１の排気ダクト３
０を配設している。この排気ダクト３０は、例えば金属
製である。排気ブロア３４は、例えば排気ダクト３６を
経由して工場側の排気ブロアに接続されている。

【００１８】更に、この排気ダクト３０と高電圧ボック
ス８の前記排気口２８との間を、絶縁物製の第２の排気
ダクト３２で接続している。

【００１９】このように構成すると、高電圧ボックス８
のイオンビーム発生部２から発生した熱は、内部底板２
４の複数の排気穴２６、高電圧ボックス８の底板９の排
気口２８、それに接続された排気ダクト３２およびそれ
に接続された排気ダクト３０を経由してシールドキャビ
ネット１６外へ導かれ、そこに設けられた排気ブロア３
４によって排出される。

【００２０】このようにして、高電圧ボックス８内の熱
を、従来のようにシールドキャビネット１６内の空間に
一旦排出することなく直接シールドキャビネット１６外
へ排出するので、高電圧ボックス８内の熱排気を確実に
行うことができる。その結果、高電圧ボックス８内の温
度上昇が過大になるのを防止して、高電圧ボックス８内
の機器、特にそれを構成する電子部品等の劣化を防止す
ることができる。

【００２１】しかも、高電圧ボックス８内に内部底板２
４を設けていて、その複数の分散配置された排気穴２６
を経由して排気することができるため、高電圧ボックス
８内の温度勾配が小さくなる。その結果、高電圧ボック
ス８内の温度を万遍なく下げて、高電圧ボックス８内の
機器の劣化をより確実に防止することができる。

【００２２】また、高電圧ボックス８内の空気をシール
ドキャビネット１６内の空間へ一旦排出することなく直
接シールドキャビネット１６外へ排出するようにしてい
て、万一イオンビーム発生部２から高電圧ボックス８内
へガス漏洩があっても、そのガスがシールドキャビネッ
ト１６内に放出されることなく直接シールドキャビネッ
ト１６外へ排出されるので、シールドキャビネット１６
内へ人が点検等のために立ち入る場合でも安全である。

【００２３】また、近年は、高電圧ボックス８に印加す
る電圧がより高電圧化（例えば５００ＫＶ程度）してい
るにもかかわらず、装置全体の小型化の要請から、シー
ルドキャビネット１６と高電圧ボックス８間の空間絶縁
距離が短縮される傾向にあり、そのような場合は特に、
高電圧ボックス８に上記のような排気ダクト３２を取り
付ける位置が重要になる。これは、高電圧ボックス８に
排気ダクト３２を取り付けるとその沿面絶縁距離が問題
になると共に、排気ダクト３２を取り付けることによっ
て高電圧ボックス８の周りの電界分布を乱す恐れが生じ
るからである。

【００２４】これに対して、このイオン注入装置では、
高電圧ボックス８の底板９の中央部付近からその下の大
地電位部１４へ排気ダクト３２を配設しており、高電圧
ボックス８の下面は支持碍子１２での沿面絶縁距離を確
保するため下の大地電位部１４から高さ的に比較的余裕
があり、かつ高電圧ボックス８の下面中央部付近は平坦
で電界も安定しているため、このような位置で高電圧ボ
ックス８に排気ダクト３２を接続しても、それのために
高電圧ボックス８の下面とその下の大地電位部１４との
間の高さを高くする必要は特になく、また高電圧ボック
ス８の周りの電界分布を乱す恐れも少なく、従って安定
した絶縁性を確保することができる。

【００２５】ところで、高電圧ボックス８内のイオンビ
ーム発生部２を構成する機器、例えば上記イオン源４、
質量分析電磁石６等は、冷媒を供給して強制的に冷却す
る必要がある。この冷媒には、これまではフロンが絶縁
性能も優れているので使用されて来たが、近年はオゾン
層破壊防止の観点から、それに代えて純水が使用される
傾向にある。

【００２６】しかし純水は、フロンに比べると比抵抗が
小さい（およそ２桁は小さい）ため、それを流す絶縁物
製の純水配管を、大地電位部１４からまっすぐ高電圧ボ
ックス８にまで立ち上げることはできない。そのように
すると、純水を通して放電が生じるからである。

【００２７】これを防止するためには、純水配管を螺旋
状に巻いて立ち上げることになるが、高電圧ボックス８
に印加する電圧が高くなるほど、純水配管のターン数が
増え、その支持が問題になる。これは、純水配管のピッ
チが不揃いになると、隣接する部分間で放電が生じるか
らである。

【００２８】このような場合、従来は、絶縁物製の枠を
組み、その周りに純水配管を巻き付けて固定していた
が、そのような手段では、特別な枠が必要になると共
に、そのスペースも必要になる。元々、高電圧ボックス
８の下部は、前述したように電界が比較的安定している
こともあって、複数本の支持碍子１２の他に、高電圧ボ
ックス８に高電圧を印加する加速電源（図示省略）等も
配置されており、スペース的な余裕はあまりないのに、
それに純水配管を巻き付けた枠を配置することは、スペ
ース的に困難な点がある。

【００２９】そこで、このような点を更に改善した実施
例を図３および図４を参照して説明する。

【００３０】この例では、大地電位部１４から前述した
ような高電圧ボックス８内へ純水４４を供給する絶縁物
製の純水配管４０および４２を、前述した絶縁物製の第
２の排気ダクト３２にほぼ均等に巻き付けて、両純水配
管４０、４２が入る溝５２を有する絶縁物製の押さえ板
５０を用いて固定している。その場合、例えば図６に示
すように、排気ダクト３２自身にも、純水配管４０およ
び４２が入る螺旋状の溝３３を形成しておいても良く、
そのようにすればこの溝３３を利用して純水配管４０お
よび４２を均等に巻き付けることができる。純水配管４
０は行き側の配管であり、純水配管４２は戻り側の配管
である。押さえ板５０の正面図を図４に示す。

【００３１】両純水配管４０、４２の大地電位部１４側
の端部には接続金具４６が、高電圧ボックス８内側の端
部には接続金具４８がそれぞれ取り付けられている。接
続金具４６には、図示しない純水装置が接続される。接
続金具４８には、前述したイオンビーム発生部２が、よ
り具体的にはそれを構成していて純水を必要とする機器
が接続される。

【００３２】上記のようにすると、排気ダクト３２を純
水配管４０、４２の枠の代わりとして兼用することがで
きるので、特別な枠が不要になる。また、純水配管４
０、４２を巻くための特別なスペースも不要になり、高
電圧ボックス８の下部のスペースの有効利用を図ること
ができる。

【００３３】しかも、純水配管４０、４２を排気ダクト
３２にほぼ均等に巻き付けると、その中に通される純水
４４の抵抗分が排気ダクト３２の均圧作用（即ち分担電
圧を均等にすること）をし、それによって排気ダクト３
２の絶縁性能を安定化させることができる。

【００３４】なお、両純水配管４０、４２の端部にはこ
の例のように接続金具４６、４８を設けるのが好まし
い。そのようにすれば、接続金具４６によって大地電位
部側の電位を固定することができるので、純水配管４
０、４２の下端部から純水装置まで電位が分布するのを
防止して、その間で放電が発生するのを防止することが
できる。接続金具４８側についても、それによって高電
圧側の電位を固定することができるので、純水配管４
０、４２の上端部からイオンビーム発生部２まで電位が
分布するのを防止して、その間で放電が発生するのを防
止することができる。

【００３５】また、押さえ板５０は、例えば図４に示す
ように幅の狭いもので十分であり、その場合は各溝５２
は敢えて斜めにしなくても純水配管４０、４２の位置固
定を行うことができるが、勿論、必要に応じて純水配管
４０、４２に沿うように斜めにしても良い。

【００３６】また、両純水配管４０、４２はこの例のよ
うにまとめて排気ダクト３２に巻く方が簡単で良いが、
勿論、両者を互いに離して巻いても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば次
のような効果が得られる。

【００３８】即ち、高電圧ボックス内の熱を、シールド
キャビネット内の空間に排出することなく直接シールド
キャビネット外へ排出することができるので、高電圧ボ
ックス内の熱排気を確実に行うことができる。その結
果、高電圧ボックス内の温度上昇が過大になるのを防止
して、高電圧ボックス内の機器の劣化を防止することが
できる。

【００３９】しかも、高電圧ボックス内に内部底板を設
けていて、その複数の分散配置された排気穴を経由して
排気することができるため、高電圧ボックス内の温度を
万遍なく下げて、高電圧ボックス内の機器の劣化をより
確実に防止することができる。

【００４０】また、高電圧ボックス内の空気をシールド
キャビネット内の空間へ一旦排出することなく直接シー
ルドキャビネット外へ排出するようにしていて、万一高
電圧ボックス内でガス漏洩があってもそのガスが、人が
入ることのあるシールドキャビネット内に放出されるこ
となく直接シールドキャビネット外へ排出されるので、
ガス漏洩に対する安定性も極めて高い。

【００４１】また、絶縁物製の第２の排気ダクトを高電
圧ボックスの下面の中央部付近から下に配設しており、
高電圧ボックスの下部は大地電位部から高さ的に比較的
余裕があり、かつ電界も安定しているので、当該排気ダ
クトを接続しても、安定した絶縁性を確保することがで
きる。

【００４２】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の上記効果に加えて更に次のような効果が得られる。

【００４３】即ち、大地電位部から高電圧ボックス内へ
純水を供給する場合に、上記絶縁物製の第２の排気ダク
トを、純水配管を巻く枠の代わりとして兼用することが
できるので、特別な枠が不要になる。また、純水配管を
巻くための特別なスペースも不要になり、高電圧ボック
スの下部のスペースの有効利用を図ることができる。

【００４４】しかも、純水配管を排気ダクトにほぼ均等
に巻き付けると、その中に通される純水の抵抗分が排気
ダクトの均圧作用をし、それによって排気ダクトの絶縁
性能を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を部
分的に示す断面図である。

【図２】図１中の内部底板の平面図である。

【図３】図１中の第２の排気ダクトに純水配管を巻き付
けた実施例を拡大して示す概略図である。

【図４】図３中の押さえ板の一例を示す正面図である。

【図５】従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す断
面図である。

【図６】第２の排気ダクトに螺旋状の溝加工を施した例
を部分的に示す図である。

【符号の説明】

２ イオンビーム発生部 ８ 高電圧ボックス ９ 底板 １２ 支持碍子 １４ 大地電位部 １６ シールドキャビネット ２４ 内部底板 ２６ 排気穴 ２８ 排気口 ３０ 第１の排気ダクト ３２ 第２の排気ダイト ３４ 排気ブロア ４０，４２ 純水配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビームを発生させるイオンビーム
   発生部と、このイオンビーム発生部を収納する箱状のも
   のであって大地電位部から高電圧が印加される高電圧ボ
   ックスと、この高電圧ボックスをその下の大地電位部か
   ら支持する複数本の支持碍子と、前記高電圧ボックスの
   周りを空間をあけて囲むシールドキャビネットとを備え
   るイオン注入装置において、前記高電圧ボックス内であ
   ってその底板上にそれとの間に隙間をあけて内部底板を
   更に設けてその上に前記イオンビーム発生部を配置し、
   前記高電圧ボックスの底板の中央部付近に排気口を設け
   ると共にこの排気口の周りに分散して位置するように前
   記内部底板に複数の排気穴を設け、前記シールドキャビ
   ネットの外側に排気ブロアを設け、この排気ブロアと前
   記シールドキャビネット内の高電圧ボックスの下部との
   間に第１の排気ダクトを配設し、かつこの第１の排気ダ
   クトと前記高電圧ボックスの排気口との間を絶縁物製の
   第２の排気ダクトで接続したことを特徴とするイオン注
   入装置。
2. 【請求項２】 大地電位部から前記高電圧ボックス内へ
   純水を供給する絶縁物製の純水配管を、前記絶縁物製の
   第２の排気ダクトにほぼ均等に巻き付けて固定している
   請求項１記載のイオン注入装置。