JPH0877956A - イオン源の電力供給機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 導体６を、イオン源に固定された導体ホルダ
１１に支持させるとともに、圧縮コイルバネ１５により
矢印Ａ方向に付勢させる。アークチャンバ４の外壁に凹
部４ｂを設け、この凹部４ｂに導体６における接触部６
ｂの先端に設けられた突起６ｄを嵌入させる。 【効果】 接触部６ｂが圧縮コイルバネ１５によりアー
クチャンバ４の外壁に圧接する構造であるので、アーク
チャンバ４の外壁と接触部６ｂとの導通を安定させるこ
とができる。また、突起６ｄが凹部４ｂに嵌入する構造
であるので、接触部６ｂの位置ずれが生じることなく、
常に一定の状態での接触が保たれる。さらに、アークチ
ャンバ４に対する導体６の取り付けおよび取り外しの作
業が簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置等にお
いてイオンを発生するイオン源のプラズマ生成室に電力
を供給するイオン源の電力供給機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、原子または分子をプラズマ化し、
プラズマ中のイオンをイオンビームとして引き出すイオ
ン源は、イオン注入装置をはじめとして様々な分野に利
用されている。このイオン源には、例えば、カソード・
アノード間に印加された直流電圧で加速した電子を、中
性の気体分子・原子との衝突電離によりイオン化するデ
ュオプラズマトロン等の電子衝撃型のイオン源がある。

【０００３】上記のようなイオン源は、アークチャンバ
内にプラズマを生成するプラズマ生成室を有しており、
プラズマ生成室におけるアーク放電や電子を加速させる
のに必要な電力の供給を受けるために、３個ないし５個
の電極を有している。これらの電極のうちの幾つかは、
アークチャンバに取り付けられており（アークチャンバ
の外壁が電極を兼ねる構造もある）、その電極には、イ
オン源に設けられた導入端子から耐熱導線を通じて電力
が供給されるようになっている。耐熱導線は、一般に、
両端に圧着端子が取り付けられており、その圧着端子に
てネジ止めで上記の電極および導入端子と接続固定され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のイオ
ン源では、アークチャンバをイオン源から取り外す際、
その都度ネジを外さなければならず、作業が煩わしくな
るという不具合がある。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、電力供給部材とアークチャンバとの接続に
おいて、その接続および取り外しの作業を簡単にする構
造を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のイオン源の電力供給機構は、イオン源のプ
ラズマ生成室に電力を供給する電力供給部材にプラズマ
生成室の外壁に接触する接触部が設けられ、この接触部
が、上記外壁に圧接するようにコイルばね等の付勢手段
により付勢されるとともに、上記外壁に係合されている
ことを特徴としている。

【０００７】

【作用】上記の構成では、電力供給部材の接触部がプラ
ズマ生成室の外壁に接触する構造であり、かつ、接触部
がプラズマ生成室の外壁に付勢手段により圧接されるの
で、電力供給部材が温度上昇により伸縮してその長さが
変化しても、その変化分が付勢手段による付勢力により
補償されて、上記外壁と接触部との導通を安定させるこ
とができる。

【０００８】また、接触部がプラズマ生成室の外壁に係
合されているので、接触部が定位置で上記の外壁に圧接
し、常に一定の状態での接触が保たれる。その上、プラ
ズマ生成室から電力供給部材を外すときは、接触部のプ
ラズマ生成室に対する係合状態を解除するだけの作業を
行なえばよい。逆に、プラズマ生成室に電力供給部材を
接触させるときは、接触部をプラズマ生成室に係合させ
ればよい。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１０】本実施例に係るイオン源は、イオン種とし
てガスと固体とを切り換えて使用できるようにしたもの
で、図２に示すように、ヘッドフランジ１の上下に２本
ずつ固定された支持脚２…に支持板３が取り付けられて
おり、この支持板３にアークチャンバ４が固定されてい
る。

【００１１】放電室４ａには、フィラメント５が配され
るとともに、ヘッドフランジ１に設けられたガス導入口
７から導入されるガスを放電室４ａ内に導く、ガス導入
管８が接続されている。また、放電室４ａを形成するア
ークチャンバ４の外壁には、導体６が圧接されている。
さらに、４本の支持脚２…の間には、イオン種として固
体を用いる場合に使用される固体オーブン１６が配され
ている。

【００１２】フィラメント５は、熱電子を放出するため
の陰極線であり、本イオン源の両側に設けられたフィラ
メント導体９・９に取り付けられている。また、フィラ
メント導体９・９は、ヘッドフランジ１に設けられたフ
ィラメント用導入端子１０・１０に接続されている。こ
れにより、フィラメント５は、フィラメント用導入端子
１０・１０からフィラメント導体９・９を通じて外部か
ら電力が供給されるようになっている。

【００１３】電力供給部材としての導体６は、図１にも
示すように、棒状の本体部６ａと、本体部６ａのアーク
チャンバ４側の一端側に設けられて本体部６ａより径の
大きい接触部６ｂと、本体部６ａのほぼ中央位置に本体
部６ａより径の大きいバネストッパ６ｃが設けられてい
る。接触部６ｂの先端には突起６ｄが設けられており、
この突起６ｄがアークチャンバ４の外壁に設けられた凹
部４ｂに嵌入されるようになっている。

【００１４】導体６は、導電性の材料により形成される
が、導体６自身が高温になる場合、モリブデン、タンタ
ル、タングステンといった高融点金属あるいは炭素棒に
より形成されることが望ましい。また、イオン源内の冷
却等により、導体６自身の温度が比較的低くなる場合
は、導体６の材料としてステンレス鋼や銅が用いられ
る。

【００１５】上記の導体６は、本体部６ａにおけるバネ
ストッパ６ｃと他端側との中間位置で導体ホルダ１１に
より支持されている。導体ホルダ１１は、本体部６ａを
挿通させる支持部１１ａと、この支持部１１ａから本体
部６ａの両側に延びる側部１１ｂ・１１ｂとからなって
いる。側部１１ｂの一方は、支持を兼ねたリード１２を
介して前記の支持脚２…のうちの１本の支持脚２の絶縁
部２ａ・２ａ間に固定される固定導体１３に取り付けら
れている。

【００１６】固定導体１３は、下方に延び、さらにヘッ
ドフランジ１側に延びる導体１３ａを介してヘッドフラ
ンジ１に設けられたアーク放電用端子１４に接続されて
いる。これにより、導体６には、アーク放電用端子１４
から導体１３ａ、固定導体１３、リード１２および導体
ホルダ１１を通じて外部から電力が供給されるようにな
っている。

【００１７】一方、バネストッパ６ｃと支持部１１ａと
の間における本体部６ａの周囲には、圧縮コイルバネ１
５が配されている。付勢手段としての圧縮コイルバネ１
５は、両端がそれぞれバネストッパ６ｃと支持部１１ａ
とに固定されており、バネストッパ６ｃに対し矢印Ａ方
向の付勢力を与えるようになっている。圧縮コイルバネ
１５は、導電性の材料により形成されるが、その材料と
しては圧縮コイルバネ１５自身が高温になる場合、モリ
ブデン、タンタルやインコネルといった高融点金属また
はセラミックスが用いられ、圧縮コイルバネ１５自身の
温度が比較的低い場合は、ステンレス鋼や銅が用いられ
る。

【００１８】上記のように構成されるイオン源において
は、導体６が圧縮コイルバネ１５により矢印Ａ方向に付
勢されているので、接触部６ｂがアークチャンバ４の外
壁に圧接する。これにより、接触部６ｂと上記の外壁と
の導通が十分保たれる。また、突起６ｄが凹部４ｂに嵌
入される係合関係により、接触部６ｂの接触の位置決め
がなされ、接触部６ｂのずれを防止して安定した接触を
保持することができる。

【００１９】しかも、接触部６ｂがアークチャンバ４の
外壁に単に接触しているだけであるので、フィラメント
５の交換等のためにアークチャンバ４を取り外す場合
は、容易に接触部６ｂとアークチャンバ４とを離すこと
ができる。また、アークチャンバ４の取り付けの際に、
接触部６ｂがアークチャンバ４の外壁に接触させる場合
は、接触部６ｂを凹部４ｂに嵌入させるだけでよい。

【００２０】さらに、圧縮コイルバネ１５を利用するこ
とで、温度変化により導体６が伸縮しても、圧縮コイル
バネ１５の付勢力で接触部６ｂを常にアークチャンバ４
の外壁に接触させることができ、接触箇所での導通状態
を保持することができる。

【００２１】なお、本実施例における導体６は、上記に
説明した構成以外に、図３に示す第１の変形例および図
４に示す第２の変形例の構成であってもよい。

【００２２】図３に示す導体２１は、本体部２１ａにバ
ネストッパ２１ｃが設けられ、圧縮コイルバネ１５によ
り矢印Ａ方向に付勢されるのは、導体６と同様である
が、接触部２１ｂの形状が導体６と異なっている。接触
部２１ｂは、先端面に凹部２１ｄが形成されており、こ
の凹部２１ｄには、アークチャンバ４の外壁に螺着され
たネジ２２の上記外壁から突出している頭部２２ａが嵌
入されている。

【００２３】このように、頭部２２ａが凹部２１ｄに嵌
入される係合関係により、接触部２１ｂの接触の位置決
めがなされ、接触部２１ｂのずれを防止して安定した接
触を保持することができる。

【００２４】一方、図４の（ａ）に示す導体３１は、全
体がほぼ同一の径の本体部３１ａにより構成され、この
本体部３１ａ両端に、それぞれ本体部３１ａより径の大
きい接触部３１ｂとバネストッパ３１ｃとが設けられて
いる。この変形例の構成において、導体ホルダ１１は、
前記の導体６・２１を保持している導体ホルダ１１と逆
向きに配されている。

【００２５】そして、バネストッパ３１ｃと導体ホルダ
１１の支持部１１ａとの間における本体部３１ａの周囲
には、圧縮コイルバネ１５が配されている。圧縮コイル
バネ１５は、両端がそれぞれバネストッパ３１ｃと支持
部１１ａとに固定されており、バネストッパ２１ｃに対
し矢印Ｂ方向の付勢力を与えるようになっている。これ
により、導体３１は全体に矢印Ｂ方向に付勢される。

【００２６】一方、アークチャンバ４の上端面には、図
４の（ｂ）にも示すように、底面が本体部３１ａよりや
や大きい径の曲面とこの曲面の径と同じ幅の開放部とか
らなる溝４ｃが形成されている。この溝４ｃの内端に続
いて、接触部３１ｂとほぼ同じ形状をなす保持部４ｄが
形成され、この保持部４ｄと底面が連続する溝４ｅが形
成されている。保持部４ｄの上部は、溝４ｃと同一の幅
でアークチャンバ４の上端面に開放される一方、溝４ｅ
は、接触部３１ｂの径よりやや大きい幅に形成されて、
アークチャンバ４の上端面に開放されている。

【００２７】接触部３１ｂは、上記の保持部４ｄ内に嵌
入することで、アークチャンバ４の外壁に係合されてい
る。これにより、接触部３１ｂとアークチャンバ４との
導通が保たれるようになっている。

【００２８】上記の構成において、導体３１をアークチ
ャンバ４に接触させるには、まず、本体部３１ａを圧縮
コイルバネ１５の付勢力に抗して矢印Ａ方向に引っ張っ
た状態で、本体部３１ａを溝４ｃに嵌入させるととも
に、接触部３１ｂを溝４ｅに嵌入させる。この状態で、
矢印Ａ方向の引張力を解除して本体部３１ａに圧縮コイ
ルバネ１５による矢印Ｂ方向の付勢力を作用させると、
接触部３１ｂは、保持部４ｄ内に嵌まり込む。

【００２９】導体３１をアークチャンバ４から外す場合
は、本体部３１ａを矢印Ａ方向に引っ張った状態で、接
触部３１ｂを溝４ｅに移動させ、本体部３１ａと接触部
３１ｂとをそれぞれ溝４ｃ・４ｅ外に出せばよい。

【００３０】このように、導体２１・３１によっても、
導体６と同様に、圧縮コイルバネ１５の付勢力およびア
ークチャンバ４との係合構造とを利用した導体２１・３
１の接触構造により、導体２１・３１とアークチャンバ
４との接触および接触解除を容易に行なうことができ
る。

【００３１】また、本実施例の構成によれば、高温とな
るアークチャンバ４と導体６・２１・３１のそれぞれの
接触部６ｂ・２１ｂ・３１ｂとの電気的な接続に従来の
ようなネジを用いていないので、アークチャンバ４とネ
ジとがネジ山部分で焼き付けを起こすという不都合は生
じない。しかも、接触部６ｂ・２１ｂ・３１ｂは、構造
が単純であるために高融点金属を加工して形成すること
ができ、高融点金属を用いることにより容易にアークチ
ャンバ４との焼き付けを防止することができる。

【００３２】なお、本発明における電力供給部材の構造
および電力供給部材とプラズマ生成室との係合構造につ
いては、本実施例に記載した構成に限らず、種々の構成
が考えられるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明のイオン源の電力
供給機構は、イオン源のプラズマ生成室に電力を供給す
る電力供給部材にプラズマ生成室の外壁に接触する接触
部が設けられ、この接触部が、上記外壁に圧接するよう
に付勢手段により付勢されるとともに、上記外壁に係合
されている構成である。

【００３４】これにより、電力供給部材の接触部がプラ
ズマ生成室の外壁に接触する構造であり、かつ、接触部
がプラズマ生成室の外壁に付勢手段により圧接されるの
で、上記外壁と接触部との導通を安定させることができ
る。

【００３５】また、接触部がプラズマ生成室の外壁に係
合されているので、接触部のずれが生じることなく、常
に一定の状態での接触が保たれる。その上、プラズマ生
成室への電力供給部材の取り外しおよび取り付けが、プ
ラズマ生成室の外壁と接触部のプラズマ生成室に対する
係合および係合解除を行なうだけの単純な作業になる。

【００３６】したがって、本発明のイオン源の電力供給
機構を採用すれば、プラズマ生成室をイオン源から容易
に取り外すことができ、プラズマ発生室のメンテナンス
や交換等の作業効率を向上させることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のイオン源の電力供給機構の
構成を示す平面図である。

【図２】図１の電力供給機構を含むイオン源の構成を示
す平面図である。

【図３】本発明の一実施例の第１の変形例に係る電力供
給機構の構成を示す平面図である。

【図４】本発明の一実施例の第２の変形例に係る電力供
給機構の構成を示す平面図およびアークチャンバと導体
との関係を示す上記平面図におけるＡ方向からの矢視図
である。

【符号の説明】

４ アークチャンバ（プラズマ生成室） ４ｂ 凹部 ４ｃ・４ｅ 溝 ４ｄ 保持部 ６ 導体（電力供給部材） ６ｂ 接触部 ６ｃ バネストッパ １１ 導体ホルダ １５ 圧縮コイルバネ（付勢手段） ２１ 導体（電力供給部材） ２１ｂ 接触部 ２１ｃ バネストッパ ２２ ネジ ２２ａ 頭部 ３１ 導体（電力供給部材） ３１ｂ 接触部 ３１ｃ バネストッパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン源のプラズマ生成室に電力を供給す
   る電力供給部材にプラズマ生成室の外壁に接触する接触
   部が設けられ、この接触部が、上記外壁に圧接するよう
   に付勢手段により付勢されるとともに、上記外壁に係合
   されていることを特徴とするイオン源の電力供給機構。