KR100548931B1 - 이온원, 그 운전방법 및 이온원 장치 - Google Patents

이온원, 그 운전방법 및 이온원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기의 온도를 낮게 억제할 수 있도록 하는 것이다.
이를 해결하기 위한 수단으로 이 이온원(2a)에서는 플라즈마(14)를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기(6)를 이온원 플랜지(36)로부터 지지하는 지지체(34a)내에, 플라즈마 생성용기(6)의 근방에서 이온원 플랜지(36)의 근방에 걸쳐 공동(40)을 배치하고 있다. 이 공동(40)은 플라즈마 생성용기(6)의 근방까지 냉매(48)를 흐르게 하여 플라즈마 생성용기(6)를 냉각하는 냉매유로가 된다. 이 냉매(48)에 의해 플라즈마 생성용기(6)를 그 바로 근방에서 냉각할 수 있기 때문에 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)의 온도를 낮게 억제할 수 있다.

Description

이온원, 그 운전방법 및 이온원 장치{ION SOURCE, METHOD OF OPERATING THE SANE, AND ION SOURCE SYSTEM}
도 1은 본 발명에 관한 이온원의 제1실시예를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명에 관한 이온원의 제2실시예를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명에 관한 이온원 장치의 일예를 도시하는 배관 계통도.
도 4는 종래의 이온원의 일예를 도시하는 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
2a: 이온원 6: 플라즈마 생성용기
14: 플라즈마 16: 이온빔
18: 가스도입관 20: 원료가스
22: 증기발생로 24: 증기
34a: 지지체 36: 이온원 플랜지
40: 공동 48: 냉매
54: 변환기 60: 냉매공급장치
62: 진공배기장치
본 발명은 플라즈마를 생성하여 그것으로부터 이온빔을 인출하는 이온원, 그리고 그 이온원의 운전방법, 및 이온원을 갖는 이온원 장치에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 이 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기의 플라즈마 생성실의 온도를 낮게 억제하거나 저온 운전용과 고온 운전용으로 변환할 수 있도록 하는 수단에 관한 것이다.
종래의 이온원의 일예를 도 4에 도시한다. 이 이온원(2)은 가스 또는 증기와 같은 이온종이 도입되어 그것을 전리시키고 플라즈마(14)를 생성하는 플라즈마 생성부(4)를 여러개(통상은 4개)의 봉모양의 지지체(이 예에서는 지지기둥)에 의해 이온원 플랜지(36)로부터 지지한 구조를 하고 있다.
이온원 플랜지(36)는 이 이온원(2)을 이온원 챔버라고 하는 진공용기내에 부착하기 위한 것으로 이 이온원 플랜지(36)의 내측(이온원(2)이 진공실에 장착되었을 때 플라즈마 생성부(4)측)은 진공분위기가 된다. 또 이 이온원 플랜지(36)는 진공씨일용으로 패킹(38)을 갖고 있어 그 것을 냉각하여 보호하기 위해 통상은 수냉구조로 되어있다.
플라즈마 생성부(4)는 이 예에서는 버나스 타입(Bernas-type)이라고 하는 것으로, 이온인출구(8)를 갖고 있어 안에서 플라즈마(14)를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기(6)내에, 전자방출용의 필라멘트(10)와 전자반사용의 반사전극(12)을 상대향시켜 배치한 구조를 하고 있다. 단 플라즈마 생성부(4)는 다른 방식의 것, 예를 들어 봉모양의 필라멘트를 갖는 프리맨 타입(Freeman type) 등이라도 좋다. 이 플라즈마 생성부(4)로부터 (더욱 구체적으로는 그 플라즈마 생성용기(6)로부터) 전계의 작용으로 이온빔(16)을 꺼낼 수 있다.
플라즈마 생성용기(6) 내에는 이 예에서는 가스도입관(18)을 경유하여 이온종(이온화 물질이라고도 함. 이하 동일)으로서의 원료가스(20)를 도입할 수 있다. 또한 이 예에서는 히터(28)에 의해 고체원료(26)를 가열하여 증기(24)를 발생시키는 증기발생로(오븐)(22)를 갖고 있고, 이 고체원료(26)로부터 발생되는 증기(24)를 이온종으로 하여 노즐(23)을 경유해 플라즈마 생성용기(6) 내에 도입할 수도 있다. 증기발생로(22)는 지지부(30) 및 오븐 플랜지(32)를 통해 이온원 플랜지(36)로부터 지지되고 있다.
상기 플라즈마 생성용기(6)는 플라즈마(14)의 발생에 따라 예를들어 수백 ℃~1000℃정도의 고온이 된다. 이는 필라멘트(10)로부터의 열이나, 필라멘트(10)와 플라즈마 생성용기(6)사이에서 발생하도록 하는 아크방전의 열에 의한다.
한편 이온원 플랜지(36)는 상술과 같이 패킹(38)의 보호로 인해 실온정도의 저온이 되도록 냉각된다.
그래서 종래는 플라즈마 생성용기(6)로부터 이온원 플랜지(36)로의 열전도를 작게 억제하고 플라즈마 생성용기(6)의 고온을 유지하면서 플라즈마 생성용기(6)를 이온원 플랜지(36)로부터 기계적으로 지지하기 위해 여러개의 봉모양의 지지체(지 지기둥)(34)를 이용하고 있다.
원료가스(20)나 증기(24)를 구성하는 이온종이 예를들면 인듐, 불화인듐, 안티모니 등과 같이 융점이 높은 물질의 경우는 플라즈마 생성용기(6)를 고온으로 유지하는 것이 바람직하므로 상기 구성에서 문제는 없었다. 인, 비소와 같이 중온으로 유지하는 것이 바람직한 이온종의 경우도 상기 구성에서 문제는 없었다.
그러나 원료가스(20)나 증기(24)를 구성하는 이온종이 예를들면, 데카보란(B10H14)과 같이 융점이나 승화점이 낮은 물질인 경우에는 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)가 상기와 같은 고온이 되면 플라즈마(14)의 생성밀도 나아가서는 이온빔(16)의 인출량의 제어가 곤란하게 된다. 이는 플라즈마 생성용기(6)의 온도가 상기 저온용의 이온종의 융점이나 승화점을 훨씬 넘게 되어 플라즈마 생성의 제어가 곤란하게 되기 때문이다.
이와같은 문제는 가스도입관(18)으로부터 원료가스(20)를 도입하는 경우 뿐만 아니라, 증기발생로(22)를 사용하는 경우에도 일어난다. 이는 증기발생로(22)와 플라즈마 생성용기(6)와는 노즐(23)을 통해 접속되어, 증기발생로(22)의 히터(28)에 공급하는 전류를 내리거나 또는 끊어도 고온의 플라즈마 생성용기(6)로부터의 열전도에 의해 증기발생로(22)의 온도가 바람직하지 않게 높아져 버리기 때문이다. 플라즈마 생성용기(6)로부터의 방사열에 의해서도 증기발생로(22)의 온도가 바람직하지 않게 상승한다.
이온종에 상기 데카보란을 이용하면 클러스터 이온 빔의 특징을 살려 등가적 으로 저에너지 또한 대전류 빔이 얻어지고, 기판의 챠지업이 적은 이온빔 조사(예를들어 이온주입)를 행할 수 있는 등의 이점이 있다고 하지만 이온 종에 데카보란을 이용할 경우는 특히 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)의 온도를 낮게 억제할 필요가 있다. 예를들면 실온~100℃정도 이하로 억제할 필요가 있다. 이와같은 것은 상기와 같은 종래의 이온원(2)에서는 도저히 곤란하다.
그래서 본 발명은 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기의 온도를 낮게 억제할 수 있도록 하는 이온원, 그리고 이온원의 운전방법 및 그 이온원을 갖는 이온원 장치를 제공하는 것을 주 목적으로 하고 있다.
또 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기의 온도를 상대적으로 저온으로 운전하는 경우와 상대적으로 고온에서 운전하는 경우로 변환할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 실현하기 위해 본 발명에 따른 이온원에 의하면, 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기와; 고체연료를 증기시켜 증기를 발생시키는 증기발생로와; 이온원 플랜지에 기초하여 플라즈마 생성용기를 지지하는 지지체를; 구비하며, 상기 지지체는 냉매유로를 가지고 있어, 이 냉매유로를 따라 흐르는 냉매에 의해 플라즈마 생성용기 및 증기발생로를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
이 이온원에 의하면 상기 지지체내에 배치한 냉매유로에 흐르는 냉매에 의해 플라즈마 생성용기를 냉각할 수 있기 때문에 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기 의 온도를 낮게 억제할 수 있다.
또, 상기 본발명의 이온원에서 상기 지지체는 이중 관형구조체로서 지지체의 중앙부에 형성되는 공간과, 이 공간을 둘러싸는 형태로 지지체 내부에 위치하는 공동을 가지며, 상기 공동은 냉매유로 로서 작용하고, 진공발생로는 상기 공간에 배치될 수도 있다.
또한 상기 본발명의 이온원은 상기 공동으로 냉매를 도입하기 위한 냉매도입 파이프를 더 포함하고, 상기 공동은 플라즈마 생성용기 부근으로부터 이온원 플랜지 부근 까지의 범위에 걸쳐 형성되고, 상기 냉매도입파이프는 공동에 삽입되며, 여기서 냉매도입 파이프의 선단부는 플라즈마 생성용기 부근에 배치되는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 목적을 실현하기 위해 본 발명에 따른 이온원 운전방법은 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기와 이온원 플랜지에 기초하여 플라즈마 생성용기를 지지하는 한편 플라즈마 생성용기 근방으로부터 지지체내부의 이온원 플랜지 근방에 걸쳐 공동을 갖는 지지체를 구비하는 이온원의 운전방법으로서, 상기 방법은 지지체의 공동으로 냉매가 흐르는 냉각모드와 지지체의 공동을 진공배기하는 배기모드를 서로 전환하여 이온원을 동작하는 단계를; 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 운전방법에 의하면 냉각모드시는 상기 지지체내의 공동에 흐르는 냉매에 의해 플라즈마 생성용기를 냉각할 수 있기 때문에 플라즈마 생성용기의 온도가 상대적으로 낮은 상태로 운전할 수 있다. 또 배기모드시는 상기 지지체의 공동을 진 공배기함으로써 이 공동에서의 진공단열작용을 이용하고, 지지체의 단열효과를 높일 수 있기 때문에 「상대적으로」라는 것은 상기 2개 모드시의 온도를 서로 비교하여 라는 의미이다.
이와같은 냉각모드와 배기모드를 변환하여 운전함으로써 1대의 이온원을, 그 플라즈마 생성용기의 온도에 관해 넓은 온도영역에서 사용할 수 있기 때문에 사용할 수 있는 이온종의 선택의 자유도가 매우 높아진다.
또한, 본 발명의 이온원 운전방법은 냉각모드 이후 지지체의 공동부로 질소가스가 공급되는 모드에서 이온원을 운전하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 실현하기 위해 본 발명에 따른 이온원 장치에 의하면, 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기를 지지체에 의해 이온원 플랜지로부터 지지한 구조를 하고 있고 또한 이 지지체내에 있어 플라즈마 생성용기 근방에서 이온원 플랜지 근방에 걸친 부분에 공동을 갖는 이온원과, 이 이온원의 지지체의 공동에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매공급장치와, 상기 이온원의 지지체의 공동을 진공배기하기 위한 진공배기장치와, 상기 이온원의 지지체의 공동을 상기 냉매공급장치와 상기 진공배기장치로 변환하여 통과시키는 변환기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 이온원 장치에 의하면 변환기에 의해 상기 지지체의 공동에 냉매공급장치로부터 냉매를 흐르게 하는 운전(냉각모드)과, 이 공동을 진공배기장치에 의해 진공배기하는 운전(배기모드)로 변환할 수 있기 때문에 한 대의 이온원을, 그 플라즈마 생성용기의 온도에 관해 넓은 온도영역에서 사용할 수 있다. 따라서 사용할 수 있는 이온종의 선택의 자유도가 매우 높아진다.
또한, 본 발명의 이온원 장치는 상기 이온원의 지지체의 공동으로 질소가스를 공급하는 질소가스원을 더 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 관한 이온원의 제1실시예를 도시하는 단면도이다. 도 4에 도시한 종래예와 동일 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고, 이하에 있어서는 이 종래예와의 상위점을 주로 설명한다.
이 이온원(2a)은 가스도입관(18)을 구비하고 있지만 증기발생로를 구비하고 있지 않은 경우의 예이다. 이 이온원(2a)에서는 상기 종래의 지지체(34)에 대응하는 지지체(34a)내에, 즉 상기 플라즈마 생성부(4)의 플라즈마 생성용기(6)를 이온원 플랜지(36)로부터 지지하는 지지체(34a)내에 플라즈마 생성용기(6)의 근방에서 이온원 플랜지(36)의 근방에 걸쳐 공동(40)을 배치하고 있다. 보다 구체적으로는 이 이온원(2a)에서는 지지체(34a)는 저면(41)을 갖는 통모양의 것으로, 그 내부가 공동(40)으로 되어있다. 지지체(34a)의 이온원 플랜지(36)밖에 위치하는 개구부에는 덮개(42)가 배치된다. 각 부재의 접합부는 패킹(38)에 의해 진공이나 냉매의 씨일이 행해지고 있다(도 2의 예도 동일).
이 공동(40)내에는 냉매 급배수단에 의해 즉 이 예에서는 냉매도입 파이프(44) 및 냉매도출 파이프(46)에 의해 냉매(48)가 흐른다. 따라서 이 공동(40)은 플라즈마 생성용기(6)의 근방까지 냉매(48)를 흐르게 하여 플라즈마 생성용기(6)를 냉각하는 냉매유로가 된다. 냉매도입 파이프(44)는 이 예와 같이 공동(40)내에 그 상부 부근까지 즉 플라즈마 생성용기(6)의 근처까지 삽입해 두는 것이 바람직하다. 그와 같이 하면 도입된 냉매(48)를 플라즈마 생성용기(6)의 근방 까지 효율적으로 공급하여 플라즈마 생성용기(6)를 효율적으로 냉각할 수 있다.
냉매(48)는 예를들어 실온의 냉각수이지만 그외의 냉매라도 좋다. 이 냉매(48)의 온도, 유량 및 종류 등은 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)의 온도가 원하는 것이 되도록 선택하면 된다. 또 이온원(2a)의 운전시에는 이온원 플랜지(36), 지지체(34a) 및 플라즈마 생성용기(6)에는 고전압(이온빔(16)을 인출하기 위한 고전압)이 인가되므로 이들이 냉매(48)를 지나 대지전위부와 도통하는 것을 방지하기 위해 냉매(48)로서 물을 이용한 경우는 전기저항이 높은 순수(純水)를 이용하는 것이 바람직하다.
이 이온원(2a)에 의하면 지지체(34a)내에 배치한 공동(냉매유로)(40)에 흐르는 냉매(40)에 의해 플라즈마 생성용기(6)를 그 바로 근방에서 냉각할 수 있기 때문에 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)의 온도를 낮게 억제할 수 있다. 예를들어 플라즈마 생성용기(6)의 온도를 실온~수십℃정도로, 높아도 100℃정도 이하로 유지할 수 있다.
따라서 가스도입관(18)으로부터 플라즈마 생성용기(6)내에 도입하는 원료가스(20)를 구성하는 이온종이 융점이나 승화점이 낮은 물질이라도 예를들어 원료가스(20)가 상기 데카보란을 포함하는 것이라도 플라즈마(14)의 생성밀도 나아가서는 이온빔(16)의 인출량을 목적하는 대로 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한 지지체(34a)는 횡단면이 사각(즉 각 통상)의 것이라도 좋고, 둥근(즉 원통상) 것이라도 좋다. 또 그 저면(41)과 플라즈마 생성용기(6)의 저면(7)이라 함은 이 예와 같이 서로 별체의 것으로서 양자 간으로 분할할 수 있는 구조로 해도 되고, 양 저면(41)(7)을 서로 일체의 것으로서 하나의 면에서 겸용할 수 있는 구조로 해도 된다. 후술하는 도 2의 예에 있어서도 동일하다.
이 이온원(2a)은 상기와 같이 지지체(34a)의 공동(40)에 냉매(48)를 흐르게 하는 냉각모드와, 이 공동(40)을 진공배기하는 배기모드로 변환하여 운전할 수도 있다. 공동(40)의 진공배기는 예를들어 냉매도입 파이프(44) 및 냉매도출 파이프(46)를 경유하여 행하면 된다.
냉각모드시의 작용효과는 상술과 같다.
배기모드는 지지체(34a)의 공동(40)을 진공배기함으로써 공동(40)에서의 진공단열작용을 이용하여 지지체(34a)의 단열효과를 높일 수 있기 때문에 플라즈마 생성용기(6)의 온도가 냉각모드시 보다도 높은 상태(예를들어 수백 ℃~1000℃정도)에서 운전하는 데 적합하다.
이와같은 냉각모드와 배기모드를 변환하여 운전함으로써 1대의 이온원(2a)을 그 플라즈마 생성용기(6)의 온도에 관해 넓은 온도영역에서 사용할 수 있기 때문에 사용할 수 있는 이온종의 선택의 자유도가 매우 높아진다. 즉 1대의 이온원(2a)으로 융점이나 승화점이 낮은 이온종으로부터 융점이나 승화점이 높은 이온종까지 광범위하게 사용할 수 있다.
또한 이온원(2a)을 냉각모드만으로 운전하는 것이면 지지체(34a)내에서 최소한 플라즈마 생성용기(6)의 근방에 공동(40)을 배치해 두고, 이 공동(40)에 냉매유통 파이프, 냉매유통 홈 등의 냉매 급배수단에 의해 냉매(48)를 흐르게 해도 된다. 이것으로도 플라즈마 생성용기(6)를 냉각한다는 목적을 달성할 수 있다. 후술하는 도 2의 이온원(2a)의 경우도 동일하다.
도 2는 본 발명에 관한 이온원의 다른 예를 도시하는 단면도이다. 이 이온원(2a)은 가스도입관(18) 외에 증기발생로(22)을 구비하고 있는 경우의 예이다. 여기서는 도 1에 도시한 예와의 상위점을 주체로 설명한다.
이 이온원(2a)도 플라즈마 생성용기(6)를 이온원 플랜지(36)로부터 지지하는 지지체(34a)내에, 플라즈마 생성용기(6)의 근방에서 이온원 플랜지(36)의 근방에 걸쳐 공동(40)을 배치하고 있다. 그리고 이 공동(40)에, 상기와 동일한 냉매도입 파이프(44) 및 냉매도출 파이프(46)를 접속하고 있다. 냉매도입 파이프(44)는 상기와 마찬가지로 공동(40)내에 삽입하고 있다. 이 지지체(34a)는 또한 그 중심부에 기둥모양의 공간(50)을 갖고 있고, 이 공간(50)에, 상술과 같은 증기발생로(22)를 수납하고 있다. 즉 지지체(34a)는 이 예에서는 중심부에 공간(50)을 갖고, 또한 그 주위에 공동(40)을 둘러싸고 있다. 말하자면 2중 통모양의 구조를 하고 있다.
증기발생로(22)는 상술과 같이 고체원료(26)를 히터(28)에 의해 가열하여 증기(24)를 발생시키고, 그것을 노즐(23)을 경유하여 플라즈마 생성용기(6)내에 도입하는 것이다. 지지부(30)를 통해 증기발생로(22)를 지지하는 오븐플랜지(32)는 지지체(34a)의 이온원 플랜지(36)밖에 위치하는 오븐접속부(52)에 부착되고 있다.
이 이온원(2a)도 도 1의 이온원(2a)의 경우와 마찬가지로 지지체(34a)의 공동(40)에 냉매(48)를 흐르게 함으로써 즉 공동(40)을 냉매유로로 함으로써 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기(6)의 온도를 낮게 억제할 수 있다. 그 작용효과의 상세는 상술과 같다.
또 증기발생로(22)를 사용할 때도 플라즈마 생성용기(6)를 상기와 같이 냉각함으로써 증기발생로(22)도 노즐(23)을 경유하여 어느 정도 냉각된다.
이 이온원(2a)은 또 도 1의 이온원(2a)의 경우와 마찬가지로 지지체(34a)의 공동(40)에 냉매(48)를 흐르게 하는 냉각모드와, 이 공동(40)을 진공배기하는 배기모드로 변환하여 운전할 수 있다. 그 작용효과는 상술과 같다.
이온원(2a)을 상기와 같은 냉각모드와 배기모드로 변화하여 운전하는 데 적합한 이온원 장치의 일예를 도 3에 도시한다.
이 이온원 장치는 도 1 또는 도 2를 참조하여 설명한 것과 같은 이온원(2a)과, 이 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)에 냉매(48)를 흐르게 하기 위한 냉매공급장치(60)와, 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)을 진공배기하기 위한 진공배기장치(62)와, 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)을 냉매공급장치(60)와 진공배기장치(62)로 택일적으로 변환하여 지나게 하는 변환기(54)를 구비하고 있다.
냉매공급장치(60)는 예를들어 물 공급장치 바람직하게는 순수 공급장치이다.
변환기(54)는 이 예에서는 이온원(2a)의 상기 냉매도입 파이프(44)를 냉매공급장치(60)측과 진공배기장치(62)측으로 택일적으로 변환하여 통과하게 하는 2위치 변환밸브(56)와, 이온원(2a)의 상기 냉매도출 파이프(46)를 냉매공급장치(60)측과 진공배기장치(62)측에 택일적으로 변환하여 통과하게 하는 2위치 변환밸브(58)로 이루어진다. 양 변환밸브(56)(58)는 예를들어 서로 연동하도록 하고 있다.
또한 이 이온원 장치는 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)이나 거기에 이 어지는 배관 등에 질소가스(66)를 공급하여 수분을 질소가스에 의해 밖으로 내보내기 위한 질소가스원(64) 및 밸브(68)를 구비하고 있다. 단 이는 본 발명에 필수는 아니다.
이 이온원 장치의 운전방법의 일 예를 다음에 도시한다.
(1) 이온원(2a)을 냉각모드로 운전할 때
변환기(54)를 즉 2위치 변환밸브(56) 및 (58)를 냉매공급장치(60)측으로 변환하여 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)에 냉매공급장치(60)로부터 냉매(48)를 흐르게 한다.
(2) 이온원(2a)을 배기모드로 운전할 때
먼저 이온원(2a)을 냉각모드로 운전한 경우는 질소가스로 내보내는 것이 바람직하다. 그 경우는 변환기(54)를 냉매공급장치(60)측으로 변환한 상태로 해 두고, 밸브(68)를 열어 질소가스원(64)으로부터 질소가스(66)를 지지체(34a)의 공동(40)이나 거기에 이어지는 배관 등에 공급하여 그것들의 내부에 잔존하는 수분을 냉매공급장치(60)측으로 되밀어 밖으로 내 보낸다. 이렇게 하면 필요없는 수분을 배기하지 않아도 되므로 다음의 진공배기에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
그 후 변환기(54)를 즉 2위치 변환밸브(56) 및 (58)를 진공배기장치(62)측으로 변환하고, 이온원(2a)의 지지체(34a)의 공동(40)내를 진공배기장치(62)에 의해 진공배기한다.
본 발명은 상기와 같이 구성되므로 다음과 같은 효과를 나타낸다.
본발명에 따른 이온원에 의하면 상기 지지체내에 배치한 냉매유로에 흐르는 냉매에 의해 플라즈마 생성용기를 냉각할 수 있기 때문에 플라즈마 생성시의 플라즈마 생성용기의 온도를 낮게 억제할 수 있다. 따라서 플라즈마 생성용기내에 도입하는 이온종이 융점이나 승화점이 낮은 물질이거나, 고온에서 열분해를 받은 물질이라도 플라즈마의 생성밀도 나아가서는 이온빔의 인출량을 원하는 데로 제어할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 이온원 운전방법에 의하면 냉각모드시는 플라즈마 생성용기의 온도가 상대적으로 낮은 상태로 운전할 수 있고, 배기모드시는 플라즈마 생성용기의 온도가 상대적으로 높은 상태로 운전가능하게 되며, 이와같은 냉각모드와 배기모드를 변환하여 운전함으로써 1대의 이온원을, 그 플라즈마 생성용기의 온도에 관해 넓은 온도영역에서 사용할 수 있기 때문에 사용할 수 있는 이온종의 선택의 자유도가 매우 높아진다.
또, 본 발명의 이온원 장치에 의하면 변환기에 의해 냉매공급장치로부터 상기 지지체의 공동으로 냉매를 흐르게 하는 운전모드와, 이 공동을 진공배기장치에 의해 진공배기하는 운전모드로 변환할 수 있기 때문에 한 대의 이온원을, 그 플라즈마 생성용기의 온도에 관해 넓은 온도영역에서 사용할 수 있다. 따라서 사용할 수 있는 이온종의 선택의 자유도가 매우 높아진다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기와 이온원 플랜지에 기초하여 플라즈마 생성용기를 지지하는 한편 플라즈마 생성용기 근방으로부터 지지체내부의 이온원 플랜지 근방에 걸쳐 공동을 갖는 지지체를 구비하는 이온원의 운전방법으로서, 상기 방법은
    지지체의 공동으로 냉매가 흐르는 냉각모드와 지지체의 공동을 진공배기하는 배기모드를 서로 전환하여 이온원을 동작하는 단계를;
    구비하는 것을 특징으로 하는 이온원 운전방법.
  5. 제4항에 있어서,
    냉각모드 이후 지지체의 공동부로 질소가스가 공급되는 모드에서 이온원을 운전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온원 운전방법.
  6. 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 생성용기를 지지체에 의해 이온원 플랜지로부터 지지한 구조를 하고 있고 또한 이 지지체내에 있어 플라즈마 생성용기 근방에서 이온원 플랜지 근방에 걸친 부분에 공동을 갖는 이온원과,
    이 이온원의 지지체의 공동에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매공급장치와,
    상기 이온원의 지지체의 공동을 진공배기하기 위한 진공배기장치와,
    상기 이온원의 지지체의 공동을 상기 냉매공급장치와 상기 진공배기장치로 변환하여 통과시키는 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이온원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이온원의 지지체의 공동으로 질소가스를 공급하는 질소가스원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온원 장치.
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