KR101984742B1 - 이온원장치 및 이온빔 생성방법 - Google Patents

이온원장치 및 이온빔 생성방법 Download PDF

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Abstract

이온원장치는, 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버에, 캐소드를 설치함과 함께, 상기 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 상기 캐소드의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러를 배치한 구성을 구비한다. 상기 플라즈마 형성용 공간에, 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행인 방향으로 소스자장장치에 의하여 유기되는 외부자장을 인가하도록 구성하고, 상기 리펠러 중, 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 개구부를 형성하고, 그 개구부로부터 이온빔을 인출하도록 구성했다.

Description

이온원장치 및 이온빔 생성방법{Ion source device and ion beam generating method}
본 출원은, 2012년 3월 22일에 출원된 일본 특허출원 제2012-064716호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은 이온원(源)장치에 관한 것으로서, 예컨대 이온주입장치에 적합한 이온원장치, 및 이온빔 생성방법에 관한 것이다.
이온주입장치용의 이온원장치로서, 전자원(源)과, 전자원으로부터의 전자를 반사하기 위한 리펠러를 구비한 것이 알려져 있다(특허문헌 1).
도 3(도 3a 및 도 3b)을 참조하여, 이온원장치의 일례에 대하여 설명한다.
도 3에 있어서, 이온원장치는 플라즈마 형성용 공간을 가지는 아크챔버(20)를 가진다. 아크챔버(20)는, 정면측의 벽에 프론트슬릿(20-1)을 가지고, 측면측의 벽에 소스가스의 도입부(20-2)를 가진다. 이온원장치는 또한, 아크챔버(20)의 플라즈마 형성용 공간을 사이에 둔 대향 위치의 일방에 전자원이 설치되고, 타방에는 리펠러(23)가 설치되어 있다. 전자원은 필라멘트(21)와 캐소드(22)를 포함한다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 프론트슬릿(20-1)의 전방에는, 이온빔을 통과하는 개구를 가지는 서프레션전극(24)과 GND(그라운드)전극(25)이 이온빔의 인출방향으로 나열되어 배치되어 있다.
본 이온원장치는 이하와 같이 동작한다. 먼저, 필라멘트전원(26)으로 필라멘트(21)를 발열시켜 필라멘트(21)의 선단에 열전자를 발생시킨다. 발생한 열전자를 캐소드전원(27)으로 가속하여 캐소드(22)에 충돌시켜, 그 충돌시에 발생하는 열로 캐소드(22)를 가열한다. 가열된 캐소드(22)는 열전자를 발생한다. 발생한 열전자는 캐소드(22)와 아크챔버(20) 사이에 인가된 아크전원(28)의 아크전압에 의하여 가속되어, 가스분자를 전리하는데 충분한 에너지를 가진 빔전자로서 아크챔버(20) 내로 방출된다.
한편, 아크챔버(20) 내에는 도입부(20-2)로부터 소스가스가 도입됨과 함께, 외부자장(F)이 인가된다. 또한, 아크챔버(20) 내에는 캐소드(22)의 열전자 방출면과 대향시켜 리펠러(23)가 설치되어 있다. 리펠러(23)는 전자를 반사시키는 기능을 갖는다. 외부자장(F)의 방향은, 캐소드(22)와 리펠러(23)를 연결하는 축과 평행이다. 이로 인하여, 캐소드(22)로부터 방출된 빔전자는 외부자장(F)을 따라 캐소드(22)와 리펠러(23)의 사이를 왕복이동하여, 아크챔버(20) 내에 도입된 소스가스분자와 충돌하여 이온을 발생시킨다. 그 결과, 아크챔버(20) 내에 플라즈마가 생성된다.
빔전자는 인가자장에 의하여 대략 국한된 범위에 존재하므로, 이온은 주로 그 범위 내에서 생성되고, 확산에 의하여 아크챔버(20)의 내벽, 프론트슬릿(20-1), 및 캐소드(22), 리펠러(23)에 도달하여, 벽면에서 없어진다.
한편, 이온빔의 인출은, 프론트슬릿(20-1)으로 확산된 플라즈마로부터 자장에 평행인 슬릿을 통과하여 행해진다. 인출되는 이온빔의 전류(인출전류)는 프론트슬릿(20-1)에서의 플라즈마밀도에 크게 좌우된다. 예컨대 프론트슬릿(20-1)에서의 플라즈마밀도가 높으면 인출 가능한 빔전류(인출전류)는 커진다.
일본 공개특허공보 2002-117780호
그런데, 아크챔버(20) 내에서는, 외부자장(F)에 평행인 플라즈마 확산에 비해, 외부자장(F)에 직각인 방향의 플라즈마 확산은 하기 어렵다. 따라서, 플라즈마밀도는, 외부자장(F)에 직각인 방향에 관해서는 급속하게 저하된다. 현재의 이온원장치에서는, 빔 인출부는 플라즈마가 외부자장(F)에 직각인 방향으로 확산하는 위치에 놓여져 있다. 즉, 프론트슬릿(20-1)은, 외부자장(F)의 방향과 직교하는 방향의 아크챔버(20)의 벽에 설치되어 있다. 이로 인하여, 프론트슬릿(20-1)에서의 플라즈마밀도가 낮아져, 인출되는 이온빔량, 즉 인출전류도 제한된다.
현재로서는, 인출빔을 많게 하기 위해, 즉, 프론트슬릿(20-1)에서의 플라즈마밀도를 높게 하기 위해서, 캐소드(22)로부터의 열전자 전류를 크게 하는 등의 방법이 채용되고 있다. 이 경우, 당연히 캐소드(22)나 리펠러(23)에서의 플라즈마밀도도 높아지기 때문에 캐소드(22)의 수명이 짧아지는 등의 문제가 발생하고 있다.
이온주입장치 등의 이온원장치에 있어서는, 생산성 향상의 관점으로부터 보면, 이온원장치로부터의 인출전류를 보다 많이 얻는 것이 요구된다. 인출전류를 많이 얻기 위해서는, 보다 고밀도의 플라즈마를 이온원장치의 이온빔 인출부(프론트슬릿) 근방에 생성하는 것이 필요하게 된다. 이를 위해서는, 이온원장치에 고(高)파워를 투입하는 것이 필요하다.
이것에 대해, 본 발명은, 고파워를 투입하지 않고 이온빔 인출부 근방의 플라즈마밀도를 높게 할 수 있도록 하여 인출전류를 크게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 태양에 의하면, 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버에, 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출하는 캐소드를 설치함과 함께, 상기 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 상기 캐소드의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러를 배치한 구성을 구비하고, 상기 플라즈마 형성용 공간에, 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행인 방향으로 소스자장장치에 의하여 유기(誘起)되는 외부자장(F)을 인가하도록 구성하며, 상기 리펠러 중, 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 개구부를 형성하여, 그 개구부로부터 이온빔을 인출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이온빔 생성용의 이온원장치가 제공된다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 이온빔의 인출방향은 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행이다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 개구부는, 상기 아크챔버에 있어서의 이온빔의 출구개구와 대향하는 개소에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 개구부의 형상, 상기 이온빔의 출구개구의 형상은 각각 원형이면 되지만, 그 외의 형상이어도 된다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 개구부는, 상기 이온빔의 출구개구와 동일한 크기이거나 혹은 작고, 또한 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마의 밀도를 저하시키지 않는 크기인 것이 바람직하다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 리펠러를 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축의 방향으로 가동(可動)으로 하고, 상기 이온빔의 출구개구와 상기 리펠러 사이의 갭을 가변으로 하는 수단을 구비하도록 해도 된다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 리펠러는 전위를 인가하지 않고 플로팅으로 해도 되고, 혹은 또 상기 리펠러에 마이너스의 정전위 혹은 마이너스의 가변전위를 인가해도 된다.
본 이온원장치에 있어서는, 상기 아크챔버는 통형상이고 그 중심축방향의 일단측에 상기 캐소드를 포함하는 전자원이 설치됨과 함께, 타단측에 상기 리펠러가 설치되고, 상기 아크챔버의 주위에 그 아크챔버의 통벽을 포위하도록 상기 소스자장장치가 배치된다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버에, 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출하는 캐소드를 설치함과 함께, 상기 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 상기 캐소드의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러를 배치한 구성을 구비하는 이온원장치에 의한 이온빔의 생성방법에 있어서, 상기 플라즈마 형성용 공간에, 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행한 방향으로 소스자장장치에 의하여 유기되는 외부자장(F)을 인가하고, 상기 리펠러 중, 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 형성된 개구부로부터 이온빔을 인출하도록 한 것을 특징으로 하는 이온빔 생성방법이 제공된다.
본 발명에 의한 이온원장치는, 종래의 플라즈마 인출부에 있어서의 플라즈마밀도와 비교하여 수십배의 고밀도 플라즈마로부터의 이온빔 인출이 가능해지기 때문에, 빔전류의 증가가 가능해진다.
한편, 종래와 동등한 빔전류를 얻는 경우에는, 투입 파워나 도입 가스량은 적어도 된다는 이점이 있다.
다가(多價)의 이온을 증가시키기 위해서 아크전원의 전압을 높게 설정하는 것이 필요하지만, 종래는 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하려고 하면 캐소드는 단수명이 되는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에서는, 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하는 것이 아니라, 종래의 플라즈마 인출부의 플라즈마밀도에 비하면 충분히 높은 캐소드의 플라즈마밀도에 거의 동일한 플라즈마로부터 이온빔을 인출하는 것을 가능하게 했으므로, 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하는 경우에 비하면 캐소드 수명이 늘어난다.
도 1은, 본 발명에 관한 이온원장치를 설명하기 위한 정면도(도 1a) 및 측면단면도(도 1b)이다.
도 2는, 도 1의 이온원장치에 있어서, 리펠러의 위치를 가변으로 하기 위한 기구의 일례를 설명하기 위한 측면단면도이다.
도 3은, 종래형의 이온원장치를 설명하기 위한 정면단면도(도 3a) 및 측면단면도(도 3b)이다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 의한 이온원장치의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1a는 이온원장치를 이온빔의 인출부측에서 본 정면도인데, 도 1b에 나타낸 서프레션전극(14-1)이나 그라운드전극(14-2)을 제거한 상태에서 보았을 경우를 상정하고 있다.
［구성］
도 1에 있어서, 본 이온원장치는, 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버(10)를 구비한다. 아크챔버(10)는, 통형상, 여기에서는 원통형상의 것을 횡방향으로 하고, 중심축방향의 일단측(배면측)에 전자원을 구성하고 있다. 도 3에서 설명한 전자원과 마찬가지로, 본 이온원장치에 있어서의 전자원도 필라멘트(11), 캐소드(12)를 포함한다. 캐소드(12)는, 그 열전자 방출면으로부터, 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출한다. 아크챔버(10)의 중심축방향의 타단측(정면측)의 내부에는, 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 캐소드(12)의 열전자 방출면과 대향하도록 리펠러(13)를 설치하고 있다. 아크챔버(10)의 중심축방향의 타단의 중심에는, 이온빔의 출구개구(10-1)가 형성되어 있다. 이 외에, 아크챔버(10)에는 플라즈마 형성용 공간 내에 소스가스를 도입하기 위한 가스 도입부가 형성되지만, 도시는 생략하고 있다.
도 3에서 설명한 예와 마찬가지로, 필라멘트(11)에는 필라멘트전원(16)이 접속되고, 필라멘트(11)와 캐소드(12) 사이에는 캐소드전원(17)이, 아크챔버(10)와 캐소드(12) 사이에는 아크전원(18)이 각각 접속되어 있다.
아크챔버(10)의 주위에는, 아크챔버(10)의 통벽을 포위하도록, 동심의 통형상의 히트실드(19)를 통하여 소스자장장치(30)가 배치되어 있다. 소스자장장치(30)는, 여기에서는 솔레노이드코일(30-1)에 의하여 실현되고, 플라즈마 형성용 공간에, 캐소드(12)와 리펠러(13)을 연결하는 축과 평행인 방향으로 외부자장(F)을 유기하여 인가하는 것이다. 소스자장장치(30)는, 솔레노이드코일(30-1)에 의한 자장 외에, 영구자석장치에 의한 자장으로 구성할 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 아크챔버(10)의 중심축방향의 타단측에는, 이온빔의 출구개구(10-1)로부터 조금 떨어진 외측의 위치에 서프레션전극(14-1)이나 GND(그라운드)전극(14-2)이 이온빔의 인출방향으로 나열되어 배치된다.
이상과 같은 구성에 있어서, 본 실시형태에서는, 리펠러(13)는, 아크챔버(10)의 중심축방향의 타단과의 사이에 소정의 갭(G)이 생기도록 배치되어 있다. 리펠러(13)에 있어서, 이온빔의 출구개구(10-1)와 대향하는 개소에는 개구부(13-1)를 형성하고 있다. 이 대향 개소는, 후술하는 바와 같이, 판형상의 리펠러(13) 중, 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 이온밀도가 높은 부분에 대응하는 개소이다. 그 결과, 이온빔의 인출방향이 캐소드(12)와 리펠러(13)를 연결하는 축과 평행이 되고, 또한 개구부(13-1) 및 출구개구(10-1)의 중심과 그곳으로부터 인출되는 이온빔의 중심축이 일치한다.
여기에서는, 개구부(13-1), 출구개구(10-1) 모두 원형상으로 하고 있지만, 원형 이외의 형상이어도 된다. 또한, 개구부(13-1)의 크기를 출구개구(10-1)와 동일하거나 혹은 작게 함과 함께, 플라즈마 형성용 공간에 형성되는 플라즈마의 밀도를 저하시키지 않는 크기로 설정한다.
또한, 리펠러(13)는, 전위를 인가하지 않고, 이른바 플로팅 상태로 하거나, 수십 V의 범위에서 빔전자를 반사하기에 충분한 크기의 마이너스의 고정전위 혹은 가변전위를 인가하도록 해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관한 이온원장치에서는, 아크챔버(10) 내에 종래와 마찬가지로 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출하는 캐소드(12)를 배치함과 함께, 캐소드(12)의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러(13)를 배치한다. 그리고, 캐소드(12)와 리펠러(13)를 연결하는 축과 평행인 방향으로 솔레노이드코일(30-1)에 의하여 유기되는 외부자장(F)을 인가하고 있다.
여기에서, 종래는, 이온빔의 인출에 대해서는, 이온빔을 인출하기 위해 외부자장(F)의 방향과 직교하는 방향의 아크챔버의 정면측의 벽에 프론트슬릿을 설치하여 이온빔을 인출하고 있다.
이것에 대해, 본 실시형태에서는, 리펠러(13) 중, 플라즈마 형성공간에 형성된 플라즈마 중에서 가장 이온밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 개구부(13-1)를 구비하고, 그 개구부(13-1)로부터 출구개구(10-1)를 통과하여 이온빔을 인출하도록 하고 있다. 이러한 이온원장치는, 이른바 축대칭의 구조를 갖는다고도 할 수 있다.
［작용］
다음으로, 개구부(13-1)의 작용에 대하여 설명한다.
일반적으로, 캐소드(12)로부터 나온 빔전자는, 외부자장(F)을 따라 이동하여 리펠러(13)에서 반발되고, 캐소드(12)와 리펠러(13) 사이에서 왕복운동하는 동안에, 가스도입부로부터 도입된 중성가스를 이온화한다. 발생한 이온은 주위의 아크챔버 내벽으로 확산한다.
이로 인하여, 캐소드(12)와 리펠러(13)를 연결하는 축에 있어서 플라즈마 형성용 공간의 중심이 되는 A점(도 1a)에서 가장 플라즈마밀도가 높고, 외부자장(F)을 횡단하여 확산하는 B점(아크챔버(10)의 통벽 근방)에서는 플라즈마밀도가 급속히 저하된다.
한편, 캐소드(12)와 리펠러(13)를 연결하는 축에 있어서 리펠러(13)에 가까운 C점에서는 외부자장(F)을 따른 방향으로의 확산으로, 이른바 플라즈마의 양극성 확산이 되어 확산하기 쉽고 플라즈마밀도는 높다. 이것은, 캐소드(12)에 가까운 개소에서도 동일하다. 어떤 조건의 플라즈마밀도 계산에서는, B점은 A점의 1/100 정도인 데 대해, C점은 A점의 1/2 정도가 된다. 따라서, 본 실시형태에서 이온빔을 인출하는 C점의 플라즈마밀도는, 종래의 이온빔 인출부에 대응하는 B점의 플라즈마밀도보다 약 50배 정도 높아진다.
다만, 리펠러(13)에 개구부(13-1)를 형성하면, 중성분자의 전리에 기여하는 빔전자의 일부는 리펠러(13)에서는 반발되지 않지만, 이 빔전자는 인출부에 도달하여 인출전위에 의하여 반발되기 때문에 플라즈마의 생성효율이 저하되지 않는다.
또한, 리펠러(13)와 이온빔의 출구개구(10-1) 사이의 거리(갭 G)를 가변으로 함으로써, 이온빔 출구개구 근방의 플라즈마밀도를 조정할 수 있어서, 보다 특성이 좋은 이온빔 인출이 가능해진다.
도 2는, 리펠러(13)의 위치를 가변으로 함으로써 리펠러(13)와 이온빔의 출구개구(10-1) 사이의 갭(G)을 가변으로 하는 기구의 일례를 나타낸다. 도 2에 있어서, 이온원장치의 일단측(배면측)에 설치되는 덮개부재(40)의 외측에 리펠러 위치조정장치(45)를 설치하고 있다. 리펠러 위치조정장치(45)는, 덮개부재(40)를 관통하여 아크챔버(10)와 히트실드(19) 사이를, 아크챔버(10)의 타단측으로 뻗는 축부재(46)를 가진다. 리펠러 위치조정장치(45)는, 수동 또는 자동으로 축부재(46)를 축방향으로 변위시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 축부재(46)의 선단은 갈고리형상으로 되어 있고, 아크챔버(10)의 측벽에 형성한 개구를 통과하여 리펠러(13)를 지지하며, 또한 지지한 리펠러(13)를 아크챔버(10)의 출구개구(10-1)에 대해서 접근, 이격 가능하게 하고 있다. 47은 진공씰이다. 또한, 특허문헌 1의 이온원장치와 같이, 리펠러와 빔 인출구멍을 겸용하는 경우에는, 리펠러와 마찬가지로 빔 인출구멍은 마이너스전위가 되어, 강력한 스퍼터에 의하여 단시간에 빔 인출구멍이 변형되어, 빔 인출에 지장을 초래한다. 이것에 대해, 본 발명에 의하면, 리펠러는 마이너스전위인데에 대해, 빔 인출구멍이 플라즈마와 동전위이기 때문에, 빔 인출구멍의 변형의 문제는 발생하지 않고, 빔 인출구멍의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
상기 실시형태에 의하면, 종래의 플라즈마 인출부에 있어서의 플라즈마밀도와 비교하여 수 십배의 고밀도플라즈마로부터의 이온빔 인출이 가능해지기 때문에, 빔전류의 증가가 가능해진다. 한편, 종래와 동등한 빔전류를 얻는 경우에는, 투입 파워나 도입 가스량은 적어도 된다는 이점이 있다.
종래라면, 이온빔의 인출부의 플라즈마밀도를 높게 하기 위해서 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하면, 캐소드가 단수명이 되는 문제가 있었다. 그러나, 상기 실시형태에서는, 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하는 것이 아니라, 종래의 플라즈마 인출부의 플라즈마밀도에 비하면 충분히 높은 캐소드의 플라즈마밀도에 거의 동일한 플라즈마로부터 이온빔을 인출하는 것을 가능하게 했으므로, 캐소드의 플라즈마밀도를 높게 하는 경우에 비하면 캐소드 수명이 늘어난다.
이상, 본 발명을, 바람직한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 청구항에 기재된 본 발명의 정신이나 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러가지 변경을 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버의 일단측에, 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출하는 캐소드를 설치하고, 타단측에는 이온 빔의 출구 개구를 설치함과 함께, 상기 아크챔버의 타단측의 내부에는 상기 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 상기 캐소드의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러를 배치한 구성을 구비하고,
    상기 플라즈마 형성용 공간에, 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행한 방향으로 소스자장장치에 의하여 유기되는 외부자장(B)을 인가하도록 구성하며,
    상기 리펠러 중, 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 플라즈마 밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 개구부를 설치하고, 상기 개구부로부터 이온빔을 인출하도록 구성하고,
    상기 리펠러는 전위를 인가하지 않고 플로팅으로 하거나, 또는, 상기 리펠러에, 아크챔버에 대해 마이너스의 정전위 혹은 마이너스의 가변전위를 인가하는 구성으로 한 것
    을 특징으로 하는 이온빔 생성용의 이온원(源)장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온빔의 인출 방향이 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행인 것
    을 특징으로 하는 이온원장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 아크챔버에 있어서의 이온빔의 출구개구와 대향하는 개소에 형성되고, 상기 개구부의 형상, 상기 이온빔의 출구개구의 형상이 각각 원형인 것
    을 특징으로 하는 이온원장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 이온빔의 출구개구와 동일한 크기이거나 혹은 작고, 또한 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마의 밀도를 저하시키지 않는 크기인 것
    을 특징으로 하는 이온원장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 리펠러를 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축의 방향으로 가동(可動)으로 하고, 상기 이온빔의 출구개구와 상기 리펠러 사이의 갭을 가변으로 하는 수단을 구비한 것
    을 특징으로 하는 이온원장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서
    상기 아크챔버는 통형상으로서 그 중심축방향의 일단측에 상기 캐소드를 포함하는 전자원(源)이 설치됨과 함께, 타단측에 상기 리펠러가 설치되고, 상기 아크챔버의 주위에 상기 아크챔버의 통벽을 포위하도록 상기 소스자장장치가 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 이온원장치.
  7. 플라즈마 형성용 공간을 갖는 아크챔버의 일단측에, 중성분자를 전리하는 빔전자를 생성하기 위한 열전자를 방출하는 캐소드를 설치하고, 타단측에는 이온 빔의 출구개구를 설치함과 함께, 상기 아크챔버의 타단측의 내부에는 상기 플라즈마 형성용 공간을 사이에 두고 상기 캐소드의 열전자 방출면에 대향하도록 리펠러를 배치한 구성을 구비하는 이온원장치에 의한 이온빔의 생성방법으로서,
    상기 플라즈마 형성용 공간에, 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행한 방향으로 소스자장장치에 의하여 유기되는 외부자장(B)을 인가하고,
    상기 리펠러 중, 상기 플라즈마 형성용 공간에 형성된 플라즈마 중의 가장 플라즈마 밀도가 높은 부분에 대응하는 개소에 설치한 개구부로부터 이온빔을 인출하도록 하고,
    상기 리펠러는 전위를 인가하지 않고 플로팅으로 하거나, 또는, 상기 리펠러에, 아크챔버에 대해 마이너스의 정전위 혹은 마이너스의 가변전위를 인가하는 것
    을 특징으로 하는 이온빔 생성방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이온빔의 인출방향이 상기 캐소드와 상기 리펠러를 연결하는 축과 평행인 것
    을 특징으로 하는 이온빔 생성방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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