JPH0145067Y2

JPH0145067Y2 -

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Publication number: JPH0145067Y2
Application number: JP10679585U
Authority: JP
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1989-12-26
Also published as: JPS6215758U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、全てのホロカソードを安定に動作さ
せる事の出来るマルチホロカソードプラズマ源に
関する。

［従来の技術］最近、イオン密度の高いイオンビームを引出す
事の出来るイオン源として、マルチホロカソード
プラズマ源が作られている。

第５図に、その典型的なものを示す。図中１は
被排気室で、プラズマ発生室２とターゲツト室３
から成り、前記プラズマ発生室２の側壁は、例え
ば、パイレツクスガラスで形成されている。この
被排気室１は外部の排気手段（図示せず）により
排気口４から排気される。前記プラズマ発生室２
の略中央部には、例えば、グラフアイトの如き導
電性物質の中空円筒状のHCD（Hollow Cathod
Dicharge）電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（５ｄは
５ｄの向う側にあるので図では見えない）が配置
されている。これらのHCD電極は、上蓋６に固
定されており、各HCD電極の中空部７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄ（７ｄは図示せず）は、導管８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄ（８ｄは図示せず）、共通導管８
Ｋ、流量コントローラ９を介してガスボンベ１０
と繋がつている。前記プラズマ室２内の下部に
は、前記上蓋６に平行に多孔加速電極板１１が設
けられている。この電極板には加速電源１２から
正の直流電圧が印加されている。この電極板の下
方に、多孔引出し電極板１３が、この加速電極板
に平行に設けられており、引出し電源１４から負
の直流電圧が印加されている。前記プラズマ室２
の側壁の回りには、例えば、銅の如き金属性の高
周波電極筒１５が配置されている。そして、この
電極筒と前記HCD電極の間には、高周波電源１
６から高周波電力が印加される。この高周波電極
筒の回りには、プラズマ発生室で発生した高周波
電界と直交する磁界を発生する磁界発生手段（例
えば、永久磁石や電磁石等）１７が配置されてい
る。前記ターゲツト室３の略中央部には、ターゲ
ツト１８がアース電位に保たれて配置されてい
る。

この様なイオン源において、先ず、被排気室１
内を高真空にした後、HCD電極の中央部に、例
えば、C₂F₆ガスを導入する。この時、高周波電
源１６を作動させ、HCD電極５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ（５ｄは図示せず）と高周波電極１５の間に
高周波電力を印加する。この印加により、プラズ
マ室内に高周波電界が発生し、プラズマ室２内に
プラズマが発生する。この時、前記各HCD電極
の中空部においては、イオン密度の高いプラズマ
が発生する。そして、このイオン密度の高いプラ
ズマはプラズマ室内に吹き出され、プラズマ室内
はイオン密度の高いプラズマで満たされる。しか
も、磁界発生手段１７の磁界により、このプラズ
マはプラズマ室の中心方向に圧縮され、益々その
イオン密度が高められる。このプラズマは、正の
直流高電圧Vaが印加された多孔加速電極板１１
と接しており、前記高周波電源１６の高周波電圧
は浮動電位なので、このプラズマの電位は大地に
対し、正の直流電圧Vaに浮かされている。そし
て、この加速電極板の下にある多孔引出し電極１
３には負の直流高電圧Vcが印加されているので、
前記Vaに浮かされたプラズマの中から、Va−
（−Vc）（Va＞０，Vc＞０）の電圧でイオンが
引出され、この多孔引出し電極１３の多数の孔を
通過してターゲツト１８方向へ向う。

［考案が解決しようとする問題点］さて、前記プラズマ源において、次の様な問題
が発生した。

ガスボンベ１０から各HCD電極の中空部にガ
スを導入する時、流量コントローラ９を適宜調整
するが、ガスボンベ１０からのガスは共通導管８
Ｋ、各導管８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ（８ｄは図示
せず）を通つて、各HCD電極５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ（５ｄは図示せず）の中空部７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ（７ｄは図示せず）に均等に分配される。
しかし、前記高周波電源１６を作動させ、各
HCD電極と高周波電極筒１５の間に高周波電力
を印加した時、全て、即ち、４本のHCD電極共
揃つてプラズマをプラズマ室内に吹き出さない。
例えば、１本の電極はプラズマを吹き出すが、他
の３本は全く吹き出さない事があつたり、２本の
電極は吹き出すが、他の２本の電極は吹き出さな
い等様々な予測出来ないプラズマ発生状態が起こ
る。

本考案はこの様な問題を解決する事を目的とし
たものである。

［問題点を解決するための手段］そこで、本考案のマルチホロ−カソードプラズ
マ源は、複数のHCD電極の各中空部に、一旦各
中空部からプラズマが吹出す程度の量のガスが導
入され、その後、プラズマの吹出しが定常状態と
なる様に各HCD電極の中空部へのガスの流量を
コントロールする機構を有する様に成した。

［実施例］第１図は、本考案の一実施例を示したマルチホ
ロ−カソードプラズマ源の概略図で、前記第５図
で使用した番号と同じ番号の付されたものは同一
構成要素を示す。

この実施例では、各HCD電極５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ（５ｄは図示せず）の導管８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄ（８ｄは図示せず）と共通導管８Ｋの
間に、夫々流量コントローラ９ａ，９ｂ，８ｃ，
９ｄ（９ｄは図示せず）を設けている。

この様な構成のプラズマ源において、各HCD
電極と高周波電極筒１５の間に、高周波電源１６
から高周波電力を印加し、先ず、HCD電極５ａ
の流量コントローラ９ａ丈作動させ、ガスボンベ
１０からのHCD電極５ａの中空部７ａへのガス
の流量を調整する。この調整は、次の様にして行
なわれる。

HCD電極の中空部からプラズマが吹き出すの
は、第２図に示す様に、最初ガスを中空部に導入
し始めてからt₁後に、単位時間当りの流量がQ₁に
達した時で、一旦吹出すと、この後は、流量を下
げていつても、在る単位時間当りの流量Q₀まで
はプラズマの吹出しは持続される。そして、t₂後
に単位時間当りの流量がQ₀になると安定した吹
出し、即ち、定常状態となる。そこで、先ず、流
量コントロール９ｂ，９ｃ，９ｄ（９ｄは図示せ
ず）は作動させず（ガスが各HCD電極５ｂ，５
ｃ，５ｄの中空部７ｂ，７ｃ，７ｄに流れない様
に調整しておく）、９ａ丈作動させ、流量を一旦
Q₁にし、プラズマが吹出した後、Q₀に下げ、定
常状態とする。次に、流量コントローラ９ｃ，９
ｄ（９ｄは図示せず）は作動させず、９ｂは前記
９ａの様に作動させ、HCD電極５ｂの中空部９
ｂからのプラズマの吹出しを定常状態にする。次
に、順次、前記と同様に、流量コントローラ９
ｃ，９ｄ（９ｄは図示せず）を作動させ、HCD電
極５ｃ，５ｄの中空部７ｃ，７ｄからのプラズマ
の吹出しを定常状態にする。この様にして全ての
HCD電極を定常状態に作動させ、このプラズマ
からイオンをターゲツト方向に引出す。

尚、第１図に示す如き実施例においては、各
HCD電極の中空部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（７ｄ
は図示せず）へのガスボンベ１０からのガスの流
量を各流量コントローラにより、個々に調整出来
るので、任意のHCD電極を作動させる事が出来、
又、単位時間当りの流量をQ₁〜Q₀の範囲におい
て調整する事により、その動作状態（プラズマの
濃度）をも調整出来る。

又、各流量コントローラの時間的な制御は、自
動的に行なつても、手動的に行なつてもよい。

第３図は、他の実施例を示したもので、この実
施例では、各HCD電極５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
（５ｄは図示せず）の共通導管８K₁と共通導管８
K₂の間に、２本の導管８₁，８₂を設け、導管８₁
には流量コントローラ９₁を、導管８₂には流量コ
ントローラ９₂と電磁弁２０を設ける。

この様な構成のプラズマ源において、各HCD
電極と高周波電極筒１５の間に、高周波電源１６
から高周波電力を印加し、先ず、流量コントロー
ラ９₁丈作動させ、ガスボンベ１０からのガスを
導管８₁、共通導管８K₂を介して、全てのHCD電
極の中空部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（７ｄは図示
せず）へ流す。この時の単位時間当りの流量は、
プラズマの吹出しが定常状態になる程度の量（前
記第２図に示すQ₀）に流量コントローラ９₁で調
整する。次に、流量コントローラ９₂と電磁弁２
０を作動させる。この流量コントローラ９₂によ
つて、導管８₂、共通導管８K₂を介して全ての
HCD電極の中空部に流れる単位時間当りのガス
の流量は、前記第２図で示した、プラズマが吹出
す量Q₁に調整される。そして、この流量コント
ローラ９₂の作動時間は電磁弁２０によつてコン
トロールされる。この作動時間は、前記流量コン
トローラ９₂を作動させてから、単位時間当りの
ガス流量が中空部にQ₁導入されるまでに至る時
間である。単位時間当りのガス流量がQ₂に達し
たら、流量コントローラ９₂の作動を止める。こ
の流量コントローラ９₂の作動を止めても、前記
流量コントローラ９₁によつて、全てのHCD電極
の中空部にガスがQ₀送られているので、全ての
HCD電極の中空部から、プラズマが定常状態を
保つて吹出される。

第４図は、別の他の実施例を示したもので、こ
の実施例では、各HCD電極５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ（５ｄは図示せず）の導管８ａ，８ｂ，８ｃ，
８ｄ（８ｄは図示せず）と、共通導管８Ｋの間に、
途中に流量コントローラ９０₁，９０₂が配設され
た導管８０₁，８０₂が設けられており、更に、前
記導管９０₂と各前記HCD電極の導管８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄの間には、夫々、途中に電磁弁２
０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが配設された導管
８０₂a，８０₂b，８０₂c，８０₂dが設けられてい
る。

この様な構成のプラズマ発生源において、各
HCD電極と高周波電極筒１５の間に、高周波電
源１６から高周波電力を印加し、先ず、流量コン
トローラ９０₁丈を作動させ、全てのHCD電極の
中空部にガスボンベ１０から前記第２図に示す単
位時間当りの流量Q₁のガスを流す。次に、流量
コントローラ９０₂を作動させ、導管８０₂に流れ
る単位時間当りのガスの流量がQ₁になるように
調整する。そして、順次、電磁弁２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄを作動させ、各HCD電極５
ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの中空部７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄからプラズマを吹出させる。そして、各
電磁弁を順次所定時間（各中空部への単位時間当
りの流量がQ₁に達するまでの時間）後、作動を
停止させ、各中空部からのプラズマの吹出しを定
常状態にする。

この様な構成のプラズマ源であれば、任意の
HCD電極丈を作動させる事が出来る。

［考案の効果］本考案によれば、単に、各HCD電極５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ（５ｄは図示せず）の中空部７ａ，
７ｂ，７ｃ，７ｄ（７ｄは図示せず）にガスボン
ベからのガスを均等に分配するのではなく、各
HCD電極の中空部に、一旦各中空部からプラズ
マが吹出す程度の量のガスが導入され、その後、
プラズマの吹出しが定常状態となる様に各HCD
電極の中空部へのガスの流量をコントロールして
いるので、例えば、１本の電極はプラズマを吹き
出すが、他の３本は全く吹き出さない事があつた
り、２本の電極は吹き出すが、他の２本の電極は
吹き出さない等様々な予測出来ないプラズマ発生
状態が起こる心配は無く、全てのHCD電極が定
常状態で作動する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示したマルチホロ
カソードプラズマ源の概略図、第２図はその動作
の説明を補足する為に用いた図、第３図は本考案
の他の実施例図、第４図は本考案の別の他の実施
例図、第５図は従来のマルチホロカソードプラズ
マ源の概略図である。１：被排気室、２：プラズマ発生室、３：ター
ゲツト室、４：排気口、５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ：HCD（Hollow Cathod Discharge）電極、
６：上蓋、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（７ｄは図示
せず）：中空部、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ（８ｄは
図示せず），８₁，８₂，８０₁，８０₂，８０₂a，８
０₂b，８０₂c，８０₂d：導管、８Ｋ，８K₁，８
K₂：共通導管、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，
９₁，９₂，９０₁，９０₂：流量コントローラ、１
０：ガスボンベ、１１：多孔加速電極板、１２：
加速電源１２、１３：多孔引出し電極板、１４：
引出し電源１４、１５：高周波電極筒、１６：高
周波電源１６、１７：磁界発生手段、１８：ター
ゲツト、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０
ｄ：電磁弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数のホロカソード放電電極の各中空部に、一
旦各中空部からプラズマが吹出す程度の量のガス
が導入され、その後、プラズマの吹出しが定常状
態となる様に各ホロカソード放電電極の中空部へ
のガスの流量をコントロールする機構を有するマ
ルチホロカソードプラズマ源。