JPH0515712Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えばイオン注入装置等に用いら
れるものであつて、固体物質蒸発源を有するイオ
ン源に関する。

〔従来の技術〕

この種のイオン源の従来例を第３図に示す。

プラズマ生成容器２内にプラズマ６生成用のフ
イラメント４を、その開口部にイオンビーム１０
引出し用の引出し電極８をそれぞれ配置すると共
に、このプラズマ生成容器２内に固体物質蒸発源
１２を通じさせている。

固体物質蒸発源１２は、常温においてガス状で
ない固体物質（例えば金属やリン、シリコン等の
半導体）２０を収納したるつぼ（材質は金属、セ
ラミツク等）１８を、プラズマ生成容器２につな
がる蒸発源容器１４内に熱伝導性の支柱１６によ
つて支持し、そしてこのるつぼ１８を（勿論、そ
こに収納した固体物質２０と共に。以下同じ）こ
の例では蒸発源容器１４に取り付けたタングステ
ンフイラメント等のヒータ２２からの熱輻射によ
つて加熱するようにしているが、シースヒータに
よる抵抗加熱や電子衝撃加熱等によつて加熱する
場合もある。

また上記るつぼ１８は、プラズマ生成容器２内
のフイラメント４からの熱輻射および生成された
プラズマ６の電子またはイオンの衝撃等によつて
も加熱される。

上記のような加熱によつて、るつぼ１８内の固
体物質２０が蒸気化されてプラズマ生成容器２内
に供給され、その状態でアノード兼用のプラズマ
生成容器２とフイラメント４間でアーク放電を起
こさせると、この蒸気がプラズマ化されてプラズ
マ６が生成され、このプラズマ６から引出し電極
８によつて電界の作用でイオンビーム１０が引き
出される。

尚、蒸発源容器１４は、プラズマ生成容器２と
共通でも良く、その場合は両者の区別は無くな
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のようなイオン源において、仮にプラズマ
生成容器２側からるつぼ１８への熱入力が無い場
合は、ヒータ２２のような制御できる熱源からの
るつぼ１８への熱入力と、るつぼ１８からの熱輻
射損失および支柱１６を経由しての熱伝導損失と
の熱平衡からるつぼ１８の温度が決まり、この熱
入力の制御によつてるつぼ１８の温度制御が可能
である。

しかしながら現実には、前述したようにヒータ
２２以外の熱源、即ちプラズマ生成容器２内のフ
イラメント４やプラズマ６からの熱入力が存在
し、しかもこの熱入力はるつぼ１８の加熱とは通
常は独立に変化させる熱源からのものであるた
め、るつぼ１８の温度を不安定に上昇させる。

そしてこの制御できない熱入力がヒータ２２の
ような制御できる熱源からの熱入力と比較して同
程度かそれ以上になると、るつぼ１８の温度制御
ができなくなつてその中の固体物質２０の安定蒸
気化ができなくなり、ひいてはイオンビーム１０
のビーム量が不安定化する等の不都合が生じる。

そこでこの考案は、上記のようなるつぼへの熱
入力の変動に応じてるつぼの熱伝導損失量を調節
することができる機構を設けることによつて、固
体物質を収納したるつぼの温度を一定化して固体
物質の安定蒸気化を図ることができるようにした
イオン源を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この考案のイオン源
においては、前述したようなるつぼの支柱に接触
させた熱伝統性の接触器と、この接触器を冷却す
る冷却手段と、この接触器を支柱に沿つてその接
触を保つた状態で移動させる駆動機構と、前記る
つぼの温度を計測する温度計測器と、この温度計
測器からの信号に応答して、るつぼの温度が一定
になるように前記駆動機構を制御する制御装置と
を設けている。

〔作用〕

上記接触器をその駆動機構によつてるつぼ側に
近づけると、るつぼの熱伝導損失量が増加してる
つぼの温度が下がり、逆に接触器をるつぼから遠
ざけると、るつぼの熱伝導損失量が減少してるつ
ぼの温度が上昇する。従つてこの接触器の移動に
よつて熱伝導損失量を調節して、固体物質を収納
したるつぼの温度が一定になるように制御するこ
とができ、それによつて固体物質の安定蒸気化を
図ることができるようになる。

また、上記のような温度計測器と制御装置とを
設けているので、上記のようなるつぼの温度一定
化制御を自動化することができる。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例に係るイオン源
を示す断面図である。第３図の例と同一または相
当する部分には同一符号を付し、以下においては
従来例との相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述したようなるつぼ
１８の支柱１６の外側に、熱伝導率の良い材質
（例えば銅、モリブデン等）でできた接触器２４
を接触させている。

そしてその駆動機構として、接触器２４を支え
るものであつて真空シール部２８を介して蒸発源
容器１４を直動自在に貫通させた軸２６、その端
部に取り付けたボールねじ３０およびそれに結合
させたモータ３４を設けており、このモータ３４
を回転させることによつて軸２６を前後させ、そ
れによつて接触器２４を支柱１６に沿つてその接
触を保つた状態で移動させるようにしている。

真空シール部２８は、図示例のようにＯリング
を用いる構造でも良いし、その他ベローズ等を用
いる構造でも良い。

また、るつぼ１８の熱伝導損失量を大きくし、
るつぼ１８の冷却を効率良く行うためには、接触
器２４の温度は低い方が良く、そのためにこの接
触器２４を冷却する冷却手段を設けている。即ち
この例では、接触器２４を支える軸２６の内部を
二重構造にする等して軸２６内に冷媒（冷却水、
フレオン等）Ｗを循環させて接触器２４を冷却す
るようにしている。

また、モータ３４以外の駆動源によつて軸２６
を駆動するようにしても良い。

また、接触器２４は、第２図に示すように支柱
１６を中空のものとしてその内側から接触させる
ようにしても良く、その場合、支柱１６の内部が
真空の場合は軸２６の貫通部に上記例と同様に真
空シール部２８を設ける必要があるが、大気圧状
態の場合は真空シール部２８を設ける必要は無く
なる。

上記構造によれば、モータ３４を回転させる等
して接触器２４をるつぼ１８側に近づけると、る
つぼ１８の熱伝導損失量が増加してるつぼ１８の
温度が下がり、逆に接触器２４をるつぼ１８から
遠ざけると、るつぼ１８の熱伝導損失量が減少し
てるつぼ１８の温度が上昇する。従つて、制御で
きる熱源（この例ではヒータ２２）からの熱入力
以外の熱がるつぼ１８に入る場合でしかもヒータ
２２のみではるつぼ１８の温度を制御できない場
合でも、この接触器２４の移動によつて熱伝導損
失量を調節してるつぼ１８の温度を一定になるよ
うに制御することができ、それによつてるつぼ１
８内の固体物質２０の安定蒸気化が可能になる。
その結果、当該イオン源から引き出すイオンビー
ム１０のビーム量の安定化等を図ることができる
ようになる。

また、従来は、るつぼ１８の温度制御を可能に
するため、かつ固体物質蒸発源１２の立ち下げの
ときるつぼ１８を早く冷却できるようにするた
め、支柱１６における熱伝導損失量をある程度大
きくしており、そのためヒータ２２によるるつぼ
１８の加熱効率が低下していたが、この実施例で
は、接触器２４によつてるつぼ１８の熱伝導損失
量を任意に制御できるため、接触器２４を遠ざけ
たときの支柱１６のみの熱伝導損失量を小さく設
計することができ、それによつてヒータ２２等に
よるるつぼ１８の加熱効率を向上させることもで
きる。

また、第１図に示すように、るつぼ１８の温度
を計測する熱電対（図示例の場合）やパイロメー
タ等の温度計測器３６と制御装置３８とを更に設
け、この制御装置３８によつて、温度計測器３６
で計測した温度が一定に（即ち設定値に）なるよ
うにモータ３４を制御して接触器２４を移動させ
るようにしているので、るつぼ１８の温度一定化
制御を自動化することができる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、接触器および
その駆動機構を設けることによつて、固体物質を
収納したるつぼへの熱入力の変動に応じてるつぼ
の熱伝導損失量を調節してるつぼの温度が一定に
なるように制御することができ、それによつてる
つぼ内の固体物質の安定蒸気化を図ることができ
るようになる。しかも、るつぼの支柱のみの熱伝
導損失量を小さく設計することが可能となり、そ
れによつてヒータ等によるるつぼの加熱効率を向
上させることもできる。

また、るつぼの温度計測器と制御装置とを設け
ているので、るつぼの温度一定化制御を自動化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係るイオン源
を示す断面図である。第２図は、この考案の他の
実施例に係るイオン源を部分的に示す断面図であ
る。第３図は、従来のイオン源の一例を示す断面
図である。 １２……固体物質蒸発源、１６……支柱、１８
……るつぼ、２０……固体物質、２２……ヒー
タ、２４……接触器、３４……モータ、３６……
温度計測器、３８……制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固体物質を収納したるつぼをそれの加熱用の熱
   源によつて加熱してその固体物質を蒸気化する固
   体物質蒸発源であつてそのるつぼが熱伝導性の支
   柱によつて容器内に支持された構造のものを有し
   ており、かつ当該るつぼに前記熱源以外の熱源か
   らの熱入力が存在するイオン源において、前記支
   柱に接触させた熱伝導性の接触器と、この接触器
   を冷却する冷却手段と、この接触器を支柱に沿つ
   てその接触を保つた状態で移動させる駆動機構
   と、前記るつぼの温度を計測する温度計測器と、
   この温度計測器からの信号に応答して、るつぼの
   温度が一定になるように前記駆動機構を制御する
   制御装置とを設けたことを特徴とするイオン源。