JPH0719080Y2 - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH0719080Y2 JPH0719080Y2 JP3186589U JP3186589U JPH0719080Y2 JP H0719080 Y2 JPH0719080 Y2 JP H0719080Y2 JP 3186589 U JP3186589 U JP 3186589U JP 3186589 U JP3186589 U JP 3186589U JP H0719080 Y2 JPH0719080 Y2 JP H0719080Y2
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、イオン源に関し、特にそのイオンビーム引
出し用の電極の改良に関する。
出し用の電極の改良に関する。
第３図および第４図は、それぞれ、従来のイオン源の例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
第３図のイオン源は、いわゆるバケット型イオン源であ
り、プラズマ生成容器２内にガスや蒸気化された金属等
のイオン化物質を導入して、アノード兼用のプラズマ生
成容器２と熱電子発生用のフィラメント４との間でアー
ク放電を起こさせてプラズマ６を生成させ、このプラズ
マ６からこの例では３枚の多孔電極11〜13によって電界
の作用でイオンビーム16を引き出す構造をしている。８
はカスプ磁場発生用の磁石である。
り、プラズマ生成容器２内にガスや蒸気化された金属等
のイオン化物質を導入して、アノード兼用のプラズマ生
成容器２と熱電子発生用のフィラメント４との間でアー
ク放電を起こさせてプラズマ６を生成させ、このプラズ
マ６からこの例では３枚の多孔電極11〜13によって電界
の作用でイオンビーム16を引き出す構造をしている。８
はカスプ磁場発生用の磁石である。
最プラズマ側の電極11は、プラズマ電極とも呼ばれ、正
電圧が印加される。その下流側の電極12は、抑制電極と
も呼ばれ、負電圧が印加される。その下流側の電極13
は、接地電極とも呼ばれ、接地電位にされる。
電圧が印加される。その下流側の電極12は、抑制電極と
も呼ばれ、負電圧が印加される。その下流側の電極13
は、接地電極とも呼ばれ、接地電位にされる。
第４図のイオン源は、いわゆる高周波イオン源であり、
プラズマ生成容器２の外側に設けた放電電極18に高周波
電源20から高周波電力を供給すると、プラズマ生成容器
２内で高周波放電が起こり、それによって内部のガスが
放電分解されてプラズマ６が発生する。
プラズマ生成容器２の外側に設けた放電電極18に高周波
電源20から高周波電力を供給すると、プラズマ生成容器
２内で高周波放電が起こり、それによって内部のガスが
放電分解されてプラズマ６が発生する。
そしてこのプラズマ６から、この例では２枚の上記のよ
うな電極11および12によってイオンビーム16を引き出す
ようにしている。
うな電極11および12によってイオンビーム16を引き出す
ようにしている。
ところで、上記のような電極11〜13の材料としては、従
来、融点が高い、膨張係数が小さい、熱伝導率が
高い、プラズマ中のイオンによるスパッタ率が小さ
い、等の理由で、モリブデンや炭素が用いられている。
来、融点が高い、膨張係数が小さい、熱伝導率が
高い、プラズマ中のイオンによるスパッタ率が小さ
い、等の理由で、モリブデンや炭素が用いられている。
また、特にプラズマ電極11に対しては、その表面に、必
要に応じて第３図中に示すように冷却パイプ22が付加さ
れる場合もある。もっとも、炭素電極に対しては冷却パ
イプ22を接着しようがないのでそれを付加することは不
可能である。
要に応じて第３図中に示すように冷却パイプ22が付加さ
れる場合もある。もっとも、炭素電極に対しては冷却パ
イプ22を接着しようがないのでそれを付加することは不
可能である。
ところが、電極11〜13にモリブデンを用いたイオン源に
おいては、電極の素材が高価でありかつ加工が困難で
あるため、電極ひいてはイオン源が高価になる、原子
炉等で用いた場合、モリブデンは高電子番号の材料であ
るため放射化され易く、そのため電極が放射化されて使
用後の取扱いが面倒になる、半導体でのドーピングに
用いた場合、プラズマ中のイオンのモリブデン電極への
衝撃によってプラズマ中へモリブデンが混入し、これが
不純物イオンとしてドーピングされる（半導体の場合、
不純物に極めて敏感であること、および一般的に、重金
属不純物は半導体特性に好ましくない）、電極表面に
冷却パイプを付加する場合は一般的にロウ付けによって
行われるが、そのようにしたイオン源では、ロウ材が不
純物としてプラズマ中へ混入する、等の問題がある。
おいては、電極の素材が高価でありかつ加工が困難で
あるため、電極ひいてはイオン源が高価になる、原子
炉等で用いた場合、モリブデンは高電子番号の材料であ
るため放射化され易く、そのため電極が放射化されて使
用後の取扱いが面倒になる、半導体でのドーピングに
用いた場合、プラズマ中のイオンのモリブデン電極への
衝撃によってプラズマ中へモリブデンが混入し、これが
不純物イオンとしてドーピングされる（半導体の場合、
不純物に極めて敏感であること、および一般的に、重金
属不純物は半導体特性に好ましくない）、電極表面に
冷却パイプを付加する場合は一般的にロウ付けによって
行われるが、そのようにしたイオン源では、ロウ材が不
純物としてプラズマ中へ混入する、等の問題がある。
一方、電極11〜13に炭素を用いたイオン源においては、
水素、酸素あるいはそれらの化合物を含むイオンを発生
させる場合（例えば核融合のための中性化水素ビームに
よるプラズマ加熱に用いられる水素イオン源、あるいは
水素希釈されたPH3またはB2H6ガスを用いた半導体への
ドーピング用イオン源として用いる場合）、電極と水素
や酸素が化学反応を起こすため、電極の消耗が著しいと
いう問題がある。
水素、酸素あるいはそれらの化合物を含むイオンを発生
させる場合（例えば核融合のための中性化水素ビームに
よるプラズマ加熱に用いられる水素イオン源、あるいは
水素希釈されたPH3またはB2H6ガスを用いた半導体への
ドーピング用イオン源として用いる場合）、電極と水素
や酸素が化学反応を起こすため、電極の消耗が著しいと
いう問題がある。
そこでこの考案は、イオンビーム引出し用の電極を改良
することによって、上記のような問題点を改善すること
ができるようにしたイオン源を提供することを主たる目
的とする。
することによって、上記のような問題点を改善すること
ができるようにしたイオン源を提供することを主たる目
的とする。
上記目的を達成するため、この考案のイオン源は、イオ
ンビーム引出し用の電極の内の少なくとも最プラズマ側
の電極に、アルミニウムから成る２枚の電極板間に冷却
パイプを挟み込むと共にこれら三者間を密着させた構造
の電極を用いたことを特徴とする。
ンビーム引出し用の電極の内の少なくとも最プラズマ側
の電極に、アルミニウムから成る２枚の電極板間に冷却
パイプを挟み込むと共にこれら三者間を密着させた構造
の電極を用いたことを特徴とする。
冷却パイプを２枚の電極板間に挟み込み密着させること
によって、両電極板の冷却が可能になり、これによって
アルミニウムをイオン源の電極として使用することが可
能になった。
によって、両電極板の冷却が可能になり、これによって
アルミニウムをイオン源の電極として使用することが可
能になった。
第１図は、この発明の一実施例に係るイオン源のプラズ
マ電極周りを拡大して部分的に示す断面図である。第２
図は、第１図のプラズマ電極の部分的な平面図である。
マ電極周りを拡大して部分的に示す断面図である。第２
図は、第１図のプラズマ電極の部分的な平面図である。
この実施例においては、最プラズマ側の電極である前述
したプラズマ電極11に、次のような構造の電極30を用い
ている。
したプラズマ電極11に、次のような構造の電極30を用い
ている。
即ち電極30は、相対向する位置に冷却パイプ33の埋め込
み用の溝31bおよび32bをそれぞれ有する上下２枚のアル
ミニウムから成る電極板31および32間に、冷媒を通す冷
却パイプ33を完全に挟み込み、かつ電極板31、電極板32
および冷却パイプ33の三者間を密着させたものである。
み用の溝31bおよび32bをそれぞれ有する上下２枚のアル
ミニウムから成る電極板31および32間に、冷媒を通す冷
却パイプ33を完全に挟み込み、かつ電極板31、電極板32
および冷却パイプ33の三者間を密着させたものである。
また、両電極板31および32には、冷却パイプ33を避けた
所に、この例ではイオンビーム16引出し用の多数の孔31
aおよび32aが上下同じ位置に設けられている。
所に、この例ではイオンビーム16引出し用の多数の孔31
aおよび32aが上下同じ位置に設けられている。
アルミニウムは、水素や酸素に対して化学的に安定であ
り、かつスパッタ率も小さく、しかも熱伝導率はモリブ
デンより大きい。
り、かつスパッタ率も小さく、しかも熱伝導率はモリブ
デンより大きい。
しかしながら、アルミニウム材の微細な溶接は不可能で
あり、またロウ材による冷却パイプの接着も困難であ
る。
あり、またロウ材による冷却パイプの接着も困難であ
る。
これに対して上記のような構造にすると、２枚の電極板
31、32および冷却パイプ33の三者間を例えば熱間等方圧
加圧方法（HIP法）によって密着させることができ、そ
れによって両電極板31、32の冷却が可能になり、その結
果、アルミニウムをイオン源の電極として使用すること
が可能になった。
31、32および冷却パイプ33の三者間を例えば熱間等方圧
加圧方法（HIP法）によって密着させることができ、そ
れによって両電極板31、32の冷却が可能になり、その結
果、アルミニウムをイオン源の電極として使用すること
が可能になった。
このような電極30を用いたイオン源においては次のよう
な効果が得られる。
な効果が得られる。
電極30の素材であるアルミニウムは安価でありかつ加
工が容易であるので、電極30ひいては当該イオン源が安
価になる。
工が容易であるので、電極30ひいては当該イオン源が安
価になる。
一般的に低原子番号材料が放射化されにくいことが知
られており、モリブデンよりも原子番号の低いアルミニ
ウムを電極30に用いることにより、当該イオン源を原子
炉内で使用しても電極30の放射化が少なく、従って使用
後も取扱いが容易になる。
られており、モリブデンよりも原子番号の低いアルミニ
ウムを電極30に用いることにより、当該イオン源を原子
炉内で使用しても電極30の放射化が少なく、従って使用
後も取扱いが容易になる。
当該イオン源を半導体分野へ適用する場合でも、電極
30の素材のアルミニウム原子自体はドーピング用不純物
として機能するため、他の重金属による汚染ほど重要な
問題とはならない。尚、このような分野に用いる場合
は、電極板31および32の素材には純粋アルミニウム（純
度99.0％以上）を用いる方が、不純物混入がより少なく
なる観点から好ましい。
30の素材のアルミニウム原子自体はドーピング用不純物
として機能するため、他の重金属による汚染ほど重要な
問題とはならない。尚、このような分野に用いる場合
は、電極板31および32の素材には純粋アルミニウム（純
度99.0％以上）を用いる方が、不純物混入がより少なく
なる観点から好ましい。
電極30には冷却パイプ33を設けているものの、従来と
違ってロウ付けを用いる必要が無いので、ロウ材が不純
物としてプラズマ６中へ混入する問題が起こらない。
違ってロウ付けを用いる必要が無いので、ロウ材が不純
物としてプラズマ６中へ混入する問題が起こらない。
アルミニウムは上記のように水素や酸素に対して化学
的に安定であるため、水素、酸素あるいはそれらの化合
物を含むイオンを発生させる場合でも電極30の消耗が少
ない。
的に安定であるため、水素、酸素あるいはそれらの化合
物を含むイオンを発生させる場合でも電極30の消耗が少
ない。
尚、イオンビーム引出し用の電極が複数枚あるイオン源
においては、全ての電極に上記のような電極30を用いる
のが理想的ではあるが、必ずそのようにしなければなら
ないものではなく、一部の電極に上記のような電極30を
用いても良く、そのようにしても用いたぶんだけの上記
各効果は得られる。
においては、全ての電極に上記のような電極30を用いる
のが理想的ではあるが、必ずそのようにしなければなら
ないものではなく、一部の電極に上記のような電極30を
用いても良く、そのようにしても用いたぶんだけの上記
各効果は得られる。
但し、最プラズマ側の電極はプラズマに直接さらされて
一番スパッタや不純物混入等の問題が大きいため、少な
くとも最プラズマ側の電極（即ちプラズマ電極11）には
上記のような電極30を用いるものとする。
一番スパッタや不純物混入等の問題が大きいため、少な
くとも最プラズマ側の電極（即ちプラズマ電極11）には
上記のような電極30を用いるものとする。
電極30におけるイオンビーム16引出し用の孔の形状は、
上記例のような多数の孔31a,32a以外にそれらをつない
だようなスリット状のものも採り得る。
上記例のような多数の孔31a,32a以外にそれらをつない
だようなスリット状のものも採り得る。
また、上記のような電極30を用いたイオン源のタイプ
は、例えば第３図のようなバケット型でも、あるいは第
４図のような高周波型でも、更にはその他のタイプでも
良く、またそのイオンビーム引出し用の電極枚数も特定
のものに限定されない。
は、例えば第３図のようなバケット型でも、あるいは第
４図のような高周波型でも、更にはその他のタイプでも
良く、またそのイオンビーム引出し用の電極枚数も特定
のものに限定されない。
以上のようにこの考案のイオン源においては、その少な
くとも最プラズマ側の電極に、アルミニウムから成る２
枚の電極板間に冷却パイプを挟み込んだ構造の電極を用
いたので、しかもアルミニウムは安価で加工が容易であ
るため、当該電極ひいてはイオン源が安価になる。
くとも最プラズマ側の電極に、アルミニウムから成る２
枚の電極板間に冷却パイプを挟み込んだ構造の電極を用
いたので、しかもアルミニウムは安価で加工が容易であ
るため、当該電極ひいてはイオン源が安価になる。
また、アルミニウムは放射化されにくいので、当該イオ
ン源を原子炉内で使用しても、電極の放射化が少なく使
用後も取扱いが容易になる。
ン源を原子炉内で使用しても、電極の放射化が少なく使
用後も取扱いが容易になる。
また、アルミニウムは他の重金属ほどは不純物として問
題とならず、しかもイオンビーム中にロウ材が不純物と
して混入する恐れが無い。
題とならず、しかもイオンビーム中にロウ材が不純物と
して混入する恐れが無い。
また、アルミニウムは水素や酸素に対して化学的に安定
であるので、水素、酸素あるいはそれらの化合物を含む
イオンを発生させる場合でも電極の消耗が少なくなる。
であるので、水素、酸素あるいはそれらの化合物を含む
イオンを発生させる場合でも電極の消耗が少なくなる。
第１図は、この考案の一実施例に係るイオン源のプラズ
マ電極周りを拡大して部分的に示す断面図である。第２
図は、第１図のプラズマ電極の部分的な平面図である。
第３図および第４図は、それぞれ、従来のイオン源の例
を示す概略図である。 ２……プラズマ生成容器、６……プラズマ、11〜13……
電極、16……イオンビーム、30……電極、31,32……ア
ルミニウムから成る電極板、33……冷却パイプ。
マ電極周りを拡大して部分的に示す断面図である。第２
図は、第１図のプラズマ電極の部分的な平面図である。
第３図および第４図は、それぞれ、従来のイオン源の例
を示す概略図である。 ２……プラズマ生成容器、６……プラズマ、11〜13……
電極、16……イオンビーム、30……電極、31,32……ア
ルミニウムから成る電極板、33……冷却パイプ。
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ生成容器内に生成されたプラズマ
から１枚以上の電極を用いてイオンビームを引き出す構
造のイオン源において、前記電極の内の少なくとも最プ
ラズマ側の電極に、アルミニウムから成る２枚の電極板
間に冷却パイプを挟み込むと共にこれら三者間を密着さ
せた構造の電極を用いたことを特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186589U JPH0719080Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186589U JPH0719080Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02123055U JPH02123055U (ja) | 1990-10-09 |
| JPH0719080Y2 true JPH0719080Y2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=31258052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186589U Expired - Lifetime JPH0719080Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719080Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP3186589U patent/JPH0719080Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02123055U (ja) | 1990-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |