JPH0720837Y2 - イオン源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、電極間隔を外部より調整可能にしたイオン
源に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のイオン源を用いたイオン処理装置の一
例を示す概略断面図である。真空容器30内に処理される
べきターゲット34が収納されており、その上部にイオン
源２が取り付けられている。イオン源２は、プラズマを
発生させるためのアークチャンバー８と、そこからイオ
ンビーム28を引き出すための引出し電極系とを有する。

当該引出し電極系は、この例では、互いに平行に配置さ
れた３枚の電極、即ち正電位にされイオンビーム28を引
き出すための加速電極18と負電位にされイオンビーム下
流からの電子をはね返す減速電極20と接地電位にされる
接地電極22とから成る。各電極18、20、22は、イオンビ
ーム28引出しのための多数の貫通孔を有する。そして加
速電極18はフランジ12に固定されており、減速電極20は
絶縁スペーサ24を介して支持体26に、接地電極22は直接
支持体26に固定されており、当該支持体26はイオン源２
を真空容器30等に取り付けるためのフランジ16に固定さ
れている。

尚、図において、４はイオン化物質としてのガスＧをア
ークチャンバー８内に導入するためのガス導入口、６は
フィラメント、10および14は絶縁スペーサである。

動作の一例を説明すると、排気ポート32を介して真空ポ
ンプ（図示省略）によって真空容器30等の内部を真空状
態にしておき、次いでガス導入口４からアークチャンバ
ー８内に微少のガスＧを供給する。そしてフィラメント
６に電流を流して加熱してそこから熱電子を放出させ、
アークチャンバー８に例えば数十Ｖ程度の電圧を印加
し、フィラメント６とアークチャンバー８との間にアー
ク放電を起こさせて導入されたガスＧをプラズマ化し、
必要なイオンを発生させる。そして加速電極18と減速電
極20（あるいは接地電極22）間に例えば数十KV程度の高
電圧（加速電圧）を印加してイオンビーム28を引き出
し、これをターゲット34に照射して当該ターゲット34を
処理（例えばイオン注入、エッチング等）する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のようなイオン源２においては、上述した加速電圧
を変化させると、加速電極18と減速電圧20との間の電極
間隔Ｌが一定であるためイオンビーム28の加速電界が変
化し、それによってイオンビーム28のビーム電流が変化
したり（例えば加速電圧を大きくするとビーム電流も大
きくなり、加速電圧を小さくするとビーム電流も小さく
なる）、イオンビーム28の発散角が変化したりして、タ
ーゲット34上で得られるビーム電流が変化するという問
題がある。

これを防ぐため従来は、加速電圧を変える時は、イオン
源２を解体して、加速電極18とフランジ12との間や、支
持体26とフランジ16との間にスペーサを挿入する等して
上記電極間隔Ｌを調整しているけれども、そのために非
常に多くのロス時間が生じていた。

そこでこの考案は、上記のような電極間隔Ｌを外部から
調整可能にしたイオン源を提供することを主たる目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、イオン引き出しのための多数の貫通孔をそ
れぞれ有していて互いに平行に配置された複数の電極を
備えるイオン源において、前記電極の内でイオンビーム
の最上流側にあって正電位にされる電極を固定とし、残
りの電極を、正電位にされる電極に対する平行を保った
ままでそれを外部から直線駆動する電極駆動機構に取付
けて、正電位にされる電極と残りの電極との間の電極間
隔を外部より調整可能にしており、かつこの電極駆動機
構が、前記残りの電極が取り付けられた取付板と、スラ
イド式軸受をそれぞれ有していて取付板の直線移動の案
内をする１以上のガイド軸部と、取付板を外部から真空
シールした状態で直線駆動するためのボールねじと、ボ
ールねじの軸を外部から回転駆動する駆動部とを備える
ことを特徴とする。

〔作用〕

電極駆動機構によって、正電位にされる電極と残りの電
極との間の電極間隔が外部から調整される。これによっ
て、当該電極間隔を加速電圧に応じたものとすることが
可能となる。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例に係るイオン源を用いたイ
オン処理装置の一例を示す概略断面図であり、第２図は
第１図の電極駆動機構を部分的に示す平面図である。第
３図と同等部分には同一符号を付してその説明を省略す
る。

この実施例に係るイオン源36においては、イオンビーム
28の最上流側にあって正電位にされる加速電極18をフラ
ンジ12に固定しているのに対して、電極駆動機構38によ
って、減速電極20および接地電極22を加速電極18に対す
る平行を保ったままで矢印Ａのように直線駆動すること
ができるようにしており、それによって加速電極18と減
速電極20との間の電極間隔Ｌを当該イオン源36の外部
（即ち大気側）より調整可能にしている。

より具体的には、電極駆動機構38はこの例では、減速電
極20および接地電極22を支える支持体26が取り付けられ
た取付板40と、取付板40の直線移動の案内をする２つの
（第２図参照）ガイド軸部42と、取付板40を外部から真
空シールした状態で直線駆動するためのボールねじ48
と、当該ボールねじ48の軸52を回転駆動する駆動部54と
を備える。

そしてガイド軸部42は、取付板40に取り付けられた軸受
（スライド式軸受）44とそれを貫通していて一端がフラ
ンジ16に固定された軸46とを有しており、ボールねじ48
は、取付板40に取り付けられた軸受50とそれを貫通して
いて大気側の一端に駆動部54が取り付けられた軸52を有
する。軸52がフランジ16を貫通する部分は図示しないけ
れども真空シールされている。駆動部54には、例えば手
動ハンドルやパルスモータ等を使用することができる。

尚、図中の19、21、23は、それぞれ、加速電極18、減速
電極20および接地電極22の相対応する位置に設けられ
た、イオンビーム28を引き出すための多数の貫通孔であ
る。

動作を説明すると、駆動部54によってボールねじ48の軸
52を回転（正転または逆転）させると、取付板40が、即
ちそれに取り付けられた減速電極20および接地電極22が
矢印Ａのように上下する。その場合、ガイド軸部42を設
けているため、取付板40が回転したり傾いたりすること
はなく、減速電極20および接地電極22は加速電極18と初
期の平行関係を保ったままで直線駆動されて電極間隔Ｌ
が調整される。

このようにこのイオン源36においては、外部から加速電
極18と減速電極20との間に電極間隔Ｌを両電極の平行を
保ったままで自由に調整することができるので、両電極
間の電圧、即ち加速電圧を変えてもイオンビーム28の加
速電界を一定にすることができる。その結果、加速電圧
を変化させる場合でも安定したイオンビーム28、即ち出
力ビーム電流および発散角の安定したイオンビーム28を
得ることができる。

しかもこのイオン源36においては、低電位側の減速電極
20および接地電極22を駆動して電極間隔Ｌを調整するよ
うにしているため、高電位側の加速電極18を駆動する場
合と違って、電極駆動機構38回りの電気絶縁は容易であ
る。

またこの実施例においては、ガイド軸部42に軸受44を使
用しているため、減速電極20および接地電極22の動きは
滑らかである。またガイド軸部42は一箇所だけでも良い
けれどもこの例では２箇所設けているため、減速電極20
および接地電極22の位置ずれ、傾き等の問題もほぼ皆無
となる。更に軸受44と軸46を嵌め合い構造にしても良
く、そのようにすれば減速電極20および接地電極22の傾
きを一層完全に無くすることができる。また、ボールね
じ48を使用しているため、減速電極20および接地電極22
の動きの精度は非常に正確であり、軸52の回転数で減速
電極20および接地電極22の動いた距離や電極間隔Ｌを表
すことも可能である。

尚、イオン源によっては、加速電極18と、減速電極20あ
るいは接地電極22のいずれか一方との２種類の電極の場
合もあるけれども、その場合でも上記のような構造を適
用することができるのは言うまでもない。また上記では
イオン源36として、フィラメント６を用いたアーク放電
によるバケット型イオン源を例に例示したけれども、こ
の考案は、マイクロ波放電によるECR型イオン源、更に
はイオン引出しのための複数の電極を有するイオン源全
般に広く適用することができる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、電極間隔を外部より調
整することが可能であり、これによって加速電圧を変化
させる場合にでも安定したイオンビームを得ることがで
きるようになる。

しかも、上記のような電極駆動機構を用いることによ
り、１以上のガイド軸部によって、取付板が回転したり
傾いたりするのを防止して可動側の電極を精度良くガイ
ドすることができるので、固定側と可動側の電極同士間
の平行度および固定側と可動側の電極の貫通孔同士間の
位置関係を、電極間隔を変えても精度良く維持すること
ができる。

また、ガイド軸部にはスライド式軸受を用いているの
で、電極移動時のガイド軸部における摩擦が小さく、従
って大口径で重量の大きい電極の場合でも、小さなボー
ルねじによって軽く滑らかに動かすことができ、また駆
動部も小さなもので済む。

また、ボールねじを使用して回転運動を直線運動に変換
するようにしており、ボールねじは周知のようにねじ部
にボールが入っているのでバックラッシュが非常に小さ
く、従って電極間隔を精度良く、かつ再現性良く外部か
ら調整することができる。

【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用いた
イオン処理装置の一例を示す概略断面図である。第２図
は、第１図の電極駆動機構を部分的に示す平面図であ
る。第３図は、従来のイオン源を用いたイオン処理装置
の一例を示す概略断面図である。 ８……アークチャンバー、18……加速電極、20……減速
電極、22……接地電極、28……イオンビーム、30……真
空容器、34……ターゲット、38……電極駆動機構、40…
…取付板、42……ガイド軸部、48……ボールねじ、54…
…駆動部、Ｌ……電極間隔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン引き出しのための多数の貫通孔をそ
   れぞれ有していて互いに平行に配置された複数の電極を
   備えるイオン源において、前記電極の内でイオンビーム
   の最上流側にあって正電位にされる電極を固定とし、残
   りの電極を、正電位にされる電極に対する平行を保った
   ままでそれを外部から直線駆動する電極駆動機構に取付
   けて、正電位にされる電極と残りの電極との間の電極間
   隔を外部より調整可能にしており、かつこの電極駆動機
   構が、前記残りの電極が取り付けられた取付板と、スラ
   イド式軸受をそれぞれ有していて取付板の直線移動の案
   内をする１以上のガイド軸部と、取付板を外部から真空
   シールした状態で直線駆動するためのボールねじと、ボ
   ールねじの軸を外部から回転駆動する駆動部とを備える
   ことを特徴とするイオン源。