JPS62274541A - イオン注入装置用超高温金属イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明、は、例えばボロンヤハフニウムのような高融点
金属のイオンを生成するのに用いられ１！？るイオン注
入装置用超高温金属イオン源に関するものである。

［従来の技術］ 高融点金属のイオンを生成するのに一般には、加熱蒸発
炉をプラズマ生成室に装着したイオン源が利用されてお
り、この種のイオン源としては、例えばカルトロンイオ
ン源、口ａｗｔｏｎのイオン源、ＢＯｕｒｉａｎｔの高
温イオン源、フリーマン型イオン源、Ｎ１ｅｊＳｅｎ型
イオン源、およびＤｕＯｐｌａＳＩｌａｔｒＯｎ型イオ
ン源等が知られている型 置オン源余病イオン源は、熱陰極ＰＩＧ型イオン源であ
るフリーマン型イオン源に見られるように、加熱用ヒー
タで囲まれた金属容器（ルツボ）の中に金属試料を入れ
て加熱し、これにより生成された金属蒸気をプラズマ生
成室に導き、このプラズマ生成室内において縦方向のに
Ｉａ場に沿って設けられたフィラメントの回りにマグネ
トロン放電を起させ、金属蒸気をイオン化するように構
成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような従来の固体蒸発金属イオン源では
、金属蒸気発生炉により真空中および大気圧において加
熱ヒータを用いて金属試料を高温に加熱することは極め
て困難であり、１０００℃以上になると、制御やイオン
源の維持が一層困難となる。

またこの種のイオン源においては、金属蒸気発生炉で生
成された金属蒸気を細いバイブを通ってプラズマ生成室
すなわちイオン化室に導かれるため、金属蒸気発生炉と
イオン化室とを結ぶ細いバイブ中で金属蒸気が冷え、バ
イブを詰まらせるという問題もある。

一方、高融点金属のイオンを作るのにホローカソード放
電を利用したイオン源も提案されているが、電子のエミ
ッションが悪いことやカソード面積が大きいため放電に
大きな電力が必要であること、カソードとアノードとの
間の絶縁部材の構造が複雑となりしかも絶縁部材におけ
る蒸発金ぷによる汚染に基因する短絡の問題、さらには
高温安定性が悪いことや排気系の負荷が大ぎくなること
等実用化を妨げる種々の問題を内包している。

そこで、本発明の目的は、従来の固体蒸発金属イオン源
を改良して構造が簡単であり、しかも金属試料を１８０
０℃以上の高温に容易に加熱することのできるイオン注
入装置用超高温金属イオン源を提供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明によるイオン注入
装置用超高温金属イオン源は、イオン化すべき金属試料
を封入した金属試料カプセルを収容する試料室と、この
試料室内の金属試料カプセルを電子衝撃で加熱する電子
放出源と、上記試料室に直結され上記電子放出源による
電子衝撃で生成された金属蒸気をイオン化するプラズマ
生成室と、上記試料室内の金属試料カプセルの温度に応
じて上記電子放出源の電子加速電圧をフィードバック制
御する制御装置とを有することを特徴としている。

イオン化すべき金属試料を封入した金属試料カプセルを
収容する試料室の内壁には熱シールド部材が設けられ得
る。

［作　　　　　用１ このように構成した本発明によるイオン注入装置用超高
温金属イオン源は、金属試料の昇温にヒータを使用せず
に電子放出源から放出される電子の衝撃によって金属試
料を加熱し、これによって金属試料は１８００℃以上に
容易に昇温され得る。また生成された金属蒸気は金属試
料カプセルの放出口から試料室に直結されたプラズマ生
成室に導入されるので、導入過程での金属蒸気の冷えは
実質的に伴わず、導入口の詰りの問題も全く伴なわない
。さらに、試料室内の金属試料カプセルの温度を測定し
て電子放出源の電子加速電源にフィードバックしている
ので、温度制御等、装置の制御を容易に行なうことがで
きる。

［実　　施　　例１ 以下、添附図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

図面は本発明によるイオン注入装置用超高温金属イオン
源の一実施例を概略的に示し、１は電子放出源で、カソ
ードを成すフィラメント２と、フィラメント２に接続し
た電源３と、電子加速電源４とを備えている。５は試料
室で、その内側には熱シールド部材６が形成され、その
中にイオン化すべぎ金属試料７を封入した金属試料カプ
セル８がｌｉＩ置される。試料室５は電子放出源１のフ
ィラメント２から放出された電子を通す穴９を電子ビー
ムの軸線上に備えており、金属試料カプセル８は金属蒸
気放出口１０を備えている。試料室５に隣接してプラズ
マ生成室１１が設けられ、このプラズマ生成室１１自体
は公知の装置と同様に構成され得る。プラズマ生成室１
１は図示したように試料室５側に金属蒸気放出口１０に
対応して金属蒸気導入口１２を、またこの金属蒸気導入
口１２の反対側にはイオン引出し口１３をそれぞれ備え
、そして内部にはフィラメント１４を備えている。１５
は試料室５内に挿置された金属試料カプセル８の温度を
測定して電子放出源１の電子加速電源４の電子加速電圧
をフィードバック！Ｉｆ　＠するｉｄＪ　ａｌｌ装置で
ある。またプラズマ生成室１１の金属蒸気導入口１２の
前方にはイオン引出し電極１６が示されている。

このように構成した図示装置において、試料室中の金属
試料カプセル８およびその中に封入されたイオン化すべ
き金属試料７は電子放出源１のフィラメント２から放出
され電子加速電圧で加速された電子ビームの衝撃によっ
て所要の温度に昇温されて、金属蒸気を発生する。この
場合、金属試料カプセル８の温度は制御装置１５と組合
さった適当な温度センサ（図示してない）によって測定
され、その測定値に応じて制御装置１５は電子放出源１
の電子加速電［４の電子加速電圧をフィードバック制御
する。これにより電子ビームの衝撃をυ制御して金属試
料カプセル８の昇温潤度は所要のレベルに調節され得る
。こうして生成された金Ｉｉ！蒸気は金属試料カプセル
８の金属蒸気放出口１０よに放出され、金属蒸気導入口
１２を介して隣接した直結のプラズマ生成室１１へ導入
され、イオン化される。そして生成されたイオンはイオ
ン引出し口１３からイオン引出しＴｉ極１６により引出
される。

［発　明　の　効　果］ 以上説明してきたように、本発明によるイオン源におい
ては、金属試料を電子放出源から放出される電子の衝撃
によって昇温させているので、加熱用ヒータを設ける必
要がなく、構成を簡単化できるだけでなく、試料を１８
００℃以上に容易に昇温させることができる。また試料
室がプラズマ生成室に直結されているため金属蒸気の導
入部分に詰まり問題等が生ぜず、安定した動作を保証す
ることができる。さらに、昇温される金属試料の温度を
測定して電子＊撃を制御するように構成しているので、
昇温制御を容易にかつ正確に行なうことができ、装置の
制御性に優れたイオン源を提供することができる。従っ
て、本発明のイオン源はイオン注入装置に用いられてい
るもの全てに応用することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す概略線図である。 図　　中 １：１！子放出源、　　　５：試料室、６：熱シールド
部材、　８：金属試料カプセル、１１：プラズマ生成室
、　１５：制御装Ｎ。 ／ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン化すべき金属試料を封入した金属試料カプ
   セルを収容する試料室と、この試料室内の金属試料カプ
   セルを電子衝撃で加熱する電子放出源と、上記試料室に
   直結され上記電子放出源による電子衝撃で生成された金
   属蒸気をイオン化するプラズマ生成室と、上記試料室内
   の金属試料カプセルの温度に応じて上記電子放出源の電
   子加速電圧をフィードバック制御する制御装置とを有す
   ることを特徴とするイオン注入装置用超高温金属イオン
   源。
2. （２）イオン化すべき金属試料を封入した金属試料カプ
   セルを収容する試料室の内壁に熱シールド部材を施した
   特許請求の範囲第１項に記載のイオン注入装置用超高温
   金属イオン源。