(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器外壁の表面から離間する方向に沿って一対の極性を有するカスプ磁場生成用の複数の永久磁石が互いに隙間を空けて容器外壁に沿って配置されたプラズマ閉じ込め容器であって、
前記永久磁石の少なくとも一部は隣り合う永久磁石同士の前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が同極性となる永久磁石組であり、前記プラズマ閉じ込め容器内には、前記永久磁石組を構成する各永久磁石の一部と前記永久磁石組間に形成された隙間に亘って、前記プラズマ閉じ込め容器の壁面を介して対向配置された単一の磁性体が設けられているとともに、前記磁性体の一部は、前記永久磁石組との対向位置で前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接していることを特徴とするプラズマ閉じ込め容器。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ閉じ込め容器を備えたイオン源であって、
前記プラズマ閉じ込め容器に形成されたイオンビーム引き出し用開口部と、
前記プラズマ閉じ込め容器内に配置された少なくとも１つのフィラメントと、
前記イオンビーム引き出し用開口部に対向配置され、前記プラズマ閉じ込め容器よりイオンビームを引き出す少なくとも１つの電極を有しているとともに、
前記プラズマ閉じ込め容器の外壁に沿って配置された前記永久磁石は、前記プラズマ閉じ込め容器より引き出される前記イオンビームの引出し方向に略垂直となる複数の平面に配置され、各平面において前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が全て同一極性であり、かつ、前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が前記イオンビームの引出し方向に沿って各平面で交互に異なるように前記プラズマ閉じ込め容器の側面に配置されていて、前記磁性体は各平面において隣り合う前記永久磁石の端部と当該永久磁石間に形成された隙間に亘って、前記プラズマ閉じ込め容器の壁面を介して前記プラズマ閉じ込め容器の内側領域で対向配置されていることを特徴とするイオン源。
【請求項３】
前記イオンビームの引出し方向に沿って各平面に配置された前記磁性体の間には、当該磁性体と連結される非磁性体が配置されていることを特徴とする請求項２記載のイオン源。
【請求項４】
前記非磁性体の少なくとも一部は、前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接していることを特徴とする請求項３記載のイオン源。
【請求項５】
前記イオン源は前記磁性体と前記非磁性体からなる防着板支持部材を備えているとともに、前記防着板支持部材の端部は前記プラズマ閉じ込め容器の内壁から離間して、前記イオンビームの引出し方向において、前記プラズマ閉じ込め容器の内壁との間に防着板支持用の空間が形成されていることを特徴とする請求項３または４記載のイオン源。
【請求項６】
前記イオンビームの引出し方向に略垂直な平面において、前記防着板支持部材は、少なくともその一部が前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接する肉厚の本体部と前記本体部から延設された肉薄の端部とから構成されていることを特徴とする請求項５記載のイオン源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置で用いられ、外周にカスプ磁場生成用の複数の永久磁石を備えたプラズマ閉じ込め容器およびこれを備えたイオン源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、外周にカスプ磁場生成用の複数の永久磁石を備えたプラズマ閉じ込め容器が使用されている。
【０００３】
具体例を挙げると、特許文献１の図２に開示されるように、プラズマ生成容器内にカスプ磁場を生成し、プラズマ生成容器の所定領域内に電子の閉じ込めを行って、プラズマ生成容器内に導入されたガスに電子を衝突させることで、プラズマを発生させ、そこからイオンビームを引き出す方式のイオン源がある。ここで用いられているプラズマ生成容器は、プラズマが内部で生成されるという観点からプラズマ生成容器と呼ばれているが、生成したプラズマを電子とともに所定領域内に閉じ込めておくという観点からはプラズマ閉じ込め容器と呼ばれている。
【０００４】
この種のイオン源は、一般にバケット型イオン源と呼ばれており、プラズマ閉じ込め容器の周囲には、プラズマ閉じ込め容器内にカスプ磁場を発生させる為の複数の永久磁石が配置されている。具体的には、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に描かれるように、プラズマ閉じ込め容器の外壁表面から離間する方向に沿って一対の極性を有する複数の永久磁石がプラズマ閉じ込め容器の周囲に配置されている。
【０００５】
これらの図において、プラズマ閉じ込め容器４から引出されるイオンビーム３の引出し方向をＺ方向とし、Ｚ方向に対して互いに直交する方向をＸ方向、Ｙ方向としている。図１３（ａ）と図１３（ｂ）に記載のプラズマ閉じ込め容器４と複数の永久磁石１２は同一のものであるが、両図では描かれる視点が異なっている。図示されるように、プラズマ閉じ込め容器４の開口部１７よりイオンビーム３が引き出される。実際には、イオンビーム３をプラズマ閉じ込め容器４から引出す際、引出し電極系と呼ばれる１枚以上の電極が必要となるが、ここでは図示の簡略化の為、その記載を省略している。また、プラズマ閉じ込め容器４のＹ方向と反対側に位置する面にも複数の永久磁石１２が配置されているが、プラズマ閉じ込め容器４のＹ方向側に位置する面に配置される構成と同一である為、ここではその記載を省略している。
【０００６】
プラズマ閉じ込め容器４の側面外周に配置された複数の永久磁石１２は、プラズマ閉じ込め容器４より引き出されるイオンビーム３の引出し方向であるＺ方向に垂直となる複数の平面（図中、破線で描かれる３つの平面。ＸＹ１平面、ＸＹ２平面、ＸＹ３平面）に配置されている。そして、各平面においてプラズマ閉じ込め容器４側の極性が全て同一極性であり、かつ、プラズマ閉じ込め容器４側の極性がイオンビーム３の引出し方向に沿って各平面で交互に異なるように配置されている。
【０００７】
具体的には、ＸＹ１平面に配置された各永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側の極性は、全てＮ極である。同様に、ＸＹ２平面ではＳ極、ＸＹ３平面ではＮ極である。そして、各永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側の極性は、イオンビーム３の引出し方向に沿って、各平面（ＸＹ１平面、ＸＹ２平面、ＸＹ３平面）で交互に異なるように配置されている。
【０００８】
図１３（ａ）に図示されるように、イオンビーム３の引出し方向と直交するプラズマ閉じ込め容器４の後面には、環状の永久磁石１２とその内側領域に棒状の永久磁石１２とが配置されている。なお、ここではイオンビーム３が引き出される開口部１７を備えたプラズマ閉じ込め容器４の面を前面と呼び、これと対向する面を後面と呼んでいる。また、前面と後面以外のプラズマ閉じ込め容器４の面を側面と呼んでいる。
【０００９】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）に描かれる永久磁石配置にするには、理由がある。図１４（ａ）には、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に記載のプラズマ閉じ込め容器４をＸＹ１平面やＸＹ３平面で切断したときの断面の様子が描かれている。一方、図１４（ｂ）には、各永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側の極性を、プラズマ閉じ込め容器４の周囲に沿って、交互に異なるように配置したときのＸＹ平面での断面の様子が描かれている。
【００１０】
これらの図に記載の矢印はカスプ磁場を形成する磁力線を表し、図１４（ａ）と図１４（ｂ）を比較するとわかるように、プラズマ閉じ込め容器４の内側領域に生成されるカスプ磁場の領域が、図１４（ａ）に示す永久磁石配置に比べて、図１４（ｂ）に示す永久磁石配置の方が広くなる。電子の閉じ込め領域は、カスプ磁場の生成される領域よりも内側に形成される。そして、電子の閉じ込め領域内にプラズマが生成される。その為、カスプ磁場の生成領域が広いと、その分、プラズマの生成される領域が狭くなる。プラズマの生成される領域が狭くなると、十分な量のプラズマを生成することが難しくなるので、イオン源より引き出されるイオンビーム３のビーム量が少なくなる。また、図１４（ｂ）の構成では磁力線が局在化して、永久磁石間で均一なカスプ磁場が形成されない。図示されるプラズマ閉じ込め容器４の角部分から中央部に向かうにつれて磁場が急激に弱くなり、磁場分布が不均一となる。このような磁場の中で生成されるプラズマは一様なものになり難く、プラズマ閉じ込め容器４より引き出されるイオンビーム３のビーム電流分布にムラが生じる恐れがある。このような理由から、プラズマ閉じ込め容器４の側面における永久磁石配置としては、図１４（ａ）に示されるような構成が採用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１１５５１１号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、プラズマ閉じ込め容器４の側面における永久磁石配置を図１４（ａ）のようにすると、各永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側の極性が同じである為、隣り合う永久磁石１２間で発生する磁力線同士が反発してしまい、図１４（ａ）中に矢印で図示されるＲ部分（矩形状のプラズマ閉じ込め容器４の角部分）で磁力線が永久磁石１２以外の場所に入る領域が形成されてしまう。
【００１３】
図１４（ａ）に記載の永久磁石配置の場合、Ｒ部分に電子やプラズマが向かうと、磁力線に沿ってプラズマ閉じ込め容器４の壁面に逃げてしまう。その場合、電子やプラズマはプラズマ閉じ込め容器４の壁面に衝突して、消滅してしまうので、プラズマの閉じ込め効率が悪くなってしまう。
【００１４】
そこで、本発明では、プラズマの閉じ込め効率が改善されたプラズマ閉じ込め容器を提供することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るプラズマ閉じ込め容器は、容器外壁の表面から離間する方向に沿って一対の極性を有するカスプ磁場生成用の複数の永久磁石が互いに隙間を空けて容器外壁に沿って配置されたプラズマ閉じ込め容器であって、前記永久磁石の少なくとも一部は隣り合う永久磁石同士の前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が同極性となる永久磁石組であり、前記プラズマ閉じ込め容器内には、前記永久磁石組を構成する各永久磁石の一部と前記永久磁石組間に形成された隙間に亘って、前記プラズマ閉じ込め容器の壁面を介して対向配置された単一の磁性体が設けられているとともに、前記磁性体の一部は、前記永久磁石組との対向位置で前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接していることを特徴としている。
【００１６】
このような構成を用いることで、プラズマ閉じ込め容器内部に設けられた磁性体があたかも磁石のような役割をする。その結果、電子やプラズマの逃げを抑制することができ、プラズマの閉じ込め効率を改善することができる。
【００１７】
また、磁性体は単一の部材で構成されているので、構成が簡素である。
【００１８】
磁性体の一部が永久磁石組との対向位置でプラズマ閉じ込め容器の内壁に当接していると、永久磁石の磁力により磁性体をプラズマ閉じ込め容器の壁面に固定させることが容易になる。また、永久磁石の磁力が弱く、磁性体のプラズマ閉じ込め容器への固定が不十分であっても、磁性体の一部がプラズマ閉じ込め容器に当接しているので、ボルト等を用いて磁性体をプラズマ閉じ込め容器に簡単に取り付けることができる。さらに、プラズマ閉じ込め容器が冷却機構を備えている場合、磁性体の一部がプラズマ閉じ込め容器に当接していると、当接部を介して磁性体を冷却させることができる。その結果、磁性体の熱変形を抑制することができるとともに、磁性体が強磁性体である場合には強磁性の性質を保持させることができる。
【００１９】
さらに、本発明に係るイオン源の構成としては、上記したプラズマ閉じ込め容器を備えたイオン源であって、前記プラズマ閉じ込め容器に形成されたイオンビーム引き出し用開口部と、前記プラズマ閉じ込め容器内に配置された少なくとも１つのフィラメントと、前記イオンビーム引き出し用開口部に対向配置され、前記プラズマ閉じ込め容器よりイオンビームを引き出す少なくとも１つの電極を有しているとともに、前記プラズマ閉じ込め容器の外壁に沿って配置された前記永久磁石は、前記プラズマ閉じ込め容器より引き出される前記イオンビームの引出し方向に略垂直となる複数の平面に配置され、各平面において前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が全て同一極性であり、かつ、前記プラズマ閉じ込め容器側の極性が前記イオンビームの引出し方向に沿って各平面で交互に異なるように前記プラズマ閉じ込め容器の側面に配置されていて、前記磁性体は各平面において隣り合う前記永久磁石の端部と当該永久磁石間に形成された隙間に亘って、前記プラズマ閉じ込め容器の壁面を介して前記プラズマ閉じ込め容器の内側領域で対向配置されていることを特徴としている。
【００２０】
プラズマ閉じ込め容器内でのプラズマの閉じ込め効率が改善され、密度の濃いプラズマを容易に生成することができる。その結果、従来のイオン源に比べて、プラズマ閉じ込め容器からのイオンビームの引出し効率を格段に向上させることができる。
【００２１】
また、前記イオンビームの引出し方向に沿って各平面に配置された前記磁性体の間には、当該磁性体と連結される非磁性体が配置されていることが望ましい。
【００２２】
複数の平面に配置された個々の磁性体を非磁性体で連結させることで、プラズマ閉じ込め容器への磁性体の取り付けや位置調整を簡単に行うことができる。
【００２３】
また、前記非磁性体の少なくとも一部は、前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接していることが望ましい。
【００２４】
非磁性体の構成をこのようなものにすることで、ボルト等を用いて非磁性体をプラズマ閉じ込め容器に簡単に取り付けることができる。また、プラズマ閉じ込め容器が冷却機構を備えている場合には、当接部を介して非磁性体を冷却して、非磁性体の熱変形を抑制することができる。
【００２５】
そのうえ、前記イオン源は前記磁性体と前記非磁性体からなる防着板支持部材を備えているとともに、前記防着板支持部材の端部は前記プラズマ閉じ込め容器の内壁から離間して、前記イオンビームの引出し方向において前記プラズマ閉じ込め容器の内壁との間に防着板支持用の空間が形成されていることが望ましい。
【００２６】
このような構成を用いると、防着板支持用の隙間に防着板をスライドさせることで、防着板をプラズマ閉じ込め容器に取り付けができるので、防着板の取り付け作業が容易になる。また、防着板の端部が防着板支持部材とプラズマ閉じ込め容器との間に形成された隙間に支持されているので、防着板を固定する為のボルトの本数を少なくすることができる。
【００２７】
防着板支持部材のより具体的な構成としては、前記イオンビームの引出し方向に略垂直な平面において、前記防着板支持部材は、少なくともその一部が前記プラズマ閉じ込め容器の内壁に当接する肉厚の本体部と前記本体部から延設された肉薄の端部とから構成されていることが望ましい。
【００２８】
このような構成であれば、肉厚の本体部を有している分、防着板支持部材の強度を十分に強いものにすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
プラズマ閉じ込め容器外周に沿って隙間を空けて配置され、プラズマ閉じ込め容器側の極性が同極性である永久磁石組に対して、プラズマ閉じ込め容器の壁面を介して対向配置するように磁性体が設けられているので、プラズマ閉じ込め容器内部に設けられた磁性体があたかも磁石のような役割をする。その結果、電子やプラズマの逃げを抑制することができ、プラズマの閉じ込め効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るプラズマ閉じ込め容器を備えたイオン源の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に記載のプラズマ閉じ込め容器の断面図で、（ａ）はＸＹ１平面での断面図を表し、（ｂ）はＸＹ２平面での断面図を表し、（ｃ）はＸＹ３平面での断面図を表す。
【図３】図１に記載のプラズマ閉じ込め容器内に配置された磁性体の様子を表す斜視図であり、（ａ）はＺ方向において永久磁石よりも幅の広い磁性体が配置された例で、（ｂ）はＺ方向において永久磁石よりも幅の広い磁性体が配置された例を表す。
【図４】本発明に係るプラズマ閉じ込め容器での永久磁石配置の変形例を示す断面図であり、（ａ）はＹ方向に沿って、プラズマ閉じ込め容器の側面に複数の永久磁石が配置された例で、（ｂ）はＸ方向とＹ方向に沿って、プラズマ閉じ込め容器の側面に複数の永久磁石が配置された例である。
【図５】本発明に係るイオン源のプラズマ閉じ込め容器内に磁性体と非磁性体が配置される例を表す斜視図であり、（ａ）は図３（ａ）の構成に非磁性体を追加した構成を表し、（ｂ）は図３（ｂ）の構成に非磁性体を追加した構成を表し、（ｃ）は非磁性体の内側領域に磁性体が配置される例を表す。
【図６】図５（ａ）、図５（ｂ）に記載の磁性体と非磁性体からなる構造物であり、（ａ）は構造物全体を表す斜視図で、（ｂ）は構造物を構成する磁性体と非磁性体とを分解した時の様子を表す。
【図７】図４（ａ）、図４（ｂ）のプラズマ閉じ込め容器の平坦な部分に設けられた磁性体と非磁性体からなる構造物であり、（ａ）は構造物全体を表す斜視図で、（ｂ）は構造物を構成する磁性体と非磁性体とを分解した時の様子を表す斜視図である。
【図８】プラズマ閉じ込め容器に防着板が取り付けられた様子を表す断面図である。
【図９】プラズマ閉じ込め容器の角部分に設けられた防着板支持部材であり、（ａ）は防着板支持部材の全体を表す斜視図であり、（ｂ）は防着板支持部材を構成する磁性体と非磁性体を分解した時の様子を表す。
【図１０】図４（ａ）に示す構成に防着板が取り付けられた時の様子を表す断面図である。
【図１１】プラズマ閉じ込め容器の平坦な側面に取り付けられた図１０に記載の防着板支持部材であり、（ａ）は防着板支持部材の全体を表す斜視図であり、（ｂ）は防着板支持部材を構成する磁性体と非磁性体を分解した時の様子を表す。
【図１２】防着板支持部材のその他の変形例を表す斜視図である。
【図１３】プラズマ閉じ込め容器に取り付けられた永久磁石の配置を表す斜視図である。（ａ）は紙面斜め奥方向にＺ方向を向けた時の様子を表し、（ｂ）は紙面斜め手前方向にＺ方向を向けた時の様子を表す。
【図１４】プラズマ閉じ込め容器の内側領域に生成されるカスプ磁場の様子を表し、（ａ）は図１３（ａ）、図１３（ｂ）に記載のＸＹ１平面あるいはＸＹ３平面でプラズマ閉じ込め容器を切断した際の断面図を表し、（ｂ）各永久磁石のプラズマ閉じ込め容器側の極性を、プラズマ閉じ込め容器の周囲に沿って、交互に異なるように配置したときのＸＹ平面での断面の様子を表す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１には本発明に係るプラズマ閉じ込め容器４を備えたイオン源１の一実施形態を示す断面図が記載されている。このイオン源１はいわゆるバケット型イオン源と呼ばれるタイプのイオン源の一種であり、プラズマ閉じ込め容器４の外周に設けられた永久磁石配置は、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示される構成と同一である。なお、ここでは図示されるＸ方向におけるプラズマ閉じ込め容器４の中央部でＺ方向に沿ってイオン源１を切断したときの断面の様子が描かれており、図示されるＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向は、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示される方向と同一である。また、以降の説明で述べられるプラズマ閉じ込め容器４の側面、前面、後面の定義も図１３（ａ）、図１３（ｂ）を用いて説明したものと同一である。
【００３２】
このイオン源１は長方形状のプラズマ閉じ込め容器４を備えており、プラズマ閉じ込め容器４より略リボン状のイオンビーム３が引き出される。
【００３３】
プラズマ閉じ込め容器４には図示されないバルブを介してガス源２が取り付けられており、このガス源２よりイオンビーム３の原料となるガスの供給がなされる。なお、このガス源２には図示されないガス流量調節器（マスフローコントローラー）が接続されており、これによってガス源２からプラズマ閉じ込め容器４内部へのガスの供給量が調整されている。
【００３４】
プラズマ閉じ込め容器４の後面には、Ｙ方向に沿って複数のＵ字型のフィラメント１０が取り付けられている。これらのフィラメント１０は、フィラメント１０の端子間に接続される電源ＶＦを用いて、各フィラメント１０に流す電流量の調整が行えるように構成されている。このような構成にしておくことで、イオン源１より引き出されるイオンビーム３の電流密度分布調整が可能となる。
【００３５】
フィラメント１０に電流を流して、フィラメント１０を加熱させることによって、そこから電子が放出される。この電子が、プラズマ閉じ込め容器４の内部に供給されたガス（ＰＨ３やＢＦ３等）に衝突してガスの電離を引き起こし、プラズマ閉じ込め容器４内にプラズマ９が生成される。
【００３６】
このイオン源１には、プラズマ閉じ込め容器４の周囲に複数の永久磁石１２が取り付けられている。この永久磁石１２によって、プラズマ閉じ込め容器４の内部領域にカスプ磁場が形成され、フィラメント１０より放出された電子や容器内で発生されたプラズマ９が所定領域内に閉じ込められる。なお、複数の永久磁石１２は、図示されないホルダーに数個ずつ収納された状態で、プラズマ閉じ込め容器４に取り付けられている。
【００３７】
イオン源１は引出し電極系として４枚の電極を有しており、プラズマ閉じ込め容器４からイオンビーム３の引出し方向（図示されるＺ方向）に沿って加速電極５、引出電極６、抑制電極７、接地電極８の順に配置されている。各電極とプラズマ閉じ込め容器４の電位は、複数の電源（Ｖ１〜Ｖ４）によって、それぞれ異なる値に設定されていて、各電極は絶縁フランジ１１に電気的に独立して取り付けられている。
【００３８】
引出し電極系として用いられる各電極には、例えばＸ方向に長い複数のスリット状開口部２２が設けられており、これらのスリット状開口部２２を通して、イオンビーム３の引出しが行われる。ただし、電極はここで述べたスリット状の開口部を有するものに限らず、円形状の複数の開口部を有する円孔電極であっても良い。また、引出し電極系として４枚の電極を有する構成のイオン源１が記載されているが、これに限らず、電極の枚数は少なくとも１枚以上あれば良い。また、フィラメント１０の本数も複数本ではなく、１本であっても構わない。
【００３９】
この図１に示されるように、イオン源１には、プラズマ閉じ込め容器４の内側に磁性体１３が配置されている。この磁性体１３は、例えば、フェライト系ステンレスを用いる。この構成について、以下に説明する。
【００４０】
図２には、図１に記載のＸＹ１平面、ＸＹ２平面、ＸＹ３平面において、プラズマ閉じ込め容器４を切断したときの断面の様子が記載されている。より詳細には、図２（ａ）がＸＹ１平面における断面に対応し、図２（ｂ）がＸＹ２平面における断面に対応している。そして、図２（ｃ）がＸＹ３平面における断面に対応している。
【００４１】
各断面の様子を参照すると理解できるように、各平面に配置された磁性体１３は、各平面内において隣り合う永久磁石１２の端部とそれらの間に形成された隙間１６に亘って、プラズマ閉じ込め容器４の壁面を介してプラズマ閉じ込め容器４の内側領域に対向配置されている。このようにして、磁性体１３を配置しておくと、永久磁石１２によって磁性体１３が磁化されて、隣り合う永久磁石１２の間で発生していた磁力線の反発をなくすことができる。なお、この磁性体１３は永久磁石１２によってプラズマ閉じ込め容器４の内壁に吸着支持されているが、この吸着力が弱い場合には、図示されないボルトを用いてプラズマ閉じ込め容器４の内壁に固定しても良い。また、本発明で言う隣り合う永久磁石１２とは、プラズマ閉じ込め容器４の外壁に沿って隣り合って配置された永久磁石を意味する。
【００４２】
図３（ａ）、図３（ｂ）には、各平面において、磁性体１３が隣り合う永久磁石１２の間に配置されている様子を表す斜視図が描かれている。この図において、両者の位置関係をより分かり易くする為に、プラズマ閉じ込め容器４の記載は省略されている。また、各平面において、図示されていない場所にも複数の永久磁石１２が配置されているが、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示された構成と同様である為、これらの構成についての図示は省略されている。
【００４３】
図３（ａ）と図３（ｂ）では、イオンビーム３の引出し方向であるＺ方向における磁性体１３の幅が異なっている。図３（ａ）に示されるように、Ｚ方向において、永久磁石１２の幅よりも磁性体１３の幅を大きくしておくと、隣り合う永久磁石１２からの磁力線をより確実に磁性体１３に向かわせることができる。また、磁性体１３の厚さは、一例を挙げると２ｍｍ以上のものが使用される。
【００４４】
一方、図３（ｂ）に示すように、Ｚ方向において、永久磁石１２の幅よりも磁性体１３の幅を小さくしておくと、磁性体１３の大きさが小さくなる分、材料費を安くすることができる。
【００４５】
図２に示す構成では、永久磁石１２が矩形状のプラズマ閉じ込め容器４の角部分（図中、隙間１６の部分）を除く場所に配置されていたが、このような永久磁石配置以外に、図４（ａ）や図４（ｂ）に示される配置であっても良い。図４（ａ）の場合、プラズマ閉じ込め容器４のＸ方向に位置する側面にも隣り合う永久磁石１２間に形成される隙間１６が存在している。また、図４（ｂ）では、図４（ａ）の構成に加えて、Ｙ方向に位置するプラズマ閉じ込め容器４の側面にもこの隙間１６が存在している。
【００４６】
図４（ａ）や図４（ｂ）に示される構成においても、図２の構成と同様に、各平面において、隣り合う永久磁石１２の端部とこれらの永久磁石１２間に形成された隙間１６に亘って、プラズマ閉じ込め容器４の壁面を介して、プラズマ閉じ込め容器４の内部領域で対向配置されるように磁性体１３が設けられている。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）には図１のＸＹ１平面もしくはＸＹ３平面での永久磁石配置の例が示されているが、ＸＹ２平面でも永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側に配置される極性がＳ極となることを除いては、同じ構成が用いられる。
【００４７】
これまでの実施形態では、磁性体１３をプラズマ閉じ込め容器４に１つずつ取り付ける構成について説明してきたが、複数の磁性体１３を個々に取り付けると、取り付け作業の効率が悪い。その為、これらをまとめて取り付ける構成について以下に説明する。
【００４８】
図５には、図３と同様に、各平面において、磁性体１３が隣り合う永久磁石１２と磁石間に形成された隙間に亘って対向配置されている様子を表す斜視図が描かれている。ここでは、磁性体１３の他に非磁性体１４（例えば、オーステナイト系ステンレスやモリブデン等）が設けられていて、複数の磁性体１３と非磁性体１４とが１つの部材として、プラズマ閉じ込め容器４の内側領域に取り付けられている。
【００４９】
具体的に、図５（ａ）には、図３（ａ）で述べたイオンビーム３の引出し方向に幅の広い複数の磁性体１３の間に非磁性体１４が配置された例が描かれており、図５（ｂ）には、図３（ｂ）で述べたイオンビーム３の引出し方向に幅の狭い複数の磁性体１３の間に非磁性体１４が配置された例が描かれている。これらの図には、イオンビーム３の引出し方向に沿って、非磁性体１４と磁性体１３とが交互に配置されている例が図示されているが、磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物の構成は、これに限られない。例えば、図５（ｃ）に描かれているように、大きな非磁性体１４の内側領域に複数の磁性体１３が配置されるような構成であっても良い。
【００５０】
磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物は、例えば、次のようにして組み立てられる。図６（ａ）には、図５（ａ）および図５（ｂ）で挙げた磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物の斜視図が記載されており、図６（ｂ）には磁性体１３と非磁性体１４を分解した時の様子が描かれている。
【００５１】
図６（ｂ）に描かれているように、非磁性体１４に形成された穴１８に磁性体１３の側面に立設されたピン１９が挿入されることで、両部材の組み立てが行われる。図６（ｂ）に描かれる非磁性体１４の両側面には、それぞれ穴１８が形成されているが、構造物の端部に設けられた非磁性体１４において、磁性体１３が配置されない側の側面には穴１８は形成されていない。なお、図５（ｃ）の構成の場合、例えば、非磁性体１４に磁性体１３を嵌合させる為の穴を設けておき、嵌め込みにより、各部材の組み立てを行うようにしておくことが考えられる。
【００５２】
また、非磁性体１４は各磁性体１３の間に配置されていれば良く、図６（ａ）に示される磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物で、両端に位置する非磁性体１４は必ずしも配置しておく必要はない。このような非磁性体１４がなくとも、構造物として１つの部材にまとめることができる。このような磁性体１３と非磁性体１４からなる一体の構造物を用いることで、プラズマ閉じ込め容器４への複数の磁性体１３の取り付け作業が簡単になる。なお、この磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物は磁性体１３の部分が永久磁石１２によって吸着されることによってプラズマ閉じ込め容器４の内壁に支持されるが、この吸着力が弱い場合には、図示されないボルトを用いてプラズマ閉じ込め容器４の内壁に固定するようにしても良い。
【００５３】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示した永久磁石配置の場合、Ｘ方向やＹ方向に沿って延びたプラズマ閉じ込め容器４の側面に複数の永久磁石１２が配置されている。この場合、磁性体１３はプラズマ閉じ込め容器４の角部分だけでなく、平坦な部分にも配置されている。この平坦な部分に配置される磁性体１３も角部分に配置される磁性体１３と同様に、図７（ａ）に描かれているような非磁性体１４と組み合わされた１つの構造物としてプラズマ閉じ込め容器４に取り付けられるように構成しておくことが考えられる。また、磁性体１３と非磁性体１４との組み立ては、先の例と同じく、図７（ｂ）に描かれているように、磁性体１３にピン１９を設けておき、これを非磁性体１４の穴１８に挿入することで行われる。
【００５４】
イオン源には、プラズマ閉じ込め容器４の内壁の腐食防止やプラズマ閉じ込め容器４内の洗浄を効率的に行う為に、プラズマ閉じ込め容器４の内壁に沿って着脱可能な防着板２０が設けられている場合がある。この防着板２０を取り付ける際、磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物を利用することが考えられる。
【００５５】
具体的には、図８に示されているように、プラズマ閉じ込め容器４の内側領域には、磁性体１３と非磁性体１４からなる防着板支持部材１５が複数配置されている。各防着板支持部材１５は、プラズマ閉じ込め容器４の内壁に沿って、互いの端部同士が対向しており、これらの端部とプラズマ閉じ込め容器４の内壁との間には、防着板支持用の空間２１が形成されている。この空間２１に対して、例えばＺ方向反対側に向けて、防着板２０が挿入される。このようにして防着板２０を取り付けると、防着板２０の取り付け作業が簡単に済む。また、防着板２０のプラズマ閉じ込め容器４への取り付けに際しては、図示されないボルトが使用されるが、防着板支持部材１５により防着板２０の端部が支持されていることから、防着板２０を固定するボルトの本数を、通常よりも少なくすることができる。
【００５６】
図８に記載の防着板支持部材１５は、図９（ａ）に描かれているように、肉厚の本体部２３と、本体部２３より延設された肉薄の端部２４から構成されている。また、磁性体１３と非磁性体１４との組み立てについては、これまでの例と同じく、図９（ｂ）に描かれているように磁性体１３に設けられたピン１９が非磁性体１４に形成された穴１８に挿入されることで行われる。
【００５７】
図４（ａ）や図４（ｂ）に描かれた構成に、磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物が取り付けられる場合も、図８で示した例のように、この構造物を防着板支持部材１５として利用することができる。図１０にはその例が示されている。各部の構成は、図８をもとに説明した内容と同じである為、その詳細な説明については省略するが、図１０に示す例ではＹ方向に沿ったプラズマ閉じ込め容器４の平坦な側面にも防着板支持部材１５が設けられている。この防着板支持部材１５の具体的な構成は、図１１（ａ）に描かれている。  図９（ａ）に記載の例と形状がやや異なるが、肉厚の本体部２３と本体部２３より延設された薄肉の端部２４とで構成されている。そして、磁性体１３と非磁性体１４との組み立ては、図１０（ｂ）に描かれているように、磁性体１３に設けられたピン１９が非磁性体１４に形成された穴１８に挿入されることで行われる。
【００５８】
＜その他変形例＞
防着板支持部材１５は、図９や図１１に挙げた構成以外に、図１２（ａ）〜（ｄ）に描かれる構成であっても良い。図１２（ｂ）と図１２（ｃ）に示される構成は、形状が異なるものの、これまでの例と同じく、肉厚の本体部と当該本体部より延設された肉薄の端部を有している。図１２（ａ）と図１２（ｄ）に示される構成は、これまでの構成に比べるとやや部材強度が劣るが、プラズマ閉じ込め容器４の形状に応じて、このような防着板支持部材１５を用いても構わない。
【００５９】
また、プラズマ閉じ込め容器４の形状は立方体に限らずに、円柱や多角形であっても良い。その場合でも図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示された永久磁石配置と同様に、イオンビーム３の引出し方向に垂直な複数の平面で、プラズマ閉じ込め容器４を切断したときに、各平面に配置される永久磁石１２の極性がプラズマ閉じ込め容器４側で同じであるとともに、イオンビーム３の引出し方向に沿って、各平面に配置された永久磁石１２のプラズマ閉じ込め容器４側の極性が交互に異なるように配置しておく。その上で、各平面において、隣り合う永久磁石１２の端部とこれらの磁石間に形成される隙間１６に亘って、プラズマ閉じ込め容器４を介してプラズマ閉じ込め容器４の内部領域に対向配置されるように磁性体１３を配置しておけば、本発明と同じ効果を奏することが可能となる。
【００６０】
さらに、先の実施形態で説明した磁性体１３、磁性体１３と非磁性体１４からなる構造物や防着板支持部材１５は、その一部がプラズマ閉じ込め容器４の内壁に当接させておくことが望ましい。そのようにしておくと、各部材をプラズマ閉じ込め容器４にボルトで固定することが容易になる。また、プラズマ閉じ込め容器４が冷媒により冷却されている場合、プラズマ閉じ込め容器４の壁面を介して、磁性体１３等を冷却させることができるので、部材の熱変形を抑制することや磁性体１３が強磁性体である場合には高温になることで強磁性の性質が失われることを防止することが期待できる。
【００６１】
また、これまでに説明した実施形態では、イオンビーム３の引出し方向に垂直となる複数の平面に永久磁石１２が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、イオンビーム３の引出し方向は、引出し電極系を構成する電極に印加される電圧によっては、若干のズレが生じる場合がある。その場合、イオンビーム３の引出し方向に対して、垂直な平面ではなく、若干、ズレた平面に配置されることになる。このようなものであっても、本発明と同等の構成を用いれば、当然ながら同様の効果を奏することが出来る。その為、本発明にはイオンビーム３の引出し方向と略垂直となる複数の平面に複数の永久磁石が配置される構成（両者の位置関係がほぼ垂直な位置関係となるもので、具体的には、イオンビームの引出し方向とプラズマ閉じ込め容器側面に配置される永久磁石を含む平面との位置関係が、数度、垂直からズレたもの）であっても適用される。
【００６２】
これまでの実施形態では、イオン源１で使用されるプラズマ閉じ込め容器４の例について述べたが、本発明のプラズマ閉じ込め容器４はこれに限られない。例えば、その他の例としては、プラズマＣＶＤで用いられるプラズマ処理室やイオン注入装置で用いられるプラズマフラッドガンのプラズマ生成室として利用することができる。このようなものであってもカスプ磁場生成用の永久磁石を備えたものであって、容器の所定領域内にプラズマを閉じ込めるプラズマ閉じ込め容器であれば、本発明の構成を適用することでプラズマの閉じ込めを効果的に行うことが可能となる。
【００６３】
前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・イオン源
４・・・プラズマ閉じ込め容器
１０・・・フィラメント
１２・・・永久磁石
１３・・・磁性体
１４・・・非磁性体
１５・・・防着板支持部材
１６・・・隙間
１７・・・開口部
２０・・・防着板 
２１・・・空間
２３・・・本体部
２４・・・端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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