(57)【要約】ＩＨＣイオン源は、対向する端部に陰極とリペラとを有するイオン源チャンバを備える。イオン源チャンバは、非常に低い電気伝導性を有するセラミック材料で構成される。電気伝導ライナーは、イオン源チャンバに挿入されることができ、イオン源チャンバの３つの側面を覆うことができる。ライナーは、引き出し開口を有する板面に電気的に接続することができる。陰極及びリペラへの電気配線はセラミック材料内の開口を通る。この方法で、アークのリスクがないため、開口は、可能な限り小さくすることができる。特定の実施形態において、電気配線は、イオン源チャンバ内に成形されるか、開口内に圧入される。さらに、イオン源チャンバに用いられるセラミック材料は、耐久性が高く、引き出しされたイオンビームへの汚染の導入を少なくする。【選択図】図１
2019507467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが導入されるイオン源チャンバであって、前記イオン源チャンバは、電気絶縁材料で構成され、底面、２つの対向する端部、及び２つの側面を有する、イオン源チャンバと、
前記イオン源チャンバの前記２つの対向する端部の一方に配置される陰極と、
前記イオン源チャンバの前記２つの対向する端部の他方に配置されるリペラと、
前記イオン源チャンバの前記底面及び前記２つの側面の少なくとも１つを覆う電気伝導ライナーと、
前記イオン源チャンバの前記底面の反対に配置された引き出し開口を有する板面と、
を備える間接加熱陰極イオン源。
【請求項２】
前記板面は、電気伝導性であり、前記電気伝導ライナーは、前記板面に電気的に接触する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項３】
前記電気伝導ライナーは、前記陰極に電気的に接触する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項４】
前記電気伝導ライナーは、前記リペラに電気的に接触する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項５】
ライナー電源をさらに備え、
前記電気伝導ライナーは、前記ライナー電源に電気的に接触する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項６】
前記電気絶縁材料は、セラミック材料を含む、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項７】
前記セラミック材料は、窒化アルミニウムを含む、請求項６に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項８】
前記セラミック材料は、炭化ケイ素、ジルコニウム、炭化イットリウム含有ジルコニウム、酸化ジルコニウムからなる群から選択される、請求項６に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項９】
前記電気伝導ライナーは、３つの平面セグメントを有する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項１０】
前記電気伝導ライナーは“Ｕ”字形状を有する、請求項１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項１１】
ガスが導入されるイオン源チャンバであって、前記イオン源チャンバは、セラミック材料で構成され、底面、２つの対向する端部、及び２つの側面を有する、イオン源チャンバと、
前記イオン源チャンバの前記２つの対向する端部の一方に配置される陰極と、
前記イオン源チャンバの前記２つの対向する端部の他方に配置されるリペラと、
前記イオン源チャンバの前記底面、及び前記２つの側面を覆う電気伝導ライナーと、
前記イオン源チャンバの前記底面の反対に配置され、引き出し開口を有し、前記電気伝導ライナーに電気的に導通する電気伝導板面と、
を備える間接加熱陰極イオン源。
【請求項１２】
前記電気伝導ライナーは、３つの平面セグメントを有する、請求項１１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項１３】
前記電気伝導ライナーは“Ｕ”字形状を有する、請求項１１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項１４】
前記セラミック材料は、窒化アルミニウムを含む、請求項１１に記載の間接加熱陰極イオン源。
【請求項１５】
間接加熱陰極イオン源とともに用いるための装置であって、
電気絶縁材料で構成され、底面、２つの対向する端部、及び２つの側面を有するイオン源チャンバと、
前記イオン源チャンバの前記底面、及び前記２つの側面の少なくとも１つを覆う電気伝導ライナーと、
前記イオン源チャンバの前記底面の反対に配置された、引き出し開口を有する板面と、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、間接加熱陰極（ＩＨＣ：Indirectly heated cathode）イオン源に関し、より具体的にはセラミック材料で生成されたＩＨＣイオン源チャンバである。
【背景技術】
【０００２】
間接加熱陰極（ＩＨＣ）イオン源は、陰極の後ろに配置されたフィラメントに電流を供給することによって動作する。フィラメントは、熱電子を放出し、熱電子は陰極の方に加速されて陰極を加熱し、これにより、次に陰極はイオン源チャンバ内に電子を放出する。陰極は、イオン源チャンバの一端に配置される。リペラは、通常、イオン源チャンバにおける陰極と対向する端部に配置される。リペラは、電子を反発させ、イオン源チャンバの中心に向けて戻すためにバイアスされる。いくつかの実施形態において、イオン源チャンバ内に電子をさらに閉じ込めるために磁界が用いられる。電子によってプラズマが生成される。イオンは、その後、引き出し開口を通してイオン源チャンバから引き出される。
【０００３】
イオン源チャンバは、通常、良好な電気伝導性で高い融点の電気伝導性材料で生成される。イオン源チャンバは、一定の電位で維持することができる。さらに、陰極とリペラとは、イオン源チャンバ内に配置され、通常、イオン源チャンバとは異なる電位に維持される。加えて、開口は、イオン源チャンバの壁に生成され、陰極及びリペラと電気的に接続させる。これらの開口は、イオン源チャンバの壁と、陰極及びリペラへの電気的な接続との間にアークが発生しないようなサイズである。しかし、これらの開口により、イオン源チャンバ内に導入される供給ガスが漏れることもある。
【０００４】
加えて、イオン源チャンバを生成するために用いられる材料は、伝導によりチャンバ内から冷たい表面に取り除くことができるような良好な熱伝導性もイオン源チャンバの１つの機能として有することができる。
【０００５】
そのため、イオン源チャンバに用いられる材料は、通常、高融点、良好な電気伝導性、及び良好な熱伝導性を有する。いくつかの実施形態において、タングステン及びモリブデンのような材料が、イオン源チャンバを構成するために用いられる。
【０００６】
ＩＨＣイオン源に関連する1つの問題は、イオン源チャンバを構成するために用いられる材料は機械で作るには高価で難しいことである。加えて、イオン源チャンバ内で発生するイオンは、イオン源チャンバの粒子を取り除き、引き出されたイオンビームに導入することができる。このため、イオン源チャンバを生成するために用いられる材料は、引き出しされたイオンビームに汚染をもたらすことがある。さらに、供給ガスは、陰極及びリペラへの電気配線を可能にするために生成された開口を通って失われる。
【０００７】
このため、イオン源チャンバを構成するために用いられる材料がイオンビームを汚染しないＩＨＣイオン源は都合がよい。さらに、イオン源チャンバから漏れ出る供給ガスの流れを低減するために、陰極及びリペラへの電気配線を提供するために用いられる開口のサイズを小さくするか、あるいは穴が除かれれば、有益である。
【発明の概要】
【０００８】
ＩＨＣイオン源は、陰極及びリペラを対向する端部に有するイオン源チャンバを備える。イオン源チャンバは、非常に低い電気伝導性を有するセラミック材料で構成される。電気伝導性のライナーをイオン源チャンバ内に挿入することができ、イオン源チャンバ内の少なくとも３つの側面を覆うことができる。ライナーは、引き出し開口を有する板面に電気的に接続することができる。陰極及びリペラへの電気配線は、セラミック材料の開口を通過する。このようにして短絡又はアークのリスクがないように、開口は可能な限り小さくすることができる。特定の実施形態において、電気伝導性の部品は、イオン源チャンバ内に成形されるか、開口内に圧入される。さらに、イオン源チャンバに用いられるセラミックの材料は耐久性が高く、引き出されたイオンビームに汚染をもたらしにくい。
【０００９】
一実施形態において、間接加熱陰極イオン源が開示される。間接加熱陰極は、ガスが導入されるイオン源チャンバであって、電気絶縁材料で構成され、底面と、２つの対向する端部と、２つの側面とを有するイオン源チャンバと、イオン源チャンバの２つの対向する端部の一方に配置された陰極と、イオン源チャンバの２つの対向する端部の他方に配置されたリペラと、イオン源チャンバにおける底面及び２つの側面の少なくとも１つを覆う電気伝導ライナーと、イオン源チャンバの底面の反対に配置された、引き出し開口を有する板面とを備える。特定の実施形態において、板面は、電気伝導性であり、電気伝導ライナーは、板面と電気的に接触する。特定の実施形態において、電気伝導ライナーは、陰極と電気的に接触する。特定の実施形態において、電気伝導ライナーは、リペラと電気的に接触する。特定の実施形態において、間接加熱陰極イオン源は、ライナー電源を備え、電気伝導ライナーは、ライナー電源と電気的に接触する。特定の実施形態において、電気絶縁材料は、セラミック材料を含む。特定の実施形態において、セラミック材料は、窒化アルミニウムを含む。他の実施形態において、セラミック材料は、炭化ケイ素、ジルコニウム、炭化イットリウム含有ジルコニウム、酸化ジルコニウムからなる群から選択される。さらに、特定の実施形態において、電気伝導ライナーは、３つの平面セグメントを有する。特定の実施形態において、電気伝導ライナーは“Ｕ”字形状を有する。
【００１０】
他の実施形態にしたがって、間接加熱陰極イオン源が開示される。間接加熱陰極源は、ガスが導入されるイオン源チャンバであって、セラミック材料で構成され、底面と、２つの対向する端部と、２つの側面とを有するイオン源チャンバと、イオン源チャンバの２つの対向する端部の一方に配置された陰極と、イオン源チャンバの２つの対向する端部の他方に配置されたリペラと、イオン源チャンバにおける底面及び２つの側の少なくとも１つを覆う電気伝導ライナーと、イオン源チャンバの底面の反対に配置され、引き出し開口を有し、電気伝導ライナーと電気的に通じる電気伝導板面とを有する。
【００１１】
他の実施形態において、間接加熱陰極イオン源とともに用いられる装置が開示される。装置は、電気絶縁材料で構成され、底面と、２つの対向する端部と、２つの側面とを有するイオン源チャンバと、イオン源チャンバにおける底面及び２つの側面の少なくとも１つを覆う電気伝導ライナーと、イオン源チャンバの底面の反対に配置された、引き出し開口を有する板面とを備える。特定の実施形態において、電気伝導ライナーは、イオン源チャンバの底面と２つの側面を覆う。
【００１２】
本開示をよりよく理解するために、参照によって本明細書に組み込まれる、添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態によるイオン源である。
【図２】図２Ａは、第１実施形態によるライナーを有する、図１のイオン源の端面図であり、図２Ｂは、第２実施形態によるライナーを有する、図１のイオン源の端面図である。
【図３】他の実施形態によるイオン源である。
【図４】第３実施形態によるイオン源である。
【図５】第４実施形態によるイオン源である。
【図６】図６Ａは、一実施形態によるリペラ及びその電気配線の断面図であり、図６Ｂは、第２実施形態によるリペラ及びその電気配線の断面図であり、
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述したように、間接加熱陰極イオン源は、イオン源チャンバを構成するために用いられる材料に起因した汚染に影響を受けることがある。さらに、イオン源チャンバ内の陰極及びリペラへの電気配線を供給するための開口により、供給ガスが漏れることがある。
【００１５】
図１は、これらの問題を解消するＩＨＣイオン源１０の第１実施形態を示す。ＩＨＣイオン源１０は、対向する２つの端部と、これらの端部に接続する側面１０２、１０３とを有するイオン源チャンバ１００を備える。イオン源チャンバ１００は、セラミック材料のような電気絶縁材料で構成することができる。電気伝導ライナー１３０は、イオン源チャンバ１００内に配置され、イオン源チャンバ１００の少なくとも２つの表面を覆うことができる。例えば、電気伝導ライナー１３０は、イオン源チャンバ１００の対向する端部に接続する側面１０２、１０３を覆うことができる。電気伝導ライナー１３０は、イオン源チャンバ１００の底面１０１を覆うこともできる。陰極１１０は、イオン源チャンバ１００内の、イオン源チャンバ１００の２つの対向する端部の１つに配置される。この陰極１１０は、陰極電源１１５と導通し、電気伝導ライナー１３０に対して陰極１１０をバイアスするのに役立つ。特定の実施形態において、陰極電源１１５は、電気伝導ライナー１３０に対して陰極１１０を負にバイアスすることができる。例えば、陰極電源１１５は、０から−１５０Ｖの範囲で出力することができるが、他の電圧を用いることもできる。特定の実施形態において、イオン源チャンバ１００の電気伝導ライナー１３０に対して陰極１１０を０Ｖと−４０Ｖとの間でバイアスすることができる。フィラメント１６０は、陰極１１０の後ろに配置される。フィラメント１６０は、フィラメント電源１６５と導通する。フィラメント電源１６５は、フィラメント１６０に電流を流すよう構成され、フィラメント１６０が熱電子を放出する。陰極バイアス電源１１６は、陰極１１０に対してフィラメント１６０を負にバイアスするため、これらの熱電子は、フィラメント１６０から陰極１１０の方へ加速され、陰極１１０の裏面に当たると陰極１１０を加熱する。陰極バイアス電源１１６は、フィラメント１６０をバイアスすることができ、フィラメント１６０は、陰極１１０の電圧より負の、例えば、３００Ｖから６００Ｖの間の電圧となる。陰極１１０は、その後、イオン源チャンバ１００内に、その正面に熱電子を放出する。
【００１６】
そのため、フィラメント電源１６５は、フィラメント１６０に電流を供給する。陰極バイアス電源１１６は、フィラメント１６０が陰極１１０より負になるようにフィラメント１６０をバイアスし、これにより、電子はフィラメント１６０から陰極１１０の方へ引き付けられる。最終的に、陰極電源１１５は、は、イオン源チャンバ１００内に配置された電気伝導ライナー１３０より負に陰極１１０をバイアスする。
【００１７】
リペラ１２０は、イオン源チャンバ１００内の、イオン源チャンバ１００における陰極１１０と対向する端部に配置される。リペラ１２０は、リペラ電源１２５と導通することができる。その名の通り、リペラ１２０は、陰極１１０から放出された電子をイオン源チャンバ１００の中央の方へ反発し返すのに役立つ。例えば、リペラ１２０は、イオン源チャンバ１００内に配置された電気伝導ライナー１３０に対して負の電圧でバイアスされ、電子を反発することができる。陰極電源１１５と同様に、リペラ電源１２５は、イオン源チャンバ１００の電気伝導ライナー１３０に対してリペラ１２０を負にバイアスすることができる。例えば、リペラ電源１２５は、０から−１５０Ｖの範囲で出力することができるが、他の電圧が用いられてもよい。特定の実施形態において、リペラ１２０は、イオン源チャンバ１００内に配置された電気伝導ライナー１３０に対して０Ｃから−４０Ｖの間でバイアスされる。
【００１８】
特定の実施形態において、陰極１１０及びリペラ１２０は、共通の電源に接続することができる。このため、本実施形態において、陰極電源１１５及びリペラ電源１２５は、同じ電源である。
【００１９】
図示されていないが、特定の実施形態において、磁界はイオン源チャンバ１００内に発生する。この磁界は、一方向に沿って電子をとどめることを意図している。例えば、陰極１１０からリペラ１２０への方向（すなわち、ｙ方向）に平行な縦に電子をとどめることができる。
【００２０】
イオン源チャンバ１００の上部に、引き出し開口１４５を有する板面１４０を配置することができる。図１において、引き出し開口１４５は、Ｘ−Ｙ平面に平行（紙面に平行）な板面１４０上に配置される。板面１４０は、タングステンなどの電気伝導材料とすることができる。さらに、図示されていないが、ＩＨＣイオン源１０は、イオン化されるガスがイオン源チャンバ１００に導入されるガス注入口を備えることもできる。
【００２１】
コントローラ１８０は、１つ以上の電源と導通し、これらの電源によって供給される電流又は電圧を変更することができる。コントローラ１８０は、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、特定用途コントローラなどの処理ユニット、又は他の適切な処理ユニットを含むことができる。コントローラ１８０は、半導体メモリ、磁気メモリなどの、又は他の適切なメモリなどの非一時的な記憶要素を含むこともできる。この非一時的な記憶要素は、コントローラ１８０がフィラメント１６０、陰極１１０、及びリペラ１２０を適切な電圧に維持するための命令及び他のデータを収容することができる。
【００２２】
動作中に、フィラメント電源１６５は、フィラメント１６０に電流を流し、フィラメント１６０に熱電子を放出させる。これらの電子は、陰極１１０の裏面に当たり、陰極１１０はフィラメント１６０より正になることができ、これにより陰極１１０を加熱させ、続いて、イオン源チャンバ１００内で陰極１１０に電子を放出させる。これらの電子は、ガス注入口を通してイオン源チャンバ１００内に供給されたガスの分子と衝突する。これらの衝突は、プラズマ１５０を形成するイオンを生成する。プラズマ１５０は、陰極１１０及びリペラ１２０によって生成された電界にとどめられて増幅することができる。特定の実施形態において、プラズマ１５０は、引き出し開口１４５に近接してイオン源チャンバ１００の中央の近くにとどまる。その後、イオンは、引き出し開口を通ってイオンビームとして引き出しされる。
【００２３】
図２Ａは、電気伝導ライナー１３０の第１実施形態を示す端面図を示す。本実施形態において、電気伝導ライナー１３０は、イオン源チャンバ１００の２つの側面１０２、１０３を覆い、底面１０１も覆う。底面１０１は、板面１４０と対向する面である。本実施形態において、電気伝導ライナー１３０は、３つの平面セグメント１３１、１３２、及び１３３を用いて形成される。これらのセグメントは、単一の部品を形成することができ、あるいは別々の部品であってもよい。２つの側面１０２及び１０３を覆う平面セグメント１３１及び１３２は、板面１４０と接触し、底面１０１を覆う平面セグメント１３３とも接する。そのため、全てのセグメントは、板面１４０と同じ電位である。セグメントが別々の部品である場合の実施形態において、平面セグメント間の電気配線は、締りばめ、バネ、又は他の機構を用いることによって確実にすることができる。板面１４０と平面セグメント１３０及び１３１との間の接続は、同じように達成することができる。板面１４０は、タングステンなどの電気伝導材料とすることができる。このため、板面１４０を電気的にバイアスすることによって、電気伝導ライナー１３０は、同じ電位でバイアスすることができる。
【００２４】
そのため、図１は、電気伝導ライナー１３０に接する陰極電源１１５及びリペラ電源１２５を示すが、いくつかの実施形態において、これらの電源は、実際には板面１４０に電気的に接触する。
【００２５】
図２Ｂは、電気伝導リニア１３５の第２の実施形態を示す。本実施形態において、電気伝導ライナー１３５は、“Ｕ”字形状とすることができ、ライナーは、イオン源チャンバ１００の側面１０２及び１０３、並びに底面１０１を覆う。図にみられるように、電気伝導ライナー１３５の湾曲部は、イオン源チャンバ１００の底面１０１に近接している。上述したように、電気伝導ライナー１３５は、板面１４０に電気的に接触することができ、そのため、板面１４０と同じ電位に維持される。
【００２６】
図２Ａ−２Ｂに例示される電気伝導ライナーは、２つの側面１０２及び１０３、並びに底面１０１を覆うことができるが、イオン源チャンバ１００の２つの端部を覆わない。陰極１１０は、イオン源チャンバ１００の一端に配置され、リペラ１２０は他端に配置されるため、露出したセラミック材料の小領域は、プラズマ１５０に有害な影響を与えない。さらに、特定の実施形態において、電気伝導ライナーは、これら３つの表面よりも少なく覆うことができる。例えば、電気伝導ライナーは、底面１０１、並びに２つの側面１０２及び１０３の少なくとも１つを覆うことができる。
【００２７】
上記の開示は、電気伝導ライナー１３０が電気的に板面１４０と導通する場合の構成を説明したが、他の実施形態も可能である。
【００２８】
例えば、一実施形態において、電気伝導ライナー１３０の１つ以上のセグメントが電気的に陰極１１０に接続する。すなわち、電気伝導ライナー１３０を板面１４０に接続するのではなく、電気伝導ライナー１３０は陰極１１０に接続される。電気伝導ライナー１３０と陰極１１０との接続は、締りばめ、バネ、又は他の機構を含む多くの方法でなすことができる。特定の実施形態において、電気伝導ライナー１３０が板面１４０に確実に接触しないために、絶縁材料をイオン源チャンバ１００の上に沿って配置することができる。他の実施形態において、“Ｕ”字形状を有する電気伝導ライナー１３５が用いられ、陰極１１０に電気的に接続される。図３は、陰極電源１１５が接地基準であり、陰極１１０及び電気伝導ライナー１３０に対する電位を提供するために用いられる場合の実施形態を示す。リペラ電源１２５は、なおも、電気伝導ライナー１３０を基準とすることができ、あるいは他の電圧を基準とすることができる。
【００２９】
他の実施形態において、電気伝導ライナー１３０の１つ以上のセグメントは、リペラ１２０に電気的に接続される。ふたたび、特定の実施形態において、電気伝導ライナー１３０が板面１４０に確実に接しないために、絶縁材料は、イオン源チャンバ１００の上に沿って配置することができる。他の実施形態において、“Ｕ”字形状を有する電気伝導ライナー１３０が用いられ、リペラ１２０に電気的に接続される。図４は、リペラ電源１２５が接地基準であり、リペラ１２０及び電気伝導ライナー１３０に対する電位を提供するために用いられる場合の実施形態を示す。陰極電源１１５は、なおも電気伝導ライナー１３０を基準とすることができ、あるいは他の電圧を基準とすることができる。
【００３０】
さらに他の実施形態において、電気伝導ライナー１３０の平面セグメントは、異なる電圧に接続することができる。例えば、１つ以上のセグメントが板面１４０、陰極１１０、又はリペラ１２０に接続することができる。他のセグメントは、他の板面１４０、陰極１１０、又はリペラ１２０に接続することができる。
【００３１】
加えて、特定の実施形態において、電気伝導ライナー１３０は、板面１４０、陰極１１０、又はリペラ１２０とは異なる電圧へのコネクタとすることができる。例えば、図５に示すようなイオン源チャンバ１００内の開口１３６を通して、電気伝導ライナー１３０と導通するライナー電源１３７があってもよい。
【００３２】
上述したように、イオン源チャンバ１００は、セラミック材料などの電気絶縁材料から構成することができる。いくつかの実施形態において、セラミック材料は、イオン源チャンバ１００内でなる過度な温度に耐える、少なくとも２０００℃の融点を有するように選択することができる。
【００３３】
加えて、セラミック材料は、通常、７Ｍｈｏｓ以上の大きさの高い硬度を有する。この硬さによってセラミック材料は繰り返される強力なクリーニングに耐えることができる。さらに、これによって、イオン源チャンバ１００によって導入される汚染の量を低減することができる。
【００３４】
加えて、特定の実施形態において、セラミック材料は、イオン源チャンバ１００を構成するために用いられる、タングステン又はモリブデンなどの従来の材料の熱伝導性に類似した熱伝導性を有するように選択される。これらの金属は、１３５Ｗ／ｍＫと１７５Ｗ／ｍＫとの間の熱伝導性を有する。これによってイオン源チャンバは、冷却された表面への伝達によって急速に熱を取り除くことができる、
【００３５】
一実施形態において、セラミック材料は、１４０−１８０Ｗ／ｍＫの熱伝導性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とすることができる。当然、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素、ジルコニウム、炭化イットリウム含有ジルコニウム、酸化ジルコニウムなどの他のセラミック材料を用いることもできる。
【００３６】
イオン源チャンバ１００に用いられるセラミック材料は、１ｅ１４Ω−ｃｍ以上のような、従来用いられている金属よりかなり高い電気抵抗を有する。そのため、陰極１１０及びリペラ１２０のための電気配線を収容するために用いられる、イオン源チャンバ１００内の開口は可能限りかなり小さくすることができる。これは、イオン源チャンバ１００と電気配線との間のアーク及び短絡のリスクがないためである。
【００３７】
一実施形態において、イオン源チャンバ１００内の開口は、その直径が、開口を通る電気配線又は電気伝導材料の直径に実質的に等しいような大きさである。例えば、図６Ａに示されるように、リペラ１２０は、イオン源チャンバ１００の開口１０５を通るステム１２２を有することができる。ステム１２２は、第１の直径を有することができ、開口１０５は、第１の直径に実質的に等しい第２の直径を有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、ステム１２２と開口１０５との間のインタフェースは、圧入又は締りばめとすることができる。
【００３８】
図６Ｂは、他の実施形態を示す。本実施形態において、ステム１２２がイオン源チャンバ１００の一部として、成形されるか、さもなければ形成され、これにより、開口が全くない。本実施形態において、イオン源チャンバ１００内に穴がないため、供給ガスはイオン源チャンバ１００から漏れ出ることができない。
【００３９】
図６Ａ−６Ｂは、リペラ１２０を示し、陰極１１０及びフィラメント１６０のための電気配線は同じ方法で収容することができる。そのため、イオン源チャンバ１００を構成する電気絶縁材料を用いることによって、電気配線のために用いられる開口は、サイズを小さくすることができるか、あるいは取り除くことができ、イオン源チャンバ１００から漏れ出る供給ガスの流れを減らすか、できるだけ除去することができる。例えば、電気伝導材料は、イオン源チャンバ１００内に成形することができる。イオン源チャンバ１００の両側の電気伝導材料を接続することができ、電気回路が完成する。
【００４０】
そのため、特定の実施形態において、ＩＨＣイオン源１０は、電気絶縁材料で構成されるイオン源チャンバ１００を含む。イオン源チャンバ１００は、底面１０１と、２つの側面１０２及び１０３と、対向する端部とを有する。陰極１１０及びリペラ１２０は、イオン源チャンバ１００のそれぞれの端部に配置される。電気伝導ライナーは、イオン源チャンバの側面１０２及び１０３、並びに底面１０１の少なくとも１つを覆うために用いられる。ライナーは、随意には、イオン源チャンバ１００の端部の少なくとも一部を覆うこともできる。特定の実施形態において、電気伝導性の板面１４０は、イオン源チャンバ１００の上部に配置され、電気伝導ライナーに電気的に接触する。そのため、イオン源チャンバ１００自体が伝導性でないにもかかわらず、この方法で、電位は、イオン源チャンバ１００の側面及び底面に沿って確立することができる。さらに、電気配線又は電気伝導材料を陰極１１０及びリペラ１２０に通過させる、イオン源チャンバ１００の開口は、短絡及びアークのリスクがないために、小さくするか、除去することができる。
【００４１】
他の実施形態において、電気伝導ライナーは、電気的に異なる電圧に接続することができる。例えば、電気伝導ライナーに電位を提供する別のライナー電源があってもよい。他の実施形態において、電気伝導ライナーの１つ以上の部分は、リペラ１２０又は陰極１１０に電気的に接続することができる。
【００４２】
そのため、ＩＨＣイオン源は、電気的に絶縁性の材料で生成され、底面、２つの側面、及び２つの対向する端部を有するイオン源チャンバ１００を備える。電気伝導ライナーは、底面及び２つの側面の少なくとも１つを覆うために配置される。引き出し開口を有する板面は、イオン源の底面の反対に配置される。電気伝導ライナーは、電源に接続される。
【００４３】
本出願において上述した実施形態は、多くの利点を有することができる。まず、イオン源チャンバでのセラミック材料の使用は、金属イオン源チャンバに比べて、引き出されたイオンビームへの汚染の導入を減少することができる。さらに、これらのセラミック材料は、現在、イオン源チャンバに用いられている金属より低価格である。加えて、これらのセラミック材料は、従来の材料より強力なクリーニングに耐えることができる。最後に、電気的絶縁イオン源チャンバの使用によって、陰極及びリペラへの電気配線が通る開口を除去するかサイズを減少することができる。これによって、これらの開口を通って漏れ出る供給ガスの量が減少することができる。
【００４４】
本開示は、本明細書で説明された特定の実施形態によって範囲が限定されない。実際に、本明細書での説明に加えて、本開示の他の様々な実施形態及び変形は、先の説明及び添付の図面から当業者に明らかである。そのため、そのような他の実施形態及び変形は、本開示の範囲に入ることが意図されている。さらに、本開示は、特定の目的のために特定の環境での特定の実装の文脈において本明細書で説明されてきたが、当業者であれば、その有用性はそこに限定されることなく、本開示は、任意数の目的のために任意数の環境に有益に実装することができることを認識するだろう。したがって、以下の請求項は、本明細書で説明された本開示の十分な広さ及び思想の点で解釈されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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