(57)【要約】【課題】イオン源の信頼性を高める。【解決手段】イオン源１０は、プラズマ室１２と、プラズマ室１２の外周を囲うように設けられる絶縁部材５２と、絶縁部材５２の外側に設けられ、プラズマ室１２に磁場Ｂを発生させる磁場発生器１６と、プラズマ室１２、絶縁部材５２および磁場発生器１６を内部に格納する真空容器１８と、を備える。プラズマ室１２は、磁場発生器１６よりも高電位とするための電源６２に接続される。絶縁部材５２の外側面に設けられる外側保護部材５６をさらに備えてもよい。外側保護部材５６は、絶縁部材５２よりも二次電子放出係数の低い材料で構成されてもよい。【選択図】図１
2015109150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ室と、
前記プラズマ室の外周を囲うように設けられる絶縁部材と、
前記絶縁部材の外側に設けられ、前記プラズマ室に磁場を発生させる磁場発生器と、
前記プラズマ室、前記絶縁部材および前記磁場発生器を内部に収容する真空容器と、
を備え、
前記プラズマ室は、前記磁場発生器よりも高電位とするための電源に接続されることを特徴とするイオン源。
【請求項２】
前記絶縁部材の外側面に設けられる外側保護部材をさらに備え、
前記外側保護部材は、前記絶縁部材よりも二次電子放出係数の低い材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項３】
前記外側保護部材は、前記外側面の端部を避けて設けられることを特徴とする請求項２に記載のイオン源。
【請求項４】
前記絶縁部材を前記プラズマ室の外周に固定する固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、前記プラズマ室と前記絶縁部材を電気的かつ熱的に接続することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のイオン源。
【請求項５】
前記絶縁部材の内側面に設けられる内側保護部材をさらに備え、
前記内側保護部材は、少なくとも前記内側面の端部を覆うように設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のイオン源。
【請求項６】
前記プラズマ室の外に設けられ、当該プラズマ室のイオン引出開口を通じてイオンを引き出すための引出電極をさらに備え、
前記内側保護部材は、前記内側面のうち少なくとも前記引出電極に対向する位置を覆うように設けられることを特徴とする請求項５に記載のイオン源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ室の外周に設けられる磁場発生器によってプラズマ室に磁場を発生させてプラズマ室にプラズマを生成し、引出電極を用いてプラズマ室からイオンを引き出すよう構成されるイオン源が知られている。イオン源から引き出されたイオンは例えばイオン注入処理のために使用される。プラズマ室から効率良くイオンを引き出すため、プラズマ室には高電圧を印加するための電源が接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
イオン源は、イオン注入処理のための装置等に組み込んで用いられることから、スペース等の制約を考えると装置は小型であることが求められる。一方で、装置を小型化しようとすると、高電圧が印加されるプラズマ室とその周囲との絶縁の確保が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオン源の信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様のイオン源は、プラズマ室と、プラズマ室の外周を囲うように設けられる絶縁部材と、絶縁部材の外側に設けられ、プラズマ室に磁場を発生させる磁場発生器と、プラズマ室、絶縁部材および磁場発生器を内部に格納する真空容器と、を備える。プラズマ室は、磁場発生器よりも高電位とするための電源に接続される。
【０００７】
この態様によると、プラズマ室と磁場発生器の間に絶縁部材が設けられるため、プラズマ室と磁場発生器との間の絶縁性を高めることができる。また、プラズマ室と磁場発生器の間にプラズマが発生する場合であっても、絶縁部材の表面が帯電することによりプラズマ室と磁場発生器との間の電界が低減されるため、プラズマ室と磁場発生器との間の放電を抑制することができる。これにより、プラズマ室を高電圧に印加する電源に過電流が流れることを防止し、イオン源の信頼性を高めることができる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、イオン源の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかるイオン源の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態にかかるイオン源の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】比較例にかかるイオン源において、プラズマ室と磁場発生器の間に生じる電界および磁場を模式的に示す図である。
【図４】絶縁部材を設けた場合における電界および反電界を模式的に示す図である。
【図５】絶縁部材によって放出される二次電子を模式的に示す図である。
【図６】実施の形態にかかる外側保護部材が奏する効果を模式的に示す図である。
【図７】変形例にかかるイオン源の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１２】
図１および図２は、実施の形態に係るイオン源１０の構成を模式的に示し、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面を示す。イオン源１０は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件を満たす磁場またはそれよりも高い磁場を印加したプラズマ室１２にマイクロ波電力Ｃを入力し、高密度プラズマを生成してイオンを引き出すマイクロ波イオン源である。イオン源１０は、磁場とマイクロ波との相互作用によって原料ガスのプラズマを生成し、そのプラズマからプラズマ室１２の外部へイオンを引き出すように構成されている。
【００１３】
よく知られるように、ＥＣＲ条件を満たす磁場の強さは使用されるマイクロ波の周波数に対し一意に定まり、マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚの場合には８７．５ｍＴ（８７５ガウス）の磁場が必要である。以下では説明の便宜上、ＥＣＲ条件を満たす磁場を、共鳴磁場と呼ぶことがある。
【００１４】
イオン源１０は、例えばイオン注入装置又は粒子線治療装置のためのイオン源に使用される。イオン源１０は例えば、一価イオン源として使用される。また、イオン源１０は、プロトン加速器のためのイオン源、またはＸ線源としても使用されうる。
【００１５】
イオン源１０は、プラズマ室１２と、磁場発生器１６と、真空容器１８を備える。プラズマ室１２および磁場発生器１６は、真空容器１８の内部に収容される。
【００１６】
プラズマ室１２は、その内部空間にプラズマを生成し維持するよう構成されている真空チャンバである。プラズマ室１２の内部空間を以下では、プラズマ生成空間１４と呼ぶことがある。
【００１７】
プラズマ室１２は、両端をもつ筒状の形状を有する。プラズマ室１２の一端から他端に向かう方向を以下では便宜上、軸方向と呼ぶことがある。また、軸方向に直交する方向を径方向と呼び、軸方向を包囲する方向を周方向と呼ぶことがある。しかしこれらは、プラズマ室１２が回転対称性を有する形状であることを必ずしも意味するものではない。また、プラズマ室１２の軸方向長さは、プラズマ室１２の端部の径方向長さより長くてもよいし短くてもよい。
【００１８】
プラズマ室１２は、イオン引出部２２と、マイクロ波導入部２６と、を備える。イオン引出部２２とマイクロ波導入部２６とは、プラズマ生成空間１４を挟んで対向している。
【００１９】
また、プラズマ室１２は、イオン引出部２２とマイクロ波導入部２６とを接続し、プラズマ生成空間１４を囲む側壁部２０を備える。イオン引出部２２およびマイクロ波導入部２６それぞれの外周部分に側壁部２０が固定されている。側壁部２０は例えばステンレス鋼またはアルミニウムのような非磁性金属材料で形成されている。
【００２０】
なお側壁部２０は、側壁部２０を冷却するための冷却部を備えてもよい。この冷却部は側壁部２０に内蔵されていてもよいし、側壁部２０の外側に付設されていてもよい。また、プラズマ室１２の側壁部２０をプラズマから保護するために、側壁部２０の内面を被覆する（例えば窒化ホウ素の）ライナが設けられていてもよい。
【００２１】
マイクロ波導入部２６、イオン引出部２２、及び側壁部２０によってプラズマ室１２の中にプラズマ生成空間１４が画定されている。なお、プラズマ室１２は、マイクロ波導入部２６、イオン引出部２２、及び側壁部２０が一体にプラズマ生成空間１４を囲むよう構成されているから、イオン引出部２２に接続される側壁部２０の末端はイオン引出部２２の一部であるとみなすこともできる。同様に、マイクロ波導入部２６に接続される側壁部２０の末端はマイクロ波導入部２６の一部であるとみなすこともできる。
【００２２】
プラズマ室１２は例えば円筒形状を有する。この場合、マイクロ波導入部２６及びイオン引出部２２は概ね円板形状であり、側壁部２０は概ね円筒である。なおプラズマ室１２は、プラズマを適切に収容し得る限り、いかなる形状であってもよい。
【００２３】
マイクロ波導入部２６は、真空窓３２を備える。真空窓３２はプラズマ室１２の内部を真空に封じる。真空窓３２の一方の側がプラズマ生成空間１４に面しており、真空窓３２の他方の側がマイクロ波供給系または導波管３０に向けられている。マイクロ波の伝搬方向Ｃは真空窓３２に垂直である。本実施形態では真空窓３２はマイクロ波導入部２６の全体を占めているが、真空窓３２はマイクロ波導入部２６の一部（例えば中心部）に形成されていてもよい。
【００２４】
プラズマ室１２へのマイクロ波の入射電力は例えば、約１００Ｗより大きい。あるいは、プラズマ室１２へのマイクロ波の入射電力は、約５００Ｗ以上または約１ｋＷ以上でもよい。このような高電力のマイクロ波の供給には、同軸線のような他の供給手段に比べて、導波管３０及び真空窓３２が適する。
【００２５】
真空窓３２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化ホウ素（ＢＮ）などの誘電体で形成されている。なお、真空窓３２はアルミナ層と窒化ホウ素層からなる二層構造を有していてもよい。例えば、アルミナからなる真空窓３２のうち、プラズマ生成空間１４に接する面に窒化ホウ素層を設ける。これにより、真空窓３２を被覆する窒化ホウ素層は、プラズマ室１２の外からイオン引出開口２４を通じてプラズマ室１２に逆流する電子から真空窓３２を保護する。
【００２６】
一方、イオン引出部２２には少なくとも１つのイオン引出開口２４が形成されている。イオン引出開口２４は例えば、紙面に垂直な方向に細長いスリットである。イオン引出開口２４はイオン引出部２２の中心部分に形成されている。イオン引出開口２４は、プラズマ生成空間１４を挟んで真空窓３２に対向する位置に形成されている。真空窓３２、プラズマ生成空間１４、及びイオン引出開口２４は、プラズマ室１２の中心軸に沿って配列されている。
【００２７】
プラズマ室１２は、正の高電圧を印加するための電源６２に接続される。プラズマ室１２に高電圧が印加されるとき、その一部であるイオン引出部２２にも同じ高電圧が印加されるので、イオン引出部２２はプラズマ電極と呼ばれることもある。
【００２８】
イオン引出開口２４の軸方向外側には、イオンをプラズマ室１２の外に引き出すための少なくとも１つの引出電極４０を有する引出電極系が設けられる。引出電極４０は、イオン引出部２２との間に軸方向に引出ギャップ４２を有して対向する。引出電極４０は、例えば環状に形成されており、プラズマ室１２から引き出されたイオンを通すための開口部分を中心部に有する。また、引出電極系は、引出電極４０に電位を印加するための引出電源（図示せず）を備える。
【００２９】
磁場発生器１６は、プラズマ室１２の中心軸上において軸方向に向けられた磁場を発生させるために、プラズマ室１２の側壁部２０を囲むように配設されている。その磁力線方向を図１に矢印Ｂで示す。磁場発生器１６による磁力線方向Ｂは、マイクロ波の伝搬方向Ｃと同一の方向である。また、この磁場Ｂは、プラズマ室１２の中心軸上の少なくとも一部分において共鳴磁場またはそれよりも高強度である。なお、磁場発生器１６は、プラズマ室１２の軸線上の少なくとも一部分に共鳴磁場よりも低い磁場を発生させることも可能である。
【００３０】
磁場発生器１６は、環状に形成されるコイルを有し、プラズマ室１２の周方向に導線が巻かれている。磁場発生器１６は、コイルに電流を流すためのコイル電源（図示せず）を有する。なお、磁場発生器１６は、プラズマ室１２の軸方向に沿って複数配列されていてもよく、コイルの代わりに永久磁石を備えてもよい。
【００３１】
磁場発生器１６は、例えば真空容器１８の内壁に直に取り付けられて接地される。このため、接地される磁場発生器１６と、電源６２に接続されるプラズマ室１２とに異なる電位が与えられることとなる。本実施形態においては、電位の異なるプラズマ室１２と磁場発生器１６の間の絶縁性を高めるため、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域に絶縁機構５０が設けられる。
【００３２】
絶縁機構５０は、絶縁部材５２と、内側保護部材５４と、外側保護部材５６と、固定部材５８を有する。
【００３３】
絶縁部材５２は、プラズマ室１２の外周を囲うように設けられる。また、絶縁部材５２は、磁場発生器１６と径方向に離れて設けられており、円筒状の磁場発生器１６に対応して円筒形状を有する。絶縁部材５２は、絶縁性および耐熱性のある材料で形成されており、例えばアルミナ等のセラミックス材料や、ポリイミドなどの樹脂材料が用いられる。
【００３４】
絶縁部材５２の外側面５２ａには、外側保護部材５６が設けられ、内側面５２ｂには内側保護部材５４が設けられる。絶縁部材５２は、固定部材５８によりプラズマ室１２の外周に固定される。なお、絶縁部材５２は、図１に示されるようにマイクロ波導入部２６に設けられるフランジ部２８によって支持されてもよい。
【００３５】
内側保護部材５４は、絶縁部材５２の内側面５２ｂを覆うように設けられる。内側保護部材５４は、導電性および熱伝導性の高い材料で構成されることが望ましく、例えば銅（Ｃｕ）などの非磁性金属材料で形成される。内側保護部材５４は、固定部材５８またはマイクロ波導入部２６により、プラズマ室１２と電気的に接続される。したがって、内側保護部材５４は、高電圧が印加されるプラズマ室１２と同電位とされる。これにより、内側保護部材５４は、絶縁部材５２の内側面５２ｂとプラズマ室１２との間の電位差をなくして、プラズマ室１２と絶縁部材５２の間に電界が生じないようにする。
【００３６】
また、内側保護部材５４は、固定部材５８またはマイクロ波導入部２６を介してプラズマ室１２と熱的にも接続されており、絶縁部材５２を熱から保護する役割を持つ。特に、引出電極４０は、引出電源に接続されることで発熱し、引出電極４０からの輻射熱により絶縁部材５２に影響を与えるおそれがある。本実施形態では、絶縁部材５２のうち引出電極４０の近くに位置する第１端部５２ｃが内側保護部材５４により覆われる。これにより、内側保護部材５４は、引出電極４０による輻射熱から絶縁部材５２を保護する。
【００３７】
外側保護部材５６は、絶縁部材５２の外側面５２ａに設けられる。外側保護部材５６は、絶縁部材５２にと比べて二次電子放出係数の低い材料で構成されることが望ましく、例えば銅やアルミニウム（Ａｌ）などの非磁性金属材料で形成される。外側保護部材５６は、外側面５２ａのうち特に磁場発生器１６に対向する位置に設けられ、引出電極４０の近くに位置する第１端部５２ｃや、マイクロ波導入部２６のフランジ部２８の近くに位置する第２端部５２ｄを避けて設けられる。沿面放電を防止するためである。
【００３８】
固定部材５８は、絶縁部材５２をプラズマ室１２に固定する部材であり、例えば、断面がＨ形状の直線部材を環状に曲げて加工されるリング形状を有する。固定部材５８は、導電性および熱伝導性の高い材料であることが望ましく、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムなどの非磁性金属材料で形成される。固定部材５８は、内側フランジ５８ａがプラズマ室１２の側壁部２０に接続され、外側フランジ５８ｂが絶縁部材５２または内側保護部材５４に接続される。
【００３９】
上述したように、絶縁部材５２の内側面５２ｂは、プラズマ室１２と電気的に接続されることから、絶縁部材５２は、接地される磁場発生器１６よりも高電位となる。このため、図２に示されるように、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間には、径方向に電界Ｅが生じることとなる。本実施の形態では、絶縁部材５２を設けることにより、絶縁部材５２を設けない場合と比べて径方向の電界Ｅの大きさを小さくし、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の絶縁性を高めている。以下、本実施形態において絶縁性が高められる効果について述べる。
【００４０】
図３は、比較例にかかるイオン源において、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に生じる電界Ｅおよび磁場Ｂを模式的に示す図である。比較例は、絶縁部材５２が設けられていない点で本実施形態とは異なる。図示されるように、電位の異なるプラズマ室１２と磁場発生器１６の間には、径方向に電界Ｅが生じるとともに、磁場発生器１６による磁場Ｂが電界Ｅに交差する軸方向に生じている。そのため、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域に存在する電子は、直交する磁界Ｂと電界Ｅにより電子がドリフトして加速されることなる。
【００４１】
また、プラズマ室１２および磁場発生器１６は真空容器内に設けられていることから、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域は、真空中に微量の残留ガスが存在する状態となっている。このため、ドリフトして加速された電子が衝突することにより残留ガスがイオン化され、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域にプラズマＰが発生することとなる。そうすると、発生したプラズマＰによりプラズマ室１２と磁場発生器１６の間に電流が流れ、絶縁が確保できなくなるおそれがある。また、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に電流が流れると、プラズマ室１２を高電圧に印加する電源６２に影響を及ぼすおそれがある。
【００４２】
図４は、絶縁部材５２を設けた場合における電界Ｅ０および反電界Ｅ１を模式的に示す図である。プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に絶縁部材５２を設けた場合においても、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域に生じる電界と磁場の相互作用により、一時的にプラズマが発生しうる。発生したプラズマは、電界Ｅ０の影響を受けて磁場発生器１６の表面１６ａにイオンが付着し、電子が絶縁部材５２の外側面５２ａに付着する。そのため、磁場発生器１６の表面１６ａは正に、絶縁部材５２の外側面５２ａは負に帯電することとなる。
【００４３】
このとき、プラズマに起因する電子は絶縁部材５２の外側面５２ａに帯電して留まるため、プラズマ室１２と磁場発生器１６との間で絶縁性を保つことができる。また帯電によって、磁場発生器１６と絶縁部材５２の電位差に起因する電界Ｅ０を低減させる方向に反電界Ｅ１が生じるため、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域の電界は小さくなる。したがって、絶縁部材５２を間に設けることにより、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域の電界を小さくし、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の領域におけるプラズマの継続的な発生を防ぐことができる。これにより、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の放電を抑え、両者間の絶縁性を高めることができる。具体的には、絶縁部材５２を設けることにより、プラズマ室１２と磁場発生器１６との間に流れる電流値を１／１００程度にまで低減させることができる。
【００４４】
図５は、絶縁部材５２によって放出される二次電子７４を模式的に示す図である。なお本図は、図４に示す構成と同じである。絶縁部材５２の外側面５２ａには、一時的なプラズマの発生により電子７２が衝突する。このとき、絶縁部材５２には電界Ｅと磁界Ｂの相互作用により加速された電子７２が衝突することから、絶縁部材５２は損傷を受けるとともに、その衝突エネルギーによって絶縁部材５２は二次電子７４を放出しうる。さらに、絶縁部材５２から放出される二次電子７４は、絶縁部材５２に引き戻されて衝突し、新たな二次電子７４を放出しうる。このように繰り返し二次電子７４が衝突することとなると、絶縁部材５２が劣化して絶縁性能が低下していく。そうすると、経年劣化によって絶縁を確保できなくなるおそれがある。
【００４５】
そこで、本実施形態では、絶縁部材５２の外側面５２ａに二次電子放出係数の低い材料で構成される外側保護部材５６を外側面５２ａに設けることとする。外側保護部材５６を設けることで、二次電子放出を抑えて絶縁部材５２の劣化を防ぐ。
【００４６】
図６は、実施の形態にかかる外側保護部材５６が奏する効果を模式的に示す図である。本実施形態では、絶縁部材５２の外側面５２ａに外側保護部材５６が設けられる。そのため、電界Ｅと磁界Ｂの相互作用により加速された電子７２は、主に外側保護部材５６に衝突することとなる。外側保護部材５６は、二次電子放出係数が低いため、電子７２が衝突した場合でも二次電子７４の発生を低減させることができる。これにより、繰り返し電子が衝突することによる絶縁部材５２の劣化を防ぐことができ、絶縁性を維持することができる。
【００４７】
また、本実施形態にかかる外側保護部材５６は、磁場発生器１６が位置する中央の領域Ｗ１に設けられる。この中央の領域Ｗ１は、プラズマ室１２から磁場発生器１６に向かう磁界Ｅが軸方向にほぼ直交し、磁場Ｂは軸方向にほぼ平行であることから、電界Ｅと磁場Ｂがほぼ直交する領域に相当する。電子７２がドリフトにより加速する度合いは、電界Ｅと磁場Ｂの外積の値に比例することから、この中央の領域Ｗ１では電子が加速されやすく、それによりプラズマが発生しやすい領域となっている。本実施形態では、プラズマが発生しやすい領域に外側保護部材５６を設けるため、絶縁部材５２を効果的に保護することができる。
【００４８】
また、本実施形態にかかる外側保護部材５６は、絶縁部材５２の両端に相当する領域Ｗ２を避けて設けられる。仮に、絶縁部材５２の両端に相当する領域Ｗ２を含めて外側保護部材５６を設けることとすると、絶縁部材５２の端部において内側保護部材５４と外側保護部材５６とが近接し、沿面放電を起こしやすくなる。沿面放電が起きると、プラズマ室１２と磁場発生器１６との間で絶縁を確保できなくなる。本実施形態では、絶縁部材５２の端部を避けて外側保護部材５６を設けることで、沿面放電の発生を抑制して絶縁を確保することができる。
【００４９】
一方で、本実施形態にかかる内側保護部材５４は、図１に示すように絶縁部材５２の内側面５２ｂの略全面を覆うように設けられており、特に絶縁部材５２の端部を覆うように設けられる。絶縁部材５２の内側面５２ｂの略全面を内側保護部材５４で覆うことで、内側面５２ｂの略全面をプラズマ室１２と同電位にして、プラズマ室１２と絶縁部材５２の間に電界が生じないようにすることができる。これにより、絶縁部材５２とプラズマ室１２の間の領域におけるプラズマの発生を防止することができる。また、絶縁部材５２の端部を覆うように内側保護部材５４を設けることで、引出電極４０による輻射熱から絶縁部材５２を好適に保護することができる。
【００５０】
また、本実施形態によると、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に絶縁部材５２が設けられるため、絶縁部材５２を用いない場合と比べて、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の距離を短くできる。絶縁部材５２を用いない場合、絶縁のためにプラズマ室１２と磁場発生器１６との間の距離を稼ぐ必要があるためである。本実施形態によれば、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間の距離を短くすることができるため、イオン源１０をより小型化することできる。また、プラズマ室１２と磁場発生器１６の双方が真空容器１８の内部に格納されるため、磁場発生器１６を真空容器１８の外部に設ける場合と比べて、磁場発生器１６を小型化することができる。
【００５１】
また、本実施形態によると、磁場発生器１６を接地電位にすることができるため、絶縁材を介することなく、接地された真空容器１８に用意に取り付けることができる。仮に、磁場発生器１６をプラズマ室１２と同じ高電位にすれば、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に電界が生じないため、この間の領域おけるプラズマの発生を抑制することができる。しかしながら、磁場発生器１６を高電位に浮かせるためには、磁場発生器１６のコイル電源を接続するための絶縁トランス等が必要となるため、イオン源１０の大型化につながる。本実施形態においては、磁場発生器１６を接地電位とすることで絶縁トランスを設ける必要がなくなるため、イオン源１０を小型化することができる。
【００５２】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５３】
図７は、変形例にかかるイオン源１０の構成を示す図である。本変形例においては、プラズマ室１２の側壁部２０が、絶縁機構５０の内側保護部材５４および固定部材５８の機能を兼ね備える点で上述の実施形態と異なる。本変形例においては、側壁部２０の外周面２０ａに絶縁部材５２の内側面５２ｂが接するように絶縁部材５２が設けられる。したがって、変形例においては、プラズマ室１２と絶縁部材５２の間に隙間が設けられず、絶縁部材５２がプラズマ室１２に直接接触するように設けられることで、プラズマ室１２と絶縁部材５２とが電気的かつ熱的に接続される。変形例においても、プラズマ室１２と磁場発生器１６の間に絶縁部材５２および外側保護部材５６を設けることで、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
上述の実施形態においては、プラズマ室１２の形状を筒状としたが、プラズマ室１２の形状はこれに限られない。例えば、図１のＡ−Ａ断面に対応する形状が矩形状である直方体形状のプラズマ室１２としてもよい。この場合、絶縁部材５２の形状は、プラズマ室１２の外周の形状に対応するのではなく、磁場発生器１６のコイルの形状に対応させることが望ましい。磁場発生器１６のコイルからの径方向の距離が等しくなるように絶縁部材５２を配置することで、磁場発生器１６と絶縁部材５２との間の電界の強さを一定にし、局所的にプラズマ密度が増大することを防ぐことができる。これにより、絶縁性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０…イオン源、１２…プラズマ室、１６…磁場発生器、１８…真空容器、２４…引出開口、４０…引出電極、５２…絶縁部材、５２ａ…外側面、５２ｂ…内側面、５４…内側保護部材、５６…外側保護部材、５８…固定部材、６２…電源、７２…電子、７４…二次電子。
【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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