(57)【要約】【課題】複数のフィラメントを同時に交換することにより、フィラメント交換の作業時間を短縮でき、イオン注入装置の稼働率を向上できるイオン源及びそのフィラメント交換方法を提供する。【解決手段】本発明のイオン源１は、プラズマ生成容器４に隣接して設けられた真空ボックス５と、真空ボックス５内に設けられ先端部で複数のフィラメント３をそれぞれ支持する複数の支持アーム７と、真空ボックス５とプラズマ生成容器４との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブ６と、真空ボックス５内を真空状態とするための真空機構９と、を備える。真空ボックス５には大気開放するための蓋部材８が設けられている。ゲートバルブ６は支持アーム７及びフィラメント３が通過可能な開口部１４を有している。支持アーム７は、先端に設けられたフィラメント３を、開状態のゲートバルブの開口部１４を通過させて真空ボックス５とプラズマ生成容器４との間を移動させるように真空ボックス５に設けられている。【選択図】図１
2008234895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源であって、
前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックスと、該真空ボックス内に設けられ先端部で前記複数のフィラメントをそれぞれ支持する複数の支持アームと、前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブと、前記真空ボックス内を真空状態とするための真空機構と、を備え、
前記真空ボックスには大気開放するための蓋部材が設けられ、前記ゲートバルブは前記支持アーム及びフィラメントが通過可能な開口部を有しており、前記支持アームは、先端に設けられたフィラメントを、開状態の前記ゲートバルブの開口部を通過させて前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間を移動させるように前記真空ボックスに設けられている、ことを特徴とするイオン源。
【請求項２】
前記複数の支持アームは、前記真空ボックスの前記プラズマ生成容器に接続された側壁に、該側壁に対して回転可能に支持されて設けられている請求項１記載のイオン源。
【請求項３】
前記複数の支持アームのうち少なくとも２つの支持アームは、前記真空ボックスにおける同じ側壁に設けられており、且つ、互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに前記真空ボックス内に収容されるように形状及び配置が設定されている、請求項２記載のイオン源。
【請求項４】
前記真空ボックスの側壁において前記２つの支持アームがそれぞれ支持されている位置とプラズマ生成容器との距離が、互いに異なっている、請求項３記載のイオン源。
【請求項５】
前記真空ボックスは間隔をおいて互いに対向する側壁を有し、前記支持アームは、前記対向する側壁にそれぞれ複数ずつ設けられている、請求項２乃至４のいずれかに記載のイオン源。
【請求項６】
前記真空ボックスに、前記複数の支持アームを連動して回転させる回転伝達機構が設けられている、請求項１乃至５のいずれかに記載のイオン源。
【請求項７】
内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源のフィラメント交換方法であって、
前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックス内に基端部が支持された複数の支持アームを作動させてその支持アームに支持されたフィラメントを、前記プラズマ生成容器と前記真空ボックスを気密に仕切る開閉可能なゲートバルブを通過させ前記真空ボックス内に移動させ、前記ゲートバルブを閉じて、前記真空ボックス内を真空状態から所定圧力まで戻した後に、前記真空ボックスに設けられた蓋部材を開けて前記複数のフィラメントを交換し、その後前記蓋部材を閉めて、前記真空ボックス内を真空状態にした後、前記ゲートバルブを開けて、前記複数の支持アームを作動させて前記複数のフィラメントを前記プラズマ生成容器内に移動させる、ことを特徴とするイオン源のフィラメント交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電子を発生させる複数のフィラメントを有し、プラズマ生成容器内でアーク放電によって作動ガスをプラズマ化し、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源及びそのフィラメント交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶ディスプレイや半導体装置の製造において、液晶ガラス基板や半導体基板にイオン注入を行なうために、イオン注入装置が用いられる。イオン注入装置には、プラズマを発生させイオンビームを引き出すためのイオン源が設けられている。
図７は、従来のイオン源を備えるイオン注入装置の一例を示す概略図である。処理室容器４１にイオン源４２が取り付けられており、この処理室容器４１およびイオン源４２（より具体的にはそのプラズマ生成容器４３）の内部は、処理室容器４１に接続された真空排気装置４４によって一括して真空に排気される。処理室容器４１内には、基板等の被処理物４０が収納される。
【０００３】
イオン源４２は、この例ではプラズマ閉じ込めにカスプ磁場を用いるバケット型イオン源であり、プラズマ生成容器４３内に熱電子放出用の１以上のフィラメント４５が配置されている。プラズマ生成容器４３内に作動ガス（材料ガス）を導入し、フィラメント４５を加熱すると共にフィラメント４５とプラズマ生成容器４３との間に直流のアーク放電電圧を印加すると、フィラメント４５とプラズマ生成容器４３との間にアーク放電が生じ、それによって作動ガスが電離されてプラズマ４６が生成される。プラズマ生成容器４３に導入される作動ガスは、所望のイオン種を含むガスであり、例えば、燐イオンを得るためにはＰＨ３、硼素イオンを得るためにはＢ２Ｈ６が用いられる。
【０００４】
プラズマ生成容器４３の周りに設けた多数の永久磁石４７はカスプ磁場（多極磁場）を形成し、プラズマ４６の閉じ込めに寄与する。このプラズマ４６から、１枚以上の電極を有する引出し電極系４８によってイオンビーム４９が引き出される。このイオンビーム４９は、この例では上記被処理物４０に照射されてイオン注入等の処理が行われる。
【０００５】
ところで、イオン源４２では、イオン注入装置の運転時間の累積に伴って、アーク放電を行なうためのフィラメント４５が劣化・破損するため、フィラメント４５を交換する必要がある。従来、フィラメント４５の交換作業は、プラズマ生成容器４３を大気圧に戻してイオン源４２を解放する必要があり、プラズマ生成容器４３内およびそれにつながる処理室容器４１内にベントガス（清浄空気や窒素ガス等）を導入して大気圧に戻していたが、容積が大きいために比較的長時間を要し、装置の運転停止時間が長くなり稼働率の低下を招いていた。このような問題を解決するためのイオン源及びフィラメント交換方法が下記特許文献１に開示されている。
【０００６】
図８は、特許文献１のイオン源５０の構成を示す図である。このイオン源５０は、プラズマ発生室５２に隣接して設けられた真空ボックス５１と、この真空ボックス５１とプラズマ発生室５２とを気密状態で区画開閉するゲートバルブ５３と、真空ボックス５１内に設けられフィラメント５４を先端部にて支持すると共に基端部にて真空ボックス５１に回転可能に支持されていて開いた状態のゲートバルブ５３をフィラメント５４が通過して真空ボックス５１内とプラズマ発生室２内間とで移動するように動作する支持アーム５５と、真空ボックス５１を開放するための蓋部材５６と、フィラメント交換後に真空ボックス５１内を真空状態とするための大気吸引手段５７とを備えている。
【０００７】
上記のように構成されたイオン源５０においてフィラメント５４を交換する場合、真空ボックス５１内で支持アーム５５を９０°回転させてその支持アーム５５の先端部に支持されたフィラメント５４を、ゲートバルブ５３を通過させ真空ボックス５１内に移動させて、ゲートバルブ５３を閉塞した後に、真空ボックス５１の蓋部材５６を開けてフィラメント５４を交換し、その後、蓋部材５６を閉めて、大気吸引手段５７で真空ボックス５１内を真空状態にした後、ゲートバルブ５３を開けて、支持アーム５５をプラズマ発生室５２の方向に９０°回転させて、フィラメント５４をプラズマ発生室５２内に移動させる。したがって、プラズマ発生室５２を大気開放することなく、フィラメント５４の交換を短時間で行なうことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４３２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の従来技術では以下のような問題があった。
イオン源においてフィラメントは通常１本ではなく、複数設けられている。フィラメント交換時には、交換作業の回数を減らすため、切断に至ったフィラメントのみを交換するわけではなく、使用していたフィラメント全てを取り出し、新品に交換する。そのため、フィラメント本数と同じ回数の交換作業が発生していた。例えば、フィラメントが４本設けられている場合、上述した交換作業を４回繰り返す必要がある。フィラメント交換作業が長くなると、それに伴う装置停止時間も長くなるめ、稼働率低下につながるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、複数のフィラメントを同時に交換することにより、フィラメント交換の作業時間を短縮でき、イオン注入装置の稼働率を向上できるイオン源及びそのフィラメント交換方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明のイオン源及びそのフィラメント交換方法は、以下の手段を採用する。
（１）本発明は、内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源であって、前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックスと、該真空ボックス内に設けられ先端部で前記複数のフィラメントをそれぞれ支持する複数の支持アームと、前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブと、前記真空ボックス内を真空状態とするための真空機構と、を備え、前記真空ボックスには大気開放するための蓋部材が設けられ、前記ゲートバルブは前記支持アーム及びフィラメントが通過可能な開口部を有しており、前記支持アームは、先端に設けられたフィラメントを、開状態の前記ゲートバルブの開口部を通過させて前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間を移動させるように前記真空ボックスに設けられている、ことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、複数の支持アームを作動させることにより、複数のフィラメントを真空ボックス内に移動させて、ゲートバルブを閉じた後に、真空ボックスを開けて複数のフィラメントを、プラズマ生成容器を大気開放することなく、同時に交換することができる。したがって、短時間でフィラメント交換作業を行なうことができるので、イオン注入装置の稼働率を向上することができる。
【００１３】
（２）また、上記のイオン源において、前記複数の支持アームは、前記真空ボックスの前記プラズマ生成容器に接続された側壁に、該側壁に対して回転可能に支持されて設けられている。
【００１４】
上記構成によれば、支持アームを回転させることにより、プラズマ生成容器と真空ボックスとの間でのフィラメントの移動を容易に行なうことができるので、フィラメント交換作業が簡単となる。
【００１５】
（３）また、上記のイオン源において、前記複数の支持アームのうち少なくとも２つの支持アームは、前記真空ボックスにおける同じ側壁に設けられており、且つ、互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに前記真空ボックス内に収容されるように形状及び配置が設定されている。
【００１６】
上記構成によれば、２本の支持アームが互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス内に収まるので、支持アームの動作に必要な領域を小さくすることができ、真空ボックスのサイズをコンパクトにすることがきる。
【００１７】
（４）また、上記のイオン源において、前記真空ボックスの側壁において前記２つの支持アームがそれぞれ支持されている位置とプラズマ生成容器との距離が、互いに異なっている。
【００１８】
上記構成によれば、２つの支持アームが回転して真空ボックス内に収容されたときに、プラズマ生成容器からの２つの支持アームの位置が互いに異なるので、一方のフィラメントを交換する際に、他方の支持アームが邪魔にならず、交換作業を円滑に行なうことができる。
【００１９】
（５）また、上記のイオン源において、前記真空ボックスは間隔をおいて互いに対向する側壁を有し、前記支持アームは、前記対向する側壁にそれぞれ複数ずつ設けられている。
【００２０】
上記構成によれば、少なくとも４つのフィラメントを一回の交換作業で同時に交換することができ、フィラメント交換の作業時間をさらに短縮することができる。
【００２１】
（６）また、上記のイオン源において、前記真空ボックスに、前記複数の支持アームを連動して回転させる回転伝達機構が設けられている。
【００２２】
上記構成によれば、複数の支持アームが連動して回転するので、プラズマ生成容器と真空ボックスの間での複数のフィラメントの移動を同時に行なうことができる。
【００２３】
（７）また、本発明は、内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源のフィラメント交換方法であって、前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックス内に基端部が支持された複数の支持アームを作動させてその支持アームに支持されたフィラメントを、前記プラズマ生成容器と前記真空ボックスを気密に仕切る開閉可能なゲートバルブを通過させ前記真空ボックス内に移動させ、前記ゲートバルブを閉じて、前記真空ボックス内を真空状態から所定圧力まで戻した後に、前記真空ボックスに設けられた蓋部材を開けて前記複数のフィラメントを交換し、その後前記蓋部材を閉めて、前記真空ボックス内を真空状態にした後、前記ゲートバルブを開けて、前記複数の支持アームを作動させて前記複数のフィラメントを前記プラズマ生成容器内に移動させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数のフィラメントを同時に交換することにより、フィラメント交換の作業時間を短縮でき、イオン注入装置の稼働率を向上できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２６】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態にかかるイオン源１を示した斜視図、図２は本実施形態にかかるイオン源の運転時の状態を示した断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２７】
まず、イオン源１の基本的な構成を説明する。
イオン源１は、内部にプラズマ発生室２が形成されたプラズマ生成容器４を有している。プラズマ生成容器４の内部には、図示しない作動ガス注入部より注入された作動ガス（材料ガス）が満たされている。作動ガスは、所望のイオン種を含むガスであり、例えばＰＨ３やＢ２Ｈ６などである。
【００２８】
プラズマ生成容器４の上部には、アーク放電用のカソード電極となるフィラメント３が配置されている。これに対するアーク放電用のアノード電極はプラズマ生成容器４の側壁に沿って環状に設けられている。プラズマ生成容器４の側壁にはプラズマを閉じ込めるための磁場を形成する磁石が多段に設けられている。
【００２９】
プラズマ生成容器４の下部には、イオンを加速する引出し電極系が設けられている。この引出し電極系は、イオンビームを通過させる多数の穴を有するグリッド電極である。引出し電極の外方にはプラズマ発生室２に連通する処理室が設けられており、この処理室内にはイオンビームの照射対象である基板等の被処理物を置くようになっている。処理室には真空排気手段が接続されており、真空排気手段により処理室及びこれに連通するプラズマ発生室２が真空状態とされている。
【００３０】
上記のように構成されたイオン源１は以下のように作動する。プラズマ発生室２に作動ガス（材料ガス）を導入し、フィラメント３を加熱すると共にフィラメント３とプラズマ生成容器４との間に直流のアーク放電電圧を印加すると、フィラメント３とプラズマ生成容器４との間にアーク放電が生じ、それによって作動ガスが電離されてプラズマが生成される。引出し電極系によってイオンビームが引き出され、処理室に置かれた被処理物に照射されてイオン注入等の処理が行われる。なお、上述したイオン源１の基本的な構成は、従来技術と同様である。
【００３１】
次に、本実施形態にかかるイオン源１の具体的な構成を説明する。
イオン源１は、プラズマ生成容器４に隣接して設けられた真空ボックス５と、この真空ボックス５内に設けられ先端部で２つのフィラメント３をそれぞれ支持する２つの支持アーム７と、真空ボックス５とプラズマ生成容器４との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブ６と、真空ボックス５内を真空状態とするための真空機構９と、を備えている。
【００３２】
真空ボックス５は、直方体状に形成されており、プラズマ生成容器４の上部に、フィラメント３の導入部となるゲートバルブ６を覆うように配置されている。真空ボックス５には大気開放するための蓋部材８が設けられている。蓋部材８は、真空ボックス５の上部に形成されており、真空ボックス５内外を気密状態で区画可能となっている。なお、蓋部材８の形成位置は、真空ボックス５の上部に限られるものではなく、フィラメント３の交換が可能な位置であれば、側部であっても構わない。
【００３３】
ゲートバルブ６は、プラズマ生成容器４の上部壁の真空ボックス５に覆われた部分に形成された開口部１４とこの開口部１４を閉塞する閉塞板１５とで構成されている。開口部１４は、支持アーム７及びフィラメント３が通過できるように長穴状に形成されている。フィラメント３は、この開口部１４を通過して、プラズマ生成容器４と真空ボックス５間で移動することとなる。閉塞板１５は開口部１４と同形に形成され、プラズマ発生室２と真空ボックス５内とを気密に区画するようになっている。
【００３４】
真空ボックス５内の両側壁１６間には、閉塞板１５を移動して開口部１４を開閉させるための回転ロッド１７が掛け渡されている。閉塞板１５は、回転ロッド１７にブラケット１９を介して一体的に固定されている。回転ロッド１７は、その少なくとも一方が側壁１６を気密状態で貫通して、外部に突出しており、その突出部分を操作して回転ロッド１７を回転させ閉塞板１５を移動させるようになっている。
【００３５】
支持アーム７は、先端に設けられたフィラメント３を、開状態のゲートバルブ６の開口部１４を通過させて真空ボックス５とプラズマ生成容器４との間を移動させるように真空ボックス５に設けられている。支持アーム７は、Ｌ字状に形成された一対のパイプ７ａ，７ａにて構成されている。このパイプ７ａは基端部から真空ボックス５の内部に延びる第１部位７１と、第１部位７１の先端から直角に折れ曲ってプラズマ生成容器４に向って延びる第２部位７２とからなり（図３参照）、その内部にはフィラメント３に接続される導線が挿入されている。
【００３６】
２つの支持アーム７は、同じ側壁２０に、プラズマ発生室２における２つのフィラメント３の配列方向（図２で左右方向）に間隔をおいて設けられている。支持アーム７の基端部は、真空ボックス５の側壁２０に設けられた回転板２２に支持されている。回転板２２は、円盤状に形成されており、側壁２０に対して気密状態を保持しながら回転すると共に、フィラメント３に接続される導線を気密状態で貫通させるようになっている。一対の支持アーム７の先端には、フィラメント３が掛け渡されている。
【００３７】
支持アーム７は、先端部が下方を向いている場合は、フィラメント３がプラズマ発生室２内に位置し、回転板２２の回転時には、フィラメント３が開口部１４の周囲に接触しないように回転し、先端部が側方を向いている場合（支持アーム７が真空ボックス５内に収容されている場合）は、フィラメント３が真空ボックス５の内壁に接触しないような長さとなっている。２つの支持アームは７、互いに相手方に近づく方向に回転することにより、真空ボックス５内に収容されるようになっている。このため、上記のように回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス５内に収容されるように形状及び配置が設定されている。
【００３８】
具体的には、図３に示すように、２つの支持アーム７が回転して真空ボックス５内に移動する際に、互いのパイプ７ａの第２部位７２が機械的に干渉しないように、パイプの第１部位７１の長さが、２つの支持アーム７，７間で異なっている。このため、２つの支持アーム７の第２部位７２の位置が、回転軸心方向に距離ａをあけてオフセットしている。
【００３９】
真空ボックス５の側壁２０において２つの支持アームがそれぞれ支持されている位置とプラズマ生成容器４との距離（図２では、支持アーム７の基端部が支持されている高さ）は、同じであってもよいが、図２に示すように、異なっていることが好ましい。本実施形態では、２つの支持アーム７のそれぞれの回転中心位置を基準にすると、プラズマ生成容器４までの距離に対して距離ｈの高低差がある。なお、その効果については後述する。
【００４０】
真空機構９は、真空ボックス５の内部に開口して接続された大気吸引管２３と、この大気吸引管２３の途中に接続された開閉弁２４と、ブロア等の吸引装置２５（図２参照）とで構成されている。
【００４１】
また、真空ボックス５には、真空ボックス５内をほぼ大気圧まで戻すための復圧機構２６が接続されている。復圧機構２６は、復圧用気体であるベントガス２９（清浄空気や窒素ガスなど）の供給源となる図示しないガスボンベと、真空ボックス５の内部に開口して接続されガスボンベからのベントガス２９を真空ボックス５に導入するためのベントガス導入管２７と、このベントガス導入管２７の途中に接続されたベント弁２８とからなる。
【００４２】
上記の２つの支持アーム７は、それぞれ独立に回転する構成であってもよいが、図４に示すように、２つの支持アーム７を連動して回転させる回転伝達機構３０を設けることが好ましい。図４は、真空ボックス５を、支持アーム７の基端部側からみた斜視図である。図４に示す回転伝達機構３０は、回転ギア機構であり、２つの支持アーム７の各々に固定された出力ギア３１と、出力ギア３１間に配置された中間ギア３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとで構成されている。中間ギア３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、２つの支持アーム７が互いに逆方向に回転する個数（すなわち偶数個）設けられる。また、１つの中間ギア３２ａには回転操作軸３３が設けられている。この回転操作軸３３を回転させることにより、その回転力が伝達されて２つの支持アーム７を互いに逆方向に回転させることができる。なお、回転操作軸３３は、手動で回転させてもよいが、モータ等の駆動源を用いて回転させることにより、支持アーム７の移動を簡単に行なうことができる。また、回転伝達機構３０は、回転ギア機構に限られず、リンク機構などの他の伝達機構であってもよい。
【００４３】
次に、上記構成によるイオン源１のフィラメント交換方法について説明する。
【００４４】
まず、運転を停止した後に、図５（Ａ）に示すように、回転板２２を９０度回転させて、２本の支持アーム７を互いに近づくように逆方向に回動させる。これによって、支持アーム７の先端に支持されたフィラメント３がプラズマ発生室２と真空ボックス５とを気密状態で区画開閉するゲートバルブ６の開口部１４を通過して真空ボックス５内に移動して収容されることとなる。
【００４５】
その後、図５（Ｂ）に示すように、回転ロッド１７を回転させて、閉塞板１５を開口部１４に嵌合させ、プラズマ発生室２と真空ボックス５内とを気密状態で区画する。
【００４６】
そして、復圧機構２６により真空ボックス５内にベントガス２９を導入し、真空ボックス５のみを所定の圧力（ほぼ大気圧）まで戻した後、図５（Ｃ）に示すように、蓋部材８を開けて支持アーム７の先端のフィラメント３を交換する。
【００４７】
交換後は、真空ボックス５内の掃除を行った後に、蓋部材８を閉じて、真空機構９により真空ボックス５内の空気を吸い出し、開閉弁２４を閉じて、真空ボックス５内を真空状態に戻す。そして、ゲートバルブ６を開けて、真空ボックス５とプラズマ発生室２とを連通させる。その後、支持アーム７がプラズマ発生室２に向くように、回転板２２を９０度回転させて、フィラメント３をプラズマ発生室２内に移動させ、フィラメント３の交換作業が終了する。
【００４８】
上述した本実施形態によれば、２本の支持アーム７を作動させることにより、２本のフィラメント３を真空ボックス５内に移動させて、ゲートバルブ６を閉じた後に、真空ボックス５を開けて２本のフィラメント３を、プラズマ生成容器４を大気開放することなく、同時に交換することができる。このため短時間でフィラメント交換作業を行なうことができるので、イオン注入装置の稼働率を向上することができる。
【００４９】
また、支持アーム７を回転させることにより、プラズマ生成容器４と真空ボックス５との間でのフィラメント３の移動を容易に行なうことができるので、フィラメント交換作業を簡単に行なうことができる。
【００５０】
また、２本の支持アーム７の第２部位７２の位置が回転軸心方向に距離ａをおいてオフセットしているので、２本の支持アーム７が互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス５内に収まることができる。したがって、支持アーム７の動作に必要な領域を小さくすることができ、真空ボックス５のサイズをコンパクトにすることがきる。
【００５１】
また、２つの支持アーム７の設置位置に高低差ｈを設けることにより、２つの支持アーム７が回転して真空ボックス５内に収容されたときに、プラズマ生成容器４からの２つの支持アーム７の位置が互いに異なるので、一方のフィラメント３を交換する際に、他方の支持アーム７が邪魔にならず、交換作業を円滑に行なうことができる。
【００５２】
また、回転伝達機構３０により、２本の支持アーム７が連動して回転するので、プラズマ生成容器４と真空ボックス５の間での２本のフィラメント３の移動を同時に行なうことができる。
【００５３】
なお、真空ボックス５に設ける支持アーム７は３つ以上であってもよく、この場合、互いに機械的に干渉することなく真空ボックス５内に収まるように形状及び配置が設定される。また、支持アーム７が３つ以上の場合も、回転伝達機構３０により３つ以上の支持アーム７が連動して回転するように構成することが好ましい。
【００５４】
［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態にかかるイオン源１を示した斜視図である。本実施形態では、真空ボックス５に支持アーム７が４つ設けられている。
支持アーム７は、真空ボックス５における互いに対向する側壁２０，２１にそれぞれ２つずつ設けられており、それぞれの側において、２つの支持アーム７に対して１つのゲートバルブ６が設けられている。すなわち、本実施形態では、１つの真空ボックス５に対して、２本の支持アーム７と１つのゲートバルブ６の組が２組設けられている。それぞれの組の支持アーム７及びゲートバルブ６の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
本実施形態にかかるイオン源１のフィラメント交換方法について説明する。
運転を停止した後、４本の支持アーム７を回転させて、各支持アーム７に支持されたフィラメント３を、各組に対応して設けられたゲートバルブ６を通過させて真空ボックス５内に移動させる。その後、ゲートバルブ６を閉じて、復圧機構２６により真空ボックス内を真空状態から所定圧力（ほぼ大気圧）まで戻した後に、真空ボックス５の蓋部材８を開けて４本のフィラメント３を交換する。フィラメント３を交換したら、蓋部材８を閉めて、真空機構９により真空ボックス５内を真空状態にした後、ゲートバルブ６を開けて、４つの支持アーム７を回転させて４つのフィラメント３をプラズマ生成容器４内に移動させる。これにより、フィラメント３の交換作業が終了する。
【００５６】
上述した本実施形態によれば、４つのフィラメント３を一回の交換作業で同時に交換することができ、フィラメント交換作業をさらに短縮することができる。なお、真空ボックス５に設ける支持アーム７は５つ以上であってもよく、この場合、互いに機械的に干渉することなく真空ボックス５内に収まるように形状及び配置が設定される。
【００５７】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるイオン源を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるイオン源の運転時の状態を示した断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるイオン源の回転伝達機構を示した斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるイオン源のフィラメント交換方法を説明した図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるイオン源を示した斜視図である。
【図７】従来のイオン源を備えるイオン注入装置の一例を示す概略図である。
【図８】特許文献１のイオン源の構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  イオン源
２  プラズマ発生室
３  フィラメント
４  プラズマ生成容器
５  真空ボックス
６  ゲートバルブ
７  支持アーム
７ａ  パイプ
７１  第１部位
７２  第２部位
８  蓋部材
９  真空機構
１４  開口部
１５  閉塞板
１６，２０，２１  側壁
１７  回転ロッド
１９  ブラケット
２２  回転板
２３  大気吸引管
２４  開閉弁
２５  吸引装置
２６  復圧機構
２７  ベントガス導入管
２８  ベント弁
２９  ベントガス
３０  回転伝達機構
３１  出力ギア
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  中間ギア
３３  回転操作軸
【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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