(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを生成するためのイオン源であって、  筒状のガス導入管を介して容器内に導入されたイオン化ガスと、当該容器内に放出されたイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器を有し、  前記ガス導入管は、ガス供給管によって当該ガス導入管の内部空間に前記イオン化ガスを導入するように構成されるとともに、  前記ガス導入管の内部空間に、前記イオン生成容器内で発生した中間生成物を冷却して捕捉する冷却捕捉部を有する着脱自在の冷却捕捉部材が設けられ、  前記冷却捕捉部は、前記ガス導入管の内部空間の前記ガス供給管の供給側先端部の近傍で、当該ガス導入管の内壁面に接触しないように配置されているイオン源。
【請求項２】
前記冷却捕捉部材は、前記冷却捕捉部が、前記ガス導入管の内部空間において前記ガス供給管の供給側先端部より前記イオン生成容器側に配置される部分を有する請求項１記載のイオン源。
【請求項３】
前記冷却捕捉部材は、前記冷却捕捉部が、前記ガス導入管の内部空間において前記ガス供給管の供給側先端部に対して前記イオン生成容器から離れる方向側に配置されている請求項１記載のイオン源。
【請求項４】
前記冷却捕捉部材は、ねじ止めによって前記ガス導入管の前記イオン生成容器から離れる方向側の端部に着脱自在に固定されるように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項５】
前記冷却捕捉部材の冷却捕捉部が、棒状の部分の頂部に平面状の捕捉面が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項６】
前記冷却捕捉部材の冷却捕捉部は、棒状の部分の中腹部に溝状の退避部を有し、前記ガス導入管の内部空間に突出させた前記ガス供給管の供給側先端部が、前記退避部の溝内に入り込んで当該溝の前記イオン生成容器側の側部の陰に隠れるように配置されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項７】
前記イオン化ガスがフッ素系ガスであり、前記イオンが窒化アルミニウムから得られたアルミニウムイオンである請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン源。
【請求項８】
イオンビームを基板に照射して注入するためのイオン注入装置であって、  筒状のガス導入管を介して容器内に導入されたイオン化ガスと、当該容器内に放出されたイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器を有し、前記ガス導入管は、ガス供給管によって当該ガス導入管の内部空間に前記イオン化ガスを導入するように構成されるとともに、前記ガス導入管の内部空間に、前記イオン生成容器内で発生した中間生成物を冷却して捕捉する冷却捕捉部を有する着脱自在の冷却捕捉部材が設けられ、前記冷却捕捉部は、前記ガス導入管の内部空間の前記ガス供給管の供給側先端部の近傍で、当該ガス導入管の内壁面に接触しないように配置されているイオン源を有し、  当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、イオン源に関し、特に、イオン注入装置に用いるイオン源の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、既存のシリコン（Ｓｉ）基板と比較して耐熱性・耐電圧性に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の製造方法が確立し、比較的安価に手に入るようになっている。  ＳｉＣ基板を用いたプロセスではアルミニウムイオンをドーパントとして注入するプロセスがあり、アルミニウムイオンビームを生成するイオン源を有するイオン注入装置が使用されている。【０００３】  このようなイオン源において、アルミニウムイオンを生成する方法としては、容器内に設置されたアルミナイトライド又はアルミナと、容器内に導入されたフッ素系ガス（例えばＰＦ3）とを反応させる方法がある。【０００４】  しかし、アルミナイトライドとＰＦ3を反応させる方法では中間生成物としてフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が発生し、この発生したフッ化アルミニウムが、ガス導入管の内部空間の低温面、特にガス供給管の供給側先端部及び内壁面に付着してガス供給管を塞いでしまうという問題がある。  このため、従来技術では、イオン源のメンテナンスを頻繁に行わなければならないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−９５４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際に発生した中間生成物がガス供給管の供給側先端部及び内壁面に付着する量を極力減少させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するためになされた本発明は、イオンビームを生成するためのイオン源であって、筒状のガス導入管を介して容器内に導入されたイオン化ガスと、当該容器内に放出されたイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器を有し、前記ガス導入管は、ガス供給管によって当該ガス導入管の内部空間に前記イオン化ガスを導入するように構成されるとともに、前記ガス導入管の内部空間に、前記イオン生成容器内で発生した中間生成物を冷却して捕捉する冷却捕捉部を有する着脱自在の冷却捕捉部材が設けられ、前記冷却捕捉部は、前記ガス導入管の内部空間の前記ガス供給管の供給側先端部の近傍で、当該ガス導入管の内壁面に接触しないように配置されているイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記冷却捕捉部材は、前記冷却捕捉部が、前記ガス導入管の内部空間において前記ガス供給管の供給側先端部より前記イオン生成容器側に配置される部分を有するイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記冷却捕捉部材は、前記冷却捕捉部が、前記ガス導入管の内部空間において前記ガス供給管の供給側先端部に対して前記イオン生成容器から離れる方向側に配置されているイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記冷却捕捉部材は、ねじ止めによって前記ガス導入管の前記イオン生成容器から離れる方向側の端部に着脱自在に固定されるように構成されているイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記冷却捕捉部材の冷却捕捉部が、棒状の部分の頂部に平面状の捕捉面が設けられているイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記冷却捕捉部材の冷却捕捉部は、棒状の部分の中腹部に溝状の退避部を有し、前記ガス導入管の内部空間に突出させた前記ガス供給管の供給側先端部が、前記退避部の溝内に入り込んで当該溝の前記イオン生成容器側の側部の陰に隠れるように配置されているイオン源である。  本発明はイオン源であって、前記イオン化ガスがフッ素系ガスであり、前記イオンが窒化アルミニウムから得られたアルミニウムイオンであるイオン源である。  本発明は、イオンビームを基板に照射して注入するためのイオン注入装置であって、上記いずれかのイオン源を有し、当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置である。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、ガス供給管によってイオン化ガスが導入されるガス導入管の内部空間にイオン生成容器内で発生した中間生成物を冷却して捕捉する冷却捕捉部を有する冷却捕捉部材が設けられていることから、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際、気体状態の中間生成物がガス導入管のガス供給管の供給側先端部及びその内壁面に固形状態で付着する量を極力減らし、これによりガス導入口が塞がれることを防止することができ、安定したイオンビーム電流を得ることができる。  その結果、従来技術と比較してイオン源のメンテナンスの周期を長くすることができる。【０００９】  また、本発明の冷却捕捉部材を、ねじ止めによってガス導入管に着脱自在に装着されるように構成すれば、人手によってメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図
【図２】本発明に係るイオン源の構成例を示す断面図
【図３】本実施の形態の要部を示す断面図
【図４】（ａ）〜（ｃ）：同実施の形態におけるガス導入管への冷却捕捉部材の装着方法を示す工程図
【図５】冷却捕捉部材の他の例を示す構成図
【図６】冷却捕捉部材の更なる他の例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。  図１は、本発明のイオン源を用いたイオン注入装置の全体を示す概略構成図である。
【００１２】  図１に示すように、本例のイオン注入装置１は、後述するイオン源１０と、走行室２と、質量分析装置３と、加速装置４と、走査装置５と、注入室６とが、これらの順に接続されて構成されている。  なお、このイオン注入装置１は、イオン源１０、走行室２、加速装置４、注入室６が、真空排気装置９ａ〜９ｄによってそれぞれ真空排気されるようになっている。
【００１３】  イオン源１０にはガス供給部１２が接続されており、ガス供給部１２が供給するガスをイオン化し、生成されたイオンをイオンビームとして走行室２の内部を走行させ、質量分析装置３の内部に入射させる。
【００１４】  質量分析装置３の内部では、イオンビーム中のイオンを質量分析し、所望の電荷質量比を有するイオンを通過させ、イオンビームとして、加速装置４に入射させる。  加速装置４では、イオンビーム中の正イオンを加速させて走査装置５に入射させ、走査装置５は、イオンビームの進行方向を制御しながら、注入室６の内部に入射させる。
【００１５】  注入室６の内部には、複数（ここでは二つ）の基板８が配置されており、上述した走査装置５によって、イオンビームは複数の基板８のいずれかの方向に向けられ、基板８の表面を一枚ずつ走査しながらイオンを照射することにより、基板８の内部にイオンが注入されるように構成されている。
【００１６】  図２は、本発明に係るイオン源の構成例を示す断面図である。  図２に示すように、本例のイオン源１０は、上述したイオン注入装置１（図１参照）内に配置されるもので、イオンを生成するイオン生成容器１１を有している。
【００１７】  このイオン生成容器１１は、金属材料からなるもので、例えば長方体の箱型形状に形成されている。  本実施の形態のイオン生成容器１１は、イオン放出（進行）方向Ｐに対して直交する方向にその長手方向を向けて配置されている。
【００１８】  そして、イオン生成容器１１のイオン放出方向Ｐの上流側には、例えば三フッ化リン（ＰＦ3）からなるイオン化ガスを供給するためのガス供給部１２が設けられている。  このガス供給部１２は、イオン生成容器１１のイオン放出方向Ｐの上流側に設けられイオン生成容器１１内にイオン化ガスを導入するガス導入管１３のガス導入口１３ａ（図３参照）に、ガス供給管１４を介して接続されている。
【００１９】  一方、イオン生成容器１１のイオン放出方向Ｐの下流側には、イオン生成容器１１内からイオンを放出するためのスリット１５が設けられている。
【００２０】  イオン生成容器１１内において、イオン放出方向Ｐと直交する方向の一方の壁部には、熱陰極による加熱によって熱電子を放出する熱電子放出部２０が設けられ、またイオン放出方向Ｐと直交する方向の他方の壁部には、熱電子放出部２０と対向するように設けられ、負の電位となるように構成された対向反射電極（リペラー）１６が設けられている。
【００２１】  熱電子放出部２０は、例えば有底円筒形状のカソード部２１と、カソード部２１の内部の背面側に設けられ電源２４に接続されたフィラメント２２とによって熱陰極が構成されている。ここで、カソード部２１は例えばタングステン（Ｗ）からなるものが用いられる。
【００２２】  一方、カソード部２１の周囲には、イオン原料部材２３が設けられている。  このイオン原料部材２３は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるもので、カソード部２１の周囲を取り囲み、カソード部２１によって加熱されるように設けられている。
【００２３】  このような構成において、ガス供給管１４からガス導入管１３のガス導入口１３ａ及び内部空間１３ｂ（図３参照）を介してイオン生成容器１１内にフッ素系ガス（ＰＦ3）を導入して当該容器内でプラズマを生成すると、窒化アルミニウムとフッ素系ガスとが反応してアルミニウム（Ａｌ）のイオンが発生するが、その反応過程において、中間生成物としてフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が気体状態として発生する。
【００２４】  この場合、上記反応が起こるためには、熱陰極であるフィラメント２２による加熱によってカソード部２１を加熱し、更にカソード部２１の加熱によってイオン原料部材２３が所定の温度に到達している必要がある。
【００２５】  なお、イオン生成容器１１の外部でスリット１５のイオン放出方向Ｐの下流側には、イオン生成容器１１内において生成されたイオンを引き出してイオンビームを生成する引出電極１７が設けられている。
【００２６】  図３は、本実施の形態の要部を示す断面図、図４（ａ）〜（ｃ）は、同実施の形態におけるガス導入管への冷却捕捉部材の装着方法を示す工程図である。  図３に示すように、本実施の形態の冷却捕捉部材３０は、例えばモリブデン（Ｍｏ）からなるガス導入管１３のイオン生成容器１１に対して離れる方向側の端部に、後述する取付部材３４と共に装着される。
【００２７】  冷却捕捉部材３０は、例えばステンレス等の金属からなるもので、一体的に形成されている。  この冷却捕捉部材３０は、例えば円柱形状のつまみ部３１と、雄ねじからなるねじ部３２と、例えば円柱形状の冷却捕捉部３３とが同心状に設けられて構成されている。
【００２８】  ここで、冷却捕捉部材３０のねじ部３２は、筒状（例えば円筒形状）のガス導入管１３の内壁部分でイオン生成容器１１に対して離れる方向側の端部に設けられた、ねじ部３２より内径の大きい収容部１３ｃ内に非接触状態で収容されるように形成されている。
【００２９】  また、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３は、その外径がガス導入管１３の内径より小さく、ガス導入管１３の内壁面に接触しないようにその寸法が設定されている。  そして、冷却捕捉部材３０をガス導入管１３に装着した場合に、冷却捕捉部３３が、ガス導入管１３の内部空間１３ｂにおいてガス導入口１３ａよりイオン生成容器１１側に配置される部分を有するように構成することが好ましい。
【００３０】   冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３は、以下に説明するように、フッ化アルミニウムを物理的に捕捉（排気）する機能を有し、その結果として、ガス導入口１３ａ内に設けられたガス供給管１４の供給側先端部１４ａ近傍における気体状態のフッ化アルミニウムの存在比率（分圧）を低下させる。  そして、これによりガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びガス供給管１４の内壁面へのフッ化アルミニウムの付着を阻止する役割を果たす。
【００３１】  ガス導入管１３の側部に設けた孔であるガス導入口１３ａと、ガス導入口１３ａ内に挿入したガス供給管１４とのはめあい関係は、例えばＪＩＳＢ０４０１−１に示されるすきまばめであり、ガス導入管１３の内部空間１３ｂの気密を保つ構造となっている。  この構造は装置構成を簡素にする効果をもたらすが、ガス導入管１３とガス供給管１４との間の熱抵抗が大きくなる。
【００３２】  すなわち、装置構成上ガス供給管１４は室温の雰囲気に暴露される面積が大きいことから、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａの温度は装置周囲の室温の影響が支配的になるのに対し、ガス導入管１３に設けた孔であるガス導入口１３ａの温度はイオン生成容器１１の温度の影響が支配的となる。
【００３３】  したがって、温度の影響だけを考慮すると、ガス導入管１３の内部空間１３ｂに流入したフッ化アルミニウムはガス導入口１３ａの内壁面には付着せず、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びガス供給管１４の内壁面に優先的に付着することになる。
【００３４】  しかし、本実施の形態では、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３が、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａと対向し、その頂部の捕捉面３０ａがガス供給管１４の供給側先端部１４ａよりイオン生成容器１１側に位置するようにその寸法が設定されている。
【００３５】  ここで、冷却捕捉部材３０の排熱部分は上記捕捉面３０ａに対して最も離れた側に位置するつまみ部３１であり、ガス導入管１３からつまみ部３１に対する熱は、後述する取付部材３４のねじ部３４ａ、３４ｂ並びにねじ部３２（図４（ａ）（ｂ）参照）を経由して流入し、また内部空間１３ｂの熱は冷却捕捉部３３からねじ部３２を経由してつまみ部３１に流入する。
【００３６】  この冷却捕捉部材３０のつまみ部３１は、装置周囲の室温の雰囲気に暴露されており自然対流により抜熱されることによって、冷却捕捉部３３の温度がガス導入管１３の内壁面の温度より低く、フッ化アルミニウムを捕捉可能な温度に保持されるように構成されている。したがって、本実施の形態の冷却捕捉部材３０には積極的な冷却機構は不要である。
【００３７】  そして、このような構成により、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａに対してイオン生成容器１１側に位置する冷却捕捉部３３の捕捉面３０ａ及びその側面が、ガス導入管１３の内部空間１３ｂに流入したフッ化アルミニウムを捕捉することができ、これによりガス供給管１４の供給側先端部１４ａ近傍におけるフッ化アルミニウムの存在比率（分圧）を低下させ、その結果、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びガス供給管１４の内壁面に対するフッ化アルミニウムの付着の進行速度を非常に遅くすることができる。
【００３８】  なお、本実施の形態の冷却捕捉部材３０は、公知のボルトを加工することにより、容易に作成することができる。
【００３９】  このような冷却捕捉部材３０をガス導入管１３に装着するには、まず、図４（ａ）（ｂ）に示すように、取付部材３４をガス導入管１３のイオン生成容器１１に対して離れる方向側の端部に装着する。  この取付部材３４は、例えばステンレス等の金属からなるもので、有底円筒形状に一体的に形成されている。
【００４０】  取付部材３４の縁部の内壁部分には、ガス導入管１３の外壁部分でイオン生成容器１１に対して離れる方向側の端部に設けられた雄ねじからなるねじ部１３ｄと噛み合うように形成された雌ねじからなるねじ部３４ａが設けられている。  また、取付部材３４の中心の底部には、上記冷却捕捉部材３０のねじ部３２と噛み合う雌ねじからなるねじ部３４ｂが設けられている。
【００４１】  その後、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３をガス導入管１３のイオン生成容器１１に対して離れる方向側の端部からその内部空間１３ｂに挿入し、冷却捕捉部材３０のねじ部３２を取付部材３４のねじ部３４ｂと噛み合わせて冷却捕捉部材３０をガス導入管１３に装着固定する（図４（ｂ）（ｃ）参照）。
【００４２】  このような構成を有する本実施の形態において、イオン原料部材２３を加熱して窒化アルミニウムを放出させるとともに、ガス供給管１４からフッ素系ガスをイオン生成容器１１内に導入してプラズマ処理を行うと、上述したように、窒化アルミニウムとフッ素系ガスとが反応してアルミニウム原子が生成され、電子衝撃によりアルミニウムイオンが発生する。
【００４３】  また、この反応過程において、中間生成物としてフッ化アルミニウム（ＡｌＦx）が気体状態で発生する。  このイオン化の際、イオン生成容器１１内の熱電子放出部２０の温度は２０００℃以上になり、上述したようにイオン生成容器１１内の温度の影響が支配的であるガス導入管１３の温度も６００℃程度まで上昇するため、ガス導入管１３の内壁面及びガス導入口１３ａには、フッ化アルミニウムは付着しない。
【００４４】  一方、ガス導入管１３のガス導入口１３ａ内に配置されたガス供給管１４の供給側先端部１４ａの温度は、上述したように装置周囲の室温の影響が支配的になるため、ガス導入管１３の内壁面の温度より低くなっている。  また、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３の温度は、ガス導入管１３の内壁面の温度より低く、フッ化アルミニウムを捕捉可能な温度に保持される。
【００４５】  しかし、上述したように、本実施の形態では、図３に示す如く、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３が、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａと対向し、冷却捕捉部３３の頂部の捕捉面３０ａがガス供給管１４の供給側先端部１４ａよりイオン生成容器１１側に位置することから、ガス導入管１３の内部空間１３ｂに流入したフッ化アルミニウムは、冷却捕捉部３３の捕捉面３０ａ及びその側面によって捕捉され、これによりガス供給管１４の供給側先端部１４ａ近傍におけるフッ化アルミニウムの存在比率（分圧）が低下し、その結果、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びガス供給管１４の内壁面に対するフッ化アルミニウムの付着の進行速度を非常に遅くすることができる。
【００４６】  そして、このような本実施の形態によれば、イオン源１０のイオン生成容器１１内において、アルミニウムイオンを生成する際、中間生成物として発生したフッ化アルミニウムの付着によってガス供給管１４が塞がれることを防止することができるので、安定したイオンビーム電流を得ることができる。  その結果、従来技術と比較してイオン源１０のメンテナンスの周期を長くすることができる。
【００４７】  なお、本発明の効果を更に詳述すると、以下のように捉えることもできる。  すなわち、ガス導入管１３の内部空間１３ｂに流入したフッ化アルミニウムがガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びガス供給管１４の内壁面に優先的に付着する原因が、ガス供給管１４の温度が装置周囲の室温の影響が支配的でガス導入管１３の内壁面の温度より低くなっていることにあるならば、ガス供給管１４自体を加熱し一定以上の温度にすることによってフッ化アルミニウムの付着を回避する構成を採用することも考えられる。
【００４８】  しかし、本発明のようなイオン源１０では、それ自体の電位を高圧とする必要があり、ガス供給管１４もその高圧電位となることから、通常行われるバンドヒータ等による配管加熱を行おうとすると、ガス供給管１４を加熱するためのヒータの通電回路の耐圧を確保する必要がある。ところが、汎用品でこのような耐圧を確保することは事実上不可能である。
【００４９】  また、ガス供給管１４を加熱した場合に配管全てを均一に加熱することは困難であるため、いずれかの部位で温度が低下してしまい、その結果、ガス供給管１４の内部でフッ化アルミニウムの付着による詰まりを発生させるおそれがある。
【００５０】  このような場合にはガス供給管１４内の付着物を除去することが非常に困難であるため、部品交換をせざるを得ない。  しかし、本発明によれば、以上のような不都合を避けることができる。
【００５１】  また、本実施の形態の冷却捕捉部材３０は、ねじ止めによってガス導入管１３に着脱自在に装着固定されるものであるため、人手によってメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００５２】  なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。  例えば、上記実施の形態においては、冷却捕捉部材３０の冷却捕捉部３３を円柱形状に形成したが、本発明はこれに限られず、冷却捕捉部３３の側面を湾曲させるように形成することもできる。
【００５３】  図５は、冷却捕捉部材の他の例を示す構成図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。  図５に示すように、本例のイオン源１０Ａの冷却捕捉部材３０Ａは、冷却捕捉部３３の長さが図３に示すものより短く形成されている。
【００５４】  そして、冷却捕捉部３３の頂部の捕捉面３０ａが、ガス導入管１３の内部空間１３ｂにおいて、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａに対してイオン生成容器１１から離れる方向側に配置されるようにその寸法が定められている。したがって、本例の冷却捕捉部３３は、ガス導入管１３の内部空間１３ｂにおいてガス供給管１４の供給側先端部１４ａと対向する位置には設けられていない。
【００５５】  さらに、本例では、ガス導入管１３のガス導入口１３ａ内において、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａが、ガス導入口１３ａの開口端部１３ｆに対して若干内側に位置するように設けられている（図３に示す例では、ほぼ面一である）。
【００５６】  このような構成を有する本例においては、ガス導入管１３の内部空間１３ｂの容積が図３に示す例に比べて大きくなっており、ガス導入管１３の内部空間１３ｂ内、特にガス導入口１３ａ内のガス供給管１４の供給側先端部１４ａ近傍における気体状態のフッ化アルミニウムの存在比率（分圧）が図３に示す例に比べて小さくなる。
【００５７】  さらに、本例においては、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａが、ガス導入口１３ａの開口端部１３ｆに対して若干内側に位置していることから、ガス導入管１３の内部空間１３ｂ内に流入した気体状態のフッ化アルミニウムは、冷却捕捉部材３０Ａの冷却捕捉部３３の頂部の捕捉面３０ａに固形状態で付着しやすくなり、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びその内壁面には、ほとんど付着しなくなる。
【００５８】  このような本例によれば、イオン源１０Ａのイオン生成容器１１内において、アルミニウムイオンを生成する際、中間生成物として発生したフッ化アルミニウムの付着によってガス供給管１４が塞がれることを防止することができるので、安定したイオンビーム電流を得ることができる。
【００５９】  その結果、従来技術と比較してイオン源１０Ａのメンテナンスの周期を長くすることができる。  特に本例においては、ガス導入管１３の内部空間１３ｂの容積が図３に示す例に比べて大きく、気体状態のフッ化アルミニウムの分圧がより小さいことから、イオン源１０Ａのメンテナンスの周期を更に長くすることができる。
【００６０】  図６は、冷却捕捉部材の更なる他の例を示す構成図である。  図６に示すように、本例のイオン源１０Ｂの冷却捕捉部材３０Ｂは、冷却捕捉部３３の長さが図３に示すものより長く形成され、その中腹部でガス導入管１３のガス導入口１３ａ内に配置されたガス供給管１４の供給側先端部１４ａと対向する位置に退避部３３ａが設けられている。
【００６１】  この退避部３３ａは、冷却捕捉部３３の他の部分の外径より小さな外径を有するように例えば円柱や角柱等の形状に形成され、これにより冷却捕捉部３３のガス供給管１４の供給側先端部１４ａと対向する位置において柱部分の全周にわたって溝状に設けられている。
【００６２】  ここで、退避部３３ａの溝は、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａの幅より若干幅広に形成されており、ガス導入口１３ａからガス導入管１３の内部空間１３ｂに突出させたガス供給管１４の供給側先端部１４ａが、退避部３３ａの溝内に入り込んで溝底部に近接するように配置されている。
【００６３】  この場合、ガス供給管１４の供給側先端部１４ａが、退避部３３ａの溝のイオン生成容器１１側の側部３３ｂの陰に隠れ、ガス導入管１３の開口部１３ｅ側から覗いた場合に直接見えない位置に配置することが好ましい。
【００６４】  このような本例によれば、ガス導入口１３ａからガス導入管１３の内部空間１３ｂに突出させたガス供給管１４の供給側先端部１４ａが、退避部３３ａの溝のイオン生成容器１１側の側部３３ｂの陰に隠れるように配置されていることから、イオン源１０Ｂのイオン生成容器１１内において、アルミニウムイオンを生成する際、中間生成物として発生したフッ化アルミニウムがガス供給管１４の供給側先端部１４ａ及びその内壁面に付着する量を極力減らし、これによりガス供給管１４が塞がれることを確実に防止することができるので、安定したイオンビーム電流を得ることができる。
【００６５】  最後に、本発明において、イオン生成容器、熱電子放出部の構成は上記実施の形態に限られず、種々の構成のものを用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】  １……イオン注入装置１０、１０Ａ、１０Ｂ…イオン源１１……イオン生成容器１２……ガス供給部１３……ガス導入管１３ａ……ガス導入口１３ｂ……内部空間１３ｃ……収容部１３ｄ……ねじ部１３ｅ……開口部１４……ガス供給管１４ａ…供給側先端部２０……熱電子放出部２１……カソード部２２……フィラメント２３……イオン原料部材３０、３０Ａ、３０Ｂ……冷却捕捉部材３１……つまみ部３２……ねじ部３３……冷却捕捉部３３ａ…退避部３４……取付部材３４ａ、３４ｂ……ねじ部 
【要約】  本発明は、イオン源のイオン生成容器内においてイオン化ガスとイオン原料を反応させてイオンを生成する際に発生した中間生成物がガス供給管の供給側先端部及び内壁面に付着する量を極力減少させる技術を提供する。本発明のイオン源は、筒状のガス導入管（１３）を介して容器内に導入されたイオン化ガスと、容器内に放出されたイオン原料を反応させてイオンを生成するイオン生成容器（１１）を有する。ガス導入管（１３）は、ガス供給管（１４）によってガス導入管（１３）の内部空間（１３ｂ）にイオン化ガスを導入するように構成される。ガス導入管（１３）の内部空間（１３ｂ）に、イオン生成容器（１１）内で発生した中間生成物を冷却して捕捉する冷却捕捉部（３３）を有する着脱自在の冷却捕捉部材（３０）が設けられている。冷却捕捉部（３３は、ガス導入管（１３）の内部空間（１３ｂ）のガス供給管（１４）の供給側先端部（１４ａ）の近傍で、ガス導入管（１３）の内壁面に接触しないように配置されている。【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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