(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンガンであって、
アノードと、
前記アノードに対向する内面と、前記アノードの上方であって、前記アノードに対応する位置に設けられたスリットと、前記内面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する内傾斜面とを有する磁極と、
少なくとも前記内面及び前記内傾斜面を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成され、前記磁極に対して脱着可能なカバーと、
を備え、
前記カバーは、前記磁極の前記内面を被覆する第１被覆部と、前記第１被覆部に繋がりかつ前記内傾斜面を被覆する第２被覆部とを備え、
前記磁極の前記内傾斜面は、前記内面の前記一端とは反対側に位置する内先端を有し、
前記イオンガンの上方から見た平面視において、前記カバーは、前記内先端から前記スリットに向けて突出する突出部を有するイオンガン。
【請求項２】
前記カバーの第２被覆部は、前記イオンガンの上方から見た方向に延びる面を有し、
前記スリットにおいて、互いに向かい合う前記第２被覆部の前記面は、平行である、
請求項１に記載のイオンガン。
【請求項３】
イオンガンであって、
アノードと、
前記アノードに対向する内面と、前記アノードの上方であって、前記アノードに対応する位置に設けられたスリットと、前記内面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する内傾斜面とを有する磁極と、
少なくとも前記内面及び前記内傾斜面を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成され、前記磁極に対して脱着可能なカバーと、
を備え、
前記カバーは、前記磁極の前記内面を被覆する第１被覆部と、前記第１被覆部に繋がりかつ前記内傾斜面を被覆する第２被覆部とを備え、
前記カバーの第２被覆部は、前記イオンガンの上方から見た方向に延びる面を有し、
前記スリットにおいて、互いに向かい合う前記第２被覆部の前記面は、平行であり、
前記磁極の前記内傾斜面は、前記内面の前記一端とは反対側に位置する内先端を有し、
前記イオンガンの上方から見た平面視において、前記内先端と前記第２被覆部の前記面とが一致する、
イオンガン。
【請求項４】
前記磁極は、前記内面の反対側にある外面と、前記外面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する外傾斜面とを有し、
前記カバーは、前記内面、前記内傾斜面、前記外面、及び前記外傾斜面を被覆する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のイオンガン。
【請求項５】
前記カバーを構成する前記材料は、カーボン、チタニウム、及び銅からなる群から選択される、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のイオンガン。
【請求項６】
前記カバーを構成する前記材料は、カーボンである、
請求項５に記載のイオンガン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンガンに関する。
本願は、２０１９年９月９日に日本に出願された特願２０１９−１６３７６３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンガンから引き出されたイオンビームを用いたプロセスが多用されており、種々の装置にイオンガンが搭載されている。一般的に、イオンガンは、磁極（陰極）に形成されたスリットとアノード（陽極）との間においてプラズマを生成し、スリットを通じてイオンビームを外部に引き出す構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１８７８４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、イオンガンの磁場強度を高めて、被処理体のエッチングレートの向上を図るプロセスが要求されている。しかしながら、このようなプロセスにおいては、プラズマによって磁極が消耗し易くなり、磁極のスリットの間隔（ギャップ）が広がり、放電電流が低下するといった問題がある。また、消耗した磁極を新しい磁極に交換する頻度が増加してしまい、メンテナンス性が劣るといった問題もある。さらに、磁極の消耗に伴って、磁極の材料に起因するコンタミネーションが発生し、イオンガンを用いるプロセスに悪影響を与えてしまうという問題もある。【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、磁極のスリットにおける磁極の消耗を抑制し、磁極の交換頻度の削減によりメンテナンス性を向上させ、かつ、磁極の材料に起因するコンタミネーションの発生を抑制することができるイオンガンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るイオンガンは、アノードと、前記アノードに対向する内面と、前記アノードの上方であって、前記アノードに対応する位置に設けられたスリットと、前記内面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する内傾斜面とを有する磁極と、少なくとも前記内面及び前記内傾斜面を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成され、前記磁極に対して脱着可能なカバーと、を備える。前記カバーは、前記磁極の前記内面を被覆する第１被覆部と、前記第１被覆部に繋がりかつ前記内傾斜面を被覆する第２被覆部とを備える。前記磁極の前記内傾斜面は、前記内面の前記一端とは反対側に位置する内先端を有する。前記イオンガンの上方から見た平面視において、前記カバーは、前記内先端から前記スリットに向けて突出する突出部を有する。
【０００８】
本発明の一態様に係るイオンガンにおいては、前記カバーの第２被覆部は、前記イオンガンの上方から見た方向に延びる面を有し、前記スリットにおいて、互いに向かい合う前記第２被覆部の前記面は、平行であってもよい。
【０００９】
本発明の一態様に係るイオンガンは、アノードと、前記アノードに対向する内面と、前記アノードの上方であって、前記アノードに対応する位置に設けられたスリットと、前記内面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する内傾斜面とを有する磁極と、少なくとも前記内面及び前記内傾斜面を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成され、前記磁極に対して脱着可能なカバーと、を備える。前記カバーは、前記磁極の前記内面を被覆する第１被覆部と、前記第１被覆部に繋がりかつ前記内傾斜面を被覆する第２被覆部とを備える。前記カバーの第２被覆部は、前記イオンガンの上方から見た方向に延びる面を有し、前記スリットにおいて、互いに向かい合う前記第２被覆部の前記面は、平行である。前記磁極の前記内傾斜面は、前記内面の前記一端とは反対側に位置する内先端を有し、前記イオンガンの上方から見た平面視において、前記内先端と前記第２被覆部の前記面とが一致する。
【００１１】
本発明の一態様に係るイオンガンにおいては、前記磁極は、前記内面の反対側にある外面と、前記外面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する外傾斜面とを有し、前記カバーは、前記内面、前記内傾斜面、前記外面、及び前記外傾斜面を被覆してもよい。【００１２】
本発明の一態様に係るイオンガンは、前記カバーを構成する前記材料は、カーボン、チタニウム、及び銅からなる群から選択されてもよい。特に、前記カバーを構成する前記材料は、カーボンであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の上記態様によれば、磁極のスリットにおける磁極の消耗を抑制し、磁極の交換頻度の削減によりメンテナンス性を向上させ、かつ、磁極の材料に起因するコンタミネーションの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るリニアイオンガンの概略構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリニアイオンガンの概略構造を示す図であって、図１が示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例１に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例２に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例３に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例を説明する実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係るイオンガンについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
以下の説明において、「平面視」とは、イオンガンの上方から見た平面を意味し、後述する図１又は図２が示す磁極３０の鉛直方向から見た平面を意味する。
また、以下の実施形態における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付しており、数量を限定しない。
【００１６】
（リニアイオンガン）
図１は、本発明の実施形態に係るリニアイオンガン（イオンガン）の概略構造を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、本発明の実施形態に係るリニアイオンガンの要部を示す図であり、磁極に形成されたスリットの周囲の部材を示す拡大断面図である。
【００１７】
図１に示すように、リニアイオンガン１０は、ヨーク２０と、磁極３０とを備える。ヨーク２０の内部には、アノード４０と、磁石５０と、絶縁部７０と、ガス供給装置Ｇとが配置されている（後述）。
磁極３０においては、アノード４０に対向する磁極３０の内面３２にカバー６０が取り付けられている（後述）。
【００１８】
リニアイオンガン１０は、グリッド電極等の引き出し電極を不要とする簡便な構成を有しており、１台のＤＣ電源（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）を用いてプラズマＰの発生とイオン加速によるイオンビームＢＭの発生とを行うことができる。また、リニアイオンガン１０は、熱フィラメントを有しないので、酸素雰囲気下においても長時間の稼働が可能で、低コスト、高い信頼性を有する。
なお、図１は、リニアイオンガン１０のみを示しているが、リニアイオンガン１０を移動させたり揺動させたりする移動装置がリニアイオンガン１０に接続されてもよい。リニアイオンガン１０を用いる装置に応じて、移動装置の構造は適宜選択される。
【００１９】
図１に示すように、リニアイオンガン１０は、直線部と曲線部とを有するトラック形状の開口１１を有する。開口１１の曲線部（コーナー部分）は、平面視において、例えば、２５ｍｍの曲率半径を有する。
【００２０】
（ヨーク）
ヨーク２０は、アノード４０、磁石５０、絶縁部７０、及びガス供給装置Ｇを囲む鉄製の枠状部材である。ヨーク２０で囲まれた領域は、磁極３０で覆われている。
【００２１】
（磁極）
磁極３０（陰極）は、平面視において、例えば、全長４００ｍｍ×幅ｌ００ｍｍ×高さ１０ｍｍの大きさを有する。磁極３０を構成する材料としては、強磁性体が好ましく用いられ、例えば、ＳＳ４００等の鋼、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼が用いられる。
図３に示すように、磁極３０は、アノード４０に対応する位置に設けられたスリット３１を有する。スリット３１は、開口１１に対応する位置に設けられている。
【００２２】
磁極３０は、締結部材によりヨーク２０に固定されている。締結部材による固定を解除することにより、磁極３０は、ヨーク２０から脱着可能である。具体的に、磁極３０は、開口１１の内側に位置する内側磁極３０Ｉと、開口１１の外側に位置する外側磁極３０Ｅとを有する。
内側磁極３０Ｉは、ヨーク２０に予め固定されている。その一方、外側磁極３０Ｅは、ヨーク２０から脱着可能である。内側磁極３０Ｉの固定状態が維持されたまま、締結部材による固定を解除することにより、外側磁極３０Ｅを取り外すことが可能である。
なお、磁極３０の構造として、内側磁極３０Ｉ及び外側磁極３０Ｅの各々が、ヨーク２０から独立的に脱着することが可能であってもよい。
また、図１は、外側磁極３０Ｅが１枚の板部材であることを示しているが、複数の板部材で外側磁極３０Ｅが構成されてもよい。この場合、複数の板部材の各々は、締結部材による固定を解除することにより、ヨーク２０から独立的に脱着することが可能である。
【００２３】
磁極３０は、アノード４０に対向する内面３２と、内面３２の反対側にある外面３３とを有する。さらに、磁極３０は、内面３２の一端からスリット３１に向けて延在しかつスリット３１の一部を形成する内傾斜面３８と、外面３３の一端からスリット３１に向けて延在しかつスリットの一部を形成する外傾斜面３５とを有する。
内傾斜面３８は、スリット３１に隣接する内面３２の端部３９（一端、下端）からスリット３１の中央に向けて上方斜めに延在する傾斜面であり、スリット３１の一部を形成している。
外傾斜面３５は、スリット３１に隣接する外面３３の端部３４（一端、上端）からスリット３１の中央に向けて下方斜めに延在する傾斜面であり、スリット３１の一部を形成している。
【００２４】
磁極３０の内傾斜面３８は、内面３２の端部３９（一端）とは反対側に位置する内先端３６を有する。換言すると、磁極３０の外傾斜面３５は、外面３３の端部３４（一端）とは反対側に位置する内先端３６を有する。つまり、内先端３６は、内傾斜面３８と外傾斜面３５とが接続される接続端である。
互いに対向する内先端３６の間の距離、すなわち、スリット３１の幅は、約３ｍｍ程度である。なお、スリット３１の幅は、この数値に限定されない。
【００２５】
（アノード）
アノード４０（陽極）は、磁石５０によって生成される磁場に対して略垂直方向に電界を生じさせるように、磁極３０の裏面から離間して配置されている。アノード４０には、不図示のＤＣ電源が接続されている。
アノード４０を構成する材料としては、非磁性体を用いることが好ましい。
アノード４０は、ヨーク２０の内部において、絶縁部７０に支持されている。
【００２６】
（磁石）
磁石５０は、ＳｍＣｏ（サマリウムコバルト）合金により構成されており、スリット３１の幅方向に磁場を発生させる。また、ＮｄＦｅ（ネオジウム鉄）が磁石５０に用いられてもよい。
【００２７】
（ガス供給装置）
ガス供給装置Ｇは、ヨーク２０の内部に設けられており、ＡｒやＯ２等のガスをヨーク２０内に供給する。ガス供給装置Ｇのガスは、ヨーク２０の内部を通じて、開口１１に向けて流動し、磁極３０のスリット３１とアノード４０との間におけるプラズマの生成に用いられる。
【００２８】
ヨーク２０やアノード４０の外周には、冷却水循環装置に接続された不図示の水冷パイプが設けられている。水冷パイプ内を冷却媒体が流動することで、磁極３０やアノード４０の変形が防止され、温度に依存せずにリニアイオンガン１０を安定して駆動することが可能となる。
【００２９】
（カバー）
カバー６０は、磁極３０の内面３２及び内傾斜面３８を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成されている。カバー６０は、磁極３０とは別体であり、締結部材により磁極３０に固定されている。締結部材による固定を解除することにより、カバー６０は、磁極３０から脱着可能である。
【００３０】
カバー６０は、磁極３０の内面３２を被覆する第１被覆部６１と、第１被覆部６１に繋がりかつ内傾斜面３８を被覆する第２被覆部６２とを備える。つまり、第１被覆部６１及び第２被覆部６２は、一体品である。
本実施形態において、第２被覆部６２は、アノード４０に対して鉛直方向に延びる鉛直面６３を有する。スリット３１において、互いに向かい合う鉛直面６３は、平行である。鉛直面６３は、スリット３１において開口１１に露出する。
また、リニアイオンガン１０の平面視において、磁極３０の内先端３６は、カバー６０の鉛直面６３に一致している。
【００３１】
カバー６０は、磁極材料に比べてエロージョンし難い材質で構成されていることが望ましい。カバー６０は、導電性かつ非磁性の材料で構成されており、具体的に、カバー６０を構成する材料は、カーボン、チタニウム、及び銅からなる群から選択される。特に、この材料としてカーボンを用いることが最も好ましい。
カバー６０として好適に用いられるカーボンの特性に関し、曲げ強さは、３４ＭＰａ〜７４ＭＰａであることが好ましく、引張強さは、２２ＭＰａ〜４８ＭＰａであることが好ましく、固有抵抗は、１１μΩ・ｍ〜１７．５μΩ・ｍであることが好ましく、ショア硬さは、５３〜８７であることが好ましい。このような特性を備えたカーボンを用いることで、本実施形態に適したカバー６０を形成することができる。
【００３２】
次に、以上のように構成されたリニアイオンガン１０の作用について説明する。
リニアイオンガン１０は、減圧雰囲気が維持されたチャンバ内に配置される。リニアイオンガン１０においては、ガス供給装置Ｇからアノード４０と磁極３０との間の空間にガスが供給された状態で、ＤＣ電源によりアノード４０と磁極３０との間に高周波電圧が印加される。これにより、図２に示すように、磁極３０とアノード４０との間にプラズマＰが発生し、開口１１からイオンビームＢＭが引き出される。
【００３３】
本実施形態によれば、開口１１においてスリット３１を構成する磁極３０の内傾斜面３８がカバー６０で覆われているので、磁極３０の内傾斜面３８はスリット３１の内部に露出していない。このため、スリット３１内で内傾斜面３８がプラズマに曝されることに起因する内傾斜面３８の消耗が抑制され、内傾斜面３８の消耗に起因するスリット３１の間隔（２つの内先端３６の間の距離）の増加を防ぐことができる。この結果、スリット３１において所定の間隔が維持され、放電電流の低下を防止することができる。また、磁極３０の寿命が延び、使用済みの磁極を新しい磁極に交換する頻度が減少し、メンテナンス性を向上することができる。さらに、磁極３０の消耗が抑制されることにより、磁極３０の材料に起因するコンタミネーションの発生を抑制することができ、イオンガンを用いるプロセスに悪影響を与えることがない。
【００３４】
本実施形態においては、カバー６０は、磁極材料に比べてエロージョンし難い材質で構成されており、カーボンで構成されている。カーボンは、一般的な磁極材料と比較して、スパッタ効率が約１／３であるため、カバー６０の材質として好適に用いることができる。
【００３５】
なお、リニアイオンガン１０の稼働時間が経過したとしても磁極３０の消耗を抑制することができるという効果が得られるが、その一方、カバー６０が犠牲的に消耗することになる。しかしながら、カバー６０は、磁極３０から容易に脱着することができ、カバー６０の交換が可能である。
【００３６】
（カバーの交換）
磁極３０において新旧のカバー６０を交換する際には、まず、ヨーク２０から外側磁極３０Ｅを外す。この状態において、外側磁極３０Ｅの内面３２に対してカバー６０は脱着可能となる。さらに、ヨーク２０から外側磁極３０Ｅが外された状態では、作業者は、内側磁極３０Ｉとアノード４０との間に作業者の手指を挿入することができる。このため、内側磁極３０Ｉの内面３２に対してカバー６０は脱着可能となる。
このため、使用済みのカバー６０を外側磁極３０Ｅ及び内側磁極３０Ｉから容易に取り外すことができる。その後、使用前の新しいカバー６０を外側磁極３０Ｅ及び内側磁極３０Ｉに容易に取り付けることができる。
また、内側磁極３０Ｉよりも外側磁極３０Ｅの磁力（磁束）が小さいため、ヨーク２０から外側磁極３０Ｅを脱着する作業を容易に行うことができる。
【００３７】
（実施形態の変形例）
次に、図４〜図６を参照し、本発明の実施形態の変形例に係るリニアイオンガンについて説明する。図４〜図６において、上述した実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。カバー６０の構造の点で、以下に説明する変形例は、上述した実施形態とは相違する。
【００３８】
（変形例１）
図４は、本発明の実施形態の変形例１に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
上述した実施形態においては、リニアイオンガン１０の平面視において磁極３０の内先端３６は第２被覆部６２の鉛直面６３に一致している構造について説明したが、内先端３６は鉛直面６３に一致しなくてもよい。
具体的に、変形例１では、カバー６０は、リニアイオンガン１０の平面視において内先端３６から開口１１の内部に向けて突出する突出部６４を有する。
【００３９】
本変形例１によれば、磁極３０の内先端３６とプラズマ発生領域との間に突出部６４が配置されているので、内先端３６がプラズマに曝されにくくなり、磁極３０の消耗を抑制する効果をさらに高めることができる。これによって、磁極３０の消耗に起因するスリット３１の間隔の増加を防ぐことができる。この結果、スリット３１において所定の間隔が維持され、放電電流の低下を防止することができ、磁極３０の寿命が延びる。
【００４０】
なお、突出部６４の突出量、すなわち、内先端３６から鉛直面６３（突出部６４の先端）までの距離は、リニアイオンガン１０のメンテナンスにおけるカバー６０の交換頻度と、開口１１を通じてリニアイオンガン１０の外部に流動するガス流量とに応じて、適宜決定される。
具体的に、突出部６４の突出量が増加すると、カバー６０の交換頻度を減らすことができるが、その一方、開口１１の開口面積が小さくなり、コンダクタンスが減少し、開口１１を流動するガス流量が低下する。これに対し、突出部６４の突出量が減少すると、カバー６０の交換頻度は増えるが、開口１１の開口面積が大きくなり、コンダクタンスが増加し、開口１１を流動するガス流量が増加する。
すなわち、突出部６４の突出量と、リニアイオンガン１０に要求されるガス流量とは、トレードオフの関係にある。この関係を考慮して、突出部６４の突出量が決定される。
【００４１】
（変形例２）
図５は、本発明の実施形態の変形例２に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
上述した実施形態及び変形例１においては、カバー６０が鉛直面６３を有する場合について説明したが、カバー６０は、必ずしも鉛直面６３を有する必要はない。
図５に示すように、カバー６０の第２被覆部６２は、リニアイオンガン１０の平面視において内先端３６から開口１１の内部に向けて突出する突出部６４を有するとともに、内傾斜面３８に平行な傾斜面を有してもよい。この場合、第２被覆部６２の傾斜面は、スリット３１において開口１１に露出する。
【００４２】
本変形例２によれば、磁極３０の内先端３６とプラズマ発生領域との間に突出部６４が配置されているので、内先端３６がプラズマに曝されにくくなり、磁極３０の消耗を抑制する効果をさらに高めることができる。これによって、磁極３０の消耗に起因するスリット３１の間隔の増加を防ぐことができる。この結果、スリット３１において所定の間隔が維持され、放電電流の低下を防止することができ、磁極３０の寿命が延びる。
なお、変形例１と同様に、突出部６４の突出量と、リニアイオンガン１０に要求されるガス流量とは、トレードオフの関係にあるため、この関係を考慮して、突出部６４の突出量が決定される。
【００４３】
（変形例３）
図６は、本発明の実施形態の変形例３に係るリニアイオンガンの要部を示す拡大断面図である。
上述した実施形態及び変形例１、２においては、磁極３０の内面３２が第１被覆部６１で被覆され、かつ、内傾斜面３８が第２被覆部６２で被覆された構造について説明したが、カバー６０は、少なくとも内面３２及び内傾斜面３８を覆っていればよく、カバー６０は、外面３３及び外傾斜面３５を覆ってもよい。
【００４４】
図６に示すように、カバー６０は、内面３２を被覆する第１被覆部６１、内傾斜面３８を被覆する第２被覆部６２、外面３３を被覆する第３被覆部６６、及び外傾斜面３５を被覆する第４被覆部６７を備える。第４被覆部６７は、第３被覆部６６に繋がっている。第３被覆部６６及び第４被覆部６７は、一体品であり、締結部材により磁極３０に固定されている。締結部材による固定を解除することにより、第３被覆部６６及び第４被覆部６７は、磁極３０から脱着可能である。
第１被覆部６１及び第２被覆部６２は、下カバーを構成する。第３被覆部６６及び第４被覆部６７は、上カバーを構成する。下カバーと上カバーとは互いに別体であり、下カバーと上カバーの各々は、磁極３０に固定される。
【００４５】
本変形例３によれば、上述した実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、外面３３及び外傾斜面３５における磁極３０の消耗を抑制することができる。
なお、図６に示す構造においては、鉛直面６３に突出部６４が設けられてもよいし、第４被覆部６７の鉛直面に突出部が設けられてもよい。また、変形例２に示した突出部６４が変形例３に適用されてもよい。
ただし、上述したように、突出部６４の突出量と、リニアイオンガン１０に要求されるガス流量とは、トレードオフの関係にあるため、この関係を考慮して、突出部６４の突出量が決定される。
【００４６】
上述した実施形態及び変形例１〜３においては、互いに向かい合うとともに線対称（スリットの中央線に対する線対称）に配置された２つの内傾斜面３８及び２つの外傾斜面３５がスリット３１の内部に設けられている。換言すると、この構造では、内先端３６を頂点とする互いに向かい合う２つの角部がスリット３１の内部に位置する。
【００４７】
このような線対称の構造では、スリット３１の内部において磁極３０が消耗したとしても、線対称の形状（相似関係）が維持されるので、放電電流が低下せず、かつ、放電電流の安定した推移（経時的変化）が保たれる。
【００４８】
形状の相似関係が保たれるということは、スリット３１の内部に発生する磁束密度の状況（変化）がスリット３１の間隔のみに依存することと、ほぼ同義である。このことは、スリット３１の内部における磁極３０の表面形状の変化に起因する磁束分布の変動が生じないことを意味する。
【００４９】
本発明者は、スリット３１の間隔と、スリット３１の内部における磁極３０の表面形状の変化とについて、双方の寄与度の評価をシミュレーションによって確認した。
その結果、イオン電流の安定化を目的とした場合、スリット３１の間隔の変化よりも、スリット３１の内部における互いに対向する磁極３０の形状の相似関係を保つことが、イオン電流の安定化を実現する上で、支配的な要因であるという結果が得られた。この評価結果は、後述する実施例（実験結果）に整合することが確認された。
【実施例】
【００５０】
次に、図７を参照し、実施例を参照して、本発明の効果をより具体的に説明する。
図７は、従来のリニアイオンガンを示す比較例と、上述した実施形態に係るカバーが適用されたリニアイオンガンを示す実施例とを比較したグラフであって、運転時間（稼働時間）の経過に伴う放電電流の経時的変化を示している。図７において、横軸は、リニアイオンガンの運転時間を示しており、縦軸は、放電電流の変化を示している。具体的に、放電電流の変化とは、運転時間が０時間の場合を基準（１、１００％）とした、放電電流の相対的な変化量を意味する。【００５１】
（比較例）
比較例のリニアイオンガンにおいては、磁極のスリットにカバーが設置されていない構造、即ち、スリットにおいて磁極の構成部材が露出した構造が適用されている。
比較例においては、運転開始の直後から、放電電流は顕著に低下した。その後、運転時間が７．５時間に達するまで、放電電流は徐々に低下した。運転時間が７．５時間を経過した後においても、放電電流が低下する現象は続いた。運転時間が１７時間に達すると、放電電流の変化量は０．８となり、運転開始前に比べて約２０％だけ放電電流が低下した。また、運転時間が１７時間に達した後、比較例のリニアイオンガンにおける磁極の消耗を確認したところ、本実施形態の磁極３０の内先端３６に相当する部分において、消耗を起因とする形状変化が生じていることが確認された。【００５２】
（実施例）
本実施例のリニアイオンガンにおいては、上述した実施形態（図３）に示す構造が適用されている。
本実施例においては、運転開始から運転時間が５時間に達するまで、放電電流は徐々に低下したが、比較例に示すような放電電流の顕著な低下は見られなかった。運転時間が５時間を超えると、放電電流の低下は見られず、放電電流は安定した。運転時間が１７時間に達すると、放電電流の変化量は０．９となり、運転開始前に比べて約１０％だけ放電電流が低下した。【００５３】
比較例と実施例とを比較すると、運転時間が１７時間経過した後では、実施例は放電電流の低下を比較例に対して約１０％だけ抑制できることが明らかとなった。即ち、上記実施形態に示すカバー６０を磁極３０に設置する構造は、放電電流の低下の抑制に寄与する。【００５４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、磁極のスリットにおける磁極の消耗を抑制し、磁極の交換頻度の削減によりメンテナンス性を向上させ、かつ、磁極の材料に起因するコンタミネーションの発生を抑制することができるイオンガンに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  リニアイオンガン（イオンガン）、１１  開口、２０  ヨーク、３０  磁極、３０Ｅ  外側磁極（磁極）、３０Ｉ  内側磁極（磁極）、３１  スリット、３２  内面、３３  外面、３４、３９  端部、３５  外傾斜面、３６  内先端、３８  内傾斜面、４０  アノード、５０  磁石、６０  カバー、６１  第１被覆部（カバー）、６２  第２被覆部（カバー）、６３  鉛直面、６４  突出部、６６  第３被覆部（カバー）、６７  第４被覆部（カバー）、７０  絶縁部、ＢＭ  イオンビーム、Ｇ  ガス供給装置、Ｐ  プラズマ。
【要約】
本発明のイオンガンは、アノードと、前記アノードに対向する内面と、前記アノードに対応する位置に設けられたスリットと、前記内面の一端から前記スリットに向けて延在しかつ前記スリットの一部を形成する内傾斜面とを有する磁極と、少なくとも前記内面及び前記内傾斜面を被覆し、導電性かつ非磁性の材料で構成され、前記磁極に対して脱着可能なカバーとを備える。【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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【図７】
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