KR100548930B1

KR100548930B1 - Ion source

Info

Publication number: KR100548930B1
Application number: KR1020030024993A
Authority: KR
Inventors: 마에노슈이치
Original assignee: 닛신덴키 가부시키 가이샤
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1263080C; JP2003317640A; KR20030084630A; CN1453818A; TWI225658B; TW200402749A; JP3575472B2

Abstract

본 발명의 이온원은 필라멘트(12)의 일부분으로 적어도 원료가스(4)를 구성하는 원소(5)(예를들어 붕소)가 액상(液相)으로 존재하는 온도가 되는 부분(13)의 둘레를 필라멘트(12)와의 사이에 간극을 두고 둘러싸는 커버부재(22)를 구비하고 있다.The ion source of the present invention is a part of the filament 12, the circumference of the portion 13 at which the element 5 constituting the source gas 4 (for example, boron) is at a temperature at which the liquid phase is present in the liquid phase. The cover member 22 which surrounds the space | interval with the filament 12 at intervals is provided.

Description

Ion Source {ION SOURCE}

도 1은 본 발명에 관한 이온원의 일예를 전원과 함께 도시하는 개략단면도이다.1 is a schematic sectional view showing an example of an ion source according to the present invention with a power supply.

도 2에 도 1안의 커버부재 부근의 보다 구체예를 확대하여 도시하는 단면도이다.It is sectional drawing which expands and shows the specific example of the vicinity of the cover member of FIG. 1 in FIG.

도 3은 종래의 이온원의 일예를 전원과 함께 도시하는 개략단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional ion source with a power supply.

본 발명은 이온주입 또는 이온도핑을 위한 장치에 이용되는 것으로, 원료가스가 도입되는 플라즈마 생성용기내에 열전자 방출용의 필라멘트를 갖는 이온원에 관한 것이다. 구체적으로는 원료가스에 포함되는 원소에 의한 필라멘트의 열화를 억제하여 필라멘트의 수명을 늘리기 위한 이온원에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in an apparatus for ion implantation or ion doping, and relates to an ion source having a filament for hot electron emission in a plasma generation vessel into which a source gas is introduced. Specifically, the present invention relates to an ion source for suppressing deterioration of filaments due to elements contained in source gas and increasing the life of the filaments.

이런 종류의 이온원의 종래예를 전원과 함께 도 3에 도시한다. 상기 이온원은 원료가스(4)가 도입되는 플라즈마 생성용기(2)안에 2개의 전류도입단자(8)를 사용하여, 열전자 방출용의 U자모양을 한 필라멘트(12)를 그 단부(12b)로 지지한 구조를 하고 있다. 각 전류도입단자(8)와 상기 플라즈마 생성용기(2)와의 사이는 절연물(10)에 의해 절연되고 있다. 상기 플라즈마 생성용기(2)의 개구부 부근에는 플라즈마 생성용기(2)내의 플라즈마(6)로부터 전계의 작용으로 이온빔(16)을 꺼내는 인출전극계(14)가 설치되어 있다. 필라멘트(12)는 통상은 고융점 금속으로 이루어진다. 예를들어 텅스텐 또는 텅스텐 합금 등의 텅스텐계 재료로 이루어진다.A conventional example of this kind of ion source is shown in FIG. 3 together with a power supply. The ion source uses two current introduction terminals 8 in the plasma generating vessel 2 into which the source gas 4 is introduced, and the end portion 12b of the U-shaped filament 12 for hot electron emission. I supported the structure. The insulator 10 is insulated between the current introduction terminal 8 and the plasma generation vessel 2. In the vicinity of the opening of the plasma generation vessel 2, an extraction electrode system 14 is provided which takes out the ion beam 16 from the plasma 6 in the plasma generation vessel 2 by the action of an electric field. The filament 12 is usually made of a high melting point metal. For example, it is made of a tungsten-based material such as tungsten or tungsten alloy.

원료가스(4)는 이온빔(16)으로서 이온원으로부터 인출하고 자 하는 원소를 포함하는 가스이다. 예를들어 붕소 또는 붕소의 화합물(즉 붕화물, 예를들어 B2H6, BF3과 같은 붕소를 포함하는 가스이다. 또한 이 명세서에 「가스」는 증기를 포함한 넓은 의미에서 사용하고 있다. 이 이온원의 동작예를 설명한다. 진공에 배기되는 플라즈마 생성용기(2)내에 원료 가스(4)를 도입하면서 필라멘트 전원(18)에 의해 필라멘트(12)에 전류를 흐르게 하여 필라멘트(12)를 고온으로 가열함과 동시에 필라멘트(12)의 일단측과 플라즈마 생성용기(2)와의 사이에 아크전원(20)으로부터 아크방전 전압을 인가한다. 필라멘트(12)로부터 방출된 열전자가 플라즈마 생성용기(2)를 행해 가속되는 동안에 원료가스(4)와 충돌한다. 상기 열전자가 충돌한 원료가스(4)는 전리되고, 플라즈마 생성용기(2)내에 원료가스(4)의 플라즈마 (6)가 생성된다. 그리고 상기 플라즈마(6)로부터 상기 인출전극계(14)에 의해 이온빔(16)이 인출된다. 원료가스(4)가 붕소 또는 붕소화합물은 붕소를 포함하는 이온빔(16)이 인출된다.The source gas 4 is a gas containing an element to be extracted from the ion source as the ion beam 16. For example, it is a gas containing boron or a compound of boron (ie boron, for example, boron such as B2H6, BF3. In addition, "gas" is used herein in a broad sense including steam. An example of operation will be described: The filament 12 is heated to a high temperature by causing a current to flow through the filament 12 by the filament power source 18 while introducing the source gas 4 into the plasma generating vessel 2 exhausted by vacuum. At the same time, an arc discharge voltage is applied from the arc power source 20 between the one end side of the filament 12 and the plasma generation vessel 2. The hot electrons emitted from the filament 12 perform the plasma generation vessel 2 to accelerate. The raw material gas 4 collides with the raw material gas 4. The raw material gas 4 in which the hot electrons collide is ionized, and the plasma 6 of the raw material gas 4 is generated in the plasma generating container 2. Then, the plasma ( 6) from above The ion beam 16 is taken out by the extraction electrode system 14. As for the source gas 4, the ion beam 16 which contains boron or boron compound is taken out.

상기 이온원에 있어서는 그 운전에 따라(더욱 구체적으로는 플라즈마(6)의 생성에 따라) (a) 각 전류도입단자(8)의 플라즈마(6)와의 접촉부분 및 (b) 필라멘트(12)의 전류도입단자(8)에 의한 지지부 근방에 도 3에 도시하는 예와 같이 원료가스(4)를 구성하는 원소(5)(예를들어 붕소)가 퇴적된다. 이 퇴적한 원소(5)는 그 대부분은 고상(固相)이다. 필라멘트측 선단부분에서는 상기 퇴적한 원소(5)는 액상이다.In the ion source according to its operation (more specifically, according to the generation of the plasma 6), (a) the contact portion with each of the current introduction terminals 8 with the plasma 6 and (b) the filaments 12 The element 5 (for example, boron) which comprises the raw material gas 4 is deposited in the vicinity of the support part by the electric current introduction terminal 8 like the example shown in FIG. Most of this deposited element 5 is in a solid phase. At the filament side end portion, the deposited element 5 is liquid.

이를 상기 원소(5)로서 붕소를 예로 상세하게 설명한다. 필라멘트(12)의 열은 전류도입단자(8)를 거쳐 빠져나간다. 따라서 필라멘트(12)의 선단부근(12a)에서 가장 높고(예를들어 3000℃ 이상), 거기서 부터 양 전류도입단자(8)를 향해 온도가 저하하는 온도구배가 존재한다. 그리고 필라멘트(12)의 전류도입단자(8)에 의한 지지부 근방에서는 원료가스(4)를 구성하는 붕소(5)가 액상으로 존재하는 온도가 되는 부분(13)이 존재한다. 이 부분(13)에서 붕소의 융점(2080℃)근방의 온도가 된다. 이 부분(13)보다도 필라멘트 선단측은 붕소의 융점보다도 높은 온도가 된다. 특히 필라멘트의 선단부근(12a)에서는 붕소의 융점보다도 훨씬 높은 온도가 되므로 붕소는 퇴적시킬 수 없다. 필라멘트(12)의 전류도입단자(8)에 의한 지지부 근방의 상기 부분(13)보다도 전류도입단자(8)측에서는 그 온도가 붕소의 융점보다도 낮기 때문에 붕소는 고상으로 퇴적한다.This will be described in detail with boron as the element (5). The heat of the filament 12 exits through the current introduction terminal 8. Therefore, there is a temperature gradient that is the highest (for example, 3000 ° C. or higher) at the tip portion 12a of the filament 12, and the temperature decreases therefrom toward both current introduction terminals 8. In the vicinity of the support part by the current introduction terminal 8 of the filament 12, there is a portion 13 at which the boron 5 constituting the source gas 4 becomes a temperature at which the liquid phase exists. In this part 13, it becomes the temperature near melting | fusing point (2080 degreeC) of boron. The filament tip side is higher than the melting point of boron than this portion 13. In particular, in the vicinity of the tip 12a of the filament, since the temperature is much higher than the melting point of boron, boron cannot be deposited. Since the temperature is lower than the melting point of boron on the side of the current introduction terminal 8 than the portion 13 near the support portion of the filament 12 by the current introduction terminal 8, boron is deposited in a solid phase.

상기 부분(13)에서는 붕소는 액상이다. 상기 액상의 붕소가 필라멘트(12)의 조직내에 침투(환언하면 침입)하여 필라멘트(12)를 열화시킨다. 그에 따라 필라멘트(12)의 수명이 짧아진다. 또한 상기 부분(13)보다도 전류도입단자(8)측의 부분에서는 붕소는 고상으로 퇴적한다. 따라서 필라멘트(12)로 붕소가 침투하고, 필라멘트를 열화시키는 일은 없다. 액상의 붕소가 필라멘트에 부착하는 것이 본 출원의 해결해야 할 문제이다. 상기와 같이 원료가스(4)를 구성하는 원소(5)가 필라멘트(12)에 액상으로 부착함으로써 필라멘트(12)의 조직내에 원소(5)가 침투한다. 그에 따라 필라멘트(12)를 열화시키는 문제는 상기 원소(5)로서 붕소, 필라멘트 (12)의 재료로서 텅스텐계 재료의 조합인 경우가 특히 많지만 그 이외의 조합인 경우에도 존재한다.In the portion 13 boron is liquid. The liquid boron penetrates (in other words, penetrates) the tissue of the filament 12 to deteriorate the filament 12. As a result, the life of the filament 12 is shortened. Further, in the portion on the current introduction terminal 8 side than in the portion 13, boron is deposited in a solid phase. Therefore, boron penetrates into the filament 12 and it does not deteriorate filament. The attachment of liquid boron to the filaments is a problem to be solved in the present application. As described above, the element 5 constituting the raw material gas 4 adheres to the filament 12 in the liquid phase so that the element 5 penetrates into the structure of the filament 12. Accordingly, the problem of deteriorating the filament 12 is particularly a combination of boron as the element 5 and a tungsten-based material as the material of the filament 12, but also exists in other combinations.

본 발명의 목적은 원료가스에 포함되는 원소가 필라멘트의 조직내에 침투하여 필라멘트를 열화시키는 것을 억제하여 필라멘트의 수명을 늘리는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to increase the life of the filament by inhibiting the element contained in the raw material gas penetrates into the structure of the filament to deteriorate the filament.

본 발명의 이온원은 상기 필라멘트의 일부분으로서 적어도 상기 원소가스를 구성하는 원소가 액상으로 존재하는 온도가 되는 부분의 둘레를 필라멘트와의 사이에 간극을 두고 둘러싸는 커버부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The ion source of the present invention is provided with a cover member which surrounds at least a portion of the filament with a gap between the filament and at least a portion at which the element constituting the element gas becomes a temperature at which the element gas is present in the liquid phase. Doing.

원료가스는 예를들어 붕소를 포함하는 가스이다. 그 경우는 상기 원료가스에 포함되는 원소는 붕소이다. 필라멘트는 예를들어 텅스텐계 재료로 이루어진다.The source gas is, for example, a gas containing boron. In that case, the element contained in the source gas is boron. The filaments are made of tungsten based materials, for example.

상기 구성에 의하면 원료가스를 구성하는 원소(예를들어 붕소)가 액상으로 존재하는 온도가 되는 부분의 둘레는 적어도 커버부재로 둘러싸여 있으므로 이 커버부재가 장해가 되어 플라즈마 생성용기내에서 생성된 플라즈마 안의 상기 원소는 상기 액상온도가 되는 부분에는 도달하기 어렵고 거기에 부착되기 어려워진다. 그 결과 필라멘트에 액상으로 부착하는 상기 원소를 감소시킬 수 있으므로 이 원소가 필라멘트의 조직내에 침투하여 필라멘트를 열화시키는 것을 억제하여 필라멘트의 수명을 연장할 수 있다.According to the above configuration, since the circumference of the portion at which the element constituting the source gas (for example, boron) becomes the liquid temperature is surrounded by at least the cover member, the cover member is disturbed and the inside of the plasma generated in the plasma generating vessel is prevented. The element is hard to reach a portion at which the liquidus temperature is reached and becomes difficult to adhere to it. As a result, the element adhering to the filament in the liquid phase can be reduced, thereby preventing the element from penetrating into the structure of the filament and degrading the filament, thereby extending the life of the filament.

도 3에 도시한 종래예와 동일 또는 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 다음에서는 이 종래예와의 상위점을 주로 설명한다. 여기서는 주로 원료가스(4)는 상술과 같은 붕소를 포함하는 가스이며, 필라멘트(12)는 상술과 같은 텅스텐계 재료로 이루어지는 경우를 예로 설명한다.The same code | symbol is attached | subjected to the part same or equivalent to the conventional example shown in FIG. The following will mainly describe differences from the conventional example. Here, the case where the raw material gas 4 is a gas containing boron as mentioned above, and the filament 12 is made of the above-mentioned tungsten-type material is demonstrated as an example.

이 이온원에서는 상기 필라멘트(12)의 양 단부(12b)를 각각 지지하는 각 전류도입단자(8)의 선단으로부터 이 선단근방에 있어 원료가스(4)를 구성하는 원소(붕소)(5)가 액상으로 존재하는 온도(환언하면 붕소의 융점근방의 온도)가 되는 상기 부분(13)(도면에서 동그라미로 둘러싼 부분) 및 그보다도 약간 앞 부분에 걸친 필라멘트(12)를 이 필라멘트(12)와의 사이에 간극을 두고 각각 둘러싸는 2개의 커버부재(22)를 구비하고 있다. 이 예에서 각 커버부재(22)를 상기 부분(13)의 둘레를 둘러쌀 뿐만 아니라 상기와 같은 긴 구조로 하고 있는 이유는 후술한다.In this ion source, elements (boron) 5 constituting the source gas 4 in the vicinity of the tip end from the tip of each current introduction terminal 8 supporting each end 12b of the filament 12 Between the filament 12 and the portion 13 (circled portion in the drawing), which is the temperature present in the liquid phase (in other words, the temperature near the melting point of boron), and the filament 12 which extends slightly ahead of the portion thereof. Two cover members 22 are provided, each having a gap therebetween. The reason why each cover member 22 in this example not only surrounds the circumference of the portion 13 but also has such a long structure is described later.

각 커버부재(22)가 필라멘트(12) 사이에 간극을 두고 둘러싸는 것은 가령 각 커버부재(22)가 필라멘트(12)에 접촉하고 있으면 이 커버부재(22)를 거쳐 필라멘트(12)의 열이 빠져나가므로 단순히 각 전류도입단자(8)를 연장한 것과 큰 차가 없어지고, 상기 부분(13)이 각 커버부재(22)의 선단보다도 더욱 앞쪽으로 이동하여 이 부분(13)을 커버부재(22)로 둘러싸는 것이 곤란하게 되기 때문이다.Surrounding each cover member 22 with a gap between the filaments 12 is, for example, if each cover member 22 is in contact with the filament 12, the heat of the filament 12 through the cover member 22 As it exits, there is no big difference from simply extending each current-carrying terminal 8, and the portion 13 moves further forward than the tip of each cover member 22 to move the portion 13 to the cover member 22. It is because it becomes difficult to surround with).

각 커버부재(22)는 통모양의 것, 보다 구체예로서는 원통모양의 것이다. 각 커버부재(22)의 재질은 필라멘트(12)에 의한 가열에 견디는 것으로 한다. 예를들어 각 커버부재(22)는 가열시의 필라멘트(12)의 최고온도보다도 융점이 높은 고융점 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. 그와 같은 것의 일예로서 탄탈이 예로 들어진다. 또는 세라믹등의 절연물로 형성해도 된다. 각 커버부재(22)는 도전물제나 절연물제라도 된다.Each cover member 22 is cylindrical, More specifically, it is cylindrical. The material of each cover member 22 shall withstand the heating by the filament 12. For example, each cover member 22 is preferably formed of a high melting point metal having a higher melting point than the maximum temperature of the filament 12 during heating. Tantalum is an example of such a thing. Or you may form with insulators, such as a ceramic. Each cover member 22 may be made of a conductive material or an insulating material.

이 이온원에 의하면 적어도 원료가스(4)를 구성하는 붕소(5)가 액상으로 존재하는 온도가 되는 부분(13)의 둘레가 커버부재(22)로 둘러싸인다. 따라서 이 커버부재(22)가 장해가 되어 플라즈마 생성용기(2)내에서 생성된 플라즈마(6)안의 붕소는 상기 액상온도가 되는 부분(13)에는 도달하기 어렵고, 거기에 부착하기 어려워진다. 그 결과 필라멘트(12)에 액상으로 부착하는 붕소를 현저히 감소시킬 수 있게 된다.According to this ion source, the cover member 22 is surrounded by the circumference | surroundings of the part 13 which becomes the temperature which at least the boron 5 which comprises the source gas 4 exists in a liquid phase. Therefore, boron in the plasma 6 generated in the plasma generation vessel 2 due to the cover member 22 is difficult to reach the portion 13, which becomes the liquidus temperature, and becomes difficult to adhere thereto. As a result, boron adhering to the filament 12 in the liquid phase can be significantly reduced.

이를 상세하게 설명하면 플라즈마(6)안의 붕소(5)는 도 1과 같이 각 전류도입단자(8)의 플라즈마(6)와의 접촉부분 및 각 커버부재(22)의 외면에는 온도가 낮기 때문에 고상(固相)으로 퇴적한다. 그러나 각 커버부재(22)안에는 필라멘트(12)와의 사이의 간극을 지나는 경로밖에 없기 때문에 플라즈마(6)안의 붕소는 들어가기 어렵다. 또 커버부재(22)의 안쪽에 있는 상기 부분(13)에는 붕소는 거의 도달하지 않는다. 따라서 커버부재(22)는 상기 부분(13)의 둘레뿐만 아니라 이 실시예와 같이 상기 부분(13)보다도 어느 정도 앞 부분까지 둘러싸는 길이의 것으로 해 두는 것이 바람직하다. 또 커버부재(2)의 내벽과 필라멘트(12)와의 사이의 간극은 예를들어 1~2mm정도로 하는 것이 바람직하다.In detail, since the boron 5 in the plasma 6 has a low temperature at the contact portion with the plasma 6 of each current introduction terminal 8 and the outer surface of each cover member 22 as shown in FIG. It is deposited in phase. However, in each cover member 22, since there is only a path passing through the gap between the filaments 12, boron in the plasma 6 is difficult to enter. In addition, boron hardly reaches the portion 13 inside the cover member 22. Therefore, it is preferable that the cover member 22 is not only the circumference of the said part 13, but also the length which encloses to the part before the said part 13 to some extent like this embodiment. The gap between the inner wall of the cover member 2 and the filament 12 is preferably about 1 to 2 mm, for example.

또 각 전류도입단자(8)의 선단과 커버부재(22)와의 사이는 떨어져 있어도 좋지만 그렇게 하면 양자(8)(22) 사이의 공간을 거쳐 상기 부분(13)에 붕소가 도달하기 쉬워지므로 이 실시예와 같이 양자(8)(22)를 접속하여 양자(8)(22)에 공간이 생기지 않도록 해 두는 것이 바람직하다. 또한 그렇게 하면 각 전류도입단자(8)에 의해 각 커버부재(22)를 지지할 수 있기 때문에 각 커버부재(22)의 지지도 용이하게 된다.The tip of each current-carrying terminal 8 may be separated from the cover member 22. However, since the boron easily reaches the portion 13 through the space between the protons 8 and 22, this is achieved. It is preferable to connect the quantum 8 and 22 so that a space does not arise in the quantum 8 and 22 as in the example. In addition, since each cover member 22 can be supported by each current introduction terminal 8, support of each cover member 22 is also easy.

이 이온원에서는 상기와 같은 작용에 의해 필라멘트(12)에 액상으로 부착하는 붕소를 감소시킬 수 있다. 따라서 이 붕소가 필라멘트(12)의 조직내에 침투하여 필라멘트(12)를 열화시키는 것을 억제하고 필라멘트(12)의 수명을 연장할 수 있다. 그 결과 이온원의 유지사이클을 연장함과 동시에 이온원 성능의 안정성이 향상된다. 나아가서는 이 이온원을 이용한 이온주입이나 이온도핑을 위한 장치 등의 운전원가저감 및 성능안정성의 향상이 가능하게 된다.In this ion source, boron adhering to the filament 12 in the liquid phase can be reduced by the above-described action. Therefore, this boron can be prevented from infiltrating into the structure of the filament 12 and deteriorating the filament 12 and prolonging the life of the filament 12. As a result, the maintenance cycle of the ion source is extended and the stability of the ion source performance is improved. Further, it is possible to reduce operating cost and improve performance stability of the device for ion implantation or ion doping using this ion source.

도 2에 도 1안의 커버부재(22) 부근의 보다 구체예를 확대하여 도시한다. 이 예에서는 전류도입단자(8)의 선단부에는 필라멘트(12)의 단부(12b)를 잡고 보존하는 돌기부(9)가 형성되고, 그 외주부는 숫나사로 되어있다. 부호 9a는 슬릿이다. 이 돌기부(9)에 나사맞춤시켜서 필라멘트(12)를 고정하는 넛트부(24)와, 원통모양의 상기 커버부재(22)를 일체로 형성하고 있다.Fig. 2 shows an enlarged specific example of the vicinity of the cover member 22 in Fig. 1. In this example, the projection part 9 which catches and preserves the edge part 12b of the filament 12 is formed in the front-end | tip part of the electric current introduction terminal 8, The outer peripheral part is a male screw. Reference numeral 9a is a slit. The nut part 24 which is screwed to this protrusion part 9 and fixes the filament 12, and the said cover member 22 of cylindrical shape are integrally formed.

전류도입단자(8)(돌기부(9)를 포함함)의 재질은 몰리브덴, 커버부재(22) 및 넛트부재(24)의 재질은 탄탈, 필라멘트(12)의 재질은 텅스텐이다. 돌기부(9)와 넛트부(24)를 이종 금속으로 하여, 소성을 방지하고 있다. 사용하는 원료가스(4)는 예를들어 B2H6, BF3등의 붕화물을 포함하는 가스이다.The material of the current introduction terminal 8 (including the protrusion 9) is molybdenum, the material of the cover member 22 and the nut member 24 is tantalum, and the material of the filament 12 is tungsten. The protrusion part 9 and the nut part 24 are made of different metals, and baking is prevented. The raw material gas 4 used is a gas containing boride, such as B2H6 and BF3, for example.

이 예의 경우, 붕소가 액상으로 존재하는 온도가 되는 부분(13)의 중심과 돌기부(9)의 선단과의 사이의 거리 L1은 약 2mm이다. 단 이 거리 L1은 필라멘트(12)의 가열온도나 지지구조 등에 의해 2mm에서 상하하는 경우도 있다. 커버부재(22)의 길이는 약 15mm이다. 정확하게는 돌기부(9)의 선단과 커버부재(22)의 선단 사이의 거리 L2가 약 15mm이다. 단 이 거리 L2는 10mm~20mm정도로 해도 된다. 필라멘트(12)의 직경(D1)은 1mm이다. 커버부재(2)의 내경 D2는 4mm이지만 3mm정도로 해도 된다.In this example, the distance L1 between the center of the portion 13 at which the boron is in the liquid phase and the tip of the protrusion 9 is about 2 mm. However, this distance L1 may be moved up and down at 2 mm by the heating temperature of the filament 12, a support structure, etc. The length of the cover member 22 is about 15 mm. To be precise, the distance L2 between the tip of the projection 9 and the tip of the cover member 22 is about 15 mm. However, this distance L2 may be about 10 mm to 20 mm. The diameter D1 of the filament 12 is 1 mm. The inner diameter D2 of the cover member 2 is 4 mm but may be about 3 mm.

상기와 같은 커버부재(22)를 갖고 있지 않은 것이 종래의 이온원으로 그 경우의 필라멘트(12)가 꺾일때 까지(또는 잘릴때 까지)의 수명은 약 30~50시간이었다. 이에 대해 도 2와 같은 커버부재(22)를 마련한 이 경우에 관한 이온원에서는 필라멘트(12)의 수명은 약 300시간으로 종래의 5~10배와 같이 필라멘트(12)의 수명이 현저히 연장되었다. It is a conventional ion source that does not have the cover member 22 as mentioned above, and the lifetime until the filament 12 in this case is bent (or cut | disconnected) was about 30 to 50 hours. On the other hand, in the ion source in this case in which the cover member 22 as shown in FIG. 2 is provided, the life of the filament 12 is about 300 hours, and the life of the filament 12 is significantly extended as in the conventional 5 to 10 times.

또한 원료가스(4)의 종류 및 필라멘트(12)의 재질등은 상기 예외의 것이라도 좋다. 또 필라멘트(12)의 형상도 상기 예 이외의 것이라도 좋다. 예를들어 직선모양의 필라멘트(12)의 양 단부를 전류도입단자(8)로 각각 지지한 구조 등이라도 좋다. 이상과 같이 본 발명에 의하면 상기와 같은 커버부재를 구비하고 있으므로 원료가스를 구성하는 원소가 필라멘트 조직내에 침투하여 필라멘트를 열화시키는 것을 억제하여 필라멘트의 수명을 연장할 수 있다.In addition, the kind of raw material gas 4, the material of filament 12, etc. may be the exception. Moreover, the shape of the filament 12 may also be other than the said example. For example, a structure in which both ends of the linear filament 12 are supported by the current introduction terminals 8 may be employed. According to the present invention as described above, since the cover member is provided as described above, the element constituting the raw material gas can be prevented from penetrating into the filament structure and deteriorating the filament, thereby extending the life of the filament.

Claims

In the ion source,

A plasma generation vessel into which source gas is introduced,

In the plasma generating vessel, a terminal for introducing a current and a filament for hot electron emission supported by the terminal,

And a cover member for covering the filament at least with a predetermined gap between the filament and the portion of the filament at which the element contained in the source gas becomes a temperature at which the element is present in the liquid phase.

The method of claim 1,

And the filament is made of a tungsten-based material.

The method of claim 1,

The source gas is an ion source, characterized in that the source gas containing at least boron.

The method of claim 1,

The source gas is an ion source, characterized in that the source gas containing at least boride.

The method of claim 1,

The terminal also has a protrusion having a slit for holding and holding the end of the filament with the tip of the terminal, a male thread is formed on the outer circumferential surface of the protrusion, and the cover member is integrally formed with a nut portion for screwing the protrusion. An ion source, characterized in that.

The method of claim 5,

And the terminal is made of molybdenum.

The method of claim 5,

The cover member is composed of tantalum, the filament is an ion source, characterized in that composed of tungsten.