專利名稱：反射電極結(jié)構(gòu)件和離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子源，尤其涉及一種反射電極結(jié)構(gòu)件，該反射電極結(jié)構(gòu)件設(shè)置 在離子源的等離子體生成容器內(nèi)，配置成與放出電子的陰極相對(duì)，把電子向陰極一側(cè)反射。
背景技術(shù)：
近年來，研究出一種技術(shù)，在離子源的等離子體生成容器內(nèi)，利用陰極使原料氣體 成為等離子體，通過利用該等離子體對(duì)被濺射材料進(jìn)行濺射，使在離子束內(nèi)含有所希望的 離子種類。具體地說，如專利文獻(xiàn)1所示，以能夠更換的方式保持設(shè)置在反射電極前端部的 被濺射材料，以便可以生成穩(wěn)定的離子種類。其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)包括做成筒形的反射電極以及 裝在該反射電極前端部的被濺射構(gòu)件(小金屬板)。此外，在反射電極前端部的內(nèi)側(cè)圓周面 上設(shè)置向內(nèi)側(cè)突出的臺(tái)階部，在被濺射構(gòu)件的外側(cè)圓周面上設(shè)置有與所述臺(tái)階部卡止的卡 止部。在把所述被濺射構(gòu)件的卡止部卡止在所述反射電極的臺(tái)階部上的狀態(tài)下，通過從被 濺射構(gòu)件的上部，把能與在反射電極內(nèi)側(cè)圓周面上形成的螺紋部螺紋配合的帶螺紋的塊部 件擰在所述螺紋部上，把被濺射構(gòu)件固定在反射電極內(nèi)。可是，這是利用反射電極固定被濺射構(gòu)件的外側(cè)圓周面的結(jié)構(gòu)，考慮到要配置在 等離子體生成容器內(nèi)的有限的空間內(nèi)，反射電極的尺寸受到限制。于是收容在反射電極內(nèi) 側(cè)的被濺射構(gòu)件的尺寸也受到限制，存在難以增大被濺射面的面積的問題。此外，這是把反射電極配置在被濺射構(gòu)件的外側(cè)圓周面上的結(jié)構(gòu)，還存在反射電 極變大的問題。此外，在圓筒內(nèi)側(cè)圓周面上設(shè)置用于使帶螺紋的塊部件進(jìn)行螺紋配合的螺 紋部，不僅使反射電極的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且在從單一構(gòu)件切削制作等情況下，存在增加材 料成本和加工成本的問題。并且，對(duì)于從陰極發(fā)射出來的電子，反射電極配置在被濺射構(gòu)件的外周，與陰極的 放出電子的部分相對(duì)的構(gòu)件成為被濺射構(gòu)件，存在對(duì)電子進(jìn)行反射的反射效率降低以及等 離子體的生成效率降低的問題。專利文獻(xiàn)1 日本專利公開公報(bào)特開2002-117780號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了一舉解決上述問題，本發(fā)明的目的是在盡可能增大被濺射面的面積的 同時(shí)，不僅使被濺射構(gòu)件的安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，而且使反射電極結(jié)構(gòu)件緊湊，并且提高對(duì)從陰 極發(fā)射出來的電子進(jìn)行反射的反射效率。即，本發(fā)明的反射電極結(jié)構(gòu)件，設(shè)置在離子源的等離子體生成容器內(nèi)，與放出用于 使原料氣體等離子體化的電子的陰極相對(duì)配置，把所述電子向所述陰極一側(cè)反射，其特征 在于包括被濺射構(gòu)件，通過被等離子體濺射，放出規(guī)定的離子，具有貫通孔，該貫通孔貫通 被濺射面和所述被濺射構(gòu)件的背面；以及電極主體，插入所述被濺射構(gòu)件的所述貫通孔中， 支承所述被濺射構(gòu)件，并且具有反射電極面，該反射電極面通過所述貫通孔在所述被濺射面一側(cè)露出。 按照這樣的結(jié)構(gòu)，由于在被濺射構(gòu)件上設(shè)置貫通孔，在該貫通孔中插入電極主體， 支承被濺射構(gòu)件，所以在等離子體生成容器內(nèi)，可以不管反射電極的結(jié)構(gòu)，盡可能增大被濺 射構(gòu)件的被濺射面，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地生成離子。此外，不僅可以使電極主體緊湊，而且可以 利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把被濺射構(gòu)件固定在電極主體上，可以容易地進(jìn)行更換被濺射構(gòu)件的作 業(yè)。再有，由于反射電極面通過被濺射構(gòu)件的貫通孔露出，所以可以使該反射電極面與陰極 的放出電子的部分相對(duì)，可以提高對(duì)從陰極發(fā)射出的電子進(jìn)行反射的反射效率。由此可以 提高等離子體的生成效率。 優(yōu)選的是所述被濺射構(gòu)件具有锪孔部，在所述被濺射構(gòu)件的所述被濺射面上，把 所述貫通孔的開口部的直徑擴(kuò)大形成所述锪孔部，所述電極主體具有大直徑部，該大直徑 部形成在所述電極主體的前端部，與所述锪孔部卡合，在所述大直徑部與所述锪孔部卡合 的狀態(tài)下，所述被濺射構(gòu)件支承在所述電極主體上，并且所述大直徑部的前端面成為所述 反射電極面。按照這樣的結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)單地對(duì)被濺射構(gòu)件和電極主體定位。此外，在反射電 極結(jié)構(gòu)件設(shè)置成鉛垂向下的情況下，可以不需要其它的固定用部件，可以使反射電極結(jié)構(gòu) 件的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。在離子束的生成工序中，可以認(rèn)為被濺射構(gòu)件的消耗比電極主體的消耗大。因此 在生成工序中消耗的結(jié)果，會(huì)出現(xiàn)反射電極面比被濺射面更位于陰極一側(cè)。在這種情況下， 等離子體中的離子被拉向比被濺射面更位于前方的反射電極面。因此等離子體中的離子難 以與被濺射面碰撞，存在離子束的生成效率降低的問題。為了解決該問題，優(yōu)選的是在所 述大直徑部與所述锪孔部卡合的狀態(tài)下，所述被濺射面比所述反射電極面更位于所述陰極 一側(cè)。為了利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)固定被濺射構(gòu)件和電極主體，優(yōu)選的是在所述電極主體的 外側(cè)圓周面上形成有螺紋部，通過從所述被濺射構(gòu)件的背面把螺母構(gòu)件擰在所述螺紋部 上，利用所述大直徑部和所述螺母構(gòu)件夾持固定所述被濺射構(gòu)件。為了不考慮被濺射構(gòu)件的圓周方向的安裝精度，或者為了沿反射電極面的圓周方 向從被濺射構(gòu)件均勻放出離子，優(yōu)選的是所述被濺射構(gòu)件為大體圓板形，在所述被濺射構(gòu) 件的大體中央部形成所述貫通孔。此外，本發(fā)明的離子源的特征在于包括等離子體生成容器，在內(nèi)部生成等離子 體，兼作為陽(yáng)極，并且具有離子引出口，原料氣體被導(dǎo)入該等離子體生成容器的內(nèi)部；陰極， 設(shè)置在所述等離子體生成容器中，放出電子，該電子用于使所述原料氣體等離子體化；以及 反射電極結(jié)構(gòu)件，在所述等離子體生成容器內(nèi)，配置成與所述陰極相對(duì)，把所述電子向所述 陰極一側(cè)反射，所述反射電極結(jié)構(gòu)件包括被濺射構(gòu)件，通過被所述等離子體濺射，放出規(guī) 定的離子，具有貫通孔，該貫通孔貫通被濺射面和所述被濺射構(gòu)件的背面；以及電極主體， 插入所述被濺射構(gòu)件的所述貫通孔中，支承所述被溉射構(gòu)件，并且具有反射電極面，該反射 電極面通過所述貫通孔在所述被濺射面一側(cè)露出。為了盡可能提高反射電極面對(duì)電子進(jìn)行反射的反射效率，優(yōu)選的是所述陰極的 電子放出部的中心和所述反射電極面的中心大體配置在同軸上。按照所述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，可以在盡可能增大被濺射面的面積的同時(shí)，不僅可以使 被濺射構(gòu)件的安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，而且可以使反射電極結(jié)構(gòu)件緊湊，并且可以提高對(duì)從陰極發(fā)射出的電子進(jìn)行反射的反射效率。


圖1是示意表示本發(fā)明的離子源的一個(gè)實(shí)施方式的剖視圖。圖2是示意表示與圖1相同的實(shí)施方式的反射電極結(jié)構(gòu)件的立體圖。圖3是示意表示與圖1相同的實(shí)施方式的反射電極結(jié)構(gòu)件的剖視圖。圖4是與圖1相同的實(shí)施方式的被濺射構(gòu)件的俯視圖。圖5是與圖1相同的實(shí)施方式的螺母構(gòu)件的俯視圖。圖6是表示反射電極結(jié)構(gòu)件的變形例的圖。圖7是表示反射電極結(jié)構(gòu)件的變形例的圖。附圖標(biāo)記說明100 ...離子源
2 ...等離子體生成容器
22 ...離子引出口
3 ...陰極(熱陰極)
3a ...電子放出部
4 ...反射電極結(jié)構(gòu)件
41 . ·被濺射構(gòu)件
41A . ·被濺射面
411 ...貫通孔
412 ...锪孔部
42 ...電極主體
42X ...反射電極面
422 . ·.大直徑部
421η.·.螺紋部
43 .. 螺母構(gòu)件
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的離子源的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1所示，本實(shí)施方式的離子源100產(chǎn)生離子束IB，該離子束IB含有鋁離子等 規(guī)定的離子，離子源100包括等離子體生成容器2 ；熱陰極3，設(shè)置在該等離子體生成容器 2中；以及反射電極結(jié)構(gòu)件4，在等離子體生成容器2內(nèi)與所述熱陰極3相對(duì)配置。下面對(duì)等離子體生成容器2 反射電極結(jié)構(gòu)件4等各部分進(jìn)行說明。等離子體生成容器2是例如做成長(zhǎng)方體形的容器，在內(nèi)部生成等離子體，等離子 體生成容器2兼作為電弧放電的陽(yáng)極，具有氣體導(dǎo)入口 21，用于把作為原料氣體的可電離 氣體導(dǎo)入內(nèi)部；以及離子引出口 22，用于把在內(nèi)部生成的離子向外部引出。此外，氣體導(dǎo)入 口 21和離子引出口 22在等離子體生成容器2的壁面上形成。通過氣體導(dǎo)入口 21，例如把含氟的可電離氣體導(dǎo)入等離子體生成容器2內(nèi)。如圖 1所示，氣體導(dǎo)入口 21的位置例如設(shè)置在與離子引出口 22相對(duì)的位置上。此外，氣體導(dǎo)入口 21的位置只要是能把原料氣體導(dǎo)入等離子體生成容器2內(nèi)的位置，就不限于此。使用含 氟的可電離氣體是因?yàn)榉幕瘜W(xué)作用非常強(qiáng)，與其它物質(zhì)的反應(yīng)性強(qiáng)，所以利用使含氟的 可電離氣體電離生成的等離子體，使從后面敘述的被濺射構(gòu)件41放出鋁離子等規(guī)定離子 的作用強(qiáng)。含氟的可電離氣體例如是含有三氟化硼(BF3)、四氟化硅(SiF4)、四氟化鍺(GeF4) 等氟化物或氟(F2)的氣體。該含氟的可電離氣體例如可以使用氟化物氣體本身或氟本身， 也可以是用適當(dāng)?shù)臍怏w(例如氦氣)對(duì)它們進(jìn)行稀釋后的氣體。在等離子體生成容器2內(nèi)的一側(cè)(圖1中的上側(cè))設(shè)置有熱陰極3，該熱陰極3與 等離子體生成容器2電絕緣，向等離子體生成容器2內(nèi)放出熱電子。如圖1所示，本實(shí)施方式的熱陰極3為稱為旁熱式的熱陰極，具有陰極構(gòu)件31， 通過加熱放出熱電子；以及燈絲32，加熱該陰極構(gòu)件31。加熱燈絲32的加熱電源11連接在燈絲32上。在燈絲32和陰極構(gòu)件31之間連 接有直流的轟擊電源12，并且連接成使陰極構(gòu)件31為正極一側(cè)，轟擊電源12把從燈絲32 放出的熱電子向陰極構(gòu)件31加速，利用該熱電子的沖擊加熱陰極構(gòu)件31。在陰極構(gòu)件31 和等離子體生成容器2之間連接有直流的電弧電源13。該電弧電源13用于把電弧電壓Va 施加在陰極構(gòu)件31和等離子體生成容器2之間，在兩者之間產(chǎn)生電弧放電，使導(dǎo)入到等離 子體生成容器2內(nèi)的可電離氣體電離，生成等離子體，電弧電源13的正極一側(cè)連接在等離 子體生成容器2上。在等離子體生成容器2內(nèi)的另一側(cè)(與熱陰極3相反一側(cè)，亦即圖1中的下側(cè)) 設(shè)置有反射電極結(jié)構(gòu)件4，該反射電極結(jié)構(gòu)件4與熱陰極3相對(duì)，向熱陰極3 —側(cè)反射等離 子體生成容器2內(nèi)的電子(主要是從熱陰極3放出的熱電子，以下相同)。反射電極結(jié)構(gòu)件4通過絕緣體(在本實(shí)施方式中為間隙)與等離子體生成容器2 電絕緣。具體地說，如圖2和圖3所示，反射電極結(jié)構(gòu)件4包括被濺射構(gòu)件41，通過等離 子體對(duì)被濺射構(gòu)件41進(jìn)行濺射，被濺射構(gòu)件41放出規(guī)定的離子；以及電極主體42，支承被 濺射構(gòu)件41，并且具有反射電極面42X，該反射電極面42X反射電子。此外，以等離子體生成容器2的電位為基準(zhǔn)，從直流的偏壓電源14把負(fù)的偏壓Vb 施加在電極主體42上(參照?qǐng)D1)。該偏壓Vb的大小由兼顧利用電極主體42(反射電極面 42X)的電子反射作用和利用等離子體中的離子對(duì)被濺射構(gòu)件41 (被濺射面41A)進(jìn)行濺射 的作用等來決定。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，偏壓Vb例如優(yōu)選的是40V 150V左右。在該范圍 內(nèi)，在可電離氣體為含三氟化硼(BF3)的氣體的情況下，偏置電壓Vb更優(yōu)選的是60V 120V 左右ο被濺射構(gòu)件41通過暴露在等離子體中，放出規(guī)定的離子，在本實(shí)施方式中，由用 于生成鋁離子束IB的氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成。具體地說，如圖2 圖4所示，被濺射構(gòu)件41大體為圓板形，在其大體中央部形成 有貫通孔411，該貫通孔411貫通作為被濺射的面的被濺射面41A和被濺射構(gòu)件41的背面。 在本實(shí)施方式中，該貫通孔411是與后面敘述的電極主體42的斷面形狀大體相同的圓孔， 但也可以是其它的形狀。作為用于生成鋁離子束IB的被濺射材料也可以使用氮化鋁(AlN)等鋁化合物。此 外，根據(jù)離子束IB的種類，使用的被濺射構(gòu)件41使用含有想取出的規(guī)定離子的材料。
被濺射構(gòu)件41具有锪孔部412，在被濺射面41A上把貫通孔411的被濺射面41A 一側(cè)的開口部的直徑擴(kuò)大形成該锪孔部412。锪孔部412形成為與貫通孔411同心的圓形。 即，本實(shí)施方式的被濺射構(gòu)件41做成旋轉(zhuǎn)體形。如圖2和圖3所示，電極主體42做成大體為圓柱形，包括小直徑部421，具有可 以在貫通孔411中插拔自如的外徑；以及大直徑部422，外徑比該小直徑部421大，不能插 入到貫通孔411中，并且能與锪孔部412卡合。該大直徑部422的與中心軸垂直的斷面形狀(在本實(shí)施方式中為圓形)與锪孔部 412的與中心軸垂直的斷面形狀(在本實(shí)施方式中為圓形)大體相同，大直徑部422嵌入 到锪孔部412中，不能晃動(dòng)或稍能晃動(dòng)。由此，由于被濺射構(gòu)件41和電極主體42為旋轉(zhuǎn)體 形，所以與電極主體42和被濺射構(gòu)件41在徑向上的相對(duì)位置無(wú)關(guān)，可以把電極主體42插 入貫通孔411中，并且把大直徑部422嵌入到锪孔部412中。由此可以簡(jiǎn)化組裝作業(yè)和更 換被濺射構(gòu)件41的作業(yè)。此外，電極主體42例如由具有相同圓形斷面的原材料通過切削加工制成。作為電 極主體42的材料，例如可以使用鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)或碳(C)等高融點(diǎn)材料或 它們的合金。此外，大直徑部422的前端面(在圖2、圖3中的上表面)成為反射電極面42X。由 此，在把電極主體42和被濺射構(gòu)件41連接的狀態(tài)下，反射電極面42X在被濺射面41A —側(cè) 露出。即，在使大直徑部422嵌入锪孔部412的狀態(tài)下，從被濺射面41A—側(cè)可以看到反射 電極面42X。由此，可以使電場(chǎng)直接作用在來自熱陰極3的電子上，可以提高對(duì)電子進(jìn)行反 射的反射效率。此外，大直徑部422的軸向長(zhǎng)度比锪孔部412的軸向長(zhǎng)度短，在大直徑部422與锪 孔部412卡合的狀態(tài)下，被濺射面41A位于比反射電極面42X更靠向熱陰極3 —側(cè)。按照 這樣的結(jié)構(gòu)，在生成離子束的工序中，可以防止因反射電極面42X位于比被濺射面41A更靠 向熱陰極3—側(cè)而造成的濺射效率降低，從而可以防止離子束的生成效率降低。由此可以 長(zhǎng)期穩(wěn)定地提供離子束IB。此外，在電極主體42上形成有螺紋部421η，該螺紋部421η形成在電極主體42的 除了大直徑部422以外的一部分或全部(即小直徑部421軸向上的一部分或全部)的外 側(cè)圓周面上(參照?qǐng)D3)。而且，通過把螺母構(gòu)件43從被濺射構(gòu)件41的背面擰在該螺紋部 421η上，利用大直徑部422和螺母構(gòu)件43夾持固定被濺射構(gòu)件41。由此，可以防止被濺射 構(gòu)件41從電極主體42上脫落。此時(shí)，只要在利用大直徑部422和螺母構(gòu)件43可以?shī)A持固 定被濺射構(gòu)件41的范圍內(nèi)形成螺紋部421η就可以，在本實(shí)施方式中，在大直徑部422與锪 孔部412卡合的狀態(tài)下，在螺母構(gòu)件43可以螺紋配合的范圍內(nèi)形成螺紋部421η。如圖5所示，螺母構(gòu)件43做成大體為圓環(huán)形，例如由鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬 (Mo)或碳(C)等高融點(diǎn)材料構(gòu)成。此外，螺母構(gòu)件43從制造工序和制造成本的問題考慮， 往往做成圓環(huán)形，但為了容易進(jìn)行緊固作業(yè)，將螺母構(gòu)件43切削成至少具有相對(duì)的邊43L、 43Μ。由此，用戶可以用手容易地?cái)Q緊螺母構(gòu)件43。這樣構(gòu)成的反射電極結(jié)構(gòu)件4由夾持機(jī)構(gòu)5夾持，夾持機(jī)構(gòu)5是設(shè)置在等離子體 生成容器2外部的夾緊裝置(clamp)等，陰極3的電子放出部3a的中心和反射電極面42X 的中心配置成大體位于同軸(中心軸C)上(參照?qǐng)D1)。此時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)5相對(duì)于等離子
7體生成容器2定位成使得在夾持機(jī)構(gòu)5夾持反射電極結(jié)構(gòu)件4的狀態(tài)下，反射電極面42X 的中心與陰極3的電子放出部3a的中心大體位于相同的中心軸C上。此外，夾持機(jī)構(gòu)5夾 持反射電極結(jié)構(gòu)件4的電極主體42的沒有連接被濺射構(gòu)件41的端部一側(cè)。按照這樣的結(jié) 構(gòu)，反射電極面42X的中心和陰極3的電子放出部3a的中心大體位于相同的軸(中心軸C) 上，可以提高對(duì)電子進(jìn)行反射的反射效率。此外，在本實(shí)施方式中，在用夾持機(jī)構(gòu)5夾持的 反射電極結(jié)構(gòu)件4與等離子體生成容器2之間形成間隙，該間隙成為絕緣體，使反射電極結(jié) 構(gòu)件4與等離子體生成容器2電絕緣。此外，離子引出口 22為沿中心線C形成的長(zhǎng)的狹縫形。此外，由于離子引出口 22 沿中心線C形成，所以可以提高離子束的生成效率。除此以外，在等離子體生成容器2的外部設(shè)置有磁鐵6，該磁鐵6在等離子體生成 容器2內(nèi)產(chǎn)生沿著連接熱陰極3和反射電極結(jié)構(gòu)件4(具體地說是電極主體42)的線(中 心線C)的磁場(chǎng)。該磁鐵6例如是電磁鐵，但也可以是永久磁鐵。磁場(chǎng)方向也可以是與圖1 所示相反的方向。利用上述這樣的反射電極結(jié)構(gòu)件4和存在的磁場(chǎng)，等離子體生成容器2內(nèi)的電子 邊以磁場(chǎng)的方向?yàn)檩S在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，邊在熱陰極3和反射電極結(jié)構(gòu)件4之間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 其結(jié)果，該電子和可電離氣體的氣體分子碰撞的概率變高，可電離氣體的電離效率提高，所 以提高了等離子體的生成效率。更具體地說，可以在熱陰極3和反射電極結(jié)構(gòu)件4之間生 成高密度的等離子體。在離子引出口 22的出口附近設(shè)置有引出電極系統(tǒng)7，該引出電極系統(tǒng)7從等離子 體生成容器2內(nèi)(更具體地說，從在等離子體生成容器2內(nèi)生成的等離子體)引出離子束 IB。該引出電極系統(tǒng)7在圖1中由一個(gè)電極構(gòu)成，但不限于此，該引出電極系統(tǒng)7也可以由 多個(gè)電極構(gòu)成。在該離子源100中，由氧化鋁構(gòu)成的被濺射構(gòu)件41暴露在使含氟可電離氣體電離 生成的等離子體中。然后通過利用該等離子體中的氟離子、氟自由基等的侵蝕，以及利用 該等離子體中的氟離子等離子的濺射等，從被濺射構(gòu)件41向等離子體中放出鋁離子等鋁 粒子，從而使等離子體中含有鋁離子。在從被濺射構(gòu)件41放出的鋁粒子中，既有作為鋁離 子被放出的物質(zhì)，也有作為中性的鋁原子被放出的物質(zhì)。中性的鋁原子也以某種程度的比 例，通過與等離子體中的電子碰撞被電離，變成鋁離子。這樣就使在等離子體中含有鋁離子 (例如Al+，Al2+，Al3+，以下相同)。其結(jié)果，可以生成含有該鋁離子的離子束IB。本實(shí)施方式的效果按照這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的離子源100，在被濺射構(gòu)件41上設(shè)置貫通孔411，電 極主體42插入該貫通孔411中，從而支承被濺射構(gòu)件41，因此在等離子體生成容器2內(nèi)，不 會(huì)受到電極主體42結(jié)構(gòu)的限制，可以盡可能地增大被濺射構(gòu)件41的被濺射面41A，可以長(zhǎng) 期穩(wěn)定地生成離子。此外，不僅可以使電極主體42緊湊，而且可以利用非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)把 被濺射構(gòu)件41固定在電極主體42上，可以容易地進(jìn)行更換被濺射構(gòu)件41的作業(yè)。此外， 由于采用反射電極面42X通過被濺射構(gòu)件41的貫通孔411露出的結(jié)構(gòu)，所以可以使該反射 電極面42X與熱陰極3放出電子的部分相對(duì)，可以提高對(duì)從陰極3發(fā)射出來的電子進(jìn)行反 射的反射效率。由此可以提高等離子體的生成效率，進(jìn)而可以提高離子束IB的生成效率。其它的變形實(shí)施方式
此外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式。例如，作為反射電極結(jié)構(gòu)件4中的連接被濺射構(gòu)件41和電極主體42的連接結(jié)構(gòu)， 不限于所述實(shí)施方式，可以考慮采用下述的多種方法。如圖6㈧所示，在把反射電極結(jié)構(gòu)件4沿鉛垂方向朝向下進(jìn)行安裝的情況下(把 所述實(shí)施方式的熱陰極3和反射電極結(jié)構(gòu)件4顛倒過來配置的情況下)，不需要使用螺母構(gòu) 件43。此外，此時(shí)也沒有必要在電極主體42上設(shè)置螺紋部421η。由此可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)，并可以減少零件的數(shù)量。此外，如圖6(B)所示，也可以在被濺射構(gòu)件41的貫通孔411中的內(nèi)側(cè)圓周面上形 成螺紋部41 In，并且在電極主體42的前端部上形成螺紋部42η，通過使它們螺紋配合，連接 被濺射構(gòu)件41和電極主體42。此外，此時(shí)，電極主體42的插入一側(cè)的前端面成為反射電極 面 42Χ。此外，如圖6(C)所示，也可以把被濺射構(gòu)件4 1的貫通孔411做成越到下方越粗 的錐形，把電極主體42的前端部做成越到前端直徑越小的錐形，使電極主體42的錐形部嵌 入貫通孔411中。此時(shí)，電極主體42的插入一側(cè)的前端面成為反射電極面42Χ。由此，不需 要形成螺紋部，因此可以使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并可以減少零件的數(shù)量。此外也可以把任意一 個(gè)做成錐形，在把電極主體42的前端部插入被濺射構(gòu)件41的貫通孔411中的狀態(tài)下卡住。此外，如圖6(D)所示，也可以在電極主體42的中間部位設(shè)置支承部423，該支承 部423從下方支承被濺射構(gòu)件41，在把電極主體42的前端部插入被濺射構(gòu)件41的貫通孔 411中的狀態(tài)下，利用支承部423進(jìn)行支承，使得被濺射構(gòu)件41不向下脫落。此時(shí)，電極主 體42的插入一側(cè)的前端面成為反射電極面42Χ。由此，不需要在電極主體42和被濺射構(gòu)件 41上形成螺紋部，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖7(A)所示，對(duì)于螺母構(gòu)件43的結(jié)構(gòu)，在通過與大直徑部422的關(guān)系夾持固定 被濺射構(gòu)件41的狀態(tài)下，螺母構(gòu)件43也可以覆蓋被濺射構(gòu)件41的整個(gè)下表面。這樣的 話，即使被濺射構(gòu)件41破損，也可以防止其碎片落下，可以防止利用濺射生成離子的效率 降低。此時(shí)，螺母構(gòu)件43也可以做成盤形，覆蓋被濺射構(gòu)件41的外周，用于進(jìn)一步防止被 濺射構(gòu)件41落下。如圖7(B)所示，在不使用螺母構(gòu)件43的結(jié)構(gòu)中，可以采用使支承部423覆蓋被濺 射構(gòu)件41的整個(gè)下表面的結(jié)構(gòu)，也可以使支承部423采用盤形，使得覆蓋被濺射構(gòu)件41的 外周。此時(shí)，由于考慮到如果使電極主體42—體形成，則增加制造成本，所以可以考慮通過 分別制作電極主體42的主體構(gòu)件和構(gòu)成支承部的支承構(gòu)件，把主體構(gòu)件壓入到支承構(gòu)件 的孔中，來構(gòu)成電極主體42。此外，所述實(shí)施方式的熱陰極為旁熱式，但除此以外也可以是直熱式。此外，除了利用夾持機(jī)構(gòu)固定反射電極結(jié)構(gòu)件以外，也可以通過絕緣件把反射電 極結(jié)構(gòu)件固定在等離子體生成容器上。此外，被濺射構(gòu)件的形狀不限于大體為圓板形，也可以是其它各種形狀。此外，電 極主體的斷面形狀只要是可以插入在被濺射構(gòu)件上形成的貫通孔中的形狀即可，并不限定 為圓形。此外，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種 各樣的變形。
權(quán)利要求
1.一種反射電極結(jié)構(gòu)件，設(shè)置在離子源的等離子體生成容器內(nèi)，與放出用于使原料 氣體等離子體化的電子的陰極相對(duì)配置，把所述電子向所述陰極一側(cè)反射，其特征在于包 括被濺射構(gòu)件，通過被等離子體濺射，放出規(guī)定的離子，具有貫通孔，該貫通孔貫通被濺 射面和所述被濺射構(gòu)件的背面；以及電極主體，插入所述被濺射構(gòu)件的所述貫通孔中，支承所述被濺射構(gòu)件，并且具有反射 電極面，該反射電極面通過所述貫通孔在所述被濺射面一側(cè)露出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射電極結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述被濺射構(gòu)件具有锪孔部，在所述被濺射構(gòu)件的所述被濺射面上，把所述貫通孔的 開口部的直徑擴(kuò)大形成所述锪孔部，所述電極主體具有大直徑部，該大直徑部形成在所述電極主體的前端部，與所述锪孔 部卡合，在所述大直徑部與所述锪孔部卡合的狀態(tài)下，所述被濺射構(gòu)件支承在所述電極主體 上，并且所述大直徑部的前端面成為所述反射電極面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射電極結(jié)構(gòu)件，其特征在于，在所述大直徑部與所述锪孔 部卡合的狀態(tài)下，所述被濺射面比所述反射電極面更位于所述陰極一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射電極結(jié)構(gòu)件，其特征在于，在所述電極主體的外側(cè)圓 周面上形成有螺紋部，通過從所述被濺射構(gòu)件的背面把螺母構(gòu)件擰在所述螺紋部上，利用 所述大直徑部和所述螺母構(gòu)件夾持固定所述被濺射構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射電極結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述被濺射構(gòu)件為大體圓板 形，在所述被濺射構(gòu)件的大體中央部形成所述貫通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的反射電極結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述被濺射構(gòu)件為大體 圓板形，在所述被濺射構(gòu)件的大體中央部形成所述貫通孔。
7.一種離子源，其特征在于包括等離子體生成容器，在內(nèi)部生成等離子體，兼作為陽(yáng)極，并且具有離子引出口，原料氣 體被導(dǎo)入該等離子體生成容器的內(nèi)部；陰極，設(shè)置在所述等離子體生成容器中，放出電子，該電子用于使所述原料氣體等離子 體化；以及反射電極結(jié)構(gòu)件，在所述等離子體生成容器內(nèi)，配置成與所述陰極相對(duì)，把所述電子向 所述陰極一側(cè)反射，所述反射電極結(jié)構(gòu)件包括被濺射構(gòu)件，通過被所述等離子體濺射，放出規(guī)定的離子，具有貫通孔，該貫通孔貫通 被濺射面和所述被濺射構(gòu)件的背面；以及電極主體，插入所述被濺射構(gòu)件的所述貫通孔中，支承所述被濺射構(gòu)件，并且具有反射 電極面，該反射電極面通過所述貫通孔在所述被濺射面一側(cè)露出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子源，其特征在于，所述陰極的電子放出部的中心和所述 反射電極面的中心大體配置在同軸上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反射電極結(jié)構(gòu)件和離子源，能在盡可能增大被濺射面的面積的同時(shí)，不僅能簡(jiǎn)化被濺射構(gòu)件的安裝結(jié)構(gòu)，而且能使反射電極結(jié)構(gòu)件緊湊，并且能提高對(duì)從陰極發(fā)射出來的電子進(jìn)行反射的反射效率。反射電極結(jié)構(gòu)件(4)設(shè)置在等離子體生成容器(2)內(nèi)，與陰極(3)相對(duì)配置，把電子向陰極(3)一側(cè)反射，其包括被濺射構(gòu)件(41)，通過被等離子體濺射，放出規(guī)定的離子，具有貫通被濺射面(41A)和被濺射構(gòu)件背面的貫通孔(411)；以及電極主體(42)，插入被濺射構(gòu)件(41)的貫通孔(411)中，支承被濺射構(gòu)件(41)，并且具有通過貫通孔(411)在被濺射面(41A)一側(cè)露出的反射電極面(42X)。
文檔編號(hào)H01J27/20GK102097271SQ20101022532
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者井合哲也, 山下貴敏, 池尻忠司 申請(qǐng)人:日新離子機(jī)器株式會(huì)社