[發明專利]離子管及離子束的引出方法

無效

• 申請號: 200910262405.1
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101764021A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 長田佑介;鹽野忠久
• 申請（專利權）人: 株式會社昭和真空
• 主分類號: H01J27/14
• 分類號: H01J27/14
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 謝麗娜;關兆輝

技術領域

本發明涉及到離子管，特別是涉及到將排列有多個離子束引出孔的離子管的離子束的引出方法。

背景技術

離子管一般用于壓電元件的頻率調整裝置等中，其原理是，在離子管內部生成等離子體，對該等離子體施加離子束射出方向的磁場，從等離子體中引出離子并使其加速，從而形成離子束。

在專利文獻1中公開的離子管配置有多個離子束引出孔，并射出具有對應的電流密度峰值的離子束。

在圖1中，離子管由以下部件構成：架設于一對絲電極之間的絲極(陰極)10、長邊方向與絲極10平行的環狀的陽極20、具有多個離子束引出孔31的柵極30、以及在內部密封有絲極10和陽極20且使多個離子束引出孔31露出的主體40。陰極10和陽極20構成等離子體生成構件，與各自的電源(未圖示)連接。此外，主體40具有用于導入放電氣體的氣體導入口41。

圖11A和圖11B是現有技術中的陽極20周圍的側視圖和俯視圖。

如圖11B所示，柵極30在以陽極20的周緣劃分的區域中設有沿x軸方向排列的多個離子束引出孔31。

離子管的動作為：首先，從氣體導入口41中將氬等放電氣體導入到主體40內部。并分別對陰極10施加負電壓，對陽極20施加正電壓，通過該電壓差進行放電，產生等離子體。在以未圖示的電源對柵極30施加電壓后，通過多個離子束引出孔31從等離子體中將離子引出并使其加速，從而形成離子束。

如圖11A和圖11B所示，在離子束引出孔31的周圍配設有多個第一磁石50，其S極朝向z軸正方向(離子束射出方向)，N極朝向z軸負方向。通過所述第一磁石50，形成離子束引出孔31中的z軸正方向的磁場，提高了等離子體密度。

圖11C示出了上述離子管的磁場分布。

圖11D示出了該結構中距離柵極面25mm的位置、即配置有處理基板的位置處的離子束的電流密度。如圖所示，各峰值與各離子束引出孔31對應，端部側的電流密度峰值比中心附近的電流密度峰值大幅減小。這樣，在圖11A和圖11B的結構中，有時會有離子束電流密度不均勻的問題。

對該問題在下面詳細說明。

為了在處理基板側得到均勻的離子電流密度分布，需要使有助于離子束的射出的引出孔附近的等離子體的密度均勻。在具有圖1所示結構的離子管的情況下，通過絲極端部的散熱而形成凸型(即從中心部向外側溫度降低)的溫度分布，生成等離子體及持續所需的電子隨著靠近端部而變得不足。

其結果是，等離子體密度如圖12的曲線a所示，具有陽極中心的等離子體密度相對地較高而越靠端部越低的傾向。該傾向在限定于有助于離子束的射出的引出孔的區域中的情況下也是同樣的，如圖11D所示端部的電流密度相對于中心附近的電流密度降低。

對于上述問題，專利文獻2中公開了沿長邊方向配置多個絲極，并將各個絲極以各個電源分別控制的結構。在該結構中，多個絲極中端部側的絲極消耗更多的電力，從而使得對應的端部側的離子束的電流密度增大。

專利文獻1：日本特開2006-100205號公報

專利文獻2：日本特開2007-311118號公報

然而，在專利文獻2所述的結構中，要增加離子束端部的電流密度使電流密度均勻化，必須使向端部側的絲極通電的電力大幅度增加，消耗電力增大，因此并不優選。此外，不得不對應多個絲極設置多個電源，在離子管的結構復雜化、大型化的同時，也存在成本提高的問題。

發明內容

因而，對于排列有多個離子束引出孔的離子管，期望在不改變絲極的電力供給方式的前提下，解決端部側的離子束的電流密度減小的問題。

本發明的第一發明所述的離子管具有由陰極和陽極構成的等離子體生成構件，以及從由等離子體中引出離子束的柵極，柵極沿長邊方向具有多個或者一連串的離子束引出孔，以多個或者一連串的離子束引出孔的中心部為原點，以長邊方向為x軸方向，以離子束射出方向為z軸正方向，該離子管還具有：第一磁石，其配置于多個或者一連串的離子束引出孔的周圍，并對多個或者一連串的離子束引出孔施加z軸正方向的磁場；以及第二磁石，其配置于多個或者一連串的離子束引出孔的端部，對端部附近施加x軸原點方向的磁場。

其中，以與x軸和z軸垂直的軸為y軸，至少4個第二磁石配置于包圍多個或者一連串的離子束引出孔的x軸對稱位置和y軸對稱位置，第二磁石各自的S極朝向x軸原點方向，N極朝向其相反方向進行配置。