阅读说明：本技术 离子源 (Ion source ) 是由 川村昌充 山元彻朗 于 2019-12-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种离子源,其抑制由正离子引起的热阴极的电子放出部的损耗。离子源(10)采用如下结构,即,具备：等离子体生成容器(20)；热阴极(30),配置在等离子体生成容器(20)的外侧并朝向等离子体生成容器内放出电子(e)；以及发射极电源(Ee),向热阴极(30)施加相对于等离子体生成容器(20)为正的直流电压,其中,离子源(10)具备交叉电场形成元件(40),该交叉电场形成元件在电子(e)从热阴极(30)的电子放出部(30a)到达等离子体生成容器内所经过的区域中的至少一部分区域(R1)中,在与从电子放出部朝向等离子体生成容器内的方向交叉的交叉方向(D)上形成交叉的交叉电场(E1)。(The invention provides an ion source, which can restrain the loss of an electron emission part of a hot cathode caused by positive ions. The ion source (10) is configured to include: a plasma generation container (20); a hot cathode (30) which is disposed outside the plasma generation container (20) and emits electrons (e) into the plasma generation container; and an emitter power source (Ee) for applying a direct-current voltage positive to the plasma generation container (20) to the hot cathode (30), wherein the ion source (10) is provided with a cross electric field forming element (40) for forming a cross electric field (E1) that crosses in a cross direction (D) that crosses a direction from the electron emitter toward the inside of the plasma generation container, in at least a partial region (R1) of a region through which electrons (E) pass from the electron emitter (30a) of the hot cathode (30) into the inside of the plasma generation container.)

离子源

技术领域

本发明涉及离子源，尤其涉及产生离子束的离子源。

背景技术

作为在离子注入装置等中产生离子束的离子源，例如已知专利文献1中公开的离子源。

如图10所示，专利文献1中公开的离子源100具备：灯丝311；阴极302，由灯丝311加热而放出热电子；以及电离室102，内部导入有气态原料，在电离室102与阴极302之间连接有用于施加使阴极302成为负侧的发射极电压Ve的发射极电源430。

从阴极302放出的热电子通过发射极电压Ve被加速，穿过电离室102的开口312导入到电离室102内，并通过在电离室102内与作为原料的气体分子碰撞而生成等离子体。此时生成的正离子与电子一起作为离子束被引出到电离室102的外部，但一部分正离子从开口312流入到阴极302侧，通过发射极电压Ve被向阴极302侧加速，并与阴极302碰撞。

另外，离子源100具备配置在阴极302与开口312之间的阳极304，采用也能够应用通过向阳极304施加正电压Va而在阳极304附近产生等离子体310的被称为离子抽运模式的动作模式的结构。在该离子抽运模式中，在生成等离子体310时，一部分正离子也通过电压Va(和发射极电压Ve)被向阴极302侧加速，与阴极302碰撞。

因此，在任一情况下，随着离子源100的使用，阴极302均由于正离子的碰撞而被溅射。

专利文献1：日本特开2014-183041

因此，在现有的离子源100中，阴极302被正离子溅射而产生损耗，因此需要抑制阴极302的损耗，以长时间使用离子源100。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于抑制由正离子引起的热阴极的电子放出部的损耗。

为了解决上述课题，技术方案1的离子源具备：等离子体生成容器；热阴极，配置在所述等离子体生成容器的外侧并朝向等离子体生成容器内放出电子；以及发射极电源，向所述热阴极施加相对于所述等离子体生成容器为正的直流电压，所述离子源的特征在于，所述离子源具备交叉电场形成元件，该交叉电场形成元件在所述电子从所述热阴极的电子放出部到达所述等离子体生成容器内所经过的区域中的至少一部分区域中，在与从所述电子放出部朝向所述等离子体生成容器内的方向交叉的交叉方向上形成电场。

在上述结构中，本发明的离子源具备交叉电场形成元件，在电子从热阴极的电子放出部到达等离子体生成容器内所经过的区域中的至少一部分区域中，该交叉电场形成元件在与从电子放出部朝向等离子体生成容器内的方向交叉的交叉方向上形成电场，所以从在至少一部分区域中由交叉电场形成元件形成的电场向到达从电子放出部到等离子体生成容器的区域内的正离子作用静电力。

即，在与从热阴极的电子放出部朝向等离子体生成容器内的方向交叉的交叉方向上，静电力作用于正离子，所以朝向热阴极的电子放出部的正离子的行进方向向交叉方向偏转。

因此，能够使正离子朝向热阴极的电子放出部侧的轨道向避开电子放出部的方向偏转，由此避免正离子与热阴极的电子放出部的碰撞，因此能够抑制热阴极的电子放出部的溅射。

另外，所述交叉电场形成元件也可以由具有电位差的至少一对交叉电场形成电极构成。

另外，所述一对交叉电场形成电极也可以由电位相对高的正侧电极和电位相对低的负侧电极构成。

另外，也可以在所述正侧电极与所述等离子体生成容器之间连接有正侧电极电源，该正侧电极电源向所述正侧电极施加相对于所述等离子体生成容器为正的直流电压。

在上述结构中，由于能够向正侧电极施加相对于等离子体生成容器为正的直流电压，所以也能够以在正侧电极附近生成等离子体的所谓的离子抽运模式进行动作。

另外，也可以在所述负侧电极与所述等离子体生成容器之间还连接有负侧电极电源，该负侧电极电源向所述负侧电极施加相对于所述等离子体生成容器为负的直流电压。

在上述结构中，通过在负侧电极还连接负侧电极电源，由此扩大正侧电极与负侧电极之间的电位差。因此，正离子从交叉方向的电场受到的静电力增大，能够使正离子的轨道更大地偏转。

另外，也可以在所述负侧电极形成有在所述交叉方向上贯通的贯通部。

在上述结构中，由于轨道偏转后的正离子能够通过贯通部，所以抑制了负侧电极的由正离子引起的损耗。

发明效果

根据本发明的离子源，能够抑制由正离子引起的热阴极的电子放出部的损耗。

附图说明

图1为表示本发明的离子源的第一实施方式的示意剖视图。

图2为表示第一实施方式中的交叉电场形成电极、热阴极和保持件的分解立体图。

图3为表示第一实施方式中的负侧电极电源的一个配置例的示意剖视图。

图4为表示第一实施方式中的负侧电极电源的其他配置例的示意剖视图。

图5为表示第一实施方式中的负侧电极的变形例的立体图。

图6为表示第一实施方式中的交叉电场形成电极的配置例的示意俯视图。

图7为表示本发明的离子源的第二实施方式的示意剖视图。

图8为表示第二实施方式中的交叉电场形成元件的变形例的示意剖视图。

图9为表示本发明的离子源的第三实施方式的示意剖视图。

图10为表示现有的离子源的剖视图。

标号说明

10 离子源

20 等离子体生成容器

30 热阴极

30a 热电子放出部

40 交叉电场形成元件

41 交叉电场形成电极

42 正侧电极

43 负侧电极

44 贯通部

R1 区域

D 交叉方向

E1 交叉电场

Ee 发射极电源

Ep 正侧电极电源

En 负侧电极电源

e 电子

p 正离子

具体实施方式

本发明的离子源例如用于在离子注入装置中引出离子束。首先，对本发明中的第一实施方式的离子源10进行说明。

如图1所示，离子源10具备：等离子体生成容器20，在内部生成等离子体；以及圆板状的热阴极30，配置在等离子体生成容器20的外侧，并由钽或钨等形成。另外，在等离子体生成容器20的侧壁部形成有：气体导入口21，用于导入三氟化磷(PF₃)、三氟化硼(BF₃)、砷化氢(AsH₃)等原料气体g；以及离子束引出口22，通过配置在外部的引出电极(未图示)引出离子束IB。

在等离子体生成容器20的上部形成有开口部23，热阴极30配置成可从开口部23窥见热阴极30的一面侧。另外，在等离子体生成容器20的底部26，以与热阴极30对向的方式配置有反射电极24，在等离子体生成容器20内，通过配置在等离子体生成容器20外部的一对磁铁25，在从热阴极30朝向反射电极24的方向上形成有磁场B。

如图1所示，热阴极30以一面侧向等离子体生成容器20侧露出的方式，保持于由碳材料构成的圆筒状的保持件31，在保持件31的内部，以靠近热阴极30的另一面侧的方式配置有灯丝32。即，热阴极30的电子放出部30a配置成朝向等离子体生成容器20内露出，如后文所述，能够朝向等离子体生成容器20内放出电子e。

另外，所谓热阴极30的电子放出部30a，是指热阴极30中的被灯丝32加热而可放出电子e的区域或结构元件。

在离子源10中，采用通过灯丝32加热热阴极30整体的结构。因此，在本第一实施方式的热阴极30中，所谓热阴极30的电子放出部30a，可以理解为是指热阴极30整体。

如图1所示，在灯丝32电连接有灯丝电源Ef，该灯丝电源Ef用于向灯丝32施加直流电压Vf，以加热灯丝32。另外，在灯丝32与热阴极30之间，以使热阴极30侧为正的方式电连接有施加直流电压Vc的阴极电源Ec。

另外，离子源10还具备发射极电源Ee，该发射极电源Ee电连接在热阴极30与等离子体生成容器20之间，向热阴极30施加相对于等离子体生成容器20为负的直流电压Ve。

离子源10被称为所谓的旁热型离子源，通过从灯丝电源Ef流过直流电流来加热灯丝32，从而加热热阴极30。更详细而言，通过由阴极电源Ec赋予的电位差Vc使从加热后的灯丝32放出的热电子(未图示)朝向热阴极30加速，并与热阴极30碰撞，由此加热热阴极30。

如图1所示，从加热后的热阴极30的电子放出部30a放出电子e，通过利用发射极电源Ee形成在热阴极30与等离子体生成容器20之间的电位差Ve，使电子e向从电子放出部30a朝向等离子体生成容器20内的方向加速，因此电子e被导入到等离子体生成容器20内。导入到等离子体生成容器20内的电子e在等离子体生成容器20内，一边以磁场B的方向为轴进行旋转，一边进行沿着磁场B的方向的往复运动，通过电子e与原料气体g的分子碰撞，由此生成等离子体。

如图1所示，离子源10还具备交叉电场形成元件40，该交叉电场形成元件40在从热阴极30的电子放出部30a放出的电子e从电子放出部30a到达等离子体生成容器20内所经过的区域中的至少一部分区域R1中，形成在与从电子放出部30a朝向等离子体生成容器20内的方向交叉的交叉方向D上所形成的电场即交叉电场E1。

由于从热阴极30朝向等离子体生成容器20内的方向可以说是图1所示的磁场B的方向，所以交叉方向D也可以称为与磁场B交叉的方向。

另外，如图1所示，在本实施方式中，交叉方向D表示与磁场B正交的方向，但交叉方向D并不一定限于与磁场B正交的方向。

如图1所示，在等离子体生成时所产生的正离子p与电子e一起作为离子束IB被引出到外部，但一部分正离子p例如在等离子体生成容器20内的开口部23附近，从通过发射极电源Ee的电压Ve所形成的电场受力等，而从等离子体生成容器20的开口部23到达区域R1。此时，正离子p通过等离子体生成容器20与热阴极30之间的电位差Ve而朝向热阴极30的电子放出部30a被加速，但同时从由交叉电场形成元件40形成的交叉电场E1受到交叉方向D朝向的静电力f1。

因此，正离子p朝向热阴极30的电子放出部30a侧的轨道如图1中虚线所示，向交叉方向D侧偏转，所以避免了正离子p与热阴极30的电子放出部30a的碰撞。

如此，在本实施方式的离子源10中，由于使正离子p朝向热阴极30侧的轨道向避开热阴极30的电子放出部30a的方向偏转，从而能够避免正离子p与热阴极30的电子放出部30a的碰撞，所以能够抑制热阴极30的电子放出部30a的溅射。即，能够抑制由正离子p引起的热阴极30的电子放出部30a的损耗。

在本实施方式中，如图1及图2所示，交叉电场形成元件40配置在热阴极30与等离子体生成容器20之间，由具有电位差的一对交叉电场形成电极41构成。

如图1及图2所示，一对交叉电场形成电极41由配置成彼此隔着热阴极30对向的电位相对高的正侧电极42和电位相对低的负侧电极43构成。

正侧电极42和负侧电极43均由通过碳等形成的横截面为大致半圆弧状的导电性的板材构成，如图2所示，正侧电极42和负侧电极43配置成以使相互的端面彼此之间稍微分离的状态对向，整体配置为在长度方向的中途具有台阶的呈大致圆筒形状的形状。

另外，如图1和图2所示，正侧电极42和负侧电极43以在与热阴极30的外周面33分离给定间隔的状态下包围热阴极30的方式组装于离子源10。即，正侧电极42和负侧电极43形成为包围热阴极30的外周的大致整个区域且使离子生成容器20侧缩窄的形状，并采用前端配置在开口部23内的结构。

另外，正侧电极42和负侧电极43只要具有电位差而在从正侧电极42朝向负侧电极43的方向上形成交叉电场E1即可，正侧电极42并不一定被施加正电压，另外，负侧电极43也不一定被施加负电压。

如图1所示，在正侧电极42与等离子体生成容器20之间电连接有正侧电极电源Ep，该正侧电极电源Ep向正侧电极42施加相对于等离子体生成容器20为正的直流电压Vp。另外，负侧电极43以与热阴极30成为相同电位的方式电连接在热阴极30与等离子体生成容器20之间。

因此，离子源10通过正侧电极42和负侧电极43相对于等离子体生成容器20具有电位差Vp+Ve，从而在正侧电极42和负侧电极43之间形成交叉电场E1。

另外，在本实施方式的离子源10中，所谓从热阴极30的电子放出部30a放出的电子e从热阴极30的电子放出部30a到达等离子体生成容器20内所经过的区域中的至少一部分区域R1，也可以称为由热阴极30的电子放出部30a、正侧电极42和负侧电极43划分的区域。

在本实施方式的离子源10中，由于在正侧电极42施加有正的直流电压Vp，所以能够在正侧电极42附近产生等离子体，由此能够使所谓的离子抽运模式动作。

在该情况下，在正侧电极42附近产生等离子体时所产生的正离子中的一部分正离子p通过热阴极30与等离子体生成容器20之间的电位Ve被向热阴极30侧加速，但通过从形成于正侧电极42与负侧电极43之间的交叉电场E1受到的静电力f1而使轨道偏转，由此抑制了热阴极30与电子放出部30a的碰撞。

即，离子源10能够应用离子抽运模式，并且抑制了热阴极30的由正离子p引起的溅射，从而能够抑制热阴极30的电子放出部30a的损耗。

另外，还可以在负侧电极43与等离子体生成容器20之间电连接负侧电极电源En，该负侧电极电源En向负侧电极43施加相对于等离子体生成容器20为负的直流电压即负侧电极电源电压Vn。

作为负侧电极电源En的连接例，例如，如图3所示，可以在负侧电极43与热阴极30之间连接负侧电极电源En。

在该情况下，负侧电极电源En是以使负侧电极43侧为负的方式连接的施加电压Vn的直流电源，因此与未设置负侧电极电源En的情况相比，能够在将热阴极30相对于等离子体生成容器20的电压保持在给定的电压Ve的状态下，扩大正侧电极42与负侧电极43之间的电位差。

如果仅为了扩大正侧电极42与负侧电极43之间的电位差，则只要增大电压Ve即可，但这样，使从热阴极30的电子放出部30a放出的电子e朝向等离子体生成容器20内加速的力会增大，另一方面，使正离子p朝向热阴极30加速的力也会增大。即，正离子p以更大的能量与热阴极30的电子放出部30a碰撞，对热阴极30进行溅射。

与此相对，如图3所示，在将热阴极30相对于等离子体生成容器20的电压保持在给定的电压Ve的状态下，在负侧电极43与热阴极30之间，以使负侧电极43侧为负侧的方式电连接负侧电极电源En，由此，能够独立地调整电压Ve和负侧电极电源电压Vn。

即，能够在不使通过由发射极电源Ee产生的电压Ve而作用于正离子p的力变化的前提下，扩大正侧电极42与负侧电极43之间的电位差。

因此，由于能够在不使电压Ve的值变化的前提下，增大电场E1和正离子p从电场E1受到的静电力f1，因此能够使正离子p的轨道更大地偏转。即，更可靠地抑制了正离子p与热阴极30的电子放出部30a的碰撞。

另外，作为其他的负侧电极电源En的连接例，如图4所示，也可以在负侧电极43与等离子体生成容器20之间，以使负侧电极43侧为负侧的方式电连接负侧电极电源En。在该情况下，也同样地，与不设置负侧电极电源En的情况相比，能够在将热阴极30相对于等离子体生成容器20的电压保持在给定的电压Ve的状态下，扩大正侧电极42与负侧电极43之间的电位差，所以能够使正离子p的轨道更大地偏转。

负侧电极电源En只要以扩大正侧电极42与负侧电极43之间的电位差的方式连接即可，通过进一步追加负侧电极电源En，能够使正离子p的轨道更大地偏转，由此能够更可靠地抑制正离子与热阴极30的电子放出部30a的碰撞。

而且，通过形成为在将热阴极42相对于等离子体生成容器20的电压保持在给定的电压Ve的状态下，使负侧电极电源En与负侧电极30连接的结构，能够在不使通过电压Ve而作用于正离子p的朝向热阴极30的方向的力变化的前提下，使正侧电极43与负侧电极43之间的电位差扩大而增大交叉方向D的方向的静电力f1。

因此，能够使正离子p的朝向热阴极30侧的轨道更大地向交叉方向D侧偏转，即，向避开热阴极30的电子放出部30a的方向偏转，所以能够进一步抑制由正离子p引起的热阴极30的电子放出部30a的损耗。

另外，在本实施方式的离子源10中，如图1及图2所示，在负侧电极43形成有在交叉方向D上贯通的切口状的贯通部44。

如图1所示，朝向热阴极30的电子放出部30a的轨道通过从交叉电场E1作用的静电力f1而向交叉方向D方向发生了偏转的正离子p通过贯通部44。因此，由于抑制了正离子p与负侧电极43的碰撞，所以抑制了由正离子p引起的负侧电极43的损耗。

另外，如图1所示，在负侧电极43的贯通部44的外侧配置有由碳材料等形成的罩45，通过了贯通部44的正离子p与罩45碰撞。虽然罩45因正离子p的碰撞而损耗，但罩45通过使厚度尺寸足够大而能够长时间使用。另外，只要将罩45形成为与热阴极30或交叉电场形成电极41相比更容易更换的配置或结构即可。

形成于负侧电极43的贯通部44并不限定于切口状，如图5所示，也可以是形成于负侧电极43的一部分的贯通孔状，只要在正离子q的偏转后的轨道上沿交叉方向D贯通即可。

另外，交叉电场形成电极41只要由至少一对正侧电极42和负侧电极43构成即可，例如，如图6(a)所示，也可以由两个正侧电极42和两个负侧电极43构成，即由两对正侧电极42和负侧电极43构成。另外，如图6(b)所示，也可以由一个正侧电极42和两个负侧电极43构成。

本第一实施方式的离子源10能够抑制由正离子p引起的热阴极30的电子放出部30a的损耗。因此，与现有技术相比，能够长时间使用离子源10。即，能够实现离子源10的长寿命化。另外，在可以将离子源10的寿命设为与现有技术相同程度的情况下，也能够将热阴极30形成为较薄。

接着，对本发明的第二实施方式的离子源50进行说明。

本第二实施方式的离子源50具备与第一实施方式的离子源10为相同结构的等离子体生成容器20，所以在表示离子源50及其变形例的图7及图8中，仅示出了离子源50的主要部分。

另外，与第一实施方式的离子源10为相同结构的部件用与第一实施方式相同的标号表示，并省略其说明。

如图7所示，第二实施方式的离子源50的与第一实施方式的离子源10的主要的结构的差异为交叉电场形成元件51的结构。

如图7所示，离子源50具备由钽、钨等形成的截面为L字状的热阴极52。热阴极52由配置成与灯丝32对向的薄板状的电子放出部52a和形成为从电子放出部52a的一端侧向等离子体生成容器20的开口部23侧延伸的板状的阴极壁部52b构成，电子放出部52a和阴极壁部52b形成为一体。

热阴极52的电子放出部52a以与灯丝32靠近并对向的方式配置，通过由灯丝32加热，可放出电子e。另一方面，由于阴极壁部52b配置成远离灯丝32，因此不会被加热至可放出电子e。即，阴极壁部52b虽然是热阴极52的一部分，但对电子e的放出没有贡献。

如图7所示，离子源50具有薄板状的偏转用电极53，本第二实施方式中的交叉电场形成元件51由热阴极52的阴极壁部52b和偏转用电极53构成。

热阴极52的阴极壁部52b和偏转用电极53在热阴极52的电子放出部52a与等离子体生成容器20之间，以隔着热阴极52的电子放出部52a的方式配置成相互对向。

在偏转用电极53与等离子体生成容器20之间电连接有偏转用电极电源Eq，该偏转用电极电源Eq向偏转用电极53施加相对于等离子体生成容器20为正的直流电压Vq。另外，在热阴极52与等离子体生成容器20之间，与第一实施方式中的离子源10同样地连接有发射极电源Ee，所以热阴极52的阴极壁部52b被施加相对于等离子体生成容器20为正的电压Ve。

因此，离子源50通过偏转用电极53和阴极壁部52b相对于等离子体生成容器20具有电位差Vq+Ve，从而在偏转用电极53和阴极壁部52b之间形成交叉电场E2。

此时，由于偏转用电极53具有比阴极壁部52b高的电位，所以交叉电场E2的朝向是从偏转用电极53朝向阴极壁部52b的方向。

即，如图7所示，离子源50通过由偏转用电极53和热阴极52的阴极壁部52b构成的交叉电场形成元件51，在从热阴极52的电子放出部52a放出的电子e从电子放出部52a到达等离子体生成容器20所经过的区域中的至少一部分区域R2中，形成在与从电子放出部52a朝向等离子体生成容器20内的方向交叉的交叉方向D上所形成的电场即交叉电场E2。

另外，与第一实施方式同样地，从电子放出部52a朝向等离子体生成容器20内的方向也可以说是磁场B的方向，所以交叉电场E2的方向也可以说是与磁场B交叉的方向，另外，交叉电场E2的方向也不限定于与磁场B正交的方向。

另外，所谓从热阴极52的电子放出部52a放出的电子e从电子放出部52a到达等离子体生成容器20所经过的区域中的至少一部分区域R2，也可以说是由热阴极52的电子放出部52a、阴极壁部52b及偏转用电极53划分的区域。

本第二实施方式中的离子源50与第一实施方式中的离子源10的情况同样地，从等离子体生成容器20的开口部23到达区域R2的一部分正离子p通过等离子体生成容器20与热阴极52之间的电位差Ve，朝向热阴极52的电子放出部52a被加速，但同时从由交叉电场形成元件51形成的交叉电场E2向正离子p作用交叉方向D朝向的静电力f2。

因此，正离子p朝向热阴极52的电子放出部52a侧的轨道如图7中虚线所示，向交叉方向D侧偏转，所以避免了正离子p与热阴极52的电子放出部52a的碰撞。

如此，在本实施方式的离子源50中，能够使正离子p朝向热阴极52的电子放出部52a侧的轨道向避开电子放出部52a的方向即向朝向阴极壁部52b的方向偏转。

即，由于能够避免正离子p与热阴极52的电子放出部52a的碰撞，所以抑制了热阴极52的电子放出部52a的溅射。即，抑制了由正离子p引起的热阴极52的电子放出部52a的损耗，从而能够长时间使用离子源50。

另外，在本第二实施方式的离子源50中，轨道偏转后的正离子p与热阴极52的阴极壁部52b碰撞，阴极壁部52b通过正离子p而被溅射。

由于热阴极52的电子放出部52a需要被充分加热以放出电子e，所以难以增大电子放出部52a的厚度尺寸T1。

但是，由于阴极壁部52b对电子e的放出没有贡献，所以只要确保阴极壁部52b的厚度尺寸T2足够大以能够耐受由正离子p的溅射引起的损耗即可。

即，通过相对于热阴极52的电子放出部52a的厚度尺寸T1，确保较大的阴极壁部52b的厚度尺寸T2，能够更长时间地使用离子源50。

另外，通过变更偏转用电极电压Vq，能够调整交叉电场E2及作用于正离子q的静电力f2，由此也能够调整正离子p的轨道被偏转的程度。

另外，虽然热阴极52的电子放出部52a和阴极壁部52b一体形成，但只要是能够从发射极电源E向阴极壁部52b施加发射极电压Ve的部件，也可以是分体的部件。

接着，示出本第二实施方式中的离子源50的变形例。

本第二实施方式中的离子源50的交叉电场形成元件51由热阴极52的阴极壁部52b和连接有偏转用电极电源Eq的偏转用电极53构成，但不一定要使用偏转用电极53。

如图8所示，离子源50的变形例中的交叉电场形成元件55由热阴极52的阴极壁部52b和与等离子体生成容器20为相同电位的开口形成部54构成。开口形成部54既可以是与开口部23一体的部件，即形成开口部23的部位本身，也可以是以与等离子体生成容器20成为相同电位的方式安装于开口部23的其他部件。

交叉电场形成元件55的开口形成部54与等离子体形成容器20为相同电位，在热阴极52的阴极壁部52b施加有相对于等离子体形成容器20为负的发射极电压Ve。

因此，开口形成部54和阴极壁部52b具有电位差Ve，在交叉方向D的方向上形成电场E3，使静电力f3作用于正离子p，由此能够使正离子p朝向热阴极52的电子放出部52a的轨道向交叉方向D侧偏转。

即，能够抑制由正离子p引起的热阴极52的电子放出部52a的损耗。

接着，对本发明的第三实施方式的离子源60进行说明。

如图9(a)所示，本发明的第三实施方式的离子源60除了第一实施方式的离子源10中的热阴极30的结构和灯丝32的配置位置以外，与第一实施方式的离子源10相同。因此，在图9(a)中，仅示出了变形例的主要部分，对于与离子源10共同的结构，用与第一实施方式相同的标号表示，并省略其说明。

如图9(a)所示，离子源60具备由电子放出部61a和阻挡部61b构成的热阴极61。

电子放出部61a是由灯丝32加热而放出电子e的部位。另外，阻挡部61b与平板状的电子放出部61a在交叉方向D的方向上连续形成。另外，阻挡部61b形成为朝向交叉方向D，厚度尺寸逐渐变大。另外，灯丝32配置在与电子放出部61a对向的位置。

换言之，灯丝32从第一实施方式中的位置向与交叉方向D相反的方向偏移配置，热阴极61中的配置成与灯丝32对向并由灯丝32加热而可放出电子e的部位为电子放出部61a。另一方面，从灯丝32远离而变得难以被灯丝32加热，由此对电子e的放出没有贡献的部位为阻挡部61b。

如图9(a)所示，与第一实施方式同样地，从热阴极61的电子放出部61a放出的电子e通过发射极电压Ve被加速而导入到等离子体生成容器20内，与此相对，一部分正离子p朝向热阴极61被加速。

此时，与第一实施方式同样地，通过来自交叉电场E1的静电力f1发挥作用，正离子p的轨道向交叉方向D侧偏转。在此，在第一实施方式的离子源10中，以穿过贯通部44的方式使正离子p的轨道偏转，但轨道没有被充分偏转的一部分正离子p与热阴极61碰撞。

但是，在离子源60中，在热阴极61的交叉方向D侧形成有对电子e的放出没有贡献的阻挡部61b，正离子p与阻挡部61b碰撞，对阻挡部61b进行溅射。即，在离子源60中，也抑制了正离子p与热阴极61的电子放出部61a的碰撞，由此能够抑制由正离子p引起的热阴极61的电子放出部61a的损耗。

而且，阻挡部61b形成为朝向交叉方向D，厚度尺寸逐渐变大，因此不易损耗。即，通过充分地确保阻挡部61b的厚度尺寸，能够长时间使用离子源60。

另外，由于热阴极61的损耗而最担忧的是，在热阴极61的损耗发展而产生贯通热阴极61的孔的情况下，正离子p通过阴极电压Vc而朝向灯丝32被加速，对等丝32进行溅射。但是，在本第三实施方式的离子源60中，即使在贯通热阴极61的孔形成于阻挡部61b的情况下，由于阻挡部61b位于从灯丝32向交叉方向D侧偏移的位置，所以也能够避免通过该孔进入到灯丝32侧的正离子p朝向灯丝32行进的情况。

因此，在本第三实施方式中，热阴极61的阻挡部61b形成为厚度尺寸比电子放出部61a大的结构，但即使在形成有贯通阻挡部61b的孔的情况下，也能够继续使用离子源60。

因此，阻挡部61b的厚度尺寸也可以构成为与电子放出部61a的厚度尺寸相同。

这也同样适用于第二实施方式中的离子源50的热阴极52和灯丝32的配置。

即，如图9(b)所示，只要将第二实施方式中的离子源50的热阴极52构成为由电子放出部71a、阴极壁部71b、在连接电子放出部70a与阴极壁部71b的连接部位所形成的防护壁部71c构成，通过在与电子放出部70a对向的位置配置灯丝32，从而构成离子源70即可。在该情况下，防护壁部71c也是为了抑制由正离子溅射而形成贯通的孔的情况所设置的，所以不一定需要防护壁部71c。

此外，本发明不限于前述实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变形，这是不言而喻的。