JPH06105597B2 - マイクロ波プラズマ源 - Google Patents
マイクロ波プラズマ源Info
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- JPH06105597B2 JPH06105597B2 JP57149226A JP14922682A JPH06105597B2 JP H06105597 B2 JPH06105597 B2 JP H06105597B2 JP 57149226 A JP57149226 A JP 57149226A JP 14922682 A JP14922682 A JP 14922682A JP H06105597 B2 JPH06105597 B2 JP H06105597B2
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 15
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/006—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばマイクロ波プラズマエッチング装置や
プラズマ付着装置などに使用される、磁界中の高周波放
電を利用したマイクロ波プラズマ源に関するもので、特
に、プラズマ点火時から通常のイオン引出し時への切換
え操作性の改良を図ったものである。
プラズマ付着装置などに使用される、磁界中の高周波放
電を利用したマイクロ波プラズマ源に関するもので、特
に、プラズマ点火時から通常のイオン引出し時への切換
え操作性の改良を図ったものである。
半導体工業などにおいてイオンインプランテーションや
イオンビームデポジションなどのために必要とされる、
大電流のイオンを取り出し得るイオン源装置として、
“特公昭57−4056号(短冊ビームイオン源)”に代表さ
れる、磁界中の高周波放電を利用したマイクロ波プラズ
マ源装置がある。しかし、このマイクロ波プラズマ源に
おいては、プラズマ点火時に必要とする磁界強度と、点
火が終了した後の通常のイオン引出し時に必要とする磁
界強度とが、比率にして約100対60ぐらいと異なるた
め、プラズマ点火時とイオン引出し時とで磁界強度の値
を設定し直す操作が行なわれていた。つまり、プラズマ
点火時は強磁界にし、点火終了後のイオン引出し時はダ
イヤル操作によって弱磁界に設定し直す操作が行なわれ
ていた。
イオンビームデポジションなどのために必要とされる、
大電流のイオンを取り出し得るイオン源装置として、
“特公昭57−4056号(短冊ビームイオン源)”に代表さ
れる、磁界中の高周波放電を利用したマイクロ波プラズ
マ源装置がある。しかし、このマイクロ波プラズマ源に
おいては、プラズマ点火時に必要とする磁界強度と、点
火が終了した後の通常のイオン引出し時に必要とする磁
界強度とが、比率にして約100対60ぐらいと異なるた
め、プラズマ点火時とイオン引出し時とで磁界強度の値
を設定し直す操作が行なわれていた。つまり、プラズマ
点火時は強磁界にし、点火終了後のイオン引出し時はダ
イヤル操作によって弱磁界に設定し直す操作が行なわれ
ていた。
これを第1図、第2図によりさらに具体的に説明する。
第1図は従来のマイクロ波プラズマ源の一例を示す。一
般に、放電空間にマイクロ波電界を印加し、それに直交
した直流磁界を印加し、かつ放電空間に1×10-2〜1×
10-4Torr程度の被イオン化物質の原子又は分子を導入す
れば、マイクロ波放電が起こる。第1図においては、マ
イクロ波発生器1から、例えば2MHzのマイクロ波を矩形
導波管2を介して同軸ケーブル3に導入する。内部導体
3′に結合されているマイクロ波プラズマ結合素子5と
壁部10とで放電空間6を形成し、マイクロ波・プラズマ
結合素子5から放射されるマイクロ波によって放電空間
6にマイクロ波電界が発生される。一方、ガス導入部8
より、PH3、BF3等の気体または蒸気を導入し、上記マイ
クロ波電界と作用する磁界を磁界発生用コイル7によっ
て形成すると、放電空間6内にプラズマが発生する。こ
の放電空間6内に発生したプラズマからイオン引出し系
9を介してイオンが引出される。磁界発生用コイル7は
定電流源11から給電線12を通して給電され、放電空間6
に磁界を発生する。なお、4は真空封止用の誘電体であ
る。
第1図は従来のマイクロ波プラズマ源の一例を示す。一
般に、放電空間にマイクロ波電界を印加し、それに直交
した直流磁界を印加し、かつ放電空間に1×10-2〜1×
10-4Torr程度の被イオン化物質の原子又は分子を導入す
れば、マイクロ波放電が起こる。第1図においては、マ
イクロ波発生器1から、例えば2MHzのマイクロ波を矩形
導波管2を介して同軸ケーブル3に導入する。内部導体
3′に結合されているマイクロ波プラズマ結合素子5と
壁部10とで放電空間6を形成し、マイクロ波・プラズマ
結合素子5から放射されるマイクロ波によって放電空間
6にマイクロ波電界が発生される。一方、ガス導入部8
より、PH3、BF3等の気体または蒸気を導入し、上記マイ
クロ波電界と作用する磁界を磁界発生用コイル7によっ
て形成すると、放電空間6内にプラズマが発生する。こ
の放電空間6内に発生したプラズマからイオン引出し系
9を介してイオンが引出される。磁界発生用コイル7は
定電流源11から給電線12を通して給電され、放電空間6
に磁界を発生する。なお、4は真空封止用の誘電体であ
る。
また第2図は第1図の定電流源11の従来例を示すもの
で、交流入力端ACから供給される交流電力が整流器13で
直流に変換され、制御トランジスタ14を通って磁界発生
用コイル7に与えられる。磁界発生用コイル7に流れる
電流は検出抵抗15の両端に電圧信号として現われるか
ら、この両端電圧に比例した電圧信号を設定用可変抵抗
器16で作り、この電圧信号と、基準電圧発生器17から発
生される基準電圧信号との差を差動増幅器で構成される
誤差増幅器18で増幅して制御トランジスタ14に入力する
ことによって、設定用可変抵抗器16で設定される電圧信
号に応じた電流が磁界発生用コイル7に流れる。ここ
で、前述したように、マイクロ波プラズマ源では、プラ
ズマ点火時にはその後のイオン引出し時に比べて、磁界
強度を約1.5倍以上に大きくする必要があるが、従来
は、上記設定用可変抵抗器16の設定値をプラズマ点火時
とイオン引出し時とで設定しなおす操作を行なうことで
対処していた。
で、交流入力端ACから供給される交流電力が整流器13で
直流に変換され、制御トランジスタ14を通って磁界発生
用コイル7に与えられる。磁界発生用コイル7に流れる
電流は検出抵抗15の両端に電圧信号として現われるか
ら、この両端電圧に比例した電圧信号を設定用可変抵抗
器16で作り、この電圧信号と、基準電圧発生器17から発
生される基準電圧信号との差を差動増幅器で構成される
誤差増幅器18で増幅して制御トランジスタ14に入力する
ことによって、設定用可変抵抗器16で設定される電圧信
号に応じた電流が磁界発生用コイル7に流れる。ここ
で、前述したように、マイクロ波プラズマ源では、プラ
ズマ点火時にはその後のイオン引出し時に比べて、磁界
強度を約1.5倍以上に大きくする必要があるが、従来
は、上記設定用可変抵抗器16の設定値をプラズマ点火時
とイオン引出し時とで設定しなおす操作を行なうことで
対処していた。
本発明の目的は、上記したプラズマ点火時の、設定用可
変抵抗器の設定値を変えるという煩雑な作業を、切換え
スイッチの切換え操作だけで可能とするマイクロ波プラ
ズマ源を提供することにある。
変抵抗器の設定値を変えるという煩雑な作業を、切換え
スイッチの切換え操作だけで可能とするマイクロ波プラ
ズマ源を提供することにある。
即ち、本発明の特徴は、プラズマ点火時に放電空間に印
加する磁界強度から、点火終了後のイオン引出し時に放
電空間に印加する磁界強度への切換えを、可動片の切換
え操作だけで行なう切換えスイッチを設ける構成とする
にある。
加する磁界強度から、点火終了後のイオン引出し時に放
電空間に印加する磁界強度への切換えを、可動片の切換
え操作だけで行なう切換えスイッチを設ける構成とする
にある。
以下、図面により本発明を説明する。
第3図は本発明の一実施例回路図で、これは、磁界発生
用コイルに流す電流値を、プラズマ点火時とイオン引出
し時とで切換えスイッチにより切換える場合である。第
2図の従来回路に比較して、切換えスイッチ19と、点火
時用基準電圧発生器20が新たに追加されている。点火時
用基準電圧発生器20の発生電圧を、従来の基準電圧発生
器17の発生電圧の約1.6倍以上にしておくことにより、
設定用可変抵抗器16の設定値を、プラズマ点火時とイオ
ン引出し時とで設定しなおす操作なしに、切換えスイッ
チ19の可動片を点火時用基準電圧発生器20側から、基準
電圧発生器17側に切換えるだけで、簡単に点火から通常
のイオン引出しに移ることができる。
用コイルに流す電流値を、プラズマ点火時とイオン引出
し時とで切換えスイッチにより切換える場合である。第
2図の従来回路に比較して、切換えスイッチ19と、点火
時用基準電圧発生器20が新たに追加されている。点火時
用基準電圧発生器20の発生電圧を、従来の基準電圧発生
器17の発生電圧の約1.6倍以上にしておくことにより、
設定用可変抵抗器16の設定値を、プラズマ点火時とイオ
ン引出し時とで設定しなおす操作なしに、切換えスイッ
チ19の可動片を点火時用基準電圧発生器20側から、基準
電圧発生器17側に切換えるだけで、簡単に点火から通常
のイオン引出しに移ることができる。
第4図は本発明の他の実施例を示す回路図で、これは、
磁界発生用コイルの巻回数を、プラズマ点火時とイオン
引出し時とで、切換えスイッチにより切換える場合であ
る。第1図従来例に比較して第4図実施例には、磁界発
生用コイル7の巻回数に巻初め端子T0と、中間端子T
1と、巻終り端子T2とが設けられ、そして切換えスイッ
チ21が新たに追加されている。端子T0〜T2間の巻回数が
端子T0〜T1間の巻回数の約1.6倍以上にしておくことに
より、切換えスイッチ21を切換えるだけで、放電空間6
に供給される磁界強度を強、弱に変えることが可能とな
る。
磁界発生用コイルの巻回数を、プラズマ点火時とイオン
引出し時とで、切換えスイッチにより切換える場合であ
る。第1図従来例に比較して第4図実施例には、磁界発
生用コイル7の巻回数に巻初め端子T0と、中間端子T
1と、巻終り端子T2とが設けられ、そして切換えスイッ
チ21が新たに追加されている。端子T0〜T2間の巻回数が
端子T0〜T1間の巻回数の約1.6倍以上にしておくことに
より、切換えスイッチ21を切換えるだけで、放電空間6
に供給される磁界強度を強、弱に変えることが可能とな
る。
なお、第3図及び第4図実施例では、磁界発生用コイル
7には定電流源からの電流を供給するとして説明した
が、これは定電流源に限定されず、電流源であればどの
ような方式の電源でも採用可能であり、実施例の場合と
同様の効果を生じ得るものであることは、本発明の本質
から明らかである。また、第4図実施例では磁界発生用
コイルに巻回数の中間端子を設けるとしたが、これも中
間端子方式に限定されるものでなく、例えば全く別個の
コイルを設ける方式、あるいは一回ボタンを押すと一定
時間(例えば1秒間)だけ点火モードの磁場強度にな
り、その後は自動的にはじめの磁場強度(イオンビーム
引出しモード)に戻るような回路方式など、多くの変形
が可能である。
7には定電流源からの電流を供給するとして説明した
が、これは定電流源に限定されず、電流源であればどの
ような方式の電源でも採用可能であり、実施例の場合と
同様の効果を生じ得るものであることは、本発明の本質
から明らかである。また、第4図実施例では磁界発生用
コイルに巻回数の中間端子を設けるとしたが、これも中
間端子方式に限定されるものでなく、例えば全く別個の
コイルを設ける方式、あるいは一回ボタンを押すと一定
時間(例えば1秒間)だけ点火モードの磁場強度にな
り、その後は自動的にはじめの磁場強度(イオンビーム
引出しモード)に戻るような回路方式など、多くの変形
が可能である。
以上説明したように、本発明によれば、従来必要であっ
たプラズマ点火時とイオン引出し時とで可変抵抗設定値
を設定しなおすという煩雑な操作が、切換えスイッチの
切換え操作だけで可能となり、プラズマ源の点火時の操
作性が大幅に改良される。
たプラズマ点火時とイオン引出し時とで可変抵抗設定値
を設定しなおすという煩雑な操作が、切換えスイッチの
切換え操作だけで可能となり、プラズマ源の点火時の操
作性が大幅に改良される。
第1図は従来のマイクロ波プラズマ源の断面構造とコイ
ル電源の関係を示す図、第2図は従来のコイル用電源回
路の一例を示す図、第3図は本発明の一実施例回路図、
第4図は本発明の他の実施例回路図である。 符号の説明 1…マイクロ波発生器、2…矩形導波管 3…同軸ケーブル、4…真空封止用誘電体 5…マイクロ波・プラズマ結合素子 6…放電空間、7…磁界発生用コイル 8…ガス導入部、9…イオン引出し系 10…壁部、11…定電流源 12…給電線、13…整流器 14…制御トランジスタ 15…検出抵抗、16…設定用可変抵抗器 17…基準電圧発生器、18…誤差増幅器 19、21…切換スイッチ 20…点火時用基準電圧発生器
ル電源の関係を示す図、第2図は従来のコイル用電源回
路の一例を示す図、第3図は本発明の一実施例回路図、
第4図は本発明の他の実施例回路図である。 符号の説明 1…マイクロ波発生器、2…矩形導波管 3…同軸ケーブル、4…真空封止用誘電体 5…マイクロ波・プラズマ結合素子 6…放電空間、7…磁界発生用コイル 8…ガス導入部、9…イオン引出し系 10…壁部、11…定電流源 12…給電線、13…整流器 14…制御トランジスタ 15…検出抵抗、16…設定用可変抵抗器 17…基準電圧発生器、18…誤差増幅器 19、21…切換スイッチ 20…点火時用基準電圧発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 英己 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡田 修身 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項1】マイクロ波電界が印加されている放電空間
に直流磁界を印加し上記放電空間に被イオン化物質を導
入してプラズマを発生させイオン引出し系を介してイオ
ンを引出す構成のマイクロ波プラズマ源において、プラ
ズマ点火時に放電空間に印加する磁界強度から、点火終
了後のイオン引出し時に放電空間に印加する磁界強度へ
の切換えを、スイッチ操作で行なう切換えスイッチを備
えたことを特徴とするマイクロ波プラズマ源。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のプラズマ源に
おいて、前記切換えスイッチは、放電空間に印加する磁
界を発生するコイルに流す電流値を切換える切換えスイ
ッチであることを特徴とするマイクロ波プラズマ源。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載のプラズマ源に
おいて、前記切換えスイッチは、放電空間に印加する磁
界を発生するコイルの巻回数を切換える切換えスイッチ
であることを特徴とするマイクロ波プラズマ源。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57149226A JPH06105597B2 (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | マイクロ波プラズマ源 |
US06/517,404 US4543465A (en) | 1982-08-30 | 1983-07-26 | Microwave plasma source having improved switching operation from plasma ignition phase to normal ion extraction phase |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57149226A JPH06105597B2 (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | マイクロ波プラズマ源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5940447A JPS5940447A (ja) | 1984-03-06 |
JPH06105597B2 true JPH06105597B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=15470616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57149226A Expired - Lifetime JPH06105597B2 (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | マイクロ波プラズマ源 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4543465A (ja) |
JP (1) | JPH06105597B2 (ja) |
Families Citing this family (51)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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