JPH06325711A - スパッタ型イオン源 - Google Patents
スパッタ型イオン源Info
- Publication number
- JPH06325711A JPH06325711A JP11324493A JP11324493A JPH06325711A JP H06325711 A JPH06325711 A JP H06325711A JP 11324493 A JP11324493 A JP 11324493A JP 11324493 A JP11324493 A JP 11324493A JP H06325711 A JPH06325711 A JP H06325711A
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- JP
- Japan
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- plasma
- generated
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- chamber
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- Pending
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スタート時にプラズマを発生させなくてもア
ーク放電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅して
も自動的にアーク放電を再発生させることができるスパ
ッタ型イオン源を提供する。 【構成】 プラズマを発生させるプラズマ室１０内に、
スパッタターゲット１５、１６をフィラメント１４を挟
んで対向して設けたスパッタ型イオン源において、スパ
ッタターゲット１５、１６の近傍にアーク放電安定化電
極１７、１８を設けたことを特徴としている。
ーク放電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅して
も自動的にアーク放電を再発生させることができるスパ
ッタ型イオン源を提供する。 【構成】 プラズマを発生させるプラズマ室１０内に、
スパッタターゲット１５、１６をフィラメント１４を挟
んで対向して設けたスパッタ型イオン源において、スパ
ッタターゲット１５、１６の近傍にアーク放電安定化電
極１７、１８を設けたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表層改質、表層処理お
よび薄膜形成装置に用いられるスパッタ型イオン源に関
する。
よび薄膜形成装置に用いられるスパッタ型イオン源に関
する。
【０００２】
【従来の技術】イオンビームは、被加工物に当てるとイ
オンビームの誘導エネルギーが熱エネルギーに変わり、
被加工物面で溶解、蒸発が生じるので、誘導、研磨、エ
ッチングおよび表層処理等の被加工物の加工に用いられ
ており、近年は、ＩＣ等の製造、半導体への不純物の注
入、酸化膜や窒化物の製造等の表層処理および薄膜を製
造する際などに用いられている。
オンビームの誘導エネルギーが熱エネルギーに変わり、
被加工物面で溶解、蒸発が生じるので、誘導、研磨、エ
ッチングおよび表層処理等の被加工物の加工に用いられ
ており、近年は、ＩＣ等の製造、半導体への不純物の注
入、酸化膜や窒化物の製造等の表層処理および薄膜を製
造する際などに用いられている。
【０００３】このイオンビームを得る装置としてはイオ
ン源が知られ、イオン源は、プラズマ発生室でプラズマ
を作り、このうちイオンだけを取り出し、高電圧で加速
することによりイオンビームを作るように構成され、ガ
スイオン専用イオン源やルツボ内の金属等の物質を蒸発
させ、これをプラズマ発生室でプラズマ化するタイプの
イオン源がある。
ン源が知られ、イオン源は、プラズマ発生室でプラズマ
を作り、このうちイオンだけを取り出し、高電圧で加速
することによりイオンビームを作るように構成され、ガ
スイオン専用イオン源やルツボ内の金属等の物質を蒸発
させ、これをプラズマ発生室でプラズマ化するタイプの
イオン源がある。
【０００４】図２は現在提案されているスパッタ型イオ
ン源の一例を示す断面図である。
ン源の一例を示す断面図である。
【０００５】同図において、１はアノード電極となる円
筒状の壁１ａで形成したプラズマ室で、その前面（図の
下側）にはビーム引出し電極２が設けられ、後方（図の
上側）には作動ガス導入部３が設けられている。このプ
ラズマ室１の後方にはカソードとなるフィラメント４が
設けられており、フィラメント４とビーム引出し電極２
との間には、ビーム引出し電極２と垂直でかつそれぞれ
対向したスパッタターゲット５、６が配置され、図示し
ない負の高電圧が印加されるようになっている。
筒状の壁１ａで形成したプラズマ室で、その前面（図の
下側）にはビーム引出し電極２が設けられ、後方（図の
上側）には作動ガス導入部３が設けられている。このプ
ラズマ室１の後方にはカソードとなるフィラメント４が
設けられており、フィラメント４とビーム引出し電極２
との間には、ビーム引出し電極２と垂直でかつそれぞれ
対向したスパッタターゲット５、６が配置され、図示し
ない負の高電圧が印加されるようになっている。
【０００６】作動ガスがプラズマ室１内に導入される
と、作動ガスはフィラメント４とアノード電極１ａ間の
アーク放電によりプラズマ化される。またスパッタター
ゲット５、６に負の高電圧を印加することにより、スパ
ッタ作用でスパッタ材構成原子が放出される。この原子
はプラズマ室１内でイオン化されビーム引出し電極２よ
りイオンビームとして引き出される。この際プラズマ室
１内でイオン化されなかった原子７は、対向するスパッ
タターゲット５、６に付着し、そこで再びスパッタ材と
して利用される。またスパッタターゲット５、６から原
子がたたき出される際には２次電子８が生じるが、この
２次電子８は対向するスパッタターゲット５、６の電位
障壁で反射されイオン化に寄与することとなり、その電
子ビームが引出し電極２へ入射することがなくなるた
め、その変形等が防止されるようになっている。
と、作動ガスはフィラメント４とアノード電極１ａ間の
アーク放電によりプラズマ化される。またスパッタター
ゲット５、６に負の高電圧を印加することにより、スパ
ッタ作用でスパッタ材構成原子が放出される。この原子
はプラズマ室１内でイオン化されビーム引出し電極２よ
りイオンビームとして引き出される。この際プラズマ室
１内でイオン化されなかった原子７は、対向するスパッ
タターゲット５、６に付着し、そこで再びスパッタ材と
して利用される。またスパッタターゲット５、６から原
子がたたき出される際には２次電子８が生じるが、この
２次電子８は対向するスパッタターゲット５、６の電位
障壁で反射されイオン化に寄与することとなり、その電
子ビームが引出し電極２へ入射することがなくなるた
め、その変形等が防止されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したイ
オン源は、図３（ａ）および（ｂ）に示すようにアノー
ド電極１ａからの距離に対する電界が直線状に印加され
ている場合にはフィラメント４から電子が放出しやすく
なって安定したアーク放電（Ｌ1 ）が生じるが、イオン
源のサイズが非常に小さくスパッタターゲット５、６間
の間隔が狭い場合には、スパッタターゲット５、６にか
かっている数ＫＶもの高電圧のため、空間全体が負にな
ってしまい、アーク放電が発生しにくくなることがあ
る。
オン源は、図３（ａ）および（ｂ）に示すようにアノー
ド電極１ａからの距離に対する電界が直線状に印加され
ている場合にはフィラメント４から電子が放出しやすく
なって安定したアーク放電（Ｌ1 ）が生じるが、イオン
源のサイズが非常に小さくスパッタターゲット５、６間
の間隔が狭い場合には、スパッタターゲット５、６にか
かっている数ＫＶもの高電圧のため、空間全体が負にな
ってしまい、アーク放電が発生しにくくなることがあ
る。
【０００８】そこで、アーク放電を発生しやすくするた
めに、スパッタターゲット５、６にスパッタ電圧をかけ
る前にプラズマを発生させることにより、シース（電界
を消す）することが行われている。これは、プラズマが
発生しているときにスパッタターゲット５、６にバイア
ス電圧（スパッタ電圧）をかければフィラメント４から
電子が容易に放出するのを利用するものである。
めに、スパッタターゲット５、６にスパッタ電圧をかけ
る前にプラズマを発生させることにより、シース（電界
を消す）することが行われている。これは、プラズマが
発生しているときにスパッタターゲット５、６にバイア
ス電圧（スパッタ電圧）をかければフィラメント４から
電子が容易に放出するのを利用するものである。
【０００９】ところが、スパッタターゲット５、６にス
パッタ電圧印加中にプラズマ室１内で異常放電（Ｌ2 ）
が生じることがある。異常放電が生じると電界は曲線Ｌ
3 で示すように変化し、フィラメント４から電子が放出
されなくなりアーク放電が消滅してしまうので、操作者
がその都度再始動させなければならない不都合が生じて
しまう。尚、図３は図２に示したイオン源におけるアー
ク放電および異常アーク放電を説明するための説明図で
あり、図３（ａ）はフィラメント、スパッタターゲット
およびアノードの模式図を示している。図３（ｂ）は距
離と電界との関係を示しており、横軸がフィラメントか
らの距離を示し、縦軸が電界を示している。
パッタ電圧印加中にプラズマ室１内で異常放電（Ｌ2 ）
が生じることがある。異常放電が生じると電界は曲線Ｌ
3 で示すように変化し、フィラメント４から電子が放出
されなくなりアーク放電が消滅してしまうので、操作者
がその都度再始動させなければならない不都合が生じて
しまう。尚、図３は図２に示したイオン源におけるアー
ク放電および異常アーク放電を説明するための説明図で
あり、図３（ａ）はフィラメント、スパッタターゲット
およびアノードの模式図を示している。図３（ｂ）は距
離と電界との関係を示しており、横軸がフィラメントか
らの距離を示し、縦軸が電界を示している。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、スタート時にプラズマを発生させなくてもアーク放
電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅しても自動
的にアーク放電を再発生させることができるスパッタ型
イオン源を提供することにある。
し、スタート時にプラズマを発生させなくてもアーク放
電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅しても自動
的にアーク放電を再発生させることができるスパッタ型
イオン源を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、プラズマを発生させるプラズマ室内に、ス
パッタターゲットをフィラメントを挟んで対向して設け
たスパッタ型イオン源において、スパッタターゲットの
近傍にアーク放電安定化電極を設けたものである。
に本発明は、プラズマを発生させるプラズマ室内に、ス
パッタターゲットをフィラメントを挟んで対向して設け
たスパッタ型イオン源において、スパッタターゲットの
近傍にアーク放電安定化電極を設けたものである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、スタート時にはアーク放電
安定化電極に電流が流れてアノードとして機能し、フィ
ラメントとアーク放電安定化電極との間でアーク放電が
発生する。アーク放電が発生すると同時にアーク放電安
定化電極には電流が流れなくなり、プラズマ室内にプラ
ズマが発生する。プラズマ室内に異常アーク放電が生じ
てプラズマが消滅した時には再度アーク放電安定化電極
に電流が流れてアノードとして機能しフィラメントとア
ーク放電安定化電極との間でアーク放電が発生してプラ
ズマ室内にプラズマが発生する。
安定化電極に電流が流れてアノードとして機能し、フィ
ラメントとアーク放電安定化電極との間でアーク放電が
発生する。アーク放電が発生すると同時にアーク放電安
定化電極には電流が流れなくなり、プラズマ室内にプラ
ズマが発生する。プラズマ室内に異常アーク放電が生じ
てプラズマが消滅した時には再度アーク放電安定化電極
に電流が流れてアノードとして機能しフィラメントとア
ーク放電安定化電極との間でアーク放電が発生してプラ
ズマ室内にプラズマが発生する。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１４】図１（ａ）は本発明のスパッタ型イオン源
の一実施例を示す構成図であり、図１（ｂ）はそのＡ−
Ａ線平面図である。
の一実施例を示す構成図であり、図１（ｂ）はそのＡ−
Ａ線平面図である。
【００１５】同図において、１０はアノードとなる円筒
状の壁１０ａで形成したプラズマ室であり、その外周に
はプラズマ室１０を囲繞するようにＳ極とＮ極とが交互
になるように永久磁石１１が配置されている。これらの
永久磁石１１は、隣接する磁石同士で図に示すような磁
力線１２を形成し、この磁力線１２によりプラズマの閉
じ込め効率が向上するように配置されている。
状の壁１０ａで形成したプラズマ室であり、その外周に
はプラズマ室１０を囲繞するようにＳ極とＮ極とが交互
になるように永久磁石１１が配置されている。これらの
永久磁石１１は、隣接する磁石同士で図に示すような磁
力線１２を形成し、この磁力線１２によりプラズマの閉
じ込め効率が向上するように配置されている。
【００１６】プラズマ室１０の前面（図の下側）にはプ
ラズマ化した原子をイオンビームとして引き出すビーム
引出し電極（プラズマグリッド）１３が設けられ、後方
にはＡｒ等の作動ガスを導入する作動ガス導入部（図示
せず）が設けられている。
ラズマ化した原子をイオンビームとして引き出すビーム
引出し電極（プラズマグリッド）１３が設けられ、後方
にはＡｒ等の作動ガスを導入する作動ガス導入部（図示
せず）が設けられている。
【００１７】プラズマ室１０の後方にはカソードとなる
フィラメント１４が設けられており、このフィラメント
１４はフィラメント電源Ｖf に接続されている。
フィラメント１４が設けられており、このフィラメント
１４はフィラメント電源Ｖf に接続されている。
【００１８】プラズマ室１０内には、ビーム引出し電極
１３と略垂直で、かつ、それぞれ互いに対向したスパッ
タターゲット１５、１６がフィラメント１４の両側に配
置されており、負の直流高電圧（又は直流高電圧＋高周
波）電源Ｖs が印加されている。
１３と略垂直で、かつ、それぞれ互いに対向したスパッ
タターゲット１５、１６がフィラメント１４の両側に配
置されており、負の直流高電圧（又は直流高電圧＋高周
波）電源Ｖs が印加されている。
【００１９】スパッタターゲット１５、１６の間には、
フィラメント１４の両側にビーム引出し電極１３と略垂
直に、一対の棒状のアーク放電安定化電極１７、１８が
配置されており、高抵抗の抵抗器Ｒを介してアノード電
極に接続されている。アノード電極１０ａとフィラメン
ト１４との間にはアーク放電用電源Ｖarc が接続されて
いる。抵抗器Ｒの抵抗値は数ＫΩが好ましい。
フィラメント１４の両側にビーム引出し電極１３と略垂
直に、一対の棒状のアーク放電安定化電極１７、１８が
配置されており、高抵抗の抵抗器Ｒを介してアノード電
極に接続されている。アノード電極１０ａとフィラメン
ト１４との間にはアーク放電用電源Ｖarc が接続されて
いる。抵抗器Ｒの抵抗値は数ＫΩが好ましい。
【００２０】次に実施例の作用を述べる。
【００２１】フィラメント１４が加熱されると共に作動
ガス導入部からＡｒ等の作動ガスがプラズマ室１０内に
導入されると、スタート時にはアーク放電用電源Ｖarc
から抵抗器Ｒを介してアーク放電安定化電極１７、１８
に電流が流れてアノードとして機能し、フィラメント１
４とアーク放電安定化電極１７、１８との間でアーク放
電が発生し、プラズマ室１０内にプラズマが発生する。
プラズマ室１０内にアーク放電が発生するとアノード電
極１０ａとフィラメント１４との間でアーク放電が発生
する。この時、抵抗器Ｒにより、アーク放電安定化電極
１７、１８に流れる電流はアノード電極に流れる放電電
流より十分小さい。
ガス導入部からＡｒ等の作動ガスがプラズマ室１０内に
導入されると、スタート時にはアーク放電用電源Ｖarc
から抵抗器Ｒを介してアーク放電安定化電極１７、１８
に電流が流れてアノードとして機能し、フィラメント１
４とアーク放電安定化電極１７、１８との間でアーク放
電が発生し、プラズマ室１０内にプラズマが発生する。
プラズマ室１０内にアーク放電が発生するとアノード電
極１０ａとフィラメント１４との間でアーク放電が発生
する。この時、抵抗器Ｒにより、アーク放電安定化電極
１７、１８に流れる電流はアノード電極に流れる放電電
流より十分小さい。
【００２２】プラズマ室１０内で異常アーク放電が生じ
てプラズマが消滅した時には再度アーク放電用電源Ｖ
arc から抵抗器Ｒを介してアーク放電安定化電極１７、
１８に電流が流れてアノードとして機能しフィラメント
１４とアーク放電安定化電極１７、１８との間でアーク
放電が発生し、前述のようにプラズマ室１０内にプラズ
マが発生する。これにより、スタート時に操作者がプラ
ズマを発生させる必要がなくなり、しかもアーク放電が
停止しても自動的にアーク放電が発生するので、常にプ
ラズマが安定して発生する。
てプラズマが消滅した時には再度アーク放電用電源Ｖ
arc から抵抗器Ｒを介してアーク放電安定化電極１７、
１８に電流が流れてアノードとして機能しフィラメント
１４とアーク放電安定化電極１７、１８との間でアーク
放電が発生し、前述のようにプラズマ室１０内にプラズ
マが発生する。これにより、スタート時に操作者がプラ
ズマを発生させる必要がなくなり、しかもアーク放電が
停止しても自動的にアーク放電が発生するので、常にプ
ラズマが安定して発生する。
【００２３】以上により、本実施例によれば、フィラメ
ントの近傍に抵抗器を介してアノード電極に接続された
アーク放電安定化電極を設けたので、スタート時にプラ
ズマを発生させなくてもアーク放電が発生し、かつ、途
中でアーク放電が消滅しても自動的にアーク放電を再発
生させることができる。
ントの近傍に抵抗器を介してアノード電極に接続された
アーク放電安定化電極を設けたので、スタート時にプラ
ズマを発生させなくてもアーク放電が発生し、かつ、途
中でアーク放電が消滅しても自動的にアーク放電を再発
生させることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２５】スタート時にプラズマを発生させなくても
アーク放電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅し
ても自動的にアーク放電を再発生させることができるス
パッタ型イオン源を実現することができる。
アーク放電が発生し、かつ、途中でアーク放電が消滅し
ても自動的にアーク放電を再発生させることができるス
パッタ型イオン源を実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明のスパッタ型イオン源の一実施
例を示す構成図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線平面図で
ある。
例を示す構成図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線平面図で
ある。
【図２】現在提案されているスパッタ型イオン源の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】図２に示したイオン源におけるアーク放電およ
び異常アーク放電を説明するための説明図である。
び異常アーク放電を説明するための説明図である。
１０ プラズマ室 １４ フィラメント １５、１６ スパッタターゲット １７、１８ アーク放電安定化電極
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマを発生させるプラズマ室内に、
スパッタターゲットをフィラメントを挟んで対向して設
けたスパッタ型イオン源において、前記スパッタターゲ
ットの近傍にアーク放電安定化電極を設けたことを特徴
とするスパッタ型イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11324493A JPH06325711A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | スパッタ型イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11324493A JPH06325711A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | スパッタ型イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06325711A true JPH06325711A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14607228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11324493A Pending JPH06325711A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | スパッタ型イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06325711A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100706788B1 (ko) * | 2005-11-17 | 2007-04-12 | 삼성전자주식회사 | 필라멘트 부재 및 이를 가지는 이온 주입 장치의 이온 소스 |
| JP2007115704A (ja) * | 1999-12-13 | 2007-05-10 | Semequip Inc | イオン注入イオン源、システム、および方法 |
| WO2019077970A1 (ja) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 株式会社アルバック | イオン源及びイオン注入装置 |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP11324493A patent/JPH06325711A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007115704A (ja) * | 1999-12-13 | 2007-05-10 | Semequip Inc | イオン注入イオン源、システム、および方法 |
| KR100706788B1 (ko) * | 2005-11-17 | 2007-04-12 | 삼성전자주식회사 | 필라멘트 부재 및 이를 가지는 이온 주입 장치의 이온 소스 |
| WO2019077970A1 (ja) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 株式会社アルバック | イオン源及びイオン注入装置 |
| JP6514425B1 (ja) * | 2017-10-18 | 2019-05-15 | 株式会社アルバック | イオン源及びイオン注入装置 |
| TWI687958B (zh) * | 2017-10-18 | 2020-03-11 | 日商愛發科股份有限公司 | 離子源及離子植入裝置 |
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