JPS60130039A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS60130039A JPS60130039A JP23809783A JP23809783A JPS60130039A JP S60130039 A JPS60130039 A JP S60130039A JP 23809783 A JP23809783 A JP 23809783A JP 23809783 A JP23809783 A JP 23809783A JP S60130039 A JPS60130039 A JP S60130039A
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- Japan
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- plasma
- magnetic field
- high frequency
- generating
- chamber
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
- H01J27/14—Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は引出されるイオンの密度分布をコントロール出
来る様に成したイオン源に関する。 従来、イオンビームエツチングやイオンビームスパッタ
リング用の大口径イオン源としては電子衝撃型のものが
使用されている。該電子衝撃型イオン源は、適宜に排気
されたイオン源内にガスを流し、タングステン又はタン
タルの如き高融点金属性のフィウメン１−を白熱化して
熱電子を放出ざけると共に、該カソードとアノードの間
に直流電月を印加し、これらの間にプラズマを７発生さ
せ、該プラズマからビーム引き出し電極によりターゲッ
ト方向にイオンを引出そうとするものである。 しかし乍ら、イオン源内に化学的に活性なガスを流り−
と、フィラメントが白熱化している為、ガスが激しく活
性化しフィラメントを衝撃して劣化さけ、遂にはフィラ
メントを断線させてしまう。 史に、この白熱化したフィラメントからスパッタされｌ
こ物質やガスの放電により生じた分解物質がイオン源内
壁、アノード及びビーム引き出し電極等に付着し、絶縁
性の膜（ガスによっては導電性の膜）を作り、イオン源
の動作を不安定にしたり、（Ａン源の寿命を短くしてし
まう。 本発明はこの様な問題を解決づ−ることを目的としたも
のである。 本発明はガス導入口を有するプラズマ発生室、該プラズ
マ発生室内に直交する高周波電界と磁界を発生させる手
段、該プラズマ発生室内に発生したプラズマの密度分布
を制御することが出来る磁界を発生する手段、該プラズ
マ発生室内で発生したプラズマからイオンをターゲラ１
〜方向に引き出づ為の手段から成る新規なイオン源を提
供する。 第１図は本発明の一実施例を示したイオン源の概略図で
ある。 図中１は被１ノ１気室で、プラズマ発生室２とターゲラ
１〜至３から成る。該被排気空は外部の排気手段（図示
Ｕず）により排気口４から排気される。 前記プラズマ発生室２の側壁と土壁はパイレックスガラ
スの如き絶縁体で出来ており、上壁の中心から同−半径
上に複数く例えは４つ）の孔５ａ。 ５ｂ・・・・・・が明けられＣおり、該合孔の上に該孔
の口径と等しい口径の絶縁性円筒体６ａ 、 ６ｂ 、
・・・・・・が設けられている。該複数の絶縁性円筒体
の外周には夫々金属性のガス通路７ａ、７＋１．・・・
・・・・・・が設（プられている。このガス通路は上部
のガス導入口９と繋がっている。該ガス導入口はガスボ
ンベ（図示ゼリ゛）と繋がっている。前記カス通路７ａ
、７ｂ、・・・・・・・・・の内側にはリング状永久磁
石１Ｏが配置されており、ガス通路の外側にもリング状
永久磁石１′１が前記リング状永久磁石１Ｏと同心状に
配置される。但し、前記リング状永久磁石’Ｉ Ｏの上
下の磁極と１１の上下の磁極はその！！極が逆になる様
に配置する。前記プラズマ発生室２の側壁の外側には金
属性円筒体１２が配置されており、該金属性円筒体と金
属性円板８の間には高周波電源１３から高周波電力が印
加される。尚、１４８は該金属性円板８と金属性円筒体
１２の間に設
来る様に成したイオン源に関する。 従来、イオンビームエツチングやイオンビームスパッタ
リング用の大口径イオン源としては電子衝撃型のものが
使用されている。該電子衝撃型イオン源は、適宜に排気
されたイオン源内にガスを流し、タングステン又はタン
タルの如き高融点金属性のフィウメン１−を白熱化して
熱電子を放出ざけると共に、該カソードとアノードの間
に直流電月を印加し、これらの間にプラズマを７発生さ
せ、該プラズマからビーム引き出し電極によりターゲッ
ト方向にイオンを引出そうとするものである。 しかし乍ら、イオン源内に化学的に活性なガスを流り−
と、フィラメントが白熱化している為、ガスが激しく活
性化しフィラメントを衝撃して劣化さけ、遂にはフィラ
メントを断線させてしまう。 史に、この白熱化したフィラメントからスパッタされｌ
こ物質やガスの放電により生じた分解物質がイオン源内
壁、アノード及びビーム引き出し電極等に付着し、絶縁
性の膜（ガスによっては導電性の膜）を作り、イオン源
の動作を不安定にしたり、（Ａン源の寿命を短くしてし
まう。 本発明はこの様な問題を解決づ−ることを目的としたも
のである。 本発明はガス導入口を有するプラズマ発生室、該プラズ
マ発生室内に直交する高周波電界と磁界を発生させる手
段、該プラズマ発生室内に発生したプラズマの密度分布
を制御することが出来る磁界を発生する手段、該プラズ
マ発生室内で発生したプラズマからイオンをターゲラ１
〜方向に引き出づ為の手段から成る新規なイオン源を提
供する。 第１図は本発明の一実施例を示したイオン源の概略図で
ある。 図中１は被１ノ１気室で、プラズマ発生室２とターゲラ
１〜至３から成る。該被排気空は外部の排気手段（図示
Ｕず）により排気口４から排気される。 前記プラズマ発生室２の側壁と土壁はパイレックスガラ
スの如き絶縁体で出来ており、上壁の中心から同−半径
上に複数く例えは４つ）の孔５ａ。 ５ｂ・・・・・・が明けられＣおり、該合孔の上に該孔
の口径と等しい口径の絶縁性円筒体６ａ 、 ６ｂ 、
・・・・・・が設けられている。該複数の絶縁性円筒体
の外周には夫々金属性のガス通路７ａ、７＋１．・・・
・・・・・・が設（プられている。このガス通路は上部
のガス導入口９と繋がっている。該ガス導入口はガスボ
ンベ（図示ゼリ゛）と繋がっている。前記カス通路７ａ
、７ｂ、・・・・・・・・・の内側にはリング状永久磁
石１Ｏが配置されており、ガス通路の外側にもリング状
永久磁石１′１が前記リング状永久磁石１Ｏと同心状に
配置される。但し、前記リング状永久磁石’Ｉ Ｏの上
下の磁極と１１の上下の磁極はその！！極が逆になる様
に配置する。前記プラズマ発生室２の側壁の外側には金
属性円筒体１２が配置されており、該金属性円筒体と金
属性円板８の間には高周波電源１３から高周波電力が印
加される。尚、１４８は該金属性円板８と金属性円筒体
１２の間に設
【ノられた絶縁性筒体である。該金属性円
筒体１２の外側にはソレノイドコイル１５が配置され（
いる。該コイルには該コイルが発生ずる磁場の強電を二
１ン１〜ロールする為のソレノイド電源１６か設りられ
ている。前記プラズマ発生室２の側壁の下端部には多孔
状のｈ０速電極１７、多孔状引き出し電極１８、多孔状
アース電極１９が下方にこの順に設けられており、加速
電極１７．引き出し電極１８は大々加速電源２０．引き
出し電＃Ａ２１を介して大地に接続され、アース電極１
９は直接大地に接続されている。前記ターゲツト室３の
略中央部にはターゲット２２が配置されている。尚、１
４１）は前記金属性円筒体１２と前記ターゲットｖ３の
５￥部を絶縁する為の絶縁性筒体Ｃある。 斯くの如きイオン源において、先ず、被排気空１内を高
真空（例えば、１ Ｘ １０’ ｔｏｒｒ）にした後、
力゛ス導人口９、ガス通路７ａ、７ｂ、・・・・・・・
・・を通じて絶縁性円筒体５ａ、５１＋を介してプラズ
マ発生苗２内にガスを導入して該プラズマ発生至２内を
ブノズマフｔ１．卜に適しｌｃＲ空度（例えば４×１０
４ｔｏｒｒ）にケる。この時、高周波電源１３を作動さ
μ、金属性円板８と金属性円筒（ホ１２の間に高周波型
ノコを印加すると、該プラズマ発生室内に高周波電界か
発生し、高周波マグネシロン放電が開始される。この高
周波電界の電気力線はＥに承り向きに現われる。この時
、又、該プラズマ室内にはリング状永久磁石１０．１１
による磁界の磁力線が孔５ａ 、５ｂ・・・・・・の回
りをＢに示づ向ぎに現われる。そして前記孔５ａ、５ｂ
・・・・・・からこの電界と磁界の交差しているプラズ
マ発生室内にガスが噴出されるので、第２図（ａ）に示
す様に前記孔５ａ、５ｂ・・・・・・の下辺りに山のあ
る密度分イ１】のプラズマが発生する。該プラズマは正
の直流高電圧Ｖａか印加された多孔状加速電極１７に接
しＣａ２す、前記高周波電源１３の高周波電圧は浮動電
位なので、該プラズマの電位は大地に対し、正の直流電
圧Ｖａに浮かされている。そして、該加速電極の下に配
置された引き出し電極１８には角の直流高電圧Ｖ’ｃが
印加されているので、前記Ｖａに浮かされたプラス゛マ
中からＶａ −（−Ｖｃ ）の電圧でイオンが引出され
、前記加速電極と引き出し電極の孔を通過してターゲッ
ト室２内のターゲット２２に向う。さ−Ｃ１一般に、イ
オンビームエツチングやイオンビームスパッタリング等
では大Ｉ」径Ｃ一様な密度のイオンをターグツ１〜に衝
突させることが望まれる。しかし、前記の様にイオンを
ターゲツト室に導きだすと、第２図（ａ）に示づ様に端
部に山を有づる密度分布のイオンが引出されてしまう。 そこで、ソレノイドコイル１５がプラズマ発生室内に発
生する磁場の強さをソレノイド電源１６をコントロール
゛づることにより制御して、一様な密度分布のイオンを
ターゲット方向に導き出す様にづる。即ち、該ソレノイ
ドコイルが発生する磁場の磁気力線はプラズマ発生室２
の側壁に平行に現われ、該磁場をソレノイド電源により
強くする程プラズマを該プラズマ発生室の中心部に圧縮
する様になる。即ち、成る磁場の強さでプラズマ密度分
イ［の山の部分が中心方向に押されて全体が一様になり
（第２図（ｂ））、磁場を強くシ（いくと順次中心部が
高くなっていく（第２図（ｃ＞、（ｄ））。従って、前
記ソレノイド電源１６の強さを適宜コントロールすれば
、前記第２図（ｂ）に示す様に、一様な密度分布のプラ
ズマを発生させることが出来る。しかして、この様な一
様なプラズマからイオンを引出せば、一様な密１哀分イ
［１のイオンをターゲット方向に導き出づことが出来る
。 本発明によれば、プラズマ発生に白熱したフィラメント
が不要なのＣ１イオン源を不安定にしたり、イメン源の
寿命を短くでる様な問題が無くなる。又、一様な活度分
布の大口径イオンを取出すことが出来る。 尚、前記実施例ではプラズマ発生′室内にガスを導入覆
る孔を該プラズマ発生室の上壁に設けたが、該複数の孔
の代りにスリン１〜を設けてもよい。
筒体１２の外側にはソレノイドコイル１５が配置され（
いる。該コイルには該コイルが発生ずる磁場の強電を二
１ン１〜ロールする為のソレノイド電源１６か設りられ
ている。前記プラズマ発生室２の側壁の下端部には多孔
状のｈ０速電極１７、多孔状引き出し電極１８、多孔状
アース電極１９が下方にこの順に設けられており、加速
電極１７．引き出し電極１８は大々加速電源２０．引き
出し電＃Ａ２１を介して大地に接続され、アース電極１
９は直接大地に接続されている。前記ターゲツト室３の
略中央部にはターゲット２２が配置されている。尚、１
４１）は前記金属性円筒体１２と前記ターゲットｖ３の
５￥部を絶縁する為の絶縁性筒体Ｃある。 斯くの如きイオン源において、先ず、被排気空１内を高
真空（例えば、１ Ｘ １０’ ｔｏｒｒ）にした後、
力゛ス導人口９、ガス通路７ａ、７ｂ、・・・・・・・
・・を通じて絶縁性円筒体５ａ、５１＋を介してプラズ
マ発生苗２内にガスを導入して該プラズマ発生至２内を
ブノズマフｔ１．卜に適しｌｃＲ空度（例えば４×１０
４ｔｏｒｒ）にケる。この時、高周波電源１３を作動さ
μ、金属性円板８と金属性円筒（ホ１２の間に高周波型
ノコを印加すると、該プラズマ発生室内に高周波電界か
発生し、高周波マグネシロン放電が開始される。この高
周波電界の電気力線はＥに承り向きに現われる。この時
、又、該プラズマ室内にはリング状永久磁石１０．１１
による磁界の磁力線が孔５ａ 、５ｂ・・・・・・の回
りをＢに示づ向ぎに現われる。そして前記孔５ａ、５ｂ
・・・・・・からこの電界と磁界の交差しているプラズ
マ発生室内にガスが噴出されるので、第２図（ａ）に示
す様に前記孔５ａ、５ｂ・・・・・・の下辺りに山のあ
る密度分イ１】のプラズマが発生する。該プラズマは正
の直流高電圧Ｖａか印加された多孔状加速電極１７に接
しＣａ２す、前記高周波電源１３の高周波電圧は浮動電
位なので、該プラズマの電位は大地に対し、正の直流電
圧Ｖａに浮かされている。そして、該加速電極の下に配
置された引き出し電極１８には角の直流高電圧Ｖ’ｃが
印加されているので、前記Ｖａに浮かされたプラス゛マ
中からＶａ −（−Ｖｃ ）の電圧でイオンが引出され
、前記加速電極と引き出し電極の孔を通過してターゲッ
ト室２内のターゲット２２に向う。さ−Ｃ１一般に、イ
オンビームエツチングやイオンビームスパッタリング等
では大Ｉ」径Ｃ一様な密度のイオンをターグツ１〜に衝
突させることが望まれる。しかし、前記の様にイオンを
ターゲツト室に導きだすと、第２図（ａ）に示づ様に端
部に山を有づる密度分布のイオンが引出されてしまう。 そこで、ソレノイドコイル１５がプラズマ発生室内に発
生する磁場の強さをソレノイド電源１６をコントロール
゛づることにより制御して、一様な密度分布のイオンを
ターゲット方向に導き出す様にづる。即ち、該ソレノイ
ドコイルが発生する磁場の磁気力線はプラズマ発生室２
の側壁に平行に現われ、該磁場をソレノイド電源により
強くする程プラズマを該プラズマ発生室の中心部に圧縮
する様になる。即ち、成る磁場の強さでプラズマ密度分
イ［の山の部分が中心方向に押されて全体が一様になり
（第２図（ｂ））、磁場を強くシ（いくと順次中心部が
高くなっていく（第２図（ｃ＞、（ｄ））。従って、前
記ソレノイド電源１６の強さを適宜コントロールすれば
、前記第２図（ｂ）に示す様に、一様な密度分布のプラ
ズマを発生させることが出来る。しかして、この様な一
様なプラズマからイオンを引出せば、一様な密１哀分イ
［１のイオンをターゲット方向に導き出づことが出来る
。 本発明によれば、プラズマ発生に白熱したフィラメント
が不要なのＣ１イオン源を不安定にしたり、イメン源の
寿命を短くでる様な問題が無くなる。又、一様な活度分
布の大口径イオンを取出すことが出来る。 尚、前記実施例ではプラズマ発生′室内にガスを導入覆
る孔を該プラズマ発生室の上壁に設けたが、該複数の孔
の代りにスリン１〜を設けてもよい。
第１図は本発明の一実施例を示したイオン源の概略図、
第２図はその動作の説明を補助する為に用いた図である
。 １：被排気苗 ２：プラズマ発生室 ３：ターゲット至 ５ａ 、 ５ｂ ：孔 ６ａ 、 ６ｂ ：絶縁性円筒体 ７ａ 、 ７ｂ ：金属性ガス通路 ８：金属性円板 ９：ガス導入口 １０．１１：リング状永久磁石 １２：金属性円筒体 １３：高周波電源 １５：ソレノイドコイル １６：ソレノイド電源 １７：加速電極 １８：引出し電極 ２Ｏ；加速電源 ２１：引出し電源 ２２：ターゲット 特８′Ｆ出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫
第２図はその動作の説明を補助する為に用いた図である
。 １：被排気苗 ２：プラズマ発生室 ３：ターゲット至 ５ａ 、 ５ｂ ：孔 ６ａ 、 ６ｂ ：絶縁性円筒体 ７ａ 、 ７ｂ ：金属性ガス通路 ８：金属性円板 ９：ガス導入口 １０．１１：リング状永久磁石 １２：金属性円筒体 １３：高周波電源 １５：ソレノイドコイル １６：ソレノイド電源 １７：加速電極 １８：引出し電極 ２Ｏ；加速電源 ２１：引出し電源 ２２：ターゲット 特８′Ｆ出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫
Claims (1)
- ガス導人口を有するプラズマ発生室、該プラズマ発生室
内に直交づる高周波電界と磁界を発生させる手段、該プ
ラズマ発生室内に発生したプラズマの密度分布を制御４
ることが出来る磁界を発生する手段、該プラズマ発生室
内で発生したプラズマからイオンをターゲット方向に引
出す為の手段から成るイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809783A JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809783A JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60130039A true JPS60130039A (ja) | 1985-07-11 |
| JPH0129296B2 JPH0129296B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=17025122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23809783A Granted JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60130039A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4767931A (en) * | 1986-12-17 | 1988-08-30 | Hitachi, Ltd. | Ion beam apparatus |
| US4870284A (en) * | 1987-11-17 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Ion source and method of drawing out ion beam |
| US4873445A (en) * | 1985-04-29 | 1989-10-10 | Centre National De La Recherche Scientifique | Source of ions of the triode type with a single high frequency exitation ionization chamber and magnetic confinement of the multipole type |
| US4941915A (en) * | 1988-02-08 | 1990-07-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Thin film forming apparatus and ion source utilizing plasma sputtering |
| JPH03194833A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Akira Oota | イオンビーム照射装置 |
| JPH04206426A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
| JPH04206425A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP23809783A patent/JPS60130039A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J VAC SCI TECHNOL=1982 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4873445A (en) * | 1985-04-29 | 1989-10-10 | Centre National De La Recherche Scientifique | Source of ions of the triode type with a single high frequency exitation ionization chamber and magnetic confinement of the multipole type |
| US4767931A (en) * | 1986-12-17 | 1988-08-30 | Hitachi, Ltd. | Ion beam apparatus |
| US4870284A (en) * | 1987-11-17 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Ion source and method of drawing out ion beam |
| US4941915A (en) * | 1988-02-08 | 1990-07-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Thin film forming apparatus and ion source utilizing plasma sputtering |
| JPH03194833A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Akira Oota | イオンビーム照射装置 |
| JPH04206426A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
| JPH04206425A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0129296B2 (ja) | 1989-06-09 |
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