JPS6366827A

JPS6366827A - マイクロ波イオン源

Info

Publication number: JPS6366827A
Application number: JP21238286A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Torii; 鳥居　康弘; Masaru Shimada; 勝嶋田; Iwao Watanabe; 巌渡辺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-25
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0746588B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば半導体層への不純物のドーピング、材
料合成、表面改質あるいは新材料開発などに使用される
イオン注入装置、イオンビーム照射加工装置等に用いる
マイクロ波イオン源に関する。

〔従来の技術〕

イオン注入装こけ、半導体製造プロセスには不可欠で、
必要な不純物ドーズ量に応じて種々の実用装置が開発さ
れている。しかしながら、従来不純物ドーズ量は高開度
のものでも１０　　　イオン／の　でらったため、大電
流イオン注入装置といわれるものでもそのイオン電流は
、１〜１０ｍＡであった。これに対し、例えばシリコン
基板内部に８１０層を合成するＳｌυＸ　（Ｓｅｐａｒ
ａｔｉｏｎ　ｂｙ　ＩＭｐｌａｎｔａｄＯＸｙｇｅｎ）
基板形成技術、金属表面を表面改質（窒化・酸化処理等
）して表面物性を変える技術のように、ドーズｉｌＯイ
オン／ｃ７ｎ以上のイオン打ち込み金要する半導体製造
技術が進展しておシ、それに伴い５０〜１００ｍＡの大
電流イオン注入装詮の開発が切望てれている。

この種の装置を開発するためには、総イオン電流が１０
〜２００ｍＡ以上でしかも酸素などの活性ガスに対して
長寿命のイオン源が不可欠である。マイクロ波イオン源
は、その引出しイオン電流の高密度化・大電流化石光実
現できれば、無電種放電であることがらこや種の用途に
最適と石ｎているっ引出しイオン電流の高電流化・大電
流化が実現出来ればこの種の用途に最適とみなされてい
る。

第１２図に従来のマイクロ波イオン源の基本構成を示す
（特開昭第６０−２６４０３２号）。図において、１は
プラズマ発生室、２はマイクロ波導入窓、３は導波管、
４は山気コイル、５はガス導入口、６はイオン引出し電
極系、７は引き出されたイオンビームである。プラズマ
発生室１にガス導入口５よりガスを、導波管３からマイ
クロ波（例えば２．４５　ＧＨｚ　）をそれぞれ導入し
く図にはマイクロ波発振源、アイソレータ、整合器、マ
イクロ波電力計を省略しである）、磁気コイル４によっ
て電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件（８７５ガワ
ス）の直流磁場をマイクロ波電界に対して直角方向に印
加すると、これらの相互作用で、プラズマ発生室１に導
入てれたガスはプラズマとなる。このように生成された
プラズマから、加速・減速系で構成したイオン引出し電
極系６によってイオンビーム７を引き出す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したよりな構成によシ、第１３図に示すように、従
来困難とてれていたイオン電流が得られた。なお、ガス
としてはＯｌを用い、イオン引出しｚ５開口は４．２ｆ
ｆｉｌｌａ　Ｘ　７個の透孔で構成し、その面積は０．
９６９０　であった。しかし表から、同図から明らかな
ように、マイクロ波パワーに対してイオン電流は飽和す
る傾向を示している。このため、マイク−波パワーのイ
オンビームへの変換効率の向上・飽和現象の除去などに
よシ一層の低消費電力化・高電流密度化を達成した大電
流イオン源の実現が強く望まれている。このような改善
がなでれれば、大電流マイクＣ：波イオン源の用途は益
々増大するものと予想でれる。

なお、従来よシ高密度プラズマの生成には、導入窓近傍
とイオン引出し電極近傍の２か所で磁場強度の強い（１
〜１．２　ｋ　Ｇ　）電子閉じ込め効果のあるミラータ
イプのイオン源が有効とてれている。しかしこのタイプ
は、種々の価数のイオンが混在して得られるもので、各
価数のイオンビームの電流密度は必ずしも高くなかった
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、プラズマ発生二の中心軸上でしかもプラズマ
が流出する出口近傍に配置されるイオン引出し電極の配
置位置を、プラズマ密度が最も高い領域近傍としたもの
でおる。

〔作用〕

従来一般に発散磁界を用いた共振モード構成のイオン源
では、高密度プラズマに対してプラズマ発生室の太きて
がマイクロ波を吸収して高密度ブラズマを生成する領域
と一致していなかった。そのため、磁場分布に依存して
、イオン引出し電極系近傍でプラズマ密度が低下してい
たシ、高密度プラズマが生成できなかったシしたため、
高密度イオンビームを得ることができなかったのに対し
、本発明では、プラズマ密度分布の最も高い領域からイ
オンと−ムが引出される。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、１１は円筒状の空洞を有するステンレス
鋼（Ｓｕｅ）からなるプラズマ発生室、１２は積層構造
のマイクロ波導入窓、１３は導波管、１４は磁気コイル
、１５はガス導入口、１６はプラズマリミッタ、１７は
複数の透孔（円形もしくは矩形）から彦るイオン引出し
電極系、１８はイオンビームである。導波管１３は、矩
形が一般的であるが、それに限定されることはない。プ
ラズマ発生室１１の空洞も円筒に限定されることなく直
方体状であっても良い。プラズマリミッタ１６は、マイ
クロ波の遮蔽・プラズマの遮蔽（閉じ込め）を行ないイ
オンビームの安定性、引出し電極の温度上昇の緩和など
に有効であるが、高密度イオン源として必ずしも設けな
ければならないものでは力い。

マイクロ波導入窓１２は、石英とアルミナとの２層構造
の誘電体により構成式れている。この石英＋アルミナに
、さらに例えばＢＮをｆｆｌ、”ＪＬ３層構造としても
よい。このように２種以上の誘電体の積層構造とするこ
とによ）、イオン引出し電極系１Ｔの近傍で生成する電
子もしくはイオン源の外部から流入する電子がイオン引
出し電極系で加速でれ、マイクロ波導入窓に衝突しマイ
クロ波導入窓を昇温・破壊式せるのを防いでいる。その
目的から、プラズマに接している誘電体材料は、高融点
材で、熱衝撃に強く、熱伝導の良い材料が望ましい。嘔
らに、本発明者は、績ｊＧ槽構造マイクロ波導入窓が、
高密度プラズマの生成に密度に関係していることを見い
だしている。これは、マイクロ波のプラズマに対するイ
ンピーダンス整合と密接に関係していると思われる。通
常、マイクロ波の導入側で誘電率の低い材料を、プラズ
マ発生“室側で誘電率の高い材料を用いることが高密度
プラズマの生成には有効でろゐ。もつとも、プラズマに
接触する部分の誘電体材は耐熱性を優先するため必ずし
も誘電率の高い材料を選定できないが、中間に誘電率の
高い部分がられば有効である。この際、形状（大きて・
厚み）に関しては、インピーダンス整合をとってマイク
ロ波の反射が小てくなるように設計するのが良い。

なお、２１はイオン引出し電極１７を相互に電気的に絶
縁しながら支持する絶縁体、２２は冷却水用のパイプで
ある。

イオン引出し電極系１７の、イオン引出し開口１１１を
設けた部分とＰ３縁体２１による支持部とを連結する側
壁部１７２は、プラズマ発生室１１から離れるに従って
広くなるようにややテーパをつけである。また、図にお
いては省略したが、との側避部には、排気用の開口が縦
長のスリット状に設けである。

上記構成において、プラズマ発生室１１は、マイクロ波
導入窓１２で真空対じてれており、ガス導入口１５から
イオン化すべきガスが導入でれる。

マイクロ波（通常２．４５　ＧＨｚ　）は、矩形導波管
１３よシマイクロ波導入窓１２を通ってプラズマ発生室
１１に導入される。磁気コイル１４は、マイクロ波導入
窓１２とプラズマ発生室１１の中心近傍との間で最大磁
界をと９、イオン引出し電極系１Ｔの方向で弱くなる発
散磁界を発生させるように配置しである。周波数２．４
５　ＧＨｚ　　のマイクロ波に対して、ＥＣＲ条件を満
足する磁場強度は８７５ガウスであるため、磁気コイル
は最大１０００ガウス以上得られるようなものを用いて
いる。プラズマ発生室１１にガスおよびマイクロ波を導
入し、プラズマ発生室１１の内部において少なくともＥ
ＣＲ条件を起こす８７５ガワスの磁界を与えるとプラズ
マ発生室１１にプラズマが発生する。嘔らに、この生成
されるプラズマ密度が最大になるように、最適な磁場強
度・磁場分布に設定する。

この発生したプラズマ（イオンおよび電子）は、上述し
たよう外磁気コイル１４の発散磁界のため、またプラズ
マ自体の電界およびガス導入口１５から流入するガスの
流れによって、イオン引出し電極系１７の方向に移動し
て行く。

第１図は、このようなマイクロ波イオン源の構成とプラ
ズマ発生室１１内部におけるプラズマ密度分布との関係
を示したものである。同図伽）において、プラズマ発生
室１１内部において、プラズマ発生室１１の中心軸上に
おける単位体積ａｂのプラズマの生成率が、曲線ｌで示
すように変化する一方、プラズマの消滅率が曲線■で示
すように変化し、正味のプラズマ生成率は曲線■で示す
ように分布する。上述したように、生成したプラズマは
イオン引出し電極系１３の方向に移動して行くから、プ
ラズマ密度は、近似的に曲碧■を積分した曲１５１Ｍの
ような分布を示す。りま）、プラズマ発生室１１の内部
では、常にプラズマ発生率〉プラズマ消滅率を満足し、
プラズマ生成率が零以上となっておシ、その結果、プラ
ズマ発生室１１内部ではプラズマ密度は次第に増加する
傾向になっている。そして、イオン引出し電極系１７は
プラズマ発生室１１に近接して（ｄ二〇）配置しである
。これによシ、プラズマ密度が最も高い領域から、イオ
ンビーム１４が引出でれる。

これに対し、第１２図に示したような従来の構成では、
第１図伽）において、プラズマ発生室中心軸上でマイク
ロ波導入窓１２からイオン引出し電極系１７までの距離
が大きくなり、いったんピークに到ったプラズマ密度が
下降し始・めて後の領域からイオンビームを引出すこと
になる。

特に高密度イオンビームが得られるときの磁気コイル１
４による磁場分布は、第３図に示すように、マイクロ波
導入窓近傍で９００−１０００ガクスでプラズマ発生室
１１の内部でほぼ平坦かもしくはひとつのピークもち、
また引出し電極の近傍で８００−１０００　ガウスでそ
の場所での磁場分布の勾配は負になっている。図から明
らか々ように、一般にＥＣＲ条件を満足する磁場強度で
あるＢＥＣＲ＝８７５ガウス（中心軸上の値）は、イオ
ン引出し電極系１７の近傍に表われてお）、プラズマ発
生室１１の内部では、この値よシも高くなっている。

最も単純には、プラズマ発生室１１の全域にわたり、Ｅ
ＣＲ条件を満足する８７５ガウスであるときに最も高密
度のイオンビームが得られるとも考えられるが、その上
う々分布と彦っていないのは、ＥＣＲ条件になるとプラ
ズマの屈折率が高くなりすぎ、マイクロ波が反射される
ためと考えられる。

特に、高密度プラズマに々ると、ＥＣＲ条件よシわずか
に強い磁場でも、マイクロ波の吸収すなわち入射マイク
ロ波のプラズマへの変換効率が大きいためこの現象が顕
著になるものと推測される。もちろん、ドツプラシフト
などの影響でみかけのマイクロ波周波数がシフトしてい
る可能性もある。

また、マイクロ波導入窓近傍で磁場強度をＥＣＲ条件よ
シも高くするのがよいのは、マイクロ波が高密度プラズ
マ中に反射てれずに効率良く導入するためと考えられる
。また、プラズマ引出し電極系１７近傍で磁場分布の勾
配が負になっていることは、発生したプラズマ（イオン
および電子）が、発散磁界のためイオン引出し電極系の
方向に動きやすくカリイオンビームとして取り出しやす
くなる効果をもたらしている。

なお、ここでは、最も高密度プラズマが得られる磁場分
布・磁場強度を示したが、他にも、相対的か磁場分布は
上述したものとほぼ同一にして（つまシ第３図の曲線を
縦軸に添って平行移動した形）、マイクロ波導入窓１２
の近傍での磁界強度を■１共鳴に相当する８７５ガウス
にしたときも、比較的高密度のイオンビームが得られた
。第４図に、このマイクロ波導入窓１２近傍での磁界強
度とイオン電流（イオン電極密度はイオン電流／イオン
引出し電極開口面積との関係を示したが、９３２ガウス
に最大点を有するとともに、８７５ガウスにも極大点を
有している。この点に関しては、上述した理由とは別の
何らかの要因が作用しているものと考えられる。

イオン引出し電極系１７は、複数（通常は図示のように
３枚電極構成）の電極板から々る加速−減速電極構成で
あシ、本実施例は相互に范縁材２１で范縁した３枚の電
極からなる構成例を示しであるが、これ以上の多段電極
構成でもよいことはいうまでも彦い。本実施例では加速
電極１７Ａに５〜４０ｋＶの高電圧を、減速電極１７Ｂ
に−０，５〜−５ｋＶの負電圧を印加し、接地電極１７
Ｃはアース電位に接地する。なお、減速電極１７Ｂは、
引出しビームの拡がシを制御するとともに、イオン源外
部からの電子の流入を防止する機能を有している。また
、引出し電極系１７のイオン引出し開口は、通常複数の
透孔から構成されている。円形イオンビームを得るため
には、７，１３．１９１７５の細密充填の配置をし、矩
形ビームを得るためには、２Ｘ５゜３Ｘ５　　個のよう
に配置すれば良い。例えば１．５噴φ×７　個の透孔で
２０−φのイオンビームが得うれる。

本実施例のイオン源を第１２図の従来のイオン源と比較
して、基本的な相違点は以下の２点である。

■　プラズマ発生室１１の形状が、その内径よシも軸長
が短いものとなっている。

■　プラズマ発生室１１内部の磁場分布が、平坦か１つ
のピークをもち、しかもマイクロ波導入窓１２近傍とイ
オン引出し電極系１７近傍とにおける磁場強度の差が小
さく、かつイオン引出し電極１７の近傍でわずかな発散
磁界となっている。

第５図に、第２図のイオン源について、プラズマ発生室
１１の内径を１０８圓φ、軸長Ｌ１を９０鴎とし、磁場
分布を第３図のようにして動作でせたときに得られるイ
オン電流密度を示す。ガスとして０２を用い、イオン引
出し電極開口は５ツφｘ７個の透孔で構成し、その面積
は１．３７ｃｒｎ　であった。また、マイクロ波導入窓
１２は石英とアルミナとの２層構造で、イオン電流は、
５００Ｗのマイクロ波電力に対して１８０ｍＡという従
来に例のない値が得られている。また、マイクロ波導入
窓１２を石英、アルミナおよびＢＮの３層構造にしたも
のについても、１ｋＷのマイクロ波パワーに対して１８
０ｍＡ以上の電流は容易に得られ、本実施例のイオン源
では、単に従来のイオン源においてプラズマ密度が＠も
高い領域からイオンビームを引出しているというのみな
らず、プラズマ発生室内におけるプラズマ生成率ないし
プラズマ密度の値そのものも、大きくなっているものと
考えられる。それには、第３図に示した磁場分布力どが
影響しているものと考えられる。

次に、プラズマ発生室１１の軸長がイオン電流密度に与
える影響について、詳細に検討する。

第６図は、イオン引出し電極系１７近傍のプラズマ密度
を測定するために作製した平板形のランクミュアプロー
ブ付きのイオン源である。基本的には、第２図のイオン
源の構成と同一でらるが、第２図の引出し電極系１１の
代わシに、プラズマ密度測定用のプローブ３１が設４１
れている。このプローブ３１は、上下に可動であるとと
もにイオンビーム引出し電極系１７の透孔と同一形状・
面積の開口を有しておシ、第２図のプラズマ発生室１１
０条件に出来るだけ近づけである。ここで、プローブ３
１に負の電圧Ｖ、を印加したときに得られるイオン飽和
電流密度Ｊとプラズマ密度Ｎ０との間には、近似的にイＪＯＣＮｏ・Ｔ、　　　（Ｔ６：電子温度）の関係が成
シ立つ。第２図のイオン源で引き出されるイオンビーム
の電流密度も同様な関係があるので、イオン引出し電極
系１Ｔ近傍のイオン飽和電流密度を測定すれば、イオン
源の高イオン電流密度化、大電流化の評価をすることが
可能である。

第６図のプローブを動かしてプラズマ発生室１１の軸長
Ｌ１を変化式せたときのイオン飽和電流密度の変化の様
子を第７図に示した。グローブ３１に印加した負電圧は
一８０ｖ１　マイクロ波電力は３１０Ｗである。このと
き、プラズマ発生室１１には第３図に示した分布の磁場
が付与されておシ、その強嘔はガス圧・マイクロ波電力
・軸長等に応じて最適化が図られている。第７図から明
らかなように、軸長を短くしてゆくとイオン飽和電流密
度は増大する。特に、プラズマ発生室１１の内径１０８
關よシ短く碌ると、この効果は顕著である。

なお、内径１０８圏に対する真空中のマイクロ波の共振
モードＴＥよ１．に相当する軸長は各々１６４圏で、こ
の近傍でもイオン飽和電流密度が高くなっておシ、これ
は共振モードに関係しているようにも思われる。つまシ
、プラズマが生成するとプラズマ室１１の屈折率が高く
カリ、マイクロ波の管内波長が短くなるとの予測とは矛
盾するが、プラズマ密度が薄い時の共振モードの効果を
示してい・　る可能性も考えられる。もちろん、軸長を
共振モードに合わせただけでは高密度プラズマは生成て
れず、磁場分布が重要な役割を果たしていることはいう
までも危い。′ 第８図に、各軸長でのイオン飽和電流密度のマイクロ波
電力依存性を示す。この図から明らかなように、軸長が
短い方が同一電力に対してイオン飽和電流密度が高く、
マイクロ波電力のプラズマへの変換効率が高い。このよ
うに軸長を短くしてイオン電流密度が増大するのは、導
入されたマイクロ波がプラズマに吸収される領域にプラ
ズマ室１１の軸長を近づけることによシ、最も高密度の
プラズマが生成されているところからイオンを引き出す
ようになるからと考えられる。また、軸長は以上の説明
からも明らかなように短かすぎても高密度化は困難と予
想されるが、本実験では軸長５０■までその有効性が確
認できた。

次に、前述したように本発明のイオン源のイオン引出し
特性は、プラズマ発生室に印加されている磁場の分布と
密接に関係しているので、この磁場分布依存性について
検討する。

第９図に、第２図のイオン源を用いて磁場分布を変化さ
せたときのイオン電流の変化の様子を示す。使用したガ
スはＮｏで、イオン引出し電極開口の構成は第５図の場
合と同様である。磁場分布を第９図（ａ）の１．ＩＩ、
ＩＩＩのようなものとしたとき、それぞれ同図（ｂ）に
示す１．ＩＩ、ＩＩＩのようなイオン電流が得られる。

なお、第９図（−）の磁場強度（地対値）は、相対的に
同一の磁場分布のうち、最も大きいイオン電流が得られ
たときの値を示してらる。

第９図から明らかなように、マイクロ波導入窓１２近傍
の磁界強度は９００〜１０００ガワスの間にあ）、強い
て言えばある一定の匝（９ｓｏガウス近傍）の時イオン
電流は最大になっている。一方、イオン引出し電極系１
Ｔの近傍では磁場強度の分布の勾配が負になっておシ、
かつ玖１条件を満足する８７５ガウス前後以上の磁場強
度で高い電流が得られている。またプラズマ室内部の中
間では、両端よシわずかに磁場強度が高い方が望ましい
結果が得られている。上述したように、磁場強度分布は
、相対的に同一の磁場分布臼ねで最もイオンと−ムが引
き出せたときの磁場強度で示したが、一般に、第９図（
、）の磁・場分布を保持したまま（磁気コイル１４の配
置を固定）磁場強度のみを変えると、マイクロ波導入窓
１２近傍の磁場強度が約８５０〜１０００　　ガウスの
範囲でイオンビームが引き出せる。また、先にも触れた
が、マイクロ波導入窓１２近傍の磁界強度がＥＣＲ条件
である８７５ガウスの時には、安定で比較的電流密度の
高いイオンビームが得られることを言及しておく。

第１Ｏ図は、米発明の他の実施例を示すマイクロ波イオ
ン源を示す構成図である。４１．４２は磁気コイル、４
３はイオン引出し電極系、４４゜４５は絶縁体であシ、
第２図の構成とは、イオン引出し電極系４３の構成と、
それに伴って磁気コイル４１．４２の配置とが異なって
いる。

すなわち、第２図と比較して、イオン引出し電極系４３
の中央の開口部を支持している支持部が短くなっている
。このように支持部が短くなっているため、■イオン引
出し電僅系部が加熱てれて（特にプラズマの衝撃をうけ
る一枚目のスクリー源に比較してはるかに生じにりく、
■イオン引出し電極各葉間の相互の開口位置を合わせる
ときに合わせやすく、シかも外部からの衝撃のような外
部要因に対して位置ずれが起こシにくくなっている。ま
た、イオン引出し電極系をプラズマ発生室１１の内部に
挿入するという制約がないため、プラズマ発生室１１の
内径を小さくできる利点もある。なお、図では省略した
が、本実施例も、第２図の場合と同様にイオン引出し電
極系の側壁部には、スリット状の排気用開口が設けであ
る。また、本実施例では、プラズマ発生室１１に最も近
い加速電猛の支持部がプラズマＩＪ　ミッタを象ねてい
る。

イオン引出し電極系をこのような構成としたことに伴い
、磁気コイルを、第２図のようにイオン引出し電極系の
下方まで連続して配置することができなくカシ（もちろ
ん、絶縁体４４の外側に配置することは可能であるが、
その場合、同じ磁場強度を得るために大きな電流が必要
となる）、このために本実施例では磁気コイル４１を、
イオン引出し電極系４３の上方に配置した。しかし、と
れのみでは第３図に示したような磁場分布を得ることが
できないため、嘔らに下方に配置した磁気コイル４２と
組み合せることによシ、所望の磁場分布を得ている。な
お、磁気コイル４１と４２との間隔を狭くするほど少な
い電力で所望の磁場分布が得られるため、高電圧による
放電が生じない範囲内で近づけた方がよい。

このイオン源の動作原理・動作条件は第２図と全く同一
で、第２図のイオン源と同一の操作で第５図に示したイ
オン電流を得ることができる。

本発明は、イオン注入装置等の高電圧引出しが可能カイ
オン源を得ることを第１の目的として打身りたが、本発
明のマイクロ波イオン源は、イオン引出し電極系を単葉
電極にすることによシ、低イオンエネルギーを有するイ
オン源としても有効である。さらに、イオン引出し電極
系を除去することたよシプラズマの生成源として用いる
こともでき、例えばイオン付着、膜形成あるいはエツチ
ング用などのイオン源・プラズマ源としても有用である
。

第１１図に、プラズマ流を引出す場合の構成例を示す。

５１はプラズマ引出し口で、５２はプラズマ流でラシ、
プラズマ引出し口５１は第２図のプラズマリミッタ１６
と類似のものである。このプラズマ生成源の動作原理は
第２図のイオン源と全く同一で、プラズマ引出し口５１
近傍からプラズマ生成源の外ｆ！１［に向けて磁場が弱
くなる発散砧界になっておシ、プラズマ流５２はプラズ
マ発生室１１から引き出される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は無電柩のマイクロ波放電
で高密度プラズマを生成する構成にするとともに、この
生成された高密度プラズマの最も密度の高い部分からイ
オンを引き出すようにしたイオン源構成になっているの
で、従来実現されていかかった高イオン電流密度・大電
流を有するイオンビームを得ることができる利点がある
。特に、酸素・ホウ素などの活性ガスに対して安定で長
寿命な大電流イオン源として使用可能であ〕、５０〜２
００ｍＡ級の大電流イオン注入装置用イオン源として有
効である。ぢらに、単葉引出し電極もしくは引出し電極
無しの低エネルギー（２００ｅＶ以下程度）のイオン源
もしくはプラズマの生成源としてエツチング・付着に用
いれば、高密度のイオン・プラズマを照射出来るため、
その処理速度（エツチング速度・付着速度）を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】ｉｌｌは本発明の一実抱例を示すマイクロ波イオン源の
構成とプラズマ密度分布との関係を示す図、第２図はマ
イクロ波イオン源の構成図、第３図はプラズマ発生室内
の磁場分布を示す図、第４図は磁場強度とイオン電流と
の関係を示す図、′第５図はイオン引出し特性を示す図
、第６図は本発明のイオン源の有効性を検証するための
測定プローブ付きのイオン源を示す構成図、第７図はイ
オン飽和電流密度のプラズマ発生室軸長に対する依存性
を示す図、第８図はイオン引出し特性のプラズマ発生室
軸長に対する依存性を示す図、第９図は磁場分布とイオ
ン引出し特性との関係を示す図、第１０図は本発明の他
の実施例を示すマイクロ波イオン源の構成図、第１１図
はプラズマ生成源に応用した例を示す構成図、第１２図
は従来のマイクロ波イオン源の構成例を示す構成図、第
１３図はそのイオン引出し特性を示す図である。１１・・・・プラズマ発生室、１２・・・・マイクロ波
導入窓、１４，４１．４２　　・・・・磁気コイル、１
５・・・・ガス導入口、１７．４３・・・・イオン引出
し電極系。特許出願人　　日本電信電話株式会社代理人　山川政樹（１３１１名）第１図（→＝２）（二・；）ｎづツ・−】二二乙りイー＝こ、
１１ジニニ第２図第４　図猛；※蹟：ミ（万ｄ７り）第９図マ／１２０ジン色方（νｌ）第５図マイ２０坂宅、’７（Ｗ）第６図第７図ブラ入゛マ冷裡主皇斡太（ｃｍ）第８図マイ７０３ｆ、、電力（Ｗ）第１０図１Ｓ第１１図第１３図マイクロ！又電７７　（Ｗ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマを発生させるプラズマ発生室と、このプ
ラズマ発生室にマイクロ波を導入するマイクロ波導入窓
と、プラズマ発生室中心軸上でしかもプラズマが流出す
る出口の近傍に配置され、プラズマ発生室で発生したプ
ラズマからイオンビームを引出すイオン引出し電極系と
、プラズマ発生室に電子サイクロトロン共鳴が引起こさ
れる以上の磁場を発生させる磁気回路とを備え、イオン
引出し電極系が配置される位置を、プラズマ密度が最も
高い領域の近傍としたことを特徴とするマイクロ波イオ
ン源。
（２）プラズマ発生室が、軸長が内径以下の筒状である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ
波イオン源。
（３）磁気回路が、プラズマ発生室の軸上でマイクロ波
導入窓からイオン引出し電極系に向けて、マイクロ波導
入窓近傍で１．０３〜１．１４Ｂ＿Ｅ＿Ｃ＿Ｒ（Ｂ＿Ｅ
＿Ｃ＿Ｒは電子サイクロトロン共鳴条件の磁束密度）の
磁束密度を有しかつそこにおける磁場勾配が負でない磁
場分布を構成するものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のマイクロ波イオン源。
（４）磁気回路が、プラズマ発生室の軸上でマイクロ波
導入窓からイオン引出し電極系に向けて、１つのピーク
を有しかつ引出電極系近傍で０．９１Ｂ＿Ｅ＿Ｃ＿Ｒ以
上の磁束密度を有し、しかもそこにおける磁場勾配が正
でない磁場分布を構成するものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波イオン源。
（５）マイクロ波導入窓が、マイクロ波導入側に最も近
い第１の誘電体層と、１層以上のその他の誘電体層とか
らなる積層構造を有し、かつ上記その他の誘電体層が、
第１の誘電体層より高誘電率の誘電体層を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波イオン
源。
（６）磁気回路が、イオン引出し電極系を境にして少な
くとも２つに分割され、分割された各磁気回路が、イオ
ン引出し電極系の支持部を挾んで配置されたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波イオン源
。