JPH0129296B2 - - Google Patents
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- JPH0129296B2 JPH0129296B2 JP58238097A JP23809783A JPH0129296B2 JP H0129296 B2 JPH0129296 B2 JP H0129296B2 JP 58238097 A JP58238097 A JP 58238097A JP 23809783 A JP23809783 A JP 23809783A JP H0129296 B2 JPH0129296 B2 JP H0129296B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- plasma generation
- generation chamber
- target
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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 or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
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。
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
スパツ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
属性のフイラメントを白熱化して熱電子を放出さ
せると共に、該カソードとアノードの間に直流電
圧を印加し、これらの間にプラズマを発生させ、
該プラズマからビーム引き出し電極によりターゲ
ツト方向にイオンを引出そうとするものである。
スパツ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
属性のフイラメントを白熱化して熱電子を放出さ
せると共に、該カソードとアノードの間に直流電
圧を印加し、これらの間にプラズマを発生させ、
該プラズマからビーム引き出し電極によりターゲ
ツ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
を流すと、フイラメントが白熱化している為、ガ
スが激しく活性化しフイラメントを衝撃して劣化
させ、遂にはフイラメントを断線させてしまう。
更に、この白熱化したフイラメントからスパツタ
された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（ガスによつては導電性
の膜）を作り、イオン源の動作を不安定にした
り、イオン源の寿命を短くしてしまう。
を流すと、フイラメントが白熱化している為、ガ
スが激しく活性化しフイラメントを衝撃して劣化
させ、遂にはフイラメントを断線させてしまう。
更に、この白熱化したフイラメントからスパツタ
された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（ガスによつては導電性
の膜）を作り、イオン源の動作を不安定にした
り、イオ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することを目的と
したものである。
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ツト方向に引き出
す為の手段から成る新規なイオン源を提供する。
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ツト方向に引き出
す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。
概略図である。
図中１は被排気室で、プラズマ発生室２とター
ゲツト室３から成る。該被排気室は外部の排気手
段（図示せず）により排気口４から排気される。
前記プラズマ発生室２の側壁と上壁はパイレツク
スガラスの如き絶縁体で出来ており、上壁の中心
から同一半径上に複数（例えば４つ）の孔５ａ，
５ｂ……が明けられており、該各孔の上に該孔の
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，７ｂ，……が
設けられている。このガス通路は上部のガス導入
口９と繋がつている。該ガス導入口はガスボンベ
（図示せず）と繋がつている。前記ガス通路７ａ，
７ｂ，……の内側にはリング状永久磁石１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１１が前記リング状永久磁石１０と同心状に配
置される。但し、前記リング状永久磁石１０の上
下の磁極と１１の上下の磁極はその磁極が逆にな
る様に配置する。前記プラズマ発生室２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、１４ａは該金属
性円板８と金属性円筒体１２の間に設けられた絶
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が配置されている。該コイ
ルには該コイルが発生する磁場の強度をコントロ
ールする為のソレノイド電源１６が設けられてい
る。前記プラズマ発生室２の側壁の下端部には多
孔状の加速電極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は夫々
加速電源２０、引き出し電源２１を介して大地に
接続され、アース電極１９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
ゲツト２２が配置されている。尚、１４ｂは前記
金属性円筒体１２と前記ターゲツト室３の壁部を
絶縁する為の絶縁性筒体である。
ゲツト室３から成る。該被排気室は外部の排気手
段（図示せず）により排気口４から排気される。
前記プラズマ発生室２の側壁と上壁はパイレツク
スガラスの如き絶縁体で出来ており、上壁の中心
から同一半径上に複数（例えば４つ）の孔５ａ，
５ｂ……が明けられており、該各孔の上に該孔の
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，７ｂ，……が
設けられている。このガス通路は上部のガス導入
口９と繋がつている。該ガス導入口はガスボンベ
（図示せず）と繋がつている。前記ガス通路７ａ，
７ｂ，……の内側にはリング状永久磁石１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１１が前記リング状永久磁石１０と同心状に配
置される。但し、前記リング状永久磁石１０の上
下の磁極と１１の上下の磁極はその磁極が逆にな
る様に配置する。前記プラズマ発生室２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、１４ａは該金属
性円板８と金属性円筒体１２の間に設けられた絶
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が配置されている。該コイ
ルには該コイルが発生する磁場の強度をコントロ
ールする為のソレノイド電源１６が設けられてい
る。前記プラズマ発生室２の側壁の下端部には多
孔状の加速電極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は夫々
加速電源２０、引き出し電源２１を介して大地に
接続され、アース電極１９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
ゲツト２２が配置されている。尚、１４ｂは前記
金属性円筒体１２と前記ターゲツト室３の壁部を
絶縁する為の絶縁性筒体である。
斯くの如きイオン源において、先ず、被排気室
１内を高真空（例えば、１×10-5torr）にした
後、ガス導入口９、ガス通路７ａ，７ｂ，……を
通じて絶縁性円筒体６ａ，６ｂを介してプラズマ
発生室２内にガスを導入して該プラズマ発生室２
内をプラズマ発生に適した真空度（例えば４×
10-4torr）にする。この時、高周波電源１３を作
動させ、金属性円板８と金属性円筒体１２の間に
高周波電力を印加すると、該プラズマ発生室内に
高周波電界が発生し、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に示
す向きに現われる。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に示す向きに
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布のプ
ラズマが発生する。該プラズマは正の直流高電圧
Vaが印加された多孔状加速電極１７に接してお
り、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には負の直
流高電圧Vcが印加されているので、前記Vaに浮
かされたプラズマ中から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ツト室２内のターゲツト２
２に向う。さて、一般に、イオンビームエツチン
グやイオンビームスパツタリング等では大口径で
一様な密度のイオンをターゲツトに衝突させるこ
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に示す様に端部
に山を有す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１
６をコントロールす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ツト方向に導き出す
様にする。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
る程プラズマを該ブラズマ発生室の中心部に圧縮
する様になる。即ち、或る磁場の強さでプラズマ
密度分布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）、磁場を強くしていくと
順次中心部が高くなつていく（第２図ｃ，ｄ）。
従つて、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、一様な密度分布のイオンをターゲ
ツト方向に導き出すことが出来る。
１内を高真空（例えば、１×10-5torr）にした
後、ガス導入口９、ガス通路７ａ，７ｂ，……を
通じて絶縁性円筒体６ａ，６ｂを介してプラズマ
発生室２内にガスを導入して該プラズマ発生室２
内をプラズマ発生に適した真空度（例えば４×
10-4torr）にする。この時、高周波電源１３を作
動させ、金属性円板８と金属性円筒体１２の間に
高周波電力を印加すると、該プラズマ発生室内に
高周波電界が発生し、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に示
す向きに現われる。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に示す向きに
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布のプ
ラズマが発生する。該プラズマは正の直流高電圧
Vaが印加された多孔状加速電極１７に接してお
り、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には負の直
流高電圧Vcが印加されているので、前記Vaに浮
かされたプラズマ中から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ツト室２内のターゲツト２
２に向う。さて、一般に、イオンビームエツチン
グやイオンビームスパツタリング等では大口径で
一様な密度のイオンをターゲツトに衝突させるこ
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に示す様に端部
に山を有す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１
６をコントロールす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ツト方向に導き出す
様にする。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
る程プラズマを該ブラズマ発生室の中心部に圧縮
する様になる。即ち、或る磁場の強さでプラズマ
密度分布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）、磁場を強くしていくと
順次中心部が高くなつていく（第２図ｃ，ｄ）。
従つて、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、一様な密度分布のイオンをターゲ
ツト方向に導き出すことが出来る。
本発明によれば、プラズマ発生に白熱したフイ
ラメントが不要なので、イオン源を不安定にした
り、イオン源の寿命を短くする様な問題が無くな
る。又、一様な密度分布の大口径イオンを取出す
ことが出来る。
ラメントが不要なので、イオン源を不安定にした
り、イオン源の寿命を短くする様な問題が無くな
る。又、一様な密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
導入す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ツトを設けてもよ
い。
導入す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ツトを設けてもよ
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：被排気室、２：プラズマ発生室、３：ター
ゲツト室、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、２
０：加速電源、２１：引出し電源、２２：ターゲ
ツト。
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：被排気室、２：プラズマ発生室、３：ター
ゲツト室、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、２
０：加速電源、２１：引出し電源、２２：ターゲ
ツト。
Claims (1)
- １ 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ツ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 |
|---|---|---|---|
| JP58238097A JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238097A JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60130039A JPS60130039A (ja) | 1985-07-11 |
| JPH0129296B2 true JPH0129296B2 (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=17025122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58238097A Granted JPS60130039A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60130039A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2581244B1 (fr) * | 1985-04-29 | 1987-07-10 | Centre Nat Rech Scient | Source d'ions du type triode a une seule chambre d'ionisation a excitation haute frequence et a confinement magnetique du type multipolaire |
| US4767931A (en) * | 1986-12-17 | 1988-08-30 | Hitachi, Ltd. | Ion beam apparatus |
| JPH01132033A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Hitachi Ltd | イオン源及び薄膜形成装置 |
| KR920003789B1 (ko) * | 1988-02-08 | 1992-05-14 | 니뽄 덴신 덴와 가부시끼가이샤 | 플라즈마 스퍼터링을 이용한 박막 형성 장치 및 이온원 |
| JPH03194833A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Akira Oota | イオンビーム照射装置 |
| JPH04206425A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
| JPH04206426A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン源 |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP58238097A patent/JPS60130039A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J VAC SCI TECHNOL=1982 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60130039A (ja) | 1985-07-11 |
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