JPH0458441A

JPH0458441A - 金属イオン源

Info

Publication number: JPH0458441A
Application number: JP2165716A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamaki; 山木　晋一; Teruo Yamada; 山田　輝雄
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1992-02-25

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、金属イオン源に関し、特に、スパッタ用負電
源を接続した導電部材を、その長手方向に移動自在とし
、スパッタリングによる形状変形に対し前記導電部材を
前進できるようにするための新規な改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、用いられていたこの種の金属イオン源としては種
々あるが、その中で代表的なものについて述べると、第
４図にて示される特公昭５８−５１３７８号公報および
特公昭６０−４３６２０号公報の構成を挙げることがで
きる。

第４図において符号１で示されるものはプラズマ室であ
り、このプラズマ室１内には、第１絶縁部２を有する導
電性後蓋３が設けられ、この導電性ｔｋＭ３には前記プ
ラズマ室１に連通ずるガス導入口４が形成されている。

前記導電性後Ｍ３の第１絶縁部２に形成された貫通孔５
内には、アンテナとしての導電部材６が貫通して設けら
れており、このプラズマ室１の外周に設けられた永久磁
石７には、導電性リング８を介して第２絶縁部９が設け
られている６前記第２絶縁部９の前方側には、引出電極
１０が設けられており、この引出電極１０の引出口１０
ａは、前記プラズマ室１内に形成されたイオン出口孔１
ａの近傍位置に延出して形成されている。

前記導電部材６の一端６ａは前記プラズマ室１内に位置
していると共に、その他端６ｂはスパッタ電圧給電装置
１６を介してパワモニタ１１に接続され、このパワモニ
タ１１は、マイクロ波を出力するマイクロ波源１３に接
続されたアイソレータ１２に接続されている。

前記スパッタ電圧給電装置１６の入口側１６ａには、直
流阻止キャパシタ１６ｂが設けられていると共に、その
分岐部１６ｃにはマイクロ波バイいる。

さらに、高圧電源１４の十電源が前記導電性後蓋３を通
じてプラズマ室１に接続されており、この高圧電源１４
に接続されたスバ・ンタ用直流電源１５のスパッタ用直
流負電源１５ａは、前記分岐部１６ｃに接続されている
。

前述の構成において、前記導電部材６にマイクロ波及び
スパッタ用直流負電源１５ａを供給し、放電用ガスとし
てアルゴンガスを供給することにより、プラズマ室１内
で発生したプラズマ中のイオンが導電部材６をたたき、
スパッタリングによって導電部材６の原子がプラズマ中
で金属イオン化し、アルゴンガスと金属イオンが混合し
た状態で引出電極１０の引出口１．０　ａから、外部の
質量分析器（図示せず）に向けて送り出される。

また、スパッタ用直流電源の極性を逆にするとプラズマ
室１の原子がイオン化される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の金属イオン源は、以上のように構成されていたた
め、次のような課題が存在していた。

すなわち、マイクロ波−プラズマ結合素子である導電部
材およびプラズマ室の構成材料を、目的とする金属元素
を有する金属材料とすることによって、スパッタリング
による金属原子の金属イオン化を行っているため、例え
ば、スパッタリングを長時間行って導電部材の端部の形
状が消耗変形した場合、−旦運転を停止して導電部材を
交換しなければならず、そのために要する労力とコスト
は多大のものであった。

また、スパッタリング中において、導電部材が消耗変形
し、プラズマ室の最適位置からずれた場合でも、装置の
運転を停止させなければならず、スパッタリング効率が
低下したままの状態で運転を継続しなければならなかっ
た。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたも
ので、特に、スパッタ用負電源を接続した導電部材を、
その長手方向に移動自在とし、スパッタリングによる形
状変形に対し導電部材を前進できるようにした金属イオ
ン源を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、特に、導電部材が内設されたプラズマ室内に対
し、マイクロ波源からのマイクロ波を供給すると共に、
前記プラズマ室内に放電用ガスを導入し、前記導電部材
にスパッタ用直流負電源を供給することにより、金属イ
オンを引出すようにした金属イオン源において、前記導
電部材を長手方向に移動自在に配設した構成である。

さらに詳細には、前記導電部材は、所定の金属元素で構
成されている構成である。

〔作　用〕

本発明による金属イオン源においては、プラズマ室に位
置する導電部材が、その長手方向に移動できるように構
成されているため、スパッタリングが長時間にわたって
行われ導電部材の端部が消耗して変形した場合、駆動部
によって導電部材を前進させることにより、導電部材の
端部をプラズマ室内の最適位置に移動することができる
。

従って、スパッタリングの経過時間に応じて、導電部材
な前進させることにより、導電部材又は金属体の端部を
プラズマ室内の最適位置に位置させ５導電部材又は金属
体に対するスパッタリングを常に高効率で行うことがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面と共に本発明による金属イオン源の好適な実
施例について詳細に説明する。

尚、従来例と同−又は同等部分には、同一符号を付して
説明する。

第１図から第３国道は、本発明による金属イオン源を示
すためのもので、第１図は同軸型の全体構成図、第２図
は他の実施例（導波管型）を示す断面構成図、第３図は
第２図の要部の他の実施例を示す拡大断面構成図である
。

まず、第１図において符号１で示されるものはプラズマ
室であり、このプラズマ室１内には、第１絶縁部２を有
する導電性ｆ＆蓋３が設けられ、この導電性ｔ！に蓋３
には前記プラズマ室１に連通ずるガス導入口４が形成さ
れている。

前記導電性後蓋３の第１絶縁部２に形成された貫通孔５
内には、アンテナとしての導電部材６が貫通して設けら
れており、このプラズマ室１の外周に設けられた永久磁
石７には、導電性リング８を介して第２絶縁部９が設け
られている。

前記第２絶縁部９の前方側には、引出電極１０が設けら
れており、この引出電極１０の引出口１０ａは、前記プ
ラズマ室１内に形成されたイオン出口孔１ａの近傍位置
に延出して形成されている。

前記導電部材６は、全体形状がほぼ丁字形をなすスパッ
タ電圧給電装置１６内に設けられており、このスパッタ
電圧給電装置１６の外導体２０は、前記導電性後蓋３に
固定されている。

前記導電部材６の外周には、同軸状に配設された筒状の
内導体２１が設けられ、この内導体２１と前記外導体２
０間には、前記第１絶縁部２及び誘電体からなる第２静
電容量素子２７が設けられている。また、前記内導体２
１をイオン源から絶縁するため内導体２１と外導体２０
を誘電体２２を介して接続しており、この接続部分Ｂの
マイクロ波に対するインピーダンスを十分に低く作り、
且つ、この接続部分Ｂｔ−ｆｆｌ述の伝送線路２８から
プラズマ室１に至る径路から分岐した側路Ｃの終端に設
け、この側路Ｃの長さｌをマイクロ波の波浪の伝播を防
止している。

前記内導体２１の後端２１ａには、真空シール部２３を
介してシール体２４が取付けられており、前記導電部材
６の他端６ｂは、このシール体２４を貫通して外方に突
出している。

前記導電部材６の他端６ｂに絶縁部２５を介して形成さ
れたラック部６ｃには、ビニオンからなる駆動部２６が
結合され、この駆動部２６を駆動することにより、導電
部材６を内導体２１内で矢印Ａの方向に沿って摺動する
ことができる。

前記内導体２１の一部に形成された内導体垂下部２１Ａ
は、誘電体からなる第２静電容量素子２７を介して形成
されており、この内導体垂下部２１Ａの外周には、これ
と同軸状に前記外導体２０の外導体垂下部２０ａが垂下
して形成され、これらの各垂下部２０ａ、２１ａにより
伝送線路２８を構成している。

前記伝送線路２８の内導体２１ａはパワモニタ１１に接
続され、このパワモニタ１１は、マイクロ波を出力する
マイクロ波源１３に接続されたアイソレータ１２に接続
されている。

さらに、高圧電源１４の十電源が前記導電性後蓋３に接
続されており、この高圧電源１４に接続されたスパッタ
用直流電源１５のスパッタ用直流負電源１５ａは、前記
内導体２１の端部２１ａに接続されている。

従って、前記スパッタ用直流負電源１５ａ及びマイクロ
波源１３からのマイクロ波は、内導体２１を介して、マ
イクロ波−プラズマ結合素子である導電部材６に供給さ
れる。

前述の構成において、前記導電部材６にマイクロ波及び
スパッタ用直流負電源１５ａを供給し、放電用ガスとし
てアルゴンガスを供給することにより、プラズマ室１内
で発生したプラズマ中のイオンが導電部材６をたたき、
スパッタリングによって導電部材６の原子がプラズマ中
でイオン化し、アルゴンガスと金属イオンが混合した状
態で引出電極１０の引出口１０ａから、外部の質量分析
器（図示せず）に向けて送り出される。

また、前述の導電部材６に対するスパッタリングが長時
間にわたって継続され、その導電端部６ａが消耗して変
形した場合には、駆動部２６を駆動すると、ビニオンラ
ックの作用によって導電部材６が前進し、導電端部６ａ
をプラズマ室１内の最適位置に位置することができる。

また、第２図に示す他の実施例では、前記導電部材６の
外周位置に配設した絶縁体容器１ｂ、導波管３１および
この導波管３１に接続して設けられたイオン出口孔１ａ
とによってプラズマ室１が形成され、この導波管３１の
一部には、調整用ショート板３２が矢印Ａの方向におい
て移動自在に設けられている。　前記調整用ショート板
３２によって前記導波管３１の一部を短緒することによ
り、マイクロ波を反射させ、プラズマ室１内へのマイク
ロ波の強度を調整している。

前記スパッタ用直流負電源１５ａは、前記導電部材６の
他端６ｂにリード線１５ａＡを介して直接接続されてお
り、前記導電部材６は導波管３１に設けられた絶縁性案
内部材３３内に矢印Ａに沿って摺動自在に設けられてい
る。

尚、第１図と同一部分には同一符号を付し、その説明は
省略している。

さらに、前記導電部材６内には、第３図の他の実施例で
示すように、水循環路３５を設け、この水循環路３５内
に水を循環させると共に、その導電端部６ａに、目的と
する金属元素よりなる金属体３６を、螺合部３７を介し
て着脱自在に設けた場合には、導電部材６の冷却が行わ
れ、目的とする金属種に対応した金属体３６を交換でき
るものである。

尚、前述の第１図および第２図で示す実施例においても
、第３図と同様に、目的とする所定の金属元素の金属か
らなる金属体３６を、導電部材６とは別体として着脱自
在に設けた場合には、スパッタリングにより消耗した金
属体３６のみを導電部材６を交換することなく、交換で
きるものである。

〔発明の効果〕

本発明による金属イオン源は、以上のように構成されて
いるため、次のような効果を得ることができる。

すなわち、プラズマ室に位置する導電部材が、その長手
方向に移動できるように構成されているため、スパッタ
リングが長時間にわたって行われ導電部材又は金属体の
端部が消耗して変形した場合でも、導電部材を前進移動
させ最適位置とすることができ、導電部材又は金属体に
対するスパッタリングを常に高効率で行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３国連は、本発明による金属イオン源を示
すためのもので、第１図は同軸型の全体構成図、第２図
は他の実施例（導波管型）を示す断面構成図、第３図は
第２図の要部の他の実施例を示す拡大断面構成図、第４
図は従来の金属イオン源を示す全体構成図である。１はプラズマ室、６は導電部材、６ａは導電端部、１３
はマイクロ波、１５ａはスパッタ用直流負電源、３６は
金属体である。特許出願人　株式会社日本製鋼所代　理　　人　　曾　　我　　　道　　照第２図第３図ｎ（３６）は金属体第４図

Claims

【特許請求の範囲】［１］導電部材（６）が内設されたプラズマ室（１）内
に対し、マイクロ波源（１３）からのマイクロ波を供給
すると共に、前記プラズマ室（１）内に放電用ガスを導
入し、前記導電部材（６）にスパッタ用直流負電源（１
５ａ）を供給することにより、金属イオンを引出すよう
にした金属イオン源において、前記導電部材（６）を長
手方向に移動自在に配設したことを特徴とする金属イオ
ン源。［２］前記導電部材（６）は、所定の金属元素で構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の金属イオン源
。［３］前記プラズマ室（１）内に位置する前記導電部材
（６）の導電端部（６ａ）には、前記導電部材（６）と
は別体の金属体（３６）が設けられ、前記金属体（３６
）は所定の金属元素で構成されていることを特徴とする
請求項１記載の金属イオン源。