JPH05314918A - イオン源用マイクロ波アンテナ - Google Patents
イオン源用マイクロ波アンテナInfo
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- JPH05314918A JPH05314918A JP4148228A JP14822892A JPH05314918A JP H05314918 A JPH05314918 A JP H05314918A JP 4148228 A JP4148228 A JP 4148228A JP 14822892 A JP14822892 A JP 14822892A JP H05314918 A JPH05314918 A JP H05314918A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アンテナを用いてイオン源チャンバの内部に
マイクロ波を導入するようにしたイオン源に於いて、マ
イクロ波共鳴吸収を起こさせるためには磁場をチャンバ
内部に形成する必要がある。簡単な機構で有効に磁場を
形成することのできるアンテナを提供する。 【構成】 アンテナの先端に永久磁石を取り付けこの永
久磁石によってマイクロ波共鳴吸収のための磁場を発生
させる。
マイクロ波を導入するようにしたイオン源に於いて、マ
イクロ波共鳴吸収を起こさせるためには磁場をチャンバ
内部に形成する必要がある。簡単な機構で有効に磁場を
形成することのできるアンテナを提供する。 【構成】 アンテナの先端に永久磁石を取り付けこの永
久磁石によってマイクロ波共鳴吸収のための磁場を発生
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波によって
原料ガスをプラズマに励起するイオン源におけるアンテ
ナに関する。イオン源は、原料ガスをなんらかの手段に
よって励起してプラズマとするものである．引出電極系
を備え、イオンビ−ムを引き出す。イオンビ−ムはイオ
ン注入、イオンエッチング、イオンによる物質の改質等
に用いられる。ガスの励起手段としてさまざまのものが
ある。
原料ガスをプラズマに励起するイオン源におけるアンテ
ナに関する。イオン源は、原料ガスをなんらかの手段に
よって励起してプラズマとするものである．引出電極系
を備え、イオンビ−ムを引き出す。イオンビ−ムはイオ
ン注入、イオンエッチング、イオンによる物質の改質等
に用いられる。ガスの励起手段としてさまざまのものが
ある。
【０００２】フィラメントを加熱しチャンバとの間にア
−ク放電を起こさせるものがある。高周波グロー放電に
よって励起するものもある。あるいはマイクロ波によっ
て励起するものもある。マイクロ波イオン源は例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をチャンバに導入するもの
である。放電のための熱陰極が不要であるから長寿命で
あるという利点がある。マイクロ波イオン源は通常、マ
グネトロン、導波管、誘電体窓、チャンバ等よりなって
いる。マグネトロンで発生したマイクロ波を導波管に導
き直接にチャンバ内に導入するものである。チャンバの
入口には誘電体の窓がある。これはマイクロ波を通し、
しかもチャンバ内の真空を保つためである。
−ク放電を起こさせるものがある。高周波グロー放電に
よって励起するものもある。あるいはマイクロ波によっ
て励起するものもある。マイクロ波イオン源は例えば
２．４５ＧＨｚのマイクロ波をチャンバに導入するもの
である。放電のための熱陰極が不要であるから長寿命で
あるという利点がある。マイクロ波イオン源は通常、マ
グネトロン、導波管、誘電体窓、チャンバ等よりなって
いる。マグネトロンで発生したマイクロ波を導波管に導
き直接にチャンバ内に導入するものである。チャンバの
入口には誘電体の窓がある。これはマイクロ波を通し、
しかもチャンバ内の真空を保つためである。
【０００３】
【従来の技術】マイクロ波を用いて原料ガスを励起する
イオン源は、マイクロ波イオン源という。これは通常チ
ャンバ内で最低次のモ−ドが定常状態として存在しうる
ように設定される。プラズマの生成効率を高めるために
しばしばマイクロ波共鳴吸収が利用される。ＥＣＲマイ
クロ波イオン源という。これはチャンバの周りに大きい
コイルを設置し、チャンバ内部に８７５ガウスの磁場を
作り、電子のサイクロトロン運動を引き起こす。これと
２．４５ＧＨｚのマイクロ波が共鳴するので電子がマイ
クロ波から効率的にエネルギ−を吸収できる。電子の運
動によって中性の原子が励起されるのであるから、共鳴
吸収によって原料ガスの励起がより効率的に行われる。
これはチャンバの周りに大きいコイルを設けて軸方向に
一様磁場を作り出さなければならない。
イオン源は、マイクロ波イオン源という。これは通常チ
ャンバ内で最低次のモ−ドが定常状態として存在しうる
ように設定される。プラズマの生成効率を高めるために
しばしばマイクロ波共鳴吸収が利用される。ＥＣＲマイ
クロ波イオン源という。これはチャンバの周りに大きい
コイルを設置し、チャンバ内部に８７５ガウスの磁場を
作り、電子のサイクロトロン運動を引き起こす。これと
２．４５ＧＨｚのマイクロ波が共鳴するので電子がマイ
クロ波から効率的にエネルギ−を吸収できる。電子の運
動によって中性の原子が励起されるのであるから、共鳴
吸収によって原料ガスの励起がより効率的に行われる。
これはチャンバの周りに大きいコイルを設けて軸方向に
一様磁場を作り出さなければならない。
【０００４】導波管を用いてマイクロ波を導波すると大
きいパワ−のマイクロ波をチャンバに供給することがで
きる。導波管は寸法によって遮断波長が決まる。この遮
断波長よりも長い波長のマイクロ波は伝送されない。ま
た寸法が大きい程多くのモ−ドのマイクロ波が伝達され
る。従って、導波管はかなりサイズの大きいものとな
る。するとチャンバも含めた装置全体が大きく嵩高いも
のになる。この上にマイクロ波共鳴吸収のためのコイル
をチャンバ外周に設けるとさらにサイズが大きくなり過
ぎる。
きいパワ−のマイクロ波をチャンバに供給することがで
きる。導波管は寸法によって遮断波長が決まる。この遮
断波長よりも長い波長のマイクロ波は伝送されない。ま
た寸法が大きい程多くのモ−ドのマイクロ波が伝達され
る。従って、導波管はかなりサイズの大きいものとな
る。するとチャンバも含めた装置全体が大きく嵩高いも
のになる。この上にマイクロ波共鳴吸収のためのコイル
をチャンバ外周に設けるとさらにサイズが大きくなり過
ぎる。
【０００５】導波管を使わずにマイクロ波をチャンバ内
に導く方法もある。これはアンテナを用いるものであ
る。例えば、M.Pichot,A.Durandet,J.Pelletier,Y.Arna
l and L.Vallier,"Micowave multipolar Plasmas excit
ed by distributed electron cyclotron resonance:Con
cept and Performance",Rev.Sci.Instrum.59(7),p1072
(1988)はチャンバ内壁にそって多くのアンテナを設置
し、チャンバ外壁にはこれの２倍の数の永久磁石を設け
たイオン源を提案している。図４はこれの概略斜視図を
示す。隣接する永久磁石は互いに極性が反対であるよう
に並んでおりカスプ磁場を生成する。多数のアンテナは
このカスプ磁場の及ぶ範囲にあり狭い範囲でマイクロ波
共鳴条件を満足する。つまりアンテナの近傍の狭い範囲
で８７５ガウスになる。このイオン源チャンバはマルチ
カスプ型である。各アンテナのパワ−は独立に調整する
ことができる。多数のアンテナをチャンバ内部に設けて
いるのでプラズマ生成の効率が高い。しかしチャンバの
中央部では、マイクロ波のプラズマへの吸収は少ない。
チャンバの中央部にはカスプ磁場が及ばないからたとえ
マイクロ波パワー密度が高くても共鳴条件を満足しない
からである。
に導く方法もある。これはアンテナを用いるものであ
る。例えば、M.Pichot,A.Durandet,J.Pelletier,Y.Arna
l and L.Vallier,"Micowave multipolar Plasmas excit
ed by distributed electron cyclotron resonance:Con
cept and Performance",Rev.Sci.Instrum.59(7),p1072
(1988)はチャンバ内壁にそって多くのアンテナを設置
し、チャンバ外壁にはこれの２倍の数の永久磁石を設け
たイオン源を提案している。図４はこれの概略斜視図を
示す。隣接する永久磁石は互いに極性が反対であるよう
に並んでおりカスプ磁場を生成する。多数のアンテナは
このカスプ磁場の及ぶ範囲にあり狭い範囲でマイクロ波
共鳴条件を満足する。つまりアンテナの近傍の狭い範囲
で８７５ガウスになる。このイオン源チャンバはマルチ
カスプ型である。各アンテナのパワ−は独立に調整する
ことができる。多数のアンテナをチャンバ内部に設けて
いるのでプラズマ生成の効率が高い。しかしチャンバの
中央部では、マイクロ波のプラズマへの吸収は少ない。
チャンバの中央部にはカスプ磁場が及ばないからたとえ
マイクロ波パワー密度が高くても共鳴条件を満足しない
からである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】多数のアンテナを使う
Ｐｉｃｈｏｔの装置は、制御の自由度が高くプラズマの
分布条件を自由に決められ、チャンバ壁の近傍までプラ
ズマの密度を高めることができる等の長所を有する。し
かしこれは大掛かりな装置となる。導波管をもちいるも
のとこの点では変わらない。マイクロ波パワ−を運ぶ機
能において、アンテナは導波管には及ばない。しかしア
ンテナを用いると装置をより小型にすることができる。
その場合でもより小型化するためにはアンテナの数は少
ない方が良い。もしも図４の装置で、１本だけのアンテ
ナを使おうとすると、中央に１本のアンテナが存在する
ことになる。しかしこうすると、カスプ磁場からアンテ
ナが離れてしまう。カスプ磁場を用いてマイクロ波共鳴
を起こさせるということができない。
Ｐｉｃｈｏｔの装置は、制御の自由度が高くプラズマの
分布条件を自由に決められ、チャンバ壁の近傍までプラ
ズマの密度を高めることができる等の長所を有する。し
かしこれは大掛かりな装置となる。導波管をもちいるも
のとこの点では変わらない。マイクロ波パワ−を運ぶ機
能において、アンテナは導波管には及ばない。しかしア
ンテナを用いると装置をより小型にすることができる。
その場合でもより小型化するためにはアンテナの数は少
ない方が良い。もしも図４の装置で、１本だけのアンテ
ナを使おうとすると、中央に１本のアンテナが存在する
ことになる。しかしこうすると、カスプ磁場からアンテ
ナが離れてしまう。カスプ磁場を用いてマイクロ波共鳴
を起こさせるということができない。
【０００７】翻って考えてみれば、カスプ磁場はプラズ
マの閉じ込めにのみ利用されるということが多く、これ
をＥＣＲ条件（マイクロ波共鳴吸収条件）を満たすよう
に用いるということが珍しいのである。通常ＥＣＲ条件
を与えるためにはチャンバの外周に大きいコイルを設置
してチャンバの中央部に８７５ガウスの領域を作り出
す。これは前述した通りである。チャンバ外周にコイル
を設けることによってチャンバの内部にＥＣＲ条件を生
成するのはＥＣＲプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマエ
ッチング法などにおいて常套手段であると言って良い。
導波管を用いてマイクロ波をチャンバに導入する形式の
装置では例外無く外部コイルによっている。
マの閉じ込めにのみ利用されるということが多く、これ
をＥＣＲ条件（マイクロ波共鳴吸収条件）を満たすよう
に用いるということが珍しいのである。通常ＥＣＲ条件
を与えるためにはチャンバの外周に大きいコイルを設置
してチャンバの中央部に８７５ガウスの領域を作り出
す。これは前述した通りである。チャンバ外周にコイル
を設けることによってチャンバの内部にＥＣＲ条件を生
成するのはＥＣＲプラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマエ
ッチング法などにおいて常套手段であると言って良い。
導波管を用いてマイクロ波をチャンバに導入する形式の
装置では例外無く外部コイルによっている。
【０００８】本発明はアンテナを用いてマイクロ波をチ
ャンバに導入するタイプのイオン源に関するが、アンテ
ナの場合は導波管の場合よりも小型にするのに向いてい
るという長所がある。もしもチャンバの外周にコイルを
設けると小型化という長所が無くなってしまう。コイル
を設けることなくチャンバの内部にマイクロ波共鳴条件
を満足する磁場を発生させたい。
ャンバに導入するタイプのイオン源に関するが、アンテ
ナの場合は導波管の場合よりも小型にするのに向いてい
るという長所がある。もしもチャンバの外周にコイルを
設けると小型化という長所が無くなってしまう。コイル
を設けることなくチャンバの内部にマイクロ波共鳴条件
を満足する磁場を発生させたい。
【０００９】またコイルによる磁場はこれを維持するた
めに多大の電力を必要とする。経済的な面でもコイルは
避けたいものである。マイクロ波共鳴というが共鳴条件
下においてエネルギ−を供給するのは磁場ではなく、マ
イクロ波である。したがって永久磁石によってマイクロ
波共鳴条件（サイクロトロン共鳴条件）を作り出しても
良い筈である。現に先述のＰｉｃｈｏｔもそのような考
えからチャンバ外の磁石で８７５ガウスの共鳴磁場を発
生させている。しかし外部の磁石ではチャンバの内部奥
深くにおよぶ共鳴磁場を作り出すことはできない。この
ような難点を解決し、アンテナを用いた小型でマイクロ
波共鳴を可能としたイオン源用のアンテナを提供するこ
とが本発明の目的である。
めに多大の電力を必要とする。経済的な面でもコイルは
避けたいものである。マイクロ波共鳴というが共鳴条件
下においてエネルギ−を供給するのは磁場ではなく、マ
イクロ波である。したがって永久磁石によってマイクロ
波共鳴条件（サイクロトロン共鳴条件）を作り出しても
良い筈である。現に先述のＰｉｃｈｏｔもそのような考
えからチャンバ外の磁石で８７５ガウスの共鳴磁場を発
生させている。しかし外部の磁石ではチャンバの内部奥
深くにおよぶ共鳴磁場を作り出すことはできない。この
ような難点を解決し、アンテナを用いた小型でマイクロ
波共鳴を可能としたイオン源用のアンテナを提供するこ
とが本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン源用アン
テナはその内部に永久磁石を組込みこれによってアンテ
ナの近傍にマイクロ波共鳴条件（ＥＣＲ条件）を満足す
る磁場を発生させるものである。従来のアンテナは永久
磁石を持たないが、本発明のアンテナは内部に自身の永
久磁石を持つ。アンテナはマイクロ波を周囲に放射する
と同時に磁場を周囲に形成する。両者がマイクロ波共鳴
条件を満足するのでプラズマの生成が促進される。
テナはその内部に永久磁石を組込みこれによってアンテ
ナの近傍にマイクロ波共鳴条件（ＥＣＲ条件）を満足す
る磁場を発生させるものである。従来のアンテナは永久
磁石を持たないが、本発明のアンテナは内部に自身の永
久磁石を持つ。アンテナはマイクロ波を周囲に放射する
と同時に磁場を周囲に形成する。両者がマイクロ波共鳴
条件を満足するのでプラズマの生成が促進される。
【００１１】
【作用】本発明のアンテナは自身に永久磁石を持つの
で、マイクロ波をチャンバ内部に導入すると同時に、近
傍に強い磁場を発生できる。原料ガスから電子が放出さ
れると電子はこの磁場の作用でサイクロトロン運動をす
る。この周期がマイクロ波の周期に合致するようにして
いるので電子が加速されてより強い衝撃力でガス分子に
衝突する。このため中性原子からのプラズマの生成効率
が高揚する。このような構造の利点は、マイクロ波の強
度の大きい領域と磁場の強度の大きい領域が合致すると
いうことである。どちらもアンテナから生ずるのである
からアンテナの近傍で両者の強度が大きくなる。従って
磁場をマイクロ波吸収のために有効に利用できる。つま
り共鳴吸収領域が広くなるのである。さらにチャンバの
外周部に大きいコイルを不要とする。マイクロ波を導入
する手段がアンテナであることと相まって装置を小型に
することができる。
で、マイクロ波をチャンバ内部に導入すると同時に、近
傍に強い磁場を発生できる。原料ガスから電子が放出さ
れると電子はこの磁場の作用でサイクロトロン運動をす
る。この周期がマイクロ波の周期に合致するようにして
いるので電子が加速されてより強い衝撃力でガス分子に
衝突する。このため中性原子からのプラズマの生成効率
が高揚する。このような構造の利点は、マイクロ波の強
度の大きい領域と磁場の強度の大きい領域が合致すると
いうことである。どちらもアンテナから生ずるのである
からアンテナの近傍で両者の強度が大きくなる。従って
磁場をマイクロ波吸収のために有効に利用できる。つま
り共鳴吸収領域が広くなるのである。さらにチャンバの
外周部に大きいコイルを不要とする。マイクロ波を導入
する手段がアンテナであることと相まって装置を小型に
することができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例に係るイオン源用マイ
クロ波アンテナの断面図である。マグネトロン１はマイ
クロ波を発生する装置である。これは例えば２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を発生する。マイクロ波は導波管を通
ることなく、接続導体２と、外部導体４に出力される。
これは同軸ケ−ブルと同じ伝搬の態様である。接続導体
２は本発明のアンテナ３に電気的に接続される。アンテ
ナ３は細長い管状の金属部材である。内部に二重管にな
った冷却水の通路があり、冷却水を通すことができるよ
うになっている。冷却水入口５から冷却水が入り中心部
を降下し下端に至る。ここで反転しより外周の領域を上
昇する。そして上部側方の冷却水出口６から排出され
る。下方においてセラミックスペーサ７がアンテナ３を
支持している。外部導体４はフランジ８を介して放電チ
ャンバ１０の外壁に取り付けられる。フランジ８と放電
チャンバ１０の穴を通してアンテナ３が放電チャンバ内
に差し込まれている。フランジ８と放電チャンバ１０の
間には、Ｏリング９が設けてある。
クロ波アンテナの断面図である。マグネトロン１はマイ
クロ波を発生する装置である。これは例えば２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波を発生する。マイクロ波は導波管を通
ることなく、接続導体２と、外部導体４に出力される。
これは同軸ケ−ブルと同じ伝搬の態様である。接続導体
２は本発明のアンテナ３に電気的に接続される。アンテ
ナ３は細長い管状の金属部材である。内部に二重管にな
った冷却水の通路があり、冷却水を通すことができるよ
うになっている。冷却水入口５から冷却水が入り中心部
を降下し下端に至る。ここで反転しより外周の領域を上
昇する。そして上部側方の冷却水出口６から排出され
る。下方においてセラミックスペーサ７がアンテナ３を
支持している。外部導体４はフランジ８を介して放電チ
ャンバ１０の外壁に取り付けられる。フランジ８と放電
チャンバ１０の穴を通してアンテナ３が放電チャンバ内
に差し込まれている。フランジ８と放電チャンバ１０の
間には、Ｏリング９が設けてある。
【００１３】本発明において重要なことはアンテナの内
部に永久磁石１１が設けられるということである。アン
テナ３の下方には磁石ケ−ス１２があってこの内部に永
久磁石１１が内蔵される。放電チャンバ１０は真空にひ
くことの出来る空間である。ここに原料ガスがガス入口
（図示せず）から導入される。マグネトロン１で発生し
たマイクロ波は接続導体２を経由してアンテナ３に至
る。アンテナ３と外部導体４によってマイクロ波のパワ
−が放電チャンバ１０の内部に導入される。マイクロ波
はアンテナを伝わって放電チャンバの内部に入る。そし
て放電チャンバ１０の内部のガスを電離しプラズマとす
る。マイクロ波のためにガスから出た電子が振動する。
この電子が中性の原子に衝突してこれを電離するのであ
る。この際に永久磁石１１がアンテナ３の周囲に比較的
強い磁場を形成している。アンテナの近傍にマイクロ波
共鳴条件ｆ＝ｑＢ／２πｍを満足する領域が存在する。
ここでｆはマイクロ波の周波数、ｑは電子電荷、ｍは電
子質量である。ｆが２．４５ＧＨｚであれば、これを満
たす磁束密度はＢ＝８７５ガウスである。
部に永久磁石１１が設けられるということである。アン
テナ３の下方には磁石ケ−ス１２があってこの内部に永
久磁石１１が内蔵される。放電チャンバ１０は真空にひ
くことの出来る空間である。ここに原料ガスがガス入口
（図示せず）から導入される。マグネトロン１で発生し
たマイクロ波は接続導体２を経由してアンテナ３に至
る。アンテナ３と外部導体４によってマイクロ波のパワ
−が放電チャンバ１０の内部に導入される。マイクロ波
はアンテナを伝わって放電チャンバの内部に入る。そし
て放電チャンバ１０の内部のガスを電離しプラズマとす
る。マイクロ波のためにガスから出た電子が振動する。
この電子が中性の原子に衝突してこれを電離するのであ
る。この際に永久磁石１１がアンテナ３の周囲に比較的
強い磁場を形成している。アンテナの近傍にマイクロ波
共鳴条件ｆ＝ｑＢ／２πｍを満足する領域が存在する。
ここでｆはマイクロ波の周波数、ｑは電子電荷、ｍは電
子質量である。ｆが２．４５ＧＨｚであれば、これを満
たす磁束密度はＢ＝８７５ガウスである。
【００１４】マイクロ波共鳴条件が満足される領域では
電子の動きが強力になり原料ガスを強く励起する。プラ
ズマ生成の効率が向上する。図２はアンテナ下部の横断
面図である。永久磁石１１はこの例では隣接磁石間で極
性が反転するように並べてある。磁力線は隣接磁石の外
面から外面へと円弧状に形成される。磁場の存在する適
当な部分に於いてマイクロ波共鳴条件が満たされる。こ
の条件から少し外れていても電子の運動が磁場によって
やはりガスの励起は盛んになる。永久磁石の配置、個数
は任意である。図３は他の永久磁石の配置例を示す横断
面図である。ここでは永久磁石が周方向に磁極を持つ。
磁力線は一方の端面から出て、他方の端面に至る。これ
らの他にも永久磁石の配置が考えられる。
電子の動きが強力になり原料ガスを強く励起する。プラ
ズマ生成の効率が向上する。図２はアンテナ下部の横断
面図である。永久磁石１１はこの例では隣接磁石間で極
性が反転するように並べてある。磁力線は隣接磁石の外
面から外面へと円弧状に形成される。磁場の存在する適
当な部分に於いてマイクロ波共鳴条件が満たされる。こ
の条件から少し外れていても電子の運動が磁場によって
やはりガスの励起は盛んになる。永久磁石の配置、個数
は任意である。図３は他の永久磁石の配置例を示す横断
面図である。ここでは永久磁石が周方向に磁極を持つ。
磁力線は一方の端面から出て、他方の端面に至る。これ
らの他にも永久磁石の配置が考えられる。
【００１５】もしも、チャンバの外周にコイルを設ける
ようにした従来のＥＣＲプラズマ装置であれば、コイル
電流をかなり大きくしなければならない。そうでなけれ
ばチャンバの中央部の磁場をマイクロ波共鳴条件を満足
するように大きくはできない。コイルが作る磁場はチャ
ンバの内部全体に遍く及び磁場エネルギ−が大きくなら
ざるをえないからである。本発明であればマイクロ波を
伝達するアンテナ自身に永久磁石を取り付けているので
永久磁石が形成するべき磁場はアンテナの近傍の狭い領
域に及べば良い。このために小型の永久磁石を利用する
ことができる。
ようにした従来のＥＣＲプラズマ装置であれば、コイル
電流をかなり大きくしなければならない。そうでなけれ
ばチャンバの中央部の磁場をマイクロ波共鳴条件を満足
するように大きくはできない。コイルが作る磁場はチャ
ンバの内部全体に遍く及び磁場エネルギ−が大きくなら
ざるをえないからである。本発明であればマイクロ波を
伝達するアンテナ自身に永久磁石を取り付けているので
永久磁石が形成するべき磁場はアンテナの近傍の狭い領
域に及べば良い。このために小型の永久磁石を利用する
ことができる。
【００１６】さらに効率ということを考えても、マイク
ロ波密度が最も高いアンテナの近傍でマイクロ波共鳴条
件が満足されるというのが最も望ましいのである。本発
明はこの要求をも満たすことができる。コイルによって
チャンバの内部に縦磁場を発生させるものでは、チャン
バの中央ではなく周辺部に最も磁場の強い領域が生ずる
がここでマイクロ波共鳴条件を満たすようにするとマイ
クロ波の密度が低いから効率的でない。そうではなく、
チャンバの中央部でマイクロ波共鳴条件を満たすものと
すれば周辺部での磁場はもっと大きいので余分の電力が
必要になる。
ロ波密度が最も高いアンテナの近傍でマイクロ波共鳴条
件が満足されるというのが最も望ましいのである。本発
明はこの要求をも満たすことができる。コイルによって
チャンバの内部に縦磁場を発生させるものでは、チャン
バの中央ではなく周辺部に最も磁場の強い領域が生ずる
がここでマイクロ波共鳴条件を満たすようにするとマイ
クロ波の密度が低いから効率的でない。そうではなく、
チャンバの中央部でマイクロ波共鳴条件を満たすものと
すれば周辺部での磁場はもっと大きいので余分の電力が
必要になる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は永久磁石を内蔵するアンテナを
用いてマイクロ波をチャンバの内部に導入する。マイク
ロ波強度の強いチャンバの中央部に局所的な強い磁場を
形成できマイクロ波共鳴条件を満足できるようにでき
る。マイクロ波により電子が強く加速され、原料ガスを
活発に励起することができる。ために高密度のプラズマ
を生成することができる。小型であってしかも高性能の
イオン源を与えることができる。アンテナの内部に永久
磁石を組込むことは簡単である。永久磁石の端面磁場強
度はあまり大きくなくてよい。磁場が遠く迄及ぶ必要が
ないからである。
用いてマイクロ波をチャンバの内部に導入する。マイク
ロ波強度の強いチャンバの中央部に局所的な強い磁場を
形成できマイクロ波共鳴条件を満足できるようにでき
る。マイクロ波により電子が強く加速され、原料ガスを
活発に励起することができる。ために高密度のプラズマ
を生成することができる。小型であってしかも高性能の
イオン源を与えることができる。アンテナの内部に永久
磁石を組込むことは簡単である。永久磁石の端面磁場強
度はあまり大きくなくてよい。磁場が遠く迄及ぶ必要が
ないからである。
【００１８】マイクロ波の伝搬に導波管を用いると大き
いマイクロ波のパワ−を伝搬できる。同軸構造のアンテ
ナ、外部導体を用いる構造では最大２００Ｗ程度のパワ
−しか伝送できない。しかしアンテナを用いると構造が
単純化されるので小型になる。アンテナをチャンバの内
部へ取り付けるからこれが永久磁石の支持具となりう
る。これが大きな利点である。導波管を用いるものでは
チャンバの内部に支持具となりうるものがないので永久
磁石を簡単に取り付けることができない。もちろん導波
管を用いるタイプでも永久磁石をチャンバ内部に懸垂支
持できるであろう。しかし永久磁石はプラズマで加熱さ
れるから冷却しなければならない。すると冷却機構も追
加しなければならないであろう。アンテナには初めから
冷却機構が内蔵されていてこれで永久磁石を冷却できる
ので新たに冷却機構が要らない。
いマイクロ波のパワ−を伝搬できる。同軸構造のアンテ
ナ、外部導体を用いる構造では最大２００Ｗ程度のパワ
−しか伝送できない。しかしアンテナを用いると構造が
単純化されるので小型になる。アンテナをチャンバの内
部へ取り付けるからこれが永久磁石の支持具となりう
る。これが大きな利点である。導波管を用いるものでは
チャンバの内部に支持具となりうるものがないので永久
磁石を簡単に取り付けることができない。もちろん導波
管を用いるタイプでも永久磁石をチャンバ内部に懸垂支
持できるであろう。しかし永久磁石はプラズマで加熱さ
れるから冷却しなければならない。すると冷却機構も追
加しなければならないであろう。アンテナには初めから
冷却機構が内蔵されていてこれで永久磁石を冷却できる
ので新たに冷却機構が要らない。
【００１９】コイルでマイクロ波共鳴条件を満たそうと
すると常時電力が必要である。しかし本発明では永久磁
石を用いるから電力は不要である。プラズマ発生のため
のエネルギ−を節減することが出来る。本発明はアンテ
ナに永久磁石を組込むだけの簡単な構造でプラズマの生
成効率を上昇させることができる。外周にコイルを設置
する必要がない。バケット型、カウフマン型等任意のイ
オン源に適用することができる。
すると常時電力が必要である。しかし本発明では永久磁
石を用いるから電力は不要である。プラズマ発生のため
のエネルギ−を節減することが出来る。本発明はアンテ
ナに永久磁石を組込むだけの簡単な構造でプラズマの生
成効率を上昇させることができる。外周にコイルを設置
する必要がない。バケット型、カウフマン型等任意のイ
オン源に適用することができる。
【図１】本発明の実施例に係るイオン源マイクロ波アン
テナの縦断面図。
テナの縦断面図。
【図２】図１のアンテナの端部の横断面図。
【図３】他の永久磁石の配置を示すアンテナ端部の縦断
面図。
面図。
【図４】M.Pichotらによる多数のアンテナを用いるイオ
ン源の斜視図。
ン源の斜視図。
１ マグネトロン ２ 接続導体 ３ アンテナ ４ 外部導体 ５ 冷却水入口 ６ 冷却水出口 ７ セラミックスペ−サ ８ フランジ ９ Ｏリング １０ チャンバ １１ 永久磁石 １２ 磁石ケ−ス
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 9014−2Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 マグネトロンに接続され、イオン源チャ
ンバの外から内部に挿入され、イオン源チャンバの内部
にマイクロ波を導入する棒状のアンテナであって、内部
に冷却水の通路と永久磁石を有し、前記永久磁石はイオ
ン源チャンバの内部にマイクロ波共鳴条件を満たす磁場
を発生するようにしたことを特徴とするイオン源用マイ
クロ波アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148228A JPH05314918A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | イオン源用マイクロ波アンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148228A JPH05314918A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | イオン源用マイクロ波アンテナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05314918A true JPH05314918A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15448145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4148228A Pending JPH05314918A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | イオン源用マイクロ波アンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05314918A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2724264A1 (fr) * | 1994-09-06 | 1996-03-08 | Commissariat Energie Atomique | Antenne cylindrique utilisable pour generer un plasma dans les conditions de resonance cyclotronique electronique |
| KR19980071355A (ko) * | 1997-02-14 | 1998-10-26 | 야스이 사다죠 | 플라즈마 발생장치 및 그것을 이용한 이온원 |
| EP1075168A1 (fr) * | 1999-08-04 | 2001-02-07 | METAL PROCESS, Société à Responsabilité Limiteé: | Procédé de production de plasmas élémentaires en vue de créer un plasma uniforme pour une surface d'utilisation et dispositif de production d'un tel plasma |
| EP1919264A1 (en) * | 2006-11-02 | 2008-05-07 | Dow Corning Corporation | Device for forming a film by deposition from a plasma |
| US7964438B2 (en) | 2006-11-02 | 2011-06-21 | Dow Corning Corporation | Method for forming a film with a graded bandgap by deposition of an amorphous material from a plasma |
| US7998785B2 (en) | 2006-11-02 | 2011-08-16 | Dow Corning Corporation | Film deposition of amorphous films with a graded bandgap by electron cyclotron resonance |
| US8349412B2 (en) | 2006-11-02 | 2013-01-08 | Ecole Polytechnique | Deposition of amorphous silicon films by electron cyclotron resonance |
| US8383210B2 (en) | 2006-11-02 | 2013-02-26 | Dow Corning Europe S.A. | Method of forming a film by deposition from a plasma |
| US8859929B2 (en) | 2006-11-02 | 2014-10-14 | Dow Corning Corporation | Method and apparatus for forming a film by deposition from a plasma |
| CN108231514A (zh) * | 2016-12-15 | 2018-06-29 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 离子植入机以及将离子植入半导体衬底中的方法 |
-
1992
- 1992-05-13 JP JP4148228A patent/JPH05314918A/ja active Pending
Cited By (15)
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| EP0701392A1 (fr) | 1994-09-06 | 1996-03-13 | Commissariat A L'energie Atomique | Antenne cylindrique utilisable pour générer un plasma dans les conditions de résonance cyclotronique électronique |
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| US6407359B1 (en) | 1999-08-04 | 2002-06-18 | Metal Process (Societe A Responsabilite Limitee) | Method of producing individual plasmas in order to create a uniform plasma for a work surface, and apparatus for producing such a plasma |
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