JPH06119896A - イオンビーム引出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引出電極に付着堆積する堆積物を容易に除去
できるイオンビーム引出装置を提供する。 【構成】 引出電極１０に、引出電極１０に付着した堆
積物を蒸発させるために引出電極１０に通電して引出電
極１０を加熱する通電加熱手段１５を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン等の荷電粒子を
発生するためのイオンビーム引出装置に係り、特に、引
出電極に付着堆積する堆積物を容易に除去できるイオン
ビーム引出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物質をイオン化させて打ち出し、このイ
オンを対象物に照射・衝突させることにより、対象物の
表面に膜を形成することができる。そのイオン発生源と
なるイオンビーム引出装置は、まず、イオンのもとにな
るガス状の材料を導入し、このガス雰囲気中に放電を行
ってプラズマを発生させ、このプラズマ中よりイオン等
の荷電粒子を引出すことによって、所望のイオンを取り
出すものである。

【０００３】従来一般に、イオンビーム引出装置は、プ
ラズマを発生すると共にそのプラズマを保持するプラズ
マ発生室の一端に開口部を設け、この開口部に上記プラ
ズマからイオン等の荷電粒子を引き出す引出電極を設け
てなる。引出電極は、引出電極の形成する電界によって
加速された荷電粒子が擦り抜け易いように、メッシュ
状、スリット状、或いは多孔板状に形成されている。以
下このような隙間を有する電極をグリッドと称する。

【０００４】プラズマ発生室内には、例えば、アルゴン
或いはホスフィン（ＰＦ₃ ）ガスが導入される。そうす
ると、プラズマ中からアルゴンイオン或いはリンイオン
を引出電極の形成する電界によって引出し、対象物であ
る半導体基板等の対象物表面にアルゴン或いはリンを照
射，注入することができる。また、プラズマ発生室は真
空排気装置によって排気されており、不要物が常時排出
されると共に安定な圧力が維持されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、引出電極
は、先に述べたようにグリッドになっている。アルゴン
イオン、リンイオンは、その大部分がグリッドの隙間を
擦り抜けて対象物に到達するが、一部がグリッドに衝突
することは避けられない。アルゴンの場合には、電荷を
失ったアルゴンはアルゴンガスとなり排気装置で排気さ
れる。リンの場合には、リンがリン化合物等を形成する
ことがあり、それらは排気されずにグリッドに付着して
残ってしまう。そして、このリン化合物がグリッドに徐
々に堆積しその表面を覆うようになると、リン化合物の
導電性がよくないため電場の形成が阻害され、グリッド
の引出電極としての機能が次第に失われてしまうことに
なる。このようにグリッドに絶縁性の膜が形成されるこ
とは、イオンビーム引出装置にとって致命的である。

【０００６】こうした事態を避けるために、通常、グリ
ッドの清掃が励行される。グリッドの清掃は、イオンビ
ーム引出装置の使用後等に、装置を分解してグリッドを
取り出し、ブラシややすり、薬品等を用いて行われる。
そして、分解掃除がやり易いように、引出電極は、プラ
ズマ発生室の開口部に対してネジ止め等により取り付け
られている。

【０００７】しかしながら、イオンビーム引出装置は、
使用中に高真空まで減圧されるので、プラズマ発生室が
シール性の高い容器となっており、かつ処理室等とシー
ル性よく接続されている。従って、引出電極を着脱する
際には、このシール性の高い容器を開閉しなければなら
ない。容器を開閉すると容器内は大気圧になると共に水
分をはじめ空気中の諸物質が容器内に入ってくる。この
ため、使用再開時には大気圧から減圧を始めて不純物を
全て排出しなければならなくなる。結局、使用再開に手
間取ることになり問題であった。

【０００８】また、分解掃除は、ブラシややすり、薬品
等を用いた手作業であり、グリッドの破損等に気をつけ
なければならず煩わしかった。そして、分解掃除の後、
この容器を密封する作業も、高いシール性を保つために
は注意力を必要とし繁雑であった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、引出電極に付着堆積する堆積物を容易に除去できる
イオンビーム引出装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、引出電極に、引出電極に付着した堆積物を
蒸発させるために引出電極に通電して引出電極を加熱す
る通電加熱手段を接続したものである。

【００１１】

【作用】上記構成により、イオンビーム引出装置の使用
後等に、通電加熱手段を動作させれば、引出電極が加熱
され、この熱により引出電極に付着した堆積物が蒸発す
る。蒸発ガスは、真空排気装置により排除される。こう
して引出電極は、堆積物のない状態になり、電極として
の機能が維持される。

【００１２】引出電極が堆積物のない状態であるので、
イオンビーム引出装置を分解掃除する必要がなくなる。
このため、掃除中の破損のおそれがなくなり、また、真
空容器の開閉が必要なくなるので、密封作業における繁
雑さもなくなる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１４】図１は、本発明に係るイオンビーム引出装
置の概略説明図である。図示されるように、プラズマ室
１は、一端が開放され他端が閉じられた筒状の外殻２を
有している。プラズマ室１には、プラズマ室１内にホス
フィン等のガスを導入するための導入部、プラズマ室内
にアーク放電を行うための電極（いずれも図示せず）が
設けられ、プラズマ室１内に導入されたガス雰囲気中で
アーク放電を行うことによりプラズマ室１内にプラズマ
を発生することができる構成となっている。

【００１５】プラズマ室１には、開口部３より径方向内
方に延出されたフランジ４が外殻２に一体的に設けられ
ている。プラズマ室の開口部３には、このフランジ４を
利用して３つのグリッド電極板５が取り付けられてい
る。グリッド電極板５は、グラファイト、タングステン
等の耐熱性、導電性が高く、スパッタされにくい材料で
構成されている。グリッド電極板５の平面的形状は図２
（ａ）に示されるように、プラズマ室の開口部３を覆う
ことのできるように円形に形成され、その外周部は環状
の縁６を有し、内周部には多数の微細幅のスリット７が
微細間隔で形成されている。グリッド電極板５の外周部
の縁６は、内周部に比べて肉厚を有しており、フランジ
４への取り付けが容易となっている。外周部の縁６に
は、電圧を印加するための接続端子８が少なくとも２つ
設けられている。本実施例では、接続端子８は、中心を
挟んで向かい合う位置に設けられており、両電極間に電
圧を印加して、外周部の縁６やスリット７間の骨部に通
電させることができる。また、プラズマ引出し用の電位
もこの接続端子８を利用して与えられる。

【００１６】各グリッド電極板５は、互いに絶縁性のス
ペーサ９を介して積み重ねられ、さらに絶縁性のスペー
サ９を介して上記フランジ４に取り付けられている。そ
れぞれのグリッド電極板５は、広義には引出電極１０と
なるものであるが、それぞれ異なった電位が与えられる
ことによって、互いに異なる役割を有するものである。
ここでは、プラズマ室１に近い順に、第１、第２、第３
の引出電極と呼ぶ。

【００１７】第１の引出電極１０ａは、接続端子８が開
放され電位が与えられない。従って浮動電極とも呼ばれ
る。この浮動電極は、プラズマ室１内に臨んでいること
からプラズマの電位に近付いて閉込め、引出しの際にプ
ラズマの境界形成に寄与するものである。

【００１８】第３の引出電極１０ｃは、一方の接続端子
８１にプラズマ室１の外殻２に対して数十ｋＶの負電位
が与えられる。これは、プラズマから正の荷電粒子を引
き出すための電位である。本実施例では、この接続端子
８１の電位が接地電位であり、プラズマ室１の外殻２は
高電位となっている。

【００１９】第２の引出電極１０ｂは、一方の接続端子
８３に上記第３の引出電極１０ｃに対して１００〜１ｋ
Ｖの負電位が与えられる。これは、プラズマ室１の外側
からの電子の逆流を防止する電位である。

【００２０】図１には、これらの引出電極及びプラズマ
室外殻に各電位を与えるための電源及びその接続を切換
えるためのスイッチ群１２が示されている。スイッチ群
１２の各スイッチの開閉は、イオンビーム引出しを行う
かで否かで切換えられる。図１は、イオンビーム引出し
を行っているときの接続状態を示しており、第３の引出
電極１０ｃはスイッチ１２１により接地され、第２の引
出電極１０ｂはスイッチ１２２により電源を介して１０
０〜１ｋＶの負電位が与えられ、プラズマ室１の外殻２
は、スイッチ１２４により電源を介して数十ｋＶの正電
位が与えられる。また、イオンビーム引出しを行なわな
いときには、スイッチ１２２、１２４が開放され代わり
にスイッチ１２３が閉じられて第２の引出電極１０ｂが
接地される。

【００２１】第２の引出電極１０ｂ及び第３の引出電極
１０ｃの残りの接続端子８２、８４には、それぞれ通電
スイッチ１３を介して加熱用電源１４が接続されてい
る。加熱用電源１４は交流、直流どちらであってもよ
い。通電スイッチ１３は、イオンビーム引出装置の不使
用時に堆積物の除去を行う際に閉じられる。加熱用電源
１４の片側極はそれぞれ接地されており、通電スイッチ
１３の閉成により第２の引出電極１０ｂ及び第３の引出
電極１０ｃに通電を行うことができる。即ち、通電スイ
ッチ１３及び加熱用電源１４は、引出電極１０に通電し
て引出電極１０を加熱する通電加熱手段１５である。

【００２２】次に実施例の作用を述べる。

【００２３】イオンビーム引出しが終った後に、スイッ
チ群１２を切換えて第２の引出電極１０ｂ及び第３の引
出電極１０ｃのそれぞれ一方の接続端子８１、８３を接
地する。同時に、通電加熱手段１５の通電スイッチ１３
を閉成すると、第２の引出電極１０ｂ、第３の引出電極
１０ｃのグリッド電極板５には、共に加熱用電源１４に
よって接続端子８間に電圧が印加される。こうしてグリ
ッド電極板５が通電されスリット７を形成する各骨部に
電流が流れると、グリッド電極板５は発熱する。この発
熱によるグリッド電極板５の加熱は、グリッド電極板５
に付着したリン酸化物等の堆積物を蒸発させる程度であ
って、グリッド電極板５が過熱しない程度に行われる。
この時発生する蒸発ガスは、真空排気装置により排除さ
れる。適当な時間の通電が行われた後、通電加熱手段１
５を停止すると、グリッド電極板５からは堆積物が一掃
され、グリッド電極板５は分解掃除を行うまでもなく使
用前の状態に復元されており、電極としての機能が維持
される。

【００２４】以上説明したように、本発明のイオンビー
ム引出装置によれば、簡単なスイッチ操作を行うだけで
引出電極１０が堆積物のない状態に復元されることにな
り、イオンビーム引出装置を分解掃除する必要がなくな
る。このため、掃除中の破損のおそれがなくなり、ま
た、真空容器の開閉が必要なくなるので、密封作業にお
ける繁雑さもなくなる。

【００２５】本発明をより効果的に実現するために、グ
リッド電極板５の形状を図２（ｂ）に示されるように、
外周部の肉厚なしとすることもできる。即ち、図２
（ｂ）の実施例にあっては、接続端子８の周囲を除いて
グリッド電極板５の周辺までいっぱいにスリット７が形
成されており、しかもこのグリッド電極板５は肉厚が均
一である。この構成によれば、通電加熱の際に外周部に
多く電流が流れるのを防止することができ、効率がよ
い。

【００２６】次に、図２（ｃ）に示される角型のグリッ
ド電極板５は、角型のイオンビームを形成するための角
型開口部を有するイオンビーム引出装置に好適な形状と
なっている。グリッド電極板５の上下辺にスリットのな
い余白部が形成されている。余白部は、フランジへの取
り付けを容易にするために設けられる。

【００２７】なお、本実施例中、グリッド電極板５は、
スリット７を有する構造としたが、スリット７の代わり
にメッシュ、多孔を設けたものであっても同等の作用効
果を奏することができる。

【００２８】また、加熱用電源１４は、第２の引出電極
１０ｂ、第３の引出電極１０ｃの堆積物の量に応じて個
別に電圧を配分してもよいし、差支えなければ一つの共
通の加熱用電源から共通の電圧、或いは共通の電流を印
加できるように構成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３０】（１）イオンビーム引出装置の分解掃除が
必要なくなるので、その手間が省ける。

【００３１】（２）分解掃除をしなくなったことによ
り、密封作業の煩しさが解消される。

【００３２】（３）減圧したままで堆積物が除去される
ので、使用再開が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す不要堆積物除去装置を
備えたイオンビーム引出装置の概略説明図である。

【図２】本発明に使用されるグリッド電極板の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ プラズマ室 ５ グリッド電極板 ８ 接続端子 １０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 引出電極 １５ 通電加熱手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ発生室の開口部に荷電粒子を引
   き出す引出電極を設けたイオンビーム引出装置におい
   て、上記引出電極に、引出電極に付着した堆積物を蒸発
   させるために引出電極に通電して引出電極を加熱する通
   電加熱手段を接続したことを特徴とするイオンビーム引
   出装置。