JPH065220A - 金属イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロ波放電とスパッタリングとを併用す
る金属イオン源において、同軸インピーダンスとプラズ
マとの整合調整及びスパッタターゲットの位置調整を可
能にする。 【構成】 プラズマ室２は直線状に延びる同軸伝送路３
の先端部に配置されている。マイクロ波源１０から供給
されるマイクロ波は、同軸マイクロ波供給線路１１、容
量結合部１２、及び同軸伝送路３を通してそのプラズマ
室２に伝送される。その同軸伝送路３のプラズマ室２と
は反対側に伝わるマイクロ波を遮る短絡板１３は、同軸
伝送路３の軸線方向に移動可能とされている。また、同
軸伝送路３の内導体３ａを構成する導電部材５も軸線方
向に移動可能とされている。スパッタ用の負電圧１９
は、その導電部材５を通して、その先端に取り付けられ
ている金属ターゲット１８に印加されるようになってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所望の金属のイオンビ
ームを得るためなどに用いられる金属イオン源に関する
もので、特に、マイクロ波放電とスパッタリングとを併
用して金属イオンを生成するようにしたスパッタ方式の
金属イオン源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体に不純物を注入して半導体
素子を製造したり、鉄にチタンを注入してその硬度を高
めたりするときには、その不純物としての金属をイオン
化し、その金属イオンをイオンビームとして照射注入す
るようにする。その場合、その金属イオンビームは純度
の高いものであることが求められる。そのような金属イ
オンビームを得るためには、所望の金属が効率よくイオ
ン化されるようにすることが必要となる。そのように所
望の金属のイオンを高純度で生成することのできる金属
イオン源としては、例えば特公昭５８−５１３７８号公
報に開示されているようなスパッタ方式のものが知られ
ている。スパッタ方式の金属イオン源は、磁場が存在す
るプラズマ室内にガスとマイクロ波とを導入してガスプ
ラズマを発生させ、そのガスプラズマによって、プラズ
マ室内に設置されている金属ターゲットの表面でスパッ
タリングを起こさせるとともにその金属ターゲットから
飛び出す金属原子をイオン化するというものである。し
たがって、そのターゲットとして所望の金属を配置して
おけば、その金属のイオンを効率よく生成させることが
できる。

【０００３】ところで、そのようなスパッタ方式の金属
イオン源においては、プラズマ室にマイクロ波を伝送す
るとともに、そのプラズマ室内に配置される金属ターゲ
ットに、そのプラズマ室に対して負の電圧を印加するこ
とが必要となる。通常、マイクロ波の伝送には同軸構造
の伝送路が用いられる。同軸伝送路は、内導体と外導体
とを互いに絶縁した状態で同軸上に配置したものであ
る。そのような同軸伝送路を介してプラズマ室にマイク
ロ波を伝送するときには、同軸伝送路の基端部にマイク
ロ波を発生するマイクロ波源を取り付け、その同軸伝送
路の先端部にプラズマ室を設けるようにする。その場
合、同軸伝送路の内導体は、その先端部がプラズマ室内
に露出することになる。しかも、その内導体とプラズマ
室とは絶縁状態に保たれる。したがって、プラズマ室内
に金属ターゲットがそのプラズマ室に対して絶縁状態で
配置され、そのプラズマ室にマイクロ波が伝送されると
ともに、金属ターゲットに負電圧が印加されるようにす
るためには、マイクロ波を伝送する同軸伝送路の内導体
の先端部をその金属ターゲットとし、その内導体に負電
圧を印加するようにすることが考えられる。しかしなが
ら、マイクロ波を発生するマイクロ波源には、金属ター
ゲットに印加される直流電圧が加わることのないように
しなければならない。すなわち、同軸伝送路の内導体を
介して金属ターゲットに負電圧が印加されるようにする
場合には、その内導体が、プラズマ室側とマイクロ波源
側との間で直流的に絶縁されることが必要となる。ま
た、マイクロ波が効率よくプラズマ室に伝送されるよう
にするためには、内導体への直流電圧印加部から外部に
マイクロ波が漏れることのないようにしなければならな
い。

【０００４】そこで、上記公報記載の金属イオン源にお
いては、マイクロ波源からプラズマ室にマイクロ波を伝
送する同軸構造のマイクロ波伝送路の長手方向中間部
に、その同軸伝送路の内導体に直流電圧を印加するため
の同軸構造の分岐線路を設けるとともに、その分岐部と
マイクロ波源との間に、マイクロ波は通過させるが直流
的には絶縁される絶縁手段を設けるようにしている。す
なわち、図２に示されているように、マイクロ波源０１
からプラズマ室０２にマイクロ波を伝送する同軸構造の
マイクロ波伝送路０３には、その長手方向中間部に、同
軸構造の分岐線路０４が設けられている。その同軸分岐
線路０４の終端部にはマイクロ波に対するチョーク構造
０５が設けられ、それによって、その分岐線路０４の内
導体０４ａと外導体０４ｂとの間が直流的に絶縁される
とともに、その終端部がマイクロ波的に短絡端となるよ
うにされている。しかも、分岐線路０４はマイクロ波の
１／４波長に相当する長さとされている。したがって、
その分岐方向へのマイクロ波の伝播が防止されるように
なっている。そして、その分岐線路０４の内導体０４ａ
の端末部に直流電源０６が接続され、その内導体０４ａ
を介して同軸伝送路０３の内導体０３ａに負電圧が印加
されるようになっている。また、その分岐部とマイクロ
波源０１との間の同軸伝送路０３の内導体０３ａにはチ
ョーク構造０７が設けられ、マイクロ波源０１から供給
されるマイクロ波は通過させるが、直流的にはマイクロ
波源０１側とプラズマ室０２側との間が絶縁されるよう
にされている。

【０００５】同軸伝送路０３の内導体０３ａの先端部
は、マイクロ波は透過させる絶縁板０８により、外導体
０３ｂに対して絶縁された状態で支持されている。その
絶縁板０８は内導体０３ａと外導体０３ｂとの間を気密
に閉塞するもので、それによってプラズマ室０２が真空
状態で保持されるようになっている。こうして、同軸伝
送路０３の内導体０３ａの先端部がプラズマ室０２内に
突出するようにされている。その先端部は、イオン化し
ようとする金属によって形成されている。プラズマ室０
２内には、磁場発生用のコイル０９により磁場が形成さ
れ、また、ガス導入口０１０からガスが導入されるよう
になっている。更に、そのプラズマ室０２の壁面には、
直流電源０１１によって正電位が付与されるようになっ
ている。そして、プラズマ室０２内で生成された金属イ
オンは、そのプラズマ室０２の先端面に形成されている
イオン引出し孔０１２から、その近傍に設けられている
アースされた引出し電極０１３によって外部に引き出さ
れるようになっている。

【０００６】このように構成された金属イオン源におい
ては、プラズマ室０２内に磁場を形成した状態でそのプ
ラズマ室０２内にガスを導入し、更にマイクロ波源０１
からマイクロ波を供給すると、そのプラズマ室０２内に
ガスプラズマが発生する。したがって、同軸伝送路０３
の内導体０３ａに負電圧を印加しておけば、プラズマ室
０２内に露出する内導体０３ａの先端部がそのガスプラ
ズマによってスパッタされ、その先端部から、その先端
部を構成する金属の原子が飛び出す。そして、その金属
原子がプラズマ中でイオン化され、その金属イオンによ
って内導体０３ａの先端部が更にスパッタされる。こう
して、プラズマ室０２内に濃度の高い金属イオンが生成
される。その金属イオンは、引出し電極０１３によりイ
オンビーム０１４として引出し孔０１２から引き出され
る。その場合、直流電源０６に接続される同軸伝送路０
３の内導体０３ａとマイクロ波源０１との間にはチョー
ク構造０７が設けられているので、マイクロ波源０１に
直流電圧が加わえられるおそれはない。また、同軸分岐
線路０４がマイクロ波的には無視されるので、その直流
電源接続部からマイクロ波が外部に漏れるようなことも
ない。したがって、マイクロ波電力が有効に利用される
ようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな同軸分岐線路０４を設ける金属イオン源では、その
分岐線路０４のために同軸マイクロ波伝送路０３の内導
体０３ａの位置等を調整することが不可能となるので、
次のような問題を解決することができない。すなわち、
マイクロ波源０１が発生するマイクロ波は、プラズマ室
０２の内部に形成される放電プラズマに効率よく供給さ
れるようにすることが求められるが、そのプラズマは必
ずしも同軸伝送路０３のインピーダンスに整合した負荷
とはならないので、投入したマイクロ波電力のすべてが
プラズマに供給されるようにすることは困難である。マ
イクロ波の供給効率を上げるためには、スタブチューナ
等の可変整合装置を別個に設けることが必要となる。し
たがって、装置全体が高価となる。また、このように同
軸伝送路０３の内導体０３ａの先端部でスパッタリング
を行なうスパッタ方式の金属イオン源の場合には、運転
時間の経過に伴う内導体先端部の損耗により、イオン発
生に最適な内導体０３ａの先端位置が変化する。しか
も、その位置は、使用する金属によっても異なる。した
がって、それに対処することができるようにしておくこ
とが求められるが、その内導体０３ａは固定されている
ので、そのようにすることは極めて難しい。更に、スパ
ッタリング部分である内導体０３ａ先端部はイオン衝撃
により加熱され、その熱によって、内導体０３ａの先端
部を支持する絶縁板０８の真空シール部等が劣化するこ
とがあるので、その除熱を考慮する必要があるが、その
内導体０３ａ先端部に連なり外部に露出する同軸分岐線
路０４の内導体０４ａは同軸伝送路０３の内導体０３ａ
に対して角度をなしているので、その除熱のための冷却
機構を設けることも難しい。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、運転状態に応じて同軸イ
ンピーダンスやスパッタリング位置等を調整可能とする
ことができ、また、スパッタリング部分を冷却すること
も容易な金属イオン源を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、プラズマ室にマイクロ波を伝送する同
軸構造のマイクロ波伝送路をほぼ直線状のものとし、そ
の同軸伝送路に、側面からマイクロ波を供給するように
している。すなわち、本発明による金属イオン源は、ほ
ぼ直線状に延びる同軸伝送路の先端部にプラズマ室を配
置し、その同軸伝送路の長手方向中間部に、その同軸伝
送路にマイクロ波を供給する同軸構造のマイクロ波供給
線路を接続したことを特徴としている。そのマイクロ波
供給線路は、直流的には同軸伝送路の内導体から絶縁さ
れるようにされている。そして、そのマイクロ波供給線
路の接続部から見てプラズマ室とは反対側には、同軸伝
送路の内導体と外導体との間をマイクロ波的に短絡する
が直流的には絶縁する短絡板が設けられている。プラズ
マ室内のプラズマによってスパッタされる金属ターゲッ
トは、同軸伝送路の内導体のプラズマ室内に露出する先
端部に配置され、その内導体のプラズマ室とは反対側の
端部に、金属ターゲットに負電圧を印加する直流電源が
接続されるようになっている。マイクロ波供給線路から
同軸伝送路へのマイクロ波の供給は、例えば、そのマイ
クロ波供給線路の内導体の先端に容量結合板を取り付
け、その容量結合板を同軸伝送路の内導体に近接して配
置するという容量結合によって行われる。

【００１０】

【作用】このように構成することにより、同軸構造のマ
イクロ波伝送路の内導体は、マイクロ波供給線路に取り
付けられるマイクロ波源から直流的に絶縁されるように
なるので、その同軸伝送路の内導体を介してその内導体
のプラズマにさらされる先端部にスパッタ用の負電圧を
印加することが可能となる。また、マイクロ波供給線路
から同軸伝送路に供給されたマイクロ波は、プラズマ室
と反対側では短絡板によって遮られるので、外部に漏れ
ることはなく、効率よくプラズマ室側に導かれる。した
がって、プラズマにマイクロ波電力を投入しながらスパ
ッタリングを行い、高効率で金属イオンを発生させるこ
とができる。そして、その同軸伝送路の内導体がほぼ直
線状とされるので、その外周に設けられる短絡板を軸線
方向に移動可能とすることができるようになり、その短
絡板の位置調整によって、マイクロ波伝送路とプラズマ
室内に形成されるプラズマとのインピーダンス整合を最
適化することが可能となる。したがって、イオン生成効
率を向上させることができる。また、同軸伝送路の内導
体先端部に設けられる金属ターゲットの位置調整も可能
となるので、スパッタ部の金属の消耗に伴ってイオン発
生の最適位置が変化したときや、使用する金属種の変更
に伴ってその最適位置が変化したときなどにも、それら
の変化に対応させることが可能となる。更に、同軸伝送
路の内導体がほぼ直線状とされることにより、その内導
体の内部に、その先端部に対して冷却媒体を供給排出す
るための流路を設けることが容易となる。したがって、
スパッタリングが行われる内導体先端部の除熱を行うこ
とが可能となり、熱による真空シール部材等の劣化やス
パッタ部の融解などの防止を図ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図１は本発明による金属イオン源の一実施例
を示す概略縦断面図である。この図から明らかなよう
に、この金属イオン源１のプラズマ室２は、内導体３ａ
と外導体３ｂとからなる同軸構造のマイクロ波伝送路３
の先端側（図で右側）に配置されている。その同軸伝送
路３の内導体３ａは、先端から後端まで連続して直線状
に延びる円筒状の外筒４と、その内部に軸線方向に摺動
可能に嵌合される導電部材５とによって構成されてい
る。その導電部材５は外筒４よりも長いもので、その両
端は外筒４の両端からそれぞれ突出するようにされてい
る。そして、その内導体３ａの外筒４は、先端部が円形
の絶縁板６を介して、また、後端部が絶縁スペーサ７を
介して、それぞれ外導体３ｂにより支持され、それによ
って、同軸伝送路３の内導体３ａと外導体３ｂとが同軸
上で保持されるとともに、その間が絶縁状態に保たれる
ようになっている。プラズマ室２は、内導体３ａの先端
部を支持する絶縁板６とフランジ面２ａとを両底面とす
る円柱形の室で、その外周壁２ｂはボルト等によって外
導体３ｂの先端に直接結合され、その間が電気的に導通
するようにされている。また、内導体３ａを構成する外
筒４と導電部材５との間も、電気的導通状態に保たれる
ようになっている。内導体３ａの先端部を支持する絶縁
板６は、石英ガラスのようにマイクロ波は透過させるが
気体の通過は阻止する気密材料によって形成されてい
る。そして、その絶縁板６の内周部と内導体３ａの先端
部との間、及び絶縁板６の外周部とプラズマ室２の外周
壁２ｂとの間はそれぞれ固定シール部材８ａ，８ｂによ
って気密にシールされている。また、内導体３ａの外筒
４と導電部材５との間は摺動可能なシール部材９によっ
て真空シールされている。こうして、プラズマ室２内が
真空に保持されるようになっている。

【００１２】同軸伝送路３の長手方向中間部には、一端
にマイクロ波を発生するマイクロ波源１０を取り付けた
内導体１１ａと外導体１１ｂとからなる同軸構造のマイ
クロ波供給線路１１が接続されている。その内導体１１
ａの先端には容量結合板１２が取り付けられており、そ
の容量結合板１２が同軸伝送路３の内導体３ａに小間隔
を置いて位置するようにされている。したがって、それ
らの内導体３ａ，１１ａ間は直流的には絶縁されるよう
になっている。一方、そのマイクロ波供給線路１１の外
導体１１ｂは同軸伝送路３の外導体３ｂに接合されてい
る。こうして、マイクロ波源１０から供給されるマイク
ロ波が、マイクロ波供給線路１１と同軸伝送路３との間
の容量結合によりその同軸伝送路３に伝えられるように
なっている。そのマイクロ波供給線路１１の接続部から
見てプラズマ室２と反対側の同軸伝送路３内には、マイ
クロ波の波長のほぼ１／４程度離れた位置に、マイクロ
波に対する短絡板１３が設けられている。その短絡板１
３は軸線方向に摺動可能とされており、外部に突出する
操作部材１４の操作によってその位置が調整されるよう
になっている。その短絡板１３は、同軸伝送路３の外導
体３ｂの内周面と接触し、内導体３ａとはその内導体３
ａの外周面に被覆されている薄い絶縁層としての絶縁フ
ィルム１５を介して接するものとされている。そして、
その短絡板１３の内導体３ａに面する部分にはチョーク
構造１６が設けられている。したがって、同軸伝送路３
の内導体３ａと外導体３ｂとは、その短絡板１３によっ
てマイクロ波的には短絡されるが、直流的には絶縁され
るようになっている。こうして、マイクロ波源１０から
同軸伝送路３に供給されたマイクロ波は、プラズマ室２
と反対側では短絡板１３によって遮られてプラズマ室２
側に向かい、同軸伝送路３から絶縁板６を透過してプラ
ズマ室２に伝送されるようになっている。同軸伝送路３
の外導体３ｂには、マイクロ波供給線路１１の接続部か
らプラズマ室２寄りの位置に、その外導体３ｂを貫通し
て内導体３ａとの間の空間内に突出する２本の導体棒１
７，１７が摺動可能に挿入されている。したがって、そ
の導体棒１７の先端位置は、同軸伝送路３の径方向に可
変となっている。

【００１３】同軸伝送路３の内導体３ａを構成する導電
部材５の先端には、イオン化しようとする金属からなる
スパッタターゲット１８が取り付けられている。したが
って、その金属ターゲット１８は、導電部材５を進退さ
せることによりプラズマ室２内で軸線方向に移動される
ようになっている。また、その導電部材５の後端部、す
なわちプラズマ室２とは反対側の外部に突出する端部に
は、同軸伝送路３の外導体３ｂに対して負の電圧を印加
する直流電源１９が接続されている。そして、その外導
体３ｂには、直流電源２０により正電位が付与されるよ
うになっている。こうして、プラズマ室２が正電位に保
たれ、金属ターゲット１８にはそのプラズマ室２に対し
て負電圧が印加されるようになっている。導電部材５
は、その先端近くまで、すなわち金属ターゲット１８に
近接する部分までが中空とされている。そして、その内
部に、後端が外部に突出し、先端が導電部材５の先端部
近傍にまで達する小径のパイプ２１が挿入されている。
また、導電部材５の後端部には、その内部空間に連通す
る冷却媒体排出口２２が設けられている。こうして、同
軸伝送路３の内導体３ａの内部に冷却媒体の流路２３が
形成され、パイプ２１の後端から冷却媒体を供給するこ
とによってその先端部が冷却されるようになっている。

【００１４】プラズマ室２の外周には、そのプラズマ室
２内に磁場を形成する磁場発生手段としての永久磁石２
４が設けられている。また、プラズマ室２の外周壁２ｂ
にはガス導入口２５が設けられており、そのガス導入口
２５からプラズマ室２内にアルゴン等の不活性ガスが導
入されるようになっている。更に、プラズマ室２のフラ
ンジ面２ａにはイオン引出し孔２６が設けられ、プラズ
マ室２の外部には、そのイオン引出し孔２６の近傍に、
プラズマ室２内で生じたイオンを引き出す引出し電極２
７が設けられている。その引出し電極２７はアースされ
ている。そして、プラズマ室２内に露出する金属ターゲ
ット１８の表面のうち、絶縁板６のプラズマ室２側の面
６ａを見込む側面部分は、その絶縁板６から突出する非
導電性の円筒状遮蔽物２８によって覆われるようになっ
ている。

【００１５】次に、このように構成された金属イオン源
１の作用について説明する。この金属イオン源１により
所望の金属のイオンビームを得ようとするときには、そ
の金属からなるスパッタターゲット１８を同軸伝送路３
の内導体３ａの先端、すなわち導電部材５の先端に取り
付ける。そして、あらかじめプラズマ室２内を真空排気
しておき、そのプラズマ室２内に例えばアルゴンガスを
ガス導入口２５から導入する。また、マイクロ波源１０
から同軸マイクロ波供給線路１１、容量結合部、及び同
軸伝送路３を介してプラズマ室２にマイクロ波を投入す
る。そのプラズマ室２内には磁石２４によって磁場が形
成されている。したがって、その磁場とマイクロ波とに
よりプラズマ室２内にガスプラズマが形成される。一
方、導電部材５と同軸伝送路３の外導体３ｂとの間に直
流電源１９が接続されることにより、プラズマ室２内に
配置される金属ターゲット１８にはそのプラズマ室２に
対して負の電圧が印加される。その金属ターゲット１８
は、プラズマ室２内のプラズマ中にさらされている。そ
の結果、金属ターゲット１８の表面でスパッタリングが
起き、その表面から金属原子が飛び出す。その金属原子
はプラズマ中でイオン化される。そして、その金属イオ
ンによって金属ターゲット１８が更にスパッタされる。
このようにして、プラズマ室２内にアルゴンイオンと金
属イオンとの混合イオンが生成される。そのイオンは、
直流電源２０からプラズマ室２に印加されている正電位
と引出し電極２７のアース電位との間の電位差により、
イオン引出し孔２６から外部にイオンビーム２９として
引き出される。そのイオンビーム２９は、図示されてい
ないが外部に設けられている質量分析器に送られて、ア
ルゴンイオンと金属イオンとに分離される。こうして、
所望の金属イオンのみからなる純度の高い金属イオンビ
ームが得られることになる。

【００１６】この間において、前述したように、短絡板
１３は同軸伝送路３のマイクロ波供給線路１１との接続
部からマイクロ波の波長のおおむね１／４の距離に位置
するようにされる。したがって、その接続部から見てプ
ラズマ室２と反対側の同軸伝送路３は、マイクロ波的に
はほとんどないものとみなされる。しかしながら、その
短絡板１３の位置を変えると、同軸伝送路３のインピー
ダンスが変化する。そこで、その同軸インピーダンスと
プラズマ負荷との整合をとり、マイクロ波電力が効率よ
くプラズマに伝えられてイオン発生の効率が向上される
ようにするために、その短絡板１３の位置を調整する。
また、同軸伝送路３の外導体３ｂに挿入されている導体
棒１７，１７はスタブチューナとして機能し、その挿入
長を変えても同軸インピーダンスが変化する。そこで、
同様の目的でその導体棒１７の挿入長を調整する。一
方、使用する金属の種類によりプラズマ室２内における
金属ターゲット１８の最適位置が異なる場合、あるいは
金属ターゲット１８のスパッタによる消耗のためにその
表面が最適位置からずれた場合などには、導電部材５の
外部に突出する後端部を押し引きすることにより、その
金属ターゲット１８の位置を調整する。その場合、導電
部材５と外筒４との間は摺動可能なシール部材９によっ
て真空シールされているので、その調整によってプラズ
マ室２の真空が損なわれるおそれもない。このような短
絡板１３や導電部材５の先端に取り付けられている金属
ターゲット１８の位置調整は、同軸伝送路３の内導体３
ａが連続した直線状のものとされることによって可能と
なる。

【００１７】更に、同軸伝送路３の内導体３ａを連続し
た直線状のものとすることにより、その内導体３ａを構
成する導電部材５内にパイプ２１を挿入してその導電部
材５を２重管構造とすることが容易となる。そして、そ
れによって形成される流路２３に冷却媒体を流すことに
より、導電部材５の先端部分の除熱が可能となるので、
スパッタ熱による真空シール部材９等の劣化や金属ター
ゲット１８の融解を防ぐことができる。また、プラズマ
室２内に配置される金属ターゲット１８の側面を絶縁性
の遮蔽物２８で覆うことにより、その側面において生ず
るスッパタリングに由来する金属原子が絶縁板６の表面
に付着堆積することが防止される。その絶縁板６はマイ
クロ波を透過させるものであるので、その絶縁板６に金
属原子が堆積すると、その絶縁板６のマイクロ波透過効
率が損なわれることになる。しかしながら、この金属イ
オン源１の場合には、上述のようにその絶縁板６への金
属原子の堆積が防止されるので、同軸伝送路３を通して
プラズマ室２内のプラズマに投入されるマイクロ波の伝
達効率を高く維持することができる。そして、同軸マイ
クロ波供給線路１１から同軸マイクロ波伝送路３へのマ
イクロ波の供給を容量結合によって行うようにすること
ことにより、その接続部の構成を簡素化するとともに、
その間の直流的な絶縁を容易に確保することができる。
更に、導電部材５の先端に取り付けられる金属ターゲッ
ト１８を着脱可能とすることにより、その金属ターゲッ
ト１８が消耗したとき、あるいは使用する金属種を変更
するときなどにおける金属ターゲット１８の交換の作業
性を向上させることができる。このように、この金属イ
オン源１によれば、高効率で金属イオンを発生させるこ
とができ、耐久性が高く、しかも構造の簡単な金属イオ
ン源とすることができる。

【００１８】なお、上記実施例においては、同軸伝送路
３の内導体３ａを、外筒４とその外筒４によって摺動可
能に支持される導電部材５とからなるものとしている
が、その外筒４が絶縁板６及び絶縁スペーサ７によって
摺動可能に支持されるようにすれば、それら外筒４と導
電部材５とを一体として、内導体３ａを単一部品とする
こともできる。また、金属ターゲット１８を導電部材５
とは別体のものとしているが、それら全体をイオン化さ
せたい金属からなるものとすることも可能である。更
に、同軸マイクロ波供給線路１１と同軸マイクロ波伝送
路３との接続にチョーク構造などを採用することも可能
である。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、プラズマ室にマイクロ波を伝送する同軸伝送
路の内導体をほぼ直線状に延びるものとしているので、
その同軸伝送路の内導体と外導体とを直流的に絶縁する
マイクロ波に対する短絡板を、その同軸伝送路の軸線方
向に可動とすることができる。そして、その短絡板を可
動とすることにより、同軸伝送路のインピーダンスとプ
ラズマ室内のプラズマとの整合調整が可能となるので、
プラズマへのマイクロ波電力の投入効率を向上させるこ
とができる。また、その内導体を、プラズマ室内に露出
する先端部から外部に露出する後端部に至るまで連続す
るものとしているので、その内導体の先端部に設けられ
る金属ターゲットを移動可能とすることができる。そし
て、そのようにすることにより、金属ターゲットをイオ
ン発生の最適位置に位置させることが可能となるので、
イオン生成効率を高めることができる。更に、その内導
体の内部に冷却媒体の流路を設けることが容易となるの
で、内導体先端のスパッタリングを受ける金属ターゲッ
ト部分の除熱を行なうことが可能となり、その部分の発
熱に起因する真空シール部材の劣化や金属ターゲットの
融解を回避して、寿命の延長及び信頼性の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による金属イオン源の一実施例を示す概
略縦断面図である。

【図２】従来の金属イオン源を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 金属イオン源 ２ プラズマ室 ３ 同軸マイクロ波伝送路 ３ａ 内導体 ３ｂ 外導体 ４ 外筒 ５ 導電部材 ６ 絶縁板 ９ シール部材 １０ マイクロ波源 １１ 同軸マイクロ波供給線路 １２ 容量結合板 １３ 短絡板 １５ 絶縁フィルム（絶縁層） １６ チョーク構造 １７ 導体棒 １８ 金属ターゲット １９ スパッタ用直流電源 ２３ 冷却媒体流路 ２４ 永久磁石（磁場発生手段） ２５ ガス導入口 ２８ 遮蔽物 ２９ イオンビーム

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁場が形成されるとともに、ガス及びマ
   イクロ波が導入されることによってガスプラズマを発生
   するプラズマ室内に、そのプラズマ室に対して負電圧が
   印加される金属ターゲットを配置し、前記ガスプラズマ
   により、前記金属ターゲットの表面でスパッタリングを
   起こさせるとともにその金属ターゲットから放出される
   金属原子をイオン化して、金属イオンとして引き出すよ
   うにした金属イオン源において；前記プラズマ室が、連
   続してほぼ直線状に延びる内導体とその内導体に対して
   絶縁された状態で同軸上に配置される外導体とからなる
   同軸構造のマイクロ波伝送路の先端部に設けられてお
   り、 その同軸伝送路の長手方向中間部に、その同軸伝送路に
   マイクロ波を供給する同軸構造のマイクロ波供給線路
   が、前記同軸伝送路の内導体からは絶縁されるようにし
   て接続されていて、 その接続部から見て前記プラズマ室とは反対側に、前記
   同軸伝送路の内導体と外導体との間をマイクロ波的に短
   絡するが直流的には絶縁する短絡板が設けられていると
   ともに、 前記金属ターゲットが、前記同軸伝送路の内導体の前記
   プラズマ室内に露出する先端部に配置され、 その金属ターゲットに前記負電圧を印加する直流電源
   が、前記同軸伝送路の内導体の前記プラズマ室とは反対
   側の端部に接続されるようにされていることを特徴とす
   る、 金属イオン源。
2. 【請求項２】 前記マイクロ波供給線路の内導体の先端
   に、前記同軸伝送路の内導体に近接して配置される容量
   結合板が取り付けられており、その容量結合板と前記同
   軸伝送路の内導体との間の容量結合によって、それらマ
   イクロ波供給線路と同軸伝送路とがマイクロ波的に結合
   されている、 請求項１記載の金属イオン源。
3. 【請求項３】 前記金属ターゲットが、前記同軸伝送路
   の内導体の軸線方向に移動可能とされている、 請求項１又は２記載の金属イオン源。
4. 【請求項４】 前記短絡板が、前記同軸伝送路の内導体
   の軸線方向に移動可能とされている、 請求項１ないし３のいずれか記載の金属イオン源。
5. 【請求項５】 前記短絡板が、前記同軸伝送路の外導体
   と接触するとともにその同軸伝送路の内導体とは薄い絶
   縁層を介して接しており、その短絡板の前記内導体に面
   する側に、マイクロ波に対するチョーク構造が設けられ
   ている、 請求項１ないし４のいずれか記載の金属イオン源。
6. 【請求項６】 前記同軸伝送路の外導体に、その外導体
   を貫いて前記同軸伝送路の内導体との間の空間内に突出
   する導体棒が径方向位置可変に挿入されている、 請求項１ないし５のいずれか記載の金属イオン源。
7. 【請求項７】 前記同軸伝送路の内導体が中空とされて
   おり、その内導体の内部に、その後端部から先端部に至
   る冷却媒体の流路が形成されている、 請求項１ないし６のいずれか記載の金属イオン源。
8. 【請求項８】 前記同軸伝送路の内導体の先端部が、そ
   の同軸伝送路の外導体に対して、前記プラズマ室の真空
   は保持するがマイクロ波は透過させる絶縁板により絶縁
   しつつ支持されていて、 前記金属ターゲットの表面のうち、その絶縁板の前記プ
   ラズマ室側の面を見込む側面部分が非導電性の遮蔽物に
   よって覆われている、 請求項１ないし７のいずれか記載の金属イオン源。