JPH07282993A - 電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置 - Google Patents
電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置Info
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- JPH07282993A JPH07282993A JP6076076A JP7607694A JPH07282993A JP H07282993 A JPH07282993 A JP H07282993A JP 6076076 A JP6076076 A JP 6076076A JP 7607694 A JP7607694 A JP 7607694A JP H07282993 A JPH07282993 A JP H07282993A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 カソード領域の真空引きを迅速化し、さらに
カソード領域および放電領域の圧力を安定に制御するこ
とができる電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発
生装置を提供する。 【構成】 電子ビーム発生装置２は、真空容器４内に、
カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速電極
８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカソー
ド領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７との間
には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電極８
との間には加速領域２２が形成される。供給ポート９か
らカソード領域２０に供給される不活性ガスは、連通孔
６ａを通って放電領域２１に流入し、さらに連通孔７ａ
を通って加速領域２２に流入し、さらに排気ポート１０
を介して外部へ排出される。また、カソード領域２０と
排気ポート１０とを接続するバイパス回路４０が設けら
れ、途中に流量調整弁４１が設けられる。
カソード領域および放電領域の圧力を安定に制御するこ
とができる電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発
生装置を提供する。 【構成】 電子ビーム発生装置２は、真空容器４内に、
カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速電極
８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカソー
ド領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７との間
には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電極８
との間には加速領域２２が形成される。供給ポート９か
らカソード領域２０に供給される不活性ガスは、連通孔
６ａを通って放電領域２１に流入し、さらに連通孔７ａ
を通って加速領域２２に流入し、さらに排気ポート１０
を介して外部へ排出される。また、カソード領域２０と
排気ポート１０とを接続するバイパス回路４０が設けら
れ、途中に流量調整弁４１が設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放電によるプラズマか
ら電子ビームを取出して、別途供給されたガス分子に衝
突させて別のプラズマを発生させるための電子ビーム励
起プラズマ発生用電子ビーム発生装置に関する。
ら電子ビームを取出して、別途供給されたガス分子に衝
突させて別のプラズマを発生させるための電子ビーム励
起プラズマ発生用電子ビーム発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコンウェハ等の試料表面にエ
ッチング処理や成膜処理を施すための電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置において、カソードと放電電極との間で
放電によるプラズマを発生して、このプラズマのうち電
子だけを電界によって引出して電子ビームを得るための
電子ビーム源が使用されている。
ッチング処理や成膜処理を施すための電子ビーム励起プ
ラズマ発生装置において、カソードと放電電極との間で
放電によるプラズマを発生して、このプラズマのうち電
子だけを電界によって引出して電子ビームを得るための
電子ビーム源が使用されている。
【０００３】このような電子ビーム源において、プラズ
マ電位分布を整形するための補助電極がカソードと放電
電極との間に設けられ、さらに放電電極に対して正の電
位を印加してプラズマから電子を引出すための加速電極
が設けられる。また、カソードと補助電極との間にはカ
ソード領域が形成され、補助電極と放電電極との間には
放電領域が形成され、放電電極と加速電極との間に加速
領域が形成され、合計３つの部屋に区分されている。補
助電極、放電電極および加速電極は電界方向に対して垂
直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領域を連
通するための連通孔が形設され、プラズマや電子は各連
通孔を通過するように生成される。
マ電位分布を整形するための補助電極がカソードと放電
電極との間に設けられ、さらに放電電極に対して正の電
位を印加してプラズマから電子を引出すための加速電極
が設けられる。また、カソードと補助電極との間にはカ
ソード領域が形成され、補助電極と放電電極との間には
放電領域が形成され、放電電極と加速電極との間に加速
領域が形成され、合計３つの部屋に区分されている。補
助電極、放電電極および加速電極は電界方向に対して垂
直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領域を連
通するための連通孔が形設され、プラズマや電子は各連
通孔を通過するように生成される。
【０００４】カソード領域にはアルゴンガス等の不活性
ガスがプラズマ種として外部から供給され、補助電極の
連通孔を通って放電領域に流入し、さらに放電電極の連
通孔を通って加速領域に流入し、さらに加速領域に接続
された排気ポートを介して外部排気装置へ排出される。
ガスがプラズマ種として外部から供給され、補助電極の
連通孔を通って放電領域に流入し、さらに放電電極の連
通孔を通って加速領域に流入し、さらに加速領域に接続
された排気ポートを介して外部排気装置へ排出される。
【０００５】こうしてカソード領域、放電領域および加
速領域内のガスの圧力を制御することによって、放電条
件の安定化を図っている。
速領域内のガスの圧力を制御することによって、放電条
件の安定化を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子ビーム源で
は、カソード周囲の圧力が小さいとプラズマ中の正イオ
ンがカソードフイラメントに衝突する割合が高くなり、
カソードの寿命が短くなる。そこで、カソード領域の圧
力を大きく設定することによって、正イオンの衝突割合
を減らして、高価なカソードを保護している。そのため
各連通孔の排気コンダクタンスを小さく設定する必要が
ある。
は、カソード周囲の圧力が小さいとプラズマ中の正イオ
ンがカソードフイラメントに衝突する割合が高くなり、
カソードの寿命が短くなる。そこで、カソード領域の圧
力を大きく設定することによって、正イオンの衝突割合
を減らして、高価なカソードを保護している。そのため
各連通孔の排気コンダクタンスを小さく設定する必要が
ある。
【０００７】しかしながら、装置の始動時に大気圧から
所定圧力まで真空排気する場合、外部排気装置からカソ
ード領域までの排気コンダクタンスが小さいため、排気
時間が極めて長くなり、装置立上りまでに時間がかか
る。
所定圧力まで真空排気する場合、外部排気装置からカソ
ード領域までの排気コンダクタンスが小さいため、排気
時間が極めて長くなり、装置立上りまでに時間がかか
る。
【０００８】また、カソードフイラメントに付着した酸
化物や水分等の不純物を蒸散させるために、動作開始前
にカソード領域を真空引きした状態でフィラメントを通
電して加熱するカソード脱ガス操作が通常必要である。
このとき排気コンダクタンスが小さいため、充分な脱ガ
スが行われないままで使用を開始せざるを得ず、そのた
めカソードの酸化消耗が著しくなる。
化物や水分等の不純物を蒸散させるために、動作開始前
にカソード領域を真空引きした状態でフィラメントを通
電して加熱するカソード脱ガス操作が通常必要である。
このとき排気コンダクタンスが小さいため、充分な脱ガ
スが行われないままで使用を開始せざるを得ず、そのた
めカソードの酸化消耗が著しくなる。
【０００９】さらに、上流からのガス流量および補助電
極の連通孔の内径が決まると、カソード領域の圧力は一
義的に定まって、さらに放電電極の連通孔の内径が決ま
ると、放電領域の圧力も一義的に定まることになる。そ
のため、カソード領域の圧力および放電領域の圧力を外
部から独立に制御することが困難になる。カソードと放
電電極との間の放電安定条件は、特に放電領域の圧力お
よび放電電極の穴径に依存する傾向があり、放電領域の
圧力が不安定になるとプラズマおよび電子ビームの不安
定を招くことになる。
極の連通孔の内径が決まると、カソード領域の圧力は一
義的に定まって、さらに放電電極の連通孔の内径が決ま
ると、放電領域の圧力も一義的に定まることになる。そ
のため、カソード領域の圧力および放電領域の圧力を外
部から独立に制御することが困難になる。カソードと放
電電極との間の放電安定条件は、特に放電領域の圧力お
よび放電電極の穴径に依存する傾向があり、放電領域の
圧力が不安定になるとプラズマおよび電子ビームの不安
定を招くことになる。
【００１０】本発明の目的は、カソード領域の真空引き
を迅速化し、さらにカソード領域および放電領域の圧力
を安定に制御することができる電子ビーム励起プラズマ
発生用電子ビーム発生装置を提供することである。
を迅速化し、さらにカソード領域および放電領域の圧力
を安定に制御することができる電子ビーム励起プラズマ
発生用電子ビーム発生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱電子を放出
するためのカソードと、前記カソードとの間で放電によ
るプラズマを発生するための放電電極と、前記カソード
と前記放電電極との間に設けられ、プラズマ電位分布を
整形するための補助電極と、前記放電電極に対して正の
電位が印加され、プラズマから電子を引出して電子ビー
ムを発生するための加速電極と、前記カソードと前記補
助電極との間に形成されたカソード領域と、前記補助電
極と前記放電電極との間に形成された放電領域と、前記
放電電極と前記加速電極との間に形成された加速領域と
を備え、前記カソード領域に供給されたガスが、前記補
助電極および前記放電電極に形設された各連通孔を通っ
て、前記加速領域から排気ポートへ排出されるように構
成された電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生
装置において、前記カソード領域内のガスを流量調整手
段を介して排気ポートへ排出するためのバイパス回路を
備えることを特徴とする電子ビーム励起プラズマ発生用
電子ビーム発生装置である。
するためのカソードと、前記カソードとの間で放電によ
るプラズマを発生するための放電電極と、前記カソード
と前記放電電極との間に設けられ、プラズマ電位分布を
整形するための補助電極と、前記放電電極に対して正の
電位が印加され、プラズマから電子を引出して電子ビー
ムを発生するための加速電極と、前記カソードと前記補
助電極との間に形成されたカソード領域と、前記補助電
極と前記放電電極との間に形成された放電領域と、前記
放電電極と前記加速電極との間に形成された加速領域と
を備え、前記カソード領域に供給されたガスが、前記補
助電極および前記放電電極に形設された各連通孔を通っ
て、前記加速領域から排気ポートへ排出されるように構
成された電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生
装置において、前記カソード領域内のガスを流量調整手
段を介して排気ポートへ排出するためのバイパス回路を
備えることを特徴とする電子ビーム励起プラズマ発生用
電子ビーム発生装置である。
【００１２】また本発明は、熱電子を放出するためのカ
ソードと、前記カソードとの間で放電によるプラズマを
発生するための放電電極と、前記カソードと前記放電電
極との間に設けられ、プラズマ電位分布を整形するため
の補助電極と、前記放電電極に対して正の電位が印加さ
れ、プラズマから電子を引出して電子ビームを発生する
ための加速電極と、前記カソードと前記補助電極との間
に形成されたカソード領域と、前記補助電極と前記放電
電極との間に形成された放電領域と、前記放電電極と前
記加速電極との間に形成された加速領域とを備え、前記
カソード領域に供給されたガスが、前記補助電極および
前記放電電極に形設された各連通孔を通って、前記加速
領域から排気ポートへ排出されるように構成された電子
ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置におい
て、前記放電領域内のガスを流量調整手段を介して排気
ポートへ排出するためのバイパス回路を備えることを特
徴とする電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生
装置である。
ソードと、前記カソードとの間で放電によるプラズマを
発生するための放電電極と、前記カソードと前記放電電
極との間に設けられ、プラズマ電位分布を整形するため
の補助電極と、前記放電電極に対して正の電位が印加さ
れ、プラズマから電子を引出して電子ビームを発生する
ための加速電極と、前記カソードと前記補助電極との間
に形成されたカソード領域と、前記補助電極と前記放電
電極との間に形成された放電領域と、前記放電電極と前
記加速電極との間に形成された加速領域とを備え、前記
カソード領域に供給されたガスが、前記補助電極および
前記放電電極に形設された各連通孔を通って、前記加速
領域から排気ポートへ排出されるように構成された電子
ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置におい
て、前記放電領域内のガスを流量調整手段を介して排気
ポートへ排出するためのバイパス回路を備えることを特
徴とする電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生
装置である。
【００１３】
【作用】本発明に従えば、カソード領域内のガスを流量
調整手段を介して排気ポートへ排出するためのバイパス
回路を備えることによって、補助電極および放電電極に
形設された各連通孔の内径が小さくても、バイパス回路
を介してカソード領域の真空引きを迅速かつ充分に行う
ことができる。したがって、装置の始動時間が短縮化さ
れるとともに、動作時におけるカソードの酸化消耗が軽
減される。また、流量調整手段によってカソード領域の
排気流量を制御することができるため、カソード領域の
圧力を独立に制御することができる。
調整手段を介して排気ポートへ排出するためのバイパス
回路を備えることによって、補助電極および放電電極に
形設された各連通孔の内径が小さくても、バイパス回路
を介してカソード領域の真空引きを迅速かつ充分に行う
ことができる。したがって、装置の始動時間が短縮化さ
れるとともに、動作時におけるカソードの酸化消耗が軽
減される。また、流量調整手段によってカソード領域の
排気流量を制御することができるため、カソード領域の
圧力を独立に制御することができる。
【００１４】また本発明に従えば、放電領域内のガスを
流量調整手段を介して排気ポートへ排出するためのバイ
パス回路を備えることによって、バイパス回路を介して
放電領域の真空引きを迅速かつ充分に行うことができ
る。また、流量調整手段によって放電領域の排気流量を
制御することができるため、放電領域の圧力を独立に制
御することができる。
流量調整手段を介して排気ポートへ排出するためのバイ
パス回路を備えることによって、バイパス回路を介して
放電領域の真空引きを迅速かつ充分に行うことができ
る。また、流量調整手段によって放電領域の排気流量を
制御することができるため、放電領域の圧力を独立に制
御することができる。
【００１５】このようにカソード領域の圧力および放電
領域の圧力を独立に制御することができるため、放電の
安定化を図ることができる。
領域の圧力を独立に制御することができるため、放電の
安定化を図ることができる。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明が適用される電子ビーム励起
プラズマ発生装置の構成を示す断面図である。電子ビー
ム励起プラズマ発生装置１は、電子ビームを発生するた
めの電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によって
プラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
プラズマ発生装置の構成を示す断面図である。電子ビー
ム励起プラズマ発生装置１は、電子ビームを発生するた
めの電子ビーム発生装置２と、電子ビーム励起によって
プラズマを発生するためのプラズマ反応装置３とを備え
る。
【００１７】電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備える。カソード５と補助電極６と
の間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放
電電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極
７と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
補助電極６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対
して垂直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領
域を連通するための連通孔が形設される。
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備える。カソード５と補助電極６と
の間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放
電電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極
７と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
補助電極６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対
して垂直な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領
域を連通するための連通孔が形設される。
【００１８】カソード５の両端には電源１１が接続さ
れ、カソード５のフィラメントを通電することによっ
て、周囲に熱電子を放出する。カソード５の一端と放電
電極７との間には放電用電源１３が接続され、真空容器
４内のカソード５と放電電極７との間で放電させるとプ
ラズマＰＡが発生する。カソード５の一端と補助電極６
との間には可変抵抗１２が接続され、プラズマＰＡの電
位分布を整形している。放電電極７と加速電極８との間
には加速電源１４が接続され、放電電極７に対して正の
電位を加速電極８に印加することによって、プラズマＰ
Ａから電子だけが引出されて加速され、電子ビームＥＢ
を発生する。
れ、カソード５のフィラメントを通電することによっ
て、周囲に熱電子を放出する。カソード５の一端と放電
電極７との間には放電用電源１３が接続され、真空容器
４内のカソード５と放電電極７との間で放電させるとプ
ラズマＰＡが発生する。カソード５の一端と補助電極６
との間には可変抵抗１２が接続され、プラズマＰＡの電
位分布を整形している。放電電極７と加速電極８との間
には加速電源１４が接続され、放電電極７に対して正の
電位を加速電極８に印加することによって、プラズマＰ
Ａから電子だけが引出されて加速され、電子ビームＥＢ
を発生する。
【００１９】真空容器４にはガスの供給ポート９が形設
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量で供給される。カソード領
域２０に供給された不活性ガスは、補助電極６の連通孔
を通って放電領域２１に流入し、さらに放電電極７の連
通孔を通って加速領域２２に流入し、さらに加速領域２
２に形成された排気ポート１０を介して外部の排気装置
へ排出される。
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量で供給される。カソード領
域２０に供給された不活性ガスは、補助電極６の連通孔
を通って放電領域２１に流入し、さらに放電電極７の連
通孔を通って加速領域２２に流入し、さらに加速領域２
２に形成された排気ポート１０を介して外部の排気装置
へ排出される。
【００２０】放電電極７および加速電極８の周囲には、
真空容器４の軸方向に沿った磁場を発生するためのコイ
ル１５、１６が配置され、電子ビームＥＢを収束する役
割を果たす。
真空容器４の軸方向に沿った磁場を発生するためのコイ
ル１５、１６が配置され、電子ビームＥＢを収束する役
割を果たす。
【００２１】一方、プラズマ反応装置３は、円筒状の真
空容器３１と、電子ビーム発生装置２に対向して設けら
れ、試料Ｓを支持するための試料テーブル３５とを備え
る。真空容器３１には、塩素ガスやモノシラン等の反応
ガスを供給するための供給口３２と、容器内のガスを排
気するための排気口３３が形設される。試料テーブル３
５は回転軸３６によって所定角速度で回転駆動され、試
料Ｓ上の反応ばらつきを均一化している。真空容器３１
の内周面近傍には、容器内壁に近づくほど磁束密度が大
きくなる磁場を発生する複数の多極磁石３４が設置され
る。また、真空容器３１の外周面近傍には、容器軸方向
に沿った磁場を発生する逆磁場コイル３７が設置され
る。
空容器３１と、電子ビーム発生装置２に対向して設けら
れ、試料Ｓを支持するための試料テーブル３５とを備え
る。真空容器３１には、塩素ガスやモノシラン等の反応
ガスを供給するための供給口３２と、容器内のガスを排
気するための排気口３３が形設される。試料テーブル３
５は回転軸３６によって所定角速度で回転駆動され、試
料Ｓ上の反応ばらつきを均一化している。真空容器３１
の内周面近傍には、容器内壁に近づくほど磁束密度が大
きくなる磁場を発生する複数の多極磁石３４が設置され
る。また、真空容器３１の外周面近傍には、容器軸方向
に沿った磁場を発生する逆磁場コイル３７が設置され
る。
【００２２】電子ビーム発生装置２で発生した電子ビー
ムＥＢがプラズマ反応装置３内に導入されると、真空容
器３１内に導入された反応ガス分子に衝突してプラズマ
ＰＢを生成する。反応ガスが塩素ガスなどエッチング性
の場合は、プラズマＰＢによってイオンまたはラジカル
が発生して、試料Ｓに到達すると表面をエッチングする
ことになる。また、反応ガスがモノシランなど分解性で
あれば、プラズマＰＢによって原子に分解して、試料Ｓ
に到達すると表面上に原子が堆積する。
ムＥＢがプラズマ反応装置３内に導入されると、真空容
器３１内に導入された反応ガス分子に衝突してプラズマ
ＰＢを生成する。反応ガスが塩素ガスなどエッチング性
の場合は、プラズマＰＢによってイオンまたはラジカル
が発生して、試料Ｓに到達すると表面をエッチングする
ことになる。また、反応ガスがモノシランなど分解性で
あれば、プラズマＰＢによって原子に分解して、試料Ｓ
に到達すると表面上に原子が堆積する。
【００２３】こうして電子ビームＥＢによってプラズマ
ＰＢを発生させて、反応ガスを活性化することによっ
て、試料Ｓ上で種々の反応を行うことができる。
ＰＢを発生させて、反応ガスを活性化することによっ
て、試料Ｓ上で種々の反応を行うことができる。
【００２４】図２は、図１中Ａ−Ａ線に沿った矢視図で
ある。円筒状の真空容器３１の内周面近傍には、複数の
多極磁石３４が円周方向に等間隔で設置され、多極磁石
３４のＮ極とＳ極は容器半径方向に沿って配置され、隣
接する多極磁石３４の極性は交互に反転している。この
ような配置によって、容器内壁に近づくほど磁束密度が
大きくなる磁場が形成され、真空容器３１の中央付近で
発生したプラズマＰＢを内側へ閉じ込めることができ
る。
ある。円筒状の真空容器３１の内周面近傍には、複数の
多極磁石３４が円周方向に等間隔で設置され、多極磁石
３４のＮ極とＳ極は容器半径方向に沿って配置され、隣
接する多極磁石３４の極性は交互に反転している。この
ような配置によって、容器内壁に近づくほど磁束密度が
大きくなる磁場が形成され、真空容器３１の中央付近で
発生したプラズマＰＢを内側へ閉じ込めることができ
る。
【００２５】図３は、コイル１５、１６および逆磁場コ
イル３７によって形成される磁場の分布図である。コイ
ル１５、１６は軸方向に沿って図中右方向の磁場を形成
して、軸心に近づくほど磁束密度が高くなっている。コ
イル１５、１６の中心付近を通過する電子は、磁力線に
巻付くように螺旋運動しながら軸方向に進行するため、
磁力線が密になる軸心に収束するようになる。
イル３７によって形成される磁場の分布図である。コイ
ル１５、１６は軸方向に沿って図中右方向の磁場を形成
して、軸心に近づくほど磁束密度が高くなっている。コ
イル１５、１６の中心付近を通過する電子は、磁力線に
巻付くように螺旋運動しながら軸方向に進行するため、
磁力線が密になる軸心に収束するようになる。
【００２６】一方、逆磁場コイル３７は軸方向に沿って
図中左方向の磁場を形成している。そのためコイル１
５、１６の磁力線と逆磁場コイル３７の磁力線とが反発
して、コイル１６を出た直後の磁力線は急激に拡がるよ
うになる。したがって、コイル１５、１６で収束された
電子ビームは、磁力線に沿って急激に拡大して、プラズ
マ反応装置３内にほぼ均一に電子が拡散するようにな
り、プラズマＰＢを広い空間に発生することが可能にな
る。
図中左方向の磁場を形成している。そのためコイル１
５、１６の磁力線と逆磁場コイル３７の磁力線とが反発
して、コイル１６を出た直後の磁力線は急激に拡がるよ
うになる。したがって、コイル１５、１６で収束された
電子ビームは、磁力線に沿って急激に拡大して、プラズ
マ反応装置３内にほぼ均一に電子が拡散するようにな
り、プラズマＰＢを広い空間に発生することが可能にな
る。
【００２７】図４は、本発明の一実施例である電子ビー
ム発生装置２を示す概略構成図である。図１に示したよ
うに、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４内
に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速
電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカ
ソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７と
の間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電
極８との間には加速領域２２が形成される。補助電極
６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対して垂直
な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領域を連通
するための連通孔６ａ、７ａ、８ａが形設される。好ま
しくは、真空容器４の内径は６５ｍｍ〜８９ｍｍ程度で
あり、各電極の厚さは約２０ｍｍ、連通孔６ａの直径は
約３ｍｍ、連通孔７ａの直径は約６ｍｍに設定される。
ム発生装置２を示す概略構成図である。図１に示したよ
うに、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４内
に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速
電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカ
ソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７と
の間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電
極８との間には加速領域２２が形成される。補助電極
６、放電電極７および加速電極８は軸方向に対して垂直
な円板形状を成し、各電極の中央部には隣接領域を連通
するための連通孔６ａ、７ａ、８ａが形設される。好ま
しくは、真空容器４の内径は６５ｍｍ〜８９ｍｍ程度で
あり、各電極の厚さは約２０ｍｍ、連通孔６ａの直径は
約３ｍｍ、連通孔７ａの直径は約６ｍｍに設定される。
【００２８】真空容器４にはガスの供給ポート９が形設
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量、たとえば１０ｃｃ／分程
度の流量で供給される。カソード領域２０に供給された
不活性ガスは、補助電極６の連通孔６ａを通って放電領
域２１に流入し、さらに放電電極７の連通孔７ａを通っ
て加速領域２２に流入し、さらに加速領域２２に接続さ
れた排気ポート１０を介して外部の排気装置へ排出され
る。また、カソード領域２０と排気ポート１０とを接続
するバイパス回路４０が設けられ、バイパス回路４０の
途中にはニードルバルブなどの流量調整弁４１が設けら
れる。
され、カソード領域２０にアルゴンガス等の不活性ガス
がプラズマ種として所定流量、たとえば１０ｃｃ／分程
度の流量で供給される。カソード領域２０に供給された
不活性ガスは、補助電極６の連通孔６ａを通って放電領
域２１に流入し、さらに放電電極７の連通孔７ａを通っ
て加速領域２２に流入し、さらに加速領域２２に接続さ
れた排気ポート１０を介して外部の排気装置へ排出され
る。また、カソード領域２０と排気ポート１０とを接続
するバイパス回路４０が設けられ、バイパス回路４０の
途中にはニードルバルブなどの流量調整弁４１が設けら
れる。
【００２９】次に動作を説明する。装置始動時やカソー
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、流量調整弁４１の開度を上げてカソード領
域２０の排気流量を大きくする。こうしてカソード領域
２０内のガスが短時間で排気ポート１０へ排気される。
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、流量調整弁４１の開度を上げてカソード領
域２０の排気流量を大きくする。こうしてカソード領域
２０内のガスが短時間で排気ポート１０へ排気される。
【００３０】一方、放電動作時には、カソード領域２０
の圧力を微妙に調整する必要があり、流量調整弁４１の
開度を調整してカソード領域２０の排気流量を制御す
る。こうして安定な放電条件に設定することが容易にな
る。
の圧力を微妙に調整する必要があり、流量調整弁４１の
開度を調整してカソード領域２０の排気流量を制御す
る。こうして安定な放電条件に設定することが容易にな
る。
【００３１】図５は、本発明の他の実施例である電子ビ
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４と同様
に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４内
に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速
電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカ
ソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７と
の間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電
極８との間には加速領域２２が形成される。
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４と同様
に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４内
に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加速
電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間にはカ
ソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７と
の間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速電
極８との間には加速領域２２が形成される。
【００３２】本実施例では、放電領域２１と加速領域２
２とを接続するバイパス回路４２が設けられ、バイパス
回路４２の途中にはニードルバルブなどの流量調整弁４
３が設けられる。加速領域２２内のガスは、排気ポート
１０を介して外部の排気装置へ排出される。
２とを接続するバイパス回路４２が設けられ、バイパス
回路４２の途中にはニードルバルブなどの流量調整弁４
３が設けられる。加速領域２２内のガスは、排気ポート
１０を介して外部の排気装置へ排出される。
【００３３】次に動作を説明する。放電動作時には、放
電領域２１の圧力を微妙に調整する必要があり、流量調
整弁４３の開度を調整して放電領域２１の排気流量を制
御する。こうして図９に示すように安定な放電条件に設
定することが容易になり、生成するプラズマのイオン電
流密度の最適値に設定することができる。
電領域２１の圧力を微妙に調整する必要があり、流量調
整弁４３の開度を調整して放電領域２１の排気流量を制
御する。こうして図９に示すように安定な放電条件に設
定することが容易になり、生成するプラズマのイオン電
流密度の最適値に設定することができる。
【００３４】図６は、本発明の他の実施例である電子ビ
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４および図
５と同様に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備え、カソード５と補助電極６との
間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放電
電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極７
と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４および図
５と同様に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容
器４内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７
と、加速電極８とを備え、カソード５と補助電極６との
間にはカソード領域２０が形成され、補助電極６と放電
電極７との間には放電領域２１が形成され、放電電極７
と加速電極８との間には加速領域２２が形成される。
【００３５】本実施例において、カソード領域２１と排
気ポート１０とを接続するバイパス回路４０が設けら
れ、バイパス回路４０の途中には流量調整弁４１が設け
られる。また、放電領域２１と排気ポート１０とを接続
するバイパス回路４２が設けられ、バイパス回路４２の
途中には流量調整弁４３が設けられる。
気ポート１０とを接続するバイパス回路４０が設けら
れ、バイパス回路４０の途中には流量調整弁４１が設け
られる。また、放電領域２１と排気ポート１０とを接続
するバイパス回路４２が設けられ、バイパス回路４２の
途中には流量調整弁４３が設けられる。
【００３６】次に動作を説明する。装置始動時やカソー
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、流量調整弁４１の開度を上げてカソード領
域２０の排気流量を大きくする。
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、流量調整弁４１の開度を上げてカソード領
域２０の排気流量を大きくする。
【００３７】一方、放電動作時には、カソード領域２０
および放電領域２１の圧力を微妙に調整する必要があ
り、流量調整弁４１、４３の開度をそれぞれ調整する。
こうしてカソード領域２０および放電領域２１の排気流
量を独立に制御できるため、安定な放電条件に設定する
ことが容易になる。
および放電領域２１の圧力を微妙に調整する必要があ
り、流量調整弁４１、４３の開度をそれぞれ調整する。
こうしてカソード領域２０および放電領域２１の排気流
量を独立に制御できるため、安定な放電条件に設定する
ことが容易になる。
【００３８】図７は、本発明の他の実施例である電子ビ
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４〜図６と
同様に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４
内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加
速電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間には
カソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７
との間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速
電極８との間には加速領域２２が形成される。
ーム発生装置２を示す概略構成図である。図４〜図６と
同様に、電子ビーム発生装置２は、円筒状の真空容器４
内に、カソード５と、補助電極６と、放電電極７と、加
速電極８とを備え、カソード５と補助電極６との間には
カソード領域２０が形成され、補助電極６と放電電極７
との間には放電領域２１が形成され、放電電極７と加速
電極８との間には加速領域２２が形成される。
【００３９】本実施例では、カソード領域２０と放電領
域２１とを連通するバイパス回路として、図８に示すよ
うに、補助電極６の連通孔６ａの周りに別の連通孔４４
が３箇所形設され、補助電極６の内部に３方羽根を有す
るシャッタ４５が回転自在に組込まれている。さらに、
放電領域２１と加速領域２２とを連通するバイパス回路
として、補助電極６と同様に、補助電極７の連通孔７ａ
の周りに別の連通孔４６が３箇所形設され、補助電極７
の内部に３方羽根を有するシャッタ４７が回転自在に組
込まれている。
域２１とを連通するバイパス回路として、図８に示すよ
うに、補助電極６の連通孔６ａの周りに別の連通孔４４
が３箇所形設され、補助電極６の内部に３方羽根を有す
るシャッタ４５が回転自在に組込まれている。さらに、
放電領域２１と加速領域２２とを連通するバイパス回路
として、補助電極６と同様に、補助電極７の連通孔７ａ
の周りに別の連通孔４６が３箇所形設され、補助電極７
の内部に３方羽根を有するシャッタ４７が回転自在に組
込まれている。
【００４０】図８は図７に示す補助電極６の正面図であ
り、図８（ａ）は連通孔４４が全開した状態であり、図
８（ｂ）は連通孔４４の開度が約３０％の状態である。
図８（ａ）において、シャッタ４５の羽根が連通孔４４
を避けた位置にあるため、連通孔４４が完全に開放して
いる。また図８（ｂ）において、シャッタ４５が磁気結
合手段などの遠隔操作によって角変位して、シャッタ４
５の羽根が連通孔４４を７割程度遮断しており、連通孔
４４が部分的に開放している。したがって、シャッタ４
５の変位角度に応じて連通孔４４の開度が変化して、カ
ソード領域２０と放電領域２１との間の排気コンダクタ
ンスを調整することが可能になり、流量調整弁としての
役割を果たす。なお、図７の放電電極７についても同様
な構造を有し、同様な役割を有する。
り、図８（ａ）は連通孔４４が全開した状態であり、図
８（ｂ）は連通孔４４の開度が約３０％の状態である。
図８（ａ）において、シャッタ４５の羽根が連通孔４４
を避けた位置にあるため、連通孔４４が完全に開放して
いる。また図８（ｂ）において、シャッタ４５が磁気結
合手段などの遠隔操作によって角変位して、シャッタ４
５の羽根が連通孔４４を７割程度遮断しており、連通孔
４４が部分的に開放している。したがって、シャッタ４
５の変位角度に応じて連通孔４４の開度が変化して、カ
ソード領域２０と放電領域２１との間の排気コンダクタ
ンスを調整することが可能になり、流量調整弁としての
役割を果たす。なお、図７の放電電極７についても同様
な構造を有し、同様な役割を有する。
【００４１】次に動作を説明する。装置始動時やカソー
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、連通孔４４、４６の開度を上げてカソード
領域２０および放電領域２１の排気流量を大きくする。
ド脱ガス時には、カソード領域２０を速やかに真空引き
するために、連通孔４４、４６の開度を上げてカソード
領域２０および放電領域２１の排気流量を大きくする。
【００４２】一方、放電動作時には、カソード領域２０
および放電領域２１の圧力を微妙に調整する必要がある
ため、シャッタ４５、４７の回転角度を操作して連通孔
４４、４６の開度をそれぞれ調整する。こうしてカソー
ド領域２０および放電領域２１の排気流量を独立に制御
できるため、安定な放電条件に設定することが容易にな
る。
および放電領域２１の圧力を微妙に調整する必要がある
ため、シャッタ４５、４７の回転角度を操作して連通孔
４４、４６の開度をそれぞれ調整する。こうしてカソー
ド領域２０および放電領域２１の排気流量を独立に制御
できるため、安定な放電条件に設定することが容易にな
る。
【００４３】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、補
助電極および放電電極に形設された各連通孔の内径が小
さくても、バイパス回路を介してカソード領域の真空引
きを迅速かつ充分に行うことができる。したがって、装
置の始動時間が短縮化されるとともに、動作時における
カソードの酸化消耗が軽減される。また、流量調整手段
によってカソード領域の排気流量を制御することができ
るため、カソード領域の圧力を独立に制御することがで
きる。
助電極および放電電極に形設された各連通孔の内径が小
さくても、バイパス回路を介してカソード領域の真空引
きを迅速かつ充分に行うことができる。したがって、装
置の始動時間が短縮化されるとともに、動作時における
カソードの酸化消耗が軽減される。また、流量調整手段
によってカソード領域の排気流量を制御することができ
るため、カソード領域の圧力を独立に制御することがで
きる。
【００４４】また本発明によれば、バイパス回路を介し
て放電領域の真空引きを迅速かつ充分に行うことができ
る。また、流量調整手段によって放電領域の排気流量を
制御することができるため、放電領域の圧力を独立に制
御することができる。
て放電領域の真空引きを迅速かつ充分に行うことができ
る。また、流量調整手段によって放電領域の排気流量を
制御することができるため、放電領域の圧力を独立に制
御することができる。
【００４５】このようにカソード領域の圧力および放電
領域の圧力を独立に制御することができるため、放電の
安定化を図ることができる。
領域の圧力を独立に制御することができるため、放電の
安定化を図ることができる。
【図１】本発明が適用される電子ビーム励起プラズマ発
生装置の構成を示す断面図である。
生装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図３】コイル１５、１６および逆磁場コイル３７によ
って形成される磁場の分布図である。
って形成される磁場の分布図である。
【図４】本発明の一実施例である電子ビーム発生装置２
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施例である電子ビーム発生装置
２を示す概略構成図である。
２を示す概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施例である電子ビーム発生装置
２を示す概略構成図である。
２を示す概略構成図である。
【図７】本発明の他の実施例である電子ビーム発生装置
２を示す概略構成図である。
２を示す概略構成図である。
【図８】図７に示す補助電極６の正面図であり、図８
（ａ）は連通孔４４が全開した状態であり、図８（ｂ）
は連通孔４４の開度が約３０％の状態である。
（ａ）は連通孔４４が全開した状態であり、図８（ｂ）
は連通孔４４の開度が約３０％の状態である。
【図９】放電領域の圧力に対するプラズマのイオン電流
密度の変化を示すグラフである。
密度の変化を示すグラフである。
１ 電子ビーム励起プラズマ発生装置 ２ 電子ビーム発生装置 ３ プラズマ反応装置 ４ 真空容器 ５ カソード ６ 補助電極 ７ 放電電極 ８ 加速電極 ６ａ、７ａ、８ａ 連通孔 ９ 供給ポート １０ 排気ポート １５、１６ コイル ３１ 真空容器 ３４ 多極磁石 ３５ 試料テーブル ３７ 逆磁場コイル ４０、４２ バイパス回路 ４１、４３ 流量調整弁 ４４、４６ 連通孔 ４５、４７ シャッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ａ 9172−5Ｅ // Ｈ０１Ｌ 21/027
Claims (2)
- 【請求項１】 熱電子を放出するためのカソードと、 前記カソードとの間で放電によるプラズマを発生するた
めの放電電極と、 前記カソードと前記放電電極との間に設けられ、プラズ
マ電位分布を整形するための補助電極と、 前記放電電極に対して正の電位が印加され、プラズマか
ら電子を引出して電子ビームを発生するための加速電極
と、 前記カソードと前記補助電極との間に形成されたカソー
ド領域と、 前記補助電極と前記放電電極との間に形成された放電領
域と、 前記放電電極と前記加速電極との間に形成された加速領
域とを備え、 前記カソード領域に供給されたガスが、前記補助電極お
よび前記放電電極に形設された各連通孔を通って、前記
加速領域から排気ポートへ排出されるように構成された
電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置にお
いて、 前記カソード領域内のガスを流量調整手段を介して排気
ポートへ排出するためのバイパス回路を備えることを特
徴とする電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生
装置。 - 【請求項２】 熱電子を放出するためのカソードと、 前記カソードとの間で放電によるプラズマを発生するた
めの放電電極と、 前記カソードと前記放電電極との間に設けられ、プラズ
マ電位分布を整形するための補助電極と、 前記放電電極に対して正の電位が印加され、プラズマか
ら電子を引出して電子ビームを発生するための加速電極
と、 前記カソードと前記補助電極との間に形成されたカソー
ド領域と、 前記補助電極と前記放電電極との間に形成された放電領
域と、 前記放電電極と前記加速電極との間に形成された加速領
域とを備え、 前記カソード領域に供給されたガスが、前記補助電極お
よび前記放電電極に形設された各連通孔を通って、前記
加速領域から排気ポートへ排出されるように構成された
電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置にお
いて、 前記放電領域内のガスを流量調整手段を介して排気ポー
トへ排出するためのバイパス回路を備えることを特徴と
する電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6076076A JPH07282993A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6076076A JPH07282993A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282993A true JPH07282993A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13594726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6076076A Pending JPH07282993A (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 電子ビーム励起プラズマ発生用電子ビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282993A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523934A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-10-19 | アプライド サイエンス アンド テクノロジー， インコーポレイテッド | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
| WO2010094801A1 (en) * | 2009-02-22 | 2010-08-26 | Mapper Lithography Ip B.V. | A method and arrangement for realizing a vacuum in a vacuum chamber |
| JP2012169297A (ja) * | 2012-05-11 | 2012-09-06 | Hitachi High-Technologies Corp | ガス電界電離イオン源，荷電粒子顕微鏡、及び装置 |
| JP2013020954A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Fei Co | 誘導結合プラズマ（ｉｃｐ）イオン源内において異なる処理ガスを迅速に切り替える方法および構造 |
| JP2013214425A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンビーム装置および不純物ガスの除去方法 |
| US9460954B2 (en) | 2009-02-22 | 2016-10-04 | Mapper Lithography Ip B.V. | Method of clamping a substrate and clamp preparation unit using capillary clamping force |
| CN109671601A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
| CN109671602A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
-
1994
- 1994-04-14 JP JP6076076A patent/JPH07282993A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011124227A (ja) * | 2003-04-16 | 2011-06-23 | Mks Instruments Inc | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
| CN102339717A (zh) * | 2003-04-16 | 2012-02-01 | Mks仪器股份有限公司 | 环形低场活性气体和具有绝缘真空容器的等离子体源 |
| JP2006523934A (ja) * | 2003-04-16 | 2006-10-19 | アプライド サイエンス アンド テクノロジー， インコーポレイテッド | トロイダル低電場反応性気体および誘電真空槽を有するプラズマ源 |
| USRE49725E1 (en) | 2009-02-22 | 2023-11-14 | Asml Netherlands B.V. | Method and arrangement for handling and processing substrates |
| WO2010094801A1 (en) * | 2009-02-22 | 2010-08-26 | Mapper Lithography Ip B.V. | A method and arrangement for realizing a vacuum in a vacuum chamber |
| US8366423B2 (en) | 2009-02-22 | 2013-02-05 | Mapper Lithography Ip B.V. | Method and arrangement for realizing a vacuum in a vacuum chamber |
| US8857465B2 (en) | 2009-02-22 | 2014-10-14 | Mapper Lithography Ip B.V. | Method and system for realizing a vacuum in a vacuum chamber |
| US9460954B2 (en) | 2009-02-22 | 2016-10-04 | Mapper Lithography Ip B.V. | Method of clamping a substrate and clamp preparation unit using capillary clamping force |
| US10078274B2 (en) | 2009-02-22 | 2018-09-18 | Mapper Lithography Ip B.V. | Method and arrangement for handling and processing substrates |
| JP2013020954A (ja) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Fei Co | 誘導結合プラズマ（ｉｃｐ）イオン源内において異なる処理ガスを迅速に切り替える方法および構造 |
| JP2013214425A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Hitachi High-Technologies Corp | イオンビーム装置および不純物ガスの除去方法 |
| JP2012169297A (ja) * | 2012-05-11 | 2012-09-06 | Hitachi High-Technologies Corp | ガス電界電離イオン源，荷電粒子顕微鏡、及び装置 |
| CN109671602A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
| CN109671602B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-05-21 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的复合电子源 |
| CN109671601B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-06-15 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
| CN109671601A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050105 |