JPH08209341A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JPH08209341A JPH08209341A JP7018071A JP1807195A JPH08209341A JP H08209341 A JPH08209341 A JP H08209341A JP 7018071 A JP7018071 A JP 7018071A JP 1807195 A JP1807195 A JP 1807195A JP H08209341 A JPH08209341 A JP H08209341A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 所望の重イオンビームのみを発生させるイオ
ン源を提供する。 【構成】 水素を含む作動ガスＧを満たし、放電により
プラズマ化させるプラズマ室１を設けると共にそのプラ
ズマ室１の一側に引出し電極７を設けてイオンビームを
発生させるイオン源において、上記プラズマ室１内に、
引出し電極７に向かう重イオンを通過させ軽イオンを捕
捉する磁気フィルタ９をを設けた。
ン源を提供する。 【構成】 水素を含む作動ガスＧを満たし、放電により
プラズマ化させるプラズマ室１を設けると共にそのプラ
ズマ室１の一側に引出し電極７を設けてイオンビームを
発生させるイオン源において、上記プラズマ室１内に、
引出し電極７に向かう重イオンを通過させ軽イオンを捕
捉する磁気フィルタ９をを設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマよりイオンビ
ームを発生させるイオン源に係り、特に、所望の重イオ
ンビームのみを発生させるイオン源に関するものであ
る。
ームを発生させるイオン源に係り、特に、所望の重イオ
ンビームのみを発生させるイオン源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種のイオン源は、プラズマ室内で作
動ガスをプラズマ化させ、このプラズマに電場を与えて
イオンを引出すものである。プラズマ室に満たされる作
動ガスは、所望のイオンの元になる元素が水素と化合し
た水素化合物ガスであり、例えば、燐イオンを得るため
にはＰＨ3 、硼素イオンを得るためにはＢ2 Ｈ6 が用い
られる。実際には、取扱い易さ、安全性等を考慮し、水
素化合物ガス単独ではなく水素ガスを混合することによ
り希釈した作動ガスＰＨ3 ／Ｈ2 ，Ｂ2 Ｈ6 ／Ｈ2 など
が用いられる。
動ガスをプラズマ化させ、このプラズマに電場を与えて
イオンを引出すものである。プラズマ室に満たされる作
動ガスは、所望のイオンの元になる元素が水素と化合し
た水素化合物ガスであり、例えば、燐イオンを得るため
にはＰＨ3 、硼素イオンを得るためにはＢ2 Ｈ6 が用い
られる。実際には、取扱い易さ、安全性等を考慮し、水
素化合物ガス単独ではなく水素ガスを混合することによ
り希釈した作動ガスＰＨ3 ／Ｈ2 ，Ｂ2 Ｈ6 ／Ｈ2 など
が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】作動ガスが水素化合物
ガスであり、しかも水素ガスを混合してある。このた
め、プラズマ室内には混合プラズマ、即ち種々のイオン
からなるプラズマが発生する。例えば、ＰＨ3 ／Ｈ2 を
作動ガスとした場合、Ｐ+ イオンの他にＰＨX + イオ
ン、Ｈ+ イオン、Ｈ2 + イオン等が発生する。その比率
は、Ｐが３０％に対しＨが７０％になる。Ｂ2 Ｈ6 ／Ｈ
2 を作動ガスとした場合、Ｂが１５％に対しＨが８５
％。になる。
ガスであり、しかも水素ガスを混合してある。このた
め、プラズマ室内には混合プラズマ、即ち種々のイオン
からなるプラズマが発生する。例えば、ＰＨ3 ／Ｈ2 を
作動ガスとした場合、Ｐ+ イオンの他にＰＨX + イオ
ン、Ｈ+ イオン、Ｈ2 + イオン等が発生する。その比率
は、Ｐが３０％に対しＨが７０％になる。Ｂ2 Ｈ6 ／Ｈ
2 を作動ガスとした場合、Ｂが１５％に対しＨが８５
％。になる。
【０００４】イオンドーピング等の目的からすると、プ
ラズマ室から取り出されるＰ+ イオンにＰＨX + イオン
が混在しても大きく差支えないが、Ｈ+ イオンやＨ2 +
イオンは不要のものである。これらの不要なイオンは、
プラズマ室壁や引出し電極或いはイオンドーピングの対
象物等に衝突して熱負荷となる。また、加速電力を無駄
に消費する。従って、良質のイオン源とするには、Ｈイ
オンやＨ2 イオンが所望のイオンビーム中に含まれない
ようにする必要がある。
ラズマ室から取り出されるＰ+ イオンにＰＨX + イオン
が混在しても大きく差支えないが、Ｈ+ イオンやＨ2 +
イオンは不要のものである。これらの不要なイオンは、
プラズマ室壁や引出し電極或いはイオンドーピングの対
象物等に衝突して熱負荷となる。また、加速電力を無駄
に消費する。従って、良質のイオン源とするには、Ｈイ
オンやＨ2 イオンが所望のイオンビーム中に含まれない
ようにする必要がある。
【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、所望の重イオンビームのみを発生させるイオン源を
提供することにある。
し、所望の重イオンビームのみを発生させるイオン源を
提供することにある。
【０００６】
【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、水素を含む作動ガスを満たし、放電により
プラズマ化させるプラズマ室を設けると共にそのプラズ
マ室の一側に引出し電極を設けてイオンビームを発生さ
せるイオン源において、上記プラズマ室内に、引出し電
極に向かう重イオンを通過させ軽イオンを捕捉する磁気
フィルタを設けたものである。
に本発明は、水素を含む作動ガスを満たし、放電により
プラズマ化させるプラズマ室を設けると共にそのプラズ
マ室の一側に引出し電極を設けてイオンビームを発生さ
せるイオン源において、上記プラズマ室内に、引出し電
極に向かう重イオンを通過させ軽イオンを捕捉する磁気
フィルタを設けたものである。
【０００７】上記磁気フィルタは、多数のスリットを有
するスリット板にそのスリットを横断する磁場を形成す
る磁石を設けてもよい。
するスリット板にそのスリットを横断する磁場を形成す
る磁石を設けてもよい。
【０００８】上記磁気フィルタと上記引出し電極との間
のビーム引出し部に、上記磁気フィルタ通過時に電子が
磁場に捕捉され、正電荷過剰となったプラズマを中和す
るための中和用フィラメントを設けてもよい。
のビーム引出し部に、上記磁気フィルタ通過時に電子が
磁場に捕捉され、正電荷過剰となったプラズマを中和す
るための中和用フィラメントを設けてもよい。
【０００９】
【作用】上記構成により、作動ガスがプラズマ化してプ
ラズマ室内には種々のイオンからなる混合プラズマが発
生する。これらのイオンがプラズマ室内で引出し電極へ
拡散していくとき、磁気フィルタにより軽イオン、即ち
Ｈ+ イオンやＨ2 + イオンが捕捉される。一方、所望の
イオンである重イオンは磁気フィルタを通過して引出し
電極へと拡散していく。これにより所望の重イオンビー
ムのみを発生させることができる。
ラズマ室内には種々のイオンからなる混合プラズマが発
生する。これらのイオンがプラズマ室内で引出し電極へ
拡散していくとき、磁気フィルタにより軽イオン、即ち
Ｈ+ イオンやＨ2 + イオンが捕捉される。一方、所望の
イオンである重イオンは磁気フィルタを通過して引出し
電極へと拡散していく。これにより所望の重イオンビー
ムのみを発生させることができる。
【００１０】拡散する重イオン及び軽イオンは、スリッ
ト内に入ると、スリットを横断する磁場のために方向が
曲げられる。軽イオンは質量が小さいので、磁場に捕捉
される。重イオンは質量が大きいので、スリットを通過
する。
ト内に入ると、スリットを横断する磁場のために方向が
曲げられる。軽イオンは質量が小さいので、磁場に捕捉
される。重イオンは質量が大きいので、スリットを通過
する。
【００１１】磁気フィルタの通過によりプラズマ中の電
子が磁場に捕捉され、ビーム引出し部プラズマが正電荷
過剰となり、電場を形成してしまうので、磁気フィルタ
と引出し電極との間で、中和用フィラメントにより電子
を放出し積極的にビーム引出し部プラズマを中和する。
子が磁場に捕捉され、ビーム引出し部プラズマが正電荷
過剰となり、電場を形成してしまうので、磁気フィルタ
と引出し電極との間で、中和用フィラメントにより電子
を放出し積極的にビーム引出し部プラズマを中和する。
【００１２】
【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。
詳述する。
【００１３】図１に示されるように、イオン源は、一側
が開放された有底円筒状のプラズマ室１内に、図示され
ない作動ガス注入部より注入された作動ガスＧが満たさ
れている。プラズマ室底部１ａ中央に配置されたフィラ
メント２は放電用のカソードを兼用している。これに対
する放電用のアノード３はプラズマ室１の側壁１ｂに沿
って環状に設けられている。カソード兼用フィラメント
２にはフィラメント電源４が接続され、このカソード兼
用フィラメント２とアノード３との間には放電用電源５
により放電用電位が印加されている。
が開放された有底円筒状のプラズマ室１内に、図示され
ない作動ガス注入部より注入された作動ガスＧが満たさ
れている。プラズマ室底部１ａ中央に配置されたフィラ
メント２は放電用のカソードを兼用している。これに対
する放電用のアノード３はプラズマ室１の側壁１ｂに沿
って環状に設けられている。カソード兼用フィラメント
２にはフィラメント電源４が接続され、このカソード兼
用フィラメント２とアノード３との間には放電用電源５
により放電用電位が印加されている。
【００１４】プラズマ室１の側壁１ｂにはプラズマを閉
じ込めるための磁場を形成する環状の磁石６が多段に設
けられている。
じ込めるための磁場を形成する環状の磁石６が多段に設
けられている。
【００１５】イオンを加速する引出し電極７は、イオン
ビームを通過させる多数の穴を有するグリッド電極であ
り、プラズマ室１の開放された一側を覆うように設けら
れている。引出し電極７の外方にはイオンビームの照射
対象である基板８を置くことができる。
ビームを通過させる多数の穴を有するグリッド電極であ
り、プラズマ室１の開放された一側を覆うように設けら
れている。引出し電極７の外方にはイオンビームの照射
対象である基板８を置くことができる。
【００１６】プラズマ室１内、即ちプラズマ室底部１ａ
と引出し電極７との間にプラズマ室底部１ａ及び引出し
電極７に平行に磁気フィルタ９が設けられている。磁気
フィルタ９よりプラズマ室底部１ａ側をプラズマ発生部
１０と呼び、磁気フィルタ９より引出し電極７側をビー
ム引出し部１１と呼ぶことにする。
と引出し電極７との間にプラズマ室底部１ａ及び引出し
電極７に平行に磁気フィルタ９が設けられている。磁気
フィルタ９よりプラズマ室底部１ａ側をプラズマ発生部
１０と呼び、磁気フィルタ９より引出し電極７側をビー
ム引出し部１１と呼ぶことにする。
【００１７】磁気フィルタ９は、図２に示されるよう
に、プラズマ室１の側壁１ｂに取り付けるための環状の
周縁部２１と、その内側に所定間隔で多数形成された所
定幅の直線状の骨部２２とからなるスリット板である。
骨部２２と骨部２２と間に形成される隙間がイオンを拡
散させるスリット２３である。
に、プラズマ室１の側壁１ｂに取り付けるための環状の
周縁部２１と、その内側に所定間隔で多数形成された所
定幅の直線状の骨部２２とからなるスリット板である。
骨部２２と骨部２２と間に形成される隙間がイオンを拡
散させるスリット２３である。
【００１８】磁気フィルタ９を拡大すると共に一部を破
断して示すと、図３に示されるように、骨部２２内に
は、周縁部と一体にモリブデン、ステンレス等で構成さ
れた外殻２４に覆われて、磁石２５が設けられている。
この磁石２５は、スリット２３に面する骨部側面２２
ａ，２２ｂにＮ極、Ｓ極を臨ませており、互いに隣り合
う骨部２２のＮ極、Ｓ極との間に直線的な磁場を形成し
ている。従って、磁気フィルタ９の全面に亘り、スリッ
ト２３間にはこれを横断する磁場が存在していることに
なる。この磁場の強さは、軽イオンを捕捉するべくラー
マー半径を考慮し、骨部２２の間隔、使用する磁石の特
性等から決める。
断して示すと、図３に示されるように、骨部２２内に
は、周縁部と一体にモリブデン、ステンレス等で構成さ
れた外殻２４に覆われて、磁石２５が設けられている。
この磁石２５は、スリット２３に面する骨部側面２２
ａ，２２ｂにＮ極、Ｓ極を臨ませており、互いに隣り合
う骨部２２のＮ極、Ｓ極との間に直線的な磁場を形成し
ている。従って、磁気フィルタ９の全面に亘り、スリッ
ト２３間にはこれを横断する磁場が存在していることに
なる。この磁場の強さは、軽イオンを捕捉するべくラー
マー半径を考慮し、骨部２２の間隔、使用する磁石の特
性等から決める。
【００１９】磁気フィルタ９と引出し電極７との間のプ
ラズマ室１の側壁１ｂには中和用フィラメント１２が設
けられている。中和用フィラメント１２には、フィラメ
ント電源１３が接続されると共に、アノード３に対し、
浮動電位になっているか、等電位又はバイアス電源１４
により１０〜２０Ｖ程度の負バイアス電位が印加されて
いる。また、この実施例では、磁気フィルタ９にもバイ
アス電源１５により負バイアス電位が印加されている。
ラズマ室１の側壁１ｂには中和用フィラメント１２が設
けられている。中和用フィラメント１２には、フィラメ
ント電源１３が接続されると共に、アノード３に対し、
浮動電位になっているか、等電位又はバイアス電源１４
により１０〜２０Ｖ程度の負バイアス電位が印加されて
いる。また、この実施例では、磁気フィルタ９にもバイ
アス電源１５により負バイアス電位が印加されている。
【００２０】次に実施例の作用を述べる。
【００２１】プラズマ室１内のプラズマ発生部１０で
は、放電により作動ガスＧ、例えばＰＨ3 ／Ｈ2 がプラ
ズマ化され、Ｐ+ イオン、ＰＨX + イオン、Ｈ+ イオ
ン、Ｈ2 + イオン等からなる混合プラズマが発生する。
これらのイオンがプラズマ室１内でビーム引出し部１１
へ拡散していくとき、磁気フィルタ９のスリット２３へ
入る。
は、放電により作動ガスＧ、例えばＰＨ3 ／Ｈ2 がプラ
ズマ化され、Ｐ+ イオン、ＰＨX + イオン、Ｈ+ イオ
ン、Ｈ2 + イオン等からなる混合プラズマが発生する。
これらのイオンがプラズマ室１内でビーム引出し部１１
へ拡散していくとき、磁気フィルタ９のスリット２３へ
入る。
【００２２】このとき、スリット２３間には図４に示さ
れるように、イオンの通過方向に直交する磁場（骨部２
２同士を結ぶ磁力線で示す）が形成されている。スリッ
トへ入ったイオンのうち、軽イオン４１、即ちＨ+ イオ
ンやＨ2 + イオンは質量が小さいので、この磁場によっ
て移動方向が大きく曲げられ、ラーマー半径内に入って
この磁場に捕捉される。捕捉された軽イオンによる電流
は、磁気フィルタ９又は中和用フィラメント１２に流れ
込むことになる。これにより軽イオンは中和され、ビー
ム引出し部１１へは軽イオン４１が拡散しなくなる。
れるように、イオンの通過方向に直交する磁場（骨部２
２同士を結ぶ磁力線で示す）が形成されている。スリッ
トへ入ったイオンのうち、軽イオン４１、即ちＨ+ イオ
ンやＨ2 + イオンは質量が小さいので、この磁場によっ
て移動方向が大きく曲げられ、ラーマー半径内に入って
この磁場に捕捉される。捕捉された軽イオンによる電流
は、磁気フィルタ９又は中和用フィラメント１２に流れ
込むことになる。これにより軽イオンは中和され、ビー
ム引出し部１１へは軽イオン４１が拡散しなくなる。
【００２３】一方、Ｐ+ イオンやＰＨX + イオンからな
る重イオン４２は質量が大きいので、スリット２３を通
過し、通過した後も移動方向があまり変わらず、ビーム
引出し部１１へと拡散していく。従って、ビーム引出し
部１１では所望のイオンの構成比が高められる。このビ
ーム引出し部１１内のプラズマから引出し電極７によっ
てイオンビームが引き出されることになる。
る重イオン４２は質量が大きいので、スリット２３を通
過し、通過した後も移動方向があまり変わらず、ビーム
引出し部１１へと拡散していく。従って、ビーム引出し
部１１では所望のイオンの構成比が高められる。このビ
ーム引出し部１１内のプラズマから引出し電極７によっ
てイオンビームが引き出されることになる。
【００２４】このようにして、所望の重イオンのみから
なるイオンビームが基板８に照射されることになる。
なるイオンビームが基板８に照射されることになる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２６】（１）不要な軽イオンの衝突による熱負荷
がないので、プラズマ室壁や引出し電極等の冷却装置を
簡素化することができる。また、基板の温度上昇を抑え
ることができる。
がないので、プラズマ室壁や引出し電極等の冷却装置を
簡素化することができる。また、基板の温度上昇を抑え
ることができる。
【００２７】（２）引出し電極が軽イオンを加速しない
ので、加速電力が節減され、電源の小型化及び運転コス
トの低減につながる。
ので、加速電力が節減され、電源の小型化及び運転コス
トの低減につながる。
【００２８】（３）スリット間に磁場を形成するので、
プラズマ室の口径が大きくても均一な磁場が得られる。
プラズマ室の口径が大きくても均一な磁場が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示すイオン源の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の磁気スリット板の正面図である。
【図３】本発明の磁気スリット板の部分拡大一部破断図
である。
である。
【図４】本発明のスリットによる磁場の図である。
１ プラズマ室 ７ 引出し電極 ９ 磁気フィルタ ２３ スリット
Claims (3)
- 【請求項１】 水素を含む作動ガスを満たし、放電によ
りプラズマ化させるプラズマ室を設けると共にそのプラ
ズマ室の一側に引出し電極を設けてイオンビームを発生
させるイオン源において、上記プラズマ室内に、引出し
電極に向かう重イオンを通過させ軽イオンを捕捉する磁
気フィルタを設けたことを特徴とするイオン源。 - 【請求項２】 上記磁気フィルタは、多数のスリットを
有するスリット板にそのスリットを横断する磁場を形成
する磁石を設けてなることを特徴とする請求項１記載の
イオン源。 - 【請求項３】 上記磁気フィルタと上記引出し電極との
間のビーム引出し部に、上記磁気フィルタ通過時に電子
が磁場に捕捉され、正電荷過剰となったプラズマを中和
するための中和用フィラメントを設けたことを特徴とす
る請求項１又は２記載のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01807195A JP3780540B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01807195A JP3780540B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08209341A true JPH08209341A (ja) | 1996-08-13 |
| JP3780540B2 JP3780540B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=11961442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01807195A Expired - Fee Related JP3780540B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3780540B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0959487A2 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-24 | Eaton Corporation | Multi-cusp ion source |
| US6016036A (en) * | 1998-01-28 | 2000-01-18 | Eaton Corporation | Magnetic filter for ion source |
| US6060718A (en) * | 1998-02-26 | 2000-05-09 | Eaton Corporation | Ion source having wide output current operating range |
| US7012263B2 (en) | 2003-06-13 | 2006-03-14 | Sumitomo Eaton Nova Corporation | Ion source apparatus and electronic energy optimized method therefor |
| JP2010123467A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | プラズマ発生装置 |
| CN105789012A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 屏蔽装置及具有该屏蔽装置的等离子体处理装置 |
-
1995
- 1995-02-06 JP JP01807195A patent/JP3780540B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0939422A3 (en) * | 1998-01-28 | 2001-10-04 | Axcelis Technologies, Inc. | Magnetic filter for ion source |
| KR100404974B1 (ko) * | 1998-01-28 | 2003-11-10 | 액셀리스 테크놀로지스, 인크. | 이온 소스용 자기 필터 |
| US6060718A (en) * | 1998-02-26 | 2000-05-09 | Eaton Corporation | Ion source having wide output current operating range |
| EP0959487A2 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-24 | Eaton Corporation | Multi-cusp ion source |
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