JPS6380449A - マイクロ波金属イオン源 - Google Patents
マイクロ波金属イオン源Info
- Publication number
- JPS6380449A JPS6380449A JP61225264A JP22526486A JPS6380449A JP S6380449 A JPS6380449 A JP S6380449A JP 61225264 A JP61225264 A JP 61225264A JP 22526486 A JP22526486 A JP 22526486A JP S6380449 A JPS6380449 A JP S6380449A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microwave
- generation chamber
- plasma generation
- generating chamber
- ion
- Prior art date
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- Granted
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体プロセス技術、表面処理技術等において
、イオンビームにより、膜付け、イオン注入等の薄膜処
理をするためのイオン源に関し、特に大電流の金属イオ
ンビーム輸送により高速で従来の技術 近年、イオンのエネルギーを利用して物性制御を行なう
膜形成等の薄膜処理技術が注目されている。特に金属膜
や金属酸化物膜形成のためには、一般に多量の高純度金
属イオンを低エネルギーで基板に照射する必要があるが
、化合物ガスを利用するイオン源では、金属イオン種に
限りがあり、また膜形成に十分な金属イオンは得られて
いない。
、イオンビームにより、膜付け、イオン注入等の薄膜処
理をするためのイオン源に関し、特に大電流の金属イオ
ンビーム輸送により高速で従来の技術 近年、イオンのエネルギーを利用して物性制御を行なう
膜形成等の薄膜処理技術が注目されている。特に金属膜
や金属酸化物膜形成のためには、一般に多量の高純度金
属イオンを低エネルギーで基板に照射する必要があるが
、化合物ガスを利用するイオン源では、金属イオン種に
限りがあり、また膜形成に十分な金属イオンは得られて
いない。
そこで任意の金属イオンビームを得るために、イオン源
内に金属のスパッタリングターゲットを設けて、放電維
持用ガスでスパッタされた金属中性原子は、プラズマ中
でイオン化し、放電維持ガスのイオンと共に引き出され
、質量分離器で分離する方法が考えられる。
内に金属のスパッタリングターゲットを設けて、放電維
持用ガスでスパッタされた金属中性原子は、プラズマ中
でイオン化し、放電維持ガスのイオンと共に引き出され
、質量分離器で分離する方法が考えられる。
この考え方を採用した技術としては、例えば”Ｍ、 Ｙ
ａｍａｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｊ、Ｓｈｉｍｉｚｕ ：
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｉｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎ
ｇｒｅｓｓ、 ｌ５ＩＡＴ’ｓ３＆ ＩＰＡＴ’ ８３
、 Ｋｙｏｔ。
ａｍａｓｈｉｔａ ａｎｄ Ｊ、Ｓｈｉｍｉｚｕ ：
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｉｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎ
ｇｒｅｓｓ、 ｌ５ＩＡＴ’ｓ３＆ ＩＰＡＴ’ ８３
、 Ｋｙｏｔ。
（１９８３） 、Ｐ、３８５．” がある。このイオン
源の概要を第２図に示す。
源の概要を第２図に示す。
円筒状のプラズマ生成室１内に、ターゲット２と高周波
コイル３が設けてあり、プラズマ生成室１はガス導入口
４とイオン導出口５とを有しており、イオン導出口６に
対してイオン引出電極６が設けである。
コイル３が設けてあり、プラズマ生成室１はガス導入口
４とイオン導出口５とを有しており、イオン導出口６に
対してイオン引出電極６が設けである。
ガス導入口４を通してアルゴンなどの放電維持ガスを導
入し、１３．５６ＭＨｚ の高周波を高周波コイル３か
ら放射し、高周波放電を起こさせる。負電圧を印加した
スパッタリングターゲット２の一部にイオン化しようと
する物質を充填すれば、高周波放電によって生じたイオ
ンがこの負電極をたたき、その物質をスパッタさせる。
入し、１３．５６ＭＨｚ の高周波を高周波コイル３か
ら放射し、高周波放電を起こさせる。負電圧を印加した
スパッタリングターゲット２の一部にイオン化しようと
する物質を充填すれば、高周波放電によって生じたイオ
ンがこの負電極をたたき、その物質をスパッタさせる。
スパッタした中性原子は、プラズマ中でイオン化され、
イオン引出電極６により放電維持ガスのイオンと共Ｏで
引き出され、質量分離器で分離される。
イオン引出電極６により放電維持ガスのイオンと共Ｏで
引き出され、質量分離器で分離される。
なお、第２図における７はターゲットホルダー、８は冷
却水管、９．９ａ 、９ｂは絶縁ガイシ、１０は高周波
電源、１１はスパッタ電源、１２はイオン引出電源であ
る。
却水管、９．９ａ 、９ｂは絶縁ガイシ、１０は高周波
電源、１１はスパッタ電源、１２はイオン引出電源であ
る。
このような構造の場合、高周波放射用コイルがプラズマ
生成室内にあるためスパッタ物が付着しても安定に動作
することや、プラズマがコイル内に閉じ込められるので
電力効率がよいという利点があった。
生成室内にあるためスパッタ物が付着しても安定に動作
することや、プラズマがコイル内に閉じ込められるので
電力効率がよいという利点があった。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、無磁場の高周波放電を利用するために、
プラズマ密度が低いので、これを是正するには、イオン
源内の圧力を１０ Ｔｏｒｒと高くしなければならず
、イオン輸送室も圧力が高くなりイオンビームが十分に
輸送できないという問題があった。
プラズマ密度が低いので、これを是正するには、イオン
源内の圧力を１０ Ｔｏｒｒと高くしなければならず
、イオン輸送室も圧力が高くなりイオンビームが十分に
輸送できないという問題があった。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するもので、プラズマの生
成には電子サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波放
電を用い、プラズマ生成室へのマイクロ波の放射にはリ
ジタノコイルを用いたものである。
成には電子サイクロトロン共鳴を利用したマイクロ波放
電を用い、プラズマ生成室へのマイクロ波の放射にはリ
ジタノコイルを用いたものである。
作 用
上記構成によって、マイクロ波の電子サイクロトロン共
鳴により、低圧力（１０”３Ｔｏｒｒ）で高密度（１０
個／ｃＪ）のプラズマが得られ、マイクロ波放射手段で
あるリジタノコイルの作用で、高密度プラズマがスパッ
タリングターゲラ）Ｋ対して局所放電となシ、スパッタ
した中性原子のイオン化率も向上する。
鳴により、低圧力（１０”３Ｔｏｒｒ）で高密度（１０
個／ｃＪ）のプラズマが得られ、マイクロ波放射手段で
あるリジタノコイルの作用で、高密度プラズマがスパッ
タリングターゲラ）Ｋ対して局所放電となシ、スパッタ
した中性原子のイオン化率も向上する。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第１図において、２１はプラズマ生成室、２２はプラズ
マ生成室２１に放電維持ガスを導入するためのガス導入
口、２３はイオン導出口、２４はイオン導出口２３から
イオンを引き出すためのイオン引出電極である。プラズ
マ生成室２１にはマイクロ波導入口２５があシ、内部に
はリジタノコイル２６（たとえば、内径２８鴫、厚さ２
■、長さ８０ｍＩの銅パイプにスリット幅２閣、ピッチ
１８簡の溝を全長３６０＋ａ＋＋にわたってらせん状に
設けたもの）が設けられている。このリジタノコイルと
呼ばれるものは、リジタノによって開発されたスロット
ライン型のヘリカルコイルであシ、マイクロ波放射用ア
ンテナとして用いられる。リジタノコイル２６の一端に
は水冷管２７が付いたターゲットホルダー２８があり、
ターゲットホルダー２８にはスパッタリングターゲット
２９が取り付けてあり、これらはプラ、ズマ生成室２１
とは絶縁ガイシ３０で電気的に絶縁されている。また、
プラズマ生成室２１の外周にはマイクロ波に対して電子
サイクロトロン共鳴を起こす磁場を得るためのマグネッ
トコイル３１が設置されている。
マ生成室２１に放電維持ガスを導入するためのガス導入
口、２３はイオン導出口、２４はイオン導出口２３から
イオンを引き出すためのイオン引出電極である。プラズ
マ生成室２１にはマイクロ波導入口２５があシ、内部に
はリジタノコイル２６（たとえば、内径２８鴫、厚さ２
■、長さ８０ｍＩの銅パイプにスリット幅２閣、ピッチ
１８簡の溝を全長３６０＋ａ＋＋にわたってらせん状に
設けたもの）が設けられている。このリジタノコイルと
呼ばれるものは、リジタノによって開発されたスロット
ライン型のヘリカルコイルであシ、マイクロ波放射用ア
ンテナとして用いられる。リジタノコイル２６の一端に
は水冷管２７が付いたターゲットホルダー２８があり、
ターゲットホルダー２８にはスパッタリングターゲット
２９が取り付けてあり、これらはプラ、ズマ生成室２１
とは絶縁ガイシ３０で電気的に絶縁されている。また、
プラズマ生成室２１の外周にはマイクロ波に対して電子
サイクロトロン共鳴を起こす磁場を得るためのマグネッ
トコイル３１が設置されている。
このような構造において、ガス導入口２２を通してアル
ゴンなどの放電維持用ガスを導入する。
ゴンなどの放電維持用ガスを導入する。
マイクロ波源３２（たとえば周波数２．４５ＧＨｚのマ
グネトロン）から、５０ Ｗａ ｔ ｔの平均出力が同
軸線３３を通って、マイクロ波導入口２６を経て、リジ
タノコイル２６へ導かれる。このとき、マグネットコイ
ル３１の磁場をリジタノコイル２６上で電子サイクロト
ロン共鳴になるように設定（たとえば、２．４５ＧＨｚ
の周波数に対しては８７６ガウス）すると、リジタノコ
イル２６内に高密度のプラズマが生成される（参考文献
： Ｒ，Ｄｅ Ｄｉｏｎｉｇｉ 。
グネトロン）から、５０ Ｗａ ｔ ｔの平均出力が同
軸線３３を通って、マイクロ波導入口２６を経て、リジ
タノコイル２６へ導かれる。このとき、マグネットコイ
ル３１の磁場をリジタノコイル２６上で電子サイクロト
ロン共鳴になるように設定（たとえば、２．４５ＧＨｚ
の周波数に対しては８７６ガウス）すると、リジタノコ
イル２６内に高密度のプラズマが生成される（参考文献
： Ｒ，Ｄｅ Ｄｉｏｎｉｇｉ 。
Ｍ、ＦｏｎｔａｎｅＢｉ、Ｅ、５ｉｎｄｏｎｉ ａｎｄ
Ｇ、Ｌｉ５ｉｔａｎｏ ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、１９．（１９７１）
。
Ｇ、Ｌｉ５ｉｔａｎｏ ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、１９．（１９７１）
。
Ｐ、１９）。ターゲットホルダー２８に取り付けである
スパッタリングターゲット２９にスパッタ電源３４から
プラズマ生成室２１に対して負電圧（たとえば−１ＫＶ
） を印加すれば、マイクロ波電子サイクロトン共鳴
放電によって生じたイオンがこのスパッタリングターゲ
ット２９をたたき、その物質をスパッタさせる。スパッ
タリングにより放出されたターゲット物質は、リジタノ
コイル２６内のプラズマ中でイオン化される。リジタノ
コイル２６の長さとガス圧力を最適（たとえばリジタノ
コイルの長さ８０Ｗ＋の時、ガス圧力２ ｘ １Ｏ−２
Ｔｏｒｒ ）にすることによりターゲット物質のイオン
化効率を高めることができる。また、イオン引出電源３
６により、イオン引出電極２４にプラズマ生成室２１に
対して負電圧（たとえば−３０ＫＶ）を印加すれば、タ
ーゲット物質のイオンと放電維持用ガスのイオンとの混
合イオンビームが得られるが、質量分離器で分離するこ
とによシ、ターゲット物質の純粋なイオンビームを得る
ことができる。
スパッタリングターゲット２９にスパッタ電源３４から
プラズマ生成室２１に対して負電圧（たとえば−１ＫＶ
） を印加すれば、マイクロ波電子サイクロトン共鳴
放電によって生じたイオンがこのスパッタリングターゲ
ット２９をたたき、その物質をスパッタさせる。スパッ
タリングにより放出されたターゲット物質は、リジタノ
コイル２６内のプラズマ中でイオン化される。リジタノ
コイル２６の長さとガス圧力を最適（たとえばリジタノ
コイルの長さ８０Ｗ＋の時、ガス圧力２ ｘ １Ｏ−２
Ｔｏｒｒ ）にすることによりターゲット物質のイオン
化効率を高めることができる。また、イオン引出電源３
６により、イオン引出電極２４にプラズマ生成室２１に
対して負電圧（たとえば−３０ＫＶ）を印加すれば、タ
ーゲット物質のイオンと放電維持用ガスのイオンとの混
合イオンビームが得られるが、質量分離器で分離するこ
とによシ、ターゲット物質の純粋なイオンビームを得る
ことができる。
また本実施例においては、リジタノコイル２６をらせん
状に切れ目があるヘリカル型となっているが、切れ目が
軸と垂直であるデジタル型にしても同様の効果を奏する
。また３３は同軸線となっているが、同波管にしても同
様の効果を奏する。
状に切れ目があるヘリカル型となっているが、切れ目が
軸と垂直であるデジタル型にしても同様の効果を奏する
。また３３は同軸線となっているが、同波管にしても同
様の効果を奏する。
発明の効果
このように本発明によれば、リジタノコイルによるマイ
クロ波電子サイクロトロン共鳴放電によシ低ガス圧力で
も高密度のプラズマが生成され、この中にスパッタリン
グターゲットを導入することにより、スパッタした中性
原子のイオン化効率を高めることができるため、イオン
電流１００μＡ以上の金属（７１，Ｔ６．Ｍｏ等）イオ
ンビームを高真空中で効率よく輸送することができる。
クロ波電子サイクロトロン共鳴放電によシ低ガス圧力で
も高密度のプラズマが生成され、この中にスパッタリン
グターゲットを導入することにより、スパッタした中性
原子のイオン化効率を高めることができるため、イオン
電流１００μＡ以上の金属（７１，Ｔ６．Ｍｏ等）イオ
ンビームを高真空中で効率よく輸送することができる。
第１図は本発明の一実施例のマイクロ波金属イオン源の
断面図、第２図は従来の金属イオン源の断面図である。 ２１・・・・・・プラズマ生成室、２２・・・・・・ガ
ス導入口、２３・・・・・・イオン導出口、２４・・・
・・・イオン引出電極、２６・・・・・・リジタノコイ
ル、２９・・・・・・スパッタリングターゲット、３１
・・・・・・マグネットコイル（磁界印加手段）、３２
・・・・・・マイクロ波源、３４・・・・・・スパッタ
電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名？／
−７’乏Ｚ’７ヱＡｔ ２２−−一乃ス鳥＾つ ２３−−イτン噂出℃コ さ−−−〜 ５１ｔｔ！＆ ？５− マイ７コ〉夫琳入〇 第 １ 図 ２針−
°ソジデノコ１ル２７−−−紋、）１ ２δ−一一ターテ井和しグー ２９・−ダーγ、ド
断面図、第２図は従来の金属イオン源の断面図である。 ２１・・・・・・プラズマ生成室、２２・・・・・・ガ
ス導入口、２３・・・・・・イオン導出口、２４・・・
・・・イオン引出電極、２６・・・・・・リジタノコイ
ル、２９・・・・・・スパッタリングターゲット、３１
・・・・・・マグネットコイル（磁界印加手段）、３２
・・・・・・マイクロ波源、３４・・・・・・スパッタ
電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名？／
−７’乏Ｚ’７ヱＡｔ ２２−−一乃ス鳥＾つ ２３−−イτン噂出℃コ さ−−−〜 ５１ｔｔ！＆ ？５− マイ７コ〉夫琳入〇 第 １ 図 ２針−
°ソジデノコ１ル２７−−−紋、）１ ２δ−一一ターテ井和しグー ２９・−ダーγ、ド
Claims (2)
- （１）ガス導入口とイオン導出口とを有するプラズマ生
成室と、前記プラズマ生成室内に配されたスパッタリン
グターゲットと、前記スパッタリングターゲットに前記
プラズマ生成室に対して負の電位を印加する手段と、前
記プラズマ生成室内に磁界を印加する磁界印加手段と、
イオン引出電極と、前記プラズマ生成室内にマイクロ波
を放射するマイクロ波放射手段とを備え、前記マイクロ
波放射手段として、マイクロ波源に連結されたリジタノ
コイルを用いたことを特徴とするマイクロ波金属イオン
源。 - （２）磁界印加手段はマイクロ波放射手段に対して、電
子サイクロトロン共鳴を満足する磁界を供給することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波金属
イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225264A JPS6380449A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | マイクロ波金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225264A JPS6380449A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | マイクロ波金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6380449A true JPS6380449A (ja) | 1988-04-11 |
| JPH0544769B2 JPH0544769B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=16826590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61225264A Granted JPS6380449A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | マイクロ波金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6380449A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01283745A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Hitachi Ltd | プラズマ発生装置及びプラズマ元素分析装置 |
| JPH088238A (ja) * | 1995-05-10 | 1996-01-12 | Hitachi Ltd | 加工方法及び加工装置 |
| CN112176406A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 北京清碳科技有限公司 | 一种单晶金刚石生长设备 |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61225264A patent/JPS6380449A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01283745A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-15 | Hitachi Ltd | プラズマ発生装置及びプラズマ元素分析装置 |
| JPH088238A (ja) * | 1995-05-10 | 1996-01-12 | Hitachi Ltd | 加工方法及び加工装置 |
| CN112176406A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-05 | 北京清碳科技有限公司 | 一种单晶金刚石生长设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544769B2 (ja) | 1993-07-07 |
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