JP2000173521A - Electron beam source - Google Patents

Electron beam source

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JP2000173521A
JP2000173521A JP10343151A JP34315198A JP2000173521A JP 2000173521 A JP2000173521 A JP 2000173521A JP 10343151 A JP10343151 A JP 10343151A JP 34315198 A JP34315198 A JP 34315198A JP 2000173521 A JP2000173521 A JP 2000173521A
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JP
Japan
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plasma
electron beam
electrons
anode
cathode
Prior art date
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Pending
Application number
JP10343151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Hamagaki
垣 学 浜
Shigekazu Tada
田 重 和 多
Yuichi Sakamoto
本 雄 一 坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NICHIMEN DENSHI KOKEN KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
NICHIMEN DENSHI KOKEN KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Publication date
Application filed by NICHIMEN DENSHI KOKEN KK, RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical NICHIMEN DENSHI KOKEN KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam source capable of emitting a large diameter electron beam with homogeneous current density, with a simple structure. SOLUTION: An electron beam exciting plasma generation device 10 has a cathode 1 for plasma generation as an electron beam source to emit the electronic beam toward a sample 7, an auxiliary anode 2 with an open hole 2a to let the plasma penetrate, a porous anode 3 for plasma generation with a plurality of open holes 3a to let electrons in plasma penetrate, a porous electrode 4 for electron acceleration with a plurality of open holes 4a corresponding to each open hole 3a of the anode 3 to let electrons in plasma penetrate. A permanent magnet 8 is provided between the auxiliary anodes 2 and the anode 3 to generate a specific magnetied field to widen discharging current I (current of electrons) in plasma in radial direction. The permanent magnet 8 constitutes a circular member which extends around the central axis L of the discharging current I in plasma, and electric field B runs out radially in the direction which is almost orthogonal to the axis L of the discharging current in plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム源に係わ
り、とりわけ半導体等のドライエッチングや成膜、プラ
ズマ洗浄等の各種のプラズマ処理に用いられるプラズマ
発生用電子ビーム源に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam source, and more particularly to an electron beam source for plasma generation used for various plasma processing such as dry etching and film formation of semiconductors and plasma cleaning.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のプラズマ発生用電子ビーム源とし
ては、例えば特開昭62−234857号公報に記載さ
れた電子ビーム源が知られている。この電子ビーム源
は、カソード(陰極)と、このカソードとの間でプラズ
マを発生させるとともに発生したプラズマ中の電子を透
過させるための複数の貫通孔を有するアノード(陽極)
とを備え、このうちアノードを複数の電極要素から形成
するとともに、形成された各電極要素とカソードとの間
の各電流の流れを制御することにより、均一な電流密度
を有する大口径の電子ビームを放出しようとするもので
ある。なお、この電子ビーム源においては、各電極要素
間は絶縁され、また各電極要素とカソードとの間にはそ
れぞれ抵抗が接続される。
2. Description of the Related Art As a conventional electron beam source for generating plasma, for example, an electron beam source described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-234857 is known. The electron beam source includes a cathode (cathode) and an anode (anode) having a plurality of through holes for generating plasma between the cathode and transmitting electrons in the generated plasma.
A large-diameter electron beam having a uniform current density by forming the anode from a plurality of electrode elements and controlling the flow of each current between the formed electrode elements and the cathode. Is trying to release. In this electron beam source, the electrode elements are insulated from each other, and a resistor is connected between each electrode element and the cathode.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の電子ビーム源では一般に、電子を透過させるためのア
ノードを所定の厚さ(通常は約0.5〜1mm程度)以
下に抑える必要があるので、上記特開昭62−2348
57号公報に記載された電子ビーム源のように複数の電
極要素からアノードを形成するような場合には、各電極
要素間の絶縁や各電極要素に対する抵抗の接続等に関し
て製作上の困難性が生じ、また複数の電極要素からなる
アノードの各電極要素とカソードとを平行に保つことが
困難となり、製作コストが高くつくという問題がある。
However, in this type of electron beam source, the anode for transmitting electrons generally needs to be suppressed to a predetermined thickness (usually about 0.5 to 1 mm). The above-mentioned JP-A-62-2348.
In the case where an anode is formed from a plurality of electrode elements as in the electron beam source described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-57, there is a difficulty in manufacturing such as insulation between the electrode elements and connection of a resistor to each electrode element. In addition, there is a problem that it is difficult to keep each electrode element of the anode composed of a plurality of electrode elements and the cathode parallel to each other, thereby increasing the manufacturing cost.

【0004】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、均一な電流密度を有する大口径の電子ビー
ムを放出することができる簡単な構造からなる電子ビー
ム源を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an electron beam source having a simple structure capable of emitting a large-diameter electron beam having a uniform current density. Aim.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ発生
用陰極と、前記プラズマ発生用陰極との間でプラズマを
発生させるとともに発生したプラズマ中の電子を透過さ
せるための複数の貫通孔を有するプラズマ発生用多孔陽
極と、前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多
孔陽極との間に設けられ前記プラズマ中の電子の流れを
径方向に広げるよう所定の磁場を発生する磁場発生手段
とを備えたことを特徴とする電子ビーム源である。
The present invention has a plasma generating cathode and a plurality of through holes for generating plasma between the plasma generating cathode and transmitting electrons in the generated plasma. A plasma generating porous anode, and a magnetic field generating means provided between the plasma generating cathode and the plasma generating porous anode to generate a predetermined magnetic field so as to radially expand the flow of electrons in the plasma. An electron beam source characterized in that:

【0006】なお、本発明において、前記磁場発生手段
は前記プラズマ中の電子の流れに対して略直交する方向
に放射状に延びる磁場を発生することが好ましい。ま
た、前記磁場発生手段は永久磁石からなることが好まし
く、特に前記永久磁石は前記プラズマ中の電子の流れの
中心軸のまわりに延びる環状部材からなり、この環状部
材の内周面および外周面がそれぞれ異なる磁極をなして
いることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the magnetic field generating means generates a magnetic field radially extending in a direction substantially perpendicular to the flow of electrons in the plasma. Preferably, the magnetic field generating means is made of a permanent magnet, and in particular, the permanent magnet is made of an annular member extending around a central axis of the flow of electrons in the plasma, and the inner and outer peripheral surfaces of the annular member are It is preferable that each has a different magnetic pole.

【0007】本発明によれば、プラズマ中の電子の経路
途中に磁場が形成されるので、磁場中を進行する電子が
磁場にトラップされて螺旋運動をするようになり、実質
的な平均自由行程が短くなる。このため、電子が空間中
のガス粒子と衝突しやすくなり、これによりプラズマ中
の電子の流れが径方向に広げられる。このことから、本
発明によれば、プラズマ発生用陰極とプラズマ発生用多
孔陽極との間に磁場発生手段を設けるという簡単な構造
により、均一な電流密度を有する大口径の電子ビームを
放出することができ、このため装置の簡素化および製作
の容易化を図ることができる。
According to the present invention, since a magnetic field is formed in the middle of the path of the electrons in the plasma, the electrons traveling in the magnetic field are trapped by the magnetic field and make a spiral motion, and the substantial mean free path Becomes shorter. Therefore, the electrons easily collide with the gas particles in the space, and the flow of the electrons in the plasma is expanded in the radial direction. Therefore, according to the present invention, a large-diameter electron beam having a uniform current density can be emitted by a simple structure in which a magnetic field generating means is provided between a cathode for plasma generation and a porous anode for plasma generation. Therefore, simplification of the device and simplification of manufacture can be achieved.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1および図2は本発明に
よる電子ビーム源の一実施の形態を示す図である。ここ
で、図1は電子ビーム源を備えた電子ビーム励起プラズ
マ発生装置を示す概略図、図2は図1に示す電子ビーム
源のうち永久磁石(磁場発生手段)の構成を示す図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing an embodiment of an electron beam source according to the present invention. Here, FIG. 1 is a schematic diagram showing an electron beam excited plasma generator provided with an electron beam source, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a permanent magnet (magnetic field generating means) in the electron beam source shown in FIG.

【0009】図1に示すように、電子ビーム励起プラズ
マ発生装置10は略円筒状の容器10aを備え、この容
器10a内には試料7に向けて電子ビームを放出するた
めの電子ビーム源として、プラズマ発生用陰極1と、プ
ラズマを透過させるための貫通孔2aを有する補助陽極
2と、プラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通
孔3aを有するプラズマ発生用多孔陽極3と、プラズマ
発生用多孔陽極3の各貫通孔3aに対応して設けられプ
ラズマ中の電子を透過させるための複数の貫通孔4aを
有する電子加速用多孔電極4とが配置されている。
As shown in FIG. 1, an electron beam excited plasma generator 10 includes a substantially cylindrical container 10a, in which an electron beam source for emitting an electron beam toward a sample 7 is provided. A cathode 1 for plasma generation, an auxiliary anode 2 having a through hole 2a for transmitting plasma, a porous anode 3 for plasma generation having a plurality of through holes 3a for transmitting electrons in the plasma, An electron accelerating porous electrode 4 having a plurality of through holes 4a for transmitting electrons in plasma is provided corresponding to each through hole 3a of the porous anode 3.

【0010】ここで、プラズマ発生用陰極1には加熱電
源11が接続され、通電によりプラズマ発生用陰極1が
加熱されるようになっている。また、プラズマ発生用陰
極1とプラズマ発生用多孔陽極3との間には抵抗14を
介して放電電源12が接続され、プラズマ発生用陰極1
とプラズマ発生用多孔陽極3との間でプラズマを発生さ
せるようになっている。さらに、プラズマ発生用陰極1
とプラズマ発生用多孔陽極3との間に配置された補助陽
極2には抵抗14,15を介して放電電源12が接続さ
れている。なお、補助陽極2の貫通孔2aはプラズマ発
生用多孔陽極3側からプラズマ発生用陰極1側へのガス
の流入を防止することができる程度の開口面積(直径約
3mm程度)を有しており、プラズマ処理状態において
プラズマ発生用陰極1を酸素ガス(O2)等から保護す
るための隔壁として作用するようになっている。さらに
また、プラズマ発生用多孔陽極3と電子加速用多孔電極
4との間にはスイッチング素子SWを介して加速電源1
3が接続され、プラズマ発生用多孔陽極3と電子加速用
多孔電極4との間でプラズマ発生用多孔陽極3の各貫通
孔3aを介して引き出された電子を加速するようになっ
ている。
Here, a heating power supply 11 is connected to the plasma generating cathode 1, and the plasma generating cathode 1 is heated by energization. A discharge power source 12 is connected between the cathode 1 for plasma generation and the porous anode 3 for plasma generation via a resistor 14.
And a plasma generating porous anode 3 for generating plasma. Further, a cathode for plasma generation 1
A discharge power source 12 is connected via resistors 14 and 15 to the auxiliary anode 2 disposed between the auxiliary anode 2 and the plasma generating porous anode 3. The through hole 2a of the auxiliary anode 2 has an opening area (about 3 mm in diameter) that can prevent gas from flowing from the plasma generating porous anode 3 side to the plasma generating cathode 1 side. In the plasma processing state, the cathode 1 functions as a partition for protecting the plasma generating cathode 1 from oxygen gas (O 2 ) or the like. Furthermore, an acceleration power source 1 is provided between the plasma generating porous anode 3 and the electron accelerating porous electrode 4 via a switching element SW.
3 is connected to accelerate the electrons drawn between the plasma generating porous anode 3 and the electron accelerating porous electrode 4 through the through holes 3 a of the plasma generating porous anode 3.

【0011】また、補助陽極2とプラズマ発生用多孔陽
極3との間には、プラズマ中の放電電流(電子の流れ)
Iを径方向に広げるよう所定の磁場を発生する永久磁石
(磁場発生手段)8が設けられている。
A discharge current (flow of electrons) in the plasma is provided between the auxiliary anode 2 and the plasma-generating porous anode 3.
A permanent magnet (magnetic field generating means) 8 for generating a predetermined magnetic field is provided so as to expand I in the radial direction.

【0012】図2は図1に示す電子ビーム源で用いられ
る永久磁石を示す図である。図2に示すように、永久磁
石8は、8つの扇状の磁石部材8aが組み合わされてな
り、全体として、プラズマ中の放電電流Iの中心軸Lの
まわりに延びる環状部材をなしている。なお、この環状
部材の内周面および外周面はそれぞれN極およびS極に
着磁されており、永久磁石8の前面において、永久磁石
8に向けて流入するプラズマ中の放電電流Iの中心軸L
に対して略直交する方向に磁場Bが放射状に延びてい
る。
FIG. 2 is a diagram showing a permanent magnet used in the electron beam source shown in FIG. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 8 is formed by combining eight fan-shaped magnet members 8a, and as a whole, forms an annular member extending around the central axis L of the discharge current I in the plasma. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the annular member are magnetized to the N pole and the S pole, respectively, and the central axis of the discharge current I in the plasma flowing toward the permanent magnet 8 at the front surface of the permanent magnet 8. L
A magnetic field B extends radially in a direction substantially perpendicular to the magnetic field B.

【0013】なお、電子ビーム励起プラズマ発生装置1
0の容器10aには供給口41a,41bおよび排出口
41cが設けられ、プラズマ発生用陰極1と補助陽極2
との間の領域には供給口41aを介してアルゴンガス
(Ar)が供給され、また電子加速用多孔電極4と試料
7との間の領域には供給口41bを介してトルエンガス
(C78)やメタンガス(CH4)、エチレンガス(C2
4)、酸素ガス(O2)等が供給されるようになってい
る。
The electron beam excited plasma generator 1
0 container 10a is provided with supply ports 41a and 41b and a discharge port 41c.
Is supplied with an argon gas (Ar) through a supply port 41a, and a region between the electron acceleration porous electrode 4 and the sample 7 is supplied with a toluene gas (C 7) through a supply port 41b. H 8 ), methane gas (CH 4 ), ethylene gas (C 2
H 4 ), oxygen gas (O 2 ) and the like are supplied.

【0014】また、容器10aのうち補助陽極2と試料
7との間の領域の内周面には絶縁部材40が被覆され、
放電電流の大半がプラズマ発生用多孔陽極3に流れるよ
うになっている。また、容器10aとプラズマ発生用陰
極1、補助陽極2、プラズマ発生用多孔陽極3および電
子加速用多孔電極4との間にも絶縁部材40が挿入され
ている。
An insulating member 40 is coated on the inner peripheral surface of a region between the auxiliary anode 2 and the sample 7 in the container 10a,
Most of the discharge current flows to the plasma generating porous anode 3. An insulating member 40 is also inserted between the container 10a and the plasma generating cathode 1, the auxiliary anode 2, the plasma generating porous anode 3, and the electron accelerating porous electrode 4.

【0015】さらに、容器10aの壁面内および補助陽
極2内にはプラズマにより加熱される箇所を水冷するた
めの冷却機構(図示せず)が設けられている。
Further, a cooling mechanism (not shown) is provided in the wall surface of the container 10a and in the auxiliary anode 2 for water-cooling a portion heated by the plasma.

【0016】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

【0017】まず、スイッチング素子SWをOFFとし
た状態で、加熱電源11、放電電源12および加速電源
13の全てをONとする。これにより、加熱電源11に
よりプラズマ発生用陰極1に電圧Vfが与えられ、プラ
ズマ発生用陰極1が加熱される。また同時に、放電電源
12によりプラズマ発生用陰極1と補助陽極2との間お
よびプラズマ発生用陰極1とプラズマ発生用多孔陽極3
との間に電圧Vdが与えられ、放電電流によりプラズマ
発生用陰極1とプラズマ発生用多孔陽極3との間で供給
口41aから供給されたアルゴンガス(Ar)のプラズ
マが発生する。
First, with the switching element SW turned off, all of the heating power supply 11, the discharge power supply 12, and the acceleration power supply 13 are turned on. Thus, the voltage Vf is applied to the plasma generating cathode 1 by the heating power supply 11, and the plasma generating cathode 1 is heated. At the same time, the discharge power supply 12 causes the space between the plasma generating cathode 1 and the auxiliary anode 2 and between the plasma generating cathode 1 and the plasma generating porous anode 3.
Voltage V d is given, a plasma of argon gas supplied from the supply port 41a between the plasma generating cathode 1 and the plasma generating porous anodic 3 by the discharge current (Ar) is generated between the.

【0018】このとき、補助陽極2とプラズマ発生用多
孔陽極3との間には永久磁石8が設けられ、プラズマ中
の放電電流Iの中心軸Lに対して略直交する方向に磁場
Bが放射状に延びているので、永久磁石8に向けて流入
するプラズマ中の放電電流Iのうち特に中心軸L近傍に
流れる放電電流Iが外方に向けてそらされる。また、放
電電流I中の電子が磁場Bにトラップされて螺旋運動を
するようになり、実質的な平均自由行程が短くなる。こ
のため、電子が空間中のガス粒子と衝突しやすくなり、
これにより放電電流Iが径方向に広げられる。このた
め、永久磁石8を通過してプラズマ発生用多孔陽極3に
到達する放電電流Iの電流密度はプラズマ発生用多孔陽
極3の陰極側電極面の全体に亘って略均一となる。
At this time, a permanent magnet 8 is provided between the auxiliary anode 2 and the plasma-generating porous anode 3, and a magnetic field B radially extends in a direction substantially perpendicular to the central axis L of the discharge current I in the plasma. , The discharge current I flowing in the vicinity of the central axis L, out of the discharge current I in the plasma flowing toward the permanent magnet 8, is diverted outward. Further, the electrons in the discharge current I are trapped in the magnetic field B and make a spiral motion, and the substantial mean free path is shortened. This makes it easier for electrons to collide with gas particles in space,
As a result, the discharge current I is expanded in the radial direction. For this reason, the current density of the discharge current I that reaches the plasma generating porous anode 3 through the permanent magnet 8 becomes substantially uniform over the entire cathode-side electrode surface of the plasma generating porous anode 3.

【0019】次に、スイッチング素子SWをONとす
る。これにより、加速電源13によりプラズマ発生用多
孔陽極3と電子加速用多孔電極4との間に電圧Vaが与
えられ、プラズマ発生用多孔陽極3と電子加速用多孔電
極4との間でプラズマ発生用多孔陽極3の各貫通孔3a
を介して引き出された電子が加速される。
Next, the switching element SW is turned on. Thus, a voltage Va is applied between the plasma generating porous anode 3 and the electron accelerating porous electrode 4 by the accelerating power supply 13, and plasma is generated between the plasma generating porous anode 3 and the electron accelerating porous electrode 4. Holes 3a of the porous anode 3 for use
The electrons extracted through are accelerated.

【0020】このようにして加速された電子は電子加速
用多孔電極4の各貫通孔4aを介して引き出され、この
加速された電子により電子加速用多孔電極4と試料7と
の間で供給口41bから供給されたトルエンガス(C7
8)等のプラズマが発生し、試料7に対して所定のプ
ラズマ処理が行われる。具体的には例えば、半導体や機
械部品、磁気記録用部品等の試料7を配置し、この試料
7と電子加速用多孔電極4との間の領域に炭素と水素と
を含むガス(例えばトルエンガス(C78)やメタンガ
ス(CH4)、エチレンガス(C24))を供給してプ
ラズマを発生させることにより、試料7の表面にダイヤ
モンドライクカーボンの薄膜を生成することができる。
また、試料7と電子加速用多孔電極4との間の領域に酸
素ガス(O2)を供給してプラズマを発生させることに
より、試料7の表面をプラズマ洗浄することができる。
The electrons accelerated in this manner are extracted through the respective through holes 4a of the porous electrode 4 for electron acceleration, and the accelerated electrons supply a supply port between the porous electrode 4 for electron acceleration and the sample 7. Toluene gas (C 7
Plasma such as H 8 ) is generated, and a predetermined plasma process is performed on the sample 7. Specifically, for example, a sample 7 such as a semiconductor, a mechanical component, or a magnetic recording component is arranged, and a gas (for example, toluene gas) containing carbon and hydrogen is provided in a region between the sample 7 and the electron accelerating porous electrode 4. By supplying (C 7 H 8 ), methane gas (CH 4 ), and ethylene gas (C 2 H 4 ) to generate plasma, a diamond-like carbon thin film can be formed on the surface of the sample 7.
Further, by supplying oxygen gas (O 2 ) to the region between the sample 7 and the electron accelerating porous electrode 4 to generate plasma, the surface of the sample 7 can be plasma-cleaned.

【0021】なおこのとき、上述したように、プラズマ
発生用多孔陽極3に到達する放電電流Iの電流密度がプ
ラズマ発生用多孔陽極3の陰極側電極面の全体に亘って
略均一となっているので、電子加速用多孔電極4の各貫
通孔4aを介して引き出される電子(電子ビーム)も、
電子加速用多孔電極4の電極面全体に亘って略均一な電
流密度を有することとなり、試料7の表面に対して略均
一なプラズマ処理を施すことができる。
At this time, as described above, the current density of the discharge current I reaching the plasma generating porous anode 3 is substantially uniform over the entire cathode-side electrode surface of the plasma generating porous anode 3. Therefore, the electrons (electron beams) extracted through the through holes 4a of the electron accelerating porous electrode 4 also
A substantially uniform current density is obtained over the entire electrode surface of the electron accelerating porous electrode 4, and a substantially uniform plasma treatment can be performed on the surface of the sample 7.

【0022】このように本実施の形態によれば、プラズ
マ発生用陰極1(補助陽極2)とプラズマ発生用多孔陽
極3との間に永久磁石8を設けるという簡単な構造によ
り、均一な電流密度を有する大口径の電子ビームを放出
することができ、このため装置の簡素化および製作の容
易化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the uniform current density can be obtained by a simple structure in which the permanent magnet 8 is provided between the plasma generating cathode 1 (auxiliary anode 2) and the plasma generating porous anode 3. , A large-diameter electron beam having the following characteristics can be emitted, thereby simplifying the apparatus and facilitating manufacture.

【0023】なお、上述した実施の形態においては、磁
場発生手段として、永久磁石を用いているが、所定の磁
場を発生することができるものであれば、これに限ら
ず、例えば電磁石等の任意の手段を用いることができ
る。
In the above-described embodiment, a permanent magnet is used as the magnetic field generating means. However, the present invention is not limited to this as long as it can generate a predetermined magnetic field. Means can be used.

【0024】また、上述した実施の形態においては、磁
場Bの分布として、プラズマ中の放電電流Iの中心軸L
に対して略直交する方向に放射状に磁場Bが延びる分布
を採用しているが、プラズマ中の放電電流Iを径方向に
広げることができるものであれば、これに限らず、任意
の分布を採用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the distribution of the magnetic field B is represented by the central axis L of the discharge current I in the plasma.
The distribution in which the magnetic field B extends radially in a direction substantially perpendicular to the direction is adopted. However, the distribution is not limited to this as long as the discharge current I in the plasma can be expanded in the radial direction. Can be adopted.

【0025】さらに、上述した実施の形態においては、
永久磁石8として、プラズマ中の放電電流Iの中心軸L
のまわりに延びる環状部材の内周面および外周面をそれ
ぞれN極およびS極に着磁したものを用いているが、プ
ラズマ中の放電電流Iを径方向に広げることができるも
のであれば、これに限らず、任意の形状および着磁態様
を採用することができる。具体的には例えば、プラズマ
中の放電電流Iの中心軸Lに略直交して配置された円板
状部材の表裏両面をそれぞれN極およびS極に着磁した
ものを採用することができる。
Further, in the above embodiment,
As the permanent magnet 8, the central axis L of the discharge current I in the plasma
The inner and outer peripheral surfaces of the annular member extending around are magnetized to the N and S poles, respectively. However, if the discharge current I in the plasma can be expanded in the radial direction, The present invention is not limited to this, and any shape and magnetization mode can be adopted. Specifically, for example, a disk-shaped member arranged substantially perpendicular to the central axis L of the discharge current I in the plasma and having both front and rear surfaces magnetized to N pole and S pole, respectively, can be adopted.

【0026】[0026]

【実施例】次に、図1および図2に示す電子ビーム源を
備えた電子ビーム励起プラズマ発生装置の具体的実施例
について述べる。
Next, a specific embodiment of an electron beam excited plasma generator equipped with the electron beam source shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

【0027】実施例 実施例として、供給口41bを介して電子加速用多孔電
極4と試料7との間の領域にトルエンガス(C78)を
供給して、試料7としてのシリコン基板(直径が8c
m)の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を生成する
実験を行った。なお、加熱電源11の電圧Vfは8V、
放電電源12の電圧Vdは60V、加速電源13の電圧
aは100Vとし、抵抗14は2〜5Ω、抵抗15は
200Ωとした。また、プラズマ発生用陰極1と補助陽
極2との間の領域の圧力は0.2Torr、補助陽極2
と試料7との間の領域の圧力は2×10-3Torrとし
た。さらに、永久磁石8として、その全体形状において
外径が3cm、内径が1.5cm、厚さが10mmの環
状部材を用いた。さらにまた、プラズマ発生用多孔陽極
3としては、直径が10cm、厚さが1mmの炭素から
なる円板に直径約1〜2mmの貫通孔4aを1200個
程度穿設したものを用いた。
[0027] As an example embodiment, by supplying a toluene gas (C 7 H 8) in the region between the electron accelerating porous electrode 4 and the specimen 7 through the supply port 41b, a silicon substrate as a sample 7 ( 8c diameter
An experiment for forming a diamond-like carbon film on the surface of m) was performed. Note that the voltage Vf of the heating power supply 11 is 8 V,
Voltage V d is 60V of discharge power supply 12, the voltage V a of the acceleration power supply 13 is set to 100 V, the resistor 14 2~5Omu, resistor 15 was 200 [Omega. The pressure in the region between the plasma generating cathode 1 and the auxiliary anode 2 is 0.2 Torr,
The pressure in the region between the sample and sample 7 was 2 × 10 −3 Torr. Further, as the permanent magnet 8, an annular member having an outer diameter of 3 cm, an inner diameter of 1.5 cm, and a thickness of 10 mm in its entire shape was used. Further, as the plasma-generating porous anode 3, one having about 1200 through-holes 4 a having a diameter of about 1 to 2 mm formed in a disk made of carbon having a diameter of 10 cm and a thickness of 1 mm was used.

【0028】比較例 比較例として、上記実施例において、永久磁石を除いた
点を除いて同一の条件で実験を行った。
Comparative Example As a comparative example, an experiment was performed under the same conditions as in the above example except that the permanent magnet was omitted.

【0029】評価結果 図3および図4はそれぞれ上記実施例および上記比較例
の実験結果を示す図であり、シリコン基板上に生成され
たダイヤモンドライクカーボン厚の径方向分布を示して
いる。図3に示すように、上記実施例では、直径8cm
のシリコン基板の径方向における膜厚の分布幅は±10
%であり、シリコン基板の表面全体に亘って略均一な膜
厚のダイヤモンドライクカーボン膜を生成することがで
きた。これに対して、上記比較例では、図4に示すよう
に、直径8cmのシリコン基板の径方向における膜厚の
分布幅は±25%であり、シリコン基板の表面全体に亘
って膜厚にかなりばらつきのあるダイヤモンドライクカ
ーボン膜しか生成することができなかった。
Evaluation Results FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the experimental results of the above example and comparative example, respectively, and show the radial distribution of the thickness of diamond-like carbon formed on the silicon substrate. As shown in FIG. 3, in the above embodiment, the diameter is 8 cm.
The distribution width of the film thickness in the radial direction of the silicon substrate is ± 10
%, And a diamond-like carbon film having a substantially uniform thickness over the entire surface of the silicon substrate could be formed. In contrast, in the comparative example, as shown in FIG. 4, the distribution width of the film thickness in the radial direction of the silicon substrate having a diameter of 8 cm is ± 25%, and the film thickness is considerably large over the entire surface of the silicon substrate. Only a diamond-like carbon film with variation could be formed.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラズマ発生用陰極とプラズマ発生用多孔陽極との間に磁
場発生手段を設けるという簡単な構造により、均一な電
流密度を有する大口径の電子ビームを放出することがで
き、このため装置の簡素化および製作の容易化を図るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, a simple structure in which a magnetic field generating means is provided between a cathode for plasma generation and a porous anode for plasma generation makes it possible to provide a large-diameter, uniform current density. An electron beam can be emitted, so that the device can be simplified and its manufacture can be facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電子ビーム源の一実施の形態を備
えた電子ビーム励起プラズマ発生装置を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an electron beam excited plasma generator provided with an embodiment of an electron beam source according to the present invention.

【図2】図1に示す電子ビーム源で用いられる永久磁石
を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing a permanent magnet used in the electron beam source shown in FIG.

【図3】図1および図2に示す電子ビーム源によりシリ
コン基板上にダイヤモンドライクカーボン膜を生成した
場合の膜厚の径方向分布を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a radial distribution of film thickness when a diamond-like carbon film is formed on a silicon substrate by the electron beam source shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】従来の電子ビーム源によりシリコン基板上にダ
イヤモンドライクカーボン膜を生成した場合の膜厚の径
方向分布を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a radial distribution of film thickness when a diamond-like carbon film is formed on a silicon substrate by a conventional electron beam source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ発生用陰極 2 補助陽極 2a 貫通孔 3 プラズマ発生用多孔陽極 3a 貫通孔 4 電子加速用多孔電極 4a 貫通孔 7 試料 8 永久磁石 10 電子ビーム励起プラズマ発生装置 11 加熱電源 12 放電電源 13 加速電源 14,15 抵抗 SW スイッチング素子 REFERENCE SIGNS LIST 1 cathode for plasma generation 2 auxiliary anode 2 a through hole 3 porous anode for plasma 3 a through hole 4 porous electrode for electron acceleration 4 a through hole 7 sample 8 permanent magnet 10 electron beam excited plasma generator 11 heating power supply 12 discharge power supply 13 acceleration power supply 14,15 resistance SW switching element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多 田 重 和 埼玉県上福岡市霞ヶ丘1−4 コンフォー ル霞ヶ丘13号棟1105号 (72)発明者 坂 本 雄 一 東京都杉並区成田東5−1−34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shigekazu Tada 1-4, Kasumigaoka, Kamifukuoka-shi, Saitama Confor Kasumigaoka No. 13, Building 1105 (72) Inventor Yuichi Sakamoto 5-1 Narita Higashi, Suginami-ku, Tokyo −34

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プラズマ発生用陰極と、 前記プラズマ発生用陰極との間でプラズマを発生させる
とともに発生したプラズマ中の電子を透過させるための
複数の貫通孔を有するプラズマ発生用多孔陽極と、 前記プラズマ発生用陰極と前記プラズマ発生用多孔陽極
との間に設けられ前記プラズマ中の電子の流れを径方向
に広げるよう所定の磁場を発生する磁場発生手段とを備
えたことを特徴とする電子ビーム源。
A plasma generating cathode; a plasma generating porous anode having a plurality of through holes for generating plasma between the plasma generating cathode and transmitting electrons in the generated plasma; An electron beam provided between the cathode for plasma generation and the porous anode for plasma generation, and magnetic field generating means for generating a predetermined magnetic field so as to radially expand the flow of electrons in the plasma. source.
【請求項2】前記磁場発生手段は前記プラズマ中の電子
の流れに対して略直交する方向に放射状に延びる磁場を
発生することを特徴とする請求項1記載の電子ビーム
源。
2. An electron beam source according to claim 1, wherein said magnetic field generating means generates a magnetic field radially extending in a direction substantially perpendicular to the flow of electrons in said plasma.
【請求項3】前記磁場発生手段は永久磁石からなること
を特徴とする請求項1または2記載の電子ビーム源。
3. An electron beam source according to claim 1, wherein said magnetic field generating means comprises a permanent magnet.
【請求項4】前記永久磁石は前記プラズマ中の電子の流
れの中心軸のまわりに延びる環状部材からなり、この環
状部材の内周面および外周面がそれぞれ異なる磁極をな
していることを特徴とする請求項3記載の電子ビーム
源。
4. The permanent magnet comprises an annular member extending around a central axis of the flow of electrons in the plasma, wherein an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the annular member have different magnetic poles. The electron beam source according to claim 3.
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