JP2000294158A - イオン発生方法およびイオン源 - Google Patents
イオン発生方法およびイオン源Info
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- JP2000294158A JP2000294158A JP11101905A JP10190599A JP2000294158A JP 2000294158 A JP2000294158 A JP 2000294158A JP 11101905 A JP11101905 A JP 11101905A JP 10190599 A JP10190599 A JP 10190599A JP 2000294158 A JP2000294158 A JP 2000294158A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】引出電極部から不純物が飛び出すのを抑制し得
るイオン源を提供する。 【解決手段】筒状体２の一端側壁体部２ａに放電用ガス
Ｇの供給口３を形成し、この筒状体２内の一端側に電子
放出部が配置されて電子を発生させる電子発生室６を形
成するとともに、筒状体２内の中央から他端側に向かっ
て電子発生室６に連通するプラズマ発生用のプラズマ発
生室７を形成し、筒状体２の他端側壁体部２ｂにイオン
の引出口８を形成し、筒状体２内のプラズマ発生室７の
周囲に、イオン反発用およびイオン放電用の第１および
第２永久磁石１１Ａ，１１Ｂおよび第３永久磁石１２を
配置し、引出口８の外側に、イオンを集束させる集束電
極部９およびイオンを引き出す引出電極部１０を配置し
たものである。
るイオン源を提供する。 【解決手段】筒状体２の一端側壁体部２ａに放電用ガス
Ｇの供給口３を形成し、この筒状体２内の一端側に電子
放出部が配置されて電子を発生させる電子発生室６を形
成するとともに、筒状体２内の中央から他端側に向かっ
て電子発生室６に連通するプラズマ発生用のプラズマ発
生室７を形成し、筒状体２の他端側壁体部２ｂにイオン
の引出口８を形成し、筒状体２内のプラズマ発生室７の
周囲に、イオン反発用およびイオン放電用の第１および
第２永久磁石１１Ａ，１１Ｂおよび第３永久磁石１２を
配置し、引出口８の外側に、イオンを集束させる集束電
極部９およびイオンを引き出す引出電極部１０を配置し
たものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン発生方法お
よびイオン源に関するものである。
よびイオン源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、各種の研究開発分野、製造分野、
例えばコンピュータのメモリなどに使用されるウエハ基
板に原料分子を堆積させる際にプラズマが使用されてい
る。従来、プラズマすなわちイオンビームを発生させる
ためのイオン源は、図３に示すように、電子放出部（図
示せず）を有する陰極５１と陽極５２とが配置されると
ともにガス供給口５３から放電用ガスＧが供給されてイ
オンを発生するプラズマ発生室５４を有し、かつこのプ
ラズマ発生室５４の外周部に永久磁石５５が配置された
筒状体５６と、この筒状体５６の引出口に設けられたイ
オン引出し用の引出電極部５７および加速電極部５８と
から構成されており、またこの引出電極部５７および加
速電極部５８は、薄板に非常に小さい穴部が多数形成さ
れたものが、２枚並列に配置されることにより構成され
ていた。
例えばコンピュータのメモリなどに使用されるウエハ基
板に原料分子を堆積させる際にプラズマが使用されてい
る。従来、プラズマすなわちイオンビームを発生させる
ためのイオン源は、図３に示すように、電子放出部（図
示せず）を有する陰極５１と陽極５２とが配置されると
ともにガス供給口５３から放電用ガスＧが供給されてイ
オンを発生するプラズマ発生室５４を有し、かつこのプ
ラズマ発生室５４の外周部に永久磁石５５が配置された
筒状体５６と、この筒状体５６の引出口に設けられたイ
オン引出し用の引出電極部５７および加速電極部５８と
から構成されており、またこの引出電極部５７および加
速電極部５８は、薄板に非常に小さい穴部が多数形成さ
れたものが、２枚並列に配置されることにより構成され
ていた。
【０００３】上記構成において、高真空下でプラズマ発
生室５４内の電子放出部が加熱されるとともに陰極５１
と陽極５２との間に所定の高電圧が印加された状態で、
ガス供給口５３から放電用ガス（例えば、アルゴンガ
ス）が供給されると、ガスが電離してイオンが発生し、
プラズマ状態となる。このプラズマ状態のイオンが引出
電極部５７により、引出口から引き出されるとともに加
速電極部５８により加速されて、導出用通路部５９から
ターゲット６０に導かれる。
生室５４内の電子放出部が加熱されるとともに陰極５１
と陽極５２との間に所定の高電圧が印加された状態で、
ガス供給口５３から放電用ガス（例えば、アルゴンガ
ス）が供給されると、ガスが電離してイオンが発生し、
プラズマ状態となる。このプラズマ状態のイオンが引出
電極部５７により、引出口から引き出されるとともに加
速電極部５８により加速されて、導出用通路部５９から
ターゲット６０に導かれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、電極
部５７，５８として、薄板に非常に小さい穴部が多数形
成されたものが使用されて、多くのイオンが効率よく大
面積で引き出されている。しかし、イオンの引き出し時
に、電極部を強烈にスパッタリングして電極部の構成物
質をイオン化させるため、本来のイオンビームの純度を
低下させているという問題があった。
部５７，５８として、薄板に非常に小さい穴部が多数形
成されたものが使用されて、多くのイオンが効率よく大
面積で引き出されている。しかし、イオンの引き出し時
に、電極部を強烈にスパッタリングして電極部の構成物
質をイオン化させるため、本来のイオンビームの純度を
低下させているという問題があった。
【０００５】そこで、本発明は、電極部から不純物が飛
び出すのを抑制し得るイオン発生方法およびイオン源を
提供することを目的とする。
び出すのを抑制し得るイオン発生方法およびイオン源を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のイオン発生方法は、円柱状空間部の一端側
に設けられた電子放出部から放出された電子を放電用ガ
スに当ててプラズマを発生させるとともに、周囲に配置
された磁石体によりイオンを円柱状空間部の中心側に反
発させ、上記円柱状空間部の他端側に設けられた引出口
からイオンを引き出す際に、この引出口の外側に配置さ
れた集束電極部の電界によりイオンを集束させるととも
に、この集束電極部の外側に配置された引出電極部の電
界によりイオンを引き出す方法である。
に、本発明のイオン発生方法は、円柱状空間部の一端側
に設けられた電子放出部から放出された電子を放電用ガ
スに当ててプラズマを発生させるとともに、周囲に配置
された磁石体によりイオンを円柱状空間部の中心側に反
発させ、上記円柱状空間部の他端側に設けられた引出口
からイオンを引き出す際に、この引出口の外側に配置さ
れた集束電極部の電界によりイオンを集束させるととも
に、この集束電極部の外側に配置された引出電極部の電
界によりイオンを引き出す方法である。
【０００７】また、本発明のイオン源は、筒状体の一端
側壁体部に放電用ガスの供給口を形成し、この筒状体内
の一端側に電子放出部が配置されて電子を発生させる電
子発生室を形成するとともに、筒状体内の中央から他端
側に向かって上記電子発生室に連通するプラズマ発生用
のプラズマ発生室を形成し、上記筒状体の他端側壁体部
にイオンの引出口を形成し、上記筒状体内のプラズマ発
生室の周囲に、イオン反発用およびイオン攪拌用の磁石
体を配置し、上記引出口の外側に、イオンを集束させる
集束電極部およびイオンを引き出す引出電極部を配置し
たものである。
側壁体部に放電用ガスの供給口を形成し、この筒状体内
の一端側に電子放出部が配置されて電子を発生させる電
子発生室を形成するとともに、筒状体内の中央から他端
側に向かって上記電子発生室に連通するプラズマ発生用
のプラズマ発生室を形成し、上記筒状体の他端側壁体部
にイオンの引出口を形成し、上記筒状体内のプラズマ発
生室の周囲に、イオン反発用およびイオン攪拌用の磁石
体を配置し、上記引出口の外側に、イオンを集束させる
集束電極部およびイオンを引き出す引出電極部を配置し
たものである。
【０００８】上記イオン発生方法およびイオン源の構成
によると、プラズマ発生室にて発生されたイオンを引出
電極部で引き出す際に、その手前に、集束電極部を配置
するようにしたので、イオンは両電極部に形成された穴
部を通過する際に、中央に集められるため、イオンが各
電極部に衝突するのを防止することができる。
によると、プラズマ発生室にて発生されたイオンを引出
電極部で引き出す際に、その手前に、集束電極部を配置
するようにしたので、イオンは両電極部に形成された穴
部を通過する際に、中央に集められるため、イオンが各
電極部に衝突するのを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
るイオン発生方法およびイオン源を、図１および図２に
基づき説明する。本実施の形態に係るイオン源は、主と
して、電子を発生させる電子発生部、プラズマを発生さ
せるプラズマ発生部が設けられた筒状体、並びに筒状体
のイオン引出側に設けられた集束電極部および引出電極
部により構成されている。
るイオン発生方法およびイオン源を、図１および図２に
基づき説明する。本実施の形態に係るイオン源は、主と
して、電子を発生させる電子発生部、プラズマを発生さ
せるプラズマ発生部が設けられた筒状体、並びに筒状体
のイオン引出側に設けられた集束電極部および引出電極
部により構成されている。
【００１０】以下、このイオン源について詳しく説明す
る。すなわち、図１に示すように、イオン源１の本体部
である筒状体２の一端側壁体部２ａには放電用ガス（例
えば、アルゴンガス）Ｇの供給口３が形成されるととも
に、筒状体２の一端側の内部には、電子放出部（図示せ
ず）が設けられたカソード４とアノード５とが配置され
て電子が発生される電子発生室（小径の円柱状空間部に
より構成されている）６が形成され、さらに筒状体２の
中央から他端側に向かってプラズマ発生室（大径の円柱
状空間部により構成されている）７が形成されている。
る。すなわち、図１に示すように、イオン源１の本体部
である筒状体２の一端側壁体部２ａには放電用ガス（例
えば、アルゴンガス）Ｇの供給口３が形成されるととも
に、筒状体２の一端側の内部には、電子放出部（図示せ
ず）が設けられたカソード４とアノード５とが配置され
て電子が発生される電子発生室（小径の円柱状空間部に
より構成されている）６が形成され、さらに筒状体２の
中央から他端側に向かってプラズマ発生室（大径の円柱
状空間部により構成されている）７が形成されている。
【００１１】また、上記筒状体２の他端側壁体部２ｂに
は、イオンを引き出すための所定径（数十ミリ、より具
体的には、直径が２４ミリ程度）の円形のイオン引出口
８が形成され、さらにこの引出口８の外側には、イオン
を集束させるための集束電極部９およびイオンを引き出
すための引出電極部１０が並置されるとともに、これら
各電極部９，１０には、数ｋＶ（好ましくは２ｋＶ）の
電圧が印加される。
は、イオンを引き出すための所定径（数十ミリ、より具
体的には、直径が２４ミリ程度）の円形のイオン引出口
８が形成され、さらにこの引出口８の外側には、イオン
を集束させるための集束電極部９およびイオンを引き出
すための引出電極部１０が並置されるとともに、これら
各電極部９，１０には、数ｋＶ（好ましくは２ｋＶ）の
電圧が印加される。
【００１２】上記電子発生室６に対応する筒状体２の外
周部およびプラズマ発生室７の引出口寄り位置での筒状
体２の外周部には、それぞれイオンを中央に反発させる
（磁気ミラーともいう）と同時にスピン運動をさせる第
１永久磁石（磁石体）１１Ａおよび磁気ミラー用の第２
永久磁石（磁石体）１１Ｂが環状に配置され、またこれ
ら両永久磁石１１Ａ，１１Ｂ間の筒状体２の外周部に
は、ペニング放電用の第３永久磁石（磁石体）１２が環
状に配置されている。
周部およびプラズマ発生室７の引出口寄り位置での筒状
体２の外周部には、それぞれイオンを中央に反発させる
（磁気ミラーともいう）と同時にスピン運動をさせる第
１永久磁石（磁石体）１１Ａおよび磁気ミラー用の第２
永久磁石（磁石体）１１Ｂが環状に配置され、またこれ
ら両永久磁石１１Ａ，１１Ｂ間の筒状体２の外周部に
は、ペニング放電用の第３永久磁石（磁石体）１２が環
状に配置されている。
【００１３】そして、上記集束電極部９は、例えばステ
ンレス製の薄板に所定径（例えば、直径が１〜５ミリ程
度）の穴部２１ａが複数個形成されたものであり、また
上記引出電極部１０は、やはりステンレス製の薄板に所
定径（例えば、直径が１〜５ミリ程度）の穴部２２ａ，
２３ａが複数個づつ形成されるとともに互いに並置され
た第１および第２引出電極２２，２３により構成されて
いる。そして、上記集束電極２１寄りの第１引出電極２
２はアースされ、また集束電極２１には＋２ｋＶが印加
されるとともに他方の第２引出電極２３には、−２ｋＶ
が印加される。なお、上記各電極２１〜２３に形成され
る穴部２１ａ〜２３ａの大きさは、引出口８から離れる
につれて、少しづつ大きくなるようにされている。
ンレス製の薄板に所定径（例えば、直径が１〜５ミリ程
度）の穴部２１ａが複数個形成されたものであり、また
上記引出電極部１０は、やはりステンレス製の薄板に所
定径（例えば、直径が１〜５ミリ程度）の穴部２２ａ，
２３ａが複数個づつ形成されるとともに互いに並置され
た第１および第２引出電極２２，２３により構成されて
いる。そして、上記集束電極２１寄りの第１引出電極２
２はアースされ、また集束電極２１には＋２ｋＶが印加
されるとともに他方の第２引出電極２３には、−２ｋＶ
が印加される。なお、上記各電極２１〜２３に形成され
る穴部２１ａ〜２３ａの大きさは、引出口８から離れる
につれて、少しづつ大きくなるようにされている。
【００１４】上記構成において、電子発生室６にて発生
された電子は、供給口３から供給された放電用ガスＧと
一緒にプラズマ発生室７に移動し、ここで電子の衝突に
より正および負の荷電粒子並びに中性の粒子が発生し
て、プラズマ状態が得られる。なお、電子発生室６内に
おいても、一部プラズマ状態は発生する。プラズマ発生
室７等で発生したイオンは、第１および第２永久磁石１
１Ａ，１１Ｂにより、筒状体２のプラズマ発生室７の中
央部に反発されて、イオンが筒状体２の内壁面に衝突す
るのが防止されるとともに、第３永久磁石１２により放
電が行われる。
された電子は、供給口３から供給された放電用ガスＧと
一緒にプラズマ発生室７に移動し、ここで電子の衝突に
より正および負の荷電粒子並びに中性の粒子が発生し
て、プラズマ状態が得られる。なお、電子発生室６内に
おいても、一部プラズマ状態は発生する。プラズマ発生
室７等で発生したイオンは、第１および第２永久磁石１
１Ａ，１１Ｂにより、筒状体２のプラズマ発生室７の中
央部に反発されて、イオンが筒状体２の内壁面に衝突す
るのが防止されるとともに、第３永久磁石１２により放
電が行われる。
【００１５】このイオンは、引出口８から出る際に、そ
の周囲に配置された集束電極部９により集束され、さら
にこの集束されたイオンビームは引出電極部１０にて加
速されて引き出される。このように、プラズマ発生室７
で発生したイオンは、引出口８から引き出される際に、
集束電極部９の箇所にて発生される電界により、穴部２
１ａの中央に寄せられ、したがって後方の引出電極２
２，２３の穴部２２ａ，２３ａについても、内壁面に衝
突するのが阻止されて、不純物が発生するのが抑制され
る。
の周囲に配置された集束電極部９により集束され、さら
にこの集束されたイオンビームは引出電極部１０にて加
速されて引き出される。このように、プラズマ発生室７
で発生したイオンは、引出口８から引き出される際に、
集束電極部９の箇所にて発生される電界により、穴部２
１ａの中央に寄せられ、したがって後方の引出電極２
２，２３の穴部２２ａ，２３ａについても、内壁面に衝
突するのが阻止されて、不純物が発生するのが抑制され
る。
【００１６】ここで、引出口８から引き出されるイオン
に、集束電極部９および引出電極部１０により、上述し
た電界を与えた場合のイオン軌跡Ｔを示すと図２のよう
になる。この図２から、プラズマ発生室７から引き出さ
れるイオンが、各電極２１〜２３に衝突していないのが
よく分かる。
に、集束電極部９および引出電極部１０により、上述し
た電界を与えた場合のイオン軌跡Ｔを示すと図２のよう
になる。この図２から、プラズマ発生室７から引き出さ
れるイオンが、各電極２１〜２３に衝突していないのが
よく分かる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明のイオン発生方法お
よびイオン源の構成によると、プラズマ発生室にて発生
されたイオンを引出電極部で引き出す際に、その手前
に、集束電極部を配置するようにしたので、イオンは両
電極部を通過する際に、中央に集められるため、イオン
が各電極部に衝突するのを防止することができ、したが
って純度の高いイオンビームを得ることができる。
よびイオン源の構成によると、プラズマ発生室にて発生
されたイオンを引出電極部で引き出す際に、その手前
に、集束電極部を配置するようにしたので、イオンは両
電極部を通過する際に、中央に集められるため、イオン
が各電極部に衝突するのを防止することができ、したが
って純度の高いイオンビームを得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態におけるイオン源の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】同イオン源からのイオンビームの引出し状態を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図３】従来例のイオン源の構成を示す断面図である。
１ イオン源 ２ 筒状体 ３ 供給口 ４ カソード ５ アノード ６ 電子発生室 ７ プラズマ発生室 ８ イオン引出口 ９ 集束電極部 １０ 引出電極部 １１Ａ 第１永久磁石 １１Ｂ 第２永久磁石 １２ 第３永久磁石 ２１ 集束電極 ２１ａ 穴部 ２２ 第１引出電極 ２２ａ 穴部 ２３ 第２引出電極 ２３ａ 穴部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡庭 脩 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小村 明夫 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 5C030 DD03 DD04 DD05 DE04 DE07 DG09
Claims (4)
- 【請求項１】円柱状空間部の一端側に設けられた電子放
出部から放出された電子を放電用ガスに当ててプラズマ
を発生させるとともに、周囲に配置された磁石体により
イオンを円柱状空間部の中心側に反発させ、上記円柱状
空間部の他端側に設けられた引出口からイオンを引き出
す際に、この引出口の外側に配置された集束電極部の電
界によりイオンを集束させるとともに、この集束電極部
の外側に配置された引出電極部の電界によりイオンを引
き出すことを特徴とするイオン発生方法。 - 【請求項２】集束電極部および引出電極部に、数ｋＶの
電圧をそれぞれ印加することを特徴とする請求項１記載
のイオン発生方法。 - 【請求項３】筒状体の一端側壁体部に放電用ガスの供給
口を形成し、この筒状体内の一端側に電子放出部が配置
されて電子を発生させる電子発生室を形成するととも
に、筒状体内の中央から他端側に向かって上記電子発生
室に連通するプラズマ発生用のプラズマ発生室を形成
し、上記筒状体の他端側壁体部にイオンの引出口を形成
し、上記筒状体内のプラズマ発生室の周囲に、イオン反
発用およびイオン攪拌用の磁石体を配置し、上記引出口
の外側に、イオンを集束させる集束電極部およびイオン
を引き出す引出電極部を配置したことを特徴とするイオ
ン源。 - 【請求項４】集束電極部および引出電極部に、数ｋＶの
電圧をそれぞれ印加したことを特徴とする請求項３記載
のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101905A JP2000294158A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | イオン発生方法およびイオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11101905A JP2000294158A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | イオン発生方法およびイオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294158A true JP2000294158A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14312932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11101905A Pending JP2000294158A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | イオン発生方法およびイオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294158A (ja) |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP11101905A patent/JP2000294158A/ja active Pending
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060329 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20060329 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090401 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090421 |
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| A02 | Decision of refusal |
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