JP2001239153A - Ion generator and film making apparatus - Google Patents

Ion generator and film making apparatus

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JP2001239153A
JP2001239153A JP2000056242A JP2000056242A JP2001239153A JP 2001239153 A JP2001239153 A JP 2001239153A JP 2000056242 A JP2000056242 A JP 2000056242A JP 2000056242 A JP2000056242 A JP 2000056242A JP 2001239153 A JP2001239153 A JP 2001239153A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film making apparatus which can make a uniform film at a high speed. SOLUTION: Since a pressure gradient type plasma gun for generating plasma by a direct current arc discharge is used as a plasma gun 10, the plasma of a high ionization percentage can be generated. Since a cusp magnetic field is formed by a pair of coils 18, 24, a high density Ar ion beam IB can be obtained. Since a treatment chamber 30 can be held in a high vacuum state, no carrier gas is supplied to the periphery of a substrate WA so that the periphery of the substrate WA can be kept clean. In this way, a wiring film of a desired thickness with reduced impurities can be formed promptly and uniformly on the substrate WA.

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、簡易な機構によっ
て高密度で均一なイオンを大面積に供給することができ
るイオン発生装置、及びこれを用いた成膜装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has an object to provide an ion generator capable of supplying high-density and uniform ions over a large area by a simple mechanism, and a film forming apparatus using the same. .

【0002】[0002]

【従来の技術】加速器等に組み込まれるイオン源とし
て、例えばデュオプラズマトロンが知られている。この
デュオプラズマトロンでは、カソード・アノード間にソ
ースガスを導入しつつカソードから熱電子を放出させて
プラズマ放電を生じさせる。生じたプラズマは、円筒状
の磁界に閉じ込められてアノードの開口に供給される。
プラズマ中のイオンは、アノードの開口を通過した後、
適当に設けた電極によって引出されて加速され、このイ
オン源から出射する。
2. Description of the Related Art As an ion source incorporated in an accelerator or the like, for example, a duoplasmatron is known. In this duoplasmatron, plasma discharge is generated by emitting thermoelectrons from the cathode while introducing a source gas between the cathode and the anode. The generated plasma is confined in a cylindrical magnetic field and supplied to the opening of the anode.
After the ions in the plasma pass through the anode opening,
It is extracted by suitably provided electrodes, accelerated, and emitted from this ion source.

【0003】また、成膜用のイオン源として、マイクロ
波励起型のものが知られている。このようなマイクロ波
励起イオン源では、適当な磁場を形成したプラズマチャ
ンバ中にソースガスを導入しつつこのプラズマチャンバ
中に石英窓を介してマイクロ波を照射することにより、
効率よくプラズマを発生させる。プラズマ中のイオン
は、適当に設けたハニカム状の電極によって引出されて
加速され、このイオン源から出射する。
A microwave excitation type ion source is known as an ion source for film formation. In such a microwave-excited ion source, by irradiating a microwave through a quartz window while introducing a source gas into a plasma chamber in which an appropriate magnetic field is formed,
Generates plasma efficiently. The ions in the plasma are extracted and accelerated by appropriately provided honeycomb-shaped electrodes, and are emitted from the ion source.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、デュオプラズ
マトロンは、加速器用などのため、低エミッタンスイオ
ン源であり、イオンを大面積に亘って均一に供給するこ
とができない。
However, a duoplasmatron is a low emittance ion source for an accelerator or the like, and cannot supply ions uniformly over a large area.

【0005】また、マイクロ波励起イオン源では、マイ
クロ波によるイオン化率に限界があり、高密度で均一な
イオンを大面積に亘って供給するには装置が大型化す
る。
[0005] Further, in a microwave-excited ion source, there is a limit to the ionization rate due to microwaves, and the apparatus becomes large-sized to supply high-density and uniform ions over a large area.

【0006】そこで、本発明は、簡易な機構によって高
密度で均一なイオンを大面積に亘って供給することがで
きるイオン発生装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ion generator capable of supplying high-density and uniform ions over a large area by a simple mechanism.

【0007】さらに、本発明は、上記のようなイオン発
生装置を利用して、高速で均一な成膜を可能にする成膜
装置を提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a film forming apparatus which enables uniform film formation at high speed by utilizing the above-described ion generator.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1のイオン発生装置は、アーク放電によ
ってプラズマを発生させるプラズマガンと、プラズマガ
ンからのプラズマの出射口に対向する所定領域にカスプ
磁場を形成する磁場形成手段と、出射口に対向して配置
され、所定領域にあるプラズマ中から電子を吸引して分
離する分離電極(すなわち陽極)と、分離電極よりもプ
ラズマの射出方向側に配置され、所定領域にあるプラズ
マ中からプラスイオンを引出す引出電極とを備える。
In order to solve the above-mentioned problems, a first ion generating apparatus of the present invention comprises a plasma gun for generating plasma by arc discharge, and a plasma gun for generating plasma by arc discharge. A magnetic field forming means for forming a cusp magnetic field in a region, a separation electrode (ie, an anode) arranged opposite to the emission port to attract and separate electrons from plasma in a predetermined region, and to emit plasma more than the separation electrode And an extraction electrode that is disposed on the direction side and extracts positive ions from plasma in a predetermined region.

【0009】上記装置では、アーク放電によってプラズ
マを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易な機構
によって多量のプラズマを連続的に安定して発生させる
ことができ、磁場に沿って効率良くイオンを大面積に広
げて分布させることができる。また、磁場形成手段がプ
ラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所定領域
にカスプ磁場を形成するので、発生したプラズマを所定
領域に効率的に閉じ込めることができる。この際、分離
電極によって所定領域のカスプ磁場から電子を効率的に
取り除くとともに、引出電極によって所定領域のカスプ
磁場からプラスイオンを効率的に取り出すことができる
ので、多量のプラスイオンを抽出することができる。な
お、プラズマガンとして、好適には、直流アーク放電を
利用した圧力勾配型のガンを用いることができる。
In the above apparatus, a plasma gun for generating plasma by arc discharge is used, so that a large amount of plasma can be continuously and stably generated by a simple mechanism, and ions can be efficiently generated in a large area along a magnetic field. Can be spread out and distributed. Further, since the magnetic field forming means forms the cusp magnetic field in a predetermined region facing the exit of the plasma from the plasma gun, the generated plasma can be efficiently confined in the predetermined region. At this time, electrons can be efficiently removed from the cusp magnetic field in the predetermined area by the separation electrode, and positive ions can be efficiently extracted from the cusp magnetic field in the predetermined area by the extraction electrode, so that a large amount of positive ions can be extracted. it can. Note that, as the plasma gun, a pressure gradient gun using a DC arc discharge can be preferably used.

【0010】また、上記装置の好ましい態様によれば、
磁場形成手段が、所定領域を挟んでプラズマの射出方向
の前後に対向して配置された一対の円形コイルからな
り、カスプ磁場が、一対の円形コイルの中心軸の回りに
回転対称な紡錘形である。
Further, according to a preferred embodiment of the above device,
The magnetic field forming means is composed of a pair of circular coils arranged opposite to each other in the plasma emission direction with a predetermined region interposed therebetween, and the cusp magnetic field is a spindle shape rotationally symmetric about the central axis of the pair of circular coils. .

【0011】上記装置では、一対の円形コイルによって
プラズマの出射口に対向する紡錘状のカスプ磁場が形成
されるので、簡易かつ効率的にプラズマを閉じ込めるこ
とができ、プラスイオンを効率的に引き出せる。
[0011] In the above apparatus, since a spindle-shaped cusp magnetic field facing the plasma emission port is formed by the pair of circular coils, the plasma can be confined simply and efficiently, and positive ions can be efficiently extracted.

【0012】また、本発明の第2のイオン発生装置は、
アーク放電によってプラズマを発生させるプラズマガン
と、プラズマガンの出射口に対向して配置され、出射口
に対向する所定領域にあるプラズマ中から電子を吸引し
て分離する分離電極と、分離電極よりもプラズマの射出
方向側に配置され、所定領域にあるプラズマ中からプラ
スイオンを引出す引出電極と、遮蔽部及び通過部からな
るセクタを移動させることにより、所定領域中にあるプ
ラスイオンが引出電極に引出されるタイミングを調節す
るチョッパとを備える。
[0012] The second ion generator of the present invention comprises:
A plasma gun that generates plasma by arc discharge, a separation electrode that is disposed to face an emission port of the plasma gun, and that attracts and separates electrons from plasma in a predetermined region facing the emission port, An extraction electrode that is arranged on the plasma emission direction side and extracts positive ions from the plasma in a predetermined area and a sector including a shielding part and a passing part are moved to extract positive ions in the predetermined area to the extraction electrode. And a chopper for adjusting the timing to be performed.

【0013】上記装置では、アーク放電によってプラズ
マを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易な機構
によって多量のプラズマ延いては多量のプラスイオンを
連続的に安定して発生させることができる。また、上記
装置では、チョッパが所定領域中にあるプラスイオンが
引出電極に引出されるタイミングを調節するので、所望
のタイミングでプラスイオンを出射させることができ
る。例えばチョッパのセクタを一定周期で動作させるこ
とにより、周期パルスとして出射するプラスイオンを得
ることができ、加速電極に引き出されたパルス的なイオ
ンと同期する様に交流の引出し電場を印加することによ
り、効率的にパルス状イオン電流を得ることができる。
なお、プラズマガンとして、好適には、直流アーク放電
を利用した圧力勾配型のガンを用いることができる。
In the above apparatus, a plasma gun for generating plasma by arc discharge is used, so that a large amount of plasma and a large amount of positive ions can be continuously and stably generated by a simple mechanism. Further, in the above device, the chopper adjusts the timing at which the positive ions in the predetermined region are extracted to the extraction electrode, so that the positive ions can be emitted at a desired timing. For example, by operating a chopper sector at a constant cycle, positive ions emitted as periodic pulses can be obtained, and by applying an AC extraction electric field so as to synchronize with the pulsed ions extracted to the acceleration electrode. Thus, a pulsed ion current can be efficiently obtained.
Note that, as the plasma gun, a pressure gradient gun using a DC arc discharge can be preferably used.

【0014】また、本発明の成膜装置は、上記第1及び
第2のイオン発生装置と、成膜材料で形成されたターゲ
ットを、イオン発生装置から出射したプラスイオンが入
射する位置に支持するターゲット支持部材と、成膜対象
である基板を、ターゲットに入射するプラスイオンを遮
らない状態でこのターゲットに対向する位置に支持する
基板支持部材とを備える。
Further, the film forming apparatus of the present invention supports the first and second ion generators and a target formed of a film forming material at a position where positive ions emitted from the ion generator are incident. A target support member and a substrate support member for supporting a substrate on which a film is to be formed at a position opposed to the target without blocking positive ions incident on the target.

【0015】上記装置では、上記第1及び第2のイオン
発生装置を用いるので、多量のプラスイオンを連続的に
安定して発生させることができ、ターゲットを安定して
然も迅速にスパッタすることができる。よって、簡易な
機構によって基板上に迅速かつ均一に成膜を行うことが
できる。
In the above apparatus, since the first and second ion generators are used, a large amount of positive ions can be continuously and stably generated, and the target can be sputtered stably and quickly. Can be. Therefore, a film can be quickly and uniformly formed on a substrate by a simple mechanism.

【0016】なお、上記のようなイオン発生装置を成膜
に利用することにより、プラズマによって基板にダメー
ジが発生することを防止でき、基板周辺の真空度を高め
て残留ガスの影響を低減することができる。さらに、タ
ーゲットの局部的侵食やターゲット周辺でのアーク発生
を簡易に防止でき、スパッタするターゲットの材料も問
わない。さらに、プラスイオンのビームエネルギーや照
射領域を厳密に制御することができるので、成膜の制御
性を高めることができる。
By utilizing the above-described ion generator for film formation, it is possible to prevent the substrate from being damaged by plasma, and to increase the degree of vacuum around the substrate to reduce the influence of residual gas. Can be. Further, local erosion of the target and generation of an arc around the target can be easily prevented, and the target material to be sputtered does not matter. Further, since the beam energy and the irradiation area of the positive ions can be strictly controlled, the controllability of film formation can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下、本発明の
第1実施形態に係るイオン発生装置を組み込んだ成膜装
置について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a film forming apparatus incorporating an ion generator according to a first embodiment of the present invention will be described.

【0018】図1は、成膜装置の全体構造を概略的に説
明する図である。この成膜装置は、高いイオン化率を有
するプラズマを発生するプラズマガン10と、プラズマ
ガン10から出射したプラズマからプラスイオンを分離
して所望のエネルギー及び密度分布のビームとして出射
するイオンビーム形成部20と、イオンビーム形成部2
0からのイオンビームを利用してスパッタ成膜を行うた
めの処理室30とを備える。ここで、プラズマガン10
とイオンビーム形成部20とは、イオン発生装置を構成
する。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the overall structure of a film forming apparatus. The film forming apparatus includes a plasma gun 10 that generates plasma having a high ionization rate, and an ion beam forming unit 20 that separates positive ions from the plasma emitted from the plasma gun 10 and emits the ions as a beam having a desired energy and density distribution. And the ion beam forming unit 2
A processing chamber 30 for performing sputtering film formation using an ion beam from 0 is provided. Here, the plasma gun 10
And the ion beam forming unit 20 constitute an ion generator.

【0019】プラズマガン10は、プラズマビームPB
を発生する圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体
部分は、イオンビーム形成部20の側壁に設けられた筒
状部21に装着されている。この本体部分は、陰極11
によって一端が閉塞されたガラス管12からなる。ガラ
ス管12内には、モリブデンMoで形成された円筒13
が陰極11に固定されて同心状に配置されており、この
円筒13内には、LaB6で形成された円盤14とタン
タルTaで形成されたパイプ15とが内蔵されている。
ガラス管12の両端部のうち陰極11とは反対側の端部
と、筒状部21の端部との間には、第1及び第2中間電
極16、17が同心状に直列に配置されている。一方の
第1中間電極16内には、プラズマビームPBを収束す
るための環状永久磁石16aが内蔵されている。第2中
間電極17内にも、プラズマビームPBを収束するため
の環状の電磁石コイル17aが内蔵されている。なお、
筒状部21の周囲には、陰極11側で発生して第1及び
第2中間電極16、17まで引き出されたプラズマビー
ムPBをイオンビーム形成部20に導く環状のステアリ
ングコイル18が設けられている。
The plasma gun 10 has a plasma beam PB
This is a pressure gradient type plasma gun that generates a pressure gradient, and its main body is mounted on a cylindrical portion 21 provided on a side wall of the ion beam forming unit 20. This body part is a cathode 11
The glass tube 12 is closed at one end. In a glass tube 12, a cylinder 13 made of molybdenum Mo is provided.
Are fixed to the cathode 11 and arranged concentrically. Inside the cylinder 13, a disk 14 made of LaB 6 and a pipe 15 made of tantalum Ta are incorporated.
First and second intermediate electrodes 16, 17 are concentrically arranged in series between an end of the glass tube 12 opposite to the cathode 11 and an end of the tubular portion 21. ing. In the first intermediate electrode 16, an annular permanent magnet 16a for converging the plasma beam PB is incorporated. An annular electromagnet coil 17a for converging the plasma beam PB is also built in the second intermediate electrode 17. In addition,
An annular steering coil 18 is provided around the cylindrical portion 21 to guide the plasma beam PB generated on the cathode 11 side and extracted to the first and second intermediate electrodes 16 and 17 to the ion beam forming unit 20. I have.

【0020】プラズマガン10の動作は、ガン駆動装置
41によって制御されている。このガン駆動装置41
は、陰極11への給電をオン・オフしたりこれへの供給
電圧等を調整することができ、さらに第1及び第2中間
電極16、17、電磁石コイル17aへの給電を調整す
る。このようなガン駆動装置41によって、イオンビー
ム形成部20中に供給されるプラズマビームPBの状態
が制御される。なお、このプラズマガン10では、イオ
ン化率の高い直流アーク放電を用いており、キャリアガ
スの10〜数10%をイオン化することができる。
The operation of the plasma gun 10 is controlled by a gun driving device 41. This gun driving device 41
Can turn on / off the power supply to the cathode 11 and adjust the voltage supplied thereto, and further adjust the power supply to the first and second intermediate electrodes 16, 17 and the electromagnet coil 17a. The state of the plasma beam PB supplied into the ion beam forming unit 20 is controlled by such a gun driving device 41. In this plasma gun 10, a DC arc discharge having a high ionization rate is used, and 10 to several tens% of the carrier gas can be ionized.

【0021】プラズマガン10の最も内心側に配置され
るパイプ15は、プラズマビームPBのもととなるAr
等のキャリアガスをプラズマガン10中に導入するため
ものであり、流量制御部42を介してガス供給源43に
接続されている。キャリアガスのプラズマガン10への
供給量は、例えば80SCCM以上とすることができ
る。
A pipe 15 disposed on the innermost side of the plasma gun 10 is provided with an Ar which is a source of the plasma beam PB.
The carrier gas is introduced into the plasma gun 10, and is connected to a gas supply source 43 via a flow control unit 42. The supply amount of the carrier gas to the plasma gun 10 can be, for example, 80 SCCM or more.

【0022】イオンビーム形成部20は、隔壁22a、
22b等に仕切られて、3つのチャンバ23a、23
b、23cに分かれている。各チャンバ23a、23
b、23cは、真空容器となっており、それぞれに排気
ポンプ50が取り付けられて差動排気を可能にしてい
る。すなわち、第1チャンバ23aは、例えば10-1
10 -2Pa程度とすることができ、第2チャンバ23b
は、これに応じて10-3〜10-4Pa程度とすることが
でき、第3チャンバ23cは、さらに10-4〜10-5
a程度とすることができる。つまり、第3チャンバ23
cは、高真空の状態に維持される。
The ion beam forming unit 20 includes a partition 22a,
And divided into three chambers 23a and 23
b and 23c. Each chamber 23a, 23
b and 23c are vacuum vessels, each of which is exhausted.
Pump 50 is installed to enable differential pumping
You. That is, the first chamber 23a is, for example, 10-1~
10 -2Pa and the second chamber 23b
Will respond 10-3-10-FourAbout Pa
And the third chamber 23c has an additional 10-Four-10-FiveP
a. That is, the third chamber 23
c is maintained in a high vacuum state.

【0023】第1チャンバ23aでは、プラズマビーム
PBからイオンビームIBを分離する。このため、第1
チャンバ23aは、プラズマガン10と同軸に形成され
た円形開口25aを有するアノードである陽極25と、
円形開口25aを望むようにプラズマガン10と同軸に
配置された筒状の引出電極26とを有する。さらに、第
1チャンバ23aの周囲には、プラズマガン10に対向
してこれと同軸に環状コイル24が配置されている。つ
まり、陽極25は、環状コイル24とステアリングコイ
ル18との間に挟まれてこれらと同軸に配置されてい
る。
In the first chamber 23a, the ion beam IB is separated from the plasma beam PB. Therefore, the first
The chamber 23a has an anode 25 that is an anode having a circular opening 25a formed coaxially with the plasma gun 10;
It has a cylindrical extraction electrode 26 arranged coaxially with the plasma gun 10 so that the circular opening 25a is desired. Further, an annular coil 24 is disposed around and coaxial with the plasma gun 10 around the first chamber 23a. That is, the anode 25 is interposed between the annular coil 24 and the steering coil 18 so as to be coaxial therewith.

【0024】環状コイル24とステアリングコイル18
は、それぞれ互いに逆向きの磁界を形成することができ
る一対の円形の電磁石コイルであり、プラズマガン10
の正面であって陽極25の円形開口25aの近傍である
所定領域に、磁場形成手段として紡錘状のカスプ磁場を
形成する。プラズマガン10から出射したプラズマビー
ムPBは、両コイル18、24によって形成されたカス
プ磁場に閉じ込められる。このようにカスプ磁場に閉じ
込められたプラズマビームPB中の電子は、カスプ磁場
の磁力線に沿って進み陽極25に引き寄せられる。一
方、プラズマビームPB中のプラスイオン、すなわちA
+イオンは、引出電極26に吸引されて、引出電極2
6のメッシュ電極部26aを通過する。これにより、メ
ッシュ電極部26aの後方にはイオンビームIBが形成
される。
Annular coil 24 and steering coil 18
Are a pair of circular electromagnet coils capable of forming mutually opposite magnetic fields.
A spindle-shaped cusp magnetic field is formed as a magnetic field forming means in a predetermined area near the circular opening 25a of the anode 25 on the front of the anode 25. The plasma beam PB emitted from the plasma gun 10 is confined in the cusp magnetic field formed by the coils 18 and 24. The electrons in the plasma beam PB confined in the cusp magnetic field proceed along the lines of magnetic force of the cusp magnetic field and are attracted to the anode 25. On the other hand, positive ions in the plasma beam PB, that is, A
The r + ions are attracted to the extraction electrode 26 and
6 through the mesh electrode portion 26a. Thereby, an ion beam IB is formed behind the mesh electrode portion 26a.

【0025】分離電極として多量の電子が入射する陽極
25は、大電流によって過熱される。このため、陽極2
5は、タングステンなどの高融点金属を用い、水冷して
保護することとしている。
The anode 25 on which a large amount of electrons enter as a separation electrode is overheated by a large current. Therefore, the anode 2
Reference numeral 5 uses a high melting point metal such as tungsten and is protected by water cooling.

【0026】Arイオンが入射する引出電極26に設け
たメッシュ電極部26aは、高融点金属からなり、陽極
25と絶縁されている。なお、このメッシュ電極部26
aは、ハニカム状あるいは多孔の電極とすることもでき
る。
The mesh electrode portion 26 a provided on the extraction electrode 26 on which Ar ions enter is made of a high melting point metal and is insulated from the anode 25. In addition, this mesh electrode part 26
a may be a honeycomb-shaped or porous electrode.

【0027】図2は、環状コイル24a、24b周辺の
磁界を概念的に説明する断面図である。環状コイル24
a、24bの各部には、これを取り巻くように環状の磁
場が形成される。この結果、両環状コイル24a、24
bの間には、紡錘状のカスプ磁場が形成されることが分
かる。このようなカスプ磁場では、プラズマが閉じ込め
られることになるが、プラズマビームPB中の電子は、
質量が小さく負電荷であるので、磁力線に沿って進み陽
極25に引き寄せられて陽極25の電流となる。カスプ
磁場に入射した一部の電子は直進するが、接地されてい
るかマイナスバイアスが印加された引出電極26によっ
て反射されて結果的には陽極25に捕獲される。一方、
プラズマビームPB中のArイオンは、質量が大きく正
電荷であるので、引出電極26に吸引されて、メッシュ
電極部26aを通過してイオンビームIBとなる。
FIG. 2 is a sectional view conceptually illustrating the magnetic field around the annular coils 24a and 24b. Annular coil 24
An annular magnetic field is formed in each of the parts a and 24b so as to surround it. As a result, both annular coils 24a, 24
It can be seen that a spindle-shaped cusp magnetic field is formed during b. In such a cusp magnetic field, the plasma is confined, but the electrons in the plasma beam PB are
Since the mass is small and negatively charged, it proceeds along the line of magnetic force and is attracted to the anode 25 to become a current of the anode 25. Some electrons incident on the cusp magnetic field go straight, but are reflected by the extraction electrode 26 which is grounded or to which a negative bias is applied, and eventually captured by the anode 25. on the other hand,
Since Ar ions in the plasma beam PB have a large mass and a positive charge, they are attracted to the extraction electrode 26 and pass through the mesh electrode portion 26a to become an ion beam IB.

【0028】図1に戻って、第2チャンバ23bでは、
イオンビームIBを加速する。このため、第2チャンバ
23bは、引出電極26に対向してこれと同軸に配置さ
れた加速電極27を有する。引出電極26を通過して第
2チャンバ23bに導かれたイオンビームIBは、スパ
ッタに必要なエネルギーになるまで加速され、加速電極
27のメッシュ電極部27aを通過する。なお、加速電
極27は、図示のように一段とする必要はなく、必要に
応じて多段とすることもできる。
Returning to FIG. 1, in the second chamber 23b,
The ion beam IB is accelerated. For this reason, the second chamber 23b has an accelerating electrode 27 opposed to the extraction electrode 26 and arranged coaxially therewith. The ion beam IB guided to the second chamber 23b after passing through the extraction electrode 26 is accelerated until the energy required for sputtering is reached, and passes through the mesh electrode portion 27a of the acceleration electrode 27. The accelerating electrodes 27 need not be provided in one stage as shown in the figure, but may be provided in multiple stages as necessary.

【0029】第3チャンバ23cでは、イオンビームI
Bから必要なイオンのみを分離する。このため、第3チ
ャンバ23cは、偏向用の電磁石からなる磁場印加装置
28と、分離後のイオンビームIBを適当なビーム形状
に整形するビーム整形装置29とを備える。加速電極2
7の出射口から出射したイオンビームIBは、磁場印加
装置28の入口ポート28aに入射し、紙面に垂直な磁
界Bによって偏向されて90゜進行方向を変えて出口ポ
ート28bから出射する。なお、磁場印加装置28は、
イオンビームIBの経路上に形成すべき磁場強度を任意
のものとすることができ、必要なプラスイオンのみ、つ
まり本実施形態ではArイオンのみを取り出すことがで
き、中性粒子等は除去される。出口ポート28bから出
射したArイオンからなるイオンビームIBは、ビーム
整形装置29を通過する際に、磁界や電界によって適当
なビームサイズや形状に調整され、第3チャンバ23c
すなわちイオンビーム形成部20を出射する。
In the third chamber 23c, the ion beam I
Only necessary ions are separated from B. For this purpose, the third chamber 23c is provided with a magnetic field applying device 28 composed of a deflecting electromagnet and a beam shaping device 29 for shaping the separated ion beam IB into an appropriate beam shape. Acceleration electrode 2
The ion beam IB emitted from the exit port 7 enters the entrance port 28a of the magnetic field applying device 28, is deflected by the magnetic field B perpendicular to the paper surface, changes its traveling direction by 90 °, and exits from the exit port 28b. Note that the magnetic field applying device 28
The magnetic field intensity to be formed on the path of the ion beam IB can be arbitrary, and only necessary plus ions, that is, only Ar ions can be extracted in this embodiment, and neutral particles and the like are removed. . When passing through the beam shaping device 29, the ion beam IB made of Ar ions emitted from the outlet port 28b is adjusted to an appropriate beam size and shape by a magnetic field or an electric field, and is adjusted to the third chamber 23c.
That is, the light is emitted from the ion beam forming unit 20.

【0030】陽極25、引出電極26、及び加速電極2
7への電圧の印加は、電極電源装置51によって制御さ
れている。この電極電源装置51は、陽極25、引出電
極26、及び加速電極27への給電を適当なタイミング
でオン・オフしたり、これへの供給電圧を所望の値に調
整することができる。一対のコイル18、24への電力
の供給は、コイル電源装置52によって制御されてい
る。このコイル電源装置52は、両コイル18、24へ
の給電を適当に調整することで、陽極25の円形開口2
5aの近傍に所望の強度のカスプ磁場を形成することが
できる。ビーム整形装置29への電力の供給は、整形用
電源装置53によって制御されている。
Anode 25, extraction electrode 26, and acceleration electrode 2
The application of the voltage to 7 is controlled by the electrode power supply device 51. The electrode power supply device 51 can turn on / off the power supply to the anode 25, the extraction electrode 26, and the acceleration electrode 27 at an appropriate timing, and can adjust the supply voltage thereto to a desired value. Supply of electric power to the pair of coils 18 and 24 is controlled by a coil power supply device 52. This coil power supply device 52 adjusts the power supply to both coils 18 and 24 appropriately, so that the circular opening 2
A cusp magnetic field having a desired intensity can be formed near 5a. Power supply to the beam shaping device 29 is controlled by a shaping power supply device 53.

【0031】処理室30は、排気ポンプ54が取り付け
られた真空容器となっており、高真空、すなわち第3チ
ャンバ23cと同様の10-5Pa以下に維持することが
可能となっている。処理室30と第3チャンバ23cと
の間には、イオンビームIBを通過させるための開口A
Pが設けられている。この処理室30は、Cu等の金属
配線材料からなるターゲットTAをその成膜材料面が開
口APに対向するように支持するターゲット支持部材で
あるターゲットホルダ31と、基板WAをその成膜面が
ターゲットTAに対向するように支持する基板支持部材
である基板ホルダ32とを備える。ターゲットホルダ3
1は、導電性の支持プレート31aを有しており、ター
ゲットTAの電位を適宜調節できるようになっている。
基板ホルダ32は、導電性の支持プレート32aを有し
ており、基板WAの電位を適宜調節できるようになって
いる。
The processing chamber 30 is a vacuum vessel to which an exhaust pump 54 is attached, and can maintain a high vacuum, that is, 10 -5 Pa or less as in the third chamber 23c. An opening A for passing the ion beam IB is provided between the processing chamber 30 and the third chamber 23c.
P is provided. The processing chamber 30 includes a target holder 31 serving as a target support member for supporting a target TA made of a metal wiring material such as Cu so that a film forming material surface thereof faces the opening AP, and a substrate WA having a film forming surface. A substrate holder 32 that is a substrate support member that supports the target TA so as to face the target TA. Target holder 3
1 has a conductive support plate 31a, so that the potential of the target TA can be adjusted appropriately.
The substrate holder 32 has a conductive support plate 32a, so that the potential of the substrate WA can be appropriately adjusted.

【0032】支持プレート31a、32aへの電圧の印
加は、電源装置55によって制御されている。この電源
装置55は、両支持プレート31a、32aへの給電を
適当なタイミングでオン・オフしたり、これらへの供給
電圧を所望の値に調整することができる。
The application of voltage to the support plates 31a and 32a is controlled by a power supply unit 55. This power supply device 55 can turn on / off the power supply to both support plates 31a and 32a at an appropriate timing, and can adjust the supply voltage to these to a desired value.

【0033】基板ホルダ32は、ターゲットTAに対向
する基板WAの姿勢を支持プレート32aとともに調節
したり、基板WAをその中心軸の回りに支持プレート3
2aとともに自転させることができる。なお、ターゲッ
トTAや基板WAは、図示を省略するロードロック室を
介して処理室30内外に出し入れ可能となっている。
The substrate holder 32 adjusts the posture of the substrate WA facing the target TA together with the support plate 32a, or moves the substrate WA around the center axis of the support plate 32a.
It can be rotated together with 2a. The target TA and the substrate WA can be put in and out of the processing chamber 30 via a load lock chamber (not shown).

【0034】以下、図1に示す第1実施形態による成膜
装置の動作について説明する。この成膜装置において
は、プラズマガン10の陰極11からの放電により、プ
ラズマビームPBが生成される。このプラズマビームP
Bは、電磁石コイル17a等により決定される磁界に案
内されて第1チャンバ23aに到達する。第1チャンバ
23aでは、ステアリングコイル18及び環状コイル2
4によって形成されたカスプ磁場にプラズマビームPB
が入射してここに閉じ込められる。閉じ込められたプラ
ズマのうち、電子は磁力線に導かれて陽極25に吸引さ
れる。一方、カスプ磁場を直進したArイオンは、引出
電極26に吸引されて直進し、高密度のイオンビームI
Bが形成される。このイオンビームIBは、第2チャン
バ23bで加速電極27によって加速されて所望のエネ
ルギーとなり、第3チャンバ23cに到達する。第3チ
ャンバ23cでは、磁場印加装置28によってイオンビ
ームIBから必要なイオンのみが分離され、ビーム整形
装置29によってイオンビームIBのビーム形状が整形
され、処理室30に入射する。処理室30に入射したイ
オンビームIBは、ターゲットTAに入射して配線材料
をスパッタする。スパッタされてターゲットTAから出
射した配線材料の微粒子は、対向する基板WAの被処理
面に入射して徐々に堆積される。このようなスパッタ成
膜を所定時間継続することにより、基板WA上に所望の
厚みの配線膜を形成することができる。この際、プラズ
マガン10として、直流アーク放電によってプラズマを
発生させる圧力勾配型プラズマガンを用いているので、
高いイオン化率のプラズマを発生させることができる。
さらに、ステアリング17及び環状コイル24によって
カスプ磁場を形成するので、高密度のArのイオンビー
ムIBを得ることができる。さらに、処理室30を高真
空に保つことができるので、基板WA周辺にキャリアガ
スが導入されず基板WA周辺を清浄に保つことができ
る。よって、基板WA上に不純物が少なく所望の厚みの
配線膜を迅速かつ均一に形成することができる。
Hereinafter, the operation of the film forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In this film forming apparatus, a plasma beam PB is generated by the discharge from the cathode 11 of the plasma gun 10. This plasma beam P
B reaches the first chamber 23a by being guided by a magnetic field determined by the electromagnet coil 17a and the like. In the first chamber 23a, the steering coil 18 and the annular coil 2
4 to the cusp magnetic field formed by the plasma beam PB
Is incident and confined here. Among the confined plasma, the electrons are guided to the lines of magnetic force and are attracted to the anode 25. On the other hand, Ar ions that have traveled straight through the cusp magnetic field are attracted to the extraction electrode 26 and travel straight, and the high-density ion beam I
B is formed. This ion beam IB is accelerated by the acceleration electrode 27 in the second chamber 23b to have a desired energy, and reaches the third chamber 23c. In the third chamber 23c, only necessary ions are separated from the ion beam IB by the magnetic field applying device 28, the beam shape of the ion beam IB is shaped by the beam shaping device 29, and the beam is incident on the processing chamber 30. The ion beam IB incident on the processing chamber 30 is incident on the target TA to sputter the wiring material. The fine particles of the wiring material emitted from the target TA by sputtering are incident on the surface to be processed of the opposing substrate WA and are gradually deposited. By continuing such sputtering film formation for a predetermined time, a wiring film having a desired thickness can be formed on the substrate WA. At this time, since a pressure gradient plasma gun that generates plasma by DC arc discharge is used as the plasma gun 10,
Plasma with a high ionization rate can be generated.
Further, since a cusp magnetic field is formed by the steering 17 and the annular coil 24, a high-density Ar ion beam IB can be obtained. Further, since the processing chamber 30 can be maintained at a high vacuum, a carrier gas is not introduced around the substrate WA, so that the periphery of the substrate WA can be kept clean. Therefore, a wiring film having a desired thickness and a small amount of impurities can be quickly and uniformly formed on the substrate WA.

【0035】(第2実施形態)以下、本発明の第2実施
形態に係るイオン発生装置を組み込んだ成膜装置につい
て説明する。第2実施形態による成膜装置は、第1実施
形態による成膜装置を変形したものであり、同一部分に
は同一の符号を付して重複説明を省略する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a film forming apparatus incorporating an ion generator according to a second embodiment of the present invention will be described. The film forming apparatus according to the second embodiment is a modification of the film forming apparatus according to the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

【0036】図3は、成膜装置の全体構造を概略的に説
明する図である。この成膜装置では、一対のコイル1
8、24によってカスプ磁場を形成するとともに、チョ
ッパ124を利用してイオンビームIBの出射タイミン
グを調整する。このため、第1チャンバ23aに、チョ
ッパ124を内蔵した引出電極126を設けている。チ
ョッパ124は、円板状のセクタ124aと、セクタ1
24aをその中心軸の回りに回転させる駆動装置124
bと、駆動装置124bの動作を制御する回転制御装置
152とを備える。セクタ124aは、引出電極126
に設けた一対のメッシュ電極126a、126bの間に
部分的に収容されており、陽極25の円形開口25aを
通過してメッシュ電極126a、126bで加速される
イオンビームIBを適当なタイミングで遮断することが
できる。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the entire structure of the film forming apparatus. In this film forming apparatus, a pair of coils 1
A cusp magnetic field is formed by 8 and 24, and the output timing of the ion beam IB is adjusted using the chopper 124. For this reason, an extraction electrode 126 having a built-in chopper 124 is provided in the first chamber 23a. The chopper 124 includes a disk-shaped sector 124 a and a sector 1.
Drive 124 for rotating 24a about its central axis
b, and a rotation control device 152 for controlling the operation of the driving device 124b. The sector 124a includes an extraction electrode 126.
And the ion beam IB accelerated by the mesh electrodes 126a and 126b passing through the circular opening 25a of the anode 25 is cut off at an appropriate timing. be able to.

【0037】図4は、セクタ124aの構造を説明する
図である。セクタ124aは、Arイオンをメッシュ電
極126a、126b間で遮断する遮蔽部124dと、
Arイオンにメッシュ電極126a、126bを透過さ
せる通過部124eとからなる。セクタ124aの電位
は、フロートとしてもよいし、両メッシュ電極126
a、126bと一致させてもよい。
FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the sector 124a. The sector 124a includes a shielding portion 124d that blocks Ar ions between the mesh electrodes 126a and 126b,
And a passage portion 124e through which the mesh electrodes 126a and 126b transmit Ar ions. The potential of the sector 124a may be a float, or both the mesh electrodes 126
a, 126b.

【0038】図3に戻って、第3チャンバ23cには、
加速電極27と磁場印加装置28との間に、ファラデー
カップ等からなるイオンセンサ170を設けている。イ
オンセンサ170は、センサ駆動装置171によって駆
動されており、加速電極27を通過したイオンビームI
Bのイオン電流を検出することができる。
Returning to FIG. 3, in the third chamber 23c,
An ion sensor 170 composed of a Faraday cup or the like is provided between the acceleration electrode 27 and the magnetic field application device 28. The ion sensor 170 is driven by a sensor driving device 171, and outputs the ion beam I passing through the acceleration electrode 27.
The ion current of B can be detected.

【0039】以下、図3に示す第2実施形態による成膜
装置の動作について説明する。プラズマガン10からの
プラズマビームPBは、第1チャンバ23aに供給され
る。第1チャンバ23aに導入されたプラズマは、環状
コイル24及びステアリングコイル18によって形成さ
れたカスプ磁場に閉じ込められ、プラズマ中の電子は、
陽極25に吸引され、Arイオンは、引出電極26に吸
引されて、イオンビームIBが形成される。このイオン
ビームIBは、チョッパ124を適当なタイミングで動
作させることにより、所望の周期のパルス的なものとす
ることができる。このようなパルス状イオンビームIB
は、第2チャンバ23bでイオンビームIBのパルス周
期或いはその整数倍の周期で増減する電圧を印加した加
速電極27によって加速されて所望のエネルギーとな
り、第3チャンバ23cに到達する。第3チャンバ23
cでは、磁場印加装置28によってイオンビームIBか
ら必要なイオンのみが分離され、ビーム整形装置29に
よってイオンビームIBのビーム形状が整形され、処理
室30に入射する。処理室30に入射したイオンビーム
IBは、ターゲットTAに周期的に入射して配線材料を
スパッタする。ターゲットTAからパルス状に出射した
スパッタ粒子は、対向する基板WAの被処理面に入射し
て徐々に堆積される。このようなスパッタ成膜を所定時
間継続することにより、基板WA上に所望の厚みの配線
膜を形成することができる。この際、チョッパ124を
利用してイオンビームIBのターゲットTAへの供給を
パルス化するので、成膜の制御性を高めることができ
る。さらに、加速電極27にチョッパ124の周期と同
期或いは整数倍の周期の交流を印加することにより、イ
オンビームIBのバンチ化と、そのエネルギーの均一化
を図ることができる。
Hereinafter, the operation of the film forming apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 3 will be described. The plasma beam PB from the plasma gun 10 is supplied to the first chamber 23a. The plasma introduced into the first chamber 23a is confined in a cusp magnetic field formed by the annular coil 24 and the steering coil 18, and electrons in the plasma are
The Ar ions are attracted by the anode 25, and the Ar ions are attracted by the extraction electrode 26, thereby forming an ion beam IB. The ion beam IB can be formed into a pulse having a desired period by operating the chopper 124 at an appropriate timing. Such a pulsed ion beam IB
Is accelerated by the accelerating electrode 27 to which a voltage that increases or decreases in the pulse cycle of the ion beam IB or an integral multiple thereof in the second chamber 23b is turned to a desired energy, and reaches the third chamber 23c. Third chamber 23
In (c), only necessary ions are separated from the ion beam IB by the magnetic field applying device 28, the beam shape of the ion beam IB is shaped by the beam shaping device 29, and is incident on the processing chamber 30. The ion beam IB incident on the processing chamber 30 is periodically incident on the target TA to sputter the wiring material. The sputtered particles emitted in pulses from the target TA are incident on the surface to be processed of the opposing substrate WA and are gradually deposited. By continuing such sputtering film formation for a predetermined time, a wiring film having a desired thickness can be formed on the substrate WA. At this time, since the supply of the ion beam IB to the target TA is pulsed using the chopper 124, the controllability of film formation can be improved. Furthermore, by applying an alternating current to the accelerating electrode 27 synchronously with the cycle of the chopper 124 or an integral multiple of the cycle, the ion beam IB can be bunched and its energy can be made uniform.

【0040】以上、実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ターゲットTAをスパッタ
して基板WAに成膜を行うこととしたが、ターゲットT
Aの位置に基板WAを配置することで、高速かつ均一な
ドライエッチングを行うイオンビームエッチング装置と
することができる。この際、ターゲットTAと基板WA
との位置を交換する機構を設ければ、エッチングと成膜
を連続的に行ったり繰返す処理装置とすることもでき
る。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the target TA is sputtered to form a film on the substrate WA.
By arranging the substrate WA at the position A, an ion beam etching apparatus that performs high-speed and uniform dry etching can be obtained. At this time, the target TA and the substrate WA
If a mechanism for exchanging the positions is provided, the processing apparatus can continuously or repeatedly perform etching and film formation.

【0041】また、上記第2実施形態では、一対のコイ
ル18、24によってカスプ磁場を形成してイオンビー
ムIBの取出効率を高めているが、カスプ磁場の形成は
不可欠ではない。すなわち、第2チャンバ23bの周囲
に設けている環状コイル24を取り除いても、チョッパ
124を利用してイオンビームIBの出射タイミングを
調整しイオンのバンチ化や均一化を図ることができる。
In the second embodiment, the cusp magnetic field is formed by the pair of coils 18 and 24 to increase the extraction efficiency of the ion beam IB. However, the formation of the cusp magnetic field is not essential. That is, even if the annular coil 24 provided around the second chamber 23b is removed, the output timing of the ion beam IB can be adjusted using the chopper 124 to achieve ion bunching and uniformity.

【0042】また、上記実施形態では、ターゲットTA
を導電性の配線材料として配線膜を形成しているが、絶
縁性の材料を成膜することもできる。この場合、ターゲ
ットのチャージアップを防ぐため、ターゲット自体を円
筒状とし、その側面にイオンビームIBを入射させつつ
その円筒軸の回りでターゲットを回転させる。ターゲッ
トの後方、すなわちイオンビームIBが入射しない側面
部分には、この側面部分に接してターゲットとともに回
転する導電性ロールを設けておけば、ターゲットのチャ
ージアップを防止することができる。
In the above embodiment, the target TA
Is formed as a conductive wiring material, but an insulating material can also be formed. In this case, in order to prevent charge-up of the target, the target itself is made cylindrical, and the target is rotated around the cylindrical axis while the ion beam IB is incident on the side surface. If a conductive roll that rotates with the target in contact with the side surface portion is provided behind the target, that is, on the side surface portion where the ion beam IB does not enter, the charge up of the target can be prevented.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第1のイオン発生装置によれば、アーク放電によって
プラズマを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易
な機構によって多量のプラズマを連続的に安定して発生
させることができ、磁場に沿って効率良くイオンを大面
積に広げて分布させることができる。また、磁場形成手
段がプラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所
定領域にカスプ磁場を形成するので、発生したプラズマ
を所定領域に効率的に閉じ込めることができる。この
際、分離電極によって所定領域のカスプ磁場から電子を
効率的に取り除くとともに、引出電極によって所定領域
のカスプ磁場からプラスイオンを効率的に取り出すこと
ができるので、多量のプラスイオンを抽出することがで
きる。
As is apparent from the above description, according to the first ion generator of the present invention, since a plasma gun that generates plasma by arc discharge is used, a large amount of plasma can be continuously produced by a simple mechanism. And ions can be efficiently spread and distributed over a large area along the magnetic field. Further, since the magnetic field forming means forms the cusp magnetic field in a predetermined region facing the exit of the plasma from the plasma gun, the generated plasma can be efficiently confined in the predetermined region. At this time, electrons can be efficiently removed from the cusp magnetic field in the predetermined area by the separation electrode, and positive ions can be efficiently extracted from the cusp magnetic field in the predetermined area by the extraction electrode, so that a large amount of positive ions can be extracted. it can.

【0044】また、本発明の第1のイオン発生装置によ
れば、アーク放電によってプラズマを発生させるプラズ
マガンを用いるので、簡易な機構によって多量のプラズ
マ延いては多量のプラスイオンを連続的に安定して発生
させることができる。また、上記装置では、チョッパが
所定領域中にあるプラスイオンが引出電極に引出される
タイミングを調節するので、所望のタイミングでプラス
イオンを出射させることができる。
According to the first ion generator of the present invention, since a plasma gun for generating plasma by arc discharge is used, a large amount of plasma and a large amount of positive ions can be continuously stabilized by a simple mechanism. Can be generated. Further, in the above device, the chopper adjusts the timing at which the positive ions in the predetermined region are extracted to the extraction electrode, so that the positive ions can be emitted at a desired timing.

【0045】また、本発明の成膜装置によれば、上記第
1及び第2のイオン発生装置を用いるので、多量のプラ
スイオンを連続的に安定して発生させることができ、タ
ーゲットを安定して然も迅速にスパッタすることができ
る。よって、簡易な機構によって基板上に迅速かつ均一
に成膜を行うことができる。
Further, according to the film forming apparatus of the present invention, since the first and second ion generators are used, a large amount of positive ions can be continuously and stably generated, and the target can be stably formed. Even spatter can be sputtered quickly. Therefore, a film can be quickly and uniformly formed on a substrate by a simple mechanism.

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

【図1】第1実施形態に係る成膜装置の構造を説明する
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a film forming apparatus according to a first embodiment.

【図2】図1の装置の要部を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a main part of the apparatus of FIG. 1;

【図3】第2実施形態に係る成膜装置の構造を説明する
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a film forming apparatus according to a second embodiment.

【図4】図3の装置の要部を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a main part of the apparatus shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プラズマガン 18 ステアリングコイル 20 イオンビーム形成部 24 環状コイル 25 陽極 25a 円形開口 26 引出電極 27 加速電極 28 磁場印加装置 29 ビーム整形装置 30 処理室 31 ターゲットホルダ 32 基板ホルダ 41 ガン駆動装置 43 ガス供給源 50 排気ポンプ 51 電極電源装置 52 コイル電源装置 54 排気ポンプ 124 チョッパ 124b 駆動装置 152 回転制御装置 WA 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma gun 18 Steering coil 20 Ion beam formation part 24 Annular coil 25 Anode 25a Circular opening 26 Extraction electrode 27 Acceleration electrode 28 Magnetic field application device 29 Beam shaping device 30 Processing chamber 31 Target holder 32 Substrate holder 41 Gun drive device 43 Gas supply source Reference Signs List 50 exhaust pump 51 electrode power supply device 52 coil power supply device 54 exhaust pump 124 chopper 124b drive device 152 rotation control device WA board

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/203 H01L 21/203 S ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/203 H01L 21/203 S

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アーク放電によってプラズマを発生させ
るプラズマガンと、 前記プラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所
定領域にカスプ磁場を形成する磁場形成手段と、 前記出射口に対向して配置され、前記所定領域にあるプ
ラズマ中から電子を吸引して分離する分離電極と、 前記分離電極よりもプラズマの射出方向側に配置され、
前記所定領域にあるプラズマ中からプラスイオンを引出
す引出電極とを備えるイオン発生装置。
1. A plasma gun for generating plasma by arc discharge, magnetic field forming means for forming a cusp magnetic field in a predetermined area facing a plasma emission port from the plasma gun, and a magnetic field generating means arranged to face the emission port. A separation electrode that attracts and separates electrons from the plasma in the predetermined region, and is disposed on the plasma emission direction side of the separation electrode,
An extraction electrode for extracting positive ions from plasma in the predetermined region.
【請求項2】 前記磁場形成手段は、前記所定領域を挟
んでプラズマの射出方向の前後に対向して配置された一
対の円形コイルからなり、前記カスプ磁場は、前記一対
の円形コイルの中心軸の回りに回転対称な紡錘形である
ことを特徴とする請求項1記載のイオン発生装置。
2. The magnetic field forming means includes a pair of circular coils disposed opposite to each other in the plasma emission direction with the predetermined region interposed therebetween, and the cusp magnetic field is formed by a central axis of the pair of circular coils. 2. The ion generator according to claim 1, wherein the ion generator has a spindle shape that is rotationally symmetric about the axis.
【請求項3】 アーク放電によってプラズマを発生させ
るプラズマガンと、 前記プラズマガンの出射口に対向して配置され、前記出
射口に対向する所定領域にあるプラズマ中から電子を吸
引して分離する分離電極と、 前記分離電極よりもプラズマの射出方向側に配置され、
前記所定領域にあるプラズマ中からプラスイオンを引出
す引出電極と、 遮蔽部及び通過部からなるセクタを移動させることによ
り、前記所定領域中にある前記プラスイオンが前記引出
電極に引出されるタイミングを調節するチョッパとを備
えるイオン発生装置。
3. A plasma gun for generating plasma by arc discharge, and a separator arranged to face an emission port of the plasma gun and attracting and separating electrons from plasma in a predetermined area facing the emission port. An electrode, disposed on the plasma emission direction side of the separation electrode,
An extraction electrode for extracting positive ions from the plasma in the predetermined region, and a sector including a shielding portion and a passing portion are moved to adjust a timing at which the positive ions in the predetermined region are extracted to the extraction electrode. And an ion generator comprising:
【請求項4】 請求項1乃至3記載のイオン発生装置
と、 成膜材料で形成されたターゲットを、前記イオン発生装
置から出射したプラスイオンが入射する位置に支持する
ターゲット支持部材と、 成膜対象である基板を、前記ターゲットに入射するプラ
スイオンを遮らない状態で当該ターゲットに対向する位
置に支持する基板支持部材とを備える成膜装置。
4. An ion generator according to claim 1, further comprising: a target support member configured to support a target formed of a film forming material at a position where positive ions emitted from the ion generator are incident. A film forming apparatus comprising: a substrate supporting member that supports a target substrate at a position facing the target without blocking positive ions incident on the target.
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