JP2014082150A - プラズマ源 - Google Patents

Abstract

【課題】防着板の交換サイクルを長くして、プラズマ源の稼働率を向上させる。
【解決手段】プラズマ源１は、冷却機構を有し、内部にプラズマ生成用のガスが導入されるプラズマ生成容器２と、当該プラズマ生成容器２の内側に配置された防着板５と、当該プラズマ生成容器２の外側に配置されたカスプ磁場生成用の複数の永久磁石３を備えているとともに、プラズマ生成容器２の内側で、プラズマ生成容器２の壁面を挟んで永久磁石３と対向する位置に、プラズマ生成容器２の内壁面に当接して配置された磁性体４を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プラズマ閉じ込め用の永久磁石を備えたプラズマ源に関し、特に、プラズマ源の内部に防着板を備えたプラズマ源に関する。

プラズマ源は、イオンビーム照射装置や電子ビーム照射装置、プラズマドーピング装置、プラズマフラッドガン等の装置で広く用いられている。

例えば、正の電荷を有するイオンビームを半導体ウェハに照射するイオンビーム照射装置では、プラズマ源の下流側に引出電極と呼ばれるプラズマ源の電位よりも負の電位を有する電極を配置しておき、これによりイオンビームの引出しが行われている。この電極の枚数は１枚に限られない。イオンビームの引出しを行う為に複数枚の電極を備えている場合もある。この場合、これらの電極は、引出電極系と呼ばれている。イオンビーム照射装置では、この引出電極系を構成する電極群あるいは１枚の電極とプラズマ源とを合わせて、イオン源と呼んでいる。

一方、電子ビーム照射装置では、プラズマ源の下流側に電極を配置し、この電極によってプラズマ源より電子ビームの引出しが行われている。イオンビーム照射装置の例と同様に、電極の枚数は１枚に限られない。複数枚の電極を用いる場合もある。電子ビーム照射装置では、電子ビームの引き出しを行う１枚もしくは複数枚の電極とプラズマ源とを合わせて、電子源と呼んでいる。

プラズマ源のタイプとしては、これまでに種々の構成が考案されているが、比較的高濃度で大容量のプラズマを生成するプラズマ源として、プラズマ閉じ込め用の永久磁石を備えたタイプのプラズマ源が知られている。

具体的な例を挙げると、特許文献１に記載のイオン源がある。このイオン源に用いられているプラズマ源では、プラズマ生成容器内に導入されたガスを高周波放電によって電離して、プラズマの生成が行われている。プラズマ生成容器の外側には複数の永久磁石が配置されている。これらの永久磁石によって、プラズマ生成容器の内側にカスプ磁場が形成されて、容器内の所定領域にプラズマが閉じ込められる。

また、このプラズマ生成容器には内壁に沿って防着板が設けられている。防着板は、容器内に導入されたガスおよび生成されたプラズマによる容器内壁のエッチングを防止したり、ガスおよびプラズマと内壁との化学的な反応を防止したりする等の目的で設けられている。

特開平９-２５９７７９号公報

プラズマ源の運転時間の経過に伴って、防着板はプラズマによってエッチングされる等して損傷する。防着板の損傷が大きくなると、プラズマ源を停止して、これを新たなものに交換することが必要となる。また、防着板とプラズマとの反応による生成物が放電を誘発する場合もあり、これにより部材の交換・清掃等のメンテナンスが必要になる場合もある。

プラズマ生成容器内に形成されたカスプ磁場は、永久磁石と対向するプラズマ生成容器の内側の場所で局所的に強くなる。また、プラズマ生成容器の内壁面は永久磁石に近いので、この内壁面に近づくほど、磁場の強度は強くなる。

カスプ磁場に捕捉された電子は磁場の弱いところからある程度磁場の強いところに進むと、ミラー効果によってその大部分は移動方向が変更されて、今度は磁場の強いところから磁場の弱いところに移動するようになる。

防着板はプラズマ生成容器の内壁面近傍に配置されていて、プラズマ等によるスパッタリング・エッチングに耐えうるような厚みを有している。ミラー効果によって電子の移動方向の変更がなされる磁場領域は、プラズマ生成容器の内壁近傍に存在している。この領域にかかるように防着板が配置されていると、カスプ磁場によって捕捉された電子は、電子の移動方向の変更がなされる前に防着板に衝突してしまう。この衝突により、プラズマ生成容器内で生成されるプラズマの密度が減少してしまう。

このような防着板への電子の衝突を防止するために、防着板の厚みを薄くして、ミラー効果によって電子の移動方向の変更がなされる磁場領域にかからないようにしておくことが考えられる。しかしながら、防着板が十分な厚みを有さない場合、電子の防着板への衝突は回避できるものの、防着板の厚みが薄い分、少しの損傷ですぐに交換をしなければならないといった問題があった。

本発明では、従来の構成に比べて、防着板の交換サイクルを長くし、プラズマ源の稼働率を向上させることを目的とする。

本発明のプラズマ源は、冷却機構を有するプラズマ生成容器の内部にガスを導入して、当該ガスを電離することでプラズマを生成するプラズマ源であって、前記プラズマ生成容器の内側に配置された防着板と、前記プラズマ生成容器の外側に配置されたプラズマ閉じ込め用の複数の永久磁石を備えているとともに、前記プラズマ生成容器の内側で、前記プラズマ生成容器の壁面を挟んで前記永久磁石と対向する位置に、前記プラズマ生成容器の内壁面に当接した磁性体が設けられている。

このような構成によって、ミラー効果によって電子の移動方向が変化する磁場の強い領域をプラズマ生成容器の内壁近傍からプラズマ生成容器の中央側にシフトさせることができる。これにより、厚み寸法の大きな防着板を使用したとしても、防着板への電子の衝突を大幅に回避させることができるので、防着板の交換サイクルを長くして、プラズマ源の稼働率を向上させることができる。

また、前記防着板は前記磁性体に支持されていてもよい。

このような構成であれば、プラズマ源の設計自由度を向上させることができる。

より具体的には、前記防着板は、前記磁性体の前記プラズマ生成容器の最も中央側に位置する場所に支持されていればよい。

さらに、このような防着板と磁性体との寸法関係については、各磁性体が並べられた方向において、前記磁性体の寸法よりも前記防着板の寸法は長いことが望ましい。

また、各磁性体間において、前記プラズマ生成容器の内壁面に沿って、前記防着板が前記磁性体に支持されていてもよい。

プラズマ源から電子ビームやイオンビーム、プラズマ等のエネルギービームを引出す場合で、かつ、プラズマ源でホウ素含有ガスを用いる場合には、プラズマ源の構成としては次のようなものにすればよい。前記プラズマ生成容器は容器内外を接続する引出口を備えているとともに、前記ガスはホウ素含有ガスであって、前記磁性体または前記防着板に支持されて、前記磁性体よりも前記プラズマ生成容器の中央側に設けられた放電抑制部材を備えている。

プラズマ生成容器の内部もしくはその近傍には冷媒が流れている。磁性体は容器の外側に配置された永久磁石により強く吸着されているため、効率よく冷却されている。ホウ素含有ガスを用いると、冷却された磁性体の表面に粉状の金属ホウ素が堆積する。この粉状の金属ホウ素はプラズマ生成容器内で飛散するので、これによって異常放電が多発する。

このような異常放電の発生回数を軽減させる為に、上述したような放電抑制部材を用いる。磁性体とは別部材としてこのような放電抑制部材を設けておけば、放電抑制部材の温度は磁性体よりも高温になるので、放電抑制部材に付着した粉状の金属ホウ素が結晶状態になりはがれにくくなる。これにより、金属ホウ素の飛散を防止することができるので、異常放電の発生回数を軽減させることができる。

さらに、前記放電抑制部材と前記磁性体の間には、前記防着板が配置されていてもよい。

このような構成であれば、放電抑制部材を磁性体から十分に離間させることができるので、粉状の金属ホウ素を効果的に結晶状態にさせることができる。

また、前記放電抑制部材は、非磁性体または弱磁性体から構成されていてもよい。このようなものであれば、磁性体の磁力によって放電抑制部材が吸着されないので、両部材間を十分熱的に離間させることができ、金属ホウ素を効果的に結晶状態にさせることができる。

そして、前記放電抑制部材の表面にはブラスト処理が施されていてもよい。このような構成を用いると、金属ホウ素の飛散防止効果が向上する。

前記防着板はセラミックス材料からなることが望ましい。窒化アルミニウムや酸化アルミニウム等のセラミックス材料を用いた場合、フッ素や塩素等の腐食性ガスをプラズマ源で用いたとしても、そのようなガスによって防着板がエッチングされにくくなる。

プラズマ生成容器の内側に、プラズマ生成容器の壁面を挟んで永久磁石と対向する磁性体を設けているので、ミラー効果によって電子の移動方向が変化する磁場の強い領域をプラズマ生成容器の内壁近傍からプラズマ生成容器の中央側にシフトさせることができる。また、冷却機構を有するプラズマ生成用器に当接配置された磁性体は効率良く冷却されるため、熱膨張が少なく部材の歪みが抑制されるので、セラミックス等の耐プラズマ性が強いが、脆性破壊を起こしやすい部材をこのような磁性体に取り付けることが可能になる。さらに厚み寸法の大きな防着板を使用したとしても、防着板への電子の衝突を大幅に回避させることができる。これらにより、防着板の交換サイクルを長くして、プラズマ源の稼働率を向上させることができる。

プラズマ源の外形を表す斜視図である。（Ａ）はプラズマ生成容器の開口部が紙面奥側にあるときの様子を表し、（Ｂ）はプラズマ生成容器の開口部が紙面手前側にあるときの様子を表す。 プラズマ源を図１（Ａ）、図１（Ｂ）に記載のＸＺ１平面で切断したときの断面図である。 防着板の磁性体への取り付けについての説明図である。 磁性体の位置合わせについての説明図である。 磁性体の位置合わせについての別の例を示す説明図である。 磁性体の位置合わせについての他の例を示す説明図である。 磁性体の表面に放電抑制部材を取り付けたときの様子を表す平面図である。（Ａ）はＵＷ平面での様子を表し、（Ｂ）はＵＶ平面での様子を表す。 磁性体の表面に放電抑制部材を取り付けたときの別の例を表す平面図である。（Ａ）はＵＷ平面での様子を表し、（Ｂ）はＵＶ平面での様子を表す。 磁性体の表面に放電抑制部材を取り付けたときのさらに別の例を表す平面図である。（Ａ）はＵＷ平面での様子を表し、（Ｂ）は（Ａ）に記載のＡ−Ａ線による断面の様子を表し、（Ｃ）は（Ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子を表す。 磁性体の表面に放電抑制部材を取り付けたときのその他の例を表す平面図である。（Ａ）はＵＷ平面での様子を表し、（Ｂ）は（Ａ）に記載のＡ−Ａ線による断面の様子を表し、（Ｃ）は（Ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子を表す。 図２に記載のプラズマ源の変形例を表す断面図である。 磁性体に防着板を取り付けたときの別の例を表す平面図である。（Ａ）はＵＷ平面での様子を表し、（Ｂ）は（Ａ）に記載のＡ−Ａ線による断面の様子を表し、（Ｃ）は（Ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子を表す。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）には、プラズマ源１の外形を表す斜視図が描かれている。図１（Ａ）と図１（Ｂ）では異なる方向から同じプラズマ源１を視ている。図示されるＸ、Ｙ、Ｚ軸は互いに直交している。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に記載のプラズマ源１を構成するプラズマ生成容器２は直方体形状をしており、このプラズマ生成容器２のＺ方向側に位置する面には、プラズマ源１の内部からプラズマ源１の外部へイオンビームや電子ビーム、プラズマを引出す為の引出口１０が形成されていて、この面を除く他の面には複数の永久磁石３が対向配置されている。これらの永久磁石３によって、プラズマ生成容器２の内側にカスプ磁場が生成される。

カスプ磁場を生成する複数の永久磁石３には、プラズマ生成容器２の壁面に垂直な方向に沿って磁極が設けられている。磁極の方向は、Ｚ方向もしくはＸ方向に沿って隣り合って配置された永久磁石３で、互いに逆向きである。各永久磁石３はプラズマ生成容器２の壁面に沿って配置された図示されない非磁性体のホルダーによって保持されている。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）のプラズマ生成容器２の壁の内部には、一点鎖線で図示されているように永久磁石３が配置される場所を囲むようにして冷媒流路Ｒが形成されている。冷媒流路Ｒには、プラズマ生成容器２の外部から冷媒が流入される。この冷媒の流入口は、例えば、図中ＩＮで示された場所に設けられている。一方で、冷媒流路Ｒに流入した冷媒は、冷媒流路Ｒからプラズマ生成容器２の外部に流出される。この冷媒の外部への流出口は、例えば、図中ＯＵＴで示された場所に設けられている。このような冷媒によって永久磁石３の昇温が抑制され、温度上昇に伴う永久磁石３の磁力の低下を防ぐことができる。なお、この冷媒流路Ｒは必ずしもプラズマ生成容器２の壁の内部に設けられている必要はない。永久磁石３の昇温が抑制されるような場所であれば、プラズマ生成容器２の外側に設けられていてもよい。

ＸＺ平面に平行なＸＺ１平面で図１（Ａ）、図１（Ｂ）に記載のプラズマ源１を切断したときの断面図が図２に描かれている。プラズマ生成容器２の外側には、図１（Ａ）、図１（Ｂ）で説明した永久磁石３が配置されている。プラズマ生成容器２の内部でプラズマ９を生成する為の構成としては、特許文献１に記載の高周波放電によりガスを電離する方式であってもいいが、ここではその他の例として、電子衝撃によってガスを電離する方式を挙げている。

プラズマ生成容器２には、ガスが封入されたガス源８が接続されている。プラズマ生成容器２には図示されない電源が接続されていて、この電源により大地電位を基準にして正の電圧がプラズマ生成容器２に印加されている。プラズマ生成容器２の内部には熱電子を放出する為のフィラメント７が支持されている。フィラメント７には図示されない電源が接続されていて、この電源によりフィラメント７に電流が流れて、フィラメント７が加熱される。フィラメント７の温度が所定温度になると、フィラメント７から熱電子が放出される。

フィラメント７から放出された熱電子は、ガス源８からプラズマ生成容器２に導入されたガスに衝突する。この衝突によって、ガスが電離されて、プラズマ９が生成される。このプラズマ９は、プラズマ生成容器２内側の所定領域に、カスプ磁場によって閉じ込められる。

プラズマ生成容器２の内側には、プラズマ生成容器２の壁面を挟んで永久磁石３と対向する磁性体４が設けられている。この磁性体４は永久磁石３の磁力によって磁化される。その結果、隣り合って配置された磁性体４間には、図２に矢印で示される磁場が形成される。この磁場がカスプ磁場となる。磁性体４の具体的な材料としては、永久磁石に吸着されるような強磁性体で、フェライト系のステンレスやニッケルメッキが表面に施された鉄、あるいはニッケルそのものといった導電性材料を用いることが考えられる。

本発明ではこのような磁性体４が設けられているので、ミラー効果によって電子の移動方向が変化する磁場の強い領域をプラズマ生成容器２の内壁近傍からプラズマ生成容器２の中央側にシフトさせることができる。

このようなカスプ磁場形成領域のシフトにより、厚み寸法の大きな防着板５を使用したとしても、防着板５への電子の衝突を大幅に回避させることができるので、防着板５の交換サイクルを長くして、プラズマ源の稼働率を向上させることができる。

プラズマ生成容器２の周囲やプラズマ生成容器２を構成する壁の内部には複数の永久磁石３や冷媒流路Ｒ等が設けられている。防着板５の支持構造としては、防着板５をプラズマ生成容器２の内壁にボルトで取り付けるようにしておいてもいいが、プラズマ生成容器２の構成やその周囲に配置された他の部材との関係で、防着板５の取り付け位置は制約を受けることになる。プラズマ源１の設計自由度を向上させることを考慮すると、防着板５をプラズマ生成容器２に取り付けるよりも、図２に描かれているように磁性体４に取り付けておく方が望ましい。図３を参照して、防着板５の磁性体４への取り付け構造について説明する。

防着板５には貫通孔１３が設けられていて、ここを通して固定用のボルト１１が挿通される。固定用のボルト１１の先端部は、磁性体４に形成された螺子穴１４に螺合される。これにより、防着板５が磁性体４に取り付けられる。図３の例では、磁性体４の両側に防着板５が取り付けられているが、磁性体４の片側のみに防着板５を取り付けるようにしておいてもいい。

磁性体４のプラズマ生成容器２への取り付け時の位置調整については、図４や図５に記載の構成が考えられる。なお、図４、図５では、磁性体４に対して防着板５を取り付けた後に、磁性体４をプラズマ生成容器２に取り付ける構成が描かれているが、取り付けの順序は逆であってもよい。つまり、磁性体４をプラズマ生成容器２に取り付けた後に、防着板５を磁性体４に取り付けるようにしておいてもいい。

永久磁石３の磁力によって、磁性体４はプラズマ生成容器２の内壁に取り付けられる。プラズマ生成容器２に磁性体４が取り付けられると、永久磁石３の磁力が強いので、磁性体４の位置を再調整することが難しくなる。その為、取り付け時に磁性体４の位置決めが精度良く行われることが望ましい。

図４に記載の磁性体４には、その上面から下面にかけて磁性体４を貫通する貫通孔１３が設けられている。この貫通孔１３を通して、位置決め用のボルト１２が挿通される。この状態で、位置決め用のボルト１２の先端部がプラズマ生成容器２を構成する壁面１６に設けられた凹部１５に当接するように磁性体４の位置合わせが行われる。磁性体４がプラズマ生成容器２に取り付けられた後は、位置決め用のボルト１２は不要になるので、これを磁性体４の貫通孔１３より抜き取っておく。

位置決め用のボルト１２は金属製のものでもいいが、永久磁石３の磁力の影響を受けない樹脂製のものを使用する方が望ましい。このような樹脂製のボルトを用いると取り付けの後に行われるボルトの引き抜きを簡単に行うことができる。

また、磁性体４の端部に形成された貫通孔１３とそこに挿入される位置決め用のボルト１２の一部に螺子を設けておくと、プラズマ生成容器２から磁性体４を簡単に取り外すことができる。磁性体４の下面はプラズマ生成容器２の壁面１６に永久磁石３の磁力によって吸着されている。磁性体４の端部がプラズマ生成容器２より離間されると、磁性体４を吸着する吸着力は急激に弱くなる。その為、磁性体４の取り外し時には、螺子が形成された位置決め用のボルト１２を締め付けて、磁性体４の端部をプラズマ生成容器２の壁面１６から離間させてやる。このようにすると、磁性体４を簡単に取り外すことができる。

磁性体４の位置決めの他の例としては、図５に記載の構成を用いてもよい。この例では、プラズマ生成容器２を構成する壁面１６の一部に位置決め用の突起１７を形成しておく。このような位置決め用の突起１７に磁性体４を沿わすようにして磁性体４の取り付けを行うようにしておいてもいい。また、ここで述べた位置決め用の突起１７に代えて、壁面１６の一部を凹ませておきこの凹みに磁性体４を嵌め込むようにして位置決めを行うようにしてもいい。

図５の構成に代えて、図６の構成を用いてもよい。ここでは、プラズマ生成容器２の壁面１６に固定用のボルト１１を用いて２つの防着板５を固定し、これらの防着板５の間に磁性体４を取り付けるようにしている。この場合、防着板５が図５で説明した磁性体４の位置決め用の突起１７として機能する。なお、この例において、防着板５は別体として描かれているが、磁性体４の形状に応じて、これらの防着板５を一体ものにしておいてもいい。

プラズマ源１にホウ素含有ガス（例えば、ＢＦ３やＢ２Ｆ４、ＢＣｌ３等）を導入し、これをプラズマ化した場合、磁性体４の表面には粉状の金属ホウ素が堆積する。このような粉状の金属ホウ素の発生は、磁性体４の温度が低温に保たれていることが原因とされている。

プラズマ生成容器２の内壁に対して、磁性体４がぴったりと吸着されている状態では、プラズマ生成容器２を冷却する冷媒の影響を大きく受けて、磁性体４の温度が低温に保たれてしまう。

プラズマ生成容器２が引出口１０を備えたもので、その下流側にそこから電子ビームやイオンビーム、プラズマ等のエネルギービームを引出す１枚もしくは複数枚の電極からなる引出電極系が配置されている構成であれば、上述した粉状の金属ホウ素が引出電極系に飛散し、プラズマ源１の運転時に引出電極系で異常放電が発生してしまう。

このような粉状の金属ホウ素による異常放電を抑制する為の構成として、図７に記載の構成が考えられる。

図７では、磁性体４の表面で、特に粉状の金属ホウ素が堆積し易い磁性体４の上面（プラズマ生成容器２の壁面に接している面と反対側の面）に、放電抑制部材１８が固定用のボルト１１によって取り付けられている。この構成について、図７（Ａ）にはＵＷ平面から視たときの様子が描かれていて、図７（Ｂ）にはＵＶ平面から視たときの様子が描かれている。

磁性体４の上面に設けられた放電抑制部材１８は、磁性体４から冷却されることになるが、磁性体４そのものではないため、その温度は、磁性体４に比べると幾分高温になる。また、放電抑制部材１８は、プラズマ生成容器２内に配置されたフィラメントからの輻射熱やプラズマ中のイオンや電子の流入の影響を受けて、加熱される。磁性体４よりも高温の放電抑制部材１８に堆積される金属ボロンは、結晶状のものに変化し、上述した飛散が抑制される。その結果、引出電極系での異常放電を防止することができる。

金属ボロンの結晶化を効果的に行うには、放電抑制部材１８としては、非磁性体か磁性体であるが磁石に吸着されない程度の弱磁性体であり、耐熱性に優れたものが使用されることが望ましい。具体的には、タングステンやモリブデン、あるいはカーボンといった材料が使用される。

このような材料を用いると、放電抑制部材１８は磁化された磁性体４に吸着されない。この場合、固定用のボルト１１による締め付け力にもよるが、磁性体４による吸着力が作用しないので、磁性体４と放電抑制部材１８との間には微小な隙間が発生する。このような隙間の存在によって、磁性体４と放電抑制部材１８とを十分熱的に分離させることができる。これによって、放電抑制部材１８の温度をさらに高温に保つことができるので、金属ボロンの結晶化を効果的に行うことができる。また、放電抑制部材１８の表面（特に、磁性体４と反対側の面）にブラスト処理を施すと、金属ボロンの飛散がさらに抑制される。

図８には、図７で説明した放電抑制部材１８の変形例が記載されている。図８（Ａ）には放電抑制部材１８と防着板５が取り付けられた磁性体４のＵＷ平面での様子が描かれていて、図８（Ｂ）にはＵＶ平面から視たときの様子が描かれている。

図８の例では、放電抑制部材１８はＵＶ平面で断面が略コの字状をしている。この例では、放電抑制部材１８を磁性体４に対して嵌め合わせることで、磁性体４への放電抑制部材１８の取り付けが行われる。また、この取り付け時には、磁性体４と放電抑制部材１８との間には若干の隙間を持たせておく方がいい。これは、放電抑制部材１８の温度をより高温に保つ為である。

図７、図８の例では、磁性体４の図示されるＵ方向における側面に防着板５を取り付ける構成のものであったが、これに代えて、図９や図１０の例のように磁性体４のＶ方向における上面に防着板５を取り付ける構成を用いてもいい。

図９（Ａ）にはプラズマ生成容器２の内壁面の様子を表すＵＷ平面が描かれている。図９（Ｂ）には図９（Ａ）に記載のＡ−Ａ線による断面の様子が描かれている。そして、図９（Ｃ）には図９（Ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子が描かれている。

図９の例では、図９（Ｂ）に描かれているように磁性体４上に放電抑制部材１８が支持されている。このような構成を用いた場合、防着板５の材料として脆性破壊を起こしやすいものを用いることができるので、防着板５の材料選択の幅が広がる。

また、図９の例で示した構成を用いると、防着板５は一枚でよい。その為、図７や図８で述べたような２枚の防着板５を磁性体４に取り付けたり、取り外したりする必要がないので、防着板５の取り付け取り外し作業が簡単に済む。

一方で、図９の構成に代えて、図１０のような構成を用いても良い。図１０（Ａ）にはプラズマ生成容器２の内壁面の様子を表すＵＷ平面が描かれている。図１０（Ｂ）には図１０（Ａ）に記載のＡ−Ａ線による断面の様子が描かれている。そして、図１０（Ｃ）には図１０（Ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子が描かれている。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）を見れば理解できるように、防着板５上に放電抑制部材１８が支持されている。このような構成を用いた場合、放電抑制部材１８と磁性体４の間に防着板５が挟まれているので、放電抑制部材１８を磁性体４から確実に離間させることができる。これにより、図９の構成に比べて、放電抑制部材１８の温度が高温となり、放電抑制部材１８上の金属ボロンの結晶化を効果的に進めることができる。

また、図９の構成と同様に、図１０の構成を用いると、防着板５が１枚で済むので、図７や図８の構成に比べて、防着板５の取り付け取り外し作業が簡単に済む。

これまでに述べた実施形態では、プラズマ生成容器２の内側に１種類の防着板５を配置した構成であったが、図１１に記載されているように、必要に応じて第２の防着板６を設けるようにしておいてもいい。また、プラズマ生成容器２の内壁に第２の防着板６を設ける場合には、第２の防着板６を板状の部材で構成してもいいし、溶射によってプラズマ生成容器２の内壁に第２の防着板６を形成するようにしておいてもいい。なお、第２の防着板６はプラズマ生成容器２内部の汚れを防止する目的で設けられていて、その材料としては、例えば、従来から使用されているモリブデンやステンレス、あるいは、セラミックス材料である。

プラズマ源１にフッ素含有ガス（例えば、ＢＦ３やＣＦ４、ＳＦ６等）や塩素含有ガス（ＢＣｌ３やＰＣｌ３、ＰＣｌ５等）といった腐食性のガスを導入し、これをプラズマ化した場合、カスプ磁場が比較的強い場所にフッ素や塩素によるエッチングの影響が強く表れる傾向にある。カスプ磁場の比較的強い場所は、本発明の構成例で言うと、磁性体４が配置された近傍である。その為、磁性体４に当接するように防着板５を配置しておくとともに、フッ素や塩素によるエッチングに耐性を有していて、温度が高いプラズマ生成容器２の内部に配置しても熱変形しない材料で防着板５を構成しておくことが望まれる。具体的な材料の例を示すと、窒化アルミニウムや酸化アルミニウム等のセラミックス材料を用いることが考えられる。

また、ステンレス製やモリブデン製の防着板を使用した場合、フッ素含有ガスとの反応により、フッ化物が生成されてしまう。プラズマ源１からイオンビームや電子ビーム、プラズマ等のエネルギービームを引出す構成の装置であれば、プラズマ生成容器２内で発生したフッ化物の一部が引出電極系に堆積してしまう。引出電極系に堆積された堆積物は絶縁物であるため、プラズマ源１の運転時に引出電極系での放電を誘発する原因となる。

これに対して、セラミックス製の防着板にすると、フッ素含有ガスを使用してもフッ素との反応が起こらないため、上述したような引出電極系での放電を誘発するフッ化物が生成されない。このような理由からも防着板５の材料としてはセラミックス材料が用いられることが望ましい。

これまでの実施形態では、プラズマ生成容器２は引出口１０を有していたが、このような引出口１０を有さないものであってもいい。例えば、プラズマ生成容器２の内部に被処理対象物（例えば、シリコン等の半導体基板）を配置する場合、イオンビームや電子ビーム、プラズマ等のエネルギービームをプラズマ生成容器２の外部に引出す必要がないので、このような引出口１０は不要となる。

また、プラズマ９を発生させる手段は、高周波放電型や電子衝撃型に限られず、どのような手段を用いてもいい。電気的に中性なプラズマ９中には電子が存在しているので、この電子がカスプ磁場に捕捉されることになる。その為、プラズマが発生され、カスプ磁場によりこれを所定領域内に閉じ込める方式のプラズマ源であって、プラズマ生成容器の内部に防着板が配置されているプラズマ源であれば、本発明を適用できる。

さらに、プラズマ生成容器２の形状は図１に記載されたような直方体形状に限られない。例えば、円筒形状であってもよい。

図９、図１０に示した構成では放電抑制部材１８を備えるものであったが、このような構成において、放電抑制部材１８を取り除き、固定用のボルト１１を使用して防着板５を磁性体４の上面（プラズマ生成容器２の壁面に接している面と反対側の面）に直接取り付けるようにしてもよい。この場合、プラズマ生成容器２内でのプラズマの点灯を考慮に入れると、防着板５の材料は導電性の材料で、具体的な構成としては図１２に記載されているような構成を用いることが考えられる。一方、図９や図１０で示した構成で、防着板５をセラミックス材料で構成し、ボルト等を用いて防着板５を磁性体４に固定した場合、プラズマが点灯しない可能性があるので、放電抑制部材１８のような導電性部材を設けておくことが考えられる。この場合、プラズマ生成容器２内にフッ素含有ガスが導入されると、導電性部材は放電抑制部材１８としても機能する。

前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

１．プラズマ源
２．プラズマ生成容器
３．永久磁石
４．磁性体
５．防着板
７．フィラメント
８．ガス源
９．プラズマ
１０．引出口
Ｒ．冷媒流路

Claims (10)

1. 冷却機構を有するプラズマ生成容器の内部にガスを導入して、当該ガスを電離することでプラズマを生成するプラズマ源であって、
   前記プラズマ生成容器の内側に配置された防着板と、
   前記プラズマ生成容器の外側に配置されたプラズマ閉じ込め用の複数の永久磁石を備えているとともに、
   前記プラズマ生成容器の内側で、前記プラズマ生成容器の壁面を挟んで前記永久磁石と対向する位置に、前記プラズマ生成容器の内壁面に当接した磁性体が設けられていることを特徴とするプラズマ源。
2. 前記防着板は前記磁性体に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ源。
3. 前記防着板は、前記磁性体の前記プラズマ生成容器の最も中央側に位置する場所に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ源。
4. 各磁性体が並べられた方向において、前記磁性体の寸法よりも前記防着板の寸法は長いことを特徴とする請求項３記載のプラズマ源。
5. 各磁性体間において、前記プラズマ生成容器の内壁面に沿って、前記防着板が前記磁性体に支持されていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ源。
6. 前記プラズマ生成容器は容器内外を接続する引出口を備えているとともに、
   前記ガスはホウ素含有ガスであって、前記磁性体または前記防着板に支持されて、前記磁性体よりも前記プラズマ生成容器の中央側に設けられた放電抑制部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ源。
7. 前記放電抑制部材と前記磁性体の間には、前記防着板が配置されていることを特徴とする請求項６記載のプラズマ源。
8. 前記放電抑制部材は、非磁性体または弱磁性体からなる請求項６または７に記載のプラズマ源。
9. 前記放電抑制部材の表面にはブラスト処理が施されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ源。
10. 前記防着板はセラミックス材料からなる請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプラズマ源。

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