JP2019021558A - Plasma generator and ion source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ生成装置及びイオン源に関する。 The present invention relates to a plasma generation apparatus and an ion source.
従来より、内部でプラズマを発生させ、発生されたプラズマを使用して被処理基板の表面をエッチング、クリーニング、あるいはスパッタリングをすることに利用されるプラズマ生成装置が知られている。プラズマ生成装置は、特許文献1に開示されたように、ガス供給源から原料ガスをガス配管を介してプラズマ生成室に導入し、高周波電源から高周波が供給されることで生成される誘導電界により、プラズマ生成室内のガスを電離させ、プラズマを発生させる装置である。発生されたプラズマにおけるイオンや電子等の荷電粒子は、その一部がガス配管内に侵入し、ガス配管内にプラズマが発生し、異常放電が生じることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a plasma generation apparatus that is used to generate plasma inside and to use the generated plasma to etch, clean, or sputtering the surface of a substrate to be processed. As disclosed in Patent Document 1, the plasma generation apparatus introduces a source gas from a gas supply source into a plasma generation chamber via a gas pipe, and generates an induction electric field generated by supplying a high frequency from a high frequency power source. This is a device for generating plasma by ionizing a gas in a plasma generation chamber. A part of charged particles such as ions and electrons in the generated plasma may enter the gas pipe, and plasma may be generated in the gas pipe to cause abnormal discharge.
ガス配管内での荷電粒子による異常放電を防止するために、ガス配管とプラズマ生成装置の間に荷電粒子を捕捉する捕捉部材を設けている。図8に一般的な捕捉部材を備えたプラズマ生成装置を示す。図8(a)は、プラズマ生成装置の上面図、図8(b)は、図8(a)のB−B’線での切断図を示す。図8(b)には、ハッチングを施していない。図示されたように、プラズマ生成装置200は、プラズマ生成室210と、プラズマ生成室210内にプラズマを発生させるプラズマ生成手段220と、プラズマ生成室210から侵入する荷電粒子を捕捉する捕捉部材230と、捕捉部材230とプラズマ生成室210とを接続する接続配管240と、を備える。
In order to prevent abnormal discharge due to charged particles in the gas pipe, a capturing member that traps the charged particles is provided between the gas pipe and the plasma generation device. FIG. 8 shows a plasma generating apparatus provided with a general capturing member. FIG. 8A is a top view of the plasma generating apparatus, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. In FIG. 8B, hatching is not performed. As shown in the figure, the
捕捉部材230は、プラズマ生成室210の上流側に配置され、プラズマ生成室210と接続配管240を介して接続される。捕捉部材230の内部は、迷路状に形成されており、プラズマ生成室210で発生して接続配管240から侵入する荷電粒子を捕捉する。
The capturing
プラズマ生成装置200において、プラズマ生成室210と接続配管240とは、接続ブロック241を介して接続されている。接続ブロック241は、プラズマ生成室210の底面210aと対向する対向面241aを備え、底面210aと対向面241aとが当接して、プラズマ生成室210と接続配管240とは接続される。したがって、プラズマ生成室210と接続配管240とは、気密性を保って接続される。
In the
しかしながら、捕捉部材230と接続配管240は、接続配管240の一端を捕捉部材230の孔に差し込むことにより、接続されている。接続配管240と捕捉部材230とは、このような接続方法を採用することで、プラズマ生成室210のメンテナンス時に脱着が容易となる。一方で、気密性に劣り、捕捉部材230と接続配管240の接続部分から、ガスが漏れることがあった。捕捉部材230と接続配管240の接続部分からガスが漏れると、異常放電が起きるとともにプラズマ生成室210内でのプラズマ発生の効率が落ちるという問題があった。また、異常放電発生部の部品が腐食するという問題もあった。同様な装置は、他にも散見される。
However, the
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ガスの漏出を防止することで、異常放電の発生を抑制し、プラズマ発生の効率を向上させるとともに、部品の腐食を防止できるプラズマ生成装置及びイオン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 circumstances, and by preventing the leakage of gas, the generation of abnormal discharge can be suppressed, the efficiency of plasma generation can be improved, and corrosion of parts can be prevented. And an ion source.
上記目的を達成するため、本発明に係るプラズマ生成装置は、
原料ガスを内部に導入するための第1の孔が形成された第1の端面を備え、内部にプラズマが生成されるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室にプラズマを生成させるプラズマ生成手段と、
第2の端面を備え、一方の開口が前記第2の端面に開口し、他方の開口から前記原料ガスが供給される第2の孔を有する、ガス配管と、
前記プラズマ生成室と前記ガス配管の間に、前記プラズマ生成室と同一直線上に配置され、前記第1の端面と当接し、前記第1の孔と連通する第3の孔が形成された第3の端面と、前記第2の端面と当接し、前記第2の孔と連通する第4の孔が形成された第4の端面と、を備え、前記プラズマ生成室から前記ガス配管に侵入する荷電粒子を内部に捕捉する捕捉部材と、
前記第1の端面と前記第3の端面と垂直方向、又は前記第2の端面と前記第4の端面と垂直方向に、前記ガス配管の側から押圧力を付与する押圧手段と、を備える。
In order to achieve the above object, a plasma generation apparatus according to the present invention comprises:
A plasma generation chamber having a first end surface formed with a first hole for introducing a source gas into the interior thereof, in which plasma is generated;
Plasma generating means for generating plasma in the plasma generating chamber;
A gas pipe having a second end face, one opening opening in the second end face, and having a second hole to which the source gas is supplied from the other opening;
A third hole is formed between the plasma generation chamber and the gas pipe. The third hole is disposed on the same straight line as the plasma generation chamber, contacts the first end surface, and communicates with the first hole. 3 and a fourth end surface in contact with the second end surface and formed with a fourth hole communicating with the second hole, and enters the gas pipe from the plasma generation chamber. A capturing member that captures charged particles inside;
Pressing means for applying a pressing force from the side of the gas pipe in a direction perpendicular to the first end face and the third end face, or in a direction perpendicular to the second end face and the fourth end face.
前記ガス配管は、当該ガス配管の軸に垂直方向に突出する突出部を備え、
前記押圧手段は、前記突出部に押圧力を付与してもよい。
The gas pipe includes a protruding portion that protrudes in a direction perpendicular to the axis of the gas pipe,
The pressing means may apply a pressing force to the protrusion.
前記ガス配管は、前記捕捉部材と対向して配置されるガス導入ブロックを備え、
当該ガス導入ブロックが、前記第2の端面と、前記突出部を備えてもよい。
The gas pipe includes a gas introduction block arranged to face the capturing member,
The gas introduction block may include the second end surface and the protrusion.
前記押圧手段は、ばね部材であってもよい。 The pressing means may be a spring member.
前記プラズマ生成室と前記捕捉部材とは、固定部材により固定されていてもよい。 The plasma generation chamber and the capturing member may be fixed by a fixing member.
本発明に係るイオン源は、上記のプラズマ生成装置と、前記プラズマ生成室からプラズマ中のイオンを引き出す引出電極と、を備える。 An ion source according to the present invention includes the above plasma generation apparatus and an extraction electrode that extracts ions in the plasma from the plasma generation chamber.
本発明によれば、ガスの漏出を防止することで、異常放電の発生を抑制し、プラズマ発生の効率を向上させるとともに、部品の腐食を防止できるプラズマ生成装置及びイオン源を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a plasma generation apparatus and an ion source that can suppress the occurrence of abnormal discharge by preventing gas leakage, improve the efficiency of plasma generation, and prevent corrosion of components. .
以下、本発明に係るプラズマ生成装置の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。 Embodiments of a plasma generation apparatus according to the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. Note that the embodiments described below are for explanation, and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ embodiments in which each or all of these elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ生成装置1を備えるプラズマ処理装置100の概略構成図である。プラズマ処理装置100は、プラズマ生成装置1において生成されたプラズマからイオンを引出し、引き出したイオンにより、被処理対象である基板Wの表面にエッチング処理又はクリーニング処理を施したり、引き出したイオンを、スパッタターゲットに照射して、スパッタ粒子を被処理基板W上に付着、堆積させるスパッタ処理を施す装置である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
プラズマ処理装置100は、プラズマを生成させるプラズマ生成装置1と、中和器2と、処理室3を備える。プラズマ生成装置1と中和器2と処理室3とは、真空チャンバ4の内部に配置されている。真空チャンバ4は、真空ポンプ5により所定の圧力に減圧され、処理室3内には、被処理対象である基板Wが配置される。
The
プラズマ生成装置1は、プラズマ生成室10と、プラズマ生成室10の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生手段20と、プラズマ生成室10から侵入する荷電粒子を捕捉する捕捉部材30と、プラズマ生成室10に原料ガスを供給するガス配管40と、プラズマ生成室10の側に押圧力を付与するばね部材60と、を備える。プラズマ生成装置1のプラズマ生成室10に引出電極50を取付けた装置を、イオン源という。プラズマ生成室10、捕捉部材30、ガス配管40、及びばね部材60の詳細については、後述する。
The plasma generation apparatus 1 includes a
プラズマ発生手段20は、高周波アンテナ21と、高周波アンテナ21に電力を供給する高周波電源22と、マッチング回路23と、を備える。
The plasma generating means 20 includes a high-
高周波アンテナ21は、プラズマ生成室10の外周にコイル状に巻回されて配置される。高周波アンテナ21の一端がマッチング回路23に接続され、マッチング回路23を介して、高周波電源22から、高周波アンテナ21に電力が印加される。高周波アンテナ21の他端は、電気的に接地されている。高周波電源22の電源周波数は例えば10kHz〜100MHzである。
The
高周波アンテナ21は、高周波電源22から電力が印加されることで、プラズマ生成室10内に誘導電界を発生させ、プラズマ生成室10内に導入された原料ガスを電離させ、プラズマを生成させるとともに、生成されたプラズマと誘導結合してプラズマ生成室10内においてプラズマの形成を安定に維持する。
The
捕捉部材30は、プラズマ生成室10の底面である第1の端面10aに取り付けられ、プラズマ生成室10内で発生したプラズマが、ガス配管40に侵入することを防止する。
The capturing
ガス配管40は、原料ガス源41からプラズマ生成室10へ原料ガスを供給する配管である。原料ガスとしては、CF4、SF6、C2F6等のフッ素系ガスが用いられる。フッ素系ガスの代わりに、Ar、O2、N2、Xe等のガスを用いてもよい。実施の形態では、フッ素ガスにH2を添加するものとする。ガス圧力は、例えば、0.01Pa〜10Paである。
The
引出電極50は、プラズマが発生したプラズマ生成室10内からイオンを引き出すグリッド電極である。引出電極50は、プラズマ生成室10の開口部10bに取り付けられる。引出電極50は、図1、図2、図4に示すように、円板状の部材に複数の孔が形成されたグリッド部材である。引出電極50は、モリブデン、グラファイト等の耐スパッタ材料で形成されている。
The
引出電極50は、スクリーン電極51と、加速電極52とを備える。スクリーン電極51は、プラズマ生成室10の開口部10bに設けられ、プラズマ生成室10と加速電極52の間に配置される。スクリーン電極51は、正電圧を印加する直流電源55に接続されている。
The
加速電極52は、負電圧を印加するための直流電源54に接続されている。スクリーン電極51を正電位、加速電極52を負電位とすることにより、電極間に生じる電界がプラズマ中の正イオンのみを射出方向に引出し、加速する。実施の形態では、2つの電極を備える引出電極50を例として示したが、加速電極52のイオンビーム射出側に減速電極を備えてもよい。電極は、少なくとも2つあればよい。
The
中和器2は、処理室3内に設置され、引出電極50から引き出されたイオンにより帯電した基板Wを、中和するために電子を放出する装置である。基板Wへ電子を供給することで、基板Wへの電荷のチャージを防止する。
The neutralizer 2 is a device that is installed in the processing chamber 3 and emits electrons in order to neutralize the substrate W charged by ions extracted from the
次に、プラズマ生成装置1を備えるプラズマ処理装置100の動作を、イオンビーム装置を例にして、図1を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
まず、真空ポンプ5を作動させて、真空チャンバ4内を所定の圧力まで減圧する。そして、原料ガス源41から、ガス配管40及び捕捉部材30を介して、プラズマ生成室10に原料ガスを供給する。一方、処理室3には、被処理体である基板Wが載置されている。そして、高周波電源22からマッチング回路23を介して、高周波アンテナ21に高周波電力が印加される。高周波アンテナ21に高周波電力が印加されることにより、プラズマ生成室10に導入された原料ガスが電離されて、プラズマ生成室10内にプラズマが発生する。
First, the
プラズマ生成室10内に生成されたプラズマのうち、イオンが、引出電極50により引き出されて加速され、イオンビームとして基板Wに照射され、エッチング処理等の処理が行われる。イオンにより帯電した基板Wは、中和器2から放出される電子により中和される。エッチング処理が終了した基板Wは、処理室3から取り出され、処理が終了する。
Of the plasma generated in the
次に、プラズマ生成装置1の要部について、図2から図4に基づき詳細に説明する。図2から図4は、図1とは上下が逆転しているが、説明のためであり、図1〜図4において、プラズマ生成装置1を処理室3の上に配置してもよいし、下に配置してもよい。図2(a)は、プラズマ生成装置1と、プラズマ生成装置1に使用される中和器2を示す上面図、図2(b)は、図2(a)のA−A’線での切断面を示す。切断面にはハッチングは施していない。図3は、プラズマ生成室10と、捕捉部材30と、ガス配管40の分解図である。図4は、プラズマ生成装置1の要部拡大図である。
Next, the main part of the plasma generation apparatus 1 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 are upside down with respect to FIG. 1, but are for explanation. In FIGS. 1 to 4, the plasma generation apparatus 1 may be disposed on the processing chamber 3. It may be placed below. 2A is a top view showing the plasma generator 1 and the neutralizer 2 used in the plasma generator 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. The cut surface is shown. The cut surface is not hatched. FIG. 3 is an exploded view of the
プラズマ生成装置1は、図2に示すように、プラズマ生成室10と、プラズマ発生手段20と、捕捉部材30と、ガス配管40と、引出電極50と、ばね部材60と、を備える。プラズマ生成室10、捕捉部材30、ガス配管40は、原料ガス源41から供給されるガス流の下流に向けて、ガス配管40、捕捉部材30、プラズマ生成室10の順に並べられる。
As shown in FIG. 2, the plasma generation apparatus 1 includes a
プラズマ生成室10は、石英やアルミニウム酸化物等の誘電体材料によって形成された、円筒状の凹状の容器である。プラズマ生成室10の凹部の底部に、第1の端面10aが形成される。第1の端面10aには、内部に原料ガスを導入するための第1の孔10cが形成される。プラズマ生成室10には、第1の孔10cから原料ガスが導入され、プラズマ発生手段20により、内部に導入された原料ガスはプラズマ化される。
The
捕捉部材30は、図4に示すように、セラミック等の絶縁材料により形成された円筒部材であり、プラズマ生成室10とガス配管40との間に配置され、プラズマ生成室10で生成された荷電粒子を捕捉して、荷電粒子がガス配管40に入ることを阻止する。捕捉部材30は、プラズマ生成室10と同一直線上、具体的には、同軸上に配置される。捕捉部材30の内壁には、複数の板状部材30eが軸方向に沿って取り付けられている。複数の板状部材30eは、対向する内周壁から交互に軸に向けて伸びて形成され、互いに軸付近で重複するように並べられる。複数の板状部材30eは、このように配置されることで、捕捉部材30の内部に迷路状の通路を形成する。プラズマ生成室10で生成された荷電粒子が捕捉部材30の内部に入り込むと、迷路状の通路を通過する過程で、板状部材30eに捕捉される。
As shown in FIG. 4, the
捕捉部材30は、図3に示すように、円筒部材の上面と下面を形成する第3の端面30aと第4の端面30bを備える。第3の端面30aは、プラズマ生成室10の第1の端面10aと対向して当接する。第3の端面30aの、第1の端面10aに形成された第1の孔10cと対向する位置に、第3の孔30cが形成される。第4の端面30bは、ガス配管40と対向し、第4の孔30dが形成される。なお、捕捉部材30の形状は、円筒状に限定されず、第3の端面30aと第4の端面30bを備える形状であればよく、四角柱などの筒状部材を利用できる。
As shown in FIG. 3, the
捕捉部材30とプラズマ生成室10とは、固定部材により固定される。具体的には、図4に示すように、ボルト31により固定される。捕捉部材30の軸方向に貫通する孔に、ボルト31を第4の端面30bから挿入して、プラズマ生成室10の第1の端面10aに形成されたねじ溝(図示せず)に螺合して固定する。このように固定することで、プラズマ生成室10と捕捉部材30とは一体化する。
The capturing
捕捉部材30とプラズマ生成室10とは、ボルト31により固定されるので、第1の端面10aと第3の端面30aとは密着され、第1の端面10aと第3の端面30aの当接部分から、ガスが漏れることを防止できる。
Since the
ガス配管40は、捕捉部材30を介して、プラズマ生成室10に原料ガス源41から、原料ガスを供給する部材である。ガス配管40は、図3、図4に示すように、ガス配管本体42と、ガス導入ブロック43と、を備える。
The
ガス配管本体42は、一端部が原料ガス源41に接続され、他端部がガス導入ブロック43に接続される。ガス配管本体42は、内部に第1の貫通孔42aが形成され、原料ガス源41に蓄積された原料ガスを、第1の貫通孔42aに通して、ガス導入ブロック43まで送る。
The gas pipe
ガス導入ブロック43は、円筒状の部材であり、内部に第2の貫通孔43aが形成されている。また、ガス導入ブロック43は、ガス導入ブロック43の外周部から、軸と垂直方向に突出する円板状の突出部43bを備える。ガス導入ブロック43の一端部には第2の端面40aが形成され、第2の端面40aは、捕捉部材30の第4の端面30bと対向して当接される。ガス導入ブロック43の他端部は、ガス配管本体42に接続される。
The
図3、図4に示すように、第2の貫通孔43aの一方の開口は、第2の端面40aに開口する。当該開口は、捕捉部材30の第4の孔30dと対向する位置に形成される。第2の貫通孔43aの他方の開口は、ガス配管本体42の第1の貫通孔42aと連通する。第1の貫通孔42aと第2の貫通孔43aとで、ガス配管40の貫通孔である第2の孔40bを形成する。
As shown in FIGS. 3 and 4, one opening of the second through-
第1の孔10cと、第3の孔30cと、第4の孔30dとは、同軸上に配置されて連通し、原料ガス源41から供給された原料ガスは、第2の孔40b、第4の孔30d、第3の孔30c、第1の孔10cの順に流れて、プラズマ生成室10内に流入する。
The
引出電極50は、図4に示すように、一対の電極保持部材56によって、外周部を上下方向から挟持されて支持される。また、引出電極50には、電極棒57が接続されており、電極棒57を介して、直流電源54、55から引出電極50に電力が供給される。
As shown in FIG. 4, the
ばね部材60は、ガス導入ブロック43に、捕捉部材30及びプラズマ生成室10に向けて押圧力を付与する押圧手段である。図2、図4に示すように、ばね部材60は、突出部43bの板面をプラズマ生成室10の側にF1の力で押圧する部材であり、突出部43bの周方向に沿って、等間隔に複数配置される。ばね部材60により突出部43bの板面が押圧されることで、ガス導入ブロック43、プラズマ生成室10、捕捉部材30に、軸方向の押圧力が付与される。ばね部材60により、ガス配管40の第2の端面40aと捕捉部材30の第4の端面30bは、密着され、ガスが漏れることを防止する。
The
プラズマ生成装置1は、図2、図4に示すように、更に、構成部品を取り付ける基台11と、取り付けられた構成部品の周囲を囲む遮蔽筒15とを備える。遮蔽筒15は、高周波アンテナ21の周囲を囲む金属材料からなり、高周波電界を静電遮断するためのシールドとして機能する。遮蔽筒15は、一端部が基台11に固定され、他端部は、構成部品を挿入するための開口部15aを備える。
As shown in FIGS. 2 and 4, the plasma generating apparatus 1 further includes a base 11 to which the component parts are attached and a
基台11には、後述する支持棒12を取り付けるための4つの孔11aが、プラズマ生成室10の外周を取り囲むように、等間隔に形成されている。4つの孔11aのそれぞれには、支持棒12を固定するためのねじ溝が形成されている。基台11の中央部には、ガス導入ブロック43を受け入れるための凹部11bが形成され、凹部11bの底面には、ばね部材60を挿入するための挿入孔11cが形成される。挿入孔11cは、挿入されるばね部材60の数と同一の個数が形成される。また、凹部11bと孔11aとの間には、電極棒57を取り付けるための孔11dと、高周波アンテナ21を取り付けるための孔11eが形成される。
In the
4本の支持棒12は、プラズマ生成室10と捕捉部材30とを遮蔽筒15内に支持し、プラズマ生成室10と捕捉部材30の軸方向の位置決めをする部材である。4本の支持棒12は、基台11の4つの孔11aに挿入される。支持棒12の一端部には、ねじ溝が形成され、基台11の4つの孔11aに形成されたねじ溝に螺合される。支持棒12の両端部は、縮径した形状を有し、縮径した部分に肩部12a、12bが形成されている。
The four
基台11の凹部11bには、ガス導入ブロック43が挿入され、ガス導入ブロック43の第2の端面40aに、捕捉部材30の第4の端面30bが当接されて、プラズマ生成室10、捕捉部材30、引出電極50、電極保持部材56が、遮蔽筒15内に収納されている。
The
基台11の孔11dには、電極棒57が挿入され、孔11eには、高周波アンテナ21が挿入され、挿入孔11cには、ばね部材60が挿入されている。
The
また、電極保持部材56と対向して、位置決めブロック13が配置され、支持棒12の他端部に、位置決めブロック13が取り付けられる。位置決めブロック13は、環状に形成され、周方向に沿って、4つ支持棒12の他端部に対応する位置に、4つの取付孔13aが形成されている。位置決めブロック13の4つの取付孔13aに、支持棒12が差し込まれ、支持棒12の肩部12aに位置決めブロック13の対向する面が当接して、位置決めブロック13の位置が画定される。
Further, the
位置決めブロック13の、電極保持部材56と対向する面と反対側の面には、固定板14が当接される。固定板14は、位置決めブロック13に当接されたときに、位置決めブロック13の取付孔13aと対応する位置に取付孔14aが形成される。位置決めブロック13の取付孔13aから突出した支持棒12の端部は、固定板14の取付孔14aを通り、支持棒12の先端部は、ナット14bにより締結される。
The fixing
絶縁材料からなる捕捉部材30をプラズマ生成室10に直接固定するため、意図しない異常放電が発生した場合でも、腐食を防止できる。
Since the capturing
このようなプラズマ生成装置1を組み立てる方法について、図4に基づいて説明する。 A method for assembling such a plasma generation apparatus 1 will be described with reference to FIG.
まず、遮蔽筒15を基台11に固定し、遮蔽筒15の開口部15aから、構成部品を挿入して組み立てる。挿入孔11cにばね部材60を挿入し、凹部11bにガス導入ブロック43が挿入し、4本の支持棒12の一端部を4つの孔11aに螺合する。また、電極棒57を孔11dに挿入し、高周波アンテナ21の先端を孔11eに挿入する。なお、遮蔽筒15は、固定板14を取り付ける前に、基台11に取り付けてもよい。
First, the shielding
次に、ボルト31により一体化されたプラズマ生成室10と捕捉部材30、及び引出電極50を保持する電極保持部材56を、遮蔽筒15内に挿入する。捕捉部材30とプラズマ生成室10とは、高周波アンテナ21の巻回された導線の内部を通り、捕捉部材30の第4の端面30bと、ガス導入ブロック43の第2の端面40aとが当接する。
Next, the
次に、位置決めブロック13の取付孔13aに支持棒12の他端部を挿入して、位置決めブロック13を支持棒12に取り付ける。位置決めブロック13と電極保持部材56とは、図示しないボルトにより固定される。そして、位置決めブロック13の取付孔13aを通過した支持棒12の他端部を、固定板14の取付孔14aに挿入し、固定板14から突出した支持棒12の先端をナット14bで締結する。
Next, the other end of the
このように、4つの支持棒12と、位置決めブロック13と、固定板14とにより、プラズマ生成室10と捕捉部材30は、遮蔽筒15の内部に固定される。このとき、ばね部材60により突出部43bが押されることで、プラズマ生成室10と捕捉部材30の方向に押圧力が付与され、付与された押圧力を、位置決めブロック13と固定板14により受け止めるので、捕捉部材30の第4の端面30bとガス導入ブロック43の第2の端面40aとの間には、密着力が働き、第4の端面30bと第2の端面40aとの間から、ガスが漏れることを防止できる。
Thus, the
プラズマ生成室10及び捕捉部材30のメンテナンスをする場合には、支持棒12に螺合したナット14bを取り外すことにより、固定板14を取りはずし、位置決めブロック13を、図示矢印X方向に持ち上げる。位置決めブロック13をX方向に持ち上げると、位置決めブロック13に固定された電極保持部材56、電極棒57、引出電極50、プラズマ生成室10、及び捕捉部材30を、一体として引き出すことができる。図4に示す斜線部分の部材が、一体として遮蔽筒15から引き出せる部材である。したがって、引出電極50、プラズマ生成室10、捕捉部材30をまとめて取り出すことで、各部材のメンテナンスを効率的に行うことができる。
When maintenance of the
本実施の形態によれば、ガス導入ブロック43の突出部43bをばね部材60により押圧することで、プラズマ生成室10、捕捉部材30に向けて押圧力が付与される。したがって、捕捉部材30の第4の端面30bとガス導入ブロック43の第2の端面40aとの密着を強固にし、第4の端面30bと第2の端面40aとの間からガスが漏れることを防止する。したがって、遮蔽筒15で異常放電が発生することを防止するとともに、異常放電による遮蔽筒15内の部品の腐食を防止する。
According to the present embodiment, a pressing force is applied toward the
本実施の形態によれば、ガス配管本体42にガス導入ブロック43を取り付けて、押圧力を伝える構造としたので、既存のガス配管にガス導入ブロック43を取り付けるだけで、容易に押圧力を付与できる。また、ガス導入ブロック43が腐食された場合でも、容易に交換できる。
According to the present embodiment, since the
本実施の形態によれば、ガス導入ブロック43に突出部43bを設けて、突出部43bを、ばね部材60で押圧する構造としたので、簡単な構造の押圧手段を提供できる。
According to the present embodiment, since the
本実施の形態によれば、ばね部材60を備えるプラズマ生成装置を、イオン源に利用できる。したがって、プラズマ生成装置1の内部でのガス漏れや、異常放電を防止することができる。
According to the present embodiment, the plasma generating apparatus including the
(変形例1)
実施の形態では、プラズマ生成室10と捕捉部材30が、ボルト31により一体とされ、ガス導入ブロック43の突出部43bに、ばね部材60により押圧力を付与していると説明した。本発明は、このような構造に限定されず、一体とする部材の組合せを適宜変更することが可能である。一体とする部材の組合せに応じて、第1の端面10aと第3の端面30aと垂直方向、又は第2の端面40aと第4の端面30bと垂直方向に、ガス配管40の側から押圧力を付与する押圧手段の組合せを、適宜選択できる。
(Modification 1)
In the embodiment, it has been described that the
図5に、ガス配管40のガス導入ブロック43と捕捉部材30を一体とし、プラズマ生成室10を別体とした例を示す。ガス配管40と捕捉部材30を固定するためには、プラズマ生成室10と捕捉部材30を固定した固定部材、例えば、ボルトで締結して固定する。
FIG. 5 shows an example in which the
本変形例によれば、ばね部材60により、ガス導入ブロック43の対向面がF2の力で押されることにより、プラズマ生成室10の第1の端面10aと捕捉部材30の第3の端面30aとの間が密着され、プラズマ生成室10と捕捉部材30との接合面におけるガス漏れを防止する。また、捕捉部材30の第4の端面30bに、図示しない押圧手段により、軸方向に力F3を付与してもよい。また、力F2及び力F3の双方の押圧力を付与してもよい。
According to this modification, the opposing surface of the
プラズマ生成室10の第1の端面10aと捕捉部材30の第3の端面30aとの密着度に応じて、あるいは、基台11と位置決めブロック13までの距離に応じて、ばね部材60による力F2と、他の押圧手段による力F3との組合せを選択して、全体の押圧力を調整できる。
Depending on the degree of adhesion between the
(変形例2)
図6に、他の変形例を示す。本変形例は、プラズマ生成室10と捕捉部材30とガス導入ブロック43とが、それぞれ別体である例である。
(Modification 2)
FIG. 6 shows another modification. In this modification, the
本変形例によれば、ばね部材60により、ガス導入ブロック43の対向面が力F2で押されることにより、プラズマ生成室10の第1の端面10aと捕捉部材30の第3の端面30aとの間が密着され、プラズマ生成室10と捕捉部材30との接合面におけるガス漏れを防止する。また、同様に、捕捉部材30の第4の端面30bとガス導入ブロック43の第2の端面40aとの間が密着され、捕捉部材30とガス導入ブロック43との接合面におけるガス漏れを防止する。本変形例では、力F2に加えて、捕捉部材30の第4の端面30bから、図示しない押圧手段により、軸方向に力F3を付与してもよい。
According to this modification, the opposing surface of the
プラズマ生成室10の第1の端面10aと捕捉部材30の第3の端面30aとの密着度、捕捉部材30の第4の端面30bとガス導入ブロック43の第2の端面40aとの密着度、あるいは、基台11と位置決めブロック13までの距離に応じて、ばね部材60による力F2と、他の押圧手段による力F3との組合せを選択して、全体の押圧力を調整することができる。
The degree of adhesion between the
(変形例3)
実施の形態、変形例1及び変形例2では、ガス導入ブロック43は、第2の端面40aと、突出部43bと、をそれぞれ備えると説明したが、突出部43bに第2の端面40aが形成されてもよい。図7に示すように、ガス導入ブロック43は、円筒部材の一端部から、半径方向に突出する突出部43bが形成されている。突出部43bの捕捉部材30と対向する面に第2の端面40aが形成されている。突出部43bの第2の端面40aの反対側には、ばね部材60が配置されている。ばね部材60が突出部43bを押圧することにより、第1の端面10aと第3の端面30a、及び第4の端面30bと第2の端面40aとが密着される。なお、プラズマ生成室10と捕捉部材30とは、固定部材により固定されていてもよい。
(Modification 3)
In the embodiment, the first modification, and the second modification, it has been described that the
本変形例によれば、第1の端面10aと第3の端面30aとの間、及び第4の端面30bと第2の端面40aとの間から、ガスが漏れ出すことを防止できる。
According to this modification, gas can be prevented from leaking from between the
本変形例によれば、ガス導入ブロック43の突出部43bに第2の端面40aを形成したので、ガス導入ブロック43の高さを低くでき、ガス導入ブロック43が取付けられるプラズマ生成装置1の高さも低くすることができる。また、第2の端面40aと捕捉部材30の第4の端面30bとは、実施の形態、変形例1、2に比べて大きな接触面積で接触する。したがって、密着度合が増加して、より効果的にガスの漏洩を防止できる。
According to this modification, since the
本実施の形態では、捕捉部材30は、迷路状の通路を形成する板状部材30eを備えると説明したが、本発明は、迷路状の通路を形成する捕捉部材30に限定されない。例えば、捕捉部材30内部に、複数の球状部材を封入し、球状部材の表面に荷電粒子を捕捉してもよい。
In the present embodiment, it has been described that the capturing
本実施の形態では、捕捉部材30とプラズマ生成室10を固定する方法として、ボルト31を捕捉部材30に通して固定すると説明したが、本発明は、このような固定方法に限定されない。例えば、プラズマ生成室10の第1の端面10aと、捕捉部材30の第3の端面30a又は外周とに、それぞれ、おねじとめねじを切って、螺合させて固定してもよい。
In the present embodiment, as a method of fixing the capturing
本実施の形態では、突出部43bは円板状であると説明したが、ガス導入ブロック43の軸方向に垂直に突出すればよく、ガス導入ブロック43の軸から垂直に突出する棒状の突出部であってもよい。
In the present embodiment, it has been described that the
本実施の形態では、ガス配管本体42と別部材であるガス導入ブロック43を、捕捉部材30に当接させている。本発明は、別部材のガス導入ブロック43を設けずに、ガス配管40の径を大きくして、ガス配管40の一端部を直接、捕捉部材30に当接させてもよい。その場合には、ガス配管40の外周に、リング状あるいは棒状の突出部43bに相当する部材を取り付けることができる。
In the present embodiment, a
本実施の形態では、押圧手段としてばね部材60を用いると説明したが、本発明の押圧手段は、ばね部材60に限定されない。例えば、ゴムなどの弾性部材を使用してもよい。
In the present embodiment, it has been described that the
本実施の形態では、プラズマ発生手段20として、高周波アンテナ21を用いた例を説明したが、本発明は、このようなプラズマ発生手段20に限定されない。マイクロ波を用いたプラズマ発生手段、直流を用いたプラズマ発生手段等にも適用できる。
In the present embodiment, the example in which the high-
本実施の形態では、イオン源を用いたイオンビーム装置を、プラズマ処理装置の例として説明したが、本発明のプラズマ生成装置を利用するプラズマ処理装置は、イオンビーム装置に利用される場合に限定されず、プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置に適用できる。 In this embodiment, the ion beam apparatus using the ion source has been described as an example of the plasma processing apparatus. However, the plasma processing apparatus using the plasma generation apparatus of the present invention is limited to the case of being used in the ion beam apparatus. However, the present invention can be applied to a plasma processing apparatus such as a plasma CVD apparatus or a plasma etching apparatus.
本発明は、押圧手段を備えるプラズマ生成装置及びイオン源に利用することができる。 The present invention can be used for a plasma generating apparatus and an ion source provided with pressing means.
1 プラズマ生成装置
2 中和器
3 処理室
4 真空チャンバ
5 真空ポンプ
10 プラズマ生成室
10a 第1の端面
10b 開口部
10c 第1の孔
11 基台
11a、11d、11e 孔
11c 挿入孔
11b 凹部
12 支持棒
12a、12b 肩部
13 位置決めブロック
13a 取付孔
14 固定板
14a 取付孔
14b ナット
15 遮蔽筒
15a 開口部
20 プラズマ発生手段
21 高周波アンテナ
22 高周波電源
23 マッチング回路
30 捕捉部材
30a 第3の端面
30b 第4の端面
30c 第3の孔
30d 第4の孔
30e 板状部材
31 ボルト
40 ガス配管
40a 第2の端面
40b 第2の孔
41 原料ガス源
42 ガス配管本体
42a 第1の貫通孔
43 ガス導入ブロック
43a 第2の貫通孔
43b 突出部
50 引出電極
51 スクリーン電極
52 加速電極
54、55 直流電源
56 電極保持部材
57 電極棒
60 ばね部材
100 プラズマ処理装置
200 プラズマ生成装置
210 プラズマ生成室
210a 底面
220 プラズマ生成手段
230 捕捉部材
240 接続配管
241 接続ブロック
241a 対向面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generator 2 Neutralizer 3 Processing chamber 4
Claims (6)
前記プラズマ生成室にプラズマを生成させるプラズマ生成手段と、
第2の端面を備え、一方の開口が前記第2の端面に開口し、他方の開口から前記原料ガスが供給される第2の孔を有する、ガス配管と、
前記プラズマ生成室と前記ガス配管の間に、前記プラズマ生成室と同一直線上に配置され、前記第1の端面と当接し、前記第1の孔と連通する第3の孔が形成された第3の端面と、前記第2の端面と当接し、前記第2の孔と連通する第4の孔が形成された第4の端面と、を備え、前記プラズマ生成室から前記ガス配管に侵入する荷電粒子を内部に捕捉する捕捉部材と、
前記第1の端面と前記第3の端面と垂直方向、又は前記第2の端面と前記第4の端面と垂直方向に、前記ガス配管の側から押圧力を付与する押圧手段と、を備える、
プラズマ生成装置。 A plasma generation chamber having a first end surface formed with a first hole for introducing a source gas into the interior thereof, in which plasma is generated;
Plasma generating means for generating plasma in the plasma generating chamber;
A gas pipe having a second end face, one opening opening in the second end face, and having a second hole to which the source gas is supplied from the other opening;
A third hole is formed between the plasma generation chamber and the gas pipe. The third hole is disposed on the same straight line as the plasma generation chamber, contacts the first end surface, and communicates with the first hole. 3 and a fourth end surface in contact with the second end surface and formed with a fourth hole communicating with the second hole, and enters the gas pipe from the plasma generation chamber. A capturing member that captures charged particles inside;
Pressing means for applying a pressing force from the side of the gas pipe in a direction perpendicular to the first end surface and the third end surface or in a direction perpendicular to the second end surface and the fourth end surface;
Plasma generator.
前記押圧手段は、前記突出部に押圧力を付与する、
請求項1に記載のプラズマ生成装置。 The gas pipe includes a protruding portion that protrudes in a direction perpendicular to the axis of the gas pipe,
The pressing means applies a pressing force to the protruding portion;
The plasma generation apparatus according to claim 1.
当該ガス導入ブロックが、前記第2の端面と、前記突出部を備える、
請求項2に記載のプラズマ生成装置。 The gas pipe includes a gas introduction block arranged to face the capturing member,
The gas introduction block includes the second end surface and the protrusion.
The plasma generation apparatus according to claim 2.
請求項1から3の何れか1項に記載のプラズマ生成装置。 The pressing means is a spring member.
The plasma generation apparatus of any one of Claim 1 to 3.
請求項1から4の何れか1項に記載のプラズマ生成装置。 The plasma generation chamber and the capturing member are fixed by a fixing member,
The plasma generating apparatus of any one of Claim 1 to 4.
前記プラズマ生成室からプラズマ中のイオンを引き出す引出電極と、を備える、
イオン源。 A plasma generating apparatus according to any one of claims 1 to 5;
An extraction electrode for extracting ions in the plasma from the plasma generation chamber,
Ion source.
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