JP2776855B2 - 高周波イオン源 - Google Patents

高周波イオン源

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JP2776855B2 JP63502394A JP50239488A JP2776855B2 JP 2776855 B2 JP2776855 B2 JP 2776855B2 JP 63502394 A JP63502394 A JP 63502394A JP 50239488 A JP50239488 A JP 50239488A JP 2776855 B2 JP2776855 B2 JP 2776855B2
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    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン化すべき物質、例えば、ガスのため
の容器を備え、誘導高周波エネルギーをプラズマの中に
入力結合することができ、前記プラズマに一様磁場が重
畳されている、大面積のイオンビームを発生するための
高周波イオン源に関する。
大面積のイオン源は種々の用途に用いられる。大面積
のイオン源は例えば、現在の表面及び薄膜技術のための
不可欠な手段である。典型的な利用分野は例えば、単一
固体表面又は構造化するためマスクにより被覆されてい
る固体表面の大面積の腐食（イオン腐食）、又は表面薄
膜又は薄膜系を形成するための１つ又は複数の固体ター
ゲツトの大面積のイオンビームスパツタリングである。
このために使用されている大面積のイオン源は通常
は、プラズマに対して負の極性を有する１つ又は順次に
位置するふるい状の複数の電極により低圧プラズマから
抽出される多くの個々のイオンビームから成る１本の束
を形成する。必要な低圧プラズマは公知の方法でそれぞ
れの動作ガスの中で電子衝突によるイオン化により発生
される。必要な電子はほとんどの場合、電子加速区間が
後置接続されている種々の構成の電子源が供給する。
しかしこのようなイオン源は連続動作において又は特
定の動作ガスの場合に著しい欠点を有する。即ち例えば
熱電子放射体（“グローイン陰極”）は制限されている
寿命しか有しない。反応ガスを使用する場合にはこのよ
うなイオン源は非常に迅速に損傷を受けるか又は完全に
破壊される。電子放射体又はその他の電子源の横方向の
拡張は制限されているので、大きな横断面を有するプラ
ズマは、互いに隣接して位置する電子源によつてのみ実
現可能であり、その際にプラズマ密度の分布が不均一に
なり、ひいては抽出されたイオンビーム束の中のイオン
流密度の分布が不均一になる。これに加え、プラズマの
発生に必要な電子源のために必要な電流及び電圧の供給
が原因で、このような供給源を高い電位で作動する即ち
イオンビームを高い電位から、アースされている工作物
に加速することは技術的にコストがかかる。
本発明の課題は、任意の種類のイオンから、大面積で
あり流れが強く幾何学的形状が任意であるイオンビーム
を発生する、冒頭に詳細に記載の形式の高周波イオン源
を提供することにある。
この課題は本発明により、所望のイオンビームの形状
に整合されていて担体板と終端板との間にクランプされ
ている管状プラズマ容器の中で、高真空領域内のガス圧
状態でプラズマ励起を前記プラズマ容器の寸法に関して
MHz領域内の電子サイクロトロン波共鳴により行ない、
高周波発生器と負荷回路コイルとの間に同調可能な中間
回路を設け、電子サイクロトロン波共鳴の理論に基づい
て、単一巻の前記負荷回路コイルの軸線に対して垂直に
配向されていて、高さが前記電子サイクロトロン波共鳴
の理論から得られる微弱直流磁界をヘルムホルツコイル
対により発生し、このヘルムホルツコイル対の幾何学的
形状をプラズマ容器の形状に整合し、担体板の中に、複
数の電極から成り所望のイオンビームの幾何学的形状に
イオン光学的に整合されているイオン抽出装置を配置す
ることにより解決される。
本発明の別の１つの実施例においては、イオン抽出装
置として第１及び第２の抽出電極を設け、第１及び第２
の抽出電極に電圧を、後でイオン化され注入されたプラ
ズマイオンの外部粒子を分離するための電位段として印
加することができ、イオン加速電圧が印加されている別
の電極と、抑圧電圧を有する抑圧電極とを設ける。
本発明の別の１つの実施例においては、第１の抽出電
極を非導電性材料から製作し、別の電極の電圧を第２の
抽出電極に対して印加する。
本発明の別の１つの実施例においては、プラズマ容器
を長方体に、稜が丸味を帯びた側面と開いている端面で
形成し、イオン抽出装置がスリツト状の電極を有する。
本発明の別の１つの実施例においては、終端板の上に
スパツタターゲツトを配置する。
本発明の別１つの実施例においては、終端板を開口部
を介して真空容器と連結し、真空容器の中に抵抗蒸発器
又は電子ビーム蒸発器を配置する。
本発明により得られる利点は特に、プラズマ発生を完
全に電極なしに外部素子によつてのみプラズマ容器の中
で簡単で任意の幾何学的形状で行われる点にある。例え
ば付加的な電子源を有するイオン源におけるような経年
変化又はガスによる損傷は従つて排除されている。従つ
て、電子サイクロトロン波共鳴を用いての新しい高周波
イオン源は他のイオン源に比して非常に長い寿命を有す
る。幾何学的に簡単な放電室の形状は真空技術的に著し
い利点を有する。更に、強調すべきことは高周波イオン
源の高い純度である、何故ならば幾何学的に簡単な形状
の放電容器は、容器壁における高周波誘電損失による熱
により常時“加熱”され、その際に発生する温度は100
℃を通常は越えない。
更に別の利点は、プラズマ容器に低い高周波電圧のみ
が発生することである。これにより、壁部及び構成部材
のスパツタを招くことのある障害高周波帯電が大幅に回
避される。
このような供給源の実際的な用途にとつて著しく重要
なことは、その他の供給源の型に比して動作圧が低いこ
とである。これにより、イオン抽出のために、大きい開
口部を有する扁平に形成されたイオン光学系を用い、同
時に衝撃室の中又は後続のイオン加速区間の中で所要低
ガス圧を維持することが可能となる。
別の著しい１つの利点は、プラズマ発生が純粋に誘導
結合において行われることである。これにより、負荷回
路をプラズマ容器と一緒に高周波発生器と結合回路とか
ら直流電圧的に電気的に絶縁することが可能となる。こ
のようにして高周波プラズマを、イオンを発生する素子
として、アースの近傍で作動される高周波発生器に対し
て実際の上で任意に高い電位にすることができる。この
場合、電気絶縁は、最後の結合コイルと負荷回路コイル
との間で行うことができるが、又は段階的に高周波発生
器の出力コイルと中間回路の第１の結合コイルとの間及
び続いて中間回路の第２のコイルと負荷回路コイルとの
間で行うことができる。発生された低圧プラズマは負荷
回路コイルからさえも、プラズマ容器における絶縁材か
ら成る壁により電気的に絶縁されている。所要直流磁界
の発生に必要なコイル（有利にはヘルムホルツ形状）
は、本装置における電気的に高い部分（負荷回路コイル
又はプラズマ）に対して十分に大きい間隔で配置するこ
とができ、ひいては同様にアース電位の近傍で作動する
ことができる。
次に本発明を実施例に基づき図を用いて説明する。
第１図及び第２図は高周波イオン源のブロツク回路
図、第３図及び第４図はプラズマ容器の側面図、第５図
はイオン抽出装置を略示する断面図、第６図はスパツタ
ターゲツトを有する終端板の断面図、第７図は電子ビー
ム蒸発装置を有する真空容器がフランジ結合されてい
る、開口部を有する終端板の断面図である。
高周波イオン源はプラズマ発生のために電子サイクロ
トロン波共鳴の方法を用いる。このために、第１図に示
すように、プラズマ容器１の回りに配置され有利には単
一巻であり調整可能なコンデンサ３と共働して電気振動
回路を形成するコイル２により高周波エネルギーがプラ
ズマの中に入力結合される。このいわゆる負荷回路コイ
ル２は誘導的に又は直接の電気接続（第２図）により高
周波発生器４と結合され、その際に高周波発生器４と負
荷回路コイル２との間に別の１つの同調可能な中間回路
５を挿入接続することができる。
プラズマ容器１の中のガス圧が十分に高い（典型的に
は10-2−10-1mbar）場合には、高周波うず電界の作用に
よりガス放電プラズマが発生する。電子サイクロトロン
波共鳴によるプラズマ励起のために重要なことは、本装
置に出来るだけ均一な微弱直流磁界Boを負荷回路コイル
２の軸に対して垂直に重畳することである。第1,2図に
おいて、相互に直交している二つの磁力線によって示さ
れている磁界Boは、択一選択肢であり、どちらか一方の
磁界Boが印加される。単一巻の負荷コイル２は、図４に
も図３にも示されており、この単一巻の負荷コイル２
は、プラズマ容器１を囲んでいる。このような直流磁界
は有利にはヘルムホルツコイル対６（第３図、第４図）
により発生され、このコイルの幾何学的形状はプラズマ
容器１の形状に整合することができる。Boの作用によ
り、励起された低圧プラズマはその電気的特性に関して
非等方性になり、その際にBoの方向により非等方軸が前
もつて与えられている。負荷回路コイル２から出発して
電磁波が、現時点で電気的に非等方性の導電性媒体“プ
ラズマ”の中に進入した場合、この場合に対して計算さ
れた分散関係式は、電磁波伝播は公知のように、直流磁
界Boの存在により変化されたプラズマ周波数ωp1より上
で行われることを示す。しかし分散関係式を、進入平面
波の右円成分と左円成分とに対して別個に見ると、当該
平面波の波ベクトルｋが導電媒体の非等方軸即ちBoの方
向に位置する場合には右円部分波に対しては電子サイク
ロトロン周波数ωc,eより下の周波数領域でも電磁波伝
播は可能であることが分かる。周波数ω（＜ωc,e）を
有するいわゆる電子サイクロトロン波による共鳴プラズ
マ励起は、周囲の負荷回路コイル２により前もつて与え
られている境界条件を考慮すると、右円電子サイクロト
ロン波の走行方向におけるプラズマ長ｄがその都度に、
この波の波長の1/2の奇数倍である即ち λres＝2d/（2z＋１） が成立つと行われる。
但しｚは共鳴の次数である。ωｚ＜ωc,eを有するそ
の都度の共鳴周波数ωｚ（ｚ＝0,1,2……）に対して電
子サイクロトロン周波数ωc,eは集積点である。これ
は、高周波発生器により前もつて与えられている励起周
波数ωにおいて所定の次数ｚは、ωc,eを決める重畳さ
れた直流磁界Boの強さの適当な選択により調整すること
ができることを意味する。実際の上ではω０における基
本共鳴又はω１における第１の高調波共鳴による励起が
重要である。
プラズマの相対誘電率DKは電子サイクロトロン波の伝
播の領域において非常に大きくなることを更に付け加え
ておく。これにより、DKからの根による除算により真空
時の波長から得られる電子サイクロトロン波の波長は、
この波長がプラズマ容器１の寸法に匹敵する程に小さ
い。対応するDK値は電子密度即ち発生された低圧プラズ
マの密度と容器の幾何学的形状との関数である。
電子サイクロトロン波共鳴によるプラズマ励起は、ガ
ス圧が低ければ低い程より効果的になる、何故ならばこ
のようにしてプラズマ粒子の相互の衝突により共鳴減衰
の影響は常に僅かであるからである。この場合、電子サ
イクロトロン波による共鳴励起のための最小の動作圧力
には、プラズマ体積中におけるガス密度が常時小さくな
つている状態において、イオン化することにより容器壁
における粒子損失を補償する中性のガス原子がもはや十
分に存在しなくなると達する。容器の大きさに依存して
動作ガスとしてのアルゴンに対してこの下方限界圧は10
-4mbarにあり、これに対して例えばキセノンに対しては
10-6mbarにある。高周波発生器４に対して、プラズマに
より与えられる負荷が十分に良好に整合し、本装置を高
周波技術的に最適化した場合には、動作圧が10-4mbarの
領域にある場合にプラズマイオン化率は約10-2にするこ
とができる。
プラズマ励起のための電子サイクロトロン波共鳴によ
る高周波イオン源の１つの実用的な実施例を第３図及び
第４図は示している。このイオン源によりリボン状のイ
オンビームを発生することができ、この電子ビームは続
いて例えば、２つのコンデンサ板から成る電気偏向装置
によりその長手軸側面に対して垂直に周期的に偏向する
ことができるか、又はイオン衝撃装置の中で後続のスリ
ツト状電極により更に加速し次いでリボン状の高エネル
ギーイオンビームとして、（図示されていない）打込む
べき工作物に照射することができる。
プラズマ容器１の形状は有利には、所望のリボン状の
イオンビームの形状に整合されている。プラズマ容器１
は、丸みのつけられた稜をもつた側面と開いている端面
とを有する、直方体形で管状のガラス容器から成る（第
３図及び第４図）。プラズマ容器１は担体板７と終端板
８との間に挟持されている。
一方の端面の中には、イオンビームを発生するための
抽出装置９が配置されている。抽出装置９もその幾何学
的形状に関して、必要な方法でイオンビーム又はイオン
ビーム束全体のその都度に必要な横断面形状に整合され
る。第３図及び第４図に示されている実施例においてイ
オン抽出装置９は、順次に位置し相互に位置調整されス
リツト状の開口部を有する平らな２つの電極10からな
り、その際により広いスリツト幅を有する電極10はプラ
ズマ側に配置され、より挟いスリツト幅を有する電極10
は衝撃室側に配置されている。
第３図、第４図において14によりガス供給口が示され
ており、15は、プラズマ圧力を求めるための測定機器を
接続するための短管である。16は、抽出電極10を接続す
るためのリード線である。17により遮蔽部材が示されて
いる。
プラズマ側の電極10は、プラズマに対して比較的低い
電位にある（プラズマに対して約50vだけ負）；イオン
の加速は主に、互いに数ミリの間隔を有する第１と第２
の抽出電極10との間の電界の中で行われる。順次に取付
られている２つの抽出電極又はイオンレンズ電極10の間
の電気的な絶縁に依存して、抽出されたプラズマイオン
を数キロ電子ボルトのエネルギーまで加速することがで
きる。
抽出装置９の開口部の上に位置する、イオンを放出す
るプラズマ境界面18と抽出装置９の電極は一緒にイオン
光学的“浸漬系”を形成し、この“浸漬系”により例え
ばビーム集束が可能である（第５図）。イオンを放出プ
ラズマ境界面18の有する、プラズマ19に向かつて湾曲し
ている形状により、プラズマ側の抽出電極E1の幾何学的
開口部形状に対応するより大きい領域からプラズマイオ
ンは抽出される。抽出されたイオンビームのための集束
条件ひいてはイオンビームの幾何学的横断面形状は、抽
出電極E1,E2における電位と、幾何学的配置（電極開口
部の幅、抽出電極の間の間隔等）により制御することが
できる。衝撃室側の抽出電極E2に、イオンビームを更に
加速するために１つ又は複数の例えば絞りのように形成
されている電極E3…Enを後続させることができる。電圧
U2は、事後イオン化され注入された外部粒子をプラズマ
イオンから分離するための電位段を発生する。U3及びU4
は抽出電極E3及びE4における別のイオン加速電圧であ
る。USは、電子がイオンビームからプラズマ19の中に戻
るのを抑圧するための抑圧電極Esにおける電圧である。
第５図に示されているように抽出電極E1……Enと抑圧
電極Esとにおける電位を、プラズマ19と接触している別
の１つの基準電極20に印加することができる。この基準
電極20は、プラズマ19の端面における、抽出装置９に対
向して位置する金属終端面であることもある。しかし、
抽出電圧を印加するための基準電極20として、棒状であ
りプラズマの中に突出している別の１つの電極であるこ
ともあり、この電極は、プラズマ19に曝されている、こ
の電極の幾何学的面を適当に選択することにより、この
電極を取囲んでいるプラズマ19の電位にすることができ
る。
このような高周波イオン源の典形的実施例により、ス
リツト状の２つの電極から成るイオン抽出装置９を用い
て、アルゴンの中と窒素の中との低圧プラズマから、20
cmの幅を有するリボン状のイオンビームが抽出され、衝
撃室側の抽出電極から出る時のこのイオンビームの厚さ
は2mmであつた。イオン抽出エネルギーが3keVの場合
に、リボン状のイオンビームの中の抽出されたイオン流
全体は25mAと30mAの間にあつた。動作圧が数10-4mbarで
ある場合にプラズマの中の出力損失は約150Wである。プ
ラズマ励起は27.12MHzの周波数で行われた。
イオン抽出のための別の１つの方法は、抽出装置９に
具備されているプラズマ側の第１の電極E1をいわゆる絶
縁された電極として作動し、この電極に対してプラズマ
19がその準中性を維持するために正の電位にそれ自身を
調整することから成る。
この場合、第２又はこれに後続の電極抽出電極（E2…
…En）の間の後続の電圧は、プラズマ側の第２の抽出電
極に対して印加されている。
このような絶縁された電極E1は、例えばスリツトのあ
る石英板の形の非導電性材料から形成することもでき
る。プラズマ19と絶縁された電極E1との間にそして容器
蓋に対しても同様に電圧降下UW が加わる（但しTeはプラズマ電子の温度、meは電子質
量、Miはイオン質量、ｋはボルツマン定数、αは約0.8
の経験値係数、π＝3.14…,eoは素電荷、lnは自然対数
の略号である）。絶縁材から製作され例えばスリツト形
の前述の電極E1をプラズマ19に対して負の電位にする電
圧降下UWにより、負のプラズマイオンはこの電極に向か
つて加速され、加工されたスリツト又は別の形状に形成
された開口部を貫通して出る。続いて、出てきたプラズ
マイオンはイオン光学系（E2…En）により更に加速され
幾何学的に１本のイオン束に集束され、このイオン束の
幾何学的形状は前述の構成部材の中の開口部及びイオン
加速光学系の中の開口部の形状により決まる。プラズマ
において所要の準中性は、イオンと同数の電子が、絶縁
されている電極E1の中の開口部を貫通することにより保
証される。このようにして電極E2…EnとEsとに障害荷電
が発生するのを回避することができる。
電子サイクロトロン波共鳴によるプラズマ励起の無電
極方法によりプラズマ空間の中に電極は必要でないの
で、イオン出口面21に対向して位置する終端板８を含
む、プラズマ容器１の残り全体を同様に例えば石英等の
絶縁材から形成することができる。これにより、プラズ
マを発生するプラズマ容器１の壁全体を、化学的に腐食
性のガスに対して抵抗性を有する材料から製作すること
ができる。従つて高周波イオン源は、任意の形状に形成
された大面積のイオンビーム又は腐食性又は反応ガスの
イオンから成るイオンビーム束を発生するために用いる
ことができる。イオン出口面21の背後に配置されている
イオン加速装置は、幾何学的形状が適切であり電位が適
切に与えられている場合には、抽出されたイオンビーム
が接触せず、従つて同様に、抽出された反応性の又は化
学的に腐食性のイオンに曝されない。
電子サイクロトロン波共鳴により励起された低圧プラ
ズマの中の電子の温度Teの大きさに関する多数の調査に
より、Teは100000゜Kのオーダにあり、プラズマ電子は
非常に良好な近似でマスクウエルの速度分布に従うこと
が分かつた。Teの値が高いので、このような低圧プラズ
マの電子成分は、プラズマの中に持込まれた外部粒子を
イオン化するためにも用いることができる。
例えばイオン源のプラズマ容器１の中に金属粒子（原
子又は分子）を、イオン出口面21に対向して位置する、
プラズマ容器１の終端板８の上に任意の金属から成るス
パツタターゲツト10が配置される（第６図）ような形式
で導入することができる。絶縁支持部材22の上に位置す
るこのスパツタターゲツト10にプラズマ19に対して負の
電位を与えると、スパツタターゲツト10はプラズマイオ
ンにより衝撃され、これによりターゲツト面から金属原
子が分離されプラズマ体積の中に進入する。そこでこれ
らの金属原子は、１％のオーダの確率でプラズマ電子と
の衝突によりイオン化される。これらの金属原子は次い
で、プラズマイオン自身と類似にイオン光学装置により
イオンビームの形状で抽出することができる。これに関
連して特に重要なことは、イオン衝撃により分離された
（スパツタされた）金属原子又は金属分子が、プラズマ
イオン自身の運動エネルギーに比して著しく高い運動エ
ネルギーを有することである。スパツタされた金属粒子
の平均エネルギーは通常は15−20eVであり、これに対し
てプラズマイオンはプラズマを４−5eVの僅かなエネル
ギーで離れるにすぎない。
このようにして、イオン抽出の際に適当な電位段
（U2）を形成することにより、事後イオン化された金属
粒子を動作ガスのイオンから分離し、このようにして純
粋の金属イオンビームを発生することができる。
金属原子をプラズマ19の中に導入する別の１つの方法
は、抽出装置９に対向して位置する、プラズマ容器１の
終端板８の背後に真空容器12を配置し、真空容器12の中
に抵抗蒸発装置により又は電子ビーム蒸発器13により金
属蒸気流を発生し、この金属蒸気流は終端板８の中の適
切な開口部11を貫流してプラズマ19の中に進入する。対
応する装置が第７図に示されている。進入する金属原子
及び金属分子は同様にプラズマ電子によりイオン化さ
れ、このようにして動作ガスのイオンと一緒に前述の方
法で１本のイオンビームに抽出することができる。この
場合、種々の種類の粒子の運動エネルギーが互いに異な
らないので、金属イオンをプラズマイオンから分離する
ことを可能にする付加的な手段を採らなければならな
い。このような装置は例えば適切な形態に形成された直
流磁界から又は直流磁界と直流電界との組合せから成
る。
このような分離方法は通常は、混合されている粒子ビ
ームの中の異なる粒子成分の質量の相違を利用するの
で、この場合には有利にはヘリウムをプラズマ発生のた
めの動作ガスとして用いる。ヘリウムプラズマは一方で
は特別に高い電子温度Teを有し、これにより特別に高い
イオン化確率が、進入する金属原子に対して保証され
る。他方ではヘリウムイオンはすべての金属原子に比し
て小さい質量を有し、これは動作ガスイオンと金属イオ
ンとの分離に特に好都合である。
電子サイクロトロン波共鳴により励起されるプラズマ
の中に進入する粒子の種類は、金属原子又は金属分子に
制限されない、何故ならば適当な装置により非導電性の
材料も蒸気形態に移行させることができるからである。
このために特に適当なのはいわゆる高周波スパツタリン
グ法であり、この方法において、プラズマに対して絶縁
する材料から成るターゲツトに高周波電位が与えられ
る。この高周波スパツタリング法は簡単な方法で、開発
された高周波イオン源と組合せることができる。このた
めに、終端板８（第６図）の上に載置しているスパツタ
ターゲツト10は、対応する絶縁ターゲツトにより置換す
ることができ、この場合にこの絶縁ターゲツトに公知の
方法でプラズマ19の電位に対して高周波電位が与えられ
る。有利には、このために必要な高周波電圧は付加的
に、電子サイクロトロン波共鳴を用いてのプラズマ発生
のために用いられる高周波発生器４から取出すことがで
きる。
前述のように高周波イオン源を用いて、任意の横断面
形状例えばリボン状を有する大面積のイオンビームを任
意の種類のイオンから発生することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イオン化すべき物質、例えば、ガスのため
    の容器を備え、誘導高周波エネルギーをプラズマの中に
    入力結合することができ、前記プラズマに一様磁場が重
    畳されている、大面積のイオンビームを発生するための
    高周波イオン源において、 所望のイオンビームの形状に整合されていて担体板
    （７）と終端板（８）との間にクランプされている管状
    プラズマ容器（１）の中で、高真空領域内のガス圧状態
    でプラズマ励起を前記プラズマ容器の寸法に関してMHz
    領域内の電子サイクロトロン波共鳴により行ない、高周
    波発生器（４）と負荷回路コイル（２）との間に同調可
    能な中間回路（５）を設け、電子サイクロトロン波共鳴
    の理論に基づいて、単一巻の前記負荷回路コイル（２）
    の軸線に対して垂直に配向されていて、高さが前記電子
    サイクロトロン波共鳴の理論から得られる微弱直流磁界
    をヘルムホルツコイル対（６）により発生し、このヘル
    ムホルツコイル対（６）の幾何学的形状をプラズマ容器
    （１）の形状に整合し、担体板（７）の中に、複数の電
    極から成り、所望のイオンビームの幾何学的形状にイオ
    ン光学的に整合されているイオン抽出装置（９）を配置
    することを特徴とする高周波イオン源。
  2. 【請求項２】イオン抽出装置（９）として第１及び第２
    の抽出電極（E1,E2）を設け、第１及び第２の抽出電極
    （E1,E2）に電圧（U2）を、後でイオン化され注入され
    たプラズマイオンの外部粒子を分離するための電位段と
    して印加することができ、 イオン加速電圧（U3,U4,…Un）と、抑圧電圧（Us）を有
    する抑圧電極（Es）とを設けることを特徴とする請求項
    １記載の高周波イオン源。
  3. 【請求項３】第１の抽出電極（E1）を非導電性材料から
    制作し、別の電極の電圧（U3…Un）を第２の抽出電極
    （E2）に対抗して印加することを特徴とする請求項２記
    載の高周波イオン源。
  4. 【請求項４】プラズマ容器（１）を長方形に、稜の丸味
    を帯びた側面と開いている端面で形成し、イオン抽出装
    置（９）がスリット状の電極（E1…En,Es）を有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の高周波イオン源。
  5. 【請求項５】終端板（８）の上にスパッタターゲット
    （10）を配置したことを特徴とする請求項１記載の高周
    波イオン源。
  6. 【請求項６】終端板（８）を開口部（11）を介して真空
    容器（12）と連結し、真空容器（12）の中に抵抗蒸発器
    又は電子ビーム蒸発器（13）を配置したことを特徴とす
    る請求項１記載の高周波イオン源。
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900252C1 (ja) * 1989-01-05 1990-05-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
DE3942964A1 (de) * 1989-12-23 1991-06-27 Leybold Ag Einrichtung fuer die erzeugung eines plasmas
EP0523695B1 (en) * 1991-07-18 1999-05-06 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha A sputtering apparatus and an ion source
JP3137682B2 (ja) * 1991-08-12 2001-02-26 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US5216330A (en) * 1992-01-14 1993-06-01 Honeywell Inc. Ion beam gun
US5218210A (en) * 1992-02-18 1993-06-08 Eaton Corporation Broad beam flux density control
DE4241927C2 (de) * 1992-12-11 1994-09-22 Max Planck Gesellschaft Zur Anordnung in einem Vakuumgefäß geeignete selbsttragende isolierte Elektrodenanordnung, insbesondere Antennenspule für einen Hochfrequenz-Plasmagenerator
US5825035A (en) * 1993-03-10 1998-10-20 Hitachi, Ltd. Processing method and apparatus using focused ion beam generating means
FR2716573B1 (fr) * 1994-02-24 1996-05-03 Europ Propulsion Système d'optique ionique à trois grilles.
DE19539986A1 (de) * 1995-10-27 1997-04-30 Leybold Ag Vakuumbeschichtungsanlage mit einem in der Vakuumkammer angeordneten Tiegel zur Aufnahme von zu verdampfendem Material
WO1997027613A1 (de) * 1996-01-23 1997-07-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Ionenquelle für eine ionenstrahlanlage
DE19618734C2 (de) * 1996-01-23 1999-08-26 Fraunhofer Ges Forschung Ionenquelle für eine Ionenstrahlanlage
AU3224297A (en) * 1996-05-31 1998-01-05 Akashic Memories Corporation Highly tetrahedral amorphous carbon films and methods for their production
US5858477A (en) * 1996-12-10 1999-01-12 Akashic Memories Corporation Method for producing recording media having protective overcoats of highly tetrahedral amorphous carbon
GB9622127D0 (en) 1996-10-24 1996-12-18 Nordiko Ltd Ion gun
US5959396A (en) * 1996-10-29 1999-09-28 Texas Instruments Incorporated High current nova dual slit electrode enchancement
US6835279B2 (en) * 1997-07-30 2004-12-28 Hitachi Kokusai Electric Inc. Plasma generation apparatus
US6118407A (en) * 1999-03-23 2000-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Horizontal plasma antenna using plasma drift currents
US6894245B2 (en) * 2000-03-17 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Merie plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US8048806B2 (en) * 2000-03-17 2011-11-01 Applied Materials, Inc. Methods to avoid unstable plasma states during a process transition
US8617351B2 (en) * 2002-07-09 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction
US7030335B2 (en) * 2000-03-17 2006-04-18 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US7141757B2 (en) * 2000-03-17 2006-11-28 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF source power electrode having a resonance that is virtually pressure independent
US7196283B2 (en) 2000-03-17 2007-03-27 Applied Materials, Inc. Plasma reactor overhead source power electrode with low arcing tendency, cylindrical gas outlets and shaped surface
US7220937B2 (en) * 2000-03-17 2007-05-22 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF source power electrode with low loss, low arcing tendency and low contamination
US6528751B1 (en) 2000-03-17 2003-03-04 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma
US6900596B2 (en) * 2002-07-09 2005-05-31 Applied Materials, Inc. Capacitively coupled plasma reactor with uniform radial distribution of plasma
US20070048882A1 (en) * 2000-03-17 2007-03-01 Applied Materials, Inc. Method to reduce plasma-induced charging damage
DE10018143C5 (de) * 2000-04-12 2012-09-06 Oerlikon Trading Ag, Trübbach DLC-Schichtsystem sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Schichtsystems
DE10058326C1 (de) 2000-11-24 2002-06-13 Astrium Gmbh Induktiv gekoppelte Hochfrequenz-Elektronenquelle mit reduziertem Leistungsbedarf durch elektrostatischen Einschluss von Elektronen
JP2003124096A (ja) * 2001-10-11 2003-04-25 Advantest Corp 電子ビーム露光方法及び露光装置
US6771026B2 (en) * 2002-06-12 2004-08-03 Tokyo Electron Limited Plasma generation by mode-conversion of RF-electromagnetic wave to electron cyclotron wave
TWI283899B (en) * 2002-07-09 2007-07-11 Applied Materials Inc Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control
US6876155B2 (en) * 2002-12-31 2005-04-05 Lam Research Corporation Plasma processor apparatus and method, and antenna
US7901952B2 (en) * 2003-05-16 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Plasma reactor control by translating desired values of M plasma parameters to values of N chamber parameters
US7470626B2 (en) * 2003-05-16 2008-12-30 Applied Materials, Inc. Method of characterizing a chamber based upon concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of source power, bias power and chamber pressure
US7910013B2 (en) 2003-05-16 2011-03-22 Applied Materials, Inc. Method of controlling a chamber based upon predetermined concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of source power, bias power and chamber pressure
US7247218B2 (en) * 2003-05-16 2007-07-24 Applied Materials, Inc. Plasma density, energy and etch rate measurements at bias power input and real time feedback control of plasma source and bias power
US7452824B2 (en) * 2003-05-16 2008-11-18 Applied Materials, Inc. Method of characterizing a chamber based upon concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of plural chamber parameters
US7795153B2 (en) * 2003-05-16 2010-09-14 Applied Materials, Inc. Method of controlling a chamber based upon predetermined concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of selected chamber parameters
US7192874B2 (en) * 2003-07-15 2007-03-20 International Business Machines Corporation Method for reducing foreign material concentrations in etch chambers
US7335521B2 (en) * 2004-07-02 2008-02-26 Oc Oerlikon Balzers Ag Method for the production of multilayer discs
JP4440304B2 (ja) * 2005-04-22 2010-03-24 昌伸 布垣 固体イオン源
US7359177B2 (en) * 2005-05-10 2008-04-15 Applied Materials, Inc. Dual bias frequency plasma reactor with feedback control of E.S.C. voltage using wafer voltage measurement at the bias supply output
US20070007844A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-11 Levitronics, Inc. Self-sustaining electric-power generator utilizing electrons of low inertial mass to magnify inductive energy
DE102006020290B4 (de) * 2006-04-27 2010-04-15 Ipt Ionen- Und Plasmatechnik Gmbh Plasmaquelle
DE102008022181B4 (de) * 2008-05-05 2019-05-02 Arianegroup Gmbh Ionentriebwerk
DE102010055889B4 (de) * 2010-12-21 2014-04-30 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung kurzwelliger Strahlung mittels einer gasentladungsbasierten Hochfrequenzhochstromentladung
US8541758B1 (en) * 2011-06-17 2013-09-24 Aqua Treatment Services, Inc. Ultraviolet reactor
US8481966B1 (en) * 2012-02-28 2013-07-09 Tiza Lab, L.L.C. Microplasma ion source for focused ion beam applications
US8674321B2 (en) * 2012-02-28 2014-03-18 Tiza Lab, L.L.C. Microplasma ion source for focused ion beam applications
CN104411082B (zh) * 2014-11-12 2017-12-19 中国科学院深圳先进技术研究院 等离子源系统和等离子生成方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634704A (en) 1970-09-02 1972-01-11 Atomic Energy Commission Apparatus for the production of highly stripped ions

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1399603A (en) * 1971-09-07 1975-07-02 Boswell R W Christiansen P J N Ion sources
DE2633778C3 (de) * 1976-07-28 1981-12-24 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Ionentriebwerk
JPS55141729A (en) * 1979-04-21 1980-11-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ion-shower device
JPS5669915A (en) * 1979-11-09 1981-06-11 Sony Corp Phase shifter
FR2475798A1 (fr) * 1980-02-13 1981-08-14 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de production d'ions lourds fortement charges et une application mettant en oeuvre le procede
US4447773A (en) * 1981-06-22 1984-05-08 California Institute Of Technology Ion beam accelerator system
JPH0616384B2 (ja) * 1984-06-11 1994-03-02 日本電信電話株式会社 マイクロ波イオン源
JPS6134832A (ja) * 1984-07-26 1986-02-19 Hitachi Ltd 大口径イオン源
JPH0740468B2 (ja) * 1984-12-11 1995-05-01 株式会社日立製作所 高周波プラズマ発生装置
US4774437A (en) * 1986-02-28 1988-09-27 Varian Associates, Inc. Inverted re-entrant magnetron ion source
US4727298A (en) * 1986-07-14 1988-02-23 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Triggered plasma opening switch
DE3632340C2 (de) * 1986-09-24 1998-01-15 Leybold Ag Induktiv angeregte Ionenquelle
US4859908A (en) * 1986-09-24 1989-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing apparatus for large area ion irradiation
DE3718244A1 (de) * 1987-05-30 1988-12-08 Grix Raimund Speicherionenquelle fuer flugzeit-massenspektrometer
JPH01132033A (ja) * 1987-11-17 1989-05-24 Hitachi Ltd イオン源及び薄膜形成装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634704A (en) 1970-09-02 1972-01-11 Atomic Energy Commission Apparatus for the production of highly stripped ions

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