JP2835383B2 - Sputter type ion source - Google Patents

Sputter type ion source

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JP2835383B2
JP2835383B2 JP1257124A JP25712489A JP2835383B2 JP 2835383 B2 JP2835383 B2 JP 2835383B2 JP 1257124 A JP1257124 A JP 1257124A JP 25712489 A JP25712489 A JP 25712489A JP 2835383 B2 JP2835383 B2 JP 2835383B2
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plasma generation
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ion source
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、試料基板上に各種材料の薄膜を形成した
り、または薄膜表面のエッチング、あるいは表面改質を
するためのイオンを引き出す装置に関するものであり、
特に高密度プラズマによるスパッタリングを利用して各
種イオンを高電流密度、高効率で連続して長時間安定に
引き出すための新規なスパッタ型イオン源に関するもの
である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming thin films of various materials on a sample substrate, or extracting ions for etching or modifying the surface of the thin film. Things,
In particular, the present invention relates to a novel sputter ion source for continuously and stably extracting various ions with high current density and high efficiency by using high density plasma sputtering for a long time.

[従来の技術] アルゴンなどのガスイオンを引き出し、各種スパッ
タ、エッチング、表面改質などへ応用する試みがなされ
ている。
[Prior Art] Attempts have been made to extract gas ions such as argon and apply them to various sputtering, etching, surface modification and the like.

一方、ガスだけでなく金属イオンも大電流で引き出せ
る技術が、各方面で望まれている。
On the other hand, a technique capable of extracting not only gas but also metal ions with a large current is desired in various fields.

その金属イオン源としては、通常蒸発型が主流で、蒸
発源を高温に保つ必要があり、高融点材料のイオンを取
り出すことは困難であった。これに対して、スパッタ型
金属イオン源が考案されているが、一般に長時間連続し
てイオン引出しができず、しかも大面積にわたるイオン
引出しが出来なかった。また従来のイオン源において
は、プラズマ中のガスや粒子のイオン化が十分でなかっ
た。
As the metal ion source, an evaporation type is usually the mainstream, and it is necessary to keep the evaporation source at a high temperature, and it has been difficult to extract ions of the high melting point material. On the other hand, although a sputter-type metal ion source has been devised, it has been generally impossible to extract ions continuously for a long time, and moreover, it was not possible to extract ions over a large area. Further, in the conventional ion source, gas and particles in the plasma were not sufficiently ionized.

スパッタを利用して大電流イオン源を実現するにはプ
ラズマ密度を高密度に高効率に保つ必要がある。そのた
めには、ターゲットから放出される二次電子(γ電子)
を効率的に閉じ込めることが重要であるが、従来の技術
ではこの二次電子の閉じ込めが不十分で、高エネルギー
電子のエネルギーを有効にプラズマに伝えることが出来
ず、大電流スパッタ型イオン源技術として十分とは言い
がたい。
In order to realize a large current ion source by using sputtering, it is necessary to maintain the plasma density at high density and high efficiency. To do so, secondary electrons (γ electrons) emitted from the target
It is important to confine the electron efficiently, but the conventional technology does not sufficiently confine the secondary electrons and cannot effectively transfer the energy of high-energy electrons to the plasma. It is hard to say that it is enough.

また、高密度プラズマからのイオンの引出しも十分で
なかった。
Also, extraction of ions from the high-density plasma was not sufficient.

[発明が解決しようとする課題] イオン源として望まれる条件をまとめると、 (1)大収量(大イオン電流)であること、 (2)不純物が少ないこと、 (3)イオンのエネルギーが広い範囲にわたって制御で
きること、 (4)不活性ガスのみでなく金属イオン等の各種イオン
も取り出せること、 があげられる。
[Problems to be Solved by the Invention] The conditions desired as an ion source can be summarized as follows: (1) large yield (large ion current); (2) few impurities; and (3) wide range of ion energy. (4) not only inert gas but also various ions such as metal ions can be taken out.

しかし、このような条件を満足するイオン源はこれま
で実現されていない。
However, an ion source satisfying such a condition has not been realized so far.

本発明は従来の欠点を改善し、上記各条件を満たし得
る、新規なスパッタ型イオン源を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel sputter-type ion source which can solve the above-mentioned drawbacks and can satisfy the above conditions.

[課題を解決するための手段] 以上のような問題点を解決するために、本発明は、ガ
スを導入してプラズマを発生させるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室内部の両端部に設けられたそれぞれ
スパッタリング材料よりなり、かつ少なくとも一方が筒
状である第1および第2のターゲットと、前記プラズマ
生成室の端部に設けられたイオン引出し機構と、前記プ
ラズマ生成室の内部に設けられたプラズマ制御用電極
と、前記プラズマ生成室の内部に磁場を形成し、かつ前
記第1および第2のターゲットのうち一方のターゲット
から出て他方のターゲットに入る磁束を生成する手段と
を備えたスパッタ型イオン源において、前記イオン引き
出し機構が、前記プラズマ生成室に向って凸状の多孔グ
リッドを少なくとも一枚具えていることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a plasma generation chamber for introducing a gas to generate plasma,
First and second targets each made of a sputtering material provided at both ends of the plasma generation chamber and at least one of which is cylindrical, and an ion extraction mechanism provided at an end of the plasma generation chamber. A plasma control electrode provided inside the plasma generation chamber, and a magnetic field formed inside the plasma generation chamber, and the magnetic field is generated from one of the first and second targets to the other target. And a means for generating a magnetic flux that enters the ion source, wherein the ion extraction mechanism includes at least one porous grid that is convex toward the plasma generation chamber.

[作 用] 本発明は、低い圧力のガス中で高密度プラズマを発生
させ、そのプラズマを用いたスパッタを行い、そこで生
じたイオンを高電流密度、高効率に連続して引き出せる
ものである。
[Operation] According to the present invention, high-density plasma is generated in a low-pressure gas, sputtering is performed using the plasma, and ions generated therefrom can be continuously extracted with high current density and high efficiency.

すなわち本発明においては、プラズマ生成室内の両端
部にスパッタリング材料からなるターゲットを設置し、
そのターゲットの一方から他方へ通ずる磁束によるプラ
ズマの閉じ込め効果と、ターゲットに負の電位を印加す
ることによって、ターゲットから放出される二次電子
(γ電子)をプラズマ中に反射する、電界ミラー効果を
用いることによって生成された低加速電圧、高密度プラ
ズマから、凸状の多孔グリッドからなるイオン引出し機
構により金属イオンを高効率に引き出すことができる。
That is, in the present invention, a target made of a sputtering material is installed at both ends in the plasma generation chamber,
The effect of confining the plasma by magnetic flux passing from one side of the target to the other, and the electric field mirror effect of reflecting secondary electrons (γ electrons) emitted from the target into the plasma by applying a negative potential to the target Metal ions can be efficiently extracted from the low-acceleration voltage and high-density plasma generated by using the ion-extraction mechanism including a convex porous grid.

[実施例] 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

第1図は、一枚の凸状多孔グリッドを用いた本発明に
よるスパッタ型イオン源の実施例の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a sputter type ion source according to the present invention using one convex porous grid.

プラズマ生成室1中の両端には、平板状ターゲット2
と筒状ターゲット4を有し、電磁石10による磁束11が、
当該ターゲット2,4の表面を貫くように電磁石10を、プ
ラズマ生成室1周囲に配置する。
At both ends in the plasma generation chamber 1, a flat target 2
And the cylindrical target 4, and the magnetic flux 11 by the electromagnet 10 is
An electromagnet 10 is arranged around the plasma generation chamber 1 so as to penetrate the surfaces of the targets 2 and 4.

このターゲット間の磁束はターゲット表面から生成さ
れた二次電子(γ電子)を磁界に垂直方向に散逸するの
を防ぎ、さらにプラズマを閉じ込める効果をもち、結果
として低ガス圧中で高密度プラズマが生成される。
The magnetic flux between the targets prevents the secondary electrons (γ electrons) generated from the target surface from dissipating in the direction perpendicular to the magnetic field, and further has the effect of confining the plasma. Generated.

第2図(A),(B)および(C)に、第1図に示し
た本発明の実施例における磁束方向の磁場強度分布,電
位分布の例および高密度プラズマ生成機構を示した。
2 (A), 2 (B) and 2 (C) show examples of magnetic field intensity distribution and potential distribution in the magnetic flux direction and the high-density plasma generation mechanism in the embodiment of the present invention shown in FIG.

第1図において、プラズマ生成室1はプラズマ生成に
よる温度上昇を防止するために、水冷される。図示しな
いガス導入系が、プラズマ生成室1に接続されたガス導
入口12に直接接続される。
In FIG. 1, the plasma generation chamber 1 is water-cooled in order to prevent a rise in temperature due to plasma generation. A gas introduction system (not shown) is directly connected to a gas introduction port 12 connected to the plasma generation chamber 1.

平板状ターゲット2は水冷可能なターゲットホルダ2A
に取りはずし可能に固定され、円筒状ターゲット4は水
冷可能なターゲットホルダ4Aに取りはずし可能に固定さ
れる。ホルダ2Aおよび4Aは、それぞれ絶縁体2Cおよび4C
を介してプラズマ生成室1に固着される。1Dおよび1Eは
それぞれシールドである。
The flat target 2 is a water-coolable target holder 2A
The cylindrical target 4 is detachably fixed to a water-coolable target holder 4A. Holders 2A and 4A are insulators 2C and 4C, respectively.
Is fixed to the plasma generation chamber 1. 1D and 1E are shields, respectively.

水冷された両ターゲット2および4には、それぞれホ
ルダ2Aおよび4Aを介して電源3および5から、プラズマ
生成室1に対して負の電圧が与えられる。
A negative voltage is applied to the plasma generation chamber 1 from the power supplies 3 and 5 to the water-cooled targets 2 and 4 via holders 2A and 4A, respectively.

プラズマ生成室1中には、プラズマ制御用の電極とし
て、例えば筒状のアノード電極8を絶縁体8Aを介して配
置する。このアノード電極8には電源9からプラズマ生
成室1に対して正の電圧が与えられる。このアノード8
に印加する電位によってプラズマ電位が制御でき、結果
としてイオン14の引出し効率を改善できる。
In the plasma generation chamber 1, for example, a cylindrical anode electrode 8 is disposed as an electrode for plasma control via an insulator 8A. A positive voltage is applied to the anode electrode 8 from the power supply 9 to the plasma generation chamber 1. This anode 8
The plasma potential can be controlled by the potential applied to the electrodes 14, so that the extraction efficiency of the ions 14 can be improved.

円筒状ターゲット4の中央に、イオン引出し機構とし
て、半球凸状の多孔グリッド6を配置する。6Aおよび6B
は絶縁体である。
At the center of the cylindrical target 4, a hemispherical convex porous grid 6 is arranged as an ion extraction mechanism. 6A and 6B
Is an insulator.

グリッド6には電源7から電圧が印加される。そのと
きにはプラズマ生成室1から負の電位を与えた方が望ま
しい。
A voltage is applied to the grid 6 from a power supply 7. At that time, it is desirable to apply a negative potential from the plasma generation chamber 1.

プラズマ生成室1には電源13から正の電位を印加する
のが好ましい。
It is preferable to apply a positive potential from the power supply 13 to the plasma generation chamber 1.

引き出したイオンのエネルギーは、主にアノード8の
電位と、プラズマ生成室1の電位により制御する。ま
た、グリッドをプラズマの電位より低くさえしておけ
ば、プラズマ生成室に印加する電位が、接地電位であっ
ても、アノード8に印加する電圧のみによっても引出し
イオンのエネルギーが制御できることから、50eV程度の
低いイオンエネルギーから、数keVのエネルギーまで、
イオンエネルギーを制御できる。第3図にアノード電位
に対するイオンエネルギーの変化を示す。このとき、プ
ラズマ生成室は接地電位、グリッド電位は−50V、とし
た。イオンエネルギーは、アノード電位と共に直線的に
増加した。
The energy of the extracted ions is controlled mainly by the potential of the anode 8 and the potential of the plasma generation chamber 1. Further, if the grid is kept lower than the potential of the plasma, the energy of the extracted ions can be controlled only by the voltage applied to the anode 8 even if the potential applied to the plasma generation chamber is the ground potential. From low ion energy to energy of several keV,
Ion energy can be controlled. FIG. 3 shows a change in ion energy with respect to the anode potential. At this time, the plasma generation chamber was set to the ground potential, and the grid potential was set to -50V. Ion energy increased linearly with anode potential.

本実施例では凸状グリッドとして、曲率半径55mmの半
球状の多孔グリッド6を用いているが、平板状多孔グリ
ッドを使用した場合にくらべて、イオン引出し量がおよ
そ5倍向上した。第4図にイオン引出し特性を示す。こ
のとき、Arガス圧は5×10-4Torr、スパッタ電力は300
W、グリッド電圧は−50V、プラズマ生成室は接地電位と
して、アノードに印加する電圧を50から300Vと変化させ
た。第4図中の横軸のイオンのエネルギーはアノードに
かける電圧に担当している。
In the present embodiment, the hemispherical porous grid 6 having a curvature radius of 55 mm is used as the convex grid, but the ion extraction amount is improved about five times as compared with the case where the flat porous grid is used. FIG. 4 shows the ion extraction characteristics. At this time, the Ar gas pressure was 5 × 10 −4 Torr, and the sputtering power was 300
W, the grid voltage was −50 V, and the voltage applied to the anode was changed from 50 to 300 V while the plasma generation chamber was at ground potential. The energy of the ions on the horizontal axis in FIG. 4 is related to the voltage applied to the anode.

すなわち、本発明のイオン源におけるターゲット構成
では、両ターゲット2,4間に高密度プラズマが閉じ込め
られているため、筒状ターゲット4の中央ではプラズマ
密度が比較的低く、ターゲットに近い程プラズマ密度が
上昇するため、平板状グリッドを用いた場合、その高密
度プラズマに近接してグリッドの面を配置することは難
しい。これに対して、半球状グリッド6のような凸状グ
リッドを用いた場合、高密度プラズマに沿って、イオン
引出し面を設定できるため、平板状グリッドを用いた場
合に比べて、はるかに高効率にイオン引出しができる。
凸状グリッドを、プラズマの高密度部分にできるだけ近
接させることによって、引出しイオン電流を大きくする
ことができる。しかしグリッドの凸状部が、筒状ターゲ
ット4を横切る磁束をさえぎると、プラズマの生成が不
安定となる。従って、凸状グリッドは、その側面の形状
が磁束11に沿うことが望ましく、かつその先端部の位置
は、筒状ターゲッド4を横切る磁束をさえぎらない位置
までとする。
That is, in the target configuration of the ion source of the present invention, since the high-density plasma is confined between the two targets 2 and 4, the plasma density is relatively low at the center of the cylindrical target 4, and the plasma density is closer to the target. Because of the rise, when a flat grid is used, it is difficult to arrange the grid surface close to the high-density plasma. On the other hand, when a convex grid such as the hemispherical grid 6 is used, the ion extraction surface can be set along high-density plasma, so that the efficiency is much higher than when a flat grid is used. Ion extraction is possible.
By bringing the convex grid as close as possible to the high density part of the plasma, the extracted ion current can be increased. However, when the convex portion of the grid blocks the magnetic flux crossing the cylindrical target 4, the generation of plasma becomes unstable. Therefore, it is desirable that the side surface of the convex grid is along the magnetic flux 11 and that the position of the tip is set to a position that does not block the magnetic flux crossing the cylindrical target 4.

ここで本発明のスパッタ型イオン源において高密度プ
ラズマ生成原理を第2図(C)によりさらにに詳細に説
明する。
Here, the principle of high density plasma generation in the sputter type ion source of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

ターゲットに高速イオンが衝突するとそのターゲット
表面から高速の二次電子(γ電子)15が放出される。こ
のターゲットから放出されたγ電子は両ターゲットの電
界で反射され、両ターゲット間に走る磁束の回りをサイ
クロトン運動しながらターゲット間を往復運動する。γ
電子はそのエネルギーが磁束の磁縛エネルギーより小さ
くなるまで両ターゲット間に閉じ込められ、その間中性
粒子との衝突によりイオン化が促進される。また、その
ターゲット間を往復する高速の電子流(電子ビーム)は
プラズマとの相互作用により中性粒子の電離を一層加速
する。以上のように、低いガス圧中でも高密度のプラズ
マを生成できる。
When high-speed ions collide with the target, high-speed secondary electrons (γ electrons) 15 are emitted from the target surface. The γ electrons emitted from this target are reflected by the electric field of both targets, and reciprocate between the targets while performing a cycloton motion around a magnetic flux running between the targets. γ
The electrons are confined between the targets until the energy becomes smaller than the magnetic binding energy of the magnetic flux, during which the collision with neutral particles promotes ionization. Further, the high-speed electron flow (electron beam) reciprocating between the targets further accelerates the ionization of neutral particles due to the interaction with the plasma. As described above, high-density plasma can be generated even at a low gas pressure.

本発明の装置では、10-5Torr台のより低いガス圧でも
放電が安定に形成でき、高速イオン引出しを実現してい
る。
In the apparatus of the present invention, discharge can be stably formed even at a lower gas pressure of the order of 10 −5 Torr, and high-speed ion extraction is realized.

次に、本発明スパッタ型イオン源を用いてAlイオンを
引出し膜を形成した結果について説明する。試料室16の
真空度を5×10-7Torrまで排気した後、Arガスを毎分2.
5ccまたは5ccのフロー速度で導入しプラズマ生成室内の
ガス圧を5×10-4Torrまたは1×10-3Torrとして放電さ
せた。ここでは平板状ターゲット2に印加する電圧を−
300Vに固定した。いずれもある電圧から放電電流が雪崩
的に増加する定電圧放電特性を示し、高密度プラズマの
増殖が行われていることを示している。本発明のスパッ
タ型イオン源では、円筒状ターゲット4と平板状ターゲ
ット2に印加する電圧は、それらが異なる場合でも十分
高密度なプラズマ生成ができる。また、それらの電圧が
同じである場合でも十分高好率なプラズマ生成が実現で
きる。筒状のAlターゲット4に投入する電力を300〜900
Wでスパッタをおこなった。引出しイオンのエネルギー
を300eVに固定して試料を加熱しないで常温で膜形成を
おこなった結果、1〜20nm/minの堆積速度で、長時間連
続して安定にAl膜を堆積できた。
Next, the results of forming a film by extracting Al ions using the sputter ion source of the present invention will be described. After evacuating the vacuum of the sample chamber 16 to 5 × 10 −7 Torr, Ar gas was discharged at a rate of 2.
The gas was introduced at a flow rate of 5 cc or 5 cc, and discharge was performed at a gas pressure of 5 × 10 −4 Torr or 1 × 10 −3 Torr in the plasma generation chamber. Here, the voltage applied to the flat target 2 is-
Fixed to 300V. Each of them shows a constant voltage discharge characteristic in which a discharge current increases like an avalanche from a certain voltage, indicating that high density plasma is growing. In the sputter ion source of the present invention, the voltage applied to the cylindrical target 4 and the flat target 2 can generate plasma with sufficiently high density even when they are different. Further, even when the voltages are the same, a sufficiently high rate of plasma generation can be realized. Electric power to be applied to the cylindrical Al target 4 is 300 to 900
Sputtered with W. The film was formed at room temperature without heating the sample while fixing the energy of the extracted ions to 300 eV. As a result, the Al film could be stably deposited continuously at a deposition rate of 1 to 20 nm / min for a long time.

本発明のスパッタ型イオン源は、Alイオンの引出しと
それを用いた膜形成のみならず、Fe,MO,W,Ta,Cu,Co,Ni,
Cr,Ti,Nb,B,C,Si,Ge,Zrあるいは、それらの合金等、ほ
とんどすべてのイオンの引出しと薄膜の形成、あるいは
材料表面の改質、エッチング等に用いることができ、ま
た導入するガスとして、Arのみならず、He,Ne,Kr,Xeな
どの不活性ガスや、N2,O2,CH4,H2,NH3等、ほとんどの反
応性ガスを用いることができるため、それにより反応ス
パッタを利用したイオン引出しにより化合物膜の形成も
実現できる。また。化合物のターゲットを用いてスパッ
タを行うことにより、化合物膜のイオンビーム生成も可
能である。
Sputter type ion source of the present invention is not only the extraction of Al ions and film formation using the same, but also Fe, MO, W, Ta, Cu, Co, Ni,
It can be used for extracting and forming almost all ions such as Cr, Ti, Nb, B, C, Si, Ge, Zr or alloys thereof, forming thin films, or modifying or etching the surface of materials. As a gas to be used, not only Ar but also an inert gas such as He, Ne, Kr, and Xe, and most reactive gases such as N 2 , O 2 , CH 4 , H 2 , and NH 3 can be used. Thus, a compound film can be formed by ion extraction using reactive sputtering. Also. By performing sputtering using a compound target, ion beam generation of a compound film is also possible.

またターゲットとしては、平板状ターゲットの代わり
にリング状ターゲットを用いることもできる。筒状ター
ゲットとしては、円筒である必要はなく、多角形の筒状
であってもよい。
Further, as the target, a ring-shaped target can be used instead of the flat target. The cylindrical target need not be a cylinder, and may be a polygonal cylinder.

さらに、以上示した実施例では、第2図に示すよう
に、電磁石10によってプラズマ生成室内に形成される磁
界の最大値を、500G以上の値としているが、これは100G
程度でも十分高密度なプラズマ生成が実現できる。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the maximum value of the magnetic field formed in the plasma generation chamber by the electromagnet 10 is set to a value of 500 G or more.
Even with this level, a sufficiently high density plasma can be generated.

本発明では必要な磁場を電磁石によって得ているが、
これは種々の永久磁石を用いて、あるいはそれらを組み
合わせて形成しても全く同様の効果をもつことは明かで
ある。
In the present invention, the necessary magnetic field is obtained by an electromagnet,
It is apparent that the same effect can be obtained by using various permanent magnets or by combining them.

一方、本実施例では、プラズマ制御用のアノード電極
として円筒状のアノードを用いているが、これは平板状
や棒状のアノードを用いても同様の効果をもち、その形
状によらない。
On the other hand, in this embodiment, a cylindrical anode is used as the anode electrode for plasma control. However, the same effect can be obtained by using a flat or rod-shaped anode, regardless of the shape.

本発明の実施例として、イオン引出し機構として、1
枚グリッドのみの場合を示したが、2枚の凸状グリッド
を組み合わせてもよい。
As an embodiment of the present invention, as the ion extraction mechanism, 1
Although the case of only a single grid has been described, two convex grids may be combined.

また、その凸状グリッドとして、本実施例では半球状
のグリッドを用いているが、本発明の主旨が、高密度プ
ラズマにグリッド表面を近付けることであるから、グリ
ッドは球状でなくともよい。例えば、コーン状や、多角
形状であってもよい。ただし、その先端部の位置は先に
述べたとおりである。
In this embodiment, a hemispherical grid is used as the convex grid. However, since the gist of the present invention is to bring the grid surface closer to high-density plasma, the grid need not be spherical. For example, the shape may be a cone or a polygon. However, the position of the tip is as described above.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、磁界と電界の
相互作用により生成した、高密度プラズマの前面にグリ
ッドを配置することにより、低いガス圧中で、高効率の
金属イオン引出しを連続して長時間安定に実現すること
ができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by placing a grid in front of a high-density plasma generated by the interaction of a magnetic field and an electric field, a highly efficient metal can be formed in a low gas pressure. Ion extraction can be realized continuously and stably for a long time.

本発明によるイオン源は、損傷の少ない良質の膜を低
基板温度で高速度,高安定に連続形成することや材料表
面改質、あるいはエッチングにも応用できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The ion source according to the present invention can be applied to forming a high-quality film with little damage at high speed and high stability at a low substrate temperature, material surface modification or etching.

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

第1図は、本発明によるスパッタ型イオン源の実施例の
断面図、 第2図は、第1図に示した実施例における磁束方向の磁
束密度分布(A),電位分布(B)および高密度プラズ
マ生成構(C)を示す図、 第3図は、筒状アノード電極に印加する電圧に対する、
引出しイオンエネルギーの変化を示す図、 第4図は、イオン引出し特性の一例を示す図である。 1……プラズマ生成室、 2……平板状ターゲット、 3,5,7,9,13……電源、 4……筒状ターゲット、 6……イオン引出し用半球状多孔グリッド、 6A,6B……絶縁体、 8……筒状アノード、 10……磁界発生用電磁石、 11……磁束、 12……ガス導入口、 14……イオンビーム、 15……二次電子。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a sputter type ion source according to the present invention, and FIG. 2 is a magnetic flux density distribution (A), a potential distribution (B) and a high magnetic flux distribution in a magnetic flux direction in the embodiment shown in FIG. FIG. 3 shows a density plasma generation structure (C). FIG. 3 shows a relationship between a voltage applied to a cylindrical anode electrode and
FIG. 4 is a diagram showing a change in extraction ion energy. FIG. 4 is a diagram showing an example of ion extraction characteristics. 1 ... plasma generation chamber, 2 ... flat target, 3,5,7,9,13 ... power supply, 4 ... cylindrical target, 6 ... hemispherical porous grid for ion extraction, 6A, 6B ... Insulator, 8: cylindrical anode, 10: electromagnet for generating magnetic field, 11: magnetic flux, 12: gas inlet, 14: ion beam, 15: secondary electron.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 14/34,4/00,14/46 H01L 21/203,21/302 H01J 37/30──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) C23C 14 / 34,4 / 00,14 / 46 H01L 21 / 203,21 / 302 H01J 37/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガスを導入してプラズマを発生させるプラ
ズマ生成室と、 前記プラズマ生成室内部の両端部に設けられたそれぞれ
スパッタリング材料よりなり、かつ少なくとも一方が筒
状である第1および第2のターゲットと、 前記プラズマ生成室の端部に設けられたイオン引出し機
構と、 前記プラズマ生成室の内部に設けられたプラズマ制御用
電極と、 前記プラズマ生成室の内部に磁場を形成し、かつ前記第
1および第2のターゲットのうち一方のターゲットから
出て他方のターゲットに入る磁束を生成する手段とを備
えたスパッタ型イオン源において、 前記イオン引き出し機構が、前記プラズマ生成室に向っ
て凸状の多孔グリッドを少なくとも一枚具えていること
を特徴とするスパッタ型イオン源。
1. A plasma generation chamber for generating a plasma by introducing a gas, and first and second cylinders each formed of a sputtering material provided at both ends of the plasma generation chamber and at least one of which is cylindrical. A target, an ion extraction mechanism provided at an end of the plasma generation chamber, a plasma control electrode provided inside the plasma generation chamber, and a magnetic field formed inside the plasma generation chamber; and Means for generating magnetic flux exiting from one of the first and second targets and entering the other target, wherein the ion extraction mechanism is convex toward the plasma generation chamber. A sputter-type ion source comprising at least one perforated grid.
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