JP2855160B2 - イオン源 - Google Patents
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イオンビームによる
スパッタリング等に用いるイオン源に関し、特に、イオ
ンビームと共に流出する、有害なイオン化されないガス
の抑圧に係わる。
スパッタリング等に用いるイオン源に関し、特に、イオ
ンビームと共に流出する、有害なイオン化されないガス
の抑圧に係わる。
【０００２】
【従来の技術】従来の典型的なカウフマン型イオン源１
の例を図２に示す。筐体２内の上板２ａ及び底板２ｂ側
にそれぞれ陽極３及び熱陰極４が対向して配され、両者
の間に放電電源５から数１０Ｖの電圧が印加される。熱
陰極４には数Ｖのヒーター電源６から電流が供給され
る。上板２ａ側よりガス導入パイプ７を通じてＡｒなど
の不活性ガス８が、対向する陽極３と熱陰極４との間の
領域（プラズマ発生領域と言う）１０に導入される。陽
極３は１０００〜２０００Ｖの高圧電源ＨＰにより高電
位に保持される。円筒状の筐体２は抵抗器Ｒを通じて高
圧電源ＨＰに接続され、動作中陽極３より僅かに低い電
圧となっている。筐体２の側面の開口部２ｃに格子状の
グリッド１２ａが取付けられ、筐体２とほぼ同電位に保
持される。グリッド１２ａの外側の近傍に格子状の引出
しグリッド１２ｂが配され、加速電源１１により−１０
０〜−５００Ｖに保持される。
の例を図２に示す。筐体２内の上板２ａ及び底板２ｂ側
にそれぞれ陽極３及び熱陰極４が対向して配され、両者
の間に放電電源５から数１０Ｖの電圧が印加される。熱
陰極４には数Ｖのヒーター電源６から電流が供給され
る。上板２ａ側よりガス導入パイプ７を通じてＡｒなど
の不活性ガス８が、対向する陽極３と熱陰極４との間の
領域（プラズマ発生領域と言う）１０に導入される。陽
極３は１０００〜２０００Ｖの高圧電源ＨＰにより高電
位に保持される。円筒状の筐体２は抵抗器Ｒを通じて高
圧電源ＨＰに接続され、動作中陽極３より僅かに低い電
圧となっている。筐体２の側面の開口部２ｃに格子状の
グリッド１２ａが取付けられ、筐体２とほぼ同電位に保
持される。グリッド１２ａの外側の近傍に格子状の引出
しグリッド１２ｂが配され、加速電源１１により−１０
０〜−５００Ｖに保持される。
【０００３】熱陰極４より発生した電子ｅ- は陽極３と
の間に加えられた電界により加速され、ガス導入パイプ
７より導入された例えばＡｒガスと衝突し、ガスの一部
を電離する。この時、磁場９は電離の効率を高める。プ
ラズマ発生領域で発生したガスイオン（この例ではＡｒ
+ ）は引き出しグリッド１２ｂに吸引され加速され様々
なプロセス領域１３中の物質に入射される。しかし、イ
オン源１内で電離されるガスは供給ガスの二十数％に過
ぎず、大半はガスのまま引出しグリッド１２ｂからプロ
セス領域１３へ漏れ出す。
の間に加えられた電界により加速され、ガス導入パイプ
７より導入された例えばＡｒガスと衝突し、ガスの一部
を電離する。この時、磁場９は電離の効率を高める。プ
ラズマ発生領域で発生したガスイオン（この例ではＡｒ
+ ）は引き出しグリッド１２ｂに吸引され加速され様々
なプロセス領域１３中の物質に入射される。しかし、イ
オン源１内で電離されるガスは供給ガスの二十数％に過
ぎず、大半はガスのまま引出しグリッド１２ｂからプロ
セス領域１３へ漏れ出す。
【０００４】マイクロ波により励振してイオン化させる
周知のＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式や、周知のＲＦ（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式を用いたイオン源の場合も、
電離効率は上述のカウフマン型イオン源と同様である。
周知のＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式や、周知のＲＦ（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方式を用いたイオン源の場合も、
電離効率は上述のカウフマン型イオン源と同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン源１はア
ルゴン等の不活性ガスを放電によりイオン化して、運動
エネルギーを与える為の格子状の引出しグリッド１２ｂ
により電界を加え、イオン化されたガスをその電界によ
り吸引し、加速して様々なプロセスに用いている。この
時、放電により電離されるガスは電離効率の高いＥＣ
Ｒ、ＲＦ、あるいはカウフマン型イオン源によっても二
十数％程度の電離率で、大半のガスは電離せずにプロセ
ス雰囲気中に流れ出し、その中で生成される物質中に混
入し、物質の純度を低下させるなどの悪影響を与えてい
た。この発明は、この電離していない不要なガスを除去
し、イオン化されたガスを効率よくプロセス雰囲気中に
引き出す事が出来るように改良したイオン源を提供する
ものである。
ルゴン等の不活性ガスを放電によりイオン化して、運動
エネルギーを与える為の格子状の引出しグリッド１２ｂ
により電界を加え、イオン化されたガスをその電界によ
り吸引し、加速して様々なプロセスに用いている。この
時、放電により電離されるガスは電離効率の高いＥＣ
Ｒ、ＲＦ、あるいはカウフマン型イオン源によっても二
十数％程度の電離率で、大半のガスは電離せずにプロセ
ス雰囲気中に流れ出し、その中で生成される物質中に混
入し、物質の純度を低下させるなどの悪影響を与えてい
た。この発明は、この電離していない不要なガスを除去
し、イオン化されたガスを効率よくプロセス雰囲気中に
引き出す事が出来るように改良したイオン源を提供する
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明ではイオンを生成
させるためのプラズマ発生領域とグリッドを囲む筐体側
面との間にガス供給口をプラズマ発生領域に対向して設
けると共に、放電によりイオン化されなかったガスの排
気口をガス供給口と対向する筐体側面に、グリッドに対
向して設け、その排気口に排気ポンプへ接続するための
排気管を取付け、その排気管に必要に応じ排気速度調整
バルブを設ける。このようにしてガス圧の勾配を筐体内
に設け、グリッドより漏れ出す不要なガスの量を減少さ
せる。この時、イオン化したガスＡｒ+ は引出しグリッ
ドの作る電界により引き出されるため、ガスイオンＡｒ
+ は従来通りプロセスに用いることができる。
させるためのプラズマ発生領域とグリッドを囲む筐体側
面との間にガス供給口をプラズマ発生領域に対向して設
けると共に、放電によりイオン化されなかったガスの排
気口をガス供給口と対向する筐体側面に、グリッドに対
向して設け、その排気口に排気ポンプへ接続するための
排気管を取付け、その排気管に必要に応じ排気速度調整
バルブを設ける。このようにしてガス圧の勾配を筐体内
に設け、グリッドより漏れ出す不要なガスの量を減少さ
せる。この時、イオン化したガスＡｒ+ は引出しグリッ
ドの作る電界により引き出されるため、ガスイオンＡｒ
+ は従来通りプロセスに用いることができる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の一実施例を図１に示す。図１に
は図２と対応する部分に同じ符号を付して示し、重複説
明を省略する。この発明では、プラズマ発生領域１０と
グリッド１２ａを囲む筐体側面との間にガス供給口７ａ
をプラズマ発生領域１０に対向して設けると共に、プラ
ズマ発生領域１０でイオン化されなかったガスの排気口
２ｆをガス供給口７ａと対向する筐体側面に、グリッド
１２ａに対向して設け、その排気口２ｆに排気ポンプへ
接続するための排気管１３を取付け、その排気管１３に
必要に応じ排気速度調整バルブ１４を設ける。
は図２と対応する部分に同じ符号を付して示し、重複説
明を省略する。この発明では、プラズマ発生領域１０と
グリッド１２ａを囲む筐体側面との間にガス供給口７ａ
をプラズマ発生領域１０に対向して設けると共に、プラ
ズマ発生領域１０でイオン化されなかったガスの排気口
２ｆをガス供給口７ａと対向する筐体側面に、グリッド
１２ａに対向して設け、その排気口２ｆに排気ポンプへ
接続するための排気管１３を取付け、その排気管１３に
必要に応じ排気速度調整バルブ１４を設ける。
【０００８】こうした構成を取ることにより、イオン化
することができなかった不活性ガスの分圧の空間分布に
勾配ができ、その勾配に沿ってガスは流れ排気される。
一方、イオン化したガスは引出しグリッド１２ｂが作る
電界により引き出され加速され、運動エネルギーを持っ
たイオンとしてプロセス領域１３に供給される。こうす
ることで引出しグリッド１２ｂからプロセス領域１３に
漏れ出すガスの量を減少させることができ、成膜等に本
イオン源１を用いる際に不純物として膜中に取り込まれ
るガス原子、分子の量を減らし、膜質の向上を図ること
ができる。
することができなかった不活性ガスの分圧の空間分布に
勾配ができ、その勾配に沿ってガスは流れ排気される。
一方、イオン化したガスは引出しグリッド１２ｂが作る
電界により引き出され加速され、運動エネルギーを持っ
たイオンとしてプロセス領域１３に供給される。こうす
ることで引出しグリッド１２ｂからプロセス領域１３に
漏れ出すガスの量を減少させることができ、成膜等に本
イオン源１を用いる際に不純物として膜中に取り込まれ
るガス原子、分子の量を減らし、膜質の向上を図ること
ができる。
【０００９】なお、磁場９はイオン化の効率を高める
が、省略してもよい。以上従来のカウフマン型イオン源
にこの発明を適用した場合を述べたが、この発明はこの
場合に限らず、ＥＣＲ型イオン源、ＲＦ型イオン源等に
も適用できることは明らかである。
が、省略してもよい。以上従来のカウフマン型イオン源
にこの発明を適用した場合を述べたが、この発明はこの
場合に限らず、ＥＣＲ型イオン源、ＲＦ型イオン源等に
も適用できることは明らかである。
【００１０】
【発明の効果】以上説明してきたように、イオン源１に
イオン化されなかったガスの排気機構を設け、イオン源
１内にイオン化されなかったガス圧分布の勾配を作り、
不要のガスを排気することにより、引出しグリッド１２
ｂからプロセス領域１３に漏れ出すガスの量を減少させ
ることができ、イオンビームを用いた成膜に於いては膜
中に取り込まれる不要なガス分子原子を減らし、膜質を
向上させることができる。また、イオンを用いたミリン
グ（エッチング）等に於いては、ミリング（エッチン
グ）のために導入される反応性ガスの効果を妨げること
なく良好なミリング（エッチング）を実施することがで
きる。
イオン化されなかったガスの排気機構を設け、イオン源
１内にイオン化されなかったガス圧分布の勾配を作り、
不要のガスを排気することにより、引出しグリッド１２
ｂからプロセス領域１３に漏れ出すガスの量を減少させ
ることができ、イオンビームを用いた成膜に於いては膜
中に取り込まれる不要なガス分子原子を減らし、膜質を
向上させることができる。また、イオンを用いたミリン
グ（エッチング）等に於いては、ミリング（エッチン
グ）のために導入される反応性ガスの効果を妨げること
なく良好なミリング（エッチング）を実施することがで
きる。
【図１】この発明の実施例を示す原理的な構成図。
【図２】従来のカウフマン型イオン源を示す原理的な構
成図。
成図。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)
- 【請求項１】 高電位に保持された筐体のほぼ中央部に
プラズマ発生領域が設けられ、そのプラズマ発生領域に
不活性ガスがガス導入パイプを通じて供給され、前記筐
体の側面の開口部にグリッドが取付けられ、そのグリッ
ドの外側に近接して、負電位に保持される引出しグリッ
ドが配され、前記不活性ガスをイオン化させて、そのイ
オンを前記引出しグリッドにより引出し加速させて外部
に供給するイオン源において、 前記ガス導入パイプのガス供給口が、前記プラズマ発生
領域と前記グリッドを囲む筐体側面との間に、前記プラ
ズマ発生領域に対向して設けられ、 前記プラズマ発生領域でイオン化されなかった不活性ガ
スの排気口が、前記ガス供給口と対向する前記イオン源
筐体側面に、前記グリッドに対向して設けられ、 その排気口に、排気ポンプに接続するための排気管が取
付けられていることを特徴とする、 イオン源。 - 【請求項２】 請求項１記載のイオン源において、前
記排気管に排気速度調整バルブが設けられることを特徴
とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5136011A JP2855160B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5136011A JP2855160B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349430A JPH06349430A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2855160B2 true JP2855160B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=15165101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5136011A Expired - Fee Related JP2855160B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855160B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7488958B2 (en) * | 2005-03-08 | 2009-02-10 | Axcelis Technologies, Inc. | High conductance ion source |
| DE102011050701A1 (de) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Hybridbauteils sowie Abdeckung zur Verwendung bei der Herstellung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62163246A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-20 | Sony Corp | イオンビ−ム発生装置 |
| JP2867389B2 (ja) * | 1988-10-17 | 1999-03-08 | ソニー株式会社 | イオンビーム装置およびその使用方法 |
| JPH02121233A (ja) * | 1988-10-28 | 1990-05-09 | Nec Corp | イオン源 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5136011A patent/JP2855160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06349430A (ja) | 1994-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981006 |
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