JP3293285B2 - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JP3293285B2 JP3293285B2 JP30170293A JP30170293A JP3293285B2 JP 3293285 B2 JP3293285 B2 JP 3293285B2 JP 30170293 A JP30170293 A JP 30170293A JP 30170293 A JP30170293 A JP 30170293A JP 3293285 B2 JP3293285 B2 JP 3293285B2
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- chamber
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン源に関するもの
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ等の製造工程では、反
応性ガスをプラズマ化して得られたイオンビームをガラ
ス基板上の薄膜アモルファスシリコン層に照射して所望
の不純物をドーピングする処理が行われる。このような
イオンビームによるドーピング処理を行う装置としてイ
オン源が用いられている。
応性ガスをプラズマ化して得られたイオンビームをガラ
ス基板上の薄膜アモルファスシリコン層に照射して所望
の不純物をドーピングする処理が行われる。このような
イオンビームによるドーピング処理を行う装置としてイ
オン源が用いられている。
【０００３】この種のイオン源は、図２に示すようにプ
ラズマ室であるチャンバ１内の上部中央に熱電子放出用
フィラメント２を設け、チャンバ１の周囲にリング状の
永久磁石５〜９を極性を交互にして複数配設し、チャン
バ１の下部開口部にビーム引出し電極系１６を設けて概
略構成されている。ビーム引出し電極系１６は、アノー
ドであるチャンバ１と同電位に保たれるイオン閉込め電
極１７と、これより数ｋＶ低電位に保たれる引出し電極
１８と、これよりさらに数十ｋＶ低電位の加速電極１９
とからなる。これらの電極はグリッド状電極である。そ
して、このイオン源は、ガス導入口４からチャンバ１内
（プラズマ室）に導入される作動ガスにフィラメント２
から放出される電子を作用させてプラズマを生成し、こ
れを永久磁石５〜９の磁場によってチャンバ１内に閉じ
込めつつ、ビーム引出し電極１８によって電界を印加す
ることでプラズマ中のイオンをイオン閉込め電極１７を
通して引出し、これを加速電極１９の電界で加速してイ
オンビームＢを発生させる。
ラズマ室であるチャンバ１内の上部中央に熱電子放出用
フィラメント２を設け、チャンバ１の周囲にリング状の
永久磁石５〜９を極性を交互にして複数配設し、チャン
バ１の下部開口部にビーム引出し電極系１６を設けて概
略構成されている。ビーム引出し電極系１６は、アノー
ドであるチャンバ１と同電位に保たれるイオン閉込め電
極１７と、これより数ｋＶ低電位に保たれる引出し電極
１８と、これよりさらに数十ｋＶ低電位の加速電極１９
とからなる。これらの電極はグリッド状電極である。そ
して、このイオン源は、ガス導入口４からチャンバ１内
（プラズマ室）に導入される作動ガスにフィラメント２
から放出される電子を作用させてプラズマを生成し、こ
れを永久磁石５〜９の磁場によってチャンバ１内に閉じ
込めつつ、ビーム引出し電極１８によって電界を印加す
ることでプラズマ中のイオンをイオン閉込め電極１７を
通して引出し、これを加速電極１９の電界で加速してイ
オンビームＢを発生させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマ化
すべき作動ガスが軽い場合には弱い磁場でもイオンを小
さい領域に閉じ込めることができるが、重い場合にはイ
オンの慣性力が大きいため広く分散しやすい。したがっ
て、作動ガスが質量の異なる複数のガスからなるとき
は、軽いガスが中心に集合し、重いイオンが周辺に分散
する。このため、軽いガスはチャンバ１の内壁（あるい
は別途設けられた初期放電用のアノード）から離れ過ぎ
て放電しにくくなる反面閉じ込め効率が高くなり、重い
ガスはチャンバ１の内壁近傍まで広がるため低い電圧で
も放電がしやすくなる反面イオンが外部に流れてしまい
閉じ込め効率が低下する。すなわち、磁場の強さとガス
の種類によって最適なアノードの位置が決まっているた
め、例えばＨ2等のように軽いガスに対応したイオン源
を用いて、重いガスを作動ガスとして用いると、イオン
が損失してしまう。これとは逆に重いガスに対応したイ
オン源に軽いガスを作動ガスとして用いるとプラズマが
発生しにくくなる。
すべき作動ガスが軽い場合には弱い磁場でもイオンを小
さい領域に閉じ込めることができるが、重い場合にはイ
オンの慣性力が大きいため広く分散しやすい。したがっ
て、作動ガスが質量の異なる複数のガスからなるとき
は、軽いガスが中心に集合し、重いイオンが周辺に分散
する。このため、軽いガスはチャンバ１の内壁（あるい
は別途設けられた初期放電用のアノード）から離れ過ぎ
て放電しにくくなる反面閉じ込め効率が高くなり、重い
ガスはチャンバ１の内壁近傍まで広がるため低い電圧で
も放電がしやすくなる反面イオンが外部に流れてしまい
閉じ込め効率が低下する。すなわち、磁場の強さとガス
の種類によって最適なアノードの位置が決まっているた
め、例えばＨ2等のように軽いガスに対応したイオン源
を用いて、重いガスを作動ガスとして用いると、イオン
が損失してしまう。これとは逆に重いガスに対応したイ
オン源に軽いガスを作動ガスとして用いるとプラズマが
発生しにくくなる。
【０００５】そこで本発明は、上記従来技術の欠点を解
消し、質量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ発生効
率とプラズマ閉じ込め効率とを最適化することができる
イオン源を提供することにある。
消し、質量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ発生効
率とプラズマ閉じ込め効率とを最適化することができる
イオン源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のイオン源は、プラズマ室内に導入した作動ガ
スをカソードとアノード間のアーク放電よってプラズマ
化し、プラズマ中のイオンを静電加速によってプラズマ
室より引出しイオンビームを発生するイオン源を前提と
し、円弧状に分割形成された複数のアノードをプラズマ
室内に環状に配設すると共に径方向に移動可能に設けた
ことを特徴とする。
に本発明のイオン源は、プラズマ室内に導入した作動ガ
スをカソードとアノード間のアーク放電よってプラズマ
化し、プラズマ中のイオンを静電加速によってプラズマ
室より引出しイオンビームを発生するイオン源を前提と
し、円弧状に分割形成された複数のアノードをプラズマ
室内に環状に配設すると共に径方向に移動可能に設けた
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明のイオン源によれば、作動ガスの質量が
軽い場合には円弧状に分割形成されたアノードを縮径方
向すなわちプラズマ室の中心方向へ移動させ、作動ガス
の質量が重い場合にはアノードを拡径方向プラズマ室壁
側へ移動させ、また作動ガスが質量が異なる複数のガス
からなる場合には、アノードを拡縮移動させることによ
り、作動ガスが放電し、かつ、イオンの損失が最小限と
なるような位置に調整することができる。従ってプラズ
マ発生効率とプラズマ閉じ込め効率を最適化することが
できる。
軽い場合には円弧状に分割形成されたアノードを縮径方
向すなわちプラズマ室の中心方向へ移動させ、作動ガス
の質量が重い場合にはアノードを拡径方向プラズマ室壁
側へ移動させ、また作動ガスが質量が異なる複数のガス
からなる場合には、アノードを拡縮移動させることによ
り、作動ガスが放電し、かつ、イオンの損失が最小限と
なるような位置に調整することができる。従ってプラズ
マ発生効率とプラズマ閉じ込め効率を最適化することが
できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【０００９】図１（ａ）は本出願に係る第１の発明のイ
オン源の一実施例を示す平面透視図であり、図１（ｂ）
はその側面透視図である。
オン源の一実施例を示す平面透視図であり、図１（ｂ）
はその側面透視図である。
【００１０】 同図（ａ）、（ｂ）において、１はプラズ
マ室を区画形成するチャンバであり、その上部中央には
カソードとしてのフィラメント２が設けられ、フィラメ
ント２にはカソード電源３が接続されている。チャンバ
上部のフィラメント２の近傍には作動ガスを導入するた
めの導入口４が設けられている。この円筒状のチャンバ
１の外側にはプラズマを閉じ込めるためのリング状の４
枚の永久磁石５〜９がその極性が交互になるように互い
に離隔して取り付けられている。
マ室を区画形成するチャンバであり、その上部中央には
カソードとしてのフィラメント２が設けられ、フィラメ
ント２にはカソード電源３が接続されている。チャンバ
上部のフィラメント２の近傍には作動ガスを導入するた
めの導入口４が設けられている。この円筒状のチャンバ
１の外側にはプラズマを閉じ込めるためのリング状の４
枚の永久磁石５〜９がその極性が交互になるように互い
に離隔して取り付けられている。
【００１１】チャンバ１内には円弧状に形成された４枚
のアノード１０ａ〜１０ｄがチャンバ１壁に沿って周方
向に設けられており、各アノード１０ａ〜１０ｄは、チ
ャンバ１壁を貫通させて径方向に移動可能に設けられた
ロッド１１ａ〜１１ｄの先端にそれぞれ取り付けられて
いる。ロッド１１ａ〜１１ｄはチャンバ１とは図示しな
い絶縁体によって電気的に絶縁され、チャンバ１を貫通
して径方向（矢印Ｐ1及びＰ2）に移動することができる
と共に、気密性を保持するようになっている。ロッド１
１ａ〜１１ｄを同時に同距離だけ中心又は外側に移動さ
せることにより、アノード１０ａ〜１０ｄが径方向（矢
印Ｐ1及びＰ2）に拡大又は縮小するようになっている。
のアノード１０ａ〜１０ｄがチャンバ１壁に沿って周方
向に設けられており、各アノード１０ａ〜１０ｄは、チ
ャンバ１壁を貫通させて径方向に移動可能に設けられた
ロッド１１ａ〜１１ｄの先端にそれぞれ取り付けられて
いる。ロッド１１ａ〜１１ｄはチャンバ１とは図示しな
い絶縁体によって電気的に絶縁され、チャンバ１を貫通
して径方向（矢印Ｐ1及びＰ2）に移動することができる
と共に、気密性を保持するようになっている。ロッド１
１ａ〜１１ｄを同時に同距離だけ中心又は外側に移動さ
せることにより、アノード１０ａ〜１０ｄが径方向（矢
印Ｐ1及びＰ2）に拡大又は縮小するようになっている。
【００１２】アノード１０ａ〜１０ｄ及びロッド１１ａ
〜１１ｄは導電体からなり、各ロッド１１ａ〜１１ｄは
アーク電源１２の陽極に接続されている。アーク電源１
２の陰極はフィラメント２に接続され、その陽極はロッ
ド１１ａ〜１１ｄの他、抵抗器Ｒを介してチャンバ１に
も接続されている。
〜１１ｄは導電体からなり、各ロッド１１ａ〜１１ｄは
アーク電源１２の陽極に接続されている。アーク電源１
２の陰極はフィラメント２に接続され、その陽極はロッ
ド１１ａ〜１１ｄの他、抵抗器Ｒを介してチャンバ１に
も接続されている。
【００１３】チャンバ１の下部にはフランジ１３が形成
されており、絶縁環１４及び図には示されていないＯリ
ングを介して被処理体（図示せず）が収容される真空チ
ャンバ１５に接続されるようになっている。
されており、絶縁環１４及び図には示されていないＯリ
ングを介して被処理体（図示せず）が収容される真空チ
ャンバ１５に接続されるようになっている。
【００１４】尚、１６はイオン源からイオンを引き出す
ためのビーム引出し電極系である。次に、この実施例の
作用を述べる。
ためのビーム引出し電極系である。次に、この実施例の
作用を述べる。
【００１５】このイオン源が作動すると、フィラメント
電源３からフィラメント２に電圧が印加されて発熱して
熱電子が放出され、導入口４から作動ガスがチャンバ１
内に導入される。フィラメント２とチャンバ１及びアノ
ード分割リング１０ａ〜１０ｄとの間にアーク放電電圧
が印加される。まず、フィラメント２とアノード分割リ
ング１０ａ〜１０ｄとの間にアーク放電が発生し（初期
放電）、このアーク放電によって作動ガスがプラズマ化
され、次にフィラメント２とチャンバ１との間でアーク
放電が安定して発生する。このアーク放電によって作動
ガスがプラズマ化され、永久磁石５〜９の磁場によって
チャンバ１内に閉じ込められる。ビーム引出し電極系１
６に所定の電圧を印加することによりイオン源からプラ
ズマが引き出される。
電源３からフィラメント２に電圧が印加されて発熱して
熱電子が放出され、導入口４から作動ガスがチャンバ１
内に導入される。フィラメント２とチャンバ１及びアノ
ード分割リング１０ａ〜１０ｄとの間にアーク放電電圧
が印加される。まず、フィラメント２とアノード分割リ
ング１０ａ〜１０ｄとの間にアーク放電が発生し（初期
放電）、このアーク放電によって作動ガスがプラズマ化
され、次にフィラメント２とチャンバ１との間でアーク
放電が安定して発生する。このアーク放電によって作動
ガスがプラズマ化され、永久磁石５〜９の磁場によって
チャンバ１内に閉じ込められる。ビーム引出し電極系１
６に所定の電圧を印加することによりイオン源からプラ
ズマが引き出される。
【００１６】作動ガスの質量が軽い場合には円弧状に分
割形成された各アノード１０ａ〜１０ｄを縮径方向（矢
印Ｐ1で示す方向）に同時に移動させ、作動ガスの質量
が重い場合には各アノード１０ａ〜１０ｄを拡径方向
（矢印Ｐ2で示す方向）に同時に移動させ、作動ガスが
質量が異なる複数のガスからなる場合には、各アノード
１０ａ〜１０ｄを適宜拡縮させることにより、作動ガス
が放電し、かつ、イオンの損失が最小限となるような位
置に調整することができる。従ってプラズマ発生効率と
プラズマ閉じ込め効率を最適化することができる。
割形成された各アノード１０ａ〜１０ｄを縮径方向（矢
印Ｐ1で示す方向）に同時に移動させ、作動ガスの質量
が重い場合には各アノード１０ａ〜１０ｄを拡径方向
（矢印Ｐ2で示す方向）に同時に移動させ、作動ガスが
質量が異なる複数のガスからなる場合には、各アノード
１０ａ〜１０ｄを適宜拡縮させることにより、作動ガス
が放電し、かつ、イオンの損失が最小限となるような位
置に調整することができる。従ってプラズマ発生効率と
プラズマ閉じ込め効率を最適化することができる。
【００１７】以上において本実施例によれば、プラズマ
室１内に円弧状に形成されたアノード１０ａ〜１０ｄを
円周方向に設けると共に径方向（Ｐ1、Ｐ2）、すなわち
磁場の強度が変化する方向に移動自在に設けたので、質
量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ発生効率とプラ
ズマ閉じ込め効率とを最適化することができるイオン源
を実現することができる。
室１内に円弧状に形成されたアノード１０ａ〜１０ｄを
円周方向に設けると共に径方向（Ｐ1、Ｐ2）、すなわち
磁場の強度が変化する方向に移動自在に設けたので、質
量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ発生効率とプラ
ズマ閉じ込め効率とを最適化することができるイオン源
を実現することができる。
【００１８】尚、本実施例ではアノードが４枚の場合で
説明したが、これに限定されるものではなく、２枚又は
３枚でも５枚以上であってもよい。また、アノードの位
置が下側の永久磁石の間に設けられているが、これに限
定されるものではなく、中側や上側の永久磁石の間に設
けられていてもよい。さらに、永久磁石の枚数も５枚に
限定されるものではないのはいうまでもない。
説明したが、これに限定されるものではなく、２枚又は
３枚でも５枚以上であってもよい。また、アノードの位
置が下側の永久磁石の間に設けられているが、これに限
定されるものではなく、中側や上側の永久磁石の間に設
けられていてもよい。さらに、永久磁石の枚数も５枚に
限定されるものではないのはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２０】円弧状に分割形成された複数のカソードを
プラズマ室内に環状に配設し、これらを拡縮移動させる
ことにより、質量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ
発生効率とプラズマ閉じ込め効率とを最適化することが
できる。
プラズマ室内に環状に配設し、これらを拡縮移動させる
ことにより、質量が異なる作動ガスを用いてもプラズマ
発生効率とプラズマ閉じ込め効率とを最適化することが
できる。
【図１】（ａ）は本発明のイオン源の一実施例を示す平
面透視図であり、（ｂ）はその側面透視図である。
面透視図であり、（ｂ）はその側面透視図である。
【図２】イオン源の従来例を示す側面透視図である。
１ プラズマ室（チャンバ） ５〜９ 磁石（永久磁石） １０ａ〜１０ｄ アノード １６ ビーム引出し電極系 １７ イオン閉込め電極（１番目の電極） １８ ビーム引出し電極（２番目の電極） １９ ビーム加速電極（３番目の電極）
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ室内に導入した作動ガスをカソ
ードとアノード間のアーク放電よってプラズマ化し、プ
ラズマ中のイオンを静電加速によってプラズマ室より引
出しイオンビームを発生するイオン源において、円弧状
に分割形成された複数のアノードをプラズマ室内に環状
に配設すると共に径方向に移動可能に設けたことを特徴
とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30170293A JP3293285B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-01 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17553693 | 1993-07-15 | ||
| JP5-175536 | 1993-07-15 | ||
| JP30170293A JP3293285B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-01 | イオン源 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001364663A Division JP3651435B2 (ja) | 1993-07-15 | 2001-11-29 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0778583A JPH0778583A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3293285B2 true JP3293285B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=26496789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30170293A Expired - Fee Related JP3293285B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-12-01 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293285B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5912455B2 (ja) * | 2011-11-28 | 2016-04-27 | 日新イオン機器株式会社 | 基板割れ検出方法および当該基板割れ検出方法に基づくイオンビーム照射装置の運転方法 |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP30170293A patent/JP3293285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0778583A (ja) | 1995-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |