JP3463672B2 - イオン源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、被照射
物にイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施す
イオン照射装置等に用いられるものであって、プラズマ
電極の近傍にプラズマ電極に沿ってフィルタ用の磁界を
発生させることによって、不要な軽イオンが引き出され
るのを抑制することができるようにしたイオン源に関
し、より具体的には、フィルタ用の磁界の影響によるイ
オンビーム電流密度分布の偏りを緩和する手段に関す
る。
物にイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施す
イオン照射装置等に用いられるものであって、プラズマ
電極の近傍にプラズマ電極に沿ってフィルタ用の磁界を
発生させることによって、不要な軽イオンが引き出され
るのを抑制することができるようにしたイオン源に関
し、より具体的には、フィルタ用の磁界の影響によるイ
オンビーム電流密度分布の偏りを緩和する手段に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば大型の被照射物（例えば液晶ディ
スプレイ用のガラス基板等の基板）へのイオン注入を行
う場合に、イオン源から引き出したイオンビームを質量
分離電磁石を通さずにそのまま被照射物に照射するイオ
ン照射装置を用いる場合がある。このような装置は、よ
り具体的には、イオンドーピング装置または非質量分離
型のイオン注入装置と呼ばれる。
スプレイ用のガラス基板等の基板）へのイオン注入を行
う場合に、イオン源から引き出したイオンビームを質量
分離電磁石を通さずにそのまま被照射物に照射するイオ
ン照射装置を用いる場合がある。このような装置は、よ
り具体的には、イオンドーピング装置または非質量分離
型のイオン注入装置と呼ばれる。
【０００３】この場合、イオン源からは、通常、所望の
イオン（例えばＰＨx + 、Ｂ2Ｈx +等のドーパントイオ
ン）に、それよりも軽い不要な軽イオン（例えば水素イ
オン、ヘリウムイオン等）が混じったイオンビームが引
き出される。このようなイオンビームをそのまま被照射
物に照射すると、不要な軽イオンまでもが被照射物に入
射することになり、被照射物の温度上昇が大きくなる等
の問題を惹き起こす。
イオン（例えばＰＨx + 、Ｂ2Ｈx +等のドーパントイオ
ン）に、それよりも軽い不要な軽イオン（例えば水素イ
オン、ヘリウムイオン等）が混じったイオンビームが引
き出される。このようなイオンビームをそのまま被照射
物に照射すると、不要な軽イオンまでもが被照射物に入
射することになり、被照射物の温度上昇が大きくなる等
の問題を惹き起こす。
【０００４】このような課題を解決するために、プラズ
マ電極の近傍に永久磁石を配置することによって、軽イ
オンが引き出されるのを抑制するようにしたイオン源が
既に提案されている（特開平１１−３２９２７０号公
報）。図６は、そのようなイオン源を備えるイオン照射
装置の一例を示すものである。
マ電極の近傍に永久磁石を配置することによって、軽イ
オンが引き出されるのを抑制するようにしたイオン源が
既に提案されている（特開平１１−３２９２７０号公
報）。図６は、そのようなイオン源を備えるイオン照射
装置の一例を示すものである。
【０００５】この図６に示すイオン源２は、イオン源ガ
ス６が導入されるプラズマ室容器４と、このプラズマ室
容器４内でイオン源ガス６を電離させてプラズマ１０を
生成するプラズマ生成手段を構成するフィラメント８
と、プラズマ室容器４の開口部付近に設けられていてプ
ラズマ１０から電界の作用でイオンビーム１６を引き出
す引出し電極系１２とを備えている。
ス６が導入されるプラズマ室容器４と、このプラズマ室
容器４内でイオン源ガス６を電離させてプラズマ１０を
生成するプラズマ生成手段を構成するフィラメント８
と、プラズマ室容器４の開口部付近に設けられていてプ
ラズマ１０から電界の作用でイオンビーム１６を引き出
す引出し電極系１２とを備えている。
【０００６】引出し電極系１２は、１枚以上の電極、通
常は複数枚の電極で構成されている。その最プラズマ側
の電極であるプラズマ電極１４の上方近傍には、当該プ
ラズマ電極１４に沿う平面内において、Ｘ軸に沿う一方
向の磁界２０を当該Ｘ軸と直交するＹ方向に連続して発
生させる２本一組の棒状の永久磁石１８が配置されてい
る（図７も参照）。通常は、この例のように、Ｘ軸が短
軸であり、Ｙ軸が長軸である（後述する実施例において
も同様）。
常は複数枚の電極で構成されている。その最プラズマ側
の電極であるプラズマ電極１４の上方近傍には、当該プ
ラズマ電極１４に沿う平面内において、Ｘ軸に沿う一方
向の磁界２０を当該Ｘ軸と直交するＹ方向に連続して発
生させる２本一組の棒状の永久磁石１８が配置されてい
る（図７も参照）。通常は、この例のように、Ｘ軸が短
軸であり、Ｙ軸が長軸である（後述する実施例において
も同様）。
【０００７】プラズマ１０は、この磁界２０が発生して
いる領域まで拡散して来る。そしてこのプラズマ１０か
ら引き出されるイオンは、磁界２０によって、質量に比
例する旋回半径で曲げられるので、前述した所望のイオ
ンに比べて軽イオンの方が遙かに大きく曲げられる。こ
れは一種のフィルタ作用であり、このような作用によっ
て、引出し電極系１２から不要な軽イオンが引き出され
るのを抑制して、所望のイオンを選択的に（優先的に）
引き出すことができ、これがイオンビーム１６を構成す
る。従って永久磁石１８は、一種の磁気フィルタである
と言うことができる。
いる領域まで拡散して来る。そしてこのプラズマ１０か
ら引き出されるイオンは、磁界２０によって、質量に比
例する旋回半径で曲げられるので、前述した所望のイオ
ンに比べて軽イオンの方が遙かに大きく曲げられる。こ
れは一種のフィルタ作用であり、このような作用によっ
て、引出し電極系１２から不要な軽イオンが引き出され
るのを抑制して、所望のイオンを選択的に（優先的に）
引き出すことができ、これがイオンビーム１６を構成す
る。従って永久磁石１８は、一種の磁気フィルタである
と言うことができる。
【０００８】このようにして引き出されたイオンビーム
１６は、そのまま被照射物２２に照射される。これによ
って、当該被照射物２２に、イオン注入等の処理を施す
ことができる。イオンビーム１６の照射時に、被照射物
２２は通常、長軸であるＹ軸に交差する方向に、即ち矢
印Ｃに示すようにＸ軸に沿う方向に搬送される（図７も
参照）。
１６は、そのまま被照射物２２に照射される。これによ
って、当該被照射物２２に、イオン注入等の処理を施す
ことができる。イオンビーム１６の照射時に、被照射物
２２は通常、長軸であるＹ軸に交差する方向に、即ち矢
印Ｃに示すようにＸ軸に沿う方向に搬送される（図７も
参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な磁界２０を発生させると、図８に示すように、イオン
ビーム１６の前記Ｙ軸に沿う方向におけるビーム電流密
度分布に偏り（不均一性）が生じることが分かった。こ
の図８は、図６に示すイオンビーム１６のＹ軸に沿う方
向におけるビーム電流密度分布の概略を示すものであ
り、図７中の中心線１８ａに沿う断面におけるものであ
る。
な磁界２０を発生させると、図８に示すように、イオン
ビーム１６の前記Ｙ軸に沿う方向におけるビーム電流密
度分布に偏り（不均一性）が生じることが分かった。こ
の図８は、図６に示すイオンビーム１６のＹ軸に沿う方
向におけるビーム電流密度分布の概略を示すものであ
り、図７中の中心線１８ａに沿う断面におけるものであ
る。
【００１０】磁界中におけるプラズマの挙動の説明は簡
単ではないが、強いて説明すれば、磁界２０が発生して
いる領域に拡散して来たプラズマ１０を構成するイオン
が、当該イオンを引き出す電界Ｅ（図７では紙面の裏向
き）と上記磁界２０とに交差する方向に、即ち前記Ｙ軸
に沿う方向に押し流されるような運動（ドリフト）をし
て、上記磁界２０の向きではＢ点側のプラズマ密度が相
対的に高くなるからであると考えられる。
単ではないが、強いて説明すれば、磁界２０が発生して
いる領域に拡散して来たプラズマ１０を構成するイオン
が、当該イオンを引き出す電界Ｅ（図７では紙面の裏向
き）と上記磁界２０とに交差する方向に、即ち前記Ｙ軸
に沿う方向に押し流されるような運動（ドリフト）をし
て、上記磁界２０の向きではＢ点側のプラズマ密度が相
対的に高くなるからであると考えられる。
【００１１】イオンビーム１６のビーム電流密度分布に
上記のような偏りが生じると、当該イオンビーム１６を
用いて行う被照射物２２に対するイオン注入等の処理も
不均一になるので、好ましくない。
上記のような偏りが生じると、当該イオンビーム１６を
用いて行う被照射物２２に対するイオン注入等の処理も
不均一になるので、好ましくない。
【００１２】そこでこの発明は、上記のようなフィルタ
用の磁界の影響によるイオンビーム電流密度分布の偏り
を実質的に緩和することを主たる目的とする。
用の磁界の影響によるイオンビーム電流密度分布の偏り
を実質的に緩和することを主たる目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン源は、
前記引出し電極系を構成する最プラズマ側の電極である
プラズマ電極の上部近傍に、当該プラズマ電極に沿う平
面内において、Ｘ軸に沿う方向に向きかつ当該Ｘ軸と直
交するＹ軸に沿う方向に連続した二つの磁界の列であっ
て互いに逆向きの磁界の列を組として発生させる磁界発
生器を備えていることを特徴としている。
前記引出し電極系を構成する最プラズマ側の電極である
プラズマ電極の上部近傍に、当該プラズマ電極に沿う平
面内において、Ｘ軸に沿う方向に向きかつ当該Ｘ軸と直
交するＹ軸に沿う方向に連続した二つの磁界の列であっ
て互いに逆向きの磁界の列を組として発生させる磁界発
生器を備えていることを特徴としている。
【００１４】上記のように二つの互いに逆向きの磁界の
列を組として発生させる磁界発生器を備えることによっ
て、一方の磁界の列の影響による前述したようなＹ軸に
沿う方向におけるイオンビーム電流密度分布の偏り方
と、他方の磁界の列の影響によるＹ軸に沿う方向におけ
るイオンビーム電流密度分布の偏り方とは、Ｙ軸に沿う
方向において互いに反対になる。従って、引出し電極系
から引き出されるイオンビームには、互いにビーム電流
密度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在する
ことになるので、イオンビーム全体で見れば、ビーム電
流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。
列を組として発生させる磁界発生器を備えることによっ
て、一方の磁界の列の影響による前述したようなＹ軸に
沿う方向におけるイオンビーム電流密度分布の偏り方
と、他方の磁界の列の影響によるＹ軸に沿う方向におけ
るイオンビーム電流密度分布の偏り方とは、Ｙ軸に沿う
方向において互いに反対になる。従って、引出し電極系
から引き出されるイオンビームには、互いにビーム電流
密度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在する
ことになるので、イオンビーム全体で見れば、ビーム電
流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオン源
を備えるイオン照射装置の一例を示す概略断面図であ
る。図２は、図１中の磁界発生器を構成する永久磁石配
置の平面図である。図６に示した従来例と同一または相
当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従
来例との相違点を主に説明する。
を備えるイオン照射装置の一例を示す概略断面図であ
る。図２は、図１中の磁界発生器を構成する永久磁石配
置の平面図である。図６に示した従来例と同一または相
当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従
来例との相違点を主に説明する。
【００１６】このイオン源２ａは、従来のイオン源２に
おける一組の永久磁石１８に代わるものとして、前記プ
ラズマ電極１４の上部近傍に磁界発生器３０を備えてい
る。この磁界発生器３０は、プラズマ電極１４に沿う平
面内において、前記Ｘ軸に沿う方向に向きかつ前記Ｙ軸
に沿う方向に連続した二つの磁界３６、３８の列であっ
て互いに逆向きの磁界の列を組として並べて発生させる
ものである。
おける一組の永久磁石１８に代わるものとして、前記プ
ラズマ電極１４の上部近傍に磁界発生器３０を備えてい
る。この磁界発生器３０は、プラズマ電極１４に沿う平
面内において、前記Ｘ軸に沿う方向に向きかつ前記Ｙ軸
に沿う方向に連続した二つの磁界３６、３８の列であっ
て互いに逆向きの磁界の列を組として並べて発生させる
ものである。
【００１７】磁界発生器３０は、より具体的にはこの例
では、イオンビーム１６を引き出すための間隔をＸ軸に
沿う方向にあけて異極性で（即ちＮ極とＳ極で）相対向
するように、Ｙ軸に沿って互いに並べて（平行に）配置
されていて、Ｘ軸に沿う一方向（この例では図中右向き
の）磁界３６をＹ軸に沿う方向に連続して発生させる２
本一組の棒状の永久磁石３２と、この永久磁石３２と同
一平面上の隣に当該永久磁石３２に並べて（平行に）当
該永久磁石３２と同様に配置されていて、向きだけが上
記磁界３６とは反対の（即ちこの例では図中左向きの）
磁界３８をＹ軸に沿う方向に連続して発生させる２本一
組の棒状の永久磁石３４とを有している。両磁界３６、
３８は、それぞれ、Ｙ軸に沿う方向に連続しているの
で、上記のように磁界の列と呼ぶことができる。
では、イオンビーム１６を引き出すための間隔をＸ軸に
沿う方向にあけて異極性で（即ちＮ極とＳ極で）相対向
するように、Ｙ軸に沿って互いに並べて（平行に）配置
されていて、Ｘ軸に沿う一方向（この例では図中右向き
の）磁界３６をＹ軸に沿う方向に連続して発生させる２
本一組の棒状の永久磁石３２と、この永久磁石３２と同
一平面上の隣に当該永久磁石３２に並べて（平行に）当
該永久磁石３２と同様に配置されていて、向きだけが上
記磁界３６とは反対の（即ちこの例では図中左向きの）
磁界３８をＹ軸に沿う方向に連続して発生させる２本一
組の棒状の永久磁石３４とを有している。両磁界３６、
３８は、それぞれ、Ｙ軸に沿う方向に連続しているの
で、上記のように磁界の列と呼ぶことができる。
【００１８】各永久磁石３２、３４の背後に設けた強磁
性体４０、４２、４４については後述する。
性体４０、４２、４４については後述する。
【００１９】プラズマ室容器４内のプラズマ１０は、従
来のイオン源２の場合と同様、上記磁界３６および３８
が発生している領域まで拡散して来る。そして、各磁界
３６、３８が発生している領域を通して、従来例と同様
のフィルタ作用によって、不要な軽イオンが抑制（除
去）されたイオンビーム１６が引き出される。軽イオン
の除去のためには、磁界３６、３８が図中の右向きであ
るか左向きであるかは関係ない。Ｘ軸に沿う方向の磁界
であれば良い。
来のイオン源２の場合と同様、上記磁界３６および３８
が発生している領域まで拡散して来る。そして、各磁界
３６、３８が発生している領域を通して、従来例と同様
のフィルタ作用によって、不要な軽イオンが抑制（除
去）されたイオンビーム１６が引き出される。軽イオン
の除去のためには、磁界３６、３８が図中の右向きであ
るか左向きであるかは関係ない。Ｘ軸に沿う方向の磁界
であれば良い。
【００２０】ところが、上記二つの磁界３６、３８の列
には、イオンを引き出す電界Ｅ（図２では紙面の裏向
き）が互いに同一方向に加わるのに対して、両磁界３
６、３８は互いに逆向きであるので、一方の磁界３６の
列の影響による前述したようなＹ軸に沿う方向における
イオンビーム１６のビーム電流密度分布の偏り方と、他
方の磁界３８の列の影響によるＹ軸に沿う方向における
イオンビーム１６のビーム電流密度分布の偏り方とは、
Ｙ軸に沿う方向において互いに反対になる。これは、磁
界の向きが逆向きであるために、前述したプラズマ１０
中のイオンのドリフト方向も逆方向になるからであると
考えられる。
には、イオンを引き出す電界Ｅ（図２では紙面の裏向
き）が互いに同一方向に加わるのに対して、両磁界３
６、３８は互いに逆向きであるので、一方の磁界３６の
列の影響による前述したようなＹ軸に沿う方向における
イオンビーム１６のビーム電流密度分布の偏り方と、他
方の磁界３８の列の影響によるＹ軸に沿う方向における
イオンビーム１６のビーム電流密度分布の偏り方とは、
Ｙ軸に沿う方向において互いに反対になる。これは、磁
界の向きが逆向きであるために、前述したプラズマ１０
中のイオンのドリフト方向も逆方向になるからであると
考えられる。
【００２１】このビーム電流密度分布の概略例を図３に
示す。この図３は、図１に示すイオンビーム１６のＹ軸
に沿う方向におけるビーム電流密度分布の概略を示すも
のであり、（Ａ）は図２中の一方の磁界３６側の中心線
３２ａに沿う断面におけるものであり、（Ｂ）は図２中
の他方の磁界３８側の中心線３４ａに沿う断面における
ものである。
示す。この図３は、図１に示すイオンビーム１６のＹ軸
に沿う方向におけるビーム電流密度分布の概略を示すも
のであり、（Ａ）は図２中の一方の磁界３６側の中心線
３２ａに沿う断面におけるものであり、（Ｂ）は図２中
の他方の磁界３８側の中心線３４ａに沿う断面における
ものである。
【００２２】従って、引出し電極系１２から引き出され
るイオンビーム１６には、図３（Ａ）および（Ｂ）に示
すような、Ｙ軸に沿う方向において互いにビーム電流密
度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在するこ
とになるので、イオンビーム１６全体で見れば、ビーム
電流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。
その結果、このようなイオンビーム１６を用いて行う被
照射物２２に対するイオン注入等の処理の均一性を高め
ることができる。
るイオンビーム１６には、図３（Ａ）および（Ｂ）に示
すような、Ｙ軸に沿う方向において互いにビーム電流密
度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在するこ
とになるので、イオンビーム１６全体で見れば、ビーム
電流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。
その結果、このようなイオンビーム１６を用いて行う被
照射物２２に対するイオン注入等の処理の均一性を高め
ることができる。
【００２３】特に、イオンビーム１６の照射時に、被照
射物２２を前述したように短軸であるＸ軸に沿う方向
（矢印Ｃ参照）に搬送すれば、被照射物２２上では、図
３（Ａ）および（Ｂ）に示す二つのビーム電流密度分布
が積算されることになるので、両ビーム電流密度分布を
平均して得られる均一性の高いビーム電流密度分布のイ
オンビーム１６を被照射物２２に照射したのと等価にな
り、均一性のより高い処理が可能になる。
射物２２を前述したように短軸であるＸ軸に沿う方向
（矢印Ｃ参照）に搬送すれば、被照射物２２上では、図
３（Ａ）および（Ｂ）に示す二つのビーム電流密度分布
が積算されることになるので、両ビーム電流密度分布を
平均して得られる均一性の高いビーム電流密度分布のイ
オンビーム１６を被照射物２２に照射したのと等価にな
り、均一性のより高い処理が可能になる。
【００２４】磁界発生器３０には、例えばこの例のよう
に、永久磁石３２、３４の背面部に磁気的に接続されか
つ当該永久磁石３２、３４の上方を覆う強磁性体４０、
４２、４４を設けるのが好ましい。各強磁性体４０、４
２、４４は、例えば鉄から成り、これらはヨークと呼ぶ
こともできる。
に、永久磁石３２、３４の背面部に磁気的に接続されか
つ当該永久磁石３２、３４の上方を覆う強磁性体４０、
４２、４４を設けるのが好ましい。各強磁性体４０、４
２、４４は、例えば鉄から成り、これらはヨークと呼ぶ
こともできる。
【００２５】このようにすると、一方の強磁性体４０と
中央の強磁性体４２間にその下の磁界３６とは逆向きの
磁界４６が形成され、中央の強磁性体４２と他方の強磁
性体４４間にその下の磁界３８とは逆向きの磁界４８が
形成される。これらの磁界４６、４８は、永久磁石間の
磁界３６、３８よりかは弱いけれども、この磁界４６、
４８が発生する辺りでは磁界３６、３８も弱くなってい
るので、その辺りでは磁界４６と磁界３６とがうまく打
ち消し合い、磁界４８と磁界３８とがうまく打ち消し合
う。これによって、永久磁石３２、３４が作る磁界３
６、３８がプラズマ１０側へ拡がるのを抑制して、当該
磁界によるプラズマ１０への影響を少なくすることがで
きる。即ち、上記のような永久磁石３２、３４を設けて
も、それがプラズマ１０の密度低下および不均一性増大
を惹き起こすことを防止することができる。
中央の強磁性体４２間にその下の磁界３６とは逆向きの
磁界４６が形成され、中央の強磁性体４２と他方の強磁
性体４４間にその下の磁界３８とは逆向きの磁界４８が
形成される。これらの磁界４６、４８は、永久磁石間の
磁界３６、３８よりかは弱いけれども、この磁界４６、
４８が発生する辺りでは磁界３６、３８も弱くなってい
るので、その辺りでは磁界４６と磁界３６とがうまく打
ち消し合い、磁界４８と磁界３８とがうまく打ち消し合
う。これによって、永久磁石３２、３４が作る磁界３
６、３８がプラズマ１０側へ拡がるのを抑制して、当該
磁界によるプラズマ１０への影響を少なくすることがで
きる。即ち、上記のような永久磁石３２、３４を設けて
も、それがプラズマ１０の密度低下および不均一性増大
を惹き起こすことを防止することができる。
【００２６】磁界発生器３０は、この例では電気的に
は、プラズマ室容器４およびプラズマ電極１４から絶縁
されている。この磁界発生器３０とプラズマ室容器４と
の間に、図１に示す例のように、磁界発生器３０側を負
極とする直流のフィルタ電源５０を設けても良い。磁界
発生器３０におけるフィルタ作用を調整する手段として
は、（１）磁界３６、３８の強さを調整する、（２）磁
界３６、３８を通るイオンのエネルギーＥを調整する、
ことが挙げられるけれども、永久磁石３２、３４では上
記（１）の強さ調整は困難である。そこでこの例のよう
にフィルタ電源５０を設ければ、その出力電圧の調整に
よって、上記（２）のエネルギーＥを簡単に調整するこ
とができるので、磁界発生器３０におけるフィルタ作用
を簡単に調整することができる。その結果、磁界発生器
３０および引出し電極系１２を通して引き出されるイオ
ンビーム１６を構成するイオンの組成比を制御すること
ができるので、不要の軽イオンを除去して所望のイオン
を優先的に引き出すことがより容易になる。
は、プラズマ室容器４およびプラズマ電極１４から絶縁
されている。この磁界発生器３０とプラズマ室容器４と
の間に、図１に示す例のように、磁界発生器３０側を負
極とする直流のフィルタ電源５０を設けても良い。磁界
発生器３０におけるフィルタ作用を調整する手段として
は、（１）磁界３６、３８の強さを調整する、（２）磁
界３６、３８を通るイオンのエネルギーＥを調整する、
ことが挙げられるけれども、永久磁石３２、３４では上
記（１）の強さ調整は困難である。そこでこの例のよう
にフィルタ電源５０を設ければ、その出力電圧の調整に
よって、上記（２）のエネルギーＥを簡単に調整するこ
とができるので、磁界発生器３０におけるフィルタ作用
を簡単に調整することができる。その結果、磁界発生器
３０および引出し電極系１２を通して引き出されるイオ
ンビーム１６を構成するイオンの組成比を制御すること
ができるので、不要の軽イオンを除去して所望のイオン
を優先的に引き出すことがより容易になる。
【００２７】磁界発生器３０の構成の他の例を示す。図
１に示した中央の強磁性体４２は、図４に示す例のよう
に、左右二つに分けても良い。また、図５に示す例のよ
うに、中央に左右の列の永久磁石３２、３４に沿う強磁
性体４５を設け、これとその上の強磁性体４２との間に
永久磁石３５をその磁極が上下に位置するように配置
し、この永久磁石３５を、上記のような互いに逆向きの
二つの磁界３６、３８の列を発生させることに共用して
も良い。
１に示した中央の強磁性体４２は、図４に示す例のよう
に、左右二つに分けても良い。また、図５に示す例のよ
うに、中央に左右の列の永久磁石３２、３４に沿う強磁
性体４５を設け、これとその上の強磁性体４２との間に
永久磁石３５をその磁極が上下に位置するように配置
し、この永久磁石３５を、上記のような互いに逆向きの
二つの磁界３６、３８の列を発生させることに共用して
も良い。
【００２８】なお、上記各永久磁石３２、３４、３５
は、１本の棒状の永久磁石でも良いし、複数の短い永久
磁石を連続させて棒状に並べて構成しても良い。
は、１本の棒状の永久磁石でも良いし、複数の短い永久
磁石を連続させて棒状に並べて構成しても良い。
【００２９】また、上記のような互いに逆向きの磁界３
６、３８の列は、上記例のような一組に限られるもので
はなく、二組以上設けても良い。そのようにすれば、前
述した、イオンビーム１６全体で見てのビーム電流密度
分布の偏りを実質的に緩和する作用をよりきめ細かく行
うことができる。
６、３８の列は、上記例のような一組に限られるもので
はなく、二組以上設けても良い。そのようにすれば、前
述した、イオンビーム１６全体で見てのビーム電流密度
分布の偏りを実質的に緩和する作用をよりきめ細かく行
うことができる。
【００３０】また、プラズマ生成手段は、上記例のよう
なフィラメント８を用いるものの代わりに、プラズマ室
容器４内に高周波やマイクロ波を導入して、プラズマ室
容器４内で高周波放電やマイクロ波放電を生じさせ、そ
れによってイオン源ガス６を電離させてプラズマ１０を
生成するものでも良い。
なフィラメント８を用いるものの代わりに、プラズマ室
容器４内に高周波やマイクロ波を導入して、プラズマ室
容器４内で高周波放電やマイクロ波放電を生じさせ、そ
れによってイオン源ガス６を電離させてプラズマ１０を
生成するものでも良い。
【００３１】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ような磁界発生器を備えることによって、引出し電極系
から引き出されるイオンビームには、互いにビーム電流
密度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在する
ことになるので、イオンビーム全体で見れば、ビーム電
流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。従
って例えば、このようなイオンビームを用いて被照射物
にイオン注入等の処理を施す場合に、当該処理の均一性
を高めることができる。
ような磁界発生器を備えることによって、引出し電極系
から引き出されるイオンビームには、互いにビーム電流
密度分布の偏り方が反対の領域が組として共に存在する
ことになるので、イオンビーム全体で見れば、ビーム電
流密度分布の偏りが実質的に緩和されることになる。従
って例えば、このようなイオンビームを用いて被照射物
にイオン注入等の処理を施す場合に、当該処理の均一性
を高めることができる。
【図１】この発明に係るイオン源を備えるイオン照射装
置の一例を示す概略断面図である。
置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１中の磁界発生器を構成する永久磁石の配置
の平面図であり、下方の被照射物も併せて示す。
の平面図であり、下方の被照射物も併せて示す。
【図３】図１に示すイオンビームのＹ軸に沿う方向にお
けるビーム電流密度分布の概略を示すものであり、
（Ａ）は図２中の中心線３２ａに沿う断面におけるもの
であり、（Ｂ）は図２中の中心線３４ａに沿う断面にお
けるものである。
けるビーム電流密度分布の概略を示すものであり、
（Ａ）は図２中の中心線３２ａに沿う断面におけるもの
であり、（Ｂ）は図２中の中心線３４ａに沿う断面にお
けるものである。
【図４】磁界発生器の他の例を示す断面図である。
【図５】磁界発生器の更に他の例を示す断面図である。
【図６】従来のイオン源を備えるイオン照射装置の一例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図７】図６中の永久磁石配置の平面図であり、下方の
被照射物も併せて示す。
被照射物も併せて示す。
【図８】図６に示すイオンビームのＹ軸に沿う方向にお
けるビーム電流密度分布の概略を示すものであり、図７
中の中心線１８ａに沿う断面におけるものである。
けるビーム電流密度分布の概略を示すものであり、図７
中の中心線１８ａに沿う断面におけるものである。
【符号の説明】
２ａ イオン源
４ プラズマ室容器
１０ プラズマ
１２ 引出し電極系
１４ プラズマ電極
１６ イオンビーム
２２ 被照射物
３０ 磁界発生器
３２、３４ 永久磁石
３６、３８ 磁界
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｈ 7/08 Ｈ０５Ｈ 7/08
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/08
H01J 27/02
Claims (2)
- 【請求項１】 イオン源ガスが導入されるプラズマ室容
器と、このプラズマ室容器内でイオン源ガスを電離させ
てプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記プラズ
マ室容器の開口部付近に設けられていて前記プラズマか
らイオンビームを引き出す引出し電極系とを備えるイオ
ン源において、 前記引出し電極系を構成する最プラズマ側の電極である
プラズマ電極（１４）の上部近傍に、当該プラズマ電極
（１４）に沿う平面内において、Ｘ軸に沿う方向に向き
かつ当該Ｘ軸と直交するＹ軸に沿う方向に連続した二つ
の磁界（３６、３８）の列であって互いに逆向きの磁界
（３６、３８）の列を組として発生させる磁界発生器
（３０）を備えており、 かつ前記磁界発生器（３０）は、 Ｘ軸に沿う方向に磁極を有し、Ｘ軸に沿う方向に間隔を
あけて異極性で相対向するように、Ｙ軸に沿って互いに
平行に配置されていて、前記二つの磁界（３６、３８）
の列の内の一方（３６）を発生させる２本一組の第１の
棒状の永久磁石（３２）と、 この第１の永久磁石（３２）と同一平面上の隣に当該永
久磁石（３２）に平行に配置されていて、かつＸ軸に沿
う方向に磁極を有し、Ｘ軸に沿う方向に間隔をあけて異
極性で相対向するように、Ｙ軸に沿って互いに平行に配
置されていて、前記二つの磁界（３６、３８）の列の内
の他方（３８）を発生させる２本一組の第２の棒状の永
久磁石（３４）とを備えて いることを特徴とするイオン
源。 - 【請求項２】 イオン源ガスが導入されるプラズマ室容
器と、このプラズマ室容器内でイオン源ガスを電離させ
てプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記プラズ
マ室容器の開口部付近に設けられていて前記プラズマか
らイオンビームを引き出す引出し電極系とを備えるイオ
ン源において、 前記引出し電極系を構成する最プラズマ側の電極である
プラズマ電極（１４）の上部近傍に、当該プラズマ電極
（１４）に沿う平面内において、Ｘ軸に沿う方向に向き
かつ当該Ｘ軸と直交するＹ軸に沿う方向に連続した二つ
の磁界（３６、３８）の列であって互いに逆向きの磁界
（３６、３８）の列を組として発生させる磁界発生器
（３０）を備えており、 かつ前記磁界発生器（３０）は、 Ｘ軸に沿う方向に磁極を有し、Ｘ軸に沿う方向に間隔を
あけて同極性で相対向するように、Ｙ軸に沿って互いに
平行に配置された第１および第２の棒状の永久磁石（３
２、３４）と、 この第１および第２の永久磁石（３２、３４）の中央に
両永久磁石（３２、３４）に沿って配置された強磁性体
（４５）と、 この強磁性体（４５）上に、当該強磁性体に沿いかつ磁
極が上下に位置するように配置されていて、しかも強磁
性体（４５）側の磁極が前記第１および第２の永久磁石
（３２、３４）の強磁性体（４５）側の磁極と異極性に
なるように配置された第３の棒状の永久磁石（３５）と
を備えていて、 前記第１の永久磁石（３２）と強磁性体（４５）との間
で前記二つの磁界（３６、３８）の列の内の一方（３
６）を発生させ、前記第２の永久磁石（３４）と強磁性
体（４５）との間で前記二つの磁界（３６、３８）の列
の内の他方（３８）を発生させるものであることを特徴
とするイオン源。
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|---|---|---|---|
| JP2001105814A JP3463672B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105814A JP3463672B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002304951A JP2002304951A (ja) | 2002-10-18 |
| JP3463672B2 true JP3463672B2 (ja) | 2003-11-05 |
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ID=18958433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105814A Expired - Fee Related JP3463672B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | イオン源 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3463672B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103811585A (zh) * | 2012-11-13 | 2014-05-21 | 斯伊恩股份有限公司 | 离子注入装置及离子注入方法 |
| CN105789012A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 屏蔽装置及具有该屏蔽装置的等离子体处理装置 |
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| CN102779711B (zh) * | 2012-08-01 | 2014-11-05 | 西安工业大学 | 具有超大离子束发散角的离子源 |
| JP6642612B2 (ja) * | 2018-04-12 | 2020-02-05 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源、イオンビーム照射装置及びイオン源の運転方法 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105814A patent/JP3463672B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002304951A (ja) | 2002-10-18 |
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