JP3510174B2

JP3510174B2 - イオン発生装置及び成膜装置

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Publication number: JP3510174B2
Application number: JP2000056242A
Authority: JP
Inventors: 新増井
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001239153A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、簡易な機構によっ
て高密度で均一なイオンを大面積に供給することができ
るイオン発生装置、及びこれを用いた成膜装置を提供す
ることを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】加速器等に組み込まれるイオン源とし
て、例えばデュオプラズマトロンが知られている。この
デュオプラズマトロンでは、カソード・アノード間にソ
ースガスを導入しつつカソードから熱電子を放出させて
プラズマ放電を生じさせる。生じたプラズマは、円筒状
の磁界に閉じ込められてアノードの開口に供給される。
プラズマ中のイオンは、アノードの開口を通過した後、
適当に設けた電極によって引出されて加速され、このイ
オン源から出射する。

【０００３】また、成膜用のイオン源として、マイクロ
波励起型のものが知られている。このようなマイクロ波
励起イオン源では、適当な磁場を形成したプラズマチャ
ンバ中にソースガスを導入しつつこのプラズマチャンバ
中に石英窓を介してマイクロ波を照射することにより、
効率よくプラズマを発生させる。プラズマ中のイオン
は、適当に設けたハニカム状の電極によって引出されて
加速され、このイオン源から出射する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、デュオプラズ
マトロンは、加速器用などのため、低エミッタンスイオ
ン源であり、イオンを大面積に亘って均一に供給するこ
とができない。

【０００５】また、マイクロ波励起イオン源では、マイ
クロ波によるイオン化率に限界があり、高密度で均一な
イオンを大面積に亘って供給するには装置が大型化す
る。

【０００６】そこで、本発明は、簡易な機構によって高
密度で均一なイオンを大面積に亘って供給することがで
きるイオン発生装置を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、上記のようなイオン発
生装置を利用して、高速で均一な成膜を可能にする成膜
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１のイオン発生装置は、アーク放電によ
ってプラズマを発生させるプラズマガンと、プラズマガ
ンからのプラズマの出射口に対向する所定領域にカスプ
磁場を形成する磁場形成手段と、出射口に対向して配置
され、所定領域にあるプラズマ中から電子を吸引して分
離する分離電極（すなわち陽極）と、分離電極よりもプ
ラズマの射出方向側に配置され、所定領域にあるプラズ
マ中からプラスイオンを引出す引出電極とを備える。

【０００９】上記装置では、アーク放電によってプラズ
マを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易な機構
によって多量のプラズマを連続的に安定して発生させる
ことができ、磁場に沿って効率良くイオンを大面積に広
げて分布させることができる。また、磁場形成手段がプ
ラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所定領域
にカスプ磁場を形成するので、発生したプラズマを所定
領域に効率的に閉じ込めることができる。この際、分離
電極によって所定領域のカスプ磁場から電子を効率的に
取り除くとともに、引出電極によって所定領域のカスプ
磁場からプラスイオンを効率的に取り出すことができる
ので、多量のプラスイオンを抽出することができる。な
お、プラズマガンとして、好適には、直流アーク放電を
利用した圧力勾配型のガンを用いることができる。

【００１０】また、上記装置の好ましい態様によれば、
磁場形成手段が、所定領域を挟んでプラズマの射出方向
の前後に対向して配置された一対の円形コイルからな
り、カスプ磁場が、一対の円形コイルの中心軸の回りに
回転対称な紡錘形である。

【００１１】上記装置では、一対の円形コイルによって
プラズマの出射口に対向する紡錘状のカスプ磁場が形成
されるので、簡易かつ効率的にプラズマを閉じ込めるこ
とができ、プラスイオンを効率的に引き出せる。

【００１２】また、本発明の第２のイオン発生装置は、
アーク放電によってプラズマを発生させるプラズマガン
と、プラズマガンの出射口に対向して配置され、出射口
に対向する所定領域にあるプラズマ中から電子を吸引し
て分離する分離電極と、分離電極よりもプラズマの射出
方向側に配置され、所定領域にあるプラズマ中からプラ
スイオンを引出す引出電極と、前記引出電極に内蔵され
るとともに遮蔽部及び通過部からなるセクタを移動させ
ることにより、所定領域中にあるプラスイオンが引出電
極に引出されるタイミングを調節するチョッパとを備え
る。

【００１３】上記装置では、アーク放電によってプラズ
マを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易な機構
によって多量のプラズマ延いては多量のプラスイオンを
連続的に安定して発生させることができる。また、上記
装置では、チョッパが所定領域中にあるプラスイオンが
引出電極に引出されるタイミングを調節するので、所望
のタイミングでプラスイオンを出射させることができ
る。例えばチョッパに設けられているセクタを一定周期
で動作させることにより、周期パルスとして出射するプ
ラスイオンを得ることができ、加速電極に引き出された
パルス的なイオンと同期する様に交流の引出し電場を印
加することにより、効率的にパルス状イオン電流を得る
ことができる。なお、プラズマガンとして、好適には、
直流アーク放電を利用した圧力勾配型のガンを用いるこ
とができる。

【００１４】また、本発明の成膜装置は、上記第１及び
第２のイオン発生装置と、成膜材料で形成されたターゲ
ットを、イオン発生装置から出射したプラスイオンが入
射する位置に支持するターゲット支持部材と、成膜対象
である基板を、ターゲットに入射するプラスイオンを遮
らない状態でこのターゲットに対向する位置に支持する
基板支持部材とを備える。

【００１５】上記装置では、上記第１及び第２のイオン
発生装置を用いるので、多量のプラスイオンを連続的に
安定して発生させることができ、ターゲットを安定して
然も迅速にスパッタすることができる。よって、簡易な
機構によって基板上に迅速かつ均一に成膜を行うことが
できる。

【００１６】なお、上記のようなイオン発生装置を成膜
に利用することにより、プラズマによって基板にダメー
ジが発生することを防止でき、基板周辺の真空度を高め
て残留ガスの影響を低減することができる。さらに、タ
ーゲットの局部的侵食やターゲット周辺でのアーク発生
を簡易に防止でき、スパッタするターゲットの材料も問
わない。さらに、プラスイオンのビームエネルギーや照
射領域を厳密に制御することができるので、成膜の制御
性を高めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の
第１実施形態に係るイオン発生装置を組み込んだ成膜装
置について説明する。

【００１８】図１は、成膜装置の全体構造を概略的に説
明する図である。この成膜装置は、高いイオン化率を有
するプラズマを発生するプラズマガン１０と、プラズマ
ガン１０から出射したプラズマからプラスイオンを分離
して所望のエネルギー及び密度分布のビームとして出射
するイオンビーム形成部２０と、イオンビーム形成部２
０からのイオンビームを利用してスパッタ成膜を行うた
めの処理室３０とを備える。ここで、プラズマガン１０
とイオンビーム形成部２０とは、イオン発生装置を構成
する。

【００１９】プラズマガン１０は、プラズマビームＰＢ
を発生する圧力勾配型のプラズマガンであり、その本体
部分は、イオンビーム形成部２０の側壁に設けられた筒
状部２１に装着されている。この本体部分は、陰極１１
によって一端が閉塞されたガラス管１２からなる。ガラ
ス管１２内には、モリブデンＭｏで形成された円筒１３
が陰極１１に固定されて同心状に配置されており、この
円筒１３内には、ＬａＢ₆で形成された円盤１４とタン
タルＴａで形成されたパイプ１５とが内蔵されている。
ガラス管１２の両端部のうち陰極１１とは反対側の端部
と、筒状部２１の端部との間には、第１及び第２中間電
極１６、１７が同心状に直列に配置されている。一方の
第１中間電極１６内には、プラズマビームＰＢを収束す
るための環状永久磁石１６ａが内蔵されている。第２中
間電極１７内にも、プラズマビームＰＢを収束するため
の環状の電磁石コイル１７ａが内蔵されている。なお、
筒状部２１の周囲には、陰極１１側で発生して第１及び
第２中間電極１６、１７まで引き出されたプラズマビー
ムＰＢをイオンビーム形成部２０に導く環状のステアリ
ングコイル１８が設けられている。

【００２０】プラズマガン１０の動作は、ガン駆動装置
４１によって制御されている。このガン駆動装置４１
は、陰極１１への給電をオン・オフしたりこれへの供給
電圧等を調整することができ、さらに第１及び第２中間
電極１６、１７、電磁石コイル１７ａへの給電を調整す
る。このようなガン駆動装置４１によって、イオンビー
ム形成部２０中に供給されるプラズマビームＰＢの状態
が制御される。なお、このプラズマガン１０では、イオ
ン化率の高い直流アーク放電を用いており、キャリアガ
スの１０〜数１０％をイオン化することができる。

【００２１】プラズマガン１０の最も内心側に配置され
るパイプ１５は、プラズマビームＰＢのもととなるＡｒ
等のキャリアガスをプラズマガン１０中に導入するため
ものであり、流量制御部４２を介してガス供給源４３に
接続されている。キャリアガスのプラズマガン１０への
供給量は、例えば８０ＳＣＣＭ以上とすることができ
る。

【００２２】イオンビーム形成部２０は、隔壁２２ａ、
２２ｂ等に仕切られて、３つのチャンバ２３ａ、２３
ｂ、２３ｃに分かれている。各チャンバ２３ａ、２３
ｂ、２３ｃは、真空容器となっており、それぞれに排気
ポンプ５０が取り付けられて差動排気を可能にしてい
る。すなわち、第１チャンバ２３ａは、例えば１０^-1〜
１０ ^-2Ｐａ程度とすることができ、第２チャンバ２３ｂ
は、これに応じて１０^-3〜１０^-4Ｐａ程度とすることが
でき、第３チャンバ２３ｃは、さらに１０^-4〜１０^-5Ｐ
ａ程度とすることができる。つまり、第３チャンバ２３
ｃは、高真空の状態に維持される。

【００２３】第１チャンバ２３ａでは、プラズマビーム
ＰＢからイオンビームＩＢを分離する。このため、第１
チャンバ２３ａは、プラズマガン１０と同軸に形成され
た円形開口２５ａを有するアノードである陽極２５と、
円形開口２５ａを望むようにプラズマガン１０と同軸に
配置された筒状の引出電極２６とを有する。さらに、第
１チャンバ２３ａの周囲には、プラズマガン１０に対向
してこれと同軸に環状コイル２４が配置されている。つ
まり、陽極２５は、環状コイル２４とステアリングコイ
ル１８との間に挟まれてこれらと同軸に配置されてい
る。

【００２４】環状コイル２４とステアリングコイル１８
は、それぞれ互いに逆向きの磁界を形成することができ
る一対の円形の電磁石コイルであり、プラズマガン１０
の正面であって陽極２５の円形開口２５ａの近傍である
所定領域に、磁場形成手段として紡錘状のカスプ磁場を
形成する。プラズマガン１０から出射したプラズマビー
ムＰＢは、両コイル１８、２４によって形成されたカス
プ磁場に閉じ込められる。このようにカスプ磁場に閉じ
込められたプラズマビームＰＢ中の電子は、カスプ磁場
の磁力線に沿って進み陽極２５に引き寄せられる。一
方、プラズマビームＰＢ中のプラスイオン、すなわちＡ
ｒ⁺イオンは、引出電極２６に吸引されて、引出電極２
６のメッシュ電極部２６ａを通過する。これにより、メ
ッシュ電極部２６ａの後方にはイオンビームＩＢが形成
される。

【００２５】分離電極として多量の電子が入射する陽極
２５は、大電流によって過熱される。このため、陽極２
５は、タングステンなどの高融点金属を用い、水冷して
保護することとしている。

【００２６】Ａｒイオンが入射する引出電極２６に設け
たメッシュ電極部２６ａは、高融点金属からなり、陽極
２５と絶縁されている。なお、このメッシュ電極部２６
ａは、ハニカム状あるいは多孔の電極とすることもでき
る。

【００２７】図２は、環状コイル２４ａ、２４ｂ周辺の
磁界を概念的に説明する断面図である。環状コイル２４
ａ、２４ｂの各部には、これを取り巻くように環状の磁
場が形成される。この結果、両環状コイル２４ａ、２４
ｂの間には、紡錘状のカスプ磁場が形成されることが分
かる。このようなカスプ磁場では、プラズマが閉じ込め
られることになるが、プラズマビームＰＢ中の電子は、
質量が小さく負電荷であるので、磁力線に沿って進み陽
極２５に引き寄せられて陽極２５の電流となる。カスプ
磁場に入射した一部の電子は直進するが、接地されてい
るかマイナスバイアスが印加された引出電極２６によっ
て反射されて結果的には陽極２５に捕獲される。一方、
プラズマビームＰＢ中のＡｒイオンは、質量が大きく正
電荷であるので、引出電極２６に吸引されて、メッシュ
電極部２６ａを通過してイオンビームＩＢとなる。

【００２８】図１に戻って、第２チャンバ２３ｂでは、
イオンビームＩＢを加速する。このため、第２チャンバ
２３ｂは、引出電極２６に対向してこれと同軸に配置さ
れた加速電極２７を有する。引出電極２６を通過して第
２チャンバ２３ｂに導かれたイオンビームＩＢは、スパ
ッタに必要なエネルギーになるまで加速され、加速電極
２７のメッシュ電極部２７ａを通過する。なお、加速電
極２７は、図示のように一段とする必要はなく、必要に
応じて多段とすることもできる。

【００２９】第３チャンバ２３ｃでは、イオンビームＩ
Ｂから必要なイオンのみを分離する。このため、第３チ
ャンバ２３ｃは、偏向用の電磁石からなる磁場印加装置
２８と、分離後のイオンビームＩＢを適当なビーム形状
に整形するビーム整形装置２９とを備える。加速電極２
７の出射口から出射したイオンビームＩＢは、磁場印加
装置２８の入口ポート２８ａに入射し、紙面に垂直な磁
界Ｂによって偏向されて９０゜進行方向を変えて出口ポ
ート２８ｂから出射する。なお、磁場印加装置２８は、
イオンビームＩＢの経路上に形成すべき磁場強度を任意
のものとすることができ、必要なプラスイオンのみ、つ
まり本実施形態ではＡｒイオンのみを取り出すことがで
き、中性粒子等は除去される。出口ポート２８ｂから出
射したＡｒイオンからなるイオンビームＩＢは、ビーム
整形装置２９を通過する際に、磁界や電界によって適当
なビームサイズや形状に調整され、第３チャンバ２３ｃ
すなわちイオンビーム形成部２０を出射する。

【００３０】陽極２５、引出電極２６、及び加速電極２
７への電圧の印加は、電極電源装置５１によって制御さ
れている。この電極電源装置５１は、陽極２５、引出電
極２６、及び加速電極２７への給電を適当なタイミング
でオン・オフしたり、これへの供給電圧を所望の値に調
整することができる。一対のコイル１８、２４への電力
の供給は、コイル電源装置５２によって制御されてい
る。このコイル電源装置５２は、両コイル１８、２４へ
の給電を適当に調整することで、陽極２５の円形開口２
５ａの近傍に所望の強度のカスプ磁場を形成することが
できる。ビーム整形装置２９への電力の供給は、整形用
電源装置５３によって制御されている。

【００３１】処理室３０は、排気ポンプ５４が取り付け
られた真空容器となっており、高真空、すなわち第３チ
ャンバ２３ｃと同様の１０^-5Ｐａ以下に維持することが
可能となっている。処理室３０と第３チャンバ２３ｃと
の間には、イオンビームＩＢを通過させるための開口Ａ
Ｐが設けられている。この処理室３０は、Ｃｕ等の金属
配線材料からなるターゲットＴＡをその成膜材料面が開
口ＡＰに対向するように支持するターゲット支持部材で
あるターゲットホルダ３１と、基板ＷＡをその成膜面が
ターゲットＴＡに対向するように支持する基板支持部材
である基板ホルダ３２とを備える。ターゲットホルダ３
１は、導電性の支持プレート３１ａを有しており、ター
ゲットＴＡの電位を適宜調節できるようになっている。
基板ホルダ３２は、導電性の支持プレート３２ａを有し
ており、基板ＷＡの電位を適宜調節できるようになって
いる。

【００３２】支持プレート３１ａ、３２ａへの電圧の印
加は、電源装置５５によって制御されている。この電源
装置５５は、両支持プレート３１ａ、３２ａへの給電を
適当なタイミングでオン・オフしたり、これらへの供給
電圧を所望の値に調整することができる。

【００３３】基板ホルダ３２は、ターゲットＴＡに対向
する基板ＷＡの姿勢を支持プレート３２ａとともに調節
したり、基板ＷＡをその中心軸の回りに支持プレート３
２ａとともに自転させることができる。なお、ターゲッ
トＴＡや基板ＷＡは、図示を省略するロードロック室を
介して処理室３０内外に出し入れ可能となっている。

【００３４】以下、図１に示す第１実施形態による成膜
装置の動作について説明する。この成膜装置において
は、プラズマガン１０の陰極１１からの放電により、プ
ラズマビームＰＢが生成される。このプラズマビームＰ
Ｂは、電磁石コイル１７ａ等により決定される磁界に案
内されて第１チャンバ２３ａに到達する。第１チャンバ
２３ａでは、ステアリングコイル１８及び環状コイル２
４によって形成されたカスプ磁場にプラズマビームＰＢ
が入射してここに閉じ込められる。閉じ込められたプラ
ズマのうち、電子は磁力線に導かれて陽極２５に吸引さ
れる。一方、カスプ磁場を直進したＡｒイオンは、引出
電極２６に吸引されて直進し、高密度のイオンビームＩ
Ｂが形成される。このイオンビームＩＢは、第２チャン
バ２３ｂで加速電極２７によって加速されて所望のエネ
ルギーとなり、第３チャンバ２３ｃに到達する。第３チ
ャンバ２３ｃでは、磁場印加装置２８によってイオンビ
ームＩＢから必要なイオンのみが分離され、ビーム整形
装置２９によってイオンビームＩＢのビーム形状が整形
され、処理室３０に入射する。処理室３０に入射したイ
オンビームＩＢは、ターゲットＴＡに入射して配線材料
をスパッタする。スパッタされてターゲットＴＡから出
射した配線材料の微粒子は、対向する基板ＷＡの被処理
面に入射して徐々に堆積される。このようなスパッタ成
膜を所定時間継続することにより、基板ＷＡ上に所望の
厚みの配線膜を形成することができる。この際、プラズ
マガン１０として、直流アーク放電によってプラズマを
発生させる圧力勾配型プラズマガンを用いているので、
高いイオン化率のプラズマを発生させることができる。
さらに、ステアリング１７及び環状コイル２４によって
カスプ磁場を形成するので、高密度のＡｒのイオンビー
ムＩＢを得ることができる。さらに、処理室３０を高真
空に保つことができるので、基板ＷＡ周辺にキャリアガ
スが導入されず基板ＷＡ周辺を清浄に保つことができ
る。よって、基板ＷＡ上に不純物が少なく所望の厚みの
配線膜を迅速かつ均一に形成することができる。

【００３５】（第２実施形態）以下、本発明の第２実施
形態に係るイオン発生装置を組み込んだ成膜装置につい
て説明する。第２実施形態による成膜装置は、第１実施
形態による成膜装置を変形したものであり、同一部分に
は同一の符号を付して重複説明を省略する。

【００３６】図３は、成膜装置の全体構造を概略的に説
明する図である。この成膜装置では、一対のコイル１
８、２４によってカスプ磁場を形成するとともに、チョ
ッパ１２４を利用してイオンビームＩＢの出射タイミン
グを調整する。このため、第１チャンバ２３ａに、チョ
ッパ１２４を内蔵した引出電極１２６を設けている。チ
ョッパ１２４は、円板状のセクタ１２４ａと、セクタ１
２４ａをその中心軸の回りに回転させる駆動装置１２４
ｂと、駆動装置１２４ｂの動作を制御する回転制御装置
１５２とを備える。セクタ１２４ａは、引出電極１２６
に設けた一対のメッシュ電極１２６ａ、１２６ｂの間に
部分的に収容されており、陽極２５の円形開口２５ａを
通過してメッシュ電極１２６ａ、１２６ｂで加速される
イオンビームＩＢを適当なタイミングで遮断することが
できる。

【００３７】図４は、セクタ１２４ａの構造を説明する
図である。セクタ１２４ａは、Ａｒイオンをメッシュ電
極１２６ａ、１２６ｂ間で遮断する遮蔽部１２４ｄと、
Ａｒイオンにメッシュ電極１２６ａ、１２６ｂを透過さ
せる通過部１２４ｅとからなる。セクタ１２４ａの電位
は、フロートとしてもよいし、両メッシュ電極１２６
ａ、１２６ｂと一致させてもよい。

【００３８】図３に戻って、第３チャンバ２３ｃには、
加速電極２７と磁場印加装置２８との間に、ファラデー
カップ等からなるイオンセンサ１７０を設けている。イ
オンセンサ１７０は、センサ駆動装置１７１によって駆
動されており、加速電極２７を通過したイオンビームＩ
Ｂのイオン電流を検出することができる。

【００３９】以下、図３に示す第２実施形態による成膜
装置の動作について説明する。プラズマガン１０からの
プラズマビームＰＢは、第１チャンバ２３ａに供給され
る。第１チャンバ２３ａに導入されたプラズマは、環状
コイル２４及びステアリングコイル１８によって形成さ
れたカスプ磁場に閉じ込められ、プラズマ中の電子は、
陽極２５に吸引され、Ａｒイオンは、引出電極２６に吸
引されて、イオンビームＩＢが形成される。このイオン
ビームＩＢは、チョッパ１２４を適当なタイミングで動
作させることにより、所望の周期のパルス的なものとす
ることができる。このようなパルス状イオンビームＩＢ
は、第２チャンバ２３ｂでイオンビームＩＢのパルス周
期或いはその整数倍の周期で増減する電圧を印加した加
速電極２７によって加速されて所望のエネルギーとな
り、第３チャンバ２３ｃに到達する。第３チャンバ２３
ｃでは、磁場印加装置２８によってイオンビームＩＢか
ら必要なイオンのみが分離され、ビーム整形装置２９に
よってイオンビームＩＢのビーム形状が整形され、処理
室３０に入射する。処理室３０に入射したイオンビーム
ＩＢは、ターゲットＴＡに周期的に入射して配線材料を
スパッタする。ターゲットＴＡからパルス状に出射した
スパッタ粒子は、対向する基板ＷＡの被処理面に入射し
て徐々に堆積される。このようなスパッタ成膜を所定時
間継続することにより、基板ＷＡ上に所望の厚みの配線
膜を形成することができる。この際、チョッパ１２４を
利用してイオンビームＩＢのターゲットＴＡへの供給を
パルス化するので、成膜の制御性を高めることができ
る。さらに、加速電極２７にチョッパ１２４の周期と同
期或いは整数倍の周期の交流を印加することにより、イ
オンビームＩＢのバンチ化と、そのエネルギーの均一化
を図ることができる。

【００４０】以上、実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ターゲットＴＡをスパッタ
して基板ＷＡに成膜を行うこととしたが、ターゲットＴ
Ａの位置に基板ＷＡを配置することで、高速かつ均一な
ドライエッチングを行うイオンビームエッチング装置と
することができる。この際、ターゲットＴＡと基板ＷＡ
との位置を交換する機構を設ければ、エッチングと成膜
を連続的に行ったり繰返す処理装置とすることもでき
る。

【００４１】また、上記第２実施形態では、一対のコイ
ル１８、２４によってカスプ磁場を形成してイオンビー
ムＩＢの取出効率を高めているが、カスプ磁場の形成は
不可欠ではない。すなわち、第２チャンバ２３ｂの周囲
に設けている環状コイル２４を取り除いても、チョッパ
１２４を利用してイオンビームＩＢの出射タイミングを
調整しイオンのバンチ化や均一化を図ることができる。

【００４２】また、上記実施形態では、ターゲットＴＡ
を導電性の配線材料として配線膜を形成しているが、絶
縁性の材料を成膜することもできる。この場合、ターゲ
ットのチャージアップを防ぐため、ターゲット自体を円
筒状とし、その側面にイオンビームＩＢを入射させつつ
その円筒軸の回りでターゲットを回転させる。ターゲッ
トの後方、すなわちイオンビームＩＢが入射しない側面
部分には、この側面部分に接してターゲットとともに回
転する導電性ロールを設けておけば、ターゲットのチャ
ージアップを防止することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１のイオン発生装置によれば、アーク放電によって
プラズマを発生させるプラズマガンを用いるので、簡易
な機構によって多量のプラズマを連続的に安定して発生
させることができ、磁場に沿って効率良くイオンを大面
積に広げて分布させることができる。また、磁場形成手
段がプラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所
定領域にカスプ磁場を形成するので、発生したプラズマ
を所定領域に効率的に閉じ込めることができる。この
際、分離電極によって所定領域のカスプ磁場から電子を
効率的に取り除くとともに、引出電極によって所定領域
のカスプ磁場からプラスイオンを効率的に取り出すこと
ができるので、多量のプラスイオンを抽出することがで
きる。

【００４４】また、本発明の第１のイオン発生装置によ
れば、アーク放電によってプラズマを発生させるプラズ
マガンを用いるので、簡易な機構によって多量のプラズ
マ延いては多量のプラスイオンを連続的に安定して発生
させることができる。また、上記装置では、チョッパが
所定領域中にあるプラスイオンが引出電極に引出される
タイミングを調節するので、所望のタイミングでプラス
イオンを出射させることができる。

【００４５】また、本発明の成膜装置によれば、上記第
１及び第２のイオン発生装置を用いるので、多量のプラ
スイオンを連続的に安定して発生させることができ、タ
ーゲットを安定して然も迅速にスパッタすることができ
る。よって、簡易な機構によって基板上に迅速かつ均一
に成膜を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る成膜装置の構造を説明する
図である。

【図２】図１の装置の要部を説明する図である。

【図３】第２実施形態に係る成膜装置の構造を説明する
図である。

【図４】図３の装置の要部を説明する図である。

【符号の説明】

１０プラズマガン１８ステアリングコイル２０イオンビーム形成部２４環状コイル２５陽極２５ａ円形開口２６引出電極２７加速電極２８磁場印加装置２９ビーム整形装置３０処理室３１ターゲットホルダ３２基板ホルダ４１ガン駆動装置４３ガス供給源５０排気ポンプ５１電極電源装置５２コイル電源装置５４排気ポンプ１２４チョッパ１２４ｂ駆動装置１５２回転制御装置ＷＡ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 19/08 H01J 27/08 H01J 37/08 H05H 1/40 C23C 14/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アーク放電によってプラズマを発生させ
るプラズマガンと、前記プラズマガンからのプラズマの出射口に対向する所
定領域にカスプ磁場を形成する磁場形成手段と、前記出射口に対向して配置され、前記所定領域にあるプ
ラズマ中から電子を吸引して分離する分離電極と、前記分離電極よりもプラズマの射出方向側に配置され、
前記所定領域にあるプラズマ中からプラスイオンを引出
す引出電極とを備えるイオン発生装置。
【請求項２】前記磁場形成手段は、前記所定領域を挟
んでプラズマの射出方向の前後に対向して配置された一
対の円形コイルからなり、前記カスプ磁場は、前記一対
の円形コイルの中心軸の回りに回転対称な紡錘形である
ことを特徴とする請求項１記載のイオン発生装置。
【請求項３】アーク放電によってプラズマを発生させ
るプラズマガンと、前記プラズマガンの出射口に対向して配置され、前記出
射口に対向する所定領域にあるプラズマ中から電子を吸
引して分離する分離電極と、前記分離電極よりもプラズマの射出方向側に配置され、
前記所定領域にあるプラズマ中からプラスイオンを引出
す引出電極と、前記引出電極に内蔵されるとともに遮蔽部及び通過部か
らなるセクタを移動させることにより、前記所定領域中
にある前記プラスイオンが前記引出電極に引出されるタ
イミングを調節するチョッパとを備えるイオン発生装
置。
【請求項４】請求項１乃至３記載のイオン発生装置
と、成膜材料で形成されたターゲットを、前記イオン発生装
置から出射したプラスイオンが入射する位置に支持する
ターゲット支持部材と、成膜対象である基板を、前記ターゲットに入射するプラ
スイオンを遮らない状態で当該ターゲットに対向する位
置に支持する基板支持部材とを備える成膜装置。