JP3529445B2 - マイクロ波イオン源 - Google Patents
マイクロ波イオン源Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波放電を利用
しイオンを生成するマイクロ波イオン源に関する。 【０００２】 【従来の技術】周知の通り、例えば半導体製造装置に用
いられるマイクロ波イオン源には小型で高い電流密度の
引き出しが行えるものが要求されている。こうした要求
を実現するものとして提案されているマイクロ波イオン
源について図２を参照して説明する。 【０００３】図２は縦断面図であり、１はフランジ２を
有し内部に放電室３を形成する非磁性材料製の円筒状の
容器で、その上部開口は強磁性材料製の蓋体４により気
密に閉塞されている。蓋体４にはマイクロ波の同軸端子
５が貫通して設けられており、さらに同軸端子５の先端
部には断面Ｔ字形状のアンテナ６がマイクロ波を放電室
３内に放射するように設けられている。なお、アンテナ
６には蓋体４の放電室３内に突出する鋭角端部４ａが近
接して設けられている。 【０００４】また、放電室３内にはこれを横断し且つア
ンテナ６に対向するように平板状の引き出し電極７が設
けられている。この引き出し電極７は中心部に引き出し
孔８が形成されており、その厚さが引き出し孔８に向け
て漸次薄くなるようになっている。 【０００５】一方、容器１の下部開口には先端部が円錐
状に形成された強磁性材料製の円筒状の接地電極９が引
き出し孔８と同軸中心となるように設けられていて、そ
の先端開口は引き出し電極７の下面に近接している。そ
して接地電極９も先端開口に向けて厚さが漸次薄くなる
ようになっている。 【０００６】また、容器１の外側、すなわち放電室３の
外周部には磁場形成手段として軸方向に着磁された円筒
状の永久磁石１０が設けられ、その下端面を容器１のフ
ランジ２に当接し、上端面を蓋体４の下面に当接するよ
うにして挿着されている。なお、１１は放電室３内にガ
ス導入口が開口する蓋体４に形成されたガス導入路であ
り、これにはガス導入管１２を介して図示しないガス源
が接続されていて、放電室３内にイオン種のガスを導入
するようなっている。さらに１３は容器１のフランジ２
に形成された冷却水路であり、１４は容器１のフランジ
２と接地電極９との間に挿入された絶縁部材である。 【０００７】このように構成されているので、図示しな
いマグネトロン等によって発生したマイクロ波をアンテ
ナ６により放電室３内に放射し、放電室３内部に永久磁
石１０によって印加された磁界との間で電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）を起こし、マイクロ波放電でによっ
てプラズマを放電室３内に生成する。 【０００８】そして生成されたイオンは、図示しない電
源によって所定の電位となっている引き出し電極７と接
地電極９の間の電界によりビームとして引き出される。
このとき永久磁石１０による磁界は、プラズマの生成に
必要なだけではなくイオンの引き出しにも重要な役割を
果たしている。 【０００９】こうしたマイクロ波イオン源では、円筒形
の永久磁石１０の片側の磁極である上端を蓋体４の下面
に当接し、他側の磁極を強磁性材料製の接地電極９の近
傍に配置して放電室３内を経由する閉磁路を形成するこ
とで、磁力線が放電室３の中心部に集中し易くなるよう
に、また引き出し孔８に直行するような形状となってい
る。そしてこの磁力線に沿って放電室３内の低エネルギ
イオンが運動するため、ビームの発散を抑えた効率の良
いイオン引き出しを行うことができる。 【００１０】しかし、こうしたものにおいては引き出し
孔８を出たイオンは、電界によって軌道が決まるために
磁力線の影響をほとんど受けず、また磁界の影響を受け
る放電室３内での磁力線の多くは引き出し電極７に衝突
するようになっているため、引き出し電流密度を上げる
ためには高密度プラズマの生成を行う必要がある。 【００１１】さらに、放電室３内へのマイクロ波放射手
段であるアンテナ６には図２に示した断面Ｔ字形状の他
に従来は螺旋形状のものが使用されおり、それ故にマイ
クロ波の電界集中が中心部では起こり難く、磁路中に設
置されたアンテナ６がイオンの供給を妨げる構造となっ
ている。このため、高密度プラズマを中心部付近に生成
するには適したものではなく、引き出し電流密度の高い
イオン源を実現できるものではない。また永久磁石１０
の他側の磁極と接地電極９との距離によって放電室３内
の磁界及び接地電極９と引き出し電極７の間の電界も変
化し、プラズマの生成とビーム軌道が影響を受けてしま
うものである。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
放電室内の中心部にマイクロ波の電界集中が起こり易い
ようにして高密度プラズマを生成し、高い電流密度の引
き出しができるマイクロ波イオン源を提供することにあ
る。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波イオ
ン源は、磁場形成手段による磁場とマイクロ波により所
定ガスのプラズマが生成される放電室を有する放電容器
と、この放電容器内にマイクロ波を導入するよう設けら
れ且つ磁場形成手段の片磁極の磁路の一部をなす先細形
状に形成されたアンテナと、このアンテナの先端に引き
出し孔が位置するよう放電容器内に露出して設けられ且
つ磁場形成手段の他磁極の磁路をなす引き出し電極と、
この引き出し電極の引き出し孔とアンテナの先端との間
に同軸中心の引き出し口を有すると共にアンテナとの間
に形成された放電室の断面積が該引き出し口方向に漸次
小さくするように設けられ且つ磁場形成手段の片磁極の
磁路の一部をなし引き出し電極よりも低電位に保持され
る中間電極とを具備していることを特徴とするものであ
る。 【００１４】 【作用】上記のように構成されたマイクロ波イオン源
は、先細形状にしたアンテナと引き出し電極の間に、引
き出し電極より低電位であって、アンテナとの間に形成
される放電室の断面積をアンテナ先端方向に漸次小さく
絞り込むようにする中間電極を設けている。そのため、
生成されたプラズマ中の電子は中間電極の電界で電子ビ
ームとなりプラズマ生成に利用され、生成されたプラズ
マは中間電極と引き出し電極間の磁界により閉じ込めら
れるため、中間電極の引き出し口から引き出し電極の引
き出し孔の間で高密度のプラズマが生成される。そして
高い引き出し電流密度が得られる。また中間電極はアン
テナとの間に形成された放電室の断面積が引き出し口方
向に漸次小さくなっていて流量抵抗が大きいため、高い
ガス効率を得ることができる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。図１は縦断面図であり、２１はフランジ２２を
有し内部に放電室２３を形成する非磁性材料製の円筒状
の容器で、その上部開口はシール部材２４を設けるよう
にして強磁性材料製の蓋体２５により気密に閉塞されて
いる。 【００１６】蓋体２５にはマイクロ波の同軸端子２６が
貫通して設けられており、その間の空間には冷却水が流
される。同軸端子２６の外周部分は冷却水のシール部材
２７及び押え部材２８によって気密に形成されている。
また同軸端子２６の先端部には、先細形状に形成された
強磁性材料製で棒状のアンテナ２９がマイクロ波を放電
室２３内に放射するように設けられている。そしてこの
アンテナ２９の先端部には、鍔３０を蓋体２５の下面に
当接するようにした強磁性材料製のスリーブ３１が、絶
縁スリーブ３２を間に設けアンテナ２９の先細の先端を
放電室２３内に露出させるように取着されている。 【００１７】また、放電室２３内にはアンテナ２９の先
細の先端を覆うように強磁性材料製の中間電極３３が設
けられている。この中間電極３３は略円錐状をなす筒状
のもので、その先端部に小径の引き出し口３４が形成さ
れている。さらに中間電極３３の厚さは引き出し口３４
に向けて漸次薄くなるようになっており、引き出し口３
４はアンテナ２９の軸中心上に設けられている。そして
中間電極３３の上端面には、蓋体２５の下面に当接する
スリーブ３１の鍔３０との間に磁界調整用の第１のスペ
ーサ３５が介在するよう設けられている。 【００１８】一方、容器２１の下部開口は、強磁性材料
製の厚肉平板状の引き出し電極３６により、絶縁部材３
７を設けて所定寸法の隙間を設けると共にシール部材３
８を設けることで気密に閉塞されている。そして容器２
１の下部開口を閉塞する引き出し電極３６は中央部が高
融点金属製の平板３９で形成されており、この平板３９
には引き出し孔４０がアンテナ２９の軸中心上に位置す
るように形成されている。さらに引き出し電極３６は、
その厚さが引き出し孔４０に向けて漸次薄くなるよう下
面側が凹状に形成されている。なお、４１は引き出し電
極３６に穿設された冷却水路で、温度上昇により引き出
し電極３６が損傷するのを防ぐようになっている。 【００１９】また、引き出し電極３６の下面には先端部
が円錐状に形成された非磁性材料製の円筒状の接地電極
４２が、絶縁部材４３及び取り付け部材４４を間に設
け、引き出し孔４０と同軸中心となるようにして固定さ
れている。そして接地電極４２はその厚さが引き出し電
極３６の下面に近接した先端開口４５に向けて漸次薄く
なるように形成されている。 【００２０】またさらに、容器２１の筒状部分の外側、
すなわち放電室２３の外周部には磁場形成手段として軸
方向に着磁された短円筒状の永久磁石４６が軸方向に２
つ連設するようにして挿着されている。これら永久磁石
４６は、下方側の永久磁石４６がその下端面を容器２１
のフランジ２２上面に形成された環状溝４７の内底面に
当接させ、上方側の永久磁石４６がその上端面と蓋体２
５の下面との間に磁界調整用の第２のスペーサ４８を介
在させている。 【００２１】なお、４９は放電室２３内にガス導入口が
開口する蓋体２５に形成されたガス導入路であり、これ
にはガス導入管５０を介して図示しないガス源が接続さ
れていて、放電室２３内にイオン種のガスを導入するよ
うなっている。５１は接地電極４２の取り付け部材４４
に形成されたガス排出口である。また各部位は活性ガス
の使用に耐えられるように所定の表面処理が施してあ
る。 【００２２】そして、引き出し電極３６と接地電極４２
にはそれぞれ所定の電位となるように図示しない電源が
接続され、さらに絶縁部材３７によって引き出し電極３
６と電気的に絶縁されている中間電極３３には、引き出
し電位よりも数十Ｖ低い電圧が印加されるようになって
いる。 【００２３】また、永久磁石４６の片側の磁極を第２の
スペーサ４８を介し蓋体２５に接続し、蓋体２５にスリ
ーブ３１の鍔３０、第１のスペーサ３５を介し中間電極
３３を接続し、あるいは蓋体２５にスリーブ３１で分岐
し絶縁スリーブ３２を介しアンテナ２９を接続し、さら
に永久磁石４６の他側の磁極を間に容器２１のフランジ
２２と隙間を介在させて引き出し電極３６に接続して放
電室２３内を経由する閉磁路を形成している。 【００２４】これにより、第１のスペーサ３５及び第２
のスペーサ４８の長さや材質を適宜に設定することがで
き、適宜に設定することによって放電室２３内の磁束密
度が所望する通りとなるよう予め調整できるようになっ
ている。 【００２５】すなわち、蓋体２５とアンテナ２９及び引
き出し電極３６を強磁性材料製とし、永久磁石４６に接
続する磁路中に同じく強磁性材料で製作された中間電極
３３を設置している。また中間電極３３と蓋体２５との
間には調整用の第１のスペーサ３５を設けており、中間
電極３３と引き出し電極３６の間の磁場強度を調整する
だけでなく、蓋体２５との間に挿入されていることで磁
路を分割し、アンテナ２９による磁界形成の役割も果た
している。 【００２６】この結果、放電室２３内における磁力線は
アンテナ２９の先端（数百Ｇ）から引き出し電極３６、
中間電極３３から引き出し電極３６（〜２ｋＧ）へと放
電室２３の中心に集中するように形成され、プラズマの
輸送と閉じ込めに適した形状となっている。 【００２７】このように構成されているので、図示しな
いマグネトロン等によって発生したマイクロ波を、先端
に電界と磁界が集中するように設けられたアンテナ２９
により放電室２３内に放射し、また放電室２３内にはガ
ス導入路４９を経由してガス導入口から酸素やアルゴン
などのイオン種のガスが導入され、放電室２３の外側周
囲に設置された永久磁石４６により、放電室２３内に磁
界を印加し、放射されたマイクロ波との間で電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を起こしてマイクロ波放電を行
ってプラズマを生成する。 【００２８】そして、生成されたイオンは引き出し電極
３６と接地電極４２の間の電界によってビームとして引
き出される。こうした生成過程で、中間電極３３の引き
出し口３４から引き出し電極３６にかけての漸次狭くな
る空間で高密度プラズマの生成が行われ、引き出し電流
密度が増加する。また、中間電極３３の電界が進行方向
に対して低速度成分を持つイオンの運動を抑制すること
でエネルギ幅を減少させることができる。 【００２９】さらに、生成プラズマの密度が高くできる
ためにガス効率の向上が可能となり、また磁界の形成効
率が向上したために磁場形成手段である永久磁石４６を
小形化することができる。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、先細形状にしたアンテナと引き出し電極の間に引き
出し電極より低い電位の中間電極を設ける構成としたこ
とにより、高密度プラズマの生成が可能となり、高い引
き出し電流密度が得られる。
しイオンを生成するマイクロ波イオン源に関する。 【０００２】 【従来の技術】周知の通り、例えば半導体製造装置に用
いられるマイクロ波イオン源には小型で高い電流密度の
引き出しが行えるものが要求されている。こうした要求
を実現するものとして提案されているマイクロ波イオン
源について図２を参照して説明する。 【０００３】図２は縦断面図であり、１はフランジ２を
有し内部に放電室３を形成する非磁性材料製の円筒状の
容器で、その上部開口は強磁性材料製の蓋体４により気
密に閉塞されている。蓋体４にはマイクロ波の同軸端子
５が貫通して設けられており、さらに同軸端子５の先端
部には断面Ｔ字形状のアンテナ６がマイクロ波を放電室
３内に放射するように設けられている。なお、アンテナ
６には蓋体４の放電室３内に突出する鋭角端部４ａが近
接して設けられている。 【０００４】また、放電室３内にはこれを横断し且つア
ンテナ６に対向するように平板状の引き出し電極７が設
けられている。この引き出し電極７は中心部に引き出し
孔８が形成されており、その厚さが引き出し孔８に向け
て漸次薄くなるようになっている。 【０００５】一方、容器１の下部開口には先端部が円錐
状に形成された強磁性材料製の円筒状の接地電極９が引
き出し孔８と同軸中心となるように設けられていて、そ
の先端開口は引き出し電極７の下面に近接している。そ
して接地電極９も先端開口に向けて厚さが漸次薄くなる
ようになっている。 【０００６】また、容器１の外側、すなわち放電室３の
外周部には磁場形成手段として軸方向に着磁された円筒
状の永久磁石１０が設けられ、その下端面を容器１のフ
ランジ２に当接し、上端面を蓋体４の下面に当接するよ
うにして挿着されている。なお、１１は放電室３内にガ
ス導入口が開口する蓋体４に形成されたガス導入路であ
り、これにはガス導入管１２を介して図示しないガス源
が接続されていて、放電室３内にイオン種のガスを導入
するようなっている。さらに１３は容器１のフランジ２
に形成された冷却水路であり、１４は容器１のフランジ
２と接地電極９との間に挿入された絶縁部材である。 【０００７】このように構成されているので、図示しな
いマグネトロン等によって発生したマイクロ波をアンテ
ナ６により放電室３内に放射し、放電室３内部に永久磁
石１０によって印加された磁界との間で電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）を起こし、マイクロ波放電でによっ
てプラズマを放電室３内に生成する。 【０００８】そして生成されたイオンは、図示しない電
源によって所定の電位となっている引き出し電極７と接
地電極９の間の電界によりビームとして引き出される。
このとき永久磁石１０による磁界は、プラズマの生成に
必要なだけではなくイオンの引き出しにも重要な役割を
果たしている。 【０００９】こうしたマイクロ波イオン源では、円筒形
の永久磁石１０の片側の磁極である上端を蓋体４の下面
に当接し、他側の磁極を強磁性材料製の接地電極９の近
傍に配置して放電室３内を経由する閉磁路を形成するこ
とで、磁力線が放電室３の中心部に集中し易くなるよう
に、また引き出し孔８に直行するような形状となってい
る。そしてこの磁力線に沿って放電室３内の低エネルギ
イオンが運動するため、ビームの発散を抑えた効率の良
いイオン引き出しを行うことができる。 【００１０】しかし、こうしたものにおいては引き出し
孔８を出たイオンは、電界によって軌道が決まるために
磁力線の影響をほとんど受けず、また磁界の影響を受け
る放電室３内での磁力線の多くは引き出し電極７に衝突
するようになっているため、引き出し電流密度を上げる
ためには高密度プラズマの生成を行う必要がある。 【００１１】さらに、放電室３内へのマイクロ波放射手
段であるアンテナ６には図２に示した断面Ｔ字形状の他
に従来は螺旋形状のものが使用されおり、それ故にマイ
クロ波の電界集中が中心部では起こり難く、磁路中に設
置されたアンテナ６がイオンの供給を妨げる構造となっ
ている。このため、高密度プラズマを中心部付近に生成
するには適したものではなく、引き出し電流密度の高い
イオン源を実現できるものではない。また永久磁石１０
の他側の磁極と接地電極９との距離によって放電室３内
の磁界及び接地電極９と引き出し電極７の間の電界も変
化し、プラズマの生成とビーム軌道が影響を受けてしま
うものである。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
放電室内の中心部にマイクロ波の電界集中が起こり易い
ようにして高密度プラズマを生成し、高い電流密度の引
き出しができるマイクロ波イオン源を提供することにあ
る。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波イオ
ン源は、磁場形成手段による磁場とマイクロ波により所
定ガスのプラズマが生成される放電室を有する放電容器
と、この放電容器内にマイクロ波を導入するよう設けら
れ且つ磁場形成手段の片磁極の磁路の一部をなす先細形
状に形成されたアンテナと、このアンテナの先端に引き
出し孔が位置するよう放電容器内に露出して設けられ且
つ磁場形成手段の他磁極の磁路をなす引き出し電極と、
この引き出し電極の引き出し孔とアンテナの先端との間
に同軸中心の引き出し口を有すると共にアンテナとの間
に形成された放電室の断面積が該引き出し口方向に漸次
小さくするように設けられ且つ磁場形成手段の片磁極の
磁路の一部をなし引き出し電極よりも低電位に保持され
る中間電極とを具備していることを特徴とするものであ
る。 【００１４】 【作用】上記のように構成されたマイクロ波イオン源
は、先細形状にしたアンテナと引き出し電極の間に、引
き出し電極より低電位であって、アンテナとの間に形成
される放電室の断面積をアンテナ先端方向に漸次小さく
絞り込むようにする中間電極を設けている。そのため、
生成されたプラズマ中の電子は中間電極の電界で電子ビ
ームとなりプラズマ生成に利用され、生成されたプラズ
マは中間電極と引き出し電極間の磁界により閉じ込めら
れるため、中間電極の引き出し口から引き出し電極の引
き出し孔の間で高密度のプラズマが生成される。そして
高い引き出し電流密度が得られる。また中間電極はアン
テナとの間に形成された放電室の断面積が引き出し口方
向に漸次小さくなっていて流量抵抗が大きいため、高い
ガス効率を得ることができる。 【００１５】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。図１は縦断面図であり、２１はフランジ２２を
有し内部に放電室２３を形成する非磁性材料製の円筒状
の容器で、その上部開口はシール部材２４を設けるよう
にして強磁性材料製の蓋体２５により気密に閉塞されて
いる。 【００１６】蓋体２５にはマイクロ波の同軸端子２６が
貫通して設けられており、その間の空間には冷却水が流
される。同軸端子２６の外周部分は冷却水のシール部材
２７及び押え部材２８によって気密に形成されている。
また同軸端子２６の先端部には、先細形状に形成された
強磁性材料製で棒状のアンテナ２９がマイクロ波を放電
室２３内に放射するように設けられている。そしてこの
アンテナ２９の先端部には、鍔３０を蓋体２５の下面に
当接するようにした強磁性材料製のスリーブ３１が、絶
縁スリーブ３２を間に設けアンテナ２９の先細の先端を
放電室２３内に露出させるように取着されている。 【００１７】また、放電室２３内にはアンテナ２９の先
細の先端を覆うように強磁性材料製の中間電極３３が設
けられている。この中間電極３３は略円錐状をなす筒状
のもので、その先端部に小径の引き出し口３４が形成さ
れている。さらに中間電極３３の厚さは引き出し口３４
に向けて漸次薄くなるようになっており、引き出し口３
４はアンテナ２９の軸中心上に設けられている。そして
中間電極３３の上端面には、蓋体２５の下面に当接する
スリーブ３１の鍔３０との間に磁界調整用の第１のスペ
ーサ３５が介在するよう設けられている。 【００１８】一方、容器２１の下部開口は、強磁性材料
製の厚肉平板状の引き出し電極３６により、絶縁部材３
７を設けて所定寸法の隙間を設けると共にシール部材３
８を設けることで気密に閉塞されている。そして容器２
１の下部開口を閉塞する引き出し電極３６は中央部が高
融点金属製の平板３９で形成されており、この平板３９
には引き出し孔４０がアンテナ２９の軸中心上に位置す
るように形成されている。さらに引き出し電極３６は、
その厚さが引き出し孔４０に向けて漸次薄くなるよう下
面側が凹状に形成されている。なお、４１は引き出し電
極３６に穿設された冷却水路で、温度上昇により引き出
し電極３６が損傷するのを防ぐようになっている。 【００１９】また、引き出し電極３６の下面には先端部
が円錐状に形成された非磁性材料製の円筒状の接地電極
４２が、絶縁部材４３及び取り付け部材４４を間に設
け、引き出し孔４０と同軸中心となるようにして固定さ
れている。そして接地電極４２はその厚さが引き出し電
極３６の下面に近接した先端開口４５に向けて漸次薄く
なるように形成されている。 【００２０】またさらに、容器２１の筒状部分の外側、
すなわち放電室２３の外周部には磁場形成手段として軸
方向に着磁された短円筒状の永久磁石４６が軸方向に２
つ連設するようにして挿着されている。これら永久磁石
４６は、下方側の永久磁石４６がその下端面を容器２１
のフランジ２２上面に形成された環状溝４７の内底面に
当接させ、上方側の永久磁石４６がその上端面と蓋体２
５の下面との間に磁界調整用の第２のスペーサ４８を介
在させている。 【００２１】なお、４９は放電室２３内にガス導入口が
開口する蓋体２５に形成されたガス導入路であり、これ
にはガス導入管５０を介して図示しないガス源が接続さ
れていて、放電室２３内にイオン種のガスを導入するよ
うなっている。５１は接地電極４２の取り付け部材４４
に形成されたガス排出口である。また各部位は活性ガス
の使用に耐えられるように所定の表面処理が施してあ
る。 【００２２】そして、引き出し電極３６と接地電極４２
にはそれぞれ所定の電位となるように図示しない電源が
接続され、さらに絶縁部材３７によって引き出し電極３
６と電気的に絶縁されている中間電極３３には、引き出
し電位よりも数十Ｖ低い電圧が印加されるようになって
いる。 【００２３】また、永久磁石４６の片側の磁極を第２の
スペーサ４８を介し蓋体２５に接続し、蓋体２５にスリ
ーブ３１の鍔３０、第１のスペーサ３５を介し中間電極
３３を接続し、あるいは蓋体２５にスリーブ３１で分岐
し絶縁スリーブ３２を介しアンテナ２９を接続し、さら
に永久磁石４６の他側の磁極を間に容器２１のフランジ
２２と隙間を介在させて引き出し電極３６に接続して放
電室２３内を経由する閉磁路を形成している。 【００２４】これにより、第１のスペーサ３５及び第２
のスペーサ４８の長さや材質を適宜に設定することがで
き、適宜に設定することによって放電室２３内の磁束密
度が所望する通りとなるよう予め調整できるようになっ
ている。 【００２５】すなわち、蓋体２５とアンテナ２９及び引
き出し電極３６を強磁性材料製とし、永久磁石４６に接
続する磁路中に同じく強磁性材料で製作された中間電極
３３を設置している。また中間電極３３と蓋体２５との
間には調整用の第１のスペーサ３５を設けており、中間
電極３３と引き出し電極３６の間の磁場強度を調整する
だけでなく、蓋体２５との間に挿入されていることで磁
路を分割し、アンテナ２９による磁界形成の役割も果た
している。 【００２６】この結果、放電室２３内における磁力線は
アンテナ２９の先端（数百Ｇ）から引き出し電極３６、
中間電極３３から引き出し電極３６（〜２ｋＧ）へと放
電室２３の中心に集中するように形成され、プラズマの
輸送と閉じ込めに適した形状となっている。 【００２７】このように構成されているので、図示しな
いマグネトロン等によって発生したマイクロ波を、先端
に電界と磁界が集中するように設けられたアンテナ２９
により放電室２３内に放射し、また放電室２３内にはガ
ス導入路４９を経由してガス導入口から酸素やアルゴン
などのイオン種のガスが導入され、放電室２３の外側周
囲に設置された永久磁石４６により、放電室２３内に磁
界を印加し、放射されたマイクロ波との間で電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）を起こしてマイクロ波放電を行
ってプラズマを生成する。 【００２８】そして、生成されたイオンは引き出し電極
３６と接地電極４２の間の電界によってビームとして引
き出される。こうした生成過程で、中間電極３３の引き
出し口３４から引き出し電極３６にかけての漸次狭くな
る空間で高密度プラズマの生成が行われ、引き出し電流
密度が増加する。また、中間電極３３の電界が進行方向
に対して低速度成分を持つイオンの運動を抑制すること
でエネルギ幅を減少させることができる。 【００２９】さらに、生成プラズマの密度が高くできる
ためにガス効率の向上が可能となり、また磁界の形成効
率が向上したために磁場形成手段である永久磁石４６を
小形化することができる。 【００３０】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、先細形状にしたアンテナと引き出し電極の間に引き
出し電極より低い電位の中間電極を設ける構成としたこ
とにより、高密度プラズマの生成が可能となり、高い引
き出し電流密度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２１…容器
２３…放電室
２５…蓋体
２９…アンテナ
３３…中間電極
３４…引き出し口
３６…引き出し電極
４０…引き出し孔
４２…接地電極
４６…永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/08
H01J 27/18
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 磁場形成手段による磁場とマイクロ波に
より所定ガスのプラズマが生成される放電室を有する放
電容器と、この放電容器内に前記マイクロ波を導入する
よう設けられ且つ前記磁場形成手段の片磁極の磁路の一
部をなす先細形状に形成されたアンテナと、このアンテ
ナの先端に引き出し孔が位置するよう前記放電容器内に
露出して設けられ且つ前記磁場形成手段の他磁極の磁路
をなす引き出し電極と、この引き出し電極の引き出し孔
と前記アンテナの先端との間に同軸中心の引き出し口を
有すると共に前記アンテナとの間に形成された前記放電
室の断面積が該引き出し口方向に漸次小さくするように
設けられ且つ前記磁場形成手段の片磁極の磁路の一部を
なし前記引き出し電極よりも低電位に保持される中間電
極とを具備していることを特徴とするマイクロ波イオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21838494A JP3529445B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | マイクロ波イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21838494A JP3529445B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | マイクロ波イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883586A JPH0883586A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3529445B2 true JP3529445B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=16719065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21838494A Expired - Lifetime JP3529445B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | マイクロ波イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529445B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4667553B2 (ja) * | 1999-12-01 | 2011-04-13 | 株式会社Ｓｅｎ | イオン源 |
| US8124941B2 (en) | 2008-07-16 | 2012-02-28 | Carl Zeiss Nts, Llc | Increasing current in charged particle sources and systems |
| US10815570B2 (en) * | 2017-11-13 | 2020-10-27 | Denton Vacuum, L.L.C. | Linearized energetic radio-frequency plasma ion source |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP21838494A patent/JP3529445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0883586A (ja) | 1996-03-26 |
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