JP5636931B2 - Electron beam irradiation apparatus, electron beam irradiation processing apparatus using the same, and collector electrode used therefor - Google Patents

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本発明は、電子ビーム照射装置、これを用いる電子ビーム照射処理装置、及びこれらに用いるコレクター電極に関し、より具体的には、高周波イオンソース用ニュートラライザのイオンコレクター電極に関する。   The present invention relates to an electron beam irradiation apparatus, an electron beam irradiation processing apparatus using the same, and a collector electrode used therefor, and more specifically to an ion collector electrode of a neutralizer for a high frequency ion source.

半導体装置及び光学素子を製造するための成膜技術として、コイル状のアンテナに電流を流してその誘導電界でプラズマを生成し、電子ビームを引き出して照射する装置が用いられている。   As a film forming technique for manufacturing a semiconductor device and an optical element, an apparatus is used in which a current is passed through a coiled antenna to generate plasma with an induced electric field, and an electron beam is extracted and irradiated.

イオンアシスト成膜蒸着装置において、イオンソースからターゲットとなる基板にイオンを照射し続けると、正に帯電された基板によってイオンが膜に到達せずアシストできなくなる。また、電位が許容を超えると、正に帯電された基板と他の部材との間で異常放電が発生し、膜欠陥の要因となる。このため、電子ビーム照射装置(ニュートラライザ)から電子を基板に照射して基板を中和させる必要がある。   In the ion-assisted film deposition apparatus, if ions are continuously irradiated from the ion source to the target substrate, the ions cannot reach the film by the positively charged substrate and cannot be assisted. If the potential exceeds the tolerance, abnormal discharge occurs between the positively charged substrate and the other member, which causes film defects. For this reason, it is necessary to neutralize the substrate by irradiating the substrate with electrons from an electron beam irradiation device (neutralizer).

従来の技術として、図3Aに示すような電子ビーム照射装置が広く用いられている。電子ビーム照射装置1は、ガス導入口2、高周波誘導コイル3、チャンバー4、コレクター電極5(カソード電極)、ナット6、チャンバープレート7、及びキーパー電極8(アノード電極)で構成されている。また、プラズマの着火性改善、特に初期放電のためにコレクター電極内にトリガー電極(図示せず)が設置される場合もある。   As a conventional technique, an electron beam irradiation apparatus as shown in FIG. 3A is widely used. The electron beam irradiation apparatus 1 includes a gas inlet 2, a high frequency induction coil 3, a chamber 4, a collector electrode 5 (cathode electrode), a nut 6, a chamber plate 7, and a keeper electrode 8 (anode electrode). In some cases, a trigger electrode (not shown) is provided in the collector electrode for improving the ignitability of plasma, particularly for initial discharge.

ニュートラライザとして電子ビーム照射装置を使用する場合、ガス導入口2を通じてチャンバー4の内部にガスを導入した状態で、高周波電源から高周波誘導コイルに高周波電流を流すと、チャンバー4の内部に高周波誘導電界が生じて、プラズマが発生する。プラズマが発生して、コレクター電極5よりも正電位になるようにキーパー電極8に電圧を印加すると、コレクター電極5とキーパー電極8の間の電位差によってプラズマ中の電子はキーパー電極8側へ引き寄せられる。引き寄せられた電子は、キーパー電極8に形成された孔から電子ビームとして引き出され、正に帯電された基板に照射される。   When an electron beam irradiation apparatus is used as a neutralizer, when a high frequency current is passed from a high frequency power source to a high frequency induction coil in a state where gas is introduced into the chamber 4 through the gas introduction port 2, a high frequency induction electric field is generated inside the chamber 4. Is generated and plasma is generated. When plasma is generated and a voltage is applied to the keeper electrode 8 so as to be more positive than the collector electrode 5, electrons in the plasma are attracted to the keeper electrode 8 side due to a potential difference between the collector electrode 5 and the keeper electrode 8. . The attracted electrons are extracted as an electron beam from a hole formed in the keeper electrode 8 and are irradiated onto a positively charged substrate.

図3Aの電子ビーム照射装置において、絶縁体からなるチャンバー4の内側に設置されたコレクター電極5が誘導電界に対してシールドとして作用することにより、プラズマの着火性は著しく悪化する。高周波イオンソースにおける問題の多くは電子ビーム照射装置が着火しないことにある。プラズマを着火させるためには、高電圧を高周波誘導コイルに給電する必要があり、高周波電源の電流容量を大きくする必要がある他、アーク放電等の絶縁破壊及び電源故障を誘発する等の問題がある。   In the electron beam irradiation apparatus of FIG. 3A, the collector electrode 5 installed inside the chamber 4 made of an insulator acts as a shield against the induced electric field, so that the ignitability of the plasma is remarkably deteriorated. Many of the problems with high-frequency ion sources are that the electron beam irradiation device does not ignite. In order to ignite plasma, it is necessary to supply a high voltage to the high-frequency induction coil, and it is necessary to increase the current capacity of the high-frequency power source, as well as problems such as dielectric breakdown such as arc discharge and power failure. is there.

特許文献1の電子ビーム照射装置は、(1)チャンバー内に収納され、プラズマを集束させるための空間を有し、側面に複数のスリットが形成された中空略円筒体の導電体からなるコレクター電極、及び(2)初期放電のために高電圧を印加する、コレクター電極内に接続されているトリガー電極を有することに特徴がある。   The electron beam irradiation apparatus disclosed in Patent Document 1 includes: (1) a collector electrode made of a hollow, substantially cylindrical conductor having a space for focusing plasma and having a plurality of slits formed on its side surface; And (2) having a trigger electrode connected within the collector electrode for applying a high voltage for initial discharge.

特開2003−242917JP 2003-242917 A

しかし、特許文献1のようにコレクター電極に複数のスリット状の開口部を設ける場合であっても、トリガー電極からの高電圧の供給がないとプラズマの着火性が充分に確保できない。また、トリガー電極を設置すると、コレクター電極及びキーパー電極とは異なる新たな電極と電源が必要となり、装置構成が複雑になると共にコストが増大する。さらに、複数のスリット状の開口部を形成するために、コレクター電極が変形し易くなる問題も生じる。   However, even when a plurality of slit-like openings are provided in the collector electrode as in Patent Document 1, sufficient plasma ignitability cannot be ensured unless a high voltage is supplied from the trigger electrode. In addition, if the trigger electrode is installed, a new electrode and a power source different from the collector electrode and the keeper electrode are required, which complicates the apparatus configuration and increases the cost. Furthermore, since a plurality of slit-shaped openings are formed, there is a problem that the collector electrode is easily deformed.

そして、プラズマの着火性を向上させるために複数の開口部を設けた場合、コレクター電極に流れるエミッション電流が減少することになる。エミッション電流は電子の放出量を表すものであり、コレクター電極の表面積に依存し、表面積が多いと得られるエミッション電流は大きい。従って、複数の開口部は電子の放出量を減少させることになる。   When a plurality of openings are provided in order to improve plasma ignitability, the emission current flowing through the collector electrode is reduced. The emission current represents the amount of emitted electrons and depends on the surface area of the collector electrode. The larger the surface area, the larger the emission current obtained. Accordingly, the plurality of openings reduce the amount of emitted electrons.

そこで、本発明は、プラズマの着火性を高めることによって着火に必要な高周波電力を大幅に低下させることを目的とする。さらに、得られるエミッション電流が損なわれないコレクター電極の構造、これを備えた電子ビーム照射装置及び電子ビーム処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to greatly reduce the high-frequency power required for ignition by increasing the ignitability of plasma. It is another object of the present invention to provide a collector electrode structure in which the obtained emission current is not impaired, an electron beam irradiation apparatus and an electron beam processing apparatus provided with the collector electrode structure.

本発明の第1の側面は、電子ビーム照射装置であって、導電体から成る筒状のコレクター電極及びコレクター電極に巻装された高周波誘導コイルを備え、コレクター電極は側面に開口部を有し、開口部が前記高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置された電子ビーム照射装置である。   A first aspect of the present invention is an electron beam irradiation apparatus comprising a cylindrical collector electrode made of a conductor and a high-frequency induction coil wound around the collector electrode, and the collector electrode has an opening on the side surface. , An electron beam irradiation apparatus in which the opening is disposed corresponding to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil.

本発明の第2の側面は、高周波誘導コイル内側に配置され、導電体からなる筒状の電子ビーム照射装置用コレクター電極であって、側面に開口部を有し、開口部が高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置される電子ビーム照射装置用コレクター電極である。   A second aspect of the present invention is a cylindrical collector electrode for an electron beam irradiation apparatus, which is disposed inside a high-frequency induction coil and is made of a conductor, and has an opening on the side, and the opening is the high-frequency induction coil. It is the collector electrode for electron beam irradiation apparatuses arrange | positioned corresponding to a high voltage | pressure side edge part.

本発明の第3の側面は、第1及び第2の側面において、開口部が長手方向に延在する第1の部分及び第2の部分からなり、第1の部分が高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置され、第1の部分の平均開口幅が第2の部分の平均開口幅より大きくなるように構成した。
また、第1の部分の最大幅が前記第2の部分の最大幅より大きくなるように構成しても良く、開口部の面積がコレクター電極の面積に対して5%以上20%以下であるように構成することが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, in the first and second side surfaces, the opening includes a first portion and a second portion extending in a longitudinal direction, and the first portion is a high-pressure side of the high-frequency induction coil. It arrange | positioned corresponding to an edge part and comprised so that the average opening width of a 1st part might become larger than the average opening width of a 2nd part.
Further, the maximum width of the first portion may be larger than the maximum width of the second portion, and the area of the opening is 5% or more and 20% or less with respect to the area of the collector electrode. It is preferable to configure.

本発明の第4の側面は、内部を真空に維持する真空チャンバー、真空チャンバー内で基板を保持する基板保持手段、第1及び第3の側面における電子ビーム照射装置を備える電子ビーム照射処理装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electron beam irradiation processing apparatus comprising: a vacuum chamber that maintains a vacuum inside; a substrate holding unit that holds a substrate in the vacuum chamber; and an electron beam irradiation apparatus according to the first and third aspects. is there.

本発明の実施例の電子ビーム照射装置を示す図である。It is a figure which shows the electron beam irradiation apparatus of the Example of this invention. 図1Aにおけるコレクター電極及び高周波誘導コイルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the collector electrode and high frequency induction coil in FIG. 1A. 図1Aにおけるコレクター電極を示す図である。It is a figure which shows the collector electrode in FIG. 1A. 図1Aにおけるコレクター電極の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the collector electrode in FIG. 1A. 図1Aにおけるコレクター電極の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the collector electrode in FIG. 1A. 本発明の電子ビーム照射装置を含む電子ビーム照射処理装置を示す図である。It is a figure which shows the electron beam irradiation processing apparatus containing the electron beam irradiation apparatus of this invention. 従来の電子ビーム照射装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional electron beam irradiation apparatus. 図3Aにおけるコレクター電極を示す図である。It is a figure which shows the collector electrode in FIG. 3A.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施例は本発明の最も好適な例であり、本発明の趣旨の範囲内で種々に改変することが可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are the most preferred examples of the present invention, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

実施例.
図1Aは本発明の実施例の電子ビーム照射装置を示す図であり、図1Bは図1Aのコレクター電極及び高周波誘導コイルの構成を示す図である。また、図1Cは図1Aのコレクター電極を示す図であり、図1D及び図1Eは図1Aのコレクター電極の変形例を示す図である。コレクター電極の形状を除いて、図1Aと図3Aは同じである。
Example.
FIG. 1A is a diagram showing an electron beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram showing a configuration of a collector electrode and a high-frequency induction coil in FIG. 1A. 1C is a view showing the collector electrode of FIG. 1A, and FIGS. 1D and 1E are views showing modifications of the collector electrode of FIG. 1A. 1A and 3A are the same except for the shape of the collector electrode.

図1Aに示すように、電子ビーム照射装置11は、ガス導入口12、高周波誘導コイル13、チャンバー14、コレクター電極15(カソード電極)、ナット16、チャンバープレート17、及びキーパー電極18(アノード電極)で構成されている。
電子ビームの照射原理は、ガス導入口12を通じてチャンバー14の内部にガスを導入した状態で、高周波電源から高周波誘導コイルに高周波電流を流すと、チャンバー14の内部に高周波誘導電界が生じて、プラズマが発生する。プラズマが発生し、コレクター電極15よりも正電位になるようにキーパー電極18に電圧を印加すると、コレクター電極15とキーパー電極18の間の電位差によってプラズマ中の電子はキーパー電極18側へ引き寄せられる。引き寄せられた電子は、キーパー電極18に形成された孔から電子ビームとして引き出される。
As shown in FIG. 1A, the electron beam irradiation apparatus 11 includes a gas inlet 12, a high frequency induction coil 13, a chamber 14, a collector electrode 15 (cathode electrode), a nut 16, a chamber plate 17, and a keeper electrode 18 (anode electrode). It consists of
The principle of electron beam irradiation is that when a high-frequency current is passed from a high-frequency power source to a high-frequency induction coil in a state where gas is introduced into the chamber 14 through the gas inlet 12, a high-frequency induction electric field is generated inside the chamber 14 and plasma is generated. Will occur. When plasma is generated and a voltage is applied to the keeper electrode 18 so as to have a positive potential with respect to the collector electrode 15, electrons in the plasma are attracted toward the keeper electrode 18 due to a potential difference between the collector electrode 15 and the keeper electrode 18. The attracted electrons are extracted as an electron beam from a hole formed in the keeper electrode 18.

ガス導入口12は、チャンバー14内にプラズマ発生用のガスを導入するものである。プラズマ発生用のガスとして、例えばアルゴン(Ar)ガスが用いられる。   The gas inlet 12 is for introducing a gas for generating plasma into the chamber 14. For example, argon (Ar) gas is used as the plasma generating gas.

チャンバー14は、高周波誘導コイル13とコレクター電極15を離隔させて絶縁するものであれば良く、必ずしも高周波誘導コイル13とコレクター電極15に接触している必要はない。   The chamber 14 is not limited to being in contact with the high frequency induction coil 13 and the collector electrode 15 as long as the high frequency induction coil 13 and the collector electrode 15 are separated and insulated.

キーパー電極18は、電圧が印加されてコレクター電極15内のプラズマから電子を引き出すために用いられ、電極に用いられる公知の素材から形成される。ナット16でガス導入口をコレクター電極15内に固定し、チャンバープレート17でチャンバー14と連結することで全体を固定する。   The keeper electrode 18 is used to extract electrons from the plasma in the collector electrode 15 when a voltage is applied, and is formed of a known material used for the electrode. The gas inlet is fixed in the collector electrode 15 with the nut 16, and the whole is fixed by being connected to the chamber 14 with the chamber plate 17.

高周波誘導コイル13は、高周波電波の放射器であり、チャンバー14を介してコレクター電極15に巻装されている。図1Bに示すように、高周波誘導コイル13の高圧側端部は高周波電源19に接続され、高周波誘導コイル13の低圧側端部は接地されている。高周波誘導コイル13を制御する装置、及び容量等がこれらの間に接続されても良い。   The high-frequency induction coil 13 is a high-frequency radio wave radiator and is wound around the collector electrode 15 via the chamber 14. As shown in FIG. 1B, the high voltage side end of the high frequency induction coil 13 is connected to a high frequency power source 19, and the low voltage side end of the high frequency induction coil 13 is grounded. A device that controls the high-frequency induction coil 13, a capacitor, and the like may be connected therebetween.

コレクター電極15は、発生したプラズマを集束させ、電子ビームの量を制御して電子ビームを引き出すものであり、電極に用いられる公知の素材から形成される。例えば、公知の素材としてニッケル(Ni)が用いられる。コレクター電極15は側面に開口部を有し、図1Bの点線部分に示すように、開口部が高周波誘導コイル13の高圧側端部に対応して配置される。コレクター電極15は内部に空間を有するのであれば、その形状は必ずしも円筒状である必要はない(例えば、多角柱等)。   The collector electrode 15 focuses the generated plasma and controls the amount of the electron beam to extract the electron beam, and is formed from a known material used for the electrode. For example, nickel (Ni) is used as a known material. The collector electrode 15 has an opening on the side surface, and the opening is disposed corresponding to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil 13 as shown by the dotted line portion in FIG. If the collector electrode 15 has a space inside, the shape is not necessarily cylindrical (for example, a polygonal column).

高周波誘導コイル13の低圧側端部は接地されているため、高周波誘導コイル13の高圧側端部の電界が最も高くなる。つまり、高周波誘導コイル13に投入される電圧が最も高い位置に対応するコレクター電極15の下部のみを適度に広く開けることで、高周波誘導電界の容量結合を強くすることが可能となるので、プラズマの着火性が向上し、かつ、得られるエミッション電流量が減らないようにできる。   Since the low voltage side end of the high frequency induction coil 13 is grounded, the electric field at the high voltage side end of the high frequency induction coil 13 is the highest. That is, it is possible to strengthen the capacitive coupling of the high frequency induction electric field by opening only the lower part of the collector electrode 15 corresponding to the position where the voltage applied to the high frequency induction coil 13 is the highest, so that the capacitive coupling of the high frequency induction electric field can be strengthened. The ignitability can be improved and the amount of emission current obtained can be prevented from decreasing.

本構成のような誘導結合プラズマにおいて、着火〜低プラズマ密度領域ではコイル電界による容量結合が支配的であり、その後密度の上昇に伴って誘導結合モードに移行するモードジャンプが存在する。
つまり、このようなプラズマ発生装置の着火は、コイル電界の容量結合が生じるため、高周波誘導コイルの高圧側端部とコレクター電極の開口部を合わせることで、プラズマの着火性が向上し、更に開口部の幅を広げることで確実に着火させることが可能となる。
In the inductively coupled plasma as in this configuration, capacitive coupling due to the coil electric field is dominant in the ignition to low plasma density region, and then there is a mode jump that shifts to the inductive coupling mode as the density increases.
In other words, since the ignition of such a plasma generator causes capacitive coupling of the coil electric field, combining the high-voltage side end of the high-frequency induction coil with the opening of the collector electrode improves the plasma ignitability and further increases the opening. It becomes possible to ignite reliably by widening the width of the part.

以下の3つのコレクター電極について、コレクター電極の開口部及び高周波誘導コイルの位置におけるプラズマの着火性を検証する実験を行った。以下の条件で着火が可能となる電力を測定及び比較した。
(1)開口部を形成しない場合(図3Bのコレクター電極を図1Bのように構成した場合)、(2)開口部を高周波誘導コイルの低圧側端部に対応するように形成した場合(図1Bのコレクター電極を上下反転して構成した場合)、及び(3)開口部を高周波誘導コイルの高圧側端部に対応するように形成した場合(図1Bのように構成した場合)で、アルゴンガスの流量を20sccmで一定とした。結果を表1に示す。
For the following three collector electrodes, an experiment was conducted to verify the ignitability of plasma at the collector electrode opening and the position of the high frequency induction coil. Electric power that can be ignited under the following conditions was measured and compared.
(1) When the opening is not formed (when the collector electrode of FIG. 3B is configured as shown in FIG. 1B), (2) When the opening is formed so as to correspond to the low voltage side end of the high frequency induction coil (FIG. 1B collector electrode is turned upside down), and (3) the opening is formed so as to correspond to the high voltage side end of the high frequency induction coil (when configured as shown in FIG. 1B). The gas flow rate was kept constant at 20 sccm. The results are shown in Table 1.

表1に示すように、(3)の場合で少ない電力で着火することが認められた。つまり、コレクター電極の開口部を高周波誘導コイルの高圧側端部に対応させることで、プラズマの着火性が大幅に向上されることが分かった。

Figure 0005636931
As shown in Table 1, in the case of (3), it was recognized that ignition was performed with a small amount of electric power. In other words, it has been found that the ignitability of the plasma is greatly improved by making the opening of the collector electrode correspond to the high voltage side end of the high frequency induction coil.
Figure 0005636931

開口部の面積はコレクター電極の面積の5%以上20%以下であれば、十分なプラズマの着火性の向上がみられた。また、コレクター電極の開口部を高周波誘導コイルの高圧側端部に対応させるのであれば、開口部の形状は限定されるものではなく、例えば、図1Eのように、開口部の形状が円形であっても同様の効果が得られる。   When the area of the opening was 5% or more and 20% or less of the area of the collector electrode, a sufficient improvement in plasma ignitability was observed. Further, if the opening of the collector electrode is made to correspond to the high-voltage side end of the high frequency induction coil, the shape of the opening is not limited. For example, as shown in FIG. 1E, the shape of the opening is circular. Even if it exists, the same effect is acquired.

そして、コレクター電極は十分なプラズマの着火性を有することになるので、コレクター電極内にトリガー電極を必要とせずに電子ビーム照射装置を動作することが出来る。したがって、高電圧供給に伴う絶縁破壊等の問題を防止し、装置構成が簡易になると共にコスト削減に繋がる。   Since the collector electrode has sufficient plasma ignitability, the electron beam irradiation apparatus can be operated without requiring a trigger electrode in the collector electrode. Therefore, problems such as dielectric breakdown due to high voltage supply can be prevented, the device configuration can be simplified, and the cost can be reduced.

また、コレクター電極の開口部を高周波誘導コイルの高圧側端部に対応させることで、複数のスリットをコレクター電極に形成してコレクター電極の表面積を少なくすることによって生じるエミッション電流の低下を押さえることが出来る。つまり、効率良くプラズマの着火性を向上させるのみならず、エミッション電流の減少を防止することが出来る。   Also, by making the collector electrode opening correspond to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil, it is possible to suppress a reduction in emission current caused by forming a plurality of slits in the collector electrode and reducing the surface area of the collector electrode. I can do it. That is, not only can the plasma ignitability be improved efficiently, but also the emission current can be prevented from decreasing.

本発明の他の側面は、図1Bの点線部分に示すように、コレクター電極側面に長手方向に延在する第1の部分及び第2の部分からなる開口部を有し、開口部の第1の部分が高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置され、第1の部分の平均開口幅が第2の部分の平均開口幅より大きい。   As shown in the dotted line part of FIG. 1B, another aspect of the present invention has an opening made of a first part and a second part extending in the longitudinal direction on the side surface of the collector electrode. Is arranged corresponding to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil, and the average opening width of the first part is larger than the average opening width of the second part.

上述のように、高周波誘導コイル13に投入される電圧が最も高い位置に対応するコレクター電極15の下部を適度に広く開けることで、高周波誘導電界の容量結合を強くすることが可能となるので、プラズマの着火性が向上する。つまり、第1の部分に相当する開口部を形成することで、プラズマの着火性が向上する。   As described above, since the lower portion of the collector electrode 15 corresponding to the position where the voltage applied to the high frequency induction coil 13 is the highest is opened moderately, the capacitive coupling of the high frequency induction electric field can be strengthened. Plasma ignitability is improved. That is, the ignitability of plasma is improved by forming the opening corresponding to the first portion.

ただし、第2の部分に相当する開口部をスリット状に複数形成してしまうと、エミッション電流量が大幅に低下してしまうので、第2の部分の平均開口幅が第1の部分の平均開口幅より小さく形成し、エミッション電流量の低下を抑えることが望ましい。   However, if a plurality of openings corresponding to the second part are formed in a slit shape, the amount of emission current is greatly reduced, so the average opening width of the second part is the average opening of the first part. It is desirable to form it smaller than the width to suppress a decrease in the amount of emission current.

コレクター電極の開口部の第1の部分を高周波誘導コイルの高圧側端部に対応させるのであれば、開口部の第1の部分及び第2の部分の形状は限定されるものではなく、例えば、図1D及び1Eのような、開口部の形状であっても同様の効果が得られる。   If the first part of the opening of the collector electrode is made to correspond to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil, the shape of the first part and the second part of the opening is not limited. The same effect can be obtained even with the shape of the opening as shown in FIGS. 1D and 1E.

そして、コレクター電極は十分なプラズマの着火性を有することから、コレクター電極内にトリガー電極を必要とせずに電子ビーム照射装置を動作することが出来る。   Since the collector electrode has sufficient plasma ignitability, the electron beam irradiation apparatus can be operated without requiring a trigger electrode in the collector electrode.

また、コレクター電極の開口部の第1の部分を高周波誘導コイルの高圧側端部に集中させて、電子ビームが引き出される方向と異なる方向からコレクター電極内に電界を十分導入するように第2の部分を形成することで、複数のスリットをコレクター電極に形成してコレクター電極の表面積を少なくすることによって生じるエミッション電流の低下を押さえると共に、プラズマの着火性をより向上させることが出来る。   Further, the first portion of the collector electrode opening is concentrated on the high-voltage side end of the high-frequency induction coil, and the second electric field is sufficiently introduced into the collector electrode from a direction different from the direction in which the electron beam is extracted. By forming the portion, it is possible to suppress a reduction in emission current caused by forming a plurality of slits in the collector electrode and reducing the surface area of the collector electrode, and to further improve the ignitability of plasma.

図2は、本発明の電子ビーム照射装置を有する電子ビーム照射処理装置を示す図である。電子ビーム照射処理装置21には、真空チャンバー22、基板保持手段23、電子ビーム照射装置24、及び荷電粒子照射装置25等が設置されている。   FIG. 2 is a diagram showing an electron beam irradiation processing apparatus having the electron beam irradiation apparatus of the present invention. The electron beam irradiation processing apparatus 21 is provided with a vacuum chamber 22, a substrate holding unit 23, an electron beam irradiation apparatus 24, a charged particle irradiation apparatus 25, and the like.

図2に示すように、電子ビーム照射装置24は、基板等のターゲット26に照射するように設置されており、本発明の電子ビーム照射装置に相当する。荷電粒子照射装置25も基板等のターゲット26に照射するように設置されており、電子ビーム照射装置24により荷電粒子を中和する。真空チャンバー22は真空ポンプ(図示せず)に接続され、真空チャンバー22内が排気されるように構成されている。そして、基板保持手段23は、真空チャンバー内でターゲット26を保持するものであり、独立して形成しても良いし、制御部27を介して荷電粒子照射装置及び電子ビーム照射装置と連動しても良い。   As shown in FIG. 2, the electron beam irradiation device 24 is installed to irradiate a target 26 such as a substrate, and corresponds to the electron beam irradiation device of the present invention. The charged particle irradiation device 25 is also installed so as to irradiate a target 26 such as a substrate, and the electron beam irradiation device 24 neutralizes the charged particles. The vacuum chamber 22 is connected to a vacuum pump (not shown) so that the inside of the vacuum chamber 22 is evacuated. The substrate holding unit 23 holds the target 26 in the vacuum chamber, and may be formed independently, or in conjunction with the charged particle irradiation apparatus and the electron beam irradiation apparatus via the control unit 27. Also good.

このような電子ビーム照射処理装置を使って、本発明の電子ビーム照射装置が有する利益を確保しつつ金属等のサンプル加熱、不純物の除去、及びニュートラライズ等を実施することが可能である。   By using such an electron beam irradiation processing apparatus, it is possible to carry out heating of a sample such as metal, removal of impurities, neutralization and the like while securing the benefits of the electron beam irradiation apparatus of the present invention.

1、11.電子ビーム照射装置
2、12.ガス導入口
3、13.高周波誘導コイル
4、14.チャンバー
5、15.コレクター電極
6、16.ナット
7、17.チャンバープレート
8、18.キーパー電極
19.高周波電源
21.電子ビーム照射処理装置
22.真空チャンバー
23.基板保持手段
24.電子ビーム照射装置
25.荷電粒子照射装置
26.ターゲット
27.制御部
1,11. Electron beam irradiation device 2, 12. Gas inlet 3, 13. High-frequency induction coils 4, 14. Chambers 5, 15. Collector electrodes 6, 16. Nuts 7, 17. Chamber plates 8, 18. Keeper electrode 19. High frequency power supply 21. Electron beam irradiation processing device 22. Vacuum chamber 23. Substrate holding means 24. Electron beam irradiation device 25. Charged particle irradiation device 26. Target 27. Control unit

Claims (9)

導電体から成る筒状のコレクター電極及び前記コレクター電極に巻装された高周波誘導コイルを備え、
前記コレクター電極は側面に開口部を有し、前記開口部が前記高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置された電子ビーム照射装置。
A cylindrical collector electrode made of a conductor and a high-frequency induction coil wound around the collector electrode,
The collector electrode has an opening on a side surface, and the opening is disposed corresponding to the high-voltage side end of the high-frequency induction coil.
請求項1の電子ビーム照射装置において、
前記開口部が長手方向に延在する第1の部分及び第2の部分からなり、前記第1の部分が前記高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置され、前記第1の部分の平均開口幅が前記第2の部分の平均開口幅より大きい電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1.
The opening includes a first portion and a second portion extending in a longitudinal direction, the first portion is disposed corresponding to a high-voltage side end portion of the high-frequency induction coil, and the first portion An electron beam irradiation apparatus in which an average aperture width is larger than an average aperture width of the second portion.
請求項2の電子ビーム照射装置において、
前記第1の部分の最大幅が前記第2の部分の最大幅より大きい電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 2,
An electron beam irradiation apparatus wherein the maximum width of the first portion is larger than the maximum width of the second portion.
請求項の電子ビーム照射装置において、
前記開口部の面積がコレクター電極の面積に対して5%以上20%以下である電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1 .
An electron beam irradiation apparatus in which the area of the opening is 5% or more and 20% or less with respect to the area of the collector electrode.
高周波誘導コイル内側に配置され、導電体からなる筒状の電子ビーム照射装置用コレクター電極であって、
側面に開口部を有し、前記開口部が前記高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置される電子ビーム照射装置用コレクター電極。
A cylindrical collector electrode for an electron beam irradiation device disposed inside a high frequency induction coil and made of a conductor,
The collector electrode for electron beam irradiation apparatuses which has an opening part in a side surface and the said opening part is arrange | positioned corresponding to the high voltage | pressure side edge part of the said high frequency induction coil.
請求項5のコレクター電極であって、
前記開口部が長手方向に延在する第1の部分及び第2の部分からなり、前記第1の部分が前記高周波誘導コイルの高圧側端部に対応して配置され、前記第1の部分の平均開口幅が前記第2の部分の平均開口幅より大きいコレクター電極。
The collector electrode of claim 5, wherein
The opening includes a first portion and a second portion extending in a longitudinal direction, the first portion is disposed corresponding to a high-voltage side end portion of the high-frequency induction coil, and the first portion A collector electrode having an average opening width larger than the average opening width of the second portion.
請求項6のコレクター電極において、
前記第1の部分の最大幅が前記第2の部分の最大幅より大きいコレクター電極。
The collector electrode of claim 6.
A collector electrode wherein the maximum width of the first portion is greater than the maximum width of the second portion.
請求項のコレクター電極において、
前記開口部の面積がコレクター電極の面積に対して5%以上20%以下であるコレクター電極。
The collector electrode of claim 5 ,
The collector electrode whose area of the said opening part is 5% or more and 20% or less with respect to the area of a collector electrode.
内部を真空に維持する真空チャンバー、
前記真空チャンバー内で基板を保持する基板保持手段、
前記基板を照射する電子ビーム照射装置を備え、
前記電子ビーム照射装置は、請求項1乃至4のいずれか1つに記載の電子ビーム照射装
置である電子ビーム照射処理装置。
A vacuum chamber that maintains a vacuum inside,
Substrate holding means for holding the substrate in the vacuum chamber;
An electron beam irradiation device for irradiating the substrate;
The said electron beam irradiation apparatus is an electron beam irradiation processing apparatus which is an electron beam irradiation apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4.
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