JPH0228597Y2 - - Google Patents
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- JPH0228597Y2 JPH0228597Y2 JP1982051531U JP5153182U JPH0228597Y2 JP H0228597 Y2 JPH0228597 Y2 JP H0228597Y2 JP 1982051531 U JP1982051531 U JP 1982051531U JP 5153182 U JP5153182 U JP 5153182U JP H0228597 Y2 JPH0228597 Y2 JP H0228597Y2
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案はHCD（Hollow Cathode Discharge）
効果を持たせた高周波イオン源に関する。
効果を持たせた高周波イオン源に関する。
従来、イオンビームエツチングやイオンビーム
スパツタリング（デポジシヨン）用の大口径イオ
ン源としては電子衝撃形のものが使用されてい
る。該電子衝撃形イオン源は、適宜に排気された
イオン源内にガスを流し、タングステン又はタン
タルの如き高融点金属性のフイラメントカソード
を白熱化して熱電子を放出させると共に、該カソ
ードとアノード間に直流電圧を印加し、これらの
間にプラズマを発生させ、該プラズマ中からビー
ム引出し電極によりターゲツト方向にイオンを引
出そうとするものである。
スパツタリング（デポジシヨン）用の大口径イオ
ン源としては電子衝撃形のものが使用されてい
る。該電子衝撃形イオン源は、適宜に排気された
イオン源内にガスを流し、タングステン又はタン
タルの如き高融点金属性のフイラメントカソード
を白熱化して熱電子を放出させると共に、該カソ
ードとアノード間に直流電圧を印加し、これらの
間にプラズマを発生させ、該プラズマ中からビー
ム引出し電極によりターゲツト方向にイオンを引
出そうとするものである。
さて、例えば半導体素子のエツチングにおい
て、Sio2とSiのエツチングレートの比を大きくし
ようとする場合（即ち、エツチングレートの比に
選択性を持たそうとする場合）、イオン源内に導
入するガスとしてアルゴンの如き不活性ガスを用
いるとSio2とSiのエツチングレートの比はほとん
ど１なので、目的の選択比に応じてフレオン系ガ
ス（例えばCF4，C2F6など）が用いられる。しか
し乍ら、この様な活性ガスをイオン源内に流す
と、フイラメントカソードが白熱化している為、
ガスが激しく活性化しフイラメントカソードを衝
撃して劣化させ、遂には断線させてしまう。更
に、この白熱化したフイラメントカソードからス
パツタされた物質やガスの放電により生じた分解
物質がイオン源内壁、アノード及びビーム引出し
電極等に付着し、絶縁性の膜（ガスによつては導
電性の膜）を作り、イオン源の動作を不安定にし
たり、イオン源の寿命を短くしてしまう。また、
前記付着した膜の一部が剥がれてゴミとなる。
て、Sio2とSiのエツチングレートの比を大きくし
ようとする場合（即ち、エツチングレートの比に
選択性を持たそうとする場合）、イオン源内に導
入するガスとしてアルゴンの如き不活性ガスを用
いるとSio2とSiのエツチングレートの比はほとん
ど１なので、目的の選択比に応じてフレオン系ガ
ス（例えばCF4，C2F6など）が用いられる。しか
し乍ら、この様な活性ガスをイオン源内に流す
と、フイラメントカソードが白熱化している為、
ガスが激しく活性化しフイラメントカソードを衝
撃して劣化させ、遂には断線させてしまう。更
に、この白熱化したフイラメントカソードからス
パツタされた物質やガスの放電により生じた分解
物質がイオン源内壁、アノード及びビーム引出し
電極等に付着し、絶縁性の膜（ガスによつては導
電性の膜）を作り、イオン源の動作を不安定にし
たり、イオン源の寿命を短くしてしまう。また、
前記付着した膜の一部が剥がれてゴミとなる。
そこで、イオン化室にイオン化すべき気体を供
給し、該イオン化室内に高周波を発生させること
により該気体を電離し、該イオン化室の陽極と陰
極間に電圧を印加してイオン引出し孔からイオン
を引出す事により、白熱したフイラメントカソー
ドを使用しないでイオンを引き出す方法も考えら
れている。この方法を使用すれば、白熱したフイ
ラメントカソードを使用しないので前記問題は解
決されるが、イオン化室内に供給した気体を単に
高周波で電離したイオンを引出しただけなので、
引き出したイオンの電流密度は然程高いものでは
ない。
給し、該イオン化室内に高周波を発生させること
により該気体を電離し、該イオン化室の陽極と陰
極間に電圧を印加してイオン引出し孔からイオン
を引出す事により、白熱したフイラメントカソー
ドを使用しないでイオンを引き出す方法も考えら
れている。この方法を使用すれば、白熱したフイ
ラメントカソードを使用しないので前記問題は解
決されるが、イオン化室内に供給した気体を単に
高周波で電離したイオンを引出しただけなので、
引き出したイオンの電流密度は然程高いものでは
ない。
本考案はこの様な点に鑑みてなされたもので、
フイラメントカソードを不要とすることにより前
記問題を解決し、しかも高いイオン電流密度のイ
オンビームを引出すことの出来る高周波イオン源
に関し、被プラズマ発生室内部に配置されガス導
入孔とプラズマ放出孔を有する筒状のHCD電極、
該プラズマ発生室側面を囲う様に配置された高周
波電極、該高周波電極と前記HCD電極との間に
高周波電力を印加する為の高周波電源、前記プラ
ズマ発生室内に発生したプラズマの電位を直流高
電圧に設定する加速電極、及び該プラズマからイ
オンを引出す為の引出電極からなる新規な高周波
イオン源を提供するものである。
フイラメントカソードを不要とすることにより前
記問題を解決し、しかも高いイオン電流密度のイ
オンビームを引出すことの出来る高周波イオン源
に関し、被プラズマ発生室内部に配置されガス導
入孔とプラズマ放出孔を有する筒状のHCD電極、
該プラズマ発生室側面を囲う様に配置された高周
波電極、該高周波電極と前記HCD電極との間に
高周波電力を印加する為の高周波電源、前記プラ
ズマ発生室内に発生したプラズマの電位を直流高
電圧に設定する加速電極、及び該プラズマからイ
オンを引出す為の引出電極からなる新規な高周波
イオン源を提供するものである。
添付図は本考案の一実施例を示した高周波イオ
ン源である。
ン源である。
図中１は被排気室で、プラズマ発生室２とター
ゲツト室３からなり、前記プラズマ発生室２の側
壁は、例えばパイレツクスガラスで出来ている。
該被排気室１は外部の排気手段（図示せず）によ
り排気口４から排気される。前記プラズマ発生室
２の大略中央部には、例えばグラフイトの如き導
電性物質の中空円筒状HCD電極５が配置されて
いる。該HCD電極は上蓋６に貫通された金属筒
７に取り付けられており、該金属筒７の他端はガ
スボンベ（図示せず）と通じている。従つて、該
ガスボンベからのガスは前記金属筒７及びHCD
電極５の中空部を通じてプラズマ発生室２内に導
入される。前記プラズマ室２の下部には前記上蓋
６に平行に、多孔加速電極板８が設けられてい
る。該多孔加速電極板には加速電源９から正の直
流電圧が印加されている。該加速電極板の下方に
多孔引出し電極板１０が、該加速電極板に平行に
設けられており、引出し電源１１から負の直流電
圧が印加されている。前記プラズマ室２の側室の
回りには、例えば銅の如き金属性の高周波電極筒
１２が配置されている。尚、電極１２は側壁の内
側でもよい。そして、該高周波電極筒１２と前記
HCD電極５（図では該HCD電極に接続された金
属筒７）の間には、高周波電源１３から高周波電
力が供給される。該高周波電極筒の回りには、高
周波電界と直交する磁界の発生手段（例えば永久
磁石や電磁石等）１４が配置されている。前記タ
ーゲツト室３の大略中央部にはターゲツト１５が
アース電位に保たれて配置されている。
ゲツト室３からなり、前記プラズマ発生室２の側
壁は、例えばパイレツクスガラスで出来ている。
該被排気室１は外部の排気手段（図示せず）によ
り排気口４から排気される。前記プラズマ発生室
２の大略中央部には、例えばグラフイトの如き導
電性物質の中空円筒状HCD電極５が配置されて
いる。該HCD電極は上蓋６に貫通された金属筒
７に取り付けられており、該金属筒７の他端はガ
スボンベ（図示せず）と通じている。従つて、該
ガスボンベからのガスは前記金属筒７及びHCD
電極５の中空部を通じてプラズマ発生室２内に導
入される。前記プラズマ室２の下部には前記上蓋
６に平行に、多孔加速電極板８が設けられてい
る。該多孔加速電極板には加速電源９から正の直
流電圧が印加されている。該加速電極板の下方に
多孔引出し電極板１０が、該加速電極板に平行に
設けられており、引出し電源１１から負の直流電
圧が印加されている。前記プラズマ室２の側室の
回りには、例えば銅の如き金属性の高周波電極筒
１２が配置されている。尚、電極１２は側壁の内
側でもよい。そして、該高周波電極筒１２と前記
HCD電極５（図では該HCD電極に接続された金
属筒７）の間には、高周波電源１３から高周波電
力が供給される。該高周波電極筒の回りには、高
周波電界と直交する磁界の発生手段（例えば永久
磁石や電磁石等）１４が配置されている。前記タ
ーゲツト室３の大略中央部にはターゲツト１５が
アース電位に保たれて配置されている。
斯くの如きイオン源において、先ず、被排気室
１内を高真空にした後、金属筒７及びHCD電極
５の中空部を通じて、例えばC2F6ガスを導入し、
例えばターゲツト室３内の圧力を10-4〜
10-3Torrにする。（この圧力の値は真空システム
の実効排気速度に依存する）この時、高周波電源
１３を作動させ、HCD電極５と高周波電極１２
の間に高周波電力を供給する。該供給によりプラ
ズマ室２内に高周波電界が発生し、プラズマ室２
内にプラズマが発生する。さて、前記HCD電極
５の中空部においては、該中空部の直径ｄと該中
空部内の圧力Ｐの積が或る値（例えば1Torr・
cm）になつた時、イオン密度の非常に高いプラ
ズマが発生する。該イオン密度の高いプラズマは
プラズマ室２内に吹き出され、プラズマ室内はイ
オン密度の高いプラズマで満たされる。しかも、
磁界発生手段１４の磁界により該プラズマはプラ
ズマ室の中心方向に圧縮され、益々そのイオン密
度が高められる。該プラズマは正の直流高電圧
VAが印加された多孔加速電極板８と接しており、
前記高周波電源１３の高周波電圧は浮動電位なの
で、該プラズマの電位は大地に対し、正の直流電
圧VAに浮かされる。そして該加速電極板の下に
ある多孔引出し電極１０には負の直流高電圧Vc
が印加されているので、前記VAに浮かされたプ
ラズマの中から、VA−（−Vc）（VA＞Ｏ，Vc＞
Ｏ）の電圧でイオンが引出され、該多孔引出し電
極１０の多数の孔を通過してターゲツト１５の方
向へ向う。
１内を高真空にした後、金属筒７及びHCD電極
５の中空部を通じて、例えばC2F6ガスを導入し、
例えばターゲツト室３内の圧力を10-4〜
10-3Torrにする。（この圧力の値は真空システム
の実効排気速度に依存する）この時、高周波電源
１３を作動させ、HCD電極５と高周波電極１２
の間に高周波電力を供給する。該供給によりプラ
ズマ室２内に高周波電界が発生し、プラズマ室２
内にプラズマが発生する。さて、前記HCD電極
５の中空部においては、該中空部の直径ｄと該中
空部内の圧力Ｐの積が或る値（例えば1Torr・
cm）になつた時、イオン密度の非常に高いプラ
ズマが発生する。該イオン密度の高いプラズマは
プラズマ室２内に吹き出され、プラズマ室内はイ
オン密度の高いプラズマで満たされる。しかも、
磁界発生手段１４の磁界により該プラズマはプラ
ズマ室の中心方向に圧縮され、益々そのイオン密
度が高められる。該プラズマは正の直流高電圧
VAが印加された多孔加速電極板８と接しており、
前記高周波電源１３の高周波電圧は浮動電位なの
で、該プラズマの電位は大地に対し、正の直流電
圧VAに浮かされる。そして該加速電極板の下に
ある多孔引出し電極１０には負の直流高電圧Vc
が印加されているので、前記VAに浮かされたプ
ラズマの中から、VA−（−Vc）（VA＞Ｏ，Vc＞
Ｏ）の電圧でイオンが引出され、該多孔引出し電
極１０の多数の孔を通過してターゲツト１５の方
向へ向う。
尚、HCD電極に複数の孔を設け、ガスやイオ
ン密度の高いプラズマを該複数の孔からプラズマ
室に送る様にすれば、より効率的にプラズマ室に
イオン密度の高いプラズマをつくることが出来
る。また、HCD電極５の材質は例えば導電性パ
イプの内外壁を石英やアルミナの如き誘電体で被
覆してもよい。
ン密度の高いプラズマを該複数の孔からプラズマ
室に送る様にすれば、より効率的にプラズマ室に
イオン密度の高いプラズマをつくることが出来
る。また、HCD電極５の材質は例えば導電性パ
イプの内外壁を石英やアルミナの如き誘電体で被
覆してもよい。
本考案によれば、プラズマ発生に白熱したフイ
ラメントカソードを使用しないので、イオン源の
動作を不安定にしたりイオン源の寿命を短くする
ように問題が無くなり、しかも、著しく高いイオ
ン電流密度のイオンビームを引き出すことが出来
る。又、本考案のプラズマ発生系はイオンプレー
テング、プラズマCVD等のプラズマ発生方式に
も有効である。
ラメントカソードを使用しないので、イオン源の
動作を不安定にしたりイオン源の寿命を短くする
ように問題が無くなり、しかも、著しく高いイオ
ン電流密度のイオンビームを引き出すことが出来
る。又、本考案のプラズマ発生系はイオンプレー
テング、プラズマCVD等のプラズマ発生方式に
も有効である。
添付図は本考案の一実施例を示した高周波イオ
ン源である。 １：被排気室、５：HCD電極、８：多孔加速
電極板、９：加速電極、１０：多孔引出し電極
板、１１：引出し電源、１２：高周波電極筒、１
３：高周波電源。
ン源である。 １：被排気室、５：HCD電極、８：多孔加速
電極板、９：加速電極、１０：多孔引出し電極
板、１１：引出し電源、１２：高周波電極筒、１
３：高周波電源。
Claims (1)
- プラズマ発生室内部に配置されたガス導入孔と
プラズマ放出孔を有する筒状のHCD電極、該プ
ラズマ発生室側面に沿つて配置された高周波電
極、該高周波電極と前記HCD電極との間に高周
波電力を印加する為の高周波電源、前記プラズマ
発生室内に発生したプラズマの電位を直流高電圧
に設定する加速電極、及び該プラズマからイオン
を引出す為の引出し電極からなる高周波イオン
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5153182U JPS58154554U (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 高周波イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5153182U JPS58154554U (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 高周波イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154554U JPS58154554U (ja) | 1983-10-15 |
| JPH0228597Y2 true JPH0228597Y2 (ja) | 1990-07-31 |
Family
ID=30062239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5153182U Granted JPS58154554U (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 高周波イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154554U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0740468B2 (ja) * | 1984-12-11 | 1995-05-01 | 株式会社日立製作所 | 高周波プラズマ発生装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52156289A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-26 | Wabco Westinghouse Gmbh | Antilock regulating apparatus for vehicle brake apparatus operated pressurized medium for road vehicle |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56148862U (ja) * | 1980-04-09 | 1981-11-09 |
-
1982
- 1982-04-09 JP JP5153182U patent/JPS58154554U/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52156289A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-26 | Wabco Westinghouse Gmbh | Antilock regulating apparatus for vehicle brake apparatus operated pressurized medium for road vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58154554U (ja) | 1983-10-15 |
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