JPH02502593A - 粒子衝撃による固体表面の加工処理のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子衝撃による固体表面のコニ方法及び装置本発ＢＡは、粒子衝撃による固体表 面のドーピング又は固体表面の構造を除去する方法及び装置に関する。

更に、低圧プラズマからプラズマビームを抽出する方法と、これを実施する装置 が開示される。

原子ビーム又は分子ビームによつ固体表面をできるだけ広い面積にわたり衝撃す ることは現在の表面技術及び薄膜技術にとって重要なプロセスである。この場合 、数百電子ｉルトから数キロ電子ゲルトにわたる粒子エネルギーの領域は特に重 要である、何故ならばこの場合には、行われる相互作用プロセスは表面における 数ないし数十原子層に制限されているからである。

このよ５な粒子ビーム源の用途は一般に２つの群に分割できる： １、粒子衝撃に工つ、衝撃された固体の表面からその都度の材料の原子及び分子 が分離される（イオン衝撃による固体飛散即ち１２バツタリング１）。叩き出さ れた表面粒子に、対応する衝撃器具の中で虫取された真空中を飛散し、対応する 担体（基板）に捕捉され、そこで粒子は、飛散した固体の材料から放る薄膜又は 薄膜系を形成する。対応する装置においては同時に多数の固体ターゲットｔｔ厘 子又は分子による衝撃によりスノぞツタすることができる。更に、このプロセス は、対応する真空室の中で特定のガス又はガス混合の存在の下に行うことができ る。このようにして非常に融通に富む方法でほぼ任意の組合ζ　　　せの腹又は 膜系を形成することができる。

粒子衝撃により行われる、衝撃された表面自身の）　　　腐食は同様に非常に重 要な技術的意味を有する。このようにして例えば表面汚染層又は表面汚染物を除 ）　　　去することができる即ち後続のコーティングプロセリ　　　スのために 基板￥原子的に掃除することができる。

易　　　現在のマイクロエレクトロニクスにとって特に重要之　　　であるが例 えば集積光学等のその他の分野にとっても重要であることは、広面積の粒子衝撃 により表面ｒｔｒ意図的に構造化すること−である。このために、写真プロセス により又はその他の手段により固体表面に、粒子衝゛撃に対して高められた抵抗 を有する材料から成る構造か形成される。このようにして粒子衝ン　　　撃の下 に、その都度の表面における被覆されていなテ　　　い領域は原子的に除去され 、深く構造化される。このような構゛造の特性的な寸法の幅はサブマイクロメと 　　　−夕の領域まで変化することができ深さは衝撃持続１　　　時間に依存し てナノメータからマイクロメータの領域まで変化することができる。これはスノ ぞツタ腐食又はイオンビーム腐食（Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｅｔｃｈｉｎｇ。

ＩＢＥ）と称するこのプロセスは、化学的に腐食性の液体ン使用しないので環境 を汚染せず、便用腐食プロセスで使用されるプラズマが非等方性であるので、形 成される構造の側縁を非常に急峻にできる。衝撃のために化学的に反応性の粒子 を用いるか又は反応性ガスの存在の下に行うと表面構造化を、衝撃により誘発さ れ−た化学反応により付ｍ的に高めることができる〔反応性ス／ｅツタ腐食即ち ＲｅａＣｔｉＶｅ　工ｏｎＢｅａｍ、　　Ｅｔｃｈｉｎｇ、ＲＩＢε）。

２、表面への広面積の粒子衝撃の第２の用途領域は、ビーム粒子が表面の中に打 込まれそこで屡々化学反応を起こしその際に反応ゾーンの深さが、エネルギーに 富む粒子の侵入深さにより与えられ反応速度が、粒子により持込まれたエネルギ ーにより有利に高められることに基づく。例えば炭素原子又は炭化水素分子から 成る粒子ビームを用いると、金属表面に薄い炭化物頂が形成される。これと類似 に、酸素粒子又は窒素粒子から成る粒子ビームを用いる場合には、その都度に打 込まれた材料の識化物又は窒化物から成る薄い１内在的な”即ち材料と結合した 表面膜が形成される。このような表面膜は屡々非常に好適な機械的特性を有し従 って例えば摩擦に対して強い、摩耗低減作用を有するか又は切り屑を出す工具の 寿命を高める。更に、このよ５な膜は、自由な化学的表面原子価が飽和されてい ることにより腐食ガス又は腐食性液体に対して不動作用を有する。金属原子又は 金属分子から成る大面積のビームを用いるとビーム粒子の打込みにより、本来は 電気的に絶縁性である表面例えばセラミック部品上に薄い導電性の表面膜が形成 される。薄膜技術に対する金、属原子又は金属分子から成る大面積のビームの使 用の重要な例は絶縁性又は半導体の基板の表面金属化である。これは、何らかの マイクロエレクトロニクス回路及び構成部品の製作において重要なプロセスであ る。

代表例として挙げられたこれらの用途に対しては公知のように主に適当な形のイ オンビームが用いられる、何故ならば荷電粒子は電界により簡単に加速すること ができるからである。この場合の著しい欠点は、その都度に衝撃された固体を経 て、イオンにより持込まれた電荷ン導出しなければならないことである。これは 、金属又は相当良好な導電性の半導体の場合にのみ保証される。導電性の低い材 料又は絶縁材においては非常に迅速に、衝撃された表面が帯電される。これによ り発生する逆方向電界により衝撃イオンが制動され所望の表面衝撃ができな（な る。形成されたマスクのためｌＣ表面が非環、電性領域を有すると、そこに発性 する帯電により障害電界が発生し、この障害電界は前述の構造化動作を著しく損 なうことがある。大きな障害となるこの作用を回避するために、適当に配置され た電子源により、衝撃された工作物に付加的に電子を供給する。これは、屡々著 しい技術的に面倒になワ、しかも特に大面積のイオン衝撃の場合には満尼いくよ ５　ｔｔｃ除去することはできな（・。

大面積のイオンビーム源は従来は、多数の単一ビーム源からのビームから成る１ つの束を形成して実現されていな。これにより横方向に均一でない密度分布が束 領域全体にわた９発生し、これはこのような大面積のイオンビーム源の使用分野 を同様に著しく制限する。イオン腐食の十分な均一性を得るために屡々、衝撃さ れた工作物を技術的に複雑な方法で衝撃ビーム束の方向に対して横方向に周期的 に動かすことが必要である。

本発明のＲ題は、上記欠点ｙｊ！：回避することのできる、粒子衝撃による固体 表面の腐食及び構造化と表面Ｐ−ピングの形成方法を提供することにある。

上記課題に本発明により、衝撃のためにプラズマビームな用いることにより解決 される。

低床プラズマから成るこのよプなプラズマビームの抽出のための１つの有利な方 法では、低圧プラズマを電界及び磁界により発生しプラズマイオン？。

プラズマと接触し細密な格子として形成されている電極に向けて加速し、この電 極にはプラズマに対シて高周波電圧を印加し、この電極とプラズマとの間に、正 プラズマイオンを加速する直流電圧を印加し、この直流電圧の大きさン、細密な 格子として形成されている電極とプラズマとの間で降下する高周波電圧の振＠に より決め、 抽出されたイオン流に、高周波に同期して流れる同一の高さの電子流をイオン流 を補償するために重畳し、 低圧プラノｉと、抽出されたプラズマビームと乞Ｊ当な大きさと形状の直流磁界 により成形する。

前述の方法な実施する本発明の装置は、面積の大きい２つの電極を具備したプラ ズマ容器と、前記電極セ整合回路を介して高周波発生器と接続し、電極の面ｔ、 高周波電圧のほぼ全部が、細密な格子として形成されている一方の電極で降下す るように選択することにより実現される。

本発明の別の１つの有利な実施例においては、１つの電極を壷状に形成しプラズ マ容器の内部に突出するように配置する。

本発明の別の１つの有利な実施例においては、１つの電極を壷状に形成し、プラ ズマ容器の上に載置する。

本発明の別の１つの有利な実施例においては、１つの電極を、プラズマ容器を外 側で囲むように配置する。

細密な格子として形成されている電極を、自動的に作用する緊張装置に固定する ことも本発明の範囲内にある。

本発明により、細密な格子として形成されている電極のウェブな絶縁材の中に埋 込むこともできる。

更゛に本発明の装置においては、細密な格子として形成されている電極の開口部 を、この電極とプラズマとの間の壁間電荷層の厚さより小さくする点が重要であ る。

本発明により得られる利点は特に、プラズマビームの使用により冒頭に記載の欠 点を除去できることに、ある。このプラズマビームは粒子衝撃に必要な正のイオ ン成分から成るがしかし同一の数の又は同一密度の電子も担っている。このよう なプラズマビームは−従って全体として・電気的に中性である。従って導電性の 低い又は絶縁、性の表面の衝撃の際に、作業工程に障害を与える帯電嶋発生しな い。例えば本来は導電性の工作物に電気的に絶縁性の表面を形成することにより 衝撃時間の間に発生する導電性の変動は、このようなプラズマビームによる表面 処理にとって障害とならない。同様に、特定の表面領域が、例えば粒子衝撃によ る表面構造化のための絶縁性のマスクを形成することにより導電性でない即ち加 工すべき表面における導電性が局部的に変化することも障害とならない。正イオ ンと負の電子とから成るプラズマビームの１準中性”に起因して付加的な電子源 又、は例えば純イオンビームの使用の場合におけるよ５なその他の手段はもはや 必要ではない。

本発明により発生されたプラズマビームは、前述の大面積のイオンビーム束源に 対して別の１つの著しい利点を有する：甚別の発生形式に起因してこのようなプ ラズマビームの中の密度分布はビーム方向に対して横方向において完全に均一で ありいかなる変調構造も有しない。これは、工作物表面の完全に均一な大面積の 腐食又、は衝撃された領域のすべての場所における表面構造化ビ常に同一の条件 の下に可能にする。

次に本発明を実施例に基づき図を用いて説明する。

第１甲はプラズマビーム源の動作原理を説明するための線図、第２図はビーム源 の構成を略示じたブロック回路図、第３図、第４図及び第５図は異なる構成の電 極の断面図、第６図は工作物の粒子衝撃装置を、略示する断面図、第７図、第８ 図及び第９図は抽出電極の構成を示す断面図、第１０図は抽出電極のための緊張 装置の断面図、第１１図は抽出電極のな、めの特別な構成？拡大して部分的に示 す断面図である。

プラズマビームな発生するためには、高周波電圧が印加されている電極を、何ら かの方法で発生された低圧プラズマと接触すると発生する物理的効果が利用され る。このような電極にプラズマから流゛れる、帯電されている粒子から成る流れ の時間変化（第１図）を見ると、高周波電圧の１つ−の周期の間にプラズマとこ の電極との間に、この電極がプラズマに対して負でちる限り正のプラズマイオン がこの電極にに流れる。更に、プラズマ電子は、電極がプラズマに対して過度に 負でない場合−には、運動エネルギーと比較的高いその温度とに起因、して電極 に達する：この場合には初期電子流が流れる。

高周波電圧が印加されているこりよ、うな電極ｐｚ高周波電圧のその都度の半肩 期にわたりプラズマに対して正又は負であるとす゛ると、１周期当つに、そのよ り高い運動性と速度に起因して、正のプラズマイオンに比して著しく多量のプラ ズマ電子が電極に流れる。しかしそれは、電気的なガス放電プラズマのための準 中性条件が原因で可能でない、即ちこの準中性条件は、単位体積当りのプラズマ の中には常に正の電荷と負の電荷とが等しい数で存在しなければならないとして いる。この条件は一般にプラズマ発生過程自身により前もって与えられてい、る 。しかし一般に、特定の荷電キャリヤ成分の損失が優勢となる場合には仝間電荷 が形成されることになる。形成される全問電荷の正負符号は、プラズマを離れる 荷電キャリヤ成分の正符号と逆であり従ってこれらの成分の流出を阻止すること になる。

この自己制御特性の結果として電気ガス放電プラズマは、高周波電圧の印加され ている電極に対しておのずと十分に高い正の電位となる。この１自己ノζイオン が電極に流れることができ、高周波電圧の１つの周期の中の短い期間にのみ即ち 高周波電圧の１つの周期の中においてプラズマと電極とが電位的に短時間にわた り近似している期間にのみ、対応する電子の・にルスが電極に流れる。このよう Ｉｃ　して、高周波の１つの周期に、プラズマを離れる正イオンの数と電子との 数が正確、に補償される即シ高周波電圧が印加されている・このよ、うな電極ｌ Ｃｌ流が流れるのではな（変位電流が流れるだけである。

周波電圧が、印加されている電極との間に；高周波電圧の振幅に良好な近似で相 応する直流電圧ａｐ　ｌ　−Ｅが印加される。直流電圧”ＰＩ−Ｅは通常はｋ　 Ｔ　ｅ／ｅ　。

（ｋ　　ｙｋ’ルツマン定数、Ｔｅ電極温度、ｅ０電気素量）のオーダの部分電 圧だけ高周波技術的＠Ｕ。

より大きい、・何故ならば電子−は、その固有エネ、ルギーが比較的高いために 、ｋＴｅ／ｅ０　　のオーダの付加的な小′さい制動電圧に逆らって走行するこ とができした。高周波電圧が印加されている電極は、適切に形成されているワイ ヤ網として又は平行に走行するワイヤの形状で形成され、適切な高周波技術的な 配置により、低圧プラズマとこの１抽出電極”との間に前述の効果を利用し・て 、適半な周波数ｆ及び振幅Ｕ　の高周波電圧と、高さ、　Ｕ　　＋ｋＴ、／ｅ０ 　　の形成ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

される直流電圧との重畳から成る、イオンン加速する、電位差が形成される°。

このようにしてプラズマと抽出電極との間に、物理学の専門文部から公知のショ ットキー−ランダミを満足する。但し ｊＨ抽出されたイオン流＠度 Ｕ　　空間電荷層の中の電圧降下 君。　真正の誘導庫 Ｍｉ　　抽出されたイオンの質量 である。

高周波電圧の】周期の間に電圧Ｕは１自己バイアス”電圧Ｕ　ｏ　＋　ｋ　Ｔ　 ｅ／　ｅ　ｏ　　の値だけ上方にそして高周波電圧の振幅Ｕ０の値だけ下方に変 動する。

正のプラズマイーオンはプラズマ電位から抽出電極の前の空間電荷層の中の電位 降下によりこの抽出電極に向かって加速され次いでこの抽出電極ビ貫通してプラ ズマ空間ン、衝撃すべき固体表面の方向に向かつて去る。前述のように、１周期 全体にわたって流れる、高周波電圧の１周期当つのイオン流にその都度に１つの 電子パルスが、プラズマから流れる全Ｒれが双方の種−類の粒子の電、荷の正負 符号の考慮の下に丁度零になるように重畳されるので、このようにしてプラズマ ビームが発生する。

使用される高周波電圧の周波数ｆを、同様に周波されたプラズマ−ビームの中の イオン−エネルギー、は良好な近似で１．形成される１自己ノ々イアス”電位に より求められることが分かる。プラズマビームの中のイオン成分の運動エネルギ ーは従って、ずれがオーダｋＴｅの程度である良好な近似で、抽出電極とプラズ マの間で降下する高周波電圧の振幅により与えられる。単一の正に帯電されて（ ごろイオンにおいては従ってイオンの運動エネルギーはＥｉ±ｅ　ｏ　Ｕ　ｏ　 　である。

プラズマビームが前述のように抽出されるガス放電プラズマは任意の方法で発生 することができる。

プラズアを高周波電圧エネルギーにより発生する即ちプラズマビーム抽出に必要 な高周波発生器をプラズマ励起のために利用することは特に容易に想到する。

プラズマビームの抽出が前述の１埋に従って行われるプラズマビーム源のために １、プラズマ発生のための容量性装置を用いると特に有利である。相応する装置 が前述のプラズマビーム源の−ために用いられる。

プラズマビーム源の原理的構成が第２図に示されている。面Ａ、とＡ２を有する ２つの電極１，２０間に高周波電界が発生され、この電界を用いてプラズマ発生 ６の中に低減された圧力の下に２つの電極の間にあるガスが部分的にイオン化さ れる。このために、インダクタンス、容量及び場合に応じて抵抗から成る這切な 整合回路３を介して高周波発年器の形式の高１周波電圧源４がλつの電極１，２ に接続される≧この容量性装置の２つの電極１，２は上記の意味で、発生されな 低圧プラズマ７−に対する、高周范電圧が印加されている電極である。前述のよ うにこのような電極に変位電流が流れるだけであるから、２つの金属製電極１， ２がプラズマと直接に接触しているか又は例えば変位電流が流れる絶縁容器壁を 介、してプラズマ発生の内部から分離されて、いるかは重要でない。更に、適゛ 当な容量５１高周波回路の中に接続することができろ。

プラズマビーム源にとって重要なことは、２つの電極ｌのうちのいずれか１つが プラズマ発生のために、全体が又は部分的に抽出格子の形状に、形成され、この 格子を買・通して上記の原理に従つ℃プラズマビームが、接続している衝撃室の 中に抽出される点で圧プラズマと接触している。これに対して、第３図、第４図 及び第５図に示されているように第２の結合電極２はプラズマ容器６の中に位置 することもプラズマ容器６の壁の一部であることもプラズマ容器６の外壁に載置 していることもある（第５図〕。

前述の原理に従って、発生されたプラズマビーム８のイオン成分は１、プラズマ と、抽出格子１の形状の高周波電圧が印加されている電極との間に自動的に形成 されるｌ流電圧により加速される。このイオン成分の運動エネルギーは、抽出格 子１とプラズマとの間の高周波電圧の振幅により近似的に求められる。

開発すれたプラズマビーム源にとって、プラズマを発生する２つの電極の間に印 加されている高周波電圧のほぼ全部がプラズマと電極との間の２つの移行領域の うちの１つにおいて降下することヲ実現できることが著しく重要である。この電 極としてここでは抽出格子ｌが選択される。

この原理によれば、それぞれプラズマ発生電極１゜２のうちの１つとプラズマ７ との間で降下する高周波の部分電圧Ｕ、とＵ２に対して式 ％式％（２） が成立つ。

この式（２）により、抽出電極１１Ｃより覆われている面Ａ１が他方の電極２（ ＠対間電極−”）の面Ａ２に対して十分に小さい場合には、２つの電極の間に印 加されている高周波電圧のほぼすべてがプラズマ７と抽出電極ｌとの間で降下す ることが分かる。実際に容易に実現できる面比Ａ、／Ａ２が約％の場合にすでに 対向電極２においては高周波電圧全体の約１％が降下するにすぎない。これは、 このようなプラズマビーム源の実際の作動にとって有利であ、る：高周波電圧が 印加されている対向電極２とプラズマ７との間にも、そこで降下する高周波電圧 Ｕ２の高周波振幅Ｕ　　のオーダの直流電圧が形成されるのＱ、２ で、高周波振幅Ｕ。、２が小さいために、そこに発生するイオンによる対向電極 ２の材料のス、ｅツタは阻止される。そうでない場合には、対向電極２の金属部 分がプラズマに曝されるとプラズマ容器６の内壁において非常に迅速に、スＡツ タされた材料から放る障害となる金属箔が形成される。

式（２）は、２つの電極１，２のプラズマ密度が等しい場合に成立つ。これは例 えば、プラズマ７がはいり込んで燃焼しなければならない壷状の対向電極２１Ｃ おいて成立たたない場合には、そこで式（１）に対応して９間電荷層厚ｄが太き （なる。これはｌ／ｄに比例して層容量Ｃｇ小さくしひいては対向電極における 高周波電圧の降下Ｕ２ｙ！ｌ−太き（する。Ｕ２は１／Ｃ２ｉｃ比例するのでＵ ２は、対向電極２が外部から容器壁の上に載置されている（第５図）場合に、全 容量Ｃ２がプラズマ７と対向電極２との間に層容量と、容器壁により決まる付加 的な容量との直列接続により小さくなるとこれに伴い大きくなる。

このような及びこれに類似の影響はしかし、面比Ａ２／Ａ、を更に大きくするこ とにより簡単かつＮ実に補正することができる。

続されている抽出格子１″４！：選択する。このようにして、高周波振幅−ＬＩ Ｏ，ｉにより抽出電極１において決まる、アース電位におけるイオン成分の運動 エネルギーを有するプラズマビームが衝撃室の中にはいり込む。抽出電極Ｅがそ の一部を形成している、衝撃室のすべての壁とすべてのその他の構成部材例えば 加工すべき工作物はこの場合には有利には同様にアース電位にある。

プラズマ発生体はこの場合には、対向電極２における電圧降下が非常に小さいた めに常にこの電極の電位にあり従って電位的にも、対向電極２とアースされてい る抽出電極ｌとの間の高周波電圧の変動に追従する。

プラズマ容器６の形状はＮ哩的には任意である。

有利にはしかし、ガラス又はセラミックから成る管部材として形成され、その横 断面形状は発生されるプラズマビームのその都度の所望の横断面形状に整合させ ′ることかできる。２つのｔｉｌ、２はこの場合には有利にはこのような管部材 の双方の端面に配置される。

７”　５１　？　ビーム源特性を改善するために更に、プラズマ容器６を、プラ ズマ容器６が中に同心に配置されている励磁コイル９０１組により外部から取囲 むことにより、適当な形に形成された輪方向の直流磁界をプラズマ容器６に重畳 すると有利である。磁力線がプラズマ容器６の壁に平行に走行する領域において は壁へのプラズマ粒子の拡散運動は制限され、これによりいわゆる壁損失を強（ 低減することが可能である。これによりプラズマ密度は高まりひいては、抽出さ れたプラズマビーム８の中のイオン密度及び電子密度が高まる。更に、抽出電極 ｌの場所において磁界の形を適当に形成することにより、衝撃Ｎ１０の中へ排出 される際にプラズマビームの形状を別の励磁コイル１１により変化することかで きることが重要である。このようにしてプラズマビームを例えばその横断面に関 して圧縮する又は必要な場合には抽出系の背後で広げる又は側方向に偏向する− ことができる。プラズマ容器に重畳される磁界の強さ、方向及び形状は、磁界を 励磁するコイルの幾何学的配置によりそしてそのそれぞれのコイル電流の大きさ 及び方向を適切に選択することにより多様に変化し適当に選択することができる 。第６図において１６により動作ガス入口〈　１７により工作物導入系が示され ている。１８は衝撃呈１０の中で加工すべき工作物である。１９１Ｃよつ排気管 端部が示され従って抽出電極１はプラズマ容器６と衝撃Ｎｌｏとの間の同様にア ースされている分Ｗ＆壁の中の対応する開口部の中に直接に挿入されるか又はそ こに固定される。抽出電極１は、抽出されたプラズマ粒子に対してできるだけ高 い透過性を有しなげればならない。従って抽出電極ｌは有利には細密な格子又は 任意の網目構造を有する？イヤ網の形状に形成される。

この場合の条件は、格子開口部の特徴的な寸法が抽出電極１とプラズマ７との間 の仝間電荷層の厚さより小さいことのみである。抽出電極ｌのためのい（つかの 適切な格子形状は第７囚、第８図及び第９因に代表例として示されている。

極１の面の良好な平面性を常に維持するためにそしてこのようなことによりプラ ズマビーム８が悪影響を受けることを回避するために抽出電極１の格子保持部材 は有利には緊張装置２０を具備している。１つの実施例が第１０図に示されてい る。格子ワイヤ１２は、丸みをつげられた隆起部１３乞介して孔１４を貫通して 走行し長さ変更の際にばね１５０作用により常に緊張されている。

対向電極２は、対向電極２におけるプラズマ７に向いている面が、格子状の抽出 電極１０面の数倍でなげればならないという条件を満足するだけでよい。

このためには対向電極２を例えば、プラズマに向いている開口部を有する金属層 の形状に形成すればよい（第４図）。対向電極２の一部を、プラズマ容器６の中 に容器壁にわたり密に配置され工いる沈着防止部材の形状に形成すると特に有利 である。このような沈着防止部材の使用は、プラズマ源の長い作動時間に関して 役豆つ、何故ならば場合に応じて抽出系の金属ウェブも、そこに発生する、プラ ズマビームにおけるエネルギーに富むイオンによりスノセツタされるからである 。飛散された材料は、適当に形成された沈着防止部材がなければプラズマ容器の 内壁に沈着しそこで２つの電極ｌと２の間に障害となるＩ流導電又は高周波導電 を意趣する。このような沈着防止部材は最も簡単な場合には、一連の相互に上下 に位置している閉じた金属リングから成りこれらの金属リングはプラズマ容器６ の内壁の前から１ないし数襲の間隔で位置しそれにより飛散粒子に対して影をつ （す、本来は壁に当たるはずの飛散された粒子が閉じた金属層を形成することを 阻止する。しかし前述のよ５に対向電極２を完全にプラズマ容器６の外に配置す ることもできる（第５図）。

前述のよ５（、本明細書で説明したプラズマ発生のための容量性装置の２つの電 極を介して変位電流が流れるにすぎない。従って、抽出電極又は対向電極ｌ、２ ９いずれかの金属部分即ち導電性部分がプラズマ７と直接に接続している必要は ない。例えば抽出電極のクエグは絶縁材例えば石英の中に埋込むことができる（ 第１１図）。対向電極２も！、ラズマ容器６の外に載置する（第５図）ことが可 能であるのでこのようにして、プラズマ容器６の同郡な完全に金属な、しにそし てひいてはイヒ学的に侵食性の媒体に対して強く形成することが可能である。こ れによりプラズマガスとして、例えば特定の用途のための前述の反応性のイオン ビーム腐食ＲＩＢＥにとって重要である化学的に侵食性のガスを用いることが可 能となる。例えばプラズマ容器６と、抽出格子１のコーティングを完全に石英で 形成すると、このようにして高反応性ガスからプラズマビーム８乞発生すること が、プラズマビーム源が何らかの損傷を受けることなしに可能である。

プラズマビーム源の原理についての前述の説明から、そして１つの厚型により得 られる特性的な測定値に基づいてこのようなプラズマビーム源の実際の即ち高周 波電圧の１周期の持続時間Ｔが、プラズマを貫通走行するために必要な時間ｔに 対して非常に短かくなるように選択しなければならない。プラズマビームのイオ ン成分の加速にとって重要である振幅Ｕｏ、　、は、対向電極２と抽出電極１と の面比を適切に選択した場合には、これら２つの電極の間に印加されている高周 波電圧全体の振幅ＵＯと一致する。

プラズマビーム８の中のイオンエネルギーは従って、対応する発生器４から取出 される高周波電圧の振幅を変化することにより自由に選択することができる。

プラズマビーム源の典形例に関する経験により、動作ガスアルゴンによりプラズ マビーム源を作動する場合に数１０　　ｍｂａｒの動作圧と５００ｖを越える高 周波振幅においてｆ＝２０ＭＨｚの動作周波数は条件１／　ｆ　）　ｔ　　を満 足することが分かった。本発明のプラズマビーム源の典形例により発生されたア ルゴン−プラズマビームの中のイオン流密度は、ビーム横断面にわたり均一性が 良好で約４ｍＡ／ａｊの値に達する。

ｊｅ：電子流初期密度 ｊｉ：　イオン飽和流密度 ↓ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、１０ ＦＩＧ、１１ 国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８８００１５７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固体表面の侵食、構造化、又は粒子衝撃による表面ドーピングの方法におい て、衝撃のためにプラズマビームを便用することを特徴とする固体表面の侵食、 構造化又に粒子衝撃による表面ドーピングの方法。 ２．低圧プラズマから成る請求項１記載のプラズマビームの抽出方法において、 低圧プラズマを電界及び磁界により発生し、プラズマイオンをプラズマと接触し 細密な格子として形成されている電極に加速し、この電極にはプラズマに対する 高周波電圧を印加し、この電極とプラズマとの間に、正プラズマイオンを加速す る直流電圧を印加しこの直流電圧の大きさを、細密な格子として形成されていや 電極とプラズマとの間で降下する高周波電圧の振幅により求め、 抽出されたイオン流に、高周波に同期して流れる同一の高さの電子流をイオン流 を補償するために重畳し、 低圧プラズマと、抽出されたプラズマビームとを適当な大きさと形状の直流磁界 により成形することを特徴とする低圧プラズマから成る請求項１記載のプラズマ ビームの抽出方法。 ３．プラズマ容器（６）が、面積の大きい２つの電極（１，２）を具備し、電極 （１，２）を整合回路（３，５）を介して高周波発生器（４）と接続し、電極（ １，２）の面を、高周波電圧の殆んど大部分が、細密な格子として形成されてい る一方の電極（１）で降下するように選択したことを特徴とする請求項２記載の 方法を実施する装置。 ４．１つの電極（２）を壷状に形成し、プラズマ容器（６）の内部に突出するよ うに配置したことを特徴とする請求項３記載の装置。 ５．１つの電極（２）を壷状に形成し、プラズマ容器（６）の上に載置したこと を特徴とする請求項３記載の装置。 ６．１つの電極（２）を、プラズマ容器（６）を外側で取囲むように配置したこ とを特徴とする請求項３記載の装置。 ７．細密な格子として形成されている電極（１）を、自動的に作用する緊張装置 （２０）に固定したことを特徴とする請求項３記載の装置。 ８．細密な格子として形成されている電極（１）のウエブを絶縁材の中に埋込ん だことを特徴とする請求項３記載の装置。 ９．細密な格子として形成されている電極（１）の開口部を、この電極（１）と プラズマ（７）との間の空間電荷層の厚さより小さくしたことを特徴とする請求 項３又は７又は８のうちのいずれか１項に記載の装置。