JPH03112100A

JPH03112100A - 高速原子線放射装置

Info

Publication number: JPH03112100A
Application number: JP24909389A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Nagai; 一敏長井
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1991-05-13

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】（産業上の利用分野）本発明はスパッタリングなどに使用する高速原子線放射
装置に関する。

（従来の技術）従来、スパッタリング技術の内、スバツタエッヂングや
二次イオン放出による物質組成分析などにふいて、高速
粒子線を利用するスパッタリング方法がある。そして、
このような高速粒子線には通常のスパッタリングで使用
されるアルゴンなどの不活性ガス以外に塩素や酸素など
のガスを利用する場合がある。更に、これらの高速粒子
線は上述のようなガスをイオン化してそのまま射出する
ものと、電気的に中性な高速原子線として射出するもの
がある。

この高速原子線源としては、イオン源から放出されるイ
オンビームを電子線を利用した中性化手段などによって
電気的中性の高速°原子線とするものや、更には、第３
図に示すように高速原子線を直接射出するものがある。

この第３図に示す装置は以下の構成となっている。

円筒形の陰極１内の中央部には陰極１の側面に沿ったド
ーナツ状の陽極２が配置されている。この陰極１と陽極
２は真空容器外に配置された直流高圧電源３に接続され
ている。円筒形の陰極１内部に口が開いているガス注入
ノズル４から例えば塩素ガスを注入し、直流高圧電源３
で直流高電圧を印加することによって、円筒形の陰極１
内はグロー放電によるプラズマ６が発生し、塩素イオン
と電子が生成される。更に、陰極１の底面から放出され
る電子は陽極２を挟んで高周波振動を行い、塩素ガスと
衝突して塩素イオンを生成する。

こうして生成した塩素イオンは陰極１の底面に向かって
加速されて高速イオンとなる。そして、この塩素イオン
は陰極１の付近に残留している塩素ガス分子と接触して
塩素原子に戻り、また、陰極１の底面近傍の空間で高周
波振動の折り返しを迎える低エネルギーの電子と再結合
して塩素原子に戻る。

このような高速の塩素イオンは上記のように塩素原子に
戻ってもその運動エネルギーの損失は少ないので、その
まま原子に受は継がれて高速原子となる。そして、この
高速原子は円筒形の陰極１の一方の底面に空けられた放
出孔７から高速原子線８となって放出される。

〈発明が解決しようとする課題）上記のような高速原子線放射装置において、放射装置内
に線源となるガスを供給するために、装置にガス注入ノ
ズルを接続し、それにガスを導くための供給設備が必要
となる。特に上記の塩素ガスなどに関して反応性や更に
は毒性が強いガスでは、配管を施す時点及び使用時の安
全性を確保するため、細心の注意が求められ、且つ煩雑
で使いにくく大型の装置となってしまうという問題があ
る。

特に、少量の試料又は試料の一部などに加工を施す装置
では実際の作用を行って−いる時間に対して準備時間が
余りに長くなったり、実際の作用を行っている部分より
安全装置などの他の部分が装置全体の殆どを占めてしま
うことになる。

本発明の目的は上述の問題を解決することにあり、簡単
な構造で安全性が高く、且つ手軽に使用することができ
る高速原子線放射装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の上記目的は、陽極とその陽極に対峙している陰
極を有する容器と、前記陽極と陰極間に高電圧を印加す
る前記容器外部の高圧電源と、前記容器内部でイオン化
した粒子が中性状態の高速原子となって放出される前記
陰極中央部の小孔とで成る高速原子線放射装置であって
、前記イオンとなる単一物質で成るガスを発生する熱分
解性物質を前記容器内部で保持しているセルと、前記セ
ルを加熱する加熱手段とを備える構成により達成される
。

即ち、熱分解性物質を保持する前記セルを高速原子線放
射装置の容器内部に備え、加熱手段で熱分解性物質から
容器内部に所望のガスを放出させることができるので、
ガス注入ノズルを設ける必要がなく、そのための配管を
施すこともない。従って、反応性や毒性などが強いガス
について配管自体を行わず、放射装置内部で発生させる
ので、充分に安全性を確保した上で手軽に操作すること
ができる。また、このようにガス供給のための配管が不
要となり、この配管に必要であったスペースだけ装置を
小型化し、構造を簡略化することができる。

更に、放射装置の容器に不活性ガスを注入するノズルを
備えることで、不活性ガスのプラズマを生成し、このプ
ラズマの輻射熱を利用して熱分解性物質を加熱して、容
器内部に所望のガスを放出させることができる。よって
、安定な不活性ガスの単純な配管で加熱手段による加熱
量を少なくでき、より大きな効果を得ることができる。

（実施例）以上、添付図面を用いて本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の高速原子線放射装置の一実施例を示す
概略構成図である。

真空容器２０中に配置された陽極２１と陰極２２とに真
空容器２０外で配置された直流高圧電源２９が接続して
いる。陽極２１と陰極２２との間には熱分解性物質を保
持しているセル２４が配置され、このセル２４にはこれ
を加熱するフィラメント２５が巻き付けられてこのフィ
ラメント２５には電源２６が接続されている。更に、陰
極２２の中心部分には高速原子放出孔２３が設けられて
いる。

この熱分解性物質としては、塩化物として塩化金、塩化
マンガン、塩化コバルト、塩化レニウムなどがあり、そ
の他、フッ化物などのハロゲン化物や酸化物の熱分解性
物質を使用でき、酸素や塩素、フッ素を含むハロゲン属
の高速原子を放射することができる。

この装置は次のように動作する。

電源２６．２９以外の要素は真空容器２０内に収められ
、真空容器２０内が充分に排気された後にフィラメント
２５の通電によってセル２４が加熱され、熱分解性物質
より所望のガス（以降、塩素によって代表する）が発生
する。

次に電源２９によって陽極２１と陰極２２との間に直流
高電圧が印加されてグロー放電が起き、塩素イオンを含
むプラズマが発生する。そして、塩素イオンは陰極２２
に向かって加速され、陰極２２付近に到達するとその空
間に残留する塩素ガス分子に接触し、塩素原子に医る。

この時、塩素イオンは陽極２１、陰極２２間の電圧が１
ｋＶである時、ｌ　ｋｅＶ程度の運動エネルギーを持ち
、塩素ガス分子との接触により塩素原子に戻った後もそ
れほど大きく運動エネルギーを減らすことがなく、高速
の塩素原子となっている。

そして、この高速塩素原子は原子放出孔２３から放出さ
れる。

陽極２１と陰極２２との間のガスの密度はフィラメント
２５の温度制御により、蒸発量を制御して設定すること
ができる。

第２図は本発明の他の実施例を示す概略図である。ここ
において、第１図と同様の要素には同一の符号を付す。

陽極２１と陰極２２との間にガス注入ノズル４１が配置
され、アルゴン等の不活性ガスが注入される。

第１図と同様に電源２６．２９以外の要素は真空容器内
に収められる。そして真空容器内を充分に排気した後、
ガス注入ノズル４１からアルゴン等の不活性ガスが注入
される。ここで電源２９によって直流高電圧を印加する
ことによって、陽極２１、陰極２２間にグロー放電が起
き、不活性ガスのプラズマが発生する。

このプラズマの輻射熱によってセル２４が加熱され、所
望の熱分解性物質から所望のガス（例えば塩素ガス）が
発生する。

そして、第１図に示した装置と同様に塩素などの高速原
子が原子放出孔２３から放出される。

フィラメント２５はこのプラズマの輻射熱による加熱が
不十分である場合に使用して、熱分解を促す。

なお、本発明で採用している熱分解性物質を保持するセ
ル２４は第３区に示すような構成の高速原子線放射装置
においても適用可能であり、外部からのガス供給を不要
とする構成とすることができる。

更に、反応性スパッタリング等において、不活性ガスと
それ以外のガスを混ぜる場合などで、このガスの供給源
として適用できる。また、イオンビームスパッタリング
においても、高速イオンビームのイオンの素となるガス
の供給源として使用し、この供給ノズルを廃止すること
ができる。

（発明の効果）以上述べたように、高速原子線放射装置内に所望のガス
を発生する熱分解性物質を保持するセルを配置して、加
熱により装置内に所望のガスを発生させて供給すること
で、装置外部から高速原子線の素となるガスを供給する
配管設備を設ける必要がなくなり、高速原子線放射装置
を使用する機構（例えばスパッタ蒸着やスパッタエッヂ
ングなど）全体をコンパクトにすること゛ができる。そ
して充分に安全性を確保した上で手軽に操作することが
できる。

更に、放射装置の容器に不活性ガスを注入するノズルを
備えることで、不活性ガスのプラズマの輻射熱により所
望のガスの放出を行い、このガスを放出させるためのエ
ネルギーを少なくすることができ、安定な不活性ガスの
単純な配管設備でより大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速原子線放射装置の一実施例を示す
概略構成図、第２図は本発明の他の実施例を示す概略図、第３図は従
来の高速原子線放射装置を示す概略斜視図である。（図中符号）１・・・円筒形陰極　　　２・・・ドーナツ状陽極３・
・・直流高圧電源　　４・・・ガス注入ノズル６・・・
プラズマ　　　　７・・・放出孔２１・・・陽極　　　
　　２２・・・陰極２３・・・高速原子放出孔２４・・・セル　　　　　２５・・・フィラメント２６
・・・電源　　　　　２９・・・直流高圧電源価図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）陽極とその陽極に対峙している陰極を有する容器
と、前記陽極と陰極間に高電圧を印加する前記容器外部
の高圧電源と、前記容器内部でイオン化した粒子が中性
状態の高速原子となって放出される前記陰極中央部の小
孔とで成る高速原子線放射装置であって、前記イオンと
なる単一物質で成るガスを発生する熱分解性物質を前記
容器内部で保持しているセルと、前記セルを加熱する加
熱手段とを備えることを特徴とする高速原子線放射装置
。
（２）請求項（１）の高速原子線放射装置において、前
記容器内に不活性ガスを注入するノズルを備えているこ
とを特徴とする高速原子線放射装置。