JPH03129652A - イオン源装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、スパッタエツチング、イオンビームスパッタ
薄膜作成等、主としてイオンを用いた薄膜処理技術分野
で使用されるイオン源装置に関するものである。

（従来の技術およびその問題点） 従来のこの種の装置には、例えば、石ＪｌｌｊｌＮ三著
「イオン源工学」アイオニクス■（１９８１３）第９章
に示されるように、多くの種類が存在している。

その１例として、第４図に　　Ｎ、５ａｋｕｄｏ　ｅｔ
　ａｌ「旧ｃｒｏｗａｒｅ　ｆａｎ　５ｏｕｒｃｅ　Ｊ
　　Ｒｅｖ、　Ｓｃｉ、　Ｉｎｓｔｒｕｍ、、ｖｏｌ、
４８（１９７７）　　ｐ、７６２−７６６　　に示され
たイオン源装置の概略を示す。

６はマイクロ波用アンテナ、１０１はマイクロ波電源、
３０１は導波管、１は１！Ｉ電室、１０９は処理室、２
００，２０１．２０２はそれぞれ多数の貫通孔を備えた
イオン引出し電極、１１１．１１２．１１２’は絶縁物
、５は被処理基板、５′はそのホルダー　１１０は真空
排気系、７は空芯コイルである。

しかし、それら従来のイオン源装置から引き出されたイ
オンビームは、特に加ａｆ　ｆＥ圧が１〜３ｋＶ程度と
低い場合は、例えば、裏克己著「電子光学」共立出版−
（１９７９）に示されるように、空間電荷効果によるイ
オンビームの発散が著しく、イオン源装置のイオンビー
ムの出口２０１と前記被処理基板５の間の距離が長い場
合には、前記被処理基板５上に十分な電流密度を有した
イオンビームを照射することが困難であるという欠点が
あった。また、このイオン源をイオンビームスパッタリ
ングに応用する場合、イオンビームが広がるため、目的
とするターゲット　　　　以外の部分にもスパッタリン
グが及び、生成膜に不純物が混入する不具合があった。

この問題の解決法として、第５図に示すように重ねられ
た２枚のイオン引出し電極の、貫通孔の位置を互いに一
定寸法だけずらせ、故意に不整合とすることによりイオ
ンビームの静電的偏向作用を利用してイオンビームを集
束する手法が提案され、良好な結果が得られている。こ
こで、８′はイオン引出し電極系２のそれぞれの貫通孔
から引き出された小さなイオンビームの形状、およびそ
れらの全体による総合的な収束の状況を示しである。　
　（Ｈ，Ｒ，Ｋａｕｆｍａｎ　ｅｔ　ａｌＪ　Ｆｏｃｕ
ｓｅｄ　ｉｏｎ　ｂｅａｇｄｅｓｉｇｎｓ　ｆｏｒ　５
ｐｕｔｔｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｊ　Ｊ、Ｖａｃ
、Ｓｃ［。

Ｔｅｃｈｎｏｌ、、１Ｂ（３）（１９７９）ｐｐ、８９
９−９０５　）しかし、上記論文にも記載されているが
、この方法は、２枚の多孔電極の穴位置の加工に非常に
高精度が要求され、また軸合わせにも非常な困難があり
、工業的に有用な装置を構築するのは殆んど不可能であ
った。

（発明の目的） 本発明は、前記問題点をＩＷ決し、簡単な構成で数ｋＶ
以下の低い加速電圧のイオンビームを、充分なイオン電
流密度を保持したまま再現性よく被処理基板上に輸送す
ることを可能にするイオン源装置を供給することを目的
とする。

また、イオン銃から被処理基板までの距離が長く、従来
のイオン銃では充分な電流密度をもつイオンビームを輸
送することが困難であるような場合にも、有効にイオン
ビームを輸送することができるイオン源装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本イオン源装置は、プラズ
マ発生室と、該プラズマ発生室に対し被処理基板の方向
に向かって次々と互いに絶縁しながら取り付けられた、
多数の貫通孔を備えるイオン引出し電極を複数枚重ねて
構成されるイオン引出し系と、イオン移送管と、多数の
貫通孔を備えるイオン加速電極、を備え、且つ、これら
の四者に対して個別に所定の電位を印加することのでき
る電源装置とを備えたものである。

更に、前記の四者のそれぞれに印加する電位を次の如く
したイオン源装置では特に好成績が得られる。

■　該被処理基板の電位よりも該プラズマ発生室の電位
を高くする。（加速電圧はこの両者の電位差となる） ■　前記イオン引出し系の最もイオン移送管に近い位置
にあるイオン引出し電極の電位を、前記プラズマ発生室
の電位よりも低くシ、イオンをプラズマから引き出す。

■　前記イオン移送管の電位を、前記イオン引出し系の
最もイオン移送管に近い位置にあるイオン引出し電極の
電位よりも高（するか、もしくは同等にする。

■　前記イオン加速電極の電位を、前記イオン引出し系
の最も移送管に近い位置にあるイオン引出し電極の電位
、および、前記被処理基板の電位の、いずれよりも低く
する。

また、前記イオン移送管と前記イオン加速電極を組にし
てその複数組が互いに絶縁されながら直列に接〔饗され
たものが前記イオン引出し系に接続され、且つ、前記被
処理基板に近いイオン加速電極ほど、その電位を低いも
のにされている構成でさらに良好な結果が得られる。

（作用） 本イオン源装置における、イオンビームの引き出し動作
は以下のように説明される。

プラズマ発生室内のプラズマ中に存在するイオンは、プ
ラズマ発生室と、移送管に最も近い位置にあるイオン引
出し電極の間の電位差によって移送管内に引き出され、
移送管中を輸送されて、イオン加速電極に向かって加速
される。

加速されたイオンビームはイオン加速電極を通過し、被
処理基板に向かって進行する。ここでは、前記イオン加
速電極と被処理基板との間の空間が、イオンに対し減速
電界を構成するようにその電位が設定されているために
、イオン銃と被処理基板との間でイオンビームをいった
ん収束することができる。

従って、従来のイオン銃で空間電荷により発散されるイ
オンビームを照射する場合に比較して、イオンビームを
極めて効率よく被処理基板に照射することが可能となる
。

（実施例） 第１図は本発明の実施例であって、１はプラズマ発生室
、２はイオン引出し系であって多数の貫通孔を備えたイ
オン引出し電極を複数枚重ねて構成されているもの、３
はイオン移送管、４はイオン加速電極、上記はすべて互
いに絶縁されている。

５は被処理基板、５′はホルダー即ち被処理基板の固定
台である。また１０１はマイクロ波電源、１０２は整合
器、１０３はＤＣカット、１１１はマイクロ波を真空室
内に導入するための、真空封止を兼ねた絶縁物、６はア
ンテナ、１０４はプラズマ発生室にバイアス電圧を与え
るための電源、１０５はイオン引出し電極にバイアス電
圧を与えるための電源、１０６はイオン移送管３にバイ
アス電圧を与えるための電源、１０７はイオン加速電極
４にバイアス電圧を与えるための電源である。

次に、この装置を動作させるには、真空室１０９の内部
空間、および、真空室１０９と絶縁物１１２を介して接
続されたプラズマ発生室１の内部空間を、排気系１１０
を用いて真空排気する。

次に、イオンビームの原料となるガスをガス導入系１０
８を用いてプラズマ発生室１に所定の流量で導入し、排
気系１１Ｏの排気速度を調整して、プラズマ発生室１内
を所定の圧力に維持する。

次に空心コイル７に図示しない電源から直流電流を流す
ことによってプラズマ発生室１内に磁界を発生させる。

磁界強度は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対してはＥ
ＣＲ条件である８７５ガウス程度が有効である。マイク
ロ波電力を電源１０１からアンテナ６を通してプラズマ
発生室１内に供給すれば、プラズマ発生室１の内部にプ
ラズマが発生する。

プラズマの発生手段は、ここでは磁界中のマイクロ波放
電を示したが、高周波放電、熱陰極直流放電等の方法で
プラズマを発生させるのでもよい。

ただし、プラズマから引き出されるイオン電流の密度を
大きくとるには、プラズマ密度を高くする必要があるこ
と、ガス圧力を低くしてイオンの輸送効率を高める必要
のあること、活性なガスに対しては熱陰極が不適当であ
ること等から、本実施例の採用するＥＣＲ（ｍ子すイク
ロトロン共鳴）を用いるプラズマ生成が、実用的には有
能である。

発生したプラズマからイオンを引出し、被処理基板５ま
で輸送するには、以下の方法を用いる。

なお、以下では正イオンの引出しの場合について述べる
。

先ず、バイアス電源１０４からプラズマ発生室１に正の
バイアス電圧を印加する。本実施例では被処理基板５お
よびそのホルダー５′は接地電位にあるので、バイアス
電源１０４による印加電圧は、被処理基板５に流入する
イオンの加速電圧と等しいことになる。

プラズマからイオンを引き出すために、２枚のイオン引
出し電極２０１．２０２を用いてイオン引出し系２を構
威しである。なお、この２枚の電極２０１．２０２は絶
縁石１１３によって絶縁されている。これらの電極とし
ては、通常、小さな穴（例えば、直径１ｍｍ）を多数（
同、７００個）貫通した板状電極（同、直径８０ｍｍ５
　厚さ１ｍｍ）を用いているが、メツシュまたは格子状
の電極をここに用いることも可能である。

イオン引出し系２の、゛プラズマ室側のイオン引出し電
極２００を浮遊電位とし、イオン移送管３側の電極２０
１を、バイアス電源１０５を用いてプラズマ発生室１よ
りも負の電位にすると、イオンがプラズマから引き出さ
れてイオン移送管Ｓ内に流入する。引き出されるイオン
の電流値は、プラズマ発生室１と、イオン移送管側にあ
る電極２０１との間の電位差によって変化するが、通常
この電位差は数１００Ｖ〜数ｋＶの範囲に選定される。

イオン電流値は電極２００と２０１の間隔、およびこれ
ら電極の貫通孔の穴径等によっても変化する。バイアス
電源１０４によってプラズマ発生室１に印加される電圧
がｈｉｏｏｖ以上の場合には、イオン移送管３側のイオ
ン引出し電極２０１を接地して、バイアス電源１０５を
省略することができる。

なおこれらの電圧は、これを巧みに制御して引き出され
るイオン電流値を変えたり、プラズマ発生室１と同電位
にすることでイオンビームを停止させるのに（いわゆる
ブランキングに）用いることもできる。

イオン引出し系２を通ってイオン移送管３に流入したイ
オンは、その内部を通ってイオン加速電極４に流入する
。電源１０６からイオン移送管３に印加する電圧値は実
験的に定めるが、電極２０１よりも数１０Ｖ高い電位、
もしくは同電位の場合に良好な結果が得られることが判
明している。

同電位で動作させる場合はバイアス電源１０６を省略す
ることができる。イオン加速電極４の電位は、バイアス
電源１０７を用いて、電極２０１のそれよりも低い値に
設定される。従って、この電位分布ではイオンは電源１
０４からの電圧で加速されながらイオン加速電極４に流
入することになる。

イオン加速電極４の穴を通過したイオンは被処理基板５
に向かって減速されながら流入する。

このときイオン加速電［！４と、被処理基板５の間の減
速電界によってイオンビーム４は一旦収束され、ついで
発散する。この収束の状態は、計算で求めることができ
る（前記の文献「電子光学」を参照）。

本装置においてイオンビームがどうなるかそのの状態を
第２図ａｌ　　ｂに示す。ａは本実施例によるもの、ｂ
は参考のためにイオン加速電極４の電位をＯＶとして、
減速電界を設けない場合のビーム形状を示した。

第２図すに示すよう、に、加速電極を置かない場合はイ
オンビーム８は空間電荷効果によって大きく広がってい
る。

その数値例としては、プラズマ発生室バイアス電源１０
４の電圧を２　ｋ　Ｖ、イオン移送管側のイオン引出し
電極２０１を接地、イオン移送管のバイアスミ圧を０■
、イオン加速電極４のノくイアスミ圧をＯＶとした場合
、イオン電流密度として０．４ｍＡ／ｃｍ２が被処理基
板５上で得られた。

これに対して、イオン加速電極４にバイアスを印加した
場合は、ビームの形状は第２図ａの８で示すようになっ
た。また、これによって被処理基板５上でのイオンビー
ムの径が、第２図すの従来例に比べて小さくなり、即ち
イオンビームを収束することが出来た。このときの本装
置の各加分への印加電圧は、例を挙げていう之、イオン
引出し電極２０１のバイアス電圧が１ｋＶ、イオン加速
電極４のバイアス電圧が−２に■、その他の部分はほぼ
接地電位である。

またイオン電流密度も、１．４ｍＡ／ｃｍ”に増加し、
このことから、イオン加速電極４の有効性が証明された
。

なお、イオンビームの加速電圧の値は、正確にはプラズ
マ発生室１の印加電圧に、プラズマ発生室内で発生した
プラズマの空間電位を上乗せした値となるのであるが、
本実施例に示したマイクロ波放電の場合は、発生したプ
ラズマの空間電位は（本願の発明者の測定によれば）た
かだか数Ｖであり無視できる。プラズマの空間電位が数
十Ｖに達する高周波プラズマの場合と比べると、この実
施例の場合は加速電圧の設定が、特に低加速電圧の場合
に、−より正確に行なえる利点がある。

第３図に本発明の別の実施例を示す。第２の実施例で述
べたように、イオン移送管３内のイオンを加速する領域
（即ち収束作用のある領域）はイオン加速電極４の近傍
に限定されるため、イオン移送管３の長さが長くなると
、その中を通過できるイオンの電流量は、前記の文献「
電子光学」にも示されているように、長さの２乗に比例
して小さくなる。ところがこの装置をＭＢＥ（分子線エ
ピタキシー）装置等に適用した場合、イオン源から被処
理基板５までの距離が数１００ｍｍ以上になる場合が多
い。本実施例はこのような場合に適用して効果が大きい
。

第３図の実施例では第１図に示したイオン源のイオン移
送管３とイオン加速電極４の組合わせの先に、これと同
様の、さらに第２のイオン移送管３′および第２のイオ
ン加速電極４′の組合わせが設置されている。そしてそ
のそれぞれには独立に、図示しないバイアス電源によっ
て電圧を印加できるようになっている。

第２のイオン移送管３′の電位をイオン加速電極４の電
位と同程度にし、第２図のイオン加速電極４′にイオン
加速電極４よりも低い電圧を印加することで、第４図８
に示すような形状のイオンビームを得ることができる。

これらの印加電圧は実験的に決定すべきであり、その時
には、イオン移送管３．３′の内部でイオンビームを第
３図に示すように収束して、イオンビームの移送効率を
向上できるように、各部への印加電圧を配分することに
なる。

この実施例ではイオン加速電極を２枚にし、イオン移送
管とイオン加速電極の組を２組設けたが、イオンビーム
をさらに長い距離輸送する必要のある場合は、イオン加
速電極とイオン移送管の組をさらに増やしてその効果を
利用することができる。

なお、以上の説明はすべて正イオンの引出しに関して説
明したが、それぞれのバイアスの極性を逆にすれば電子
および負イオンの引出しにも応用できる。また、この場
合適当な磁気回路等を用いて負イオンと電子を分離する
ことも可能である。

上記装置を実用するとき、装置にはなお以下の問題点が
残されていることを知る。

その問題点を説明すると、次のようになる。

引き出電極２により引き出されたイオンはバイアス電源
１０４と１０５の電位の差で決まる運動エネルギーを持
っている。イオンの引き出し効率を実用的なものとする
には、エネルギーを約１１工ｅＶまたはそれ以上とする
必要がある。しかし弓き出されたイオンは自らの空間電
荷によって広がる傾向があり、またイオン引き出し系は
その特性として工作精度の問題から引き出し面と直角以
外の方向の運動成分をイオンに与えることが腓けられな
いため、引き出されたイオンビームの一部がイオン移送
管３と衝突するのが常である。この衝突するイオンの運
動エネルギーは多くの物質のスパッタリング発生閾値（
数１０ｅＶ程度）に比較して充分に大きいため、スパッ
タリングの発生を避けることができない。これによって
生じる問題点としては、 ■　スパッタされた原子がイオン源の絶縁部に再付着す
ることによるイオン源内部での絶縁不良の発生とそれに
伴うイオン源特性の劣化。

■　スパッタされた原子がイオン源の外に飛び出すこと
による被処理基板５′の汚染。

が考えられる。

対策として考えられることは、再付着の問題に対しては
、イオン移送管３の材質をスパッタされ難い物質とする
ことが考えられる。また、汚染に対しては被処理基板５
′上に作成する薄膜と同じ材料又は被処理基板５′上に
作成する薄膜に含まれる物質を材料としてイオン移送管
３を作成することが考えられる。しかし前者に対しては
スパッタ率の低い代表的な物質である炭素は一般に多孔
質の材料であるため、真空（特に超高真空）内で用いる
材料として好ましくない。また低スパッタ率材料である
セラミックスは一般に絶縁物であり、イオン移送管とし
ては使用できない。

一方後者の方法は、 ■　再付着の問題を解決できない。

■　被処理基板５′のクリーニング又はエツチング等の
用途では汚染の可能性がある。

■　被処理基板５′に薄膜を形成する場合、イオン源が
薄膜材料の供給源となるため、イオン移送管３の材料と
して超高純度のものを用いる必要があり、またその材料
がイオン源の構造材として適さない場合がある。（Ａｕ
、Ｐｔ等高価なもの、Ｗ等加工困難なもの、Ｇａ５Ｉｎ
等低鋤点のものなど） ■　被処理物５′上に形成する薄膜が化合物の場合、組
成比がイオン源から供給される物質の債によって変化す
るため、組成比の精密な制御が困難である。

等、多くの問題点があり、広い用途に応用できるイオン
源の作製は困難であった。

この問題点を解決し、イオン源内部からの汚染が少なく
且つ超高真空下で安定して使用できるイオン源を得る目
的で下記のような材料選定を行なう。

第６図において、８はパイロリティクグラファイト（以
下ＰＧと略す）で被覆したグラファイト円筒（以下、１
０円筒と略す）である。その他の部分および動作方法は
第１図で説明したイオン源と全く同一である。ＰＧ円＠
８はイオン移送管３の内側に接して設置する。長さはイ
オン移送管３と同一か、可能であれば若干長くシ、移送
管内部のイオンの入射する可能性のある而すべてがＰＧ
となるようにするのが望ましい。

このＰＧ円ｆＦ’ｒ８は次のように作製する。先ずイオ
ン移送ｇ３の内部に入る大きさのグラフディトの円筒を
作製する。次にこれを真空中で加熱し、炭素を含むガス
を流してグラファイト上にＰＧを成長させる。ＰＣの厚
さは数ミクロンから数百ミクロンの間の適当な値とする
。イオン源を超高真空内で用いるには、グラファイト上
の全面にＰＧが被覆されていることが望ましい。グラフ
ァイト円筒を真空中で加熱するためには固定治具が必要
であり、治具がグラファイトに接している部分にはＰＧ
が被覆されない。これを防ぐには、例えばＰＣの厚さが
所定の厚さの半分程度となった時点で固定場所を移動さ
せれば良い。

次にＰＣの特性が目的とする用途に適合していることを
説明する。

イオン移送管の材料として考えられる材質のスパッタ率
を示すと、スパッタするイオン種を５００、　ｅ　Ｖの
アルゴンイオンとすれば、炭素ｏ、１２、銅２．２５、
鉄１．１０．金２．４０．　　タングステン０．５７等
であり、炭素（グラファイト）のスパッタ率は単元素か
らなるすべての導電性材料のうちで最低である。イオン
源の寿命がスパッタされた粒子の再付着による絶縁不良
で定まる場合には、イオン移送管の材料を、一般に用い
られているステンレス銅から炭素に置き換えて、寿命を
約１０倍にすることができる。また、真空材料としてみ
たＰＣは、 ■　原材料が高純度化の容易なガスであるため、不純物
量を非常に少なくできること。

■　構造が緻密で空孔が殆んど無いため、ガスの放出が
少ないこと。

■　機械的強度が通常のグラファイトに較べて大きいこ
と。

等の非常に秀れた特性をもっている。

第７図にはもう１つの対策を示す。

放電室ｌの内部にその壁に接触してＰＧを被覆したグラ
ファイト製の円＠９が押入されている。

この円筒は第６図に対して説明したと同じ方法で製造さ
れる。

円筒９はＩｌ、型室１内のマイクロ波の導入部を除くす
べての面を覆うように設置されてあり、プラズマはこの
円筒の内部で発生する。イオン源プラズマには小量の高
速イオンが含まれており、非常にに精密な用途に対して
はこれによる放電室内壁のスパッタリングが問題となる
が、この問題は第７図の対策を施した装置に−より解決
される。

なお以上、第６．７図２つの例はマイクロ波によるＥＣ
Ｒ（’ＦＣ子サイクロトロン共鳴）プラズマのイオン源
の場合で説明したが、他のタイプ、例えば熱陰極型、高
周波放電型等のイオン源にも適用可能であり、またイオ
ンを得るためのガスも酸素のようなグラファイトと反応
するガス以外のすべてのガスに対して適用できる。また
ＰＧは酸素によるエツチング速度が通常のグラファイト
の１／１０程度であるため、特に金属汚染をきらう用途
に対しては適用して効果がある。

さらに、以上に説明した他に、１０円筒にはイオン源装
置の安定性を向上させる効果もある。

酸素等の金属と反応して絶縁物を生成する可能性のある
イオンを得るためのイオン源で、放電室及びイオン移送
管等を金属で作製した場合、使用状況によっては、イオ
ン源の特性に経時変化の現れる場合がある。酸素イオン
の照射を受ける可能性のある部分をＰＧで被覆したイオ
ン源においては若干の炭酸ガスがＰＧから発生するもの
の、この経時変化を避けることが可能である。またイオ
ン源から発生する中性活性種を利用するプロセスに対し
ても同様の効果がある。

次に、使用するイオンがハロゲン等の化学的に活性な物
質である場合の応用に関して述べる。

前記のようなイオンを用いる場合、イオン源内部の金属
部品はスパッタされると同時に、中性の活性種によって
も化学的にエツチングされ被処理基板の金属汚染の原因
となる可能性が高い。しかし例えば、エツチングに用い
る塩素イオン源に対してはＰＣの代わりにシリコンを用
いれば、塩素に反応したシリコンは５ｉＣ１４として除
去され、イオン源の内部は常に新しいシリコン面が現れ
る。

このため、イオン源特性の経時変化は少ない。またエツ
チングプラズマに対して５ｉＣｌ、は汚染源とはならな
いため、高純度の処理が可能である。

なお用いる材料はイオン皿と被処理物によっては変更し
てもよく、基本的にはイオンとの反応生成物が気体で、
被処理物への汚染源とならない導電性物質であればよい
。またイオン源を中性活性種源として用いる場合は絶縁
物であってもよい。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によって、イオン源から離れ
た位置に設置された被処理体に対して、加速電圧数ｋＶ
以下のイオン電流密度の高いイオンビームを収束して照
射することができ、イオンビームエツチング、スパッタ
リング、イオンによる表面改質等を目的とする装置に装
着して非常に有用な結果を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は０本発明のイオン源装置の実施例の概要の図。 第２図ａｓ　　ｂは本発明の装置と従来の装置のイオン
ビーム形状の変化を示す図。第３図は本発明の第２の実
施例の要部の図。第４図は従来のイオン源装置の（概要
の図。第５図は従来の別のイオン源装置要部の図。 第６．７図はそれぞれ汚染、寿命対策を施した実施例の
装置の１概要図である。 １・・・プラズマ発生室、２・・・イオン引出し系、３
・・・イオン移送管、４・・・イオン加速電極、５・・
・彼処理基板、５′・・・ホルダー　１０１・・・マイ
クロ波電源、１０２・・・整合器、１０３・・・ＤＣカ
ット、１１１・・・マイクロ波を真空室内に導入するた
めの真空封止を兼ねた絶縁物、６・・・アンテナ、１０
４・・・バイアス電圧を与える電源、１０５・・・イオ
ン引出し電極にバイアス電圧を与える電源、１０６・・
・イオン移送管３にバイアス電圧を与える電源、１０７
・・・イオン加速電極４にバイアス電圧を与える電源。 １０９・・・真空室、１１２・・・絶縁物、１１０・・
・排１０８・・・ガス導入系、１１０・・・排気系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）プラズマ発生室と、該プラズマ発生室に対し被処
   理基板の方向に向かって次々と互いに絶縁しながら取り
   付けられた、多数の貫通孔を備えるイオン引出し電極を
   複数枚重ねて構成して、該プラズマからイオンを引き出
   すイオン引出し系と、イオン移送管と、多数の貫通孔を
   備えるイオン加速電極、を備え、且つ、これらの四者に
   対して個別に所定のバイアス電位を印加することのでき
   る電源装置を備えたことを特徴とするイオン源装置。 （２）該放電プラズマを閉じ込める容器の内壁を、パイ
   ロリティクグラファイトで被覆したグラファイトで構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイオ
   ン源装置。（３）イオンの通過する部分であり且つ通過
   中そのイオンが入射する可能性のある部分に、パイロリ
   ティクグラファイトで被覆したグラファイトを用いたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１又は２項記載のイオ
   ン源装置。 （４）前記パイロリティクグラファイトで被覆されたグ
   ラファイトの代わりに、引き出すイオンとの反応生成物
   が気体である材料を用いたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１、２又は３項記載のイオン源装置。 （５）イオン源装置を構成する特許請求の範囲第１項記
   載の四者のそれぞれに印加する電位を次の如くしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１、２、３又は４項記載
   のイオン源装置。 ［１］該被処理基板の電位よりも該プラズマ発生室の電
   位を高くする。 ［２］前記イオン引出し系の最もイオン移送管に近い位
   置にあるイオン引出し電極の電位よりも、前記プラズマ
   発生室の電位を高くする。 ［３］前記イオン移送管の電位を、前記イオン引出し系
   の最もイオン移送管に近い位置にあるイオン引出し電極
   の電位よりも高くするか、もしくは同等にする。 ［４］前記イオン加速電極の電位を、前記イオン引出し
   系の最も移送管に近い位置にあるイオン引出し電極の電
   位、および、前記被処理基板の電位の、いずれよりも低
   くする。 （６）前記のイオン源装置のイオン移送管と前記イオン
   加速電極を組にしてその複数組が互いに絶縁されながら
   直列に接続されたものが前記イオン引出し系に接続され
   、且つ、前記被処理基板に近いイオン加速電極ほど、そ
   の電位を低いものにされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１、２、３、４又は５項記載のイオン源装置
   。