JPH03203146A - Ion source device - Google Patents

Ion source device

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JPH03203146A
JPH03203146A JP34464989A JP34464989A JPH03203146A JP H03203146 A JPH03203146 A JP H03203146A JP 34464989 A JP34464989 A JP 34464989A JP 34464989 A JP34464989 A JP 34464989A JP H03203146 A JPH03203146 A JP H03203146A
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JP
Japan
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bottom plate
ion source
frequency power
high frequency
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP34464989A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Ando
靖典 安東
Kiyoshi Ogata
潔 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP34464989A priority Critical patent/JPH03203146A/en
Publication of JPH03203146A publication Critical patent/JPH03203146A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent the negative charge-up in a bottom plate in a device for generating plasma by the high frequency discharge between a cylindrical side plate and the bottom plate by disposing a determined coil in parallel to the side plate and the bottom plate. CONSTITUTION:A cylindrical side plate 6 and a bottom plate 8 form electrodes, respectively, between which high frequency discharge is executed through a matching circuit 22 and a high frequency power source 30. The gas introduced into the cylinder is made into plasma, and drawn through a drawing electrode system 14. A coil 40 is connected in parallel between the bottom plate 8 and the side plate 6. The relation of wL>1/wC is satisfied among the inductance L of the coil 40, the total capacitance C on the ion source 2 side seen from the matching circuit 22, and the angle frequency (w) of the high frequency power from the high frequency power source 30. Hence, the negative charge-up in the bottom plate 8 is prevented, allowing the stable drawing of ion beams.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] この発明は、例えばイオン注入装置、薄膜形成装置等に
用いられるものであって、高周波を用いてプラズマを作
る方式のイオン源を備えるイオン源装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is an ion source that is used in, for example, an ion implantation device, a thin film forming device, etc., and is equipped with an ion source that generates plasma using high frequency waves. Regarding equipment.

(従来の技術〕 この種のイオン源装置の従来例を第2図に示す。(Conventional technology) A conventional example of this type of ion source device is shown in FIG.

このイオン源装置は、プラズマ12を作るプラズマソー
ス部4と、そこから電界の作用でイオンビーム20を引
き出す引出し電極系14とを有するイオン源2を備えて
いる。
This ion source device includes an ion source 2 having a plasma source section 4 that generates plasma 12 and an extraction electrode system 14 that extracts an ion beam 20 from the plasma source section 4 by the action of an electric field.

プラズマソース部4においては、筒状の側板6とその一
端側を絶縁物10を挾んで蓋をする底板8とでプラズマ
生成容器が構成されており、かつこの側板6および底板
8が高周波放電用の放電電極を兼ねている。
In the plasma source section 4, a plasma generation container is constituted by a cylindrical side plate 6 and a bottom plate 8 that covers one end with an insulator 10 sandwiched between them, and the side plate 6 and the bottom plate 8 are used for high frequency discharge. It also serves as a discharge electrode.

この側板6と底板8との間には、整合回路22を介して
、高周波電源30が接続されている。
A high frequency power source 30 is connected between the side plate 6 and the bottom plate 8 via a matching circuit 22.

この種の装置に用いられる整合回路22ば、通常はこの
例のように、コイル24およびコンデンサ26.28の
直並列回路から成る。コンデンサ28は通常はバリコン
である。
The matching circuit 22 used in this type of device usually consists of a series-parallel circuit of a coil 24 and capacitors 26, 28, as in this example. Capacitor 28 is normally a variable capacitor.

引出し電極系14は、プラズマソース部4の開口部に設
けられており、この例では共に多孔電極であって、引出
し電源(加速電源とも呼ばれる)32によって正電圧が
印加されるプラズマ電極15、抑制電源34によって負
電圧が印加される抑制電極16および接地された接地電
極17から戒る。
The extraction electrode system 14 is provided at the opening of the plasma source part 4, and in this example, both are porous electrodes, and a plasma electrode 15 and a suppression electrode to which a positive voltage is applied by an extraction power source (also called an acceleration power source) 32. The suppression electrode 16 to which a negative voltage is applied by the power source 34 and the ground electrode 17 that is grounded are used.

プラズマ電極15と上記側板6との間は、通常は、図示
例のように直接あるいは抵抗を介して電気的に接続され
ている。
The plasma electrode 15 and the side plate 6 are usually electrically connected directly or through a resistor as shown in the illustrated example.

上記のような構成で、プラズマソース部4内を真空排気
すると共に、そこに所要のガスを所要圧力(例えば10
−’To r r程度)になるように導入し、かつ側板
6と底板8との間に高周波電源30から整合回路22を
介して高周波電力を供給すると、側板6と底板8との間
の高周波放電によってプラズマソース部4内にプラズマ
12が作られる。
With the above configuration, the inside of the plasma source section 4 is evacuated, and the required gas is supplied thereto at a required pressure (for example, 10
-'Tor r) and supply high-frequency power from the high-frequency power supply 30 to the matching circuit 22 between the side plate 6 and the bottom plate 8, the high-frequency power between the side plate 6 and the bottom plate 8 is Plasma 12 is created within the plasma source section 4 by the discharge.

そして、引出し電極系14に前述したような所定の電圧
を印加すると、電界の作用で、プラズマ12から引出し
電極系14を介してイオンビーム20が引き出される。
When a predetermined voltage as described above is applied to the extraction electrode system 14, the ion beam 20 is extracted from the plasma 12 via the extraction electrode system 14 due to the action of the electric field.

〔発明が解決しようとする課題] 上記イオン源2においては、プラズマ12からイオンビ
ーム20を引き出すためにプラズマ電極15に正電圧を
加えるため、プラズマ12中の負キャリア(負イオン、
電子)38は、イオンビーム20の引出し方向とは反対
側の底板8の方へ移動する。
[Problems to be Solved by the Invention] In the ion source 2, in order to apply a positive voltage to the plasma electrode 15 in order to extract the ion beam 20 from the plasma 12, negative carriers (negative ions,
The electrons) 38 move toward the bottom plate 8 on the opposite side to the direction in which the ion beam 20 is extracted.

ところが、整合回路22内に存在するコンデンサ26.
28等によって従来は底板8が直流的にフロート状態に
あるため、そこに集まった負キャリア38がアース側へ
リークするルートがなく、そのため底′+1i、8に負
キャリア38による負のチャージアップが生じる。
However, the capacitor 26 .
Conventionally, the bottom plate 8 is in a DC-floating state due to 28, etc., so there is no route for the negative carriers 38 gathered there to leak to the ground side, and therefore, the bottom plate 8 is negatively charged up by the negative carriers 38 at the bottom '+1i, 8. arise.

そしてこのようなチャージアップが生じると、それによ
ってプラズマ12中の正イオンが底板8側へ引っ張られ
るため、安定なイオンビーム20を引き出すことが困難
になる。
When such charge-up occurs, positive ions in the plasma 12 are pulled toward the bottom plate 8, making it difficult to extract a stable ion beam 20.

そこでこの発明は、上記のような底板でのチャージアッ
プを防止し、それによって安定なイオンビームの引き出
しを可能にしたイオン源装置を提供することを主たる目
的とする。
Therefore, the main object of the present invention is to provide an ion source device that prevents the charge-up on the bottom plate as described above, thereby making it possible to extract a stable ion beam.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、この発明のイオン源装置は、
前記イオン源の側板と底板とに並列にコイルを接続し、
かつこのコイルのインダクタンスをL1前記整合回路か
ら見たイオン源側の全キャパシタンスをC1前記高周波
電源からの高周波電力の角周波数をωとした場合、 ωL〉1/ωC なる関係を満たすようにしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the ion source device of the present invention includes:
A coil is connected in parallel to a side plate and a bottom plate of the ion source,
The inductance of this coil is L1. The total capacitance on the ion source side as seen from the matching circuit is C1. When the angular frequency of the high-frequency power from the high-frequency power source is ω, the following relationship is satisfied: ωL〉1/ωC It is characterized by

〔作用〕[Effect]

上記構成によれば、上記コイルによってイオン源の側板
と底板との間が直流的にはショートされた状態になるの
で、底板に達する負キャリアは同コイルを経由してアー
ス側へリークされる。その結果、底板のチャージアップ
が防止され、安定なイオンビームの引き出しが可能にな
る。
According to the above configuration, since the side plate and the bottom plate of the ion source are short-circuited in terms of direct current by the coil, negative carriers that reach the bottom plate leak to the ground side via the coil. As a result, charge-up of the bottom plate is prevented, and stable extraction of the ion beam becomes possible.

しかも、上記コイルの誘導リアクタンスωLの方をイオ
ン源側の容量リアクタンス1/ωCよりも大きくしてい
るので、上記コイルを設けても、高周波電源からの高周
波電力をイオン源側に供給するのに特に支障はない。
Moreover, since the inductive reactance ωL of the above coil is larger than the capacitive reactance 1/ωC of the ion source side, even if the above coil is provided, it is difficult to supply high frequency power from the high frequency power supply to the ion source side. There are no particular problems.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係るイオン源装置を示
す概略図である。第2図の従来例と同一または相当する
部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例と
の相違点を主に説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ion source device according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in the conventional example shown in FIG. 2, and the differences from the conventional example will be mainly explained below.

この実施例においては、前述したようなイオン源2の側
板6と底板8との間に並列にコイル40を接続している
In this embodiment, a coil 40 is connected in parallel between the side plate 6 and bottom plate 8 of the ion source 2 as described above.

しかもこのコイル40のインダクタンスをし、前述した
整合回路22から見たイオン源2側の全キャパシタンス
をC、前述した高周波電源30からの高周波電力の角周
波数をω(=2πf、fは例えば13.56MHz)と
した場合、少なくとも ωL〉1/ωC 好ましくは ωL>1/ωC なる関係を満たすようにしている。
In addition, let the inductance of this coil 40 be C, the total capacitance on the ion source 2 side seen from the matching circuit 22 described above be C, and the angular frequency of the high frequency power from the high frequency power source 30 described above be ω (=2πf, where f is, for example, 13. 56 MHz), the following relationship is satisfied: at least ωL>1/ωC, preferably ωL>1/ωC.

上記構成によれば、コイル40によってイオン源2の側
板6と底板8との間が直流的にはショートされた状態に
なるので、イオンビーム20の弓き出しに伴って底板8
に達する前述した負キャリア38は、同コイル40を経
由して例えば矢印へのようなルートでアース側へリーク
される。その結果、底板8のチャージアップが防止され
、安定なイオンビーム20の引き出しが可能になる。
According to the above configuration, the side plate 6 and the bottom plate 8 of the ion source 2 are short-circuited by the coil 40, so that as the ion beam 20 is projected, the bottom plate 8
The above-mentioned negative carrier 38 that reaches , is leaked to the ground side via the same coil 40, for example, along the route shown by the arrow. As a result, charge-up of the bottom plate 8 is prevented, and stable extraction of the ion beam 20 becomes possible.

しかも、上記のようにコイル40の誘導リアクタンスω
Lの方をイオン源2側の容量リアクタンス1/ωCより
も大きくしているので、コイル40を設けても、高周波
電源30からの高周波電力をイオン源2側に供給するの
に特に支障はない。
Moreover, as mentioned above, the inductive reactance ω of the coil 40
Since L is made larger than the capacitive reactance 1/ωC on the ion source 2 side, even if the coil 40 is provided, there is no particular problem in supplying high frequency power from the high frequency power supply 30 to the ion source 2 side. .

この場合、コイル40におけるパワーロスをより少なく
する観点から、前述したようにコイル40における誘導
リアクタンスωLの方を十分に太きくするのが好ましい
In this case, from the viewpoint of further reducing power loss in the coil 40, it is preferable to make the inductive reactance ωL in the coil 40 sufficiently large as described above.

なお、イオン源2の引出し電極系14における上記のよ
うな電極構成は一例であり、それ以外の電極構成も採り
得る。例えば、プラズマ電極15単独で、あるいはそれ
と接地電極17とで引出し電極系14を構成しても良い
Note that the above-described electrode configuration in the extraction electrode system 14 of the ion source 2 is merely an example, and other electrode configurations may also be adopted. For example, the extraction electrode system 14 may be configured by the plasma electrode 15 alone or by the plasma electrode 15 and the ground electrode 17.

(発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、イオン源の底板での負
キャリアによるチャージアップを防止することができる
ので、安定なイオンビームの引き出しが可能になる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to prevent charge-up due to negative carriers on the bottom plate of the ion source, thereby making it possible to extract a stable ion beam.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の一実施例に係るイオン源装置を示
す概略図である。第2図は、従来のイオン源装置の一例
を示す概略図である。 2・・・イオン源、4・・・プラズマソース部、6・・
・側板、8・・・底板、14・・・引出し電極系、20
・・・イオンビーム、22・・・整合回路、30・・・
高周波電源、40・・・コイル。 寸1=1
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ion source device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a conventional ion source device. 2... Ion source, 4... Plasma source section, 6...
・Side plate, 8... Bottom plate, 14... Extraction electrode system, 20
...Ion beam, 22...Matching circuit, 30...
High frequency power supply, 40...coil. Dimension 1=1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)互いに絶縁されかつ放電電極を兼ねる筒状の側板
および底板を用いてプラズマ生成容器を構成していてこ
の中にプラズマを作るプラズマソース部と、このプラズ
マソース部からイオンビームを引き出す引出し電極系と
を有するイオン源の前記側板と底板との間に、高周波電
源から整合回路を介して高周波電力を供給するよう構成
されたイオン源装置において、前記イオン源の側板と底
板とに並列にコイルを接続し、かつこのコイルのインダ
クタンスをL、前記整合回路から見たイオン源側の全キ
ャパシタンスをC、前記高周波電源からの高周波電力の
角周波数をωとした場合、ωL>1/ωC なる関係を満たすようにしたことを特徴とするイオン源
装置。
(1) A plasma generation container is constructed using cylindrical side plates and a bottom plate that are insulated from each other and also serve as discharge electrodes, and there is a plasma source section that generates plasma inside the container, and an extraction electrode that draws out the ion beam from this plasma source section. In the ion source device configured to supply high frequency power from a high frequency power supply between the side plate and the bottom plate of the ion source through a matching circuit, the ion source has a coil connected in parallel to the side plate and the bottom plate of the ion source. and the inductance of this coil is L, the total capacitance on the ion source side seen from the matching circuit is C, and the angular frequency of the high-frequency power from the high-frequency power source is ω, then ωL>1/ωC. An ion source device characterized in that it satisfies the following.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206426A (en) * 1990-11-30 1992-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ion source

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6394546A (en) * 1986-10-09 1988-04-25 Hitachi Ltd Ion source

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