JPH03283246A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPH03283246A JPH03283246A JP2082358A JP8235890A JPH03283246A JP H03283246 A JPH03283246 A JP H03283246A JP 2082358 A JP2082358 A JP 2082358A JP 8235890 A JP8235890 A JP 8235890A JP H03283246 A JPH03283246 A JP H03283246A
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- Japan
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- plasma
- magnetic field
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- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 24
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005405 multipole Effects 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
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。
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）
この発明はイオン源に関するものであって、特に、電子
サイクトロン共鳴イオン源（以下、ＥＣＲイオン源とい
う）に係るものである。
サイクトロン共鳴イオン源（以下、ＥＣＲイオン源とい
う）に係るものである。
（従来の技術）
従来のイオン源、特にＥＣＲイオン源は第４図に示され
ている。同図において、マイクロ波発生器の導波管１内
のマイクロ波はプラズマ室２の背部より導入されるよう
になっている。プラズマ室２の外周には電磁石３が配置
され、その電磁石３による磁場がプラズマ室２の軸方向
に形成されている。プラズマ室２の開口部の前方にはイ
オンクき出し電極４が配置されている。プラズマ室２は
その開口部側にプロセス室５が連通され、そのプロセス
室５内には試料６が配置されている。なお、図中、７は
プラズマ室２内にガスを導入するガス導入管７である。
ている。同図において、マイクロ波発生器の導波管１内
のマイクロ波はプラズマ室２の背部より導入されるよう
になっている。プラズマ室２の外周には電磁石３が配置
され、その電磁石３による磁場がプラズマ室２の軸方向
に形成されている。プラズマ室２の開口部の前方にはイ
オンクき出し電極４が配置されている。プラズマ室２は
その開口部側にプロセス室５が連通され、そのプロセス
室５内には試料６が配置されている。なお、図中、７は
プラズマ室２内にガスを導入するガス導入管７である。
したがって、上記のようなＥＣＲイオン源においては、
ガス導入管７よりプラズマ室２内にガスを導入している
ときに、マイクロ波発生器の導波管１よりプラズマ室２
内に導入されるマイクロ波によってガスが解離または電
離して、プラズマが発生するようになる。しかし、その
とき、プラズマには電磁石３による磁場が作用している
ため、電子はサイクトロン運動を起こしている。そして
、電子のサイクトロン周波数とマイクロ波の周波数とが
一致すると、電子のサイクトロン運動とマイクロ波の共
鳴とが起こり、高密度のプラズマが得られるようになる
。この高密度のプラズマ中のイオンは引き出し電極４に
よって引き出され、プロセス室２内の試料６に照射され
るようになる。
ガス導入管７よりプラズマ室２内にガスを導入している
ときに、マイクロ波発生器の導波管１よりプラズマ室２
内に導入されるマイクロ波によってガスが解離または電
離して、プラズマが発生するようになる。しかし、その
とき、プラズマには電磁石３による磁場が作用している
ため、電子はサイクトロン運動を起こしている。そして
、電子のサイクトロン周波数とマイクロ波の周波数とが
一致すると、電子のサイクトロン運動とマイクロ波の共
鳴とが起こり、高密度のプラズマが得られるようになる
。この高密度のプラズマ中のイオンは引き出し電極４に
よって引き出され、プロセス室２内の試料６に照射され
るようになる。
（発明が解決しようとする課題）
従来のイオン源は、上記のように磁石３による磁場がプ
ラズマ室２の軸方向に形成されているため、その磁場は
引き出し電極４の近傍および試料６の近傍に存在するよ
うになる。そのため、磁場の不均一性によりプラズマ密
度の一様性が十分に得られなくなる問題が起きた。この
ようにプラズマ密度の一様性が得られないため、液晶デ
イスプレィの発達や半導体プロセスのウェハの大口径化
によって、大面積の試料にイオンを照射しようとすると
きには、プラズマ源を大面積化し、中央部の割合均一性
が得られる部分のみ使用しなければならなくなった。し
かし、プラズマ源を大面積化したとしても、ウェハ付近
で磁場が存在する以上、この磁場影響によりプラズマの
不均一性が生じ、使用不可能になる問題が起きた。
ラズマ室２の軸方向に形成されているため、その磁場は
引き出し電極４の近傍および試料６の近傍に存在するよ
うになる。そのため、磁場の不均一性によりプラズマ密
度の一様性が十分に得られなくなる問題が起きた。この
ようにプラズマ密度の一様性が得られないため、液晶デ
イスプレィの発達や半導体プロセスのウェハの大口径化
によって、大面積の試料にイオンを照射しようとすると
きには、プラズマ源を大面積化し、中央部の割合均一性
が得られる部分のみ使用しなければならなくなった。し
かし、プラズマ源を大面積化したとしても、ウェハ付近
で磁場が存在する以上、この磁場影響によりプラズマの
不均一性が生じ、使用不可能になる問題が起きた。
この発明の目的は、従来の問題を解決して、大面積であ
って、しかも密度の十分に濃い一様なプラズマを発生し
得るイオン源を提供することにある。
って、しかも密度の十分に濃い一様なプラズマを発生し
得るイオン源を提供することにある。
（発明が解決しようとする課題）
上記目的を達成するために、この発明のイオン源は、軸
方向に磁場をもつ、かつ外周に多極磁場をもつ断面積の
小さい室と、外周に多極磁場のみをもつ断面積の大きい
室とを連通して形成してプラズマ室の上記断面積の大き
い室の開口部に磁束吸収体を設けるとともに、上記断面
積の大きい室の開口部近傍に引き出し電極を配置し、引
き出し電極近傍の磁場を０もしくは０近傍にしたことを
特徴とするものである。なお、磁束吸収体は透磁率の大
きい物質を配置するか、あるには軸方向の磁場を消すた
めに逆方向に電流を流す薄いコイルを置いてもよい。
方向に磁場をもつ、かつ外周に多極磁場をもつ断面積の
小さい室と、外周に多極磁場のみをもつ断面積の大きい
室とを連通して形成してプラズマ室の上記断面積の大き
い室の開口部に磁束吸収体を設けるとともに、上記断面
積の大きい室の開口部近傍に引き出し電極を配置し、引
き出し電極近傍の磁場を０もしくは０近傍にしたことを
特徴とするものである。なお、磁束吸収体は透磁率の大
きい物質を配置するか、あるには軸方向の磁場を消すた
めに逆方向に電流を流す薄いコイルを置いてもよい。
（作用）
この発明においては、プラズマ室の断面の小さい室で発
生した高密度プラズマは断面積の大きい室におて一様に
広がり、引き出し電極によってプラズマ中のイオンが引
き出されるようになる。このとき、引き出し電極近傍の
磁場は０もしくは０近傍になっているので、プラズマ密
度の一様性は十分に得られている。
生した高密度プラズマは断面積の大きい室におて一様に
広がり、引き出し電極によってプラズマ中のイオンが引
き出されるようになる。このとき、引き出し電極近傍の
磁場は０もしくは０近傍になっているので、プラズマ密
度の一様性は十分に得られている。
（実施例）
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図はこの発明の実施例のＥＣＲイオン源を示してお
り、同図において、プラズマ室１１は断面積の小さい室
１１ａと断面積の大きい室１１ｂとを連通して形成され
ている。断面積の小さい室１１ａの背後にはマイクロ波
発生器の導波管ｌが接続され、導波管ｌ内のマイクロ波
が断面積の小さい室１１ａ内に導入されるようになって
いる。
り、同図において、プラズマ室１１は断面積の小さい室
１１ａと断面積の大きい室１１ｂとを連通して形成され
ている。断面積の小さい室１１ａの背後にはマイクロ波
発生器の導波管ｌが接続され、導波管ｌ内のマイクロ波
が断面積の小さい室１１ａ内に導入されるようになって
いる。
プラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａの外周には電
磁石３が配置され、その電磁石３による磁場が断面積の
小さい室１１ａの軸方向に形成されている。電磁石３と
断面積の小さい室１１ａとの間、および断面積の大きい
室１１ｂの外周には永久磁石３′がその磁極が交互に反
転するように並べられ、パケット型磁場が形成されてい
る。第２図は電磁石３と断面積の小さい室１１ａとの間
に並べられた永久磁石３′の配置を示している。このよ
うにして電磁石３と永久磁石３°の組み合わせにより、
プラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにおいて電子
サイクトロン共鳴が起こり、高密度のプラズマが発生す
るようになる。プラズマ室１１の断面積の大きい室１１
ｂの開口部の前方にはイオン引き出し電極４が配置され
ている。そして、プラズマ室１１の断面積の小さい室１
１ａと断面積の大きい室１１ｂとの接合部には磁束吸収
体１２が設けられ、また、プラズマ室１１の断面積の大
きい室１１ｂの開口部の内部側にも磁束吸収体１３が配
置され、引き出し電極４近傍の磁場が０もしくは０近傍
になっている。したがって、プラズマ室１１の断面積の
小さい室１１ａで発生した高密度のプラズマは磁束吸収
体１３によって作られた軸方向発散磁界および密度拡散
により断面積の大きい室１１ｂ中に一様に拡散して、断
面積の大きい一様なプラズマをえようとするものである
。断面積の大きい室１１ｂの外周に配置された永久磁石
３°のパケット磁場による最小磁場配位が一様性を保証
する。なお、プラズマ室１１の断面積の大きい室１１ｂ
より引き出し電極４によって引き出されるイオンは試料
（図示せず）に照射されるようになっている。図中、７
はプラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにガスを導
入するガス導入管７である。
磁石３が配置され、その電磁石３による磁場が断面積の
小さい室１１ａの軸方向に形成されている。電磁石３と
断面積の小さい室１１ａとの間、および断面積の大きい
室１１ｂの外周には永久磁石３′がその磁極が交互に反
転するように並べられ、パケット型磁場が形成されてい
る。第２図は電磁石３と断面積の小さい室１１ａとの間
に並べられた永久磁石３′の配置を示している。このよ
うにして電磁石３と永久磁石３°の組み合わせにより、
プラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにおいて電子
サイクトロン共鳴が起こり、高密度のプラズマが発生す
るようになる。プラズマ室１１の断面積の大きい室１１
ｂの開口部の前方にはイオン引き出し電極４が配置され
ている。そして、プラズマ室１１の断面積の小さい室１
１ａと断面積の大きい室１１ｂとの接合部には磁束吸収
体１２が設けられ、また、プラズマ室１１の断面積の大
きい室１１ｂの開口部の内部側にも磁束吸収体１３が配
置され、引き出し電極４近傍の磁場が０もしくは０近傍
になっている。したがって、プラズマ室１１の断面積の
小さい室１１ａで発生した高密度のプラズマは磁束吸収
体１３によって作られた軸方向発散磁界および密度拡散
により断面積の大きい室１１ｂ中に一様に拡散して、断
面積の大きい一様なプラズマをえようとするものである
。断面積の大きい室１１ｂの外周に配置された永久磁石
３°のパケット磁場による最小磁場配位が一様性を保証
する。なお、プラズマ室１１の断面積の大きい室１１ｂ
より引き出し電極４によって引き出されるイオンは試料
（図示せず）に照射されるようになっている。図中、７
はプラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにガスを導
入するガス導入管７である。
したがって、上記のようなＥＣＲイオン源においては、
従来と同様に磁場の作用によりプラズマ密度の高いプラ
ズマがプラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにおい
て得られる。そして、その密度の高いプラズマは断面積
の大きい室１１ｂにおいて一様に広がり、引き出し電極
４によってプラズマ中のイオンが引き出されるようにな
る。このとき、引き出し電極４近傍の磁場は磁束吸収体
１３によって吸収されるため、その磁場は０もしくは０
近傍になっているので、プラズマ密度の一様性は十分に
得られている。
従来と同様に磁場の作用によりプラズマ密度の高いプラ
ズマがプラズマ室１１の断面積の小さい室１１ａにおい
て得られる。そして、その密度の高いプラズマは断面積
の大きい室１１ｂにおいて一様に広がり、引き出し電極
４によってプラズマ中のイオンが引き出されるようにな
る。このとき、引き出し電極４近傍の磁場は磁束吸収体
１３によって吸収されるため、その磁場は０もしくは０
近傍になっているので、プラズマ密度の一様性は十分に
得られている。
ところで、上記実施例はＥＣＲイオン源の場合であるが
、この代わりに第２図に示すようなホローカソードイオ
ン源１４を使用してもよい。また、熱陰極等のイオン源
を使用してもよい。更に磁束吸収体１３の代わりに、電
磁石３や永久磁石３゜の磁場と逆向きの磁場を発生する
磁場発生コイルを配置してもよい。
、この代わりに第２図に示すようなホローカソードイオ
ン源１４を使用してもよい。また、熱陰極等のイオン源
を使用してもよい。更に磁束吸収体１３の代わりに、電
磁石３や永久磁石３゜の磁場と逆向きの磁場を発生する
磁場発生コイルを配置してもよい。
（発明の効果）
この発明によれば、上記のように軸方向に磁場をもち、
かつ外周に多極磁場をもつ断面積の小さい室と、外周に
多極磁場のみをもつ断面積の大きい室とを連通してプラ
ズマ室を形成しているので、断面積の小さい室で発生し
た高密度プラズマは断面積の大きい室において一様に拡
がるようになる。
かつ外周に多極磁場をもつ断面積の小さい室と、外周に
多極磁場のみをもつ断面積の大きい室とを連通してプラ
ズマ室を形成しているので、断面積の小さい室で発生し
た高密度プラズマは断面積の大きい室において一様に拡
がるようになる。
更に、プラズマ室の断面積の大きい室の開口部に磁束吸
収体を設けているので、引き出し電極近傍の磁場が磁束
吸収体によって吸収され、その磁場が０もしくは０近傍
になって、プラズマ密度の一様性が十分に得られるよう
になる。
収体を設けているので、引き出し電極近傍の磁場が磁束
吸収体によって吸収され、その磁場が０もしくは０近傍
になって、プラズマ密度の一様性が十分に得られるよう
になる。
第１図はこの発明の実施例のイオン源を示す説明図、第
２図は第１図のＩ−Ｉ線で切断した断面図、第３図はこ
の発明のその他の実施例のイオン源を示す説明図である
。第４図は従来のイオン源を示す説明図である。 図中、 ４・・・・・・引き出し電極 １１・・・・・プラズマ室 １１ａ・・・・断面積の小さい室 １１ｂ・・・・断面積の大きい室 １２・・・・・磁束吸収体 １３・・・・・磁束吸収体
２図は第１図のＩ−Ｉ線で切断した断面図、第３図はこ
の発明のその他の実施例のイオン源を示す説明図である
。第４図は従来のイオン源を示す説明図である。 図中、 ４・・・・・・引き出し電極 １１・・・・・プラズマ室 １１ａ・・・・断面積の小さい室 １１ｂ・・・・断面積の大きい室 １２・・・・・磁束吸収体 １３・・・・・磁束吸収体
Claims (1)
- １、軸方向に磁場をもつ、かつ外周に多極磁場をもつ断
面積の小さい室と、外周に多極磁場のみをもつ断面積の
大きい室とを連通して形成してプラズマ室の上記断面積
の大きい室の開口部に磁束吸収体を設けるとともに、上
記断面積の大きい室の開口部近傍に引き出し電極を配置
し、引き出し電極近傍の磁場を０もしくは０近傍にした
ことを特徴とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02082358A JP3086690B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02082358A JP3086690B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283246A true JPH03283246A (ja) | 1991-12-13 |
| JP3086690B2 JP3086690B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=13772359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02082358A Expired - Lifetime JP3086690B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086690B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059415A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プラズマイオン源装置 |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP02082358A patent/JP3086690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059415A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プラズマイオン源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3086690B2 (ja) | 2000-09-11 |
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Legal Events
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