JPH0374034A - Plasma device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ装置に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a plasma device.
（従来の技術）
一般に、プラズマ装置は、所定のガスをプラズマ化し、
このプラズマを利用して所望の処理を行うよう構成され
ているが、このようなプラズマ装置の一つとして、チャ
ンバ内に導入した所定のガスに電子を照射してプラズマ
を発生させるプラズマ装置がある。(Prior art) Generally, a plasma device converts a predetermined gas into plasma,
The device is configured to perform desired processing using this plasma, and one such plasma device is a plasma device that generates plasma by irradiating electrons onto a predetermined gas introduced into a chamber. .
上記プラズマ装置として、電子ビームによって原料ガス
をイオン化し、このプラズマから引き出したイオンを例
えばイオン注入等に用いるプラズマ装置（電子ビーム励
起イオン源）は公知である。As the above-mentioned plasma apparatus, a plasma apparatus (electron beam excitation ion source) that ionizes a source gas with an electron beam and uses ions extracted from the plasma for, for example, ion implantation is known.
すなわち、このような電子ビーム励起イオン源では、放
電用ガス例えばアルゴンガス雰囲気とされた電子生成室
内で放電により第１のプラズマを発生させる。そして、
この電子生成室に設けられた直径例えば１■の円孔から
なる電子引き出し口から、例えば電子引き出し口に対向
する如く間隔例えば３（１＋ｖ程度を設けて配設された
多孔電極により第１のプラズマ中の電子を引き出し、多
孔電極に連設されたイオン生成室内に導入した所定の原
料ガス、例えばＢＦ３にこの電子を照射してイオン（第
２のプラズマ）を発生させる。そして、このイオンをイ
オン生成室に設けたイオン引き出し用スリットから外部
に引き出し、例えばイオン注入等の所望の処理に用いる
。That is, in such an electron beam-excited ion source, a first plasma is generated by discharge in an electron generation chamber in an atmosphere of a discharge gas, for example, argon gas. and,
A first plasma is generated from an electron extraction port, which is a circular hole with a diameter of, for example, 1 inch, provided in the electron generation chamber, by a porous electrode arranged at a distance of, for example, 3 (1+V) so as to face the electron extraction port. The electrons are drawn out and irradiated with the electrons to a predetermined raw material gas, such as BF3, introduced into the ion generation chamber connected to the porous electrode to generate ions (second plasma). The ions are extracted to the outside through an ion extraction slit provided in the generation chamber and used for desired processing such as ion implantation.
このような電子ビーム励起イオン源は、低いイオンエネ
ルギーで高いイオン電流密度を得ることができるという
特徴を有する。Such an electron beam-excited ion source is characterized by being able to obtain a high ion current density with low ion energy.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記説明の電子ビーム励起イオン源等、
従来のプラズマ装置では、プラズマ発生部位の構成部品
がプラズマによりスパッタリングされ、消耗するため、
これらの消耗部品の交換等のメンテナンスを頻繁に実施
しなければならないという問題があった。(Problem to be solved by the invention) However, the electron beam excited ion source described above, etc.
In conventional plasma equipment, the components in the plasma generation area are sputtered and worn out by the plasma.
There is a problem in that maintenance such as replacement of these consumable parts must be performed frequently.
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてプラズマ発生部位の構成部品の消耗を抑
制することができ、消耗部品の交換等のメンテナンス頻
度を従来に較べて低減して効率的な処理を行うことので
きるプラズマ装置を提供しようとするものである。The present invention has been made in response to such conventional circumstances, and can suppress the wear and tear of the components of the plasma generation site compared to the past, and reduce the frequency of maintenance such as replacement of consumable parts compared to the past. The purpose of the present invention is to provide a plasma device that can perform efficient processing.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明は、チャンバ内に導入した所定のガスに
電子を照射してプラズマを発生させるプラズマ装置にお
いて、前記チャンバ内の前記プラズマに対して負電位と
なる領域のうち、前記電子を放出する領域以外を、絶縁
物で被覆したことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides a plasma device that generates plasma by irradiating a predetermined gas introduced into a chamber with electrons, which The device is characterized in that, among the regions having a negative potential, the regions other than the region emitting electrons are covered with an insulator.
（作 用）
上記構成の本発明のプラズマ装置では、プラズマを発生
させるチャンバ内のプラズマに対して負電位となる領域
のうち、電子を放出する領域以外の領域が、絶縁物で被
覆されている。(Function) In the plasma device of the present invention having the above configuration, the region other than the region that emits electrons among the regions that have a negative potential with respect to the plasma in the chamber that generates plasma is covered with an insulating material. .
したがって、プラズマ中のイオンによるスノくツタリン
グを防止することにより、プラズマ発生部位の構成部品
の消耗を抑制することができ、消耗部品の交換等のメン
テナンス頻度を従来に較べて低減して効率的な処理を行
うことができる。Therefore, by preventing scorching caused by ions in the plasma, it is possible to suppress wear and tear on the components of the plasma generation site, and to reduce the frequency of maintenance such as replacing consumable parts compared to conventional methods, resulting in more efficient can be processed.
（実施例）
以下、本発明を電子ビーム励起イオン源に適用した実施
例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to an electron beam excited ion source will be described with reference to the drawings.
電子発生室１は、導電性高融点材料例えばモリブデンか
ら各辺の長さが例えば数センチ程度の矩形容器状に形成
されている。また、この電子発生室１の１側面には、開
口部が設けられており、この開口部を閉塞する如く例え
ばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ等からなる板状の耐熱性絶縁性部材
２が設けられ、電子発生室１が気密に構成されている。The electron generation chamber 1 is formed of a conductive high melting point material such as molybdenum into a rectangular container shape with each side having a length of, for example, several centimeters. Further, an opening is provided on one side of the electron generation chamber 1, and a plate-shaped heat-resistant insulating member 2 made of, for example, Si3N4, BN, etc. is provided so as to close this opening, and the electron generation chamber 1 is Chamber 1 is configured to be airtight.
また、上記絶縁性部材２には、例えばＵ字状に形成され
た高融点材質例えばタングステンからなるフィラメント
３が電子発生室１内に突出する如く設けられている。さ
らに、電子発生室１の上部には、プラズマを生起させ電
子を発生させるためのガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガ
ス等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔４
が設けられており、電子発生室１の下部には、電子発生
室１内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すため
の直径例えば１ｍｍの円孔５ａが設けられている。Further, the insulating member 2 is provided with a U-shaped filament 3 made of a high melting point material such as tungsten and protruding into the electron generating chamber 1. Further, in the upper part of the electron generation chamber 1, a discharge gas introduction hole 4 is provided for introducing a discharge gas such as argon (Ar) gas to generate plasma and generate electrons.
A circular hole 5a having a diameter of, for example, 1 mm is provided in the lower part of the electron generation chamber 1 for extracting electrons from the plasma generated within the electron generation chamber 1.
また、上記電子発生室１の下部には、円孔５ａに連続し
て隘路５ｂを形成する如く、絶縁性部材７が設けられて
おり、円孔５ａと隘路５ｂとによって電子引き出し口５
が構成されている。さらに、絶縁性部材７には、高融点
材質例えばタングステンからなり、多数の透孔８ａを有
する多孔電極８が、電子引き出し口５に対向する如く接
続されている。また、第２図にも示すように、この多孔
電極８の裏面側すなわち、後述するイオン生成室１０側
には、材質例えばボロンナイトライドあるいはシリコン
ナイトライド等からなり、透孔８ａに対応して透孔９ａ
を形成された絶縁性板９が、イオン生成室１０側から見
て、多孔電極８に露出部位が形成されないよう、多孔電
極８の下面全面を覆う如く設けられている。Further, an insulating member 7 is provided at the lower part of the electron generation chamber 1 so as to form a bottleneck 5b continuous with the circular hole 5a.
is configured. Further, a porous electrode 8 made of a high melting point material such as tungsten and having a large number of through holes 8a is connected to the insulating member 7 so as to face the electron extraction port 5. Further, as shown in FIG. 2, the back side of the porous electrode 8, that is, the side of the ion generation chamber 10 described later, is made of a material such as boron nitride or silicon nitride, and is made of a material such as boron nitride or silicon nitride, which corresponds to the through hole 8a. Through hole 9a
An insulating plate 9 formed with the above is provided so as to cover the entire lower surface of the porous electrode 8 so that no exposed portion is formed on the porous electrode 8 when viewed from the ion generation chamber 10 side.
さらに、上記多孔電極８の下部には、イオン生成室１０
が接続されている。このイオン生成室１０は、導電性高
融点材料、例えばモリブデンから容器状に形成されてお
り、その内部は、直径および高さが共に数センチ程度の
円筒形状とされている。そして、イオン生成室１０の底
部には、絶縁性部材１１を介し、このイオン生成室１０
の側壁部とは電気的に隔離された状態（フローティング
状態）で例えば高融点材料の底板１２が固定されており
、電子の照射によりこの底板１２が帯電し、電子を反射
するよう構成されている。なお、例えば底板１２を絶縁
性部材から構成して電子反射面を形成することもできる
。Further, an ion generation chamber 10 is provided below the porous electrode 8.
is connected. The ion generation chamber 10 is formed into a container shape from a conductive high melting point material such as molybdenum, and the inside thereof has a cylindrical shape with both a diameter and a height of about several centimeters. The ion generation chamber 10 is connected to the bottom of the ion generation chamber 10 via an insulating member 11.
A bottom plate 12 made of, for example, a high melting point material is fixed in an electrically isolated state (floating state) from the side wall portion of the bottom plate, and the bottom plate 12 is charged by electron irradiation and is configured to reflect the electrons. . Note that, for example, the bottom plate 12 may be made of an insulating member to form an electron reflecting surface.
また、上記イオン生成室１０の側面には、所望のイオン
を生成するための原料ガス例えばＢＦ３等をこのイオン
生成室１０内に導入するための原料ガス導入口１３が設
けられており、この原料ガス導入口１３に対向する如く
、イオン引き出し用スリット１４が設けられている。Further, a source gas inlet 13 is provided on the side surface of the ion generation chamber 10 for introducing a source gas such as BF3 into the ion generation chamber 10 to generate desired ions. An ion extraction slit 14 is provided so as to face the gas introduction port 13 .
なお、前述した放電用ガス導入孔４および電子引き出し
口５は、電子発生室１の中心からイオン引き出し用スリ
ット１４側に偏心して配設され、イオンを効率良く引き
出せるよう構成されている。The discharge gas introduction hole 4 and the electron extraction port 5 described above are arranged eccentrically from the center of the electron generation chamber 1 toward the ion extraction slit 14, and are configured to efficiently extract ions.
また、フィラメント３は、放電用ガス導入孔４および電
子引き出し口５を結ぶ線上に位置しないよう配設されて
おり、電子引き出し口５から逆流したイオンがフィラメ
ント３に到達しにくくすることにより、この逆流したイ
オンによりフィラメント３がスパッタリングされ、消耗
することを防止するよう構成されている。Further, the filament 3 is arranged so as not to be located on the line connecting the discharge gas introduction hole 4 and the electron extraction port 5, and by making it difficult for ions flowing back from the electron extraction port 5 to reach the filament 3, It is configured to prevent the filament 3 from being sputtered and consumed by the backflowing ions.
上記構成のこの実施例の電子ビーム励起イオン源では、
図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂｚの如く垂
直方向に電子をガイドするための磁場を印加した状態で
、次のようにして所望のイオンを発生させる。In the electron beam excited ion source of this embodiment with the above configuration,
Desired ions are generated in the following manner while applying a magnetic field for guiding electrons in the vertical direction as indicated by an arrow Bz in the figure by a magnetic field generating means (not shown).
すなわち、フィラメント３にフィラメント電圧ｖｒを印
加し通電加熱するとともに、このフィラメント３に対し
て、抵抗Ｒを介して電子発生室１に放電電圧Ｖｄを印加
し、多孔電極８に放電電圧Ｖｄを印加し、多孔電極８と
イオン生成室１０との間に加速電圧Ｖａを印加する。That is, while applying a filament voltage vr to the filament 3 and heating it with electricity, a discharge voltage Vd is applied to the electron generation chamber 1 through a resistor R, and a discharge voltage Vd is applied to the porous electrode 8. , an accelerating voltage Va is applied between the porous electrode 8 and the ion generation chamber 10.
そして、放電用ガス導入孔４から電子発生室１内に、放
電用ガス例えば不活性ガスであるアルゴンガスを導入し
、放電電圧Ｖｄにより放電を生じさせ、プラズマを発生
させる。すると、このプラズマ中の電子は、加速電圧Ｖ
ａにより、電子引き出し口５、多孔電極８の透孔８ａを
通過してイオン生成室１０内に引き出される。Then, a discharge gas such as argon gas, which is an inert gas, is introduced into the electron generation chamber 1 through the discharge gas introduction hole 4, and a discharge is caused by a discharge voltage Vd to generate plasma. Then, the electrons in this plasma are accelerated by the acceleration voltage V
a, the electrons pass through the electron extraction port 5 and the through hole 8a of the porous electrode 8, and are extracted into the ion generation chamber 10.
一方、イオン生成室１０内には、原料ガス導入口１３か
ら予め所定の原料ガス例えばＢＦ、を導入しておき、こ
のイオン生成室１０内を所定圧力例えばｏ、ｏｏｔ〜０
．０２ Ｔｏｒｒの原料ガス雰囲気としておく。On the other hand, a predetermined raw material gas such as BF is introduced in advance into the ion generation chamber 10 from the raw material gas inlet 13, and the interior of the ion generation chamber 10 is maintained at a predetermined pressure such as o,oot~0.
．． The raw material gas atmosphere is set at 0.02 Torr.
したがって、イオン生成室１０内に流入した電子は、加
速電界により加速され、ＢＦ３と衝突し、濃いプラズマ
を発生させる。Therefore, the electrons flowing into the ion generation chamber 10 are accelerated by the accelerating electric field, collide with the BF3, and generate dense plasma.
この時、イオン生成室１０内に形成された上記プラズマ
に対して多孔電極８は負電位となるため、イオン生成室
１０側から見て多孔電極８に露出部があると、プラズマ
中のイオンが多孔電極８に衝突して多孔電極８がスパッ
タリングされるが、この実施例では、多孔電極８のイオ
ン生成室１０側面が絶縁性板９によって被覆されている
ので、多孔電極８がスパッタリングされ消耗することを
防止することができる。したがって、多孔電極８の交換
等消耗に伴なうメンテナンス頻度を従来に較べて大幅に
低減することができ、処理効率の向上を図ることができ
る。上記絶縁性板９としては例えばボロンナイトライド
あるいはシリコンナイトライド等を用いることができる
。スパッタリング防止のための絶縁被覆は絶縁性板９に
限らず絶縁膜により被覆してもよいし、フィルムにより
被覆してもよい。また、この被覆法は、塗布、溶射、吹
き付は等いずれの手段を選択してもよい。At this time, the porous electrode 8 has a negative potential with respect to the plasma formed in the ion generation chamber 10, so if there is an exposed part of the porous electrode 8 when viewed from the ion generation chamber 10 side, the ions in the plasma The porous electrode 8 is sputtered by colliding with the porous electrode 8, but in this embodiment, the side surface of the ion generation chamber 10 of the porous electrode 8 is covered with an insulating plate 9, so the porous electrode 8 is sputtered and consumed. This can be prevented. Therefore, the frequency of maintenance such as replacement of the porous electrode 8 due to wear and tear can be significantly reduced compared to the past, and processing efficiency can be improved. As the insulating plate 9, boron nitride, silicon nitride, or the like can be used, for example. The insulating coating for preventing sputtering is not limited to the insulating plate 9, but may be an insulating film or a film. Further, this coating method may be selected from coating, thermal spraying, spraying, etc.
なお、上記実施例では、イオン生成室ｌｏ内に形成され
るプラズマに対して負電位となる多孔電極８を絶縁性板
９によって被覆した例について説明したが、例えば電子
発生室１内に形成されるプラズマに対して負電位となる
部位であって電子を放出する領域以外、すなわちフィラ
メント３の電子を放出する領域以外の部位例えばステム
部３ａ等を絶縁性部材で被覆し、このステム部３ａの消
耗を防止するよう構成することもできる。In the above embodiment, an example was explained in which the porous electrode 8, which has a negative potential with respect to the plasma formed in the ion generation chamber lo, was covered with an insulating plate 9. A portion of the filament 3 other than the region that emits electrons that has a negative potential with respect to the plasma, such as the stem portion 3a, is covered with an insulating material, and the stem portion 3a is covered with an insulating material. It can also be configured to prevent wear and tear.
また、上記実施例では、本発明を電子ビーム励起イオン
源に適用した例について説明したが、本発明はかかる実
施例に限定されるものではなく、プラズマを利用して所
望の処理を行うプラズマ装置であれば例えばプラズマエ
ツチング装置、プラズマアッシング装置、プラズマＣＶ
Ｄ装置、Ｘ線発生装置等どのようなものにでも適用する
ことができることはもちろんである。Further, in the above embodiments, an example in which the present invention is applied to an electron beam excited ion source has been described, but the present invention is not limited to such embodiments, and is a plasma device that performs desired processing using plasma. For example, plasma etching equipment, plasma ashing equipment, plasma CV
Of course, the present invention can be applied to any device such as a D device or an X-ray generator.
［発明の効果］
上述のように、本発明のプラズマ装置によれば、従来に
較べてプラズマ発生部位の構成部品の消耗を抑制するこ
とができ、消耗部品の交換等のメンテナンス頻度を従来
に較べて低減して効率的な処理を行うことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the plasma device of the present invention, it is possible to suppress the wear and tear of the components of the plasma generation part compared to the conventional method, and the frequency of maintenance such as replacing consumable parts can be reduced compared to the conventional method. It is possible to perform efficient processing by reducing the
第１図は本発明の一実施例の電子ビーム励起イオン源の
構成を示す切り欠き斜視図、第２図は第１図の電子ビー
ム励起イオン源の要部構成を示す図である。
１・・・・・・電子発生室、２・・・・・・絶縁性部材
、３・・・・・・フィラメント、４・・・・・・放電用
ガス導入孔、５・・・・・・電子引き出し口、７・・・
・・・絶縁性部材、８・・・・・・多孔電極、９・・・
・・・絶縁性板、１０・・・・・・イオン生成室、１１
・・・・・・絶縁性部材、１２・・・・・・底板、１３
・・・・・・原料ガス導入口、１４・・・・・・イオン
引き出し用スリット。FIG. 1 is a cutaway perspective view showing the configuration of an electron beam excited ion source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the main part configuration of the electron beam excited ion source of FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electron generation chamber, 2... Insulating member, 3... Filament, 4... Gas introduction hole for discharge, 5...・Electronic drawer, 7...
... Insulating member, 8 ... Porous electrode, 9 ...
... Insulating plate, 10 ... Ion generation chamber, 11
...Insulating member, 12 ... Bottom plate, 13
...... Raw material gas inlet, 14... Slit for extracting ions.
Claims (1)
てプラズマを発生させるプラズマ装置において、 前記チャンバ内の前記プラズマに対して負電位となる領
域のうち、前記電子を放出する領域以外を、絶縁物で被
覆したことを特徴とするプラズマ装置。(1) In a plasma device that generates plasma by irradiating a predetermined gas introduced into a chamber with electrons, a region in the chamber that has a negative potential with respect to the plasma other than the region that emits the electrons is , a plasma device characterized by being coated with an insulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019900018833A KR0148372B1 (en) | 1989-11-20 | 1990-11-20 | Ion source |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP1-132085 | 1989-05-25 | ||
| JP13208589 | 1989-05-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0374034A true JPH0374034A (en) | 1991-03-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5887190A Pending JPH0374034A (en) | 1989-05-25 | 1990-03-09 | Plasma device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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