JPH04359853A

JPH04359853A - イオン源

Info

Publication number: JPH04359853A
Application number: JP3134640A
Authority: JP
Inventors: ▲よし▼田　善一; Zenichi Yoshida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-14

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】本発明は半導体プロセス技術、表
面処理技術等の微細加工に用いるイオン源に関するもの
である。

【従来の技術】以下に従来の大口径イオン源（セイタロ
ー　　マツオ　　アンド　　ヨシオ　　アダチ：ジャパ
ニーズ　　ジャーナル　　オブ　　アプライド　　フィ
ジックス　　２１冊　　第１巻　　１９８２　　第４行
目）（Ｓｅｉｔａｒｏ　Ｍａｔｓｕｏ　ａｎｄ　Ｙｏｓ
ｈｉｏ　Ａｄａｃｈｉ：Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ
．２１，Ｎｏ．１，（１９８２）ｐ．Ｌ４）について説
明する。図４は従来のイオン源の構成図であり、共鳴室
１は、基本的には、真空中での円筒共振モードＴＥ１１
２形状をとっている。その共鳴室１に導波管２から真　
空シールド窓３を通して２．４５ＧＨｚのマイクロ波を
導入する。その共鳴室１内で、２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波に対して、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏ
ｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）条件を満足するように
、８７５Ｇの磁場強度を外部コイル４により印加してい
る。放電ガスとしてアルゴン等をガス導入口５から共鳴
室１内に入れる。共鳴室１の導波管２とは反対側にはプ
ラズマ制御電極６とビーム形成電極７が取り付けられて
いる。以上のように構成されたイオン源について、以下
その動作を説明する。放電ガスとしてアルゴンを用い、
１０−４〜１０−３Ｔｏｒｒの圧力範囲で共鳴室１内に
プラズマを生成する。このとき、ビーム形成電極７に、
プラズマ制御電極６に対して負の電位を印加すると、両
電極の多孔からシャワー状のイオンビーム８が形成され
る。

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造のものでは磁場発生のためにコイルを使用しているた
めに装置が大きくなるという課題があった。また、イオ
ン源全体をアース電位に対して正電位にする必要があり
高電圧を印加するのが困難であった。そこで本発明は、
上記課題に鑑み、終端がドアノブ型の同軸管の開放端に
永久磁石を埋め込むことにより、開放端にプラズマを発
生することができ、また、開放端のみを正電位にするだ
けでよいイオン源の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明のイオン源は、マイクロ波発振器と、一端にマ
イクロ波発振器が設けられた空洞共振器と、前記空洞共
振器のマイクロ波発振器が設けられた側とは逆の端に設
けられ、終端が開口のドアノブ型である同軸管と、前記
同軸管の中心導体は空洞共振器の内部を突き抜けた構造
で、前記同軸管の途中に配されたマイクロ波が通過し真
空封じができるガラス板と、ドアノブ部と排気口が取り
付けられた真空槽と、前記同軸管の外部導体に開けられ
たガス導入口と、前記中心導体の平坦部に電気的に絶縁
された電極と、前記電極の下に埋め込まれた円柱形の永
久磁石と、前記同軸管の外部導体の開口部壁に埋め込ま
れたリング状の永久磁石と、開口部の出口をふたをする
ように外部導体の先端に取り付けられた多孔のプラズマ
制御電極と、プラズマ制御電極の上に電気的に絶縁され
多孔が重なるように取り付けられたビーム形成電極と、
同軸管に対し前記電極とプラズマ制御電極に正の電位が
印加できる手段と、同軸管に対しビーム形成電極に負の
電位が印加できる手段とを備えたイオン源である。

【作用】本発明によれば、ドアノブ型の同軸管を伝搬し
てきたマイクロ波が、ドアノブの開口に放射される。こ
のとき、中心導体とプラズマ制御板とに埋め込まれた磁
極が相反する一対の永久磁石の径を制御板のものを中心
導体のものよりも大きくすることにより、大口径のプラ
ズマを形成することができる。また、中心導体の開口部
に電極を設け、この電極とプラズマ制御板を正電位にす
ることにより、イオン源プラズマがアースに対して正電
位となり、この結果、手軽に大口径で、高エネルギーの
イオンビームを発生させることができる。

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづ
いて説明する。図１において、マグネトロン１１より発
振されたたとえば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は方形空
洞共振器１２へ導かれる。空洞共振器１２の一端には空
洞共振器１２の厚みを１／２から１／３にするための絞
り板１３と可動短絡板１４があり、同軸管１５にマイク
ロ波を導くことができる。同軸管１は、円筒の外部導体
１５ｂと、その中心軸と同心の円柱の中心導体１５ａと
からなっている。中心導体１５ａは方形空洞共振器１２
の内部に挿入されており、先端は空洞共振器１２の裏面
に突き出ている。同軸管の途中からは３０度から４５度
の勾配管になっており、所望の大きさのプラズマ１６が
開放端キャビティ１７に得られる径の同軸管１５′につ
なぎ合わされている。中心導体１５ａ′の平坦部には絶
縁体１８に支持された電極１９が設置されており、電極
１９の下には円柱形の永久磁石２０が埋め込まれている
。また、外部導体１５ｂ′にはガス導入孔２１が設けられ
ている。中心導体１５ａは中空になっており電線２２が
通っている。開放端キャビティ１７の外部導体１５ｂ′
が開放端キャビティ１７を形成している壁面にはリング
永久磁石２３が埋め込まれている。開放端キャビティ１
７の出口には複数の孔が開いたプラズマ制御電極２４が
、外部導体１５ｂ′の先端に碍子２５により電気的に絶
縁されて取り付けてある。また、プラズマ制御電極２４
の上にはプラズマ制御電極２４の多孔と重なるように孔
が開けられたビーム形成電極２６が絶縁碍子２７を介し
て取り付けられている。中心導体１５ａと外部導体１５
ｂとの間には真空封じができるガラス板２８が勾配部の
根元に取付けられている。外部導体１５ｂ′の周囲には
フランジ２９が設置されており、真空封じができる絶縁
リング３０を介して、真空チャンバー３１に取付けられ
ている。チャンバー３１には排気口３２が付けてある。このような構造において、マグネトロン１１より発振さ
れた２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、たとえば１０９ｍ
ｍ×５４．５ｍｍの方形空洞共振器１２を伝搬して、可
動短絡板１４の位置を変化させてインピーダンスを変化
させることにより、たとえば内径１８ｍｍ、外径４２ｍ
ｍの同軸管１５に導入され、ガラス板２８を通過して、
たとえば径１００ｍｍの開放端キャビティ１７に放射さ
れる。このときガス導入口２１からアルゴンガス等を導
入して、開放端キャビティ１９内のガス圧力を２×１０
−２Ｔｏｒｒにすると放電が開始され、プラズマ１６が
生成される。また、可動短絡板１４の位置を適当に変化
させて、マイクロ波の反射波が最小になるようにする。このとき、中心導体１５ａ′の永久磁石２０の径をたと
えば４８ｍｍとする。また、外部導体１５ｂ′のリング
永久磁石２３の内径をたとえば１１０ｍｍとし、永久磁
石２０の電極１９側の磁極と永久磁石２３の内側の磁極
が相反するようにし、磁極中央付近での磁界を例えば８
７５ガウスにすると、マイクロ波ＥＣＲ放電が起こり、
１０−４Ｔｏｒｒ台でも高密度のアルゴンプラズマ１６
を生成することができる。そして、電極１９とプラズマ
制御電極２４に電源３３から、たとえば、＋２００Ｖを
印加する。また、ビーム形成電極２６に電源３４から、
たとえば、−１，０００Ｖを印加すると、イオンビーム
３５が形成される。

【発明の効果】本発明のイオン源によれば、中心導体と
外部導体とに埋め込まれた永久磁石で開放端に閉じ込め
られたプラズマに正電位を印加することにより、小型（
外径１８０ｍｍ）でも大口径（外径１４０ｍｍ）のプラ
ズマを成形することができる。また、このプラズマから
イオンをビーム（外径１２０ｍｍ、電流密度２ｍＡ／ｃ
ｍ２）として引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のイオン源の断面図

【図
２】従来のイオン源の構成図

【符号の説明】

１１　　マグネトロン１１１２　　方形空洞共振器１３　　絞り板１４　　可動短絡板１５　　同軸管１６　　プラズマ１７　　開放端キャビティ１８　　絶縁体１９　　電極２０　　永久磁石２１　　ガス導入孔２２　　電線２３　　リング永久磁石２４　　プラズマ制御電極２６　　ビーム形成電極２８　　ガラス板３１　　真空チャンバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　マイクロ波発振器と、一端にマイクロ
波発振器が設けられた空洞共振器と、前記空洞共振器の
マイクロ波発振器が設けられた側とは逆の端に設けられ
、終端が開口のドアノブ型である同軸管と、前記同軸管
の中心導体は空洞共振器の内部を突抜けた構造で、前記
同軸管の途中に配されたマイクロ波が通過し真空封じが
できるガラス板と、ドアノブ部と排気口が取り付けられ
た真空槽と、前記同軸管の外部導体に開けられたガス導
入口と、前記中心導体の平坦部に電気的に絶縁された電
極と、前記電極の下に埋め込まれた円柱形の永久磁石と
、前記同軸管の外部導体の開口部壁に埋め込まれたリン
グ状の永久磁石と、開口部の出口をふたをするように外
部導体の先端に取り付けられた多孔プラズマ制御電極と
、プラズマ制御電極の上に電気的に絶縁され多孔が重な
るように取り付けられたビーム形成電極と、同軸管に対
し前記電極とプラズマ制御電極に正の電位が印加できる
手段と、同軸管に対しビーム形成電極に負の電位が印加
できる手段とを備えたイオン源。
【請求項２】　　空洞共振器は可動短絡板を有する請求
項１記載のイオン源。
【請求項３】　　同軸管はドアノブの根元が勾配管にな
っている請求項１記載のイオン源。
【請求項４】　　リング永久磁石の内周と外周が着磁さ
れており内周の磁極と円柱状の永久磁石のリング永久磁
石に対向する面の磁極とが相反する請求項１記載のイオ
ン源。
【請求項５】　　マイクロ波は２．４５ＧＨｚである請
求項１記載のイオン源。
【請求項６】　　中心導体は空洞でその中に送電線と冷
却パイプが通してある請求項１記載のイオン源。