JPH04504025A

JPH04504025A - イオン銃

Info

Publication number: JPH04504025A
Application number: JP2504251A
Authority: JP
Inventors: デイヴィス，マーヴィン，ホワード; プラウドフット，ギャリー; ベイリス，キース，ホワード
Original assignee: ノルディコ・リミテッド; ユナイテッド・キングダム・アトミック・エナジー・オーソリティ
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1992-07-16
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: DE69019741D1; US5198718A; DE69019741T2; EP0462165B1; EP0462165A1; WO1990010945A1; JP2648235B2; GB8905073D0

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】イオン銃本発明は、イオンビーム処理装置において用いられるイオン銃、及び同様のイオン銃が組み込まれているイオンビーム処理装置、及びイオンビーム中和器に関する。

従来、幅広ビームイオン源を用いてスパッタ蒸着、スパッタエツチング、又はスパッタミリングのいずれかにより物体の表面加工を行う為、様々な提案が行われてきた。そのような幅広ビームイオン源は、多孔イオン光学゛を利用しており、その典型的な直径の範囲は、約２５から約５００１■までである。

典型的なイオンビーム源（又はイオン銃）においては、加熱されたカソードとアノードとを備えた低圧放電チャンバへガス又は蒸気を入れることによりプラズマが生成される。前記チャンバは、プラズマから電子を取り除き、過剰となった正に荷電したイオンを単数又は複数の遮へいグリッドを介し、放電チャンバより低圧となるように排気されたターゲットチャンバへ通過させる為に用いられる。イオンは２　放電チャンバ内において電子衝突電離により形成され、不規則熱運動によりイオン銃のボディ内を移動する。プラズマは、このようにして、それが接触するいかなる表面の電位よりも高い正のプラズマ電位を呈する。この装置は、グリッドを種々に配置して泪いることができ、その電位は個々に制御される。マルチグリ゛ツドシステムにおいては、イオンが衝突するｊｌｌのグリッドが通常は正にバイアスされ、一方、ｊ１２のグリッドが負にバイアスされている。イオン源から出てくるイオンを減速させて、はぼ均一なエネルギーを有するイオンの規準ビームを供給する為に別のグリッドを用いることも出来る。高い電流動作を呈し、１５００ボルトまでの範囲内のイオンエネルギーを出射するイオン銃は、一般的な様式のものとして、薄膜技術において広い用途を有するものである。イオンスパッタリングを行う場合、ターゲットはイオンビームが通常は斜めの角度で衝突可能なようにターゲットチャンバ内に配置され、スパッタ材料が付着されるべき基板が、スパッタ材料が衝突することが出来る位置に配置されている。スパッタエツチング又はスパッタミリングが行われる場合、基板はイオンビームの経路上に配置される。

よって、典型的なイオン銃においては、多孔抽出グリッドアセンブリに到着したイオンは正にバイアスされたグリッドに最初に出会う。

そのグリッドと結合されたものがプラズマシースである。このシースな横切り、プラズマとグリッドとの間の電位差が降下する。この加速電位は、シース領域内のイオンを第１のグリッドへ引き寄せる。この第１のグリッド内の孔を通って移動し、第１の正にバイアスされたグリッドとｊ１２の負にバイアスされたグリッドとの間の空間へ入った如何なるイオンも、強電場において強く加速される。イオンが第２のグリッドの孔を通過して、接地されたターゲットへ飛んで行く場合、イオンは減速領域を通って移動する。イオンは次いで接地されたターゲットへ到着し、その際、イオンは第１の正にバイアスされたグリッドの電位差にシース電位を加えた電位と等しいエネルギーを有する。

しかしながら、このような従来のイオンビーム源は不活性ガスを用いて十分に動作するが、酸素、フッ素、塩素等の反応性ガスがプラズマを発生させる為に用いられる不活性ガスに追加され、又は置き換えられた場合には、カソードの寿命が甚だしくＩ限されてしまう、この為、このようなイオンビーム源を反応性ガスと共に用いることは不十分である。

幅広ビームイオン源の論評雑誌が出版され、即ち、　「スパッタリングに用いられる幅広ビームイオン源の技術と応用、３１１部、イオン源技術Ｊ　（１９８２年、９月／１０月、２１　（３）　、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、、Ｈ，Ｒ。

カウフマン（Ｋａｕｆｍａｎ）、Ｊ、Ｊ、クオモ（Ｃｕｏｍｏ）、Ｊ、　Ｍ、Ｅ、　Ａ−パー（Ｈａｒｐｅｒ）著）の７２５頁から７３６頁までがそうである。

この論評雑誌の３１２部は、Ｕち、同紙においてその１１部に続いてすぐに出版された［第２部、応用Ｊ　（Ｊ、　Ｍ、Ｅ、ハーバ−１Ｊ、Ｊ、クオモ、Ｈ，Ｒ，カウフマン著）の７２５頁から７３６頁までである。同著者は更に、　「幅広ビームイオン源技術における進歩及び応用」という論文を同紙の７６４頁から７６７頁へ同時に発行した。ハロルド　Ｒ，カウフマンからのより最近の報告は、　［＠広ビームイオン源・現在の状態と更なる方向Ｊ　（１９８ｆｔ年、５月／６月、Ａ４（３）、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、）という表題の下において７６４頁から７７１頁に発行された。

イオンビームを生成する為に容量結合された高周波放電プラズマを使用するということが、Ｃ，リジュン（Ｌｅｊｅｃ＋ｒ＋ｅ）らにより「幅広及び反応性イオンビームの為の高周波多極プラズマ」　（第３６巻、ＩＩ　１１／１２号（１９８部３年）、Ｖａｃｕｕｍ）という雑誌の８３７頁から８４０頁、及び欧州特許公開第０２００６５１号において提案された。

プラズマに対向してＮ極とＳ極とが交互に配列された磁石を備えた多極配列を用いて磁場による閉じ込めを用いた。高周波幅広ビームイオン源の他の形態が、Ｒ，ラシー（Ｌｏｓｓｙ）及びＪ、イングマン（Ｅｎｇ−ｅ醜ａｎｎ）により「反応スパッタリングの為の高周波幅広ビームイオン源」（箪３Ｂ春、第１１／１２号（１９８８年）、Ｖａｃｕｕｍ）という雑誌の９７３頁から９７６頁、及び［反応性幅広ビーム高周波イオン源の特性Ｊ　（１９８８年、１月／２月、Ｂ６（１）、Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ、）という雑誌の２８４頁から２８７頁において提案された。

高周波励振手段によるプラズマ生成は、電子が高周波場に反応可能なこと、及び慣性が比較的高い為、イオンが高周波場に反応不能なことに依存する。結果として、電子が気体分子からはぎ取られる。その電子は次いで、プラズマに対向して交互に配列されたＮ極及びＳ極に−より形成される磁場による閉じ込めカスプによって捉えられるようになり、プラズマ生成チャンバの中央部分に正に帯電されたプラズマを残す、高周波容量的励起を包含している従来の構成は、２００Ｖ〜３００Ｖ程度の高いプラズマ電位を生じさせる為、イオンは、第１のグリッドへ向かって非常に速く加速され、第１のグリッドへ高いエネルギーで衝突し、これにより第１のグリッドを加熱し、グリッド材料のスパッタリングをひき起こし易くなり、スパッタリングが発生した場合には、導き出されるイオンビームの汚染が生じる。

異なる構成のイオンビーム源として、ガス物質をプラズマ状態へ励起させる為、及び分子状イオンよりも原子状イオンを生成する為に、誘導結合された高周波電源が用いられるものが、英国特許公開ｊｌ　−２１８２３６５号に説明されている。この構成においては、鐘形を有する水晶チャンバが、高周波電源と、コイル手段によりこの高周波電源から絶縁されているＩＩ２の電源との両者に接続されたコイルにより取り囲まれており、このコイルは、チャンバの壁の大部分の領域に定常ソレノイド磁場を供給するように構成されている。金属板が、イオン源により生成されるイオンの為の出口孔を除き、鐘の開放端部を閉鎖しており、抽出電極として機能する。使用に当たり、チャンバの壁は約６００℃の温度に達し得る。このイオン源は、約２１４Ｈｚの周波数で合理的に十分に動作するが、より高い周波数、即ち、より商業的に望ましい１３．５６ＭＨｚ、又はその倍数等の周波数では使用不能である。

異なる形態のイオン源として、プラズマが生成されるべきチャンバを取り囲むソレノイドコイルを用いたものが、英国特許公開第２１８０６８６号に説明されている。

全てのイオン源から抽出されたイオンビームは自然に空間電荷により中和されるが、絶縁ターゲットにおける電流中和は確実ではない。

このため、イオンビーム生成においては、常に存在する熱電子とは別に、適度に加速された余剰電子を供給して、絶縁ターゲットへ必要な電子流を供給して電流中和を提供する事が望ましい。このようにし、て、ターゲット又は基板上の電荷の発達が妨げられる。多数の中和器が提案されてきた。典型的な中和器は、水銀の蒸気（空間推進の為）とアルゴン（他の用途の為）との何れかが注入された中空カソード放電を用いて、電子源として機能するプラズマブリッジを形成する。

このプラズマブリッジは、一般に約１０００℃で動作する熱タングステンの先端にあけられた小径の開口部を介して中空カソードから放出する。異なる構成の中和ｌとして、プラズマ生成ガスとしてアルゴンを用い、やはり熱カソードを用いてプラズマを生成するものが、　［プラズマブリッジ中和器としての静電反射プラズマ源」　（第３６巻、第１１／１２号（１９８６年）、Ｊ、真空科学技術社１、Ｃ，リジュン、Ｊ、Ｐ、グランチャンプ（Ｇｒａｎｄｃｈａｍｐ）、０．ケシ−（Ｋｅｓｓｉ）著）という表題の雑誌の８５７頁から８６０頁において提案されている。中和器の使用についての更なる説明は、上記説明にて４泪した他の論文にて理解されるであろう。

従来の構成の中和器を使用する場合の欠点は、この装置が熱カソードを用いてプラズマを生成する為に、プラズマを生成するものとして不活性ガス又は蒸気を用いる必要があるという事である０反応性ガスの使用を含む成る用途にとっては、アルゴン等の不活性プラズマ生成ガスを導入することは欠点であろう、しかしながら、熱カソードを備えた中和器に反応性ガスが供給されている場合、この中和器は直にそのカソードが破壊されるという結果になるであろう。

従来の高周波励振イオン銃においては、プラズマは磁気閉じ込めチャンバ内にて生成される。イオン銃の最適動作の為には、イオンが加速されるプラズマが、高密度からなり、可能な限り均一であり、可能な限り低電位であるということが重要である。しかしながら、これらの狙いは従来の構成のものでは十分に満足させることは出来ない。

イオンが加速グリッドにより加速されるプラズマが、約ｓｏｏ　ｖ以下の低い電位であり、動作時に加速グリッドへの損傷の危険性を最小限にするために低電位（即ち、約５００ｖ以下）において達成されるイオンビーム内において２〜５■ Ａｌａｌ１２のオーダーの高電流密度を許可するような均一密度を有するようなイオン銃を提供する事が望ましい。

１３．５６ＭＨｚ、又はその倍数の周波数等、市販用の条件に合った高周波を用いてプラズマが効率よく生成され、結果として生成されるプラズマが、高密度、密度の十分な均一性、及び比較的低いプラズマ電位という望ましい性質を有するイオン銃を提供する事が更に望ましい。

プラズマを生成するために熱カソードを用いず、これにより、反応性ガスを供給可能としたイオンビーム中和器を提供する事が更に望ましい。

よりて、本発明は、上述の狙いが十分に達成されるような様式で動作可能なイオン銃を提供しようとするものである。

本発明は更に、反応性ガスを安全に利用する事が出来るイオンビーム中和器の新規構成を提供しようとするものである。

本発明によれば、（ａ）Ｉｌｌの端部と第２の端部とを有する排気可能チャンバを定める壁手段と。

前記排出可能チャンバの第１の端部を横切って延びる誘電性部材とよりなるプラズマチャンバと、（ｂ）チャンバへのプラズマ生成ガスの注入を許容するガス注入口手段と、（Ｃ）イオン銃の使用時にプラズマチャンバ内のガスにおいてプラズマを誘導的に発生させる、誘電性部材と組み合わされた高周波放射手段と、（ｄ）正の電圧源へ接続する為に配置された第１のグリッドと、負の電圧源へ接続する為に配置された第２のグリッドとを含み、これらにより、第２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するようにイオンを加速させるための加速場を生成し、プラズマチャンバ内のプラズマからイオンを抽出する制御グリッド構造物とよりなるイオンビーム生成層のイオン銃が提供される。

本発明は更に、（１）真空チャンバと、（３）イオンビーム内へ電子を出射するために配置されたイオンビーム中和器と、（４）イオンビームの経路内のターゲット又は基板のための支持手段とよりなり、前記イオン銃が。

（ａ）１１の端部と第２の端部とを有する排出可能チャンバを定める壁手段と。

前記排出可能チャンバの第１の端部を横切って延びる誘電性部材とよりなるプラズマチャンバと、（ｂ）プラズマチャンバへのプラズマ生成ガスの注入を許容するガス注入口手段と。

（Ｃ）イオン銃の使用時にプラズマチャンバ内のガスにおいてプラズマを誘導的に発生させる、誘電性部材と組み合わされた高周波放射手段と。

（ｄ）正の電圧源へ接続する為に配置されたＩｌｌのグリッドと、負の電圧源へ接続する為に配置された第２のグリッドとを含み、これらにより、第２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するようにイオンを加速させるための加速場を生成し、プラズマチャンバ内のプラズマからイオンを抽出する制御グリッド構造物とを含むイオンビーム生成装置を提供する。

本発明のイオン銃においては、プラズマチャンバ内にてプラズマを生成するために誘導高周波結合が用いられている。その結果として生成されたプラズマは一般に、プラズマチャンバの電位又はその内部表面の最高電位よりも数十ボルト以上に高くなることがないプラズマ電位を呈する。これは、プラズマを生成するために容量高周波結合を用い、数百ボルトのプラズマ電位を有するプラズマを形成する、従来構成のイオン銃の多くのものとは対照的である。

壁手段は導電性材料により構成されても良い、しかしながら、例えば、金属イオン汚染物質によるイオンビームの汚染のいかなる可能性をも回避したい場合には、壁手段を誘電性材料により構成すれば良い。

このイオン銃は更に、イオン銃の使用時にプラズマチャンバの壁に隣接する電子を捉える為の一次磁石手段を含んでも良い、このような−次磁石手段は、プラズマチャンバ内に磁力線を生成するために配列された一列の磁石よりなるものであり、その磁力線は、前記プラズマチャンバの複数の壁領域、例えば、プラズマチャンバの壁のほぼ縦方向に延びる領域の各々を越えてアーチ状に形成されるようにプラズマチャンバの壁から曲線状に延びて同壁へ戻る。希土類磁石が好ましく用いられる。

ある配置において、前記−次磁石手段は、前記プラズマチャンバの外周のまわりに延びる少なくとも１列を含むアレイ内において整列された偶数側の磁石よりなり、前記アレイ内における各々の磁石が、それらの磁軸がほぼ水平面内において延びるように配置されると共に、プラズマチャンバに面する隣接の磁石の極性と正反対の極性の極を有している。プラズマチャンバのほぼ長手方向に沿って長手寸法が配置され、好ましくは、チャンバ軸にほぼ平行で、磁軸が磁石の最短寸法に配列された、１列の棒磁石がある。このような配置は、成る磁石のＮ極からこれに隣接する磁石のＳ極へと磁力線がアーチを形成し、それらの磁力線のアーチの各々が、チャンバ軸に対してほぼ平行に延びているプラズマチャンバの長手方向の対応壁領域を越えて延びる、といった磁場をプラズマチャンバ内に生成する。

他の配置においては、磁石の配列は、前記プラズマチャンバの外周面のまわりに延びる複数列の磁石よりなり、その−列における各々の磁石は、プラズマチャンバに面する他の隣接列におけるどの隣接する磁石の極に対しても正反対の極性の極を有する。このような配置は。

チェッカー盤において交互に設けられた白及び黒のます目をそれぞれＮ［ＬとＳ極とに置き代えたようなものであると考える事が出来る。この種の典型的な配置において、例えば、約３列から約１５列の磁石、好ましくは、約５列から約１０列の磁石がある。

アレイにおける一次磁石の個数は、普通は偶数である。よって、通常は、１列中に、或いは１列以上ある場合にはその各々の列中に、偶数個の磁石がある。一般には、１列、又は各々の列は、約１０から約６０の磁石を含んでいる。磁石の数は、通常はプラズマチャンバの大きさによって選択される。小さなプラズマチャンバには、普通、大きなプラズマチャンバよりも少ない数の一次磁石が組み込まれている。

凹状又はＩ状の誘電性部材を用いて、それがプラズマチャンバの前記第１の端部上に延在するようにし、プラズマチャンバのこの端部に誘電性部材により形成された空洞が存在するようにすることも可能であるが、この場合には、出来る限り誘電性部材を平坦に近くして用いる事が好ましい、よって、誘電性部材の中くぼみは最小限である事が望ましい、しかしながら、真空装置の一体性が保たれるということと、動作の際に誘電性部材の両端に働く差圧による誘電性部材の破壊の全危険性とが回避されることが保証されなければならないので、誘電性部材の中くぼみを全て無くすということは実際的でない。

好ましくは、誘電性部材と組み合わされた高周波放射手段は、誘電性部材に隣接して置かれた。又は誘電性部材に埋め込まれた、コイルを含むものである。よって、このコイルは好ましくは平坦であり、又。

出来る限り平坦に近いものが実際的である。このようなコイルは、例えば、銅等の導電性材料からなるチューブ形状を有し、その中に水等の冷却剤を通すことが出来る。これは、好ましくは渦巻コイルよりなるものである。

この好ましい構成により、比較的高い周波数のｒ、ｆ、信号、例えば、１３．５６ＭＨｚの信号を効率よく利用する事が可能となった。プラズマチャンバ内におけるプラズマ密度の最適化は、プラズマが高周波誘導駆動プラズマチャンバ内で生成されている場合には、電源周波数及び用いられている付勢コイルのデザインの関数となる。好ましいほぼ平坦な渦巻放射コイルを用いた場合、次に示すような利点がある。

１、イオン化電子のプラズマループ電流に対するインダクタンスを適度に低く保つことが出来る。これは、ガスの衝突間に電子により獲得されたエネルギーがそれらの最適条件をはるかに越えたイオン化断面積をとるような値へ誘導電場が達するのを防止する。

２、壁への損失が最小限となる。

３、プラズマループから渦巻状に出射された高エネルギーイオン化電子が電極構造物内に含まれる。その効果は、付勢コイルを通過する重ねられた磁気双極場により更に増す。

４、プラズマループ電流全体をイオン抽出グリッドに向かって押し下げようとする電気力学的な力がある。

５、駆動コイルのＱファクターが適度に高く、これは電源効率が高いことを意味する。

一般に、誘電性部材と組み合わされた高周波放射手段は高周波電源へ接続されるように配置されており、この高周波電源は、約Ｉ　ＭＨｚから約４５ＭＨｚまでの範囲の周波数、例えば、約２ＫＨｚで動作し、又は、より好ましくは、この周波数の範囲内において産業上で割当てられた周波数帯のうちの成る周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚ、又は２７．１２ＭＨｚ、或いは４０．６８ＭＨｚで動作する。

十分な抽出ビーム電流密度に必要とされるイオン密度において、大部分のプラズマは良導体として機能し、これにより、高周波電磁場に対して低い浸透厚さを有する。これは、誘導結合については、誘導電流が、主としてプラズマの表面にあり駆動コイルに近い回路内を流れることを意味する。プラズマが誘導電流に対して示すインピーダンスは、インダクタンス及びレジスタンスの直列の組合わせにより示され、従って、プラズマループ駆動電圧、即ち、誘導電場の線積分は、時間領域において互いに９０’　をなす２つのベクトルの和である。プラズマ浸透厚さ内の初期イオン化電子は、この場により加速され、理想的には、獲得される平均エネルギーは、それらのエネルギーの関数である電子イオン化断面積が最大値をとるようなものとすべきである。不利なジオメトリ−及びその他の結果として、誘導電場が大きすぎる場合には、電子は衝突の前に非常に大きなエネルギーを獲得するので、それらの断面積は低い値に落ち、電源の入力にかかわらずイオン化が低下するという結果になる。特別な動作条件については、電場の抵抗成分と誘電成分との間に正しい平衡が必要となり、よって、誘導成分は大きすぎてはならない。１．３．５６ＭＨｚにおいてソレノイド付勢コイルを用いた場合、プラズマ誘導リアクタンスは非常に高くなるが、比較的小さい渦巻コイルについては、プラズマ誘導リアクタンスはより小さくなる。

平坦な渦巻コイルは、プラズマにさらされる全表面積をかなり縮小させ、これがプラズマチャンバの壁に対する電子の損失を減少させるということが更なる利点である。

更に、駆動コイルを一次コイルとし、プラズマ回路を二次コイルとして形成された結合トランスの総合電源効率は、という式により与えられるという事が示される。ここで、ｋは結合係数、Ｑ項は一次及び二次回路の性質係数を示し、例えば。

Ｑｐ＝ｗＬｐ／浮であり、Ｑｐはレジスタンスに対するコイルの誘導リアクタンスの比である。任意のプラズマ条件における最大効率は、ｋ　２Ｑ　Ｐが可能な限り高い場合に達成され、ｋは、他の制約が許す限りコイルをプラズマの近くへ配置する事によって最大となり、この場合には、駆動コイルＱＰは熱“暴走”を発生させる程低い値に落ちてはな、シない、この熱暴走は、コイルが、最適状態に巻かれておらず、又は水冷でない場合に発生し、これにより、銅の温度係数が正である結果として、コイル温度の上昇が交流レジスタンスＶｐ−の上昇を生み、これにより更に温度が上昇する。この場合、交流レジスタンスＪの増加につれてＱｐが低下し、供給電力のほとんどがプラズマにエネルギーを与える代わりにコイルの加熱にｌＩやされてしまう為、駆動トランスの効率が低下する。単純なコイル構造は常に大きなＱＭを生み、そして、大きなソレノイドよりも小さいＱを有するものではあるが、渦巻コイルもその例外ではない。

ソレノイドと比較した場合における渦巻コイルの他の利点は、１１に、駆動コイルを流れる電流により電気力学的な力がプラズマに働いてプラズマがビーム抽出グリッドへ向かって押されるということ、又、プラズマチャンバがコイルよりも大きいと考えれば、プラズマ電流ループから渦巻状に出射された高エネルギー電子は、システム内により良く保持されるということである。

渦巻駆動コイルの幾何学的形状を適宜選択することにより、及び、プラズマチャンバ内の磁場強度又は磁場分布を変更することにより、Ａｒ、０２又はＮ２等の様々なガスに対応して放電の励起を正しく調整することが可能となる。

好ましい形態において、本発明に基づくイオン銃は更に、高周波付勢コイル又は他の形態の高周波放射手段を通過する磁気双極場を生成する為に、高周波放射手段と組み合わされた二次磁石手段を含むものである。

これ以降において三次磁石手段と呼ばれる更なる磁石手段を設け、前記−次磁石手段の多極アレイにより生成された磁場の頂点に、より長範囲の軸方向の場を重ねることもまた可能である。このような三次磁石手段は、例えば、プラズマチャンバの軸とほぼ一致させて、又はほぼ平行に軸が並べられたプラズマチャンバを取り囲む電磁場という形態をとることが可能である。

本発明のイオンビーム装置においては、高周波エネルギー源により電源が供給されてイオンビーム内へ出射される電子ビームを生成するイオンビーム中和器を利用することが好ましい、好ましくは、そのような高周波エネルギー源は、イオン銃の高周波生成手段と同一周波数で作動する。

本発明は更に、誘電性部材よりなる壁を有して端部が開放されたプラズマ源チャンバと、プラズマ源チャンバへのプラズマ生成ガスの注入を許容する手段と、プラズマ源チャンバを取り囲んでその内部にプラズマを発生させる高周波生成コイルと、プラズマ源チャンバの開放端部を横切って配設され、負の電圧源へ接続する為に配置された第１のグリッドと、正の電圧源へ接続する為に配置されたｊ１２のグリッドとを含み、これらにより、Ｉ！２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するように電子を加速させるための加速場を生成する、抽出グリッド構造物とよりなるイオンビーム中和器を提供する。このようなイオンビーム中和器は、プラズマ生成ガスとして、不活性ガス、反応性ガス。

又は不活性ガスと反応性ガスとの混合気が使用可能である。

本発明が明確に理解されるように、又、容易に実施されるように、いくつかのイオンビーム生成装置の好ましい形態が、例示としてのみ、−添付する幾分概略した図面を参照してここで説明されている。それら、　の図面において、図１はイオンビーム生成装置を示す縦断面図、図２は図１の装置におけるイオン銃の上部を示す平面図。

図３は１１１１及び図２の装置におけるプラズマチャンバを示す部分横断面図、図４は図３の一部を示す拡大図、図５は図１ないし図４の装置における一次磁石アレイを示す側面図。

図６は図１ないし＠５の装置における制御グリッド構造物を示す部分拡大縦断面図図７は図１及び図２に示したイオン銃における二次磁石により生成された磁場を示すイオンビーム生成装置の部分縦断側面図。

図８は本発明に基づき構成された第二のイオン銃を示す縦断面図、図９は図８のイオン銃の平面図、図１０及び図１１はそれぞれ、図９のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図、図１２及び図１３はそれぞれ、ｒＩＡ８のイオン銃の本体の部分切断側面図及び平面図、図１４及び図１５はそれぞれ、図１２のＣ−Ｃ及びＤ−Ｄ断面図、図１６は図８のイオン銃の本体の一部を示す拡大新面図、図１７は高周波放射コイルを形成するチューブの軸を示す概略図、図１８及び図１９はそれぞれ、高周波放射コイルの断面図及び側面図である。

図１ないし図７において、イオンビーム生成装置１は、　（図面において２と示されている）真空チャンバの上方にイオン銃３が設けられてなるものである。イオン銃３は、端部が開放されると共に下側の端部が制御グリッド構造物により閉鎖されているプラズマチャンバ５の上部にプラズマ生成器４が配設されてなるものである。イオンビーム中和器７は、イオン銃３の下端部から発生したイオンビーム８を中和する為、真空チャンバ２の内部に配設されている。ターゲット９はイオンビーム８の経路内に配置されている。

プラズマ生成１１４は、プラズマチャンバ５の上部の開放端部を閉鎖する誘電性部材よりなるものである。また、矢印１１で示されるように、幾つかのガス注入ノズルが設けられており、それらを通って、アルゴン等のプラズマ生成ガス、又はプラズマ生成ガスと酸素等の反応性ガスとの混合気がプラズマチャンバ５へ注入可能である。高周波コイル１２は、誘電性部材１０の上部に配設されると共に、例えば、１３．５６にＨｚ等の周波数で動作する適当な高周波電源に接続されている。磁石１３．１４は、以下で更に説明される目的の為に設けられている。

プラズマチャンバ５は、端部が開放されている金属製の本体１５よりなり、この本体１５は、アルミニウム又はアルミニウム合金あるいは他の導電性非磁性材料により形成され、その内部には複数の一次棒磁石１６が配設されている０組立作業を簡単にする為、本体１５は２つの部分、即ち、内側部分１７及び外側部分１８により形成され、それらの間に一次棒磁石１６が配置されている。

図３かられかるように、３２本の一次棒磁石１６が内側゛部分１７の円筒状の外面に縦方向に固定されている。この−水棒磁石１６には、好ましくは、入手可能な最も強い磁石、例えば、サマリウム−コバルト磁石のような希土類磁石が用いられる。一般に、そのような磁石は、１〜２にガウスのオーダーの磁場強度を呈する０図３に示したように、３２本の一次棒磁石がある。しかしながら、より多くの又はより少ない本数の一次磁石５例えば、　３０本又はそれより少なく（例えば、２４本）、或いは、４０本又はそれより多く（例えば、４８本）の−次磁石を用いることができ、これらの−次磁石は、常に偶数本の一次棒磁石１６があることになっている。このような−水棒磁石１６は、内側部分１７の外側の外面の周りに均等に間隔をおいて配設されており、それらの−次欅磁石１６の最長寸法は、プラズマチャンバ５の軸に対してほぼ平行に配置されている。しかしながら、図４に示すように、−水棒磁石１６の磁軸は、プラズマチャンバ５に対して放射状に整列されており、そのため、それらの−水棒磁石１６の（図４においてそれぞれＮ及びＳとして示されている）各々のＮ極及びＳ極は、それらの最短寸法の方向において分離されており、この−水棒磁石１６は、内側部分１７の外面の周りに磁極が交互に配置されている。

一次捧磁石１６の上方には環状の溝１９があり、下方には同様の環状の溝２０がある。これらの溝１９．２０は、隣接する一次棒磁石１６同士の間の空間を介してその一方と他方とが連絡する。溝１９．２０及び空間２１は、冷却剤の液体（例えば、水）の為の流路を形成し、これにより、使用時に一次棒磁石１６及び本体１５を冷却することが出来る。参照番号２２及び２２ａは、環状部分２３に設けられている冷却剤供給／排出用導管を示している。バッフル２４　、２５は溝１９．２０内に設けられており、図５に示すように、冷却剤の液体を所定の流路に従わせるためのものである。

図４は、−水棒磁石により生成された磁力線２６を示すものである。

これらの磁力＆１２６は１本体５の軸に対して平行に延びる領域２８を越えるアーチ状に、本体１５の内側表面からプラズマチャンバ５内の空洞２７へと延びて空洞２７の壁へと戻る。

図１に戻ると、プラズマチャンバ５の下側の端部は、制御グリッド構造物６により閉鎖されており、この制御グリッド構造物６は、図６において大きく拡大されてより詳細に示されている。ｖ４御グリッド構造物６は２つのグリッド２９．３０よりなり、その各々には整列された孔３１．３２が形成されている。グリッド２９が正にバイアスされると共にグリッド３０が負にバイアスされ、これにより、グリッド３０に向かってこれを通過するように電子を加速させる為の加速場がグリッド２９．３０の間に設定される。このようなグリッドは、モリブデン又はモリブデン合金あるいはカーボン・シートにより製造することが出来る。一般に、グリッド２９は、その使用時にＯ〜約１０００Ｖの正電圧を有し、この際、グリッド３０にＯ〜約２０００Ｖの負電圧が印加される。

ここで、イオンビーム中和器７を振り返ってみると、矢印３３によって示されるように、通路３４を通って中空の絶縁された電極アセンブリ３５内へアルゴン又は酸素等のガスが供給される。電極アセンブリ３５の開放端部は、一対のグリッド３８．３７により閉鎖されている。高周波発生コイル３８が電極アセンブリ３５を取り囲んでいる。好ましくは、これは、高周波発生コイル１２と同一の肩波数、例えば、１３．５６ＭＨｚにおいて駆動される。グリッド３６は負にバイアスされ、この際、グリッド３７は正に一バイアスされ、これにより、グリッド３７に向かってこれを通過するように電子を加速させる為の加速場がグリッド３８　、３７の間に設定される。

図２は高周波生成コイル１２に比較した任意選択の二次磁石１３．１４の位置を示す平面図である。これらの二次磁石１３，１４は、付勢コイル】２を通過する磁気双極場を生成する。その磁場の形状が図７に概略的に示されている。１１７から分かるように、二次磁石１３．１４は、Ｎ極及びＳ極の何れかが誘電性部材１０に面するように、又、磁力線４７が高周波生成コイル１２を通過して誘電性部材１０の内側面を越えてアーチを形成するように整列された磁軸を有する。

参照番号４８は、コイル１２に接続された高周波電源を示し、それは又コイル３８に接続されている。その代わりになるべきものとして、コイル３８は、それ自身の独立した高周波電源を有することも出来る。線４９゜５０はそれぞれ、電極１７及びグリッド２９の為の正電圧供給経路を示している。好ま、シ＜は、電極１７及びグリッド２９は等しい正電位である。参照番号５１は、グリッド３０に負のバイアス電圧を供給する為の負電圧供給経路である。

真空チャンバ２は、通路５３を介してこの真空チャンバ２に接続された適当な真空ポンプシステム５２により排気可能になっている。

イオンビーム生成装置１を使用する場合、真空チャンバ２は、一般に、約１Ｏ− ３Ｐａ（約１０−５ｍｍｂａｒ）から約１Ｏ−５Ｐａ（約１０−’＋ａｍｂａｒ）の圧力まで排気される。アルゴン等のプラズマ生成ガス、反応性ガス、又はプラズマ生成ガス及び反応性ガスの混合気、例えば、又は０２、Ｃ１２、ＳＦ６、ＣＦ４．Ｃ２Ｆ、、或いはＣ２Ｆ　ｓ　／　ＣＨＦ　３混台気が注入口１１を介して注入される。このプラズマは、最大で数十ボルトのプラズマ電位を有し、例えば、グリッド２９の電圧よりも＋１０ボルト高く、普通は電極１７と同一電位である。放出された電子は、磁力線２６の傍らの領域２８内へ捉えられる。グリッド２９は約１００ｖの正電圧にバイアスされ、その際にグリッド３０は約１０００Ｖの負電圧にバイアスされる。空洞２７内のイオンは、グリッド２９へ向かってそれを通過するように加速され、次いでグリッド２９及びグリッド３０間の電場により更に加速されて、所定エネルギーを有する規準イオンビーム８となる。グリッド３０の通過後、接地されたターゲット９へと飛んで行くイオンは減速場に入る。接地されたターゲット９に到着したイオンは、第１の正電圧にバイアスされたグリッド２９にシー入電位を加えた電圧と等しい、又はほぼ等しいエネルギーを有する。よって、プラズマ内に突っ込まれているグリッド２９に＋１００　Ｖのバイアスが適用された場合には、どんなに高い負電圧が第二のグリッド３０に適用された場合にも関わらず、イオンは約１１０■の電位を有してターゲット９に到着する。

アルゴン等のプラズマ生成ガス、又は反応性ガス、或し１はプラズマ生成ガスと反応性ガスとの混合気は、チューブ３４を介して約１０１３７分から約５ｃ鳳３１分の割合でイオンビーム中和器７へ注入可能であり、普通はこの範囲の最高値にて注入される。高周波生成コイル３８は、電子の放電を開始させるために駆動される。電子の放電が一度開始された場合には、チューブ３３内におけるガス流量を約１　ｃｍ３／分に減少させ、次いで約２０Ｖから約４０Ｖの維持電位を用いることによ゛す、その放電を持続させることが出来る。

コイル１２からの高周波信号の作用下において、注入口１１を介して供給されたガスは分離されてプラズマチャンバ５内にイオンのプラズマ及び自由電子を形成し、磁力ｍ７．６の傍らのプラズマチャンバ５の壁に隣接して電子が捉えられる際、イオンがプラズマチャンバ５の中央部分を満たす。プラズマチャンバ５内における磁気拘束領域２８からの高周波生成コイル１２の幾何学的分離の為、　プラズマチャンノく５の中央部分におけるプラズマはほぼ均一であり、比較的低いプラズマ電位を有する。このことは、このプラズマからイオンを抽出し、このイオンを制御グリッド構造物６へ向かってこれを通過するように加速するために、比較的低い加速電位のみが必要とされるということを意味する。

これにより、制御グリッド構造物６、特にグリッド２９のオーバーヒート又はその損傷の危険性が最小限となる。

イオンビーム中和器７は、電子流をイオンビーム８の経路内へ送り、ターゲット９において電流中和を提供するやプラズマを生成するために熱カソードが用いられないので、図示された装置は、あらゆる種類の不活性ガス又は反応性ガスを用いることが出来る。使用可能な一般的なガスは、アルゴン、ｏ２、Ｃ１２、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、及びそれらの２種類又はそれ以上の混合気を含む。

図示されるように、イオンビーム生成装置１は、イオンビームミリング用に設定されている。この装置をスパッタリングを行うように変更することは簡単であり、この場合、基板９がターゲットと置き換えられ、このターゲットが斜めの角度でイオンビーム８に衝突されるように配置されると共に、あとに続くスパッタ材料の経路内で、イオンビームの経路外に位置決めされる。

図８は本発明に基づいて構成された他の形態のイオン銃１００の縦断面図である。このイオン銃１００は、オーステナイト系ステンレス鋼により形成された本体１０１を含むもので、その周りには２０本の棒磁石１０２がｉｉ！股されており、これらの棒磁石１０２は、イオン銃１００の外面に対称的に配置されている。

　（この実施例においては、本体１０１の直径が図１ないし図７に示したイオン銃の直径よりも小さいので、図１ないし図７に示したものよりも更に幾つかの磁石がある。）一般に、棒磁石１０２は、サマリウム−コバルト磁石のような希土類磁石であり５１にガウス〜２にガウスの範囲内の磁場強度を呈する１図８から分かるように、各々の棒磁石１０２の磁軸は、イオン銃１００の軸に対して放射状に位置すると共に、棒磁石１０２の最短寸法の方向に一致するように整列されている。棒磁石１０２は、イオン銃１００の外面の周りに極性が交互になるように配置され、図８に示す磁石に隣接する両側の磁石はイオン銃１００の軸に対してそのＮｌ！　（Ｓ極ではない）が面し、それらめ次の隣接する磁石はイオン銃１００の軸に対してそのＳ極が面しており、他も同様である。軟鉄又は軟磁性材料により形成された磁極片１０３が本体１０１及び棒磁石１０２を取り囲んでいる。

本体１０１は開放上端部を有し、この開放上端部は、アルミナにより形成された誘電性の端板１０４により閉鎖されている。この誘電端板１０４は、その代わりに、けい石粉等の他の誘電性材料により形成することも出来る。端板１０４の上方には、４回巻の渦巻状銅製チューブにより形成された高周波生成コイル１０５がある。　（図面を明快にするため５、図９において高周波生成コイルのコイルが省略されているが、この高周波生成コイル１０５の構成は、後述されるように、図１７ないし図１９においてより詳細に示されている。）高周波生成コイル１０５を通って水が注ぎ込まれ、高周波生成コイル１０５が冷却される。高周波生成コイル１０５の端部は、参照番号１０６及び１０７により示されている。

トップリング１０８は、端板１０４を所定位置において保持し、更に高周波生成コイル１０５の為のクランプ１０９を支持する。トップリング１０８は六角孔付きボルト１１０により所定位置に保持されている。０リング１１１は、端板１０４とトップリング１０８との間をシールする為に設けられている。

イオン銃１．００は真空チャンバ内に配設されている。この真空チャンバは、参照番号１１２により示され、図１ないし図８の装置の真空チャンバ２に類似しており、一般的に真空チャンバ２に類似している。特に、この真空チャンバは、真空ポンプ（図示せず）に接続され、及びイオンビーム中和器（図示せず）に据え付けられ、更にターゲット（図示せず）を備えて提供される。イオン銃１００は、スペーサ１１３と、クランプ１１４と、ボルト１１５により、真空チャンバ１１２の本体へ据え付けられる。Ｏリング１１６は、磁極片１０３とスペーサ１１３との間を真空にシールする為に設けられている。図１２ないし図１５は、本体１０１の構成をより詳細に示している。この本体１０１は、その外側面に形成された２０個のスロット１１７を有し、それらの各々は、対応する棒磁石１０２を受容する為に適合されている。本体１０１の下端部には、機械加工された幾つかの短い溝１１８があり、全部で５つで、本体１０１の外面の周りに等間隔に配設されている。本体１０１の上端部にもまた、４つの溝１１９があるが、これらは溝１１８とはオフセット位置にある。縦穴１２０は溝１１８，１１９に接続されている。穴１２１．，１２２は、溝１１８，１１９及び穴１２０により提供される曲がりくねった経路への注入及び排出経路を提供する。

図８から分かるように、溝１１８は、本体１０１の下端部に溶接されている分割リング１２３、及び溝１１９から閉鎖する為に本体１０１の上端部内へ溶接された（図１３に示されている）揮入板１２４により閉鎖されている。この場合、水等の冷却材用の閉鎖された通路は、本体１０１を介し、隣接する複数対の棒磁石１０２の間を通る曲がりくねった経路をたどって形成されている。注入及び排出接続部１２５，１２６は、穴１２１及び穴１２２との接続を行う為に提供されている・本体１０１は、その下端部で制御グリッド構造物を支持しており、この制御グリッド構造物は、ｇｉのグリッド１２７及び第２のグリッド１２８を含むものである。グリッド１２７は、本体１０１へ直接にボルト留めされており、そこに電気的に接触している。グリッド１２８は、絶縁体の支持部１２９（その１つのみが示されている）により、本体１０１の外面の周りに３点で支持されている。このグリッド１２８は、リード線１３１によりターミナル１３０へ接続されており、このリード線１３１は、絶縁柱１３２″を通り１次いで穴１３４に取り付けられている絶縁チューブ１３３を通っている。又、このリード線１３１は、グリッド１２７の穴に配置されたスペーサ１３６を通るフィードスルー１３５により、グリッド１２８へ電気的８への接続が完了する。この配置のグリッド１２７は本体１０１の電圧を併用し、この際、グリッド１２８は適切な負電圧をターミナル】３０へ適用することにより、独立してバイアスすることが出来る。

図８及び図１０及び図１１及び図１２より分かるように、本体１０１は、誘電性部材１０４の総の下側に位置決めされた溝１３９を有する。この溝１３９は、横断斜め穴１４０（図１６参照）により更なる穴１４１と連絡されている。参照番号１４２は、穴１４０の外側端部を閉鎖するプラグを示している。プラズマ生成ガス供給用の（図９に示されている）接続部１４３は、穴１４０へねじ込まれる。そのようなプラズマ生成ガスは、誘電性部材１０４の下側の（図１６においてより明確に示されている）隙間１４５を介して溝１３９から漏出することにより１本体１０１内のプラズマチャンバ１４４へ入ることができる。

図８及び図９における参照番号１４６は、本体１０１へ、又これによりグリッド１２７へ適切な電圧を、普通は正電圧を適用する為に用いられるターミナルを示している。

図１７ないし１Ｍ１９は、渦巻状の高周波生成コイル１０５の構造をより詳細に示している。この高周波生成コイル１０５のチューブの軸のみが、１１１７において描かれている。高周波生成コイル１０５は、端部１０６と端部１０７との間において４回巻かれている。

図８ないし図１９のイオン銃を使用する場合、注入接続部１２５及び排出接続部１２６によって水がコイル１０５及びボディ１０１内の曲がりくねった経路を通過し、真空チャンバ１１２が、適切な低気圧、例えば、約１０−”Ｐａ（約１０ −’ｍｍｂａｒ）から約１Ｏ−５Ｐａ（約１０−７ｍ＋５ｂａｒ）の圧力まで排気を行う。ボディ１０１は適切な電圧、例えば、＋１００Ｖにバイアスされ、この際、グリッド１２８は、例えば、−５００Ｖにバイアスされる０次いで。

アルゴン又はアルゴンと反応性ガス（例えば、酸素）との混合気等のプラズマ生成ガスが注入口１４３を介して真空チャンバ１１２内へと抽気され、この際、約ＩＰａ（約１０−３ｍ＋ｍｂａｒ）から約１Ｏ−３Ｐａ（約１０−５ｍｍｂａｒ）の範囲内の圧力が維持される。適切な高周波、例えば、１３．５６にＨｚをコイル１０５へ適用することにより、プラズマチャンバ１４４内でプラズマが生成される。このプラズマは一般に、ボディ１０１及びグリッド１２７の電位よりＩＯＶ程度高いプラズマ電位にて平衡に達する。熱拡散によりグリッド１２７の付近へ、又はグリッド１２７を通過して移動したと思われるイオンは、２個のグリッド１２７，１２８の間の電位差（例えば、約６００Ｖ　）により生成された電場により、グリッド１２８へ向かってこれを通過するように加速される。グリッド１２８の通過後、イオンは真空チャンバ１１２内を、普通は接地されているターゲット（図１のターゲット９に類似するが、図示せず）へ向かって移動する。

図１のイオンビーム中和器７に類似するイオンビーム中和器（図示せず）は、真空チャンバ１１２内に配設されても良い、グリッド１２８は更に、グリッド１２８を通り抜けたイオンがターゲットに衝突する前に通過しなければならない減速場を生成する。このようにして、適切なビーム電圧を有するイオンビームが、普通は上述の配置内におけるボディ１０１の電圧とほぼ一致する電圧を有するイオンビームが、生成される。

図示したイオン銃は、不活性ガスイオンビームエツチングに、又はイオンビーム中和器へ供給されるガスまたは混合ガスを適切に選択す−ることにより化学補助イオンビームエツチングに用いることが出来るということが当業者により理解されるであろう。

Ｆ国際調査報告ｌｍｓ＋ｓ＋＋−ａ−＾””””””　ＰＣＴ／ＧＢ　９０１００３４０国際調査報告ＧＢ　９０００３４０ＳＡ　３５０８０

Claims

【特許請求の範囲】

１．第１の端部及び第２の端部を有する排気チヤンバを定める壁手段と、前記排気チャンバの第１の端部を横切って延びる誘電性部材とよりなるプラズマチャンバと、このプラズマチャンバヘのプラズマ生成ガスの注入を許容するガス注入口手段と、イオン銃の使用時に前記プラズマチャンバ内のガスにおいてプラズマを誘導的に発生させる、誘電性部材と組み合わされた高周波放射手段と、正の電圧源へ接続する為に配置された第１のグリッドと、員の電圧源へ接続する為に配置された第２のグリッドとを含み、これらにより、前記第２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するようにイオンを加速させるための加速場を生成して、前記プラズマチヤンバ内のプラズマからイオンを抽出する制御グリッド構造物とよりなることを特徴とする、イオンビーム生成用のイオン銃。
２．誘電性部材が平坦、又は最小限の皿状であることを特徴とする、請求項１記載のイオン銃。
３．誘電性部材と組み合わされている高周波放射手段が、前記誘電性部材に隣接して置かれた、又は前記誘電性部材に埋め込まれた、コイルを含むことを特徴とする、請求項１記載のイオン銃。
４．コイルが平坦、又はほぼ平坦であることを特徴とする、請求項３記載のイオン銃。
５．コイルが渦巻状であることを特徴とする、請求項３又は請求項４記載のイオン銃。
６．コイルが約１ＭＨｚから約４０ＭＨｚまでの範囲内の周波数において動作するように配置されていることを特徴とする、請求項３ないし請求項５記載のイオン銃。
７．壁手段が導電性材料により形成されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項６記載のイオン銃。
８．壁手段が誘電性材料により形成されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項６記載のイオン銃。
９．イオン銃の使用時にプラズマチャンバの壁に酸接するイオンを捉える為の一次磁石手段を更に含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項８記載のイオン銃。
１０．一次磁石手段が、プラズマチャンバの複数の壁領域の各々を越えてアーチを形成するように前記プラズマチャンバの壁から曲線状に延びて前記壁へ戻る磁力線を前記プラズマチャンバ内に生成するように配列された一列の磁石よりなることを特徴とする、請求項９記載のイオン銃。
１１．壁領域が、プラズマチャンバの壁の長手方向に延びていることを特徴とする、請求項１０記載のイオン銃。
１２．一次磁石手段が、プラズマチャンバの外周面のまわりに延びる少なくとも１列を含むアレイ内において整列された偶数個の磁石よりなり、前記アレイ内における各々の磁石が、それらの磁軸がほぼ水平面内において延びるように配置されると共に、前記プラズマチャンバに面する隣接の磁石の極性と正反対の極性の極を有することを特徴とする、請求項１０又は請求項１１記載のイオン銃。
１３．磁石のアレイがプラズマチヤンバの外周面の周りを延びる複数列の磁石よりなり、その１列中の磁石が、前記プラズマチャンバに対向する他の隣接列における隣後するどの磁石の極性に対しても正反対の極性の極を有する枢を有することを特徴とする、請求項１２記載のイオン銃。
１４．高周波放射手段と組み合わされ前記高周波放射手段を通る磁気双極場を生成する二次磁石手段を更に含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項１３記載のイオン銃。
１５．真空チャンバと、この真空チヤンバ内ヘイオンピームを出射ずる、請求項１ないし請求項１４記載のイオン銃と、イオンビーム内へ電子を出射するイオンビーム中和器と、イオンビームの経路内のターゲット又は基板の為の支持手段とよりなることを特徴とする、イオンビーム生成装置。
１６．イオンビーム中和器の電源が高周波電源により供給されていることを特徴とする、請求項１５記載のイオンビーム生成装置。
１７．イオンビーム中和器が、誘電性材料よりなる壁を有して端部が開放されたプラズマ源チャンバと、このプラズマ源チャンバヘのプラズマ生成ガスの注入を許容する手段と、前記プラズマ源チャンバを取り囲んでその内部にプラズマを発生させる高周波生成コイルと、前記プラズマ源チヤンバの開放端部を横切って配設された、員の電圧源へ接続する為に配置された第１のグリッドと正の電圧源へ接続する為に配置された第２のグリッドとを含み、これらにより、前記第２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するようにイオンを加速させるための加速場を生成する、抽出グリッド構造物とよりなることを特徴とする、請求項１５または請求項１８記載のイオンビーム生成装置。
１８．誘電性材料よりなる壁を有して端部が開放されたプラズマ源チャンバと、このプラズマ源チャンバヘのプラズマ生成ガスの注入を許容する手段と、前記プラズマ源チャンバを取り囲んでその内部にプラズマを発生させる高周波生成コイルと、プラズマ源チヤンバの開放端部を横切って配設された、負の電圧源へ接続する為に配置された第１のグリッドと正の電圧源へ接続する為に配置された第２のグリッドとを含み、これらにより、前記第２のグリッドへ向かうと共にこれを通過するようにイオンを加速させるための加速場を生成する、抽出グリッド構造物とよりなることを特徴とする、イオンビーム中和器。