JPH05190296A - 中性粒子の発生方法及びその装置 - Google Patents
中性粒子の発生方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH05190296A JPH05190296A JP2174092A JP2174092A JPH05190296A JP H05190296 A JPH05190296 A JP H05190296A JP 2174092 A JP2174092 A JP 2174092A JP 2174092 A JP2174092 A JP 2174092A JP H05190296 A JPH05190296 A JP H05190296A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- dipole magnet
- chamber
- charged particles
- flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定の方向性を有し、かつエネルギ分布が単
色な高速中性粒子を効率的に生成することができるよう
にする。 【構成】 所定のエネルギ及び方向性を持つ陽イオンか
らなるイオン線３１をイオン源２２より射出し、このイ
オン線３１上に、電子銃２３から第１の双極子磁石２４
を介してイオン線３１と略等速度の電子線３２を走らせ
る。そして重心系で相対速度を持たない電子及び陽イオ
ンの集団を形成し、陽イオンと電子とを高い確率で再結
合させて所定の方向性を有し、かつエネルギ分布が単色
な中性粒子を含む線束３３を発生させる。さらにこの線
束３３を第２の双極子磁石２６、第３の双極子磁石２７
に順次通し、線束３３中の電子、陽イオンの荷電粒子を
除去して中性粒子のみの中性粒子線３７を得る。
色な高速中性粒子を効率的に生成することができるよう
にする。 【構成】 所定のエネルギ及び方向性を持つ陽イオンか
らなるイオン線３１をイオン源２２より射出し、このイ
オン線３１上に、電子銃２３から第１の双極子磁石２４
を介してイオン線３１と略等速度の電子線３２を走らせ
る。そして重心系で相対速度を持たない電子及び陽イオ
ンの集団を形成し、陽イオンと電子とを高い確率で再結
合させて所定の方向性を有し、かつエネルギ分布が単色
な中性粒子を含む線束３３を発生させる。さらにこの線
束３３を第２の双極子磁石２６、第３の双極子磁石２７
に順次通し、線束３３中の電子、陽イオンの荷電粒子を
除去して中性粒子のみの中性粒子線３７を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば半導体製造プロセ
スにおいて、試料をエッチングする際に用いられる中性
粒子の発生方法及びその装置に関するものである。
スにおいて、試料をエッチングする際に用いられる中性
粒子の発生方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速中性粒子線はイオン線を電荷
交換散乱で中性化し、中性化しなかったイオンを除去す
ることにより得られる。このような高速中性粒子線は例
えば半導体製造プロセスにおいて試料をエッチングする
際等に用いられる。そして、この高速中性粒子線を用い
ることにより、照射ダメージを殆ど生じさせることなく
試料をエッチングすることができる。
交換散乱で中性化し、中性化しなかったイオンを除去す
ることにより得られる。このような高速中性粒子線は例
えば半導体製造プロセスにおいて試料をエッチングする
際等に用いられる。そして、この高速中性粒子線を用い
ることにより、照射ダメージを殆ど生じさせることなく
試料をエッチングすることができる。
【０００３】従来の中性粒子発生装置の一構成例を図３
に示す。図中１１はチャンバ１１であり、チャンバ１１
の上方には加速電極１３を介して放電管１２が配設され
ている。放電管１２の上部にはガス供給管１６が接続さ
れており、これら放電管１２、加速電極１３及びガス供
給管１６はイオン源１４となっている。またチャンバ１
１の下方には、イオン等の荷電粒子の進入を排除するグ
リッド電極１５が加速電極１３と対向して設けられてお
り、チャンバ１１の側壁にはガス排気管１７が接続され
ている。
に示す。図中１１はチャンバ１１であり、チャンバ１１
の上方には加速電極１３を介して放電管１２が配設され
ている。放電管１２の上部にはガス供給管１６が接続さ
れており、これら放電管１２、加速電極１３及びガス供
給管１６はイオン源１４となっている。またチャンバ１
１の下方には、イオン等の荷電粒子の進入を排除するグ
リッド電極１５が加速電極１３と対向して設けられてお
り、チャンバ１１の側壁にはガス排気管１７が接続され
ている。
【０００４】上記の如く構成された装置を作動させて中
性粒子を発生させるには、まずガス供給管１６より放電
管１２及びチャンバ１１内にイオン発生用ガスであるＡ
ｒを供給する。次いでチャンバ１１及び放電管１２内の
ガスをガス排気管１７より排気量を調節しながら排気
し、チャンバ１１内を所定の圧力、例えば７×１０-2Ｐ
ａに設定する。また加速電極１３、グリッド電極１５を
それぞれ負電位、正電位に印加する。
性粒子を発生させるには、まずガス供給管１６より放電
管１２及びチャンバ１１内にイオン発生用ガスであるＡ
ｒを供給する。次いでチャンバ１１及び放電管１２内の
ガスをガス排気管１７より排気量を調節しながら排気
し、チャンバ１１内を所定の圧力、例えば７×１０-2Ｐ
ａに設定する。また加速電極１３、グリッド電極１５を
それぞれ負電位、正電位に印加する。
【０００５】そして放電管１２を作動させると、放電管
１２内のＡｒガスはプラズマ化され、プラズマ中のＡｒ
+ は負電位に印加されている加速電極１３に引き出され
てイオン源１４からグリッド電極１５へ向けて射出され
る。射出されたＡｒ+ の一部は、チャンバ１１内のＡｒ
と電荷交換散乱を行い、運動エネルギと方向性とを失う
ことなく中性化されて高速中性粒子となる。一方、電荷
交換散乱により生じた低速Ａｒ+ と電荷交換散乱を行わ
なかった高速Ａｒ+ はグリッド電極１５内の正電位では
じき返され、これによってチャンバ１１からはＡｒの高
速中性粒子線が試料（図示せず）へ向けて射出される。
なお、イオン発生用ガスとしては上記Ａｒの他にＮｅ、
Ｋｒ等の不活性ガス等も用いられる。
１２内のＡｒガスはプラズマ化され、プラズマ中のＡｒ
+ は負電位に印加されている加速電極１３に引き出され
てイオン源１４からグリッド電極１５へ向けて射出され
る。射出されたＡｒ+ の一部は、チャンバ１１内のＡｒ
と電荷交換散乱を行い、運動エネルギと方向性とを失う
ことなく中性化されて高速中性粒子となる。一方、電荷
交換散乱により生じた低速Ａｒ+ と電荷交換散乱を行わ
なかった高速Ａｒ+ はグリッド電極１５内の正電位では
じき返され、これによってチャンバ１１からはＡｒの高
速中性粒子線が試料（図示せず）へ向けて射出される。
なお、イオン発生用ガスとしては上記Ａｒの他にＮｅ、
Ｋｒ等の不活性ガス等も用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
装置及び方法では、高速中性粒子がプラズマ中のＡｒ+
とチャンバ１１内のＡｒとの電荷交換散乱により発生す
る。しかもＡｒ、Ｋｒ等の重いガスでは、弾性散乱断面
積が電荷交換散乱断面積に対して同程度又はそれ以上の
大きさを持つことがわかっており、高速中性粒子が電荷
交換散乱だけでなく弾性散乱によっても多く発生する。
Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒの各ガスのイオンエネルギ変化による
各散乱断面積の変化を図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそ
れぞれ示す。なお、図中ｓは弾性散乱、Ｔは電荷交換散
乱、ｔはｔ＝ｓ＋Ｔを示している。図４からも明らかな
ように、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒとガスが重くなるに従って全
体の散乱断面積が増加しており、特に弾性散乱断面積の
増大が顕著である。このため、従来の装置及び方法では
試料に入射する高速中性粒子の方向性が得られず、また
そのエネルギも広い分布を持つという問題を有してい
た。
装置及び方法では、高速中性粒子がプラズマ中のＡｒ+
とチャンバ１１内のＡｒとの電荷交換散乱により発生す
る。しかもＡｒ、Ｋｒ等の重いガスでは、弾性散乱断面
積が電荷交換散乱断面積に対して同程度又はそれ以上の
大きさを持つことがわかっており、高速中性粒子が電荷
交換散乱だけでなく弾性散乱によっても多く発生する。
Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒの各ガスのイオンエネルギ変化による
各散乱断面積の変化を図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそ
れぞれ示す。なお、図中ｓは弾性散乱、Ｔは電荷交換散
乱、ｔはｔ＝ｓ＋Ｔを示している。図４からも明らかな
ように、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒとガスが重くなるに従って全
体の散乱断面積が増加しており、特に弾性散乱断面積の
増大が顕著である。このため、従来の装置及び方法では
試料に入射する高速中性粒子の方向性が得られず、また
そのエネルギも広い分布を持つという問題を有してい
た。
【０００７】本発明は上記した課題に鑑みてなされたも
のであり、所定の方向性を有すると共にエネルギ分布が
単色な高速中性粒子を得ることができる中性粒子の発生
方法及びその装置を提供することを目的としている。
のであり、所定の方向性を有すると共にエネルギ分布が
単色な高速中性粒子を得ることができる中性粒子の発生
方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明方法は、所定のエネルギと方向性とを持つ荷電
粒子を発生させてその線束を得た後、前記荷電粒子と略
等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記荷電粒子
の線束上に走らせて中性粒子を発生させるようにしたも
のである。
に本発明方法は、所定のエネルギと方向性とを持つ荷電
粒子を発生させてその線束を得た後、前記荷電粒子と略
等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記荷電粒子
の線束上に走らせて中性粒子を発生させるようにしたも
のである。
【０００９】また本発明は上記方法において、前記荷電
粒子と略等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記
荷電粒子の線束上に走らせることによって得られた線束
を、双極子磁石に通して前記線束より荷電粒子を除去す
るようにしたものである。
粒子と略等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記
荷電粒子の線束上に走らせることによって得られた線束
を、双極子磁石に通して前記線束より荷電粒子を除去す
るようにしたものである。
【００１０】さらに本発明は上記方法において、前記所
定のエネルギと方向性とを持つ荷電粒子を陽イオンとし
た場合、該陽イオンと反対の電荷を持つ粒子として電子
又は負イオンを使用するようにしたものである。
定のエネルギと方向性とを持つ荷電粒子を陽イオンとし
た場合、該陽イオンと反対の電荷を持つ粒子として電子
又は負イオンを使用するようにしたものである。
【００１１】また本発明装置は、チャンバと、該チャン
バに取り付けられ、かつ荷電粒子を前記チャンバ内に射
出するイオン源と、前記チャンバに取り付けられ、かつ
前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子を発生させるため
の発生部と、前記チャンバ内の前記荷電粒子の走行上で
かつ前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子が交差する位
置に配設された、前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子
の線束を指向させるための第１の双極子磁石と、前記チ
ャンバ内の前記荷電粒子の走行上でかつ前記第１の双極
子磁石の下方に配設された、該第１の双極子磁石からの
線束より所定の荷電粒子を除去させるための第２の双極
子磁石と、前記チャンバ内の前記所定の荷電粒子が除去
された前記第２の双極子磁石からの線束の走行上でかつ
前記第２の双極子磁石の下方に配設された、前記荷電粒
子と反対の電荷を持つ粒子を除去させるための第３の双
極子磁石と、前記チャンバの前記第２の双極子磁石及び
前記第３の双極子磁石の近傍に取り付けられたアース電
極と、前記第３の双極子磁石からの線束の走行上でかつ
前記チャンバの下面に形成されたアパーチャーとから構
成されるようにしたものである。
バに取り付けられ、かつ荷電粒子を前記チャンバ内に射
出するイオン源と、前記チャンバに取り付けられ、かつ
前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子を発生させるため
の発生部と、前記チャンバ内の前記荷電粒子の走行上で
かつ前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子が交差する位
置に配設された、前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子
の線束を指向させるための第１の双極子磁石と、前記チ
ャンバ内の前記荷電粒子の走行上でかつ前記第１の双極
子磁石の下方に配設された、該第１の双極子磁石からの
線束より所定の荷電粒子を除去させるための第２の双極
子磁石と、前記チャンバ内の前記所定の荷電粒子が除去
された前記第２の双極子磁石からの線束の走行上でかつ
前記第２の双極子磁石の下方に配設された、前記荷電粒
子と反対の電荷を持つ粒子を除去させるための第３の双
極子磁石と、前記チャンバの前記第２の双極子磁石及び
前記第３の双極子磁石の近傍に取り付けられたアース電
極と、前記第３の双極子磁石からの線束の走行上でかつ
前記チャンバの下面に形成されたアパーチャーとから構
成されるようにしたものである。
【００１２】
【作用】本発明の中性粒子の発生方法によれば、所定の
エネルギと方向性とを持つ荷電粒子を発生させてその線
束を得た後、前記荷電粒子と略等速度でありかつ反対の
電荷を持つ粒子を前記荷電粒子の線束上に走らせると、
重心系では相対速度を持たない正の電荷を持つ粒子と負
の電荷を持つ粒子との集団が形成される。相対速度がな
い場合においては、前記正の電荷を持つ粒子と負の電荷
を持つ粒子とが電荷交換反応又は再結合反応する確率が
高くなるため、高速中性粒子が高い確率で生成される。
エネルギと方向性とを持つ荷電粒子を発生させてその線
束を得た後、前記荷電粒子と略等速度でありかつ反対の
電荷を持つ粒子を前記荷電粒子の線束上に走らせると、
重心系では相対速度を持たない正の電荷を持つ粒子と負
の電荷を持つ粒子との集団が形成される。相対速度がな
い場合においては、前記正の電荷を持つ粒子と負の電荷
を持つ粒子とが電荷交換反応又は再結合反応する確率が
高くなるため、高速中性粒子が高い確率で生成される。
【００１３】また本発明方法において、前記荷電粒子と
略等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記荷電粒
子の線束上に走らせることによって得られた線束を、双
極子磁石に通す場合には、該双極子磁石により、前記線
束に含まれる中性粒子及び荷電粒子のうち該荷電粒子の
みが前記線束の走行方向と異なる方向に指向される。そ
の結果、前記線束より前記荷電粒子が除去され、中性粒
子のみの線束が得られる。
略等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒子を前記荷電粒
子の線束上に走らせることによって得られた線束を、双
極子磁石に通す場合には、該双極子磁石により、前記線
束に含まれる中性粒子及び荷電粒子のうち該荷電粒子の
みが前記線束の走行方向と異なる方向に指向される。そ
の結果、前記線束より前記荷電粒子が除去され、中性粒
子のみの線束が得られる。
【００１４】さらに本発明方法において、前記所定のエ
ネルギと方向性とを持つ荷電粒子を陽イオンとし、また
該陽イオンと反対の電荷を持つ粒子として電子又は負イ
オンを使用するようにした場合には、電子と陽イオンと
が又は負イオンと陽イオンとが高い確率で電荷交換反応
又は再結合反応し、高速中性粒子が効率的に生成され
る。
ネルギと方向性とを持つ荷電粒子を陽イオンとし、また
該陽イオンと反対の電荷を持つ粒子として電子又は負イ
オンを使用するようにした場合には、電子と陽イオンと
が又は負イオンと陽イオンとが高い確率で電荷交換反応
又は再結合反応し、高速中性粒子が効率的に生成され
る。
【００１５】また本発明装置によれば、所定のエネルギ
と方向性とを持つ荷電粒子をイオン源において発生さ
せ、チャンバ内へを射出すると、前記荷電粒子の線束は
第１の双極子磁石を通過し、第２の双極子磁石に到達す
る。次いで発生部より前記荷電粒子と反対の電荷を持つ
粒子を発生させると、この粒子は第１の双極子磁石に入
射し、該第１の双極子磁石によって大きく曲げられて前
記荷電粒子の走行方向に射出され、前記荷電粒子の線束
上を走る。これによって前記荷電粒子とこれと反対の電
荷を持つ粒子とが高い確率で電荷交換反応又は再結合反
応し、高速中性粒子が高い確率で発生する。続いてこれ
ら中性粒子及び荷電粒子で構成された線束は第２の双極
子磁石に入射する。そこで前記線束中の荷電粒子はアー
ス電極へ向けて指向され、前記線束中より前記荷電粒子
が除かれる。第２の双極子磁石を通過した線束は、続い
て第３の双極子磁石に入射する。そこで前記線束中の前
記第２の双極子磁石で除去された荷電粒子と反対の電荷
を持つ粒子が前記アース電極へ向けて指向され、前記線
束中より前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子が除かれ
る。そして前記第３の双極子磁石から、前記荷電粒子及
びこれと反対の電荷を持つ粒子が除去された高速中性粒
子線が射出され、さらに高速中性粒子線は前記チャンバ
のアパーチャーより前記チャンバ外へ射出される。
と方向性とを持つ荷電粒子をイオン源において発生さ
せ、チャンバ内へを射出すると、前記荷電粒子の線束は
第１の双極子磁石を通過し、第２の双極子磁石に到達す
る。次いで発生部より前記荷電粒子と反対の電荷を持つ
粒子を発生させると、この粒子は第１の双極子磁石に入
射し、該第１の双極子磁石によって大きく曲げられて前
記荷電粒子の走行方向に射出され、前記荷電粒子の線束
上を走る。これによって前記荷電粒子とこれと反対の電
荷を持つ粒子とが高い確率で電荷交換反応又は再結合反
応し、高速中性粒子が高い確率で発生する。続いてこれ
ら中性粒子及び荷電粒子で構成された線束は第２の双極
子磁石に入射する。そこで前記線束中の荷電粒子はアー
ス電極へ向けて指向され、前記線束中より前記荷電粒子
が除かれる。第２の双極子磁石を通過した線束は、続い
て第３の双極子磁石に入射する。そこで前記線束中の前
記第２の双極子磁石で除去された荷電粒子と反対の電荷
を持つ粒子が前記アース電極へ向けて指向され、前記線
束中より前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子が除かれ
る。そして前記第３の双極子磁石から、前記荷電粒子及
びこれと反対の電荷を持つ粒子が除去された高速中性粒
子線が射出され、さらに高速中性粒子線は前記チャンバ
のアパーチャーより前記チャンバ外へ射出される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る中性粒子の発生方法及び
その装置の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本
発明に係る中性粒子の発生装置の一例を示した模式図で
ある。図中２１は断面略矩形状を有するチャンバであ
り、チャンバ２１の上面にはイオン源２２が設けられて
いる。またチャンバ２１の一側壁の上方側には、イオン
源２２から射出される陽イオンと反対の電荷の粒子を放
出する発生部である電子銃２３が取り付けられている。
チャンバ２１内のイオン源２２から引き出されるイオン
の線束（以下、単にイオン線と記す）３１の走行上に
は、電子銃２３から放射される電子の線束（以下、単に
電子線と記す）３２が交差する位置に、第１の双極子磁
石２４が配設されている。この第１の双極子磁石２４の
下方の、イオン線３１の走行上には第２の双極子磁石２
６が配設されており、さらに第２の双極子磁石２６の下
方の、後述する如く第２の双極子磁石２６より射出され
る陽イオン、中性粒子の線束３４の走行上には、第３の
双極子磁石２７が配設されている。またこれら第２の双
極子磁石２６及び第３の双極子磁石２７近傍のチャンバ
２１の一側壁には、アース電極２８が取り付けられてお
り、チャンバ２１の下面には、後述する如く第３の双極
子磁石２７より射出された中性粒子線３７の走行上に、
アパーチャー２９が形成されている。またチャンバ２１
の一側壁には、ガス排気管２５が接続されている。
その装置の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本
発明に係る中性粒子の発生装置の一例を示した模式図で
ある。図中２１は断面略矩形状を有するチャンバであ
り、チャンバ２１の上面にはイオン源２２が設けられて
いる。またチャンバ２１の一側壁の上方側には、イオン
源２２から射出される陽イオンと反対の電荷の粒子を放
出する発生部である電子銃２３が取り付けられている。
チャンバ２１内のイオン源２２から引き出されるイオン
の線束（以下、単にイオン線と記す）３１の走行上に
は、電子銃２３から放射される電子の線束（以下、単に
電子線と記す）３２が交差する位置に、第１の双極子磁
石２４が配設されている。この第１の双極子磁石２４の
下方の、イオン線３１の走行上には第２の双極子磁石２
６が配設されており、さらに第２の双極子磁石２６の下
方の、後述する如く第２の双極子磁石２６より射出され
る陽イオン、中性粒子の線束３４の走行上には、第３の
双極子磁石２７が配設されている。またこれら第２の双
極子磁石２６及び第３の双極子磁石２７近傍のチャンバ
２１の一側壁には、アース電極２８が取り付けられてお
り、チャンバ２１の下面には、後述する如く第３の双極
子磁石２７より射出された中性粒子線３７の走行上に、
アパーチャー２９が形成されている。またチャンバ２１
の一側壁には、ガス排気管２５が接続されている。
【００１７】次にこのように構成されている中性粒子の
発生装置を用いて中性粒子を発生させる方法について述
べる。まずチャンバ２１内のガスをガス排気管２５より
排気量を調節しながら排気し、チャンバ２１内を電子又
はイオンが散乱しない程度の低圧力、ここでは１０-4Ｐ
ａに設定する。また第１の双極子磁石２４には、第１の
双極子磁石２４に入射するイオン源２２からのイオン線
３１と電子銃２３からの電子線３２との走行方向が一致
するように調整した弱い磁場を印加する。
発生装置を用いて中性粒子を発生させる方法について述
べる。まずチャンバ２１内のガスをガス排気管２５より
排気量を調節しながら排気し、チャンバ２１内を電子又
はイオンが散乱しない程度の低圧力、ここでは１０-4Ｐ
ａに設定する。また第１の双極子磁石２４には、第１の
双極子磁石２４に入射するイオン源２２からのイオン線
３１と電子銃２３からの電子線３２との走行方向が一致
するように調整した弱い磁場を印加する。
【００１８】次いで所定のエネルギと方向性とを持つ陽
イオンをイオン源２２において発生させ、イオン源２２
よりチャンバ２１内へイオン線３１を射出する。本実施
例ではイオン線３１として３３４５ｅＶのＨ+ の線束を
用いる。イオン源２２よりチャンバ２１内へイオン線３
１を射出すると、イオン線３１は第１の双極子磁石２４
に入射し、第１の双極子磁石２４の影響を殆ど受けずに
ここを通過して第２の双極子磁石２６に到達する。
イオンをイオン源２２において発生させ、イオン源２２
よりチャンバ２１内へイオン線３１を射出する。本実施
例ではイオン線３１として３３４５ｅＶのＨ+ の線束を
用いる。イオン源２２よりチャンバ２１内へイオン線３
１を射出すると、イオン線３１は第１の双極子磁石２４
に入射し、第１の双極子磁石２４の影響を殆ど受けずに
ここを通過して第２の双極子磁石２６に到達する。
【００１９】続いて電子銃２３より１．８２ｅＶの電子
線３２を放射すると、電子線３２は第１の双極子磁石２
４に入射する。前述したように第１の双極子磁石２４に
は弱い磁場が印加されているため、電子とイオンとの質
量差により、第１の双極子磁石２４に入射した電子線３
２は略垂直に大きく曲げられてイオン線３１の走行方向
に射出される。つまり電子線３２は第１の双極子磁石２
４を通過することによってイオン線３１上を走る形とな
る。
線３２を放射すると、電子線３２は第１の双極子磁石２
４に入射する。前述したように第１の双極子磁石２４に
は弱い磁場が印加されているため、電子とイオンとの質
量差により、第１の双極子磁石２４に入射した電子線３
２は略垂直に大きく曲げられてイオン線３１の走行方向
に射出される。つまり電子線３２は第１の双極子磁石２
４を通過することによってイオン線３１上を走る形とな
る。
【００２０】第１の双極子磁石２４より射出された電子
線３２はイオン線３１上を略等速度で飛行する。このた
め、第１の双極子磁石２４と第２の双極子磁石との間の
線束３３中の電子及び陽イオンは重心系で相対速度を持
たない状態となり、陽イオンと電子とが容易にしかも高
い確率で再結合する。この再結合反応により線束３３中
には高速中性粒子が高い確率で発生する。そしてこれら
電子、中性粒子及び陽イオンで構成される線束３３は第
２の双極子磁石２６に入射する。そこで、陽イオンと再
結合しなかった線束３３中の電子はアース電極２８へ向
けて電子線３５となって指向される。すなわち第２の双
極子磁石２６により線束３３中の電子が除かれる。
線３２はイオン線３１上を略等速度で飛行する。このた
め、第１の双極子磁石２４と第２の双極子磁石との間の
線束３３中の電子及び陽イオンは重心系で相対速度を持
たない状態となり、陽イオンと電子とが容易にしかも高
い確率で再結合する。この再結合反応により線束３３中
には高速中性粒子が高い確率で発生する。そしてこれら
電子、中性粒子及び陽イオンで構成される線束３３は第
２の双極子磁石２６に入射する。そこで、陽イオンと再
結合しなかった線束３３中の電子はアース電極２８へ向
けて電子線３５となって指向される。すなわち第２の双
極子磁石２６により線束３３中の電子が除かれる。
【００２１】第２の双極子磁石２６より射出されかつ中
性粒子及び陽イオンで構成される線束３４は、続いて第
３の双極子磁石２７に入射し、電子と再結合しなかった
線束３４中の陽イオンは、第３の双極子磁石２７により
アース電極２８へ向けてイオン線３６となって指向され
る。すなわち第３の双極子磁石２７により線束３４中の
陽イオンが除かれる。従って、第３の双極子磁石２７か
らはイオン及び電子の荷電粒子が除去された高速中性粒
子線３７が射出され、さらに高速中性粒子線３７はチャ
ンバ２１のアパーチャー２９より試料（図示せず）へ向
けて射出される。
性粒子及び陽イオンで構成される線束３４は、続いて第
３の双極子磁石２７に入射し、電子と再結合しなかった
線束３４中の陽イオンは、第３の双極子磁石２７により
アース電極２８へ向けてイオン線３６となって指向され
る。すなわち第３の双極子磁石２７により線束３４中の
陽イオンが除かれる。従って、第３の双極子磁石２７か
らはイオン及び電子の荷電粒子が除去された高速中性粒
子線３７が射出され、さらに高速中性粒子線３７はチャ
ンバ２１のアパーチャー２９より試料（図示せず）へ向
けて射出される。
【００２２】次に、他の実施例として上記電子の替わり
に負イオンを用いた場合の中性粒子の発生方法及び装置
について述べる。図２は本発明に係る中性粒子の発生装
置の一例を示した模式図であり、図１と同じ構成部品に
は同じ番号を付して示してある。図例の如く、この実施
例装置において図１に示した装置と相異するのは、電子
銃２３に替えて負イオンを発生する負イオン発生部４３
が配設されている点である。
に負イオンを用いた場合の中性粒子の発生方法及び装置
について述べる。図２は本発明に係る中性粒子の発生装
置の一例を示した模式図であり、図１と同じ構成部品に
は同じ番号を付して示してある。図例の如く、この実施
例装置において図１に示した装置と相異するのは、電子
銃２３に替えて負イオンを発生する負イオン発生部４３
が配設されている点である。
【００２３】このような装置を用いて中性粒子を発生さ
せる場合には、上記実施例方法と同様にまずチャンバ２
１内のガスを排気して内部の圧力を所定の値に設定す
る。次いで第１の双極子磁石２４に入射するイオン源２
２からのイオン線３１と発生部からの負イオンの線束
（以下負イオン線と記す）４４との走行方向が一致する
ように調整した弱い磁場を印加する。ここで負イオンを
作るためのガスとしては、例えばＳＦ6 、ＳＦ5 、ＮＦ
3 、ＢＣｌ3 、Ｃｌ2 及びＣＣｌ4 等のハロゲン化合物
を用いることができる。
せる場合には、上記実施例方法と同様にまずチャンバ２
１内のガスを排気して内部の圧力を所定の値に設定す
る。次いで第１の双極子磁石２４に入射するイオン源２
２からのイオン線３１と発生部からの負イオンの線束
（以下負イオン線と記す）４４との走行方向が一致する
ように調整した弱い磁場を印加する。ここで負イオンを
作るためのガスとしては、例えばＳＦ6 、ＳＦ5 、ＮＦ
3 、ＢＣｌ3 、Ｃｌ2 及びＣＣｌ4 等のハロゲン化合物
を用いることができる。
【００２４】そして、所定のエネルギと方向性とを持つ
陽イオンのイオン線３１をイオン源２２より射出し、続
いて負イオン発生部４３よりイオン線３１と略等速度の
負イオン線４４を放射してそれぞれ第１の双極子磁石２
４に入射させ、負イオン線４４をイオン線３１上に走ら
せる。このとき、第１の双極子磁石２４より射出された
負イオン線４４はイオン線３１上を略等速度で飛行する
ため、第１の双極子磁石２４と第２の双極子磁石との間
の線束４５中の負イオン及び陽イオンは重心系で相対速
度を持たない状態となり、陽イオンと負イオンとが容易
にしかも高い確率で再結合する。この再結合反応により
線束４５中には高速中性粒子が高い確率で発生する。
陽イオンのイオン線３１をイオン源２２より射出し、続
いて負イオン発生部４３よりイオン線３１と略等速度の
負イオン線４４を放射してそれぞれ第１の双極子磁石２
４に入射させ、負イオン線４４をイオン線３１上に走ら
せる。このとき、第１の双極子磁石２４より射出された
負イオン線４４はイオン線３１上を略等速度で飛行する
ため、第１の双極子磁石２４と第２の双極子磁石との間
の線束４５中の負イオン及び陽イオンは重心系で相対速
度を持たない状態となり、陽イオンと負イオンとが容易
にしかも高い確率で再結合する。この再結合反応により
線束４５中には高速中性粒子が高い確率で発生する。
【００２５】次いでこれら負イオン、中性粒子及び陽イ
オンで構成される線束４５は第２の双極子磁石２６に入
射する。そこで、陽イオンと再結合しなかった線束４５
中の負イオンはアース電極２８へ向けて負イオン線４６
となって指向される。すなわち第２の双極子磁石２６に
より線束４５中の負イオンが除かれる。第２の双極子磁
石２６より射出されかつ中性粒子及び陽イオンで構成さ
れる線束３４は、続いて第３の双極子磁石２７に入射
し、上記実施例方法と同様にそこで電子と再結合しなか
った線束３４中の陽イオンが除かれる。従って、第３の
双極子磁石２７からは陽イオン及び負イオンの荷電粒子
が除去された高速中性粒子線３７が射出され、さらに高
速中性粒子線３７はチャンバ２１のアパーチャー２９よ
り試料（図示せず）へ向けて射出される。
オンで構成される線束４５は第２の双極子磁石２６に入
射する。そこで、陽イオンと再結合しなかった線束４５
中の負イオンはアース電極２８へ向けて負イオン線４６
となって指向される。すなわち第２の双極子磁石２６に
より線束４５中の負イオンが除かれる。第２の双極子磁
石２６より射出されかつ中性粒子及び陽イオンで構成さ
れる線束３４は、続いて第３の双極子磁石２７に入射
し、上記実施例方法と同様にそこで電子と再結合しなか
った線束３４中の陽イオンが除かれる。従って、第３の
双極子磁石２７からは陽イオン及び負イオンの荷電粒子
が除去された高速中性粒子線３７が射出され、さらに高
速中性粒子線３７はチャンバ２１のアパーチャー２９よ
り試料（図示せず）へ向けて射出される。
【００２６】このように本実施例においては、所定のエ
ネルギ及び方向性を持つイオン線３１を射出するイオン
源２２と、イオン線３１と略等速度の電子線３２を放出
する電子銃２３又は、イオン線３１と略等速度の負イオ
ン線４４を放出する負イオン発生部４３と、電子銃２３
からの電子線３２又は負イオン発生部４３からの負イオ
ン線４４を指向させるための第１の双極子磁石２４とを
備えている。そして電子線３２又は負イオン線４４を、
第１の双極子磁石２４を通過させることによりイオン線
３１上を走らせ、陽イオンと電子又は負イオンとを高い
確率で再結合させて高速中性粒子を発生させる。従って
本実施例によれば、方向性とエネルギ分布の単色性が損
なわれることなく高速中性粒子を効率的に発生させるこ
とができる。
ネルギ及び方向性を持つイオン線３１を射出するイオン
源２２と、イオン線３１と略等速度の電子線３２を放出
する電子銃２３又は、イオン線３１と略等速度の負イオ
ン線４４を放出する負イオン発生部４３と、電子銃２３
からの電子線３２又は負イオン発生部４３からの負イオ
ン線４４を指向させるための第１の双極子磁石２４とを
備えている。そして電子線３２又は負イオン線４４を、
第１の双極子磁石２４を通過させることによりイオン線
３１上を走らせ、陽イオンと電子又は負イオンとを高い
確率で再結合させて高速中性粒子を発生させる。従って
本実施例によれば、方向性とエネルギ分布の単色性が損
なわれることなく高速中性粒子を効率的に発生させるこ
とができる。
【００２７】また本実施例においては、第１の双極子磁
石２４の下方に第２の双極子磁石２６と第３の双極子磁
石２７とが配設されており、電子、中性粒子及び陽イオ
ンで構成された線束３３又は負イオン、中性粒子及び陽
イオンで構成された線束４５を第２の双極子磁石２６を
通過させることにより、線束３３、４５中から電子、又
は負イオンを除去させる。また電子又は負イオンが除去
された中性粒子及び陽イオンの線束３４を第３の双極子
磁石２７を通過させることにより、線束３４中から陽イ
オンを除去させる。従って本実施例によれば、荷電粒子
が混入していない高速の中性粒子線３７を得ることがで
きる。従って本実施例は、例えば試料をエッチングする
際等、半導体製造プロセスにおいて非常に有効な手段及
び方法として使用することができる。
石２４の下方に第２の双極子磁石２６と第３の双極子磁
石２７とが配設されており、電子、中性粒子及び陽イオ
ンで構成された線束３３又は負イオン、中性粒子及び陽
イオンで構成された線束４５を第２の双極子磁石２６を
通過させることにより、線束３３、４５中から電子、又
は負イオンを除去させる。また電子又は負イオンが除去
された中性粒子及び陽イオンの線束３４を第３の双極子
磁石２７を通過させることにより、線束３４中から陽イ
オンを除去させる。従って本実施例によれば、荷電粒子
が混入していない高速の中性粒子線３７を得ることがで
きる。従って本実施例は、例えば試料をエッチングする
際等、半導体製造プロセスにおいて非常に有効な手段及
び方法として使用することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の中性粒子
の発生方法によれば、重心系では相対速度を持たない例
えば陽イオンからなる正の電荷を持つ粒子と、例えば電
子又は負イオンからなる負の電荷を持つ粒子とを高い確
率で電荷交換反応又は再結合反応させるので、所定の方
向性を有し、かつエネルギ分布が単色な高速中性粒子を
効率的に生成することができる。従って本発明方法は例
えば試料をエッチングする際等、半導体製造プロセスに
おいて非常に有効なものとして使用することができる。
また本発明の中性粒子の発生方法によれば、双極子磁石
を通して中性粒子線に含まれる荷電粒子を除去するの
で、中性粒子のみの線束を生成することができる。従っ
て例えばこの中性粒子線をエッチング工程等に用いた場
合、照射ダメージを生じさせることなく試料を良好にエ
ッチングすることができる。さらに本発明の中性粒子の
発生装置によれば、所定の方向性を有し、かつエネルギ
分布が単色な高速中性粒子のみの中性粒子線を効率的
に、しかも確実に生成することができる。
の発生方法によれば、重心系では相対速度を持たない例
えば陽イオンからなる正の電荷を持つ粒子と、例えば電
子又は負イオンからなる負の電荷を持つ粒子とを高い確
率で電荷交換反応又は再結合反応させるので、所定の方
向性を有し、かつエネルギ分布が単色な高速中性粒子を
効率的に生成することができる。従って本発明方法は例
えば試料をエッチングする際等、半導体製造プロセスに
おいて非常に有効なものとして使用することができる。
また本発明の中性粒子の発生方法によれば、双極子磁石
を通して中性粒子線に含まれる荷電粒子を除去するの
で、中性粒子のみの線束を生成することができる。従っ
て例えばこの中性粒子線をエッチング工程等に用いた場
合、照射ダメージを生じさせることなく試料を良好にエ
ッチングすることができる。さらに本発明の中性粒子の
発生装置によれば、所定の方向性を有し、かつエネルギ
分布が単色な高速中性粒子のみの中性粒子線を効率的
に、しかも確実に生成することができる。
【図１】本発明の中性粒子の発生装置の一例を示した模
式図である。
式図である。
【図２】本発明の中性粒子の発生装置の他の例を示した
模式図である。
模式図である。
【図３】従来の中性粒子の発生装置の一例を示した模式
図である。
図である。
【図４】各ガスの各散乱断面積の変化を示したグラフで
ある。
ある。
２１ チャンバ ２２ イオン源 ２３ 電子銃 ２４ 第１の双極 子磁石 ２６ 第２の双極子磁石 ２７ 第３の双極 子磁石 ２８ アース電極 ２９ アパーチャ ー ３１ イオン線 ３２ 電子線 ３３ 電子、中性粒子、陽イオンの線束 ３４ 陽イオン、中性粒子の線束 ３７ 中性粒子線 ４３ 負イオン発生部 ４４ 負イオン線 ４５ 負イオン、中性粒子、陽イオンの線束
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子を中性化することにより中性粒
子を発生させる方法において、 所定のエネルギと方向性とを持つ荷電粒子を発生させ
て、その線束を得る第１の工程と、 前記荷電粒子と略等速度でありかつ反対の電荷を持つ粒
子を前記荷電粒子の線束上に走らせる第２の工程とから
なることを特徴とする中性粒子の発生方法。 - 【請求項２】 前記第２の工程によって得られた線束
を、双極子磁石に通して前記線束より荷電粒子を除去す
ることを特徴とする請求項１記載の中性粒子発生方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の第１の工程で発生させる
荷電粒子を陽イオンとした場合、該陽イオンと反対の電
荷を持つ粒子として電子又は負イオンを使用することを
特徴とする請求項１記載の中性粒子の発生方法。 - 【請求項４】 チャンバと、 該チャンバに取り付けられ、かつ荷電粒子を前記チャン
バ内に射出するイオン源と、 前記チャンバに取り付けられ、かつ前記荷電粒子と反対
の電荷を持つ粒子を発生させるための発生部と、 前記チャンバ内の前記荷電粒子の走行上でかつ前記荷電
粒子と反対の電荷を持つ粒子が交差する位置に配設され
た、前記荷電粒子と反対の電荷を持つ粒子の線束を指向
させるための第１の双極子磁石と、 前記チャンバ内の前記荷電粒子の走行上でかつ前記第１
の双極子磁石の下方に配設された、該第１の双極子磁石
からの線束より所定の荷電粒子を除去させるための第２
の双極子磁石と、 前記チャンバ内の前記所定の荷電粒子が除去された前記
第２の双極子磁石からの線束の走行上でかつ前記第２の
双極子磁石の下方に配設された、前記荷電粒子と反対の
電荷を持つ粒子を除去させるための第３の双極子磁石
と、 前記チャンバの前記第２の双極子磁石及び前記第３の双
極子磁石の近傍に取り付けられたアース電極と、 前記第３の双極子磁石からの線束の走行上でかつ前記チ
ャンバの下面に形成されたアパーチャーとから構成され
ていることを特徴とする中性粒子の発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04021740A JP3124353B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 中性粒子の発生方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04021740A JP3124353B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 中性粒子の発生方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190296A true JPH05190296A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3124353B2 JP3124353B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12063474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04021740A Expired - Fee Related JP3124353B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 中性粒子の発生方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124353B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096239A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Osaka Prefecture Univ | 中性粒子ビーム発生装置 |
| GB2619948A (en) * | 2022-06-22 | 2023-12-27 | Fusion Reactors Ltd | Neutral beam injection apparatus and method |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP04021740A patent/JP3124353B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096239A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Osaka Prefecture Univ | 中性粒子ビーム発生装置 |
| GB2619948A (en) * | 2022-06-22 | 2023-12-27 | Fusion Reactors Ltd | Neutral beam injection apparatus and method |
| GB2619948B (en) * | 2022-06-22 | 2024-06-12 | Fusion Reactors Ltd | Neutral beam injection apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3124353B2 (ja) | 2001-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4471224A (en) | Apparatus and method for generating high current negative ions | |
| JP2881881B2 (ja) | 電子シャワー | |
| JPH05190296A (ja) | 中性粒子の発生方法及びその装置 | |
| JP3401801B2 (ja) | イオンビーム装置 | |
| JP2946433B2 (ja) | イオンビーム制御システム | |
| JP2756704B2 (ja) | イオンビーム照射装置における電荷中和装置 | |
| JPH0629251A (ja) | 中性粒子ビームエッチング装置 | |
| JPH0535537B2 (ja) | ||
| JP3229987B2 (ja) | 中性粒子加工方法およびその装置 | |
| JPH0750637B2 (ja) | 高速原子線源 | |
| JPS62112777A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH06349429A (ja) | 質量分離電極を有するイオンビ−ム引出し電極系装置 | |
| JPH06252096A (ja) | 半導体加工装置 | |
| JPH02112140A (ja) | 低速イオン銃 | |
| EP0095879B1 (en) | Apparatus and method for working surfaces with a low energy high intensity ion beam | |
| JPH08236030A (ja) | 負イオン源 | |
| JP2007280782A (ja) | イオン源 | |
| JPH0668961B2 (ja) | 高速原子線源 | |
| JPH0877960A (ja) | イオン打込み装置 | |
| JP3236928B2 (ja) | ドライエッチング装置 | |
| JP2671219B2 (ja) | 高速原子線源 | |
| JPH08138894A (ja) | 高周波型荷電粒子加速器 | |
| JP3309435B2 (ja) | イオンビームデポジション装置 | |
| JPS62180935A (ja) | マイクロ高速原子線源装置 | |
| JP3100006B2 (ja) | 放射光発生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081027 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |