JPH05325810A - High frequency ion source - Google Patents
High frequency ion sourceInfo
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- JPH05325810A JPH05325810A JP4148367A JP14836792A JPH05325810A JP H05325810 A JPH05325810 A JP H05325810A JP 4148367 A JP4148367 A JP 4148367A JP 14836792 A JP14836792 A JP 14836792A JP H05325810 A JPH05325810 A JP H05325810A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置等に用いられるものであって、高周波（この明細書に
おいてはマイクロ波を含む）放電によってプラズマを発
生させ、このプラズマからイオンビームを引き出す高周
波イオン源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in, for example, an ion implantation apparatus and the like, and plasma is generated by high frequency (including microwave in this specification) discharge, and an ion beam is extracted from this plasma. High frequency ion source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の高周波イオン源の従来例を図２
に示す。この高周波イオン源は、高周波放電によってプ
ラズマ１０を発生させかつ保持するためのプラズマ室４
と、このプラズマ室４内のプラズマ１０から電界の作用
でイオンビーム２２を引き出すための引出し電極系１２
とを備えている。2. Description of the Related Art A conventional example of this type of high-frequency ion source is shown in FIG.
Shown in. This high frequency ion source includes a plasma chamber 4 for generating and holding a plasma 10 by a high frequency discharge.
And an extraction electrode system 12 for extracting an ion beam 22 from the plasma 10 in the plasma chamber 4 by the action of an electric field.
It has and.
【０００３】プラズマ室４は、側壁４ａ、それと絶縁物
６によって高周波的に絶縁されたフランジ４ｂおよび引
出し電極系１２の後述するプラズマ電極１４等によって
構成されており、側壁４ａとプラズマ電極１４とは同電
位にされている。The plasma chamber 4 is constituted by a side wall 4a, a flange 4b insulated from the side wall 4a by a high frequency material by an insulator 6, a plasma electrode 14 of the extraction electrode system 12 which will be described later, and the like, and the side wall 4a and the plasma electrode 14 are separated from each other. It is kept at the same potential.
【０００４】プラズマ１０を発生させるには、プラズマ
室４を引出し電極系１２を介して真空排気しながら、プ
ラズマ室４にイオン化させるためのガス８を導入し、フ
ランジ４ｂを高周波電極としてそれと側壁４ａ間に高周
波電源２４から整合回路２６を介して高周波電力を供給
すると、フランジ４ｂと側壁４ａ間で高周波放電が起こ
りそれによってガス８が分解されてプラズマ１０が発生
する。プラズマ室４で発生したプラズマ１０中のイオン
は、高電圧を印加した引出し電極系１２によってイオン
ビーム２２として引き出される。この引出し電極系１２
は、イオンに付与するエネルギーが５０ｋｅＶ程度以下
の場合は、通常は図に示すように３枚の電極１４〜１６
で構成される。エネルギーが５０ｋｅＶ程度以上の場合
は、電極１４と１５との間に、高電圧が印加される電極
を更に設けて４枚構成にする場合もある。To generate the plasma 10, the plasma chamber 4 is evacuated through the extraction electrode system 12 while the gas 8 for ionization is introduced into the plasma chamber 4, and the flange 4b is used as a high frequency electrode and the side wall 4a. When high frequency power is supplied from the high frequency power supply 24 through the matching circuit 26 in the meantime, a high frequency discharge occurs between the flange 4b and the side wall 4a, whereby the gas 8 is decomposed and plasma 10 is generated. Ions in the plasma 10 generated in the plasma chamber 4 are extracted as an ion beam 22 by the extraction electrode system 12 to which a high voltage is applied. This extraction electrode system 12
When the energy applied to the ions is about 50 keV or less, the three electrodes 14 to 16 are usually used as shown in the figure.
Composed of. When the energy is about 50 keV or more, an electrode to which a high voltage is applied may be further provided between the electrodes 14 and 15 to form a four-electrode structure.
【０００５】各電極１４〜１６は、多数のイオン引出し
孔１４ａ〜１６ａをそれぞれ有しており、これらの電極
は例えばプラズマ電極、抑制電極および接地電極とそれ
ぞれ呼ばれる。最もプラズマ１０側のプラズマ電極１４
には、イオンビーム２２の引き出しのための高電圧が加
速電源２８から印加される。抑制電極１５には、下流側
から電子が逆流するのを抑制するための負電圧が抑制電
源３０から印加される。接地電極１６は接地される。Each of the electrodes 14 to 16 has a large number of ion extraction holes 14a to 16a, and these electrodes are called, for example, a plasma electrode, a suppression electrode and a ground electrode. Plasma electrode 14 closest to plasma 10
A high voltage for drawing out the ion beam 22 is applied from the accelerating power source 28 to the. A negative voltage for suppressing backflow of electrons from the downstream side is applied to the suppression electrode 15 from the suppression power supply 30. The ground electrode 16 is grounded.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のような高周波イ
オン源２においてプラズマ１０を発生させる場合、プラ
ズマ室４のガス圧は通常は１０-4Ｔｏｒｒ台から１０-3
Ｔｏｒｒ台である。このガス圧は、プラズマ１０の密度
を濃くしてイオンビーム２２の電流密度を大きくするた
めには高い方が好ましく、逆に、引出し電極系１２に高
電圧を印加するためには、その電極間での放電を避ける
ために、１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に保持することが好ま
しい。When the plasma 10 is generated in the high frequency ion source 2 as described above, the gas pressure in the plasma chamber 4 is usually in the range of 10 -4 Torr to 10 -3.
The Torr stand. This gas pressure is preferably high in order to increase the density of the plasma 10 and increase the current density of the ion beam 22, and conversely, in order to apply a high voltage to the extraction electrode system 12, the gas pressure between the electrodes is increased. In order to avoid the discharge at 1, it is preferable to keep it at 1 × 10 −3 Torr or less.
【０００７】プラズマ室４は前述したように引出し電極
系１２を介して真空排気されるので、引出し電極系１２
でのガス圧を高電圧を印加しても放電しない程度に（即
ち１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に）維持しつつ、プラズマ室
４のガス圧をどの程度まで上げられるかは、引出し電極
系１２のコンダクタンスに依存する。そのため例えば、
上記のような多孔電極１４〜１６を用いた引出し電極系
１２では、イオン引出し孔１４ａ〜１６ａの直径、数お
よびガス８の種類によって異なるが、通常、多孔部（イ
オン引出し孔１４ａ〜１６ａが分布する領域）の直径が
２００ｍｍφ程度以上では、引出し電極系１２でのガス
圧を１×１０-3Ｔｏｒｒ以下に維持しつつ、プラズマ室
４のガス圧を１０-3Ｔｏｒｒ台に保持することは困難で
あり、１０-4Ｔｏｒｒ台にせざるを得ない。Since the plasma chamber 4 is evacuated through the extraction electrode system 12 as described above, the extraction electrode system 12
The extraction electrode system 12 determines how much the gas pressure in the plasma chamber 4 can be increased while maintaining the gas pressure in the plasma at a level at which discharge does not occur even when a high voltage is applied (that is, below 1 × 10 −3 Torr). Depends on the conductance of. So, for example,
In the extraction electrode system 12 using the porous electrodes 14 to 16 as described above, the diameter is different, the number of the ion extraction holes 14a to 16a and the type of the gas 8 are different, but usually the porous portion (the ion extraction holes 14a to 16a are distributed). It is difficult to maintain the gas pressure in the plasma chamber 4 at a level of 10 −3 Torr while maintaining the gas pressure in the extraction electrode system 12 at 1 × 10 −3 Torr or less when the diameter of the area) is about 200 mmφ or more. Therefore, I have no choice but to set it at 10 -4 Torr.
【０００８】高周波電界によるプラズマ発生の場合、例
えばプラズマＣＶＤでは通常は１０-2Ｔｏｒｒ台以上の
ガス圧が使用されており、１０-4Ｔｏｒｒ台で得られる
プラズマ密度は小さい。イオン源のソースプラズマにお
いても、図２に示すような、プラズマ室４の側壁４ａと
フランジ４ｂとで放電させるような簡素な容量結合型の
放電では、１０-4Ｔｏｒｒ台で得られるプラズマ密度は
小さく、従って引き出されるイオンビーム２２の電流密
度も小さい。In the case of plasma generation by a high-frequency electric field, for example, in plasma CVD, a gas pressure of 10 -2 Torr or higher is usually used, and the plasma density obtained at 10 -4 Torr is low. Also in the source plasma of the ion source, as shown in FIG. 2, in a simple capacitive coupling type discharge in which the side wall 4a and the flange 4b of the plasma chamber 4 are discharged, the plasma density obtained at the level of 10 −4 Torr is Therefore, the current density of the extracted ion beam 22 is also small.
【０００９】また、上記のような従来の高周波イオン源
２では、ガス８の種類に依存してプラズマ密度の均一性
が変化し、そのため引き出されるイオンビーム２２の電
流密度の分布も変化する。例えば、詳しくは後述する
が、ガス８が５％ＰＨ3／Ｈ2、５％Ｂ2Ｈ6／Ｈ2、１０
０％Ｈ2の場合を比べたとき、後者ほどプラズマ密度の
均一性は悪くなる。Further, in the conventional high-frequency ion source 2 as described above, the uniformity of the plasma density changes depending on the type of gas 8, and therefore the distribution of the current density of the extracted ion beam 22 also changes. For example, as will be described later in detail, the gas 8 is 5% PH 3 / H 2 , 5% B 2 H 6 / H 2 , 10%.
When the case of 0% H 2 is compared, the latter is less uniform in plasma density.
【００１０】そこでこの発明は、プラズマ室内に、ガス
の種類に依存せずに均一なかつ高密度のプラズマを作
り、それによってガスの種類に依存しない一様なかつ高
電流密度のイオンビームを発生させることができるよう
にした高周波イオン源を提供することを主たる目的とす
る。Therefore, according to the present invention, a uniform and high-density plasma is produced in the plasma chamber without depending on the type of gas, and thereby a uniform and high-current-density ion beam independent of the type of gas is generated. The main purpose is to provide a high-frequency ion source capable of performing the above.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の高周波イオン源は、前記引出し電極系を
構成する電極の内の最もプラズマ側のプラズマ電極と、
このプラズマ電極に向かい合う面であって前記プラズマ
室の一部を構成する背面部と、前記プラズマ室の側壁と
を互いに電気的に接続して同電位とし、前記プラズマ室
の奥の部分にその側壁に沿って環状に、当該側壁および
それと同電位にされた部分から高周波的に絶縁されてい
てプラズマ室に対して凹構造の放電室を設け、かつ前記
プラズマ電極とそれと向かい合った背面部との間の距離
を前記プラズマ室の側壁の深さに比べて同等かまたは小
さくし、そして前記放電室を構成する容器とプラズマ室
の側壁およびそれと同電位にされた部分との間に高周波
電力を供給して当該放電室において高周波放電を生じさ
せてプラズマを発生させるようにしたことを特徴とす
る。In order to achieve the above object, the high frequency ion source of the present invention comprises a plasma electrode on the most plasma side of the electrodes constituting the extraction electrode system,
A back surface portion facing the plasma electrode and forming a part of the plasma chamber, and a side wall of the plasma chamber are electrically connected to each other to have the same potential, and the side wall is formed in a deep portion of the plasma chamber. A discharge chamber having a concave structure is provided in a ring shape along the ring from the side wall and a portion having the same potential as that of the plasma chamber and has a concave structure with respect to the plasma chamber, and between the plasma electrode and a back surface portion facing the plasma electrode. Is equal to or smaller than the depth of the side wall of the plasma chamber, and high-frequency power is supplied between the container forming the discharge chamber and the side wall of the plasma chamber and the portion at the same potential. It is characterized in that high-frequency discharge is generated in the discharge chamber to generate plasma.
【００１２】[0012]
【作用】プラズマ室および放電室を所要のガス圧にし
て、放電室を構成する容器とプラズマ室の側壁およびそ
れと同電位にされた部分との間に高周波電力を供給する
と、放電室において高周波放電が生じてプラズマが生成
される。When the plasma chamber and the discharge chamber are set to a required gas pressure and high-frequency power is supplied between the container forming the discharge chamber and the side wall of the plasma chamber and the portion made to have the same potential as that of the plasma chamber, the high-frequency discharge is generated in the discharge chamber. Occurs and plasma is generated.
【００１３】このようにしてプラズマ室の奥の周辺部で
生成されたプラズマは、電界が入らないように構成され
たプラズマ室の中心部に向かって拡散することになり、
それによってプラズマ室内に、均一性がガスの種類に依
存しないプラズマを作ることができる。The plasma generated in the peripheral portion at the back of the plasma chamber in this way diffuses toward the central portion of the plasma chamber configured so that no electric field enters.
This makes it possible to create a plasma in the plasma chamber whose homogeneity does not depend on the type of gas.
【００１４】また、放電室は上記のような構造にするこ
とにより、いわゆるホローカソードと同様な働きをし、
そこにおける電子の活発な振動によって高密度のプラズ
マを作ることができ、これが次々とプラズマ室へ供給さ
れることになる。従って、プラズマ室のガス圧をあまり
高くしなくても、高密度のプラズマを作ることができ
る。Further, the discharge chamber having the above-mentioned structure functions like a so-called hollow cathode.
High-density plasma can be created by the active vibration of the electrons there, and this is supplied to the plasma chamber one after another. Therefore, high-density plasma can be produced without increasing the gas pressure in the plasma chamber so much.
【００１５】[0015]
【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る高周波イ
オン源およびそれ用の電源を示す図である。図２の従来
例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下
においては当該従来例との相違点を主に説明する。FIG. 1 is a diagram showing a high frequency ion source and a power supply therefor according to an embodiment of the present invention. The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly described below.
【００１６】この実施例においては、前述したフランジ
４ｂの代わりに、引出し電極系１２のプラズマ電極１４
に向かう面であってプラズマ室４の一部を構成する背面
部４ｃを設けており、プラズマ室４のこの背面部４ｃ
と、側壁４ａと、プラズマ電極１４とを互いに電気的に
接続して同電位にしている。In this embodiment, instead of the above-mentioned flange 4b, the plasma electrode 14 of the extraction electrode system 12 is used.
Is provided on the rear surface 4c of the plasma chamber 4, which is a part of the plasma chamber 4.
, The side wall 4a and the plasma electrode 14 are electrically connected to each other to have the same potential.
【００１７】また、プラズマ室４の奥の部分に、その側
壁４ａに沿って環状に、プラズマ室４に対して凹構造の
放電室３４を設けている。この放電室３４を構成する容
器３４ａとプラズマ室４の側壁４ａおよび背面部４ｃと
は、絶縁物３６および３８によってそれぞれ高周波的に
絶縁されている。Further, a discharge chamber 34 having a concave structure with respect to the plasma chamber 4 is provided in the inner part of the plasma chamber 4 along the side wall 4a thereof in an annular shape. The container 34a forming the discharge chamber 34 and the side wall 4a and the back surface portion 4c of the plasma chamber 4 are insulated from each other by insulators 36 and 38 in a high frequency manner.
【００１８】そして、放電室３４を構成する容器３４ａ
とプラズマ室４の側壁４ａおよびそれと同電位にされた
部分（即ち背面部４ｃおよびプラズマ電極１４）との間
に高周波電源２４から整合回路２６を介して高周波電力
を供給して、放電室３４において高周波放電を生じさせ
てプラズマ１０を発生させるようにしている。A container 34a constituting the discharge chamber 34
And a side wall 4a of the plasma chamber 4 and a portion (that is, the back surface portion 4c and the plasma electrode 14) having the same potential as that of the plasma chamber 4 are supplied with high frequency power from the high frequency power supply 24 through the matching circuit 26, and in the discharge chamber 34 The high frequency discharge is generated to generate the plasma 10.
【００１９】ガス８の導入は、この実施例では、環状の
放電室３４の１８０度対向位置に二つのガス導入口３９
を設けて、そこから放電室３４にガス８を導入するよう
にしている。ガス導入口３９をこのように二つ設けるの
は、放電室３４におけるガスの分布をより均一化するた
めであるが、勿論三つ以上でも良いし一つでも良い。ま
た、ここで取り上げている程度のガス圧（即ち１０-4Ｔ
ｏｒｒ台〜１０-3Ｔｏｒｒ台）においては、ガス８はど
こから導入しても均一に拡散するので、プラズマ室４に
導入しても良い。In this embodiment, the gas 8 is introduced by the two gas introduction ports 39 at 180 ° opposite positions of the annular discharge chamber 34.
Is provided, and the gas 8 is introduced into the discharge chamber 34 from there. The two gas inlets 39 are provided in order to make the gas distribution in the discharge chamber 34 more uniform, but of course three or more or one gas may be provided. Also, the gas pressure of the level mentioned here (ie 10 -4 T
In the orr level to 10 −3 Torr level), the gas 8 may be introduced into the plasma chamber 4 because it is uniformly diffused no matter where it is introduced.
【００２０】放電室３４の開口幅Ｗは、例えば２０〜６
０ｍｍ程度にすれば良い。これは、放電室３４はいわゆ
るホローカソードと同様の働きをするが、１０-4Ｔｏｒ
ｒ台〜１０-3Ｔｏｒｒ台のガス圧であれば、電子の走る
距離が比較的大きいので、上記程度の開口幅Ｗであれ
ば、電子の振動によって十分にプラズマ１０を発生させ
ることができるからである。The opening width W of the discharge chamber 34 is, for example, 20-6.
It may be about 0 mm. This means that the discharge chamber 34 works like a so-called hollow cathode, but 10 -4 Tor
If the gas pressure is in the range of r to 10 -3 Torr, the distance traveled by the electrons is relatively large. Therefore, if the opening width W is in the above range, the plasma 10 can be sufficiently generated by the vibration of the electrons. Is.
【００２１】放電室３４の深さＤは、例えば開口幅Ｗの
１〜３倍程度にすれば良い。これは、あまり浅いと電子
の振動が制限されてプラズマ１０が薄くなり、あまり深
いとプラズマ１０が外へ出にくくなるからである。The depth D of the discharge chamber 34 may be, for example, about 1 to 3 times the opening width W. This is because if the depth is too shallow, the vibration of electrons is limited and the plasma 10 becomes thin, and if it is too deep, the plasma 10 is hard to go out.
【００２２】またプラズマ電極１４とプラズマ室４の背
面部４ｃとの間の距離Ｌは、プラズマ室４の側壁４ａの
深さＭに比べて同等かまたは小さくしている。このよう
にすれば、放電室３４に供給した高周波電力による電界
がプラズマ室４に入るのを防止することができる。The distance L between the plasma electrode 14 and the back surface 4c of the plasma chamber 4 is equal to or smaller than the depth M of the side wall 4a of the plasma chamber 4. By doing so, it is possible to prevent the electric field due to the high frequency power supplied to the discharge chamber 34 from entering the plasma chamber 4.
【００２３】なお、プラズマ室４の側壁４ａ周辺には、
側壁４ａの内部に沿ったいわゆるカスプ磁界を発生させ
てプラズマ１０の閉じ込めおよび高周波放電を促進する
ために、磁石４０を配置しても良い。また、放電室３４
の周辺にも、同様の磁界を分布させるための磁石４２を
配置しても良い。In the vicinity of the side wall 4a of the plasma chamber 4,
The magnet 40 may be arranged in order to generate a so-called cusp magnetic field along the inside of the side wall 4a to promote the confinement of the plasma 10 and the high frequency discharge. In addition, the discharge chamber 34
A magnet 42 for distributing a similar magnetic field may be arranged around the area.
【００２４】動作例を説明すると、プラズマ室４を引出
し電極系１２を介して真空排気すると共にガス導入口３
９から所要のガス８を導入して、プラズマ室４を例えば
１０-4Ｔｏｒｒ台に保持する。そして、放電室３４を構
成する容器３４ａとプラズマ室４の側壁４ａ等との間に
高周波電源２４から高周波電力を供給すると、放電室３
４において高周波放電が生じてプラズマ１０が生成され
る。Explaining an operation example, the plasma chamber 4 is evacuated through the extraction electrode system 12 and the gas inlet 3
A required gas 8 is introduced from 9 to hold the plasma chamber 4 at, for example, 10 −4 Torr level. Then, when high frequency power is supplied from the high frequency power supply 24 between the container 34a forming the discharge chamber 34 and the side wall 4a of the plasma chamber 4, etc., the discharge chamber 3
At 4, a high frequency discharge is generated and plasma 10 is generated.
【００２５】このようにしてプラズマ室の奥の周辺部で
生成されたプラズマ１０は、電界が入り込まないように
構成された（前述した距離Ｌおよび深さＭの説明参照）
プラズマ室４の中心部（即ち電界のないドリフト部）に
向かって例えば矢印Ａで示すように拡散することにな
り、それによってプラズマ室４内に一様な密度のプラズ
マ１０を得ることができる。それ以降は従来例と同様に
して、このプラズマ１０から引出し電極系１２によって
イオンビーム２２を引き出すことができる。The plasma 10 thus generated in the inner peripheral portion of the plasma chamber is configured so that the electric field does not enter (see the above description of the distance L and the depth M).
For example, as shown by the arrow A, the light is diffused toward the central portion of the plasma chamber 4 (that is, the drift portion having no electric field), whereby the plasma 10 having a uniform density can be obtained in the plasma chamber 4. After that, the ion beam 22 can be extracted from the plasma 10 by the extraction electrode system 12 in the same manner as in the conventional example.
【００２６】この場合、放電室３４は上記のような構造
にすることにより、いわゆるホローカソードと同様の働
きをし、そこにおける電子の活発な振動によって高密度
のプラズマ１０を作ることができ、これが次々とプラズ
マ室４へ供給されることになる。従って、プラズマ室４
のガス圧をあまり高くしなくても、例えば１０-4Ｔｏｒ
ｒ台〜１０-3Ｔｏｒｒ台の場合でも、高密度のプラズマ
１０を作ることができ、従って高電流密度のイオンビー
ム２２を発生させることができる。In this case, the discharge chamber 34 having the above-described structure functions like a so-called hollow cathode, and active vibration of electrons in the discharge chamber 34 makes it possible to create a high density plasma 10. It is supplied to the plasma chamber 4 one after another. Therefore, the plasma chamber 4
Even if the gas pressure is not so high, for example, 10 -4 Tor
Even in the case of the r to 10 −3 Torr level, the high-density plasma 10 can be produced, and therefore, the ion beam 22 having a high current density can be generated.
【００２７】また、従来例の高周波イオン源２の場合
は、プラズマ室４全体が放電空間になっている等のため
に、放電状態がプラズマ室４に導入したガス８の種類に
依存する傾向にあり、そのためガス８の種類によってプ
ラズマ密度の一様性に変化を生じさせていたが、この発
明の高周波イオン源２ａの場合は、放電はプラズマ室４
の奥の周辺部でのみ生じ、プラズマ室４の内部のプラズ
マ１０は周辺部から拡散で供給されるのみであることか
ら、プラズマ室４におけるプラズマ１０の均一性はガス
８の種類に依存しなくなる。従って、ガス８の種類に依
存しない一様な電流密度のイオンビーム２２を発生させ
ることができる。In the case of the conventional high-frequency ion source 2, the discharge state tends to depend on the type of the gas 8 introduced into the plasma chamber 4 because the entire plasma chamber 4 is a discharge space. Therefore, the uniformity of the plasma density was changed depending on the type of gas 8. However, in the case of the high frequency ion source 2a of the present invention, the discharge is performed in the plasma chamber 4
Occurs only in the peripheral portion of the inside of the plasma chamber 4, and the plasma 10 inside the plasma chamber 4 is supplied only by diffusion from the peripheral portion, so that the uniformity of the plasma 10 in the plasma chamber 4 does not depend on the type of gas 8. .. Therefore, the ion beam 22 having a uniform current density that does not depend on the type of the gas 8 can be generated.
【００２８】実験結果の一例を説明すると、図２の構造
をした従来例の高周波イオン源２において、プラズマ室
４の内径を約５００ｍｍφ、同深さを約１２０ｍｍ、引
出し電極系１２の多孔部の直径を約４３０ｍｍφとし
て、引出し電極系１２から（より具体的にはその最下流
側の接地電極１６から）約３００ｍｍの位置で得られた
イオンビーム２２の電流密度の分布を測定した。その結
果、電流密度がイオンビーム２２の中心部のそれに対し
て１０％減少する位置は、ガス８が５％ＰＨ3／Ｈ2では
半径約１８０ｍｍ、５％Ｂ2Ｈ6／Ｈ2では半径約１７０
ｍｍ、１００％Ｈ2では約１００ｍｍであり、ガス種に
よって大きく違っていた。An example of the experimental results will be described. In the conventional high frequency ion source 2 having the structure of FIG. 2, the inner diameter of the plasma chamber 4 is about 500 mmφ, the same depth is about 120 mm, and the porous portion of the extraction electrode system 12 is formed. With a diameter of about 430 mmφ, the distribution of the current density of the ion beam 22 obtained at a position of about 300 mm from the extraction electrode system 12 (more specifically, from the most downstream ground electrode 16) was measured. As a result, the position where the current density decreases 10% with respect to that at the center of the ion beam 22 is about 180 mm when the gas 8 is 5% PH 3 / H 2 , and the radius is about 80 mm when 5% B 2 H 6 / H 2. 170
mm, 100% H 2 was about 100 mm, which was greatly different depending on the gas type.
【００２９】これに対して、図１の構造をしたこの実施
例の高周波イオン源２ａにおいて、引出し電極系１２は
従来例と同じにし、放電室３４の開口幅Ｗを４０ｍｍ、
同深さＤを６０ｍｍ、プラズマ室４の内径を約５００
φ、同深さＭを約１２０ｍｍ、プラズマ電極１４と背面
部４ｃ間の距離Ｌを約１００ｍｍとしたところ、上記３
種類のガス８に対して、イオンビーム２２の電流密度の
分布について差は見られず、１０％減少する位置はいず
れも半径約１８０ｍｍであった。On the other hand, in the high-frequency ion source 2a of this embodiment having the structure of FIG. 1, the extraction electrode system 12 is the same as that of the conventional example, and the opening width W of the discharge chamber 34 is 40 mm.
The depth D is 60 mm, and the inner diameter of the plasma chamber 4 is about 500.
φ, the same depth M is about 120 mm, and the distance L between the plasma electrode 14 and the back surface portion 4c is about 100 mm.
No difference was found in the distribution of the current density of the ion beam 22 with respect to the types of gas 8, and the position where the ion beam 22 decreased by 10% was at a radius of about 180 mm.
【００３０】また、同じ比較実験で得られたイオンビー
ム２２の電流密度は、動作条件により若干の差はある
が、実施例の高周波イオン源２ａによる方が従来例の高
周波イオン源２による場合に比べて１．５〜３倍程度の
値が得られた。The current density of the ion beam 22 obtained in the same comparative experiment is slightly different depending on the operating conditions. However, the high frequency ion source 2a of the embodiment is different from the high frequency ion source 2 of the conventional example. In comparison, a value of about 1.5 to 3 times was obtained.
【００３１】ちなみにこの比較実験では、従来例の高周
波イオン源２および実施例の高周波イオン源２ａのどち
らの場合も、プラズマ室４の側壁４ａの周辺部に磁石４
０を配置し、側壁４ａ内に沿っていわゆるカスプ磁界が
生じるようにした。By the way, in this comparative experiment, in both of the conventional high-frequency ion source 2 and the high-frequency ion source 2a of the embodiment, the magnet 4 is provided around the side wall 4a of the plasma chamber 4.
0 is arranged so that a so-called cusp magnetic field is generated along the side wall 4a.
【００３２】なお、引出し電極系１２の構成はこの発明
において特に重要ではなく、上記例以外の構成でも良
く、またそれを構成する各電極のイオン引出し孔も、多
数の小孔でも良いし複数のスリット状のもの等でも良
い。The structure of the extraction electrode system 12 is not particularly important in the present invention, and structures other than the above examples may be used, and the ion extraction holes of each of the electrodes forming the extraction electrode system may be a large number of small holes or a plurality of small holes. It may be a slit-like one.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、プラズ
マ室内に、ガスの種類に依存せずに均一なかつ高密度の
プラズマを作ることができ、その結果、ガスの種類に依
存しない一様なかつ高電流密度のイオンビームを発生さ
せることができる。As described above, according to the present invention, a uniform and high-density plasma can be created in the plasma chamber without depending on the type of gas, and as a result, a uniform plasma that does not depend on the type of gas can be produced. It is possible to generate an ion beam having a high current density.
【図１】 この発明の一実施例に係る高周波イオン源お
よびそれ用の電源を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a high-frequency ion source and a power supply for the same according to an embodiment of the present invention.
【図２】 従来の高周波イオン源およびそれ用の電源を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional high-frequency ion source and a power supply therefor.
２ａ 高周波イオン源 ４ プラズマ室 ４ａ 側壁 ４ｃ 背面部 ８ ガス １０ プラズマ １２ 引出し電極系 １４ プラズマ電極 ２２ イオンビーム ２４ 高周波電源 ３４ 放電室 2a high frequency ion source 4 plasma chamber 4a side wall 4c back surface 8 gas 10 plasma 12 extraction electrode system 14 plasma electrode 22 ion beam 24 high frequency power supply 34 discharge chamber
Claims (1)
るイオン源であって、プラズマを保持するためのプラズ
マ室と、このプラズマ室内のプラズマからイオンを引き
出すためのものであって複数のイオン引出し孔をそれぞ
れ有する複数枚の電極から成る引出し電極系とを備える
高周波イオン源において、前記引出し電極系を構成する
電極の内の最もプラズマ側のプラズマ電極と、このプラ
ズマ電極に向かい合う面であって前記プラズマ室の一部
を構成する背面部と、前記プラズマ室の側壁とを互いに
電気的に接続して同電位とし、前記プラズマ室の奥の部
分にその側壁に沿って環状に、当該側壁およびそれと同
電位にされた部分から高周波的に絶縁されていてプラズ
マ室に対して凹構造の放電室を設け、かつ前記プラズマ
電極とそれと向かい合った背面部との間の距離を前記プ
ラズマ室の側壁の深さに比べて同等かまたは小さくし、
そして前記放電室を構成する容器とプラズマ室の側壁お
よびそれと同電位にされた部分との間に高周波電力を供
給して当該放電室において高周波放電を生じさせてプラ
ズマを発生させるようにしたことを特徴とする高周波イ
オン源。1. An ion source for generating plasma by high-frequency discharge, comprising a plasma chamber for holding the plasma and a plurality of ion extraction holes for extracting ions from the plasma in the plasma chamber. In a high-frequency ion source provided with an extraction electrode system composed of a plurality of electrodes, having a plasma electrode on the most plasma side of the electrodes forming the extraction electrode system and a surface facing the plasma electrode, The back surface forming a part and the side wall of the plasma chamber are electrically connected to each other to have the same potential, and the inner side of the plasma chamber is annularly formed along the side wall to have the same potential as the side wall. A discharge chamber having a concave structure to the plasma chamber, which is insulated from the exposed portion by high frequency, and faces the plasma electrode. The distance between the back surface and the fitted back portion is equal to or smaller than the depth of the side wall of the plasma chamber,
Then, high-frequency power is supplied between the container forming the discharge chamber, the side wall of the plasma chamber, and the portion having the same potential as that of the plasma chamber to generate high-frequency discharge in the discharge chamber to generate plasma. Characteristic high-frequency ion source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148367A JPH05325810A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | High frequency ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4148367A JPH05325810A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | High frequency ion source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05325810A true JPH05325810A (en) | 1993-12-10 |
Family
ID=15451185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4148367A Pending JPH05325810A (en) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | High frequency ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05325810A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008186806A (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Samsung Electronics Co Ltd | Ion beam device |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4148367A patent/JPH05325810A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008186806A (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Samsung Electronics Co Ltd | Ion beam device |
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