JPH0551134B2 - - Google Patents
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- JPH0551134B2 JPH0551134B2 JP8324587A JP8324587A JPH0551134B2 JP H0551134 B2 JPH0551134 B2 JP H0551134B2 JP 8324587 A JP8324587 A JP 8324587A JP 8324587 A JP8324587 A JP 8324587A JP H0551134 B2 JPH0551134 B2 JP H0551134B2
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、イオンビーム蒸着、イオン注入等に
用いられるマイクロ波イオン源に関するものであ
る。
用いられるマイクロ波イオン源に関するものであ
る。
従来の技術
近年、イオン注入等イオン源を用いた技術は半
導体分野において重要な技術の一つとなつてい
る。
導体分野において重要な技術の一つとなつてい
る。
以下図面を参照しながら、上述した従来のイオ
ン源について説明する。
ン源について説明する。
第5図は従来のイオン源でデユオプラズマトロ
ン型イオン源を示している。
ン型イオン源を示している。
1はイオン種導入口、2はカソードチヤンバ
ー、3はカソードフイラメント、4はアノード、
5はプラズマ拡張カツプ、6は中間電極、7はイ
オン引き出し電極、8は励磁コイルである。
ー、3はカソードフイラメント、4はアノード、
5はプラズマ拡張カツプ、6は中間電極、7はイ
オン引き出し電極、8は励磁コイルである。
以上のように構成されたイオン源について説明
する。イオン種導入口1を通してアルゴン等のガ
スをカソードチヤンバー2内に導入し、カソード
フイラメント3とアノード4の間にアーク放電を
起こさせる。中間電極6とアノード4は軟鉄で作
られ磁路を形成し、2つの電極間にマグネツトコ
イル8により強い軸方向磁界(103〜104ガウス)
が作られ、アノード4の小孔付近のプラズマ拡張
カツプ5にプラズマを集中できるようになつてい
る。イオンはイオン引き出し電極7を通して、引
き出される。
する。イオン種導入口1を通してアルゴン等のガ
スをカソードチヤンバー2内に導入し、カソード
フイラメント3とアノード4の間にアーク放電を
起こさせる。中間電極6とアノード4は軟鉄で作
られ磁路を形成し、2つの電極間にマグネツトコ
イル8により強い軸方向磁界(103〜104ガウス)
が作られ、アノード4の小孔付近のプラズマ拡張
カツプ5にプラズマを集中できるようになつてい
る。イオンはイオン引き出し電極7を通して、引
き出される。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、イオン源
内のガス圧は10-2〜10-1Torrと高く、またフイ
ラメント3を用いているので、寿命が6〜30時間
と短かい。また、磁界がイオン引き出し方向であ
るため、プラズマを閉じ込めることはできず、電
子のエネルギの上昇が十分に得られないので、多
量の一価イオンを取ることができても、わずかし
か多価イオンを取ることができないという問題点
を有していた。
内のガス圧は10-2〜10-1Torrと高く、またフイ
ラメント3を用いているので、寿命が6〜30時間
と短かい。また、磁界がイオン引き出し方向であ
るため、プラズマを閉じ込めることはできず、電
子のエネルギの上昇が十分に得られないので、多
量の一価イオンを取ることができても、わずかし
か多価イオンを取ることができないという問題点
を有していた。
本発明は上記問題点に鑑み、多量の多価イオン
を長時間安定に得ることができるイオン源を提供
するものである。
を長時間安定に得ることができるイオン源を提供
するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のマイクロ
波イオン源は、イオン種導入口とイオン導出口を
有する放電室と、前記放電室内にマイクロ波を放
射するマイクロ波放射手段と、前記放電室の外側
において前記イオン等出口に対向して位置し、電
位印加手段を有するイオン引き出し電極と、前記
イオン引き出し電極によつて引き出されるイオン
方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記磁界を得るために、
前記放電室内に対向するように配置した一対の磁
極と、前記一対の磁極を前記放電室に対して負の
電位を印加する手段とを備えたものである。
波イオン源は、イオン種導入口とイオン導出口を
有する放電室と、前記放電室内にマイクロ波を放
射するマイクロ波放射手段と、前記放電室の外側
において前記イオン等出口に対向して位置し、電
位印加手段を有するイオン引き出し電極と、前記
イオン引き出し電極によつて引き出されるイオン
方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記磁界を得るために、
前記放電室内に対向するように配置した一対の磁
極と、前記一対の磁極を前記放電室に対して負の
電位を印加する手段とを備えたものである。
作 用
本発明は上記した構成によつて、マイクロ波放
電により安定なプラズマを生成することができ、
磁界がイオン引き出し方向に対して垂直であり、
対向する一対の磁極が放電室に対して負の電位で
あるために、プラズマ中の電子を両磁極間に閉じ
込めることができ、その結果としてプラズマをイ
オン源内に閉じ込めることができ、多量の多価イ
オンを得ることができる。
電により安定なプラズマを生成することができ、
磁界がイオン引き出し方向に対して垂直であり、
対向する一対の磁極が放電室に対して負の電位で
あるために、プラズマ中の電子を両磁極間に閉じ
込めることができ、その結果としてプラズマをイ
オン源内に閉じ込めることができ、多量の多価イ
オンを得ることができる。
実施例
以下本発明の第1の実施例のマイクロ波イオン
源について、図面を参照しながら説明する。
源について、図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の第1の実施例におけるマイク
ロ波イオン源の断面図を示すものである。第2図
は第1図のマイクロ波イオン源の斜視図である。
第1図において、9は放電室で、イオン種導入口
10とイオン導出口11とを有している。第2図
に示したマイクロ波源12から発生されたマイク
ロ波(たとえば周波数が2.45GHz)は、導波路1
3を通つて、放電室9内部のマクロ波放射体14
(たとえばφ2mmのタンタル線で放電室9に突き出
した部分の長さが30mm、径15mmの環状アンテナ)
に供給され、放電室9内に放射される。
ロ波イオン源の断面図を示すものである。第2図
は第1図のマイクロ波イオン源の斜視図である。
第1図において、9は放電室で、イオン種導入口
10とイオン導出口11とを有している。第2図
に示したマイクロ波源12から発生されたマイク
ロ波(たとえば周波数が2.45GHz)は、導波路1
3を通つて、放電室9内部のマクロ波放射体14
(たとえばφ2mmのタンタル線で放電室9に突き出
した部分の長さが30mm、径15mmの環状アンテナ)
に供給され、放電室9内に放射される。
15は磁気コイルで、磁気回路を形成し、放電
室9に磁界を印加する(たとえば14KGauss)。
イオン種導入口10から、たとえば放電ガスとし
てのアルゴンガスを導入することにより、アミク
ロ波と磁界の作用で低ガス圧力(放電室9内10-4
〜10-2Torr)および低マイクロ波電力(30〜
50Watt)で高密度プラズマ(1011〜1012個/cm3)
が生成される。このプラズマ中のイオンは、スリ
ツト状または円孔状のイオン導出口11から放電
室9の外へ拡散し、スリツト状の穴を有したイオ
ン引き出し電極17の形成する電界により第2図
に示したX方向へ放射される。前記イオン引き出
し電極17にはイオン加速電源16にて電位が印
加されている。
室9に磁界を印加する(たとえば14KGauss)。
イオン種導入口10から、たとえば放電ガスとし
てのアルゴンガスを導入することにより、アミク
ロ波と磁界の作用で低ガス圧力(放電室9内10-4
〜10-2Torr)および低マイクロ波電力(30〜
50Watt)で高密度プラズマ(1011〜1012個/cm3)
が生成される。このプラズマ中のイオンは、スリ
ツト状または円孔状のイオン導出口11から放電
室9の外へ拡散し、スリツト状の穴を有したイオ
ン引き出し電極17の形成する電界により第2図
に示したX方向へ放射される。前記イオン引き出
し電極17にはイオン加速電源16にて電位が印
加されている。
磁気コイル15の磁力を放電室9に有効に印加
するためには、磁性体の継鉄18を用いて、放電
室9内部に、第2図に示したY方向に磁界を印加
する必要があり、空隙部19(例えば間隔18mm)
を有する磁気回路を形成する。放電室9と継鉄1
8とは電気的には、真空封じされた絶縁コネクタ
ー20によつて絶縁されており、磁極21は、電
源22により、放電室9に対して負の電圧(例え
ば100V)が印加される。
するためには、磁性体の継鉄18を用いて、放電
室9内部に、第2図に示したY方向に磁界を印加
する必要があり、空隙部19(例えば間隔18mm)
を有する磁気回路を形成する。放電室9と継鉄1
8とは電気的には、真空封じされた絶縁コネクタ
ー20によつて絶縁されており、磁極21は、電
源22により、放電室9に対して負の電圧(例え
ば100V)が印加される。
このような構造において、第3図に示すよう
に、軸方向磁界23と径方向電界24により、電
極電子を放電室9に閉じ込めることができ、電子
が壁面に拡散することなく、粒子との衝突により
エネルギーを使い尽すまでプラズマ生成に利用で
きる。すなわち、磁気回路により軸方向に強い磁
界23をかければ、磁界23の方向に電子の運転
を制限することができ、ある限られた空間内での
電子の運動として、電子の飛行長を増す効果があ
り、径方向に電子が閉じ込められる。また電源2
2により、放電室9はアノード電位、磁極21は
カソード電位になり、径方向電界24を得、磁極
21の先端は電子の反射電極となり、径方向電界
24による軸方向を電子閉じ込めができる。こう
して、磁界23と同時に電界24を利用すること
により、電子を壁面に拡散させることなく放電室
9に閉じ込めることができる。マイクロ波放射体
14は、電子の消滅を少なくするために磁極21
の径より大きくし、放電室9と同電位である。
に、軸方向磁界23と径方向電界24により、電
極電子を放電室9に閉じ込めることができ、電子
が壁面に拡散することなく、粒子との衝突により
エネルギーを使い尽すまでプラズマ生成に利用で
きる。すなわち、磁気回路により軸方向に強い磁
界23をかければ、磁界23の方向に電子の運転
を制限することができ、ある限られた空間内での
電子の運動として、電子の飛行長を増す効果があ
り、径方向に電子が閉じ込められる。また電源2
2により、放電室9はアノード電位、磁極21は
カソード電位になり、径方向電界24を得、磁極
21の先端は電子の反射電極となり、径方向電界
24による軸方向を電子閉じ込めができる。こう
して、磁界23と同時に電界24を利用すること
により、電子を壁面に拡散させることなく放電室
9に閉じ込めることができる。マイクロ波放射体
14は、電子の消滅を少なくするために磁極21
の径より大きくし、放電室9と同電位である。
以上のように、イオン引き出し電極17によつ
て引き出されるイオンの方向に対して垂直方向に
放電室9内に磁界を印加し、磁極21を放電室9
に対して負の電位に保つことによりプラズマは放
電室9内に閉じこめられる。引き出されたイオン
を質量分離器で分析しフアラデーカツプで測定し
た結果、全体のイオンに対し10%程度の多価イオ
ンを得ることができた。
て引き出されるイオンの方向に対して垂直方向に
放電室9内に磁界を印加し、磁極21を放電室9
に対して負の電位に保つことによりプラズマは放
電室9内に閉じこめられる。引き出されたイオン
を質量分離器で分析しフアラデーカツプで測定し
た結果、全体のイオンに対し10%程度の多価イオ
ンを得ることができた。
第4図は、本発明の第2の実施例を示すイオン
源の断面図である。
源の断面図である。
第1図と異なるのは、磁極21の間隙とイオン
導出口11までの部分を除く他の空間すべてに絶
縁物25(たとえば窒化ボロン)を詰めたことに
ある。
導出口11までの部分を除く他の空間すべてに絶
縁物25(たとえば窒化ボロン)を詰めたことに
ある。
上記のように構成されたマイクロ波イオン源に
ついて説明する。
ついて説明する。
第1の実施例と考え方は基本的に同じである
が、絶縁物25を詰めたことにより、イオン消滅
係数が1である金属壁面の表面積の部分が減るの
で、イオンを放電室9内に閉じ込めることがで
き、低ガス圧力でもプラズマ密度を高くすること
ができるのである。
が、絶縁物25を詰めたことにより、イオン消滅
係数が1である金属壁面の表面積の部分が減るの
で、イオンを放電室9内に閉じ込めることがで
き、低ガス圧力でもプラズマ密度を高くすること
ができるのである。
なお、第2の実施例において、絶縁物25は窒
化ボロンとしたが、イオン消滅係数が小さいもの
であればよい。更に上記実施例において、磁極2
1の電位を放電室9より100V低い電圧としたが、
これはスパツタされるのを避けるためであり、磁
極21の電圧が放電室9より低ければよい。
化ボロンとしたが、イオン消滅係数が小さいもの
であればよい。更に上記実施例において、磁極2
1の電位を放電室9より100V低い電圧としたが、
これはスパツタされるのを避けるためであり、磁
極21の電圧が放電室9より低ければよい。
発明の効果
以上のように本発明は、イオン種導入口とイオ
ン導出口を有する放電室と、前記放電室内にマイ
クロ波を放射するマイクロ波放射手段と、放電室
内のイオンを引き出すイオン引き出し電極と、前
記イオン引き出し電極によつて引き出されるイオ
ンの方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界
を印加する磁界印加手段と、前記磁界を得るため
に、前記放電室内に対向するように配置した一対
の磁極と、前記一対の磁極を前記放電室内に対し
て負の電位にする手段を設けることにより、プラ
ズマをイオン源内に閉じ込めることができ、その
結果多量の多価イオンを得ることができる。
ン導出口を有する放電室と、前記放電室内にマイ
クロ波を放射するマイクロ波放射手段と、放電室
内のイオンを引き出すイオン引き出し電極と、前
記イオン引き出し電極によつて引き出されるイオ
ンの方向に対して垂直方向に前記放電室内に磁界
を印加する磁界印加手段と、前記磁界を得るため
に、前記放電室内に対向するように配置した一対
の磁極と、前記一対の磁極を前記放電室内に対し
て負の電位にする手段を設けることにより、プラ
ズマをイオン源内に閉じ込めることができ、その
結果多量の多価イオンを得ることができる。
第1図は本発明の第1の実施例におけるマイク
ロ波イオン源の断面図、第2図は第1図の斜視
図、第3図は放電室近傍における動作説明図、第
4図は本発明の第2の実施例におけるマイクロ波
イオン源の断面図、第5図は従来のイオン源の断
面図である。 9……放電室、10……イオン種導入口、11
……イオン導出口、12……マイクロ波源、13
……導波路、14……マイクロ波放射体、15…
…磁気コイル、17……イオン引き出し電極、1
8……継鉄、21……磁極、22……電源。
ロ波イオン源の断面図、第2図は第1図の斜視
図、第3図は放電室近傍における動作説明図、第
4図は本発明の第2の実施例におけるマイクロ波
イオン源の断面図、第5図は従来のイオン源の断
面図である。 9……放電室、10……イオン種導入口、11
……イオン導出口、12……マイクロ波源、13
……導波路、14……マイクロ波放射体、15…
…磁気コイル、17……イオン引き出し電極、1
8……継鉄、21……磁極、22……電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 イオン種導入口とイオン導出口を有する放電
室と、前記放電室内にマイクロ波を放射するマイ
クロ波放射手段と、前記放電室の外側において前
記イオン導出口に対向して位置し、電位印加手段
を有するイオン引き出し電極と、前記イオン引き
出し電極によつて引き出されるイオン方向に対し
て垂直方向に前記放電室内に磁界を発生させる一
対の磁極と、前記一対の磁極に前記放電室に対し
て負の電位を印加する電位印加手段とを備えたマ
イクロ波イオン源。 2 マイクロ波放射手段が、磁界に対して垂直な
方向から放電室内に突出したアンテナである特許
請求の範囲第1項に記載のマイクロ波イオン源。 3 アンテナが、磁極の径よりも大きく、放電室
内の径よりも小さい環状である特許請求の範囲第
2項に記載のマイクロ波イオン源。 4 マイクロ波放射手段が、導波管、真空封じの
マイクロ波導入窓、マイクロ波電力に対して空胴
共振器の構造を有する放電室からなる特許請求の
範囲第1項に記載のマイクロ波イオン源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8324587A JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8324587A JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63250038A JPS63250038A (ja) | 1988-10-17 |
JPH0551134B2 true JPH0551134B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=13796946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8324587A Granted JPS63250038A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | マイクロ波イオン源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63250038A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5527617B2 (ja) * | 2011-01-08 | 2014-06-18 | 日新イオン機器株式会社 | イオン源 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8324587A patent/JPS63250038A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63250038A (ja) | 1988-10-17 |
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