JPH06168687A - イオン源装置 - Google Patents
イオン源装置Info
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- JPH06168687A JPH06168687A JP4320806A JP32080692A JPH06168687A JP H06168687 A JPH06168687 A JP H06168687A JP 4320806 A JP4320806 A JP 4320806A JP 32080692 A JP32080692 A JP 32080692A JP H06168687 A JPH06168687 A JP H06168687A
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 8
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオンビームの全範囲に亘ってイオンビーム
の分布を調節できるイオン源装置を提供する。 【構成】 イオンビームを発生するイオン源１とそのイ
オンビームのターゲット９との間に、イオンビームの周
方向に配置された複数の磁極１０を設け、これらの磁極
１０の励磁電流を調節してイオンビームを整形する調節
回路１４を設けた。
の分布を調節できるイオン源装置を提供する。 【構成】 イオンビームを発生するイオン源１とそのイ
オンビームのターゲット９との間に、イオンビームの周
方向に配置された複数の磁極１０を設け、これらの磁極
１０の励磁電流を調節してイオンビームを整形する調節
回路１４を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームをターゲ
ットに照射するイオン源装置に係り、特に、イオンビー
ムの全範囲に亘ってイオンビームの分布を調節できるイ
オン源装置に関するものである。
ットに照射するイオン源装置に係り、特に、イオンビー
ムの全範囲に亘ってイオンビームの分布を調節できるイ
オン源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物質をイオン化させて打ち出し、このイ
オンを対象物に照射・衝突させることにより、対象物の
表面に膜を形成することができる。所望の物質をイオン
ビームとして取り出すためには、放電によりその物質を
含むプラズマを生成し、そのプラズマからイオンビーム
を引出すイオン源が用いられる。
オンを対象物に照射・衝突させることにより、対象物の
表面に膜を形成することができる。所望の物質をイオン
ビームとして取り出すためには、放電によりその物質を
含むプラズマを生成し、そのプラズマからイオンビーム
を引出すイオン源が用いられる。
【０００３】従来一般に、イオン源は、図３に示される
ように、プラズマを発生すると共にそのプラズマを閉じ
込めるプラズマ室２を有し、このプラズマ室２に熱電子
放出のためのフィラメントと閉じ込め用の磁場とが設け
られる。また、プラズマ室２内に所望の物質のガスが導
入される。プラズマ室２の一端に開口部が設けられ、こ
の開口部に上記プラズマ２からイオン等の荷電粒子を引
き出す引出電極３が設けられる。引出電極３は、引出電
極の形成する電界によって加速された荷電粒子が擦り抜
け易いように、グリッド状に形成される。
ように、プラズマを発生すると共にそのプラズマを閉じ
込めるプラズマ室２を有し、このプラズマ室２に熱電子
放出のためのフィラメントと閉じ込め用の磁場とが設け
られる。また、プラズマ室２内に所望の物質のガスが導
入される。プラズマ室２の一端に開口部が設けられ、こ
の開口部に上記プラズマ２からイオン等の荷電粒子を引
き出す引出電極３が設けられる。引出電極３は、引出電
極の形成する電界によって加速された荷電粒子が擦り抜
け易いように、グリッド状に形成される。
【０００４】プラズマ室２の開口部の形状または引出電
極３のグリッド状部の形状は、これより取り出されるイ
オンビームの断面形状を規定するものである。引出電極
３のグリッド状部をプラズマ室２の開口部に合わせて形
成したものでは、イオンビームの径は、プラズマ室２の
開口部の径に略等しくなる。また、このイオンビーム中
におけるイオンビームの分布は、中央部が強くなる傾向
がある。
極３のグリッド状部の形状は、これより取り出されるイ
オンビームの断面形状を規定するものである。引出電極
３のグリッド状部をプラズマ室２の開口部に合わせて形
成したものでは、イオンビームの径は、プラズマ室２の
開口部の径に略等しくなる。また、このイオンビーム中
におけるイオンビームの分布は、中央部が強くなる傾向
がある。
【０００５】イオンビームの用途は、例えば、半導体基
板の表面に薄膜を形成する際に用いられる。この薄膜の
材料をイオンビーム化して加速し、半導体基板の表面に
打ち込むのである。近年では、こうしたイオン打ち込み
技術の向上と普及に伴って、応用範囲が拡がり、性能等
にも新しい要求がなされるようになった。こうしたなか
で、イオンビームを照射する対象物のサイズを、半導体
基板のように比較的小さいサイズではなく、例えばメー
トル単位のサイズという比較的大きいサイズとすること
があげられる。即ち、大口径のイオンビームを取り出す
技術が要求されるようになった。こうした幅の太いイオ
ンビームにあっても、その工業的用途からいって、径方
向に一様な分布をしていることが重要である。
板の表面に薄膜を形成する際に用いられる。この薄膜の
材料をイオンビーム化して加速し、半導体基板の表面に
打ち込むのである。近年では、こうしたイオン打ち込み
技術の向上と普及に伴って、応用範囲が拡がり、性能等
にも新しい要求がなされるようになった。こうしたなか
で、イオンビームを照射する対象物のサイズを、半導体
基板のように比較的小さいサイズではなく、例えばメー
トル単位のサイズという比較的大きいサイズとすること
があげられる。即ち、大口径のイオンビームを取り出す
技術が要求されるようになった。こうした幅の太いイオ
ンビームにあっても、その工業的用途からいって、径方
向に一様な分布をしていることが重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオンビー
ムの分布を一様にするための工夫がいろいろ案出されて
いるが、その一つとして電場を用いたものがある。その
構成は図３に示されている。これによると、引出電極３
の外方に開口部の周囲を囲むようにして電極３１を設
け、これに電圧を印加することで外部電場を形成し、こ
の外部電場によってイオンビームを径方向内外に拡縮さ
せることができるというものである。
ムの分布を一様にするための工夫がいろいろ案出されて
いるが、その一つとして電場を用いたものがある。その
構成は図３に示されている。これによると、引出電極３
の外方に開口部の周囲を囲むようにして電極３１を設
け、これに電圧を印加することで外部電場を形成し、こ
の外部電場によってイオンビームを径方向内外に拡縮さ
せることができるというものである。
【０００７】しかしながら、引出電極３の外方には、通
過中のイオンが多数存在しており、ここでも一種のプラ
ズマ状態にある。このように空間にプラズマができてし
まうと、プラズマ自体が形成する電場のために、外部か
ら印加した電場の影響がプラズマの中心部にまで及ばな
い。従って、外部電場によるイオンビーム分布の整形
は、イオンビームの表面部にしか効果がない。このこと
は大口径のイオンビームほど不利である。
過中のイオンが多数存在しており、ここでも一種のプラ
ズマ状態にある。このように空間にプラズマができてし
まうと、プラズマ自体が形成する電場のために、外部か
ら印加した電場の影響がプラズマの中心部にまで及ばな
い。従って、外部電場によるイオンビーム分布の整形
は、イオンビームの表面部にしか効果がない。このこと
は大口径のイオンビームほど不利である。
【０００８】また、プラズマ室が円筒形または、引出電
極のグリッド状部が円形であるとイオンビームの断面も
円形になるが、ターゲットが四角い場合、イオンビーム
が隅部に照射できなかったり、ターゲットからはみ出し
たりして具合が悪い。
極のグリッド状部が円形であるとイオンビームの断面も
円形になるが、ターゲットが四角い場合、イオンビーム
が隅部に照射できなかったり、ターゲットからはみ出し
たりして具合が悪い。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、イオンビームの全範囲に亘ってイオンビームの分布
を調節できるイオン源装置を提供することにある。
し、イオンビームの全範囲に亘ってイオンビームの分布
を調節できるイオン源装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、イオンビームを発生するイオン源とそのイ
オンビームのターゲットとの間に、イオンビームの周方
向に配置された複数の磁極を設け、これらの磁極の励磁
電流を調節してイオンビームを整形する調節回路を設け
たものである。
に本発明は、イオンビームを発生するイオン源とそのイ
オンビームのターゲットとの間に、イオンビームの周方
向に配置された複数の磁極を設け、これらの磁極の励磁
電流を調節してイオンビームを整形する調節回路を設け
たものである。
【００１１】
【作用】上記構成により、イオンビームの周方向に配置
された複数の磁極は、各磁極間にイオンビームの周に沿
った偏向磁場をそれぞれ形成する。イオン源から引出さ
れたイオンビームは、この偏向磁場の影響を受けて径方
向内外に拡縮される。この拡縮の方向及び大きさは、調
節回路で磁極の励磁電流の方向や大きさを調節すること
により変えることができる。従って、調節回路を調節す
れば、イオンビームを整形することができる。
された複数の磁極は、各磁極間にイオンビームの周に沿
った偏向磁場をそれぞれ形成する。イオン源から引出さ
れたイオンビームは、この偏向磁場の影響を受けて径方
向内外に拡縮される。この拡縮の方向及び大きさは、調
節回路で磁極の励磁電流の方向や大きさを調節すること
により変えることができる。従って、調節回路を調節す
れば、イオンビームを整形することができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１３】本発明のイオン源装置は、イオン源１とし
て、有底筒体状に形成されたプラズマ室２を有し、プラ
ズマ室２内には、図示しないが、フィラメント、閉じ込
め用の磁石等が設けられている。また、プラズマ室２内
には、イオンの原料ガスが導入されている。プラズマ室
２の開口部には引出電極３が取り付けられている。これ
より引出されるイオンビームは、開口部の延長方向に真
っ直ぐ進むようになっている。
て、有底筒体状に形成されたプラズマ室２を有し、プラ
ズマ室２内には、図示しないが、フィラメント、閉じ込
め用の磁石等が設けられている。また、プラズマ室２内
には、イオンの原料ガスが導入されている。プラズマ室
２の開口部には引出電極３が取り付けられている。これ
より引出されるイオンビームは、開口部の延長方向に真
っ直ぐ進むようになっている。
【００１４】プラズマ室２の隣には、プラズマ室２の開
口部に面して処理室４が設けられている。処理室４は、
略正方形の底部５を有し、所定の高さの側壁６を有する
容器であり、この容器を覆う天井部７に上記プラズマ室
２が取り付けられるようになっている。処理室４は、開
口部８を介してプラズマ室２に連通している。処理室４
内は、略真空に保持されている。処理室４の底部５に
は、ターゲット９がその被処理面９ａにイオンビームを
照射できるようにプラズマ室２に臨ませて置かれてい
る。
口部に面して処理室４が設けられている。処理室４は、
略正方形の底部５を有し、所定の高さの側壁６を有する
容器であり、この容器を覆う天井部７に上記プラズマ室
２が取り付けられるようになっている。処理室４は、開
口部８を介してプラズマ室２に連通している。処理室４
内は、略真空に保持されている。処理室４の底部５に
は、ターゲット９がその被処理面９ａにイオンビームを
照射できるようにプラズマ室２に臨ませて置かれてい
る。
【００１５】処理室４の四方の側壁６には、それぞれ電
磁石１０が設けられている。電磁石１０は、引出電極３
とターゲット９との間に位置し、引出電極３側から見る
と、図２に示されるように側壁６の中央にあって、側壁
６から処理室４の中央に向けて突き出されており、その
先端がプラズマ室２の開口部の延長上の近傍に位置して
いる。即ち、電磁石１０の磁極１１がイオンビームの周
囲に配置されていることになる。ここで、磁極１１を左
周りに１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの符号で表すこ
とにする。また、電磁石１０の基端部１２は処理室４の
外側に貫通されており、その基端部１２の周りにはコイ
ル１３が巻き付けられている。各電磁石１０のコイル１
３は、それぞれ調節回路１４に接続されている。
磁石１０が設けられている。電磁石１０は、引出電極３
とターゲット９との間に位置し、引出電極３側から見る
と、図２に示されるように側壁６の中央にあって、側壁
６から処理室４の中央に向けて突き出されており、その
先端がプラズマ室２の開口部の延長上の近傍に位置して
いる。即ち、電磁石１０の磁極１１がイオンビームの周
囲に配置されていることになる。ここで、磁極１１を左
周りに１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの符号で表すこ
とにする。また、電磁石１０の基端部１２は処理室４の
外側に貫通されており、その基端部１２の周りにはコイ
ル１３が巻き付けられている。各電磁石１０のコイル１
３は、それぞれ調節回路１４に接続されている。
【００１６】調節回路１４は、各コイル１３に対して、
極性及び電流を制御できるような回路であり、各コイル
１３を個別に制御できるように構成してもよいし、一括
或いは分割して制御できるように構成してもよい。
極性及び電流を制御できるような回路であり、各コイル
１３を個別に制御できるように構成してもよいし、一括
或いは分割して制御できるように構成してもよい。
【００１７】次に実施例の作用を述べる。
【００１８】イオン源１からターゲット９に向けてイオ
ンビームが真っ直ぐに照射されている。
ンビームが真っ直ぐに照射されている。
【００１９】ここで、調節回路１４は各コイルに励磁電
流を流す。例えば、図２のようにイオンビームの周方向
にＮ極とＳ極とが交互に現れるように励磁される。これ
らの磁極が形成する磁場を矢印で示すと、磁極１１ａか
ら磁極１１ｂ及び磁極１１ｄへ向かう矢印で示される磁
場、磁極１１ｃから磁極１１ｂ及び磁極１１ｄへ向かう
矢印で示される磁場が形成されていることが分かる。こ
れらの磁場は磁極１１で囲まれた部分を通るイオンビー
ムの進行方向に影響を与える。磁極１１ａと磁極１１ｂ
との間の磁場によってイオンビームは、破線矢印で示さ
れる方向、即ち処理室４の隅部方向に拡げられる。磁極
１１ｃと磁極１１ｄとの間の磁場は、その反対方向にイ
オンビームを拡げる。他方、磁極１１ａと磁極１１ｄと
の間の磁場及び磁極１１ｃと磁極１１ｂとの間の磁場
は、それぞれ別の破線矢印で示される方向、即ち処理室
４の中心方向に狭められる。このように４個の磁極１１
を設けて交互に逆極性に励磁した場合には、イオンビー
ムが一方には拡げられ、それと直角に狭められる。この
ようにして、もとのイオンビームの形状が違った形状に
整形される。勿論、励磁電流を逆にすれば、丁度反対の
イオンビーム整形ができる。また、調節回路１４で励磁
電流を調節すれば、整形の大きさを変えることができ
る。
流を流す。例えば、図２のようにイオンビームの周方向
にＮ極とＳ極とが交互に現れるように励磁される。これ
らの磁極が形成する磁場を矢印で示すと、磁極１１ａか
ら磁極１１ｂ及び磁極１１ｄへ向かう矢印で示される磁
場、磁極１１ｃから磁極１１ｂ及び磁極１１ｄへ向かう
矢印で示される磁場が形成されていることが分かる。こ
れらの磁場は磁極１１で囲まれた部分を通るイオンビー
ムの進行方向に影響を与える。磁極１１ａと磁極１１ｂ
との間の磁場によってイオンビームは、破線矢印で示さ
れる方向、即ち処理室４の隅部方向に拡げられる。磁極
１１ｃと磁極１１ｄとの間の磁場は、その反対方向にイ
オンビームを拡げる。他方、磁極１１ａと磁極１１ｄと
の間の磁場及び磁極１１ｃと磁極１１ｂとの間の磁場
は、それぞれ別の破線矢印で示される方向、即ち処理室
４の中心方向に狭められる。このように４個の磁極１１
を設けて交互に逆極性に励磁した場合には、イオンビー
ムが一方には拡げられ、それと直角に狭められる。この
ようにして、もとのイオンビームの形状が違った形状に
整形される。勿論、励磁電流を逆にすれば、丁度反対の
イオンビーム整形ができる。また、調節回路１４で励磁
電流を調節すれば、整形の大きさを変えることができ
る。
【００２０】図２の例では、磁極１１を４個としたが、
磁極数はいくつでもよい。磁極を多数設けることによ
り、細かい整形を行うことができる。また、磁極間の間
隔は一定である必要はなく、例えば、一つおきに間隔の
広いものと狭いものを設け、間隔の広い方に同じ方向の
磁場を形成すれば、イオンビームの大半を拡大或いは縮
小いずれかに統一して整形できる。
磁極数はいくつでもよい。磁極を多数設けることによ
り、細かい整形を行うことができる。また、磁極間の間
隔は一定である必要はなく、例えば、一つおきに間隔の
広いものと狭いものを設け、間隔の広い方に同じ方向の
磁場を形成すれば、イオンビームの大半を拡大或いは縮
小いずれかに統一して整形できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２２】（１）磁場は空間のプラズマに阻止される
ことがないので、磁場の影響がイオンビームの全範囲に
亘って及び、まんべんなくイオンビームの分布を調節で
きる。
ことがないので、磁場の影響がイオンビームの全範囲に
亘って及び、まんべんなくイオンビームの分布を調節で
きる。
【００２３】（２）整形が調節できるので、イオンビー
ムの形状をターゲットの形状に合わせることができ、イ
オンビームの無駄がなくなる。
ムの形状をターゲットの形状に合わせることができ、イ
オンビームの無駄がなくなる。
【図１】本発明の一実施例を示すイオン源装置の側面断
面図である。
面図である。
【図２】図１のイオン源装置の平面断面図である。
【図３】従来例を示すイオン源装置の側面断面図であ
る。
る。
１ イオン源 ９ ターゲット １０ 磁極 １４ 調節回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/00 9014−2Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 イオンビームを発生するイオン源とその
イオンビームのターゲットとの間に、イオンビームの周
方向に配置された複数の磁極を設け、これらの磁極の励
磁電流を調節してイオンビームを整形する調節回路を設
けたことを特徴とするイオン源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4320806A JPH06168687A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | イオン源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4320806A JPH06168687A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | イオン源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168687A true JPH06168687A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18125448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4320806A Pending JPH06168687A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | イオン源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06168687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100509964B1 (ko) * | 2003-03-07 | 2005-08-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 이온도핑장치 |
| KR100950021B1 (ko) * | 2007-11-27 | 2010-03-29 | 한국원자력연구원 | 이중 및 삼중 사극전자석 |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP4320806A patent/JPH06168687A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100509964B1 (ko) * | 2003-03-07 | 2005-08-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 이온도핑장치 |
| KR100950021B1 (ko) * | 2007-11-27 | 2010-03-29 | 한국원자력연구원 | 이중 및 삼중 사극전자석 |
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