JPH07262945A

JPH07262945A - 負イオン生成装置

Info

Publication number: JPH07262945A
Application number: JP6048252A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tanaka; 政信田中; Kuniyuki Sakumichi; 訓之作道; Kazuo Kobayashi; 一夫小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3314514B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高周波パワーが負イオン生成部に直接入射され
ることを防止し、負イオン生成効率の高くしかも長時間
安定に運転できる負イオン生成装置を提供する。【構成】負イオン生成装置の放電室は、導波管２１と導
入窓２０を介して導入したマイクロ波によって高周波放
電を発生させる電離部１Ａと、マイクロ波を反射する磁
性体製の仕切り板１１で電離部と分離された負イオン生
成部１Ｂで構成する。磁性体製の仕切り板と磁路を形成
するための磁性体１３及び電磁石または永久磁石を設置
し、マイクロ波と電子の運動が共鳴し、高周波により電
離を起こすことのできる強さの磁場を電離部だけに局在
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負イオン生成装置に係
り、特に、イオン打ち込み装置やイオンビームデポジシ
ョン装置等、イオン生成部から引き出したイオンビーム
を半導体基板やその他の材料に照射し薄膜形成や材料改
質を行う装置に好適な負イオン生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の負イオン生成装置を使用した負イ
オン源の構成の概要を図２に示す。

【０００３】該図において、陽極である放電室１と陰極
であるフィラメント２の間で直流放電を発生させ放電室
１内にプラズマを生成する。この放電室１の周囲には永
久磁石３が設置され、永久磁石３で磁気フィルターＢｆ
を発生させることによって、プラズマ中の電子のうち電
子温度が低い（１ｅＶ程度）もののみが放電室１の右端
部の負イオン生成領域４に到達する。

【０００４】この様にして、負イオン生成領域４には負
イオンの生成に適切な温度の低い電子だけが存在し、負
イオンを破壊する高エネルギーの電子は存在しないた
め、効率良く負イオンが生成できる。生成された負イオ
ンは、プラズマ電極と引出し電極の間に印加された電界
によって引き出され負イオンビームが生成される。

【０００５】尚、この種の装置を使用した従来の公知例
の一つとしては、ジャパニーズジャーナルオブア
プライドフイジックスボリューム３１（１９９２
年）第３８１頁から３８２頁（Jpn. J. Appl. Phys. Ｖ
ol.３１（１９９２）pp３８１−３８２）に記載された
論文が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、直
流放電で高密度プラズマを生成するためフィラメント２
を使用している。フィラメント２は高温に加熱されるた
め消耗が大きく破損しやすく、連続運転におけるネック
となっていた。そこで、直流放電の代わりに高周波放電
を使用することによって図３の様なフィラメントを使用
しない負イオン源が研究されている。これは図３に示す
ごとく、マイクロ波８がアンテナ９、及び同軸線路１０
を介して放電室１内に導入され高周波放電が発生しプラ
ズマが生成されるものである。

【０００７】しかし、この方式においては、マイクロ波
８の一部が負イオン生成領域４に直接入射され、負イオ
ン生成部で電離が発生したり電子が加熱されたりして、
負イオン生成領域４の電子温度が上昇することが問題で
あった。電子温度が上昇すると、負イオンの生成効率が
低くなる。また、負イオンを引き出して負イオンビーム
を生成する際に同時に引き出される電子電流が増加し、
電子による電極熱負荷の上昇，引出し電源の電流容量オ
ーバー等の問題が起こる。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、高周波パワーが負イオン生成
部に直接入射されることを防止し、負イオン生成効率の
高く、しかも長時間安定に運転できる負イオン生成装置
を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、放電室を高周波によって電離を起こす電離
部と負イオンを生成する負イオン生成部の二つの部分に
分けるとともに、負イオン生成部に高周波パワーが入射
することを抑制する手段を設置したり、あるいは、電離
を起こす電離室と隣接した負イオン生成室を別に設ける
ものである。

【００１０】負イオン生成部に高周波パワーが入射する
ことを抑制する手段の一つとしては、負イオン生成部と
電離部の間に金属製の仕切り板、または誘電体製の仕切
り板を使用する手段を採用した。

【００１１】高周波と共鳴し電離を発生させる共鳴磁場
を電離部のみに局在させるための磁路として仕切り板を
利用するためには、仕切り板の材料として磁性体を使用
する。

【００１２】電離部で発生したプラズマは仕切り板を透
過させ、高周波パワーは仕切り板で反射させるために、
開口部を持つ仕切り板を使用するか、又は複数の仕切り
板を組み合わせて開口部を設けた。また、仕切り板での
プラズマの透過率を上げるとともに、高周波パワーの反
射率を上げるためには、仕切り板に高周波の透過しない
小さな開口部を多数設けるか、メッシュ状の仕切り板を
使用するものである。高周波パワーを電離部で局所的に
吸収し、高周波パワーが高周波導入部から負イオン生成
部まで到達できないようにするためには、磁性体，電磁
石、又は永久磁石等を用いて磁路を形成し、高周波と共
鳴する強さの磁場を電離部だけに局在させるとともに、
磁場の局在位置を特に高周波導入部から負イオン生成部
へ高周波パワーが伝播する通路となる位置に設定した。
また、仕切り板を磁性体にした場合、上記した磁路を形
成する磁性体の一部分として、仕切り板を使用すること
ができる。

【００１３】負イオン生成装置の放電室、又負イオン生
成室の内壁の温度を高くし異物が付着することを防ぐた
めには、放電室、又は負イオン生成室の壁の材料として
誘電体を使用する。

【００１４】また、効率良く電離を起こし、負イオン生
成効率を向上するためには、高周波として特にマイクロ
波を使用するものである。

【００１５】効率良く、しかも容易に放電室に高周波を
導入するためには、高周波導入部に同軸ケーブルやアン
テナを使用せず、導波管と高周波導入窓のみを使用し
た。

【００１６】マイクロ波放電による電離効率を向上する
とともに、電離部（電離室）における放電の分布を均一
にするためには、マイクロ波を供給する手段としてリッ
ジ導波管を用い、かつ放電を起こすための電極としてリ
ッジ電極を設置した。マイクロ波放電で効率良くプラズ
マを生成するとともに負イオン生成領域での電子温度を
低くし負イオン生成効率を上げるために、マイクロ波と
電子の運動が共鳴する（サイクロトロン共鳴等）強さ又
はその強さに近い強さの磁場を放電室中央部に発生する
手段と、上記共鳴により電離を起こす領域と負イオンを
生成する領域の間に、二つの領域を結ぶ線分を横切る方
向の磁界（磁気フィルター）を発生する手段とを設ける
ものである。

【００１７】また、負イオン源の負イオン生成効率を良
くするとともに長時間安定に連続運転ができるようにす
るために、本発明の負イオン生成装置に負イオンビーム
を引き出し加速する電極系を装着した負イオン源を構成
した。

【００１８】また、磁場型の質量分析管によってイオン
ビームの分離を行うイオン源において分解能を向上する
ために、特に短冊状負イオンビームを引き出すようにし
たものである。

【００１９】イオン源とイオンビームを輸送するビーム
ラインとイオンビームを物質に打ち込むイオン打ち込み
室からなるイオン打ち込み装置に於て、絶縁物製の打ち
込み試料のチャージアップを防止するためには、イオン
源として本発明の負イオン源を使用した。

【００２０】また、イオン源とイオンビームを輸送する
ビームラインとイオンビームを物質の表面に照射して物
質表面に薄膜を形成するイオンビームデポジション装置
に於ても、絶縁物製の成膜試料のチャージアップを防止
するとともに生成する膜質を良くするために、本発明の
負イオン源を使用した。

【００２１】

【作用】放電室を高周波によって電離を起こす電離部と
負イオンを生成する負イオン生成部の二つの部分に分け
るとともに、負イオン生成部に高周波パワーが入射する
ことを抑制するかあるいは、放電室と隣接した負イオン
生成室を設けるとともに、負イオン生成室に高周波パワ
ーが入射することを抑制すると、負イオン生成部で高周
波パワーによる電離や電子の加熱が発生せず、負イオン
生成部（負イオン生成室）の電子温度を負イオンを生成
するのに適切な温度（１ｅＶ程度以下）まで低くするこ
とができる。このため、負イオン生成効率が向上する。

【００２２】負イオン生成部と電離部の間に金属製の仕
切り板を設置すると、仕切り板で高周波が反射される。
このため、金属製の仕切り板は負イオン生成部に高周波
パワーが入射することを抑制する手段の一つとなる。ま
た、反射率は低くなるが、誘電体製の仕切り板を使用す
ることもできる。

【００２３】仕切り板の材料として磁性体を使用する
と、電離部をギャップとした磁路を形成することがで
き、高周波と共鳴し電離を発生させる共鳴磁場を電離部
のみに局在させることができる。

【００２４】複数個の開口部を持つ仕切り板を使用する
か、又は複数の仕切り板を組み合わせて開口部を設ける
と、電離部で発生したプラズマの仕切り板に対する透過
率を高くすると同時に高周波パワーが仕切り板で反射さ
れ負イオン生成部に到達しないようにできる。また、理
論的には、開口部の幅を高周波の波長の１／２未満にす
ると、高周波は開口部を透過しない。

【００２５】従って、高周波波長の１／２未満の幅の開
口部を多数設けることによってプラズマの透過率を上げ
るとともにマイクロ波の反射率を高くできる。

【００２６】磁性体，電磁石、又は永久磁石等を用いて
磁路を形成し電離部をギャップにすれば高周波と電子の
サイクロトロン運動が共鳴する強さの磁場を電離部だけ
に局在させることができ、その局在位置だけで電離を起
こし高周波パワーを電離部で局所的に吸収することがで
きる。また、磁場の局在位置を特に高周波導入部から負
イオン生成部へ高周波パワーが伝播する通路となる位置
に設定すれば、導入された高周波パワーの大部分が局在
位置で吸収され負イオン生成部に到達しない。また、仕
切り板を磁性体にした場合、上記した磁路を形成する磁
性体の一部分として仕切り板を使用することができるの
で、電離部の中心部分に電離を起こす局在位置を設定す
ることができる。

【００２７】放電室、又は負イオン生成室の壁の材料と
してボロンナイトライド等の誘電体絶縁物を使用した場
合、放電室から外部への熱伝達が小さくなり、内壁の温
度を高くすることができる。このため、負イオン生成装
置の放電室又は負イオン生成室の内壁に異物が付着しに
くくなる。

【００２８】高周波として特にマイクロ波を使用した場
合、電子のサイクロトロン運動とマイクロ波が共鳴し高
周波パワーが効率良く電子に吸収され電離を起こすこと
ができ、容易に高密度のプラズマを生成することができ
る。このため、負イオンの生成効率も向上する。高周波
発生源にマグネトロンを、高周波導入部に導波管と導入
窓を使用できるので、低いコストで効率良く高周波パワ
ーを放電室に導入できる。

【００２９】放電室に高周波を導入するために、高周波
導入部に同軸ケーブルやアンテナを使用せず、導波管と
高周波導入窓のみを使用すると、負イオン生成装置が高
電位に浮いている場合において、導波管の途中に絶縁体
を使用することによって容易に接地電位にある高周波源
から負イオン生成装置に高周波パワーを伝送できる。マ
イクロ波を供給する手段としてリッジ導波管を用い、か
つ放電を起こすための電極としてリッジ電極を設置する
と、電離部（電離室）に均一な高いマイクロ波電界を印
加できるので、マイクロ波放電による電離効率を向上す
るとともに、電離部（電離室）における放電の分布を均
一にし一様な高密度プラズマを発生することができる。

【００３０】マイクロ波と電子の運動が共鳴する（サイ
クロトロン共鳴等）強さの磁場を放電室中央部に発生す
る手段と、上記共鳴により電離を起こす領域と負イオン
を生成する領域の間に、二つの領域を結ぶ線分を横切る
方向の磁界(磁気フィルター)を発生する手段とを設ける
と、マイクロ波放電で効率良くプラズマを生成できると
ともに、生成したプラズマ中の電子温度の高い電子を磁
気フィルターで除去でき、負イオン生成領域には衝突拡
散によって磁気フィルターを透過できる電子温度の低い
電子だけが存在するので、負イオン生成領域の電子温度
は低くなり負イオン生成効率が上がる。

【００３１】また、本発明の負イオン生成装置を負イオ
ン源に使用した場合、放電を維持するためにフィラメン
トを使用しないので、フィラメントの損傷による装置の
停止がない。また、高周波パワーが直接負イオン生成部
に到達し電子温度が高くなることを防止するので、負イ
オンの生成効率が高くなるとともに負イオンビームとと
もに引き出される電子が少なくなる。引き出された電子
のほとんどは引き出し電極と衝突して電極の熱負荷にな
るので、引き出される電子が減少すれば熱負荷を低減で
き、過熱による電極の損傷も防止できる。

【００３２】以上の理由で、負イオン源の負イオン生成
効率を良くするとともに長時間安定に連続運転ができる
ようになる。

【００３３】イオン打ち込み装置に於て、イオン源とし
て本発明の負イオン源を使用し負イオンビームを試料に
打ち込むようにすると、負イオンは容易に電子を失い中
性化され易いので絶縁物製の打ち込み試料のチャージア
ップを防止することができる。また、本発明の負イオン
源は負イオン生成効率が良く長時間安定に連続運転もで
きるので、イオン打ち込み装置のスループットを正イオ
ン源を使用した場合と同程度まで上げることができる。

【００３４】また、イオンビームデポジション装置に本
発明の負イオン源を使用した場合も、同様の理由で絶縁
物製の成膜試料のチャージアップを防止するとともにス
ループットを正イオン源を使用した場合と同程度まで上
げることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の負イオン生成装置を使用した
イオン打ち込み装置の一実施例を図１を用いて説明す
る。

【００３６】該図に示すごとく、放電室１は電離を起こ
しプラズマを生成する電離部１Ａと、負イオンを生成す
る負イオン生成部１Ｂに仕切り板１１によって分割され
ている。電離部１Ａの壁は高耐熱性の誘電体絶縁物（ボ
ロンナイトライド等）で造っており、表面温度を高くし
て、異物が付着しにくくしている。仕切り板１１は磁性
体で生成されており、磁性体１３と共にコイル１２で発
生する磁束を通す磁路を形成する。電離部１Ａ内の空間
がギャップとなり、マイクロ波と電子のサイクロトロン
運動が共鳴するための共鳴磁場Ｂｒが発生する。但し、
磁場Ｂｒの強さは、必ずしも、サイクロトロン共鳴が起
きる強さに一致する必要はなく、場合によって、負イオ
ン生成効率が最高となるように調整する。

【００３７】マイクロ波８は導波管１００によって伝送
され導入窓９を通して電離部１Ａに導入され、共鳴磁場
Ｂｒのある領域で電子のサイクロトロン運動と共鳴し、
パワーを電子に吸収され電離を起こす。この過程で大部
分のマイクロ波８は吸収され、また、吸収されずに残っ
たマイクロ波の一部も仕切り板１１で反射されるため、
負イオン生成部１Ｂにマイクロ波８はほとんど入射され
ない。

【００３８】このため、負イオン生成部１Ｂ内では電離
はほとんど起こらず、電子がマイクロ波で加熱されるこ
ともない。負イオン生成部１Ｂには、電離部１Ａから仕
切り板１１の開口部を通してプラズマが拡散する。永久
磁石３により生成されるフィルター磁場Ｂｆによって温
度の高い電子は除去され、負イオン生成領域４のプラズ
マの電子温度は負イオンを生成するのに最適な低い温度
（１ｅＶ以下程度）となる。

【００３９】以上の過程により、負イオン生成領域４は
効率良く負イオンを生成できる状態になる。生成された
負イオンは、プラズマ電極５と引き出し電極６の間に印
加された電界により引き出され負イオンビーム７を形成
する。負イオンと同時に引き出された電子はフィルター
磁石３による磁場で曲げられ、引き出し電極６に衝突
し、負イオンビームから分離される。この電子の衝突は
引き出し電極の熱負荷となるが、本実施例の負イオン源
では上記したように、負イオン生成領域４には電離部１
Ａから拡散した適切な密度のプラズマしか存在せず、ま
た、電子の引き出される方向に垂直な磁場があるので、
引き出される電子は適量に抑えられ、熱負荷が電極の損
傷しない程度の値に制御される。

【００４０】負イオンビーム７は、分析管１５によって
質量分離され必要な負イオンだけが試料１６に打ち込ま
れる。負イオンは電子を容易に失い中性化するので試料
１６のチャージアップが少なく、本発明のような負イオ
ンを用いたイオン打ち込み装置では正イオンを用いた場
合に必要なチャージアップ抑制装置が不用である。

【００４１】図４には、図１の実施例の変形例を示す。
図１の中央に開口部を持つ仕切り板１１を、本実施例で
は複数の開口部を持つ仕切り板１１Ａに変更している。
この場合、開口部の数を増加することによって、電離部
１Ａで生成されるプラズマの負イオン生成部１Ｂへの透
過率を高くすることができる。また、一つの開口部の大
きさを小さくすることによって、仕切り板を透過し、負
イオン生成部に漏れるマイクロ波のパワーを小さくでき
る。また、仕切り板１１Ａはメッシュ状の材料で構成す
ることもできる。

【００４２】他の変形例を図５に示す。この実施例では
仕切り板１１の開口部を負イオン生成部１Ｂの内側のサ
イズと同じ大きさまで拡大した。また、磁性体１３の配
置を変え、この場合にも電離部１Ａの中心付近に共鳴磁
場Ｂｒが発生するようにし、マイクロ波のパワーの大部
分が電離部１Ａで吸収され負イオン生成部１Ｂまで透過
しないようにした。

【００４３】この構成では、仕切り板をマイクロ波パワ
ーの一部が透過する恐れがあるが、負イオン生成部１Ｂ
へのプラズマの透過率が上がり、負イオン生成効率を向
上できる可能性がある。

【００４４】図６には、共鳴磁場Ｂｒを生成するための
図１，図４、及び図５のコイル１２の代わりに永久磁石
１８を設置した一実施例を示す。

【００４５】これによれば、仕切り板１１と磁性体１３
を磁路とすることによって電離部１Ａ内に共鳴磁場Ｂｒ
を発生させることができる。本実施例では、コイルに電
流を流すための電源が必要ないので、装置を簡略化する
ことができる。

【００４６】上記実施例の変形例を図７に示す。この実
施例では、仕切り板１１や磁性体１３を使用せず磁石の
みで共鳴磁場Ｂｒを生成し、更に装置を簡略化した。本
実施例では、仕切り板がないためマイクロ波８が負イオ
ン生成部１Ｂへ透過する恐れがあるが、共鳴磁場Ｂｒを
調整して、マイクロ波パワーの大部分が電離部１Ａで吸
収されるようにすることによって負イオン生成部１Ｂへ
透過するマイクロ波パワーを抑制できる。また、図５の
実施例と同様に負イオン生成部１Ｂへのプラズマの透過
率が上がり、負イオン生成効率を向上できる可能性があ
る。

【００４７】図８には、導波管２１と導入窓２０を介し
てマイクロ波を電離部１Ａに導入する代わりに、電離部
１Ａの周りに設置したコイル状アンテナ１９に高周波電
流Ｉ_RFを流すことによって導入する高周波パワーによっ
て電離部１Ａで電離を起こす。複数の開口部１７を持つ
金属性又は磁性体性の仕切り板１１Ｂによって高周波パ
ワーは反射され、負イオン生成部１Ｂへは透過しない。
この例では、高周波の周波数をマイクロ波に比べ遥かに
低くできる（例えば数ＭＨｚ程度）ので、高周波パワー
を大電力化することがマイクロ波を使用する場合より容
易である。

【００４８】図９の実施例では、仕切り板１１Ｂと電極
２２の間に印加した高周波電圧V_RFによって電離部１Ａ
に高周波放電を発生しプラズマを生成する。また、負イ
オン生成部１Ｂで放電が発生しないように１１Ｂは負イ
オン生成部１Ｂと同電位に固定する。この実施例では、
使用する高周波としてマイクロ波を使用してもよいが、
図８の実施例と同様にマイクロ波より遥かに低い周波数
のＭＨｚ帯域の高周波も使用できる。

【００４９】図１０は、マイクロ波の導入にリッジ導波
管を使用した図１の実施例の変形例である。マイクロ波
を電離部１ＡＳに導入する導波管にはリッジ導波管２１
Ｓを使用した。また、電離部１ＡＳにはリッジ電極２３
を設置し、リッジ導波管21Ｓより導入したマイクロ波に
より電離部１ＡＳ内に均一なマイクロ波電界を発生し効
率良く一様なプラズマを発生できるようにした。リッジ
電極２３のＸ−Ｘ′断面を図１１に示した。リッジ電極
間のマイクロ波放電空間の周囲には誘電体が設置され、
電極間のみに効率良くプラズマが生成される。この実施
例では、プラズマ生成効率を高くできるので、負イオン
の生成効率も向上できる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した本発明の負イオン生成装置
によれば、高周波放電によってプラズマを生成し、フィ
ラメントを使用しないので、長時間連続して安定に装置
を運転できる効果がある。また、放電室を高周波によっ
て電離を起こす電離部と負イオンを生成する負イオン生
成部の二つの部分に分けるとともに、負イオン生成部に
高周波パワーが入射することを抑制する手段を設置した
り、あるいは、電離を起こす電離室と隣接した負イオン
生成室を別に設けるものであるから、高周波パワーが直
接負イオン生成部に入射することが抑制されるので、負
イオン生成部のプラズマが高周波パワーによって加熱さ
れたり、負イオン生成部で電離が発生することがないの
で、負イオン生成部の電子温度が負イオン生成に最適な
低い温度（１ｅＶ程度）に制御され、負イオン生成効率
を高くできる効果がある。又、マイクロ波と電子のサイ
クロトロン運動が共鳴するための共鳴磁場を電離部の中
央部に局在させることができるので、電離部で効率良く
高密度プラズマを生成でき、このことによっても負イオ
ン生成効率を向上できる効果が得られる。更に、負イオ
ン源において負イオンとともに引き出される電子の量を
少なくできるので、引き出し電極の熱負荷を低く抑える
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロ波を使用した本発明の負イオン生成装
置の一実施例を適用したイオン打ち込み装置の構成図で
ある。

【図２】従来の熱陰極型直流放電を利用した負イオン源
の構成図である。

【図３】従来の高周波放電を利用した負イオン源の構成
図である。

【図４】図１の実施例の変形例で、仕切り板の開口部を
複数個にした構成図である。

【図５】図１の実施例の変形例で、仕切り板の開口部を
拡大した構成図である。

【図６】図１の実施例の変形例で、マイクロ波と電子の
サイクロトロン運動を共鳴させるための共鳴磁場を永久
磁石と磁性体で発生するようにした構成図である。

【図７】図６の実施例の変形例で、マイクロ波と電子の
サイクロトロン運動を共鳴させるための共鳴磁場を永久
磁石と磁性体で発生するようにした構成図である。

【図８】マイクロ波より低い周波数のＭＨｚ帯の高周波
を利用できる本発明の一実施例で、電離部の周辺に設置
したコイル状アンテナによって高周波放電を発生させる
構成図である。

【図９】マイクロ波より低い周波数のＭＨｚ帯の高周波
を利用できる本発明の他の実施例で、電離部に設置した
電極間で高周波放電を発生させる構成図である。

【図１０】図１の変形例で、マイクロ波を導入するため
にリッジ導波管を使用し、マイクロ波放電を起こすため
にリッジ電極を使用した構成図である。

【図１１】図１０のリッジ電極の断面図である。

【符号の説明】

１…放電室、１Ａ，１ＡＳ…電離部、１Ｂ…負イオン生
成部、３…磁気フィルター用永久磁石、４…負イオン生
成領域、５…プラズマ電極、６…引き出し電極、７…負
イオンビーム、８…マイクロ波、１１…電離部と負イオ
ン生成部の仕切り板、１２…サイクロトロン共鳴用磁場
コイル、１３…磁性体、１７…仕切り板の開口部、１８
…サイクロトロン共鳴用永久磁石、１９…アンテナ、２
０…高周波導入窓、２１…導波管、２１Ｓ…リッジ導波
管、２２…高周波放電用電極、２３…リッジ電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 37/317 Ｅ 9172−5ＥＺ 9172−5ＥＨ０１Ｌ 21/265 21/268 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波パワーにより電離を起こす放電室
と、該放電室内に高周波パワーを供給する手段とを備え
た負イオン生成装置において、前記放電室を高周波によって電離を起こす電離部と負イ
オンを生成する負イオン生成部とに分け、かつ、該負イ
オン生成部には高周波パワーが入射することを抑制する
手段が設置されていることを特徴とする負イオン生成装
置。
【請求項２】高周波パワーにより電離を起こす電離室
と、該電離室内に高周波パワーを供給する手段とを備え
た負イオン生成装置において、前記電離室と隣接した負イオン生成室を設けたことを特
徴とする負イオン生成装置。
【請求項３】前記負イオン生成部に高周波パワーが入射
することを抑制するための手段として、仕切り板を用い
たことを特徴とする請求項１記載の負イオン生成装置。
【請求項４】前記負イオン生成室に高周波パワーが入射
することを抑制する仕切り板を設置したことを特徴とす
る請求項２記載の負イオン生成装置。
【請求項５】前記仕切り板の材料として金属を用いたこ
とを特徴とする請求項３、又は４記載の負イオン生成装
置。
【請求項６】前記仕切り板の材料として磁性体を用いた
ことを特徴とする請求項３、又は４記載の負イオン生成
装置。
【請求項７】前記仕切り板の材料として誘電体を用いた
ことを特徴とする請求項３、又は４記載の負イオン生成
装置。
【請求項８】前記仕切り板として、開口部を持つ仕切り
板を使用するか、若しくは複数の仕切り板を組み合わせ
て開口部が形成されている仕切り板を使用することを特
徴とする請求項３乃至７記載の負イオン生成装置。
【請求項９】前記開口部の数を複数個とするか、あるい
はメッシュ状の板を仕切り板としたことを特徴とする請
求項８記載の負イオン生成装置。
【請求項１０】磁性体，電磁石、又は永久磁石等を用い
て磁路を形成し、高周波と電子の運動が共鳴する強さの
磁場を前記電離部だけに局在させたことを特徴とする請
求項１、又は２記載の負イオン生成装置。
【請求項１１】前記磁場の局在位置を、高周波導入部か
ら負イオン生成部へ高周波パワーが伝播する通路となる
位置に設定したことを特徴とする請求項１０記載の負イ
オン生成装置。
【請求項１２】請求項１０、又は１１に記載の磁路を形
成する磁性体の一部分として請求項３乃至９に記載の仕
切り板を使用したことを特徴とする負イオン生成装置。
【請求項１３】前記電離部（又は電離室）、又は負イオ
ン生成部（又は負イオン生成室）の壁の材料として誘電
体を使用したことを特徴とする請求項１乃至１２記載の
負イオン生成装置。
【請求項１４】前記電離部（又は電離室）から負イオン
生成部（又は負イオン生成室）にプラズマが拡散してく
る方向の軸を横切る磁界（磁気フィルター）を、前記負
イオン生成部（又は負イオン生成室）内に生成する手段
を有することを特徴とする請求項１乃至１２記載の負イ
オン生成装置。
【請求項１５】マイクロ波により電離を起こす放電室
と、該放電室内にマイクロ波を供給する手段とを備えた
負イオン生成装置において、前記マイクロ波と電子の運動が共鳴する強さの磁場を前
記放電室中央部に発生する手段と、前記共鳴により電離
を起こす領域と負イオンを生成する領域の間に二つの領
域を結ぶ線分を横切る方向の磁界を発生する手段とを設
けたことを特徴とする負イオン生成装置。
【請求項１６】マイクロ波により電離を起こす放電室
と、該放電室内にマイクロ波を供給する手段とを備えた
負イオン生成装置において、前記放電室にマイクロ波を導入する方向と垂直な方向の
成分を持つ磁界が該放電室を横切るように発生する手段
を二つ以上有することを特徴とする負イオン生成装置。
【請求項１７】負イオンを生成する装置と、負イオンビ
ームを引き出し加速する電極系からなる負イオン源にお
いて、前記負イオンを生成する装置として請求項１乃至１６記
載の負イオン生成装置を用いたことを特徴とする負イオ
ン源。
【請求項１８】前記負イオンビームとして、短冊状の負
イオンビームを引き出すことを特徴とする請求項１７記
載の負イオン源。
【請求項１９】イオン源と、イオンビームを輸送するビ
ームラインと、イオンビームを物質に打ち込むイオン打
ち込み室とからなるイオン打ち込み装置において、前記イオン源として請求項１７、又は１８記載の負イオ
ン源を使用したことを特徴とするイオン打ち込み装置。
【請求項２０】イオン源と、イオンビームを輸送するビ
ームラインと、イオンビームを物質の表面に照射して物
質表面に薄膜を形成する成膜室とからなるイオンビーム
デポジション装置において、前記イオン源として請求項１７、又は１８記載の負イオ
ン源を使用したことを特徴とするイオンビームデポジシ
ョン装置。