JPH0845456A

JPH0845456A - イオン源装置

Info

Publication number: JPH0845456A
Application number: JP19764894A
Authority: JP
Inventors: Koji Miyake; 浩二三宅
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】放電室の導入ガスとして活性ガスを使用した
ときの寿命低下を防止してプラズマを生成し、長時間運
転を可能にする。【構成】放電室３からイオンビーム２２を引き出すイ
オン引出孔部２１にイオンビーム２２の軸方向の磁場を
形成し、この磁場によりイオン引出孔部２１に高密度プ
ラズマを閉じこめるデュオプラズマトロン型イオン源装
置において、放電室３にマイクロ波或いは高周波放電に
よりプラズマ３２を生成するプラズマ生成手段を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置，薄膜
形成装置等に用いられるデュオプラズマトロン型イオン
源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デュオプラズマトロンイオン源装
置は、低ガス流量で高効率のイオン生成が行えるため、
イオン注入や薄膜形成の分野で多用される。そして、こ
のデュオプラズマトロン型イオン源装置は、従来、図４
に示すように形成され、同図において、１は磁性材料に
より形成された筐体、２は筐体１の蓋体、３は筐体１，
蓋体２により形成された放電室、４は蓋体２に形成され
たガス導入口、５は放電室３の熱フィラメントであり、
両端が蓋体２の絶縁体のリード部６，７を介して外部に
引出されている。

【０００３】８は筐体１に折曲して形成された延設部、
９は筐体１と延設部８との間に設けられた電磁コイル、
１０は筐体１に形成されたプラズマ開孔、１１は磁性材
料で形成されたフランジ状の板体、１２は筐体１と板体
１１との間に介在する絶縁体、１３は板体１１に形成さ
れたイオン放出孔であり、開孔１０に重合する。

【０００４】１４は板体１１との間で電界を発生する引
出電極であり、アースされている。１５は引出電極１４
に形成されたビーム開孔であり、開孔１０，放出孔１３
に重合する。１６はリード部６，７を介して熱フィラメ
ント５の両端に負極，正極が接続された直流のフィラメ
ント電源、１７は負極がフィラメント電源１６の正極に
接続された放電電源であり、正極が板体１１に接続され
ている。１８は正極が板体１１に接続された加速電源で
あり、負極がアースされている。１９は延設部８と放電
電源１７の正極との間に設けられた抵抗である。

【０００５】そして、ガス導入口４から放電室３にガス
が導入される。また、フィラメント電源１６により熱フ
ィラメント５が通電加熱され、熱電子が発生する。

【０００６】さらに、放電電源１７により熱フィラメン
ト５と筐体１との間に直流電圧が印加され、この電圧印
加により前記熱電子を一次電子としてプラズマ２０が生
成される。このとき、筐体１は高抵抗値の抵抗１９を介
して放電電源１７の正極に接続され、フローティング電
位になる。

【０００７】また、筐体１及び板体１１が磁性材料で形
成され、電磁コイル９の通電により、開孔１０，放出孔
１３が位置するイオン引出孔部２１にイオンビーム２２
の軸方向の集束性の磁場が形成され、放電室３の荷電粒
子がトラップされて高密度プラズマ２３が閉じこめられ
る。さらに、板体１１と引出電極１４との間の電界によ
り、高密度プラズマ２３からイオンが引き出されてイオ
ンビーム２２が形成される。

【０００８】そして、高密度プラズマ２３を生成してイ
オンビーム２２を引き出す構成であるため、この種デュ
オプラズマトロン型イオン源装置はガス効率が高く、高
精度のイオンビーム２２が得られる利点がある。なお、
筐体１はフローティング電位にされる代わりに、板体１
１に対して負電位にされることもある。

【０００９】また、イオンビーム２２の引出電極は、図
４のように板体１１と引出電極１４との２枚電極構成に
される他、板体１１と引出電極１４との間に接地電位に
対して負電位の電極を設け、３枚電極構成にされること
もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記図４の従来装置の
場合、カソードに熱フィラメント５が使用され、このフ
ィラメント５の熱電子を一次電子として放電室３内にプ
ラズマ２０を生成するため、放電室３の導入ガスとして
活性ガスを使用すると、熱フィラメント５の損耗が著し
く、非常に短寿命になり、長時間の運転ができない問題
点がある。

【００１１】本発明は、プラズマ室の導入ガスとして活
性ガスを使用したときの寿命低下を防止し、長寿命化を
図って長時間運転を可能にする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明のイオン源装置は、放電室にマイクロ波或い
は高周波放電によりプラズマを生成するプラズマ生成手
段を備える。

【００１３】

【作用】前記のように構成された本発明のイオン源装置
の場合、従来の熱フィラメントの代わりにマイクロ波或
いは高周波放電によりプラズマを生成するプラズマ生成
手段が用いられる。この場合、放電室の導入ガスが活性
ガスであっても、プラズマ生成手段は熱フィラメントの
ように損耗せず、長寿命化が図られて長時間運転が行え
る。

【００１４】

【実施例】実施例について、図１ないし図３を参照して
説明する。（第１の実施例）まず、第１の実施例について、図１を
参照して説明する。同図において、図４と同一符号は同
一もしくは相当するものを示し、２４は図４の蓋体２の
代わりに設けられた磁性材料の蓋体であり、放電電源１
７の負極が接続されている。２５は筐体１と蓋体２４と
の間に介在する絶縁体である。

【００１５】２６は蓋体２４の中央部外面側に取付けら
れたマイクロ波導入端子、２７は蓋体２４の中央部内面
側に形成されたアンテナガイド用の磁性筒、２８は導入
端子２６から磁性筒を介して放電室３に引き出されたア
ンテナである。２９は磁性筒２７の外側に設けられた非
磁性筒、３０は非磁性筒２９と筐体１との間に介在する
絶縁体である。３１は非磁性筒２９の外周に設けられた
補助電磁コイルである。

【００１６】そして、アンテナ２８，電磁コイル３１等
によりプラズマ生成手段が形成されている。また、図４
の熱フィラメント５，フィメント電源１６は省かれてい
る。

【００１７】そして、補助電磁コイル３１が通電される
と、蓋体２４と筐体１の一部からなる磁気回路によりア
ンテナ２８に近傍に磁場が形成される。この状態でマイ
クロ波導入端子２６及びアンテナ２８を介して放電室３
にマイクロ波が投入されると、マイクロ波放電が発生し
て放電室３内に、図４のプラズマ２０に相当するマイク
ロ波プラズマ３２が生成される。

【００１８】さらに、蓋体２４は放電電源１７の負極に
接続されてカソード電位になり、筐体１は抵抗１９を介
して放電電源１７の正極に接続されてフローティング電
位になり、放電室３の壁面はプラズマ３２に接する一
部，すなわち磁性筒２７，非磁性筒２９の部分が板体１
１に対して負電位になるとともに残りがフローティング
電位になり、筐体１のプラズマ開孔１０でプラズマ３２
の径が絞られる。

【００１９】つぎに、電磁コイル９、筐体１及び板体１
１からなる磁気回路により、図４の場合と同様、イオン
引出孔部２１にイオンビーム２２の軸方向の集束性の磁
場が形成されて高密度プラズマ２３が閉じこめられる。
そして、板体１１と引出電極１４との間の電界により、
高密度プラズマ２３からイオンが引き出されてイオンビ
ーム２２が形成される。

【００２０】この場合、放電室３の壁面の一部を負電位
にしてプラズマ電位が与えられ、イオン引出孔部２１に
印加する磁場の強度，形状が従来装置と同様に設定され
るため、高ガス効率で高輝度のイオンビーム２２が生成
される。そして、放電室３のプラズマ生成に熱フィラメ
ントが使用されないため、放電室３に活性ガスを導入す
る場合の長寿命化が図られ、長時間の運転が行える。

【００２１】（第２の実施例）つぎに、第２の実施例に
ついて、図２を参照して説明する。同図において、図１
と同一符号は同一もしくは相当するものを示し、図１と
異なる点は、非磁性筒２９，補助電磁コイル３１を省
き、筐体１，蓋体２４，板体１１により磁気回路を形成
し、電磁コイル９に通電することにより、アンテナ２８
の近傍及びイオン引出孔部２１に磁場を形成するように
した点である。なお、筐体１と蓋体２４の間隔及び筐体
１と板体１１との間隔を適当に調整することにより、そ
れぞれの必要な磁場が得られる。

【００２２】（第３の実施例）さらに、第３の実施例に
ついて、図３を参照して説明する。同図において、図１
及び図２と同一符号は同一もしくは相当するものを示
し、それらの図面と異なる点は、絶縁体２５を省いて蓋
体２４を筐体１に直接接合し、抵抗１９を省いて筐体１
を放電電源１７の負極に直接接続した点である。

【００２３】すなわち、この種デュオプラズマトロン型
イオン源装置においては、従来より、図４の構成から抵
抗１９を省いて放電電源１７の負極に筐体１を直接接続
し、筐体１をカソード電位にした場合にも、ほぼ、抵抗
１９を設けた場合と同等の特性が得られることが知られ
ている。そこで、この実施例では、筐体１と蓋体２４と
を接合して同電位にし、放電電源７の負極に接続したも
のである。

【００２４】この場合、プラズマ室３の壁面は全体が板
体１１に対して負電位になり、第１，第２の実施例と同
様の効果が得られる。

【００２５】ところで、前記各実施例の磁場発生手段と
しての電磁コイル９，３１の代わりに永久磁石を用いて
もよい。そして、各実施例のマイクロ波プラズマ生成用
の磁場及びイオン引出孔部２１に形成するイオンビーム
２２の軸方向の磁場は、１個又は複数個の電磁石又は永
久磁石により形成してよいのは勿論である。

【００２６】また、前記各実施例ではマイクロ波放電に
より放電室３にプラズマを生成したが、高周波放電によ
り生成してもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。従来の熱フ
ィラメントの代わりにマイクロ波或いは高周波放電によ
りプラズマ３２を生成するプラズマ生成手段が用いら
れ、この場合、放電室３の導入ガスが活性ガスであって
も、プラズマ生成手段が熱フィラメントのように損耗せ
ず、長寿命化が図られて長時間運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の断面図である。

【図４】従来例の断面図である。

【符号の説明】

３放電室９，３１電磁コイル２１イオン引出孔部２２イオンビーム２３高密度プラズマ２８アンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電室からイオンビームを引き出すイオ
ン引出孔部に前記イオンビームの軸方向の磁場を形成
し、該磁場により前記イオン引出孔部に高密度プラズマ
を閉じこめるデュオプラズマトロン型イオン源装置にお
いて、前記放電室にマイクロ波或いは高周波放電によりプラズ
マを生成するプラズマ生成手段を備えたことを特徴とす
るイオン源装置。