JPH09106778A - Corpuscular beam radiation device - Google Patents

Corpuscular beam radiation device

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JPH09106778A
JPH09106778A JP7292117A JP29211795A JPH09106778A JP H09106778 A JPH09106778 A JP H09106778A JP 7292117 A JP7292117 A JP 7292117A JP 29211795 A JP29211795 A JP 29211795A JP H09106778 A JPH09106778 A JP H09106778A
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plasma
ion
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magnetic field
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Koji Miyake
浩二 三宅
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Nissin Electric Co Ltd
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make an radiation area more efficient, at low costs, and to enhance mass production, by shaping an ion draw-out electrode and the shape of an ion source in a polygonal shape and using the structure commonly. SOLUTION: Heat electrons are emitted by electrifying/heating a heater filament 17 introduced into a case 16 having a square cross-section and a direct current electric field is applied so that the hat filament 17 may have a negative potential and the case 16 a positive potential. Plasma 19 is thereby generated in a plasma chamber 18, its ions being drawn out by an electric field made by an ion draw-out electrode 23 comprizing an acceleration electrode 20, a deceleration electrode 21, and a ground electrode 22, and an ion beam is formed. A structural body, which is defined by the case 16 and the draw-out electrode 23, forms one ion source and a plurality of the ion sources are juxtaposed. A permanent magnet 24 for confining plasma is shared with a neighboring ion source and the draw-out electrode 23 is attached to each of the ion sources. A magnetic field of a neighboring ion source is utilized effectively, a structure using easily workable, low cost electrodes of small area can be employed, and an radiation area can be made more efficient.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入やイオ
ン照射などの薄膜形成に用いるイオン源装置あるいはプ
ラズマ源装置において、特に大面積の基板の加工に適し
た粒子線照射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion source apparatus or a plasma source apparatus used for thin film formation such as ion implantation and ion irradiation, and more particularly to a particle beam irradiation apparatus suitable for processing a large area substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のイオン源装置の1例を、図11に
示す熱フィラメントを用いたバケット型イオン源装置に
ついて説明する。
2. Description of the Related Art One example of a conventional ion source device will be described with reference to a bucket type ion source device using a hot filament shown in FIG.

【0003】同図において、1はイオン源装置の金属製
の筐体、2は筐体1により形成され,プラズマを発生
し,イオンを生成するためのプラズマ室、3はプラズマ
室2に導入された熱フィラメント、4はフィラメント3
の加熱用のフィラメント電源、5はプラズマ室2へのガ
ス導入口、6は筐体1に絶縁体7を介して設けられたイ
オンビーム引き出し電極であり、加速電極8,減速電極
9,接地電極10から構成されている。11は筐体1の
外側に設けられた複数個の永久磁石であり、環状体ない
しは棒状体から形成され、筐体1の内部にカスプ磁場を
形成する。
In the figure, 1 is a metal housing of the ion source device, 2 is a housing formed by the housing 1, and a plasma chamber for generating plasma and ions is introduced into the plasma chamber 2. Hot filament, 4 filament 3
Of the filament power source for heating, 5 is a gas introduction port to the plasma chamber 2, 6 is an ion beam extraction electrode provided in the housing 1 via an insulator 7, and is an acceleration electrode 8, a deceleration electrode 9, and a ground electrode. It is composed of 10. Reference numeral 11 denotes a plurality of permanent magnets provided on the outside of the housing 1, which is formed of an annular body or a rod-shaped body and forms a cusp magnetic field inside the housing 1.

【0004】12はアーク電源であり、陽極が筐体1
に,陰極がフィラメント電源4に接続され,筐体1にア
ノード電圧を印加する。13は加速電源であり、陽極が
加速電極8及びアーク電源12の陰極に接続され、陰極
が接地されている。14は減速電極9に負の電圧を印加
する減速電源である。
Reference numeral 12 is an arc power source, and the anode is the casing 1
Then, the cathode is connected to the filament power supply 4, and the anode voltage is applied to the housing 1. An accelerating power source 13 has its anode connected to the accelerating electrode 8 and the cathode of the arc power source 12, and its cathode is grounded. A deceleration power source 14 applies a negative voltage to the deceleration electrode 9.

【0005】そして、フィラメント3はカソードとして
の熱電子放出源であり、フィラメント電源4の抵抗加熱
により高温に保持されて熱電子を放出し、その放出され
た熱電子がアーク電源12によって形成される直流電界
により加速され、ガス導入口5から導入されたガス粒子
を衝突により電離してプラズマ15を生成する。
The filament 3 is a thermoelectron emission source as a cathode, and is maintained at a high temperature by resistance heating of the filament power source 4 to emit thermoelectrons, and the emitted thermoelectrons are formed by the arc power source 12. The gas particles accelerated by the DC electric field and introduced from the gas introduction port 5 are ionized by collision to generate plasma 15.

【0006】さらに、永久磁石11によりカスプ磁場が
形成され、プラズマ15を閉じ込め、引き出し電極6の
ビーム引き出し作用により、プラズマ15中のイオンが
イオンビームとなって引き出される。
Further, a cusp magnetic field is formed by the permanent magnet 11, the plasma 15 is confined, and the beam extraction action of the extraction electrode 6 causes the ions in the plasma 15 to be extracted as an ion beam.

【0007】また、イオン源やプラズマ源の生成方法と
しては、このほかに高周波放電を利用する高周波イオン
源、マイクロ波放電を利用するマイクロ波イオン源、一
次プラズマを電子源とするプラズマカソード型イオン
源、電子ビームを引き出して衝突電離させる電子ビーム
励起型イオン源など様々なイオン源や、ビーム引き出し
電極群を持たないプラズマ源がある。
In addition, as a method of generating an ion source or a plasma source, other than this, a high frequency ion source using high frequency discharge, a microwave ion source using microwave discharge, and a plasma cathode type ion using primary plasma as an electron source. Sources, various ion sources such as an electron beam excitation type ion source for extracting an electron beam for impact ionization, and a plasma source without a beam extraction electrode group.

【0008】ところで、このようなイオン源やプラズマ
源により大面積基板にイオンビームやプラズマを照射し
ようとした場合、基板サイズに伴ってイオン源やプラズ
マ源の照射面積を大口径にする必要があるため、装置が
非常に大型となっている。
By the way, when it is attempted to irradiate a large area substrate with an ion beam or plasma from such an ion source or plasma source, it is necessary to make the irradiation area of the ion source or plasma source large in accordance with the size of the substrate. Therefore, the device is very large.

【0009】そして、大型装置となった場合、特にイオ
ン引き出し電極はビームを均一に引き出すために反りや
歪を極限まで抑える必要があり、その加工が非常に難し
くなる。
In the case of a large-scale apparatus, in particular, the ion extraction electrode needs to suppress warpage and distortion to the utmost in order to extract the beam uniformly, and its processing becomes very difficult.

【0010】特に近年求められているような1m四方以
上の基板の照射となると、電極の加工難度とコストが飛
躍的に上昇する。また、たとえ従来例のようにプラズマ
閉じ込めにカスプ磁場を用いても、1m四方以上のイオ
ン源やプラズマ源となると、均一にプラズマを生成する
ことが困難であり、フィラメントの位置などに十分配慮
する必要がある。
Particularly, when the irradiation of a substrate of 1 m square or more as required in recent years is performed, the difficulty of processing the electrode and the cost are dramatically increased. Further, even if a cusp magnetic field is used for plasma confinement as in the conventional example, it is difficult to generate plasma uniformly with an ion source or a plasma source of 1 m square or more, and due consideration should be given to the position of the filament and the like. There is a need.

【0011】さらに、これらイオン源やプラズマ源のサ
イズは、基板サイズや配置関係によって左右されるもの
であり、個々の要求に応じるため、これまで規格サイズ
を定めて量産化によって低価格化を図るなどは全く出来
ない。
Further, the sizes of these ion source and plasma source depend on the size of the substrate and the positional relationship, and in order to meet individual requirements, standard sizes have been set so far to reduce the cost by mass production. It is impossible at all.

【0012】そのため個々の装置に対して初期から設計
が必要であり、設計費が軽減できず、また部品も共通化
できないため高コストとなり、納期も非常に長くならざ
るを得ない。
Therefore, it is necessary to design each device from the beginning, the design cost cannot be reduced, and the parts cannot be shared, resulting in a high cost and a very long delivery time.

【0013】また、このような装置は、高コスト,特殊
であるため、予備品を準備することができず、故障の場
合、生産ラインが長期間停止してしまうという危険性を
含んでいる。
Further, since such a device is expensive and special, it is impossible to prepare spare parts, and there is a risk that the production line will be stopped for a long time in the case of a failure.

【0014】一方、特開平4−147972号公報(C
23C 14/48)に記載されているように、広い面
積に対応するため、イオンビーム発生装置を、複数台並
設して照射することが発明されている。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-147972 (C
23C 14/48), it has been invented that a plurality of ion beam generators are arranged in parallel to perform irradiation in order to deal with a large area.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に
記載のように、装置を複数台併設した場合、装置の外形
状が円形であるため、隣接する装置間に大きな隙間を生
じ、デッドスペースとなり、有効にイオンビームを照射
できないという問題点がある。
By the way, as described in the above publication, when a plurality of devices are installed side by side, the outer shape of the devices is circular, so that a large gap is generated between the adjacent devices, which becomes a dead space. However, there is a problem that the ion beam cannot be effectively irradiated.

【0016】本発明は、前記の点に留意し、種々の大面
積の形状に対応し、照射面積の有効化を図るようにした
粒子線照射装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a particle beam irradiation apparatus which takes into account the above points and is capable of coping with various large-area shapes and making the irradiation area effective.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の粒子線照射装置は、プラズマを発生しイオ
ンビームを生成するプラズマ室と、前記プラズマ室に磁
場を発生させる磁場発生手段と、前記プラズマ室で生成
されたイオンを電界で引き出しイオンビームを生成する
引き出し電極を備えたイオン源を、隣接して複数個配列
したイオン源装置、
In order to solve the above-mentioned problems, a particle beam irradiation apparatus of the present invention comprises a plasma chamber for generating plasma and an ion beam, and a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the plasma chamber. And an ion source device in which a plurality of ion sources each having an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma chamber by an electric field to generate an ion beam are arranged adjacent to each other,

【0018】あるいは前記引き出し電極のかわりに前記
プラズマを試料台方向に拡散放出させるプラズマ放出口
を備えたプラズマ源を、隣接して複数個配列したプラズ
マ源装置において、
Alternatively, in a plasma source device in which a plurality of plasma sources having a plasma emission port for diffusing and emitting the plasma toward the sample stage instead of the extraction electrode are arranged adjacent to each other,

【0019】前記プラズマ室外形状、あるいはイオン引
き出し電極形状またはプラズマ源形状を多角形状とした
ものである。従って、各イオン源あるいは各プラズマ源
を隙間なく近接させることができ、デッドスペースを生
じなく、大面積形状に対応でき、照射面積の有効化を図
ることができる。さらに、個々のイオン源あるいはプラ
ズマ源の構造を共通化することもでき、量産化効果によ
り低価格化を図ることができる。しかも、共通化により
予備として準備しておくことができ、故障時にも瞬時の
交換が可能となる。
The outer shape of the plasma chamber, the shape of the ion extracting electrode, or the shape of the plasma source is polygonal. Therefore, each ion source or each plasma source can be brought close to each other without a gap, a dead space is not generated, a large area shape can be dealt with, and an irradiation area can be made effective. Furthermore, the structure of each ion source or plasma source can be made common, and the cost can be reduced due to the effect of mass production. Moreover, it is possible to prepare it as a spare by the common use, and it becomes possible to replace it instantly even in the case of a failure.

【0020】また、前記磁場発生手段を隣接するイオン
源あるいはプラズマ源と共有したものである。従って、
磁場の印加手段が共用されるため、より低価格化を図る
ことができる。
Further, the magnetic field generating means is shared with an adjacent ion source or plasma source. Therefore,
Since the magnetic field applying means is shared, the cost can be further reduced.

【0021】さらに、磁場発生手段としてイオン源ある
いはプラズマ源に1個以上のコイルを設け、このコイル
によってプラズマ室内に形成される磁場の方向を、隣接
するイオン源あるいはプラズマ源に設けられたコイルに
よって当該プラズマ室内に形成される磁場の方向と、同
一方向あるいは反対方向にしたものである。
Further, as the magnetic field generating means, one or more coils are provided in the ion source or the plasma source, and the direction of the magnetic field formed in the plasma chamber by the coils is changed by the coils provided in the adjacent ion source or plasma source. The direction is the same as or opposite to the direction of the magnetic field formed in the plasma chamber.

【0022】従って、前記磁場の方向を反対方向にする
ことにより、隣接するイオン源のコイルによって生じる
磁場を有効に利用することができ、このことにより、コ
イルへの通電に要する電源の容量低減によるコストダウ
ン及びコイル巻き数の減少によるスペースの低減が可能
になる。
Therefore, by making the directions of the magnetic fields opposite to each other, the magnetic fields generated by the coils of the adjacent ion sources can be effectively utilized, which reduces the capacity of the power supply required to energize the coils. It is possible to reduce the space by reducing the cost and the number of coil turns.

【0023】また、逆に、前記磁場の方向を同一方向に
することにより、引き出し電極の近傍での磁場強度を小
さくすることができ、引き出し電極の近傍への漏れ磁場
によるビームの発散増加を抑えることができる。
On the contrary, by making the directions of the magnetic fields the same, the magnetic field strength in the vicinity of the extraction electrode can be reduced, and the increase of divergence of the beam due to the leakage magnetic field in the vicinity of the extraction electrode can be suppressed. be able to.

【0024】その上、複数のイオン源あるいはプラズマ
源のプラズマ室外形状、あるいはイオン引き出し電極形
状またはプラズマ源形状を同一としたものである。従っ
て、形状が同一であるため、量産化ができ、コストを一
層低下させることができる。
In addition, the shape of the plurality of ion sources or plasma sources outside the plasma chamber, the shape of the ion extracting electrode, or the shape of the plasma source is the same. Therefore, since they have the same shape, they can be mass-produced and the cost can be further reduced.

【0025】また、複数のイオン源あるいはプラズマ源
の粒子線照射方向を、外広がりあるいは中央部寄りにし
たものである。従って、照射方向を外広がりにすること
ができ、低密度,大面積のイオンビームを形成すること
ができ、また、照射方向を中央部寄りにすることによ
り、高密度,小面積のイオンビームを形成することがで
きる。
Further, the particle beam irradiation directions of a plurality of ion sources or plasma sources are expanded outward or toward the central part. Therefore, the irradiation direction can be expanded outward, and an ion beam with a low density and a large area can be formed. Further, by setting the irradiation direction toward the center, an ion beam with a high density and a small area can be formed. Can be formed.

【0026】さらに、中央部の空間の外側に複数のイオ
ン源あるいはプラズマ源を隣接して配列したものであ
る。従って、中央部にイオン源あるいはプラズマ源が配
置されていないため、照射面積の中央部への照射の集中
を避けることができ、均一に照射することができる。
Further, a plurality of ion sources or plasma sources are arranged adjacent to each other outside the central space. Therefore, since the ion source or the plasma source is not arranged in the central portion, it is possible to avoid concentration of the irradiation on the central portion of the irradiation area, and it is possible to perform uniform irradiation.

【0027】また、各イオン源あるいは各プラズマ源の
イオン化ガス導入口と、ガス流量調整手段との間に、そ
れぞれガスコンダクタンス調整手段を設けたものであ
る。従って、各イオン源あるいは各プラズマ源にそれぞ
れ高価なガス流量調整器を設ける必要がなく、1個のガ
ス流量調整手段と複数個の安価なガスコンダクタンス調
整手段とにより、個々のガス流量を調整でき、コストダ
ウンを図ることができる。
Further, gas conductance adjusting means is provided between the ionized gas inlet of each ion source or each plasma source and the gas flow rate adjusting means. Therefore, it is not necessary to provide an expensive gas flow rate regulator for each ion source or each plasma source, and each gas flow rate can be adjusted by one gas flow rate adjusting means and a plurality of inexpensive gas conductance adjusting means. Therefore, the cost can be reduced.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1ないし
図10を参照して説明する。それらの図において、同一
符号は同一もしくは相当するものを示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding components.

【0029】(形態1)形態1を図1ないし図3につい
て説明する。図1は複数個のバケット型イオン源を密接
して配列した場合の断面図、図2Aは図1のSーS’線
断面図、図2Bは図1のT矢視図、図3A及びBはそれ
ぞれ各イオン源及び各プラズマ源からのビームプロファ
イルの形状を示している。
(Mode 1) Mode 1 will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view when a plurality of bucket ion sources are closely arranged, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line SS ′ of FIG. 1, FIG. 2B is a view taken in the direction of arrow T of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B. Shows the shape of the beam profile from each ion source and each plasma source.

【0030】断面正方形の筐体16に導入された熱フィ
ラメント17を通電加熱して熱電子を放出させ、熱フィ
ラメント17を負電位に、筐体16を正電位にして直流
電界を印加することにより、プラズマ室18にプラズマ
19を生成するこのプラズマ19中で生成されたイオン
は、加速電極20,減速電極21,接地電極22からな
るイオンビーム引き出し電極23によって形成される電
界によって引き出され、イオンビームが形成され、筐体
16および引き出し電極23により区切られる構成体が
1個のイオン源を形成し、このイオン源が複数個碁盤の
目のように配列されている。
By heating the hot filament 17 introduced into the casing 16 having a square cross section by energizing and heating it to emit thermoelectrons, by applying a direct current electric field with the thermofilament 17 at a negative potential and the casing 16 at a positive potential. , The plasma 19 is generated in the plasma chamber 18, the ions generated in the plasma 19 are extracted by the electric field formed by the ion beam extraction electrode 23 including the acceleration electrode 20, the deceleration electrode 21, and the ground electrode 22, Is formed, and the structure partitioned by the housing 16 and the extraction electrode 23 forms one ion source, and the plurality of ion sources are arranged like a grid.

【0031】そして、プラズマ閉じ込め用のカスプ磁場
は、永久磁石24によって構成され、図2Aに示すよう
な磁力線25を形成し、各永久磁石24は隣接するイオ
ン源と共用され、引き出し電極23は各イオン源にそれ
ぞれ取り付けられており、加工が簡単,安価な小面積電
極で構成されている。
The cusp magnetic field for plasma confinement is constituted by the permanent magnets 24 and forms magnetic lines of force 25 as shown in FIG. 2A, each permanent magnet 24 is shared with the adjacent ion source, and the extraction electrode 23 is each. It is attached to each ion source, and is composed of small area electrodes that are easy and inexpensive to process.

【0032】従って、小面積であるため、1個あたりの
イオン源から引き出されるビーム照射面積は小さいが、
全体で従来と同等以上の大面積イオンビーム照射が可能
である。
Therefore, since the area is small, the irradiation area of the beam extracted from each ion source is small,
It is possible to irradiate a large area ion beam which is equal to or larger than the conventional one.

【0033】また、イオンビームの均一性は、図3Aお
よびBに示すように、個々のイオン源のビームプロファ
イル26が均一である場合、あるいはガウシアン形状の
ような場合、ともに、個々のイオン源の間隔を調整する
ことにより、全体で均一な全体のビームプロファイル2
7を得ることができる。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the uniformity of the ion beam depends on whether the individual ion source has a uniform beam profile 26 or a Gaussian shape. By adjusting the spacing, the overall beam profile 2 is uniform throughout.
7 can be obtained.

【0034】(形態2)さらに、イオン源は、必ずしも
図1のような構造に限らず、様々な構造が適用可能であ
る。即ち、図4は、一般にカウフマン型イオン源といわ
れるイオン源を応用したものであり、磁力線25が図示
するように軸方向に形成されている。この場合も永久磁
石24は隣接するイオン源と共用されている。
(Mode 2) Further, the ion source is not limited to the structure as shown in FIG. 1, but various structures can be applied. That is, FIG. 4 is an application of an ion source generally called a Kaufman type ion source, and magnetic force lines 25 are formed in the axial direction as shown in the drawing. In this case as well, the permanent magnet 24 is shared with the adjacent ion source.

【0035】(形態3)また、フィラメントを使用しな
いイオン源の代表例としてマイクロ波イオン源があり、
図5はこれを応用した例を示し、導波管28によりマイ
クロ波を誘電体窓29を介し、磁場が形成されているプ
ラズマ室18に供給している。さらに、マイクロ波伝送
方法としてアンテナの使用も可能である。
(Mode 3) A microwave ion source is a typical example of an ion source that does not use a filament.
FIG. 5 shows an example in which this is applied, and microwaves are supplied by the waveguide 28 through the dielectric window 29 to the plasma chamber 18 in which a magnetic field is formed. Further, an antenna can be used as a microwave transmission method.

【0036】(形態4)また、図6に示すように、副プ
ラズマ室(MPカソード)30でマイクロ波プラズマを
生成し、これを電子供給源とするマイクロ波プラズマカ
ソード(MPカソード)型イオン源、電子ビームを引き
出してガスを衝突電離させ、プラズマを生成する電子ビ
ーム励起型イオン源或いはプラズマカソード型イオン源
など、様々なイオン源及びプラズマの生成方法がある。
(Mode 4) Further, as shown in FIG. 6, a microwave plasma cathode (MP cathode) type ion source in which microwave plasma is generated in the sub plasma chamber (MP cathode) 30 and is used as an electron supply source. There are various ion sources and plasma generation methods such as an electron beam excitation type ion source or a plasma cathode type ion source for generating plasma by extracting an electron beam to impact ionize gas.

【0037】そして、本発明は、前記のような構造やプ
ラズマの生成方法には全く影響を受けず、全て応用する
ことが可能である。
The present invention is not affected by the structure and the plasma generation method as described above and can be applied to all of them.

【0038】(形態5)また、プラズマ室18内の磁場
形成方法としては、永久磁石だけでなく、図7A,Bに
示すように、コイル31を用いることも可能であり、図
7Aは、隣接するイオン源とコイル31に通電する方向
を逆方向にしたものであり、この場合、隣接するイオン
源のコイル31によって生じる磁場を有効に利用するこ
とができる。このことは、コイル31の通電に要する電
源の容量低減によるコストダウンや、コイル巻き数減少
による無駄なスペースの低減が可能となる。また、図7
Bは、逆に隣接するイオン源のコイル31と同方向に通
電したものであり、この場合、イオンビーム引き出し電
極23の近傍への漏れ磁場によるビームの発散増加を抑
えることができ、引き出し電極23の近傍での磁場強度
を小さくすることができる。即ち、コイル31の通電方
向は目的によって選ばれる。
(Mode 5) As a method of forming a magnetic field in the plasma chamber 18, not only a permanent magnet but also a coil 31 as shown in FIGS. 7A and 7B can be used. In this case, the directions of energizing the ion source and the coil 31 are reversed, and in this case, the magnetic field generated by the coil 31 of the adjacent ion source can be effectively used. This makes it possible to reduce the cost by reducing the capacity of the power supply required to energize the coil 31, and to reduce the wasted space by reducing the number of coil turns. FIG.
B is, on the contrary, energized in the same direction as the adjacent coil 31 of the ion source. In this case, it is possible to suppress an increase in beam divergence due to a leakage magnetic field in the vicinity of the ion beam extraction electrode 23, and the extraction electrode 23 The magnetic field strength in the vicinity of can be reduced. That is, the energization direction of the coil 31 is selected according to the purpose.

【0039】一方、プラズマ源は、基本的にイオン源と
引き出し電極が異なるだけであり、開口端あるいは1枚
電極としているものが大半であり、イオン源と同様の本
発明が適用できる。
On the other hand, the plasma source is basically different from the ion source only in the extraction electrode, and most of them have an open end or a single electrode, and the present invention similar to the ion source can be applied.

【0040】以上により大面積のイオン源あるいはプラ
ズマ源が容易に実現できることを説明したが、配列方法
によって様々な形状のイオン源あるいはプラズマ源が実
現できる。
Although it has been described above that a large-area ion source or plasma source can be easily realized, ion sources or plasma sources of various shapes can be realized by the arraying method.

【0041】即ち、図1,図2は角形のイオンビームを
形成する場合のイオン源配列であるが、図8Aあるいは
図8Bに示す配列にすることにより、円形あるいはリニ
ア形のイオンビーム形成が可能である。
That is, FIGS. 1 and 2 show the ion source arrangement for forming a square ion beam, but the arrangement shown in FIG. 8A or 8B makes it possible to form a circular or linear ion beam. Is.

【0042】また、個々のイオン源あるいはプラズマ源
のサイズを規格化することにより、様々な形状の要求に
答えながら、量産化によって大幅なコストダウンを図る
ことができ、納期も大幅に短縮することができる。これ
は部品の共通化と設計の大幅な単純化が可能になること
による。
Further, by standardizing the size of each ion source or plasma source, it is possible to achieve a large cost reduction by mass production and a drastic reduction in delivery time while meeting the requirements of various shapes. You can This is because it is possible to use common parts and greatly simplify the design.

【0043】さらに、安価で同一形状のイオン源が実現
できることから、予備のイオン源を複数個有することに
より、故障時の瞬時の復旧が可能となり、装置の信頼性
が向上する。
Further, since an ion source of the same shape can be realized at a low cost, by providing a plurality of spare ion sources, it is possible to restore instantaneously in the event of a failure and improve the reliability of the device.

【0044】また、図9A,Bに示すように、隣接する
イオン源あるいはプラズマ源の間に角度を設けることが
できる。図9Aは粒子線の照射方向を外広がりにし、低
密度,大面積のイオンビームを形成する場合であり、図
9Bは粒子線の照射方向を中央部寄りにし、高密度,小
面積のイオンビームを形成する場合であり、照射方向に
より様々なイオンビームを形成することができる。さら
に、中央部に空間を形成し、その空間の外側に複数のイ
オン源あるいはプラズマ源を隣接して配列することも可
能であり、この場合、中央部の高密度化を避けることが
できる。
Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, an angle can be provided between adjacent ion sources or plasma sources. FIG. 9A shows the case where the irradiation direction of the particle beam is expanded outward to form a low-density, large-area ion beam, and FIG. 9B is the irradiation direction of the particle beam near the center, and the high-density, small-area ion beam is used. In this case, various ion beams can be formed depending on the irradiation direction. Further, it is possible to form a space in the central portion and to arrange a plurality of ion sources or plasma sources adjacent to each other outside the space. In this case, high density of the central portion can be avoided.

【0045】その上、イオン源あるいはプラズマ源の断
面形状は、配列したときに実質的な照射面積が小さくな
らないように、即ち無駄な面積が極力少なくなるよう
に、図2に示すような正方形状ないしは長方形状あるい
は六角形状,三角形状など多角形状が望ましい。
In addition, the cross-sectional shape of the ion source or the plasma source is a square shape as shown in FIG. 2 so that the substantial irradiation area does not become small when arrayed, that is, the useless area is minimized. Or, a polygonal shape such as a rectangular shape, a hexagonal shape, or a triangular shape is desirable.

【0046】(形態6)また、多数のイオン源へのガス
導入手段として、各イオン源毎にガス流量調整器を設け
ると、きわめて高価になる。そこで、高価なガス流量調
整器を可能な限り小数とする。即ち、図10に示すよう
に、ボンベ32にバルブ33を介して設けられたガス流
量調整手段としてのガス流量調整器34と、各イオン源
あるいはプラズマ源の入り口との間に、それぞれニード
ルバルブなどの安価なガスコンダクタンス調整手段35
を設ける。そして、各ガスコンダクタンス調整手段35
により個々のガス流量を調整し、コストダウンを図るこ
とができる。
(Mode 6) Further, if a gas flow rate regulator is provided for each ion source as a gas introducing means to a large number of ion sources, it becomes extremely expensive. Therefore, the number of expensive gas flow rate regulators should be as small as possible. That is, as shown in FIG. 10, a needle valve or the like is provided between a gas flow rate adjuster 34 as a gas flow rate adjusting means provided in a cylinder 32 via a valve 33 and an inlet of each ion source or plasma source. Inexpensive gas conductance adjusting means 35
Is provided. Then, each gas conductance adjusting means 35
Thus, the flow rate of each gas can be adjusted to reduce the cost.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、つぎに記載する効果を奏する。プラズマ室
外形状、あるいはイオン引き出し電極形状またはプラズ
マ源形状を多角形状とすることにより、各イオン源ある
いは各プラズマ源を隙間なく近接させることができ、デ
ッドスペースを生じなく、大面積形状に対応でき、照射
面積の有効化を図ることができる。さらに、個々のイオ
ン源あるいはプラズマ源の構造を共通化することもで
き、量産化効果により低価格化を図ることができる。し
かも、共通化により予備として準備しておくことがで
き、故障時にも瞬時の交換が可能となる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. By making the outer shape of the plasma chamber, or the shape of the ion extraction electrode or the shape of the plasma source polygonal, each ion source or each plasma source can be brought close to each other without a gap, dead space does not occur, and a large area shape can be accommodated. The irradiation area can be made effective. Furthermore, the structure of each ion source or plasma source can be made common, and the cost can be reduced due to the effect of mass production. Moreover, it is possible to prepare it as a spare by the common use, and it becomes possible to replace it instantly even in the case of a failure.

【0048】また、磁場発生手段を隣接するイオン源あ
るいはプラズマ源と共有することにより、より低価格化
を図ることができる。
Further, the cost can be further reduced by sharing the magnetic field generating means with the adjacent ion source or plasma source.

【0049】さらに、磁場発生手段としてイオン源ある
いはプラズマ源に設けたコイルにより、プラズマ室内に
形成される磁場の方向を、隣接するイオン源あるいはプ
ラズマ源に設けられたコイルによって当該プラズマ室内
に形成される磁場の方向と、反対方向にすることによ
り、隣接するイオン源のコイルによって生じる磁場を有
効に利用することができ、このことにより、コイルへの
通電に要する電源の容量低減によるコストダウン及びコ
イル巻き数の減少によるスペースの低減が可能になる。
Further, the direction of the magnetic field formed in the plasma chamber by the coil provided in the ion source or plasma source as the magnetic field generating means is formed in the plasma chamber by the coil provided in the adjacent ion source or plasma source. The magnetic field generated by the coil of the adjacent ion source can be effectively used by setting the direction opposite to the direction of the magnetic field for the coil, thereby reducing the cost by reducing the capacity of the power supply required for energizing the coil and reducing the coil. The space can be reduced by reducing the number of turns.

【0050】また、逆に、前記磁場の方向を同一方向に
することにより、引き出し電極の近傍での磁場強度を小
さくすることができ、引き出し電極の近傍への漏れ磁場
によるビームの発散増加を抑えることができる。
On the contrary, by setting the directions of the magnetic fields in the same direction, it is possible to reduce the magnetic field strength in the vicinity of the extraction electrode and suppress an increase in beam divergence due to the leakage magnetic field in the vicinity of the extraction electrode. be able to.

【0051】その上、複数のイオン源あるいはプラズマ
源のプラズマ室外形状、あるいはイオン引き出し電極形
状またはプラズマ源形状を同一とすることにより、量産
化ができ、コストを一層低下させることができる。
Moreover, by making the outer shape of the plurality of ion sources or plasma sources outside the plasma chamber, or the shape of the ion extraction electrodes or the shape of the plasma source, mass production can be achieved, and the cost can be further reduced.

【0052】また、複数のイオン源あるいはプラズマ源
の粒子線照射方向を外広がりにすることにより、低密
度,大面積のイオンビームを形成することができ、ま
た、照射方向を中央部寄りにすることにより、高密度,
小面積のイオンビームを形成することができる。
Further, by spreading the particle beam irradiation directions of a plurality of ion sources or plasma sources outward, it is possible to form an ion beam of low density and a large area, and the irradiation direction is closer to the central portion. By this, high density,
A small area ion beam can be formed.

【0053】さらに、中央部の空間の外側に複数のイオ
ン源あるいはプラズマ源を隣接して配列することによ
り、照射面積の中央部への照射の集中を避けることがで
き、均一に照射することができる。
Further, by arranging a plurality of ion sources or plasma sources adjacent to each other outside the space in the central portion, it is possible to avoid concentration of the irradiation on the central portion of the irradiation area, and to perform uniform irradiation. it can.

【0054】また、各イオン源あるいは各プラズマ源の
イオン化ガス導入口と、ガス流量調整手段との間に、そ
れぞれガスコンダクタンス調整手段を設けることによ
り、各イオン源あるいは各プラズマ源にそれぞれ高価な
ガス流量調整器を設ける必要がなく、1個のガス流量調
整手段と複数個の安価なガスコンダクタンス調整手段と
により、個々のガス流量を調整でき、コストダウンを図
ることができる。
Further, by providing gas conductance adjusting means between the ionized gas introduction port of each ion source or each plasma source and the gas flow rate adjusting means, an expensive gas is supplied to each ion source or each plasma source. It is not necessary to provide a flow rate adjuster, and each gas flow rate can be adjusted by one gas flow rate adjusting means and a plurality of inexpensive gas conductance adjusting means, and cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の要部の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a first embodiment of the present invention.

【図2】Aは図1のS−S’線断面図、Bは図1のT矢
視図である。
2 is a sectional view taken along the line SS ′ of FIG. 1, and B is a view taken in the direction of arrow T of FIG.

【図3】A,Bはそれぞれビームプロファイルの形状図
である。
3A and 3B are shape diagrams of beam profiles, respectively.

【図4】本発明の実施の形態2の要部の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an essential part of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態3の要部の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態4の要部の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】A,Bはそれぞれ本発明の実施の形態5の要部
の断面図である。
FIG. 7A and FIG. 7B are cross-sectional views of the essential parts of the fifth embodiment of the present invention.

【図8】A,Bはそれぞれ本発明の配列の例示図であ
る。
FIG. 8A and FIG. 8B are exemplary views of the arrangement of the present invention.

【図9】A,Bはそれぞれ本発明の照射方向の例示図で
ある。
9A and 9B are illustrations of irradiation directions of the present invention, respectively.

【図10】本発明の実施の形態6の略線図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図11】従来例の概略図である。FIG. 11 is a schematic view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18 プラズマ室 19 プラズマ 23 引き出し電極 18 Plasma chamber 19 Plasma 23 Extraction electrode

───────────────────────────────────────────────────── 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 H05H 1/46 H05H 1/46 A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H05H 1/46 H05H 1/46 A

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマを発生しイオンを生成するプラ
ズマ室と、前記プラズマ室に磁場を発生させる磁場発生
手段と、前記プラズマ室で生成されたイオンを電界で引
き出しイオンビームを生成する引き出し電極を備えたイ
オン源を、隣接して複数個配列したイオン源装置、 あるいは前記引き出し電極のかわりに前記プラズマを試
料台方向に拡散放出させるプラズマ放出口を備えたプラ
ズマ源を、隣接して複数個配列したプラズマ源装置にお
いて、 前記プラズマ室外形状、あるいはイオン引き出し電極形
状またはプラズマ源形状を多角形状とした粒子線照射装
置。
1. A plasma chamber for generating plasma to generate ions, a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the plasma chamber, and an extraction electrode for extracting ions generated in the plasma chamber by an electric field to generate an ion beam. An ion source device having a plurality of adjacent ion sources arranged adjacently, or a plurality of plasma sources having a plasma emission port instead of the extraction electrode, which diffuses and emits the plasma toward the sample stage, are adjacently arranged. In the plasma source device described above, a particle beam irradiation device in which the plasma outside shape, the ion extraction electrode shape, or the plasma source shape is polygonal.
【請求項2】 磁場発生手段を隣接するイオン源あるい
はプラズマ源と共有した請求項1記載の粒子線照射装
置。
2. The particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field generating means is shared with an adjacent ion source or plasma source.
【請求項3】 磁場発生手段としてイオン源あるいはプ
ラズマ源にコイルを設け、このコイルによってプラズマ
室内に形成される磁場の方向を、隣接するイオン源ある
いはプラズマ源に設けられたコイルによって当該プラズ
マ室内に形成される磁場の方向と、同一方向あるいは反
対方向にした請求項1記載の粒子線照射装置。
3. A coil is provided in the ion source or the plasma source as a magnetic field generating means, and the direction of the magnetic field formed in the plasma chamber by the coil is controlled in the plasma chamber by the coil provided in the adjacent ion source or plasma source. The particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the direction of the magnetic field formed is the same as or opposite to the direction of the magnetic field formed.
【請求項4】 複数のイオン源あるいはプラズマ源のプ
ラズマ室外形状、あるいはイオン引き出し電極形状また
はプラズマ源形状を同一とした請求項1または請求項2
記載の粒子線照射装置。
4. A plasma chamber outer shape of a plurality of ion sources or plasma sources, an ion extraction electrode shape or a plasma source shape is the same.
The particle beam irradiation apparatus described.
【請求項5】 複数のイオン源あるいはプラズマ源の粒
子線照射方向を、外広がりあるいは中央部寄りにした請
求項1,2,3または請求項4記載の粒子線照射装置。
5. The particle beam irradiation apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the particle beam irradiation directions of a plurality of ion sources or plasma sources are expanded outward or toward the central portion.
【請求項6】 中央部の室間の外側に複数のイオン源あ
るいはプラズマ源を隣接して配列した請求項1,2,3
または請求項4記載の粒子線照射装置。
6. A plurality of ion sources or plasma sources are arranged adjacent to each other on the outside between the chambers in the central portion.
Alternatively, the particle beam irradiation apparatus according to claim 4.
【請求項7】 プラズマを発生しイオンを生成するプラ
ズマ室と、前記プラズマ室に磁場を発生させる磁場発生
手段と、前記プラズマ室で生成されたイオンを電界で引
き出しイオンビームを生成する引き出し電極を備えたイ
オン源を、隣接して複数個配列したイオン源装置、 あるいは前記引き出し電極のかわりに前記プラズマを試
料台方向に拡散放出させるプラズマ放出口を備えたプラ
ズマ源を、隣接して複数個配列したプラズマ源装置にお
いて、 前記各イオン源あるいは各プラズマ源のイオン化ガス導
入口と、ガス流量調整手段との間に、それぞれガスコン
ダクタンス調整手段を設けた粒子線照射装置。
7. A plasma chamber for generating plasma to generate ions, a magnetic field generating means for generating a magnetic field in the plasma chamber, and an extraction electrode for extracting the ions generated in the plasma chamber by an electric field to generate an ion beam. An ion source device having a plurality of adjacent ion sources arranged adjacently, or a plurality of plasma sources having a plasma emission port instead of the extraction electrode, which diffuses and emits the plasma toward the sample stage, are adjacently arranged. In the above plasma source device, a particle beam irradiation device in which gas conductance adjusting means is provided between the ion source or the ionized gas inlet of each plasma source and the gas flow rate adjusting means.
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