JPH0963495A

JPH0963495A - イオン源

Info

Publication number: JPH0963495A
Application number: JP7222282A
Authority: JP
Inventors: Shohei Okuda; 昌平奥田
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマスパッタによるプラズマスリット２
の自動クリーニング機能を有するプラズマチャンバ１を
備えたイオン源において、従来よりもさらに長寿命化を
図る。【解決手段】プラズマスリット２は、イオン引出孔２
ａの付近のチャンバ内側部分がＢＮシールド６で被われ
ることなく部分的に露出していると共に、プラズマスリ
ット２のチャンバ内側部分を被っているＢＮシールド６
のイオン引出孔２ａ側の側壁面６ａは、プラズマスリッ
ト２の一部によって塞がれている構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばイオン注入
装置等に供され、プラズマを生成してそのプラズマから
イオンを引き出すイオン源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、元素をプラズマ化し、プラズマ中
のイオンをイオンビームとして引き出すイオン源は、イ
オン注入装置をはじめとして様々な分野に利用されてい
る。このイオン源には、ＥＣＲ（Electron Cyclotron R
esonance）イオン源などのマイクロ波型や、フリーマン
イオン源などのＰＩＧ（Penning Ionization Gauge）型
といった多くの種類が存在しており、これらの各種のイ
オン源は、必要とされるイオン種やエネルギー、電流な
どに応じて最適の機種が使い分けられるようになってい
る。

【０００３】例えばフリーマンイオン源などのフィラメ
ントを有するイオン源の場合、当該フィラメントの消耗
によって比較的寿命が短く、保守を頻繁に行う必要があ
る。これに対して、マイクロ波を利用したＥＣＲイオン
源などでは、フィラメントを使用しないため、寿命の面
では有利である。以下に、ＥＣＲイオン源を例に挙げて
その構成を説明する。

【０００４】図８に示すように、上記ＥＣＲイオン源
は、図示しないマグネトロンから出力されたマイクロ波
をマイクロ波導入ロッド５３およびウインドウ（マイク
ロ波導入窓）５４を介してプラズマチャンバ５１の内部
に導入し、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件の磁
場中でマイクロ波放電を生じさせ、ガスフィードスルー
５７を通して内部に導入されているガス状のイオン源物
質をプラズマ化させるようになっている。

【０００５】また、上記プラズマチャンバ５１内でプラ
ズマが生成された後、該プラズマチャンバ５１とその外
部に設けられた引出電極系６０との間に高電圧（引出し
電圧）を印加して電界を生じさせることにより、プラズ
マチャンバ５１のプラズマスリット５２からイオンが引
き出され、イオンビームが形成されるようになってい
る。このようにして形成されたイオンビームは、例えば
イオン注入等の処理に用いられる。

【０００６】上記プラズマチャンバ５１の内壁はＢＮな
どの誘電体からなるライナ５５およびシールド５６で被
われている。尚、ライナ５５はプラズマチャンバ５１の
側壁側、シールド５６はプラズマスリット５２側を被う
ものである。これは、もしも導電性のプラズマチャンバ
５１の内壁が誘電体で覆われていなければ、プラズマ形
成物質によるスパッタによってチャンバ内壁から飛び出
した導電性物質がウインドウ５４にも付着し、マイクロ
波が反射されてチャンバ内にマイクロ波電力が供給され
なくなってしまうといった不都合が生じるからである。

【０００７】しかしながら、例えばＢＦ₃ガスのような
腐食性のガスをイオン源物質として使用してプラズマを
生成すると、プラズマチャンバ５１の内壁を形成するラ
イナ５５などがプラズマ形成物質によってエッチングさ
れることになり、その結果発生する物質がプラズマスリ
ット５２のイオン引出孔５２ａ付近に付着して目詰まり
を起こし、ビームが引き出せなくなるという不都合が生
じる。

【０００８】上記の不都合を回避するために、特開平６
−３４９４３４号公報には、プラズマスリット５２をプ
ラズマチャンバ５１とは絶縁し、プラズマスリット５２
をイオン源基準電位（プラズマチャンバ５１の電位）よ
り低い電位におくと共に、シールド５６の一部を切り欠
いてプラズマスリット５２のイオン引出孔５２ａ付近を
露出させることにより、プラズマ中のイオンをプラズマ
スリット５２のイオン引出孔５２ａ付近に積極的に衝突
させてプラズマスリット５２への付着物をスパッタリン
グにより取り除き、イオン源の長寿命を確保するという
構成が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、シールド５６のイオン引出孔５２ａ側の側壁
５６ａがプラズマチャンバ５１内に露出しているので、
図９中にＡ→Ｂ→Ｃにて示されるように、当該側壁５６
ａ側からイオン引出孔５２ａを狭める方向への付着物の
堆積（成長）が徐々に起こり、イオン源が長時間使用さ
れると最終的にはイオン引出孔５２ａが目詰まりを起こ
し、ビームが引き出せなくなる。

【００１０】即ち、プラズマスリット５２が露出してい
る部分に付着した物質は、プラズマによるスパッタリン
グによって効率よく除去されるが、シールド５６に付着
した物質に対しては、スパッタリングによるクリーニン
グ効果が殆ど望めない。このため、イオン源の使用時間
とともにシールド５６の露出面への付着物が徐々に成長
し、シールド５６のイオン引出孔５２ａ側の側壁５６ａ
から成長した付着物によって、イオン引出孔５２ａが塞
がれてしまうのである。

【００１１】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、上述のようなイオン引出部の自動クリ
ーニング機能を有するプラズマチャンバを備えたイオン
源において、従来よりもさらに長寿命化を図ることがで
きるイオン源を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るイ
オン源は、プラズマ中のイオンを外部へ引き出すための
イオン引出孔が穿設されている導電性のイオン引出部を
有し、内部でプラズマが生成されるプラズマチャンバを
備え、上記プラズマチャンバの内壁面が誘電体で被われ
ると共に、導電性のプラズマチャンバ本体とイオン引出
部とが絶縁部材によって電気的に絶縁されており、プラ
ズマチャンバ本体とイオン引出部との間にスパッタ電圧
を印加するスパッタ電源を備えているものであって、上
記の課題を解決するために、以下の手段が講じられてい
ることを特徴としている。

【００１３】即ち、上記イオン引出部は、イオン引出孔
の付近のチャンバ内側部分が誘電体で被われることなく
部分的に露出していると共に、上記イオン引出部のチャ
ンバ内側部分を被っている誘電体のイオン引出孔側の側
壁面は、イオン引出部の一部によって塞がれている。

【００１４】上記の構成によれば、プラズマチャンバの
イオン引出部がチャンバ本体側と電気的に絶縁され、こ
れらの間にはスパッタ電源よりスパッタ電圧が印加され
るようになっている。したがって、スパッタ電源を投入
すれば、イオン源基準電位のプラズマチャンバ本体とイ
オン引出部との間には、所定の電位差が生じ、イオン引
出部におけるイオン引出孔付近の露出部分に付着した物
質をプラズマスパッタによって除去することができる。
このプラズマスパッタによる自動クリーニングにより、
イオン引出孔は目詰まりすることなく常に一定の形状を
維持し、安定したビームの引き出しが可能となる。

【００１５】一方、イオン引出部を部分的に被っている
誘電体に付着した物質に対しては、プラズマスパッタに
よるクリーニングがそれ程期待できないので、イオン源
の使用時間の増大とともに当該付着物の堆積量は徐々に
増加する。しかしながら、当該誘電体のイオン引出孔側
の側壁面は、イオン引出部の一部によって塞がれている
ので、誘電体に付着した物質がイオン引出孔へ向かって
成長する速度は、従来（誘電体のイオン引出孔側の側壁
面が露出している構成）に比べて遙かに遅く、イオン源
を従来よりも長時間使用しても、イオン引出孔は目詰ま
りを起こすことはない。したがって、従来よりもさらに
イオン源の長寿命化を図ることができる。

【００１６】請求項２の発明に係るイオン源は、上記請
求項１の発明の構成において、上記イオン引出部のイオ
ン引出孔は、イオン引出部の厚さ方向の所定位置で最も
狭くなり、当該所定位置からチャンバ内外の両方向へ行
くほど拡がるテーパー状に形成されていることを特徴と
している。

【００１７】上記の構成によれば、イオン引出部のイオ
ン引出孔は、イオン引出部の厚さ方向の所定位置を基準
として、その基準位置よりもチャンバ外側だけでなく内
側もテーパー状に形成されている。

【００１８】イオン引出孔のチャンバ外側がテーパー状
に形成されているのは、プラズマチャンバ内で生成され
たプラズマのイオン放出面の形状を凹状にするような電
界（イオンを引き出すための外部電界）を形成するため
であり、良好なビーム引出系を形成する上で必要であ
る。

【００１９】尚、上記請求項１の発明では、イオン引出
部のチャンバ内側部分を被っている誘電体のイオン引出
孔側の側壁面を、イオン引出部の一部によって塞いでい
るので、イオン引出部のイオン引出孔付近の厚みが厚く
なりがちである。もし、イオン引出孔がチャンバ外側に
のみテーパー状に拡がる構成（図２参照）であれば、イ
オン引出部のイオン引出孔付近の厚みが厚くなればそれ
だけイオン引出部も大型化する。そこで、上記のように
イオン引出孔のチャンバ内側もテーパー状に形成するこ
とにより（図６参照）、イオン引出部のイオン引出孔付
近の実効厚みを薄くすることができる。これにより、イ
オン源の長寿命に加えて、イオン引出部の大型化を回避
でき、且つ、良好なビーム引出系を保つこともできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】発明の実施の一形態について図１
ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２１】本実施形態のイオン源は、電子サイクロト
ロン共鳴条件の磁場中でマイクロ波放電を生じさせてプ
ラズマを生成し、このプラズマからイオンをビームとし
て引き出すＥＣＲイオン源であり、例えばイオン注入装
置等のイオンビーム応用装置に適用される。

【００２２】上記イオン源は、例えば2.４５ＧＨｚのマ
イクロ波を出力するマグネトロンと、このマグネトロン
を作動させるマグネトロン電源と、マグネトロンが発生
するマイクロ波をプラズマチャンバの方へ伝搬する導波
管とを有しており、導波管を通ってきたマイクロ波は、
図１に示すように、誘電体よりなるマイクロ波導入ロッ
ド３によって円筒状のプラズマチャンバ１へと導かれ
る。

【００２３】上記のプラズマチャンバ１は、その内部が
イオン源物質をプラズマ化するためのプラズマ生成室に
なっており、各種イオン源物質をその内部に導入するた
めのガスフィードスルー（ガス導入管）１４が接続され
ている。上記ガスフィードスルー１４には、ＢＦ₃等の
ガス状のイオン源物質を供給するためのガスボックスま
たは金属等の固体イオン源物質を加熱して蒸気化する固
体オーブンが接続されている。

【００２４】上記プラズマチャンバ１のガスフィードス
ルー１４側の内壁面には、ＢＮ等の誘電体よりなるウイ
ンドウ４が配設されている。このウインドウ４は、マイ
クロ波導入ロッド３を通ってきたマイクロ波をプラズマ
チャンバ１内に導入させるものである。

【００２５】上記プラズマチャンバ１の外壁部はステン
レスやモリブデン等の金属により形成されていると共
に、その内側が電気絶縁性の高いＢＮからなるＢＮライ
ナ５およびＢＮシールド６によって被われている。尚、
上記ＢＮライナ５は、プラズマチャンバ１の側壁側を被
い、ＢＮシールド６は後述のプラズマスリット２側を被
うものである。

【００２６】上記プラズマチャンバ１のウインドウ４と
対向する壁面は、スリット状のイオン引出孔２ａが穿設
されたプラズマスリット２（イオン引出部）にて形成さ
れており、このプラズマスリット２は、ＢＮからなる絶
縁リング７（絶縁部材）によってプラズマチャンバ１の
本体と電気的に絶縁されている。そして、上記プラズマ
スリット２がプラズマチャンバ１本体側よりも負電位に
なるように、スパッタ電源１１の負極端子がプラズマス
リット２に、その正極端子がプラズマチャンバ１の本体
にそれぞれ接続されている。

【００２７】上記スパッタ電源１１の印加電圧（プラズ
マスリット２とプラズマチャンバ１本体との電位差）
は、プラズマスリット２に付着物が堆積する速度とスパ
ッタリングによって付着物が削り取られる速度とがほぼ
平衡となるように設定することが望ましく、通常、0.１
〜2.０ｋＶ程度である。

【００２８】図２に示すように、上記プラズマスリット
２は、後述のプラズマスパッタによるクリーニングのた
め、イオン引出孔２ａ付近のチャンバ内側部分が誘電体
で被われることなく露出している。

【００２９】このプラズマスリット２のチャンバ内側の
その他の部分は、上記ＢＮシールド６で被われている。
但し、上記ＢＮシールド６のイオン引出孔２ａ側の側壁
面６ａは、プラズマスリット２によって塞がれている。
即ち、上記プラズマスリット２のチャンバ内側には、Ｂ
Ｎシールド６の厚さと略同じ深さの溝２ｂが形成されて
おり、当該溝２ｂにＢＮシールド６が嵌合している。こ
れにより、プラズマスリット２のチャンバ内側における
イオン引出孔２ａ付近の露出面２ｃと、ＢＮシールド６
の露出面６ｂとが略同一平面上に配され、ＢＮシールド
６のイオン引出孔２ａ側の側壁面６ａが塞がれる。

【００３０】上記プラズマチャンバ１の外部には、プラ
ズマスリット２と対向する位置に引出電極系１０が配設
されている。この引出電極系１０は、中央部にビーム通
過孔８ａ・９ａがそれぞれ形成された引出電極８および
接地電極９からなる。上記接地電極９とプラズマチャン
バ１との間には引出電源１２、そして引出電極８と接地
電極９との間には減速電源１３が接続されている。接地
電極９は大地電位に、そして、接地電極９よりもプラズ
マチャンバ１側に設けられた引出電極８は、減速電源１
３によって接地電極９よりも負電位になっている。

【００３１】上記引出電源１２によって引出電極系１０
がプラズマチャンバ１よりも負電位になるような高電圧
が印加されると、プラズマスリット２の周囲に強い外部
電界が形成され、この外部電界により、プラズマチャン
バ１内のイオンが引き出され、イオンビームが形成され
るようになっている。尚、上記のように、引出電極８を
接地電極９よりも負電位にすることにより、引出電極８
よりも下流で発生した電子の逆流を防ぐことができるよ
うになっている。

【００３２】図３に示すように、上記プラズマスリット
２のイオン引出孔２ａは、内から外へと拡がるテーパー
状に形成されると共に、引出電極８のイオン引出孔２ａ
側の面も、上記イオン引出孔２ａのテーパーに対応して
テーパー状に形成されている。これは、プラズマチャン
バ１内で生成されたプラズマのイオン放出面の形状を凹
状にするような電界を、プラズマスリット２と引出電極
８との間に形成するためである。同図中の一点鎖線は、
等電位線を示している。このように、イオン放出面の形
状を凹状にすれば、集束性のビームを引き出すことがで
き、多くのイオン電流を効率よく引き出し得る。

【００３３】上記プラズマチャンバ１は、図示しない真
空排気手段によって高真空状態に保持されている。ま
た、プラズマチャンバ１は、引出電極系１０と共に図示
しないイオン源チャンバに内蔵されており、このイオン
源チャンバの内部も、図示しない真空排気手段によって
高真空状態に保持されている。

【００３４】また、プラズマチャンバ１の周囲には、ソ
レノイドコイルを備えたソースマグネット１５が配設さ
れており、このソースマグネット１５は、プラズマチャ
ンバ１内に、ビーム引き出し方向と略平行な電子サイク
ロトロン共鳴条件の磁場を形成するようになっている。

【００３５】上記の構成において、イオン源の動作につ
いて説明する。

【００３６】先ず、プラズマチャンバ１およびイオン源
チャンバが真空排気手段によって高真空に保持された状
態で、プラズマチャンバ１内にガスフィードスルー１４
を通してイオン源物質を導入する。また、ソースマグネ
ット１５のソレノイドコイルに電流を流してプラズマチ
ャンバ１内に電子サイクロトロン共鳴条件の磁場を形成
すると共に、マグネトロンより出力されて導波管を通っ
てきたマイクロ波をマイクロ波導入ロッド３およびウイ
ンドウ４を介してプラズマチャンバ１内へ導入する。こ
れにより、ＥＣＲ現象によるマイクロ波放電が生じ、プ
ラズマチャンバ１内に導入されているイオン源物質がプ
ラズマ化してイオンが発生する。その後、引出電源１２
及び減速電源１３を投入し（尚、これらの電源の投入は
イオン発生前に行ってもよい）、プラズマスリット２の
イオン引出孔２ａからプラズマチャンバ１内のイオンを
引き出してイオンビームを形成する。

【００３７】ここで、イオン源物質としてＢＦ₃等の腐
食性ガスを使用してプラズマを生成すると、プラズマ形
成物質によってチャンバ内壁のＢＮライナ５などがエッ
チングされ、その結果発生するＢやＢＮ等の高融点物質
が、プラズマスリット２やＢＮシールド６などにも付着
することになる。そこで、ＢＦ₃等の腐食性ガスを使用
してイオン源を運転する場合、プラズマの点灯を確認し
た後、スパッタ電源１１を投入する。尚、プラズマ点灯
の確認は、プラズマチャンバ１から引き出されるビーム
の電流（引出電流）が所定値以上になったことで確認で
きる。

【００３８】スパッタ電源１１の投入により、プラズマ
スリット２はイオン源基準電位よりも低いポテンシャル
におかれ、プラズマスリット２に付着した物質は、プラ
ズマによるスパッタリングによって除去される。このプ
ラズマスパッタによる自動クリーニングにより、プラズ
マスリット２のイオン引出孔２ａは目詰まりすることな
く常に一定の形状を維持する。これにより、安定したビ
ームの引き出しが可能となる。

【００３９】一方、ＢＮシールド６に付着した物質に対
しては、プラズマスパッタによるクリーニングがそれ程
期待できないので、イオン源の使用時間の増大とともに
当該付着物の堆積量は徐々に増加する。しかしながら、
上記ＢＮシールド６のイオン引出孔２ａ側の側壁面６ａ
は、プラズマスリット２の溝２ｂを形成する側壁によっ
て塞がれているので、下記のように付着物がイオン引出
孔２ａへ向かって堆積（成長）する速度は従来に比べて
遙かに遅く、イオン源を長時間使用しても、イオン引出
孔２ａは目詰まりを起こすことはない。

【００４０】前述のように従来構成では、ある程度の厚
みを持ったシールド側壁が露出しているので、初期段階
からある程度の堆積速度でイオン引出孔２ａの方向への
付着物の堆積が生じる。これに対して、本実施形態の場
合、上記ＢＮシールド６へ付着する物質の堆積方向は、
初期の段階においては露出面６ｂに対して垂直な方向の
みであり、イオン引出孔２ａへ向かう方向への堆積はな
い。その後、相当の時間、イオン源が運転され、ＢＮシ
ールド６上の付着物が盛り上がってプラズマスリット２
の露出面２ｃよりも突出してくると、イオン引出孔２ａ
へ向かう方向への堆積も始まるが、その堆積速度は極僅
かである。

【００４１】尚、上記では、図２に示したように、ＢＮ
シールド６の側壁面６ａとプラズマスリット２の溝２ｂ
を形成する側壁とを密着させ、プラズマスリット２の露
出面２ｃとＢＮシールド６の露出面６ｂとを略同一平面
上に配した構成としたが、例えば、図４に示すように、
ＢＮシールド６の側壁面６ａとプラズマスリット２の溝
２ｂを形成する側壁との間に隙間があってもよく、ま
た、プラズマスリット２の露出面２ｃよりもＢＮシール
ド６の露出面６ｂの方が一段下がっていてもよい。イオ
ン源の長寿命化の面では、図２よりも図４の構成の方が
好ましい。

【００４２】また、上記プラズマスリット２は、ＢＮシ
ールド６のイオン引出孔２ａ側の側壁面６ａを塞ぐよう
な構成であればよく、上記の形状に限定されるものでは
ない。以下に、プラズマスリット２の変形例を説明す
る。

【００４３】図２に示したプラズマスリット２では、イ
オン引出孔２ａにおいて、イオン引き出しに対する良好
なプラズマ境界（イオン放出面）を形成するためのテー
パー部を形成した場合、プラズマスリット２の厚みが厚
くなるので、テーパー部を含むプラズマスリット２が大
型化する。特に、引出電圧を比較的低くして低エネルギ
ーのビームを形成する場合は、テーパー部の傾斜角度θ
を小さく設計するので、プラズマスリット２のサイズが
より大きくなる。そこで、プラズマスリット２の厚さ方
向全体にテーパー部を形成するのではなく、図５に示す
ように、チャンバ外側には従来と同様のテーパー部を形
成すると共に、イオン引出孔２ａの内側部分の一部を非
テーパーとする。これにより、プラズマスリット２が大
型化することもなく、図２のプラズマスリット２と同様
にイオン源の長寿命化も達成できる。

【００４４】但し、上記図５のプラズマスリット２の場
合、イオン引出孔２ａのテーパー部以外の部分にはプラ
ズマのイオン放出面の形状を凹状にするような電界が浸
透し難いため、良好なビーム引出系の実現という面で劣
るのは否めない。即ち、この場合、プラズマスリット２
と引出電極系１０（図１参照）との距離および引出電圧
を図４の構成の場合と同じにしたのでは、イオン放出面
の形状を凹状に保つことは困難であり、そのためには上
記の距離を近づけたり引出電圧を高める必要がある。但
し、上記の距離を近づけたり引出電圧を高めるにして
も、絶縁破壊が起こらないように考慮する必要があり、
絶縁破壊電圧に対する裕度の点で幾分劣る。

【００４５】その他の変形例としては、図６に示すよう
に、チャンバ外側には従来と同様のテーパー部を形成す
ると共に、イオン引出孔２ａのチャンバ内側にもテーパ
ー部を形成したプラズマスリット２がある。このように
チャンバ内側にもテーパー部を形成することで、プラズ
マスリット２の実効厚みを薄くして良好なビーム引出系
を保ち、且つ、プラズマスリット２の大型化をも回避で
きる。勿論、図２のプラズマスリット２と同様にイオン
源の長寿命化も図れる。

【００４６】さらに他の変形例としては、図７に示すよ
うに、プラズマスリット２のチャンバ内側において、イ
オン引出孔２ａよりも所定距離だけ離れた部位に、ＢＮ
シールド６の側壁面６ａを塞ぐための突部２ｄを形成し
たプラズマスリット２がある。この場合、図６の構成と
同様に、良好なビーム引出系、プラズマスリット２の大
型化の回避、およびイオン源の長寿命化の３点を全て達
成できる。

【００４７】尚、プラズマスリット２の加工性（加工コ
スト）および機械的強度の面では、図７よりも図６のプ
ラズマスリット２の方がより優れており、図６のプラズ
マスリット２が最も好ましい形状である。

【００４８】尚、上記の実施形態では、プラズマチャン
バ１の内部を被う誘電体としてＢＮ（ＢＮライナ５およ
びＢＮシールド６）を用いているが、勿論、他の材質の
誘電体を用いることもできる。また、上記ではＥＣＲイ
オン源を例に挙げて説明したが、イオン引出孔２ａの目
詰まりは、フリーマンイオン源をはじめとして他のイオ
ン源でも起こり得る問題であり、その他のイオン源にも
適用できる。上記の実施形態は、あくまでも、本発明の
技術内容を明らかにするものであって、そのような具体
例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、
特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施すること
ができるものである。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明のイオン源は、以上のよ
うに、イオン引出部は、イオン引出孔の付近のチャンバ
内側部分が誘電体で被われることなく部分的に露出して
いると共に、イオン引出部のチャンバ内側部分を被って
いる誘電体のイオン引出孔側の側壁面は、イオン引出部
の一部によって塞がれている構成である。

【００５０】それゆえ、プラズマスパッタによるイオン
引出部の自動クリーニング効果が長時間持続し、従来よ
りも長い時間、イオン引出孔の目詰まりを防止し、安定
したビームの引き出しが可能となる。したがって、従来
よりもイオン源の長寿命化を図ることができるという効
果を奏する。

【００５１】請求項２の発明のイオン源は、以上のよう
に、上記請求項１の発明の構成において、上記イオン引
出部のイオン引出孔は、イオン引出部の厚さ方向の所定
位置で最も狭くなり、当該所定位置からチャンバ内外の
両方向へ行くほど拡がるテーパー状に形成されている構
成である。

【００５２】それゆえ、イオン引出孔のチャンバ外側だ
けでなく内側もテーパー状に形成することにより、イオ
ン引出部のイオン引出孔付近の実効厚みを薄くすること
ができる。これにより、上記請求項１の発明の効果に加
えて、イオン引出部の大型化を回避でき、且つ、良好な
ビーム引出系を実現することができるという効果を併せ
て奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、ＥＣＲ
イオン源の概略の横断面図である。

【図２】上記ＥＣＲイオン源におけるプラズマスリット
周辺の構成を拡大して示す横断面図である。

【図３】上記ＥＣＲイオン源におけるビーム引出系を説
明するための説明図である。

【図４】上記ＥＣＲイオン源におけるプラズマスリット
周辺の構成の一変形例を示す横断面図である。

【図５】上記ＥＣＲイオン源におけるプラズマスリット
の一変形例を示す横断面図である。

【図６】上記ＥＣＲイオン源におけるプラズマスリット
のその他の変形例を示す横断面図である。

【図７】上記ＥＣＲイオン源におけるプラズマスリット
のさらに他の変形例を示す横断面図である。

【図８】従来のＥＣＲイオン源の概略の横断面図であ
る。

【図９】上記従来のＥＣＲイオン源においてイオン引出
孔の目詰まりの発生メカニズムを説明するための説明図
である。

【符号の説明】

１プラズマチャンバ２プラズマスリット（イオン引出部）２ａイオン引出孔２ｂ溝２ｃ露出面２ｄ突部３マイクロ波導入ロッド４ウインドウ５ＢＮライナ（誘電体）６ＢＮシールド（誘電体）６ａＢＮシールドのイオン引出孔側の側壁面７絶縁リング（絶縁部材）８引出電極１０引出電極系１１スパッタ電源１２引出電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ中のイオンを外部へ引き出すため
のイオン引出孔が穿設されている導電性のイオン引出部
を有し、内部でプラズマが生成されるプラズマチャンバ
を備え、上記プラズマチャンバの内壁面が誘電体で被われると共
に、導電性のプラズマチャンバ本体とイオン引出部とが
絶縁部材によって電気的に絶縁されており、プラズマチ
ャンバ本体とイオン引出部との間にスパッタ電圧を印加
するスパッタ電源を備えているイオン源において、上記イオン引出部は、イオン引出孔の付近のチャンバ内
側部分が誘電体で被われることなく部分的に露出してい
ると共に、上記イオン引出部のチャンバ内側部分を被っている誘電
体のイオン引出孔側の側壁面は、イオン引出部の一部に
よって塞がれていることを特徴とするイオン源。
【請求項２】上記イオン引出部のイオン引出孔は、イオ
ン引出部の厚さ方向の所定位置で最も狭くなり、当該所
定位置からチャンバ内外の両方向へ行くほど拡がるテー
パー状に形成されていることを特徴とする請求項１記載
のイオン源。