JPS60130039A - イオン源 - Google Patents

イオン源

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JPS60130039A
JPS60130039A JP23809783A JP23809783A JPS60130039A JP S60130039 A JPS60130039 A JP S60130039A JP 23809783 A JP23809783 A JP 23809783A JP 23809783 A JP23809783 A JP 23809783A JP S60130039 A JPS60130039 A JP S60130039A
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JP
Japan
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plasma
magnetic field
high frequency
generating
chamber
Prior art date
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JP23809783A
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English (en)
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JPH0129296B2 (ja
Inventor
Kazutoshi Kusakabe
日下部 和利
Kazuyuki Toki
土岐 和之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns
    • H01J27/08Ion sources; Ion guns using arc discharge
    • H01J27/14Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/08Ion sources; Ion guns

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は引出されるイオンの密度分布をコントロール出
来る様に成したイオン源に関する。 従来、イオンビームエツチングやイオンビームスパッタ
リング用の大口径イオン源としては電子衝撃型のものが
使用されている。該電子衝撃型イオン源は、適宜に排気
されたイオン源内にガスを流し、タングステン又はタン
タルの如き高融点金属性のフィウメン1−を白熱化して
熱電子を放出ざけると共に、該カソードとアノードの間
に直流電月を印加し、これらの間にプラズマを7発生さ
せ、該プラズマからビーム引き出し電極によりターゲッ
ト方向にイオンを引出そうとするものである。 しかし乍ら、イオン源内に化学的に活性なガスを流り−
と、フィラメントが白熱化している為、ガスが激しく活
性化しフィラメントを衝撃して劣化さけ、遂にはフィラ
メントを断線させてしまう。 史に、この白熱化したフィラメントからスパッタされl
こ物質やガスの放電により生じた分解物質がイオン源内
壁、アノード及びビーム引き出し電極等に付着し、絶縁
性の膜(ガスによっては導電性の膜)を作り、イオン源
の動作を不安定にしたり、(Aン源の寿命を短くしてし
まう。 本発明はこの様な問題を解決づ−ることを目的としたも
のである。 本発明はガス導入口を有するプラズマ発生室、該プラズ
マ発生室内に直交する高周波電界と磁界を発生させる手
段、該プラズマ発生室内に発生したプラズマの密度分布
を制御することが出来る磁界を発生する手段、該プラズ
マ発生室内で発生したプラズマからイオンをターゲラ1
〜方向に引き出づ為の手段から成る新規なイオン源を提
供する。 第1図は本発明の一実施例を示したイオン源の概略図で
ある。 図中1は被1ノ1気室で、プラズマ発生室2とターゲラ
1〜至3から成る。該被排気空は外部の排気手段(図示
Uず)により排気口4から排気される。 前記プラズマ発生室2の側壁と土壁はパイレックスガラ
スの如き絶縁体で出来ており、上壁の中心から同−半径
上に複数く例えは4つ)の孔5a。 5b・・・・・・が明けられCおり、該合孔の上に該孔
の口径と等しい口径の絶縁性円筒体6a 、 6b 、
・・・・・・が設けられている。該複数の絶縁性円筒体
の外周には夫々金属性のガス通路7a、7+1.・・・
・・・・・・が設(プられている。このガス通路は上部
のガス導入口9と繋がっている。該ガス導入口はガスボ
ンベ(図示ゼリ゛)と繋がっている。前記カス通路7a
、7b、・・・・・・・・・の内側にはリング状永久磁
石1Oが配置されており、ガス通路の外側にもリング状
永久磁石1′1が前記リング状永久磁石1Oと同心状に
配置される。但し、前記リング状永久磁石’I Oの上
下の磁極と11の上下の磁極はその!!極が逆になる様
に配置する。前記プラズマ発生室2の側壁の外側には金
属性円筒体12が配置されており、該金属性円筒体と金
属性円板8の間には高周波電源13から高周波電力が印
加される。尚、148は該金属性円板8と金属性円筒体
12の間に設
【ノられた絶縁性筒体である。該金属性円
筒体12の外側にはソレノイドコイル15が配置され(
いる。該コイルには該コイルが発生ずる磁場の強電を二
1ン1〜ロールする為のソレノイド電源16か設りられ
ている。前記プラズマ発生室2の側壁の下端部には多孔
状のh0速電極17、多孔状引き出し電極18、多孔状
アース電極19が下方にこの順に設けられており、加速
電極17.引き出し電極18は大々加速電源20.引き
出し電#A21を介して大地に接続され、アース電極1
9は直接大地に接続されている。前記ターゲツト室3の
略中央部にはターゲット22が配置されている。尚、1
41)は前記金属性円筒体12と前記ターゲットv3の
5¥部を絶縁する為の絶縁性筒体Cある。 斯くの如きイオン源において、先ず、被排気空1内を高
真空(例えば、1 X 10’ torr)にした後、
力゛ス導人口9、ガス通路7a、7b、・・・・・・・
・・を通じて絶縁性円筒体5a、51+を介してプラズ
マ発生苗2内にガスを導入して該プラズマ発生至2内を
ブノズマフt1.卜に適しlcR空度(例えば4×10
4torr)にケる。この時、高周波電源13を作動さ
μ、金属性円板8と金属性円筒(ホ12の間に高周波型
ノコを印加すると、該プラズマ発生室内に高周波電界か
発生し、高周波マグネシロン放電が開始される。この高
周波電界の電気力線はEに承り向きに現われる。この時
、又、該プラズマ室内にはリング状永久磁石10.11
による磁界の磁力線が孔5a 、5b・・・・・・の回
りをBに示づ向ぎに現われる。そして前記孔5a、5b
・・・・・・からこの電界と磁界の交差しているプラズ
マ発生室内にガスが噴出されるので、第2図(a)に示
す様に前記孔5a、5b・・・・・・の下辺りに山のあ
る密度分イ1】のプラズマが発生する。該プラズマは正
の直流高電圧Vaか印加された多孔状加速電極17に接
しCa2す、前記高周波電源13の高周波電圧は浮動電
位なので、該プラズマの電位は大地に対し、正の直流電
圧Vaに浮かされている。そして、該加速電極の下に配
置された引き出し電極18には角の直流高電圧V’cが
印加されているので、前記Vaに浮かされたプラス゛マ
中からVa −(−Vc )の電圧でイオンが引出され
、前記加速電極と引き出し電極の孔を通過してターゲッ
ト室2内のターゲット22に向う。さ−C1一般に、イ
オンビームエツチングやイオンビームスパッタリング等
では大I」径C一様な密度のイオンをターグツ1〜に衝
突させることが望まれる。しかし、前記の様にイオンを
ターゲツト室に導きだすと、第2図(a)に示づ様に端
部に山を有づる密度分布のイオンが引出されてしまう。 そこで、ソレノイドコイル15がプラズマ発生室内に発
生する磁場の強さをソレノイド電源16をコントロール
゛づることにより制御して、一様な密度分布のイオンを
ターゲット方向に導き出す様にづる。即ち、該ソレノイ
ドコイルが発生する磁場の磁気力線はプラズマ発生室2
の側壁に平行に現われ、該磁場をソレノイド電源により
強くする程プラズマを該プラズマ発生室の中心部に圧縮
する様になる。即ち、成る磁場の強さでプラズマ密度分
イ[の山の部分が中心方向に押されて全体が一様になり
(第2図(b))、磁場を強くシ(いくと順次中心部が
高くなっていく(第2図(c>、(d))。従って、前
記ソレノイド電源16の強さを適宜コントロールすれば
、前記第2図(b)に示す様に、一様な密度分布のプラ
ズマを発生させることが出来る。しかして、この様な一
様なプラズマからイオンを引出せば、一様な密1哀分イ
[1のイオンをターゲット方向に導き出づことが出来る
。 本発明によれば、プラズマ発生に白熱したフィラメント
が不要なのC1イオン源を不安定にしたり、イメン源の
寿命を短くでる様な問題が無くなる。又、一様な活度分
布の大口径イオンを取出すことが出来る。 尚、前記実施例ではプラズマ発生′室内にガスを導入覆
る孔を該プラズマ発生室の上壁に設けたが、該複数の孔
の代りにスリン1〜を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示したイオン源の概略図、
第2図はその動作の説明を補助する為に用いた図である
。 1:被排気苗 2:プラズマ発生室 3:ターゲット至 5a 、 5b :孔 6a 、 6b :絶縁性円筒体 7a 、 7b :金属性ガス通路 8:金属性円板 9:ガス導入口 10.11:リング状永久磁石 12:金属性円筒体 13:高周波電源 15:ソレノイドコイル 16:ソレノイド電源 17:加速電極 18:引出し電極 2O;加速電源 21:引出し電源 22:ターゲット 特8′F出願人 日本電子株式会社 代表者 伊藤 −夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガス導人口を有するプラズマ発生室、該プラズマ発生室
    内に直交づる高周波電界と磁界を発生させる手段、該プ
    ラズマ発生室内に発生したプラズマの密度分布を制御4
    ることが出来る磁界を発生する手段、該プラズマ発生室
    内で発生したプラズマからイオンをターゲット方向に引
    出す為の手段から成るイオン源。
JP23809783A 1983-12-16 1983-12-16 イオン源 Granted JPS60130039A (ja)

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JP23809783A JPS60130039A (ja) 1983-12-16 1983-12-16 イオン源

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