JPS60218752A - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
- Publication number
- JPS60218752A JPS60218752A JP7406584A JP7406584A JPS60218752A JP S60218752 A JPS60218752 A JP S60218752A JP 7406584 A JP7406584 A JP 7406584A JP 7406584 A JP7406584 A JP 7406584A JP S60218752 A JPS60218752 A JP S60218752A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- ion source
- electrodes
- magnetic field
- permanent magnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
- H01J27/14—Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上のオ1」用分野
本発明は、特に半導体集積回路等のイオンエツチングに
用いて有効なる冷陰極型のイオン源に関するものである
。
用いて有効なる冷陰極型のイオン源に関するものである
。
従来例の構成とその問題点
従来、冷陰極型イオン源は第1図にその具体構成を示す
ように、アノード1とカソード2の間に、例えば直流電
圧を印加することにより生じる電界と、コイル3により
、磁気ギャップ4に生じる磁界とを、磁気ギャップ4近
傍で直交させることにより、空間電荷として存在する電
子にサイクロイドを描かせながら周囲運動をさせていた
。カス導皇 入口6から、被イオン化ガス導入すると、このガス分子
は周回運動をしている電子と衝突して電離され、そして
、放電してプラズマを作ってい・た。。
ように、アノード1とカソード2の間に、例えば直流電
圧を印加することにより生じる電界と、コイル3により
、磁気ギャップ4に生じる磁界とを、磁気ギャップ4近
傍で直交させることにより、空間電荷として存在する電
子にサイクロイドを描かせながら周囲運動をさせていた
。カス導皇 入口6から、被イオン化ガス導入すると、このガス分子
は周回運動をしている電子と衝突して電離され、そして
、放電してプラズマを作ってい・た。。
一方、この状態において、カソード2をアノード゛1に
対して負の電位にしておけば、プラズマ内の正イオンは
、ビーム引出口6からイオンビーム7となって、被エツ
チング物が置かれている高真空領域11へ放出され、こ
のイオンが被エツチング物12に衝突してイオンエツチ
ングを行なうものであった。
対して負の電位にしておけば、プラズマ内の正イオンは
、ビーム引出口6からイオンビーム7となって、被エツ
チング物が置かれている高真空領域11へ放出され、こ
のイオンが被エツチング物12に衝突してイオンエツチ
ングを行なうものであった。
しかしながら上記のような構成では、磁気回路の関係で
カソード2に磁性材料を使用しなければならなかった。
カソード2に磁性材料を使用しなければならなかった。
活性カス(例えば、Cl12 + CF4 rC(J4
など)を使用した場合、磁性材料表面に絶縁性重合膜が
堆積し、動作不良を起こした。徐々に放電が不安定にな
り、約6時間で放電が起らなくなった。また、不活性カ
スを使用した場合、カソード2の端がイオンにより、削
られた。また、環状貫通孔(磁気ギャップ4)からイオ
ンが引き出されているので、イオンビームの均一性が良
好ではなかった0フ1ラデーカツプ法で測定した結果は
、中央部60間の範囲でビーム電流値の均一性は、±2
1%であった。
など)を使用した場合、磁性材料表面に絶縁性重合膜が
堆積し、動作不良を起こした。徐々に放電が不安定にな
り、約6時間で放電が起らなくなった。また、不活性カ
スを使用した場合、カソード2の端がイオンにより、削
られた。また、環状貫通孔(磁気ギャップ4)からイオ
ンが引き出されているので、イオンビームの均一性が良
好ではなかった0フ1ラデーカツプ法で測定した結果は
、中央部60間の範囲でビーム電流値の均一性は、±2
1%であった。
一方、これに対して、従来のものでは放出ビーム量、エ
ツチング均一性、スパッタ物に改善を観る提案がされて
いる。このイオン源は、永久磁石を備えたカソードで構
成され、長方形の環状貫通孔を有している。しかし、磁
界発生方式が従来の冷陰極型イオン源と同じであり、カ
ソード2の材質を磁性体にする必要があったC活性ガス
を使用した時の動作不良やスパッタ物による試料への汚
染やエツチング均一性に対しては、満足すべきものでは
なかった。
ツチング均一性、スパッタ物に改善を観る提案がされて
いる。このイオン源は、永久磁石を備えたカソードで構
成され、長方形の環状貫通孔を有している。しかし、磁
界発生方式が従来の冷陰極型イオン源と同じであり、カ
ソード2の材質を磁性体にする必要があったC活性ガス
を使用した時の動作不良やスパッタ物による試料への汚
染やエツチング均一性に対しては、満足すべきものでは
なかった。
発明の目的
本発明の目的は、上記欠点を解決し、動作が安定で、ス
パッタ物による試料への汚染の少ない、しかもエツチン
グ均一性がよいイオン源を提供することである。
パッタ物による試料への汚染の少ない、しかもエツチン
グ均一性がよいイオン源を提供することである。
発明の構成
本発明は板状の第1の電極と、これに対向配置された第
2の電極の間に電圧印加することによって、電界を得る
構造を持ち、第1の電極上に複数個の永久磁石を配置す
ることによ−〉で、電界に対して直交する磁界が得られ
る構造を備え、前記互いに直交する電界(約IKV/m
)と磁界(1300〜4000ガウス]とによって、
導入ガス(数101” Torr )からプラズマを生
成し、このプラズマ中からイオンを引出すことにより動
作が安定で、汚染の少ない、しかもエツチング均一性が
よいイオン源を提供するものである。
2の電極の間に電圧印加することによって、電界を得る
構造を持ち、第1の電極上に複数個の永久磁石を配置す
ることによ−〉で、電界に対して直交する磁界が得られ
る構造を備え、前記互いに直交する電界(約IKV/m
)と磁界(1300〜4000ガウス]とによって、
導入ガス(数101” Torr )からプラズマを生
成し、このプラズマ中からイオンを引出すことにより動
作が安定で、汚染の少ない、しかもエツチング均一性が
よいイオン源を提供するものである。
実施例の説明
次に本発明について実施例を用いて、さらに詳しく説明
する0 〔実施例1〕 第2図は本発明Q第1の実施例におけるイオン源の構成
を示すものである。第2図において、13は第1の電極
、14は第1の電極13上に置かれた永久磁石、16は
永久磁石14上に置かれ磁気回路を形成するための磁性
体、16は第1の電極13に対向配置された第2の電極
、17は絶縁ガイシである。
する0 〔実施例1〕 第2図は本発明Q第1の実施例におけるイオン源の構成
を示すものである。第2図において、13は第1の電極
、14は第1の電極13上に置かれた永久磁石、16は
永久磁石14上に置かれ磁気回路を形成するための磁性
体、16は第1の電極13に対向配置された第2の電極
、17は絶縁ガイシである。
以上のように構成されたイオン源について、以下その動
作を説明する0 まず、第1の電極13上に対面する磁極の極性が相異な
る2個の永久磁石14により、第1の電極13に平行す
る磁界18が得られる。第1の電極13と第2の電極1
6の真中で磁束密度がたとえば12oOガウスになるよ
うにした。第1の電極13と第2の電極16間に電圧(
たとえば6KV )印加することにより磁界18に対し
て直交する電界19が得られる。互いに直交する磁界1
8と電界19とにより、空間電荷として存在する電子に
サイクロイドを描かせながら周回運動をさせる。ガス導
入口20から、被イオン化ガスを導入すると、このガス
分子は周回運動をしている電子と衝突して電離され、放
電して第1の電極13と第2の電極16との間でプラズ
マを作る〇一方、この状態において、第2の電極16を
第1の電極13に対して負のポテンシャルにしておけば
、プラズマ内の正イオンは、ビーム引出口21からイオ
ンビーム22となって放出される。
作を説明する0 まず、第1の電極13上に対面する磁極の極性が相異な
る2個の永久磁石14により、第1の電極13に平行す
る磁界18が得られる。第1の電極13と第2の電極1
6の真中で磁束密度がたとえば12oOガウスになるよ
うにした。第1の電極13と第2の電極16間に電圧(
たとえば6KV )印加することにより磁界18に対し
て直交する電界19が得られる。互いに直交する磁界1
8と電界19とにより、空間電荷として存在する電子に
サイクロイドを描かせながら周回運動をさせる。ガス導
入口20から、被イオン化ガスを導入すると、このガス
分子は周回運動をしている電子と衝突して電離され、放
電して第1の電極13と第2の電極16との間でプラズ
マを作る〇一方、この状態において、第2の電極16を
第1の電極13に対して負のポテンシャルにしておけば
、プラズマ内の正イオンは、ビーム引出口21からイオ
ンビーム22となって放出される。
活性ガス(例えば0Cj14)を被イオン化ガスとして
使用した場合に、電極表面に堆積する絶縁性重合膜が動
作不良の原因となる。しかし、第1の電極13と第2の
電極16をカーボングラファイトで作ることにより、重
合膜が付着しにくくなり、動作が安定する。
使用した場合に、電極表面に堆積する絶縁性重合膜が動
作不良の原因となる。しかし、第1の電極13と第2の
電極16をカーボングラファイトで作ることにより、重
合膜が付着しにくくなり、動作が安定する。
不活性ガス(たとえばアルゴン)を被イオン化カスとし
て使用した場合に、電極からのスパッタ物による試料へ
の汚染が問題となる。これも、第1の電極13と第2の
電極16を、たとえばグラファイトで作ることにより、
スパッタ率が低くなる。A、イオン(400eV )で
のスパッタ率はカーボンで0.1atoms / io
n 1、幣で1.0 atoms/ tonである。電
極をたとえばタラファイトで作ることにより、スパッタ
物による試料への汚染を従来の冷陰極型イオン源の10
分の1以下に押えることができる。
て使用した場合に、電極からのスパッタ物による試料へ
の汚染が問題となる。これも、第1の電極13と第2の
電極16を、たとえばグラファイトで作ることにより、
スパッタ率が低くなる。A、イオン(400eV )で
のスパッタ率はカーボンで0.1atoms / io
n 1、幣で1.0 atoms/ tonである。電
極をたとえばタラファイトで作ることにより、スパッタ
物による試料への汚染を従来の冷陰極型イオン源の10
分の1以下に押えることができる。
以上のように本実施例によれば、磁気回路と電極を別に
することにより、[1の電極13と第2の電極16をカ
ーボンで作ることができ、動作が安定で、汚染の少ない
イオン源を提供することができる。
することにより、[1の電極13と第2の電極16をカ
ーボンで作ることができ、動作が安定で、汚染の少ない
イオン源を提供することができる。
〔実施例2j
第3図a、bは本発明の第2の実施例におけるイオン源
の断面図、平面図を示すものである。第3図において、
23は第1の電極、24は第1の電極23上に置かれた
永久磁石、26は永久磁石24上に置かれ磁気回路を形
成するための磁性体、26は第1の電極22に対向配置
された第2の電極、27は絶縁ガイシ、28はカス導入
口、29は永久磁石24を冷却するための冷却パイプ、
30は第2の電極26に開けられたビーム引出口である
。
の断面図、平面図を示すものである。第3図において、
23は第1の電極、24は第1の電極23上に置かれた
永久磁石、26は永久磁石24上に置かれ磁気回路を形
成するための磁性体、26は第1の電極22に対向配置
された第2の電極、27は絶縁ガイシ、28はカス導入
口、29は永久磁石24を冷却するための冷却パイプ、
30は第2の電極26に開けられたビーム引出口である
。
以上のように構成されたイオン源について、以下その動
作を説明する。
作を説明する。
この本実施例は、第1の実施例におけるイオン源を複数
個並べた動作を有するものである。、4却パイプ29を
具備した複数個の永久磁石24を配置した構造を有する
もので、動作原理は第1の実施例と全く同じである。第
1の電極23に対面する磁極の極性が交互に相異なる複
数個の永久磁石24による磁界と第1の電極23と第2
の電極26間に電圧印加することにより、磁界に直交す
る電界で広範囲にプラズマ31が生起子る。この状態に
おいて、第2の電極26に複数個のビーム引出口30を
開けておけば、広範囲のイオンビーム32となって放出
される。
個並べた動作を有するものである。、4却パイプ29を
具備した複数個の永久磁石24を配置した構造を有する
もので、動作原理は第1の実施例と全く同じである。第
1の電極23に対面する磁極の極性が交互に相異なる複
数個の永久磁石24による磁界と第1の電極23と第2
の電極26間に電圧印加することにより、磁界に直交す
る電界で広範囲にプラズマ31が生起子る。この状態に
おいて、第2の電極26に複数個のビーム引出口30を
開けておけば、広範囲のイオンビーム32となって放出
される。
以下のように本実施例によれば、複数個の永久磁石24
と複数個のビーム引出口30を設けることにより、均一
に、しかも同時に、多数枚のウェハのエツチングを行う
ことができる。
と複数個のビーム引出口30を設けることにより、均一
に、しかも同時に、多数枚のウェハのエツチングを行う
ことができる。
発明の効果
以上のように本発明は、磁気回路と電極を別にし、電極
をグラファイトなどで作ることにより、活性ガスを含む
ガスに対して安定に動作する時間を従来の4倍以上にす
ることができる。スパッタ物による試料への汚染を従来
の10分の1以下に押えることができる。アノードに複
数個の永久磁石とカソードに複数個のビーム引出口を設
けることにより、中IL?から6O1Is以内の範囲で
イオンビーム電流密度の均一性は従来の±21%から±
6チにすることができ、従来にない優れた冷陰極型イオ
ン源として、半導体集積回路等のイオンエツチングに効
果を発揮するものである。
をグラファイトなどで作ることにより、活性ガスを含む
ガスに対して安定に動作する時間を従来の4倍以上にす
ることができる。スパッタ物による試料への汚染を従来
の10分の1以下に押えることができる。アノードに複
数個の永久磁石とカソードに複数個のビーム引出口を設
けることにより、中IL?から6O1Is以内の範囲で
イオンビーム電流密度の均一性は従来の±21%から±
6チにすることができ、従来にない優れた冷陰極型イオ
ン源として、半導体集積回路等のイオンエツチングに効
果を発揮するものである。
第1図は従来のイオン源の断面図、第2図は本発明の第
1の実施例におけるイオン源の断面図、第3図a、bは
本発明の第2の実施例におけるイオン源の断面図と平面
図、第4図は本発明の第2の実施例におけるイオン源の
斜視断面図である。 13.23・・・・・・第1の電極、14 、24・・
・・・・永久磁石、16 、26・・・・・・第2の電
極、20 、28・・・・・・ガス導入口、18・・・
・・・磁界、19・・・・・・電界、21.30・・・
・・・ビーム引出口、29・・・・・・冷、却)(イブ
O 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第3
図 2.s 第4図 /25
1の実施例におけるイオン源の断面図、第3図a、bは
本発明の第2の実施例におけるイオン源の断面図と平面
図、第4図は本発明の第2の実施例におけるイオン源の
斜視断面図である。 13.23・・・・・・第1の電極、14 、24・・
・・・・永久磁石、16 、26・・・・・・第2の電
極、20 、28・・・・・・ガス導入口、18・・・
・・・磁界、19・・・・・・電界、21.30・・・
・・・ビーム引出口、29・・・・・・冷、却)(イブ
O 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第3
図 2.s 第4図 /25
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)板状の第1の電極と、これに対向配置された第2
の電極の間に電圧印加することによって、電界を得る構
造を持ち、第1の電極上に複数個の永久磁石を配置する
ことによって、電界に対して直交する磁界が得られる構
造を備え、前記互いに直交する電界(約I KV/mm
)と磁界(1300〜4000ガウス)とによって、
導入ガス(数10 ’I’orr )からプラズマを生
成し、このプラズマ中からイオンを引出すイオン源。 (2)磁界は、複数個の永久磁石を、前記第1の電極面
に接したN極またはS極が隣同志相異なるように、等間
隔に並べることによって得ることを特徴とする特許 イオン源。 (3)第2の電極はイオンを引き出すための複数の穴を
開けてある特許請求の範囲第1項記載のイオン源。 (4)第1の電極をアノードとし、第2の電極をカソー
ドとする特許請求の範囲第1項記載のイオン源。 (6)永久磁石を冷却する手段を設けていることを特徴
とずる特許請求の範囲第1項記載のイオン源0 (@ ガスは活性カスを含むガスである特許請求の範囲
第1項記載のイオン源0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7406584A JPS60218752A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7406584A JPS60218752A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | イオン源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60218752A true JPS60218752A (ja) | 1985-11-01 |
Family
ID=13536413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7406584A Pending JPS60218752A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | イオン源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60218752A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01302645A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-12-06 | Anelva Corp | 放電装置 |
JPH02123640A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-11 | Anelva Corp | 放電装置 |
JP2014086137A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ran Technical Service Kk | コールドカソード型イオン源 |
CN109671601A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7406584A patent/JPS60218752A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01302645A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-12-06 | Anelva Corp | 放電装置 |
JPH02123640A (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-11 | Anelva Corp | 放電装置 |
JP2014086137A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ran Technical Service Kk | コールドカソード型イオン源 |
CN109671601A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-04-23 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
CN109671601B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-06-15 | 温州职业技术学院 | 基于热电子放电的电子源 |
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