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
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- electrode
- ion source
- electrodes
- magnetic field
- permanent magnets
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- Pending
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Classifications
-
- 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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