JPS6280950A - イオン源 - Google Patents

イオン源

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JPS6280950A
JPS6280950A JP60220115A JP22011585A JPS6280950A JP S6280950 A JPS6280950 A JP S6280950A JP 60220115 A JP60220115 A JP 60220115A JP 22011585 A JP22011585 A JP 22011585A JP S6280950 A JPS6280950 A JP S6280950A
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黒沢　幸夫
Yoshimi Hakamata
袴田　好美
Yasunori Ono
康則 大野
Kunio Hirasawa
平沢　邦夫
Tadashi Sato
忠 佐藤
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    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or 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
    • H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
    • H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はイオン源に係り、特にイオンビー１１を応用し
た半導体関係の微細加工に使用するに好適なイオン源に
関する。
（発明の背景〕 近年、半導体プロセスのドライ化に伴い、プラズマ、特
にイオンビームを応用したエツチング装置のニーズが高
まっている。半導体関係の微細加工化は急速に進んでお
り、ＬＳＩの最小加工幅は。
サブミクロンの領域に入ろうとしている。そのためこれ
ら、サブミクロン領域のドライエツチング装置に要求さ
れる性能としては、加工精度上からイオンビームの発散
角が非常に小さいこと、並びに、イオンビー１１密度が
きわめて均一であることが要求されろ。ところでイオン
ビームエツチング装置としては第３２回応用物理学関係
連合講演算会（１９８５，３／２９〜４／１開催）予稿
集第３１６頁に示される構造のものがある。これは、第
５図に示すような構造となっている。すなわち、筒状の
真空容器１の一方の端部にマイクロ波導波管２が接続さ
れ、真空容器１の外周部に、マイクロ波導入方向と平行
な向きの磁界を発生させるコイル３が設けられている。
図示していないマイクロ波発振器から、マイクロ波電力
が加えられる。
ここで、マイクロ波の角周波数をωとし　ｅ ｍｅ：電子の質量 ｅ：電子の電荷 Ｂ：ａ束密度 なる関係に概略なるよう設定される。
例えば、マイクロ波として２　、４５　Ｍ　Ｈｚを使う
ときはＢ中８７５　（Ｇａ　ｕ　ｓ　ｓ）に設定される
。
これにより、真空容器１内では、電子サイクロトロン共
鳴が生じて、電子の加速が生じ、加速された電子により
イオン化が盛んに行われプラズマが発生する。このプラ
ズマから、正の電圧にバイアスされた電極４、及び負電
圧にバイアスされた′６ｖ極５．並びに接地電位電極６
から成るイオン引出し部９によりイオンが引き出される
。ところでこの方式では、第６図に示すようにプラズマ
密度の均一性が悪く、軸中心部だけの密度が高くなって
いる。そのため、引き出したイオンビームの密度も軸中
心部だけ高く、不均一なイオンビームとなっていた。又
コイル３によって作られる準力線７は、イオン引出し部
９へも漏れてくるため、イオンの軌道を曲げ、イオンビ
ームの発散角を大きくするという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑み成されたもので嗣−その第１の
目的とするところは、引出されたイオンビー１１が均一
であること、又、第２の目的とするところは、引出され
たイオンビー１１が均一で、しかも発散角の非常に小さ
く微細加工に好適なイオン源を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は内部にプラズマが発生する真空容器を、マイク
ロ波導入方向と同じ方向に延長し、この真空容器の延長
部の外周、又は内周にカスプ磁界発生用の磁石を設ける
ことにより第１の目的を、又上述の構成に加え、前記磁
石とマイクロ波導入方向と平行な向きの磁界を発生する
手段との間に磁千万 気シールド部機を設けることにより第２の「１的をそれ
ぞれ達成するようになしたものである。−２〔発明の実
施例〕 以下、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。
第１図に本発明のイオン源−実施例を示す。該図におい
て１円筒状の真空容器１の外周部に軸方向磁界発生用の
コイル３が配され、真空容器１の端板１４には、マイク
ロ波を通す誘電体窓１２が設けられ、図示していないマ
イクロ波発振器がらマスクロ波を導入導波管２が接続さ
れている。そして、本実施例では、真空容器１は軸方向
に伸びた延長部１ｏを有し、この延長部１０の外周部に
は、円周方向、並びに長手方向にカスプ磁界を作る多数
の永久磁石１１が設けられている。又、真空容器１の延
長部１０の開口部１５には、イオン引出し部９が設けら
れている。今、マイクロ波が、誘電体窓１２へ導入され
ると、真空容器１内の磁界発生用コイル３の内側に相当
するところでは、電子サイクロトロン共鳴により電子が
加速されて真空容器１内の中性ガス分子のイオン化が行
われて、プラズマ１６が発生する。このプラズマ１６は
、軸方向に拡散してカスプ磁界の発生している真空容器
１の延長部１０の内側の空間内に閉じ込められる。その
結果、プラズマは拡散により半径方向に対して非常に均
一な密度分布を呈することができる。又、イオン引出し
部９は、軸方向磁界を発生するコイル３より遠く離れて
いるので、コイル３による磁界は非常に小さく、イオン
の軌道に与える影響は非常に小さい。特に、コイル３と
カスプ磁界発生用の永久磁石１１の間に磁気シールド１
３を設けると、コイル３の磁界のイオン引き出し部９の
イオンの軌道に与える影響はほとんどなくなる。このよ
うな効果のため、イオン引出し部９より引出されるイオ
ンビー１１の半径方向分布は非常に均一となり、且つイ
オンビー１１の発散角も非常に小さくなり、微細加工に
好適なイオンビームを得ろことができる。
第２図に本発明の第２の実施例を示す。該図に示す本実
施例では、真空容器１とその延長部１０の間に、小さな
開口部を１個以上有する仕切板１８を設けたものである
。これでも第１図の実施例と全く同様の効果を泰するこ
とができる。
第：３図は本発明の第３の実施例であり、真空容器１の
延長部１０の直径を真空容器１の直径よりも小さくした
例である。又、第４図に示す実施例は第３図とは逆に延
長部１ｏの直径を真空容器１の直径よりも大きくした例
である。いずれの実施例も、第１図に示した実施例の効
果に加え断熱膨張により、より低エネルギーのイオンを
得ることができる。
尚、上述した各実施例では、コイル３、並びに永久磁石
１１はいずれも真空容器１及びその延長部１ｏの外側に
配設したが、これらは内側に設けても何等本発明の有効
性は損なわれない。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明のイオン源によれば、内部にプラズ
マが発生する真空容器を、マスクロ波導入方向と同じ方
向に延長し、この延長部の外周、又は内周にカスプ磁界
発生用の磁石を設けたものであるから、引出されるイオ
ンビームの半径方向分布は非常に均一となり、かつ、上
述の構成に加え、前記磁石とマイクロ波導入方向と平行
な向きの磁界を発生する手段との間に磁気シールド部端
を設けたものであるから、イオンビームの発散角も非常
に小さくなり、微細加工に好適なイオンビームが得られ
、此種イオン源には非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のイオン源の一実施例を示す断面図、第
２図、第３図、及び第４図は本発明の第２、第３．及び
第４の各実施例を示す断面図、第５図は従来のイオン源
の断面図、第６図は従来の構成におけろ磁束密度分布の
説明図である。 １・・・真空容器、２・・・導波管、３・・・コイル、
９・・イオン引出し部、１０・・・真空容器の延長部、
１１・・永久磁石、１２・・・誘電体窓、１３・・・磁
気シールド部機、１６．１７・・・プラズマ、１８・・
・仕切板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、内部にプラズマが発生する真空容器と、該真空容器
    の一端に設置され、真空容器内へマイクロ波を導入する
    導波管と、該導波器からのマイクロ波導入方向と平行な
    向きの磁界を前記真空容器内に発生する手段と、前記真
    空容器からイオンを引出すイオン引出し部とを備えたイ
    オン源において、前記真空容器を、マイクロ波導入方向
    と同じ方向に延長し、該真空容器の延長部の外周、又は
    内周に、カスプ磁界発生用の磁石を設けたことを特徴と
    するイオン源。 ２、前記真空容器の延長部との境界部分の内周側に少く
    とも１個の開口部を有する仕切板を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のイオン源。 ３、前記真空容器の延長部の直径を、前記真空容器の直
    径よりも小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １項、又は第２項記載のイオン源。 ４、前記真空容器の延長部の直径を、前記真空容器の直
    径よりも大きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １項、又は第２項記載のイオン源。 ５、内部にプラズマが発生する真空容器と、該真空容器
    の一端に設置され、真空容器内へマイクロ波を導入する
    導波管と、該導波管からのマイクロ波導入方向と平行な
    向きの磁界を前記真空容器内に発生する手段と、前記真
    空容器からイオンを引出すイオン引出し部とを備えたイ
    オン源において、前記真空容器を、マイクロ波導入方向
    と同じ方向に延長し、該真空容器の延長部の外周、又は
    内周にカスプ磁界発生用の磁石を設けると共に、該磁石
    と前記マイクロ波導入方向と平行な向きの磁界を発生す
    る手段との間に、磁気シールド部材を設けたことを特徴
    とするイオン源。 ６、前記真空容器の延長部との境界部分の内周側に少く
    とも１個の開口部を有する仕切板を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第５項記載のイオン源。 ７、前記真空容器の延長部の直径を、前記真空容器の直
    径よりも小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項又は第６項記載のイオン源。 ８、前記真空容器の延長部の直径を、前記真空容器の直
    径よりも大きくしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項、又は第６項記載のイオン源。
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