JPS6293837A - イオン源 - Google Patents

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、イオン源とくに反応性のイオンをつくるイオ
ン源の構造に関する。

〔発明の背景〕

近年、半導体プロセスのドライ化に伴ない、プラズマ、
とく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。これに対応したイオン源として、雑誌
「応用物理第５１巻第９号（１９８２）の第１０１３頁
から１０１８頁に記載されているようなイオン源がある
。これは第４図に示すように、有底円筒状の真空容器１
の外周部に円周方向に沿って極性の異なる磁石２を交互
に多数配列し、底部に設けられたフィードスルー９を介
して、フィラメント陰極１０が中央部に設けられ、真空
容器１の開口部には、加速電極３と減速電極４が設けら
れている。加速電極３には正の電圧が印加され、減速電
極４には負の電圧が印加される。又、真空容器１は加速
電極３と同電位に保たれ、陰極１０は真空容器１より負
電位にバイアスされる。

これによりここでは、真空容器が陽極となっている。又
、フィラメントからなる陰極１０に図示していない電源
より電流を供給し高温に加熱すると熱電子を放出するよ
うになり、陽極である真空容器１との間で低気圧アーク
放電が発生する。この時、電子は磁石２の磁界によりら
せん回転運動をすることになり、中性ガス分子との衝突
回数が増えて電離が進み、真空容器１内にプラズマが発
生する。このプラズマ１１から、加速電極３並びに減速
電極４に設けられた穴を通して、イオンが引出される。

ところで、このイオン源がエツチング装置として使用さ
れる場合には、真空容器内へＣＦａやＣＣＱＦｓなどの
反応性の強いガスを導入して、きわめて活性なＣＦａ＋
やＦ−などの存在するプラズマを発生し、さらには絶縁
性のふっ素化合物が生じて陽極表面に付着する。その結
果、陰極と陽極間の低気圧アーク放電が不安定になると
いう問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を除去し、
ＣＦａ等の反応性の強いガスを導入しても安定な放電の
得られるイオン源を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明では、上記目的を達成するために、陽極に温度セ
ンサーを設け、このセンサー出方に応じて陽極の温度を
コントロールする手段を講じるものである。

〔発明の実施例〕

以下、第１図の実施例にて本発明の詳細な説明する。陽
極である真空容器１の内壁にはフィードスルー１５を介
して導入された熱電対１４が取り付けられている。又、
真空容器１の外壁には、バンドヒーター１３ａ、１３ｂ
、１３ｃが巻き付けられている。

第２図は、制御回路を示すものである。熱電対１４の出
力は、メータリレー１５に接続されており、バンドヒー
ター１３には絶縁変圧器１８並びにメータリレーに連動
した接点１７を介して電力が供給される。メータリレー
にも絶縁変圧器１６を介して動作電力が供給される。こ
れらの絶縁変圧器は陽極が正の電圧にバイアスされてい
るので、これに影響を与えないように設けたものである
。

ここで、メータリレー１５は１例えば温度が１５０℃以
上且つ４００℃以下の範囲で、接点１７がＯＮするよう
に設定されている。

本発明者等の実験結果では、第３図に示すように陽極の
温度を１５０℃以上に保てば、ＣＦ４等の反応性ガスを
導入しても、陰極と陽極間の放電は安定になることが確
認できた。陽極の温度が高ければ高い程、絶縁性物質の
付着が少なくなるが、真空容器１が陽極を兼ている場合
には、シール部のガスケットが変質し、リーク量が急激
に大きくなるという問題を生じるので４００℃程度以下
におさえるのが妥当であることも判明した。

このように、第１図の実施例では、十分に放電が安定す
るという効果を奏している。

第４図は本発明になる他の実施例である。この場合には
、陽極１９は真空容器１とは別にその内部に設けられ、
絶縁支持体２ｏによって支持されている。又、磁石２も
真空容器１内に配されており、これに本発明を適用した
例であり、第１図の実施例と同様の効果を奏することが
できる。又、この場合には真空容器は熱的にも絶縁され
ていないので、陽極の温度は４００℃より高くできると
いう利点がある。

第１図及び、第４図の実施例ではいずれもフィラメント
式の陰極を用いたが、本発明では何らこの構造に限らず
、電子発生源を別置した構造でもあるいは、冷陰極式で
も、陰極と陽極間のＤＣ放電を利用してイオンを作る構
造のものには、すべて適用できる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように要するに本発明は、真空容器内に
、陰極を配し、真空容器側壁をもって陽極となすか、あ
るいは真空容器内に陽極を設けてなるイオン源において
、陽極の温度を検出するセンサーとこのセンサー出力に
応動して陽極の温度を制御するコントローラを設けたも
のであるから、ＣＦ４等の反応性の強いガスを導入して
も、安定な放電を行うイオン源を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は制御回
路の説明図、第３図は本発明の詳細な説明図、第４図は
本発明の他の実施例の縦断面図、第５図は従来例の縦断
面図である。 １・・・真空容器、２・・・永久磁石、１０・・・陰極
、］−３・・・バンドヒータ、１４・・・熱電対、］５
・・・メータリレー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空容器の外周又は内周に沿つて、複数個の永久磁
   石を、交互に極性を変えて配列し、真空容器内に、陰極
   を配し、真空容器側壁をもつて陽極となすか、あるいは
   真空容器内に陽極を設けてなるイオン源において、陽極
   の温度を検出するセンサーとこのセンサー出力に応動し
   て陽極の温度を制御するコントローラを設けてなること
   を特徴とするイオン源。