JPS63301455A - イオンビ−ム照射装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置、イオン注入と真空蒸着を
併用するイオン蒸着薄膜形成装置、イオンビームエツチ
ング装置等のように、真空中で被照射物にイオンビーム
を照射するイオンビーム照射装置に関し、特に、イオン
ビーム照射に伴う被照射物の帯電を防止する手段の改良
に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のイオンビーム照射装置の一例を示す概
略図である。

この装置は、真空容器２６内に収納した基板等の被照射
物３０に、イオン源２から引き出したイオンビーム１６
を照射して、当該被照射物３０にイオン注入したりその
表面に薄膜を形成したりするよう構成している。２８は
、被照射物３０の保持用のホルダである。

イオン源２は、この例ではいわゆるパケット型イオン源
であり、アークチャンバー４内にガスを導入して、アノ
ード兼用のアークチャンバー４とフィラメント６間でア
ーク放電を起こさせてアークチャンバー４内にプラズマ
（図示省略）を生成させ、このプラズマから引出し電極
系ＩＯによって電界の作用でイオンビーム１６を引き出
すようにしている。８は上記プラズマ閉込め用の多極磁
場を発生させるための磁石である。

引出し電極系１’０は、この例では互いに平行に配置さ
れた３枚の多孔電極、即ちプラズマ電極１１、抑制電極
１２および接地電極１３から構成されており、プラズマ
電極１１には引出し電［２２からイオンビーム１６引出
し用の直流正の引出し電圧Ｖｅが、抑制電極１２には抑
制電源２４から直流負の抑制電圧Ｖｓがそれぞれ供給さ
れる。接地電極１３は接地されている。

ところで、このような装置において、絶縁物から成る被
照射物３０にイオンビーム１６を照射したり、イオンビ
ーム１６の照射によって被照射物３０の表面に絶縁物薄
膜を形成したりしようとすると、イオンビーム１６の電
荷によって被照射物３０の表面が帯電（チャージアップ
）し、これを放置しておくと、放電が発生して被照射物
３０の表面が損傷を受けたり、イオンビーム１６のエネ
ルギーが減殺されて所望の処理が行えなくなる等の問題
が発生する。

そこでこれを防止するために従来は、被照射物３０の近
傍に熱電子を放出するフィラメント３２を設け、イオン
ビーム１６の照射時に、当該フィラメント３２からの電
子シャワー３４を被照射物３０に浴びせるようにしてい
た。３６はそのためのフィラメント電源であり、３８は
加速電源である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のような装置では、被照射物３０上で一
様に（即ち満遍なく）帯電を防止するのが難しいという
問題があった。これは、イオンビーム１６と電子シャワ
ー３４とでは空間的な電流密度分布に大きな差があるた
め、電荷が中和される部分とそうでない部分とが生じる
からである。

また、フィラメント３２に加えてそのためのフィラメン
ト電源３６および加速電源３８を必要とするため、構成
が複雑であるという問題もあった。

そこでこの発明は、これらの点を改善したイオンビーム
照射装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のイオンビーム照射装置は、前述したようなイ
オン源に対して、イオンビーム引出しのための引出し電
圧として直流電圧に１０４Ｈｚ〜１０”Ｈｚの高周波電
圧を重畳させた電圧を供給する引出し電源であって、当
該直流電圧および交流電圧の内の少なくとも一方の大き
さが可変のものを備えることを特徴とする。

〔作用〕

上記引出し電源を用いることよって、同一のイオン源か
ら、イオンビームと共に電子ビームが引き出され、この
両者が被照射物に照射される。その場合、上記直流電圧
および高周波電圧の内の少なくとも一方の大きさを調整
することによって、被照射物に供給されるイオンビーム
による正の電荷量と電子ビームによる負の電荷量を互い
にほぼ等しくすることができ、それによって被照射物上
での帯電が一様に防止される。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオンビーム照射
装置を示す概略図である。第３図の従来例と同一または
対応する部分には同一符号を付し、以下においてはそれ
との相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述した引出し電源２２の代わ
りに、電圧可変の直流電源４２に電圧可変の高周波電源
４４を直列接続して成る引出し電源４０を備えており、
この引出し電源４０から前述したプラズマ電極１１に対
して引出し電圧■ｅ′として、直流電圧ＶＤＣに１０４
Ｈｚ〜１０４Ｈｚの範囲の高周波電圧ＶＡＣを重畳させ
た電圧を供給するよう構成している。

また、従来のＨのフィラメント３２、フィラメント電源
３６および加速電源３８のようなものは設けていない。

上記構成によれば、引出し電圧Ｖｅ’における直流電圧
Ｖゎ、および高周波電圧ＶＡＣの大きさの少なくとも一
方を調整して、例えば第２図に示すように引出し電圧Ｖ
ｅ’が負になる期間（斜線部参照）を設けることよって
、イオン源２からはイオンビーム１６と共に電子ビーム
４６が引き出され、この両者が被照射物３０に照射され
る。

即ち、上記のような周波数範囲の高周波電圧ＶＡＣに対
しては、イオン源２のアークチャンバー４内に生成され
たプラズマ中の電子は軽いので応答することができ、そ
のため引出し電圧Ｖｅ’が負の期間中に電子ビーム４６
が引き出される。これに対して、上記プラズマ中のイオ
ンは重いので上記高周波電圧ＶＡｃに応答することがで
きず、従ってイオンビーム１６が直流電圧ＶＤＣで決ま
る程度の加速エネルギーで連続して引き出される。

その場合一般的に、同一のプラズマから引き出される電
子ビームの電流密度とイオンビームの電流密度とを比べ
ると、引出し電圧の大きさが同じ場合は、電子の方が質
量が小さいため電子ビームの電流密度の方が大きくなる
。

従って、引出し電圧Ｖｅ’が負になっている時間的割合
は少なくて良いが、この割合は上記直流電圧Ｖａｃの大
きさおよび高周波電圧■Ａｃの大きさく第２図中のＶＡ
ＣＭ参照）の少なくとも一方を調整することによって調
整することができ、それによって被照射物３０に供給さ
れるイオンビーム１６による正の電荷量と電子ビーム４
６による負の電荷量とを互いにほぼ等しくすることがで
きる。

ちなみにそのような状態は、例えばこの例のように、ホ
ルダ２８と真空容器２６間に平均値指示形の電流計４８
を挿入しておいてそれの指示がほぼ零になったことで確
認することができる。

上記のようにすると、被照射物３０に供給される正負の
電荷量がほぼ等しくなって互いに中和されるため、当該
被照射物３０上での帯電がほぼ完全に防止される。

しかも、イオンビーム１６と電子ビーム４６は互いに同
一のイオン＃２から引き出されるため、両者の空間的な
電流密度分布に大きな差は生じない。そのため、被照射
物３０上で電荷が中和される部分とそうでない部分とが
生じることはなく、その結果被照射物３０上で一様に帯
電を防止することができる。

また、従来のようなフィラメント３２、フィラメント電
源３６および加速電源３８が不要であるため、装置構成
も筒略化される。

更に、イオンビーム１６と共に電子ビーム４６を引き出
すことによって、イオンビーム１６の軸方向の空間電荷
制限が緩和されるので、イオンビーム１６の発散が抑え
られると共に、より大電流のイオンビーム１６の引出し
が可能になるという効果も得られる。

尚、以上においては３枚電極のバケット型イオン源を例
に説明したが、イオン源のタイプや電極構成は必ずしも
そのようなものに限定されるものではない。

〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、イオン源からイオンビ
ームと共に電子ビームを引き出すことができ、それによ
って被照射物上で一様に帯電を防止することができると
共に、装置構成も簡略化される。しかも、イオンビーム
の発散が抑えられると共に、より大電流のイオンビーム
引出しも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオンビーム照射
装置を示す概略図である。第２図は、第１図の装置にお
ける引出し電圧の波形の一例を示す図である。第３図は
、従来のイオンビーム照射装置の一例を示す概略図であ
る。 ２・・・イオン源、１０・・・引出し電極系、１６、・
・イオンビーム、２６・・・真空容器、３０・・・被照
射物、４０・・・引出し電源、４２・・・直流電源、４
４・・・高周波電源、４６・・・電子ビーム、■ｅ′・
・・引出し電極、ＶＤＣ・・・直流電圧、ＶＡＣ・・・
高周波電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源から引き出したイオンビームを真空容器
   内で被照射物に照射するよう構成した装置において、前
   記イオン源に対して、イオンビーム引出しのための引出
   し電圧として直流電圧に１０＾４Ｈｚ〜１０＾■Ｈｚの
   高周波電圧を重畳させた電圧を供給する引出し電源であ
   って、当該直流電圧および交流電圧の内の少なくとも一
   方の大きさが可変のものを備えることを特徴とするイオ
   ンビーム照射装置。