JPS6394546A - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、イオン源に係り、特にドライエツチング装置
に用いられるイオン源に関する。

〔従来の技術〕

近年、イオンビームを用いてドライエツチングを行なう
技術が、薄膜磁気ヘッドを製造する場合などに多く用い
られるようになってきている。このドライエツチング用
のイオン源によるイオン発生は、従来フィラメント式の
熱陰極アーク放電によって行なってきた。一方、ドライ
エツチングは、ＣＦａやＳＦＢまたはＣＣＱ　ａなど、
フッ素系や塩素系の分解すると非常に活性になるガスが
使用される。このため、フィラメントが数時間のうちに
消耗してしまうという保守上の問題があった。

この問題を解決するために、高周波熱ｔｔｔｔ４に放電
を用いて効率的にイオンを発生する方法が、ジャーナル
　オブ　バキュームサイエンス　テクノロジーＡ３　（
３）１９８５年５７６月号の第１２１８頁から１２２１
頁（Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、’ｒｅｃｈｎｏ１．Ａ３　（
３）Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ　１９８５　　ｐ、１２１８〜ｐ
、１２２１）に開示されている。この方式の概略を第６
図に示す。

エツチングタンク１に連通して設けられた真空容器２の
外周部に、永久磁石３が複数個交互に極性を変えて配列
され、真空容器２の内部には高周波コイル４が設けられ
ている。真空容器２内へは、図示しないガス導入口から
ＣＦ４などのエツチングガスが導入され、圧力１０−４
乃至１０−″”Ｔｏｒｒ程度に満たされている。また、
前記高周波コイル４ば、フィードスルー５を介して真空
容器２外に設けられた高周波電源６に接続されており、
この高周波電源６より高周波コイル４に入力された高周
波電力により、真空容器２内にプラズマを発生させる。

この真空容器２と前記エツチングタンク１との間には、
多孔質の加速電極７と減速型ｔｆｆｌ　８とからなる引
出電極９が設けられており、加速電極７には直流電源１
０により約１０００Ｖの正の電圧が印加され、減速な極
８には直流電源１１により約２００ｖの負の電圧が印加
されている。そして、プラズマ中のイオンのみがこれら
の引出電極９を通過してイオンビーム１２となって、被
加工物に照射され、勿エツチングが行なわれる。イオン
を効率よく引き出すために、真空容器２は、加速電極７
と電気的に接続され、高周波コイル４もプラズマ電位と
等しくなるように、高周波電源６とはカップリングコン
デンサ１３．１４を介して接続されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来のイオン源は、高周波コイルのスパッタリン
グ蒸発によるイオンビームの汚損について、何ら考慮が
なされていなかった。すなわち、真空容器２は、直流電
源１０により高周波的に、大地を経由して高周波電源６
に低インピーダンスで接続されている。このため、高周
波コイル４と真空容器２との間にも、高周波電圧がかか
る。この高周波電圧により、真空容器２の内壁と高周波
コイル４とが交互に陰極となる。そして、陰極前面には
イオンシースが形成され、このイオンシース電圧は電源
電圧と平衡するようになる。真空容器２の内壁にできる
イオンシースと、高周波コイルの表面にできるイオンシ
ースとは表面積に大きな差があるため、高周波コイルに
大量の電子が流れ込むようになる。このためカップリン
グコンデンサ１３．１４に自動的に直流電圧（電荷）が
たまり、高周波コイル４はプラズマ電位に対して、高周
波電圧の振幅の２倍近く負電位にバイアスされる。この
結果、プラズマ中のイオンが盛んに前置、されて高周波
コイル４が？ｊ［されるようになる。

そして、高周波コイル４を構成している材料が盛んにス
パッタ蒸発して、イオンビームに混って引出電極９を通
過して被加工物に蒸着してしまう。

このため、エツチング終了後、レジストを溶解除去しよ
うとしても、この溶解除去が困難になるという間層があ
った。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、イオン
源から発生されるプラズマ中に不純物の量の少ないイオ
ン源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〕

本発明は、上記の目的を達成するために、内部にガスが
導入される筒状の真空容器と、該真空容器の外周部また
は内周部に沿って交互に極性を変えて配列された複数個
の永久磁石と、前記真空容器内に設けられ前記ガスをイ
オン化する高周波コイルと、該高周波コイルをカップリ
ングコンデンサを介して励磁する高周波電源と、前記真
空容器内に生成されたイオンを外部に引出すイオン引出
電極とを具備してなるイオン源において、前記高周波コ
イルと前記真空容器とを、高周波に対して高いインピー
ダンスを有する素子を介して電気的に接続したものであ
る。

〔作用〕

上記の構成によると、真空容器の内壁に形成されるプラ
ズマシースと、高周波コイルの表面に形成されるプラズ
マシースとの面積の相違によって生じたカップリングコ
ンデンサの電荷は、高周波に対しては高いインピーダン
スまたは抵抗により真空容器に逃げ、高周波コイル及び
真空容器はプラズマ電位とほぼ同電位となり、イオンに
よる高周波コイルのスパッタリングは生じなくなり、高
周波コイル材の金属蒸気がイオンビームに混入すること
はない。

〔実施例〕

以下、本発明に係るイオン源の一実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図に本発明の一実施例を示す、該図において第６図
に示す従来例と同一または同等部分には、同一符号を付
して示し、説明を省略する０本実施例の特徴は、カップ
リングコンデンサ１４と高周波コイル４とを結ぶ導体１
５と、加速電極用直流電源１０とがチョークコイル１６
によって結ばれており、真空容器２も同様に直流電源１
０に結ばれている点にある。他の部分は従来例と同様で
ある。

次に、本実施例の作用を説明する。上記のように構成す
れば、カップリングコンデンサ１４の電圧中心は、常に
直流電源１０の電圧になる。プラズマの電位は、プラズ
マの接している真空容器２の電圧であり、直流電源１０
の電圧であるから、高周波コイル４の電圧中心とプラズ
マの電位はほぼ等しくなり、プラズマ中のイオンが加速
されて高周波コイルを衝撃するということがなくなる。

この結果、イオンビームの中に金属蒸気原子が混入して
レジスト膜に蒸着するという問題点を解決することがで
きる。

第２図に本発明の第２の実施例を示す、この実施例は、
上記第１の実施例に追加して、カップリングコンデンサ
１３と高周波コイル４とを結ぶ導体１７と、加速電極用
直流電源１０とをチョークコイル１８を介して連結した
ものである。この実施例も第１の実施例と同様の効果を
有する。

第３図に本発明の第３の実施例を示す、この場合は、チ
ョークコイル１６．１８の代りに高周波に対しての高抵
抗素子として、抵抗１９．２０を設けたものである。こ
の実施例では、周波数に対する効果はないが、電圧に対
する効果があり、目的を達成することができる。

第４図及び第５図は、本発明のそれぞれ第４及び第５の
実施例を示し、いずれも高周波電源６が大地に対して絶
縁状態にあるものに本発明を適用した例である。この場
合には、高周波電源６の対地静電容量２１にもイオンシ
ース電流の相違による直流電荷がたまるので、高周波コ
イル４と真空容器２とをチョークコイル１６を介して電
気的に接続したものであり、この場合も、第１の実施例
と同様の効果がある。なお第４図及び第５図は高周波コ
イル４と高周波ｆｔ源６との間に、それぞれカップリン
グコンデンサ１３．１４を両側または片側に設けた場合
である。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、真空容器の内部に高周
波コイルを設け、カップリングコンデンサを介して高周
波電源より電力を供給してプラズマを発生させるイオン
源において、高周波コイルとイオン源の真空容器とを、
高岡波に対して高インピーダンスを有する回路素子で接
続したものであるから、高周波コイルがスパッタされる
ことがなく、イオンビームに金属蒸気原子が混入して被
加工物に付着することを防止でき、良質なイオン源を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイオン源の一実施例を示す縦断面
図、第２図乃至第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す縦断面図、第６図は従来のイオン源を示す縦断面図
である。 ２・・・真空容器、３・・・永久磁石、４・・・高周波
コイル、６・・・高周波電源、９・・・イオン引出電極
、１３゜１４・・・カップリングコンデンサ、１６．１
８・・・チョークコイル、１９．２０・・・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部にガスが導入される筒状の真空容器と、該真空
   容器の外周部または内周部に沿って交互に極性を変えて
   配列された複数個の永久磁石と、前記真空容器内に設け
   られ前記ガスをイオン化する高周波コイルと、該高周波
   コイルをカップリングコンデンサを介して励磁する高周
   波電源と、前記真空容器内に生成されたイオンを外部に
   引出すイオン引出電極とを具備してなるイオン源におい
   て、前記高周波コイルと前記真空容器とを、高周波に対
   して高いインピーダンスを有する素子を介して電気的に
   接続したことを特徴とするイオン源。 ２、高周波電源は大地に対して絶縁されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のイオン源。