KR20140049924A

KR20140049924A - Plasma source

Info

Publication number: KR20140049924A
Application number: KR1020130086141A
Authority: KR
Inventors: 유타카 이노우치; 마사히로 타니이
Original assignee: 닛신 이온기기 가부시기가이샤
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2014-04-28
Also published as: CN103779155B; KR101456218B1; JP2014082150A; CN103779155A

Abstract

The working efficiency of a plasma source is improved by extending the replacement cycle of a discharge plate. A plasma source (1) has a cooling unit, a plasma generation container (2) to which a gas for plasma generation is introduced, a discharge plate (5) which is arranged in the inner part of the plasma generation container, permanent magnets (3) for cusp magnetic field generation which are arranged in the outside of the plasma generation container (2), and a magnetic material (4) which touches the inner wall surface of the plasma generation container (2), in a position facing the permanent magnet (3) and between the wall surfaces of the plasma generation container (2), in the inner part of the plasma generation container (2).

Description

Plasma source {PLASMA SOURCE}

본 발명은 플라즈마 밀폐용 영구 자석을 구비한 플라즈마원에 관한 것으로, 특히 플라즈마원의 내부에 방착판(防着板)을 구비한 플라즈마원에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma source having a permanent magnet for plasma hermetic sealing, and more particularly to a plasma source provided with a deposition preventing plate inside a plasma source.

플라즈마원은 이온빔 조사장치나 전자빔 조사장치, 플라즈마 도핑장치, 플라즈마 플러드 건(plasma flood gun) 등의 장치에서 널리 이용되고 있다. BACKGROUND ART Plasma sources are widely used in devices such as an ion beam irradiating device, an electron beam irradiating device, a plasma doping device, and a plasma flood gun.

예를 들면 양의 전하를 가지는 이온빔을 반도체 웨이퍼에 조사하는 이온빔 조사장치에서는 플라즈마원의 하류측에 인출 전극이라고 불리는 플라즈마원의 전위보다도 음의 전위를 가지는 전극을 배치해 두고, 이로 인해 이온빔의 인출이 이루어지고 있다. 이 전극의 매수는 1장에 한정되지 않는다. 이온빔을 인출하기 위해 복수장의 전극을 구비하고 있는 경우도 있다. 이 경우, 이 전극들은 인출 전극계라고 불린다. 이온빔 조사장치에서는 이 인출 전극계를 구성하는 전극군 혹은 1장의 전극과 플라즈마원을 아울러 이온원이라고 부르고 있다. For example, in an ion beam irradiating apparatus for irradiating a semiconductor wafer with an ion beam having a positive charge, an electrode having a negative potential lower than the potential of a plasma source called an extraction electrode is disposed downstream of the plasma source, . The number of electrodes is not limited to one. In some cases, a plurality of electrodes are provided for drawing out the ion beam. In this case, these electrodes are called lead-out electrode systems. In an ion beam irradiating apparatus, an electrode group or one electrode constituting this drawing electrode system and a plasma source are also called an ion source.

한편, 전자빔 조사장치에서는 플라즈마원의 하류측에 전극을 배치하고, 이 전극에 의해 플라즈마원으로부터 전자빔이 인출되고 있다. 이온빔 조사장치의 예와 마찬가지로 전극의 매수는 1장에 한정되지 않는다. 복수장의 전극을 이용하는 경우도 있다. 전자빔 조사장치에서는 전자빔을 인출하는 1장 혹은 복수장의 전극과 플라즈마원을 아울러 전자원이라고 부르고 있다. On the other hand, in the electron beam irradiating apparatus, an electrode is disposed on the downstream side of the plasma source, and the electron beam is extracted from the plasma source by this electrode. The number of electrodes is not limited to one as in the example of the ion beam irradiating apparatus. A plurality of electrodes may be used. In the electron beam irradiating apparatus, one or a plurality of electrodes for drawing out an electron beam and a plasma source are also called an electron source.

플라즈마원의 타입으로는 지금까지 다양한 구성이 고안되었지만, 비교적 고농도로 대용량의 플라즈마를 생성하는 플라즈마원으로서, 플라즈마 밀폐용 영구 자석을 구비한 타입의 플라즈마원이 알려져 있다. Various types of plasma sources have been devised so far, but a plasma source of a type having a permanent magnet for plasma sealing is known as a plasma source that generates a plasma with a relatively high concentration.

구체적인 예를 들자면 특허문헌 1에 기재된 이온원이 있다. 이 이온원에 이용되고 있는 플라즈마원에서는 플라즈마 생성 용기 내에 도입된 가스를 고주파 방전에 의해 전리하여 플라즈마가 생성되고 있다. 플라즈마 생성 용기의 외측에는 복수의 영구 자석이 배치되어 있다. 이 영구 자석들로 인해 플라즈마 생성 용기의 안쪽에 커스프 자장(cusp magnetic field)이 형성되고, 용기 내의 소정 영역에 플라즈마가 갇힌다. As a specific example, there is an ion source described in Patent Document 1. In the plasma source used for the ion source, plasma introduced by ionizing the gas introduced into the plasma generation vessel by high frequency discharge. A plurality of permanent magnets are arranged on the outer side of the plasma generating vessel. These permanent magnets cause a cusp magnetic field to be formed inside the plasma generating vessel, and a plasma is trapped in a predetermined region in the vessel.

또한 이 플라즈마 생성 용기에는 내벽을 따라 방착판이 마련되어 있다. 방착판은 용기 내에 도입된 가스 및 생성된 플라즈마로 인한 용기 내벽의 에칭을 방지하거나, 가스 및 플라즈마와 내벽의 화학적인 반응을 방지하는 등의 목적에서 마련되어 있다. The plasma generating vessel is provided with a discharge plate along the inner wall thereof. The barrier plate is provided for the purpose of preventing etching of the inner wall of the vessel due to the gas introduced into the vessel and the generated plasma, or preventing chemical reaction of the gas and the plasma with the inner wall.

일본국 공개특허공보 평9-259779호Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-259779

플라즈마원의 운전 시간이 경과됨에 따라, 방착판은 플라즈마로 인해 에칭 되거나 하여 손상된다. 방착판의 손상이 커지면 플라즈마원을 정지하고, 이것을 새로운 것으로 교환할 필요가 있게 된다. 또한 방착판과 플라즈마의 반응에 따른 생성물이 방전을 유발하는 경우도 있어, 이로 인해 부재의 교환·청소 등의 유지 보수가 필요하게 되는 경우도 있다. As the operating time of the plasma source elapses, the barrier plate is etched or damaged by the plasma. When the damage of the antifouling plate becomes large, it is necessary to stop the plasma source and replace it with a new one. In addition, there is also a case where the product due to the reaction between the antireflection plate and the plasma causes discharge, so that the maintenance such as replacement and cleaning of the member may become necessary.

플라즈마 생성 용기 내에 형성된 커스프 자장은 영구 자석과 대향하는 플라즈마 생성 용기의 안쪽 장소에서 국소적으로 강해진다. 또한 플라즈마 생성 용기의 내벽면은 영구 자석에 가까우므로, 이 내벽면에 근접할수록 자장의 강도는 강해진다. The cusp magnetic field formed in the plasma generating vessel is locally strengthened at the inside of the plasma generating vessel opposite to the permanent magnet. Further, since the inner wall surface of the plasma generating vessel is close to the permanent magnet, the strength of the magnetic field becomes stronger toward the inner wall surface.

커스프 자장에 포착된 전자는 자장이 약한 곳으로부터 어느 정도 자장이 강한 곳으로 나아가면, 미러 효과로 인해 그 대부분이 이동방향이 변경되어, 이번에는 자장이 강한 곳에서 자장이 약한 곳으로 이동하게 된다. When the electrons captured by the cusp magnetic field move from the weak magnetic field to a strong magnetic field to some extent, the direction of movement is changed mostly by the mirror effect, and this time, the magnetic field moves from the strong magnetic field to the weak magnetic field. do.

방착판은 플라즈마 생성 용기의 내벽면 근방에 배치되어 있으며, 플라즈마 등에 의한 스퍼터링·에칭에 견딜 수 있는 두께를 가지고 있다. 미러 효과로 인해 전자의 이동방향이 변경되는 자장영역은 플라즈마 생성 용기의 내벽 근방에 존재하고 있다. 이 영역에 걸리도록 방착판이 배치되어 있으면, 커스프 자장에 의해 포착된 전자는 전자의 이동방향이 변경되기 전에 방착판에 충돌해 버린다. 이 충돌로 인해, 플라즈마 생성 용기 내에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 감소된다. The antifouling plate is disposed in the vicinity of the inner wall surface of the plasma generating vessel, and has a thickness enough to withstand sputtering and etching by plasma or the like. The magnetic field area in which the direction of movement of the electrons is changed due to the mirror effect exists in the vicinity of the inner wall of the plasma generation container. If the guard plate is arranged to cover this area, the electrons captured by the cusp magnetic field will collide with the guard plate before the electron moving direction is changed. Due to this collision, the density of the plasma generated in the plasma generating vessel is reduced.

이러한 방착판에 대한 전자의 충돌을 방지하기 위해 방착판의 두께를 얇게 하여, 미러 효과로 인해 전자의 이동방향이 변경되는 자장영역에 걸리지 않도록 하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나 방착판이 충분한 두께를 갖지 않을 경우, 방착판에 대한 전자의 충돌은 회피할 수 있지만, 방착판의 두께가 얇은 만큼 약간의 손상으로 즉시 교환을 해야 한다는 문제가 있었다. In order to prevent electrons from colliding with the blocking plate, the thickness of the blocking plate may be reduced so that the moving direction of the electrons is not hindered by the mirror effect due to the mirror effect. However, if the fusing plate does not have a sufficient thickness, the collision of electrons with respect to the fusing plate can be avoided, but there is a problem that the thickness of the fusing plate needs to be exchanged immediately due to slight damage.

본 발명에서는 종래의 구성에 비해 방착판의 교환 사이클을 길게 하여, 플라즈마원의 가동률을 향상시키는 것을 목적으로 한다. The present invention aims at improving the operating rate of the plasma source by lengthening the exchange cycle of the discharge plate as compared with the conventional structure.

본 발명의 플라즈마원은 냉각 기구를 가지는 플라즈마 생성 용기의 내부에 가스를 도입하고, 상기 가스를 전리함으로써 플라즈마를 생성하는 플라즈마원으로서, 상기 플라즈마 생성 용기의 안쪽에 배치된 방착판과, 상기 플라즈마 생성 용기의 외측에 배치된 플라즈마 밀폐용 복수개의 영구 자석을 구비하고 있는 동시에, 상기 플라즈마 생성 용기의 안쪽에서, 상기 플라즈마 생성 용기의 벽면을 사이에 끼고 상기 영구 자석과 대향하는 위치에, 상기 플라즈마 생성 용기의 내벽면에 접촉된 자성체가 마련되어 있다. The plasma source of the present invention is a plasma source for introducing a gas into a plasma generating container having a cooling mechanism and generating plasma by ionizing the gas, a plasma generating chamber disposed inside the plasma generating chamber, And a plurality of permanent magnets for plasma encapsulation disposed outside the vessel, wherein a plurality of permanent magnets for plasma encapsulation are provided in the plasma generation container, at a position facing the permanent magnet with a wall surface of the plasma generation container interposed therebetween, And a magnetic substance which is in contact with the inner wall surface of the magnet.

이러한 구성에 의해, 미러 효과로 인해 전자의 이동방향이 변화되는 자장이 강한 영역을 플라즈마 생성 용기의 내벽 근방에서 플라즈마 생성 용기의 중앙측으로 시프트시킬 수 있다. 이로 인해, 두께 치수가 큰 방착판을 사용했다고 해도 방착판에 대한 전자의 충돌을 대폭으로 회피시킬 수 있으므로, 방착판의 교환 사이클을 길게 하여 플라즈마원의 가동률을 향상시킬 수 있다. With such a configuration, a strong magnetic field in which the moving direction of electrons is changed due to the mirror effect can be shifted from the vicinity of the inner wall of the plasma generating vessel to the center of the plasma generating vessel. Therefore, even if a barrier plate having a large thickness is used, the collision of electrons with respect to the barrier plate can be largely avoided, so that the exchange cycle of the barrier plate can be elongated and the operating rate of the plasma source can be improved.

또한 상기 방착판은 상기 자성체에 지지되어 있어도 된다. The blocking plate may be supported by the magnetic body.

이러한 구성이면 플라즈마원의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. This configuration can improve the degree of freedom in designing the plasma source.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 방착판은 상기 자성체의 상기 플라즈마 생성 용기의 가장 중앙측에 위치하는 장소에 지지되어 있으면 된다. More specifically, the blocking plate may be supported at a position located at the most central side of the plasma generation container of the magnetic body.

또한 이러한 방착판과 자성체의 치수 관계에 대해서는 각 자성체가 늘어선 방향에 있어서, 상기 자성체의 치수보다 상기 방착판의 치수가 긴 것이 바람직하다. It is preferable that the dimensional relationship of the blocking plate and the magnetic body is larger than the dimension of the magnetic body in the direction in which the magnetic bodies are arranged.

또한 각 자성체 사이에서, 상기 플라즈마 생성 용기의 내벽면을 따라 상기 방착판이 상기 자성체에 지지되어 있어도 된다. Further, between the respective magnetic bodies, the fusing plate may be supported by the magnetic body along the inner wall surface of the plasma generating vessel.

플라즈마원으로부터 전자빔이나 이온빔, 플라즈마 등의 에너지빔을 인출하는 경우이면서, 플라즈마원으로 붕소함유 가스를 이용할 경우에는 플라즈마원의 구성을 다음과 같이 하면 된다. 상기 플라즈마 생성 용기는 용기 안팎을 접속하는 인출구를 구비하고 있는 동시에, 상기 가스는 붕소함유 가스이고, 상기 자성체 또는 상기 방착판에 지지되며 상기 자성체보다도 상기 플라즈마 생성 용기의 중앙측에 마련된 방전 억제 부재를 구비하고 있다. When an energy beam such as an electron beam, an ion beam, or plasma is drawn from a plasma source while a boron-containing gas is used as the plasma source, the plasma source may be configured as follows. Wherein the plasma generation container has a discharge port for connecting the inside and the outside of the vessel and the gas is a boron containing gas and is supported by the magnetic body or the discharge plate and has a discharge suppressing member provided on the center side of the plasma generating vessel Respectively.

플라즈마 생성 용기의 내부 혹은 그 근방에는 냉매가 흐르고 있다. 자성체는 용기의 외측에 배치된 영구 자석에 의해 강하게 흡착되어 있기 때문에 효율적으로 냉각되고 있다. 붕소함유 가스를 이용하면, 냉각된 자성체의 표면에 분말상의 금속 붕소가 퇴적한다. 이 분말상의 금속 붕소는 플라즈마 생성 용기 내에서 비산되므로, 이로 인해 이상 방전이 빈번히 발생한다. The coolant flows in the vicinity of the inside of the plasma generating container or in the vicinity thereof. Since the magnetic body is strongly attracted by the permanent magnet disposed on the outer side of the container, it is efficiently cooled. When boron-containing gas is used, powdered metal boron is deposited on the surface of the cooled magnetic body. Since the metal boron in powder form is scattered in the plasma production vessel, an abnormal discharge frequently occurs.

이러한 이상 방전의 발생 횟수를 경감시키기 위해, 상술한 것과 같은 방전 억제 부재를 이용한다. 자성체와는 별도 부재로서 이러한 방전 억제 부재를 마련해 두면, 방전 억제 부재의 온도가 자성체보다 고온이 되므로, 방전 억제 부재에 부착된 분말상의 금속 붕소가 결정 상태가 되어 떨어져 나가기 어려워진다. 이로 인해, 금속 붕소의 비산을 방지할 수 있으므로 이상 방전의 발생 횟수를 경감시킬 수 있다. In order to reduce the occurrence frequency of the abnormal discharge, the discharge suppressing member as described above is used. If such a discharge suppressing member is provided as a separate member from the magnetic body, the temperature of the discharge suppressing member becomes higher than that of the magnetic body, so that the powdery metal boron attached to the discharge suppressing member becomes difficult to be separated from the crystalline state. As a result, scattering of metal boron can be prevented, and the number of times of occurrence of the abnormal discharge can be reduced.

또한 상기 방전 억제 부재와 상기 자성체 사이에는 상기 방착판이 배치되어 있어도 된다. Further, the discharge plate may be disposed between the discharge suppressing member and the magnetic body.

이러한 구성이면, 방전 억제 부재를 자성체로부터 충분히 이간시킬 수 있으므로, 분말상의 금속 붕소를 효과적으로 결정 상태로 할 수 있다. With such a configuration, the discharge inhibiting member can be sufficiently separated from the magnetic body, and therefore, the powdered metal boron can be effectively brought into a crystalline state.

또한 상기 방전 억제 부재는 비(非)자성체 또는 약(弱)자성체로 구성되어 있어도 된다. 이러한 구성이면, 자성체의 자력에 의해 방전 억제 부재가 흡착되지 않으므로, 양 부재 사이를 충분히 열적으로 이간시킬 수 있어 금속 붕소를 효과적으로 결정 상태로 할 수 있다. The discharge suppressing member may be composed of a non-magnetic substance or a weak magnetic substance. With such a structure, since the discharge suppressing member is not adsorbed by the magnetic force of the magnetic body, the space between the both members can be sufficiently thermally separated, and the metal boron can be effectively brought into a crystalline state.

그리고 상기 방전 억제 부재의 표면에는 블라스트(blast) 처리가 되어 있어도 된다. 이러한 구성을 이용하면 금속 붕소의 비산 방지 효과가 향상된다. The surface of the discharge suppressing member may be subjected to a blast treatment. Use of such a structure improves the scattering prevention effect of metal boron.

상기 방착판은 세라믹스 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 질화 알루미늄이나 산화 알루미늄 등의 세라믹스 재료를 이용했을 경우, 불소나 염소 등의 부식성 가스를 플라즈마원으로 이용했다고 해도, 그러한 가스로 인해 방착판이 에칭되기 어려워진다. The barrier plate is preferably made of a ceramic material. When a ceramics material such as aluminum nitride or aluminum oxide is used, even if corrosive gas such as fluorine or chlorine is used as the plasma source, such a gas makes it difficult for the deposition plate to be etched.

플라즈마 생성 용기의 안쪽에, 플라즈마 생성 용기의 벽면을 사이에 끼고 영구 자석과 대향하는 자성체를 마련하였기 때문에, 미러 효과로 인해 전자의 이동방향이 변화되는 자장이 강한 영역을 플라즈마 생성 용기의 내벽 근방에서 플라즈마 생성 용기의 중앙측으로 시프트시킬 수 있다. 또한 냉각 기구를 가지는 플라즈마 생성 용기에 접촉 배치된 자성체는 효율적으로 냉각되기 때문에 열팽창이 적어 부재의 뒤틀림이 억제되므로, 세라믹스 등의 내(耐)플라즈마성이 강하지만 취성(脆性;brittleness) 파괴를 일으키기 쉬운 부재를 이러한 자성체에 장착할 수 있게 된다. 또한 두께 치수가 큰 방착판을 사용했다고 해도 방착판에 대한 전자의 충돌을 대폭으로 회피시킬 수 있다. 이러한 이유들로 인해, 방착판의 교환 사이클을 길게 하여 플라즈마원의 가동률을 향상시킬 수 있다. Since the magnetic substance opposing the permanent magnet is provided on the inner side of the plasma generation container with the wall surface of the plasma generation container sandwiched therebetween, a strong magnetic field in which the moving direction of the electrons is changed due to the mirror effect is formed near the inner wall of the plasma generation container And can be shifted to the center side of the plasma generating vessel. In addition, since the magnetic material placed in contact with the plasma generating container having the cooling mechanism is efficiently cooled, warping of the member is suppressed because the thermal expansion is small, so that plasma resistance such as ceramics is strong but brittleness breakage is caused An easy member can be mounted on such a magnetic body. Also, even if a thick barrier plate is used, the collision of electrons with respect to the barrier plate can be largely avoided. For these reasons, it is possible to increase the operating rate of the plasma source by lengthening the exchange cycle of the discharge plate.

도 1은 플라즈마원의 외형을 나타내는 사시도이다. (A)는 플라즈마 생성 용기의 개구부가 지면(紙面) 뒤쪽에 있을 때의 모습을 나타내고, (B)는 플라즈마 생성 용기의 개구부가 지면 앞쪽에 있을 때의 모습을 나타낸다.
도 2는 플라즈마원을 도 1(A), 도 1(B)에 기재된 XZ1 평면으로 절단했을 때의 단면도이다.
도 3은 방착판을 자성체에 장착하는 것에 관한 설명도이다.
도 4는 자성체의 위치 맞춤에 관한 설명도이다.
도 5는 자성체의 위치 맞춤에 관한 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 6은 자성체의 위치 맞춤에 관한 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 7은 자성체의 표면에 방전 억제 부재를 장착했을 때의 모습을 나타내는 평면도이다. (A)는 UW 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 UV 평면에서의 모습을 나타낸다.
도 8은 자성체의 표면에 방전 억제 부재를 장착했을 때의 다른 예를 나타내는 평면도이다. (A)는 UW 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 UV 평면에서의 모습을 나타낸다.
도 9는 자성체의 표면에 방전 억제 부재를 장착했을 때의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다. (A)는 UW 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 (A)에 기재된 A-A선을 따라 자른 단면의 모습을 나타내고, (C)는 (A)에 기재된 B-B선을 따라 자른 단면의 모습을 나타낸다.
도 10은 자성체의 표면에 방전 억제 부재를 장착했을 때의 기타 예를 나타내는 평면도이다. (A)는 UW 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 (A)에 기재된 A-A선을 따라 자른 단면의 모습을 나타내며, (C)는 (A)에 기재된 B-B선을 따라 자른 단면의 모습을 나타낸다.
도 11은 도 2에 기재된 플라즈마원의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 자성체에 방착판을 장착했을 때의 다른 예를 나타내는 평면도이다. (A)는 UW 평면에서의 모습을 나타내고, (B)는 (A)에 기재된 A-A선을 따라 자른 단면의 모습을 나타낸다. 1 is a perspective view showing an outline of a plasma source. (A) shows a state in which the opening of the plasma generating vessel is behind the paper surface, and (B) shows a state in which the opening of the plasma generating vessel is in front of the ground.
Fig. 2 is a cross-sectional view of the plasma source cut along the XZ1 plane shown in Fig. 1 (A) and Fig. 1 (B).
Fig. 3 is an explanatory view relating to mounting of the barrier plate on the magnetic body.
Fig. 4 is an explanatory diagram of the positioning of the magnetic substance. Fig.
5 is an explanatory view showing another example of the positioning of the magnetic body.
6 is an explanatory view showing another example of the positioning of the magnetic body.
7 is a plan view showing a state when the discharge suppressing member is mounted on the surface of the magnetic body. (A) shows the appearance in the UW plane, and (B) shows the appearance in the UV plane.
8 is a plan view showing another example when the discharge suppressing member is mounted on the surface of the magnetic body. (A) shows the appearance in the UW plane, and (B) shows the appearance in the UV plane.
Fig. 9 is a plan view showing still another example in which the discharge suppressing member is mounted on the surface of the magnetic body. Fig. (A) shows a state in a UW plane, (B) shows a state of a section cut along the line AA shown in (A), (C) shows a state of a section cut along the line BB shown in .
10 is a plan view showing another example in which a discharge suppressing member is mounted on the surface of a magnetic body. (A) shows a state in a UW plane, (B) shows a state of a section cut along the line AA shown in (A), (C) shows a state of a section cut along the line BB shown in .
11 is a cross-sectional view showing a modified example of the plasma source shown in Fig.
FIG. 12 is a plan view showing another example of mounting a barrier plate on a magnetic body. FIG. (A) shows a state in a UW plane, and (B) shows a state of a section cut along the line AA shown in (A).

도 1(A), 도 1(B)에는 플라즈마원(1)의 외형을 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 도 1(A)와 도 1(B)는 다른 방향에서 같은 플라즈마원(1)을 보고 있다. 도시된 X, Y, Z축은 서로 직교하고 있다. Figs. 1 (A) and 1 (B) are perspective views showing the outer shape of the plasma source 1. Fig. 1 (A) and 1 (B) show the same plasma source 1 in different directions. The X, Y, and Z axes shown are orthogonal to each other.

도 1(A), 도 1(B)에 기재된 플라즈마원(1)을 구성하는 플라즈마 생성 용기(2)는 직육면체형상을 하고 있고, 이 플라즈마 생성 용기(2)의 Z방향측에 위치하는 면에는 플라즈마원(1)의 내부에서 플라즈마원(1)의 외부로 이온빔이나 전자빔, 플라즈마를 인출하기 위한 인출구(10)가 형성되어 있으며, 이 면을 제외한 다른 면에는 복수의 영구 자석(3)이 대향 배치되어 있다. 이 영구 자석(3)들로 인해 플라즈마 생성 용기(2)의 안쪽에 커스프 자장이 생성된다. The plasma generating vessel 2 constituting the plasma source 1 shown in Figs. 1 (A) and 1 (B) has a rectangular parallelepiped shape. On the surface of the plasma generating vessel 2 located on the Z- An exit port 10 for withdrawing an ion beam or an electron beam or plasma from the inside of the plasma source 1 is formed outside the plasma source 1. A plurality of permanent magnets 3 are provided on the other surface except for this surface, Respectively. These permanent magnets (3) generate a cusp magnetic field inside the plasma generating vessel (2).

커스프 자장을 생성하는 복수의 영구 자석(3)에는 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면에 수직인 방향을 따라 자극(磁極)이 마련되어 있다. 자극의 방향은 Z방향 혹은 X방향을 따라 이웃해서 배치된 영구 자석(3)에서 서로 반대 방향이다. 각 영구 자석(3)은 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면을 따라 배치된 도시되지 않은 비자성체의 홀더에 의해 유지되고 있다. A plurality of permanent magnets 3 for generating a cusp magnetic field are provided with magnetic poles along a direction perpendicular to the wall surface of the plasma generating vessel 2. The directions of the magnetic poles are opposite to each other in the permanent magnets 3 disposed adjacent to each other along the Z direction or the X direction. Each of the permanent magnets 3 is held by a holder of a non-magnetic body (not shown) disposed along the wall surface of the plasma generating vessel 2.

도 1(A), 도 1(B)의 플라즈마 생성 용기(2)의 벽 내부에는 일점쇄선으로 도시되어 있는 바와 같이 영구 자석(3)이 배치되는 장소를 둘러싸도록 냉매 유로(R)가 형성되어 있다. 냉매 유로(R)에는 플라즈마 생성 용기(2)의 외부로부터 냉매가 유입된다. 이 냉매 유입구는 예를 들면 도면에 IN으로 표시된 장소에 마련되어 있다. 한편, 냉매 유로(R)에 유입된 냉매는 냉매 유로(R)에서 플라즈마 생성 용기(2)의 외부로 유출된다. 이 냉매의 외부로의 유출구는 예를 들면 도면에 OUT으로 표시된 장소에 마련되어 있다. 이러한 냉매로 인해 영구 자석(3)의 승온이 억제되어, 온도 상승에 따른 영구 자석(3)의 자력 저하를 막을 수 있다. 한편, 이 냉매 유로(R)는 반드시 플라즈마 생성 용기(2)의 벽 내부에 마련되어 있을 필요는 없다. 영구 자석(3)의 승온이 억제되는 장소라면, 플라즈마 생성 용기(2)의 외측에 마련되어 있어도 된다. A coolant passage R is formed in the wall of the plasma generating vessel 2 shown in Figs. 1A and 1B so as to surround a place where the permanent magnet 3 is disposed, as indicated by a dashed line have. A coolant flows into the coolant flow path R from the outside of the plasma generating vessel 2. This refrigerant inlet port is provided at a place indicated by IN in the drawing, for example. On the other hand, the refrigerant flowing into the refrigerant flow path R flows out from the refrigerant flow path R to the outside of the plasma generation container 2. The outlet of this refrigerant to the outside is provided, for example, at a location denoted by OUT in the drawing. Due to such a refrigerant, the temperature rise of the permanent magnet 3 is suppressed, and the magnetic force of the permanent magnet 3 can be prevented from being lowered due to the temperature rise. On the other hand, the refrigerant flow path R does not necessarily have to be provided inside the wall of the plasma generating container 2. [ It may be provided outside the plasma generation container 2 as long as the temperature rise of the permanent magnet 3 is suppressed.

XZ 평면에 평행한 XZ1 평면으로 도 1(A), 도 1(B)에 기재된 플라즈마원(1)을 절단했을 때의 단면도가 도 2에 도시되어 있다. 플라즈마 생성 용기(2)의 외측에는 도 1(A), 도 1(B)에서 설명한 영구 자석(3)이 배치되어 있다. 플라즈마 생성 용기(2)의 내부에서 플라즈마(9)를 생성하기 위한 구성으로는 특허문헌 1에 기재된 고주파 방전에 의해 가스를 전리하는 방식이어도 되지만, 여기서는 그 밖의 예로서 전자 충격에 의해 가스를 전리하는 방식을 제시하고 있다. A cross-sectional view of the plasma source 1 shown in Figs. 1 (A) and 1 (B) is shown in an XZ1 plane parallel to the XZ plane is shown in Fig. The permanent magnets 3 described with reference to Figs. 1A and 1B are arranged outside the plasma generating vessel 2. As a configuration for generating the plasma 9 in the plasma generating vessel 2, a method of ionizing the gas by the high frequency discharge described in Patent Document 1 may be used. However, as another example, .

플라즈마 생성 용기(2)에는 가스가 봉입된 가스원(8)이 접속되어 있다. 플라즈마 생성 용기(2)에는 도시되지 않은 전원이 접속되어 있으며, 이 전원에 의해 대지 전위를 기준으로 해서 양의 전압이 플라즈마 생성 용기(2)에 인가되고 있다. 플라즈마 생성 용기(2)의 내부에는 열전자를 방출하기 위한 필라멘트(7)가 지지되어 있다. 필라멘트(7)에는 도시되지 않은 전원이 접속되어 있으며, 이 전원에 의해 필라멘트(7)에 전류가 흘러 필라멘트(7)가 가열된다. 필라멘트(7)의 온도가 소정 온도가 되면 필라멘트(7)로부터 열전자가 방출된다. A gas source 8 filled with a gas is connected to the plasma generating vessel 2. A power source (not shown) is connected to the plasma generation container 2, and a positive voltage is applied to the plasma production container 2 based on the ground potential by this power source. A filament (7) for releasing hot electrons is supported in the plasma generating vessel (2). A power source (not shown) is connected to the filament 7, and a current flows through the filament 7 by the power source so that the filament 7 is heated. When the temperature of the filament 7 reaches a predetermined temperature, thermoelectrons are emitted from the filament 7.

필라멘트(7)에서 방출된 열전자는 가스원(8)으로부터 플라즈마 생성 용기(2)에 도입된 가스에 충돌한다. 이 충돌로 인해 가스가 전리되어 플라즈마(9)가 생성된다. 이 플라즈마(9)는 플라즈마 생성 용기(2) 안쪽의 소정 영역에 커스프 자장에 의해 갇힌다. The hot electrons emitted from the filament 7 collide with the gas introduced into the plasma generating vessel 2 from the gas source 8. [ This collision causes the gas to be ionized to generate the plasma 9. This plasma 9 is trapped by a cusp magnetic field in a predetermined region inside the plasma production container 2.

플라즈마 생성 용기(2)의 안쪽에는 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면을 사이에 끼고 영구 자석(3)과 대향하는 자성체(4)가 마련되어 있다. 이 자성체(4)는 영구 자석(3)의 자력에 의해 자기를 띠게 된다. 그 결과, 이웃해서 배치된 자성체(4) 사이에는 도 2에 화살표로 나타낸 자장이 형성된다. 이 자장이 커스프 자장이 된다. 자성체(4)의 구체적인 재료로는 영구 자석에 흡착되는 강(强)자성체이며, 페라이트계 스테인리스나 니켈 도금이 표면에 실시된 철, 혹은 니켈 그 자체와 같은 도전성 재료를 이용하는 방법을 생각할 수 있다. On the inner side of the plasma generating container 2, a magnetic body 4 is provided facing the permanent magnet 3 with the wall surface of the plasma generating container 2 interposed therebetween. The magnetic body (4) is magnetized by the magnetic force of the permanent magnet (3). As a result, a magnetic field indicated by an arrow in Fig. 2 is formed between the neighboring magnetic bodies 4. This magnetic field becomes the magnetic field of the cusp. As a specific material of the magnetic body 4, a ferromagnetic material adsorbed by a permanent magnet can be considered, and a method of using a conductive material such as ferritic stainless steel, nickel plated iron or nickel itself.

본 발명에서는 이러한 자성체(4)가 마련되어 있으므로, 미러 효과로 인해 전자의 이동방향이 변화되는 자장이 강한 영역을 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽 근방에서 플라즈마 생성 용기(2)의 중앙측으로 시프트시킬 수 있다. Since the magnetic substance 4 is provided in the present invention, it is possible to shift the strong magnetic field region in which the moving direction of the electrons is changed due to the mirror effect, from the vicinity of the inner wall of the plasma generating vessel 2 to the center of the plasma generating vessel 2 have.

이러한 커스프 자장 형성영역의 시프트로 인해, 두께 치수가 큰 방착판(5)을 사용했다고 해도 방착판(5)에 대한 전자의 충돌을 대폭으로 회피시킬 수 있으므로, 방착판(5) 교환 사이클을 길게 하여 플라즈마원의 가동률을 향상시킬 수 있다. Due to such a shift of the cusp magnetic field forming region, even when the barrier plate 5 having a large thickness is used, the collision of electrons against the barrier plate 5 can be largely avoided, So that the operating rate of the plasma source can be improved.

플라즈마 생성 용기(2) 주위나 플라즈마 생성 용기(2)를 구성하는 벽의 내부에는 복수의 영구 자석(3)이나 냉매 유로(R) 등이 마련되어 있다. 방착판(5)의 지지 구조로는 방착판(5)을 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽에 볼트로 장착하도록 해도 되지만, 플라즈마 생성 용기(2)의 구성이나 그 주위에 배치된 다른 부재와의 관계로 인해 방착판(5)의 장착 위치가 제약을 받게 된다. 플라즈마원(1)의 설계 자유도를 향상시키는 것을 고려하면, 방착판(5)을 플라즈마 생성 용기(2)에 장착하는 것보다, 도 2에 도시되어 있듯이 자성체(4)에 장착해 두는 것이 바람직하다. 도 3을 참조하여 방착판(5)을 자성체(4)에 장착하는 구조에 대하여 설명한다. A plurality of permanent magnets 3, a refrigerant passage R, and the like are provided around the plasma generating container 2 or inside the wall constituting the plasma generating container 2. [ The supporting plate 5 may be mounted on the inner wall of the plasma generating container 2 with a bolt as the supporting structure of the plasma generating plate 5, The mounting position of the discharge plate 5 is restricted. It is preferable to mount the deflecting plate 5 on the magnetic body 4 as shown in Fig. 2, rather than mounting the deflecting plate 5 on the plasma generating vessel 2 in consideration of improving the design freedom of the plasma source 1 . A structure for mounting the barrier plate 5 to the magnetic body 4 will be described with reference to Fig.

방착판(5)에는 관통 구멍(13)이 마련되어 있어, 이곳을 통해 고정용 볼트(11)가 삽입된다. 고정용 볼트(11)의 선단부는 자성체(4)에 형성된 나사구멍(14)에 끼워 맞춰진다. 이로 인해, 방착판(5)이 자성체(4)에 장착된다. 도 3의 예에서는 자성체(4)의 양측에 방착판(5)이 장착되어 있지만, 자성체(4)의 한쪽에만 방착판(5)을 장착해 두어도 된다. A through hole 13 is provided in the antifouling plate 5, and the fixing bolt 11 is inserted through the through hole 13. [ The tip end of the fastening bolt 11 is fitted into the screw hole 14 formed in the magnetic body 4. [ Thus, the antifouling plate 5 is mounted on the magnetic body 4. In the example of Fig. 3, the barrier plates 5 are mounted on both sides of the magnetic substance 4, but the barrier plates 5 may be mounted only on one side of the magnetic substance 4.

자성체(4)를 플라즈마 생성 용기(2)에 장착할 때의 위치 조정에 대해서는 도 4나 도 5에 기재된 구성을 생각할 수 있다. 한편, 도 4, 도 5에서는 자성체(4)에 대하여 방착판(5)을 장착한 후에 자성체(4)를 플라즈마 생성 용기(2)에 장착하는 구성이 도시되어 있지만, 장착 순서는 반대여도 된다. 즉, 자성체(4)를 플라즈마 생성 용기(2)에 장착한 후에 방착판(5)를 자성체(4)에 장착해도 된다. Regarding the position adjustment when the magnetic substance 4 is mounted on the plasma production container 2, the configurations described in Figs. 4 and 5 can be considered. 4 and 5 show a configuration in which the magnetic substance 4 is attached to the plasma generation container 2 after the barrier plate 5 is attached to the magnetic substance 4. However, the order of attachment may be reversed. That is, the magnetic disk 4 may be mounted on the magnetic disk 4 after the magnetic substance 4 is mounted on the plasma generation container 2.

영구 자석(3)의 자력에 의해, 자성체(4)는 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽에 장착된다. 플라즈마 생성 용기(2)에 자성체(4)가 장착되면, 영구 자석(3)의 자력이 강하므로 자성체(4)의 위치를 재조정하기가 어려워진다. 그렇기 때문에, 장착시에 자성체(4)의 위치 결정이 정밀하게 이루어지는 것이 바람직하다. The magnetic body 4 is mounted on the inner wall of the plasma generation container 2 by the magnetic force of the permanent magnet 3. When the magnetic substance 4 is mounted on the plasma generation container 2, the magnetic force of the permanent magnet 3 is strong, and it becomes difficult to readjust the position of the magnetic substance 4. Therefore, it is preferable that the positioning of the magnetic body 4 at the time of mounting is performed accurately.

도 4에 기재된 자성체(4)에는 그 상부면에서 하부면에 걸쳐 자성체(4)를 관통하는 관통 구멍(13)이 마련되어 있다. 이 관통 구멍(13)을 통해 위치 결정용 볼트(12)가 삽입된다. 이 상태에서 위치 결정용 볼트(12)의 선단부가 플라즈마 생성 용기(2)를 구성하는 벽면(16)에 마련된 오목부(15)에 접촉하도록 자성체(4)의 위치 맞춤이 이루어진다. 자성체(4)가 플라즈마 생성 용기(2)에 장착된 후에는 위치 결정용 볼트(12)가 불필요하게 되므로, 이것을 자성체(4)의 관통 구멍(13)에서 빼 둔다.The magnetic body 4 shown in Fig. 4 is provided with a through hole 13 passing through the magnetic body 4 from the upper surface to the lower surface. And the positioning bolt 12 is inserted through the through-hole 13. In this state, the magnetic body 4 is aligned so that the tip end of the positioning bolt 12 comes into contact with the recess 15 provided on the wall surface 16 constituting the plasma generation container 2. [ After the magnetic substance 4 is mounted on the plasma generation container 2, the positioning bolt 12 becomes unnecessary, so that the positioning bolt 12 is removed from the through hole 13 of the magnetic substance 4. [

위치 결정용 볼트(12)는 금속제여도 되지만, 영구 자석(3)의 자력의 영향을 받지 않는 수지제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 수지제 볼트를 이용하면 장착 후에 이루어지는 볼트 빼기를 간단히 실시할 수 있다. Although the positioning bolt 12 may be made of metal, it is preferable to use a resin which is not influenced by the magnetic force of the permanent magnet 3. When such a bolt made of resin is used, a bolt can be easily removed after mounting.

또한 자성체(4)의 단부에 형성된 관통 구멍(13)과 그곳에 삽입되는 위치 결정용 볼트(12)의 일부에 나사를 마련해 두면, 플라즈마 생성 용기(2)로부터 자성체(4)를 간단히 떼어낼 수 있다. 자성체(4)의 하부면은 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면(16)에 영구 자석(3)의 자력에 의해 흡착되어 있다. 자성체(4)의 단부가 플라즈마 생성 용기(2)로부터 이간되면, 자성체(4)를 흡착하는 흡착력이 급격히 약해진다. 그렇기 때문에, 자성체(4)를 떼어낼 때에는 나사가 형성된 위치 결정용 볼트(12)를 조여, 자성체(4)의 단부를 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면(16)으로부터 이간시킨다. 이렇게 하면 자성체(4)를 간단히 떼어낼 수 있다. The magnetic substance 4 can be easily removed from the plasma generation container 2 by providing a screw in a part of the through hole 13 formed in the end portion of the magnetic body 4 and the positioning bolt 12 inserted in the through hole 13 . The lower surface of the magnetic body 4 is attracted to the wall surface 16 of the plasma generation container 2 by the magnetic force of the permanent magnet 3. When the end portion of the magnetic body 4 is separated from the plasma generation container 2, the attracting force for attracting the magnetic body 4 abruptly weakens. Therefore, when removing the magnetic substance 4, the positioning bolt 12 with the screw is tightened so that the end portion of the magnetic substance 4 is separated from the wall surface 16 of the plasma production vessel 2. In this way, the magnetic body 4 can be easily detached.

자성체(4) 위치 결정의 다른 예로는 도 5에 기재된 구성을 이용해도 된다. 이 예에서는 플라즈마 생성 용기(2)를 구성하는 벽면(16)의 일부에 위치 결정용 돌기(17)를 형성해 둔다. 이러한 위치 결정용 돌기(17)에 자성체(4)를 따르도록 해서 자성체(4)를 장착해도 된다. 또한 여기서 말한 위치 결정용 돌기(17) 대신에, 벽면(16)의 일부를 오목하게 하고 이 오목한 부위에 자성체(4)를 끼워 넣어 위치 결정을 해도 된다. As another example of the positioning of the magnetic body 4, the structure described in Fig. 5 may be used. In this example, positioning projections 17 are formed on a part of the wall surface 16 constituting the plasma generating container 2. [ The magnetic substance 4 may be mounted on the positioning projection 17 along the magnetic substance 4. [ Instead of the positioning projections 17 described above, a part of the wall surface 16 may be recessed, and the magnetic substance 4 may be sandwiched between the recessed portions to perform positioning.

도 5의 구성 대신에 도 6의 구성을 이용해도 된다. 여기서는 플라즈마 생성 용기(2)의 벽면(16)에 고정용 볼트(11)를 이용해서 2개의 방착판(5)을 고정하고, 이 방착판들(5) 사이에 자성체(4)를 장착하도록 하였다. 이 경우, 방착판(5)이 도 5에서 설명한 자성체(4)의 위치 결정용 돌기(17)로서 기능한다. 한편, 이 예에서 방착판(5)은 별체로서 도시되어 있지만, 자성체(4)의 형상에 따라 이 방착판들(5)을 일체화한 것으로 해도 된다. The configuration of Fig. 6 may be used instead of the configuration of Fig. Two barrier plates 5 are fixed to the wall surface 16 of the plasma generating vessel 2 by means of fixing bolts 11 and the magnetic bodies 4 are mounted between the barrier plates 5 . In this case, the antifouling plate 5 functions as the positioning projection 17 of the magnetic body 4 described in Fig. Although the blocking plate 5 is shown as a separate member in this example, the blocking plates 5 may be integrated according to the shape of the magnetic body 4.

플라즈마원(1)에 붕소함유 가스(예를 들면 BF3나 B2F4, BCl3 등)를 도입하여 이것을 플라즈마화했을 경우, 자성체(4)의 표면에는 분말상의 금속 붕소가 퇴적한다. 이러한 분말상 금속 붕소의 발생은 자성체(4)의 온도가 저온으로 유지되고 있는 것이 원인으로 여겨진다. When boron-containing gas (for example, BF 3, B 2 F 4, BCl 3 or the like) is introduced into the plasma source 1 and the plasma is converted into plasma, powdered metal boron is deposited on the surface of the magnetic substance 4. It is considered that the generation of the powdery metal boron is caused by the fact that the temperature of the magnetic body 4 is maintained at a low temperature.

플라즈마 생성 용기(2)의 내벽에 대하여 자성체(4)가 바짝 흡착되어 있는 상태에서는 플라즈마 생성 용기(2)를 냉각하는 냉매의 영향을 크게 받아 자성체(4)의 온도가 저온으로 유지되어 버린다. The temperature of the magnetic substance 4 is kept at a low temperature because the influence of the refrigerant cooling the plasma generation container 2 is great and the magnetic substance 4 is tightly adsorbed to the inner wall of the plasma generation container 2.

플라즈마 생성 용기(2)가 인출구(10)를 구비하고, 그 하류측에 그곳으로부터 전자빔이나 이온빔, 플라즈마 등의 에너지빔을 인출하는 1장 혹은 복수장의 전극으로 이루어지는 인출 전극계가 배치되어 있는 구성이면, 상술한 분말상의 금속 붕소가 인출 전극계에 비산되어, 플라즈마원(1) 운전시에 인출 전극계에서 이상 방전이 발생한다. If the plasma generation container 2 is provided with the extraction port 10 and the extraction electrode system composed of one or a plurality of electrodes for extracting an energy beam such as an electron beam, an ion beam or plasma from the plasma generation container 2 on the downstream side thereof, The above-mentioned powdered metal boron is scattered to the drawing electrode system, and an anomalous discharge occurs in the drawing electrode system at the time of operation of the plasma source (1).

이러한 분말상의 금속 붕소로 인한 이상 방전을 억제하기 위한 구성으로서 도 7에 기재된 구성을 생각할 수 있다. The structure described in Fig. 7 is conceivable as a constitution for suppressing the abnormal discharge caused by the metal boron in powder form.

도 7에서는 자성체(4)의 표면에서, 특히 분말상의 금속 붕소가 퇴적하기 쉬운 자성체(4)의 상부면(플라즈마 생성 용기(2)의 벽면에 접해 있는 면과 반대측의 면)에 방전 억제 부재(18)가 고정용 볼트(11)로 장착되어 있다. 이 구성에 대하여, 도 7(A)에는 UW 평면에서 보았을 때의 모습이 도시되어 있으며, 도 7(B)에는 UV 평면에서 보았을 때의 모습이 도시되어 있다. 7, the discharge suppressing member (the surface on the side opposite to the surface in contact with the wall surface of the plasma generating vessel 2) of the magnetic body 4 on which the metal boron is likely to deposit, 18 are mounted with fixing bolts 11. In this configuration, FIG. 7A shows a view in the UW plane, and FIG. 7B shows a view in the UV plane.

자성체(4)의 상부면에 마련된 방전 억제 부재(18)는 자성체(4)로부터 냉각되게 되는데, 자성체(4) 자체가 아니기 때문에 그 온도는 자성체(4)에 비하면 약간 고온이 된다. 또한 방전 억제 부재(18)는 플라즈마 생성 용기(2) 안에 배치된 필라멘트로부터의 복사열이나 플라즈마 중의 이온이나 전자의 유입의 영향을 받아 가열된다. 자성체(4)보다 고온인 방전 억제 부재(18)에 퇴적되는 금속 보론은 결정상으로 변화되어 상술한 비산이 억제된다. 그 결과, 인출 전극계에서의 이상 방전을 방지할 수 있다. The discharge suppressing member 18 provided on the upper surface of the magnetic body 4 is cooled from the magnetic body 4 but is slightly higher in temperature than the magnetic body 4 because it is not the magnetic body 4 itself. Further, the discharge suppressing member 18 is heated under the influence of radiant heat from the filament disposed in the plasma generation container 2 or influx of ions or electrons in the plasma. The metal boron deposited on the discharge suppressing member 18, which is higher in temperature than the magnetic body 4, is changed into a crystalline phase, and the aforementioned scattering is suppressed. As a result, it is possible to prevent an abnormal discharge in the drawing electrode system.

금속 보론의 결정화를 효과적으로 실시하기 위해서는, 방전 억제 부재(18)로서 비자성체이거나 자성체이지만 자석에 흡착되지 않을 정도의 약자성체이며 내열성이 뛰어난 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 카본과 같은 재료가 사용된다. In order to effectively crystallize the metal boron, it is preferable to use a non-magnetic substance as the discharge suppressing member 18, a weak magnetic substance which is a magnetic substance but not adsorbed by a magnet, and is excellent in heat resistance. Specifically, a material such as tungsten, molybdenum, or carbon is used.

이러한 재료를 사용하면, 방전 억제 부재(18)는 자기를 띠게 된 자성체(4)에 흡착되지 않는다. 이 경우, 고정용 볼트(11)에 의한 조임력에 따라 다르지만, 자성체(4)에 의한 흡착력이 작용하지 않으므로 자성체(4)와 방전 억제 부재(18) 사이에 미소한 틈이 발생한다. 이러한 틈의 존재로 인해 자성체(4)와 방전 억제 부재(18)를 충분히 열적으로 분리시킬 수 있다. 이로 인해, 방전 억제 부재(18)의 온도를 더욱 고온으로 유지할 수 있으므로 금속 보론의 결정화를 효과적으로 실시할 수 있다. 또한 방전 억제 부재(18)의 표면(특히 자성체(4)와 반대측의 면)에 블라스트 처리를 실시하면 금속 보론의 비산이 더욱 억제된다. By using such a material, the discharge suppressing member 18 is not adsorbed to the magnetized magnetic body 4. In this case, depending on the clamping force by the fixing bolts 11, a small gap is generated between the magnetic substance 4 and the discharge suppressing member 18 because the attracting force by the magnetic substance 4 does not act. Due to the presence of such gaps, the magnetic substance 4 and the discharge suppressing member 18 can be sufficiently thermally separated. As a result, the temperature of the discharge suppressing member 18 can be maintained at a higher temperature, so that crystallization of the metal boron can be effectively performed. Further, when the blast treatment is applied to the surface of the discharge suppressing member 18 (in particular, the surface opposite to the magnetic body 4), scattering of the metal boron is further suppressed.

도 8에는 도 7에서 설명한 방전 억제 부재(18)의 변형예가 기재되어 있다. 도 8(A)에는 방전 억제 부재(18)와 방착판(5)이 장착된 자성체(4)의 UW 평면에서의 모습이 도시되어 있고, 도 8(B)에는 UV 평면에서 보았을 때의 모습이 도시되어 있다. 8 shows a modification of the discharge suppressing member 18 described in Fig. 8A shows a state of the magnetic body 4 on which the discharge suppressing member 18 and the discharge preventing plate 5 are mounted in the UW plane and FIG. Respectively.

도 8의 예에서 방전 억제 부재(18)는 UV 평면에서 단면이 대략 コ형상을 하고 있다. 이 예에서는 방전 억제 부재(18)를 자성체(4)에 대하여 끼워맞춤으로써, 자성체(4)에 방전 억제 부재(18)를 장착한다. 또한 이러한 장착시에는 자성체(4)와 방전 억제 부재(18) 사이에 약간의 틈을 갖게 하는 것이 좋다. 이는 방전 억제 부재(18)의 온도를 보다 고온으로 유지하기 위함이다. In the example of Fig. 8, the discharge suppressing member 18 has a substantially U-shaped cross section in the UV plane. In this example, the discharge suppressing member 18 is mounted on the magnetic body 4 by fitting the discharge suppressing member 18 to the magnetic body 4. In addition, it is preferable to provide a slight gap between the magnetic body 4 and the discharge suppressing member 18 at the time of such mounting. This is to maintain the temperature of the discharge suppressing member 18 at a higher temperature.

도 7, 도 8의 예에서는 자성체(4)의 도시된 U방향에서의 측면에 방착판(5)을 장착하는 구성이었지만, 이 대신에 도 9나 도 10의 예와 같이 자성체(4)의 V방향에서의 상부면에 방착판(5)을 장착하는 구성을 이용해도 된다. 7 and 8, a configuration in which the barrier plate 5 is mounted on the side of the magnetic body 4 in the U direction shown in the figure is replaced with a structure in which the V A configuration in which the barrier plate 5 is mounted on the upper surface in the direction indicated by the arrow in FIG.

도 9(A)에는 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽면의 모습을 나타내는 UW 평면이 도시되어 있다. 도 9(B)에는 도 9(A)에 기재된 A-A선을 따라 자른 단면의 모습이 도시되어 있다. 그리고 도 9(C)에는 도 9(A)에 기재된 B-B선을 따라 자른 단면의 모습이 도시되어 있다. Fig. 9 (A) shows a UW plane showing the inner wall surface of the plasma generating vessel 2. As shown in Fig. Fig. 9 (B) shows a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 9 (A). Fig. 9 (C) shows a cross-sectional view taken along the line B-B in Fig. 9 (A).

도 9의 예에서는 도 9(B)에 도시되어 있는 바와 같이 자성체(4) 상에 방전 억제 부재(18)가 지지되어 있다. 이러한 구성을 이용했을 경우, 방착판(5)의 재료로서 취성 파괴를 일으키기 쉬운 것을 사용할 수 있으므로 방착판(5)의 재료 선택 폭이 넓어진다. In the example of Fig. 9, the discharge suppressing member 18 is supported on the magnetic body 4 as shown in Fig. 9 (B). When such a structure is used, a material susceptible to brittle fracture can be used as the material of the antifouling plate 5, and therefore the material selection range of the antifouling plate 5 is widened.

또한 도 9의 예에서 나타낸 구성을 이용하면 방착판(5)은 1장이어도 된다. 그로 인해, 도 7이나 도 8에서 설명한 것과 같은 2장의 방착판(5)을 자성체(4)에 장착하거나 떼거나 할 필요가 없으므로, 방착판(5)의 장착 분리 작업이 간단히 끝난다. Further, if the configuration shown in the example of Fig. 9 is used, the number of the barrier plates 5 may be one. Therefore, it is not necessary to attach or detach the two sheets of the barrier plates 5 as described in Fig. 7 or 8 to the magnetic substance 4, so that the mounting and detaching operation of the discharge plate 5 is simply completed.

한편, 도 9의 구성 대신에 도 10과 같은 구성을 이용해도 된다. 도 10(A)에는 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽면의 모습을 나타내는 UW 평면이 도시되어 있다. 도 10(B)에는 도 10(A)에 기재된 A-A선을 따라 자른 단면의 모습이 도시되어 있다. 그리고 도 10(C)에는 도 10(A)에 기재된 B-B선을 따라 자른 단면의 모습이 도시되어 있다. On the other hand, the configuration shown in Fig. 10 may be used instead of the configuration shown in Fig. Fig. 10 (A) shows a UW plane showing the inner wall surface of the plasma generation container 2. Fig. Fig. 10 (B) shows a cross-sectional view taken along the line A-A in Fig. 10 (A). Fig. 10 (C) shows a cross-sectional view taken along the line B-B in Fig. 10 (A).

도 10(A)~(C)를 보면 알 수 있듯이, 방착판(5) 상에 방전 억제 부재(18)가 지지되어 있다. 이러한 구성을 이용했을 경우, 방전 억제 부재(18)와 자성체(4) 사이에 방착판(5)이 끼여 있으므로, 방전 억제 부재(18)를 자성체(4)로부터 확실하게 이간시킬 수 있다. 이로 인해, 도 9의 구성에 비해 방전 억제 부재(18)의 온도가 고온이 되어, 방전 억제 부재(18) 상의 금속 보론의 결정화를 효과적으로 진행시킬 수 있다. As can be seen from Figs. 10 (A) to 10 (C), the discharge suppressing member 18 is supported on the anti-reflection plate 5. [ The discharge preventing member 18 can reliably be separated from the magnetic body 4 because the discharge preventing plate 18 is sandwiched between the discharge suppressing member 18 and the magnetic body 4. [ Thus, the temperature of the discharge suppressing member 18 becomes higher than that of the structure of FIG. 9, and the crystallization of the metal boron on the discharge suppressing member 18 can be effectively promoted.

또한 도 9의 구성과 마찬가지로 도 10의 구성을 이용하면 방착판(5)이 1장이면 되므로, 도 7이나 도 8의 구성에 비해 방착판(5)의 장착 분리 작업이 간단히 끝난다. In addition, as in the case of Fig. 9, if the configuration of Fig. 10 is used, the number of the discharge plates 5 may be one, so that the mounting and separating operation of the discharge plates 5 is more easily completed than the configuration of Figs.

지금까지 설명한 실시형태에서는 플라즈마 생성 용기(2)의 안쪽에 1종류의 방착판(5)을 배치한 구성이었지만, 도 11에 기재되어 있듯이 필요에 따라서 제2의 방착판(6)을 마련해도 된다. 또한 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽에 제2의 방착판(6)을 마련하는 경우에는 제2의 방착판(6)을 판형상 부재로 구성해도 되고, 용사(溶射)에 의해 플라즈마 생성 용기(2)의 내벽에 제2의 방착판(6)을 형성하도록 해도 된다. 한편, 제2의 방착판(6)은 플라즈마 생성 용기(2) 내부의 더러움을 방지할 목적에서 마련되어 있으며, 그 재료는 예를 들면 종래부터 사용되고 있는 몰리브덴이나 스테인리스 혹은 세라믹스 재료이다.In the embodiment described so far, one kind of the discharge plate 5 is disposed inside the plasma generation container 2, but as shown in FIG. 11, the second discharge plate 6 may be provided if necessary . When the second deposition plate 6 is provided on the inner wall of the plasma production vessel 2, the second deposition plate 6 may be formed of a plate-shaped member, and the plasma generation vessel 2 may be formed on the inner wall of the second discharge plate 6. On the other hand, the second discharge plate 6 is provided for the purpose of preventing the inside of the plasma generating vessel 2 from being dirty. The material of the second discharge plate 6 is, for example, molybdenum, stainless steel or ceramics material conventionally used.

플라즈마원(1)에 불소함유 가스(예를 들면 BF3나 CF4, SF6 등)나 염소함유 가스(BCl3나 PCl3, PCl5 등)와 같은 부식성 가스를 도입하여 이것을 플라즈마화했을 경우, 커스프 자장이 비교적 강한 장소에 불소나 염소에 의한 에칭의 영향이 강하게 나타나는 경향이 있다. 커스프 자장이 비교적 강한 장소는 본 발명의 구성예에서 말하면 자성체(4)가 배치된 근방이다. 그렇기 때문에, 자성체(4)에 접촉하도록 방착판(5)을 배치해 두는 동시에, 불소나 염소에 의한 에칭에 내성을 가지고 있어서 온도가 높은 플라즈마 생성 용기(2)의 내부에 배치해도 열 변형되지 않는 재료로 방착판(5)을 구성해 둘 것이 요망된다. 구체적인 재료예를 제시하면, 질화 알루미늄이나 산화 알루미늄 등의 세라믹스 재료를 이용하는 것을 생각할 수 있다. When a corrosive gas such as a fluorine-containing gas (for example, BF3, CF4 or SF6) or a chlorine-containing gas (for example, BCl3, PCl3 or PCl5) is introduced into the plasma source 1 and the plasma is converted into plasma, There is a tendency that the influence of etching by fluorine or chlorine strongly appears at a strong place. The place where the cusp magnetic field is relatively strong is in the vicinity of where the magnetic substance 4 is disposed in the constitution example of the present invention. Therefore, the barrier plate 5 is disposed so as to be in contact with the magnetic body 4, and even if it is disposed inside the plasma generation container 2 having high resistance to etching by fluorine or chlorine, It is desired to construct the anti-reflection plate 5 as a material. When a concrete material example is given, it is conceivable to use a ceramic material such as aluminum nitride or aluminum oxide.

또한 스테인리스제나 몰리브덴제 방착판을 사용했을 경우, 불소함유 가스와의 반응에 의해 불화물이 생성되어 버린다. 플라즈마원(1)으로부터 이온빔이나 전자빔, 플라즈마 등의 에너지빔을 인출하는 구성인 장치이면, 플라즈마 생성 용기(2) 안에서 발생한 불화물의 일부가 인출 전극계에 퇴적되어 버린다. 인출 전극계에 퇴적된 퇴적물은 절연물이기 때문에, 플라즈마원(1) 운전시에 인출 전극계에서의 방전을 유발하는 원인이 된다. In addition, when stainless steel or molybdenum barrier plates are used, fluoride is generated by reaction with the fluorine-containing gas. A part of the fluoride generated in the plasma generating vessel 2 is deposited on the drawing electrode system if the apparatus is configured to draw out an energy beam such as an ion beam, an electron beam, or plasma from the plasma source 1. Since the deposit deposited on the drawing electrode system is an insulating material, it causes discharge in the drawing electrode system during operation of the plasma source 1. [

이에 반해, 세라믹스제 방착판으로 하면 불소함유 가스를 사용해도 불소와의 반응이 일어나지 않기 때문에, 상술한 것과 같은 인출 전극계에서의 방전을 유발하는 불화물이 생성되지 않는다. 이러한 이유 때문에도 방착판(5)의 재료로서 세라믹스 재료가 사용되는 것이 바람직하다. On the other hand, in the case of the barrier plate made of ceramics, the fluoride-containing gas does not cause a reaction with fluorine, so that fluoride which causes discharge in the lead electrode system as described above is not produced. For this reason, it is preferable that a ceramics material is used as the material of the anti-reflection plate 5.

지금까지의 실시형태에서는 플라즈마 생성 용기(2)가 인출구(10)를 가지고 있었지만, 이러한 인출구(10)를 갖지 않아도 된다. 예를 들면 플라즈마 생성 용기(2)의 내부에 피(被)처리 대상물(예를 들면 실리콘 등의 반도체 기판)을 배치할 경우, 이온빔이나 전자빔, 플라즈마 등의 에너지빔을 플라즈마 생성 용기(2)의 외부로 인출할 필요가 없으므로 이러한 인출구(10)가 불필요하게 된다. In the foregoing embodiments, the plasma generating vessel 2 has the outflow opening 10, but it is not necessary to have the outflow opening 10. When an object to be processed (for example, a semiconductor substrate such as silicon) is disposed in the plasma generating container 2, an energy beam such as an ion beam, an electron beam, or a plasma is supplied to the plasma generating container 2 There is no need to draw the outside, so that the outlet 10 becomes unnecessary.

또한 플라즈마(9)를 발생시키는 수단은 고주파 방전형이나 전자 충격형에 한정되지 않으며 어떠한 수단을 이용해도 된다. 전기적으로 중성인 플라즈마(9) 중에는 전자가 존재하고 있으므로 이 전자가 커스프 자장에 포착되게 된다. 그로 인해 플라즈마가 발생되고, 커스프 자장에 의해 이것을 소정 영역 내에 가두는 방식의 플라즈마원이며, 플라즈마 생성 용기의 내부에 방착판이 배치되어 있는 플라즈마원이라면 본 발명을 적용할 수 있다. The means for generating the plasma 9 is not limited to a high-frequency discharge type or an electron impact type, and any means may be used. Since electrons are present in the electrically neutral plasma 9, the electrons are captured in the cusp magnetic field. The present invention can be applied to a plasma source in which a plasma is generated and a plasma source in which the plasma source is held by a cusp magnetic field in a predetermined region and a plasma deposition plate is disposed inside the plasma production container.

또한 플라즈마 생성 용기(2)의 형상은 도 1에 기재된 것과 같은 직육면체형상에 한정되지 않는다. 예를 들면 원통형상이어도 된다. Further, the shape of the plasma generating container 2 is not limited to the rectangular parallelepiped shape shown in Fig. For example, a cylindrical shape.

도 9, 도 10에 도시한 구성에서는 방전 억제 부재(18)를 구비하였지만, 이러한 구성에서 방전 억제 부재(18)를 제거하고 고정용 볼트(11)를 사용해서 방착판(5)을 자성체(4)의 상부면(플라즈마 생성 용기(2)의 벽면에 접해 있는 면과 반대측의 면)에 직접 장착해도 된다. 이 경우, 플라즈마 생성 용기(2) 안에서의 플라즈마의 점등을 고려하면, 방착판(5)의 재료는 도전성 재료이고, 구체적인 구성으로는 도 12에 기재되어 있는 것과 같은 구성을 이용하는 방법을 생각할 수 있다. 한편, 도 9나 도 10에 도시한 구성으로, 방착판(5)을 세라믹스 재료로 구성하고, 볼트 등을 이용해서 방착판(5)을 자성체(4)에 고정했을 경우, 플라즈마가 점등하지 않을 가능성이 있으므로 방전 억제 부재(18)와 같은 도전성 부재를 마련해 두는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 플라즈마 생성 용기(2) 안에 불소함유 가스가 도입되면 도전성 부재는 방전 억제 부재(18)로서도 기능한다. 9 and 10, the discharge suppressing member 18 is removed and the fixing plate 5 is fixed to the magnetic body 4 (The surface opposite to the surface in contact with the wall surface of the plasma production container 2) of the plasma generation container 2. In this case, considering the lighting of the plasma in the plasma generation container 2, the material of the discharge plate 5 is a conductive material, and a specific configuration may be a method using the configuration described in Fig. 12 . On the other hand, when the barrier plate 5 is made of a ceramics material and the barrier plate 5 is fixed to the magnetic body 4 by means of bolts or the like, as shown in Figs. 9 and 10, It is conceivable that a conductive member such as the discharge suppressing member 18 is provided. In this case, when the fluorine-containing gas is introduced into the plasma generation container 2, the conductive member also functions as the discharge suppression member 18. [

전술한 것 외에, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 개량 및 변경을 해도 되는 것은 물론이다. It goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

1 플라즈마원 2 플라즈마 생성 용기
3 영구 자석 4 자성체
5 방착판 7 필라멘트
8 가스원 9 플라즈마
10 인출구 R 냉매 유로 1 plasma source 2 plasma generating vessel
3 Permanent magnet 4 magnetic body
5 Sealing plate 7 Filament
8 gas source 9 plasma
10 Outlet R Refrigerant flow

Claims

1. A plasma source for generating a plasma by ionizing a gas introduced into the plasma generation container, comprising: a plasma generation container having a cooling mechanism;
A deposition preventing plate disposed inside the plasma generating vessel,
And a plurality of permanent magnets for plasma encapsulation disposed on the outer side of the plasma generation container,
And a magnetic material in contact with the inner wall surface of the plasma generating container is provided at a position facing the permanent magnet with the wall surface of the plasma generating container interposed inside the plasma generating container.

The method of claim 1,
Wherein the blocking plate is supported by the magnetic body.

3. The method of claim 2,
The portion of the magnetic body that supports the anti-stick plate is a portion of the magnetic body at a position closest to the center of the plasma generation vessel.

The method of claim 1,
Wherein a dimension of the discharge plate is larger than a dimension of the magnetic body in a direction in which the respective magnetic bodies are arranged.

3. The method of claim 2,
And between the respective magnetic bodies, the fusing plate is supported by the magnetic body along the inner wall surface of the plasma generating vessel.

The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the gas is a boron-containing gas,
Wherein the plasma generation container comprises a discharge outlet for connecting the inside and the outside of the vessel and a discharge suppressing member which is supported by the magnetic body or the discharge plate and disposed closer to the center of the plasma generation vessel than the magnetic body. .

The method according to claim 6,
Wherein the discharge plate is disposed between the discharge suppressing member and the magnetic body.

The method according to claim 6,
Wherein the discharge suppressing member is made of a non-magnetic material or a weak magnetic material.

The method according to claim 6,
Wherein a surface of the discharge suppressing member is subjected to a blast treatment.

The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the barrier plate is made of a ceramic material.