(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、円筒形で側面が金属の真空チャンバーで構成される放電プラズマ装置であって、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための同軸上に配列した複数の磁場発生コイルから成り、中央部に配置されたコイルと外側のコイルに互いに逆向きの電流を流すことにより環状磁気中性線の半径を調整すると同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配を調整するようにした磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、誘電体で構成される真空室上壁面上の位置に高周波コイルを配置したことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項２】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、円筒側壁及び上部壁が金属で構成される真空チャンバーであって、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために円筒側壁の外部に同軸上に配列した複数の磁場発生コイルから成り、中央部に配置されたコイルと外側のコイルに互いに逆向きの電流を流すことにより環状磁気中性線の半径を調整すると同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配を調整するようにした磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、この電場発生用高周波コイルを磁気中性線の径と同一径或いはそれよりも大きな径にして磁気中性線と上部壁面との中間の位置に設置するようにしたことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項３】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために誘電体で構成される真空室上壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、永久磁石が配置されている誘電体で構成される真空室上壁面上の永久磁石の中間の位置に高周波コイルを配置したことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項４】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを、磁気中性線の形成される径と同一径或いはそれよりも大きな径であって磁気中性線と上部金属壁の中間の位置に配置したことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項５】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを誘電体で構成される円筒側壁部であって磁気中性線の形成される面と同一平面の円筒側壁部の外側の位置に配置したことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【請求項６】
プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、
プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを、磁気中性線の形成される面と同一平面内であって磁気中性線と金属円筒側壁の中間の位置に配置したことを特徴とするイオンビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体上或いは電子部品、その他の基板上の物質にイオンを注入して材質の改質を行うイオン注入装置や、ターゲット材表面にイオンを照射し、ターゲット物質をスパッタしてほぼ対向する位置に載置された基板にスパッタされた物質を堆積させるイオンビームスパッタ装置等に使用されるイオンビーム照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において最も多く用いられてきたイオンビーム照射装置は、添付図面の図７で示されるようなKaufman型のものである。図８及び図９にはマルチカスプ型プラズマイオン源を搭載したイオン照射装置の例を示し、図８に示すものは直流放電型、図９に示すものは高周波放電型であり、これらの放電方式も同様に用いられる。
【０００３】
図７のKaufman型のイオン源を備えたイオン照射装置について説明する。
上部フランジＡに備えられたフィラメントＢに通電すると、フィラメントＢは熱せられ、熱電子が発生する。発生した熱電子は放電室Ｃ内の円筒の陽極Ｄに向かって飛翔する。放電室Ｃにガスが導入されていると、飛翔する電子がガスに衝突し、ガスのイオン化が起こって放電が開始し持続する。この放電室すなわちプラズマ室には＋５０〜１００ｋＶの電圧が印加されるので、プラズマ中の一価のイオンは接地電位に対し＋５０〜１００ｋｅＶの電位を持つことになる。このプラズマの出口に、放電室と同電位の多数のオリフィスを設けた第１電極Ｅが配置され、それぞれと同軸のオリフィスを設けかつ電位的に独立な第２電極Ｆ及び第３電極Ｇが配置されている。第２電極Ｆには接地電位より数ｋＶ負の電位を印加し、第３電極Ｇは接地電位とする。放電室Ｃから第１電極Ｅのオリフィスに入ったイオンは第１及び第２電極Ｅ，Ｆ間の電場により引き出される。このようにして引き出されたイオンは接地電位に維持されている保持台Ｈ上の基板Ｉに向かって飛翔し、放電室Ｃに印加した電位のエネルギーでイオンが基板Ｉに衝突する。基板Ｉに衝突したイオンはカスケード衝突を起こしながら基板内部に入り込むと同時に基板表面上の物質をスパッタして真空中にたたき出す。このようにして、基板内部に進入したイオンは基板物質と混ざり合い基板表面上の物性を変えて表面改質が行われるか、あるいはまた、基板表面上の物質をスパッタする。
【０００４】
第２電極Ｆに負の高電圧を印加するのは、基板から発生する２次電子やイオンと残留ガス分子との衝突により発生した電子などが放電室側に逆流するのを防ぐためである。第２電極Ｆに印加する電圧の絶対値は、第１電極Ｅ（放電室）に印加する電圧に比較して小さいのが一般的であるので、以下の説明では、第１電極Ｅと第２電極Ｆとの間の電位差と第１電極Ｅと接地電位との電位差の違いは無視する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１０を参照して本発明が解決しようとする課題について説明する。
図１０は、３枚から構成された多孔電極Ｊ、Ｋ、Ｌを通して、放電室内で生成されたプラズマからイオンを所定のエネルギーで引き出すことを示している。図12において、プラズマに接する第１電極Ｊと第２電極Ｋとの間の電位差をＶ、電極間の距離をｄ、生成されたプラズマの密度をｎ0、プラズマの電子温度をＴe、イオンの質量をｍとする。この時、ビームを発散させることなく最も効率よく引き出す為には、プラズマから供給されるイオン飽和電流Ｊiと、引き出し部から引き出される空間電荷制限電流Ｊsが、ほぼ一致していることが必要である。従って、イオン飽和電流Ｊiと、空間電荷制限電流Ｊsは、
Ｊs＝（４ε／９）・（２ｅ／ｍ）１／２・（Ｖ３／２／ｄ２）
Ｊi＝ｅｎ０（ｋＴe／ｍ）１／２
で表されるから、効率よく引き出すためには
Ｊs＝Ｊi
になることが必要になる。
【０００６】
これから分かる様に、電極間の距離ｄが与えられていて、必要な質量ｍのイオンを必要な電圧Ｖで引き出すためには、プラズマチャンバー内部に生成されるプラズマの密度ｎ０と電子温度Ｔｅがそれぞれ上式を満足しなければならない。この条件が満たされない場合、引き出されるビームは発散してしまい、イオンが第２電極Ｋや第３電極Ｌに当たるような状態になる。この結果、電極が過度に加熱されたり、電極がイオンによりスパッタされ、不純物が発生したり、電極から発生した２次電子がイオン源側に逆流して、電極間に不必要な電流が流れるなどの問題が生ずる。
【０００７】
なお、一般のプラズマ発生装置においては、密度ｎ０と電子温度Ｔeを独立に制御するのは困難である。また、多孔電極を用いたイオン源を用いて全ての引き出し孔からビームを発散させずに引き出す為には、生成されたプラズマの密度ｎ０と電子温度Ｔeが、電極に接する領域において、ほぼ一様になっていることが必要とされる。
【０００８】
以上の問題点を課題ごとに整理すると以下のようになる。
注入均一性における課題
図８に示すような従来の直流放電型のイオン源を用いた時、フィラメントから発生する電子によってプラズマを生成するため、生成されるプラズマの密度が高くない場合、引き出し電極に接する領域でのプラズマの分布はフィラメントの配置を反映したものになる傾向がある。従って、プラズマの分布を一様にするためには、フィラメントを多数配置したり、充分に密度の高いプラズマを生成するなどの必要があった。
【０００９】
一方、図９に示すような従来の高周波放電型のイオン源を用いた時、プラズマはほぼ軸を中心とした領域で生成される傾向がある。従って、引き出し電極に接する領域でのプラズマ密度ｎ０は、軸近傍で高く、周辺部で低くなる。
【００１０】
一般にプラズマ密度を高めるためには、プラズマチャンバー内部のガス圧力を高くする必要があり、イオン源が大型になるに従って、処理室側へのガスの流出量も増えざるを得ない。従って、従来のイオン源を用いる限り、イオンビームの空間的な分布の一様性を保ちかつ処理室の圧力が過度に高くなるのを避けて、イオンビームの径を大型にするのは困難である。
【００１１】
動作範囲における課題
実際のイオンビーム装置では、イオンビームの電流密度、イオンの加速エネルギー、イオン種などに関して種々の条件設定がなされる。例えば、液晶表示装置に用いられる多結晶Ｓｉ薄膜トランジスターの製造工程において、複数のイオン注入の工程が必要とされるが、この工程では単位面積当たり基板に注入されるイオンの量は、工程によって１０１６／ｃｍ２ から１０１２／ｃｍ２ と４桁以上にも渡る。一方、従来の多孔電極型イオン源では、電極に接する領域でほぼ一様なプラズマを生成出来る条件は、イオン飽和電流Ｊiで評価して、せいぜい１桁程度でしかない。従って、従来のイオン源では、安定したイオンの引き出しを保ちながら、またビームの空間的な分布の一様性を保ちながらビーム電流密度や加速エネルギー及びイオン種に関する条件を大きく変化させることが困難である。
【００１２】
制御手段における課題
従来の多孔電極型イオン源では、プラズマ生成に投入される電力（放電電流や高周波電力）やガス圧を制御することにより、平均的なプラズマの密度ｎ０や電子温度Ｔeを制御することは可能である。しかし、プラズマの空間的な分布は、これ等に付随して変化するに過ぎない。従って、従来の多孔電極型イオン源では、プラズマの空間的な分布を、プラズマの密度や電子温度と独立に制御するのが困難である。
【００１３】
従って、本発明はこれらの課題を解決して均一なイオンビームとして引き出すことができるイオンビーム照射装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、円筒形で側面が金属の真空チャンバーで構成される放電プラズマ装置であって、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するための同軸上に配列した複数の磁場発生コイルから成り、中央部に配置されたコイルと外側のコイルに互いに逆向きの電流を流すことにより環状磁気中性線の半径を調整すると同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配を調整するようにした磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、誘電体で構成される真空室上壁面上の位置に高周波コイルを配置したことを特徴としている。
【００１５】
本発明の第２の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、円筒側壁及び上部壁が金属で構成される真空チャンバーであって、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために円筒側壁の外部に同軸上に配列した複数の磁場発生コイルから成り、中央部に配置されたコイルと外側のコイルに互いに逆向きの電流を流すことにより環状磁気中性線の半径を調整すると同時に磁場ゼロの位置での磁場の勾配を調整するようにした磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、この電場発生用高周波コイルを磁気中性線の径と同一径或いはそれよりも大きな径にして磁気中性線と上部壁面との中間の位置に設置するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の第３の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために誘電体で構成される真空室上壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、永久磁石が配置されている誘電体で構成される真空室上壁面上の永久磁石の中間の位置に高周波コイルを配置したことを特徴としている。
【００１７】
本発明の第４の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを、磁気中性線の形成される径と同一径或いはそれよりも大きな径であって磁気中性線と上部金属壁の中間の位置に配置したことを特徴としている。
【００１８】
本発明の第５の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを誘電体で構成される円筒側壁部であって磁気中性線の形成される面と同一平面の円筒側壁部の外側の位置に配置したことを特徴としている。
【００１９】
本発明の第６の発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置であって、プラズマ発生源は、真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成するために真空室上部の金属壁面上に配置されたドーナツ状または円盤状の永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石の２個で構成される磁場発生手段と、この磁場発生手段によって真空チャンバー内に形成された磁気中性線に沿って交番電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生するための１重を含む多重の高周波コイルとを有し、高周波コイルを、磁気中性線の形成される面と同一平面内であって磁気中性線と金属円筒側壁の中間の位置に配置したことを特徴としている。
【００２０】
本発明の第１、第２の発明においては、例えば、高周波電場を真空中に与え、真空中に導入したガスを放電し、３つの円筒コイルにより磁気中性線の位置を制御して、プラズマを制御する。プラズマ中の電子は磁場ゼロの所の磁気中性線付近に留まる性質があるので、磁気中性線の径を制御することにより、発生場所の濃淡の径を制御できる。このようにして発生したリング状のプラズマは引き出し電極部まで拡散する間に均一化する。
【００２１】
磁気中性線は３つのコイルによって形成される。上下のコイルに同方向の電流を流し、中間のコイルに逆方向の電流を流すことにより、中間コイルの内側に磁気中性線が形成される。一般にミラー磁場を議論するとき無視されているが、コイルとコイルの中間位置に磁場０のループが存在している。この位置に第３のコイルを設け上下のコイルと反対の電流を流すと、磁場０のループが左右にスプリットし、内側と外側に磁場０のループが２つ形成される。この内側の磁場０のループを利用するのが（磁気）中性線放電（ＮＬＤ：Ｎeutral Loop Discharge)である（特開平７−90632号公報参照）。この磁気中性線は中間のコイルに流れる電流の大小でその径が大きくも小さくもなる。従って、コイル電流によってプラズマを制御することができ、例えば、イオン注入の均一性の良い条件を容易に設定することができる。
【００２２】
【実施形態】
以下、添付図面の図１〜図６を参照して本発明の実施例について説明する。
磁気中性線放電イオン源は、磁気中性線の構成法、高周波電場を印加するアンテナの配置によって幾つかの構造が取り得る。
【００２３】
図１、図２には円筒チャンバーの外側に、複数の円筒コイルを配置し、円筒チャンバー内部にリング状の磁気中性線を形成する構造のものを示し、図３、図４、図５、図６には円筒チャンバー上部に平板永久磁石とそれよりも内径の大きなドーナツ状永久磁石により円筒チャンバー内部にリング状の磁気中性線を形成する構造のものを示す。 また高周波アンテナの配置の仕方により図１、図３、図５で示されるような誘電体隔壁の外部に配置するものと図２、図４、図６で示されるようなチャンバー内部に配置するものとがある。
【００２４】
まず図１に示す本発明の第１の実施形態について説明する。
図示装置において１はイオン源ボックスで、その中に磁気中性線放電イオン源が配置されおり、２は真空チャンバーで、円筒状のプラズマ発生室３と基板処理室４とを備えている。円筒状のプラズマ発生室３は金属製の円筒状側壁３ａ及び誘電体の上壁３ｂを備え、金属製の円筒状側壁３ａの外側には磁場発生手段を成す三つのコイル５、６、７が設けられており、これらのコイルは図示してない電源に接続されている。上下の二つのコイル５、７には同じ向きの電流が流され、また、中間のコイル６には逆向きの電流が流される。それにより中間のコイル６のレベルでその内側に連続した磁場ゼロの位置ができ、リング状の磁気中性線８が形成される。このリング状の磁気中性線８の形成される位置及び大きさは、上下の二つのコイル５、７に流す電流と中間のコイル６に流す電流との特性を変えることによって適宜設定することができる。
【００２５】
円筒状のプラズマ発生室３における誘電体の上壁３ｂの外面上には電場発生手段を成す高周波コイル９が配置され、この高周波コイル９は高周波電源１０に接続され、リング状の磁気中性線８に沿って高周波誘導電場（例えば13.56MHz）を加えて、磁場ゼロの位置に磁気中性線に沿って強い電場を発生させる。また、円筒状のプラズマ発生室３には図示してないがプラズマ発生のためのガスを導入するガス導入口が設けられている。
【００２６】
この実施形態では、プラズマ発生室３の誘電体上壁の外側から高周波電場を真空中に与え、真空中に導入したガスを放電し、３つのコイル５、６、７により磁気中性線８の位置を制御して、プラズマを制御している。
【００２７】
プラズマ発生室３から基板処理室４へ通じるプラズマの出口には、図示したように、放電室すなわちプラズマ発生室３と同電位の多数のオリフィスを設けた第１電極１１が配置され、第１電極１１の外側には第１電極１１のオリフィスのそれぞれと同軸のオリフィスを設けかつ電位的に独立した第２電極１２及び第３電極１３が配置されている。第２電極１２には接地電位より数ｋＶ負の電位が印加され、第３電極１３は接地電位とする。第２電極１２に負の高電圧を印加するのは、基板から発生する２次電子やイオンと残留ガス分子との衝突により発生した電子などがプラズマ発生室３側に逆流するのを防ぐためである。プラズマ発生室３から第１電極１１のオリフィスに入ったイオンは第１及び第２電極１１、１２間の電場により引き出される。このようにして引き出されたイオンは接地電位に維持されている基板ホルダー１４上の基板１５に向かって飛翔し、プラズマ発生室３に印加した電位のエネルギーでイオンが基板１５に照射される。
【００３０】
図２には本発明の第２の実施形態を示し、この場合には、プラズマ発生室３の上壁３ｂは金属から成り、電場発生用高周波コイル９は磁気中性線８と上壁との中間の位置に設置され、そして磁気中性線８の径と同一径或いはそれよりも大きな径に形成される。その他の構成は図１の場合と同じである。
【００３１】
図３には本発明の第３の実施形態を示し、この場合にはプラズマ発生室３の上壁３ｂは誘電体から成り、磁気中性線を形成するための磁場発生手段として３つのコイル５、６、７に変えて、誘電体の上壁３ｂの外面上にドーナツ状または円盤状の永久磁石１６とそれよりも内径の大きなドーナツ状の永久磁石１７が同心状に配置され、また高周波コイル９は、永久磁石１６、１７の中間の位置に配置されている。すなわち第３の実施例は磁場発生手段の構成を除いて図１に示す第１の実施形態と実施的に同様に構成される。
【００３２】
図４には本発明の第４の実施形態を示し、この場合には、磁場発生手段の構成は、図３の第３の実施形態の場合と実質的に同じであり、また電場発生用高周波コイル９は図２に示す第２の実施形態例の場合と同様に磁気中性線８と上壁との中間の位置に設置され、そして磁気中性線８の径と同一径或いはそれよりも大きな径に形成される。
【００３３】
図５には本発明の第５の実施形態を示し、この場合には、磁場発生手段の構成は、図３、図４の第３、第４の実施形態の場合と実質的に同じであり、また電場発生用高周波コイル９は円筒状のプラズマ発生室３の誘電体の円筒状側壁３ａの外側で磁気中性線８の形成される面と同一平面に配置されている。
【００３４】
図６には本発明の第６の実施形態を示し、この場合には、磁場発生手段の構成は、図３、図４、図５の第３、第４、第５の実施形態の場合と実質的に同じであり、また電場発生用高周波コイル９はプラズマ発生室３内の磁気中性線８の形成される面と同一平面内であって磁気中性線８と金属円筒状側壁３ａの中間の位置に配置されている。
【００３５】
図４及び図６に示す構造は金属元素を含むガスを用いる場合に適している。 一方、プラズマ発生室の壁の一部を誘電体で構成し、その外側に高周波コイルを配置した図１、図３及び図５の場合には、高周波コイルを真空中に導入しないので、簡便であるという利点がある。
【００３６】
次に、図示構成の装置を用いて実施した実験結果について説明する。
磁気中性線付近の磁場勾配を２ガウス／cm、磁気中性線の直径を２４ｃｍとしたとき、拡散距離17cmの所で、直径２０ｃｍの範囲において±２％と言う均一なプラズマ密度が得られている。この時の条件は高周波電力５００Ｗ（13.56MHz）、圧力１mTorr、ガス種はＡｒ、であった。
【００３７】
磁気中性線放電で得られるプラズマは０．５Ｐａから０．０５Ｐａの範囲で安定であり、高周波電力の大小によってプラズマ密度を容易に制御できる。また、圧力や高周波電力によって密度分布が発生する場合でも磁気中性線の径を制御することによって均一性の良い条件を容易に設定することができる。
【００３８】
ところで、上記の各実施形態では、イオンビーム照射装置について説明したが、本発明の装置はイオンビームを用いる他の装置においても同様に使用できることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、プラズマ発生源内においてイオンを生成し、プラズマ室の出口に多孔電極を設けてイオンを引き出し、接地電位となっている保持部に載置された基板にイオンを照射するイオンビーム照射装置において、プラズマ発生源として真空チャンバー内に連続して存在する磁場ゼロの位置である環状磁気中性線を形成させ、形成された磁気中性線に沿って交番或いは高周波電場を加えてこの磁気中性線に放電プラズマを発生させるようにした磁気中性線放電イオン源を用いているので、均一なイオンビームとして引き出すことができ、従来にない均一なイオンビーム照射が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図２】  本発明の第２の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図３】  本発明の第３の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図４】  本発明の第４の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図５】  本発明の第５の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図６】  本発明の第６の実施例による装置の構成を示す概略線図。
【図７】  従来のKaufman型のイオンビーム照射装置の構成を示す概略線図。
【図８】  従来のマルチカスプ型プラズマイオン源を搭載した直流放電型イオン照射装            置の構成を示す概略線図。
【図９】  従来のマルチカスプ型プラズマイオン源を搭載した高周波放電型イオン照射            装置の構成を示す概略線図。
【図１０】本発明が解決しようとする課題の説明図。
【符号の説明】
１：イオン源ボックス
２：真空チャンバー
３：円筒状のプラズマ発生室
４：基板処理室
５、６、７：磁場発生手段を成すコイル
８：磁気中性線
９：電場発生手段を成す高周波コイル
１０：高周波電源
１１：第１電極
１２：第２電極
１３：第３電極
１４：基板ホルダー
１５：基板
１６：ドーナツ状または円盤状の永久磁石
１７：ドーナツ状の永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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