(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを電離してプラズマを生成する筺体と、
前記筺体の開口部に取り付けられ、イオン源運用時に前記プラズマからイオンを引き出すように電位設定される引出電極系と、
ラジカル源運用時に、前記引出電極系を全てフローティング電位にし、前記プラズマのラジカルを、前記引出電極系を通して放出させる手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ源装置。
【請求項２】
引出電極系を筺体内側から順の加速電極，減速電極，接地電極により形成し、
前記加速電極を、抵抗を介して前記筺体に接続し、
正極が前記筺体に接続された加速電源と、
負極が前記減速電極に接続された減速電源とを備え、
イオン源運用時に、
前記加速電源の負極を接地して前記加速電極を正電位に設定し、
前記減速電源の正極を接地して前記減速電極を負電位に設定し、
前記接地電極を接地して接地電位に設定し、
ラジカル源運用時に、
前記加速電源の負極，前記減速電源の正極及び前記接地電極を非接地状態にして前記各電極をフローティング電位にする
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ源装置。
【請求項３】
引出電極系を筺体内側から順の加速電極，減速電極，接地電極により形成し、
前記加速電極を、抵抗を介して前記筺体に接続し、
正極を前記筺体に接続された加速電源と、
負極が前記減速電極に接続された減速電源とを備え、
イオン源運用時に、
前記加速電源の負極を接地して前記加速電極を正電位に設定し、
前記減速電源の正極を接地して前記減速電極を負電位に設定し、
前記接地電極を接地して接地電位に設定し、
ラジカル源運用時に、
前記加速電源の負極を接地して前記加速電源の出力を接地電位にし、
前記減速電源の正極及び前記接地電極を非接地状態にし、
前記筺体を接地電位にして前記各電極をフローティング電位にする
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ源装置。
【請求項４】
加速電源，減速電源及び接地電極をそれぞれスイッチを介して接地し、
ラジカル源運用時に、全ての前記スイッチの開放、又は前記加速電源の出力を接地電位にした状態での前記減速電源と前記接地電極のそれぞれの前記スイッチの開放により、前記各電極をフローティング電位にする
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のプラズマ源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン源とラジカル源とに共用されるプラズマ源装置に関し、詳しくは、ＭＰカソード型，バケット型等の従来のイオン源装置を改良し、基板にイオン或いはラジカルを照射して良質の薄膜を形成し得るようにしたプラズマ源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＭＰ（マイクロ波プラズマ）カソード型イオン源装置は、図２に示すような構成になっている。同図において、１は非磁性体金属材料の主筐体、２は主筐体１により形成された主プラズマ室、３は主筐体１の両側に形成された開口部、４は一方の開口部３に取り付けられたイオンビーム引出し用の引出電極系であり、電位の異なる加速電極５，減速電極６，接地電極７から構成されている。８は主筐体１のフランジ及び各電極５，６，７間に介在された絶縁体、９は主筐体１の外側に設けられたカスプ磁場発生用の永久磁石である。
【０００３】
１０は他方の開口部３に取り付けられた非磁性金属材料からなる副筐体、１１は副筐体１０により形成された副プラズマ室、１２，１３は副筐体１０の両側の磁性体又は非磁性金属材料の蓋板、１４は蓋板１３の中央の電子放出孔、１５は副筐体１０と主筐体１間の絶縁体、１６は副プラズマ室１１へのガスの導入口である。
【０００４】
１７はマイクロ波導入用の同軸ケーブル、１８は同軸ケーブル１７の先端のアンテナ、１９は副筐体１０の外側に設けられた環状の永久磁石であり、副プラズマ室１１に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）条件以上の磁場を発生する。２０は副筐体１０，副プラズマ室１１，蓋板１２，１３，電子放出孔１４，導入口１６，同軸ケーブル１７，アンテナ１８，磁石１９からなるＭＰカソードである。
【０００５】
２１は負極が蓋板１２に接続された直流放電用のアーク電源であり、正極が主筐体１に接続されている。２２は正極がアーク電源２１の正極に接続された加速電源であり、負極は接地（アース）されている。２３は加速電源２２の正極と加速電極５との間に設けられた高抵抗値の抵抗であり、この抵抗２３を介した加速電源２２の印加により、加速電極５が正電位になる。２４は負極が減速電極６に接続された減速電源であり、正極は接地されて減速電極６を負電位にする。
なお、接地電極７は接地されて接地電位に保たれる。
【０００６】
そして、このイオン源装置は基板照射用イオン源として使用され、その際、副筐体１０をカソード電位に保持し、導入口１６からガスを供給し、副プラズマ室１１に同軸ケーブル１７，アンテナ１８を介してマイクロ波を導入し、マイクロ波放電を発生させ、導入口１６からのガスを電離して副プラズマ２５を生成する。
【０００７】
つぎに、副プラズマ２５の生成で電離された電子を電子放出孔１４を通って主プラズマ室２に放出し、主プラズマ室２内の希ガス等の成膜種のイオン化ガスをアーク電源２１の直流放電で電離して主プラズマ２６を生成し、主プラズマ２６から成膜種のイオンを引出電極系４の引き出し作用により引き出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、蒸着の多様化等に伴い、イオン源装置をラジカル源としても使用することが望まれ、この場合、例えば図２の従来のイオン源装置において、加速電源２２，減速電源２４を出力停止，即ちボリューム等によりその出力を０Ｖに降下させて接地電位とし、圧力差により、主プラズマ２６の電荷を持たない成膜種のラジカルを、引出電極系を介して筐体外に放出することが試みられている。
しかし、加速電源２２，減速電源２４の出力を接地電位にして図２のイオン源装置をラジカル源として運用し、成膜種のラジカルを放出しようとすると、このとき、減速電極６，接地電極７は接地電位であり、これに対して主プラズマ２６が正電位であるため、引出電極系４により、成膜種のイオンが積極的に多量に引き出されて基板に照射される。
したがって、ラジカル照射の良好な成膜を形成することが困難であり、薄膜にダメージが生じたり、絶縁物基板が正に帯電するという問題点もある。
【０００９】
本発明は、前記の点に留意してなされたものであり、イオン源及びラジカル源に用いることができ、とくにラジカル源としての運用時には、成膜種のラジカルのみを選択的に放出して基板に良質の薄膜を形成し得るようにし、イオン源とラジカル源とに共用してそれぞれの良好な薄膜を形成することができる新規な複合型蒸着装置としてのプラズマ源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のプラズ源装置は、請求項１の場合、ガスを電離してプラズマを生成する筺体と、
前記筺体の開口部に取り付けられ、イオン源運用時に前記プラズマからイオンを引き出すように電位設定される引出電極系と、
ラジカル源運用時に、前記引出電極系を全てフローティング電位にし、前記プラズマのラジカルを、前記引出電極系を通して放出させる手段とを備える。
したがって、イオン源運用時は、引出電極系の電位設定に基づいてプラズマからイオンが良好に引き出され、基板にイオンの良質の薄膜が形成される。
また、ラジカル源運用時は、引出電極系を全てフローティング電位にしたため、プラズマからのイオンの引き出しが抑制され、プラズマのラジカルのみが引出電極系を通して放出され、基板にラジカルの良質の薄膜が形成される。
そのため、イオン源とラジカル源とに共用してイオン，ラジカルそれぞれの良質の薄膜を形成することができる新規なプラズマ源装置を提供できる。
【００１１】
そして、実用的には、請求項２のように、引出電極系を筺体内側から順の加速電極，減速電極，接地電極により形成し、
前記加速電極を、抵抗を介して前記筺体に接続し、
正極が前記筺体に接続された加速電源と、
負極が前記減速電極に接続された減速電源とを備え、
イオン源運用時に、
前記加速電源の負極を接地して前記加速電極を正電位に設定し、
前記減速電源の正極を接地して前記減速電極を負電位に設定し、
前記接地電極を接地して接地電位に設定し、
ラジカル源運用時に、
前記加速電源の負極，前記減速電源の正極及び前記接地電極を非接地状態にして前記各電極をフローティング電位にすればよい。
【００１２】
また、請求項３のように、イオン源運用時に、加速電源の負極を接地して加速電極を正電位に設定し、
減速電源の正極を接地して減速電極を負電位に設定し、
接地電極を接地して接地電位に設定し、
ラジカル源運用時に、
前記加速電源の負極を接地して前記加速電源の出力を接地電位にし、
前記減速電源の正極及び前記接地電極を非接地状態にし、
前記筺体を接地電位にして前記各電極をフローティング電位にしてもよい。
さらに、請求項２又は請求項３において、加速電源，減速電源及び接地電極をそれぞれ各スイッチを介して接地し、
ラジカル源運用時に、全ての前記スイッチの開放、又は前記加速電源の出力を接地電位にした状態での前記減速電源と前記接地電極のそれぞれの前記スイッチの開放により、前記各電極をフローティング電位にすることが、一層実用的で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。同図において、図２と同一符号は同一もしくは相当するものを示し、図２と異なる点は、加速電源２２と接地間，減速電源２４と接地間，接地電極７と接地間にそれぞれスイッチ２７，２８，２９を設けた点である。
【００１４】
（形態１）
そして、形態１の場合、通常のイオン源運用時は、各スイッチ２７，２８，２９が閉じた状態で使用され、この場合、図２の従来のイオン源装置と全く同様に動作してイオン源を形成する。
つぎに、この形態１の場合、ラジカル源運用時は、各スイッチ２７，２８，２９が全て開放され、加速電極５，減速電極６，接地電極７の引出電極系４が全てフローティング電位となり、いずれも負電位や接地電位にならないため、イオンの引き出しが抑制され、主プラズマ２６のラジカルのみを圧力差で引出電極系４を通して選択的に放出する。
【００１５】
（形態２）
この形態２の場合は、ラジカル源運用時に、加速電源２２の出力を、ボリュームにより０Ｖに降下させてスイッチ２７は閉状態に保ち、スイッチ２８，２９は開放する。
したがって、主筐体１は接地電位となり、加速電極５は高抵抗値の抵抗２３を介することによりフローティング電位となり、減速電極６，接地電極７もフローティング電位となる。
そのため、形態１と同様、ラジカルのみが選択的に放出され、このとき、主筐体１が接地電位になるため、イオン引き出しの抑制等が一層効果的である。
【００１６】
（実験結果）
つぎに、実験結果について説明する。引出電極系４から３００mm離れた位置に径が１００mmの基板を接地して配設し、従来のイオン源装置の場合と、形態１，形態２の構成の場合とにつき、基板にラジカルを照射し、それぞれの基板電流をマイクロアンペア計で測定し、不要なイオン流入量を測定した。
その結果、形態１，形態２の装置では基板電流、即ちイオン流入量は検出できなかったが、従来装置では約１００μＡもの基板電流が検出された。
【００１７】
以上のように、ラジカル源運用時、引出電極系４を全てフローティング電位にしたため、主プラズマ２６からのイオンの引き出しが抑制され、ラジカルのみ放出されて基板に良質の薄膜が形成される。
また、引出電極系４を全てフローティング電位とし、かつ、主筐体１を接地電位とすると、より一層の効果を奏する。
さらに、引出電極系４の電位を各スイッチ２７，２８，２９により切換えるようにしたため、それらの電位の切換えが容易であり、極めて実用的である。
なお、スイッチ２７，２８，２９を用いる代わりにボリュームを用いて高抵抗を挿入するようにしてもよく、また、スイッチ２７，２８，２９の開閉は手動であっても自動であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、つぎに記載する効果を奏する。
本発明のプラズマ源装置は、とくにラジカル源運用時に、引出電極系４を全てフローティング電位にしたため、プラズマ（主プラズマ２６）からの成膜種のイオンの引き出しを抑制し、ラジカルのみを引出電極系４を通じて選択的に放出することができ、基板にラジカルの良質の薄膜を形成することができる。
そのため、イオン源とラジカル源とに共用してイオン，ラジカルそれぞれの良質の薄膜を形成することができる、新規で優れたプラズマ源装置を提供することができる。
【００１９】
そして、請求項２のように、引出電極系４を筺体（主筺体）１内側から順の加速電極５，減速電極６，接地電極７により形成し、加速電極５を、抵抗２３を介して筺体１に接続し、正極を筺体１に接続した加速電源２２と、負極が減速電極６に接続された減速電源２３とを備え、イオン源運用時は、加速電極５を正電位、減速電極６を負電位、接地電極７を接地電位に設定し、ラジカル源運用時は、加速電源５の負極，減速電源６の正極及び接地電極７を非接地状態にして各電極５，６，７をフローティング電位にすることが実用的である。
【００２０】
また、請求項３のように、ラジカル源運用時に、加速電源２２の負極を接地して加速電源２２の出力を接地電位にするとともに、減速電源２３の正極及び接地電極７を非接地状態にし、筺体１を接地電位にして各電極５，６，７をフローティング電位にしてもよく、この場合は、筺体１が接地電位になることから、ラジカル源運用時のイオンの引き出しの抑制等に一層効果的である。
【００２１】
さらに、請求項４のように、加速電源２２，減速電源２３及び接地電極７をそれぞれスイッチ２７，２８，２９を介して接地し、ラジカル源運用時に、全てのスイッチ２７，２８，２９の開放、又は加速電源２２の出力を接地電位にした状態での減速電源２３と接地電極７のそれぞれのスイッチ２８，２９の開放により、各電極５，６，７をフローティング電位にすれば、それらの電位の切換えが容易に行える利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の切断正面図である。
【図２】従来のイオン源装置の切断正面図である。
【符号の説明】
１  筐体
４  引出電極系
５  加速電極
６  減速電極
７  接地電極
２２  加速電源
２３  抵抗
２４  減速電源
２６  プラズマ
２７，２８，２９  スイッチ
【図１】
0003680836.tif 000002
【図２】
0003680836.tif 000003