(57)【要約】【課題】  高周波プラズマの高密度化を図ったイオン源を提供する。【解決手段】  排気手段が設けられた放電室１、放電室内にプラズマ生成のためのガスを供給するための放電ガス導入管３、放電室壁に巻かれた高周波コイル２、高周波コイル２に高周波電力を供給する高周波電源１１、放電室１内に生成された高周波プラズマから所望のエネルギーのイオンを引き出すためのプラズマ電極４及び加速電極５、放電室１の上蓋近傍に、高電気抵抗率の部材から成るケース１２と、その内部に隣同士の磁極が異なり、磁極間の磁界が放電室１内に生成されたプラズマ側に形成されるように配置された磁石から成る磁界発生手段を備えている。【選択図】   図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気手段が設けられた放電室、該放電室内にプラズマ生成のためのガスを供給する手段、該放電室にプラズマを生成するために設けられた高周波コイル、該高周波コイルに高周波電力を供給する高周波電源、及び、前記放電室内に生成されたプラズマからイオンを引き出すための電極を備えたイオン源において、前記放電室の少なくともイオン引き出し側を除く室壁近傍に高電気抵抗性を有する磁界発生手段を設けたイオン源。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、高電気抵抗率の部材から成るケースと、該ケース中に隣同士の磁極が異なり、各磁極間の磁界が前記放電室内に生成されたプラズマ側に形成されるように配置された複数の磁石から成る請求項１に記載のイオン源。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、フェライト磁石である請求項１に記載のイオン源。
【請求項４】
前記磁界発生手段と室壁との間に、高電気抵抗率の部材から成り、前記プラズマからの輻射熱を遮蔽する部材を配置した請求項１に記載のイオン源。
【請求項５】
前記高電気抵抗率の部材は、セラミックスである請求項１若しくは４に記載のイオン源。
【請求項６】
前記磁界発生手段は、前記放電室の前記高周波コイルが設けられていない側の室壁近傍に設けられている請求項１に記載のイオン源。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波プラズマからイオンを引き出すようにしたイオン源に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入、イオンエッチング、イオンスパッタリング等を行う場合、イオンビームを発生するためのイオン源が必要となる。
【０００３】
図１は、イオン源の１例として示した高周波イオン源の概略図である。
【０００４】
図中１は排気ポンプ（図示せず）が設けられ、ガラスやセラミックス等の絶縁物から成る放電室で、外周部に高周波コイル２が設けられている。該放電室の一方の端部に相当する上蓋１Ｕには放電ガス導入管３が設けられている。
【０００５】
該放電室の他方の端部には、何れも多孔製のプラズマ電極４、加速電極５、接地電極６がそれそれぞれ絶縁体７、８を介して各孔が重なる様に設けられている。
【０００６】
前記プラズマ電極４は、プラズマ電源９から正の電圧が印加され、前記放電室１内に形成されたプラズマから引き出すべきイオンのエネルギーを決める電極である。
【０００７】
前記加速電極５は、加速電源１０から負の電圧が印加され、前記放電室１内に形成されたプラズマからイオンを引き出して加速する電極である。
【０００８】
前記接地電極６は、引き出されたイオンの分布を決めたり、逆流してくるイオンの放電室内への進入を防ぐ電極である。
【０００９】
尚、１１は前記高周波コイル２に高周波電力を供給する高周波電源である。
【００１０】
この様な構成のイオン源において、排気ポンプ（図示せず）により所定の圧力になった放電室１内に放電ガス導入管３を介して放電ガス（例えば、Ａｒガス）を所定量導入し、放電室１内を所定の圧力まで高める。
【００１１】
この時、高周波電源１１から高周波コイル２に高周波電力を供給すると、前記放電室１内において、放電ガスが電離して高周波プラズマが生成される。
【００１２】
ここで、上記した様に、前記プラズマ電極４にはプラズマ電源９から正の電圧が印加され、前記加速電極５には加速電源１０から負の電圧が印加され、接地電極６はアース電位にあるので、前記生成された高周波プラズマから、所望のエネルギーのイオンが各電極の孔を通過して取り出される。
【００１３】
尚、図示しなかったが、前記取り出されたイオンは、前記接地電極６に絶縁体を介して設けられた処理チャンバー内に配置された基板に照射され、該基板に目的とする処理（イオン注入、イオンエッチング、或いは、イオンスパッタリング等）が施される。  
【特許文献１】特開昭６３−０９６８４０号公報
【特許文献２】特開２００１−０４２０９９号公報
【特許文献３】特表２００２−５３７４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
所で、一般的にイオン源において、イオンビーム引き出し効率を向上させるために、前記放電室内に生成されるプラズマを中央部に閉じこめて高密度化を図る。その場合、放電室壁の周囲に複数の磁石を、隣同士が異極に成る様に並べ、各磁石間に形成される磁界がプラズマを周囲から中央部に押し込めるようにしている。
【００１５】
さて、この様に放電室壁の周囲に複数の磁石を配置する方式を前記図１に示す如き高周波プラズマ生成に基づくイオン源に応用した場合、次の様な問題が発生する。
【００１６】
高周波コイル２に高周波電流を流すと該コイルから磁束が発生され、この磁束のある空間に磁石の如き導体があると、この磁石に逆方向の磁束を発生させようとする渦電流が誘起され、この渦電流により磁石自身が加熱し減磁する。その為、プラズマの高密度化が十分に行われなくなる。この際、前記複数の磁石を冷却する機構を設けて磁石自身の加熱を防ごうとすると、イオン源の構造が複雑且つ大型化してしまう。  
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規なイオン源を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のイオン源は、排気手段が設けられた放電室、該放電室内にプラズマ生成のためのガスを供給する手段、該放電室にプラズマを生成するために設けられた高周波コイル、該高周波コイルに高周波電力を供給する高周波電源、及び、前記放電室内に生成されたプラズマからイオンを引き出すための電極を備えたイオン源において、前記放電室の少なくともイオン引き出し側を除く室壁近傍に高電気抵抗性を有する磁界発生手段を設けた。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、放電室内に生成されるプラズマを高密度化するための磁界を発生する磁界発生手段は高電気抵抗性であるため、高周波コイルからの磁束により誘起される渦電流が極めて少ない。従って、前記磁界発生手段を冷却する機構を設けずに、プラズマの高密度化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図２は本発明のイオン源の一例を示している。尚、図中、前記図１にて使用した番号と同一番号の付されたものは同一構成要素である。
【００２１】
図２に示された装置と、図１で示された装置の構成上の差異を、以下に説明する。
【００２２】
図２で示された装置においては、放電室１の上蓋１Ｕの上方に、該上蓋１Ｕ上面に対向する面の面積が該上蓋上面の面積に近い高電気抵抗率の部材（例えば、セラミックス）から成るケース１２が放電ガス導入管３に取り付けられている。該ケース中には、隣同士の磁極が異なり、各磁極間の磁界が前記放電室１内に生成されるプラズマ側に形成されるように配置された複数の磁石１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，………………が配置されている。
【００２３】
この様な構成のイオン源において、排気ポンプ（図示せず）により所定の圧力になった放電室１内に放電ガス導入管３を介して放電ガス（例えば、Ａｒガス）を所定量導入し、放電室１内を所定の圧力まで高める。
【００２４】
この時、高周波電源１１から高周波コイル２に高周波電力を供給すると、前記放電室１内において、放電ガスが電離して高周波プラズマが生成される。この際、前記放電室１の上蓋１Ｕの上方に配置された磁石１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，………………からの磁界が前記高周波プラズマを上方から下方へ押し込むように働くので、該高周波プラズマは高密度化する。
【００２５】
ここで、前記プラズマ電極４にはプラズマ電源９から正の電圧が印加され、前記加速電極５には加速電源１０から負の電圧が印加され、接地電極６はアース電位にあるので、前記高密度化された高周波プラズマから、所望のエネルギーのイオンが各電極の孔を通過して取り出される。
【００２６】
さて、前記イオンが取り出される過程において、高周波コイル２に高周波電流を流すと該コイルから磁束が発生されるが、前記高周波プラズマの高密度化のために配置されている磁石１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，………………は高電気抵抗率の部材（例えば、セラミックス）から成るケース１２に覆われているので、前記各磁石に逆方向の磁束を発生させようとする渦電流が誘起されることはなく、渦電流に基づく加熱で減磁することはない。
【００２７】
尚、高周波プラズマの高密度化のために配置されている磁石１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，………………として、高電気抵抗率の磁石（例えば、フェライト磁石）を使用すれば、前記ケース１２は不要となる。
【００２８】
図３は本発明のイオン源の他の例を示している。尚、図中、前記図２にて使用した番号と同一番号の付されたものは同一構成要素である。
【００２９】
図３に示された装置と、図２で示された装置の構成上の差異を、以下に説明する。
【００３０】
図３で示された装置では、放電室１の上蓋１Ｕと磁石１３Ａ，１３Ｂ，……………を収容したケース１２との間に、高電気抵抗率の部材（例えば、セラミックス）から成り、放電室１内に形成される高周波プラズマからの輻射熱が前記ケース１２に及ぶのを遮蔽する熱遮蔽部材１４を配置した。
【００３１】
この様な熱遮蔽部材１４を配置することにより、放電室１内に形成される高周波プラズマかららの輻射熱が前記ケース１２内の磁石１３Ａ，１３Ｂ，……………に及ぶことが遮蔽され、該各磁石１３Ａ，１３Ｂ，……………の加熱に基づく減磁が防止される。
【００３２】
尚、本発明は、上記図２及び図３に示された構成のイオン源に限定されない。例えば、前記イオン源では正のイオンを取り出すものを示したが、本発明は負のイオンを取り出すイオン源にも応用可能である。
【００３３】
又、上記例では、磁石１３Ａ，１３Ｂ，…………を収容した高電気抵抗のケース１２を放電室１の上蓋側だけに設けた。それは、この様な高電気抵抗性の磁界発生手段を高周波コイル２が巻かれた放電室１の側壁側に設けると、前記高周波コイル２の磁界により前記磁界発生手段の磁界が干渉され、高密度化の妨げになるからである。このことから、前記高電気抵抗性の磁界発生手段は、高周波コイルの巻かれていない高周波プラズマ発生室壁ならどこに設けても良いのである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のイオン源の１概略例を示している。
【図２】本発明のイオン源の１概略例を示してい示している。
【図３】本発明のイオン源の他の１概略例を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１…放電室
１Ｕ…上蓋
２…高周波コイル
３…放電ガス導入管
４…プラズマ電極
５…加速電極
６…接地電極
７，８…絶縁体
９…プラズマ電源
１０…加速電源
１１…高周波電源
１２…ケース
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，……………磁石
１４…熱遮蔽部材
【図１】
2007165107.tif 000003
【図２】
2007165107.tif 000004
【図３】
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