(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のプラズマチャンバの外周部に筒状の基体枠を配置構成すると共に、該筒状の基体枠の外周面に該基体枠の中心軸と平行な方向に固着配置された複数の棒状永久磁石と筒状のヨークによる多極永久磁石装置を配設することにより多重極磁場を構成し、
前記多極永久磁石装置の両端側であって前記基体枠の中心軸と平行な方向の両端側にそれぞれ端部枠を設け、
該端部枠の外周側にミラーコイルまたは複数の棒状永久磁石によるミラー磁石を配設することにより一対のミラー磁場を構成し、
該一対のミラー磁場と前記多重極磁場とにより、前記基体枠の内部の前記プラズマチャンバ内に閉じ込め磁場を形成すると共に、該磁場内となるプラズマチャンバ内にイオン生成用のガスとマイクロ波を導入し、
前記プラズマチャンバの中心軸方向に一致する方向の閉じ込め磁場により、前記プラズマチャンバの中心軸に直角に交差する細長い断面形状のプラズマを生成して、イオンビームを前記プラズマチャンバの一端側に設けた引き出し電極により引き出すように構成し、
前記プラズマチャンバ内の閉じ込め磁場は、前記ミラー磁石の中心軸を前記多極永久磁石装置の中心軸と一致させ、かつ該ミラー磁石の発生する一対のミラー磁場の向きが中心軸上で一致するようにし、
前記マイクロ波導入用の導波管との接続のために、前記プラズマチャンバ、前記基体枠及び前記多極永久磁石装置の三重構成体の側面周部に少なくとも１つの接続部を設けて導波管を接続し、該接続部は前記多極永久磁石装置の棒状永久磁石間に位置させると共に、前記プラズマチャンバ及び前記基体枠の中心軸方向に平行な長穴形状として、前記プラズマチャンバの半径方向の接続部からマイクロ波を導入するようにし、
固体状態でイオン源ガス物質を装填した真空容器を、温度制御された液体に浸すことによって前記イオン源ガス物質を間接加熱し、ガス化して供給する供給口を前記プラズマチャンバの中心軸上の一端側に設けることにより、ＥＣＲによるプラズマ生成を行なうことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項２】
請求項１において、前記多極永久磁石装置の前記引き出し電極側の一端側または両端側において、前記端部枠の外周側と前記ミラー磁石の内周側との間に端部側の多極永久磁石装置を配設するようにしたことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項３】
請求項１において、前記端部枠を前記基体枠と一体に設けたことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項４】
請求項１において、前記一対のミラー磁場のうち前記引き出し電極と反対側の前記ミラー磁石と前記多極永久磁石装置は各々最大磁束密度が２キロガウス以上の閉じ込め磁場を生成することを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項５】
請求項２において、前記端部側の多極永久磁石装置により、前記プラズマチャンバ内の閉じ込め磁場を該プラズマチャンバ内の最大磁束密度が２キロガウス以上となるよう構成したことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項６】
請求項１において、２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を導入するようにしたことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項７】
請求項１において、マイクロ波電力が最大１００（Ｗ）であることを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【請求項８】
請求項１において、前記イオン源ガス物質として、固体のデカボランを使用することを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多原子分子の１価イオンの生成とそのイオン注入に適したイオン源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン注入用のイオン源（代表的なものではＰＩＧ型など）では、分子から電子を剥ぎ取るために、比較的高いエネルギーをもつ電子を衝突させる。その電子のエネルギーは分子の結合エネルギーに比べて小さくなく、また、ある程度閉じ込めが効いているので同一の分子に複数回の衝突がおこり、ガスの分子が小さな分子か単原子にまで分解されてしまう確率が高い。それらの分子のイオン化の場合には、引き出されるビーム電流量は多いが必要とする１価の多原子分子イオンの成分はきわめて少ない。
【０００３】
従来のクラスタ生成用イオン源は、ガス化した多原子分子（クラスタ）に、比較的エネルギーの高い電子を照射してイオン化する。しかし、プラズマの閉じ込め機構がないために、粒子間の衝突頻度が少なく、多くの分子は衝突を受けずイオン化されないか、仮にイオン化されてもさらに次の衝突を受けることがない。したがって、元の分子の形をとどめやすく、必要とする分子イオンがイオンの大部分を占めている。しかし、得られるビーム電流量はきわめて微弱（ｎＡオーダー）である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＥＣＲ型イオン源は効率的な電子加熱によりプラズマ中の電子温度が非常に高く、強力な磁場によりプラズマの密度も非常に高い。このため、主に多価イオンの生成に用いられ、分子イオンの生成を主とした例はない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、大電流のイオンを生成できる分子イオンエンハンストイオン源装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、筒状のプラズマチャンバの外周部に筒状の基体枠を配置構成すると共に、該筒状の基体枠の外周面に該基体枠の中心軸と平行な方向に固着配置された複数の棒状永久磁石と筒状のヨークによる多極永久磁石装置を配設することにより多重極磁場を構成し、前記多極永久磁石装置の両端側であって前記基体枠の中心軸と平行な方向の両端側にそれぞれ端部枠を設け、該端部枠の外周側にミラーコイルまたは複数の棒状永久磁石によるミラー磁石を配設することにより一対のミラー磁場を構成し、該一対のミラー磁場と前記多重極磁場とにより、前記基体枠の内部の前記プラズマチャンバ内に閉じ込め磁場を形成すると共に、該磁場内となるプラズマチャンバ内にイオン生成用のガスとマイクロ波を導入し、前記プラズマチャンバの中心軸方向に一致する方向の閉じ込め磁場により、前記プラズマチャンバの中心軸に直角に交差する細長い断面形状のプラズマを生成して、イオンビームを前記プラズマチャンバの一端側に設けた引き出し電極により引き出すように構成し、前記プラズマチャンバ内の閉じ込め磁場は、前記ミラー磁石の中心軸を前記多極永久磁石装置の中心軸と一致させ、かつ該ミラー磁石の発生する一対のミラー磁場の向きが中心軸上で一致するようにし、前記マイクロ波導入用の導波管との接続のために、前記プラズマチャンバ、前記基体枠及び前記多極永久磁石装置の三重構成体の側面周部に少なくとも１つの接続部を設けて導波管を接続し、該接続部は前記多極永久磁石装置の棒状永久磁石間に位置させると共に、前記プラズマチャンバ及び前記基体枠の中心軸方向に平行な長穴形状として、前記プラズマチャンバの半径方向の接続部からマイクロ波を導入するようにし、固体状態でイオン源ガス物質を装填した真空容器を、温度制御された液体に浸すことによって前記イオン源ガス物質を間接加熱し、ガス化して供給する供給口を前記プラズマチャンバの中心軸上の一端側に設けることにより、ＥＣＲによるプラズマ生成を行なうことを特徴とする分子イオンエンハンストイオン源装置が提供される。
【０００８】
前記多極永久磁石装置の前記引き出し電極側の一端側または両端側において、前記端部枠の外周側と前記ミラー磁石の内周側との間に端部側の多極永久磁石装置を配設するようにしても良い。
【０００９】
前記端部枠を前記基体枠と一体に設けても良い。
【００１０】
前記一対のミラー磁場のうち前記引き出し電極と反対側の前記ミラー磁石と前記多極永久磁石装置は各々最大磁束密度が２キロガウス以上の閉じ込め磁場を生成する。
【００１１】
前記端部側の多極永久磁石装置により、前記プラズマチャンバ内の閉じ込め磁場を該プラズマチャンバ内の最大磁束密度が２キロガウス以上となるよう構成することができる。
【００１２】
マイクロ波は、２．４５（ＧＨｚ）であることが好ましい。
【００１４】
マイクロ波電力は最大１００（Ｗ）であることが好ましい。
【００１７】
前記イオン源ガス物質として、固体のデカボランを使用することができる。
【００１８】
【作用】
上記のような構成によれば、多原子分子イオンを効率良く生成することができる。また、イオン注入用としては、Ｓｉ基板にごく浅く必要な原子、例えば低エネルギーのホウ素（Ｂ）を注入したい場合、５（ｋｅＶ）以下で大電流の分子イオン、例えばデカボラン（Ｂ10Ｈ14）イオン等を生成できる。例えば、おおまかに５（ｋｅＶ）のＢ10Ｈ14+ イオン１個は、５００（ｅＶ）のＢ+ イオン１０個に相当する。Ｂ10Ｈ14+ イオンは５（ｋｅＶ）で引き出すのに対し、Ｂ+ イオンは５００（ｅＶ）なので引き出し易く、Ｂ原子１個に対し電荷が１／１０と低いため、反発力が小さいのでウエハーまで輸送するのも楽になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明による分子イオンエンハンストイオン源装置の実施の形態について説明する。図１は、装置全体の構成を示している。本形態においては、イオン源装置１へのイオン生成用のガスの供給は、固体状態でイオン源ガス物質を装填した固体装填用真空槽３１を、恒温槽３２における温度制御された液体に浸すことによってイオン源ガス物質を間接加熱し、ガス化することにより行うようにしている。恒温槽３２においては、ポンプ３３により液体が循環され、循環用の絶縁チューブ３４に設けられたヒータ３５により液体が加熱される。イオン生成用のガスは、イオン源装置１におけるプラズマチャンバ１０の中心軸上の一端側に設けられた供給口からプラズマチャンバ１０内に導入される。固体装填用真空槽３１から供給口に至る配管には、バルブ３７−１、切替バルブ３８、ガス流量調整弁３６が設けられている。
【００２０】
本形態では更に、多原子分子ガス源３０を備えており、バルブ３７−２を介して切替バルブ３８で固体装填用真空槽３１からのガスと切替えできるようにしている。
【００２１】
イオン生成用の多原子分子ガスは、ミラー電磁石１１の方向からプラズマチャンバ１０内に導入される。特に、常温でガス化されていないデカボラン等の場合は、固体状態で固体装填用真空槽３１に装填され、固体装填用真空槽３１は熱水の恒温槽３２に浸されることにより、デカボランが昇華し、プラズマチャンバ１０内に供給される。蒸気圧の比較的大きな固体で１００度以下の温度制御が重要なデカボランなどは、従来のようにヒータを直巻きにした真空槽に装填するよりも、熱容量の大きな水などの液体を媒体とし間接的に加熱することで、温度の安定性が増し、温度制御が簡単になる。
【００２２】
プラズマチャンバ１０内にはまた、その半径方向から、ＲＦ発振器を備えたマイクロ波電源３９からのマイクロ波が導入される。
【００２３】
なお、図１では、恒温槽３２を高電圧部に、ポンプ３３、ヒータ３５等を地上に配置した例を示しているが、装置全体を高圧に浮かしても良いし、接地しても良い。
【００２４】
図２は、本イオン源装置が適用されるイオン注入装置の概略構成を示している。イオン源装置からのイオンは、加速区間４１、引き出しチャンバ４２を経て質量分離器４３に導入され、必要なイオン種が分離される。分離されたイオンは、質量分離スリット４４、ビーム制御可変幅スリット４５を通してイオン注入室４６中のウェハ４７に照射される。なお、図２では、ウェハ４７は、１個のみがイオン注入室４６の中央にあるように見えるが、実際には、複数のウェハ４７が、イオン注入室４６内に回転可能に配置された回転円板４８の周辺部に周方向に間隔をおいて配置されている。加速区間４１からイオン注入室４６に至る構成要素は周知であり、本発明の要部では無いので詳しい説明は省略する。
【００２５】
図３、図４を参照して、本イオン源装置は、筒状のプラズマチャンバ１０の外側に、ミラー磁場を作るために間隔をおいて配置された一対のミラー電磁石１１、１２と、プラズマチャンバ１０の外側であってミラー電磁石１１、１２の間に設けられた多極永久磁石装置２０とを備えている。ミラー電磁石１１、１２はそれぞれ、ソレノイドコイルで実現される。各磁場の強度は必要に応じてそれぞれ独立に設定できるように構成される。なお、ミラー電磁石１１、１２はそれぞれ、必要な設定値を持つ複数の棒状永久磁石により構成されても良い。
【００２６】
プラズマチャンバ１０の側面には、導波路部を持つ接続部２１ａが設けられ、導波管１３が接続されてプラズマチャンバ１０内にその半径方向よりマイクロ波が導入される。導波管とプラズマチャンバとが接続される部分にはＲＦ窓２２ａがはさみ込まれる。ＲＦ窓２２ａはマイクロ波を大気中からプラズマチャンバ１０内に透過させるが、プラズマチャンバ１０の真空は保持する。このプラズマチャンバ１０側面のＲＦ窓２２ａの位置は、磁場構造上、プラズマの照射を受けにくく、従来のイオン注入機用のＥＣＲ型イオン源のようにプラズマチャンバ軸方向から導入する場合に比べて、汚れにくいという利点がある。ＲＦ窓２２ａは汚れると導電性になるので、マイクロ波が遮断され運転が続けられなくなる。
【００２７】
このようなイオン源装置においては、ミラー電磁石１１、１２と多極永久磁石装置２０によりプラズマチャンバ１０内に高磁場を形成すると共に、この磁場に適量のイオン生成用のガスと、２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を導入することにより、ＥＣＲ加熱により電子が加熱され、プラズマが発生し、プラズマチャンバ１０の軸方向にイオンビームを生成することができる。２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波に対し８７５ガウスの磁場があると、電子のＥＣＲ加熱が起こる。
【００２８】
ミラー電磁石１２の端部には、イオン引出し用のケーシング４０−１が設けられ、ケーシング４０−１内には引出電極４０−２とアノード電極４０−３とが設けられている。
【００２９】
上述した磁場のもう１つのはたらきは、プラズマを効果的に閉じ込めることで、その結果イオン化効率が高まり、またＲＦ窓２２ａの汚染を減らすことにもなる。ミラー電磁石１１と多極永久磁石装置２０の方向へ広がろうとするプラズマはビームとしては引き出されず、損失となり、不経済なので、強く閉じ込めておく。具体的にはミラー電磁石１１と多極永久磁石装置２０の発生する磁場の最大値はプラズマチャンバ１０内で、少なくとも８７５ガウス以上であることが必要であり、２キロガウス以上であることが望ましい。一方、ミラー電磁石１２の磁場は弱くして、その方向にプラズマの逃げ道をつくっておく。プラズマ中のイオンはミラー電磁石１２の方向からプラズマチャンバ１０外へ取り出される。ミラー電磁石１２の発生する磁場はプラズマチャンバ１０内で、数１００ガウス程度で良い。
【００３０】
マイクロ波電力は少なめにし、プラズマ中の電子のエネルギーを低く抑える。ＥＣＲ加熱により高エネルギーの電子が一部存在するが、高エネルギーの電子の比率が小さければ希釈されて、平均的には低いエネルギー電子が支配的になる。もし、１つの分子に多数回の電子衝突があっても、電子のエネルギーを低く抑えてあるので、同一の分子から２つ以上の電子がはぎとられる可能性が低く、結果として、分子イオンが単原子イオンに分解される可能性は低い。デカボラン分子をイオン化する場合、磁場が前記の値、プラズマチャンバ１０の容積が５００ｃｃ程度、プラズマチャンバ１０内の真空度が１×１０-4Ｔｏｒｒ以下（高真空側）なら、１００（Ｗ）程度でよい。プラズマは閉じ込め磁場が効いているので、充分維持できる。
【００３１】
多極永久磁石装置２０は、図５、図６に詳しく示されるように、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄとその外側に設けられた円筒状のヨーク２４とを含む。特に、この例では、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄのそれぞれを、台形の断面形状を有する２本の棒状磁石を、幅広の方の底面を外側に向けて組み合わせて構成し、更に４極永久磁石２３ａ〜２３ｄを基体枠２６にリング状に組み合わせている。基体枠２６は、非磁性材料、例えばアルミで作られる。なお、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄの磁極の向きは、プラズマチャンバ１０の中心軸方向に関して対向し合う磁極は同じ極とし、周方向に関して隣り合う磁極は互いに反対の極になるように配置される。
【００３２】
多極永久磁石装置２０は、上記の４極永久磁石２３ａ〜２３ｄに加えて更に、基体枠２６の両端からそれぞれプラズマチャンバ１０の中心軸方向に延びる複数の棒状磁石をリング状に組み合わせて成る２組の多極永久磁石２５−１〜２５−２を有する。多極永久磁石２５−１について言えば、ここでは１６本の棒状磁石を２本１組にして組み合わせて、８つの磁極２５−１ａ〜２５−１ｈを構成している。８つの磁極２５−１ａ〜２５−１ｈのうち、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄに対応する磁極２５−１ａ〜２５−１ｄはそれぞれ、磁極の向きが４極永久磁石２３ａ〜２３ｄの磁極の向きと同じになるように配置される。また、磁極２５−１ａ〜２５−１ｄの間に配置されている磁極２５−１ｆ〜２５−１ｈはそれぞれ、磁極が周方向であってしかも反対向きになるように配置される。同様に、多極永久磁石２５−２においても、８つの磁極が構成されている。多極永久磁石２５−１〜２５−２の外側にはそれぞれ、非磁性材料による円筒状の枠体２７−１、２７−２が設けられる。
【００３３】
なお、２組の多極永久磁石２５−１、２５−２は、ミラー電磁石１１、１２とプラズマチャンバ１０との間に介在しており、ここにヨークがあるとミラー電磁石１１、１２によりプラズマチャンバ１０内に発生される磁場が小さくなるので、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄに組み合わされるようなヨーク２４は設けない。いずれにしても、多極永久磁石装置２０に用いられる永久磁石は、磁化方向が磁極面に垂直で、すべて同じ強さの残留磁気を持つものを使用する。
【００３４】
なお、多極永久磁石２５−１〜２５−２は、不可欠ではなく削除されても良い。この場合、多極永久磁石２５−１〜２５−２を構成するために延長されている基体枠２６の両端部（端部枠）は無くても良い。また、この両端部に対応する部分は、基体枠２６とは別体で構成されても良い。更に、基体枠２６の内側は円筒形状であるが、外側面については、４極永久磁石２３ａ〜２３ｄ及び多極永久磁石２５−１、２５−２を接着し易くするために接着箇所を平坦にしている。このため、基体枠２６の外側は多角形状である。
【００３５】
なお、ヨーク２４の側面には、周方向に間隔をおいて４つの長穴２４ａ〜２４ｄが設けられている。これは、図４で説明した導波管の接続を４箇所の任意の箇所で行えるようにするためである。基体枠２６には長穴２４ａに対応する箇所にのみ長穴２６ａが設けられているが、導波管の接続箇所に応じて長穴２４ｂ〜２４ｄに対応する箇所に長穴２６ａと同様の長穴が設けられる。このため、基体枠２６における長穴２４ａに対応する箇所は勿論、長穴２４ｂ〜２４ｄに対応する箇所も４極永久磁石２３ａ〜２３ｄの設置領域から外されている。そして、基体枠２６において長穴が設けられる箇所は、多角形状の角部に対応する箇所であるが、長穴が設けられる場合には角部は研削される。
【００３６】
勿論、基体枠２６におけるヨーク２４の４つの長穴２４ａ〜２４ｄに対応する箇所にあらかじめ長穴を設けておいても良い。この場合には、プラズマチャンバ１０にも、基体枠２６の長穴に対応する箇所に長穴が設けられるが、プラズマチャンバ１０内の真空度を維持するために導波管１３が接続されない長穴は蓋板のようなもので塞ぐ必要がある。
【００３７】
図３に戻って、プラズマチャンバ１０の左端には、ガスの導入管２９が接続されている。プラズマチャンバ１０の右端は開放されてイオンビームの引き出し口とされ、プラズマチャンバ１０の開口にはイオンビームを照射部に導くためのガイド管（図示せず）が接続される。
【００３８】
本発明によるイオン源装置は、壊れやすいデカボラン（Ｂ10Ｈ14）分子が壊れずにイオン化され、しかも大電流ビームを引き出すことができる。
【００３９】
イオン源ガスは、ガス状態で供給される。常温で固体の物質は、イオン源外部の固体装填用真空槽３１に詰め、固体装填用真空槽３１を恒温槽３２中で加熱することにより、目的の固体を加熱、ガス化しイオン源内に供給する。
【００４０】
プラズマチャンバ１０の外側に、ミラー磁場を作るために間隔をおいて配置された一対のミラー電磁石１１、１２と、プラズマチャンバ１０の外側であってミラー電磁石１１、１２の間に設けられた多極永久磁石装置２０とを備えている。ミラー電磁石１１と多極永久磁石装置２０の磁場は強い磁場構造に構成し、ミラー電磁石１２の磁場は弱い磁場構造に構成したので、プラズマはプラズマチャンバ中心からミラー電磁石１２の方向に誘導され、その他の方向には磁場が強いので効率的に閉じ込めることができる。具体的には、閉じ込めを強くするために、ミラー電磁石１１と多極永久磁石装置２０の磁場の最大値はプラズマチャンバ１０内で、できれば２キロガウス程度以上であることが望ましい。ミラー電磁石１２は数１００ガウス程度あることが望ましい。
【００４１】
ビームはミラー電磁石１２の芯の部分にあるアノードのスリットよりプラズマチャンバ１０外へ引き出される。アノードは薄い円盤状で、円面内に貫通孔をもつ。プラズマチャンバ外にアノードと向き合って引き出し電極があり、ほぼアノードと同形の貫通孔をもつ。アノードが引き出し電圧に対しプラスになるような電圧がかかると、プラズマチャンバから漏れ出たイオンが２つの貫通孔を通って引き出される。
【００４２】
上記の説明はデカボランの場合であるが、他の多原子分子にも適用できることは明白である。
【００４３】
以上のようなイオン源装置によれば、一対のミラー電磁石１１、１２との組合せによりプラズマチャンバ１０内に閉じ込め磁場が形成される。
【００４４】
この閉じ込め磁場においては、従来のマイクロ波型イオン源装置に比べれば、プラズマチャンバ１０内で発生しているプラズマの電子がプラズマチャンバ１０の半径方向へ散逸することが抑制され、電子の閉じ込め時間が延長されてＥＣＲ加熱作用により電子の加熱が促進されることにより、プラズマを生成し易くなる。特にプラズマチャンバ１０内の真空度が高い場合でも、プラズマを持続させることができる。そして、このようなイオンがプラズマチャンバ１０の半径方向へ漏れることが効率良く抑制されてプラズマチャンバ１０の内壁やＲＦ窓への付着が抑制される。これは、ＲＦ窓２２ａへイオンが付着することにより導電性を持ってマイクロ波の透過効率が低下することを抑制できることを意味する。
【００４５】
このように、イオンの閉じ込め効率が良くなると、プラズマチャンバ１０内に導入するガスの量を減らすことができ、プラズマチャンバ１０内の汚染の度合いを少なくすることができる。また、導入ガスが腐食性のガスであってもそのイオンがプラズマチャンバ１０の内壁に付着して内壁が腐食されることを抑制できる。これは、イオン源装置としての寿命が長くなることを意味する。
【００４６】
加えて、マイクロ波が導入される領域の多極永久磁石を４極永久磁石２３ａ〜２３ｄとすることにより、一対のミラー電磁石１１、１２とによる磁場との相互作用によってプラズマチャンバ１０の中心軸に直角に交差する細長い断面形状のイオンビームを生成することができる。このイオンビームの断面形状は、マイクロ波が導入される領域における多極永久磁石の極数に応じて変化することが知られている。因みに、６極の場合、断面形状は略三角形であり、８極の場合は、略正方形である。なお、プラズマチャンバ１０内に構成される多極の最大磁場強度は、２キロガウス以上の磁場であることが好ましい。
【００４７】
図７を参照して、一対のミラー電磁石１１、１２とヨーク２４の関係について説明する。ミラー電磁石１１、１２と組み合わせる多極永久磁石は、ヨーク２４の内側になければプラズマチャンバ１０内に磁場をつくれないので、棒状磁石を用いて４極永久磁石２３ａ〜２３ｄを構成することでヨーク２４とプラズマチャンバ１０との間の薄い空間を利用して収容することができるようにしている。図７（ｂ）は、４極永久磁石を用いたものの磁場例の図を示している。
【００４８】
次に、図８を参照して、４極永久磁石の磁場によるイオン閉じ込め作用の原理について説明する。図８においては、４極永久磁石間の磁力線を１本ずつ象徴的に示している。また、破線は磁場の絶対値｜Ｂ｜の等磁場強度域を示しており、中心に近くなるほど磁場の強度は円に近くなって等方的になるが、磁極に近付くにつれていびつになり等方的でなくなる。このような磁場内に存在する荷電粒子は、磁力線を中心に螺旋を描くように運動しながら磁極側へ移動しようとする。言い換えれば、荷電粒子はその回転中心が磁場強度の強くなる方へ移動しようとする。このような荷電粒子はまた、磁極に近付いて磁場強度が大きくなるにつれて反対方向へ動くようなはね返り作用を受ける。このはね返りの度合いは、初期の運動方向により決まり、磁場の強度比（図７（ｂ）を引用して言えば、曲線の谷間の最低値とピーク値との比）が大きいほどはね返りやすい。このような原理で、イオンの滞留時間が長くなるイオン閉じ込め作用が生ずる。一方、ＲＦ窓２２ａは、磁力線と平行になるような位置にあり、イオンは磁力線に直角な方向へは移動しにくいので、これがＲＦ窓２２ａへのイオンの付着が生じにくい一因ともなっている。
【００４９】
ところで、マイクロ波の周波数を２．４５（ＧＨｚ）とするのは、この周波数の発生装置が家庭用の電気製品、例えば電子レンジにおいて使用され、最も安価で提供されているからであり、この点を考慮しなくても良いのであれば、別の周波数でも良い。
【００５０】
以上、本発明を４極永久磁石の場合について説明したが、磁極数は４極に限らないことは言うまでも無い。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【００５２】
効率的な閉じ込め磁場中で電子エネルギーの小さいプラズマを発生させるため、比較的大電流のデカボランイオンを選択的に生成できる。
【００５３】
マイクロ波はプラズマチャンバの半径方向から導入されるので、ＲＦ窓の汚れる速度が低下し、イオン源の保守周期が長くなる。
【００５４】
デカボランを装填する真空槽は恒温槽内の液体を介して熱せられ、ヒータで直に熱する場合よりも、安定した温度制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分子イオンエンハンストイオン源装置の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明が適用されるイオン注入装置の構成を示した図である。
【図３】本発明による分子イオンエンハンストイオン源装置のうちのイオン源装置を示す縦断面図である。
【図４】図３の線Ａ−Ａ´による断面図である。
【図５】図３に示された多極永久磁石装置を示した図で、図（ａ）は一部断面側面図、図（ｂ）は図（ａ）の線Ｂ−Ｂ´による断面図、図（ｃ）は図（ａ）の線Ｃ−Ｃ´による断面図である。
【図６】図５に示されたヨークと基体枠及び枠の側面図及び断面図である。
【図７】図３に示されたミラー電磁石とヨークについて説明するための図であり、図（ａ）は縦断面図、図（ｂ）は４極永久磁石を用いた場合の磁場例を示した図である。
【図８】図４に示された４極永久磁石の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１    イオン源装置
１０    プラズマチャンバ
１１、１２    ミラー電磁石
１３    導波管
２０    多極永久磁石装置
２１ａ    接続部
２２ａ    ＲＦ窓
２３ａ〜２３ｄ    ４極永久磁石
２４    ヨーク
２５−１、２５−２    多極永久磁石
２６    基体枠
２７−１、２７−２    枠体
２９    ガスの導入管
４１    加速区間
４２    引き出しチャンバ
４３    質量分離器
４４    質量分離スリット
４５    ビーム制御可変幅スリット
４６    イオン注入室
４７    ウェハ
４８    回転円板
【図１】
0004303337.tif 000002
【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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