JPH01219161A - イオン源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、試料基板上に各種材料の薄膜を形成し、また
は薄膜表面のエツチングまたは表面改質をするためのイ
オンを引き出す装置に関するものであり、特に高密度プ
ラズマによるスパッタリングを利用して各種イオンを高
電流密度、高効率で連続して長時間安定に引き出すため
の新規なイオン源に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、プラズマ中で生じたイオンをグリッド等の引
出し機構を用いて引き出すいわゆるイオン源は、各種材
料および薄膜のエツチングまたは加工に各方面で広く用
いられている。中でも第２２図に示す様な熱電子放出用
フィラメントを備えたカウフマン型イオン源がもっとも
一般的に用いられている。カウフマン型イオン源は真空
槽４の内部に熱電子放出用のフィラメント１５を有し、
このフィラメント１５を陰極として電磁石８によって発
生した磁界中で放電を起こさせることによりプラズマを
発生させ、このプラズマ中のイオンを数枚の引出しグリ
ッドからなるイオン引出し機構１４を用いてイオンビー
ム１として引出すものである。

従来のカウフマン型イオン源に代表されるイオン源はプ
ラズマ生成用の熱電子をフィラメントを用いて取り出し
ているため、そのフィラメント材料がスパッタされ不純
物として引出されたイオンに含まれてしまう。さらにプ
ラズマ生成用ガスとして酸素等の反応性ガスを用いた場
合には、反応性ガスがフィラメントと反応し、長時間連
続したイオン引出しができないという大きな欠点があっ
た。しかも引出されるイオンはＡｒ等のガスを原料とし
たものに限られていた。金属イオン源として、アンテナ
型マイクロ波金属イオン源があるが、スパッタによるア
ンテナの消耗により長時間連続してイオン引出しができ
ず、しかも大面積にわたるイオン引出しができない。

また従来のイオン源においては、プラズマ中のガスや粒
子のイオン化が十分でなく、しかもプラズマに投入され
た電力の殆どが熱エネルギーとして消費されてしまい、
投入電力にしめるプラズマ形成（電離）に用いられる電
力の割合が低いという欠点があった。

スパッタを利用したイオン源としては電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ）を利用したマイクロ波放電によるスパ
ッタ型イオン源（特開昭６２−２２４６８６号）が提案
されており、高効率のイオン源として種々の特徴を持っ
ている。

スパッタを利用して、大電流イオン源を実現するにはプ
ラズマ密度を高密度に高効率に保つ必要がある。そのた
めには、ターゲットから放出される二次電子（γ電子）
を効率的に閉じ込めることが重要であるが、上記の技術
では、この二次電子の閉じ込めが不十分で、高エネルギ
ー電子のエネルギーを有効にプラズマに伝えることがで
きず、大電流スパッタ型イオン源技術として十分とは言
い難い。

［発明が解決しようとする課題］ イオン源として望まれる条件をまとめると、（１）大収
量（大イオン電流）であること、（２）不純物が少ない
こと、 （３）　イオンのエネルギーが広い範囲にわたって制御
できること、 （４）不活性ガスのみでなく金属イオン等の各種イオン
も取り出せること、 が上げられる。

しかしこのような条件を満足するイオン源はこれまで実
現されていない。

本発明は従来の欠点を改碧し、上記各条件を満たし得る
イオン源を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明イオン源はガスを
導入してプラズマを発生させるプラズマ生成室と、プラ
ズマ生成室に結合され、プラズマの輪方向にマイクロ波
を導入するためのマイクロ波導入窓と、プラズマ生成室
の端部に設けられたイオン引出し機構と、プラズマ生成
室内部の両端部に設けられたそれぞれスパッタリング材
料からなる第１および第２のターゲットと、第１および
第２のターゲットにそれぞれプラズマ生成室に対して負
の電圧を印加する少なくとも１個の電源と、プラズマ生
成室の内部に磁場を形成し、かつ第１および第２のター
ゲットの一方からでて他方に入る磁束を生成する磁界形
成手段とを具えたことを特徴とする。

［作　用〕 本発明は、高い活性度の高密度プラズマを発生させ、そ
のプラズマを用いたスパッタを行い、生成イオンの反応
性や得られる膜の導電性がそのイオン引出しの障害とな
らず、低エネルギーイオンを高速度、高効率に連続して
引き出せるものである。すなわち本発明は、磁場中で電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によりプラズマを生成
および加熱し、その高密度プラズマを利用したスパッタ
を行い、数ｅＶから数ｋｅＶの低エネルギーイオンの引
出しと、高活性なプラズマの生成を両立させる。マイク
ロ波がプラズマ軸方向から導入されるので、マイクロ波
の導入効率が高い。

しかも電子をプラズマ中に反射するターゲット配置をと
るため、高速スパッタひいては高電流密度イオン引出し
が実現できる。

また、周囲にヨークを設けた真空導波管を用いた場合に
は、真空導波管方向へのプラズマの生成と加速を制御し
、真空導波管の使用を可能とし、その結果、マイクロ波
導入窓への導電性材料膜の付着によるマイクロ波の反射
が無視でき、金属イオンを連続して長時間安定に形成す
ることも可能である。

【実施例］ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるイオン源の実施例の断面図である
。プラズマ生成室１１はプラズマ生成部１１Ｐおよびタ
ーゲット保持部Ｉｔｓからなっている。プラズマ生成室
１１にはプラズマを生成するためのガスが導入口ｌｌ＾
から導入されるようになっている。またプラズマ生成室
１１には一端部にマイクロ波導入窓６が結合されている
。マイクロ波導入窓６は、さらにマイクロ波導波管７に
接続され、さらに図示しない整合器、マイクロ波電力計
、アイソレータ等のマイクロ波導入機構に接続されたマ
イクロ波源から、プラズマ生成室１１にマイクロ波が生
成されるプラズマの軸方向に供給される。本実施例では
、プラズマ生成室１１内に設置されたターゲットから直
接見えない部分に配置されたマイクロ波導入窓６には石
英ガラス板を用いている。マイクロ波源としては、たと
えば２，４５６１１□のマグネトロンを用いている。

プラズマ生成室１１の一端部にはイオン引出し用グリッ
ドが設けられている。本実施例ではグリッドは２枚の多
孔グリッド１４＾および１４１１からなり、各グリッド
はターゲット保持部１１Ｓの底部に取付けられ、グリッ
ド１４＾、１４Ｂにはそれぞれ電源１４Ｇ、１４０から
プラズマ生成室１１に対して負の電圧が印加される。こ
れらグリッド１４＾、１４Ｂおよび電源１４Ｃ，１４０
でイオン引出し機構１４を構成する。プラズマ生成室１
１の内部の頂部にはリング状のターゲット１６が、グリ
ッドの近傍には円筒状のターゲット１３が設けられてい
る。

ターゲット１３および１６のプラズマ生成室への取付は
方法を第２八図および第２Ｂ図に示す０図示するように
、ターゲット１３は水冷可能な金属製支持体１３［１に
取外し可能に固定され、支持体１３Ｂはねじ１１３Ｃに
よってプラズマ生成室１１の側部の壁１１［１に固定さ
れる。支持体１３［１と壁１１１１とは絶縁体１３０に
よって絶縁されている。同様にターゲット１６は水冷可
能な金属製支持体１６Ｂに取外し可能に固定され、支持
体１６［１は絶縁体１６０を介してねじ蓋１６Ｇによっ
て壁１１Ｃに固定される。支持体１３Ｂおよび１６Ｂの
孟れぞれの突出端部１３Ｅおよび１６Ｅは電極を兼ね、
直流電源１３＾および１６＾からターゲット１３および
１６にプラズマ生成に対して負の電圧を印加することが
できる。プラズマ生成室１１には正の電位を印加するの
が好ましい、プラズマ生成室側のグリッド１４＾にはプ
ラズマ生成室１１に対して−数十から一２００ｖの電圧
を印加しておくと、グリッドに加速されたイオンがグリ
ッド上に堆積した膜を取除く効果がある。

プラズマ生成室１１の外周には、少なくとも１個の電磁
石８を設け、これによってプラズマ生成室内で磁界を発
生する。その際、マイクロ波による電子サイクロトロン
共＠　（ＥＣＲ）の条件がプラズマ生成部１１Ｐの内部
で成立するように各構成条件を決定する０例えば周波数
２．４５０１１□のマイクロ波に対しては、ＥＣＲの条
件は磁束密度８７５Ｇであるため、電磁石８は例えば最
大２０００Ｇまでの磁束密度が得られるように橘成し、
その磁束密度８７５Ｇがプラズマ生成部１１Ｐの内部の
どこかで実現されている。プラズマ生成部１１Ｐの内部
でＥＣＲによって効率よく電子にエネルギーが与えられ
るだけでなく、この磁場は生成したイオンや電子を磁界
に垂直方向に散逸するのを防ぎ、その結果、低ガス圧中
で高密度プラズマが生成される。

プラズマ生成部１１Ｐは、マイクロ波空洞共振器の条件
として、−例として、円形空洞共振モードＴＥ１１３を
採用し、内のりで直径２０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒形
状を用いてマイクロ波の電界強度を高め、マイクロ波放
電の効率を高めるようにするのが望ましい。

円筒状ターゲット１３とリング状ターゲット１６は、円
筒状ターゲット１３とリング状ターゲット１６の面に電
磁石８による磁束５が流入するように、しかもその磁束
がターゲットのうち一方のターゲットから出て他方のタ
ーゲットに入るように設置しである。

プラズマ生成室は水冷可能とするのが望ましい。ターゲ
ット１３および１６の側面をプラズマから保護するため
に、プラズマ生成室の内面にはシールドＩＩＤおよびＩ
ＩＥを設けることが好ましい。

プラズマ生成室１１内を高真空に排気した後、ガス導入
口１１八からガスを導入してマイクロ波を導入し、ＥＣ
Ｒ条件で放電を生ぜしめ、高密度プラズマを発生させる
。プラズマ中のイオンをイオンビームとして引各出すこ
とができる。ターゲット間の磁束はターゲット間面から
生成された二次電子（γ電子）が磁界゛に垂直方向に散
逸するのを防ぎ、さらにプラズマを閉じ込める効果をも
ち、その結果低ガス圧中で高密度プラズマが生成される
。

第３図に、第１図に示した本発明の実施例における磁束
方向の磁場強度分布の例を示した。

ここで本発明のイオン源における高密度プラズマ生成の
原理を第４図により詳細に説明する。

プラズマ生成室の上端内面には水冷されたリング状のタ
ーゲット１６を配置している。

プラズマ生成室の内部側面にはプラズマを囲むように水
冷された円筒状のターゲット１３を設置している。

円筒状ターゲット１３とリング状ターゲット１６は、円
筒状ターゲット１３とリング状ターゲット１６の面に、
プラズマ生成室の外周に設置された電磁石による磁束が
流入するようにし、しかもその磁束がターゲットのうち
片方のターゲットから出てもう片方のターゲットに入る
ように設置しである。

以上のようにして生成された高密度プラズマに面した円
筒状ターゲットに負の電位を印加することにより、高密
度プラズマ中のイオンをその円筒状ターゲット１３とリ
ング状ターゲット１６に効率よく引き込み、スパッタを
おこさせる。円筒状ターゲット１３とリング状ターゲッ
ト１６に引き込まれたイオンがターゲット表面に衝突す
ると、ターゲット表面から二次電子（γ電子）１Ｂが放
出される。

このγ電子１８はそれぞれのターゲットが作る電界で加
速され、それらターゲット表面に走る磁束５に拘束され
、スパイラル運動しながら相手のターゲットに高速で穆
勤する。相手のターゲットに達した。γ電子１８はまた
そのターゲットが作る電界で反射され、その結果γ電子
１８は両ターゲット間にスパイラル運動しつつ閉じ込め
られることになる。このγ電子の往復運動はそのエネル
ギーが磁束の束縛エネルギーより小さくなるまで閉じ込
められ、その間中性粒子との衝突やプラズマとの相互作
用により電離を加速する。

さらに、円筒状ターゲット１３やリング状ターゲット１
６からスパッタされた、殆どが中性の粒子の一部分は、
電子温度の高い高密度プラズマ中でイオン化される。そ
の結果、ターゲット材料のイオンが形成される。プラズ
マが活性であるため、１０−’Ｔｏｒｒ台のより低いガ
ス圧でも放電が安定に形成できる。

プラズマ生成室内のイオンはイオン引出し機構１４で選
択的にプラズマ生成室外に引き出され、数十から数ｋｅ
Ｖの低エネルギーイオンが得られる。

本発明のスパッタ型イオン源では、前述のようにプラズ
マのイオン化率が高いため、ターゲットから放出された
中性のスパッタ粒子がプラズマ中でイオン化される割合
が高い、このイオン化されたターゲット構成粒子がまた
ターゲットの電位で加速されて、またターゲットをスパ
ッタするいわゆるセルフスパッタの割合も極めて大きく
なる。

即ち、プラズマ生成用ガス（例えば＾ｒ）がごく希薄な
、あるいはガスを用いない場合でも上述のセルフスパッ
タを持続し、ひいては高純度のイオン引出しも実現でき
るという特徴ももっている。

第５図は第１図に示したイオン源を利用した薄膜形成装
置の一例の断面図である。イオン引出し用グリッドを挟
んで試料室９がプラズマ生成室１１と結合されている。

試料室９とプラズマ生成室１１とは絶縁するのがよい、
試料室９にはガス導入口９［１からガスを導入すること
ができ、排気系９Ａによって高真空に排気することがで
きる。試料室９内には基板２を保持するための基板ホル
ダ２＾が設けられ、基板ホルダ２＾とイオン引出しグリ
ッド１４＾。

１４Ｂとの間に図示しない開閉可能なシャッタが設けら
れている。基板ホルダ２＾にはヒータを内蔵して基板を
加熱できるようにするのが好ましく、また基板２に直流
あるいは交流の電圧を印加して膜形成中の基板へのバイ
アス電圧の印加、基板のスパッタクリーニングが可能な
ように構成するのが望ましい。

引出したイオンのエネルギーは主にプラズマ生成室１１
とイオン引出しグリッド１４＾、１４Ｂに印加する電圧
の相対差である加速電圧により制御することができる。

なお、本図および以後の実施例においては、グリッド１
４Ａ、１４Ｂに負電圧を印加する電源１４ｃおよび１４
０の図示を省略しである・次に、第５図に示した装置を
用いて八にと窒素イオンを引出し、＾ｊＱＮ＠を形成し
た結果について説明する。

第６図にターゲットでの放電特性の一例を示す、ここで
リング状ターゲット１６に印加する電圧は一５００ｖに
固定し、マイクロ波電力は３００Ｗおよび８０Ｗに、ガ
ス圧は３ｍＴｏｒｒに固定している。リング状ターゲッ
ト１６と円筒状ターゲット１３に印加する電圧は第６図
の例における様にそれぞれ異なっている場合でも十分高
密度のプラズマ生成が実現できる。またその電圧が同じ
場合、即ち両ターゲットを電気的に接続した場合でも同
様の高効率プラズマ生成ができる。試料室９の真空度を
５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒまで排気した後、窒素（Ｎ、
）ガスを毎分１ｃｃのフロー速度で導入しプラズマ生成
室内のガス圧を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとしてマイク
ロ波電力１００〜５００Ｗ。

円筒状の＾１ターゲット１３に没入する電力を３００〜
６０Ｈとして膜を形成した。第７図にこの時のイオン引
出し特性の一例を示す、このとき試料台は加熱しないで
常温で膜形成を行った。この結果、０．３〜５ｎｍ／ｓ
ｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効率よく　＾ｊ
２Ｎ膜を堆積できた。

本発明のイオン源は、＾１と窒素イオンの引出しによる
膜形成のみならず、はとんどすべてのイオンの引出しと
膜形成に用いることができ、また、導入するガスとして
窒素に限らずほとんどのガスや反応性ガスを用いること
ができ、それにより反応スパッタも用いた化合物膜の形
成も実現出来る。またターゲットに各種化合物や金属の
ターゲットを用いることによってほとんどの材料のイオ
ンを引き出すことができる。

衷簾璽ｌ 第８図は本発明のイオン源の他の実施例の断面図であり
、第９図は第８図に示したイオン源を用いた薄膜形成装
置の断面図である。

本実施例においては、マイクロ波導入窓６は真空導波管
ｌＯを介してプラズマ生成室１１に結合される、リング
状ター゛ゲット１６の中央部からプラズマ生成室１１に
接続された真空導波管１０の周囲には、その真空導波管
内の磁束を吸収し、かつプラズマ生成室と真空導波管と
の接続部分で磁界強度を急峻に変化させる様にヨーク１
９を設置している。

第１０図に、第９図に示した実施例における磁束方向の
磁場強度分布の例を示した。

第１１図について本実施例におけるプラズマ増殖機構を
説明する。

生成された高密度プラズマに面した円筒状ターゲットに
負の電位を印加することにより、高密度プラズマ中のイ
オンをその円筒状ターゲット１３とリング状ターゲット
１６に効率よく引き込みスパッタをおこさせる０円筒状
ターゲット１３とリング状ターゲット１６に引き込まれ
たイオンがターゲット表面に衝突すると、ターゲット表
面から二次電子（γ電子）１８が放出される。このγ電
子１８はそれぞれのターゲットが作る電界で加速され、
それらターゲット表面に走る磁束５に拘束されスパイラ
ル運動しながら相手のターゲットに高速で移動する。相
手のターゲットに達したγ電子１８はまたそのターゲッ
トが作る電界で反射され、結果としてγ電子１８は両タ
ーゲット間にスパイラル運動しつつ閉じ込められること
になる。このγ電子の往復運動はそのエネルギーが磁束
の束縛エネルギーより小さくなるまで閉じ込められ、そ
の間中性粒子との衝突やプラズマとの相互作用により？
Ｉ！離を加速する。

さらに、円筒状ターゲット１３やリング状ターゲット１
６からスパッタされた、殆どが中性の粒子の一部分は、
電子温度の高い高密度プラズマ中でイオン化される。そ
の結果、ターゲット材料のイオン゛が形成される。プラ
ズマが活性であるため、１０−’Ｔｏｒｒ台のより低い
ガス圧でも放電が安定に形成できる。

°プラズマ生成室内のイオンはイオン引出し機構１４で
選択的にプラズマ生成室外に引き出され数十から数ｋｅ
Ｖの砥エネルギーイオンが得られる。

金属イオンを引き出す場合、マイクロ波導入窓が曇ると
、長時間にわたってプラズマ生成ができない、それに対
して、マイクロ波導入窓を単にプラズマ生成室から離し
て真空導波管を使用しただけでは、第１２図に示した様
に、その真空導波管の中でもマイクロ波の共鳴磁界が実
現してしまうため、その真空導波管内でプラズマが生成
され、不均一な濃いプラズマ柱２１が生成されてしまう
、また、マイクロ波の導入方向にも発散磁界が形成され
るため、そのマイクロ波導入方向へもプラズマが加速さ
れてしまい、有効なマイクロ波の供給はできない。

第１３図は本発明の他の実施例の断面図である。

マイクロ波導入窓６が導電性材料膜の付着により曇らな
いように真空導波管ｌＯを接続し、その真空導波管の周
囲をヨーク１９で囲んである。この、ような構成によっ
て真空導波管内の磁束を吸収し、かつ真空導波管とプラ
ズマ生成室との境界で磁界強度を急峻に変化させること
により、真空導波管内でのプラズマ生成とマイクロ波導
入方向へのプラズマの加速を制御している。第１３図に
はプラズマ生成状態をも示した。

ヨークを用いた場合、必要な磁界強度を得るに必要な電
磁石に流す電流が少なくてよいという利点もある０本実
施例ではヨークがない場合１８＾必要な電流が、ヨーク
設置の場合には８．５八で十分であった。

プラズマ生成室ｌｌ中に設置された円筒状ターゲット１
３やリング状ターゲット１６からスパッタされた粒子の
うち、イオン化されない中性の粒子は磁界や電界の影響
を受けず、そのターゲットからほぼ直進して飛来する。

このため、マイクロ波導入窓６をターゲットから直接見
えない位着に設置することにより、アイクロ波導入窓６
のスパッタ粒子による分りも防止することができる。こ
のようにして、引出しイオンの種類や生成膜の導電性に
よらず、またその膜厚にもよらず、さらにマイクロ波尋
人窓が曇ることなく、はとんどのイオンを連続して長時
間安定に引き出すことを可能としている。

第１３図に示したイオン源を第８図に示したと同様の試
料室に結合して薄膜形成装置とした。

本装置を用いてへ℃イオンを引出し、＾ｆＬｆｌｕ　膜
形成した結果について説明する。

第１４図にターゲットでの放電特性の一例を示す、ここ
でリング状ターゲット１６に印加する電圧は一５００ｖ
に固定し、マイクロ波電力は３００ｗおよび８０ｗに、
ガス圧は０．３Ｔｏｒｒに固定している。リング状ター
ゲット１６と円筒状ターゲット１３に印加する電圧は第
１４図の例における様にそれぞれ異なっている場合でも
十分高密度のプラズマ生成が実現できる。またその電圧
が同じ場合、即ち両ターゲットを電気的に接続した場合
でも同様の高効率プラズマ生成ができる。試料室９の真
空度を５×１０−’Ｔｏｒｒまで排気した後、計ガスを
毎分１ｃｃのフロー速度で導入し、プラズマ生球室内の
ガス圧を２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとしてマイクロ波電
力１００〜５００Ｗ。

円筒状のＡｆｔターゲット１３に投入する電力を３００
〜６００Ｗとして膜を形成した。第１５図にこの時のイ
オン引出し特性の一例を示す、このとき試料台は加熱し
ないで常温で膜形成をおこなった。この結果、１〜１０
ｒｖ／ａｉｎの堆積速度で長時間連続して安定に効率よ
く　八ぶ膜を堆積できた。

実施例３および４ 第１６図および第１７図に本発明の他の実施例の断面図
を示す。

第１６図は第１図の実施例における電磁石８を２個の永
久６１１石１６および１７で置き換えたイオン源を、第
１７図は第８図の実施例における？１！磁石８を同じく
２個の永久磁石１６および１７で置き換えたイオン源で
ある。これらの実施例も、第１図および第８図の実施例
と同様に動作する。永久磁石１６゜１７にさらにヨーク
を組合せて用いることも可能である。

来に４１４５二旦 第１８図ないし第２１図にそれぞれ本発明のさらに他の
実施例を示す。

第１８図および第１９図は、それぞれ第１図および第８
図の実施例におけるターゲットに印加する電圧を高周波
電力としたものである。すなわち第１８図、第１９図°
に示した様に「ｆ発振器２２からの「ｆ電力を整合回路
２３を通してターゲットに投入しても同様な効果が得ら
れる。しかもこの場合・ターゲットに導電性がない場合
でも安定なイオン引出しができる。

第２０図および第２１図は、それぞれ第５図および第９
図に示した薄膜形成装置に補助磁石２０を設けた例であ
る。補助磁石２０を設けることにより電磁石８による磁
界分布を変化させ、ターゲットの侵食分布を制御するこ
とができる。補助磁石２０は第１６図〜第１９図に示し
た各実施例と組合せて用いることもできる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明は、電子サイクロトロン共鳴
により生成されたマイクロ波プラズマを利用したスパッ
タを用いて、低いガス圧中で高効率のイオン引出しを実
現するものであり、イオンの種類や、それによって得ら
れた膜の導電性や１漠厚によらず、連続して長時間安定
なイオン引出しを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスパッタ型イオン源の実施例の断面図
、 第２八図および第２Ｂ図はターゲットの取付けを示す詳
細断面図、 第３図は第１図に示したイオン源の実施例における磁束
方向の磁場強庫分布図、 第４図はターゲット間での高密度プラズマ生成機構を説
明する図、 第５図は本発明のイオン源を用いたｆｉｌｌ膜形成装置
の断面図、 第６図は本発明のイオン源の実施例における放電特性の
一例を示す特性図、 第７図は本発明のイオン源の実施例におけるイオン引出
し特性の一例を示す特性図、 第８図は本発明のイオン源の他の実施例の断面図、 第９図は第８図に示したイオン源を用いた薄膜形成装置
の一例の断面図、 第１θ図は第９図に示した本装置における磁束方向の磁
場強度分布図、 第１１図は第１０図に示した装置における高密度プラズ
マ生成機構を説明する図、 第１２図はヨークを用いず真空導波管のみを用いた場合
のプラズマ生成状態図、 第１３図は本発明のイオン源においてヨークを用いた場
合のプラズマ生成状態図、 第１４図は本発明のイオン源の実施例における放電特性
の一例を示す特性図、 第１５図は本発明のイオン源の実施例におけるイオン引
出し特性の一例を示す特性図、 第１６図および第１７図はそれぞれ本発明のイオン源の
他の実施例の断面図、 第１８図ないし第２１図はそれぞれ本発明のイオン源を
用いた薄膜形成装置の断面図、 第２２図は従来のカウフマン型イオン源の断面図である
。 １・・・イオンビーム、 ２・・・基板、 ３・・・プラズマ、 ４・・・真空槽、 ５・・・磁束、 ６・・・マイクロ波導入窓、 ７・・・マイクロ波導入管、 ８・・・磁界発生用電磁石、 ９・・・試料室、 １０−・・真空導波管、 １１・・・プラズマ生成室、 １２−・・プラズマ加速方向、 １３−・・円筒状ターゲット、 １４・・・イオン引出し機構、 １５−・・熱電子放出用フィラメント、ｔ　Ｓ−・・リ
ング状ターゲット、 １７−・・永久磁石、 １８−・・高速二次電子（γ電子）、 １９−・・ヨーク、 ２０−・・補助電磁石、 ２１−、濃いブチズマ柱。 瞭 第３図 ■０°　　（Ｖ） 柵司オ欠ターナフト千Ｐカロｖｔ刀ミ 第６図 第７図 第１０図 １２ブラスマシ述て句 ＼ 第１２図 Ｖａｃ（Ｖ） 円部１大ターケット叩オ０電・已 第１４図 第１５図 第１８図 第１７図 １５！！−電３ｒ敗巴吊フイモ＼〕ト 、／ 第２２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガスを導入してプラズマを発生させるプラズマ生成
   室と、 該プラズマ生成室に結合され、プラズマの軸方向にマイ
   クロ波を導入するためのマイクロ波導入窓と、 前記プラズマ生成室の端部に設けられたイオン引出し機
   構と、 前記プラズマ生成室内部の両端部に設けられたそれぞれ
   スパッタリング材料からなる第１および第２のターゲッ
   トと、 該第１および第２のターゲットにそれぞれ前記プラズマ
   生成室に対して負の電圧を印加する少なくとも１個の電
   源と、 前記プラズマ生成室の内部に磁場を形成し、かつ前記第
   １および第２のターゲットの一方からでて他方に入る磁
   束を生成する磁界形成手段とを具えたことを特徴とする
   イオン源。 ２）前記マイクロ波導入窓が真空導波管を介して前記プ
   ラズマ生成室に結合され、かつ前記真空導波管の周囲に
   、前記磁界形成手段によって発生された磁界を吸収し、
   前記真空導波管内の磁界強度を低下させ、前記真空導波
   管と前記プラズマ生成室との境界で磁界強度を急峻に変
   化させるヨークが設置されていることを特徴とする請求
   項２記載のイオン源。 ３）前記マイクロ波導入窓が前記第１および第２のター
   ゲットの面から直接見えない部分に設置されることを特
   徴とする請求項１または２に記載のイオン源。