特開 2024-139688 プラズマ源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139688

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】プラズマ源

(51)【国際特許分類】

   H01J 27/14 20060101AFI20241002BHJP

   H01J 27/20 20060101ALN20241002BHJP

【ＦＩ】

H01J27/14

H01J27/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024008117

(22)【出願日】2024-01-23

(31)【優先権主張番号】P 2023050019

(32)【優先日】2023-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】302054866

【氏名又は名称】日新イオン機器株式会社

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 穂香

(72)【発明者】

【氏名】藤田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】平井 裕也

(57)【要約】

【課題】チャンバ内を通過する磁束の向きを調整できるようにする。
【解決手段】プラズマが生成されるチャンバ１０と、チャンバ１０に設けられて電子を放出するカソード２０と、チャンバ１０の周囲に設けられて、チャンバ１０内に磁束を通過させる電磁石３０とを備え、電磁石３０が、コイルＣと、コイルＣが通電されることで発生する磁束をチャンバ１０内に到達させる複数の磁束通過部材３０ｘとを有し、少なくとも１つの磁束通過部材３０ｘの使用態様が変更可能であるようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマが生成されるチャンバと、
前記チャンバに設けられて電子を放出するカソードと、
前記チャンバの周囲に設けられて、前記チャンバ内に磁束を通過させる電磁石とを備え、
前記電磁石が、
コイルと、
前記コイルが通電されることで発生する磁束を前記チャンバ内に到達させる複数の磁束通過部材とを有し、
少なくとも１つの前記磁束通過部材の使用態様が変更可能であることを特徴とするプラズマ源。

【請求項2】

前記使用態様が、前記磁束通過部材の向き、寸法、位置、又は、有無であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ源。

【請求項3】

前記電磁石が、
前記カソード側と前記カソードとは反対側とに設けられて、前記チャンバを挟み込む一対の磁極部材を前記磁束通過部材として有し、
一方又は両方の前記磁極部材の前記チャンバを向く端面が、前記カソードと前記カソードに対向配置されている部材との対向方向に対して傾いていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ源。

【請求項4】

一方又は両方の前記磁極部材が、前記端面の前記対向方向に対する傾きが変わるように回転可能であることを特徴とする請求項３記載のプラズマ源。

【請求項5】

前記電磁石が、
先端部に一方の前記磁極部材が設けられている第１ヨーク要素と、
先端部に他方の前記磁極部材が設けられている第２ヨーク要素と、
前記第１ヨーク要素の基端部及び前記第２ヨーク要素の基端部を接続するとともに、前記コイルが巻回されるコア要素とをそれぞれ前記磁束通過部材として有し、
前記第１ヨーク要素の前記基端部から前記先端部までの長さと、前記第２ヨーク要素の前記基端部から前記先端部までの長さが互いに異なることを特徴とする請求項３記載のプラズマ源。

【請求項6】

前記第１ヨーク要素又は前記第２ヨーク要素の一方又は両方が、前記基端部から前記先端部までの長さを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ源に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のプラズマ源の一例としては、特許文献１に示されたイオン注入装置に使用されるイオン源がある。このイオン源は、チャンバ内に設けられたカソードとリフレクタとを対向配置させるとともに、チャンバの周囲に設けられた電磁石を用いてチャンバ内に磁束を通過させることで、カソードから放出される電子をリフレクタに向かわせるように構成されている。

【0003】

上述した構成において、チャンバ内にプラズマ生成用ガスを供給することで、電子がプラズマ生成用ガスを電離させてプラズマが生成され、チャンバに形成された引出口からイオンビームが引き出される。

【0004】

従来の構成では、チャンバ内を通過する磁束の向きが決まっており、カソードから放出される電子や磁束に補足されるプラズマ中のイオンが、例えばリフレクタの中心部に多く当たる場合は、中心部が局所的に消耗することになる。

【0005】

また、電子やイオンが、例えばリフレクタの中心部からずれた箇所に多く当たる場合は、リフレクタは全体が均一に消耗するのではなく、そのずれた箇所が局所的に消耗することになる。つまり、従来の構成では、リフレクタの全体を均一に消耗させることができなかった。

【0006】

これらの結果、リフレクタを頻繁に交換する必要があった。

【0007】

なお、局所的な消耗が生じる問題は、リフレクタに限って生じるものではなく、例えばスパッタターゲットがカソードに対向配置されている場合には、そのスパッタターゲットにおいても共通して生じる問題である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２－１４０９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上述した問題を解決するものであり、チャンバ内を通過する磁束の向きを調整できるようにし、カソードに対向配置されているリフレクタやターゲットなどの部材を均一に消耗できるようにすることを主たる目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

すなわち本発明に係るプラズマ源は、プラズマが生成されるチャンバと、前記チャンバに設けられて電子を放出するカソードと、前記チャンバの周囲に設けられて、前記チャンバ内に磁束を通過させる電磁石とを備え、前記電磁石が、コイルと、前記コイルが通電されることで発生する磁束を前記チャンバ内に到達させる複数の磁束通過部材とを有し、少なくとも１つの前記磁束通過部材の使用態様が変更可能であることを特徴とするものである。

【0011】

このように構成されたプラズマ源によれば、電磁石を構成する磁束通過部材の使用態様を変更することができるので、これによりチャンバ内を通過する磁束の向きを変えることができる。
その結果、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を調整することが可能となり、ひいてはカソードに対向配置されているリフレクタやターゲット等の部材を均一に消耗させることができる。

【0012】

具体的な前記使用態様としては、前記磁束通過部材の向き、寸法、又は、有無である態様を挙げることができる。
これならば、チャンバ内を通過する磁束を種々の向きに変えることができ、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布の調整の自由度が向上する。

【0013】

前記電磁石が、前記カソード側と前記カソードとは反対側とに設けられて、前記チャンバを挟み込む一対の磁極部材を前記磁束通過部材として有し、一方又は両方の前記磁極部材の前記チャンバを向く端面が、前記カソードと前記カソードに対向配置されている部材との対向方向に対して傾いている構成であってもよい。
この構成によれば、一方又は両方の磁極部材の端面が対向方向に対して傾いているので、これらの磁極部材により形成されるチャンバ内の磁束の通過する向きを、対向方向に対して傾けることができる。
従って、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を、リフレクタ表面やターゲット表面の狙った箇所が消耗するように調整することが可能となる。

【0014】

また、一方又は両方の前記磁極部材が、前記端面の前記対向方向に対する傾きが変わるように回転可能である構成としてもよい。
この構成によれば、磁極部材を回転させることでチャンバ内を通過する磁束の向きを変えることができるので、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布の調整作業が容易となる。

【0015】

前記電磁石が、先端部に一方の前記磁極部材が設けられている第１ヨーク要素と、先端部に他方の前記磁極部材が設けられている第２ヨーク要素と、前記第１ヨーク要素の基端部及び前記第２ヨーク要素の基端部を接続するとともに、コイルが巻回されるコア要素とをそれぞれを前記磁束通過部材として有し、前記第１ヨーク要素の前記基端部から前記先端部までの長さと、前記第２ヨーク要素の前記基端部から前記先端部までの長さが互いに異なる構成としてもよい。
この構成によれば、第１ヨーク要素と第２ヨーク要素との基端部から先端部までの長さが異なるので、一対の磁極部材の対向方向である磁極対向方向を上述した対向方向に対して傾かせることができ、これらの磁極部材により形成されるチャンバ内の磁束の通過する向きを、対向方向に対して傾けることができる。
従って、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を、リフレクタ表面やターゲット表面の狙った箇所が消耗するように調整することが可能となる。

【0016】

前記第１ヨーク要素又は前記第２ヨーク要素の一方又は両方が、前記基端部から前記先端部までの長さを変更可能に構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、第１ヨーク要素又は第２ヨーク要素の長さを変えることでチャンバ内を通過する磁束の向きを変えることができるので、カソードから放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布の調整作業が容易である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、チャンバ内を通過する磁束の向きを調整することができ、カソードに対向配置されている部材を全体的に均一に消耗させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係るプラズマ源の構成を示す模式的な断面図。

【図2】同実施形態のプラズマ源における、チャンバ及びその周辺の構成を示す模式的な断面図。

【図3】同実施形態のプラズマ源における、図２のＩ－Ｉ線での断面図。

【図4】同実施形態のプラズマ源における、磁極部材を示す斜視図。

【図5】その他の実施形態に係るプラズマ源の構成を示す模式的な断面図。

【図6】その他の実施形態に係るプラズマ源の構成を示す模式的な断面図。

【図7】その他の実施形態に係るプラズマ源の構成を示す模式的な断面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に本発明に係るプラズマ源の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0020】

図１は本実施形態のプラズマ源１００の構成を示す模式的な断面図である。
本実施形態のプラズマ源１００は、イオン注入装置等のイオンビーム照射装置を構成するものであり、所定のイオンを含むイオンビームを発生させるものである。
なお、本発明におけるプラズマ源は、インビーム照射装置に使用されるものに限らず、プラズマ照射装置に使用されるものであってもよい。

【0021】

図１に示すように、プラズマ源１００は、内部でプラズマが生成されるチャンバ１０と、チャンバ１０内に電子を放出するカソード２０と、チャンバ１０内を通過する磁束を生じさせる電磁石３０とを備えている。また、本実施形態におけるプラズマ源１００は、カソード２０に対向配置される部材である対向部材４０をさらに備えている。本実施形態における対向部材４０は、チャンバ１０内のイオンや電子によりスパッタリングされて所定のイオンを放出するスパッタターゲットである。

【0022】

対向部材４０は、カソード２０に対向する面がチャンバ１０の内部にあるように配置されるものであればよく、スパッタターゲットに限定されるものではない。対向部材４０は、例えば、カソード２０から放出された電子を反射するためのリフレクタであってもよい。また、プラズマ源１００のより具体的な一実施態様としては、アルミニウムイオンを含むイオンビームを発生させるものであって、スパッタリングターゲットである対向部材４０がアルミニウムを含む材料で形成されている態様を挙げることができる。

【0023】

図２は、プラズマ源１００における、チャンバ１０及びチャンバ１０の周辺の構成を示す模式的な断面図である。また、図３は、プラズマ源１００の図２のＩ－Ｉ線における模式的な断面図である。なお、図３では、後述する磁束通過部材３０ｘのうち、第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び磁極部材３１のみが示されている。
図２及び図３に示すように、チャンバ１０は、チャンバ１０の一つの側壁に形成されたビーム引出口１１を有する。

【0024】

図３に示すように、プラズマ源１００は、チャンバ１０の外側において、ビーム引出口１１と対向するように配置された引出電極５０を備えている。本実施形態におけるビーム引出口１１は長方形の開口をなす。また、チャンバ１０は、直方体形状をなす。なお、ビーム引出口１１及びチャンバ１０の形状は本実施形態の形状に限定されるものではない。

【0025】

チャンバ１０のビーム引出口１１が形成された側壁と対向する側壁には、ガス導入口１２が形成されており、ガス導入口１２を介して、例えばフッ素などを含むイオン化ガスがチャンバ１０内に導入される。

【0026】

図１～図３及び図５～図７に示されたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに垂直である。本実施形態においては、図３に示されるチャンバ１０の長手方向ＬはＺ軸に平行である。また、図３に示されるように、本実施形態においては、イオンビームはチャンバ１０からＸ軸に平行な方向に引き出される。

【0027】

図２に示すように、カソード２０は、チャンバ１０の長手方向Ｌの一端側に設けられており、本実施形態ではチャンバ１０の長手方向一端側の側壁部１３（図２及び図３においては上壁部１３）に設けられている。また、カソード２０は、加熱されることによってチャンバ１０内に熱電子を放出する陰極部材２１と、当該陰極部材２１を加熱するフィラメント２２とを有する。

【0028】

図１に示すように、電磁石３０は、チャンバ１０の周囲に設けられ、チャンバ１０内を通過する磁束を発生させるものであり、通電されて起磁力を発生させるコイルＣと、このコイルＣが通電されることで発生する磁束をチャンバ１０内に到達させる複数の磁束通過部材３０ｘとを有している。

【0029】

電磁石３０は、チャンバ１０の長手方向Ｌについてチャンバ１０を挟み込む一対の磁極部材３１と、これらの磁極部材３１を保持するとともに、チャンバ１０の周囲に設けられた本体３２と、本体３２が有するコア要素３２３に巻回されたコイルＣとを備えており、一対の磁極部材３１及び本体３２それぞれが磁束通過部材３０ｘである。なお、本実施形態のプラズマ源１００は、この電磁石３０に特徴があるので、詳細は以下で述べる。

【0030】

図２及び図３に示すように、スパッタターゲットである対向部材４０は、チャンバ１０内においてカソード２０に対向するように配置されており、カソード２０から放出された電子やチャンバ１０内で生成されたプラズマ中のイオン（荷電粒子）によってスパッタリングされて例えばアルミニウムイオンなどを放出する。対向部材４０は、例えば回転体形状をなすものである。なお、この回転体形状は、対向部材４０が未使用の状態（スパッタリングされる前の状態）における形状である。

【0031】

すなわち、この対向部材４０は、チャンバ１０の長手方向Ｌの他端側に設けられており、ここではチャンバ１０の長手方向他端側の側壁部１４（図２及び図３においては下壁部１４）に例えば螺子等の固定部材６０を用いて固定されている。

【0032】

本実施形態のプラズマ源１００は、カソード２０から放出された電子やチャンバ１０内に生成したイオンを対向部材４０表面の所望箇所に向かって進ませようとするものである。具体的には、電子やイオンを対向部材４０表面の中心部に向かって進ませようとする場合、その進ませようとする狙い方向は、カソード２０と、このカソード２０に対向配置されている部材の対向方向Ｄ、すなわちカソード２０と対向部材４０との対向方向Ｄとなる。一方、電子やイオンを対向部材４０表面における中心部よりも外側に向かって進ませようとする場合、その進ませようとする狙い方向は、対向方向Ｄに対して傾いた方向となる。

【0033】

この対向方向Ｄは、カソード２０から放出される電子の主たる放出方向であり、ここではチャンバ１０の長手方向Ｌに沿った方向である。なお、本実施形態においては、対向方向Ｄ及び長手方向Ｌは図中のZ軸に平行である。

【0034】

本実施形態のプラズマ源１００は、上述した電磁石３０を構成する磁束通過部材３０ｘの使用態様が変更可能であることを特徴とするものである。

【0035】

本実施形態における磁束通過部材３０ｘの使用態様とは、磁束通過部材３０ｘの向き、寸法、又は、有無の少なくとも１つを示す概念であり、言い換えれば、本実施形態のプラズマ源１００は、磁束通過部材３０ｘの向きを変更可能、磁束通過部材３０ｘの寸法を変更可能、又は、磁束通過部材３０ｘの有無を変更可能に構成されたものである。

【0036】

より詳細に説明すると、本実施形態の電磁石３０は、上述した通り、一対の磁極部材３１と本体３２とコイルＣとを有している。そして、図1に示すように、本体３２が、一方の磁極部材３１が設けられている第１ヨーク要素３２１と、他方の磁極部材３１が設けられている第２ヨーク要素３２２と、第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２を接続するとともに、コイルＣが巻回されるコア要素３２３とを有している。

【0037】

この構成において、コイルＣに通電して起磁力を発生させると、コア要素３２３で発生した磁束が、第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び、磁極部材３１を介してチャンバ１０内に到達する。従って、少なくとも第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び、磁極部材３１は、磁束通過部材３０ｘである。

【0038】

そして、これらの第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び、磁極部材３１の少なくとも１つが、使用態様を変更可能に構成された磁束通過部材３０ｘである。

【0039】

以下では、説明の便宜上、第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及びコア要素３２３を説明した後に、磁極部材３１について説明する。

【0040】

第１ヨーク要素３２１は、対向方向Ｄと直交する方向に延びており、その先端部ａ１に一方の磁極部材３１が取り付けられている。

【0041】

図１に示すように、第２ヨーク要素３２２は、第１ヨーク要素３２１と平行に延びており、その先端部ａ２に他方の磁極部材３１が取り付けられている。

【0042】

コア要素３２３は、対向方向Ｄと平行に延びており、第１ヨーク要素３２１の基端部ｂ１と第２ヨーク要素３２２の基端部ｂ２を接続するものである。

【0043】

なお、第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び、コア要素３２３は、一体的に設けられていても良いし、一部又は全部が別体であっても良い。

【0044】

本実施形態では、図１に示すように、コア要素３２３を通過するとともに、コイルＣの中心軸に沿った基準仮想線Ａを想定した場合に、この基準仮想線Ａから第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１までの長さと、基準仮想線Ａから第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２までの長さが互いに異なる。なお、この基準仮想線Ａは、この実施形態では、第１ヨーク要素３２１の基端部ｂ１及び第２ヨーク要素３２２の基端部ｂ２を通過している。

【0045】

ここでは、第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１が、基準仮想線Ａを基準としてチャンバ１０よりも遠い側に位置しており、第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２が、基準仮想線Ａを基準としてチャンバ１０よりも近い側に位置している。

【0046】

つまり、第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１と第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２とは、対向方向Ｄと直交する方向で、基準仮想線Ａからの距離が異なる位置に設けられている。

【0047】

上述した構成により、第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１と第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２とを結ぶ第１仮想線Ａ１がチャンバ１０を通り、且つ、対向方向Ｄに対して傾いている。

【0048】

第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方は、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さを、言い換えれば基準仮想線Ａから先端部ａ１、ａ２までの長さを変更可能に構成されている。

【0049】

本実施形態における第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２は、図中のＹ軸に沿って配置されており、本実施形態のプラズマ源１００は、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さをＹ軸に平行な方向に変更可能である。言い換えれば、本実施形態のプラズマ源１００は、対向方向Ｄ（Ｚ軸に平行）及びイオンビームを引き出す方向（Ｘ軸に平行）に垂直な方向について第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２の長さをそれぞれ変更可能である。

【0050】

より具体的に説明すると、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方の全体が、コア要素３２３に着脱可能に設けられている。

【0051】

上述した構成により、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方として、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さが異なるものを予め準備しておき、これらの中からコア要素３２３に取り付けるものを選択することで、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方の基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さを変更することができる。

【0052】

また、長さを変更可能とする別の実施態様としては、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方は、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２に向かって着脱可能に配列された複数の磁性体（ここでは、軟鉄）からなり、言い換えれば、その磁性体の配列数を変更可能に構成されていても良い。

【0053】

これにより、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方は、磁性体の配列数を変更することで、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さを段階的に変更することができる。

【0054】

次に、磁極部材３１について説明する。

【0055】

図４は、本実施形態における一つの磁極部材３１を示す斜視図である。
一対の磁極部材３１は、図１に示すように、チャンバ１０を挟み込む位置に設けられており、具体的には、一方の磁極部材３１がカソード２０側に設けられており、他方の磁極部材３１がカソード２０とは反対側に設けられている。

【0056】

これらの磁極部材３１は、上述した本体３２とは別部材であり、ここでは本体３２と同じ材質である軟鉄などからなる磁性体である。ただし、磁極部材３１は、本体３２と一体的に設けられていても良いし、本体３２とは別の材質からなる磁性体（例えば、永久磁石）であっても良い。

【0057】

本実施形態では、上述したように、第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１と第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２とが、基準仮想線Ａと直交する方向で、基準仮想線Ａからの距離が異なる位置に設けられており、これらの第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２それぞれの先端部ａ１、ａ２に磁極部材３１が設けられていることから、一方の磁極部材３１と他方の磁極部材３１とを結ぶ第２仮想線Ａ２がチャンバ１０を通り、且つ、対向方向Ｄに対して傾いている。

【0058】

各磁極部材３１は、図２及び図４に示すように、例えば断面が四角状や円状などであり、柱状をなす磁性体を中心軸に対して傾斜した傾斜面で切り欠いた形状であり、この実施形態では、その切り欠かれた端面３１１がチャンバ１０を向くように配置されている。

【0059】

すなわち、磁極部材３１のチャンバ１０を向く端面３１１は、対向方向Ｄに対して傾いており、本実施形態では、この傾斜面と対向方向Ｄとのなす角度θを変更可能にしてある。

【0060】

より具体的に説明すると、一方の磁極部材３１は、第１ヨーク要素３２１に着脱可能に設けられており、他方の磁極部材３１は、第２ヨーク要素３２２に着脱可能に設けられている。

【0061】

上述した構成により、磁極部材３１として予め準備した種々の形状のものを用いることができ、端面３１１の傾きの異なる複数の磁極部材３１を準備しておくことにより、これらの中から使用する磁極部材３１を選択することで、端面３１１と対向方向Ｄとのなす角度θを変更することができる。

【0062】

以下、このプラズマ源１００の使用方法を簡単に説明する。

【0063】

まずは、従来の通り、チャンバ１０内を通過する磁束が対向方向Ｄに沿って形成されている想定でプラズマ源１００を運転する。

【0064】

その後、対向部材４０の消耗箇所を確認する。そして、その消耗箇所が対向部材４０の表面で不均一に消耗していたら、最も消耗が少ない箇所に磁束が向くように一又は複数の磁束通過部材３０ｘの使用態様を変更することで、その変更後は、対向部材４０をより均等に消耗させることができる。

【0065】

このように構成された本実施形態のプラズマ源１００によれば、電磁石３０を構成する磁束通過部材３０ｘの使用態様を変更することができるので、これによりチャンバ１０内を通過する磁束の向きを変えることができる。
その結果、カソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を調整することが可能となり、カソード２０に対向配置されている対向部材４０が局所的に消耗してしまうことを防ぐことができる。

【0066】

また、磁束通過部材３０ｘである第１ヨーク要素３２１、第２ヨーク要素３２２、及び、磁極部材３１の使用態様を変更することができるので、チャンバ内を通過する磁束を種々の向きに変えることができ、カソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布の調整の自由度の向上を図れる。

【0067】

さらに、一対の磁極部材３１の端面３１１が対向方向Ｄに対して傾いているので、これらの磁極部材３１により形成される磁束の通過する向きを対向方向Ｄに対して傾けることができる。
これにより、カソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を、対向部材４０表面の狙った箇所が消耗するように調整することが可能となる。

【0068】

加えて、第１ヨーク要素３２１の基端部ｂ１から先端部ａ１までの長さと、第２ヨーク要素３２２の基端部ｂ２から先端部ａ２までの長さが互いに異なり、第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２それぞれの先端部ａ１、ａ２に磁極部材３１を設けているので、これらの磁極部材３１の対向方向である磁極対向方向を対向方向Ｄに対して傾かせることができ、これらの磁極部材３１により形成される磁束の通過する向きを対向方向Ｄに対して傾けることができる。
これにより、上述したように、カソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を、対向部材４０表面の狙った箇所が消耗するように調整することが可能となる。

【0069】

そのうえ、第１ヨーク要素３２１及び第２ヨーク要素３２２が、基端部ｂ１、ｂ２から先端部ａ１、ａ２までの長さを変更可能に構成されているので、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の長さを変えることでチャンバ１０内を通過する磁束の向きを変えることができ、カソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布の調整作業が容易である。

【0070】

本実施形態におけるプラズマ源１００においては、プラズマ源１００の使用に伴って対向部材４０の一部分が局所的に消耗した場合であっても、磁束通過部材３０ｘの使用態様を変更し、続いて対向部材４０の消耗が少ない箇所が消耗するようにチャンバ１０内のカソード２０から放出された電子の進む方向、プラズマ中のイオンの進む方向、或いは、プラズマ分布を調整することができる。
その結果、対向部材４０全体を略均一に消耗させることができるようになり、対向部材４０の交換頻度を低減することも可能となる。

【0071】

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0072】

例えば、端面３１１が対向方向Ｄに対して傾斜した磁極部材３１が設けられていれば、基準仮想線Ａから第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１までの長さと、基準仮想線Ａから第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２までの長さが互いに等しくても構わない。

【0073】

また、図５に示すように、基準仮想線Ａから第１ヨーク要素３２１の先端部ａ１までの長さと、基準仮想線Ａから第２ヨーク要素３２２の先端部ａ２までの長さが互いに異なれば、前記実施形態で述べた磁極部材３１が設けられていなくても良い。

【0074】

さらに、前記実施形態では磁極部材３１が対向方向Ｄに対して傾斜した端面３１１を有していたが、第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の一方又は両方の先端部ａ１、ａ２が、対向方向Ｄに対して傾斜した端面を有していても良い。

【0075】

前記実施形態では、一対の磁極部材３１それぞれが本体３２に着脱可能である態様を説明したが、一方の磁極部材３１のみが本体３２に着脱可能であっても良いし、一対の磁極部材３１それぞれが本体３２と一体的に設けられて着脱不能であっても良い。

【0076】

さらに、一方又は両方の磁極部材３１が、対向方向Ｄに対する対向面の傾きが変わるように回転可能であっても良い。
このような構成であれば、磁極部材３１を回転させることでチャンバ１０内を通過する磁束の向きを変えることができるので、電子の進む方向の調整作業が容易である。

【0077】

そのうえ、一対の磁極部材３１は、前記実施形態ではそれぞれの端面３１１が互いに対向するように設けられていたが、図６に示すように、それぞれの端面３１１が反対を向くように設けられていても良い。

【0078】

また、コイルＣが巻回されるコア要素３２３が配置される位置は本実施形態の位置に限定されず、例えば、本実施形態における第１ヨーク要素３２１又は第２ヨーク要素３２２の位置にあってもよい。

【0079】

前記実施形態では電磁石３０を構成する磁束通過部材３０ｘの使用態様を変更可能にする場合について説明したが、磁束通過部材３０ｘとしては、図７に示すように、電磁石３０とは別の磁束が通過する第２の磁束通過部材７０であっても良い。
この第２の磁束通過部材７０についても、コイルＣの起磁力によりコア要素３２３で発生した磁束をチャンバ１０内に到達させるものであり、その使用態様が変更可能なものである。この場合、電磁石３０を構成する磁束通過部材３０ｘの使用態様については、変更可能であっても良いし、変更不能であっても良い。

【0080】

このような構成であっても、第２の磁束通過部材７０の使用態様を変更することで、チャンバ１０内を通過する磁束の向きを変えることができ、その結果、カソード２０から放出された電子の進む方向を、例えば対向部材４０の例えば中心部に向かうように調整することが可能となり、対向部材４０が局所的に消耗してしまうことを防ぐことができる。

【0081】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0082】

１００・・・プラズマ源
１０ ・・・チャンバ
２０ ・・・カソード
３０ ・・・電磁石
３０ｘ・・・磁束通過部材
３１ ・・・磁極部材
３１１・・・端面
３２ ・・・ヨーク
３２１・・・第１ヨーク要素
３２２・・・第２ヨーク要素
３２３・・・コア要素
４０ ・・・対向部材
Ｄ ・・・対向方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】