JP2001167707A - イオン源 - Google Patents
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出し
におけるイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用し
てのＧｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信
頼性の向上を図ることにある。 【解決手段】 ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出
す傍熱型カソード イオン源において、該カソード１の
周囲にある熱電子の反射体であるカソードリペラー８を
炭素系素材で構成する。イオン発生室内のアークチャン
バー７の内壁側にライナー１６を使用するよう構成し、
該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバーの内側の
必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記アークチャ
ンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納できるよう
に大きくするよう構成し、嵌め込みによりアークチャン
バーの内壁に装着する。ライナーに炭素系素材やタンタ
ルを使用し、引出し部１６、中間部１６ｂ、ガス導入部
１６ａに分割して形成しても良い。
におけるイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用し
てのＧｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信
頼性の向上を図ることにある。 【解決手段】 ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出
す傍熱型カソード イオン源において、該カソード１の
周囲にある熱電子の反射体であるカソードリペラー８を
炭素系素材で構成する。イオン発生室内のアークチャン
バー７の内壁側にライナー１６を使用するよう構成し、
該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバーの内側の
必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記アークチャ
ンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納できるよう
に大きくするよう構成し、嵌め込みによりアークチャン
バーの内壁に装着する。ライナーに炭素系素材やタンタ
ルを使用し、引出し部１６、中間部１６ｂ、ガス導入部
１６ａに分割して形成しても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧｅＦ４ガスを用いた
イオン注入だけではなく、ＳｉＦ４、ＢＦ３などのフッ
素系のガスやハロゲン系のガスを用いるイオン源にも同
様の効果が期待できる構成に関するものである。
イオン注入だけではなく、ＳｉＦ４、ＢＦ３などのフッ
素系のガスやハロゲン系のガスを用いるイオン源にも同
様の効果が期待できる構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１に従来タイプのイオン注入機
における傍熱型カソードイオン源１５の模式図を示す。
イオン発生室であるアークチャンバー７の上下両部にカ
ソード１３，１４が配置され、アークチャンバー７の一
側にガス導入口１２が設けられ、カソードキャップ１，
２とフィラメント３，４は、アークチャンバー７の磁場
方向に対称に配置されている。フィラメント３，４に直
流電流を流すことにより、フィラメント３，４を加熱し
て熱電子５を発生させる。発生した熱電子５は、カソー
ドキャップ１，２とフィラメント３，４との間の電圧に
より加速され、カソードキャップ１，２に流れ込み、カ
ソードキャップ１，２を加熱する。カソードキャップ
１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソードリペラ
ー８，９がアークチャンバー７との間に配置される。カ
ソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有する。加
熱されたカソードキャップ１，２は、さらにアークチャ
ンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、アークチ
ャンバー７の一側の導入口から導入されるガスが反応し
て、プラズマが発生して維持される。この発生したプラ
ズマは、アークチャンバー７の引出し口１０から引出し
電極１１を経て処理体までイオンの形でビームライン１
８を形成して届くよう構成されている。
における傍熱型カソードイオン源１５の模式図を示す。
イオン発生室であるアークチャンバー７の上下両部にカ
ソード１３，１４が配置され、アークチャンバー７の一
側にガス導入口１２が設けられ、カソードキャップ１，
２とフィラメント３，４は、アークチャンバー７の磁場
方向に対称に配置されている。フィラメント３，４に直
流電流を流すことにより、フィラメント３，４を加熱し
て熱電子５を発生させる。発生した熱電子５は、カソー
ドキャップ１，２とフィラメント３，４との間の電圧に
より加速され、カソードキャップ１，２に流れ込み、カ
ソードキャップ１，２を加熱する。カソードキャップ
１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソードリペラ
ー８，９がアークチャンバー７との間に配置される。カ
ソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有する。加
熱されたカソードキャップ１，２は、さらにアークチャ
ンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、アークチ
ャンバー７の一側の導入口から導入されるガスが反応し
て、プラズマが発生して維持される。この発生したプラ
ズマは、アークチャンバー７の引出し口１０から引出し
電極１１を経て処理体までイオンの形でビームライン１
８を形成して届くよう構成されている。
【０００３】このタイプのガスを使用してイオンビ−ム
を取り出す傍熱型カソード イオン源（特開平８-２２７
６８８号公報参照）において、通常そのイオン発生室の
材質は耐熱性の金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られ
ている。
を取り出す傍熱型カソード イオン源（特開平８-２２７
６８８号公報参照）において、通常そのイオン発生室の
材質は耐熱性の金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られ
ている。
【０００４】Ｇｅ＋イオンは、通常ＧｅＦ４ガスを高真
空としたイオン発生室７の一側部から導入し、イオン化
する過程の中で得られる。ところが、 ＧｅＦ４ガスを
イオン化する過程の中では、必要とするＧｅ＋イオンだ
けでなく、多量のフッ素イオン、フッ素ラジカル、その
他のイオンも生成される。特にフッ素ラジカルは、イオ
ン発生室内の材料を激しく浸食する。また、浸食された
金属の化合物は、イオン発生室内あらゆる場所に析出
し、堆積することがある。例えばこれらの析出物がイオ
ン発生室内の引き出し口１０の周りに堆積した場合、引
き出し口の寸法はイオン源の運転時間中徐々に小さくな
り、引き出すことのできるＧｅ＋ビ−ム電流値は減少す
る。また、これらの析出物が、カソードリペラー８，９
とイオン発生室であるアークチャンバー７との間の絶縁
ギャップである空間部に架橋する形で堆積した場合、イ
オン源の絶縁不良の原因となる。
空としたイオン発生室７の一側部から導入し、イオン化
する過程の中で得られる。ところが、 ＧｅＦ４ガスを
イオン化する過程の中では、必要とするＧｅ＋イオンだ
けでなく、多量のフッ素イオン、フッ素ラジカル、その
他のイオンも生成される。特にフッ素ラジカルは、イオ
ン発生室内の材料を激しく浸食する。また、浸食された
金属の化合物は、イオン発生室内あらゆる場所に析出
し、堆積することがある。例えばこれらの析出物がイオ
ン発生室内の引き出し口１０の周りに堆積した場合、引
き出し口の寸法はイオン源の運転時間中徐々に小さくな
り、引き出すことのできるＧｅ＋ビ−ム電流値は減少す
る。また、これらの析出物が、カソードリペラー８，９
とイオン発生室であるアークチャンバー７との間の絶縁
ギャップである空間部に架橋する形で堆積した場合、イ
オン源の絶縁不良の原因となる。
【０００５】また、イオン発生室内壁面の材質がモリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）
等であった場合、フッ素ラジカルと反応して、ＭｏＦ
５、ＷＦ６、ＴａＦ５等のフッ化物が生成される。これ
らのフッ化物は、高温のイオン発生室７からは蒸気とし
て噴出する可能性があり、真空室１５内のイオン発生室
７以外の比較的低温の場所に、固体、あるいは液体の形
で析出し、真空室１５内に残ることがある。こまた、こ
れらのフッ化物は、メンテナンス時等に真空室を大気解
放した場合、大気中の水分と反応し、ＨＦガスを発生
し、メンテナンス作業の点で実用上解決する必要があっ
た。つまり、これらのフッ化物の生成に起因する様々な
問題点が生じていた。
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）
等であった場合、フッ素ラジカルと反応して、ＭｏＦ
５、ＷＦ６、ＴａＦ５等のフッ化物が生成される。これ
らのフッ化物は、高温のイオン発生室７からは蒸気とし
て噴出する可能性があり、真空室１５内のイオン発生室
７以外の比較的低温の場所に、固体、あるいは液体の形
で析出し、真空室１５内に残ることがある。こまた、こ
れらのフッ化物は、メンテナンス時等に真空室を大気解
放した場合、大気中の水分と反応し、ＨＦガスを発生
し、メンテナンス作業の点で実用上解決する必要があっ
た。つまり、これらのフッ化物の生成に起因する様々な
問題点が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】イオン発生装置におい
て、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出しにおけ
るイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧ
ｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信頼性の
向上を図ることにある。
て、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出しにおけ
るイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧ
ｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信頼性の
向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の点を特
徴とするものである。ガスを使用してのイオンビ−ムを
取り出す傍熱型カソード イオン源において、該カソー
ドの周囲にある熱電子の反射体であるカソードリペラー
を炭素系素材で構成する。ガスを使用してイオン発生室
からイオンビ−ムを取り出すイオン源において、該イオ
ン発生室内であるアークチャンバーの内壁側にライナー
を使用するよう構成し、該ライナーの内壁部は、前記ア
ークチャンバーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同
じとし、前記アークチャンバーの内壁側の容積を前記ラ
イナーが収納できるように大きくするよう構成し、嵌め
込みによりアークチャンバーの内壁に装着する。ガスを
使用してイオン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオ
ン源において、該イオン発生室内であるアークチャンバ
ーの内壁側に炭素系素材によるライナーを使用するよう
構成し、該ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形
状に沿うようその形状にあわせていくつかの部分に分割
して成形し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に
装着する。ライナーは、引出し部と中間部とガス導入部
に分割して成形する。ガスがＧｅＦ４であり、イオンビ
−ムがＧｅ＋である。ライナーは炭素系素材である。ガ
スを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍熱型カソード
イオン源において、そのカソードの周囲にある熱電子
および熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系
素材で構成するとともに、そのイオン発生室のアークチ
ャンバー内側に炭素系素材によるライナーを使用しす
る。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状カーボン
もしくはグラファイトである。ライナーの炭素系素材が
ガラス状カーボンもしくはグラファイトとする。ライナ
ーをタンタルで構成する。引出し部を炭素系素材ライナ
ーとし、中間部とガス導入部はタンタルライナーで構成
する。
徴とするものである。ガスを使用してのイオンビ−ムを
取り出す傍熱型カソード イオン源において、該カソー
ドの周囲にある熱電子の反射体であるカソードリペラー
を炭素系素材で構成する。ガスを使用してイオン発生室
からイオンビ−ムを取り出すイオン源において、該イオ
ン発生室内であるアークチャンバーの内壁側にライナー
を使用するよう構成し、該ライナーの内壁部は、前記ア
ークチャンバーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同
じとし、前記アークチャンバーの内壁側の容積を前記ラ
イナーが収納できるように大きくするよう構成し、嵌め
込みによりアークチャンバーの内壁に装着する。ガスを
使用してイオン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオ
ン源において、該イオン発生室内であるアークチャンバ
ーの内壁側に炭素系素材によるライナーを使用するよう
構成し、該ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形
状に沿うようその形状にあわせていくつかの部分に分割
して成形し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に
装着する。ライナーは、引出し部と中間部とガス導入部
に分割して成形する。ガスがＧｅＦ４であり、イオンビ
−ムがＧｅ＋である。ライナーは炭素系素材である。ガ
スを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍熱型カソード
イオン源において、そのカソードの周囲にある熱電子
および熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系
素材で構成するとともに、そのイオン発生室のアークチ
ャンバー内側に炭素系素材によるライナーを使用しす
る。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状カーボン
もしくはグラファイトである。ライナーの炭素系素材が
ガラス状カーボンもしくはグラファイトとする。ライナ
ーをタンタルで構成する。引出し部を炭素系素材ライナ
ーとし、中間部とガス導入部はタンタルライナーで構成
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のイ
オン源の構造と適用例について、実施の形態を詳細に説
明する。但し、本発明は次の実施例のみに限定される物
ではない。まず、図２に従って説明する。イオン発生室
であるアークチャンバー７の上下両部にカソード１３，
１４が配置され、アークチャンバー７の一側にガス導入
口１２が設けられ、アークチャンバー７のガス導入口１
２の対面の他側に引出し部１０が設けられ、カソードキ
ャップ１，２とフィラメント３，４は、アークチャンバ
ー７の磁場方向に対称に配置されている。フィラメント
３，４に直流電流を流すことにより、フィラメント３，
４を加熱して熱電子５を発生させる。発生した熱電子５
は、カソードキャップ１，２とフィラメント３，４との
間の電圧により加速され、カソードキャップ１，２に流
れ込み、カソードキャップ１，２を加熱する。カソード
キャップ１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソー
ドリペラー８，９がアークチャンバー７との間に配置さ
れる。カソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有
する。加熱されたカソードキャップ１，２は、さらにア
ークチャンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、
アークチャンバー７の一側の導入口から導入されるガス
１７が反応して、プラズマが発生して維持される。この
発生したプラズマは、イオンの形でビームライン１８を
形成して、アークチャンバー７の引出し口１０から引出
し電極１１を経て処理体まで届くよう構成されている。
オン源の構造と適用例について、実施の形態を詳細に説
明する。但し、本発明は次の実施例のみに限定される物
ではない。まず、図２に従って説明する。イオン発生室
であるアークチャンバー７の上下両部にカソード１３，
１４が配置され、アークチャンバー７の一側にガス導入
口１２が設けられ、アークチャンバー７のガス導入口１
２の対面の他側に引出し部１０が設けられ、カソードキ
ャップ１，２とフィラメント３，４は、アークチャンバ
ー７の磁場方向に対称に配置されている。フィラメント
３，４に直流電流を流すことにより、フィラメント３，
４を加熱して熱電子５を発生させる。発生した熱電子５
は、カソードキャップ１，２とフィラメント３，４との
間の電圧により加速され、カソードキャップ１，２に流
れ込み、カソードキャップ１，２を加熱する。カソード
キャップ１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソー
ドリペラー８，９がアークチャンバー７との間に配置さ
れる。カソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有
する。加熱されたカソードキャップ１，２は、さらにア
ークチャンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、
アークチャンバー７の一側の導入口から導入されるガス
１７が反応して、プラズマが発生して維持される。この
発生したプラズマは、イオンの形でビームライン１８を
形成して、アークチャンバー７の引出し口１０から引出
し電極１１を経て処理体まで届くよう構成されている。
【０００９】図１の従来タイプのイオン源（特開平１１
−２５８７２参照）のイオン発生室内の内壁１は、イオ
ン発生室の材質であるモリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られている。
また、カソードリペラー２の材質はモリブデン（Ｍｏ）
により作られている。このカソードリペラーの役割は、
カソード３からの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より
効率的にカソードを加熱する、カソードより発生した
熱電子が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制す
る、であるが、通常このカソードリペラーとイオン発生
室の絶縁ギャップに、カソードリペラーからの剥離物が
架橋する形で絶縁不良を起こし、イオン源はメンテナン
スが必要となる。そこで、このイオン発生室内のカソー
ドリペラー６を、フッ素ラジカルによる剥離物生成を抑
えるため、炭素材で構成し、剥離物による絶縁不良を解
消するものである。
−２５８７２参照）のイオン発生室内の内壁１は、イオ
ン発生室の材質であるモリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られている。
また、カソードリペラー２の材質はモリブデン（Ｍｏ）
により作られている。このカソードリペラーの役割は、
カソード３からの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より
効率的にカソードを加熱する、カソードより発生した
熱電子が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制す
る、であるが、通常このカソードリペラーとイオン発生
室の絶縁ギャップに、カソードリペラーからの剥離物が
架橋する形で絶縁不良を起こし、イオン源はメンテナン
スが必要となる。そこで、このイオン発生室内のカソー
ドリペラー６を、フッ素ラジカルによる剥離物生成を抑
えるため、炭素材で構成し、剥離物による絶縁不良を解
消するものである。
【００１０】さらに、イオン源のイオン発生室の内側に
は、ライナー１６、１６ａ、１６ｂが設置されている
が、この材質も、炭素材で構成する。炭素材の材質とし
てはグラファイト、ガラス状カ−ボン等があるが、特に
限定しない。また、イオン発生室の材質がモリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の場合、ライナーは、炭
素系素材のみで構成してもよいが、タンタル（Ｔａ）と
してもよく、両者を組合せてもよいものであり、その場
合、引出し部１６としては炭素材が耐久性の点等で望ま
しい。タンタル（Ｔａ）はＭｏよりも高温下での蒸気圧
が低くフッ素にも強い性質があり、ＢＦ２＋のビームを
多く得るためには、ライナーの素材は、高温となる引出
し部を炭素系素材とし、中間部とガス導入部はタンタル
で構成する。
は、ライナー１６、１６ａ、１６ｂが設置されている
が、この材質も、炭素材で構成する。炭素材の材質とし
てはグラファイト、ガラス状カ−ボン等があるが、特に
限定しない。また、イオン発生室の材質がモリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の場合、ライナーは、炭
素系素材のみで構成してもよいが、タンタル（Ｔａ）と
してもよく、両者を組合せてもよいものであり、その場
合、引出し部１６としては炭素材が耐久性の点等で望ま
しい。タンタル（Ｔａ）はＭｏよりも高温下での蒸気圧
が低くフッ素にも強い性質があり、ＢＦ２＋のビームを
多く得るためには、ライナーの素材は、高温となる引出
し部を炭素系素材とし、中間部とガス導入部はタンタル
で構成する。
【００１１】図３にイオン発生室であるアークチャンバ
ー７の別断面を示す。この図においてカーボンリペラー
は、カソードの側部を囲むようにアークチャンバー７の
内側へ突出して配置されている。また、図５に示すよう
に、イオン発生室であるアークチャンバー７の上下一方
部にカソードを配置し、アークチャンバー７の上下他方
部に対面カソードリペラーＴを配置するよう構成しても
よい。この対面カソードリペラーＴの素材は、炭素系素
材で構成するが、ライナーに一部タンタルを使用すると
きは、タンタル（Ｔａ）にそろえてもよい。
ー７の別断面を示す。この図においてカーボンリペラー
は、カソードの側部を囲むようにアークチャンバー７の
内側へ突出して配置されている。また、図５に示すよう
に、イオン発生室であるアークチャンバー７の上下一方
部にカソードを配置し、アークチャンバー７の上下他方
部に対面カソードリペラーＴを配置するよう構成しても
よい。この対面カソードリペラーＴの素材は、炭素系素
材で構成するが、ライナーに一部タンタルを使用すると
きは、タンタル（Ｔａ）にそろえてもよい。
【００１２】ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す
傍熱型カソードイオン源において、該カソードの周囲に
ある熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系素
材で構成する。ガスを使用してイオン発生室からイオン
ビ−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室で
あるアークチャンバーの内壁側にライナーを使用するよ
う構成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバ
ーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記
アークチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納
できるように大きくするよう構成し、嵌め込みによりア
ークチャンバーの内壁に装着しする。ガスを使用してイ
オン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオン源におい
て、該イオン発生室内であるアークチャンバーの内壁側
に炭素系素材によるライナーを使用するよう構成し、該
ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形状に沿うよ
うその形状にあわせていくつかの部分に分割して成形
し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に装着す
る。ライナーは、引出し部１６と中間部１６ｂとガス導
入部１６ａに分割して成形する。ガスはＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムはＧｅ＋である。ライナーは炭素系素
材とする。ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍
熱型カソード イオン源において、そのカソードの周囲
にある熱電子および熱電子の反射体であるカソードリペ
ラーを炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発生
室のアークチャンバー内側に炭素系素材によるライナー
を使用する。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状
カーボンもしくはグラファイトである。ライナーの炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであ
る。ライナーをタンタルで構成する。ライナーは、引出
し部１６を炭素系素材とし、中間部１６ｂとガス導入部
１６ａはタンタルで構成する。
傍熱型カソードイオン源において、該カソードの周囲に
ある熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系素
材で構成する。ガスを使用してイオン発生室からイオン
ビ−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室で
あるアークチャンバーの内壁側にライナーを使用するよ
う構成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバ
ーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記
アークチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納
できるように大きくするよう構成し、嵌め込みによりア
ークチャンバーの内壁に装着しする。ガスを使用してイ
オン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオン源におい
て、該イオン発生室内であるアークチャンバーの内壁側
に炭素系素材によるライナーを使用するよう構成し、該
ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形状に沿うよ
うその形状にあわせていくつかの部分に分割して成形
し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に装着す
る。ライナーは、引出し部１６と中間部１６ｂとガス導
入部１６ａに分割して成形する。ガスはＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムはＧｅ＋である。ライナーは炭素系素
材とする。ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍
熱型カソード イオン源において、そのカソードの周囲
にある熱電子および熱電子の反射体であるカソードリペ
ラーを炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発生
室のアークチャンバー内側に炭素系素材によるライナー
を使用する。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状
カーボンもしくはグラファイトである。ライナーの炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであ
る。ライナーをタンタルで構成する。ライナーは、引出
し部１６を炭素系素材とし、中間部１６ｂとガス導入部
１６ａはタンタルで構成する。
【００１３】
【発明の作用】本イオン源の働きについて図２によって
説明する。まず、イオン源１５のアークチャンバー７の
フィラメント３，４から発生した熱電子５により加熱さ
れたカソード１、２は、さらにまた熱電子６を発生す
る。この熱電子６はカソードとイオン発生室７内壁面と
の間に印可された電圧により加速され、ガス導入口１２
から導入されたＧｅＦ４のガス１７の粒子と衝突し、目
的とするＧｅ＋イオンを生成する。しかしこの時、生成
されるのは、 Ｇｅ＋イオンだけでなくその他のイオ
ン、または多量のフッ素ラジカルも生成される。イオン
発生室であるアークチャンバー７には、炭素系素材また
はタンタルによるライナ−７が施されている。炭素材も
フッ素ラジカルにより少し侵されるが、モリブデン、タ
ングステン、タンタルと比較するとその速度は遅く、イ
オン発生室内に堆積する量も少なく、著しいイオン源寿
命短縮を引き起こさない。また、炭素系素材もモリブデ
ン、タングステン、タンタルと同様にフッ素ラジカルと
反応しフッ化炭素を生成するが、フッ化炭素は無毒の不
燃性気体であるので、イオン発生室７、真空室内１５に
析出、堆積しない。したがって、従来のイオン源のよう
に真空室内の堆積物に起因する、寿命短縮、メンテナン
ス作業時の有毒ガス発生等の問題が少なくなる。また、
カソードリペラー８、９の材質は炭素材を使用している
ので、このカソードリペラーからの剥離物が発生し難
く、イオン発生室とカソードリペラー間の剥離物による
絶縁不良も起こし難くなっている。このイオン源をイオ
ン注入機に取り付け、 Ｇｅ＋ビ−ムを出し続けた時の
ビ−ム電流値の変化をグラフ化したものを、図４に示
す。また、同グラフに比較のため、従来タイプのイオン
源によるＧｅ＋ビ−ム電流値の変化も示す。従来タイプ
のイオン源では、徐々に電流値Ｂが減少しているのに対
して、本イオン源によるＧｅ＋ビ−ム電流値Ａは、全く
減少せず、すぐれた特性を維持することができる。炭素
系素材は、ＢＦ３の中のフッ素成分と特に反応しやすい
ため、ＢＦ３をイオンソースに使用するときには、ライ
ナーの素材は、引出し部を炭素系素材とし、中間部とガ
ス導入部はタンタルで構成することにより、ライナー全
体を炭素系素材とするものより、ＢＦ２＋のビームを多
く得ることができる。
説明する。まず、イオン源１５のアークチャンバー７の
フィラメント３，４から発生した熱電子５により加熱さ
れたカソード１、２は、さらにまた熱電子６を発生す
る。この熱電子６はカソードとイオン発生室７内壁面と
の間に印可された電圧により加速され、ガス導入口１２
から導入されたＧｅＦ４のガス１７の粒子と衝突し、目
的とするＧｅ＋イオンを生成する。しかしこの時、生成
されるのは、 Ｇｅ＋イオンだけでなくその他のイオ
ン、または多量のフッ素ラジカルも生成される。イオン
発生室であるアークチャンバー７には、炭素系素材また
はタンタルによるライナ−７が施されている。炭素材も
フッ素ラジカルにより少し侵されるが、モリブデン、タ
ングステン、タンタルと比較するとその速度は遅く、イ
オン発生室内に堆積する量も少なく、著しいイオン源寿
命短縮を引き起こさない。また、炭素系素材もモリブデ
ン、タングステン、タンタルと同様にフッ素ラジカルと
反応しフッ化炭素を生成するが、フッ化炭素は無毒の不
燃性気体であるので、イオン発生室７、真空室内１５に
析出、堆積しない。したがって、従来のイオン源のよう
に真空室内の堆積物に起因する、寿命短縮、メンテナン
ス作業時の有毒ガス発生等の問題が少なくなる。また、
カソードリペラー８、９の材質は炭素材を使用している
ので、このカソードリペラーからの剥離物が発生し難
く、イオン発生室とカソードリペラー間の剥離物による
絶縁不良も起こし難くなっている。このイオン源をイオ
ン注入機に取り付け、 Ｇｅ＋ビ−ムを出し続けた時の
ビ−ム電流値の変化をグラフ化したものを、図４に示
す。また、同グラフに比較のため、従来タイプのイオン
源によるＧｅ＋ビ−ム電流値の変化も示す。従来タイプ
のイオン源では、徐々に電流値Ｂが減少しているのに対
して、本イオン源によるＧｅ＋ビ−ム電流値Ａは、全く
減少せず、すぐれた特性を維持することができる。炭素
系素材は、ＢＦ３の中のフッ素成分と特に反応しやすい
ため、ＢＦ３をイオンソースに使用するときには、ライ
ナーの素材は、引出し部を炭素系素材とし、中間部とガ
ス導入部はタンタルで構成することにより、ライナー全
体を炭素系素材とするものより、ＢＦ２＋のビームを多
く得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、腐食性の強いフッ
素系のガス、特にＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−
ム出しにおけるイオン源寿命の増大がはかることができ
るとともに、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出
し後のメンテナンス作業時の大気開放に伴うＨＦ等のガ
ス発生の削減することが出来る。また、カソードリペラ
ーの材質は炭素材を使用しているので、このカソードリ
ペラーからの剥離物が発生し難く、イオン発生室とカソ
ードリペラー間の剥離物による絶縁不良も起こし難くす
ることができる。従来のイオン源のように真空室内の堆
積物に起因する、イオン源の寿命短縮、メンテナンス作
業時の害のあるガス発生等の問題を解消することがで
き、安定したイオン源として利用できるすぐれた特徴を
有する。ＧｅＦ４の代わりにＢＦ３を使用するときに
は、ライナーは、引出し部を炭素系素材とし、中間部と
ガス導入部はタンタルで構成することにより、ライナー
全体を炭素系素材とするものより、ＢＦ２＋のビームを
多く得ることができる。
素系のガス、特にＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−
ム出しにおけるイオン源寿命の増大がはかることができ
るとともに、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出
し後のメンテナンス作業時の大気開放に伴うＨＦ等のガ
ス発生の削減することが出来る。また、カソードリペラ
ーの材質は炭素材を使用しているので、このカソードリ
ペラーからの剥離物が発生し難く、イオン発生室とカソ
ードリペラー間の剥離物による絶縁不良も起こし難くす
ることができる。従来のイオン源のように真空室内の堆
積物に起因する、イオン源の寿命短縮、メンテナンス作
業時の害のあるガス発生等の問題を解消することがで
き、安定したイオン源として利用できるすぐれた特徴を
有する。ＧｅＦ４の代わりにＢＦ３を使用するときに
は、ライナーは、引出し部を炭素系素材とし、中間部と
ガス導入部はタンタルで構成することにより、ライナー
全体を炭素系素材とするものより、ＢＦ２＋のビームを
多く得ることができる。
【００１５】
【図１】本発明の従来技術を示す図。
【図２】本発明の実施例における構成図（正面図）。
【図３】イオン発生室であるアークチャンバーの別断面
図。
図。
【図４】 Ｇｅ＋ビ−ムを出し続けた時のビ−ム電流値
の変化を示す図。
の変化を示す図。
【図５】 イオン発生室であるアークチャンバーの別実
施例の断面図。
施例の断面図。
１ カソード ３ フィラメント ７ アークチャンバー ８ カソードリペラー １５ イオン源 １６、１６ａ、１６ｂ ライナー
Claims (12)
- 【請求項１】ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す
傍熱型カソード イオン源において、該カソードの周囲
にある熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系
素材で構成したことを特徴とする傍熱型カソードイオン
源。 - 【請求項２】ガスを使用してイオン発生室からイオンビ
−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室内で
あるアークチャンバーの内壁側にライナーを使用するよ
う構成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバ
ーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記
アークチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納
できるように大きくするよう構成し、嵌め込みによりア
ークチャンバーの内壁に装着したことを特徴とする傍熱
型カソードイオン源。 - 【請求項３】ガスを使用してイオン発生室からイオンビ
−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室内で
あるアークチャンバーの内壁側に炭素系素材によるライ
ナーを使用するよう構成し、該ライナーは、アークチャ
ンバーの内壁側の形状に沿うようその形状にあわせてい
くつかの部分に分割して成形し、嵌め込みによりアーク
チャンバーの内壁に装着したことを特徴とする傍熱型カ
ソードイオン源。 - 【請求項４】請求項３において、該ライナーは、引出し
部と中間部とガス導入部に分割して成形したことを特徴
とする傍熱型カソードイオン源。 - 【請求項５】請求項１において、ガスがＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムがＧｅ＋であることを特徴とする傍熱
型カソードイオン源。 - 【請求項６】請求項２において、ガスがＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムがＧｅ＋であることを特徴とする傍熱
型カソードイオン源。 - 【請求項７】請求項２において、ライナーは炭素系素材
であることを特徴とする傍熱型カソードイオン源。 - 【請求項８】ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す
傍熱型カソード イオン源において、そのカソードの周
囲にある熱電子および熱電子の反射体であるカソードリ
ペラーを炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発
生室のアークチャンバー内側に炭素系素材によるライナ
ーを使用したことを特徴とする傍熱型カソードイオン
源。 - 【請求項９】 請求項１において、炭素系素材がガラス
状カーボンもしくはグラファイトであることを特徴とす
る傍熱型カソードイオン源。 - 【請求項１０】請求項７において、ライナーの炭素系素
材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであること
を特徴とする傍熱型カソードイオン源。 - 【請求項１１】請求項２において、ライナーをタンタル
で構成することを特徴とする傍熱型カソードイオン源。 - 【請求項１２】請求項4において、該ライナーは、引出
し部を炭素系素材とし、中間部とガス導入部はタンタル
で構成したことを特徴とする傍熱型カソードイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34975499A JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34975499A JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001167707A true JP2001167707A (ja) | 2001-06-22 |
| JP3516262B2 JP3516262B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18405884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34975499A Expired - Fee Related JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
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| Country | Link |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| GB2387963B (en) * | 2001-12-31 | 2004-09-29 | Applied Materials Inc | Ion sources |
| JP2011065898A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Seiko Instruments Inc | イオン発生装置のソースハウジングに堆積したフッ素化合物を除去する方法およびイオン発生装置 |
| US8072149B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-12-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Unbalanced ion source |
| CN104217913A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 斯伊恩股份有限公司 | 绝缘结构及绝缘方法 |
| JP2015095414A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社Ｓｅｎ | イオン生成装置およびイオン生成方法 |
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| US9208983B2 (en) | 2012-08-28 | 2015-12-08 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion generation method and ion source |
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| JP2022514242A (ja) * | 2018-12-15 | 2022-02-10 | インテグリス・インコーポレーテッド | 非タングステン材料を有するフッ素イオン注入システムおよび使用方法 |
| US11361934B2 (en) | 2017-09-22 | 2022-06-14 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Ion source device |
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| JPH09147771A (ja) * | 1994-11-18 | 1997-06-06 | Toshiba Corp | イオン発生装置、イオン照射装置、及び半導体装置の製造方法 |
| JPH09259779A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-10-03 | Nissin Electric Co Ltd | イオン源およびそれを用いたイオン注入装置 |
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| JPH11224797A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-17 | Jeol Ltd | プラズマ発生装置及び薄膜形成装置 |
| JPH11329317A (ja) * | 1998-04-08 | 1999-11-30 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 高い照射均一性を有する高エミッタンス電子ソ―ス |
-
1999
- 1999-12-09 JP JP34975499A patent/JP3516262B2/ja not_active Expired - Fee Related
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