JP2016177870A - イオンビーム装置、イオン注入装置、イオンビーム放出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
気体はイオン化が容易なため、イオン源133には、ガス供給装置132が接続され、ガス供給装置132から注入材料ガスがイオン源133に供給されるようになっている。
引出電極134には、負電圧が印加されており、イオン源133内で生成された注入材料ガスの正イオンは引出電極134によって引きつけられ、イオン源133の放出口136から放出される。
放出口136から放出された正イオンは、引出電極134に設けられた加速孔137と、引出電極134の背後に位置する接地電極135に設けられた通過孔138とを通過し、イオンビームとなって、イオンビーム装置101から放出される。
本発明は、前記イオン源には、不活性ガスを導入できるようにされたイオンビーム装置である。
本発明は、前記イオン源には、前記注入材料ガスの反応副生成物をエッチングするエッチングガスを導入できるように構成されたイオンビーム装置である。
本発明は、前記補助電源は、前記引出電極に、正負の交流電圧を印加できるように構成されたイオンビーム装置である。
本発明は、前記引出電極には、温度センサが設けられたイオンビーム装置である。
本発明は、上記いずれか記載のイオンビーム装置と、前記イオンビーム装置が放出するイオンビーム中から所望の電荷質量比の正イオンを通過させる質量分析装置と、通過した正イオンを照射する基板が配置される基板ホルダ、とを有するイオン注入装置である。
本発明は、イオン源と、前記イオン源の容器内で電子を生成する主電源と、前記容器の外部に設けられた引出電極と、前記引出電極に電圧を印加する補助電源と、を有し、前記引出電極は、前記引出電極に設けられた加速孔が前記イオン源の放出口と対面するように配置されたイオンビーム装置を用い、前記主電源で前記容器内で電子を生成し、前記容器内に注入材料ガスを導入し、前記補助電源によって前記引出電極に負電圧を印加し、前記容器内で前記注入材料ガスの正イオンを生成、前記引出電極の負電圧によって、前記正イオンを前記容器から引き出して、イオンビームとして放出するイオン放出工程を有し、前記イオン放出工程で生成された前記注入材料ガスの固体の反応副生成物が前記引出電極に堆積されるイオンビーム放出方法であって、前記引出電極に正電圧を印加する正電圧期間を設け、前記正電圧期間には、前記容器内で電子を生成させながら、前記引出電極の正電圧で前記電子を吸引して前記引出電極に照射させ、前記引出電極を加熱して、前記引出電極に堆積した前記反応副生成物を蒸発させるクリーニング工程を有するイオンビーム放出方法である。
本発明は、前記クリーニング工程では、前記容器に不活性ガスを導入するイオンビーム放出方法である。
本発明は、前記イオン源には、前記注入材料ガスの反応副生成物である固体化合物をエッチングするエッチングガスを導入するイオンビーム放出方法である。
本発明は、前記引出電極に、負電圧を印加する負電圧期間を設けるイオンビーム放出方法である。
本発明は、前記正電圧期間と前記負電圧期間は交互に繰り返し設けられるイオンビーム放出方法である。
本発明は、前記引出電極の温度を測定し、前記引出電極の温度が所定温度になるように、前記引出電極への前記電子の入射量を制御するイオンビーム放出方法である。
引出電極クリーニング時においても、イオン源を常時イオンビーム引出し時と同等の条件で運転しているため、クリーニング終了後に暖機運転することなく復旧することができる。
さらに、直流加熱モードの場合は、熱輻射と電子ビームとで加熱するため、スパッタリングによる電極の損傷を抑えることができる。
交流加熱モードの場合は、引出電極の堆積物が絶縁物であっても交流電流を流すことができるため、加熱して蒸発・除去することが可能になる。
加速装置12では、イオンビーム中の正イオンを加速させ、走査装置13に入射させる。
走査装置13は、イオンビームの進行方向を制御しながら、注入室23の内部に入射させる。
図2に、本発明の一例のイオンビーム装置3を示す。
イオンビーム装置3は、真空槽であるイオン源室31を有している。イオン源室31の内部には、イオン源33と、引出電極34と、接地電極35とを有している。
ここでは、イオン源33は傍熱陰極型であり、注入材料ガスが導入される容器30を有している。
主電源25は、発熱用電源47と、アーク電源46と、補助バイアス電源48とを有しており、フィラメント41は、真空雰囲気に置かれた状態で発熱用電源47によって、通電されると温度が上昇するように構成されている。
また、フィラメント41には、補助バイアス電源48によってカソード電極42に対する負電圧が印加され、昇温したフィラメント41から熱電子が放出されるようにされており、放出された熱電子はカソード電極42に照射され、カソード電極42は、電子の照射でも加熱される。
容器30には導入口49が設けられており、ガス供給装置32は、導入口49から容器30内にガスを導入する。
容器30は、バイアス電源24によって、イオン源室31に対して正電圧が印加されており、上記のアーク放電によって容器30内には正イオンを含んだプラズマが充満する。
引出電極34には、補助電源26が接続されている。補助電源26の内部には、加減速電源45と、加熱電源44aと、電圧切替スイッチ50とが設けられている。
負電圧が印加された引出電極34が形成する電界は、放出口36から容器30の内部に進入し、正電荷のイオンを吸引する。
引出電極34によって吸引され、放出口36から容器30の外部に移動した正電荷のイオンは、引出電極34が形成する電界で加速され、加速孔37を通過する。
加速孔37を通過した正電荷のイオンは、通過孔38を通過して、イオンビームとして質量分析装置11に入射する。
注入材料ガスが容器30内で電離するときには、化学反応が発生し、反応副生成物が形成される。
このようなイオン注入が、複数枚数の基板に対して行われると堆積が進行し、引出電極34の表面に堆積した反応副生成物層27が形成される。
反応副生成物層27を除去するためには、先ず、イオンビーム装置3からイオンビームを放出するイオン放出工程を行った後、ガス供給装置32からイオン源室31に供給される注入材料ガスの供給を停止する。
クリーニングを行う時には、引出電極34は冷却せず、イオンビーム放出のときの温度を維持しながら電子を照射して引出電極34を昇温させるとよい。
また、引出電極34に正電圧を印加する際に、容器30に、クリーニングガスを導入することができる。
正電圧期間の長さと負電圧期間の長さは等しくなくても良い。
また、正電圧期間と負電圧期間を交互に繰り返し設け、交流電圧が引出電極34に印加されるようにしても良い。
また、負電圧期間を設ける場合はクリーニングガスをイオン源33内に導入すると良い。
3〜5……イオンビーム装置
25……主電源
26……補助電源
29……温度センサ
31……イオン源室
33……イオン源
34……引出電極
Claims (12)
- イオン源と、
前記イオン源内で電子を生成する主電源と、
前記イオン源の外部に設けられた引出電極と、
前記引出電極に電圧を印加する補助電源と、
を有し、
前記引出電極は、前記引出電極に設けられた加速孔が前記イオン源の放出口と対面するように配置され、
前記主電源で生成された電子によって、前記イオン源に導入された注入材料ガスがイオン化され、
イオン化によって生成された正イオンが、前記補助電源によって負電圧が印加された前記引出電極によって引き出され、イオンビームとなって放出されるイオンビーム装置であって、
前記補助電源は、前記引出電極に正電圧を印加できるように構成されたイオンビーム装置。 - 前記イオン源には、不活性ガスを導入できるようにされた請求項1記載のイオンビーム装置。
- 前記イオン源には、前記注入材料ガスの反応副生成物をエッチングするエッチングガスを導入できるように構成された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のイオンビーム装置。
- 前記補助電源は、前記引出電極に、正負の交流電圧を印加できるように構成された請求項1記載のイオンビーム装置。
- 前記引出電極には、温度センサが設けられた請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のイオンビーム装置。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載のイオンビーム装置と、
前記イオンビーム装置が放出するイオンビーム中から所望の電荷質量比の正イオンを通過させる質量分析装置と、
通過した正イオンを照射する基板が配置される基板ホルダ、
とを有するイオン注入装置。 - イオン源と、
前記イオン源の容器内で電子を生成する主電源と、
前記容器の外部に設けられた引出電極と、
前記引出電極に電圧を印加する補助電源と、
を有し、
前記引出電極は、前記引出電極に設けられた加速孔が前記イオン源の放出口と対面するように配置されたイオンビーム装置を用い、
前記主電源で前記容器内で電子を生成し、前記容器内に注入材料ガスを導入し、前記補助電源によって前記引出電極に負電圧を印加し、前記容器内で前記注入材料ガスの正イオンを生成、前記引出電極の負電圧によって、前記正イオンを前記容器から引き出して、イオンビームとして放出するイオン放出工程を有し、
前記イオン放出工程で生成された前記注入材料ガスの固体の反応副生成物が前記引出電極に堆積されるイオンビーム放出方法であって、
前記引出電極に正電圧を印加する正電圧期間を設け、前記正電圧期間には、前記容器内で電子を生成させながら、前記引出電極の正電圧で前記電子を吸引して前記引出電極に照射させ、前記引出電極を加熱して、前記引出電極に堆積した前記反応副生成物を蒸発させるクリーニング工程を有するイオンビーム放出方法。 - 前記クリーニング工程では、前記容器に不活性ガスを導入する請求項7記載のイオンビーム放出方法。
- 前記イオン源には、前記注入材料ガスの反応副生成物である固体化合物をエッチングするエッチングガスを導入する請求項7又は請求項8のいずれか1項記載のイオンビーム放出方法。
- 前記引出電極に、負電圧を印加する負電圧期間を設ける請求項7乃至請求項9のいずれか1項記載のイオンビーム放出方法。
- 前記正電圧期間と前記負電圧期間は交互に繰り返し設けられる請求項10記載のイオンビーム放出方法。
- 前記引出電極の温度を測定し、前記引出電極の温度が所定温度になるように、前記引出電極への前記電子の入射量を制御する請求項7乃至請求項11のいずれか1項記載のイオンビーム放出方法。
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