JP2733629B2 - イオン生成方法およびイオン生成装置 - Google Patents
イオン生成方法およびイオン生成装置Info
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、イオン生成方法およびイオン生成装置に関
する。
する。
（従来の技術） 従来から、例えば半導体ウエハに不純物としてのイオ
ンを注入するイオン注入技術、イオンを用いて薄膜を形
成するイオンプレーティング技術等、イオンを用いて被
処理物の処理を行う技術が各種開発されている。
ンを注入するイオン注入技術、イオンを用いて薄膜を形
成するイオンプレーティング技術等、イオンを用いて被
処理物の処理を行う技術が各種開発されている。
ところで、このような処理に利用するイオンを生成す
る技術としては、例えばフィラメントとアノード電極と
の間に電圧を印加してフィラメントからの熱電子により
所定の原料ガスを励起してプラズマ化し、このプラズマ
中から所望のイオンを引き出して利用する技術が例えば
イオン注入等で広く用いられている。
る技術としては、例えばフィラメントとアノード電極と
の間に電圧を印加してフィラメントからの熱電子により
所定の原料ガスを励起してプラズマ化し、このプラズマ
中から所望のイオンを引き出して利用する技術が例えば
イオン注入等で広く用いられている。
また、上記イオン源をさらに長寿命化したものとし
て、不活性ガスによるプラズマから電子を引き出し、こ
の電子を所定の原料ガスに照射してこの原料ガスをプラ
ズマ化し、このプラズマから所望のイオンを引き出すい
わゆる電子ビーム励起イオン源も公知である。
て、不活性ガスによるプラズマから電子を引き出し、こ
の電子を所定の原料ガスに照射してこの原料ガスをプラ
ズマ化し、このプラズマから所望のイオンを引き出すい
わゆる電子ビーム励起イオン源も公知である。
上述したイオン生成技術は、いずれも原料ガスから所
望のイオンを生成する技術であるが、固体原料物質から
所望のイオンを生成する技術、例えば金属原料物質から
金属イオンを生成する技術としては、金属原料物質を加
熱して昇華させる技術等が一般的に用いられている。
望のイオンを生成する技術であるが、固体原料物質から
所望のイオンを生成する技術、例えば金属原料物質から
金属イオンを生成する技術としては、金属原料物質を加
熱して昇華させる技術等が一般的に用いられている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したようなイオン生成技術におい
ても、各種イオンの生成に柔軟に対応すること、各種イ
オン例えば金属イオン等をさらに効率良く生成すること
等が望まれている。
ても、各種イオンの生成に柔軟に対応すること、各種イ
オン例えば金属イオン等をさらに効率良く生成すること
等が望まれている。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、各種イオンの生成に柔軟に対応することができると
ともに、各種イオンを効率良く生成することのできるイ
オン生成方法およびイオン生成装置を提供しようとする
ものである。
で、各種イオンの生成に柔軟に対応することができると
ともに、各種イオンを効率良く生成することのできるイ
オン生成方法およびイオン生成装置を提供しようとする
ものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、請求項１のイオン生成方法は、放電により
プラズマを発生させる工程と、 前記プラズマ中から電子を引き出して加速し、所定の
ガスに照射して第１のイオンを生成するとともに、絶縁
性の保持手段に保持された固体原料物質に前記電子を照
射し前記固体原料物質を負に帯電させることにより、前
記第１のイオンを前記固体原料物質に衝突させ、前記固
体原料物質をスパッタする工程と、 前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオ
ンを生成する工程とを具備したことを特徴とする。
プラズマを発生させる工程と、 前記プラズマ中から電子を引き出して加速し、所定の
ガスに照射して第１のイオンを生成するとともに、絶縁
性の保持手段に保持された固体原料物質に前記電子を照
射し前記固体原料物質を負に帯電させることにより、前
記第１のイオンを前記固体原料物質に衝突させ、前記固
体原料物質をスパッタする工程と、 前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオ
ンを生成する工程とを具備したことを特徴とする。
また、請求項２のイオン生成装置は、放電によりプラ
ズマを発生させる電子発生室と、 隘路および電子引き出し用の多孔電極を介して前記電
子発生室に連設され、イオン引き出し用開口を有するイ
オン生成室と、 前記イオン生成室内に、前記多孔電極と対向する如く
固体原料物質を着脱自在に保持する絶縁性の保持手段
と、 前記電子発生室と前記多孔電極、および、前記多孔電
極と前記イオン生成室との間に電子引き出し用の電圧を
印加し、前記プラズマ中から電子を引き出し加速し、前
記イオン生成室内に導入された所定のガスに引き出した
電子を照射して第１のイオンを生成するとともに、前記
固体原料物質に引き出した電子を照射し前記固体原料物
質を負に帯電させ、前記第１のイオンを前記固体原料物
質に衝突させて前記固体原料物質をスパッタし、さら
に、前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイ
オンを生成する手段と を具備したことを特徴とする。
ズマを発生させる電子発生室と、 隘路および電子引き出し用の多孔電極を介して前記電
子発生室に連設され、イオン引き出し用開口を有するイ
オン生成室と、 前記イオン生成室内に、前記多孔電極と対向する如く
固体原料物質を着脱自在に保持する絶縁性の保持手段
と、 前記電子発生室と前記多孔電極、および、前記多孔電
極と前記イオン生成室との間に電子引き出し用の電圧を
印加し、前記プラズマ中から電子を引き出し加速し、前
記イオン生成室内に導入された所定のガスに引き出した
電子を照射して第１のイオンを生成するとともに、前記
固体原料物質に引き出した電子を照射し前記固体原料物
質を負に帯電させ、前記第１のイオンを前記固体原料物
質に衝突させて前記固体原料物質をスパッタし、さら
に、前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイ
オンを生成する手段と を具備したことを特徴とする。
（作 用） 本発明のイオン生成方法およびイオン生成装置では、
第１図に示すように、固体原料物質１（例えばタングス
テン、モリブデン、チタニウム、アルミニウム等）に、
第１のイオンI1（例えばアルゴンイオン等）を衝突させ
てスパッタし、このスパッタされて飛び出した固体粒子
1aに電子ｅを照射すなわち衝突させて第２のイオンI2、
すなわち所望のイオンを生成する。
第１図に示すように、固体原料物質１（例えばタングス
テン、モリブデン、チタニウム、アルミニウム等）に、
第１のイオンI1（例えばアルゴンイオン等）を衝突させ
てスパッタし、このスパッタされて飛び出した固体粒子
1aに電子ｅを照射すなわち衝突させて第２のイオンI2、
すなわち所望のイオンを生成する。
したがって、例えば高融点金属のイオン、あるいはそ
の他各種イオンを、効率良く生成することができる。
の他各種イオンを、効率良く生成することができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第２図に示すように、イオン生成装置11には、例えば
各辺の長さが数センチ程度の矩形容器状に形成された電
子発生室12が設けられている。また、この電子発生室12
には、例えばSi3N4、BN等からなる板状の耐熱性絶縁性
部材13を介して例えばＵ字状に形成されたフィラメント
14が電子発生室12内に突出する如く設けられている。
各辺の長さが数センチ程度の矩形容器状に形成された電
子発生室12が設けられている。また、この電子発生室12
には、例えばSi3N4、BN等からなる板状の耐熱性絶縁性
部材13を介して例えばＵ字状に形成されたフィラメント
14が電子発生室12内に突出する如く設けられている。
さらに、電子発生室12には、プラズマを生起させ電子
を発生させるためのガス、例えばアルゴン（Ar）ガス等
の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔15が設
けられている。一方、電子発生室12の下部には、電子発
生室12内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すた
めの円孔16が設けられている。
を発生させるためのガス、例えばアルゴン（Ar）ガス等
の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔15が設
けられている。一方、電子発生室12の下部には、電子発
生室12内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すた
めの円孔16が設けられている。
また、上記電子発生室12の下部には、円孔16に連続し
て隘路17を形成する如く、絶縁性部材18が設けられ、さ
らに、複数の透孔19を有する多孔電極20が、隘路17に対
向する如く設けられている。ここで複数の透孔19と記載
したが、単数の透孔を用いてもよい。この場合、複数の
透孔19の方が上記プラズマの閉じ込め効果、電子の取り
出し効果の面で良い。
て隘路17を形成する如く、絶縁性部材18が設けられ、さ
らに、複数の透孔19を有する多孔電極20が、隘路17に対
向する如く設けられている。ここで複数の透孔19と記載
したが、単数の透孔を用いてもよい。この場合、複数の
透孔19の方が上記プラズマの閉じ込め効果、電子の取り
出し効果の面で良い。
さらに、上記多孔電極20の下部には、イオン生成室21
が接続されている。このイオン生成室21は、容器状に形
成されており、その内部は、直径および高さが共に数セ
ンチ程度の円筒形状とされている。そして、イオン生成
室21の底部には、絶縁性部材からなる底板22によって支
持された固体原料物質１、例えば円板状に形成されたタ
ングステン、モリブデン、チタニウム、アルミニウム等
の金属またはセラミックス等が設けられている。なお、
底板22は、固定金具例えばねじ等によりイオン生成室21
に対して着脱自在に構成されており、この底板22を取り
外して固体原料物質１を交換することができるよう構成
されている。
が接続されている。このイオン生成室21は、容器状に形
成されており、その内部は、直径および高さが共に数セ
ンチ程度の円筒形状とされている。そして、イオン生成
室21の底部には、絶縁性部材からなる底板22によって支
持された固体原料物質１、例えば円板状に形成されたタ
ングステン、モリブデン、チタニウム、アルミニウム等
の金属またはセラミックス等が設けられている。なお、
底板22は、固定金具例えばねじ等によりイオン生成室21
に対して着脱自在に構成されており、この底板22を取り
外して固体原料物質１を交換することができるよう構成
されている。
また、上記イオン生成室21の側面には、スパッタ用の
ガス例えばArガス等をこのイオン生成室21内に導入する
ためのガス導入口24が設けられており、このガス導入口
24に対向する如く、イオン引き出し用スリット25が設け
られている。
ガス例えばArガス等をこのイオン生成室21内に導入する
ためのガス導入口24が設けられており、このガス導入口
24に対向する如く、イオン引き出し用スリット25が設け
られている。
上記構成のこの実施例のイオン生成装置では、例えば
モリブデンのイオンを発生させる場合にはモリブデンか
らなる固体原料物質１など、予め所望のイオンを発生さ
せるための固体原料物質１をイオン生成室21内に配置し
ておく。そして、図示しない磁場生成手段により、図示
矢印Bzの如く垂直方向に電子をガイドするための磁場を
印加した状態で、次のようにして所望のイオンを発生さ
せる。
モリブデンのイオンを発生させる場合にはモリブデンか
らなる固体原料物質１など、予め所望のイオンを発生さ
せるための固体原料物質１をイオン生成室21内に配置し
ておく。そして、図示しない磁場生成手段により、図示
矢印Bzの如く垂直方向に電子をガイドするための磁場を
印加した状態で、次のようにして所望のイオンを発生さ
せる。
すなわち、フィラメント14にフィラメント電圧を印加
し通電加熱するとともに、このフィラメント14に対し
て、電子発生室12に放電電圧を印加し、電子発生室12と
多孔電極20との間および多孔電極20とイオン生成室21と
の間にそれぞれ電子引き出し用の電圧を印加する。
し通電加熱するとともに、このフィラメント14に対し
て、電子発生室12に放電電圧を印加し、電子発生室12と
多孔電極20との間および多孔電極20とイオン生成室21と
の間にそれぞれ電子引き出し用の電圧を印加する。
そして、放電用ガス導入孔15から電子発生室12内に、
放電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、フィラメント
からの熱電子により励起してプラズマを発生させる。す
ると、このプラズマ中の電子は、透孔19を介してイオン
生成室21内に加速されて引き出される。
放電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、フィラメント
からの熱電子により励起してプラズマを発生させる。す
ると、このプラズマ中の電子は、透孔19を介してイオン
生成室21内に加速されて引き出される。
一方、イオン生成室21内には、ガス導入口24から予め
所定のスパッタ用ガス例えばArガスを導入しておく。
所定のスパッタ用ガス例えばArガスを導入しておく。
したがって、イオン生成室21内に流入した電子は、加
速電界により加速され、Arガスと衝突し、アルゴンイオ
ン（第１のイオン）I1を発生させる。また、同時にイオ
ン生成室21内に流入した電子は、絶縁性部材からなる底
板22によって支持され、電気的にフローディング状態と
されている固体原料物質１に到達し、この固体原料物質
１表面を負に帯電させる。なお、ここで、固体原料物質
１の負の電位は外部電源により与えることもできる。
速電界により加速され、Arガスと衝突し、アルゴンイオ
ン（第１のイオン）I1を発生させる。また、同時にイオ
ン生成室21内に流入した電子は、絶縁性部材からなる底
板22によって支持され、電気的にフローディング状態と
されている固体原料物質１に到達し、この固体原料物質
１表面を負に帯電させる。なお、ここで、固体原料物質
１の負の電位は外部電源により与えることもできる。
このため、イオン生成室21内で発生したアルゴンイオ
ンは、負に帯電した固体原料物質１に向かって加速さ
れ、衝突して固体原料物質１をスパッタする。このスパ
ッタされた原料粒子にも電子が照射され、所望のイオン
（第２のイオン）I2が生成される。
ンは、負に帯電した固体原料物質１に向かって加速さ
れ、衝突して固体原料物質１をスパッタする。このスパ
ッタされた原料粒子にも電子が照射され、所望のイオン
（第２のイオン）I2が生成される。
なお、固体原料物質１を効率良くスパッタするため
に、例えば固体原料物質１の裏面側に磁石を設けて磁界
を形成したり、例えば固体原料物質１の温度を制御する
ための温度調節機構等を設けてもよい。
に、例えば固体原料物質１の裏面側に磁石を設けて磁界
を形成したり、例えば固体原料物質１の温度を制御する
ための温度調節機構等を設けてもよい。
そして、このイオンを例えばイオン引き出し用電極に
より、イオン引き出し用スリット25から引き出し、例え
ば所望のイオンビームとして半導体ウエハへのイオン注
入等に用いる。
より、イオン引き出し用スリット25から引き出し、例え
ば所望のイオンビームとして半導体ウエハへのイオン注
入等に用いる。
したがって、例えば高融点金属のイオンであっても、
効率良く生成することができる。また、その他のイオン
であっても、固体状に形成することができれば、どのよ
うなイオンでも同様に効率良く生成することができる。
さらに、固体原料物質１を配置せず、イオン生成室21内
にスパッタ用ガスの代わりに原料ガス例えばBF3ガス等
を導入すれば、この原料ガスからホウ素イオン等を生成
することもできる。
効率良く生成することができる。また、その他のイオン
であっても、固体状に形成することができれば、どのよ
うなイオンでも同様に効率良く生成することができる。
さらに、固体原料物質１を配置せず、イオン生成室21内
にスパッタ用ガスの代わりに原料ガス例えばBF3ガス等
を導入すれば、この原料ガスからホウ素イオン等を生成
することもできる。
上記実施例では、イオン注入装置への適用について説
明したが、イオン発生技術であれば、エッチング装置、
イオンリペア、アッシング装置等何れも適用できる。
明したが、イオン発生技術であれば、エッチング装置、
イオンリペア、アッシング装置等何れも適用できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のイオン生成方法および
イオン生成装置によれば、各種イオンの生成に柔軟に対
応することができるので所望するイオンを生成すること
ができ、各種イオンを効率良く生成することができる。
イオン生成装置によれば、各種イオンの生成に柔軟に対
応することができるので所望するイオンを生成すること
ができ、各種イオンを効率良く生成することができる。
第１図は本発明の原理を説明するための図、第２図は本
発明の一実施例のイオン生成装置を示す図である。 １……固体原料物質、1a……固体原料物質粒子、I1……
第１のイオン、I2……第２のイオン、ｅ……電子、11…
…イオン生成装置、12……電子発生室、13……耐熱性絶
縁性部材、14……フィラメント、15……放電用ガス導入
孔、16……円孔、17……隘路、18……絶縁性部材、19…
…透孔、20……多孔電極、21……イオン生成室、22……
底板、24……ガス導入口、25……イオン引き出し用スリ
ット。
発明の一実施例のイオン生成装置を示す図である。 １……固体原料物質、1a……固体原料物質粒子、I1……
第１のイオン、I2……第２のイオン、ｅ……電子、11…
…イオン生成装置、12……電子発生室、13……耐熱性絶
縁性部材、14……フィラメント、15……放電用ガス導入
孔、16……円孔、17……隘路、18……絶縁性部材、19…
…透孔、20……多孔電極、21……イオン生成室、22……
底板、24……ガス導入口、25……イオン引き出し用スリ
ット。
Claims (2)
- 【請求項１】放電によりプラズマを発生させる工程と、 前記プラズマ中から電子を引き出して加速し、所定のガ
スに照射して第１のイオンを生成するとともに、絶縁性
の保持手段に保持された固体原料物質に前記電子を照射
し前記固体原料物質を負に帯電させることにより、前記
第１のイオンを前記固体原料物質に衝突させ、前記固体
原料物質をスパッタする工程と、 前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオン
を生成する工程とを具備したことを特徴とするイオン生
成方法。 - 【請求項２】放電によりプラズマを発生させる電子発生
室と、 隘路および電子引き出し用の多孔電極を介して前記電子
発生室に連設され、イオン引き出し用開口を有するイオ
ン生成室と、 前記イオン生成室内に、前記多孔電極と対向する如く固
体原料物質を着脱自在に保持する絶縁性の保持手段と、 前記電子発生室と前記多孔電極、および、前記多孔電極
と前記イオン生成室との間に電子引き出し用の電圧を印
加し、前記プラズマ中から電子を引き出し加速し、前記
イオン生成室内に導入された所定のガスに引き出した電
子を照射して第１のイオンを生成するとともに、前記固
体原料物質に引き出した電子を照射し前記固体原料物質
を負に帯電させ、前記第１のイオンを前記固体原料物質
に衝突させて前記固体原料物質をスパッタし、さらに、
前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオン
を生成する手段と を具備したことを特徴とするイオン生成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058868A JP2733629B2 (ja) | 1989-10-27 | 1990-03-09 | イオン生成方法およびイオン生成装置 |
| KR1019900018439A KR0148373B1 (ko) | 1989-11-14 | 1990-11-14 | 이온발생장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28142789 | 1989-10-27 | ||
| JP1-281427 | 1989-10-27 | ||
| JP2058868A JP2733629B2 (ja) | 1989-10-27 | 1990-03-09 | イオン生成方法およびイオン生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03219539A JPH03219539A (ja) | 1991-09-26 |
| JP2733629B2 true JP2733629B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=26399879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2058868A Expired - Fee Related JP2733629B2 (ja) | 1989-10-27 | 1990-03-09 | イオン生成方法およびイオン生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733629B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593814B2 (ja) * | 1976-06-09 | 1984-01-26 | 株式会社日立製作所 | 固体イオン源 |
| JPS61290629A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Rikagaku Kenkyusho | 電子ビ−ム励起イオン源 |
-
1990
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| Publication number | Publication date |
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| JPH03219539A (ja) | 1991-09-26 |
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