JP3342382B2 - イオン源及びイオンビーム引出し方法 - Google Patents
イオン源及びイオンビーム引出し方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン注入装置のイ
オン源及びイオンビーム引出し方法に関する。
オン源及びイオンビーム引出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】III−Ｖ族化合物半導体素子、例えばガ
リウムひ素電界効果トランジスタ（ＧａＡｓＭＥＳＦＥ
Ｔ）の制作工程に於いては、短チャネル効果抑止のため
ｎ型能動層（チャネル）下部に、ｐ型不純物であるＢｅ
（ベリリウム）のイオン注入が行われる。また高電子移
動度トランジスタ（ＨＥＭＴ），ヘテロバイポーラトラ
ンジスタ（ＨＢＴ）などのエピタキシャル系の素子の制
作工程に於いては、素子間分離のため、熱安定性に優れ
たＯ（酸素）イオン注入により半導体材料を高抵抗化し
て、電気的な絶縁分離が行われるが、このような半導体
素子へのイオン注入はイオン注入装置を用いて行われ
る。
リウムひ素電界効果トランジスタ（ＧａＡｓＭＥＳＦＥ
Ｔ）の制作工程に於いては、短チャネル効果抑止のため
ｎ型能動層（チャネル）下部に、ｐ型不純物であるＢｅ
（ベリリウム）のイオン注入が行われる。また高電子移
動度トランジスタ（ＨＥＭＴ），ヘテロバイポーラトラ
ンジスタ（ＨＢＴ）などのエピタキシャル系の素子の制
作工程に於いては、素子間分離のため、熱安定性に優れ
たＯ（酸素）イオン注入により半導体材料を高抵抗化し
て、電気的な絶縁分離が行われるが、このような半導体
素子へのイオン注入はイオン注入装置を用いて行われ
る。
【０００３】代表的なイオン注入装置は、イオン源，質
量分離器，加速管部，走査系及び注入室から構成されて
いるが（図示せず）、イオン注入装置自体は良く知られ
ており、かつ本発明はイオン源およびイオンビーム引出
し方法に関するものであるので、以下、イオン源を中心
に従来の技術を説明する。
量分離器，加速管部，走査系及び注入室から構成されて
いるが（図示せず）、イオン注入装置自体は良く知られ
ており、かつ本発明はイオン源およびイオンビーム引出
し方法に関するものであるので、以下、イオン源を中心
に従来の技術を説明する。
【０００４】図３は、Ｂｅイオンを引出すために用いら
れる従来のイオン源の概略構成を示す断面図であり、１
は非磁性材で形成されたハウジング（筐体）、２はアー
ク電極、３は引き出し電極、４はＢｅ製カナール、１０
は液体窒素トラップである。Ｂｅは、特定化学物質等の
特別管理物質に指定されており、安全性の面からの配慮
が不可欠である。そのため構造が簡単で保守の容易なコ
ールドカソードイオン源の引出し電極３に、Ｂｅ製カナ
ール（canal ）４を取り付け、ここを通り抜けるイオン
のスパッタリングにより、僅かにイオン化したＢｅイオ
ンを引出す。引出されたイオンは、引出し電極３直後の
真空度が低い場合にはイオンが電子と再結合して中性化
してしまうため、引出し電極３直後に液体窒素トラップ
１０を設けていて、この部分を特に高真空とし、質量分
離器へ導く構成となっている。
れる従来のイオン源の概略構成を示す断面図であり、１
は非磁性材で形成されたハウジング（筐体）、２はアー
ク電極、３は引き出し電極、４はＢｅ製カナール、１０
は液体窒素トラップである。Ｂｅは、特定化学物質等の
特別管理物質に指定されており、安全性の面からの配慮
が不可欠である。そのため構造が簡単で保守の容易なコ
ールドカソードイオン源の引出し電極３に、Ｂｅ製カナ
ール（canal ）４を取り付け、ここを通り抜けるイオン
のスパッタリングにより、僅かにイオン化したＢｅイオ
ンを引出す。引出されたイオンは、引出し電極３直後の
真空度が低い場合にはイオンが電子と再結合して中性化
してしまうため、引出し電極３直後に液体窒素トラップ
１０を設けていて、この部分を特に高真空とし、質量分
離器へ導く構成となっている。
【０００５】次に、図３に示すイオン源を装着したイオ
ン注入装置におけるＢｅイオンの注入動作について説明
する。先ずハウジング（筐体）１を含むイオン注入装置
内部全体を５×１０-7torr以下の真空度まで引く。そし
て液体窒素トラップ１０に液体窒素を導入して行って、
トラップが完全に冷えるまで十分に液体窒素を充填す
る。次にアーク電極２に電圧を印加した状態でＡｒ（ア
ルゴン）ガスをハウジング１内に徐々に導入して行く
（ガス導入口等は図示せず）。Ａｒガスが導入されると
放電によりプラズマが生じ、この状態でハウジング１に
対し引出し電極３を負に印加すると、ＡｒイオンがＢｅ
製カナール４を通って引出される。そしてＡｒイオンが
引出されるときに、Ｂｅ製カナール４にＡｒイオンが衝
突し、Ｂｅをスパッタして、その一部がＢｅイオンとな
りＡｒイオンやその他のイオンと共にイオンビームとし
て引出される。
ン注入装置におけるＢｅイオンの注入動作について説明
する。先ずハウジング（筐体）１を含むイオン注入装置
内部全体を５×１０-7torr以下の真空度まで引く。そし
て液体窒素トラップ１０に液体窒素を導入して行って、
トラップが完全に冷えるまで十分に液体窒素を充填す
る。次にアーク電極２に電圧を印加した状態でＡｒ（ア
ルゴン）ガスをハウジング１内に徐々に導入して行く
（ガス導入口等は図示せず）。Ａｒガスが導入されると
放電によりプラズマが生じ、この状態でハウジング１に
対し引出し電極３を負に印加すると、ＡｒイオンがＢｅ
製カナール４を通って引出される。そしてＡｒイオンが
引出されるときに、Ｂｅ製カナール４にＡｒイオンが衝
突し、Ｂｅをスパッタして、その一部がＢｅイオンとな
りＡｒイオンやその他のイオンと共にイオンビームとし
て引出される。
【０００６】従ってＢｅ製カナール４を通ってきたイオ
ンビームには、Ａｒ，Ｂｅイオンの他、イオン源の中に
存在している残留ガス等のイオン化したものや、分子イ
オン等種々のイオンが含まれており、これらのイオンが
質量分離器のマグネットへと導かれる。ここで質量分離
器のマグネット電流を、Ｂｅイオンだけを分離できる値
に設定しておくことにより、質量分離器のスリットから
はＢｅイオンだけが通り抜け、スリットを通り抜けたＢ
ｅイオンが次の加速管部で必要な加速エネルギーまで加
速され、次の走査系でスキャンされながら注入室に装填
されたウエハに照射されてイオン注入が行われる。
ンビームには、Ａｒ，Ｂｅイオンの他、イオン源の中に
存在している残留ガス等のイオン化したものや、分子イ
オン等種々のイオンが含まれており、これらのイオンが
質量分離器のマグネットへと導かれる。ここで質量分離
器のマグネット電流を、Ｂｅイオンだけを分離できる値
に設定しておくことにより、質量分離器のスリットから
はＢｅイオンだけが通り抜け、スリットを通り抜けたＢ
ｅイオンが次の加速管部で必要な加速エネルギーまで加
速され、次の走査系でスキャンされながら注入室に装填
されたウエハに照射されてイオン注入が行われる。
【０００７】図４はＯイオンを引出すために用いられ
る、希ガス等のイオン化が容易な従来のＲＦ（高周波）
イオン源の一例である。パイレックスガラス管１１で形
成されたイオン源本体を真空に引いた後、Ｏガスをパイ
レックスガラス管１１内に導入し、ＲＦ電極１３から高
周波電力を供給してプラズマを発生させ、Ｏイオンを引
出す構成となっている。
る、希ガス等のイオン化が容易な従来のＲＦ（高周波）
イオン源の一例である。パイレックスガラス管１１で形
成されたイオン源本体を真空に引いた後、Ｏガスをパイ
レックスガラス管１１内に導入し、ＲＦ電極１３から高
周波電力を供給してプラズマを発生させ、Ｏイオンを引
出す構成となっている。
【０００８】次に図４に示すＲＦイオン源を装着したイ
オン注入装置におけるＯイオンの注入動作について説明
する。先ずパイレックスガラス管１１からなるＲＦイオ
ン源を含むイオン注入装置内部全体を、５×１０-7torr
以下の真空度まで引く。そして液体窒素トラップ１６に
液体窒素を導入して行って、トラップが完全に冷えるま
で十分に液体窒素を充填する。次にＲＦ電極１３に電力
を加えた状態でＯガスを、パイレックスガラス管１１内
に徐々に導入して行く（ガス導入口等は図示せず）。Ｏ
ガスが導入されると放電によりプラズマが生じ、この状
態で陽極１２に対し引出し電極１４を負に印加すると、
Ｏイオンがイオンビームとしてカナール１５を通して引
出される。従ってこの場合にはカナール１５の素材は高
融点で安全性の高い材料（例えばＴａ（タンタル）やＭ
ｏ（モリブデン）等）であれば良い。以下の動作は上述
の動作と同様である。
オン注入装置におけるＯイオンの注入動作について説明
する。先ずパイレックスガラス管１１からなるＲＦイオ
ン源を含むイオン注入装置内部全体を、５×１０-7torr
以下の真空度まで引く。そして液体窒素トラップ１６に
液体窒素を導入して行って、トラップが完全に冷えるま
で十分に液体窒素を充填する。次にＲＦ電極１３に電力
を加えた状態でＯガスを、パイレックスガラス管１１内
に徐々に導入して行く（ガス導入口等は図示せず）。Ｏ
ガスが導入されると放電によりプラズマが生じ、この状
態で陽極１２に対し引出し電極１４を負に印加すると、
Ｏイオンがイオンビームとしてカナール１５を通して引
出される。従ってこの場合にはカナール１５の素材は高
融点で安全性の高い材料（例えばＴａ（タンタル）やＭ
ｏ（モリブデン）等）であれば良い。以下の動作は上述
の動作と同様である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】イオン注入装置を用い
てウエハにＢｅイオンおよびＯイオンの注入を行う場
合、従来のイオン源では、Ｂｅイオンの注入には図３に
示すようなコールドカソードイオン源を用いる必要があ
り、Ｏイオンの注入を行う場合には図４に示すようなＲ
Ｆイオン源を用いる必要がある。従って例えば装填した
ウエハに、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとエピタキシャル系素
子の２系統の素子制作を行う必要がある場合には、工程
に合わせてコールドカソードイオン源とＲＦイオン源の
二つのイオン源を付け替えて注入を行わなければならな
い。また、図３に示す従来のコールドカソードイオン源
によるＢｅイオンの引出しは、ＡｒイオンでＢｅ製カナ
ールをスパッタすることによって行っているのでスパッ
タ効率は良いがイオン化効率が低く、結果としてＢｅイ
オンの引出し効率が悪い。また、引出し電極直後の真空
度を上げるために液体窒素トラップを用いているため、
立ち上げ時の液体窒素の導入，立ち下げ時の液体窒素の
放出に時間がかかる等、保守に手間と時間がかかると共
に、液体窒素の蒸発により注入時間が制限されるため連
続して多数ロットへの注入が困難である等の問題点があ
った。
てウエハにＢｅイオンおよびＯイオンの注入を行う場
合、従来のイオン源では、Ｂｅイオンの注入には図３に
示すようなコールドカソードイオン源を用いる必要があ
り、Ｏイオンの注入を行う場合には図４に示すようなＲ
Ｆイオン源を用いる必要がある。従って例えば装填した
ウエハに、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴとエピタキシャル系素
子の２系統の素子制作を行う必要がある場合には、工程
に合わせてコールドカソードイオン源とＲＦイオン源の
二つのイオン源を付け替えて注入を行わなければならな
い。また、図３に示す従来のコールドカソードイオン源
によるＢｅイオンの引出しは、ＡｒイオンでＢｅ製カナ
ールをスパッタすることによって行っているのでスパッ
タ効率は良いがイオン化効率が低く、結果としてＢｅイ
オンの引出し効率が悪い。また、引出し電極直後の真空
度を上げるために液体窒素トラップを用いているため、
立ち上げ時の液体窒素の導入，立ち下げ時の液体窒素の
放出に時間がかかる等、保守に手間と時間がかかると共
に、液体窒素の蒸発により注入時間が制限されるため連
続して多数ロットへの注入が困難である等の問題点があ
った。
【００１０】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、イオン源の付け替えを必要とするこ
となくＢｅイオンとＯイオンの両方の注入が行えるイオ
ン源及びイオンビーム引出し方法を提供することを目的
としている。
されたものであり、イオン源の付け替えを必要とするこ
となくＢｅイオンとＯイオンの両方の注入が行えるイオ
ン源及びイオンビーム引出し方法を提供することを目的
としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるイオンビ
ーム引出し方法は、コールドカソード型イオン源にＢｅ
（ベリリウム）板を内在させ、Ａｒ（アルゴン）とＯ
（酸素）の混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＢ
ｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長とする。
ーム引出し方法は、コールドカソード型イオン源にＢｅ
（ベリリウム）板を内在させ、Ａｒ（アルゴン）とＯ
（酸素）の混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＢ
ｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長とする。
【００１２】また、そのイオンビーム引出し部にＢｅ製
カナールが取り付けられたコールドカソード型イオン源
に、Ｂｅ板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出す
ことを特長とする。
カナールが取り付けられたコールドカソード型イオン源
に、Ｂｅ板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、
プラズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出す
ことを特長とする。
【００１３】また、その筐体外壁にマグネットが取り付
けられ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で
形成され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナール
が取り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ
板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、プラズマ
を発生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出すことを特
長とする。
けられ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で
形成され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナール
が取り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ
板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、プラズマ
を発生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出すことを特
長とする。
【００１４】また、その筐体外壁にマグネットが取り付
けられ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で
形成され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナール
が取り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ
板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入しプラズマを
発生させ、前記イオン源の引出し電極直後のビームライ
ンをターボポンプで高真空に維持させてＢｅイオン及び
Ｏイオンを引出すことを特長とする。
けられ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で
形成され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナール
が取り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ
板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入しプラズマを
発生させ、前記イオン源の引出し電極直後のビームライ
ンをターボポンプで高真空に維持させてＢｅイオン及び
Ｏイオンを引出すことを特長とする。
【００１５】また、前記イオン源にＯガスだけを導入し
てＢｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長とする。
てＢｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長とする。
【００１６】さらに本発明のイオン源は、そのイオンビ
ーム引出し部近傍を磁性材で形成した筐体、該筐体外壁
に設けられたマグネット、該筐体内部に内在させたＢｅ
板、前記イオンビーム引出し部に設けられたＢｅ製カナ
ール、その引出し電極直後のビームラインに設けられた
ターボポンプを備えたコールドカソード型イオン源であ
って、ＡｒとＯの混合ガス又はＯガスだけが導入される
ことで、プラズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオン
を放出することを特長とする。
ーム引出し部近傍を磁性材で形成した筐体、該筐体外壁
に設けられたマグネット、該筐体内部に内在させたＢｅ
板、前記イオンビーム引出し部に設けられたＢｅ製カナ
ール、その引出し電極直後のビームラインに設けられた
ターボポンプを備えたコールドカソード型イオン源であ
って、ＡｒとＯの混合ガス又はＯガスだけが導入される
ことで、プラズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオン
を放出することを特長とする。
【００１７】本発明のイオン源及びイオンビーム引出し
方法は、スパッタ効率の良いＡｒガスとイオン化効率の
良いＯガスとの混合ガスを用いることでＢｅイオンの引
出し効率が高められる。従ってＢｅ製カナールを必ずし
も用いる必要が無くＢｅイオンの引出しが可能となる。
またイオン源の外壁のプラス電極側にマグネットを設け
ると共にこのイオン源のイオンビーム引出し部近傍を磁
性材で形成し、低いガス圧で高いプラズマ密度を得るこ
ととした。従って従来のＲＦイオン源と同等レベルのＯ
イオンを引出すことが可能となり、イオン源の付け替え
を行わずにＢｅイオン及びＯイオンの注入が可能とな
る。またターボポンプを用いることで引出し電極直後の
ビームラインを装置稼働中高真空に維持できるようにな
る。
方法は、スパッタ効率の良いＡｒガスとイオン化効率の
良いＯガスとの混合ガスを用いることでＢｅイオンの引
出し効率が高められる。従ってＢｅ製カナールを必ずし
も用いる必要が無くＢｅイオンの引出しが可能となる。
またイオン源の外壁のプラス電極側にマグネットを設け
ると共にこのイオン源のイオンビーム引出し部近傍を磁
性材で形成し、低いガス圧で高いプラズマ密度を得るこ
ととした。従って従来のＲＦイオン源と同等レベルのＯ
イオンを引出すことが可能となり、イオン源の付け替え
を行わずにＢｅイオン及びＯイオンの注入が可能とな
る。またターボポンプを用いることで引出し電極直後の
ビームラインを装置稼働中高真空に維持できるようにな
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明で使用するイオン源の一実
施形態を示す概略断面図である。図１において、１はそ
のイオンビーム引出し部近傍のみが磁性材（例えばＳＵ
Ｓ４３０やＳＳ）８で形成されたハウジング（筐体）、
２はアーク電極、３は引出し電極、４はＢｅ製カナール
である。また、５はハウジング１内に内在させたＢｅ
板、６はプラズマ密度を増大させるためハウジング外壁
面に取り付けたマグネット、７は高真空を維持させるた
め引出し電極３直後のビームラインに設けられたターボ
ポンプである。
て説明する。図１は、本発明で使用するイオン源の一実
施形態を示す概略断面図である。図１において、１はそ
のイオンビーム引出し部近傍のみが磁性材（例えばＳＵ
Ｓ４３０やＳＳ）８で形成されたハウジング（筐体）、
２はアーク電極、３は引出し電極、４はＢｅ製カナール
である。また、５はハウジング１内に内在させたＢｅ
板、６はプラズマ密度を増大させるためハウジング外壁
面に取り付けたマグネット、７は高真空を維持させるた
め引出し電極３直後のビームラインに設けられたターボ
ポンプである。
【００１９】次に、図１に示すイオン源を装着したイオ
ン注入装置におけるＢｅイオン及びＯイオンの注入動作
について説明する。先ずハウジング１を含むイオン注入
装置内部全体を５×１０-7torr以下の真空度まで引く。
次にターボポンプ７を動作させて引出し電極３直後の真
空度を更に高める。次にアーク電極２に電圧を印加した
状態で、ＡｒとＯの混合ガスを徐々に導入して行く。Ａ
ｒとＯの混合ガスが導入されると、放電によりプラズマ
が生じ、この状態でハウジング１に対し引出し電極３を
負に印加すると、Ａｒイオン及びＯイオンがカナール４
を通して引出され、Ａｒイオン及びＯイオンが引出され
るときに、Ｂｅ製カナール４にイオンが衝突し、Ｂｅを
スパッタして、その一部がＢｅイオンとなり、Ａｒイオ
ン，Ｏイオンやその他のイオンと共にイオンビームとし
て引出される。
ン注入装置におけるＢｅイオン及びＯイオンの注入動作
について説明する。先ずハウジング１を含むイオン注入
装置内部全体を５×１０-7torr以下の真空度まで引く。
次にターボポンプ７を動作させて引出し電極３直後の真
空度を更に高める。次にアーク電極２に電圧を印加した
状態で、ＡｒとＯの混合ガスを徐々に導入して行く。Ａ
ｒとＯの混合ガスが導入されると、放電によりプラズマ
が生じ、この状態でハウジング１に対し引出し電極３を
負に印加すると、Ａｒイオン及びＯイオンがカナール４
を通して引出され、Ａｒイオン及びＯイオンが引出され
るときに、Ｂｅ製カナール４にイオンが衝突し、Ｂｅを
スパッタして、その一部がＢｅイオンとなり、Ａｒイオ
ン，Ｏイオンやその他のイオンと共にイオンビームとし
て引出される。
【００２０】すなわち本発明では第１に、ハウジング１
内に導入するガスを、Ａｒガスでなく、ＡｒとＯの混合
ガスを用いることで、効率良くＢｅイオンを引出すこと
としている。従来ではスパッタ効率のみを重視し、スパ
ッタ効率の良いＡｒイオンをできるだけ多く取出し、Ｂ
ｅ製カナール４をスパッタしている。然しながらＡｒイ
オンはスパッタ効率は良いがイオン化効率が低く、結果
としてＢｅイオンの引出し効率が悪くなる。従って本発
明ではイオン化効率の良いＯガスをＡｒガスに混ぜ、ス
パッタ効率の良いＡｒガスとイオン化効率の良いＯガス
の混合ガスでプラズマを発生させてＢｅ製カナールをス
パッタする構成とし、効率良くＢｅイオンを引出せるよ
うにした。
内に導入するガスを、Ａｒガスでなく、ＡｒとＯの混合
ガスを用いることで、効率良くＢｅイオンを引出すこと
としている。従来ではスパッタ効率のみを重視し、スパ
ッタ効率の良いＡｒイオンをできるだけ多く取出し、Ｂ
ｅ製カナール４をスパッタしている。然しながらＡｒイ
オンはスパッタ効率は良いがイオン化効率が低く、結果
としてＢｅイオンの引出し効率が悪くなる。従って本発
明ではイオン化効率の良いＯガスをＡｒガスに混ぜ、ス
パッタ効率の良いＡｒガスとイオン化効率の良いＯガス
の混合ガスでプラズマを発生させてＢｅ製カナールをス
パッタする構成とし、効率良くＢｅイオンを引出せるよ
うにした。
【００２１】第２には、図１に示すように、プラズマ密
度を増大させるためイオン源のプラス電極側の筐体外壁
に強力な永久マグネット（例えばネオジウムマグネッ
ト：表面磁場 約５０００ガウス）６を設けると共に、
イオンビーム引出し部近傍を磁性材８で形成したことに
より、効率良くＢｅイオンを引出し、かつＯイオンも引
出せるようにした。これにより、Ｂｅイオンの注入とＯ
イオンの注入とを、イオン源の付け替えなしに行うこと
ができるようになる。すなわちマグネット６と磁性材８
とを設けることで、従来より低いガス圧で高いプラズマ
密度が得られるため、カナール４から漏れ出すガス量を
低く抑えられ、従って引出し電極以降のビームラインの
真空度をより高く保つことができ、引出されたイオンが
残留ガスと衝突して中性子化する確立が小さくなり、こ
れが引出されるイオンビーム量を増大させ、従来より多
いイオン電流が引出せるようになる。また従来Ｏイオン
を取出す場合には、ＲＦイオン源を用いてＯガスだけで
プラズマを発生させていたが、本発明のイオン源はマグ
ネット６と磁性材８とによりプラズマ密度を増大させる
ことができるため、ＡｒとＯの混合ガスでプラズマを発
生させることで、Ｏイオンを数μＡ引出すことができる
ようになる。然しながらＯイオン注入は素子間分離用に
高濃度の注入が必要なため、一枚あたりの注入時間が数
分から３０分以上必要で、多数のウエハを処理するため
には数時間が必要になる。
度を増大させるためイオン源のプラス電極側の筐体外壁
に強力な永久マグネット（例えばネオジウムマグネッ
ト：表面磁場 約５０００ガウス）６を設けると共に、
イオンビーム引出し部近傍を磁性材８で形成したことに
より、効率良くＢｅイオンを引出し、かつＯイオンも引
出せるようにした。これにより、Ｂｅイオンの注入とＯ
イオンの注入とを、イオン源の付け替えなしに行うこと
ができるようになる。すなわちマグネット６と磁性材８
とを設けることで、従来より低いガス圧で高いプラズマ
密度が得られるため、カナール４から漏れ出すガス量を
低く抑えられ、従って引出し電極以降のビームラインの
真空度をより高く保つことができ、引出されたイオンが
残留ガスと衝突して中性子化する確立が小さくなり、こ
れが引出されるイオンビーム量を増大させ、従来より多
いイオン電流が引出せるようになる。また従来Ｏイオン
を取出す場合には、ＲＦイオン源を用いてＯガスだけで
プラズマを発生させていたが、本発明のイオン源はマグ
ネット６と磁性材８とによりプラズマ密度を増大させる
ことができるため、ＡｒとＯの混合ガスでプラズマを発
生させることで、Ｏイオンを数μＡ引出すことができる
ようになる。然しながらＯイオン注入は素子間分離用に
高濃度の注入が必要なため、一枚あたりの注入時間が数
分から３０分以上必要で、多数のウエハを処理するため
には数時間が必要になる。
【００２２】このため本発明では、引出し電極３直後
に、従来のような液体窒素トラップではなくターボポン
プ７を設け、引出し電極３直後のビームラインを装置稼
働中高真空に維持させる構成とし、イオン源の付け替え
なしにＢｅイオン及びＯイオンの注入が行えるようにし
た。また以上のような構成とすることで、Ｂｅイオンの
引出し効率も高まり、従来の方式より１桁以上多く取出
せるようになった。また液体窒素トラップでなくターボ
ポンプ７とすることにより、液体窒素の導入，放出に必
要な時間と手間を省くことができ、且つ連続して多数ロ
ットへの注入が可能となった。
に、従来のような液体窒素トラップではなくターボポン
プ７を設け、引出し電極３直後のビームラインを装置稼
働中高真空に維持させる構成とし、イオン源の付け替え
なしにＢｅイオン及びＯイオンの注入が行えるようにし
た。また以上のような構成とすることで、Ｂｅイオンの
引出し効率も高まり、従来の方式より１桁以上多く取出
せるようになった。また液体窒素トラップでなくターボ
ポンプ７とすることにより、液体窒素の導入，放出に必
要な時間と手間を省くことができ、且つ連続して多数ロ
ットへの注入が可能となった。
【００２３】図２は、本発明のイオン源の他の実施形態
を示す概略断面図であり、９はＴａ又はＭｏで形成され
たカナールである。この図２に示すようなイオン源を用
い、ＡｒとＯの混合ガスでＢｅ及びＯイオンの引出しを
行う場合、引出されるＢｅイオン量は、図１に示す実施
形態の場合よりやや少なくなるが、効率も良く低濃度の
イオン注入に対しては十分であり、且つ高い加工度を必
要とするＢｅ製カナールを使用しなくて済むため低コス
ト化が可能になると共に、イオン源内部の経時的な汚れ
を少なくでき、保守回数の削減，長寿命化が可能となっ
た。
を示す概略断面図であり、９はＴａ又はＭｏで形成され
たカナールである。この図２に示すようなイオン源を用
い、ＡｒとＯの混合ガスでＢｅ及びＯイオンの引出しを
行う場合、引出されるＢｅイオン量は、図１に示す実施
形態の場合よりやや少なくなるが、効率も良く低濃度の
イオン注入に対しては十分であり、且つ高い加工度を必
要とするＢｅ製カナールを使用しなくて済むため低コス
ト化が可能になると共に、イオン源内部の経時的な汚れ
を少なくでき、保守回数の削減，長寿命化が可能となっ
た。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明のイオン源及
びイオンビーム引出し方法は、スパッタ効率の良いＡｒ
ガスとイオン化効率の良いＯガスとの混合ガスを用いる
こととしたのでＢｅイオンの引出し効率を高めることが
できる。またイオン源にマグネットを設け、その引出し
電極近傍を磁性材で形成することにより、高いプラズマ
密度が得られるため、従来のＲＦイオン源と同等レベル
のＯイオンの引出しが可能となり、これによりイオン源
の付け替えを行わずにＢｅイオン及びＯイオンの注入が
行えるようになる。またターボポンプを用いることで、
引出し電極直後のビームラインを装置稼働中高真空に維
持でき、液体窒素の取り扱いを不要として装置立ち上
げ，立ち下げ時の時間を短縮できると共に、長時間の連
続注入が可能となる。またＢｅイオンの引出し効率が高
められ、長時間の連続注入が可能となったことによる副
次的効果として、イオン源内の汚れやＢｅの消耗を少な
くでき、保守回数の削減が可能となり、装置ダウンタイ
ムの減少，特化物であるＢｅとの接触の機会を減らすこ
とができる。必ずしもＢｅ製カナールを必要としないの
で低コスト化が図れる等の効果がある。
びイオンビーム引出し方法は、スパッタ効率の良いＡｒ
ガスとイオン化効率の良いＯガスとの混合ガスを用いる
こととしたのでＢｅイオンの引出し効率を高めることが
できる。またイオン源にマグネットを設け、その引出し
電極近傍を磁性材で形成することにより、高いプラズマ
密度が得られるため、従来のＲＦイオン源と同等レベル
のＯイオンの引出しが可能となり、これによりイオン源
の付け替えを行わずにＢｅイオン及びＯイオンの注入が
行えるようになる。またターボポンプを用いることで、
引出し電極直後のビームラインを装置稼働中高真空に維
持でき、液体窒素の取り扱いを不要として装置立ち上
げ，立ち下げ時の時間を短縮できると共に、長時間の連
続注入が可能となる。またＢｅイオンの引出し効率が高
められ、長時間の連続注入が可能となったことによる副
次的効果として、イオン源内の汚れやＢｅの消耗を少な
くでき、保守回数の削減が可能となり、装置ダウンタイ
ムの減少，特化物であるＢｅとの接触の機会を減らすこ
とができる。必ずしもＢｅ製カナールを必要としないの
で低コスト化が図れる等の効果がある。
【図１】本発明を説明するためのイオン源の一実施形態
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】本発明を説明するためのイオン源の他の実施形
態を示す概略断面図である。
態を示す概略断面図である。
【図３】従来のコールドカソードイオン源の構成の一例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図４】従来のＲＦイオン源の構成の一例を示す概略断
面図である。
面図である。
構成の一例を示す概略断面図である。 １ ハウジング（筐体） ２ アーク電極 ３ 引出し電極 ４ Ｂｅ製カナール ５ Ｂｅ板 ６ マグネット ７ ターボポンプ ８ 磁性材 ９ Ｔａ又はＭｏ製カナール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 秀和 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 谷口 徹 東京都三鷹市下連雀５丁目１番１号 日 本無線株式会社内 (72)発明者 桜田 勇蔵 神奈川県茅ケ崎市萩園2500 日本真空技 術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−149643（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−112639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88248（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112134（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114572（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−29149（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−74659（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−31857（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 C23C 14/48 H01J 37/08 H01J 37/317 H01L 21/265
Claims (6)
- 【請求項１】 コールドカソード型イオン源にＢｅ（ベ
リリウム）板を内在させ、Ａｒ（アルゴン）とＯ（酸
素）の混合ガスを導入し、プラズマを発生させてＢｅイ
オン及びＯイオンを引出すことを特長とするイオンビー
ム引出し方法。 - 【請求項２】 そのイオンビーム引出し部にＢｅ製カナ
ールが取り付けられたコールドカソード型イオン源に、
Ｂｅ板を内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、プラ
ズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出すこと
を特長とするイオンビーム引出し方法。 - 【請求項３】 その筐体外壁にマグネットが取り付けら
れ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で形成
され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナールが取
り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ板を
内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入し、プラズマを発
生させてＢｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長と
するイオンビーム引出し方法。 - 【請求項４】 その筐体外壁にマグネットが取り付けら
れ、該筐体のイオンビーム引出し部近傍が磁性材で形成
され、前記イオンビーム引出し部にＢｅ製カナールが取
り付けられたコールドカソード型イオン源に、Ｂｅ板を
内在させ、ＡｒとＯの混合ガスを導入しプラズマを発生
させ、前記イオン源の引出し電極直後のビームラインを
ターボポンプで高真空に維持させてＢｅイオン及びＯイ
オンを引出すことを特長とするイオンビーム引出し方
法。 - 【請求項５】 前記イオン源にＯガスだけを導入してＢ
ｅイオン及びＯイオンを引出すことを特長とする請求項
１乃至４の何れかに記載のイオンビーム引出し方法。 - 【請求項６】 そのイオンビーム引出し部近傍を磁性材
で形成した筐体、該筐体外壁に設けられたマグネット、
該筐体内部に内在させたＢｅ板、前記イオンビーム引出
し部に設けられたＢｅ製カナール、その引出し電極直後
のビームラインに設けられたターボポンプを備えたコー
ルドカソード型イオン源であって、 ＡｒとＯの混合ガス又はＯガスだけが導入されること
で、プラズマを発生させてＢｅイオン及びＯイオンを放
出することを特長とするイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36682597A JP3342382B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | イオン源及びイオンビーム引出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36682597A JP3342382B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | イオン源及びイオンビーム引出し方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11195385A JPH11195385A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3342382B2 true JP3342382B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=18487776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36682597A Expired - Fee Related JP3342382B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | イオン源及びイオンビーム引出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3342382B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014086137A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Ran Technical Service Kk | コールドカソード型イオン源 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36682597A patent/JP3342382B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11195385A (ja) | 1999-07-21 |
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