JP3399447B2 - イオン源の運転方法 - Google Patents
イオン源の運転方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、有機金属蒸気を
原料として当該有機金属蒸気を構成する金属のイオンビ
ームを引き出すイオン源の運転方法に関し、より具体的
には、当該イオン源を構成するプラズマ生成容器の組立
後または清掃後に最初にイオンビームを引き出す際に、
イオンビーム量が安定するまでの時間を短縮する手段に
関する。 【０００２】 【従来の技術】イオン源から金属のイオンビームを引き
出す場合、原料として有機金属蒸気を用いる場合があ
る。例えば、インジウムイオンビームを引き出す場合、
有機金属蒸気として、Ｉn(ＣＨ3)3 （トリメチルインジ
ウム）、Ｉn(Ｃ2Ｈ5)3 （トリエチルインジウム）等の
蒸気を用いる。 【０００３】このような有機金属蒸気のイオン源（より
具体的にはそれを構成するプラズマ生成容器）への供給
量は、引き出される目的金属のイオンビーム量に大きな
影響を与える。そのために従来から、イオン源を運転す
るときは、有機金属蒸気を、目的量のイオンビームを引
き出すのに応じた一定の流量に正確に調節して供給する
ようにしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、有機金属蒸
気を原料として用いる場合、イオン源を構成するプラズ
マ生成容器の組立後または清掃後に最初にイオンビーム
を引き出す際に、図５に示すように、目的金属（この例
ではインジウム）のイオンビーム量（即ちイオンビーム
電流）が安定するまでに長時間を要するという課題があ
る。 【０００５】この図５は、プラズマ生成容器内に供給す
るトリメチルインジウム蒸気の流量を一定にしてインジ
ウムイオンビームの引き出しを始めたときの例であり、
インジウムイオンビーム電流は、時間経過に従って徐々
に上昇して、引き出し開始から２０分強程度でほぼ一定
になっており、その後は、トリメチルインジウム蒸気の
供給量やその他の運転パラメータが変化しない限り大き
な変動はない。通常は、このイオンビーム電流がほぼ一
定になった以降をイオン注入等の処理に用いるため、上
記例では、イオンビームの立ち上げに（即ちイオンビー
ムの引き出しを始めてからほぼ一定量に落ち着くまで
に）２０分強程度という長時間を要している。 【０００６】なお、一度目的金属のイオンビームを引き
出した後に、即ちプラズマ生成容器の組立後または清掃
後の最初のイオンビーム引き出しでないときに、イオン
ビームを立ち上げるときは、上記ほどには長い時間を要
しないことが実験によって確かめられている。 【０００７】そこでこの発明は、有機金属蒸気を原料と
して当該有機金属蒸気を構成する金属のイオンビームを
引き出すイオン源において、プラズマ生成容器の組立後
または清掃後に最初にイオンビームを引き出す際に、イ
オンビーム量が安定するまでの時間を短縮することを主
たる目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明のイオン源の運
転方法は、プラズマ生成容器の組立後または清掃後に最
初にイオンビームを引き出す際に、前記有機金属蒸気を
一定流量でプラズマ生成容器内に供給しながら目的量の
イオンビームを引き出す工程の前に、前記有機金属蒸気
を前記一定流量よりも大きい流量でプラズマ生成容器内
に供給する工程を設けることを特徴としている。 【０００９】上記運転方法によれば、イオンビーム量が
安定するまでの時間を短縮することができた。その理由
は次のように考えられる。 【００１０】即ち、有機金属蒸気を原料とするイオン源
においては、プラズマ生成によって有機金属蒸気から析
出した金属のプラズマ生成容器内壁への付着と、プラズ
マ生成容器が高温に加熱されることに伴う当該金属の内
壁からの再蒸発とが繰り返されていて、この付着と再蒸
発の量が、引き出されるイオンビーム量に関与している
と考えられる。 【００１１】組立後または清掃後で未だ目的金属のイオ
ンビームを引き出していない新しいプラズマ生成容器に
は、内壁に付着している金属が存在しないため、イオン
ビームの引き出し始め時はイオンビーム量は少なく、運
転を続けるに従って、プラズマ生成容器の内壁に付着し
ている金属の量が増えてそこからの金属の再蒸発量も増
えるので、徐々にイオンビーム量は増加して行く。やが
て、プラズマ生成容器の内壁に付着する金属の量とそこ
から再蒸発する金属の量とが平衡状態に達してイオンビ
ーム量が安定する。 【００１２】その場合、従来のように有機金属蒸気の供
給量を、初めから、目的量のイオンビームを引き出すの
に応じた一定の流量にしていたのでは、プラズマ生成容
器の内壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属
の量とが平衡状態に達するまでに長時間を要するので、
イオンビームが安定するまでに長時間を要する。 【００１３】これに対して、この発明のように、有機金
属蒸気を一定流量で供給しながら目的量のイオンビーム
を引き出す工程の前に、有機金属蒸気を前記一定流量よ
りも大きい流量で供給する工程を設けることによって、
プラズマ生成容器の内壁に付着している金属の量を短時
間で多くすることができるので、プラズマ生成容器の内
壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属の量と
が平衡状態に達するまでの時間を短縮することができ
る。その結果、イオンビーム量が安定するまでの時間を
短縮することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】図１は、イオン源の一例を示す概
略図である。このイオン源２は、原料として供給される
有機金属蒸気８を電離させてプラズマ１８を生成するプ
ラズマ生成容器１２と、このプラズマ１８から電界の作
用で、有機金属蒸気８を構成する金属のイオンビームを
含むイオンビーム２４を引き出す引出し電極２２とを備
えている。プラズマ生成容器１２内の一方側には熱電子
放出用のフィラメント１４が設けられており、他方側に
は電子反射用の反射電極１６が設けられている。プラズ
マ生成容器１２内には外部から電子捕捉用の磁界２０が
印加される。このような構造のイオン源２は、バーナス
型イオン源と呼ばれる。２６はフィラメント電源、２８
はアーク電源である。 【００１５】プラズマ生成容器１２へは、この例では、
有機金属を加熱する蒸発源４で発生させ、かつ流量調節
器６で所望の流量に調節された有機金属蒸気８が、蒸気
導入管１０を経由して供給される。この有機金属蒸気８
は、例えば、前述したようなトリメチルインジウム、ト
リエチルインジウム等のインジウム系の有機金属蒸気で
ある。なお、プラズマ生成容器１２へ供給する有機金属
蒸気８の流量調節は、前記のように流量調節器６で行っ
ても良いし、蒸発源４の温度調節で行っても良いし、両
者を併用しても良い。 【００１６】プラズマ生成容器１２内には、プラズマ１
８の安定生成に必要なガス流量を確保する等の目的で、
有機金属蒸気８の導入に加えて、ガス導入管３２からＡ
r 等の不活性ガスから成る補助ガス３０を導入する場合
もある。 【００１７】前記イオンビーム２４中に含まれている目
的金属のイオンビームは、当該イオンビーム２４を質量
分離すること等によって取り出すことができる。 【００１８】前記のようなイオン源２において、プラズ
マ生成容器１２内に有機金属蒸気８としてトリメチルイ
ンジウム蒸気を０．３ｃｃｍの流量で供給しながらイン
ジウムイオンビームを引き出す運転を行ったときの、ト
リメチルインジウム蒸気の供給を停止する前と後のイン
ジウムイオンビーム電流の変化の一例を図２に示す。こ
のとき、アーク電流（即ちアーク電源２８の出力電流）
は一定にした。また、補助ガス３０としてＡr ガスを
０．５ｃｃｍの流量で導入し続けた。 【００１９】運転開始から８００分が経過した時点でト
リメチルインジウム蒸気の供給を停止したところ、その
後もインジウムイオンビームは減少しながらも発生し続
けており、トリメチルインジウム蒸気の供給停止後約１
００分経過した時点でも約５０μＡ発生している。これ
によって、前述したように、それまでの運転でプラズマ
生成容器１２の内壁にインジウムが付着しており、トリ
メチルインジウム蒸気の供給停止後は、この付着してい
たインジウムが再蒸発し、これがインジウムイオンビー
ムの発生に寄与していることが確かめられた。 【００２０】更に、前記のようなイオン源２において、
プラズマ生成容器１２の清掃後に最初にイオンビームを
引き出す際に、プラズマ生成容器１２へのトリメチルイ
ンジウム蒸気の供給流量を図３に示すパターンで変化さ
せた。 【００２１】ここでは、目的量のインジウムイオンビー
ム電流を引き出すためのトリメチルインジウム蒸気の設
定流量（一定流量）をＱ1 、最初からこの一定流量Ｑ1
でイオンビームを立ち上げるとした場合にインジウムイ
オンビーム電流が安定するまでの時間をｔ2 としてい
る。図５の従来例ではこの時間ｔ2 が２０分強程度であ
る。 【００２２】そしてこの実施例では、第１工程として、
イオンビームの引き出し開始から時間ｔ1 （＝ｔ2 ／
２）の間、トリメチルインジウム蒸気の流量Ｑ2 を２Ｑ
1 とし、時間ｔ1 経過後に、第２工程として、トリメチ
ルインジウム蒸気の流量を前記一定流量Ｑ1 としてイオ
ンビームの引き出しを続けた。より具体的には、Ｑ1 ＝
０．３ｃｃｍ、Ｑ2 ＝０．６ｃｃｍ、ｔ1 ＝１０分とし
た。 【００２３】その結果、図４に示すように、インジウム
イオンビーム量が安定するまでの時間を１０分強程度に
短縮することができた。この図４と前記図５とは、トリ
メチルインジウム蒸気の流量を前記のように変化させる
こと以外は、同一の運転条件とした。このように、従来
例よりもイオンビームの立ち上げ時間を約半分に短縮す
ることができた。 【００２４】これは、第１工程を設けて、初めに第２工
程よりも大きな流量でトリメチルインジウム蒸気を供給
することによって、前述したように、プラズマ生成容器
１２の内壁に付着しているインジウムの量を短時間で多
くすることができ、それによって、プラズマ生成容器２
の内壁に付着するインジウムの量とそこから再蒸発する
インジウムの量とが平衡状態に達するまでの時間が短縮
され、その結果、インジウムイオンビーム量が安定する
までの時間が短縮されたものと考えられる。 【００２５】このような現象は、原料として有機金属蒸
気、特にトリメチルインジウムやトリエチルインジウム
等のインジウム系の有機金属蒸気を用いる場合に特有の
現象であると言うことができる。これは、プラズマ生成
時のプラズマ生成容器１２の壁面温度は、通常は５００
℃〜６００℃程度に達するのに対して、インジウムの融
点はそれよりも低い約１５６℃であり（ちなみに沸点は
２０８０℃）、このような温度の関係によって、プラズ
マ生成によってトリメチルインジウム蒸気から析出した
インジウムが液状になってプラズマ生成容器１２の内壁
に付着する現象と、付着した液体表面からインジウムが
再蒸発する現象とが同時に起こっており、両者が平衡状
態になるところでインジウムイオンビーム量が安定する
と考えられるからである。 【００２６】これに対して、ＢＦ3 （ボラン）やＰＨ3
（ホスフィン）等の従来からよく使用されている原料ガ
スを用いる場合は、前記のような２段階工程でイオンビ
ームを立ち上げる方法を採用しても、イオンビーム量が
安定するまでの時間を短縮する効果は殆ど得られない。
その理由は次のように考えられる。 【００２７】即ち、ＢＦ3 の場合は、プラズマ生成に伴
ってホウ素がプラズマ生成容器１２の内壁に付着するこ
とになるが、ホウ素の融点は２０８０℃、昇華点は２５
５０℃であり、これらの温度の方がプラズマ生成容器１
２の前記温度よりも遙かに高いので、ホウ素は壁面に付
着したままで再蒸発は非常に少なく、従って壁面に付着
したホウ素のイオンビーム量への影響は非常に少ないか
らである。 【００２８】ＰＨ3 の場合は、プラズマ生成に伴ってリ
ンがプラズマ生成容器１２の内壁に付着することになる
が、リンの融点は約４４℃、沸点は約２０８℃であり、
これらの温度よりもプラズマ生成容器１２の前記温度の
方が遙かに高いので、リンが壁面に付着してもすぐに再
蒸発して残存せず、従って壁面に付着したリンのイオン
ビーム量への影響は非常に少ないからである。 【００２９】なお、前記第１工程の流量Ｑ2 をより大き
くし（例えばＱ2 ＝３Ｑ1 ）、かつ時間ｔ1 をより短く
する（例えばｔ1 ＝ｔ2 ／３）ことによって、金属の壁
面への付着をより加速して、イオンビーム量が安定する
までの時間をより短縮することも可能である。 【００３０】また、一度目的金属のイオンビームを引き
出した後は、即ちプラズマ生成容器１２の組立後または
清掃後の最初のイオンビーム引き出しでないときは、先
の運転でプラズマ生成容器１２の内壁に付着した金属が
存在しているので、敢えて前記のような２段階工程でイ
オンビームを立ち上げる必要はない。そのようにしなく
ても、プラズマ生成容器１２の組立後または清掃後の最
初のイオンビーム引き出し時よりも短時間でイオンビー
ム量は安定する。 【００３１】また、この発明は、プラズマ生成容器１２
内におけるプラズマ１８の生成手段は問わないので、バ
ーナス型イオン源以外のイオン源にも広く適用すること
ができる。例えば、棒状のフィラメントを用いるフリー
マン型イオン源、プラズマ閉じ込めに多極磁場（カスプ
磁場）を用いるバケット型イオン源、プラズマ生成に高
周波（マイクロ波を含む）を用いる高周波イオン源、プ
ラズマ生成にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を用い
るＥＣＲ型イオン源等にも適用することができる。 【００３２】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、有機金
属蒸気を一定流量で供給しながら目的量のイオンビーム
を引き出す工程の前に、有機金属蒸気を前記一定流量よ
りも大きい流量で供給する工程を設けることによって、
プラズマ生成容器の内壁に付着している金属の量を短時
間で多くすることができるので、プラズマ生成容器の内
壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属の量と
が平衡状態に達するまでの時間を短縮することができ
る。その結果、イオンビーム量が安定するまでの時間を
短縮することができる。即ち、イオンビームの立ち上げ
時間を短縮することができる。
原料として当該有機金属蒸気を構成する金属のイオンビ
ームを引き出すイオン源の運転方法に関し、より具体的
には、当該イオン源を構成するプラズマ生成容器の組立
後または清掃後に最初にイオンビームを引き出す際に、
イオンビーム量が安定するまでの時間を短縮する手段に
関する。 【０００２】 【従来の技術】イオン源から金属のイオンビームを引き
出す場合、原料として有機金属蒸気を用いる場合があ
る。例えば、インジウムイオンビームを引き出す場合、
有機金属蒸気として、Ｉn(ＣＨ3)3 （トリメチルインジ
ウム）、Ｉn(Ｃ2Ｈ5)3 （トリエチルインジウム）等の
蒸気を用いる。 【０００３】このような有機金属蒸気のイオン源（より
具体的にはそれを構成するプラズマ生成容器）への供給
量は、引き出される目的金属のイオンビーム量に大きな
影響を与える。そのために従来から、イオン源を運転す
るときは、有機金属蒸気を、目的量のイオンビームを引
き出すのに応じた一定の流量に正確に調節して供給する
ようにしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが、有機金属蒸
気を原料として用いる場合、イオン源を構成するプラズ
マ生成容器の組立後または清掃後に最初にイオンビーム
を引き出す際に、図５に示すように、目的金属（この例
ではインジウム）のイオンビーム量（即ちイオンビーム
電流）が安定するまでに長時間を要するという課題があ
る。 【０００５】この図５は、プラズマ生成容器内に供給す
るトリメチルインジウム蒸気の流量を一定にしてインジ
ウムイオンビームの引き出しを始めたときの例であり、
インジウムイオンビーム電流は、時間経過に従って徐々
に上昇して、引き出し開始から２０分強程度でほぼ一定
になっており、その後は、トリメチルインジウム蒸気の
供給量やその他の運転パラメータが変化しない限り大き
な変動はない。通常は、このイオンビーム電流がほぼ一
定になった以降をイオン注入等の処理に用いるため、上
記例では、イオンビームの立ち上げに（即ちイオンビー
ムの引き出しを始めてからほぼ一定量に落ち着くまで
に）２０分強程度という長時間を要している。 【０００６】なお、一度目的金属のイオンビームを引き
出した後に、即ちプラズマ生成容器の組立後または清掃
後の最初のイオンビーム引き出しでないときに、イオン
ビームを立ち上げるときは、上記ほどには長い時間を要
しないことが実験によって確かめられている。 【０００７】そこでこの発明は、有機金属蒸気を原料と
して当該有機金属蒸気を構成する金属のイオンビームを
引き出すイオン源において、プラズマ生成容器の組立後
または清掃後に最初にイオンビームを引き出す際に、イ
オンビーム量が安定するまでの時間を短縮することを主
たる目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】この発明のイオン源の運
転方法は、プラズマ生成容器の組立後または清掃後に最
初にイオンビームを引き出す際に、前記有機金属蒸気を
一定流量でプラズマ生成容器内に供給しながら目的量の
イオンビームを引き出す工程の前に、前記有機金属蒸気
を前記一定流量よりも大きい流量でプラズマ生成容器内
に供給する工程を設けることを特徴としている。 【０００９】上記運転方法によれば、イオンビーム量が
安定するまでの時間を短縮することができた。その理由
は次のように考えられる。 【００１０】即ち、有機金属蒸気を原料とするイオン源
においては、プラズマ生成によって有機金属蒸気から析
出した金属のプラズマ生成容器内壁への付着と、プラズ
マ生成容器が高温に加熱されることに伴う当該金属の内
壁からの再蒸発とが繰り返されていて、この付着と再蒸
発の量が、引き出されるイオンビーム量に関与している
と考えられる。 【００１１】組立後または清掃後で未だ目的金属のイオ
ンビームを引き出していない新しいプラズマ生成容器に
は、内壁に付着している金属が存在しないため、イオン
ビームの引き出し始め時はイオンビーム量は少なく、運
転を続けるに従って、プラズマ生成容器の内壁に付着し
ている金属の量が増えてそこからの金属の再蒸発量も増
えるので、徐々にイオンビーム量は増加して行く。やが
て、プラズマ生成容器の内壁に付着する金属の量とそこ
から再蒸発する金属の量とが平衡状態に達してイオンビ
ーム量が安定する。 【００１２】その場合、従来のように有機金属蒸気の供
給量を、初めから、目的量のイオンビームを引き出すの
に応じた一定の流量にしていたのでは、プラズマ生成容
器の内壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属
の量とが平衡状態に達するまでに長時間を要するので、
イオンビームが安定するまでに長時間を要する。 【００１３】これに対して、この発明のように、有機金
属蒸気を一定流量で供給しながら目的量のイオンビーム
を引き出す工程の前に、有機金属蒸気を前記一定流量よ
りも大きい流量で供給する工程を設けることによって、
プラズマ生成容器の内壁に付着している金属の量を短時
間で多くすることができるので、プラズマ生成容器の内
壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属の量と
が平衡状態に達するまでの時間を短縮することができ
る。その結果、イオンビーム量が安定するまでの時間を
短縮することができる。 【００１４】 【発明の実施の形態】図１は、イオン源の一例を示す概
略図である。このイオン源２は、原料として供給される
有機金属蒸気８を電離させてプラズマ１８を生成するプ
ラズマ生成容器１２と、このプラズマ１８から電界の作
用で、有機金属蒸気８を構成する金属のイオンビームを
含むイオンビーム２４を引き出す引出し電極２２とを備
えている。プラズマ生成容器１２内の一方側には熱電子
放出用のフィラメント１４が設けられており、他方側に
は電子反射用の反射電極１６が設けられている。プラズ
マ生成容器１２内には外部から電子捕捉用の磁界２０が
印加される。このような構造のイオン源２は、バーナス
型イオン源と呼ばれる。２６はフィラメント電源、２８
はアーク電源である。 【００１５】プラズマ生成容器１２へは、この例では、
有機金属を加熱する蒸発源４で発生させ、かつ流量調節
器６で所望の流量に調節された有機金属蒸気８が、蒸気
導入管１０を経由して供給される。この有機金属蒸気８
は、例えば、前述したようなトリメチルインジウム、ト
リエチルインジウム等のインジウム系の有機金属蒸気で
ある。なお、プラズマ生成容器１２へ供給する有機金属
蒸気８の流量調節は、前記のように流量調節器６で行っ
ても良いし、蒸発源４の温度調節で行っても良いし、両
者を併用しても良い。 【００１６】プラズマ生成容器１２内には、プラズマ１
８の安定生成に必要なガス流量を確保する等の目的で、
有機金属蒸気８の導入に加えて、ガス導入管３２からＡ
r 等の不活性ガスから成る補助ガス３０を導入する場合
もある。 【００１７】前記イオンビーム２４中に含まれている目
的金属のイオンビームは、当該イオンビーム２４を質量
分離すること等によって取り出すことができる。 【００１８】前記のようなイオン源２において、プラズ
マ生成容器１２内に有機金属蒸気８としてトリメチルイ
ンジウム蒸気を０．３ｃｃｍの流量で供給しながらイン
ジウムイオンビームを引き出す運転を行ったときの、ト
リメチルインジウム蒸気の供給を停止する前と後のイン
ジウムイオンビーム電流の変化の一例を図２に示す。こ
のとき、アーク電流（即ちアーク電源２８の出力電流）
は一定にした。また、補助ガス３０としてＡr ガスを
０．５ｃｃｍの流量で導入し続けた。 【００１９】運転開始から８００分が経過した時点でト
リメチルインジウム蒸気の供給を停止したところ、その
後もインジウムイオンビームは減少しながらも発生し続
けており、トリメチルインジウム蒸気の供給停止後約１
００分経過した時点でも約５０μＡ発生している。これ
によって、前述したように、それまでの運転でプラズマ
生成容器１２の内壁にインジウムが付着しており、トリ
メチルインジウム蒸気の供給停止後は、この付着してい
たインジウムが再蒸発し、これがインジウムイオンビー
ムの発生に寄与していることが確かめられた。 【００２０】更に、前記のようなイオン源２において、
プラズマ生成容器１２の清掃後に最初にイオンビームを
引き出す際に、プラズマ生成容器１２へのトリメチルイ
ンジウム蒸気の供給流量を図３に示すパターンで変化さ
せた。 【００２１】ここでは、目的量のインジウムイオンビー
ム電流を引き出すためのトリメチルインジウム蒸気の設
定流量（一定流量）をＱ1 、最初からこの一定流量Ｑ1
でイオンビームを立ち上げるとした場合にインジウムイ
オンビーム電流が安定するまでの時間をｔ2 としてい
る。図５の従来例ではこの時間ｔ2 が２０分強程度であ
る。 【００２２】そしてこの実施例では、第１工程として、
イオンビームの引き出し開始から時間ｔ1 （＝ｔ2 ／
２）の間、トリメチルインジウム蒸気の流量Ｑ2 を２Ｑ
1 とし、時間ｔ1 経過後に、第２工程として、トリメチ
ルインジウム蒸気の流量を前記一定流量Ｑ1 としてイオ
ンビームの引き出しを続けた。より具体的には、Ｑ1 ＝
０．３ｃｃｍ、Ｑ2 ＝０．６ｃｃｍ、ｔ1 ＝１０分とし
た。 【００２３】その結果、図４に示すように、インジウム
イオンビーム量が安定するまでの時間を１０分強程度に
短縮することができた。この図４と前記図５とは、トリ
メチルインジウム蒸気の流量を前記のように変化させる
こと以外は、同一の運転条件とした。このように、従来
例よりもイオンビームの立ち上げ時間を約半分に短縮す
ることができた。 【００２４】これは、第１工程を設けて、初めに第２工
程よりも大きな流量でトリメチルインジウム蒸気を供給
することによって、前述したように、プラズマ生成容器
１２の内壁に付着しているインジウムの量を短時間で多
くすることができ、それによって、プラズマ生成容器２
の内壁に付着するインジウムの量とそこから再蒸発する
インジウムの量とが平衡状態に達するまでの時間が短縮
され、その結果、インジウムイオンビーム量が安定する
までの時間が短縮されたものと考えられる。 【００２５】このような現象は、原料として有機金属蒸
気、特にトリメチルインジウムやトリエチルインジウム
等のインジウム系の有機金属蒸気を用いる場合に特有の
現象であると言うことができる。これは、プラズマ生成
時のプラズマ生成容器１２の壁面温度は、通常は５００
℃〜６００℃程度に達するのに対して、インジウムの融
点はそれよりも低い約１５６℃であり（ちなみに沸点は
２０８０℃）、このような温度の関係によって、プラズ
マ生成によってトリメチルインジウム蒸気から析出した
インジウムが液状になってプラズマ生成容器１２の内壁
に付着する現象と、付着した液体表面からインジウムが
再蒸発する現象とが同時に起こっており、両者が平衡状
態になるところでインジウムイオンビーム量が安定する
と考えられるからである。 【００２６】これに対して、ＢＦ3 （ボラン）やＰＨ3
（ホスフィン）等の従来からよく使用されている原料ガ
スを用いる場合は、前記のような２段階工程でイオンビ
ームを立ち上げる方法を採用しても、イオンビーム量が
安定するまでの時間を短縮する効果は殆ど得られない。
その理由は次のように考えられる。 【００２７】即ち、ＢＦ3 の場合は、プラズマ生成に伴
ってホウ素がプラズマ生成容器１２の内壁に付着するこ
とになるが、ホウ素の融点は２０８０℃、昇華点は２５
５０℃であり、これらの温度の方がプラズマ生成容器１
２の前記温度よりも遙かに高いので、ホウ素は壁面に付
着したままで再蒸発は非常に少なく、従って壁面に付着
したホウ素のイオンビーム量への影響は非常に少ないか
らである。 【００２８】ＰＨ3 の場合は、プラズマ生成に伴ってリ
ンがプラズマ生成容器１２の内壁に付着することになる
が、リンの融点は約４４℃、沸点は約２０８℃であり、
これらの温度よりもプラズマ生成容器１２の前記温度の
方が遙かに高いので、リンが壁面に付着してもすぐに再
蒸発して残存せず、従って壁面に付着したリンのイオン
ビーム量への影響は非常に少ないからである。 【００２９】なお、前記第１工程の流量Ｑ2 をより大き
くし（例えばＱ2 ＝３Ｑ1 ）、かつ時間ｔ1 をより短く
する（例えばｔ1 ＝ｔ2 ／３）ことによって、金属の壁
面への付着をより加速して、イオンビーム量が安定する
までの時間をより短縮することも可能である。 【００３０】また、一度目的金属のイオンビームを引き
出した後は、即ちプラズマ生成容器１２の組立後または
清掃後の最初のイオンビーム引き出しでないときは、先
の運転でプラズマ生成容器１２の内壁に付着した金属が
存在しているので、敢えて前記のような２段階工程でイ
オンビームを立ち上げる必要はない。そのようにしなく
ても、プラズマ生成容器１２の組立後または清掃後の最
初のイオンビーム引き出し時よりも短時間でイオンビー
ム量は安定する。 【００３１】また、この発明は、プラズマ生成容器１２
内におけるプラズマ１８の生成手段は問わないので、バ
ーナス型イオン源以外のイオン源にも広く適用すること
ができる。例えば、棒状のフィラメントを用いるフリー
マン型イオン源、プラズマ閉じ込めに多極磁場（カスプ
磁場）を用いるバケット型イオン源、プラズマ生成に高
周波（マイクロ波を含む）を用いる高周波イオン源、プ
ラズマ生成にＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を用い
るＥＣＲ型イオン源等にも適用することができる。 【００３２】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、有機金
属蒸気を一定流量で供給しながら目的量のイオンビーム
を引き出す工程の前に、有機金属蒸気を前記一定流量よ
りも大きい流量で供給する工程を設けることによって、
プラズマ生成容器の内壁に付着している金属の量を短時
間で多くすることができるので、プラズマ生成容器の内
壁に付着する金属の量とそこから再蒸発する金属の量と
が平衡状態に達するまでの時間を短縮することができ
る。その結果、イオンビーム量が安定するまでの時間を
短縮することができる。即ち、イオンビームの立ち上げ
時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン源の一例を示す概略図である。
【図２】トリメチルインジウム蒸気の供給を停止する前
と後のインジウムイオンビーム電流の変化の一例を示す
図である。 【図３】トリメチルインジウム蒸気の供給流量を変化さ
せるパターンの一例を示す図である。 【図４】図３のパターンのときのインジウムイオンビー
ム電流の立ち上がり状況の一例を示す図である。 【図５】トリメチルインジウム蒸気の供給流量を一定と
したときのインジウムイオンビーム電流の立ち上がり状
況の一例を示す図である。 【符号の説明】 ２ イオン源 ８ 有機金属蒸気 １２ プラズマ生成容器 １８ プラズマ ２４ イオンビーム
と後のインジウムイオンビーム電流の変化の一例を示す
図である。 【図３】トリメチルインジウム蒸気の供給流量を変化さ
せるパターンの一例を示す図である。 【図４】図３のパターンのときのインジウムイオンビー
ム電流の立ち上がり状況の一例を示す図である。 【図５】トリメチルインジウム蒸気の供給流量を一定と
したときのインジウムイオンビーム電流の立ち上がり状
況の一例を示す図である。 【符号の説明】 ２ イオン源 ８ 有機金属蒸気 １２ プラズマ生成容器 １８ プラズマ ２４ イオンビーム
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 27/02
H01J 37/08
C23C 14/32
H01L 21/265
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 有機金属蒸気を原料としてプラズマ生成
容器内でプラズマを生成して、当該有機金属蒸気を構成
する金属のイオンビームを引き出すイオン源において、
プラズマ生成容器の組立後または清掃後に最初にイオン
ビームを引き出す際に、前記有機金属蒸気を一定流量で
プラズマ生成容器内に供給しながら目的量のイオンビー
ムを引き出す工程の前に、前記有機金属蒸気を前記一定
流量よりも大きい流量でプラズマ生成容器内に供給する
工程を設けており、しかも前記有機金属蒸気がトリメチ
ルインジウムまたはトリエチルインジウムの蒸気であ
り、かつプラズマ生成時のプラズマ生成容器の壁面温度
がインジウムの融点よりも高いことを特徴とするイオン
源の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173362A JP3399447B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | イオン源の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173362A JP3399447B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | イオン源の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351536A JP2001351536A (ja) | 2001-12-21 |
| JP3399447B2 true JP3399447B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=18675606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173362A Expired - Fee Related JP3399447B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | イオン源の運転方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3399447B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103928280A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 日新离子机器株式会社 | 离子注入装置和离子注入装置的运转方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105869976B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-03-23 | 信利（惠州）智能显示有限公司 | 离子注入装置的运转方法及清洗方法 |
-
2000
- 2000-06-09 JP JP2000173362A patent/JP3399447B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN103928280A (zh) * | 2013-01-16 | 2014-07-16 | 日新离子机器株式会社 | 离子注入装置和离子注入装置的运转方法 |
| CN103928280B (zh) * | 2013-01-16 | 2016-04-20 | 日新离子机器株式会社 | 离子注入装置和离子注入装置的运转方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001351536A (ja) | 2001-12-21 |
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