JP3487002B2 - イオン源 - Google Patents
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Description
ームを発生させるイオン源に係り、特に、電極の分解掃
除が不要で連続運転可能なイオン源に関するものであ
る。
で作動ガスをプラズマ化させ、このプラズマに電場を与
えてイオンを引出すものである。プラズマ発生室に満た
される作動ガスは、所望のイオンの元になる元素が水素
と化合したガスであり、例えば、燐イオンを得るために
はPH3 、硼素イオンを得るためにはB2 H6 が用いら
れる。
ズマ室内でアーク放電が行われる。電離されてプラズマ
となった作動ガス構成元素のイオンは、引き出し用の電
場で加速され、プラズマ発生室外に引き出される。
生室内はプラズマで満たされているが、その一部は化合
物或いは単体に戻り、プラズマ発生室内、例えばアーク
放電用アノード電極表面に付着する。そのまま運転を続
けるとアノード電極表面には、これらが堆積して堆積物
となる。燐の場合は融点が低いためほとんど堆積物が付
かないが、硼素の堆積物は付きやすく、堆積して膜を形
成する。このように堆積物がアノード電極表面に膜を形
成すると、アーク放電が阻害されてイオン源が所期の動
作をできなくなる。
清掃して堆積物を取り除いていた。ところが掃除のため
には、プラズマ発生室を大気開放する必要がある。いっ
たんプラズマ発生室を大気開放すると、様々の不純物が
プラズマ発生室内に入り、汚染された状態となる。この
種のイオン源は半導体基板材料へのイオンドーピング等
のプロセスに用いるものであり、高純度雰囲気を要求
し、極度に汚染を嫌う。このため、プラズマ発生室を大
気開放してアノード電極の掃除を行った後、再び真空排
気して運転を開始するまでの立ち上げに丸一日かかって
いた。
極表面の堆積物を取り除くために、運転を停止し、分解
掃除を行い、長時間をかけて立ち上げる必要があった。
し、電極の分解掃除が不要で連続運転可能なイオン源を
提供することにある。
に本発明は、一側が開放されたプラズマ発生室内に作動
ガスを満たし、アーク放電によりこの作動ガスをプラズ
マ化させ、このプラズマを上記開放された一側を覆う引
出し電極で加速して上記プラズマ発生室外にイオンビー
ムを引き出すイオン源において、上記プラズマ発生室内
に少なくとも2つのアーク放電用アノード電極をそれぞ
れ独立に電圧印加可能に設け、これらのアノード電極に
交互に一方はアーク放電電圧を他方はそれより負電圧の
スパッタクリーニング電圧を切換えて印加する電圧切換
部を設けたものである。
生室内の全周に沿わせ、これらのアノード電極をイオン
ビームの引き出し方向に互いにずらせて配置してもよ
い。
接点とそれより負の電源に通じる接点とをアノード電極
毎に有し、各アノード電極に通じる共通接点を上記いず
れかの接点に互い違いに繋ぎ代えて電圧を切換えてもよ
い。
電極のうち一方のアノード電極にはアーク放電電圧が印
加されるので、アーク放電によりプラズマ発生室の作動
ガスをプラズマ化させることができる。このとき他方の
アノード電極にはアーク放電電圧より負電圧(スパッタ
クリーニング電圧)が印加されるので、プラズマが吸い
寄せられ衝突する。プラズマが衝突することにより、ア
ノード電極表面の物質が弾き出される。アノード電極表
面に堆積物がある場合、この堆積物が弾き出される。こ
のスパッタ作用による清浄をスパッタクリーニングと呼
ぶ。この状態で運転を続けると、スパッタクリーニング
電圧としたアノード電極の表面の堆積物は取り除かれ、
一方、アーク放電に用いたアノード電極表面には堆積物
が堆積する。
いに切換える。その直前までスパッタクリーニング電圧
であったアノード電極はアーク放電電圧となりアーク放
電を開始する。このアノード電極の表面の堆積物は取り
除かれているので、良好なアーク放電が行われる。一
方、直前までアーク放電電圧であったアノード電極はス
パッタクリーニング電圧となり、プラズマが衝突するよ
うになる。このためこのアノード電極の表面の堆積物は
取り除かれる。
ド電極に交互にアーク放電電圧とそれより負電圧のスパ
ッタクリーニング電圧とを切換えて印加すると、分解掃
除をするまでもなく堆積物は取り除かれ、常に良好なア
ーク放電が行われる。また、一方のアノード電極表面の
堆積物を取り除いている間にも他方のアノード電極によ
って運転が継続されるので、長期に亘って無停止で運転
することが可能となる。
は、アーク放電に偏りがないことが必要であるから、各
アノード電極をそれぞれプラズマ発生室内の全周に沿わ
せることにより、周方向の偏りをなくす。このようなプ
ラズマ発生室内の全周に沿った複数のアノード電極の配
置としては、これらのアノード電極をイオンビームの引
き出し方向に互いにずらせるとよく、これによりアノー
ド電極が同形同大に構成できる。
接点とそれより負の電源に通じる接点とを各アノード電
極に通じる共通接点に対し互い違いに繋ぎ代えるだけな
ので、簡単に構成できる。
詳述する。
が開放された有底円筒状のプラズマ発生室1内に、図示
されない作動ガス注入部より注入された作動ガスGが満
たされている。プラズマ発生室底部1a中央に配置され
たフィラメント2はアーク放電用のカソード電極を兼用
している。これに対するアーク放電用のアノード電極3
1,32はプラズマ室1の側壁1bに沿って環状に設け
られている。2つのアノード電極31,32は同形同大
のものであり、互いに同等のアーク放電能力を有する。
これらのアノード電極31,32はプラズマ発生室1の
軸方向、即ち、イオンビームの引き出し方向に互いにず
らせて配置されている。
ラメント電源4が接続され、このカソード電極兼用フィ
ラメント2とアノード電極31,32との間にはアーク
放電用電源5、クリーニング用電源6及び電圧切換部7
が設けられている。アーク放電用電源5とクリーニング
用電源6とは互いに正電位側を接しており、アーク放電
用電源5の負電位側に接しているカソード電極兼用フィ
ラメント2から見ると、クリーニング用電源6の負電位
側はアーク放電電圧100〜150Vより数十〜100
V負電圧となっている。電圧切換部7は、アーク放電用
電源5及びクリーニング用電源6の正電位側に通じる2
つの接点71,72と、クリーニング用電源6の負電位
側に通じる2つの接点73,74とを有しており、さら
に各アノード電極31,32に通じる2つの共通接点7
5,76を有している。接点間は、一方の共通接点75
(76)がアーク放電用電源5及びクリーニング用電源
6の正電位側に通じる接点71(72)に閉じていると
きには、他方の共通接点76(75)がクリーニング用
電源6の負電位側に通じる接点74(73)に閉じるよ
うに構成されており、これらの開閉状態が同期して互い
違いに切換わるようになっている。図示しないが、この
切換えを一定時間間隔で作動させるタイマが設けられて
いる。
を閉じ込めるための磁場を形成する環状の磁石8が多段
に設けられている。
ビームを通過させる多数の穴を有するグリッド電極であ
り、プラズマ発生室1の開放された一側を覆うように設
けられている。引出し電極9の外方にはプラズマ発生室
1に連通するプロセス室10が設けられており、このプ
ロセス室10内にはイオンビームの照射対象である半導
体基板11を置くことができる。プロセス室10は図外
の真空排気系に連通している。
接点75が接点71に閉じているものとすると、必ず他
方の共通接点76は接点74に閉じている。このときア
ノード電極31にはアーク放電電圧が印加される。ま
た、アノード電極32にはアーク放電電圧より負電圧の
スパッタクリーニング電圧が印加される。
位切換部7の開閉状態が互い違いに切換わり、一方の共
通接点75が接点73に閉じ、他方の共通接点76が接
点72に閉じるので、アノード電極31にはスパッタク
リーニング電圧が印加され、アノード電極32にはアー
ク放電電圧が印加されるようになる。
放電用アノード電極31,32のうちいずれか一方のア
ノード電極31(32)にはアーク放電電圧が印加され
るので、アーク放電によりプラズマ発生室1内の作動ガ
スをプラズマ化させることができる。このとき、アノー
ド電極31,32はそれぞれ環状に形成されているの
で、プラズマ発生室1内の全周に偏りなく沿っている。
従って、アーク放電に偏りがなく、周方向に均一にプラ
ズマが発生する。このプラズマは、環状の磁石8が形成
する磁場によって閉じ込められ、引出し電極9の電位に
よって加速され、均一な流れのイオンビームとなってプ
ロセス室10に引き出される。なお、アノード電極31
とアノード電極32とは、プラズマ発生室1の軸方向に
位置が異なるが、そのことはプラズマ発生には大きな影
響はない。
アーク放電電圧が印加されているとき、他方のアノード
電極32(31)にはアーク放電電圧より負電圧のスパ
ッタクリーニング電圧が印加されるので、プラズマが吸
い寄せられ衝突する。プラズマが衝突することにより、
アノード電極32(31)表面の物質が弾き出される。
アノード電極32(31)表面に堆積物がある場合、こ
の堆積物が弾き出される。この状態で運転を続けると、
スパッタクリーニング電圧としたアノード電極32(3
1)の表面の堆積物は取り除かれ、一方、アーク放電に
用いたアノード電極31(32)表面には堆積物が堆積
する。
の電圧を互いに切換える。その直前までスパッタクリー
ニング電圧であったアノード電極32(31)はアーク
放電電位となりアーク放電を開始する。このアノード電
極32(31)の表面の堆積物は既に取り除かれている
ので、良好なアーク放電が行われる。一方、直前までア
ーク放電電圧であったアノード電極31(32)はスパ
ッタクリーニング電圧となり、プラズマが衝突するよう
になる。このためこのアノード電極31(32)の表面
の堆積物は取り除かれる。
1,32に交互にアーク放電電圧とそれより負電圧のス
パッタクリーニング電圧とを切換えて印加すると、分解
掃除をするまでもなく堆積物は取り除かれ、常に良好な
アーク放電が行われる。また、一方のアノード電極31
(32)表面の堆積物を取り除いている間にも他方のア
ノード電極32(31)によって運転が継続されるの
で、長期に亘って無停止で運転することが可能となる。
る。
による汚染が回避され、分解掃除の手間も省ける。
放電が行われるので、イオン源の性能を最良の状態に維
持できる。
って連続的に運転できるので、可動効率は最大限まで高
められる。
路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 一側が開放されたプラズマ発生室内に作
動ガスを満たし、アーク放電によりこの作動ガスをプラ
ズマ化させ、このプラズマを上記開放された一側を覆う
引出し電極で加速して上記プラズマ発生室外にイオンビ
ームを引き出すイオン源において、上記プラズマ発生室
内に少なくとも2つのアーク放電用アノード電極をそれ
ぞれ独立に電圧印加可能に設け、これらのアノード電極
に交互に一方はアーク放電電圧を他方はそれより負電圧
のスパッタクリーニング電圧を切換えて印加する電圧切
換部を設けたことを特徴とするイオン源。 - 【請求項2】 上記各アノード電極をそれぞれプラズマ
発生室内の全周に沿わせ、これらのアノード電極をイオ
ンビームの引き出し方向に互いにずらせて配置したこと
を特徴とする請求項1記載のイオン源。 - 【請求項3】 電圧切換部は、アーク放電用電源に通じ
る接点とそれより負の電源に通じる接点とをアノード電
極毎に有し、各アノード電極に通じる共通接点を上記い
ずれかの接点に互い違いに繋ぎ代えて電圧を切換えるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のイオン源。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
JP01807295A JP3487002B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | イオン源 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08212953A JPH08212953A (ja) | 1996-08-20 |
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ID=11961470
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01807295A Expired - Fee Related JP3487002B2 (ja) | 1995-02-06 | 1995-02-06 | イオン源 |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1995-02-06 JP JP01807295A patent/JP3487002B2/ja not_active Expired - Fee Related
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