JP3516262B2 - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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- JP3516262B2 JP3516262B2 JP34975499A JP34975499A JP3516262B2 JP 3516262 B2 JP3516262 B2 JP 3516262B2 JP 34975499 A JP34975499 A JP 34975499A JP 34975499 A JP34975499 A JP 34975499A JP 3516262 B2 JP3516262 B2 JP 3516262B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＧｅＦ４ガスを用いた
イオン注入だけではなく、ＳｉＦ４、ＢＦ３などのフッ
素系のガスやハロゲン系のガスを用いるイオン源にも同
様の効果が期待できる構成に関するものである。
イオン注入だけではなく、ＳｉＦ４、ＢＦ３などのフッ
素系のガスやハロゲン系のガスを用いるイオン源にも同
様の効果が期待できる構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１に従来タイプのイオン注入機
における傍熱型カソードイオン源１５の模式図を示す。
イオン発生室であるアークチャンバー７の上下両部にカ
ソード１３，１４が配置され、アークチャンバー７の一
側にガス導入口１２が設けられ、カソードキャップ１，
２とフィラメント３，４は、アークチャンバー７の磁場
方向に対称に配置されている。フィラメント３，４に直
流電流を流すことにより、フィラメント３，４を加熱し
て熱電子５を発生させる。発生した熱電子５は、カソー
ドキャップ１，２とフィラメント３，４との間の電圧に
より加速され、カソードキャップ１，２に流れ込み、カ
ソードキャップ１，２を加熱する。カソードキャップ
１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソードリペラ
ー８，９がアークチャンバー７との間に配置される。カ
ソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有する。加
熱されたカソードキャップ１，２は、さらにアークチャ
ンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、アークチ
ャンバー７の一側の導入口から導入されるガスが反応し
て、プラズマが発生して維持される。この発生したプラ
ズマは、アークチャンバー７の引出し口１０から引出し
電極１１を経て処理体までイオンの形でビームライン１
８を形成して届くよう構成されている。
における傍熱型カソードイオン源１５の模式図を示す。
イオン発生室であるアークチャンバー７の上下両部にカ
ソード１３，１４が配置され、アークチャンバー７の一
側にガス導入口１２が設けられ、カソードキャップ１，
２とフィラメント３，４は、アークチャンバー７の磁場
方向に対称に配置されている。フィラメント３，４に直
流電流を流すことにより、フィラメント３，４を加熱し
て熱電子５を発生させる。発生した熱電子５は、カソー
ドキャップ１，２とフィラメント３，４との間の電圧に
より加速され、カソードキャップ１，２に流れ込み、カ
ソードキャップ１，２を加熱する。カソードキャップ
１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソードリペラ
ー８，９がアークチャンバー７との間に配置される。カ
ソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有する。加
熱されたカソードキャップ１，２は、さらにアークチャ
ンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、アークチ
ャンバー７の一側の導入口から導入されるガスが反応し
て、プラズマが発生して維持される。この発生したプラ
ズマは、アークチャンバー７の引出し口１０から引出し
電極１１を経て処理体までイオンの形でビームライン１
８を形成して届くよう構成されている。
【０００３】このタイプのガスを使用してイオンビ−ム
を取り出す傍熱型カソード イオン源（特開平８-２２７
６８８号公報参照）において、通常そのイオン発生室の
材質は耐熱性の金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られ
ている。
を取り出す傍熱型カソード イオン源（特開平８-２２７
６８８号公報参照）において、通常そのイオン発生室の
材質は耐熱性の金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タ
ングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られ
ている。
【０００４】Ｇｅ＋イオンは、通常ＧｅＦ４ガスを高真
空としたイオン発生室７の一側部から導入し、イオン化
する過程の中で得られる。ところが、 ＧｅＦ４ガスを
イオン化する過程の中では、必要とするＧｅ＋イオンだ
けでなく、多量のフッ素イオン、フッ素ラジカル、その
他のイオンも生成される。特にフッ素ラジカルは、イオ
ン発生室内の材料を激しく浸食する。また、浸食された
金属の化合物は、イオン発生室内あらゆる場所に析出
し、堆積することがある。例えばこれらの析出物がイオ
ン発生室内の引き出し口１０の周りに堆積した場合、引
き出し口の寸法はイオン源の運転時間中徐々に小さくな
り、引き出すことのできるＧｅ＋ビ−ム電流値は減少す
る。また、これらの析出物が、カソードリペラー８，９
とイオン発生室であるアークチャンバー７との間の絶縁
ギャップである空間部に架橋する形で堆積した場合、イ
オン源の絶縁不良の原因となる。
空としたイオン発生室７の一側部から導入し、イオン化
する過程の中で得られる。ところが、 ＧｅＦ４ガスを
イオン化する過程の中では、必要とするＧｅ＋イオンだ
けでなく、多量のフッ素イオン、フッ素ラジカル、その
他のイオンも生成される。特にフッ素ラジカルは、イオ
ン発生室内の材料を激しく浸食する。また、浸食された
金属の化合物は、イオン発生室内あらゆる場所に析出
し、堆積することがある。例えばこれらの析出物がイオ
ン発生室内の引き出し口１０の周りに堆積した場合、引
き出し口の寸法はイオン源の運転時間中徐々に小さくな
り、引き出すことのできるＧｅ＋ビ−ム電流値は減少す
る。また、これらの析出物が、カソードリペラー８，９
とイオン発生室であるアークチャンバー７との間の絶縁
ギャップである空間部に架橋する形で堆積した場合、イ
オン源の絶縁不良の原因となる。
【０００５】また、イオン発生室内壁面の材質がモリブ
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）
等であった場合、フッ素ラジカルと反応して、ＭｏＦ
５、ＷＦ６、ＴａＦ５等のフッ化物が生成される。これ
らのフッ化物は、高温のイオン発生室７からは蒸気とし
て噴出する可能性があり、真空室１５内のイオン発生室
７以外の比較的低温の場所に、固体、あるいは液体の形
で析出し、真空室１５内に残ることがある。こまた、こ
れらのフッ化物は、メンテナンス時等に真空室を大気解
放した場合、大気中の水分と反応し、ＨＦガスを発生
し、メンテナンス作業の点で実用上解決する必要があっ
た。つまり、これらのフッ化物の生成に起因する様々な
問題点が生じていた。
デン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）
等であった場合、フッ素ラジカルと反応して、ＭｏＦ
５、ＷＦ６、ＴａＦ５等のフッ化物が生成される。これ
らのフッ化物は、高温のイオン発生室７からは蒸気とし
て噴出する可能性があり、真空室１５内のイオン発生室
７以外の比較的低温の場所に、固体、あるいは液体の形
で析出し、真空室１５内に残ることがある。こまた、こ
れらのフッ化物は、メンテナンス時等に真空室を大気解
放した場合、大気中の水分と反応し、ＨＦガスを発生
し、メンテナンス作業の点で実用上解決する必要があっ
た。つまり、これらのフッ化物の生成に起因する様々な
問題点が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】イオン発生装置におい
て、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出しにおけ
るイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧ
ｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信頼性の
向上を図ることにある。
て、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧｅ＋ビ−ム出しにおけ
るイオン源寿命の増大と、ＧｅＦ４ガスを使用してのＧ
ｅ＋ビ−ム出し後の害のあるガス発生の低減と信頼性の
向上を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の点を特
徴とするものである。イオン発生室のアークチャンバー
内部に配設したカソードキャップをフィラメントにより
間接的に加熱するとともに、フィラメントの周囲にカソ
ードリペラーを配設し、ガスを使用してのイオンビーム
を取り出す間接カソード加熱型イオン源において、熱電
子の反射体である前記カソードリペラーを、カソードキ
ャップの側面を該カソードリペラーにて取り囲むように
前記カソードキャップの上面と同じ高さまで延長して構
成し、前記カソードキャップの側面を保護するようにし
たことを特徴とする。前記カソードリペラーを炭素系素
材で構成したことを特徴とする。前記イオン発生室内で
あるアークチャンバーの内壁側に、アークチャンバーの
内壁の材質と異なる材質のライナーを使用するよう構成
し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバーの内
側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記アーク
チャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納できる
ように大きくするよう構成し、嵌め込みによりアークチ
ャンバーの内壁に装着したことを特徴とする。前記ライ
ナーは、炭素系素材を使用するよう構成するとともに、
アークチャンバーの内壁側の形状に沿うようその形状に
あわせていくつかの部分に分割して成形したことを特徴
とする。前記ライナーは、引出し部と中間部とガス導入
部に分割して成形したことを特徴とする。ガスがＧｅＦ
４であり、イオンビームがＧｅ＋であることを特徴とす
る。前記ライナーは炭素系素材であることを特徴とす
る。カソードリペラーを炭素系素材で構成するととも
に、そのイオン発生室のアークチャンバー内側に炭素系
素材によるライナーを使用したことを特徴とする。炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトである
ことを特徴とする。前記ライナーの炭素系素材がガラス
状カーボンもしくはグラファイトであることを特徴とす
る。前記ライナーをタンタルで構成することを特徴とす
る。前記ライナーは、前記引出し部を炭素系素材とし、
前記中間部とガス導入部はタンタルで構成したことを特
徴とする。
徴とするものである。イオン発生室のアークチャンバー
内部に配設したカソードキャップをフィラメントにより
間接的に加熱するとともに、フィラメントの周囲にカソ
ードリペラーを配設し、ガスを使用してのイオンビーム
を取り出す間接カソード加熱型イオン源において、熱電
子の反射体である前記カソードリペラーを、カソードキ
ャップの側面を該カソードリペラーにて取り囲むように
前記カソードキャップの上面と同じ高さまで延長して構
成し、前記カソードキャップの側面を保護するようにし
たことを特徴とする。前記カソードリペラーを炭素系素
材で構成したことを特徴とする。前記イオン発生室内で
あるアークチャンバーの内壁側に、アークチャンバーの
内壁の材質と異なる材質のライナーを使用するよう構成
し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバーの内
側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記アーク
チャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納できる
ように大きくするよう構成し、嵌め込みによりアークチ
ャンバーの内壁に装着したことを特徴とする。前記ライ
ナーは、炭素系素材を使用するよう構成するとともに、
アークチャンバーの内壁側の形状に沿うようその形状に
あわせていくつかの部分に分割して成形したことを特徴
とする。前記ライナーは、引出し部と中間部とガス導入
部に分割して成形したことを特徴とする。ガスがＧｅＦ
４であり、イオンビームがＧｅ＋であることを特徴とす
る。前記ライナーは炭素系素材であることを特徴とす
る。カソードリペラーを炭素系素材で構成するととも
に、そのイオン発生室のアークチャンバー内側に炭素系
素材によるライナーを使用したことを特徴とする。炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトである
ことを特徴とする。前記ライナーの炭素系素材がガラス
状カーボンもしくはグラファイトであることを特徴とす
る。前記ライナーをタンタルで構成することを特徴とす
る。前記ライナーは、前記引出し部を炭素系素材とし、
前記中間部とガス導入部はタンタルで構成したことを特
徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のイ
オン源の構造と適用例について、実施の形態を詳細に説
明する。但し、本発明は次の実施例のみに限定される物
ではない。まず、図２に従って説明する。イオン発生室
であるアークチャンバー７の上下両部にカソード１３，
１４が配置され、アークチャンバー７の一側にガス導入
口１２が設けられ、アークチャンバー７のガス導入口１
２の対面の他側に引出し部１０が設けられ、カソードキ
ャップ１，２とフィラメント３，４は、アークチャンバ
ー７の磁場方向に対称に配置されている。フィラメント
３，４に直流電流を流すことにより、フィラメント３，
４を加熱して熱電子５を発生させる。発生した熱電子５
は、カソードキャップ１，２とフィラメント３，４との
間の電圧により加速され、カソードキャップ１，２に流
れ込み、カソードキャップ１，２を加熱する。カソード
キャップ１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソー
ドリペラー８，９がアークチャンバー７との間に配置さ
れる。カソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有
する。加熱されたカソードキャップ１，２は、さらにア
ークチャンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、
アークチャンバー７の一側の導入口から導入されるガス
１７が反応して、プラズマが発生して維持される。この
発生したプラズマは、イオンの形でビームライン１８を
形成して、アークチャンバー７の引出し口１０から引出
し電極１１を経て処理体まで届くよう構成されている。
オン源の構造と適用例について、実施の形態を詳細に説
明する。但し、本発明は次の実施例のみに限定される物
ではない。まず、図２に従って説明する。イオン発生室
であるアークチャンバー７の上下両部にカソード１３，
１４が配置され、アークチャンバー７の一側にガス導入
口１２が設けられ、アークチャンバー７のガス導入口１
２の対面の他側に引出し部１０が設けられ、カソードキ
ャップ１，２とフィラメント３，４は、アークチャンバ
ー７の磁場方向に対称に配置されている。フィラメント
３，４に直流電流を流すことにより、フィラメント３，
４を加熱して熱電子５を発生させる。発生した熱電子５
は、カソードキャップ１，２とフィラメント３，４との
間の電圧により加速され、カソードキャップ１，２に流
れ込み、カソードキャップ１，２を加熱する。カソード
キャップ１，２とフィラメント３，４の周囲にはカソー
ドリペラー８，９がアークチャンバー７との間に配置さ
れる。カソードキャップ１，２は、熱電子反射機能も有
する。加熱されたカソードキャップ１，２は、さらにア
ークチャンバー７内に熱電子６を供給し、これにより、
アークチャンバー７の一側の導入口から導入されるガス
１７が反応して、プラズマが発生して維持される。この
発生したプラズマは、イオンの形でビームライン１８を
形成して、アークチャンバー７の引出し口１０から引出
し電極１１を経て処理体まで届くよう構成されている。
【０００９】図１の従来タイプのイオン源（特開平１１
−２５８７２参照）のイオン発生室内の内壁１は、イオ
ン発生室の材質であるモリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られている。
また、カソードリペラー２の材質はモリブデン（Ｍｏ）
により作られている。このカソードリペラーの役割は、
カソード３からの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より
効率的にカソードを加熱する、カソードより発生した
熱電子が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制す
る、であるが、通常このカソードリペラーとイオン発生
室の絶縁ギャップに、カソードリペラーからの剥離物が
架橋する形で絶縁不良を起こし、イオン源はメンテナン
スが必要となる。そこで、このイオン発生室内のカソー
ドリペラー６を、フッ素ラジカルによる剥離物生成を抑
えるため、炭素材で構成し、剥離物による絶縁不良を解
消するものである。
−２５８７２参照）のイオン発生室内の内壁１は、イオ
ン発生室の材質であるモリブデン（Ｍｏ）、タングステ
ン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等によって作られている。
また、カソードリペラー２の材質はモリブデン（Ｍｏ）
により作られている。このカソードリペラーの役割は、
カソード３からの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より
効率的にカソードを加熱する、カソードより発生した
熱電子が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制す
る、であるが、通常このカソードリペラーとイオン発生
室の絶縁ギャップに、カソードリペラーからの剥離物が
架橋する形で絶縁不良を起こし、イオン源はメンテナン
スが必要となる。そこで、このイオン発生室内のカソー
ドリペラー６を、フッ素ラジカルによる剥離物生成を抑
えるため、炭素材で構成し、剥離物による絶縁不良を解
消するものである。
【００１０】さらに、イオン源のイオン発生室の内側に
は、ライナー１６、１６ａ、１６ｂが設置されている
が、この材質も、炭素材で構成する。炭素材の材質とし
てはグラファイト、ガラス状カ−ボン等があるが、特に
限定しない。また、イオン発生室の材質がモリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の場合、ライナーは、炭
素系素材のみで構成してもよいが、タンタル（Ｔａ）と
してもよく、両者を組合せてもよいものであり、その場
合、引出し部１６としては炭素材が耐久性の点等で望ま
しい。タンタル（Ｔａ）はＭｏよりも高温下での蒸気圧
が低くフッ素にも強い性質があり、ＢＦ２＋のビームを
多く得るためには、ライナーの素材は、高温となる引出
し部を炭素系素材とし、中間部とガス導入部はタンタル
で構成する。
は、ライナー１６、１６ａ、１６ｂが設置されている
が、この材質も、炭素材で構成する。炭素材の材質とし
てはグラファイト、ガラス状カ−ボン等があるが、特に
限定しない。また、イオン発生室の材質がモリブデン
（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）の場合、ライナーは、炭
素系素材のみで構成してもよいが、タンタル（Ｔａ）と
してもよく、両者を組合せてもよいものであり、その場
合、引出し部１６としては炭素材が耐久性の点等で望ま
しい。タンタル（Ｔａ）はＭｏよりも高温下での蒸気圧
が低くフッ素にも強い性質があり、ＢＦ２＋のビームを
多く得るためには、ライナーの素材は、高温となる引出
し部を炭素系素材とし、中間部とガス導入部はタンタル
で構成する。
【００１１】図３にイオン発生室であるアークチャンバ
ー７の別断面を示す。この図においてカーボンリペラー
は、カソードの側部を囲むようにアークチャンバー７の
内側へ突出して配置されている。また、図５に示すよう
に、イオン発生室であるアークチャンバー７の上下一方
部にカソードを配置し、アークチャンバー７の上下他方
部に対面カソードリペラーＴを配置するよう構成しても
よい。この対面カソードリペラーＴの素材は、炭素系素
材で構成するが、ライナーに一部タンタルを使用すると
きは、タンタル（Ｔａ）にそろえてもよい。
ー７の別断面を示す。この図においてカーボンリペラー
は、カソードの側部を囲むようにアークチャンバー７の
内側へ突出して配置されている。また、図５に示すよう
に、イオン発生室であるアークチャンバー７の上下一方
部にカソードを配置し、アークチャンバー７の上下他方
部に対面カソードリペラーＴを配置するよう構成しても
よい。この対面カソードリペラーＴの素材は、炭素系素
材で構成するが、ライナーに一部タンタルを使用すると
きは、タンタル（Ｔａ）にそろえてもよい。
【００１２】ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す
傍熱型カソードイオン源において、該カソードの周囲に
ある熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系素
材で構成する。ガスを使用してイオン発生室からイオン
ビ−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室で
あるアークチャンバーの内壁側にライナーを使用するよ
う構成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバ
ーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記
アークチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納
できるように大きくするよう構成し、嵌め込みによりア
ークチャンバーの内壁に装着しする。ガスを使用してイ
オン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオン源におい
て、該イオン発生室内であるアークチャンバーの内壁側
に炭素系素材によるライナーを使用するよう構成し、該
ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形状に沿うよ
うその形状にあわせていくつかの部分に分割して成形
し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に装着す
る。ライナーは、引出し部１６と中間部１６ｂとガス導
入部１６ａに分割して成形する。ガスはＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムはＧｅ＋である。ライナーは炭素系素
材とする。ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍
熱型カソード イオン源において、そのカソードの周囲
にある熱電子および熱電子の反射体であるカソードリペ
ラーを炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発生
室のアークチャンバー内側に炭素系素材によるライナー
を使用する。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状
カーボンもしくはグラファイトである。ライナーの炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであ
る。ライナーをタンタルで構成する。ライナーは、引出
し部１６を炭素系素材とし、中間部１６ｂとガス導入部
１６ａはタンタルで構成する。
傍熱型カソードイオン源において、該カソードの周囲に
ある熱電子の反射体であるカソードリペラーを炭素系素
材で構成する。ガスを使用してイオン発生室からイオン
ビ−ムを取り出すイオン源において、該イオン発生室で
あるアークチャンバーの内壁側にライナーを使用するよ
う構成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバ
ーの内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記
アークチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納
できるように大きくするよう構成し、嵌め込みによりア
ークチャンバーの内壁に装着しする。ガスを使用してイ
オン発生室からイオンビ−ムを取り出すイオン源におい
て、該イオン発生室内であるアークチャンバーの内壁側
に炭素系素材によるライナーを使用するよう構成し、該
ライナーは、アークチャンバーの内壁側の形状に沿うよ
うその形状にあわせていくつかの部分に分割して成形
し、嵌め込みによりアークチャンバーの内壁に装着す
る。ライナーは、引出し部１６と中間部１６ｂとガス導
入部１６ａに分割して成形する。ガスはＧｅＦ４であ
り、イオンビ−ムはＧｅ＋である。ライナーは炭素系素
材とする。ガスを使用してのイオンビ−ムを取り出す傍
熱型カソード イオン源において、そのカソードの周囲
にある熱電子および熱電子の反射体であるカソードリペ
ラーを炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発生
室のアークチャンバー内側に炭素系素材によるライナー
を使用する。カソードリペラーの炭素系素材がガラス状
カーボンもしくはグラファイトである。ライナーの炭素
系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであ
る。ライナーをタンタルで構成する。ライナーは、引出
し部１６を炭素系素材とし、中間部１６ｂとガス導入部
１６ａはタンタルで構成する。
【００１３】
【発明の作用】本イオン源の働きについて図２によって
説明する。まず、フィラメント３、４からの熱電子５に
より加熱されたカソード１、２は、さらにまた熱電子６
を発生する。この熱電子６はカソードとイオン発生室７
内壁面との間に印可された電圧により加速され、ガス導
入口１２から導入されたＧｅＦ４のガス１７の粒子と衝
突し、目的とするＧｅ＋イオンを生成する。しかしこの
時、生成されるのは、Ｇｅ＋イオンだけでなくその他の
イオン、または多量のフッ素ラジカルも生成される。こ
のフッ素ラジカルはイオン発生室壁面の材質を侵す。こ
の時、壁面の材質がモリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等であった場合、これらのフ
ッ化物の生成に起因する様々な上記問題点を生ずる。一
方、この発明によるイオン発生室には、炭素系素材によ
るライナーが施されている。炭素材もフッ素ラジカルに
より侵されるが、モリブデン、タングステン、タンタル
と比較するとその速度は遅く、イオン発生室内に堆積す
る量も少なく、著しいイオン源寿命短縮を引き起こさな
い。また、炭素系素材もモリブデン、タングステン、タ
ンタルと同様にフッ素ラジカルと反応しフッ化炭素を生
成するが、フッ化炭素は無毒の不燃性気体であるので、
イオン発生室７、真空室内１５に析出、堆積しない。し
たがって、従来のイオン源のように真空室内の堆積物に
起因する、寿命短縮、メンテナンス作業時の有毒ガス発
生等の問題が少なくなる。また、カソードリペラー８、
９の材質は炭素材を使用しているので、このカソードリ
ペラーからの堆積物の剥離物が発生し難く、イオン発生
室とカソードリペラー間の剥離物による絶縁不良も起こ
し難くなっている。このイオン源をイオン注入機に取り
付け、Ｇｅ＋ビームを出し続けた時のビーム電流値の変
化をグラフ化したものを、図４に示す。また、同グラフ
に比較のため、従来タイプのイオン源によるＧｅ＋ビー
ム電流値の変化も示す。従来タイプのイオン源では、徐
々に電流値Ｂが減少しているのに対して、本イオン源に
よるＧｅ＋ビーム電流値Ａは、全く減少していない。
説明する。まず、フィラメント３、４からの熱電子５に
より加熱されたカソード１、２は、さらにまた熱電子６
を発生する。この熱電子６はカソードとイオン発生室７
内壁面との間に印可された電圧により加速され、ガス導
入口１２から導入されたＧｅＦ４のガス１７の粒子と衝
突し、目的とするＧｅ＋イオンを生成する。しかしこの
時、生成されるのは、Ｇｅ＋イオンだけでなくその他の
イオン、または多量のフッ素ラジカルも生成される。こ
のフッ素ラジカルはイオン発生室壁面の材質を侵す。こ
の時、壁面の材質がモリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等であった場合、これらのフ
ッ化物の生成に起因する様々な上記問題点を生ずる。一
方、この発明によるイオン発生室には、炭素系素材によ
るライナーが施されている。炭素材もフッ素ラジカルに
より侵されるが、モリブデン、タングステン、タンタル
と比較するとその速度は遅く、イオン発生室内に堆積す
る量も少なく、著しいイオン源寿命短縮を引き起こさな
い。また、炭素系素材もモリブデン、タングステン、タ
ンタルと同様にフッ素ラジカルと反応しフッ化炭素を生
成するが、フッ化炭素は無毒の不燃性気体であるので、
イオン発生室７、真空室内１５に析出、堆積しない。し
たがって、従来のイオン源のように真空室内の堆積物に
起因する、寿命短縮、メンテナンス作業時の有毒ガス発
生等の問題が少なくなる。また、カソードリペラー８、
９の材質は炭素材を使用しているので、このカソードリ
ペラーからの堆積物の剥離物が発生し難く、イオン発生
室とカソードリペラー間の剥離物による絶縁不良も起こ
し難くなっている。このイオン源をイオン注入機に取り
付け、Ｇｅ＋ビームを出し続けた時のビーム電流値の変
化をグラフ化したものを、図４に示す。また、同グラフ
に比較のため、従来タイプのイオン源によるＧｅ＋ビー
ム電流値の変化も示す。従来タイプのイオン源では、徐
々に電流値Ｂが減少しているのに対して、本イオン源に
よるＧｅ＋ビーム電流値Ａは、全く減少していない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、ＧｅＦ４ガスを使
用してのＧｅ＋ビーム出しにおけるイオン源寿命の増大
がはかることができるとともに、ＧｅＦ４ガスを使用し
てのＧｅ＋ビーム出し後のＨＦ等のガス発生を削減する
ことが出来る。カソードリペラーを、カソードキャップ
の側面を該カソードリペラーにて取り囲むようにカソー
ドキャップの上面と同じ高さまで延長して構成したこと
により、カソードキャップの側面を保護し、その部分の
放電を防止することができるとともに、さらに、カソー
ドからの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より効率的にカ
ソードを加熱する作用と、カソードより発生した熱電子
が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制する作用と
をさらに高めることができ、しかも、カソードリペラー
とイオン発生室の絶縁ギャップへのカソードリペラーか
らの剥離物の架橋もさらに抑制できるものである。ま
た、カソードリペラーの材質は炭素材を使用しているの
で、このカソードリペラーからの堆積物の剥離物が発生
し難く、イオン発生室とカソードリペラー間の剥離物に
よる絶縁不良も起こし難くすることができる。従来のイ
オン源のように真空室内の剥離物等の堆積物に起因す
る、イオン源の寿命短縮、メンテナンス作業時の有毒ガ
ス発生等の問題が少なくなる。
用してのＧｅ＋ビーム出しにおけるイオン源寿命の増大
がはかることができるとともに、ＧｅＦ４ガスを使用し
てのＧｅ＋ビーム出し後のＨＦ等のガス発生を削減する
ことが出来る。カソードリペラーを、カソードキャップ
の側面を該カソードリペラーにて取り囲むようにカソー
ドキャップの上面と同じ高さまで延長して構成したこと
により、カソードキャップの側面を保護し、その部分の
放電を防止することができるとともに、さらに、カソー
ドからの輻射熱による熱の散逸を妨げ、より効率的にカ
ソードを加熱する作用と、カソードより発生した熱電子
が直接イオン発生室内壁に散逸するのを抑制する作用と
をさらに高めることができ、しかも、カソードリペラー
とイオン発生室の絶縁ギャップへのカソードリペラーか
らの剥離物の架橋もさらに抑制できるものである。ま
た、カソードリペラーの材質は炭素材を使用しているの
で、このカソードリペラーからの堆積物の剥離物が発生
し難く、イオン発生室とカソードリペラー間の剥離物に
よる絶縁不良も起こし難くすることができる。従来のイ
オン源のように真空室内の剥離物等の堆積物に起因す
る、イオン源の寿命短縮、メンテナンス作業時の有毒ガ
ス発生等の問題が少なくなる。
【００１５】
【図１】本発明の従来技術を示す図。
【図２】本発明の実施例における構成図（正面図）。
【図３】イオン発生室であるアークチャンバーの別断面
図。
図。
【図４】 Ｇｅ＋ビ−ムを出し続けた時のビ−ム電流値
の変化を示す図。
の変化を示す図。
【図５】 イオン発生室であるアークチャンバーの別実
施例の断面図。
施例の断面図。
１ カソード
３ フィラメント
７ アークチャンバー
８ カソードリペラー
１５ イオン源
１６、１６ａ、１６ｂ ライナー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−147771（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−259779（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−224797（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−223771（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−329317（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−25872（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−325713（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−169752（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 27/20
H01J 37/08
H01J 37/317
Claims (12)
- 【請求項１】 イオン発生室のアークチャンバー内部に
配設したカソードキャップをフィラメントにより間接的
に加熱するとともに、フィラメントの周囲にカソードリ
ペラーを配設し、ガスを使用してのイオンビームを取り
出す間接カソード加熱型イオン源において、熱電子の反射体である前記カソードリペラーを、カソー
ドキャップの側面を該カソードリペラーにて取り囲むよ
うに前記カソードキャップの上面と同じ高さまで延長し
て構成し、前記カソードキャップの側面を保護するよう
に したことを特徴とする間接カソード加熱型のイオン
源。 - 【請求項２】 請求項１において、前記カソードリペラ
ーを炭素系素材で構成したことを特徴とする間接カソー
ド加熱型のイオン源。 - 【請求項３】 請求項１において、前記イオン発生室内
であるアークチャンバーの内壁側に、アークチャンバー
の内壁の材質と異なる材質のライナーを使用するよう構
成し、該ライナーの内壁部は、前記アークチャンバーの
内側の必要な形状容積サイズとほぼ同じとし、前記アー
クチャンバーの内壁側の容積を前記ライナーが収納でき
るように大きくするよう構成し、嵌め込みによりアーク
チャンバーの内壁に装着したことを特徴とする間接カソ
ード加熱型のイオン源。 - 【請求項４】 請求項３において、前記ライナーは、炭
素系素材を使用するよう構成するとともに、アークチャ
ンバーの内壁側の形状に沿うようその形状にあわせてい
くつかの部分に分割して成形したことを特徴とする間接
カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項５】 請求項４において、前記ライナーは、引
出し部と中間部とガス導入部に分割して成形したことを
特徴とする間接カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの請求項におい
て、ガスがＧｅＦ４であり、イオンビームがＧｅ＋であ
ることを特徴とする間接カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項７】 請求項３において、前記ライナーは炭素
系素材であることを特徴とする間接カソード加熱型のイ
オン源。 - 【請求項８】 請求項１において、カソードリペラーを
炭素系素材で構成するとともに、そのイオン発生室のア
ークチャンバー内側に炭素系素材によるライナーを使用
したことを特徴とする間接カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項９】 請求項２において、炭素系素材がガラス
状カーボンもしくはグラファイトであることを特徴とす
る間接カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項１０】 請求項７において、前記ライナーの炭
素系素材がガラス状カーボンもしくはグラファイトであ
ることを特徴とする間接カソード加熱型のイオン源。 - 【請求項１１】 請求項３において、前記ライナーをタ
ンタルで構成することを特徴とする間接カソード加熱型
のイオン源。 - 【請求項１２】 請求項５において、前記ライナーは、
前記引出し部を炭素系素材とし、前記中間部とガス導入
部はタンタルで構成したことを特徴とする間接カソード
加熱型のイオン源。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34975499A JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34975499A JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
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|---|---|
| JP2001167707A JP2001167707A (ja) | 2001-06-22 |
| JP3516262B2 true JP3516262B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18405884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34975499A Expired - Fee Related JP3516262B2 (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | イオン源 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9281160B2 (en) | 2013-05-31 | 2016-03-08 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Insulation structure and insulation method |
| US9318298B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-04-19 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion generator and ion generating method |
| CN108172490A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 广州今泰科技股份有限公司 | 多用途灯丝气体离子源装置 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0131097D0 (en) | 2001-12-31 | 2002-02-13 | Applied Materials Inc | Ion sources |
| US8072149B2 (en) | 2008-03-31 | 2011-12-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Unbalanced ion source |
| JP5342386B2 (ja) * | 2009-09-17 | 2013-11-13 | セイコーインスツル株式会社 | イオン発生装置のソースハウジングに堆積したフッ素化合物を除去する方法およびイオン発生装置 |
| US9530615B2 (en) * | 2012-08-07 | 2016-12-27 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for improving the performance and extending the lifetime of an ion source |
| JP5925084B2 (ja) | 2012-08-28 | 2016-05-25 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン生成方法およびイオン源 |
| US9741522B1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-08-22 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ceramic ion source chamber |
| JP6771926B2 (ja) * | 2016-03-31 | 2020-10-21 | 住友重機械工業株式会社 | イオン源装置 |
| WO2019058511A1 (ja) | 2017-09-22 | 2019-03-28 | 住友重機械工業株式会社 | イオン源装置 |
| JP7133450B2 (ja) * | 2018-11-29 | 2022-09-08 | イビデン株式会社 | カソード |
| KR102623884B1 (ko) | 2018-12-15 | 2024-01-10 | 엔테그리스, 아이엔씨. | 비 텅스텐 재료를 사용한 불소 이온 주입 시스템 및 사용 방법 |
| JP7194053B2 (ja) | 2019-03-18 | 2022-12-21 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン生成装置およびイオン注入装置 |
| JP7065162B2 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-05-11 | 住友重機械工業株式会社 | イオン源装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58169752A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-06 | Toshiba Corp | ホロ−陰極放電装置 |
| JPH06223771A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-12 | Sony Corp | イオン注入装置 |
| JPH06325713A (ja) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Nissin Electric Co Ltd | 金属イオン源 |
| JP3268180B2 (ja) * | 1994-11-18 | 2002-03-25 | 株式会社東芝 | イオン発生装置、イオン照射装置、及び半導体装置の製造方法 |
| JPH09259779A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-10-03 | Nissin Electric Co Ltd | イオン源およびそれを用いたイオン注入装置 |
| JP3899161B2 (ja) * | 1997-06-30 | 2007-03-28 | 株式会社 Ｓｅｎ−Ｓｈｉ・アクセリス カンパニー | イオン発生装置 |
| JP3717655B2 (ja) * | 1998-02-09 | 2005-11-16 | 日本電子株式会社 | プラズマ発生装置及び薄膜形成装置 |
| US6091187A (en) * | 1998-04-08 | 2000-07-18 | International Business Machines Corporation | High emittance electron source having high illumination uniformity |
-
1999
- 1999-12-09 JP JP34975499A patent/JP3516262B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9281160B2 (en) | 2013-05-31 | 2016-03-08 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Insulation structure and insulation method |
| US9318298B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-04-19 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Ion generator and ion generating method |
| CN108172490A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 广州今泰科技股份有限公司 | 多用途灯丝气体离子源装置 |
| CN108172490B (zh) * | 2017-12-26 | 2020-01-03 | 广州今泰科技股份有限公司 | 多用途灯丝气体离子源装置 |
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| Publication number | Publication date |
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