JP5671109B2 - 新規の改良されたイオンソース - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物をビーム処理するためのイオンビームを形成するイオンを発するイオン生成源を備えたイオン注入装置に関する。
イオン注入装置は、イオンビームをウェハに照射することによりシリコンウェハを処理するために使用することができる。集積回路の製造中に、制御された濃度の不純物を有するウェハを選択的にドープして半導体物質を生成することは、そのようなビーム処理の利用法のひとつである。
本開示は、少なくとも一部がアルミニウムで製造されたアークイオンソースに関するものである。「高温タイプ」のアークイオンソース、または、アークをベースとした”ベルナス(Bernas)”あるいは”フリーマン(Freeman)タイプ”の、あるいは、間接加熱カソード(ihc;indirectedly heated cathode)のイオンソースの温度制御の改善により、ハウジングを、ソースアークチャンバハウジングと同様にアルミニウムを用いて作ることができることが明らかになってきている。
図を参照すると、図1は、イオンビーム注入装置10を概略的に描いたものを示している。当該注入装置は、エンドまたは注入ステーション20へのビームの経路を横断するように形成されたイオンビーム14であって、選択的に偏向されたイオンビーム14を形成するイオンを作り出すためのイオンソース12を備えている。注入ステーションは、イオンビーム14を形成するイオンの注入のために半導体ウェハなどの被加工物24が配置される内部の領域を定める、真空チャンバ、または、注入チャンバ22を備えている。
本発明を具現するイオン生成ソース12(図2〜5)は、ハンドル83を有するフランジ82により支えられたソースブロック120を備えている。ハンドル83は、注入装置からソース12を取り除く。ソースブロック120は、プラズマアークチャンバ76と電子放出型カソード124とを備えている。また、本発明の好ましい実施形態において、電子放出型カソード124は、アークチャンバ76によって支えられているが、アークチャンバ76から電気的に絶縁されている。
Claims (14)
- イオンストリームを作り出すために使用されるイオンソースにおいて、
アルミニウム合金のアークチャンバのハウジングであって、当該ハウジングの内部に注入されたガス分子をイオン化する高エネルギー電子が高温の伝導体から移動する際に通過するイオン化領域を少なくとも部分的に制限するハウジングおよびソースブロックと、
上記アークチャンバのハウジングの動作温度を摂氏400度以上摂氏550度以下の範囲内に維持する制御回路と、
上記ソースブロックと上記アークチャンバの間において熱伝導を促進するよう、上記ソースブロックと上記アークチャンバの間に設けられる低い熱抵抗物質から構成されるガスケットとを備え、
上記ソースブロックは、上記アークチャンバのハウジングを支え、ガス状のイオン化物質を上記アークチャンバのハウジング内部に注入するための炉を備え、上記アークチャンバのハウジングは、上記アークチャンバのハウジングと上記ソースブロックとの間に挿入される温度遮断のための熱シールドによって、上記ソースブロックから部分的に間隔が開けられていることを特徴とするイオンソース。 - 上記制御回路が、上記アークチャンバのハウジングの温度を監視する温度センサを備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオンソース。
- 上記アークチャンバのハウジングが、上記アークチャンバのハウジングの温度を上下させるための上記制御回路に連結された抵抗加熱素子を支える通路を備えていることを特徴とする請求項2に記載のイオンソース。
- 上記ハウジングと上記抵抗加熱素子との間の熱伝導を良好に保つために、温度変化に伴って膨張したり収縮したりする外部のフレキシブルジャケットを上記抵抗加熱素子が備えていることを特徴とする請求項3に記載のイオンソース。
- ガス状のイオン化物質を上記アークチャンバに注入する炉であって、アルミニウム合金のソースブロックにおいて支えられている炉をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオンソース。
- 上記炉を冷却するための冷却ガスを入れる空洞を、当該炉が備えていることを特徴とする請求項5に記載のイオンソース。
- 上記ソースブロックによって支持されるマウントポストに取り付けられた出射開口プレートと、上記アークチャンバのハウジングに対して上記開口プレートにバイアスをかけるばねとを備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオンソース。
- 位置決めピンを2等分する中心線に対していずれか一方の側の上記アークチャンバが膨張、及び収縮可能となるように、上記アークチャンバのハウジング内部に上記中心線に沿って一定の間隔で配置された、対応する穴とかみ合う位置決めピンを、上記ソースブロックが備えていることを特徴とする請求項5に記載のイオンソース。
- 上記アークチャンバのハウジングが、膨張及び収縮する略中心線に並べられたアークスリットを備えた出射開口プレートをさらに備えていることを特徴とする請求項8に記載のイオンソース。
- イオンの伝播経路について、アークチャンバのハウジングを配置するためのソースブロックであって、上記アークチャンバのハウジングにおける対応する穴とかみ合う位置決めピンを有する上記ソースブロックに上記アークチャンバのハウジングを取り付けることにより、イオンのストリームを放出するイオン化領域を少なくとも部分的に制限するアルミニウム合金のアークチャンバのハウジングを配置する工程と、
上記配置する工程は、イオンビームの伝播経路に対してソースブロックを固定する工程と、温度変化に伴って上記アークチャンバのハウジングが膨張、及び収縮可能となるように、上記位置決めピンを2等分する中心線に沿って上記ソースのハウジングに上記アークチャンバのハウジングを接続する工程とを含み、上記ソースブロックは、上記アークチャンバのハウジングを支え、ガス状のイオン化物質を上記アークチャンバのハウジング内部に注入するための炉を備え、上記アークチャンバのハウジングは、上記アークチャンバのハウジングと上記ソースブロックとの間に挿入される温度遮断のための熱シールドによって、上記ソースブロックから部分的に間隔が開けられ、
上記ソースブロックと上記アークチャンバの間の低い熱抵抗から構成されるガスケットを設けることにより、上記ソースブロックと上記アークチャンバの間の熱伝導を促進する工程と、
上記イオン化領域を制限する電子の加熱金属ソースから上記電子を放出することにより上記イオン化領域を通るように上記電子の放出方向を決定する工程と、
上記アークチャンバのハウジングからイオンを放出してイオンビームを形成する工程と、
感知温度を摂氏400度以上摂氏550度以下の温度範囲に維持するために上記アークチャンバのハウジング内におけるヒーターに利用される電力を制御する工程とを含んでいることを特徴とするイオンビーム生成方法。 - 上記アークチャンバのハウジングの領域における温度を監視する工程と、上記アークチャンバに利用される電力の大きさを決定するために使用される、感知温度に関する信号を供給する工程と、をさらに含んでいることを特徴とする請求項10に記載のイオンビーム生成方法。
- 上記熱伝導ガスケットは、望ましい温度範囲の最高点における温度変化を抑制することを特徴とする請求項10に記載のイオンビーム生成方法。
- 上記アークチャンバのハウジングに接するように抵抗ヒーターを配置して、上記抵抗ヒーターを通過する電流を調節することにより、上記アークチャンバのハウジングの温度を制御することを特徴とする請求項10に記載のイオンビーム生成方法。
- 上記抵抗ヒーターを覆うフレキシブルジャケットが、上記抵抗ヒーターと上記アークチャンバのハウジングとの間の熱伝導を維持することを特徴とする請求項13に記載のイオンビーム生成方法。
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