JPH01255140A - イオン源用アークチヤンバー - Google Patents

イオン源用アークチヤンバー

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JPH01255140A
JPH01255140A JP8235788A JP8235788A JPH01255140A JP H01255140 A JPH01255140 A JP H01255140A JP 8235788 A JP8235788 A JP 8235788A JP 8235788 A JP8235788 A JP 8235788A JP H01255140 A JPH01255140 A JP H01255140A
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JP
Japan
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arc chamber
substance
ion source
group
ion
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Pending
Application number
JP8235788A
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English (en)
Inventor
Hideo Hiraoka
平岡 秀雄
Kenichi Ebara
健一 江原
Hiroyuki Umezawa
梅沢 宏之
Takeshi Moriguchi
守口 武司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はイオン注入装置に用いられるイオン源用アー
クチャンバーに関する。イオン注入装置は固体材料の表
面層(数10只〜数μm)に特定の元素を導入する装置
である。
イオン注入装置は■イオン源、■質量分離器、■後段加
速器、■ビーム走査器および■注入室からなっている。
本発明はイオン源の中のイオン発生容器、すなわち一般
にアークチャンバーと称せられる部分の改良に関するも
のである。
〈従来の技術と課題〉 イオン源は注入に使うイオンを生成し、ビームとして引
出す部分であυ、シリコンへの注入用のB3 +、p 
3 +、A:+イオンの生成にはそれぞれBF3、PH
3、ASH3のガスを使うのが一般的であり、またP3
+、八:+イオン発生にはその元素の固体を直接蒸気に
して使うこともある。
アークチャンバーは一般にはモリブデンなどの高融点金
属材料でできている。モリブデンは加工性が良いのでア
ークチャンバーを作成する上で良い材料であるが、いく
つかの問題点がある。すなわち、(1)熱陰極を使って
いるため特に腐食性ガス(例えばハロゲン化合物など)
によって熱陰極酊2・↑ 体がスパークされ、又高説の為に化学反応し熱店極の寿
命が短かい。
(2)  アークチャンバーがスパッタされ、特にスリ
ット部が消耗しスリットの巾が大きくなり、イオンビー
ムが絞れなくなる。
(3)  アークチャンバー全体はプラズマに対しグラ
スの電位にあるため、全体が汚れる等の問題点がある。
・ 本発明はアークチャンバーの長寿命化に対応するイ
オン注入装置用として適するイオン源用アークチャンバ
ーを提供することを目的とする。
く課題全解決するための手段〉 この発明は下記A物質またはB物質を含む材料で構成し
たイオン源用アークチャンバーである。
A物質・・・元素の周期律表の第■族a1第■族aおよ
び第■族aから選ばれた1種以上の金属の炭化物、硼化
物もしくは窒化物。
B物質・・・At、BおよびSjから選ばれた元素の酢
化物もしくは窒化物。
この発明において、イオン源とはアークチャンバーと称
せられるイオン発生容器の中に熱陰極全収納し、該アー
クチャンバーにガス入口およびイオンビームを出射させ
るためのスリットヲ設けたものである。ガス人口よシイ
オン化対象のガスを導入し、熱陰極から放射される熱電
子の作用でガスをイオン化させ、イオン化したガスをス
リットから出射させる。
イオン源には第4図に示すフリーマン型、第1図〜第6
図に示すパーナース型など種々の型がある。パーナース
型の場合には熱陰極1から放射される熱電子全加速する
ためにカーボンターグツト2と称する陽極が設置されて
いる。アークチャンバーはスリット部3、側部4,4′
、横部5,5′、底部6などに分けられる。
この発明においてA物質、すなわち元素の周期律表の第
昏族a1第■族aおよび第■族aから選茹、WC、Zr
B2、Z、rc 、 ZrNなどである。また、B物質
すなわちα、BおよびSiから選ばれた元素の酸化物も
しくは窒化物とはktN 、At203、BN、  8
102、Si3N、などである。
イオン源用アークチャンバーは上記A物質またはB物質
を加工して製作するか、またはMO、W%Ta、Zrな
ど耐熱性金属を加工してアークチャンバーとし、その内
壁全前記A物質またはB物質で被覆してもよい。被覆方
法は張合わせ、CvDまたは溶射によって行なうことが
できる。
なお、スリット部3は電気的に導体でなければならない
ので導電性の高い炭化物または硼化物で製作するか、ま
たはこれらの物質で被覆することが好ましい。
〈実施例〉 比較例1および実施例1〜11 第1図〜第6図に示すパーナース型イオン源において、
アークチャンバーの谷部材のうち、スリット部3および
側部4,4′を表1に示す材料全加工して製作した。底
部6はMoで農作し、実施例1〜11の場合側部内壁7
に表1に示す材料を張り付けた。比較例1の場合は内張
υをしなかった。
ここで用いた炭化物、硼化物、窒化物はホットプレス焼
結法で、酸化物は通常の焼成法で製造したものである。
試験条件は起動真空度1 X 10−’ torr 、
導入ガスBF3、加速電圧80KVにしてイオン電流、
発生効率、寿命、アークチャンバー内壁の汚れ具合を比
較した。結果を表1に示す。なお、ここで寿命とはイオ
ンビームのスリットからの出射角が異常になってビーム
が絞れなくなったときと、アークチャンバー内で異常放
電が生じたときである。
実施例1〜11の場合、イオン化効率がよく、1.4〜
2.0倍のイオン電流を得ることが出来た。
比較例1の場合は導入ガス成分が内壁に捕捉されて、こ
びpつき、これをきれいに掃除し、再起動させるのにま
る1日かかったが、実施例1〜11の場合には容易に取
り除くことが出来た。
スリット部3がMOの場合、使用前にスリット8の巾が
1.0mmであったが、1ケ月の使用で1.6醇に拡大
し、イオンビームを細く絞ることが出来なくなった。M
Oに変え炭化物、硼化物を組入れた場合にはスリット巾
の拡大現象はなかった。なお、側部と底部とが異種材料
であっても、とくに問題はなかった。
実施例12〜21 第4図に示すフリーマン型イオン源のアークチャンバー
のスリット部3、側部4,4′および底部6の基材f 
Moで製作し、その表面に表2に示す被覆材料を厚さ2
00μmで溶射した。起動真空度1x 1Q−’ to
rr 、フィラメントを圧12v1フィラメント電流4
5A1導入ガスBF3、加速電圧3QKV、ビーム電流
値Q、5mAで使用した。その結果を表2に示す。被覆
材料を溶射した部材を用いたものは1.9〜6倍の寿命
となり、加えて加工したウェハーにはNaの汚染は認め
られなかった。また、アークチャンバーの汚れは簡単に
落ち、再起動の時間が短縮された。
比較例2〜5 フリーマン型イオン源のアークチャンバー各部材を表2
に示す。基材で製作し、被覆することなく、実施例12
〜21と同じ条件で使用した。使用前にはスリット8の
巾が1.Onであったが、1ケ月の使用で1.311に
広くなりイオンビームを細く絞ることが出来なくなった
。またこの際、モリブデン等の中に含まれるNaによっ
てウェハーの汚染が認められた。
また、アークチャンバ一部材にB、P、Asなどの導入
ガス成分がこびりつき、これらの汚れをきれいに掃除し
再起動させるのにまる1日かかった。
表  2 表  3 実施例22〜24 フリーマン型イオン源のアークチャンバー基材として、
W、Ta、Zrを用い、その表面にweを溶射によ!0
200μmの厚さでコーティングした。
この部材を用い実施例12〜21と同一条件にてイオン
注入を行った。結果は表2の通りで基材の金属に関係な
く、2.5ケ月の寿命があった。
実施例25〜64 フリーマン型イオン源のスリット部3の全表面、側部4
,4′の内壁および底部6の内壁にcvD法によって炭
化物、硼化物、窒化物の被覆全厚さ200μmつけた。
この部材音用い実施例12〜21と同一条件にてイオン
注入を行なった。結果は表3の通りで溶射による被・覆
の場合と同様に長寿命であった。
〈発明の効果〉 以上説明した通り、本発明のイオン源用アークチャンバ
ーはスリット部の消耗が少なく寿命が長い。また、イオ
ン電流は1.4〜2倍に増加する。
さらにウェハーへのNa汚染がなく、プラズマの安定性
が優れる。さらにアークチャンバーの汚染物質を簡単に
とジ除くことが出来、その作業性が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のイオン源用アークチャンバーの斜視図
である。第2図は本発明のイオン源用アークチャンバー
の第1図A−A矢視の断面図であり、第6図は第1図B
−B矢視の断面図である。 第4図は本発明の別のイオン源用アークチャンバーの断
面図である。 符号 1・・・熱陰極。2・・・カーボンターゲット。 3・・・スリット部。4,4′・・・側部。5,5′・
・・横部。6・・・底部。7・・・底部内壁。8・・・
スリット。9・・・ガス入口。IQ、10’、11・・
・通電端子。 特許出願人 電気化学工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記A物質またはB物質を含む材料で構成したイオ
    ン源用アークチャンバー。 A物質・・・元素の周期律表の第IV族a、第V族aおよ
    び第IV族aから選ばれた1種以上の金属の炭化物、硼化
    物もしくは窒化物。 B物質・・・Al、BおよびSiから選ばれた元素の酸
    化物もしくは窒化物。
JP8235788A 1988-04-05 1988-04-05 イオン源用アークチヤンバー Pending JPH01255140A (ja)

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