JPH0212746A - イオン注入用ガス - Google Patents
イオン注入用ガスInfo
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- JPH0212746A JPH0212746A JP63164023A JP16402388A JPH0212746A JP H0212746 A JPH0212746 A JP H0212746A JP 63164023 A JP63164023 A JP 63164023A JP 16402388 A JP16402388 A JP 16402388A JP H0212746 A JPH0212746 A JP H0212746A
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- gas
- argon
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- ion source
- ion implantation
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- Pending
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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。
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〕
本発明は、主として半導体製造工程で用いられているイ
オン注入装置において、イオン源に供給されるガスに関
するものである。
オン注入装置において、イオン源に供給されるガスに関
するものである。
半導体製造工程で用いられているイオン注入装置におい
て、イオン源に供給されるガスとしては一部の例外を除
いて純度９９．９９％以上のフッ化物が用いられている
。
て、イオン源に供給されるガスとしては一部の例外を除
いて純度９９．９９％以上のフッ化物が用いられている
。
単体元素が常温常圧でガスにならない場合、安定なガス
になる化合物が選ばれる。
になる化合物が選ばれる。
水素化合物は、同位体を質量分析マグネットで分離する
ことができないため、自然界に同位体の存在しないリン
およびヒ素が一部で例外的に用いられているに過ぎない
。
ことができないため、自然界に同位体の存在しないリン
およびヒ素が一部で例外的に用いられているに過ぎない
。
酸素化合物はフィラメントの燃焼を促進して、寿命が極
く短くなってしまうため、止むなく酸素イオン発生用に
極く一部で用いられている。
く短くなってしまうため、止むなく酸素イオン発生用に
極く一部で用いられている。
したがって、もっばらフッ素化合物が用いられるように
なっている。フッ素は軽元素であるため、イオン化率が
高く、ビーム電流が大きくとれる。
なっている。フッ素は軽元素であるため、イオン化率が
高く、ビーム電流が大きくとれる。
フッ素化合物は結合エネルギーが大きいため、毒性が比
較的低く、燃焼しないという長所も兼ね備えている。
較的低く、燃焼しないという長所も兼ね備えている。
イオン注入はイオン源用のガスはほとんどの場合９９．
９９％以上の純度のものが用いられている。
９９％以上の純度のものが用いられている。
イオン注入装置において代表的なイオン源であるフリー
マン型イオン源の主要部を第１図に示す。
マン型イオン源の主要部を第１図に示す。
ガスフィードチューブ１より、例えば四フッ化シリコン
のガスが、アノードとなるアークチャンバー２の中に、
極微量供給される。カソードとなるタングステンフィラ
メント３はインシュレータ４とインサート５によって、
アークチャンバー２の中心に保持され、サポートロッド
６により電流が供給される。
のガスが、アノードとなるアークチャンバー２の中に、
極微量供給される。カソードとなるタングステンフィラ
メント３はインシュレータ４とインサート５によって、
アークチャンバー２の中心に保持され、サポートロッド
６により電流が供給される。
白熱したタングステンフィラメント３から発生した熱電
子はソースマグネット７の磁場により回転運動して、ガ
ス分子との衝突回数を高めてイオン化を増倍し、アパー
チャ８からのイオンビームが、アクセル・デイセル電極
９とグラウンド電極１０により、収束・加速され右方に
引き出される。
子はソースマグネット７の磁場により回転運動して、ガ
ス分子との衝突回数を高めてイオン化を増倍し、アパー
チャ８からのイオンビームが、アクセル・デイセル電極
９とグラウンド電極１０により、収束・加速され右方に
引き出される。
イオン源の寿命は、通常蒸発やイオンによるスパッタ作
用でタングステンフィラメント３が、第２図のように細
くなってついには断線してしまうのと、インシュレータ
４の内壁が汚れて、タングステンフィラメント３と、ア
ークチャンバー２とがショートすることによって決まっ
ている。
用でタングステンフィラメント３が、第２図のように細
くなってついには断線してしまうのと、インシュレータ
４の内壁が汚れて、タングステンフィラメント３と、ア
ークチャンバー２とがショートすることによって決まっ
ている。
フィラメントが第２図のようにやせ細るにしたがい、フ
ィラメント電流は減少するが、中心部１１０表面温度が
上昇して行き、フィラメント電流が士数分の１に減少す
るまではビーム電流が増加し、イオン源としての性能が
向上するのが普通である。
ィラメント電流は減少するが、中心部１１０表面温度が
上昇して行き、フィラメント電流が士数分の１に減少す
るまではビーム電流が増加し、イオン源としての性能が
向上するのが普通である。
さらにフィラメントがやせ細ると、フィラメント電源の
電圧ドライブ能力が不足してビーム電流が減少し始める
というのが一般的な傾向である。
電圧ドライブ能力が不足してビーム電流が減少し始める
というのが一般的な傾向である。
ところがＧａＡｓＩＣなどで用いられているＮ型ドーパ
ントになる、六フッ化硫黄Ｓ Ｆ ｓや四フッ化シリコ
ンは、弗素成分が多いためか、フィラメントはやせるど
ころか、短時間のうちに太って、表面温度が下がり、熱
電子のエミッションが減って、ついにビーム電流がとれ
なくなる。例えば、フッ化ホウ素の場合に比べて５分の
１の寿命になってしまうということがわかった。
ントになる、六フッ化硫黄Ｓ Ｆ ｓや四フッ化シリコ
ンは、弗素成分が多いためか、フィラメントはやせるど
ころか、短時間のうちに太って、表面温度が下がり、熱
電子のエミッションが減って、ついにビーム電流がとれ
なくなる。例えば、フッ化ホウ素の場合に比べて５分の
１の寿命になってしまうということがわかった。
この現象を調べるために、イオンビームのマス・スペク
トルを質量数１００を越えるところまでとってみたとこ
ろ、通常フィラメントがやせ細る三フッ化ホウ素ＢＦ、
の場合は、第３図に示すようにタングステンのダブルチ
ャージイオンが見られるのに対し、フィラメントが太く
なる四フッ化シリコンＳ ｉ Ｆ ４の場合は、第４図
に示すように、タングステンのダブルチャージイオンが
消えて、モリブデンのシングルチャージイオンのピーク
が見られるという違いが認められた。
トルを質量数１００を越えるところまでとってみたとこ
ろ、通常フィラメントがやせ細る三フッ化ホウ素ＢＦ、
の場合は、第３図に示すようにタングステンのダブルチ
ャージイオンが見られるのに対し、フィラメントが太く
なる四フッ化シリコンＳ ｉ Ｆ ４の場合は、第４図
に示すように、タングステンのダブルチャージイオンが
消えて、モリブデンのシングルチャージイオンのピーク
が見られるという違いが認められた。
このことから、四弗化シリコンの場合は、イオンの衝突
により、アークチャンバ内壁のモリブデンがスパッタさ
れて遊離し、タングステンフィラメントに堆積する性質
があるために、タングステンフィラメントの蒸発を妨げ
ているものと考えられる。
により、アークチャンバ内壁のモリブデンがスパッタさ
れて遊離し、タングステンフィラメントに堆積する性質
があるために、タングステンフィラメントの蒸発を妨げ
ているものと考えられる。
これに対して、三フッ化ホウ素の場合にはモリブデンが
タングステンフィラメントに堆積する性質が極く弱いと
考えられる。
タングステンフィラメントに堆積する性質が極く弱いと
考えられる。
本発明によれば、アルゴンを２０ないし７０％を含むイ
オン注入用ガスを得る。
オン注入用ガスを得る。
スパッタ作用の大きな不活性ガスとして、アルゴンを加
えてガスフィードチューブに供給したところ、アルゴン
が全体の２０〜７０％のときビーム電流が半減したが、
イオン源の寿命をアルゴンを加えないときの５〜１０倍
に延ばすことができた。
えてガスフィードチューブに供給したところ、アルゴン
が全体の２０〜７０％のときビーム電流が半減したが、
イオン源の寿命をアルゴンを加えないときの５〜１０倍
に延ばすことができた。
一アルゴンが２０〜７０％のとき、マススペクトルをと
ってみると、第５図に示すように、モリブデンのシング
ルチャージイオンが消えて、タングステンダブルチャー
ジイオンのピークが現われていることからも、タングス
テンフィラメントが太らないで、やせ細って行く傾向が
確かめられた。
ってみると、第５図に示すように、モリブデンのシング
ルチャージイオンが消えて、タングステンダブルチャー
ジイオンのピークが現われていることからも、タングス
テンフィラメントが太らないで、やせ細って行く傾向が
確かめられた。
尚第５図において、Ｗ＋＋イオンについては縦方向に１
０倍拡大しである。
０倍拡大しである。
さらに、アクセルデイセル電極９やグラウンド電極１０
がアルゴンイオンによってスパッタクリーニングされる
効果も大きい。チャージアップやショートによる異常放
電が大幅に軽減されるという効果も確認された。
がアルゴンイオンによってスパッタクリーニングされる
効果も大きい。チャージアップやショートによる異常放
電が大幅に軽減されるという効果も確認された。
第１図は、イオン注入装置において、代表的なイオン源
であるフリーマン型イオン源の主要部を示す断面図であ
る。第２図は細くなって断線する寸前のタングステンフ
ィラメントの側面図である。 第３図は、タングステンダブルチャージイオンのマスス
ペクトル図である。第４図は、モリブデンシングルチャ
ージイオンのマススペクトル図である。第５図は、タン
グステンダブルチャージイオンの現われた四フッ化シリ
コンのマススペクトル図である。 １・・・・・・ガスフィードチューブ、２・・・・・・
モリブデン製アークチャンバー ３・・・・・・タング
ステンフィラメント、４・・・・・・インシュレータ（
窒化ホウ素族またはアルミナ製）、５・・・・・・モリ
ブデン製インサート、６・・・・・・フィラメントサポ
ートロッド、７・・・・・・ソースマグネット、８・・
・・・・アパーチャ、９・・・・・・アクセル・デイセ
ル電極（アルミニウム製またはグラファイト製）１０・
・・・・・アルミニウム製グラウンド電極。 代理人 弁理士 内 原 音 弄 ■ ギ 閃 茅 閃 井 閃 手続補正書（自発）
であるフリーマン型イオン源の主要部を示す断面図であ
る。第２図は細くなって断線する寸前のタングステンフ
ィラメントの側面図である。 第３図は、タングステンダブルチャージイオンのマスス
ペクトル図である。第４図は、モリブデンシングルチャ
ージイオンのマススペクトル図である。第５図は、タン
グステンダブルチャージイオンの現われた四フッ化シリ
コンのマススペクトル図である。 １・・・・・・ガスフィードチューブ、２・・・・・・
モリブデン製アークチャンバー ３・・・・・・タング
ステンフィラメント、４・・・・・・インシュレータ（
窒化ホウ素族またはアルミナ製）、５・・・・・・モリ
ブデン製インサート、６・・・・・・フィラメントサポ
ートロッド、７・・・・・・ソースマグネット、８・・
・・・・アパーチャ、９・・・・・・アクセル・デイセ
ル電極（アルミニウム製またはグラファイト製）１０・
・・・・・アルミニウム製グラウンド電極。 代理人 弁理士 内 原 音 弄 ■ ギ 閃 茅 閃 井 閃 手続補正書（自発）
Claims (1)
- アルゴンを２０ないし７０％含むことを特徴とするイオ
ン源に供給されるガスとしてのイオン注入用ガス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164023A JPH0212746A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | イオン注入用ガス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164023A JPH0212746A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | イオン注入用ガス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0212746A true JPH0212746A (ja) | 1990-01-17 |
Family
ID=15785325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63164023A Pending JPH0212746A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | イオン注入用ガス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0212746A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007227255A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Shimadzu Corp | 電子線源装置 |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP63164023A patent/JPH0212746A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007227255A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Shimadzu Corp | 電子線源装置 |
| JP4720536B2 (ja) * | 2006-02-24 | 2011-07-13 | 株式会社島津製作所 | 電子線源装置 |
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