JPH02297853A

JPH02297853A - 電子ビーム励起イオン源

Info

Publication number: JPH02297853A
Application number: JP1329981A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsudo; 昌彦松土; Akira Koshiishi; 公輿石; Gohei Kawamura; 剛平川村; Naoki Takayama; 直樹高山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1990-12-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JP2794602B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、・電子ビーム励起イオン源に関する。

（従来の技術）例えば半導体装置の製造等に利用されるイオン注入装置
ではＩＣの生産性向上のため、大電流、長寿命のイオン
源の開発が求められている。

電子ビーム励起イオン源は、アーク放電等により形成し
たプラズマ中から電子を引出し、加速して、所定のイオ
ンを生成するための原料ガス雰囲気とされたイオン生成
室内に導入し、この電子を上記原料ガス分子に衝突させ
てプラズマ化し、イオンを発生させるもので、低いイオ
ンエネルギーで高いイオン電流値を得ることができると
いう特徴を有する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記説明の電子ビーム励起イオン源にお
いても、さらにイオン電Ａ値を高め、処理時間の短縮お
よびスループットの向上を図ることが当然要求される。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、高効率でイオンを発生させることができ、高いイオン
電流値を得ることにより、処理時間の短縮およびスルー
ブツトの向上、および長寿命化を図ることのできる電子
ビーム励起イオン源を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち請求項１記載の発明は、原料ガスに電子を照射
してイオンを生成させるイオン生成室を備えた電子ビー
ム励起イオン源において、前記イオン生成室の内側の少
なくとも一部に、電子反射面を形成したことを特徴とす
る。

また、請求項２記載の発明は、イオン生成室の内側の少
なくとも一部に、導電性セラミックスの電子反射面を形
成したことを特徴とする。

（作　用）上記構成の本発明の電子ビーム励起イオン源では、電子
を原料ガスに照射してイオンを生成させるイオン生成室
の内側の少なくとも一部に電子反射面が形成されている
。

したがって、電子反射面方向に行路を有する電子ビーム
は反射され、再び原料ガス分子に衝突することによりイ
オンの発生に寄与する。すなわち、電子を高効率で使用
することが可能となる。このため、より高いイオン電流
値および高い電子温度を得ることができ、処理時間の短
縮およびスループットの向上を図ることができる。

また、請求項２記載の発明では、上記電子反射面が、導
電性セラミックス、例えば、コンボジッ）ＥＣ（商品名
、電気化学工業社製）、ＳｉＣ。

ＴｉＣ，ＺｒＢ２、ＴｉＢ２等から形成されている。こ
のように、電子反射面を導電性セラミックスで形成する
ことにより、例えば電子反射面を金属等で形成した場合
に較べて、プラズマ中のイオンによるスパッタリング、
エツチング等による電子反射面の消耗を抑制することが
でき、装置の長寿命化を図ることができる。

（実施例）以下、本発明を電子ビーム励起イオン源に適用した一実
施例を図面を参照して説明する。

電子発生室１は、第１図に示すように導電性高融点材料
例えばモリブデンから各辺の長さが例えば数センチ程度
の矩形容器状に形成されている。

また、この電子発生室１のｌ側面には、例えば方形状開
口部が設けられており、この開口部を閉塞する如く、高
融点の絶縁性セラミックス例えばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ等か
らなる板状の絶縁性部材２が設けられ、電子発生室１が
気密に構成されている。

また、上記絶縁性部材２には、カソードとして作用する
例えばＵ字状に形成された材質例えばタングステンから
なるフィラメント３が電子発生室１内に突出する如く、
両端部を支持されている。

さらに、電子発生室１の上部には、プラズマを生起させ
電子を発生させるためのガス、例えばアルゴン（Ａ「）
ガス等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔
４が設けられており、電子発生室１の下部には、電子発
生室１内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すた
めの例えば円形状電子引き出し孔５が設けられている。

なお、放電用ガス導入孔４および電子引き出し孔５は、
電子発生室１の中心から後述するイオン引き出し用スリ
ット１４側に偏心して配設され、イオン、を効率良く引
き出せるよう構成されている。

また、フィラメント３は、放電用ガス導入孔４および電
子引き出し孔５を結ぶ線上に位置しないよう配設されて
おり、電子引き出し孔５から逆流したイオンがフィラメ
ント３に到達しにくくすることにより、この逆流したイ
オンによりフィラメント３がスパッタリングされ、消耗
することを防止するよう構成されている。

また、上記電子発生室１の下部の電子行路には、電子引
き出し孔５に連続して隘路６を形成する如く、絶縁性部
材７が設けられており、この絶縁性部材７から間隔を設
けて高融点材質例えばモリブデンからなり、多数の透孔
を有する多孔電極８が配設されて一部）る。

さらに、上記多孔電極８の下部電子通過行路には、絶縁
性部材９を介在して例えば方形状イオン生成室１０が配
設されて鳥する。このイオン生成室１０は、導電性高融
点材料、例えばモリブデンから容器状に形成されており
、その内空間部は、直径および高さが共に数センチ程度
の円筒形状とされている。そして、このイオン生成室１
０内には、例えば次のようにして電子反射面が形成され
ている。

すなわち、多孔電極８と対向するイオン生成室１０の底
部には、絶縁性部材１１を介在して、このイオン生成室
１０の側壁部とは電気的に絶縁された状態（フローティ
ング状！！３）で、高融点の導電性セラミックス、例え
ば、コンポジットＥＣ（商品名、電気化学工業社製）　
、Ｓ　ｉＣ，ＴｉｃｓＺｒＢ２、ＴｉＢ、＋等からなる
底板１２が設けられている。

すなわち、この底板１２は、イオン生成室ｌＯ内に電子
反射面を形成するもので、反応が開始すると、電子の照
射によりこの電子反射板１２が負に帯電し、電子を反射
するよう構成されている。

なお、上記底板１２等の電子反射面は、導電性の高融点
金属等で構成してもよい。ただし、この場合、使用する
原料ガスの種類等により、スパッタ、エツチングにより
金属が消耗し、頻繁に交換等のメンテナンスを実施する
必要が生じる。

また、電子反射面は、導電体に限らず例えば絶縁性部材
により構成してもよい。さらに、電子反ＱＪ面にカソー
ドに対して負電圧を印加してもよい。

また、上記イオン生成室１０の側面には、所望のイオン
例えばイオン注入装置用イオンすなわち半導体ウェハに
イオンを注入するための原料ガス例えばＢＦ３等をこの
イオン生成室１０内に導入するための原料ガス導入口１
３が設けられている。

この原料ガス導入口１３に対向する側壁には、例えば方
形状のイオン引き出し用スリット１４が設けられている
。

上記構成のこの実施例の電子ビーム励起イオン源では、
図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂの如く垂直
方向に７ｄ子をガイドするための磁場を印加した状態で
、次のようにして所望のイオンを発生させる。

すなわち、フィラメント３にフィラメント電圧ｖｒを印
加しフィラメント電流を流し加熱するとともに、このフ
ィラメント３に対して、電子発生室１および多孔電極８
に放電電圧Ｖｄを印加し、多孔、電極８とイオン生成室
９との間に加速電圧Ｖａを印加する。なお、電子発生室
１には、抵抗Ｒを介して放電電圧Ｖｄを印加するが、こ
の抵抗Ｒに並列にスイッチＳを接続しておき、装置の立
ち上げ時にこのスイッチＳをＯＮとし、立ち上げ後ＯＦ
Ｆとすることにより、速やかな放電の立ち上げを行うこ
とかできる。

そして、放電用ガス導入孔４から電子発生室１内に、放
電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、放電電圧Ｖｄに
より放電を生起させ、プラズマを発生させる。すると、
このプラズマ中の電子は、加速電圧Ｖａにより、電子引
き出し孔５、隘路６、多孔電極８の透孔を通過してイオ
ン生成室１０内に引き出される。

一方、イオン生成室１０内には、原料ガス導入口１３か
ら予め所定の原料ガス例えばＢＦ３を導入しておき、こ
のイオン生成室１０内を所定圧力例えばｏ、ｏｏｔ〜０
．０２　Ｔｏｒｒの原料ガス雰囲気としておく。

したがって、イオン生成室１０内に流入した電子は、加
速電界により加速され、ＢＦ３と衝突し、濃いプラズマ
を発生させる。そして、このプラズマ中からイオン引き
出し用スリット１４によりイオンを引き出し、例えばイ
オン注入装置の質量分析用の磁場（図示せず）へ射出し
て、イオン注入装置によるイオン注入操作を行う。

すなわち、この実施例の電子ビーム励起イオン源は、電
子を原料ガスに照射してイオンを生成させるイオン生成
室１０の底板°１２をフローティング状態とすることに
より、この底板１２が電子反射面となるよう構成されて
いる。したがって、イオン生成室１０の内側面における
電子の吸収を抑制して、電子を効率的に使用することが
可能となり、従来に較べて高いイオン電流値を得ること
ができ、処理時間の短縮およびスルーブツトの向上を図
ることができる。

また、この実施例では、電子反射面、すなわち底板１２
が導電性セラミックスから構成されているので、原料ガ
スとして例えばＢＦ３等を用いた場合でも、エツチング
、スパッタリング等による底板１２の消耗を抑制し、長
寿命化を図ることができる。

［発明の効果］上述のように、本発明の電子ビーム励起イオン源によれ
ば、従来に較べて効率的に所望のイオンを発生させるこ
とができ、高いイオン電流値を得ることにより、処理時
間の短縮およびスルーブツトの向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子ビーム励起イオン源の一実施例の
構成を示す切り欠き斜視図である。１・・・・・・電子発生室、２・・・・・・絶縁性部材
、３・・・・・・フィラメント、４・・・・・・放電用
ガス導入孔、５・・・・・・電子引き出し孔、６・・・
・・・隘路、７・・・・・・絶縁性部材、８・・・・・
・多孔電極、９・・・・・・絶縁性部材、１０・・・・
・・イオン生成室、１１・・・・・・絶縁性部材、１２
・・・・・・底板（’［子反射面）。出願人　　　　　　東京エレクトロン株式会社代理人　
弁理士　　須　山　佐　− （ほか１名）ｅ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原料ガスに電子を照射してイオンを生成させるイ
オン生成室を備えた電子ビーム励起イオン源において、前記イオン生成室の内側の少なくとも一部に、電子反射
面を形成したことを特徴とする電子ビーム励起イオン源
。
（２）イオン生成室の内側の少なくとも一部に、導電性
セラミックスの電子反射面を形成したことを特徴とする
電子ビーム励起イオン源。