JPH03219539A

JPH03219539A - イオン生成方法およびイオン生成装置

Info

Publication number: JPH03219539A
Application number: JP2058868A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsudo; 昌彦松土
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733629B2

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、イオン生成方法およびイオン生成装置に関す
る。

（従来の技術）従来から、例えば半導体ウェハに不純物としてのイオン
を注入するイオン注入技術、イオンを用いて薄膜を形成
するイオンブレーティング技術等、イオンを用いて被処
理物の処理を行う技術が各種開発されている。

ところで、このような処理に利用するイオンを生成する
技術としては、例えばフィラメントとアノード電極との
間に電圧を印加してフィラメントからの熱電子により所
定の原料ガスを励起してプラズマ化し、このプラズマ中
から所望のイオンを引き出して利用する技術が例えばイ
オン注入等で広く用いられている。

また、上記イオン源をさらに長寿命化したものとして、
不活性ガスによるプラズマから電子を弓き出し、この電
子を所定の原料ガスに照射してこの原料ガスをプラズマ
化し、このプラズマから所望のイオンを引き出すいわゆ
る電子ビーム励起イオン源も公知である。

上述したイオン生成技術は、いずれも原料ガスから所望
のイオンを生成する技術であるが、固体原料物質から所
望のイオンを生成する技術、例えば金属原料物質から金
属イオンを生成する技術としては、金属原料物質を加熱
して昇華させる技術等が一般的に用いられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したようなイオン生成技術において
も、各種イオンの生成に柔軟に対応すること、各種イオ
ン例えば金属イオン等をさらに効率良く生成すること等
が望まれている。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、各種イオンの生成に柔軟に対応することができるとと
もに、各種イオンを効率良く生成することのできるイオ
ン生成方法およびイオン生成装置を提供しようとするも
のである。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）すなわち、本発明のイオン生成方法は、第１のイオンを
生成する工程と、前記第１のイオンを固体原料物質に衝
突させ、この固体原料物質をスパッタする工程と、前記
スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオンを生
成する工程とを具備したことを特徴とする。

また、本発明のイオン生成装置は、イオン引き出し用開
口を有するイオン生成室と、前記イオン生成室内に固体
原料物質を着脱自在に保持する手段と、前記固体原料物
質に第１のイオンを衝突させてスパッタする手段と、前
記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオンを
生成する手段とを具備したことを特徴とする。

（作　用）本発明のイオン生成方法およびイオン生成装置では、第
１図に示すように、固体原料物質１（例えばタングステ
ン、モリブデン、チタニウム、アルミニウム等）に、第
１のイオンＩ＋　　（例えばアルゴンイオン等）を衝突
させてスパッタし、このスパッタされて飛び出した固体
粒子１ａに電子ｅを照射すなわち衝突させて第２のイオ
ンＩ２、すなわち所望のイオンを生成する。

したがって、例えば高融点金属のイオン、あるいはその
他各種イオンを、効率良く生成することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図に示すように、イオン生成装置１１には、例えば
各辺の長さが数センチ程度の矩形容器状に形成された電
子発生室１２が設けられている。また、この電子発生室
１２には、例えばＳ　ｉ　３　Ｎ　４、ＢＮ等からなる
板状の耐熱性絶縁性部材１３を介して例えばＵ字状に形
成されたフィラメント１４が電子発生室１２内に突出す
る如く設けられている。

さらに、電子発生室１２には、プラズマを生起させ電子
を発生させるためのガス、例えばアルボン（Ａｒ）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１５
が設けられている。一方、電子発生室１２の下部には、
電子発生室１２内で発生させたプラズマ中から電子を引
き出すための円孔１６が設けられている。

また、上記電子発生室１２の下部には、円孔１６に連続
して隘路１７を形成する如く、絶縁性部材１８が設けら
れ、さらに、複数の透孔１９を有する多孔電極２０が、
隘路１７に対向する如く設けられている。ここで複数の
透孔１９と記載したが、単数の透孔を用いてもよい。こ
の場合、複数の透孔１９の方が上記プラズマの閉じ込め
効果、電子の取り出し効果の面で良い。

さらに、上記多孔電極２０の下部には、イオン生成室２
１が接続されている。このイオン生成室２１は、容器状
に形成されており、その内部は、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、イオン
生成室２１の底部には、絶縁性部材からなる底板２２に
よって支持された固体原料物質１、例えば円板状に形成
されたタングステン、モリブデン、チタニウム、アルミ
ニウム等の金属またはセラミックス等が設けられている
。なお、底板２２は、固定金具例えばねじ等によりイオ
ン生成室２１に対して着脱自在に構成されており、この
底板２２を取り外して固体原料物質１を交換することが
できるよう構成されている。

また、上記イオン生成室２］の側面には、スパッタ用の
ガス例えばＡｒガス等をこのイオン生成室２１内に導入
するためのガス導入口２４が設けられており、このガス
導入口２４に対向する如く、イオン引き出し用スリット
２５が設けられている。

上記構成のこの実施例のイオン生成装置では、例えばモ
リブデンのイオンを発生させる場合にはモリブデンから
なる固体原料物質１など、予め所望のイオンを発生させ
るための固体原料物質１をイオン生成室２１内に配置し
ておく。そして、図示しない磁場生成手段により、図示
矢印Ｂｚの如く垂直方向に電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１４にフィラメント電圧を印加
し通電加熱するとともに、このフィラメント１４に対し
て、電子発生室１２に放電電圧を印加し、電子発生室１
２と多孔電極２０との間および多孔電極２０とイオン生
成室２１との間にそれぞれ電子引き出し用の電圧を印加
する。

そして、放電用ガス導入孔１５から電子発生室１２内に
、放電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、フィラメン
トからの熱電子により励起してプラズマを発生させる。

すると、このプラズマ中の電子は、透孔１９を介してイ
オン生成室２１内に加速されて引き出される。

一方、イオン生成室２１内には、ガス導入口２４から予
め所定のスパッタ用ガス例えばＡｒガスを導入しておく
。

したがって、イオン生成室２１内に流入した電子は、加
速電界により加速され、Ａｒガスと衝突し、アルゴンイ
オン（第１のイオン）Ｉ＋を発生させる。また、同時に
イオン生成室２１内に流入した電子は、絶縁性部材から
なる底板２２によりて支持され、電気的にフローディン
グ状態とされている固体原料物質１に到達し、この固体
原料物質１表面を負に帯電させる。なお、ここで、固体
原料物質１の負の電位は外部電源により与えることもで
きる。

このため、イオン生成室２１内で発生したアルゴンイオ
ンは、負に帯電した固体原料物質１に向かって加速され
、衝突して固体原料物質１をスパッタする。このスパッ
タされた原料粒子にも電子が照射され、所望のイオン（
第２のイオン）Ｉ２が生成される。

なお、固体原料物質１を効率良くスパッタするために、
例えば固体原料物質１の裏面側に磁石を設けて磁界を形
成したり、例えば固体原料物質１の温度を制御するため
の温度調節機構等を設けてもよい。

そして、このイオンを例えばイオン引き出し用電極によ
り、イオン引き出し用スリット２５から引き出し、例え
ば所望のイオンビームとして半導体ウェハへのイオン注
入等に用いる。

したがって、例えば高融点金属のイオンであっても、効
率良く生成することができる。また、その他のイオンで
あっても、固体状に形成することができれば、どのよう
なイオンでも同様に効率良く生成することができる。さ
らに、固体原料物質１を配置せず、イオン生成室２１内
にスパッタ用ガスの代わりに原料ガス例えばＢＦ３ガス
等を導入すれば、この原料ガスからホウ素イオン等を生
成することもできる。

上記実施例では、イオン注入装置への適用について説明
したが、イオン発生技術であれば、エツチング装置、イ
オンリペア、アッシング装置等前れも適用できる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のイオン生成方法およびイ
オン生成装置によれば、各種イオンの生成に柔軟に対応
することができるので所望するイオンを生成することが
でき、各種イオンを効率良く生成することができる。

０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は本
発明の一実施例のイオン生成装置を示す図である。１・・・・・・固体原料物質、１ａ・・・・・・固体原
料物質粒子、１１・・・・・・第１のイオン、Ｉ２・・
・・・・第２のイオン、ｅ・・・・・・電子、１１・・
・・・・イオン生成装置、１２・・・・・・電子発生室
、１３・・・・・・耐熱性絶縁性部材、１４・・・・・
・フィラメント、１５・・・・・・放電用ガス導入孔、
１６・・・・・・円孔、１７・・・・・・隘路、１８・
・・・・・絶縁性部材、１９・・・・・・透孔、２０・
・・・・・多孔電極、２１・・・・・・イオン生成室、
２２・・・・・・底板、２４・・・・・・ガス導入口、
２５・・・・・・イオン引き出し用スリット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１のイオンを生成する工程と、前記第１のイオンを固体原料物質に衝突させ、この固体
原料物質をスパッタする工程と、前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオン
を生成する工程とを具備したことを特徴とするイオン生
成方法。
（２）イオン引き出し用開口を有するイオン生成室と、前記イオン生成室内に固体原料物質を着脱自在に保持す
る手段と、前記固体原料物質に第１のイオンを衝突させてスパッタ
する手段と、前記スパッタされた物質に電子を照射して第２のイオン
を生成する手段とを具備したことを特徴とするイオン生
成装置。