JPH05325813A - Negative ion source - Google Patents
Negative ion sourceInfo
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- JPH05325813A JPH05325813A JP4156193A JP15619392A JPH05325813A JP H05325813 A JPH05325813 A JP H05325813A JP 4156193 A JP4156193 A JP 4156193A JP 15619392 A JP15619392 A JP 15619392A JP H05325813 A JPH05325813 A JP H05325813A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、複数のイオン種のビー
ムを発生させることができる負イオン源に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a negative ion source capable of generating a beam of a plurality of ion species.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は、タンデム加速器によるイオン注
入装置の基本構成図であり、負イオン源1からの負イオ
ンは質量分析電磁石2で目的とするイオン種のみが分離
抽出され、タンデム加速器本体3に導入される。負イオ
ンは高圧電源4から高電圧タ−ミナル部5を介して正の
電圧が印加された低エネルギ側加速管6で最初の加速が
行われ、ストリッパガスが導入されているチャージスト
リッパ7で正イオンに荷電変換される。正イオンは高エ
ネルギ側加速管8で大地電位に向かって再び加速され、
エネルギ分析電磁石9によって所望価数の正イオンのビ
ームを抽出し、図示しない試料、半導体ウエファに注入
される。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a basic configuration diagram of an ion implanter using a tandem accelerator, in which negative ions from a negative ion source 1 are separated and extracted by a mass analysis electromagnet 2 so that only a desired ion species is separated and extracted. Introduced in 3. Negative ions are first accelerated in the low energy side accelerating tube 6 to which a positive voltage is applied from the high voltage power source 4 through the high voltage terminal unit 5, and are positively charged in the charge stripper 7 into which the stripper gas is introduced. Charge is converted to ions. The positive ions are accelerated again toward the ground potential in the high energy side acceleration tube 8,
A beam of positive ions having a desired valence is extracted by the energy analysis electromagnet 9 and injected into a sample (not shown) or a semiconductor wafer.
【0003】図5は、上述のイオン注入装置の負イオン
源1として用いられるプラズマスパッタ型負イオン源1
0の構成図である。真空チャンバ11にガス導入口12
からキセノンガスを導入し、フィラメント13から放出
される熱電子と衝突させ、キセノンプラズマを生成し、
永久磁石14の磁場によって真空チャンバ内に閉じ込め
る。真空チャンバ11内には、発生させたい目的元素を
含む材質のスパッタターゲット15がバッキングプレー
ト16を介して冷却用軸体17によって支持、配置され
ており、同ターゲット15を真空チャンバ11に対して
負電位にバイアスすることにより、キセノンプラズマで
スパッタターゲットをスパッタリングする。この際、負
イオンの生成効率を向上させるために、セシウムリザー
バ18からセシウム蒸気を供給し、スパッタターゲット
15にセシウムを付着させている。真空チャンバ11の
イオン出口部に引出し電極19が配置されており、引出
し電極を真空チャンバに対して正の高電位(〜数10k
V)にバイアスし、負イオンをビームとして引出してい
る。FIG. 5 is a plasma sputter type negative ion source 1 used as the negative ion source 1 of the above-mentioned ion implantation apparatus.
It is a block diagram of 0. Gas inlet 12 to vacuum chamber 11
Xenon gas is introduced from the above to collide with the thermoelectrons emitted from the filament 13 to generate xenon plasma,
It is confined in the vacuum chamber by the magnetic field of the permanent magnet 14. In the vacuum chamber 11, a sputter target 15 made of a material containing a desired element to be generated is supported and arranged by a cooling shaft body 17 via a backing plate 16, and the target 15 is placed in a negative direction with respect to the vacuum chamber 11. The sputter target is sputtered with xenon plasma by biasing it to a potential. At this time, in order to improve the generation efficiency of negative ions, cesium vapor is supplied from the cesium reservoir 18 to deposit cesium on the sputter target 15. The extraction electrode 19 is arranged at the ion outlet of the vacuum chamber 11, and the extraction electrode 19 has a positive high potential (up to several tens of k) with respect to the vacuum chamber.
V), and negative ions are extracted as a beam.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のプラズマスパッ
タ型負イオン源10にあっては、発生イオン種を決める
スパッタターゲット15は、図3に示すように、1種類
のターゲット材料による単一体で構成されている。即
ち、ボロンの負イオンB-のビームに対しては例えばB
Alの合金ターゲットを用い、燐のP-ビームのために
は、GaPの化合物ターゲットを用いるように、各イオ
ン種毎にそれぞれ専用のターゲットを用いている。In the plasma sputtering type negative ion source 10 described above, the sputter target 15 for determining the generated ion species is composed of a single body of one kind of target material, as shown in FIG. Has been done. That is, for a beam of boron negative ions B − , for example, B
An Al alloy target is used, and a dedicated target for each ion species is used for the P − beam of phosphorus, like a GaP compound target.
【0005】したがって、イオン種の切り換えに際して
は、それ専用のスパッタターゲット15としなければな
らず、例えば、支持部材と共にスパッタターゲット15
が交換できるように構成しなければならない。例えば、
図5に示すように、ゲ−トバルブ20によって真空チャ
ンバ11から遮断されるスパッタターゲット部引込み用
のエアロック室21が設けられ、同エアロック室は取外
し可能の閉塞フランジ板22で閉じられている。スパッ
タターゲット15の冷却用軸体17は閉塞フランジ板2
2に摺動可能に軸支されており、エアロック室21は粗
引き真空路23に結合されている。Therefore, when the ion species are switched, the sputter target 15 dedicated to the ion species must be used. For example, the sputter target 15 together with the support member.
Must be configured to be interchangeable. For example,
As shown in FIG. 5, an air lock chamber 21 for drawing in the sputter target portion, which is shut off from the vacuum chamber 11 by the gate valve 20, is provided, and the air lock chamber is closed by a removable closing flange plate 22. . The cooling shaft 17 of the sputter target 15 is the closed flange plate 2
The air lock chamber 21 is slidably supported by the air suction chamber 2 and is connected to the roughing vacuum passage 23.
【0006】イオン種を切り換えるときには、イオン源
10の運転を停止し、ゲ−トバルブ20を開いてスパッ
タターゲット部を一点鎖線で示すようにエアロック室2
1内に引き込み、ゲ−トバルブ20を閉じ、そして、エ
アロック室21の真空を破る。閉塞フランジ板22を取
り外し、新しい別のスパッタターゲット15が取り付け
られた閉塞フランジ板22をエアロック室21に固定す
る。エアロック室21を真空粗引きし、ゲ−トバルブ2
0を開いて新しいスパッタターゲット15を真空チャン
バ11内に配置し、イオン源10の運転を再開する。か
かるスパッタターゲット15の交換には、1〜3時間を
必要とし、この間、イオン注入装置の運転を完全に停止
しなければならない。When switching the ion species, the operation of the ion source 10 is stopped, the gate valve 20 is opened, and the sputter target portion is indicated by the alternate long and short dash line.
1, the gate valve 20 is closed, and the vacuum in the airlock chamber 21 is broken. The closing flange plate 22 is removed, and the closing flange plate 22 to which another new sputter target 15 is attached is fixed to the airlock chamber 21. The air lock chamber 21 is roughly vacuum-evacuated, and the gate valve 2
0 is opened, a new sputter target 15 is placed in the vacuum chamber 11, and the operation of the ion source 10 is restarted. It takes 1 to 3 hours to replace the sputter target 15, and the operation of the ion implantation device must be completely stopped during this period.
【0007】本発明は、スパッタターゲットの交換をせ
ずにイオン種の切り換えを可能にする負イオン源を提供
することを目的とする。An object of the present invention is to provide a negative ion source capable of switching ion species without replacing the sputter target.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマスパ
ッタ型負イオン源において、スパッタターゲットを、異
なる目的元素を含む複数のターゲット材料で分割して構
成したことを特徴とするものである。The present invention is characterized in that, in a plasma sputter type negative ion source, a sputter target is divided by a plurality of target materials containing different target elements.
【0009】[0009]
【作用】イオン源の最適運転パラメータは、各目的元素
を含むターゲット材料毎に異なるから、運転パラメータ
の選択によりイオン源から所要のイオン種を最適状態で
発生させることができる。同時に発生する不要のイオン
種はイオン源に縦続配置されている質量分析電磁石で除
去できる。Since the optimum operating parameters of the ion source differ depending on the target material containing each target element, the required ion species can be generated in the optimum state from the ion source by selecting the operating parameters. Unwanted ion species generated at the same time can be removed by a mass analysis electromagnet that is cascaded in the ion source.
【0010】[0010]
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図2、図3と同一符号は同等部分を示す。図1
(a)、(b)はプラズマスパッタ型負イオン源におけ
る2分割スパッタターゲット部の構成を示す斜視図と平
面図である。スパッタターゲットは2分割され、異なる
目的元素を含むターゲット材料15a、15b、例えば
ヒ素に対するGaAsの部分15aと、燐に対するGa
Pの部分15bでスパッタターゲットが構成されてい
る。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals as those in FIGS. 2 and 3 denote the same parts. Figure 1
(A), (b) is a perspective view and a top view showing composition of a two-sputtering target part in a plasma sputtering type negative ion source. The sputter target is divided into two parts, which are target materials 15a and 15b containing different target elements, for example, a GaAs portion 15a for arsenic and a Ga for phosphorus.
The P portion 15b constitutes a sputter target.
【0011】また、図2(a)、(b)は、3分割ター
ゲット部の構成を示す斜視図と平面図であり、スパッタ
ターゲットはそれぞれ異なる目的元素を含むターゲット
材料、例えば、GaAsによるターゲット材料15a、
GaPによるターゲット材料15b及びボロンに対する
ターゲット材料であるLaB6の部分15cで構成され
ている。2 (a) and 2 (b) are a perspective view and a plan view showing the structure of the three-divided target portion. The sputter targets are target materials containing different target elements, for example, GaAs target materials. 15a,
It is composed of a target material 15b made of GaP and a portion 15c of LaB 6 which is a target material for boron.
【0012】プラズマスパッタ負イオン源では、その重
要な運転パラメータとして、フィラメントから真空チャ
ンバに流れるアーク電流、スパッタ電圧、キセノンガス
圧、セシウムリザーバのオーブン温度等を挙げることが
でき、例えば、アーク電流は5〜20A、スパッタ電圧
は0.5〜2kV、キセノンガス圧は1×10-4〜1×
10-5Torr、オーブン温度は130〜200℃の各
範囲内で運転するが、イオン種毎に、即ち各ターゲット
材料毎に各パラメータの最適値は異なる。したがって、
例えば、ボロンの負イオンB-を得たいときには、それ
に合ったパラメータの組合せで運転し、燐の負イオンP
-を得たい場合は、その最適パラメータでイオン源を運
転する。この場合、イオン源からは不要の負イオンもあ
る程度発生するが、イオン源に縦続配置されている質量
分析電磁石で最終的に目的とするイオン種を選びだせば
よい。In the plasma sputter negative ion source, important operating parameters include the arc current flowing from the filament to the vacuum chamber, the sputter voltage, the xenon gas pressure, the cesium reservoir oven temperature, etc. For example, the arc current is 5 to 20 A, sputtering voltage 0.5 to 2 kV, xenon gas pressure 1 × 10 −4 to 1 ×
Although the operating temperature is 10 −5 Torr and the oven temperature is 130 to 200 ° C., the optimum value of each parameter is different for each ion species, that is, for each target material. Therefore,
For example, when it is desired to obtain boron negative ion B − , the operation is carried out with a combination of parameters suitable for it, and phosphorus negative ion P −
- a If it is desired to obtain, to operate the ion source at its optimal parameters. In this case, although unnecessary negative ions are also generated to some extent from the ion source, it suffices to finally select the target ion species with the mass analysis electromagnets arranged in cascade in the ion source.
【0013】上述の実施例における各ターゲット材料の
面積比は、等しくてもよいし、各イオン種に要求される
ビーム量に応じて変えてもよい。また、スパッタターゲ
ットは、4種類以上のターゲット材料で分割構成しても
構わないし、各ターゲット材料については、これを細分
割し、各分割片を対称的に分散配置してもよい。The area ratio of each target material in the above-mentioned embodiments may be equal or may be changed according to the beam amount required for each ion species. Further, the sputter target may be divided into four or more kinds of target materials, and each target material may be subdivided and the divided pieces may be symmetrically distributed.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、イオン種の切り換えをイオン源の運転パラメータ
の切り換えのみで行えることができ、イオン種切り換え
を従来の時間単位から分単位に短縮することができる。Since the present invention is configured as described above, the ion species can be switched only by switching the operating parameters of the ion source, and the ion species can be switched from the conventional time unit to the minute unit. can do.
【図1】本発明の実施例におけるスパッタターゲット部
の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a sputter target portion according to an embodiment of the present invention.
【図2】他の実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment.
【図3】従来のスパッタターゲット部の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional sputter target portion.
【図4】タンデム加速器によるイオン注入装置の基本構
成図である。FIG. 4 is a basic configuration diagram of an ion implantation apparatus using a tandem accelerator.
【図5】従来のプラズマスパッタ型負イオン源の構成図
である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional plasma sputtering type negative ion source.
15a、15b、15c スパッタターゲット 16 バッキングプレート 17 冷却用軸体 15a, 15b, 15c Sputter target 16 Backing plate 17 Cooling shaft
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265 Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display area H01L 21/265
Claims (1)
て、スパッタターゲットを、異なる目的元素を含む複数
のターゲット材料で分割して構成したことを特徴とする
負イオン源。1. A negative ion source in a plasma sputter type negative ion source, characterized in that a sputter target is divided by a plurality of target materials containing different target elements.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP4156193A JPH0711939B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Negative ion source |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP4156193A JPH0711939B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Negative ion source |
Publications (2)
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---|---|
JPH05325813A true JPH05325813A (en) | 1993-12-10 |
JPH0711939B2 JPH0711939B2 (en) | 1995-02-08 |
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Family Applications (1)
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JP4156193A Expired - Fee Related JPH0711939B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Negative ion source |
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JP (1) | JPH0711939B2 (en) |
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1992
- 1992-05-25 JP JP4156193A patent/JPH0711939B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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JPH0711939B2 (en) | 1995-02-08 |
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