JPH0731994B2 - 金属イオン源 - Google Patents
金属イオン源Info
- Publication number
- JPH0731994B2 JPH0731994B2 JP59243022A JP24302284A JPH0731994B2 JP H0731994 B2 JPH0731994 B2 JP H0731994B2 JP 59243022 A JP59243022 A JP 59243022A JP 24302284 A JP24302284 A JP 24302284A JP H0731994 B2 JPH0731994 B2 JP H0731994B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc chamber
- target
- arc
- ion source
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属イオンビームを引き出す金属イオン源
に関する。
に関する。
第５図は、従来のイオン源の一例を示す概略図である。
このイオン源は、熱陰極PIGイオン源或いはフリーマン
型イオン源と言われているものであり、ハウジング25の
外側にマグネット26が、内側にアークチャンバー20が設
けられている。アークチャンバー20にはガス導入口21、
インシュレータ22、リフレクタ23、フィラメント24が設
けられており、その出口部にはスリット27s、28sをそれ
ぞれ有するマイナス電極27及びアース電極28が設けられ
ている。
このイオン源は、熱陰極PIGイオン源或いはフリーマン
型イオン源と言われているものであり、ハウジング25の
外側にマグネット26が、内側にアークチャンバー20が設
けられている。アークチャンバー20にはガス導入口21、
インシュレータ22、リフレクタ23、フィラメント24が設
けられており、その出口部にはスリット27s、28sをそれ
ぞれ有するマイナス電極27及びアース電極28が設けられ
ている。
このイオン源においては、金属をガス化して（例えば、
SiをSiH4とかSiCl4とかにして）導入し、又はオーブン
を取付けて固体金属をそれで加熱蒸気化し、更にそれを
イオン化してビームとして引き出している。
SiをSiH4とかSiCl4とかにして）導入し、又はオーブン
を取付けて固体金属をそれで加熱蒸気化し、更にそれを
イオン化してビームとして引き出している。
上述のようなイオン源では点又は線ビームとしてイオン
を引き出しているが、フィラメントが一つしかない等の
理由から大量のイオンを面ビームの形で引き出すことが
できないと言う問題がある。
を引き出しているが、フィラメントが一つしかない等の
理由から大量のイオンを面ビームの形で引き出すことが
できないと言う問題がある。
従ってこの発明は、金属イオンの面ビームを引き出せる
金属イオン源を提供することを目的とする。
金属イオン源を提供することを目的とする。
この発明の金属イオン源は、プラズマ生成環境作りのた
めのガスが導入されるアークチャンバーと、アークチャ
ンバーの内周部に設けられていて、アークチャンバーの
内壁から熱絶縁された固体金属の複数のターゲットと、
アークチャンバー内に各々のターゲットに対向して設け
られていて、各々ターゲットとの間にアーク電圧が印加
されて各々のターゲットとの間にアーク放電を生じさ
せ、このアーク放電によって各々のターゲットを熱溶解
させて金属イオンを生じさせる複数のフィラメントと、
アークチャンバーの出口部に設けられていて、面状に配
置された複数の開口を有しアークチャンバー内から金属
イオンの面ビームを引き出す引出し電極とを備えてい
る。
めのガスが導入されるアークチャンバーと、アークチャ
ンバーの内周部に設けられていて、アークチャンバーの
内壁から熱絶縁された固体金属の複数のターゲットと、
アークチャンバー内に各々のターゲットに対向して設け
られていて、各々ターゲットとの間にアーク電圧が印加
されて各々のターゲットとの間にアーク放電を生じさ
せ、このアーク放電によって各々のターゲットを熱溶解
させて金属イオンを生じさせる複数のフィラメントと、
アークチャンバーの出口部に設けられていて、面状に配
置された複数の開口を有しアークチャンバー内から金属
イオンの面ビームを引き出す引出し電極とを備えてい
る。
フィラメントとターゲットとの間でアーク放電が起こ
る。この場合、フィラメント及びターゲットは複数ある
のでマルチアークになる。これによって、アークチャン
バー内にターゲットから蒸気化した金属イオンと導入さ
れたガスのイオンとが混合されたプラズマが生成され
る。そして引出し電極から面イオンビーム（金属イオン
とガスイオンのビーム）が引き出される。
る。この場合、フィラメント及びターゲットは複数ある
のでマルチアークになる。これによって、アークチャン
バー内にターゲットから蒸気化した金属イオンと導入さ
れたガスのイオンとが混合されたプラズマが生成され
る。そして引出し電極から面イオンビーム（金属イオン
とガスイオンのビーム）が引き出される。
第１図はこの発明の金属イオン源の一実施例を示す断面
図であり、第２図は第１図の引出し電極の概略を示す平
面図であり、第３図は第１図のIII−III方向に見たフィ
ラメントの概略位置を示す図であり、第４図は第３図の
IV−IV方向に見た概略図である。もっとも、アークチャ
ンバー１等の形状には、これらの図に示したような長方
形の他に丸型等がある。
図であり、第２図は第１図の引出し電極の概略を示す平
面図であり、第３図は第１図のIII−III方向に見たフィ
ラメントの概略位置を示す図であり、第４図は第３図の
IV−IV方向に見た概略図である。もっとも、アークチャ
ンバー１等の形状には、これらの図に示したような長方
形の他に丸型等がある。
アークチャンバー１の内周部には、熱絶縁台４でアーク
チャンバー１の内壁から熱絶縁された固体金属の複数の
ターゲット６が設けられており、かつ各々のターゲット
６に対抗してそれらとの間でアーク放電させる複数のフ
ィラメント３が設けられている。フィラメント３の端部
は電流導入端子５を経由してアークチャンバー１外に引
き出されている。又、アークチャンバー１にはガス導入
バルブ12を経由してプラズマ生成環境作りのためのガス
が導入される。尚、図示を省略しているが、アークチャ
ンバー１の周囲にはプラズマ閉込めのためのマグネット
が設けられている。
チャンバー１の内壁から熱絶縁された固体金属の複数の
ターゲット６が設けられており、かつ各々のターゲット
６に対抗してそれらとの間でアーク放電させる複数のフ
ィラメント３が設けられている。フィラメント３の端部
は電流導入端子５を経由してアークチャンバー１外に引
き出されている。又、アークチャンバー１にはガス導入
バルブ12を経由してプラズマ生成環境作りのためのガス
が導入される。尚、図示を省略しているが、アークチャ
ンバー１の周囲にはプラズマ閉込めのためのマグネット
が設けられている。
一方アークチャンバー１の出口部には、例えばこの例で
はアークチャンバー１と真空チャンバー２との接続部の
真空チャンバー２側には、絶縁板10を介して引出し電極
７、減速電極８及び接地電極９が設けられている。引出
し電極７は、面状に配置された複数の開口7aを有する
（第２図参照）。開口7aは、この例ではアパーチャ（小
孔）であるがスリットでもよい。減速電極８及び接地電
極９も引出し電極７と同様の複数の開口を有する。真空
チャンバー２の基部には、イオン注入すべき基板11が設
けられている。又真空チャンバー２及びアークチャンバ
ー１は、真空バルブ13を経由して真空排気される。
はアークチャンバー１と真空チャンバー２との接続部の
真空チャンバー２側には、絶縁板10を介して引出し電極
７、減速電極８及び接地電極９が設けられている。引出
し電極７は、面状に配置された複数の開口7aを有する
（第２図参照）。開口7aは、この例ではアパーチャ（小
孔）であるがスリットでもよい。減速電極８及び接地電
極９も引出し電極７と同様の複数の開口を有する。真空
チャンバー２の基部には、イオン注入すべき基板11が設
けられている。又真空チャンバー２及びアークチャンバ
ー１は、真空バルブ13を経由して真空排気される。
次にこの実施例の作用を動作手順の形で説明する。
真空バルブ13を開けて真空排気装置（図示省略）によ
って真空チャンバー２及びアークチャンバー１の真空排
気を行う。この場合の真空チャンバー２の真空度は、例
えば２×10-6Torr程度である。
って真空チャンバー２及びアークチャンバー１の真空排
気を行う。この場合の真空チャンバー２の真空度は、例
えば２×10-6Torr程度である。
フィラメント電源（図示省略）によってフィラメント
３を点灯する。
３を点灯する。
ガス導入バルブ12を開けてアークチャンバー１の真空
度が10-1〜10-3Torr程度になるまでアークチャンバー１
にガス（例えば、Ar等の不活性ガスやH2ガス）を導入す
る。このガスは、プラズマを作り易い環境作りのために
必要である。
度が10-1〜10-3Torr程度になるまでアークチャンバー１
にガス（例えば、Ar等の不活性ガスやH2ガス）を導入す
る。このガスは、プラズマを作り易い環境作りのために
必要である。
アーク電源（図示省略）によってフィラメント３と固
体金属（例えばTi、Si等）のターゲット６との間にアー
ク電圧を印加して、アーク14を飛ばす。この場合、フィ
ラメント３及びターゲット６は複数あるのでマルチアー
クとなる。
体金属（例えばTi、Si等）のターゲット６との間にアー
ク電圧を印加して、アーク14を飛ばす。この場合、フィ
ラメント３及びターゲット６は複数あるのでマルチアー
クとなる。
以上によって、アークスポットによって各ターゲット
６が局部的に熱溶解され蒸気化されてできる金属イオン
15と、導入されたガスがイオン化されてできるガスイオ
ン16とが混合されたプラズマがアークチャンバー１内に
生成され、当該プラズマはアークチャンバー１内に広が
る。尚、アークチャンバー１の内壁は水で冷却されてお
り、（図示省略）、かつ前述したようにターゲット６は
熱絶縁台４によって熱絶縁が施されている。
６が局部的に熱溶解され蒸気化されてできる金属イオン
15と、導入されたガスがイオン化されてできるガスイオ
ン16とが混合されたプラズマがアークチャンバー１内に
生成され、当該プラズマはアークチャンバー１内に広が
る。尚、アークチャンバー１の内壁は水で冷却されてお
り、（図示省略）、かつ前述したようにターゲット６は
熱絶縁台４によって熱絶縁が施されている。
引出し電源（図示省略）によって引出し電極７に高電
圧、例えば＋40KV程度を印加すると、電極７、８、９の
複数の開口を通じて金属イオンビーム17とガスイオンビ
ーム18とが混合された面ビームが引き出される。
圧、例えば＋40KV程度を印加すると、電極７、８、９の
複数の開口を通じて金属イオンビーム17とガスイオンビ
ーム18とが混合された面ビームが引き出される。
以上のようにして引き出されたイオンビームは基板11
に照射され、これによって基板11に金属とガスのイオン
注入が行われる。この場合、イオンがAr+等の不活性ガ
スイオンの場合は不活性元素として基板11中に注入さ
れ、イオンがH+の場合は数百度に加熱すれば基板11から
抜け出るので、いずれにしても支障はない。
に照射され、これによって基板11に金属とガスのイオン
注入が行われる。この場合、イオンがAr+等の不活性ガ
スイオンの場合は不活性元素として基板11中に注入さ
れ、イオンがH+の場合は数百度に加熱すれば基板11から
抜け出るので、いずれにしても支障はない。
以上のように、この発明によれば、アーク放電によって
直接各ターゲットを熱溶解させて金属イオンを効率良く
生じさせることができ、しかもそれを複数のターゲット
において同時に行うことができるので、固体金属のター
ゲットから金属イオンの面ビームを大量に均一性良く引
き出すことができる。
直接各ターゲットを熱溶解させて金属イオンを効率良く
生じさせることができ、しかもそれを複数のターゲット
において同時に行うことができるので、固体金属のター
ゲットから金属イオンの面ビームを大量に均一性良く引
き出すことができる。
第１図は、この発明の金属イオン源の一実施例を示す断
面図である。第２図は、第１図の引出し電極の概略を示
す平面図である。第３図は、第１図のIII−III方向に見
たフィラメントの概略位置を示す図である。第４図は、
第３図のIV−IV方向に見た概略図である。第５図は、従
来のイオン源の一例を示す概略図である。 １……アークチャンバー、３……フィラメント、６……
ターゲット、７……引出し電極、7a……開口
面図である。第２図は、第１図の引出し電極の概略を示
す平面図である。第３図は、第１図のIII−III方向に見
たフィラメントの概略位置を示す図である。第４図は、
第３図のIV−IV方向に見た概略図である。第５図は、従
来のイオン源の一例を示す概略図である。 １……アークチャンバー、３……フィラメント、６……
ターゲット、７……引出し電極、7a……開口
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマ生成環境作りのためのガスが導入
されるアークチャンバーと、アークチャンバーの内周部
に設けられていて、アークチャンバーの内壁から熱絶縁
された固体金属の複数のターゲットと、アークチャンバ
ー内に各々のターゲットに対向して設けられていて、各
々のターゲットとの間にアーク電圧が印加されて各々の
ターゲットとの間にアーク放電を生じさせ、このアーク
放電によって各々のターゲットを熱溶解させて金属イオ
ンを生じさせる複数のフィラメントと、アークチャンバ
ーの出口部に設けられていて、面状に配置された複数の
開口を有しアークチャンバー内から金属イオンの面ビー
ムを引き出す引出し電極とを備える金属イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243022A JPH0731994B2 (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | 金属イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243022A JPH0731994B2 (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | 金属イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61121240A JPS61121240A (ja) | 1986-06-09 |
| JPH0731994B2 true JPH0731994B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17097703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59243022A Expired - Fee Related JPH0731994B2 (ja) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | 金属イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731994B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10892137B2 (en) * | 2018-09-12 | 2021-01-12 | Entegris, Inc. | Ion implantation processes and apparatus using gallium |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS598949B2 (ja) * | 1976-05-04 | 1984-02-28 | 株式会社日立製作所 | イオン源装置 |
| JPS5842150A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Toshiba Corp | イオン注入装置用イオン源 |
-
1984
- 1984-11-17 JP JP59243022A patent/JPH0731994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61121240A (ja) | 1986-06-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |