JPS5842150A - イオン注入装置用イオン源 - Google Patents
イオン注入装置用イオン源Info
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- JPS5842150A JPS5842150A JP14052281A JP14052281A JPS5842150A JP S5842150 A JPS5842150 A JP S5842150A JP 14052281 A JP14052281 A JP 14052281A JP 14052281 A JP14052281 A JP 14052281A JP S5842150 A JPS5842150 A JP S5842150A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- 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】
本発明はイオン注入装置用イオン源に関し、特に高融点
金属および絶縁物のイオン注入を一可能とするイオン源
に関する。
金属および絶縁物のイオン注入を一可能とするイオン源
に関する。
高集゛積化、高速生産化が進む今日の半導体装置生産４
野にとりてイオン注入技術は不可欠な要素となっている
。
野にとりてイオン注入技術は不可欠な要素となっている
。
ところで、該イオン注入技術の用途は、いまやｒツタリ
ングや配線工程への応用“など広範囲に及んでおり、イ
オン源としてもこれら種々の用途に対応できる多目的な
ものが望まれている。
ングや配線工程への応用“など広範囲に及んでおり、イ
オン源としてもこれら種々の用途に対応できる多目的な
ものが望まれている。
なお従来は、上記イオン源として
（イ） 被イオン化物質（固体金属またはその化合物質
）ｔ−金属蒸気発生炉（また位加熱るつぼ）Ｋよってガ
ス状（金属蒸気）Ｋした後これをイオン生成室（放電室
）へ導入し、該イオン生成室で適宜な放電を行なうとと
くより上記ガス状にした被イオン化物質をイオン化する
方法。
）ｔ−金属蒸気発生炉（また位加熱るつぼ）Ｋよってガ
ス状（金属蒸気）Ｋした後これをイオン生成室（放電室
）へ導入し、該イオン生成室で適宜な放電を行なうとと
くより上記ガス状にした被イオン化物質をイオン化する
方法。
（ロ）負電圧に印加したアルジン（Ａｒ）などの放電維
持用ガス（以下、単に放電用ガスという）の放電により
骸ガスを被イオン化物質に照射し、これによってイオン
ス／臂ツタされた被イオン化物質をイオン化する方法（
イオンス／譬ツタリング法）・管用いて半導体へのイオ
ン注入を行う際に必要とされ名瑣嚢のイオンを生成して
いた。
持用ガス（以下、単に放電用ガスという）の放電により
骸ガスを被イオン化物質に照射し、これによってイオン
ス／臂ツタされた被イオン化物質をイオン化する方法（
イオンス／譬ツタリング法）・管用いて半導体へのイオ
ン注入を行う際に必要とされ名瑣嚢のイオンを生成して
いた。
ただしＪ上記（イ）の方法は
１）イオン源の構造を複雑にする。
２）温度制御を精密に行なう必要がある。
３） 高温動作時の熱的遮蔽を完璧にする必要がある。
４）金属蒸気発生炉に充填できる量に限界があることか
ら、５〜１０時間程時間短時間しか使用することができ
ない。
ら、５〜１０時間程時間短時間しか使用することができ
ない。
などの種々難点を有するものであや、また上記（ロ）の
方法は各種金属元素イオンを比較的容易に得ることがで
きるものの １）イオン生成室内に高電圧（約１．５ ｋＶ ）のス
・譬、タリング電極を装−する必要があり、イオン源の
構造を複雑にする。
方法は各種金属元素イオンを比較的容易に得ることがで
きるものの １）イオン生成室内に高電圧（約１．５ ｋＶ ）のス
・譬、タリング電極を装−する必要があり、イオン源の
構造を複雑にする。
２）取り出せるイオン電流は５０μＡ以下であり、生産
には不向きである。
には不向きである。
など問題が多い。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ）、取り扱
いが容易な上に安定した大きなイオン電流を長時間にわ
たって取り出すことができ、しかも多くの種類の材料か
らイオンの生成を可能にするイオン注入装置用イオン源
を提供することを目的とする。
いが容易な上に安定した大きなイオン電流を長時間にわ
たって取り出すことができ、しかも多くの種類の材料か
らイオンの生成を可能にするイオン注入装置用イオン源
を提供することを目的とする。
本発明によれば、被イオン化物質材料をイオン生成室内
に装着した後このイオン生成室に放電用ガスを導入して
放電し、該放電により生成される上記放電用ガスのイ・
オンによって上記被イオン化物質材料がヌノ々、夕され
イオン化されるようにする。
に装着した後このイオン生成室に放電用ガスを導入して
放電し、該放電により生成される上記放電用ガスのイ・
オンによって上記被イオン化物質材料がヌノ々、夕され
イオン化されるようにする。
以下、本発明に係るイオン注入装置用イオン源について
添付図面の実施例を参照し、詳１ＩａＫ説明する。
添付図面の実施例を参照し、詳１ＩａＫ説明する。
図は本発明に係るイオン源の一実施例を示すものであり
、特に通常のイオン注入・装置に使用されている熱陰極
ＰＩＧ型イオン源に本発明を適用した場合について示し
ている。
、特に通常のイオン注入・装置に使用されている熱陰極
ＰＩＧ型イオン源に本発明を適用した場合について示し
ている。
はじめにこの熱陰極ＰＩＧ型イオン源について説明する
。
。
図において、ｌは陽極、２は熱陰極（フィラメント）で
あシ、これら陽極１と“熱陰極２とは絶縁物３によって
絶縁されている。また上記陽極ｌｉｌ：ターミナルグラ
ンド電位とし、熱陰極２へは負の電圧（−５０〜−１０
０Ｖ）を印”加する・したがって、従来のように金属蒸
気発生炉（図示せず）で生成された金属蒸気、またはア
ルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈ・）、窒素（Ｎ）などの
放電用ガスをガス導入孔５からイオン生成室４に導入し
次場合、これら導入された金属蒸気または放電用ガスは
上記熱陰極２による電子衝撃によ□ってイオン化され、
さらにイオン引出し電極７によりてイオン引出し口６か
ら引き出される。該引き出されたイオンは所定のイオン
ビームＩＢとして図示しない半導体等へ打込まれる。た
だしこの方法によるイオン生成が種々難点を有するもの
であることは前述し之通９である。
あシ、これら陽極１と“熱陰極２とは絶縁物３によって
絶縁されている。また上記陽極ｌｉｌ：ターミナルグラ
ンド電位とし、熱陰極２へは負の電圧（−５０〜−１０
０Ｖ）を印”加する・したがって、従来のように金属蒸
気発生炉（図示せず）で生成された金属蒸気、またはア
ルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈ・）、窒素（Ｎ）などの
放電用ガスをガス導入孔５からイオン生成室４に導入し
次場合、これら導入された金属蒸気または放電用ガスは
上記熱陰極２による電子衝撃によ□ってイオン化され、
さらにイオン引出し電極７によりてイオン引出し口６か
ら引き出される。該引き出されたイオンは所定のイオン
ビームＩＢとして図示しない半導体等へ打込まれる。た
だしこの方法によるイオン生成が種々難点を有するもの
であることは前述し之通９である。
本発明に係るイオン源では上記イオン生成室４内に被イ
オン化物質材料１０を組込み、この状態でガス導入孔５
から放電用ガスＣＧｔ導入して上記放電を開始するもの
であシ、以下このイオン源におけるイオン生成過程につ
いて詳述する。なお上記被イオン化物質材料１０は、イ
オン生成室４内に装填した際にガス導入孔９、熱陰極２
およびイオン引出し口６等の機能管損なわない形状に成
形されるものであグ、この実施例では筒状のものを上記
ガス導入孔９およびイオン引出しロ６方向に装填してい
る。
オン化物質材料１０を組込み、この状態でガス導入孔５
から放電用ガスＣＧｔ導入して上記放電を開始するもの
であシ、以下このイオン源におけるイオン生成過程につ
いて詳述する。なお上記被イオン化物質材料１０は、イ
オン生成室４内に装填した際にガス導入孔９、熱陰極２
およびイオン引出し口６等の機能管損なわない形状に成
形されるものであグ、この実施例では筒状のものを上記
ガス導入孔９およびイオン引出しロ６方向に装填してい
る。
さて、上述した状態において陽極ｌおよび熱陰極２間に
前記所定の電圧を印加し、放電を開始させることによ〕
、イオン生成室４に導入された放電用ガスＣＧは前述し
比熱陰ａｉ２による電子衝撃によってイオン化され、こ
れによって生成したイオ“ンがさらにイオン生成室４内
の被イオン化物質材料１０をスノ普ツタする。したがっ
て皺スノやツタされた上記被イオン化物質材料１００原
子社放電用ガスＣＧと同様にイオン化され、上記放電用
ガスＣＧのイオンと共にイオン引出し口６から引き出さ
れる。該引き出されたイオンは所定のイオンビームＩＩ
ｍとして半導体等のイオン注入所望材料ヘ打込まれる。
前記所定の電圧を印加し、放電を開始させることによ〕
、イオン生成室４に導入された放電用ガスＣＧは前述し
比熱陰ａｉ２による電子衝撃によってイオン化され、こ
れによって生成したイオ“ンがさらにイオン生成室４内
の被イオン化物質材料１０をスノ普ツタする。したがっ
て皺スノやツタされた上記被イオン化物質材料１００原
子社放電用ガスＣＧと同様にイオン化され、上記放電用
ガスＣＧのイオンと共にイオン引出し口６から引き出さ
れる。該引き出されたイオンは所定のイオンビームＩＩ
ｍとして半導体等のイオン注入所望材料ヘ打込まれる。
なお本発明に係るこのイオン源において、上述した被イ
オン化物質材料ｌＯの原子の放電状態が良好な場合（被
イオン化物質材料ｌＯの種類によって放電状態が多少異
なる）Ｋは、該放電状態が開始゛された後放電用ガスＣ
Ｇの導入を停止しても、自らプラズマイオン化状態を形
成して（上記被イオン化物質材料１０の原子のイオンが
１被イオン化物質材料１０をス／臂ツタ、イオン化する
）安定し九放電状態を維持することがある・したがりて
このような場合、上述した放電用、ｆ、ＫＣＧの導入は
放電開始の初期においてのみ実施すれと充分である。
オン化物質材料ｌＯの原子の放電状態が良好な場合（被
イオン化物質材料ｌＯの種類によって放電状態が多少異
なる）Ｋは、該放電状態が開始゛された後放電用ガスＣ
Ｇの導入を停止しても、自らプラズマイオン化状態を形
成して（上記被イオン化物質材料１０の原子のイオンが
１被イオン化物質材料１０をス／臂ツタ、イオン化する
）安定し九放電状態を維持することがある・したがりて
このような場合、上述した放電用、ｆ、ＫＣＧの導入は
放電開始の初期においてのみ実施すれと充分である。
次に、上述した実施例イオン源を用いて行なった具体的
な実験結果に−）いて説明する。
な実験結果に−）いて説明する。
ここに、被イオン化物質材料１０として約１■犀Ｑ銅（
Ｃｏ）板を用い、放電用ガスＣＧとしてアルゴン（Ａｒ
）を用い良場合、質量分析後で３００μＡ（４インチφ
走査時）の安定し丸鋼イオン電流ｔ−５０時間以上にわ
たって得ることができた。なおこの実験では陽極１と熱
陰極２との間にアーク電圧として１ｏｏｖの直流電圧を
印加したもので、放電時のアーク電流はｌムであった。
Ｃｏ）板を用い、放電用ガスＣＧとしてアルゴン（Ａｒ
）を用い良場合、質量分析後で３００μＡ（４インチφ
走査時）の安定し丸鋼イオン電流ｔ−５０時間以上にわ
たって得ることができた。なおこの実験では陽極１と熱
陰極２との間にアーク電圧として１ｏｏｖの直流電圧を
印加したもので、放電時のアーク電流はｌムであった。
また上記生成されたイオンの引出しには２５ ｋＶの引
出し電圧を用いて込る。
出し電圧を用いて込る。
また、上述した実験では被イオン化物質材料１０として
図に示すよう成形加工した銅板を用いたが、他にイオン
生成室４の内壁に銅蒸着Ｈを形成したり、銅を含む化合
物を塗布形成した）した場合も上記同様の結果を得るこ
とができた。
図に示すよう成形加工した銅板を用いたが、他にイオン
生成室４の内壁に銅蒸着Ｈを形成したり、銅を含む化合
物を塗布形成した）した場合も上記同様の結果を得るこ
とができた。
さらにこのイオン源を用いた場合、上記銅イオンビーム
に限らず、他の種々の元素のイオンビームも容易に取り
出すことができる。すなわち、イオンビームの生成を所
望する元素についてその単体または複合体（化合物、合
金を含む）材料を適宜に成形加工してイオン生成室４内
に＊ｊｊｌ した〕、またはこの蒸着Ｊ［をイオン生成
室４の内壁に所定の厚さく形成したシ、化学気相堆積法
によりて被着した夕、さらには上記所望の元素の不純物
を含む化合物材料や溶解物材料を同じくイオン生成室４
の内壁に塗布したり（この場合は塗布した後充分に乾燥
させる）して前述同様の処理を施すことにより、ＩＩ＠
ｅ Ｂ ＃ Ｃａ Ｍｇ ＃ Ａｔ１８ｉ ｅ Ｃａ
ａ Ｂｅ１Ｔｉ ｓ Ｖ ＃ Ｃｒ 、 Ｍｎ 、
Ｆｅ ｅ Ｃｏ ｓ Ｎ１ ＊ Ｚｎ ｓ Ｇ＠ ａＡ
ｓ ｅ ８ｍ 、 Ｓｒ ｅ Ｙ 、 Ｚｒ 、 Ｎｂ
ａ Ｍｏ ｅ Ｔｃ ｅ Ｒｕ ａＲｈ ａ Ｐｄ
、 Ａｇ 、 Ｃｄ ｌＩｎ ａ ａｎ ｅ Ｓｂ ｔ
Ｔｅ ａ ＢａｔＨｆ ＃ Ｔａ ａ Ｗ ＊ Ｒｅ
ａ Ｏｓ ｅ Ｉｒ ａ Ｐｔ ＃ Ａｕ ａ Ｔｔ
ａＰｂ、 Ｂｌ 、 Ｐ・（便宜上、元素名の記載は
省略した）尋ｐイオンビームが容易に取り出される。
に限らず、他の種々の元素のイオンビームも容易に取り
出すことができる。すなわち、イオンビームの生成を所
望する元素についてその単体または複合体（化合物、合
金を含む）材料を適宜に成形加工してイオン生成室４内
に＊ｊｊｌ した〕、またはこの蒸着Ｊ［をイオン生成
室４の内壁に所定の厚さく形成したシ、化学気相堆積法
によりて被着した夕、さらには上記所望の元素の不純物
を含む化合物材料や溶解物材料を同じくイオン生成室４
の内壁に塗布したり（この場合は塗布した後充分に乾燥
させる）して前述同様の処理を施すことにより、ＩＩ＠
ｅ Ｂ ＃ Ｃａ Ｍｇ ＃ Ａｔ１８ｉ ｅ Ｃａ
ａ Ｂｅ１Ｔｉ ｓ Ｖ ＃ Ｃｒ 、 Ｍｎ 、
Ｆｅ ｅ Ｃｏ ｓ Ｎ１ ＊ Ｚｎ ｓ Ｇ＠ ａＡ
ｓ ｅ ８ｍ 、 Ｓｒ ｅ Ｙ 、 Ｚｒ 、 Ｎｂ
ａ Ｍｏ ｅ Ｔｃ ｅ Ｒｕ ａＲｈ ａ Ｐｄ
、 Ａｇ 、 Ｃｄ ｌＩｎ ａ ａｎ ｅ Ｓｂ ｔ
Ｔｅ ａ ＢａｔＨｆ ＃ Ｔａ ａ Ｗ ＊ Ｒｅ
ａ Ｏｓ ｅ Ｉｒ ａ Ｐｔ ＃ Ａｕ ａ Ｔｔ
ａＰｂ、 Ｂｌ 、 Ｐ・（便宜上、元素名の記載は
省略した）尋ｐイオンビームが容易に取り出される。
また、このイオン源で使用する放電用ガスとしては、上
述したアルがン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈ・）、窒素（Ｎ
）の他、ネオン（Ｎ＠ ） 、クリプト“ン（Ｋｒ）、
キセノン（Ｘ・）等の稀ガス、または金属の水嵩化物（
Ｂ２Ｈ２ｍ Ａ吐ｓ ＊ ＰＨｓ ａ ｓｂｎ、等）や
金属の弗化物（ＩＦ、 、 ＡｓＦ、 、 ＡｓＦ５
ｅ ＰＦ５等）など放電し得るガスであればいかなるも
のでもよく、スパッタ効率や陰極材料の損失（寿命）を
前置して適宜選択すればよい。
述したアルがン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈ・）、窒素（Ｎ
）の他、ネオン（Ｎ＠ ） 、クリプト“ン（Ｋｒ）、
キセノン（Ｘ・）等の稀ガス、または金属の水嵩化物（
Ｂ２Ｈ２ｍ Ａ吐ｓ ＊ ＰＨｓ ａ ｓｂｎ、等）や
金属の弗化物（ＩＦ、 、 ＡｓＦ、 、 ＡｓＦ５
ｅ ＰＦ５等）など放電し得るガスであればいかなるも
のでもよく、スパッタ効率や陰極材料の損失（寿命）を
前置して適宜選択すればよい。
なお、上述し友実施例は本発明に係るイオン源を熱陰極
ＰＩＧ型イオン源に適用したものであるが、該本発明に
係るイオン源が他の熱陰極型イオン源、または冷陰極型
イオン源などに対しても適宜適用できるものであること
は勿論である。
ＰＩＧ型イオン源に適用したものであるが、該本発明に
係るイオン源が他の熱陰極型イオン源、または冷陰極型
イオン源などに対しても適宜適用できるものであること
は勿論である。
以上説明したように本発明に係るイオン注入装置用イオ
ン源によれば、 １）比較的高融点の金属のイオンを金属蒸気発生炉等を
用いずに容易に取９出すことができる。
ン源によれば、 １）比較的高融点の金属のイオンを金属蒸気発生炉等を
用いずに容易に取９出すことができる。
２）比較的大きなイオン電流を得ることができ、かつ金
属蒸気発生炉を用いたものよシも大容量の被イオン化物
質材料を装備することができることから上記得たイオン
電流を長時間にわたって取り出すことができる。
属蒸気発生炉を用いたものよシも大容量の被イオン化物
質材料を装備することができることから上記得たイオン
電流を長時間にわたって取り出すことができる。
３）金属材料の他、半導体材料や種々の絶縁性材料から
もイオン生成を行なうことができ、種々目的の異なるイ
オン注入に広範に対応できる。
もイオン生成を行なうことができ、種々目的の異なるイ
オン注入に広範に対応できる。
４）取り扱いが容易である・また被イオン化物質材料が
消耗してイオン生成機能を失なった際にも、同質、同形
の被イオン化物質材料を交換するだけで済み、迅速な対
応を取ることができる。
消耗してイオン生成機能を失なった際にも、同質、同形
の被イオン化物質材料を交換するだけで済み、迅速な対
応を取ることができる。
等々多くの優れた効果を得ることができる。
図は本発明に係るイオン注入装置用イ誓ン源の一実施例
を示す図でＴｏ９．４１に熱陰極ＰＩＧ ＠イオン源に
適用した場合の断ＮｒＩ！Ｊである。 ｌ・・・陽極、２・・・熱陰極、３・・・絶縁物、４・
・・イオン生成室、５・・・ガス導入孔、６・・・イオ
ン引出し口、７・・・イオン引出し電極、ｌＯ・・・被
イ・オン化物質材料。
を示す図でＴｏ９．４１に熱陰極ＰＩＧ ＠イオン源に
適用した場合の断ＮｒＩ！Ｊである。 ｌ・・・陽極、２・・・熱陰極、３・・・絶縁物、４・
・・イオン生成室、５・・・ガス導入孔、６・・・イオ
ン引出し口、７・・・イオン引出し電極、ｌＯ・・・被
イ・オン化物質材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 成型の中に被イオン化物質材料を配置し、この後該イオ
ン生成室内に前記ｆス導入孔を介して放電維持用ガスを
導入するとともに前記放電用電極に所定電圧を印加して
該イオン生成室内で適宜な放電を生じさせ、これにより
生成される前記放電維持用ガスのイオンによって前記被
イオン化物質材料がスフ中ツタされイオン化されること
を特徴としたイオン注入装置用イオン源。 （２） 前記放電維持用ガスは前記放電の開始初期に
のみ前記イオン生成室内に導入されるものである特許請
求の範囲第（１）項記載のイオζ、注入装置用イオン源
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14052281A JPS5842150A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | イオン注入装置用イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14052281A JPS5842150A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | イオン注入装置用イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842150A true JPS5842150A (ja) | 1983-03-11 |
Family
ID=15270613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14052281A Pending JPS5842150A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | イオン注入装置用イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842150A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61121240A (ja) * | 1984-11-17 | 1986-06-09 | Nissin Electric Co Ltd | 金属イオン源 |
| JPH01189838A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Nissin Electric Co Ltd | イオン源 |
| US4891525A (en) * | 1988-11-14 | 1990-01-02 | Eaton Corporation | SKM ion source |
| US5315121A (en) * | 1989-10-24 | 1994-05-24 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Metal ion source and a method of producing metal ions |
| JPH10188833A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Toshiba Corp | イオン発生装置及びイオン照射装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5798742A (en) * | 1980-10-14 | 1982-06-19 | Gen Electric | Automatic trouble diagnosing apparatus for air conditioning equipment |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP14052281A patent/JPS5842150A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5798742A (en) * | 1980-10-14 | 1982-06-19 | Gen Electric | Automatic trouble diagnosing apparatus for air conditioning equipment |
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