JPS60243955A - マイクロ波イオン源 - Google Patents
マイクロ波イオン源Info
- Publication number
- JPS60243955A JPS60243955A JP9872884A JP9872884A JPS60243955A JP S60243955 A JPS60243955 A JP S60243955A JP 9872884 A JP9872884 A JP 9872884A JP 9872884 A JP9872884 A JP 9872884A JP S60243955 A JPS60243955 A JP S60243955A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion source
- microwave
- silicon
- extraction electrode
- base plate
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
- H01J27/18—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation with an applied axial magnetic field
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、大電流ビームを引出し、これを質量分離せず
に直接、基板にイオン打込みを行うマイクロ波イオン源
に係り、特に、酸素、あるいは窒素打込みにあたり、試
料基板および引出し電極が不純物の混入の少ない高純度
イオン打込みに好適な材質で作られているマイクロ波イ
オン源に関する。
に直接、基板にイオン打込みを行うマイクロ波イオン源
に係り、特に、酸素、あるいは窒素打込みにあたり、試
料基板および引出し電極が不純物の混入の少ない高純度
イオン打込みに好適な材質で作られているマイクロ波イ
オン源に関する。
従来のマイクロ液イオン源を用いた直接イオン打込み装
置を第１図に示す。マイクロ波イオン源ではコイル１に
より軸方向磁場を発生させ、同時にマイクロ波を導入す
る。プラズマ室８には試料ガスがリークバルブ５を通し
て、導入される。この様な構成で高密度プラズマを発生
し、正電圧。
置を第１図に示す。マイクロ波イオン源ではコイル１に
より軸方向磁場を発生させ、同時にマイクロ波を導入す
る。プラズマ室８には試料ガスがリークバルブ５を通し
て、導入される。この様な構成で高密度プラズマを発生
し、正電圧。
負電圧、及び接地電位にある三枚−組の多孔形引出し電
極系２を使い、大電流ビーム６を引出す。
極系２を使い、大電流ビーム６を引出す。
このビームを試料基板３に直接照射してイオン打込みす
る。引出し電極材としては、熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）
や、高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）等が使われて
いた。なお、この種の引出し電極としては、特公昭５８
−２０１１８号公報が挙げられる。
る。引出し電極材としては、熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）
や、高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）等が使われて
いた。なお、この種の引出し電極としては、特公昭５８
−２０１１８号公報が挙げられる。
一方、イオン源から引出されたイオンビームを質量分離
することなく、直接、試料基板に打込み、基板表面に変
質層を作ることが実用化されている。
することなく、直接、試料基板に打込み、基板表面に変
質層を作ることが実用化されている。
例えば、試料基板をシリコン基板とし、イオンビームを
酸素あるいは窒素イオンビームとし、数１０〜数１００
ｋｅＶのエネルギーで打込んで酸化膜や窒化膜を形成す
る手法が実用化されている。
酸素あるいは窒素イオンビームとし、数１０〜数１００
ｋｅＶのエネルギーで打込んで酸化膜や窒化膜を形成す
る手法が実用化されている。
マイクロ波イオン源は、プラズマ室を石英管等で蔽って
も放電が開始、維持できるイオン源であるため、他のイ
オン源に比べ高純度プラズマを生成できる利点がある。
も放電が開始、維持できるイオン源であるため、他のイ
オン源に比べ高純度プラズマを生成できる利点がある。
したがって非質旦分離打込み用のイオン源として好適で
ある。プラズマ室を石英管等でおおったマイクロ波イオ
ン源としては、特公昭５７−４１０５９号公報が挙げら
れる。しかし、この様なマイクロ波イオン源を使った場
合でも、引出し電極そのものを絶縁物で覆うことは、イ
オンビームを引出す上で行なえない。このため、第１図
に示した従来装置では、引出し電極材料がイオンビーム
でたたかれ、たたかれた電極材の重金属原子が試料基板
表面を汚染する問題があった。
ある。プラズマ室を石英管等でおおったマイクロ波イオ
ン源としては、特公昭５７−４１０５９号公報が挙げら
れる。しかし、この様なマイクロ波イオン源を使った場
合でも、引出し電極そのものを絶縁物で覆うことは、イ
オンビームを引出す上で行なえない。このため、第１図
に示した従来装置では、引出し電極材料がイオンビーム
でたたかれ、たたかれた電極材の重金属原子が試料基板
表面を汚染する問題があった。
この様な汚染があると、一般に形成される酸化物。
窒化物の特性が劣化する。
本発明の目的は、マイクロ波イオン源付きの直接打込み
装置で、引出し電極の一部あるいは全部を、打込み試料
基板材料と同じ材質とし、電極材のスパッタにより、仮
に電極材物質が混入しても、形成される絶縁物層の特性
に影響を及ぼさない打込み装置を提供することにある。
装置で、引出し電極の一部あるいは全部を、打込み試料
基板材料と同じ材質とし、電極材のスパッタにより、仮
に電極材物質が混入しても、形成される絶縁物層の特性
に影響を及ぼさない打込み装置を提供することにある。
「発明の概要〕
従来の直接打込み装置では、引出し電極材料が試料基板
と異種の金属材料であったため、そのスパッタ粒子が基
板の特性を劣下させていた。したがって、本発明では電
極材料として基板材料と同質なものを使うと共に、その
比抵抗等を適当に選び、プラズマに電位を与え、かつ電
極材のマイクロ波による加熱を防止するものである。
と異種の金属材料であったため、そのスパッタ粒子が基
板の特性を劣下させていた。したがって、本発明では電
極材料として基板材料と同質なものを使うと共に、その
比抵抗等を適当に選び、プラズマに電位を与え、かつ電
極材のマイクロ波による加熱を防止するものである。
以下、本発明の実施例を第２図を用いて説明する。イオ
ン源に同軸形マイクロ波イオン源（周波数２．４５ＧＨ
ｚ）を使い、酸素ガスを導入する。
ン源に同軸形マイクロ波イオン源（周波数２．４５ＧＨ
ｚ）を使い、酸素ガスを導入する。
試料基板３にシリコン（Ｓｉ）を使い、数１０ｋｅＶ〜
数１００ｋｅＶの引出し電圧で１００ｍＡ以上の酸素イ
オンビームを基板３に打込んだ。電極２′は、厚さ１ｍ
ｍ、口径６０ＩＩＩＩ１１のシリコン円板で、直径３ｍ
ｍの穴が計１９９個、孔開けしたものである。
数１００ｋｅＶの引出し電圧で１００ｍＡ以上の酸素イ
オンビームを基板３に打込んだ。電極２′は、厚さ１ｍ
ｍ、口径６０ＩＩＩＩ１１のシリコン円板で、直径３ｍ
ｍの穴が計１９９個、孔開けしたものである。
３枚−組の電極は全てシリコンとした。この様な構成で
、酸化物層を形成したところ、重金属分子が基板３に混
入しないため、酸化物の比抵抗、電気容量、耐圧等は、
質量分離された微小電流の酸素ビーム打込みで形成され
た酸化物層と同等であった。なお、本実施例では、同軸
形プラズマ室８を石英管７で蔽った。
、酸化物層を形成したところ、重金属分子が基板３に混
入しないため、酸化物の比抵抗、電気容量、耐圧等は、
質量分離された微小電流の酸素ビーム打込みで形成され
た酸化物層と同等であった。なお、本実施例では、同軸
形プラズマ室８を石英管７で蔽った。
さて、シリコンは半導体であるため、比抵抗値は通常１
０−３Ω−ｃｍ〜１０４Ω−ＣＩｌｌである。本イオン
源で用いた２、４５ＧＨｚのマイクロ波を使うと、誘導
加熱により引出し電極２′が昇温する。−二のため、シ
リコンの比抵抗を変えて実験したところ、１０２Ω−ｃ
Ｉ１１以下であれば、その昇温温度は数１００℃以下に
保たれることがわかった。この範囲を越えると、マイク
ロ波で高温に加熱されるとともに、プラズマ粒子の照射
による加熱が重畳され、融点近くにも達した、そこで、
実施例では１０２Ω−ｃＩ１１以下のシリコン基板を用
いた。なお、本実施例では、３枚の電極２′の全てがシ
リコンであった。さらにシリコン電極２′自身の冷却を
効率良く行うため、銅製の電極２ｎの上にこのシリコン
電極２′を取付けた。第３図は、その実施例を説明する
図である。第３図においてシリコンの多孔の直径は、銅
製のそれよりも小さくし、銅のスパッタを防止している
。次に、本発明の別の実施例を説明する。試料基板３に
ガリウム・ヒ素を用いて、直接打込みを行った。この場
合、シリコンと同様にガリウム・ヒ素の円板に３φの穴
を多数、孔開けして多孔形引出し電極２とした。
０−３Ω−ｃｍ〜１０４Ω−ＣＩｌｌである。本イオン
源で用いた２、４５ＧＨｚのマイクロ波を使うと、誘導
加熱により引出し電極２′が昇温する。−二のため、シ
リコンの比抵抗を変えて実験したところ、１０２Ω−ｃ
Ｉ１１以下であれば、その昇温温度は数１００℃以下に
保たれることがわかった。この範囲を越えると、マイク
ロ波で高温に加熱されるとともに、プラズマ粒子の照射
による加熱が重畳され、融点近くにも達した、そこで、
実施例では１０２Ω−ｃＩ１１以下のシリコン基板を用
いた。なお、本実施例では、３枚の電極２′の全てがシ
リコンであった。さらにシリコン電極２′自身の冷却を
効率良く行うため、銅製の電極２ｎの上にこのシリコン
電極２′を取付けた。第３図は、その実施例を説明する
図である。第３図においてシリコンの多孔の直径は、銅
製のそれよりも小さくし、銅のスパッタを防止している
。次に、本発明の別の実施例を説明する。試料基板３に
ガリウム・ヒ素を用いて、直接打込みを行った。この場
合、シリコンと同様にガリウム・ヒ素の円板に３φの穴
を多数、孔開けして多孔形引出し電極２とした。
ただし、一般にガリウム・ヒ素基板はセラミックスと同
様に、絶縁物である。このため、その表面に厚さ数μ〜
数１０μｍの亜鉛ドープされたガリウム・ヒ素をＣＶＤ
法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ法）で堆積させたものを使った。この場合、堆積層の
比抵抗は０．０２Ω−Ｃｍであり、この面をプラズマ側
に向けることにより、プラズマに正電圧が印加できた。
様に、絶縁物である。このため、その表面に厚さ数μ〜
数１０μｍの亜鉛ドープされたガリウム・ヒ素をＣＶＤ
法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ法）で堆積させたものを使った。この場合、堆積層の
比抵抗は０．０２Ω−Ｃｍであり、この面をプラズマ側
に向けることにより、プラズマに正電圧が印加できた。
この様な構成で、硫黄やセレンを加熱して蒸気を作り、
この蒸気をマイクロ波イオン源の動作ガスとして導入し
、高密度プラズマを発生させ、Ｓ”、Ｓｅ＋等のビーム
を直接、基板に打込んだ。
この蒸気をマイクロ波イオン源の動作ガスとして導入し
、高密度プラズマを発生させ、Ｓ”、Ｓｅ＋等のビーム
を直接、基板に打込んだ。
その結果、質量分離してＳ”、Ｓｅ＋等を打込んだもの
と変わらない特性が、得られた。なお、本実施例では、
製作上の都合から、０．０２Ω−Ｃｍの比抵抗表面層を
持つガリウム・ヒ素基板で効果を確かめた。１０２Ω−
ｃｍ以下でも、同等の効果が得られた。
と変わらない特性が、得られた。なお、本実施例では、
製作上の都合から、０．０２Ω−Ｃｍの比抵抗表面層を
持つガリウム・ヒ素基板で効果を確かめた。１０２Ω−
ｃｍ以下でも、同等の効果が得られた。
さらに、本発明の別の実施例について説明する。
鉄（Ｆ ｅ）の表面に窒素イオン（Ｎ＋）を打込んで表
面改質を行なうことによって耐摩耗性を向上させること
がある。その場合には、試料基板および引出し電極をと
もに鉄にするのがよい。
面改質を行なうことによって耐摩耗性を向上させること
がある。その場合には、試料基板および引出し電極をと
もに鉄にするのがよい。
なお、本発明では、同軸形マイクロ波イオン源プラズマ
から多孔形引出し電極を使ってビームを引出す場合につ
いて記載したが、そのイオン源プラズマが直径９２ＩＩ
ＩＩ１１以上の円筒導波管形プラズマ室であっても、同
等の効果が得られた。また引出し電極には多孔形のもの
を記載したが、スリットが複数設けられたマルチ・スリ
ット形り１出し電極を使う場合にも、本発明の効果が得
られた。
から多孔形引出し電極を使ってビームを引出す場合につ
いて記載したが、そのイオン源プラズマが直径９２ＩＩ
ＩＩ１１以上の円筒導波管形プラズマ室であっても、同
等の効果が得られた。また引出し電極には多孔形のもの
を記載したが、スリットが複数設けられたマルチ・スリ
ット形り１出し電極を使う場合にも、本発明の効果が得
られた。
本発明によれば、マイクロ波イオン源の引出し電極材料
に試料基板と同じものを使用することにより、重金属不
純物原子の混入のない、直接打込みが可能となり、Ｏ”
、Ｎ＋等の直接打込み法を実用レベルにまで引上げる
ことができ、その効果は著しく大である。
に試料基板と同じものを使用することにより、重金属不
純物原子の混入のない、直接打込みが可能となり、Ｏ”
、Ｎ＋等の直接打込み法を実用レベルにまで引上げる
ことができ、その効果は著しく大である。
第１図はマイクロ波イオン源付きの直接打込み装置を説
明する図、第２図は本発明に基づく打込み装置を説明す
る図、第３図は本発明に基づく別の実施例を説明する図
である。 ■・・・コイル、２・・・引出し電極系、２′・・・シ
リコン製条孔形引出し電極、２″′・・・銅製多孔形引
出し電極、３・・・試料基板、４・・・真空シール用絶
縁板、５・・・ガスリーク、６・・・イオンビーム、７
・・・石英管円筒、８・・・プラズマ室。 晃 １ Ｍ 第 ３ 口
明する図、第２図は本発明に基づく打込み装置を説明す
る図、第３図は本発明に基づく別の実施例を説明する図
である。 ■・・・コイル、２・・・引出し電極系、２′・・・シ
リコン製条孔形引出し電極、２″′・・・銅製多孔形引
出し電極、３・・・試料基板、４・・・真空シール用絶
縁板、５・・・ガスリーク、６・・・イオンビーム、７
・・・石英管円筒、８・・・プラズマ室。 晃 １ Ｍ 第 ３ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、磁場中のマイクロ波放電で発生ずる高密度プラズマ
から、引出し電極を使ってイオンビームを引出し、この
イオンビームを直接、試料基板に打込むマイクロ波イオ
ン源において、上記引出し電極の一部あるいは全部が上
記試料基板の材質と同質のものであることを特徴とする
マイクロ波イオン源。 ２、特許請求範囲第１項において、高密度プラズマが０
２．あるいはＮ２ガスの放電で生成され、上記試料基板
がシリコン基板であり、上記引出し電極をシリコンであ
ることを特徴とするマイ乳 クロ波イオン。 ３、特許請求範囲第２項において、マイクロ波の周波数
が２．４５ＧＨｚ電極材料であるシリコンの比抵抗が１
００Ω−ｃｒｎ以下であることを特徴とするマイクロ波
イオン源。 ４、特許請求範囲第１項において、上記試料基板および
上記引出電極がガリウム・ヒ素基板であり、上記引出し
電極の表面層が１０２Ω−ＣＩＩ＋以下の比抵抗を持ち
、かつこの表面層がプラズマに接触するように配置、構
成したことを特徴とするマイクロ波イオン源。 ５、特許請求範囲第１項において、金属製の引出し電極
の上に、同一形状のシリコンあるいはガリウム・ヒ素で
作られた引出し電極を重ねることにより１つの引出し電
極を構成させたことを特徴とするマイクロ波イオン源。 ６、特許請求の範囲第１項において、上記試料基板およ
び引出し電極の一部又は全部が鉄であることを特徴とす
るマイクロ波イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872884A JPS60243955A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | マイクロ波イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872884A JPS60243955A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | マイクロ波イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243955A true JPS60243955A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14227577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9872884A Pending JPS60243955A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | マイクロ波イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243955A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0334184A2 (en) * | 1988-03-16 | 1989-09-27 | Hitachi, Ltd. | Microwave ion source |
| US4987346A (en) * | 1988-02-05 | 1991-01-22 | Leybold Ag | Particle source for a reactive ion beam etching or plasma deposition installation |
| JPH0594795A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | イオンソースグリツド |
| US6927148B2 (en) | 2002-07-15 | 2005-08-09 | Applied Materials, Inc. | Ion implantation method and method for manufacturing SOI wafer |
| US7064049B2 (en) | 2002-07-31 | 2006-06-20 | Applied Materials, Inv. | Ion implantation method, SOI wafer manufacturing method and ion implantation system |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9872884A patent/JPS60243955A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987346A (en) * | 1988-02-05 | 1991-01-22 | Leybold Ag | Particle source for a reactive ion beam etching or plasma deposition installation |
| EP0334184A2 (en) * | 1988-03-16 | 1989-09-27 | Hitachi, Ltd. | Microwave ion source |
| US5053678A (en) * | 1988-03-16 | 1991-10-01 | Hitachi, Ltd. | Microwave ion source |
| JPH0594795A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | イオンソースグリツド |
| US6927148B2 (en) | 2002-07-15 | 2005-08-09 | Applied Materials, Inc. | Ion implantation method and method for manufacturing SOI wafer |
| US7064049B2 (en) | 2002-07-31 | 2006-06-20 | Applied Materials, Inv. | Ion implantation method, SOI wafer manufacturing method and ion implantation system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3647506B2 (ja) | 半導体基板に絶縁物層を形成する方法 | |
| KR100646266B1 (ko) | 스퍼터링 증착용 플라스마 처리 장치 | |
| US4299678A (en) | Magnetic target plate for use in magnetron sputtering of magnetic films | |
| JPH031374B2 (ja) | ||
| KR20010012878A (ko) | 반도체 웨이퍼 처리 시스템 내의 공작물을 통한 전력 결합장치 | |
| US4316090A (en) | Microwave plasma ion source | |
| JPH09320510A (ja) | イオン打込み装置及びこれを用いた半導体製造方法 | |
| US3532615A (en) | Rf cathode sputtering method | |
| US7858155B2 (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
| KR100716258B1 (ko) | 고체원소 중성입자빔 생성장치 및 방법 | |
| US6220204B1 (en) | Film deposition method for forming copper film | |
| JPS60243955A (ja) | マイクロ波イオン源 | |
| JPH0314907B2 (ja) | ||
| JP3146171B2 (ja) | プラズマ処理方法及び装置 | |
| KR20010030729A (ko) | 물리적 증기 증착을 위한 개선된 방법 및 장치 | |
| Sakudo et al. | Microwave ion source for high current metal beams | |
| JP5134223B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
| JPS61177728A (ja) | 低エネルギイオン化粒子照射装置 | |
| Tokiguchi et al. | Non-mass analysed ion implantation using microwave ion source | |
| JPS60205951A (ja) | アルミニウムイオン用マイクロ波イオン源 | |
| JP2791035B2 (ja) | シリコンイオンビーム発生方法 | |
| JPH01241737A (ja) | 酸素イオンビーム発生装置 | |
| JPS59196600A (ja) | 中性粒子注入法およびその装置 | |
| JPS6292322A (ja) | ドライエツチング装置 | |
| JPS5887272A (ja) | プレ−ナマグネトロンスパツタ装置 |