JPS61121240A - Metal ion source - Google Patents
Metal ion sourceInfo
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- JPS61121240A JPS61121240A JP24302284A JP24302284A JPS61121240A JP S61121240 A JPS61121240 A JP S61121240A JP 24302284 A JP24302284 A JP 24302284A JP 24302284 A JP24302284 A JP 24302284A JP S61121240 A JPS61121240 A JP S61121240A
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- arc chamber
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a metal ion source for extracting a metal ion beam.
第５図は、従来のイオン源の一例を示す概略図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a conventional ion source.
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２
５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。This ion source is called a hot cathode PIG ion source or Freeman type ion source, and the housing 2
A magnet 26 is provided on the outside of the 5, and an arc chamber 20 is provided on the inside. The arc chamber 20 is provided with a gas inlet 21, an insulator 22, a reflector 23, and a filament 24, and a negative electrode 27 having slits 27s and 28s, respectively, is provided at the outlet thereof.
and a ground electrode 28.
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Ｓ ｉ Ｃ１４とかにして）導入し
、又はオープ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。In this ion source, the metal is gasified (e.g.
Si is introduced (as SiH4 or SiC14), or an open is installed to heat and vaporize solid metal, which is then ionized and extracted as a beam.
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。The above-mentioned ion source extracts ions as a point or line beam, but there is a problem in that a large amount of ions cannot be extracted in the form of a planar beam because there is only one filament.
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。Therefore, an object of the present invention is to provide a metal ion source that can extract a plane beam of metal ions.
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、各々のターゲットとの間でアーク放電させ
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・ヤ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。The metal ion source of the present invention includes an arc chamber into which a gas for creating a plasma generation environment is introduced, and a plurality of solid metals provided on the inner circumference of the arc chamber and thermally insulated from the inner wall of the arc chamber. target and
A plurality of filaments are provided in the arc chamber to face each target and discharge an arc between each target, and a plurality of filaments are provided at the outlet of the arc chamber and arranged in a planar manner. It is equipped with an extraction electrode that has an opening and extracts a plane beam of metal ions from within the archimber.
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。An arc discharge occurs between the filament and the target. In this case, there are multiple filaments and targets, resulting in a multi-arc. As a result, plasma is generated in the arc chamber in which metal ions vaporized from the target and ions of the introduced gas are mixed.
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。A plane ion beam (beam of metal ions and gas ions) is then extracted from the extraction electrode.
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■−■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Ｉ
Ｖ−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。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the metal ion source of the present invention, FIG. 2 is a plan view schematically showing the extraction electrode of FIG. 1, and FIG. 3 is a - This is a diagram showing the approximate position of the filament as seen in the direction, and Figure 4 is the I of Figure 3.
It is a schematic diagram seen in the V-IV direction. However, the shape of the arc chamber 1 etc. includes a round shape in addition to the rectangular shape shown in these figures.
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。A plurality of targets 6 made of solid metal are provided on the inner circumference of the arc chamber 1 and are thermally insulated from the inner wall of the arc chamber 1 by a heat insulating table 4. A plurality of filaments 3 are provided for arcing between them. The end of the filament 3 is drawn out of the arc chamber 1 via a current introduction terminal 5. Furthermore, gas for creating a plasma generation environment is introduced into the arc chamber 1 via a gas introduction valve 12. Although not shown, a magnet is provided around the arc chamber 1 for plasma confinement.
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ロアａを有す
る（第２図参照）。開ロアａ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。On the other hand, at the exit part of the arc chamber 1, for example, in this example, on the vacuum chamber 2 side at the connection part between the arc chamber 1 and the vacuum chamber 2, an extraction electrode 7, a deceleration electrode 8, and a ground electrode 9 are provided via an insulating plate 10. is provided. The extraction electrode 7 has a plurality of open lower portions a arranged in a planar manner (see FIG. 2). Although the opening lower a is an aperture (small hole) in this example, it may be a slit. The deceleration electrode 8 and the ground electrode 9 also have a plurality of openings similar to the extraction electrode 7.
真空チャンバー２の基部には、イオン注入すべき基板１
１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。A substrate 1 to be ion-implanted is placed at the base of the vacuum chamber 2.
1 is provided. Further, the vacuum chamber 2 and the arc chamber 1 are evacuated via a vacuum valve 13.
次にこの実施例の作用を動作手順の形で説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained in the form of an operating procedure.
■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２Ｘ １０−＆Ｔｏ ｒ ｒ程度である。(2) Open the vacuum valve 13 and evacuate the vacuum chamber 2 and arc chamber 1 using a vacuum exhaust device (not shown). The degree of vacuum in the vacuum chamber 2 in this case is
For example, it is about 2×10−&Torr.
■フィラメント電ａ！（図示省略）によってフィラメン
ト３を点灯する。■Filament electric a! (not shown) turns on the filament 3.
■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−’〜ｌ Ｏ−’Ｔ ｏ ｒ ｒ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。■ Open the gas introduction valve 12 and supply gas (for example, inert gas such as Ar or H2 gas) to the arc chamber 1 until the degree of vacuum in the arc chamber 1 reaches approximately 10-' to 10-' Torr. Introduce. This gas is necessary to create an environment that facilitates plasma generation.
■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。(2) An arc voltage is applied between the filament 3 and the target 6 made of solid metal (for example, Ti, Si, etc.) by an arc power source (not shown), and the arc 14 is blown. In this case, since there are a plurality of filaments 3 and targets 6, a multi-arc occurs.
■以上によって、アークスポットによってターゲット６
から局部的に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。■Through the above, target 6 is set by arc spot.
Plasma is generated in the arc chamber 1 in which metal ions 15 formed by locally vaporizing the gas and gas ions 16 formed by ionizing the introduced gas are generated in the arc chamber 1, and the plasma spreads within the arc chamber 1. . The inner wall of the arc chamber 1 is cooled with water (not shown), and the target 6 is thermally insulated by the thermal insulation table 4 as described above.
■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
。(2) When a high voltage, for example about +40 KV, is applied to the extraction electrode 7 by an extraction power source (not shown), the electrodes 7.8.
A planar beam in which a metal ion beam 17 and a gas ion beam 18 are mixed is extracted through a plurality of apertures 9 .
■以上のようにして引き出されたイオンビームは基板１
１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ｌｌ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から抜は出るので、いずれにしても支障はない。■The ion beam extracted in the above manner is
1, thereby implanting metal and gas ions into the substrate 11. In this case, if the ions are inert gas ions such as Ar+, they will be implanted into the substrate 11 as inert elements, and if the ions are H, they will be extracted from the substrate 11 by heating to several hundred degrees. There is no problem.
以上のように、この発明によれば、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。As described above, according to the present invention, a large amount of planar beams of metal ions can be extracted with good uniformity from a solid metal target.
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■−■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。
■・・・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FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the metal ion source of the present invention. 2 is a plan view schematically showing the extraction electrode of FIG. 1. FIG. FIG. 3 is a diagram showing the approximate position of the filament when viewed in the direction ■-■ of FIG. 1. FIG. 4 is a schematic diagram seen in the IV-IV direction of FIG. 3. Figure 5 shows
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional ion source. ■... Arc chamber, 3... Filament, 6
...Target, 7...Extraction electrode, 7a...Opening
Claims (1)
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でアーク放電させ
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。(1) An arc chamber into which gas is introduced to create a plasma generation environment, multiple targets made of solid metal that are provided at the inner circumference of the arc chamber and thermally insulated from the inner wall of the arc chamber, and the arc chamber. A plurality of filaments are provided in the arc chamber facing each target to discharge an arc between each target, and a plurality of openings arranged in a planar manner are provided at the outlet of the arc chamber. A metal ion source comprising an extraction electrode for extracting a plane beam of metal ions from within an arc chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243022A JPH0731994B2 (en) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | Metal ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59243022A JPH0731994B2 (en) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | Metal ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61121240A true JPS61121240A (en) | 1986-06-09 |
| JPH0731994B2 JPH0731994B2 (en) | 1995-04-10 |
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ID=17097703
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59243022A Expired - Fee Related JPH0731994B2 (en) | 1984-11-17 | 1984-11-17 | Metal ion source |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731994B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112655066A (en) * | 2018-09-12 | 2021-04-13 | 恩特格里斯公司 | Ion implantation process and apparatus using gallium |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52134492A (en) * | 1976-05-04 | 1977-11-10 | Hitachi Ltd | Ion source unit |
| JPS5842150A (en) * | 1981-09-07 | 1983-03-11 | Toshiba Corp | Ion source for ion implanting device |
-
1984
- 1984-11-17 JP JP59243022A patent/JPH0731994B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52134492A (en) * | 1976-05-04 | 1977-11-10 | Hitachi Ltd | Ion source unit |
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| CN112655066A (en) * | 2018-09-12 | 2021-04-13 | 恩特格里斯公司 | Ion implantation process and apparatus using gallium |
| CN112655066B (en) * | 2018-09-12 | 2022-04-01 | 恩特格里斯公司 | Ion implantation process and apparatus using gallium |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0731994B2 (en) | 1995-04-10 |
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