JPS63190229A - 電子ビ−ム励起イオン源 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体製造装置等に利用される電子ビーム励
起イオン源に関する。

（従来の技術） 一般に、イオンビームを用いて半導体ウェハ等の処理を
行なう半導体製造装置等では、低エネルギかつ大電流の
イオンビームを用いることが好ましい。

このような低エネルギかつ大電流のイオンビームを得る
ためには、効率良く多足のイオンを発生させるイオン源
が必要とされるため、従来各種のイオン源が提案されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のイオン源では、効率良く多聞のイ
オンを発生させるイオン源がなく、このため、低エネル
ギかつ大電流のイオンビームを得ることが困難であった
。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、効率良く多量のイオンを発生させることができ、低エ
ネルギかつ大電流のイオンビームを得ることのできる電
子ビーム励起イオン源を提供しようとするものである。

［発明の構成］ すなわち本発明の電子ビーム励起イオン源は、所定の反
応ガス雰囲気とされるイオン生成室と、このイオン生成
室内に電子ビームを照射してイオンを発生させる手段と
、前記イオン生成室内に多極磁場を形成し前記イオンお
よび匍記電子ビームを制御する手段とを備えたことを特
徴とする。

（作　用） 本発明の電子ビーム励起イオン源では、所定の反応ガス
雰囲気とされるイオン生成室と、このイオン生成室内に
電子ビームを照射してイオンを発生ざＶる手段と、イオ
ン生成室内に多極磁場を形成し、イオンおよび電子ビー
ムを制御する手段とを備えている。

すなわち、イオン生成室内の反応ガス分子に高速の電子
を衝突させ、この反応ガス分子をイオン化する。このと
き、イオン生成室内に多極磁場を形成し、イオンおよび
電子ビームを制御することにより、例えば電子ビームが
反応ガス分子に衝突する前にイオン生成室内の壁に衝突
して運動エネルキを失ったり、イオンがイオン生成室内
の壁に衝突して消滅したりすることなく、効率良く多罪
のイオンを発生させることができ、低エネルギかつ大電
流のイオンご一ムを（ｑることができる。

（実施例） 以下本発明の電子ビーム励起イオン源の実施例を図面を
参照して説明する。

第１図に示す電子ビーム励起イオン源は、イオン注入装
置のイオン源として用いられるもので、密閉容器１内に
は、例えばモリブデンやタングステン等の高融点金属等
から、直径数ｃｍ、厚さ０．２Ｔｌｌｌｌｌ〜０．５ｍ
ｍ程痕の円板状に形成され、その周辺部を除く領域に、
直径０．５７ＩＩＴｌ程度の透孔２ｂ、３ｂが多数配置
されたアノード電）侃２および電子ビーム加速用電極３
が、例えば０．３ｍｔｎ〜１．５＋ｎ＋の所定間隙を設
けて配置されている。

茫閉容器１のアノード電極２と対向プる側壁１ａには、
例えばタンタル等からなり、中心部に貫通孔５を備えた
円筒状のカソード電極４が７ノード電極２へ向けて突出
するよう配置されている。

カソード電極４とアノード電極２との間には、微小コン
ダクタンスの隘路６例えば導電仮にスリット状または円
形状の透孔が設けられている。

この隘路６は、カソード電極４側の密閉容器１内のガス
圧を０．３　Ｔｏｒｒ　〜１．００　Ｔｏｒｒ例えば、
０．８　Ｔｏｒｒ程度とし、アノード電極２側の密閉容
器１内のガス圧を０．０１　Ｔｏｒｒ−０，０４Ｔｏｒ
ｒ程度とする大きさであり中間電極の役割も兼ねている
。

また、隘路６の内面のうち、アノード電極２側の大部分
は、例えばアルミナ系セラミックス等の絶縁物７で覆わ
れており、カソー電極４とアノード電極２との放電が容
易になされるようにされている。

そして、カソード電イセ４の貫通孔５を通して、°　　
密閉容器１内に放電用ガス、例えばアルゴンガス等が導
入される。カソード電極４とアノード電極２との間には
、放電電源８から例えば５００Ｖ程度の放電電圧が印加
され、グロー放電を起こし、プラズマが生成される。

７ノード２に対して０．５〜１．５北の間隙で設けられ
た電子ビーム加速用電極３は、電子ビーム加速用電源９
により例えば３００Ｖ程度の加速電圧を印加され、放電
により生じたプラズマの中から電子を引出し、例えば５
０ｅＶ〜３００ｅＶに加速してイオン生成室１０内に入
射させる。

なお、アノード２と電子ビーム加速用電極３との間は、
例えば０．０３　Ｔｏｒｒ稈度のガス圧とされる。

イオン生成室１０は、電子ビーム加速用型＋ｌ！３と同
電位とされた導体壁により構成されており、その内側に
は、第２図にも示すように隣合う永久磁石の極性が異な
るように多数の永久磁石１０ａが配列され、多極磁場を
形成している。なお、磁石１０ａは、イオン生成室１０
の外部に配置しても良い。

イしてイオン生成室１０内には、イオン注入のためのガ
ス例えばヒ素ガスがガス圧０．０１　丁ｏｒｒ〜０．０
２　Ｔｏｒｒとなるように供給され、このイオン生成室
１０内に導入された電子ビームは、ヒ素ガス分子に衝突
し、濃いプラズマを発生する。これは電離断面積の大き
なエネルギーを有する電子ビームを用いてガス圧の少な
い領域でプラズマを発生するためである。また、このと
き電子ビームおよびプラズマは、多数の永久磁石１０ａ
によって形成される多極磁場により閉じ込められ、イオ
ン生成室１０の内壁に衝突しないよう構成されている。

イオン生成室１０の電子ビーム加速用電極３に対向する
側には、電子ビーム加速用電極３と同電位とされた方形
状のスリット１１および楕円形状のスリット１２が設け
られている。

これらのスリン１へ１１．１２の構成は、周知のイオン
注入装置のイオン源に用いられているイオン導出部の電
極構成で、スリット１１は縦長の１、５＋ｎｎ＋Ｘ１５
．５關の長方形状の透孔であり、スリット１２は短径０
．５ｉｍ、長径２（ｈｎｍの楕円形状で必る。

これらのスリット１１．１２により、イオン生成室１０
内から引出されたイオンビームは、イオン注入装置の質
量分析用の磁場中（図示せず）へ出射される。

すなわら、上記説明のこの実施例の電子ビーム励起イオ
ン源では、イオン生成１１０内の反応カス分子に高速の
電子を衝突させ、この反応ガス分子をイオン化する。こ
のとき、イオン生成室１０内に配置された多数の永久磁
石１０ａにより形成れた多極磁場で、イオンおよび電子
ビームを制御することにより、例えば電子ビームが反応
ガス分子に衝突する前にイオン生成室内の壁に衝突して
運動エネルギを失ったり、イオンがイオン生成室内の壁
に衝突して消滅したりすることなく、効率良く多量のイ
オンを発生させることができ、低エネルギかつ大電流の
イオンビームを１７ることができる。

なお、上述の実施例では、イオン生成室１０およびスリ
ット１１が電子ビーム加速用電極３と同電位となるよう
構成したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、例えば第３図に示すように、絶縁性部材１１ａ
を介してスリット１１をイオン生成室１０に固定し、こ
のスリット１１をアノード電極２と同電位とすることも
できる。

この場合、スリット１１の電位がイオン生成室１０の壁
の電位より低くなるため、プラズマの電位がスリット１
１とイオン生成室１０との中間の電位となり、イオンは
、磁石の表面においてシースの電界により反発され、電
子は、磁場の勾配によって反発される。

また、第４図に示すように、イオン生成室１０を絶縁性
１１０ｂから構成し、スリット１１をアノード電極２と
同電位とすることもできる。

上記実施例で多極磁場を永久磁石により構成したが、電
磁コイルにより多極磁場を形成してもよいことは説明す
るまでもないことである。

［発明の効渠１ 上述のように本発明の電子ビーム励起イオン源では、効
率良く多量のイオンを発生させることができ、低エネル
ギかつ大電流のイオンビームを得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子ビーム励起イオン源を
示す構成図で、第２図は第１図の要部を示す縦断面図、
第３図および第４図は第１図の変形例を示す構成図であ
る。 １・・・・・・密閉容器、２・・・・・・７ノード電極
、４・・・・・・カソード電極、８・・・・・・放電電
源、９・・・・・・電子ビーム加速用電源、１０・・・
・・・イオン生成室、１０ａ・・・・・・永久！ａ石。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の反応ガス雰囲気とされるイオン生成室と、
   このイオン生成室内に電子ビームを照射してイオンを発
   生させる手段と、前記イオン生成室内に多極磁場を形成
   し前記イオンおよび前記電子ビームを制御する手段とを
   備えたことを特徴とする電子ビーム励起イオン源。