JP2020173984A - イオン源及びイオン注入装置並びにマグネシウムイオン生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で安定したマグネシウムイオンを生成することができるとともに、寿命の長いイオン源を提供する。【解決手段】本発明のイオン源１０は、通電されたフィラメント２０によってカソード電極２２を加熱し、電子放出面３８からリペラ電極２３に向かって熱電子を放出させ、この熱電子がカソード電極２２とリペラ電極２３との間で往復移動するようにカソード電極２２及びリペラ電極２３の電位を制御し、導入されたスパッタガスを熱電子によって分解してスパッタガスのプラズマを生成する。このプラズマ中のイオンによって原料ブロック２８をスパッタして正電荷のマグネシウムイオンを生成する。【選択図】 図２

Description

本発明は、イオン源に関し、特に、マグネシウム（Ｍｇ）をイオン化して基板に注入するイオン注入装置に用いるイオン源の技術に関する。

近年、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）からなる基板にマグネシウム（Ｍｇ）イオンをドーパントとして注入するプロセスを行う技術が実用化しつつあり、マグネシウムのイオンビームを生成するイオン源を有するイオン注入装置が開発されている。

このようなイオン源において、マグネシウムイオンを生成するには、真空中で容器内に配置された固体のマグネシウムを加熱して昇華させて気化し、このマグネシウムの気体をイオン生成容器内においてアーク放電させてプラズマを生成し、イオン化する方法がある。

この場合、装置構成の簡素化を目的として、イオン生成容器内においてマグネシウムの放電を補助（アシスト）するために例えばアルゴン等の放電補助ガスを供給する管をマグネシウムの気体を導入する原料気体導入管に接続し、一つの原料気体導入管のみを介してこれら２種類の気体をイオン生成容器内に導入することが広く行われている。

しかし、このような従来技術においては、固体のマグネシウムを昇華させる際、例えば図１０に示すように、イオン原料供給部内の温度が５００℃より低い場合に蒸気圧が急激に変化するため、安定したイオンビームを得るためには、イオン原料供給部内の温度を約５００℃に高精度で調節する必要がある。

また、放電補助ガスをマグネシウムの気体と共に原料気体導入管を介してイオン生成容器内に導入すると、常温に近い温度の放電補助ガスが原料気体導入管内に流入するため、原料気体導入管と放電補助ガス供給管の先端部との接続部分にマグネシウムの気体が固体化して付着し、放電補助ガス供給管の導入口を塞いでしまうことがある。その結果、従来技術ではイオン源の寿命を延ばすことが困難である。

特開２００４−１３９９１３号公報

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、簡素な構成で安定したマグネシウムイオンを生成することができるとともに、寿命の長いイオン源を提供することにある。

上記従来技術の課題を解決するためになされた本発明は、真空中でスパッタリングによってマグネシウムイオンを生成するイオン生成容器と、前記イオン生成容器内の一端に配置されたカソード電極と、前記イオン生成容器内の他端に配置され、前記カソード電極の表面と対向するように設けられたリペラ電極と、前記カソード電極に対して前記イオン生成容器の外部側に配置されたフィラメントとを有するとともに、前記イオン生成容器内に、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロックが設けられ、通電された前記フィラメントによって前記カソード電極を加熱し、電子放出面から前記リペラ電極に向かって熱電子を放出させ、当該熱電子が前記カソード電極と前記リペラ電極との間で往復移動するように当該カソード電極及び当該リペラ電極の電位を制御し、導入されたスパッタガスを前記熱電子によって分解して当該スパッタガスのプラズマを生成し、当該プラズマ中のイオンによって前記原料ブロックをスパッタして正電荷のマグネシウムイオンを生成するように構成されているイオン源である。
本発明では、前記カソード電極と前記リペラ電極のいずれか一方又は両方の近傍に前記原料ブロックが設けられていることも効果的である。
本発明では、前記原料ブロックが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）である場合にも効果的である。
本発明では、前記原料ブロックがフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）である場合にも効果的である。
本発明では、前記リペラ電極が前記マグネシウム化合物からなる場合にも効果的である。
また、本発明は、上述したいずれかのイオン源を有し、当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置である。
さらに、本発明は、真空中でスパッタリングによってマグネシウムイオンを生成するイオン生成容器と、前記イオン生成容器内の一端に配置されたカソード電極と、前記イオン生成容器内の他端に配置され、前記カソード電極の表面と対向するように設けられたリペラ電極と前記カソード電極に対して前記イオン生成容器の外部側に配置されたフィラメントとを有するイオン源を用いてマグネシウムイオンを生成する方法であって、前記イオン生成容器内に、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロックを設け、通電された前記フィラメントによって前記カソード電極を加熱し、電子放出面から前記リペラ電極に向かって熱電子を放出させ、当該熱電子が前記カソード電極と前記リペラ電極との間で往復移動するように当該カソード電極及び当該リペラ電極の電位を制御し、導入されたスパッタガスを前記熱電子によって分解して当該スパッタガスのプラズマを生成し、当該プラズマ中のイオンによって前記原料ブロックをスパッタして正電荷のマグネシウムイオンを生成する工程を有するマグネシウムイオン生成方法である。

本発明によれば、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロックがイオン生成容器内に設けられ、この原料ブロックをスパッタリングしてマグネシウムイオンを生成するようにしたことから、非常に簡素な構成で安定したマグネシウムイオンを生成することができる。

また、本発明によれば、マグネシウムの気体をイオン生成容器内に導入してプラズマを生成する従来技術のような、マグネシウムの気体の導入部分における気体の固体化によるマグネシウムの付着の問題は発生しないので、イオン源の長寿命化を図ることができる。

本発明のイオン源を用いた本発明のイオン注入装置の全体を示す概略構成図 本発明に係るイオン源の実施の形態の内部を示す概略構成図 （ａ）：原料ブロックの構成を示す平面図、（ｂ）：原料ブロックの構成を示す斜視図 （ａ）：装着部材の構成を示す平面図、（ｂ）：装着部材の構成を示す斜視図 （ａ）：原料支持体の構成を示す平面図、（ｂ）：原料支持体の構成を示す斜視図 原料ブロックを原料支持体に装着した場合の構成を示す正面図 本発明に係るイオン源の他の実施の形態の内部を示す概略構成図 本発明に係るイオン源の他の実施の形態の内部を示す概略構成図 本発明に係るイオン源の他の実施の形態の内部を示す概略構成図 マグネシウムの飽和蒸気圧曲線を示すグラフ

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

＜イオン注入装置＞
図１は、本発明のイオン源を用いた本発明のイオン注入装置１の全体を示す概略構成図である。

図１に示すように、本例のイオン注入装置１は、後述するイオン源１０と、走行室２と、質量分析装置３と、加速装置４と、走査装置５と、注入室６とが、これらの順に接続されて構成されている。

なお、このイオン注入装置１は、イオン源１０、走行室２、加速装置４、注入室６が、真空排気装置９ａ〜９ｄによってそれぞれ真空排気されるようになっている。

イオン源１０にはガス供給部１２が接続されており、イオン源１０はガス供給部１２が供給するスパッタガスを用いてスパッタリングによってマグネシウムイオンを生成する。

マグネシウムイオンは、走行室２の内部に引き出され、走行室２の内部を走行し、質量分析装置３の内部に入射するようになっている。

本実施の形態では、正電荷のマグネシウムイオンが質量分析装置３の内部を通過する際に質量分析され、所望の質量電荷比を有するイオンが通過して加速装置４に入射される。

加速装置４では、入射したマグネシウムイオンが加速され、走査装置５に入射すると、イオンビームは走査装置５によって進行方向が制御されて注入室６の内部に入射する。

注入室６の内部には、複数（ここでは二つ）の基板８が配置されており、上述した走査装置５によって、イオンビームは複数の基板８のうちいずれかの基板方向に向けられ、その基板８の表面に照射される。基板８の表面はイオンビームによって走査され、マグネシウムイオンが注入される。

＜イオン源＞
図２は、本発明に係るイオン源の実施の形態の内部を示す概略構成図である。

図２に示すように、本実施の形態のイオン源１０は、筒状(ここでは四角筒)のイオン生成容器２１を有し、このイオン生成容器２１の内部は、図１に示した真空排気装置９ａによって真空雰囲気に真空排気される。

イオン生成容器２１は二つの底面３１，３２を有し、一方の底面３１はイオン生成容器２１の一端に位置するとともに、他方の底面３２はイオン生成容器２１の他端に位置し、各底面３１，３２には、それぞれ取付孔４７，４８が設けられている。

イオン生成容器２１の内部には、一方の底面３１の近傍にフィラメント２０が配置され、他方の底面３２の近傍にリペラ電極２３が配置されている。このフィラメント２０はイオン生成容器２１の外部側、すなわち、以下に説明するカソード電極２２に対してイオン生成容器２１の外部側の真空雰囲気中に設けられている。

イオン生成容器２１の内部であって、フィラメント２０とリペラ電極２３との間のフィラメント２０の近傍には、カソード電極２２が配置されている。

カソード電極２２とリペラ電極２３は共に平板又は柱状に形成され、互いに向きあう面が平面で平行にされている。また、フィラメント２０はカソード電極２２の背面側に位置している。

イオン生成容器２１の外部であって底面３１の近傍には、ベース板３０が配置されている。ベース板３０は絶縁された状態でイオン生成容器２１に固定されている。

イオン生成容器２１の底面３１の取付孔４７には、原料支持体２６と電極支持体３３が挿通され、電極支持体３３の一端である先端は、イオン生成容器２１の内部に配置され、他端である根元部分はベース板３０に固定されている。

カソード電極２２は電極支持体３３の先端に取り付けられている。なお、電極支持体３３とカソード電極２２は一体構造としてもかまわない。

イオン生成容器２１の底面３２の取付孔４８には、支持棒３６が挿通されている。支持棒３６の先端はイオン生成容器２１の内部に配置され、リペラ電極２３が固定されている。

そして、支持棒３６の先端に対する反対側の部分はイオン生成容器２１の外部に配置されている。

支持棒３６は絶縁体４１によってイオン生成容器２１に固定され、支持棒３６とイオン生成容器２１との間は絶縁されている。

原料支持体２６は、イオン生成容器２１と電極支持体３３とに対して接触しないように、取付孔４７の縁と電極支持体３３との間に配置されている。したがって、原料支持体２６は、イオン生成容器２１との間の電気的絶縁性が維持された状態でイオン生成容器２１に固定されている。

原料支持体２６の根元部分はベース板３０に固定され、その先端部分には所定形状に成形された、スパッタリングターゲットとしての固体の原料ブロック２８が取り付けられている。

本発明の場合、原料ブロック２８としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いることが好ましい。

すなわち、酸化マグネシウムの融点は２８００℃以上であるから、マグネシウムイオンの生成時にカソード電極２２が高温（２２００℃程度）になった場合であっても、原料ブロック２８が溶融することがないからである。

電極支持体３３と原料支持体２６とは電気伝導性を有しており、ベース板３０と同電位になるから、カソード電極２２と原料ブロック２８ともベース板３０と同電位になる。

原料ブロック２８は、カソード電極２２の側面とイオン生成容器２１の側面２５の間に、カソード電極２２及びイオン生成容器２１の両方に接触しないように配置されている。

原料ブロック２８のリペラ電極２３に対向する部分には平面状のスパッタ面３７が設けられ、このスパッタ面３７は上述したカソード電極２２とリペラ電極２３とが対向する面と平行にされている。

カソード電極２２のリペラ電極２３と対向する面を電子放出面３８とすると、原料ブロック２８のスパッタ面３７は、リペラ電極２３のカソード電極２２と対向する面と電子放出面３８との間に位置している。

すなわち、原料ブロック２８のスパッタ面３７は、スパッタ面３７が位置する平面とリペラ電極２３との間の距離が、電子放出面３８とリペラ電極２３との間の距離よりも小さくなる位置に配置されている。

またスパッタ面３７は、スパッタ面３７が位置する平面と電子放出面３８との間の距離が、スパッタ面３７が位置する平面とリペラ電極２３との間の距離よりも小さくなる位置に配置されている。

原料ブロック２８は、金属体の中央に窓孔２７が形成されたリング形状のものであり（図３（ａ）（ｂ）参照）、中央部分に形成された窓孔２７の中に、カソード電極２２の電子放出面３８が配置され、窓孔２７の中部において電子放出面３８が露出するように構成されている。

原料ブロック２８の窓孔２７は円形に形成され、カソード電極２２は円盤状に形成され、窓孔２７の直径がカソード電極２２の直径よりも大きくなるように設定されている。

イオン生成容器２１の外部には、放電電源５２と、カソード加熱電源５３と、フィラメント加熱電源５４とが配置されている。放電電源５２の正電圧端子には、イオン生成容器２１が電気的に接続されている。

放電電源５２の負電圧端子にはベース板３０が電気的に接続されている。ここでは原料支持体２６を介して電気的に接続されている。したがって、放電電源５２が動作すると、カソード電極２２と原料ブロック２８とに、イオン生成容器２１に対して負電圧が印加される。

また、放電電源５２の負電圧端子はカソード加熱電源５３の正電圧端子に電気的に接続され、カソード加熱電源５３の負電圧端子はフィラメント２０の一端に電気的に接続されている。これによりカソード加熱電源５３が動作した場合に、フィラメント２０にはカソード電極２２に対して負電圧が印加される。

フィラメント２０の一端はカソード加熱電源５３の負電圧端子とフィラメント加熱電源５４の負電圧端子とに電気的に接続され、フィラメント２０の他端はフィラメント加熱電源５４の正電圧端子に電気的に接続されている。

カソード電極２２とリペラ電極２３とフィラメント２０とは真空雰囲気に置かれており、フィラメント加熱電源５４が動作して真空雰囲気中でフィラメント２０が通電されると発熱する。

その状態でカソード加熱電源５３によってフィラメント２０に負電圧が印加されると、熱電子がフィラメント２０からカソード電極２２に向けて放出され、熱電子がカソード電極２２に衝突してカソード電極２２が加熱される。

放電電源５２によってカソード電極２２にイオン生成容器２１に対して負電圧が印加されている状態で、カソード電極２２が加熱されると、カソード電極２２の露出された電子放出面３８からリペラ電極２３に向かって熱電子が放出され、加速される。

リペラ電極２３は、カソード電極２２と同等の負電位（本実施の形態では浮遊電位）になるように構成されている。そして、カソード電極２２から放出・加速された熱電子（一次電子）は静電気力によって、飛行方向が反転され、カソード電極２２に向かって飛行する。

カソード電極２２に向かった熱電子も、カソード電極２２によって飛行方向が反転され、リペラ電極２３に向かって反転する。

このように、熱電子はカソード電極２２とリペラ電極２３との間を繰り返し往復移動する。

イオン生成容器２１の外部には、Ｎ極とＳ極の二個の磁極のうちイオン生成容器２１に向けて一方の磁極が向けられた磁石５８と、他方の磁極が向けられた磁石５９とが配置され、Ｎ極とＳ極との間に形成される磁力線が、カソード電極２２とリペラ電極２３とを貫通するように構成されている。

その結果、イオン生成容器２１内において、熱電子は磁力線に巻き付いて螺旋状に移動しながら往復移動する。これらの作用により、イオン生成容器２１内のアルゴンガスと熱電子との衝突確率を高め、プラズマ生成効率の増大を図っている。

イオン生成容器２１の側面には、ガス導入孔３４とイオン放出孔３５とが設けられている。

ガス導入孔３４はガス供給部１２に接続されており（図１参照）、ガス供給部１２からスパッタガスであるアルゴンガスが供給される。

カソード電極２２は高融点金属で構成されており、フィラメント２０によって２２００℃程度の温度に加熱される。

原料ブロック２８はカソード電極２２の近傍においてカソード電極２２及びイオン生成容器２１に対して非接触状態で配置されている。

これにより原料ブロック２８は、カソード電極２２から放出される熱線によって、イオン生成容器２１に熱が流出しないように加熱され、昇温する。

イオン生成容器２１に導入されたアルゴンガスは熱電子によってアルゴンのプラズマが生成され、このアルゴンプラズマはスパッタ面３７と接触する。

そして、アルゴンプラズマ中のアルゴンイオン（Ａｒ⁺）が原料ブロック２８のスパッタ面３７にて露出したマグネシウム化合物と接触し、スパッタリングによって、Ｍｇ原子が放電室内に放出され、カソードから放出された熱電子を利用した電子衝撃法によって、放出されたＭｇ原子から正電荷のマグネシウムイオン（Ｍｇ⁺）が生成される。

イオン生成容器２１の外部のイオン放出孔３５の近傍には、イオン生成容器２１に対して負電圧が印加された平板状の引出電極２４が配置されており、イオン生成容器２１の内部で生成された正電荷のマグネシウムイオンは引出電極２４が形成する電界によって引出電極２４に吸引され、イオン放出孔３５からイオン生成容器２１の外部に引き出されて、引出電極２４の中央の孔３９を通過して図１に示す走行室２の内部に入射する。

図３（ａ）は、原料ブロックの構成を示す平面図、図３（ｂ）は、原料ブロックの構成を示す斜視図である。

図４（ａ）は、装着部材の構成を示す平面図、図４（ｂ）は、装着部材の構成を示す斜視図である。

図５（ａ）は、原料支持体の構成を示す平面図、図５（ｂ）は、原料支持体の構成を示す斜視図である。

図６は、原料ブロックを原料支持体に装着した場合の構成を示す正面図である。

本例の電極支持体３３及び原料支持体２６は、共に円筒形状のものであり、電極支持体３３の直径が原料支持体２６の直径より小さくなるように構成されている（図２参照）。

ここで、電極支持体３３と原料支持体２６は、中心軸線が一致するように配置され、電極支持体３３が原料支持体２６の中空内部に配置されてそれぞれベース板３０に固定されている。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、原料ブロック２８には図６に示すネジ４３が挿入可能な挿通孔２９ａが形成されている。

装着部材４４は、原料ブロック２８を原料支持体２６に装着するための平板状の部材で、図４（ａ）（ｂ）に示すように、装着部材４４には内周面にネジ溝が形成されたねじ孔２９ｂが設けられている。

装着部材４４には、半円形状の切り欠きである装着部４５が形成されている。

この装着部４５の半円の直径の大きさは、原料支持体２６の外径と同じであるか、若干大きく形成されている。したがって、装着部材４４の装着部４５の位置に原料支持体２６が配置されるように、装着部材４４を原料支持体２６に嵌め込むことができる。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、原料支持体２６の先端には突状部４６が設けられている。この突状部４６は、原料支持体２６の側面に対して垂直で外側方向に突き出されており、例えばフランジ状に形成されている。

本実施の形態では、リペラ電極２３はイオン生成容器２１の下方の位置に配置され、原料支持体２６は突状部４６が原料支持体２６の下端に位置するように鉛直に配置されている。

装着部材４４は、原料支持体２６に装着された場合に、原料支持体２６の突状部４６の上に乗るように装着部４５の半円の直径の大きさが設定されている。

原料ブロック２８を原料支持体２６に装着するには、原料支持体２６の突状部４６のリペラ電極２３と対向する面に原料ブロック２８を当接させ、突状部４６を原料ブロック２８と装着部材４４との間に配置した状態で、図６に示すように、原料ブロック２８の挿通孔２９ａにネジ４３を挿通し、ネジ４３の先端を装着部材４４のネジ孔２９ｂにねじ込む。

そして、ネジ４３を回転させ、原料ブロック２８と装着部材４４とに互いに近づく方向の力を加え、ネジ４３のネジ頭部分を原料ブロック２８に当接させ、原料ブロック２８と装着部材４４とによって突状部４６を挟み込み、原料ブロック２８を原料支持体２６に固定する。

以上述べた本実施の形態によれば、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロック２８がイオン生成容器２１内に設けられ、この原料ブロック２８をスパッタリングしてマグネシウムイオンを生成するようにしたことから、非常に簡素な構成で安定したマグネシウムイオンを生成することができる。

また、本実施の形態によれば、マグネシウムの気体をイオン生成容器内に導入してプラズマを生成する従来技術のような、マグネシウムの気体の導入部分における気体の固体化によるマグネシウムの付着の問題は発生しないので、イオン源の長寿命化を図ることができる。

図７〜図９は、本発明に係るイオン源の他の実施の形態の内部を示す概略構成図である。以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図７に示す実施の形態のイオン源１０Ａは、原料ブロック２８Ａが、リペラ電極２３Ａの近傍に設けられ、カソード電極２２の近傍には原料ブロックは設けていないものである。

本実施の形態では、壁部２３ａを有するカップ状のリペラ電極２３Ａが設けられ、リペラ電極２３Ａに原料ブロック２８Ａが配置されている。

リペラ電極２３Ａは、その底部２３ｂがカソード電極２２と対向するように設けられ、この底部２３ｂ内にマグネシウム化合物からなる原料ブロック２８Ａが配置されている。

本発明の場合、原料ブロック２８Ａとしては、それぞれの融点を考慮すると、上述した酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の他、融点が１２００℃程度のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）を用いることが好ましい。

この理由は、マグネシウムイオンの生成時において、リペラ電極２３Ａの温度はカソード電極２２の温度と比べてかなり（１０００℃程度）低いからである。

また、原料ブロック２８Ａとしてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）を用いた場合は、原料ブロック２８Ａからの酸素供給が無いことから、周辺環境の酸化による問題（腐食や膜剥がれ等）の発生がなく、フッ化による問題の発生を考慮しても、メンテナンス周期を延ばすことができる効果の面で、より好ましいと言える。

本実施の形態において、例えばカソード電極２２が上側、リペラ電極２３Ａが下側になるようにイオン生成容器２１が配置される場合には、原料ブロック２８Ａは、リペラ電極２３Ａから脱落することはないので、リペラ電極２３Ａの底部２３ｂにそのまま置くだけでよい。

一方、リペラ電極２３Ａが上側になるようにイオン生成容器２１が配置される場合、又は、カソード電極２２及びリペラ電極２３Ａが同じ高さ位置となるようにイオン生成容器２１が配置される場合には、例えばネジによって原料ブロック２８Ａをリペラ電極２３Ａの底部２３ｂに固定すればよい。

このような本実施の形態によっても、上記実施の形態と同等の効果を発揮させることができる。

図８に示す実施の形態のイオン源１０Ｂは、カソード電極２２の近傍に図２に示す原料ブロック２８が設けられるとともに、リペラ電極２３Ａの近傍に図７に示す原料ブロック２８Ａが設けらているものである。

このような本実施の形態によれば、マグネシウムイオンの生成効率を向上させることができる。

図９に示す実施の形態のイオン源１０Ｃは、リペラ電極２３Ｃそのものがマグネシウム化合物からなるものである。

本実施の形態の場合、マグネシウム化合物としては、上述した酸化マグネシウム、フッ化マグネシウムのいずれも用いることができる。

このような本実施の形態によっても、上記実施の形態と同等の効果を発揮させることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られず、種々の変更を行うことができる。

例えば、図２に示す実施の形態では、カソード電極２２の近傍にリング形状の原料ブロック２８を設けるようにしたが、本発明はこれに限られず、カソード電極２２のリペラ電極２３と対向する面上に原料ブロック２８を配置することもできる。

この場合は、カソード電極２２のリペラ電極２３と対向する面の大半が原料ブロック２８によって覆われないように原料ブロック２８の形状・大きさを調整することが好ましい。

また、マグネシウム化合物からなるリペラ電極２３Ｃを設けた図９に示す実施の形態においては、リペラ電極２３Ｃのカソード電極２２と対向する面上に更に図７に示すマグネシウム化合物からなる原料ブロック２８Ａを配置することもできる。

１……イオン注入装置
１０……イオン源
１２……ガス供給部
２０……フィラメント
２１……イオン生成容器
２２……カソード電極
２３……リペラ電極
２６……原料支持体
２８、２８Ａ……原料ブロック
３７…スパッタ面
３８……電子放出面

Claims (7)

1. 真空中でスパッタリングによってマグネシウムイオンを生成するイオン生成容器と、
   前記イオン生成容器内の一端に配置されたカソード電極と、
   前記イオン生成容器内の他端に配置され、前記カソード電極の表面と対向するように設けられたリペラ電極と、
   前記カソード電極に対して前記イオン生成容器の外部側に配置されたフィラメントとを有し、
   前記イオン生成容器内に、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロックが設けられるとともに、
   通電された前記フィラメントによって前記カソード電極を加熱し、電子放出面から前記リペラ電極に向かって熱電子を放出させ、当該熱電子が前記カソード電極と前記リペラ電極との間で往復移動するように当該カソード電極及び当該リペラ電極の電位を制御し、導入されたスパッタガスを前記熱電子によって分解して当該スパッタガスのプラズマを生成し、当該プラズマ中のイオンによって前記原料ブロックをスパッタして正電荷のマグネシウムイオンを生成するように構成されているイオン源。
2. 前記カソード電極と前記リペラ電極のいずれか一方又は両方の近傍に前記原料ブロックが設けられている請求項１記載のイオン源。
3. 前記原料ブロックが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）である請求項１又は２のいずれか１項記載のイオン源。
4. 前記原料ブロックがフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）である請求項１乃至３のいずれか１項記載のイオン源。
5. 前記リペラ電極が前記マグネシウム化合物からなる請求項１乃至４のいずれか１項記載のイオン源。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載のイオン源を有し、
   当該イオン源から放出されたイオンビームを基板に照射して注入するように構成されているイオン注入装置。
7. 真空中でスパッタリングによってマグネシウムイオンを生成するイオン生成容器と、前記イオン生成容器内の一端に配置されたカソード電極と、前記イオン生成容器内の他端に配置され、前記カソード電極の表面と対向するように設けられたリペラ電極と、前記カソード電極に対して前記イオン生成容器の外部側に配置されたフィラメントとを有するイオン源を用いてマグネシウムイオンを生成する方法であって、
   前記イオン生成容器内に、マグネシウム化合物からなるスパッタリングターゲットとしての固体状態の原料ブロックを設け、
   通電された前記フィラメントによって前記カソード電極を加熱し、電子放出面から前記リペラ電極に向かって熱電子を放出させ、当該熱電子が前記カソード電極と前記リペラ電極との間で往復移動するように当該カソード電極及び当該リペラ電極の電位を制御し、導入されたスパッタガスを前記熱電子によって分解して当該スパッタガスのプラズマを生成し、当該プラズマ中のイオンによって前記原料ブロックをスパッタして正電荷のマグネシウムイオンを生成する工程を有するマグネシウムイオン生成方法。

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