JPH01176632A - 電子ビーム励起イオン源 - 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、電子ビーム励起イオン源に関する。

（従来の技術） 例えば半導体装置の製造等に利用されるエツチング装置
では、半導体ウェハに対するダメージを少なくし、かつ
、処理時間を短縮するためには、低いイオンエネルギー
で高いイオン電流密度を得ることが必要である。また、
イオン注入装置ではＩＣの生産性向上のため、大電流、
長寿命のイオン源の開発が求められている。

そこで、本出願人は、電子ビームによって反応ガスをイ
オン化する電子ビーム励起イオン源を特開昭６１−２９
０６２９号、特願昭６１−１２１９６７号等で提案して
いる。

この電子ビーム励起イオン源では、密閉容器内に、グロ
ー放電等により形成したプラズマ中がら電子を引出し、
加速する加速領域と、所定の反応ガス雰囲気とされたイ
オン生成領域とが形成されている。

そして、上記加速領域で加速した電子を上記イオン生成
領域内に導入し、この電子を上記反応ガス分子に衝突さ
せてプラズマ化し、イオンを発生させるもので、低いイ
オンエネルギーで高いイオン電流密度を得ることができ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記説明の電子ビーム励起イオン源にお
いても、さらにイオン電流密度を高め、処理時間を短縮
してスループットを向上させることが当然要求される。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてさらに高いイオン電流密度を得ることが
でき、処理時間を短縮してスループットを向上させるこ
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］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、電子を発生させる電子発生領域およ
びこの電子発生領域で発生した電子を反応ガスに照射し
てイオンを生成させるイオン生成領域とを備えた電子ビ
ーム励起イオン源において、前記イオン生成領域に前記
反応ガスを供給する反応ガス供給口を、該イオン生成領
域の前記電子発生領域側端部近傍に配置したことを特徴
とする。

（作　用） 本発明者等が詳査したところ、電子ビーム励起イオン源
においては、イオン生成領域に反応ガスを供給する反応
ガス供給口の位置が、得られるイオンビーム電流と重要
な関係があることが判明した。

すなわち、例えば電子ビーム励起イオン源をイオン注入
装置に適用した場合、イオン生成領域の電子発生領域と
は反対側の端部には、イオン引出し用のスリットが設け
られている。このため、縦軸をイオンビーム電流、横軸
を反応ガス（アルゴンガス）流量とした第３図のグラフ
に示すように、反応ガス供給口を、上記イオン引出し用
のスリット側端部に配置した場合（曲、Ｉ！Ａ）と、上
記電子発生領域側端部に配置した場合（曲線Ｂ）とでは
、得られるイオンビーム電流に大きな差異が生じる。

なお、第３図のグラフに示した測定結果は、イオン生成
領域の直径が約２４１１ｎ、長さが約２０ｎＩＮの場合
で、反応ガス供給口の位置を上記長さ分、すなわち約２
０ｎｎ移動させた場合である。これは、反応ガス供給口
を、イオン引出し用のスリット側端部に配置した場合、
イオン生成領域内の反応ガスの圧力が充分高くならない
ためと考えられる。

そこで、本発明の電子ビーム励起イオン源は、イオン生
成領域に反応ガスを供給する反応ガス供給口を、イオン
生成領域の電子発生領域側端部近傍に配置し、従来に較
べてさらに高いイオン電流密度を得ることができ、処理
時間を短縮してスループットを向上させることができる
ようにしたものである。

（実施例） 以下本発明の電子ビーム励起イオン源をイオン注入装置
に適用した実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図に示すように、円筒状に形成された
密閉容器１内の一方の端部には、中央部にプラズマ生起
用ガス例えばアルゴン（Ａｒ）ガス等の放電用ガスを導
入するための放電用ガス導入孔２ａを備えた外径はぼ円
筒状のカソード電極２が、絶縁硝子３に支持されて、密
閉容器１内に突出するよう設けられている。なお、上記
ガスはプラズマを生起させ電子を発生するためのもので
、上記Ａｒガスに限らずいずれでもよい。

また、カソード電極２の側方には、中央部に貫通孔４ａ
を形成されたオリフィス４、多数の透孔５ａを形成され
両側縁部を絶縁硝子６によって支持された円板状のアノ
ード電極５、イオン引出し用スリット７がこの順序で配
置されている。なお、カソード１！２とアノード電極５
との間は、電子発生領域８とされており、アノード電極
５とイオン引出し用スリット７との間は電子発生領域８
で発生した電子を加速し、反応ガスに照射してイオン化
するイオン生成領域９とされている。

さらに、第２図に示すように、上記イオン生成領域９の
電子発生領域８側端部、すなわちアノード電極５側端部
には、反応ガス供給口１０が配置されている。

なお、密閉容器１外には、環状に形成された空芯コイル
（図示せず）が配置されており、密閉容器１内に、この
密閉容器１の軸方向に沿った磁場を形成して電子をガイ
ドするよう構成されている。

上記構成のこの実施例の電子ビーム励起イオン源では、
電子発生領域８において、放電用ガス導入孔２ａから例
えばアルゴンガス等の放電用ガスを導入し、カソード電
極２と、中間！極を兼ねたオリフィス４およびアノード
電極７との間に放電電圧を印加し、グロー放電を生起さ
せてプラズマを生成する。プラズマ中の電子はアノード
電極５の透孔５ａを通りイオン生成領域９内に流入する
。

なお、この時、空芯コイルに通電しておき、密閉容器１
内に磁場を形成しておく。

一方、イオン生成領域９内には、反応ガス導入口１０か
ら予め所定の反応ガス例えばヒ素（Ａｓ）ガス等を導入
しておき、このイオン生成領域９内を所定圧力例えば０
．０１〜０，０２　ＴＯｒｒの反応ガス雰囲気としてお
く。

したがって、イオン生成領域９内に流入した電子は、加
速電界により加速され、ヒ素ガス分子と衝突し、濃いプ
ラズマを発生させる。そして、このプラズマ中からイオ
ン引出し用スリット７によりイオンを引出し、イオン注
入装置の質量分析用の磁場（図示せず）へ射出する。

すなわち、この実施例の電子ビーム励起イオン源では、
反応ガス供給口１０が、イオン生成領域９の電子発生領
域８側端部、に配置されている。

したがって、前述の第３図のグラフに示したように、従
来に較べてさらに高いイオン電流密度を得ることができ
、イオン注入に要する時間を短縮してスループットを向
上させることができる。

なお、上記実施例では、本発明の電子ビーム励起イオン
源をイオン注入装置に適用した実施例について説明した
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、
例えばエツチング装置等、イオンを必要とする装置であ
ればどのような装置にでも適用することができることは
もちろんである。

［発明の効果コ 上述のように、本発明の電子ビーム励起イオン源によれ
ば、従来に較べてさらに高いイオン電流密度を得ること
ができ、処理時間を短縮してスループットを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電子ビーム励起イオン源の実施例を説明
するための構成図、第２図は第１図の要部を拡大して示
すｗ１断面図、第３図は反応ガス供給口の位置の違いに
よるイオンビーム電流の違いを示すグラフである。 １・・・・・・密閉容器、２・・・・・・カソード電極
、２ａ・・・・・・放電用ガス導入孔、３．６・・・・
・・絶縁硝子、４・・・・・・オリフィス、４ａ・・・
・・・貫通孔、５・・・・・・アノード電極、５ａ・・
・・・・透孔、７・・・用イオン引出し用スリット、８
・・・・・・電子発生領域、９・・・・・・イオン生成
領域、１０・・・・・・反応ガス供給口。 出願人　　東京エレクトロン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子を発生させる電子発生領域およびこの電子発
   生領域で発生した電子を反応ガスに照射してイオンを生
   成させるイオン生成領域とを備えた電子ビーム励起イオ
   ン源において、 前記イオン生成領域に前記反応ガスを供給する反応ガス
   供給口を、該イオン生成領域の前記電子発生領域側端部
   近傍に配置したことを特徴とする電子ビーム励起イオン
   源。