JPH02155148A - Ion source - Google Patents
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- JPH02155148A JPH02155148A JP63308070A JP30807088A JPH02155148A JP H02155148 A JPH02155148 A JP H02155148A JP 63308070 A JP63308070 A JP 63308070A JP 30807088 A JP30807088 A JP 30807088A JP H02155148 A JPH02155148 A JP H02155148A
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- 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、Ｓｉ半導体、化合物半導体等の基板や、金
属、絶縁物等の基板にイオンを注入するイオン注入装置
のイオン源に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to an ion source for an ion implantation device that implants ions into substrates such as Si semiconductors and compound semiconductors, metals, and insulators. .
（従来の技術）
従来のイオン源は第３図に示されているが、このイオン
源は、一般に、フリーマン型イオンと称されている。同
図において、プラズマ生成室ｌには、ガス導入口２と、
スリット状をしたイオン引出口３とが設けられている。(Prior Art) A conventional ion source is shown in FIG. 3, and this ion source is generally referred to as a Freeman type ion source. In the figure, a plasma generation chamber l includes a gas inlet 2,
A slit-shaped ion extraction port 3 is provided.
また、プラズマ生成室ｌ内には棒状のフィラメント４が
設けられている。更に、プラズマ生成室ｌには金属蒸気
発生炉５が連接され、プラズマ生成室ｌのガス導入口２
と、金属蒸気発生炉５のガス吐出口６とが繋がっている
。Further, a rod-shaped filament 4 is provided within the plasma generation chamber l. Furthermore, a metal vapor generation furnace 5 is connected to the plasma generation chamber l, and a gas inlet 2 of the plasma generation chamber l is connected to the metal vapor generation furnace 5.
and the gas discharge port 6 of the metal steam generating furnace 5 are connected.
なお、図において、７は加熱用ヒータ、８は金属又は金
属化合物の固体蒸発物質、９は金属又は金属化合物など
のガス、ｌＯはフィラメント４に接続された加熱用電源
、１１はフィラメント４に接続された放電用電源、１２
は加熱用ヒータ７に接続された加熱用電源、１３は高圧
引出電源、１４は絶縁変圧器、１５はイオンビーム、１
６は金属蒸気発生炉５にキャリヤガスを導入するキャリ
ヤガス導入配管である。In the figure, 7 is a heating heater, 8 is a solid evaporated substance of a metal or metal compound, 9 is a gas such as a metal or a metal compound, IO is a heating power source connected to the filament 4, and 11 is connected to the filament 4. discharge power source, 12
1 is a heating power source connected to the heating heater 7; 13 is a high-voltage extraction power source; 14 is an isolation transformer; 15 is an ion beam;
Reference numeral 6 denotes a carrier gas introduction pipe for introducing carrier gas into the metal vapor generating furnace 5.
上記のような装置において、加熱用ヒータ７で金属蒸気
発生炉５を加熱すると、金属蒸気発生炉５内の金属又は
金属化合物の固体蒸発物質は蒸発してガスになり、その
ガスはキャリヤガスと共に金属蒸気発生炉５のガス吐出
口６及びプラズマ生成室ｌのガス導入口２を通って、プ
ラズマ生成室ｌ内に導入されるようになる。その場合、
プラズマ生成室１の壁と、フィラメント４との間に電圧
を印加していれば、放電が起こり、キャリヤガスが放電
を維持する役割を果たしながら、蒸発した固体蒸発物質
のガスとキャリヤガスとは共に励起又は電離し、プラズ
マ生成室ｌ内にプラズマが発生するようになる。そして
、プラズマ中のイオンがイオンビーム１５としてイオン
引出口３より引出されるようになる。In the above-mentioned apparatus, when the metal vapor generating furnace 5 is heated by the heating heater 7, the solid vaporized substance of the metal or metal compound in the metal vapor generating furnace 5 evaporates and becomes gas, and the gas is evaporated together with the carrier gas. The gas is introduced into the plasma generation chamber 1 through the gas discharge port 6 of the metal vapor generation furnace 5 and the gas introduction port 2 of the plasma generation chamber 1. In that case,
If a voltage is applied between the wall of the plasma generation chamber 1 and the filament 4, a discharge will occur, and while the carrier gas plays the role of maintaining the discharge, the gas of the evaporated solid evaporated substance and the carrier gas will be separated. Both are excited or ionized, and plasma is generated within the plasma generation chamber l. Ions in the plasma are then extracted from the ion extraction port 3 as an ion beam 15.
そこで、例えば、Ｔａイオンを得るため、固体蒸発物質
としてＴａＣ１５（融点２２１℃）、キャリヤガスとし
て不活性ガスであるＡｒガスを用いた場合、プラズマ生
成室１内では、ＴａＣｌ５ガス及びそのクラッキングガ
スと、Ａｒガスとのプラズマが発生する。そのため、Ｔ
ａＣｌ５ガス及びＴａを含むクラブキングガスはＴａの
金属イオンを発生させ、このＴａの金属イオンは電離し
た他のＡｒイオンなどと共にイオンビーム１５として、
イオン引出口３より引出されるようになる。Therefore, for example, in order to obtain Ta ions, if TaC15 (melting point 221°C) is used as a solid evaporator and Ar gas, which is an inert gas, is used as a carrier gas, TaCl5 gas and its cracking gas are used in the plasma generation chamber 1. , a plasma with Ar gas is generated. Therefore, T
The club king gas containing aCl5 gas and Ta generates Ta metal ions, and these Ta metal ions, together with other ionized Ar ions, etc., form an ion beam 15.
The ions are extracted from the ion extraction port 3.
（発明が解決しようとする課題）
従来のイオン源は上記のような構成をしているため、金
属イオンのイオンビームを得る場合、次のような問題点
をもっている。(Problems to be Solved by the Invention) Since the conventional ion source has the above-described configuration, it has the following problems when obtaining an ion beam of metal ions.
（１）金属蒸気発生炉５の最高加熱温度が約７００℃と
低いため、蒸気圧の低いＴａ、Ｔｉ等の金属を固体蒸発
物質として用いることができない。(1) Since the maximum heating temperature of the metal vapor generating furnace 5 is as low as about 700° C., metals such as Ta and Ti, which have low vapor pressure, cannot be used as solid evaporative substances.
（２）固体蒸発物質として金属化合物を用いた場合、化
学量論的な蒸発が行なわれないで、易蒸発成分、例えば
、Ｃ１２が優先的に蒸発して、所要とする金属を含んだ
化合物ガスが少ししか蒸発せず、大量の金属イオンのイ
オンビームを得ることが難しい場合がある。(2) When a metal compound is used as a solid evaporation substance, stoichiometric evaporation is not performed, and easily evaporable components such as C12 are preferentially evaporated, resulting in a compound gas containing the desired metal. In some cases, only a small amount of metal ions evaporate, making it difficult to obtain an ion beam containing a large amount of metal ions.
この発明は上記のような従来のもののもつ問題点を解決
して、金属イオン、特に高融点金属のイオンビームを大
量に発生することのできるイオン源を提供することを目
的としている。The object of the present invention is to solve the problems of the conventional ones as described above and to provide an ion source that can generate a large amount of metal ions, particularly ion beams of high melting point metals.
（課題を解決するための手段）
この発明は、上記のような構成をしたイオン源において
、プラズマ生成室内に、従来のフィラメントの他に金属
フィラメントを追加して配設し、この金属フィラメント
とプラズマ生成室との間に、金属フィラメントが負電圧
になるように電圧を印加して、プラズマ中のイオンによ
り金属フィラメントをスパッタリング又はエツチングし
、金属フィラメントのイオンを発生させ、この金属フィ
ラメントのイオンも上記イオン引出口より引出すことを
特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention provides an ion source having the above configuration, in which a metal filament is additionally provided in addition to the conventional filament in the plasma generation chamber, and the metal filament and plasma are connected to each other. A voltage is applied between the metal filament and the generation chamber so that the metal filament has a negative voltage, and the metal filament is sputtered or etched by the ions in the plasma to generate metal filament ions. This feature is characterized in that the ions are extracted from an ion extraction port.
（作用）
この発明は、従来のフィラメントとプラズマ生成室との
間に電圧を印加することにより、プラズマ生成室内に導
入されたガスによるプラズマが発生し、そのプラズマ中
のイオン及びラジカル（励起活性種）が金属フィラメン
トをスパッタリング又はエツチングして、金属フィラメ
ントのイオンが大量に発生し、イオン引出口より金属フ
ィラメントのイオンビームが引き出されるようになる。(Function) In this invention, by applying a voltage between a conventional filament and a plasma generation chamber, plasma is generated by a gas introduced into the plasma generation chamber, and ions and radicals (excited active species) in the plasma are generated. ) sputters or etches the metal filament, a large amount of metal filament ions are generated, and an ion beam of the metal filament is extracted from the ion extraction port.
（実施例）
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図はこの発明の実施例を示しており、プラズマ生成
室ｌには、Ａｒガス等の放電用ガスを導入するガス導入
口２と、スリット状をしたイオン引出口３とが設けられ
ている。また、プラズマ生成室１には棒状フィラメント
４の他に金属フィラメント２１が追加して設けられてい
る。金属フィラメント２１には、これを負電圧に印加す
るバイアス電源２２が接続され−Ｃいる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a plasma generation chamber l is provided with a gas inlet 2 for introducing a discharge gas such as Ar gas, and a slit-shaped ion extraction port 3. There is. Further, in addition to the rod-shaped filament 4, a metal filament 21 is additionally provided in the plasma generation chamber 1. A bias power supply 22 is connected to the metal filament 21 to apply a negative voltage to it.
なお、図において、１０はフィラメント４に接続された
加熱用電源、１１はフィラメント４に接続された放電用
電源、１３は高圧引出電源、１４は絶縁変圧器、１５は
イオンビームである。In the figure, 10 is a heating power source connected to the filament 4, 11 is a discharge power source connected to the filament 4, 13 is a high voltage extraction power source, 14 is an isolation transformer, and 15 is an ion beam.
上記のような構成をした実施例において、プラズマ生成
室ｌ内に不活性ガスであるＡｒガスをガス導入口２より
導入し、かつプラズマ生成室ｌの壁と棒状フィラメント
４との間に電圧を印加させると、放電が起こり、Ａｒガ
スによるプラズマが発生する。このプラズマ中のＡｒイ
オンは、バイアス電源２２によって、負電圧に印加され
た金属フィラメント２１をスパッタリングして、金属フ
ィラメント２１の金属イオンを大量に発生させるように
なる。その後、この金属イオンは、イオン引出口３より
Ａｒイオンと共にイオンビーム１５として引出されるよ
うになる。 なお、金属イオンの発生量の制御は、金属
フィラメント２１に印加する電力を変化させることによ
って可能になる。In the embodiment configured as described above, Ar gas, which is an inert gas, is introduced into the plasma generation chamber l through the gas introduction port 2, and a voltage is applied between the wall of the plasma generation chamber l and the rod-shaped filament 4. When applied, a discharge occurs and plasma is generated by Ar gas. The Ar ions in the plasma sputter the metal filament 21 to which a negative voltage is applied by the bias power supply 22, thereby generating a large amount of metal ions in the metal filament 21. Thereafter, these metal ions are extracted from the ion extraction port 3 together with Ar ions as an ion beam 15. Note that the amount of metal ions generated can be controlled by changing the electric power applied to the metal filament 21.
上記実施例では、放電用ガスとして不活性ガスであるΔ
「ガスを使用していたが、その代りあるいはそれと共に
反応性ガスを用いてもよい。反応性ガスは、例えば、Ｃ
Ｃ１，、ＳＦ、等のハロゲン化合物ガスや、このハロゲ
ン化合物ガスにＯ７、Ｈ，Ｏ等の酸化性ガスを添加した
混合ガスである。In the above embodiment, the discharge gas is an inert gas Δ
``Although gases have been used, reactive gases may be used instead or in conjunction with them.
These are halogen compound gases such as C1, SF, etc., and mixed gases in which oxidizing gases such as O7, H, and O are added to the halogen compound gases.
反応性ガスを用いた場合、この反応性ガスもプラズマ生
成室ｌ内でイオン化あるいは化学的に励起されて活性化
するため、この活性化したガスにより、金属フィラメン
ト２１は物理的なスパッタリング以外に化学的なスパッ
タリングやエツチング作用を受け、大量の金属イオンが
発生する。第２図は横軸に金属フィラメントの放電電流
をとり、縦軸にイオンビーム電流をとったグラフで、金
属フィラメント２１としてＴａ棒、放電用ガスとしてＡ
ｒガスを用いた場合と、金属フィラメント２１としてＴ
ａ棒、放電用ガスとしてＡｒガス、反応性ガスとしてＣ
Ｃ１，を用いた場合とにおけるＴａイオンビーム電流強
度を示している。即ち、第２図では、プラズマ生成室１
内の全圧Ｐ ｔｏｔａｌ・ＩＯ−Ｔｏｒｒにし、Ａｒガ
スとＣＣ１，との混合ガスの圧力Ｐ ＡＴ＋ＣｃＪ ｉ
に対するＣ Ｃ（１＋の分圧Ｐ ｃｃ＋Ｌ＋の比をもっ
て、Ｔａイオンビーム電流強度を示しており、Ｏ印はそ
の比がが０、即ちＡｒガスのみのときのＴａイオンビー
ムであり、Δ印はその比が０１のときのＴａイオンビー
ムであり、目印はその比が０．５のときのＴａイオンビ
ームである。この第２図より、反応性ガスを加えた場合
には、Ａｒガスのみの場合に比べて、４〜５倍のイオン
ビーム電流が得られることがわかる。When a reactive gas is used, this reactive gas is also ionized or chemically excited and activated within the plasma generation chamber l, so that the metal filament 21 is not only physically sputtered but also chemically activated by this activated gas. A large amount of metal ions are generated by the sputtering and etching effects. Figure 2 is a graph in which the horizontal axis represents the discharge current of the metal filament and the vertical axis represents the ion beam current, with a Ta rod as the metal filament 21 and A as the discharge gas.
When using r gas and when using T as the metal filament 21
a rod, Ar gas as discharge gas, C as reactive gas
It shows the Ta ion beam current intensity in the case of using C1. That is, in FIG. 2, the plasma generation chamber 1
The total pressure inside is set to P total・IO−Torr, and the pressure of the mixed gas of Ar gas and CC1 is P
The Ta ion beam current intensity is shown by the ratio of the partial pressure P cc+L+ of C C (1+), and the O mark is the Ta ion beam when the ratio is 0, that is, only Ar gas, and the Δ mark is the Ta ion beam when the ratio is 0, that is, Ar gas only. This is the Ta ion beam when the ratio is 01, and the mark is the Ta ion beam when the ratio is 0.5.From this figure 2, when a reactive gas is added, when only Ar gas is used, It can be seen that an ion beam current 4 to 5 times greater can be obtained compared to the above.
（発明の効果）
この発明は、プラズマ生成室内に、従来のフィラメント
の他に金属フィラメントを追加して配設し、この金属フ
ィラメントとプラズマ生成室との間に、金属フィラメン
トが負電圧になるように電圧を印加して、プラズマ中の
イオン及びラジカル（励起活性種）により金属フィラメ
ントをスパッタリング又はエツチングし、金属フィラメ
ントのイオンを発生させるようにしているので、金属フ
ィラメントのイオン、特に高融点金属のイオンのイオン
ビームを大量に発生することができる等の効果をもって
いる。(Effects of the Invention) The present invention provides a method in which a metal filament is additionally disposed in the plasma generation chamber in addition to the conventional filament, and a negative voltage is applied to the metal filament between the metal filament and the plasma generation chamber. By applying a voltage to the plasma, the metal filament is sputtered or etched by ions and radicals (excited active species) in the plasma, and ions of the metal filament are generated. It has the effect of being able to generate a large amount of ion beam.
第１図はこの発明の実施例を示す説明図、第２図は、こ
の発明の実施例において、横軸に金属フィラメントの放
電電流をとり、縦軸にイオンビーム電流をとり、Ｔａイ
オンビーム電流強度を示すグラフである。第３図は従来
のイオン源を示す説明図である。
図中、
■・・・・・・プラズマ生成室
２・・・・・・ガス導入口
３・・・・・・イオン引出口
４・・・・・・フィラメント
２１・・・・・・金属フィラメント
２２−・・・・・バイアス電源
なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示している
。
特許出願人 日本真空技術株式会社
第
図
第
２図
全蔦入うｙ−〉トの古勅電電埃。
（Ａ）FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. The horizontal axis represents the discharge current of the metal filament, the vertical axis represents the ion beam current, and the Ta ion beam current It is a graph showing strength. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a conventional ion source. In the figure: ■...Plasma generation chamber 2...Gas inlet 3...Ion extraction port 4...Filament 21...Metal filament 22-...Bias power supply In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Patent applicant: Japan Vacuum Technology Co., Ltd. (A)
Claims (1)
室内にフィラメントを配設し、プラズマ生成室の壁とフ
ィラメントとの間に電圧を印加して、ガス導入口よりプ
ラズマ生成室内に導入したガスによるプラズマを発生さ
せ、プラズマ中のイオンをイオン引出口より引出すイオ
ン源において、上記プラズマ生成室内に、上記フィラメ
ントとは別の金属フィラメントを追加して配設し、上記
プラズマ生成室と金属フィラメントとの間に、金属フィ
ラメントが負電圧になるように電圧を印加して、上記プ
ラズマ中のイオンにより金属フィラメントをスパッタリ
ング又はエッチングし、金属フィラメントのイオンを発
生させ、この金属フィラメントのイオンも上記イオン引
出口より引出すことを特徴とするイオン源。 ２、プラズマ生成室内に導入するガスを、不活性ガスと
反応性ガスとのうちの少なくとも１つのガスにしたこと
を特徴とする請求項１記載のイオン源。[Claims] 1. A filament is disposed in a plasma generation chamber having a gas inlet and an ion extraction port, and a voltage is applied between the wall of the plasma generation chamber and the filament to generate plasma from the gas inlet. In an ion source in which plasma is generated by a gas introduced into a chamber and ions in the plasma are extracted from an ion extraction port, a metal filament other than the filament is additionally disposed in the plasma generation chamber to generate the plasma. A voltage is applied between the chamber and the metal filament so that the metal filament becomes a negative voltage, and the metal filament is sputtered or etched by the ions in the plasma to generate metal filament ions. An ion source characterized in that ions are also extracted from the ion extraction port. 2. The ion source according to claim 1, wherein the gas introduced into the plasma generation chamber is at least one of an inert gas and a reactive gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63308070A JPH02155148A (en) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | Ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63308070A JPH02155148A (en) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | Ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02155148A true JPH02155148A (en) | 1990-06-14 |
| JPH0577138B2 JPH0577138B2 (en) | 1993-10-26 |
Family
ID=17976517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63308070A Granted JPH02155148A (en) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | Ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02155148A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116892063A (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-17 | 日新离子机器株式会社 | Vaporizer, ion source having the same, and method for generating aluminum-containing vapor |
| JP2023154377A (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-19 | 日新イオン機器株式会社 | Vaporizer, ion source equipped with the same, and method for producing aluminum-containing vapor |
| JP2024013008A (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-31 | 日新イオン機器株式会社 | Ion beam irradiation device and gas exhaust method |
-
1988
- 1988-12-06 JP JP63308070A patent/JPH02155148A/en active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116892063A (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-17 | 日新离子机器株式会社 | Vaporizer, ion source having the same, and method for generating aluminum-containing vapor |
| JP2023154377A (en) * | 2022-04-06 | 2023-10-19 | 日新イオン機器株式会社 | Vaporizer, ion source equipped with the same, and method for producing aluminum-containing vapor |
| JP2024013008A (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-31 | 日新イオン機器株式会社 | Ion beam irradiation device and gas exhaust method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577138B2 (en) | 1993-10-26 |
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