JPH03173047A

JPH03173047A - イオン源

Info

Publication number: JPH03173047A
Application number: JP31368089A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsudo; 昌彦松土; Akira Koshiishi; 公輿石
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-26

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、イオン源に関する。

（従来の技術）一般に、所定のイオンを被処理物に作用させて処理を行
うイオン処理装置、例えば半導体つエバ等に不純物とし
てのイオンを注入するイオン注入装置等には、所定の原
料ガス（あるいは固体原料）から所望のイオンを生成す
るためのイオン源が設けられている。

このようなイオン源としては、従来がら円筒状のチャン
バを貫通する如く棒状のフィラメントを設けたいわゆる
フリーマン型のイオン源が知られている。このフリーマ
ン型のイオン源では、チャンバ内に所定の原料ガスを導
入するとともに、チャンバとフィラメントとの間に電圧
を印加して原料ガスをプラズマ化し、イオンを発生させ
る。

そして、チャンバに設けられたスリット開口に対向する
如くイオン引き出し電極を設け、チャンバとイオン引き
出し電極との間に高電圧を印加することにより、スリッ
ト開口からイオンを外部に引き出すよう構成されている
。

また、電子ビーム励起イオン源では、フィラメントとア
ノード電極との間に電圧を印加して所定の放７はガスか
ら第１のプラズマを発生させ、この第１のプラズマ中か
ら電子を引き出してイオン発生チャンバ内に導入した所
定の原料ガスに照射することにより第２のプラズマ（イ
オン）を発生させる。

そして、イオン発生チャンバに設けられたスリット開口
に対向する如くイオン引き出し電極を設け、イオン発生
チャンバとイオン引き出し電極との間に高電圧を印加す
ることにより、スリット開口からイオンを外部に引き出
すよう構成されている。

このような電子ビーム励起イオン源は、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できるという
特徴を有する。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、イオン処理装置においては、イオン源
のチャンバに設けられたスリット開口に対向する如くイ
オン引き出し電極を設け、イオン源のチャンバとイオン
引き出し電極との間に高電圧を印加してイオン源からイ
オンを引き出し、加速するよう構成されている。

しかしながら、このようなイオン処理袋１置では、イオ
ン源のチャンバとイオン引き出し電極との間に例えば３
２キロボルト等の高電圧が印加されるため、イオン源と
イオン引き出し電極との間で火花放電が生じることがあ
り、この放電により各構成部材が損傷を受けるという問
題がある。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べて火花放電の発生を減少させることができ
、火花放電による損傷の発生を抑制することのできるイ
オン源を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち、請求項１記載のイオン源は、原料ガスに電子
を照射させてプラズマを発生させ、イオン引き出しｆｆ
１ｔｉによりイオンを取り出すイオン源において、前記
イオン引き出し電極側の角部の少なくとも一部を、曲面
状に構成したことを特徴とする。

また、請求項２記載のイオン源は、イオン引き出し電極
側のチャンバ外側の少なくとも一部を、鏡面状に構成し
たことを特徴とする。

（作　用）請求項１記載のイオン源では、イオン源のチャンバ外側
のイオン引き出し電極側の角部の少なくとも一部が、曲
面状に構成されている。

したがって、イオン源のチャンバ角部におけるイオン引
き出し電極との間の沿面距離が長くなり、ポテンシャル
の変化が緩やかになるので、火Ｉし放電の起きる可能性
を低減することができる。

また、請求項２記載のイオン源では、イオン引き出し電
極側のイオン源のチャンバ外側の少なくとも一部が鏡面
状に構成されている。

したがって、イオン源のチャンバ表面における不所望な
凹凸等により火花放電が生起されることを防止すること
ができ、火花放電の起きる可能性を低減することができ
る。

（実施例）以下、本発明方法の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、イオン源１の上部には、各辺の長
さが例えば数センチ程度の矩形容器状に形成された第１
チヤンバ例えば電子発生室２が設けられている。この電
子発生室２は、導電性高融点材料例えばモリブデンから
構成されており、その−側面に設けられた開口を閉塞す
る如く、絶縁板３が設けられている。そして、この絶縁
板３に、導電性高融点材料例えばタングステンからなる
Ｕ字状のフィラメント４がその両端を支持されて、電子
発生室２内に突出する如く設けられている。

また、この電子発生室２の上部には、プラズマを生起さ
せ電子を発生させるための放電用ガス、例えばアルゴン
（Ａｒ）ガスを導入するための放電用ガス導入口５が設
けられている。一方、電子発生室２の下部には、電子発
生室２内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すた
めの円孔６が設けられている。

さらに、上記電子発生室２の下部には、円孔６に連続し
て隘路７を形成する如く板状の絶縁性部材８が設けられ
ており、この絶縁性部材８の下部には、複数の透孔９を
有する電子引き出し電極１０が設けられている。

上記電子引き出し電極ｌＯの下部には、絶縁性部材１１
を介してイオン生成室１２が接続されている。このイオ
ン生成室１２は、導電性高融点（４ｆ４、例えばモリブ
デンから容器状に形成されており、その内部は、直径お
よび高さが共に数センチ程度の円筒形状とされている。

そして、イオン生成室１２内には、内側金属面をプラズ
マから保護するための材質例えばセラミックス等からな
るインナー筒１３が設けられている。また、イオン生成
室１２の底部には、絶縁性部材１４を介して底板１５が
固定されている。

さらに、イオン生成室１２の側面には、所望のイオンを
生成するための原料ガス例えばＢＦ３等をこのイオン生
成室１２内に導入するための原料ガス導入口１６が設け
られており、この原料ガス導入口１６に対向する位置に
イオン引き出し用スリット開口１７が設けられている。

また、イオン生成室１２の外側には、イオン引き出し用
スリット開口１７に対向する如くイオン引き出し電極１
８が設けられている。このイオン引き出し電極１８は、
導電性の金属あるいはセラミックス等から板状に構成さ
れており、その中央部にはスリット状のイオン通過孔１
９が設けられている。このイオン引き出し電極１８とイ
オン生成室１２との間には、例えば３２キロボルト等の
高電圧が印加され、イオン生成室１２内からイオンを引
き出し、イオン通過孔１９を通過させて加速する如く構
成されている。

そして、第２図および第３図にも示すように、側面２０
の周囲の角部２０ａおよびイオン引き出し用スリット開
口１７周囲の角部２０ｂは、面取り加工を施す如く曲面
状に形成されている。これは、上述したイオン引き出し
電極１８との間の高電圧により、角部２０ａおよび角部
２０ｂにおいて、不所望な火花放電が生じ易くなるので
、このような火花放電を防止するためである。

また、イオン生成室１２外側のイオン引き出し電極１８
側の側面２０は、研磨加工により鏡面仕上を施されてい
る。これは、側面２０に不所望な凹凸が形成されている
と、上述したイオン引き出し電極１８との間の高電圧に
より、その凸部において、不所望な火花放電が生じ易く
なるので、このような放電を防止するためである。

上記構成のイオン処理装置では次のようにして所望のイ
オンを生成する。

すなわち、図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂ
ｚの如く電子引き出し方向に対して電子をガイドするた
めの磁場を印加する。そして、）、イラメント４にフィ
ラメント電圧Ｖ「を印加し、通電加熱するとともに、こ
のフィラメント４に対して、抵抗Ｒを介して電子発生室
２に放電電圧Ｖｄを印加し、電子引き出し電極１０に放
電電圧Ｖｄを印加し、電子引き出し電極１０とイオン生
成室１２との間に加速電圧Ｖａを印加する。

そして、放電用ガス導入口５から電子発生室２内に、放
電用ガス例えばアルゴンガスを所定流量例えば０．０５
３ＣＣＭ以上で導入し、放電電圧Ｖｄにより放電を生じ
させ、プラズマを発生させる。すると、このプラズマ中
の電子は、加速型・圧Ｖａにより、円孔６、隘路７、電
子引き出し電極１０の透孔９を通過してイオン生成室１
２内に引き出される。

一方、イオン生成室１２内には、原料ガス導入口１６か
ら予め所定の原料ガスを所定流量例えば０．１５８ＣＣ
Ｍ以上で導入し、所定の原料ガス雰囲気としておく。し
たがって、イオン生成室１２内に流入した電子は、加速
電界により加速され、原料ガス分子と衝突し、濃いプラ
ズマを発生させる。

そして、イオン生成室１２とイオン引き出し電極１８と
の間に、例えば３２キロボルト等の高電圧ｖｅを印加し
、イオン生成室１２内からイオンを引き出し、イオン通
過孔１９を通過させて加速する。そして、このイオンビ
ームを、例えば図示しない質量分析マグネットで選別し
、加速管でさらに加速して、例えば所望のイオンビーム
として半導体ウニ八等へ照射し、イオン注入等の処理を
実施する。

この時、前述した如く、イオン生成室１２のイオン引き
出し電極１８側の側面２０が鏡面仕上を施されており、
また、この側面２０周囲の角部２０ａおよびイオン引き
出し用スリット開口１７周囲の角部２０ｂが、面取り加
工を施す如く曲面状に形成されているので、高電圧Ｖｃ
の印加にもかかわらず、従来に較べてイオン引き出し電
極１８との間で不所望な火花放電が生じ難くなり、火花
放電による損傷の発生を抑制することができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のイオン源によれば、従来
に較べて火花放電の発生を減少させることができ、火花
／ｉｔ電による損傷の発生を抑１．１１することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン源の構成を示す図、
第２図および第３図は第１図のイオン源の要部断面を示
す図である。１・・・・・・イオン源、２・・・・・・電子発生室、
３・・・・・・絶縁板、４・・・・・・フィラメント、
５・・・・・・放電用ガス導入口、６・・・・・・円孔
、７・・・・・・隘路、８・・・・・・絶縁性部材、９
・・・・・・透孔、１０・・・・・・電子引き出し電極
、１１・・・・・・絶縁性部材、１２・・・・・・イオ
ン生成室、１３・・・・・・インナー筒、１４・・・・
・・絶縁性部材、１５・・・・・・底板、１６・・・・
・・原料ガス導入口、１７・・・・・・イオン引き出し
用スリット開口、１８・・・・・・イオン引き出し電極
、１９・・・・・・イオン通過孔。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原料ガスに電子を照射させてプラズマを発生させ
、イオン引き出し電極によりイオンを取り出すイオン源
において、前記イオン引き出し電極側の角部の少なくとも一部を、
曲面状に構成したことを特徴とするイオン処理装置。
（２）イオン引き出し電極側のチャンバ外側の少なくと
も一部を、鏡面状に構成したことを特徴とする請求項１
記載のイオン源。