JPH10340696A - Ion implanter - Google Patents

Ion implanter

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JPH10340696A
JPH10340696A JP9147369A JP14736997A JPH10340696A JP H10340696 A JPH10340696 A JP H10340696A JP 9147369 A JP9147369 A JP 9147369A JP 14736997 A JP14736997 A JP 14736997A JP H10340696 A JPH10340696 A JP H10340696A
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JP
Japan
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ion
wall
chamber
ion beam
arc discharge
Prior art date
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Application number
JP9147369A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Kawashima
将人 河島
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオンを発生させるチャンバ内壁へのイオン
衝突量を低減し、イオン密度が高く、均一なイオン密度
分布を有するイオンビームを導出するようにしたイオン
注入装置を提供する。 【解決手段】 イオン注入装置のイオンソース部40
は、互いに対向している第1壁42A及び第2壁42B
と、第1、第2壁間を連結する筒状の側壁42Cとから
構成されるチャンバ42を備えている。第1壁42A
は、熱電子を放出する熱電子放出電極42Aとして構成
されており、第2壁42Bには、イオンビーム導出口4
3が、第2壁を貫通するようにして形成されている。側
壁42Cのうち、イオンビーム導出口43を挟むように
対向し、かつ、イオンビーム導出口43に近い側壁部分
は、熱電子放出電極42Aとの間でアーク放電を行うア
ーク放電電極42C1として構成されている。
(57) Abstract: Provided is an ion implantation apparatus that reduces the amount of ion collision with the inner wall of a chamber for generating ions and derives an ion beam having a high ion density and a uniform ion density distribution. . SOLUTION: An ion source unit 40 of an ion implantation apparatus.
Are a first wall 42A and a second wall 42B facing each other.
And a chamber 42 composed of a cylindrical side wall 42C connecting the first and second walls. First wall 42A
Are configured as thermoelectron emission electrodes 42A that emit thermoelectrons, and the second wall 42B has an ion beam outlet 4
3 is formed so as to penetrate the second wall. Of the side wall 42C, the side wall portion facing the ion beam outlet 43 and sandwiching the ion beam outlet 43 is configured as an arc discharge electrode 42C1 for performing arc discharge with the thermionic emission electrode 42A. ing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
関し、更に詳しくは、イオンを生成するチャンバ壁への
イオン衝突量を低減し、イオン密度の高いイオンビーム
を導出するようにしたイオン注入装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implantation apparatus, and more particularly, to an ion implantation apparatus for reducing the amount of ion collision with a chamber wall for generating ions and extracting an ion beam having a high ion density. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造では、イオン注入
装置を用い、ウエハ等の被注入体にイオン注入している
ことが多い。図7は、従来のイオン注入装置の構成を示
す平面図である。従来のイオン注入装置10は、チャン
バ内でイオン発生させるイオンソース部12と、イオン
ソース部12からイオンをイオンビームとして導出する
引き出し電極14と、イオン種を選別する質量分析部1
6と、イオンを加速するイオン加速部18と、イオン注
入するウエハ等の被注入体を保持する試料室20とを順
次備えている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, an ion implantation apparatus is often used to implant ions into an object to be implanted such as a wafer. FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a conventional ion implantation apparatus. The conventional ion implantation apparatus 10 includes an ion source unit 12 for generating ions in a chamber, an extraction electrode 14 for extracting ions from the ion source unit 12 as an ion beam, and a mass spectrometer 1 for selecting an ion type.
6, an ion accelerating unit 18 for accelerating ions, and a sample chamber 20 for holding an object to be implanted such as a wafer for ion implantation.

【0003】図8及び図9は、何れもイオンソース部1
2のチャンバ22の構成部品を示す斜視図である。チャ
ンバ22は、一般に、チャンバ22内に対向して設けら
れたフィラメント24及びリフレクタ電極26と、フィ
ラメント24−リフレクタ電極26間に設けられ、イオ
ン源となるガスを導入するガス導入口28と、チャンバ
正面に設けられ、イオンをイオンビームとして導出する
イオンビーム導出口30とをそれぞれ有している。イオ
ンビーム導出口30を有するチャンバ壁は、例えば図9
に示すように、着脱自在の蓋状のものである。尚、この
ような構成のチャンバを有するイオンソース部は、バー
ナス型イオンソース部と言われることがある。
FIGS. 8 and 9 both show an ion source 1
It is a perspective view which shows the component part of the 2nd chamber 22. The chamber 22 generally includes a filament 24 and a reflector electrode 26 provided in the chamber 22 so as to face each other, a gas inlet 28 provided between the filament 24 and the reflector electrode 26 to introduce a gas serving as an ion source, An ion beam outlet 30 is provided on the front side and guides ions as an ion beam. The chamber wall having the ion beam outlet 30 is shown in FIG.
As shown in FIG. Note that an ion source having a chamber having such a configuration may be referred to as a Bernas-type ion source.

【0004】図10は、イオンソース部12の電気的な
結線状態を示す側面図である。イオンソース部12は、
フィラメント24に電圧を印加して熱電子を放出させる
直流式のフィラメント電源32を備えている。イオンソ
ース部12は、更に、直流式のアーク放電用電源34を
備え、正極がチャンバ壁に、負極がフィラメント24の
正極側の端子に、それぞれ電気的に接続されている。
尚、これらの電気接続により、各電極の電位は、チャン
バ22、フィラメント24、リフレクタ電極26の低電
位側、の順に低くなるようにされている。チャンバ22
には、熱電子を閉じ込めるための磁場Bが、フィラメン
ト24からリフレクタ電極26に向けて印加されてい
る。
FIG. 10 is a side view showing an electrical connection state of the ion source section 12. As shown in FIG. The ion source unit 12
A direct-current filament power supply 32 for applying voltage to the filament 24 to emit thermoelectrons is provided. The ion source unit 12 further includes a direct current type arc discharge power supply 34, and the positive electrode is electrically connected to the chamber wall, and the negative electrode is electrically connected to the positive terminal of the filament 24.
By these electrical connections, the potential of each electrode is made lower in the order of the chamber 22, the filament 24, and the lower potential side of the reflector electrode 26. Chamber 22
, A magnetic field B for confining thermoelectrons is applied from the filament 24 toward the reflector electrode 26.

【0005】イオン注入装置10を用いてウエハ(図示
せず)にイオン注入するには、ガス導入口28からイオ
ン源となるガスを導入しつつ、フィラメント電源32か
ら熱電子を放出する。フィラメント電源の印加電圧は、
例えば5V、フィラメント電流は、例えば200Aであ
る。図11は、アーク放電によるプラズマゾーンを示す
チャンバの平面断面図である。フィラメント24から放
出された熱電子は、導入したガス分子に衝突してイオン
を発生させ、また、この熱電子や発生したイオンの存在
によりアーク放電によるプラズマゾーン36が生じる。
アーク放電電極34の印加電圧は、例えば100V、ア
ーク放電電流は、例えば5Aである。尚、フィラメント
24から放出された熱電子のうち長い軌道を描くもの
は、フレミングの左手の法則の作用を受けつつフィラメ
ント24からリフレクタ電極26に向かって移動し、次
いで、リフレクタ電極26の電位により反転され、更
に、チャンバ壁に向かって進行し、直流電源34に回収
される軌道38を描く。アーク放電により生成されたイ
オンは、イオンビーム導出口30から導出され、被注入
体に注入される。
In order to implant ions into a wafer (not shown) using the ion implantation apparatus 10, thermoelectrons are emitted from a filament power supply 32 while introducing a gas serving as an ion source from a gas inlet 28. The applied voltage of the filament power supply is
For example, 5 V, and the filament current is, for example, 200 A. FIG. 11 is a plan sectional view of a chamber showing a plasma zone by arc discharge. Thermions emitted from the filament 24 collide with the introduced gas molecules to generate ions, and the presence of the thermoelectrons and the generated ions creates a plasma zone 36 by arc discharge.
The voltage applied to the arc discharge electrode 34 is, for example, 100 V, and the arc discharge current is, for example, 5 A. Of the thermoelectrons emitted from the filament 24, those that draw a long trajectory move from the filament 24 toward the reflector electrode 26 under the action of Fleming's left hand rule, and then are inverted by the potential of the reflector electrode 26. Then, a trajectory 38 which proceeds toward the chamber wall and is collected by the DC power supply 34 is drawn. The ions generated by the arc discharge are led out from the ion beam outlet 30 and injected into the object.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のイオ
ン注入装置では、チャンバ壁に衝突するイオン量が多
い。このため、衝突により、チャンバ壁から放出される
放出物量が多いという第1の問題があった。この問題
は、フィラメントやリフレクタ電極の電気配線の周囲を
覆っていてチャンバ内に露出している絶縁材の表面に放
出物が付着して絶縁性が低下するなど、種々の好ましく
ない事態を引き起こしていた。また、チャンバ内のイオ
ン密度が不均一になる場合があり、このため、導出され
たイオンビームのイオン密度分布が不均一になる場合が
あるという第2の問題があった。更に、導出されるイオ
ン量が少なく、このため、試料室に到達するイオン量が
少ないという第3の問題があった。以上のような事情に
照らして、本発明の目的は、イオンを発生させるチャン
バ壁へのイオン衝突量を低減し、イオン密度が高く、均
一なイオン密度分布を有するイオンビームを導出するよ
うにしたイオン注入装置を提供することである。
Incidentally, in the conventional ion implantation apparatus, the amount of ions colliding with the chamber wall is large. Therefore, there is a first problem that a large amount of substances are released from the chamber wall due to the collision. This problem has caused various undesired situations, such as a decrease in the insulation due to the emission of substances adhering to the surface of the insulating material that is exposed around the filament and the electrical wiring of the reflector electrode and is exposed in the chamber. Was. In addition, there is a second problem that the ion density in the chamber may be non-uniform, and the ion density distribution of the derived ion beam may be non-uniform. Furthermore, there is a third problem that the amount of ions to be led out is small and therefore the amount of ions reaching the sample chamber is small. In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to reduce the amount of ion collision with a chamber wall for generating ions and to derive an ion beam having a high ion density and a uniform ion density distribution. It is to provide an ion implantation apparatus.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、イオンビー
ム導出口30から導出されたイオンビームの密度分布を
計測した。図12は、この計測結果を示す図であり、横
軸Xはイオンビーム導出口の長手方向の位置を示し、縦
軸Yはイオン密度を示す。図12に示すように、導出さ
れたイオンビームは、径が大きく、イオン密度があまり
高くなかった。そこで、本発明者は、イオンビーム径の
拡がりを抑え、しかもチャンバ22内のアーク放電ゾー
ンのイオン密度を高くすることを検討した。
The inventor measured the density distribution of the ion beam derived from the ion beam outlet 30. FIG. 12 is a diagram showing the measurement results. The horizontal axis X indicates the longitudinal position of the ion beam outlet, and the vertical axis Y indicates the ion density. As shown in FIG. 12, the derived ion beam had a large diameter and a low ion density. Therefore, the present inventors have studied to suppress the spread of the ion beam diameter and increase the ion density in the arc discharge zone in the chamber 22.

【0008】更に、本発明者は、熱電子を比較的多量に
発生させるチャンバ構成を検討し、チャンバの互いに対
向している対向壁(以下、第1壁及び第2壁と言う)の
うち、第1壁が、熱電子を放出する熱電子放出電極とし
て構成されているチャンバ壁を考え付いた。そして、第
1壁及び第2壁を連結している側壁のうち、イオンビー
ム導出口に近い側壁部分を第1壁との間でアーク放電を
生じさせるアーク放電電極とすることを見い出し、本発
明を完成するに至った。
Further, the present inventor has studied a configuration of a chamber that generates a relatively large amount of thermoelectrons. Among the opposing walls of the chamber (hereinafter referred to as a first wall and a second wall), The first wall came up with a chamber wall configured as a thermionic emission electrode for emitting thermoelectrons. Then, among the side walls connecting the first wall and the second wall, the side wall portion close to the ion beam outlet is found to be an arc discharge electrode for generating an arc discharge between the first wall and the present invention. Was completed.

【0009】上記目的を達成するために、本発明に係る
イオン注入装置は、互いに対向している第1壁及び第2
壁と、第1、第2壁間を連結する筒状の側壁とから構成
されるチャンバ内で、アーク放電によりイオンを発生さ
せ、イオンビームとして導出し、被注入体に注入するよ
うにしたイオン注入装置において、第1壁の少なくとも
一部は、熱電子を放出する熱電子放出電極として構成さ
れ、イオンビーム導出口は、第2壁を貫通して形成さ
れ、イオンビーム導出口を挟むように対向し、かつ、イ
オンビーム導出口に近い側壁部分は、熱電子放出電極と
の間でアーク放電を行うアーク放電電極として構成され
ていることを特徴としている。アーク放電電極は、熱電
子放出電極に電気的に対向している。
To achieve the above object, an ion implantation apparatus according to the present invention comprises a first wall and a second wall facing each other.
In a chamber composed of a wall and a cylindrical side wall connecting the first and second walls, ions are generated by arc discharge, extracted as an ion beam, and implanted into an object to be implanted. In the injection device, at least a part of the first wall is configured as a thermoelectron emission electrode that emits thermoelectrons, and the ion beam outlet is formed to penetrate the second wall and sandwich the ion beam outlet. It is characterized in that the side wall portion facing and near the ion beam outlet is configured as an arc discharge electrode for performing arc discharge with the thermionic emission electrode. The arc discharge electrode is electrically opposed to the thermionic emission electrode.

【0010】チャンバ内に導入するイオン種となるガス
は、例えば、BF3ガス、PF3ガス、AsH3ガスやA
s蒸気である。本発明に係るイオン注入装置を用いるこ
とにより、プラズマ発生領域が、イオンビーム導出口に
近い側壁と熱電子放出電極とで区画されるゾーンに制限
され、プラズマ密度が上がる。これにより、イオンビー
ムのイオン密度を上げることができ、しかもリフレクタ
電極が不要になる。
The gas serving as ion species to be introduced into the chamber is, for example, BF 3 gas, PF 3 gas, AsH 3 gas or A
s vapor. By using the ion implantation apparatus according to the present invention, the plasma generation region is limited to a zone defined by the side wall near the ion beam outlet and the thermionic emission electrode, and the plasma density increases. Thereby, the ion density of the ion beam can be increased, and the reflector electrode is not required.

【0011】好適には、熱電子放出電極は、熱電子放出
性の金属と、この金属を加熱するヒータとから構成され
ている。また、本発明の好適な実施態様としては、熱電
子放出電極は第1壁全体にわたり形成されている。
[0011] Preferably, the thermionic emission electrode comprises a thermionic emission metal and a heater for heating the metal. In a preferred embodiment of the present invention, the thermionic emission electrode is formed over the entire first wall.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより詳細
に説明する。実施例 本実施例は、本発明の好適な実施態様例である。本実施
例のイオン注入装置は、従来のイオン注入装置10に比
べ、従来のイオンソース部12に代えて、イオンソース
部12と同程度の寸法のイオンソース部40を備えてい
る。図1及び図2は、何れも、本実施例のイオン注入装
置のイオンソース部40のチャンバの構成部品を示す斜
視図であり、図3は、本実施例のイオン注入装置のイオ
ンソース部40の電気的な結線状態を示す側面図であ
る。イオンソース部40は、断面矩形状である箱状のチ
ャンバ42と、イオン種となるガスをチャンバ内に導入
するガス導入口44とを備えている。チャンバ42は、
互いに対向している第1壁42A及び第2壁42Bと、
第1、第2壁間を結合する筒状の側壁42Cとから構成
される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Example This example is a preferred embodiment of the present invention. The ion implantation apparatus according to the present embodiment includes an ion source unit 40 having the same size as the ion source unit 12 in place of the conventional ion source unit 12 as compared with the conventional ion implantation unit 10. 1 and 2 are perspective views showing components of a chamber of the ion source unit 40 of the ion implantation apparatus of the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the ion source unit 40 of the ion implantation apparatus of the embodiment. FIG. 4 is a side view showing an electrical connection state of FIG. The ion source section 40 includes a box-shaped chamber 42 having a rectangular cross section, and a gas inlet 44 for introducing a gas serving as an ion species into the chamber. The chamber 42
A first wall 42A and a second wall 42B facing each other,
And a cylindrical side wall 42C connecting the first and second walls.

【0013】第1壁42Aは、熱電子を放出する熱電子
放出電極42Aとして構成されている。熱電子放出電極
42Aは、熱電子を放出し易いリチウム金属を含浸さ
せ、加熱されるようにしたホットプレート39の中に電
気式のヒータ41(図4参照)を設けてなる電極であ
る。第2壁42Bには、イオンをイオンビームとして導
出するスリット状のイオンビーム導出口43が、第2壁
42Bを貫通するようにして形成されている。第2壁4
2Bは、アース接続されている。
The first wall 42A is configured as a thermionic emission electrode 42A for emitting thermoelectrons. The thermionic emission electrode 42A is an electrode in which an electric heater 41 (see FIG. 4) is provided in a hot plate 39 which is impregnated with lithium metal which easily emits thermoelectrons and is heated. In the second wall 42B, a slit-shaped ion beam outlet 43 for extracting ions as an ion beam is formed so as to penetrate the second wall 42B. Second wall 4
2B is grounded.

【0014】側壁42Cのうち、イオンビーム導出口4
3を挟むように対向し、かつ、イオンビーム導出口43
に近い側壁部分は、熱電子放出電極42Aとの間でアー
ク放電を行うアーク放電電極42C1として構成されて
いる。側壁42Cと熱電子放出電極42Aとの間には、
電気的に絶縁する枠状の絶縁碍子45Aが設けられてお
り、側壁42Cと第2壁42Bとの間にも、同様の絶縁
碍子45Bが設けられている。また、アーク放電電極4
2C1と、側壁42Cのうちのアーク放電電極42C1
以外の部分である側壁部分42C2との間には、帯状の
絶縁碍子47A〜Dが設けられている。
In the side wall 42C, the ion beam outlet 4
3 and the ion beam outlet 43
Is formed as an arc discharge electrode 42C1 for performing arc discharge with the thermionic emission electrode 42A. Between the side wall 42C and the thermionic emission electrode 42A,
A frame-shaped insulator 45A that is electrically insulated is provided, and a similar insulator 45B is provided between the side wall 42C and the second wall 42B. The arc discharge electrode 4
2C1 and the arc discharge electrode 42C1 of the side wall 42C.
Strip-shaped insulators 47 </ b> A to 47 </ b> D are provided between the other portions and the side wall portion 42 </ b> C <b> 2.

【0015】イオンソース部40は、更に、図3に示す
ように、チャンバ42内でアーク放電させるアーク放電
用電源46と、熱電子放出電極42Aを加熱する加熱用
電源48とを備えている。加熱用電源48は、ヒータ4
1の低電位側と高電位側とに電気接続されており、アー
ク放電用電源46は、ヒータ41の低電位側とアーク放
電電極42C1との間に電気接続されている。また、こ
れらの電気接続により、アーク放電電極42C1、第2
壁42B、熱電子放出電極42Aの低電位側、の順に電
位が低くなるようにされている。尚、側壁部分42C2
の電位は、第2壁42Bと同電位になるように電気配線
されている。また、チャンバ42には、熱電子を閉じ込
めるための磁場B’が、チャンバ42の長手方向でヒー
タ41の低電位側から高電位側に向けて、形成されてい
る。
As shown in FIG. 3, the ion source section 40 further includes an arc discharge power supply 46 for arc discharge in the chamber 42 and a heating power supply 48 for heating the thermionic emission electrode 42A. The heating power supply 48 is
1 is electrically connected to the low potential side and the high potential side, and the arc discharge power supply 46 is electrically connected between the low potential side of the heater 41 and the arc discharge electrode 42C1. In addition, by these electrical connections, the arc discharge electrode 42C1, the second
The potential is reduced in the order of the wall 42B and the lower potential side of the thermionic emission electrode 42A. The side wall portion 42C2
Is electrically wired so as to have the same potential as that of the second wall 42B. Further, a magnetic field B ′ for confining thermoelectrons is formed in the chamber 42 from the low potential side of the heater 41 to the high potential side in the longitudinal direction of the chamber 42.

【0016】本実施例のイオン注入装置を用いるには、
従来と同様、予め、ウエハを試料室で保持する。次い
で、チャンバ42内にイオン種となるガスを導入しつ
つ、ヒータ41に通電し、熱電子放出電極42Aから全
面にわたり熱電子を放出してイオンを生成し、イオンビ
ーム導出口43から導出したイオンを被注入体に注入す
る。
To use the ion implantation apparatus of this embodiment,
As in the conventional case, the wafer is held in the sample chamber in advance. Next, while introducing gas serving as an ion species into the chamber 42, the heater 41 is energized to emit thermoelectrons over the entire surface from the thermoelectron emission electrode 42 </ b> A to generate ions, and ions extracted from the ion beam outlet 43. Is injected into a body to be injected.

【0017】図5は、アーク放電によるプラズマゾーン
を示すチャンバの平面断面図である。熱電子放出電極4
2A全面から放出された熱電子は、導入したガス分子に
衝突してイオンを発生させながら、アーク放電電極42
C1に向かって進行する。尚、図5の矢印は熱電子の軌
道を示す。この結果、熱電子や発生したイオンにより、
熱電子放出電極42Aとアーク放電電極42C1との間
でアーク放電が生じ、しかも、アーク放電によりプラズ
マが発生するゾーンは、アーク放電電極42C1によっ
て挟まれているゾーン50にほぼ限定される。アーク放
電より生成されたイオンは、イオンビーム導出口30か
ら導出され、被注入体に注入される。
FIG. 5 is a plan sectional view of a chamber showing a plasma zone by arc discharge. Thermionic emission electrode 4
The thermoelectrons emitted from the entire surface of the 2A collide with the introduced gas molecules to generate ions, while the arc electrons are emitted from the arc discharge electrode 42.
Proceed toward C1. The arrows in FIG. 5 indicate the orbits of the thermoelectrons. As a result, due to thermionic electrons and generated ions,
The arc discharge is generated between the thermionic emission electrode 42A and the arc discharge electrode 42C1, and the zone where plasma is generated by the arc discharge is substantially limited to the zone 50 sandwiched between the arc discharge electrodes 42C1. Ions generated from the arc discharge are led out from the ion beam outlet 30 and injected into the body to be implanted.

【0018】本実施例では、大部分のイオンがゾーン5
0で生成され、他のゾーンでは殆ど生成されないので、
ゾーン50のイオン密度は従来に比べ遥かに高く、しか
も均一な分布を有する。よって、イオンビーム導出口4
3から導出されるイオンビームの密度分布は均一で、イ
オン密度は、従来に比べて遥かに高い。また、ビーム径
が拡がらないので、試料室に到達するイオン量は、従来
に比べて遥かに多い。また、熱電子放出電極42Aは、
チャンバの第1壁全面にわたり形成されているので、熱
電子を放出する領域が広く、従って、アーク放電電極4
2Cに向かって進行する熱電子数が多く、ゾーン50の
イオン密度を高くすることができる。更に、プラズマゾ
ーンを局部的に発生させているので、従来のようにリフ
レクタ電極を設けることなくイオンソース部を構成する
ことができ、従って、チャンバ内の構成を簡易にするこ
とができる。
In this embodiment, most of the ions are in zone 5
Since it is generated at 0 and hardly generated in other zones,
The ion density in the zone 50 is much higher than before and has a uniform distribution. Therefore, the ion beam outlet 4
The density distribution of the ion beam derived from No. 3 is uniform, and the ion density is much higher than before. Also, since the beam diameter does not expand, the amount of ions reaching the sample chamber is much larger than in the past. The thermionic emission electrode 42A is
Since it is formed over the entire surface of the first wall of the chamber, the area for emitting thermoelectrons is large, and therefore the arc discharge electrode 4 is formed.
The number of thermoelectrons traveling toward 2C is large, and the ion density in the zone 50 can be increased. Further, since the plasma zone is locally generated, the ion source can be configured without providing a reflector electrode as in the related art, and therefore, the configuration in the chamber can be simplified.

【0019】図6は、イオンビーム導出口43から導出
されたイオンビームを計測した結果を示す図である。図
6の見方は図12と同じである。イオンビームのビーム
径は、細く、しかも従来のように拡がることはなく、ま
た、イオン密度は、従来に比べて遥かに高かった。
FIG. 6 is a view showing the result of measurement of the ion beam derived from the ion beam outlet 43. 6 is the same as FIG. The beam diameter of the ion beam was small and did not expand as in the prior art, and the ion density was much higher than in the prior art.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、互いに対向している第
1壁及び第2壁は、第1壁の少なくとも一部が、熱電子
を放出する熱電子放出電極として構成され、第2壁が、
イオンビーム導出口を有している。また、チャンバの側
壁のうち、イオンビーム導出口を挟むように対向し、か
つ、イオンビーム導出口に近い側壁部分は、熱電子放出
電極との間でアーク放電を行うアーク放電電極として構
成されている。これにより、チャンバ内でイオンの発生
するゾーンは、イオンビーム導出口の近傍に限定され
る。従って、チャンバ壁に衝突するイオンの個数は、従
来に比べて遥かに低く、また、導出されたイオンビーム
のイオン密度は、従来に比べ、遥かに高い。また、リフ
レクタ電極を備えなくてもよいので、構造が簡易であ
る。
According to the present invention, the first wall and the second wall facing each other have at least a part of the first wall configured as a thermionic emission electrode for emitting thermoelectrons, and But,
It has an ion beam outlet. Further, of the side walls of the chamber, the side wall portion facing the ion beam outlet and sandwiching the ion beam outlet is formed as an arc discharge electrode for performing an arc discharge between the chamber and the thermionic emission electrode. I have. Thus, the zone where ions are generated in the chamber is limited to the vicinity of the ion beam outlet. Therefore, the number of ions colliding with the chamber wall is much lower than before, and the ion density of the derived ion beam is much higher than before. Further, since the reflector electrode need not be provided, the structure is simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例のイオンソース部のチャンバの構成部品
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing components of a chamber of an ion source unit according to an embodiment.

【図2】実施例のイオンソース部のチャンバの構成部品
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing components of a chamber of an ion source unit according to the embodiment.

【図3】実施例のイオン注入装置のイオンソース部の電
気的な結線状態を示す側面図である。
FIG. 3 is a side view showing an electrical connection state of an ion source of the ion implantation apparatus according to the embodiment.

【図4】実施例のチャンバの熱電子放出電極の構成を示
す、矢視I−Iから見た図である。
FIG. 4 is a view showing the configuration of a thermionic emission electrode of the chamber of the embodiment, as viewed from the direction of arrows II.

【図5】実施例で、アーク放電によるプラズマゾーンを
示すチャンバの平面断面図である。
FIG. 5 is a plan sectional view of a chamber showing a plasma zone by arc discharge in the embodiment.

【図6】実施例で、イオンビーム導出口から導出された
イオンビームの密度分布の計測結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of a density distribution of an ion beam derived from an ion beam outlet in the example.

【図7】従来のイオン注入装置の構成を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a conventional ion implantation apparatus.

【図8】従来のイオン注入装置のイオンソース部のチャ
ンバの構成部品を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing components of a chamber of an ion source section of a conventional ion implantation apparatus.

【図9】従来のイオン注入装置のイオンソース部のチャ
ンバの構成部品を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing components of a chamber of an ion source section of a conventional ion implantation apparatus.

【図10】従来のイオン注入装置のイオンソース部の電
気的な結線状態を示す側面図である。
FIG. 10 is a side view showing an electrical connection state of an ion source of a conventional ion implantation apparatus.

【図11】従来で、アーク放電によるプラズマゾーンを
示すチャンバの平面断面図である。
FIG. 11 is a plan cross-sectional view of a chamber showing a plasma zone by arc discharge in the related art.

【図12】従来で、イオンビーム導出口から導出された
イオンビームの密度分布の計測結果を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a measurement result of a density distribution of an ion beam derived from an ion beam outlet according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……イオン注入装置、12……イオンソース部、1
4……引き出し電極、16……質量分析部、18……イ
オン加速部、20……試料室、22……チャンバ、24
……フィラメント、26……リフレクタ電極、28……
ガス導入口、30……イオンビーム導出口、32……フ
ィラメント電源、34……アーク放電用電源、36……
プラズマゾーン、39……ホットプレート、40……イ
オンソース部、41……ヒータ、42……チャンバ、4
2A……熱電子放出電極(第1壁)、42B……第2
壁、42C……側壁、42C1……アーク放電電極、4
2C2……側壁部分、43……イオンビーム導出口、4
4……ガス導入口、45A、B……絶縁碍子、46……
アーク放電用電源、47A〜D……絶縁碍子、48……
加熱用電源、50……ゾーン。
10 ... Ion implantation apparatus, 12 ... Ion source part, 1
4 ... extraction electrode, 16 ... mass spectrometry section, 18 ... ion acceleration section, 20 ... sample chamber, 22 ... chamber, 24
... filament, 26 ... reflector electrode, 28 ...
Gas inlet, 30 ... Ion beam outlet, 32 ... Filament power supply, 34 ... Power supply for arc discharge, 36 ...
Plasma zone, 39 hot plate, 40 ion source section, 41 heater, 42 chamber, 4
2A: thermoelectron emission electrode (first wall), 42B: second
Wall, 42C ... Side wall, 42C1 ... Arc discharge electrode, 4
2C2 ... side wall part, 43 ... ion beam outlet, 4
4 ... Gas inlet, 45A, B ... Insulator, 46 ...
Power supply for arc discharge, 47A-D ... insulator, 48 ...
Power supply for heating, 50 zone.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに対向している第1壁及び第2壁
と、第1、第2壁間を連結する筒状の側壁とから構成さ
れるチャンバ内で、アーク放電によりイオンを発生さ
せ、イオンビームとして導出し、被注入体に注入するよ
うにしたイオン注入装置において、 第1壁の少なくとも一部は、熱電子を放出する熱電子放
出電極として構成され、 イオンビーム導出口は、第2壁を貫通して形成され、 イオンビーム導出口を挟むように対向し、かつ、イオン
ビーム導出口に近い側壁部分は、熱電子放出電極との間
でアーク放電を行うアーク放電電極として構成されてい
ることを特徴とするイオン注入装置。
An ion is generated by an arc discharge in a chamber including a first wall and a second wall facing each other, and a cylindrical side wall connecting the first and second walls. In an ion implantation apparatus which is derived as an ion beam and is injected into an object to be implanted, at least a part of the first wall is configured as a thermoelectron emission electrode for emitting thermoelectrons, The side wall portion formed so as to penetrate the wall, face the ion beam outlet, and is close to the ion beam outlet is configured as an arc discharge electrode for performing an arc discharge between the thermoelectron emission electrode and the ion beam outlet. An ion implantation apparatus characterized in that:
【請求項2】 熱電子放出電極は、熱電子放出性金属
と、この金属を加熱するヒータとから構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。
2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the thermoelectron emission electrode includes a thermoelectron-emitting metal and a heater for heating the metal.
【請求項3】 熱電子放出電極は第1壁全体にわたり形
成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の
イオン注入装置。
3. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the thermoelectron emission electrode is formed over the entire first wall.
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