JPS638577B2 - - Google Patents

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JPS638577B2
JPS638577B2 JP55098659A JP9865980A JPS638577B2 JP S638577 B2 JPS638577 B2 JP S638577B2 JP 55098659 A JP55098659 A JP 55098659A JP 9865980 A JP9865980 A JP 9865980A JP S638577 B2 JPS638577 B2 JP S638577B2
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JP
Japan
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gas
ion
raw material
mixed
ion current
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JP55098659A
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Japanese (ja)
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JPS5725654A (en
Inventor
Yukio Irita
Kenji Kajama
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00Ion beam tubes
    • H01J27/02Ion sources; Ion guns

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオンを形成する際に用いる原料ガス
の組成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the composition of raw material gas used when forming ions.

従来、イオンを形成する際に用いる原料ガスと
しては所望のイオン種の原子(あるいは分子)を
構成要素として有する原子(あるいは分子)ガス
を用いていた。したがつて、原料ガスの供給量が
微量であることが必要であるため、供給量の制御
が困難であるという欠点、あるいは原料ガスが酸
素ガス、三弗化ボロンガスなどのように化学的に
活性の場合には、供給装置、イオン源を汚染、損
傷する欠点、あるいは原料ガスがアルシンガス、
フオスフインガスなどのように有毒の場合には、
取扱者に対して危険であるという欠点などがあつ
た。
Conventionally, an atomic (or molecular) gas having atoms (or molecules) of a desired ion species as a constituent element has been used as a raw material gas for forming ions. Therefore, it is necessary to supply a small amount of raw material gas, so there is a drawback that it is difficult to control the supply amount, or if the raw material gas is chemically active such as oxygen gas or boron trifluoride gas. In the case of
When it is poisonous, such as phosphingas,
The drawback was that it was dangerous for those who handled it.

本発明はこれらの欠点を除去するために、原料
ガスとして、所望のイオン種の原子(あるいは分
子)を構成要素として有するガス(以下、第1ガ
スと称する)にイオン化し難い化学的に安定なガ
ス(以下、第2ガスと称する)およびイオン化し
易い化学的に安定なガス(以下、第3ガスと称す
る)を混合したガスを用いたものであり、以下本
発明について詳細に説明する。
In order to eliminate these drawbacks, the present invention uses a chemically stable gas that is difficult to ionize into a gas (hereinafter referred to as the first gas) that has atoms (or molecules) of the desired ion species as constituent elements as a raw material gas. A gas mixture of a gas (hereinafter referred to as second gas) and a chemically stable gas that is easily ionized (hereinafter referred to as third gas) is used, and the present invention will be described in detail below.

上記第1ガスは所望のイオンを得るために不可
欠であるが、単独では上述の欠点を有する。そこ
で、上記第2ガスを第1ガスに混合することによ
り、第1ガスのイオン化に対する影響を少なくし
つつ、ガス全供給量の増加および第1ガス濃度の
低下ができる。すなわち、第1ガスの供給量を微
量としても全供給量が多量となるので、ガス供給
量の制御が容易となる。また、第1ガスの濃度が
低下するので、供給装置、イオン源を汚染、損傷
し難く、あるいは毒性を弱める効果がある。例え
ば、第1ガスが酸素ガスの場合、支燃性が弱めら
れ、イオン源の酸化が抑えられる。また、通常の
イオン源においてイオンは磁束などにより中心に
収束され、これに対し、イオン源内壁を保護する
ようにイオン化しない第2ガスが取り囲むことに
より、イオン源内壁の汚染を低減する。例えば、
第1ガスが三弗化ボロンガスの場合、三弗化ボロ
ンが供給装置に残留あるいは洩れ込む空気と反応
して供給装置のガス系を詰まらせることを低減す
る。また、例えば、第1ガスがアルシンガス、フ
オスフインガスの場合、全原料ガスに対する毒性
ガスの比率が低下するため、洩えい量が同じであ
つても毒性が弱められる。
Although the first gas is essential to obtain the desired ions, alone it has the drawbacks mentioned above. Therefore, by mixing the second gas with the first gas, the total gas supply amount can be increased and the concentration of the first gas can be reduced while reducing the influence on the ionization of the first gas. That is, even if the amount of first gas supplied is small, the total amount of gas supplied is large, making it easy to control the amount of gas supplied. Furthermore, since the concentration of the first gas is reduced, the supply device and the ion source are less likely to be contaminated or damaged, or the toxicity is reduced. For example, when the first gas is oxygen gas, combustion support is weakened and oxidation of the ion source is suppressed. In addition, in a normal ion source, ions are focused at the center by magnetic flux or the like, whereas the inner wall of the ion source is surrounded by a second gas that does not ionize to protect the inner wall of the ion source, thereby reducing contamination of the inner wall of the ion source. for example,
When the first gas is boron trifluoride gas, boron trifluoride reduces clogging of the gas system of the supply device by reacting with air remaining in or leaking into the supply device. Further, for example, when the first gas is arsine gas or phosphine gas, the ratio of toxic gas to all source gases decreases, so the toxicity is weakened even if the amount of leakage is the same.

ところで、上述の第2ガスの効果を充分発揮さ
せるためには、第2ガスの組成比を大きくする必
要があり、そのため、第1ガスのイオン化を妨げ
る欠点が新たに生じる。そこで、第3ガスを混合
し、イオン化を促進することにより、たとえ第2
ガスが多量であつても第1ガスのイオン化を妨げ
ないようにする。なお、第3ガスが多過ぎると、
第3ガスのイオン化のみが顕著となり、第1ガス
のイオン化を上まわり、逆効果となるので、第3
ガスの組成比は多過ぎてはいけない。
By the way, in order to fully exhibit the effects of the second gas described above, it is necessary to increase the composition ratio of the second gas, which creates a new drawback that prevents the ionization of the first gas. Therefore, by mixing a third gas and promoting ionization, it is possible to
To prevent ionization of a first gas from being hindered even if the amount of gas is large. In addition, if there is too much third gas,
Only the ionization of the third gas becomes significant and exceeds the ionization of the first gas, resulting in the opposite effect.
The gas composition ratio should not be too high.

第1ガスの種類としては、通常、イオン源原料
ガスとして用いられるガス種を用いればよい。第
2ガスの種類としては、化学的に安定な不活性ガ
スの中、イオン化し難い、原子番号の小さいヘリ
ウムガス、ネオンガスなどが望ましく、また、化
学的安定性については若干劣るが、イオン化し難
い水素ガスでもよく、さらに、これらのガスの混
合ガスであつてもよい。第3ガスの種類として
は、化学的に安定な不活性ガスの中、イオン化し
易い、原子番号の大きいアルゴンガス、クリプト
ンガス、キセノンガス、ラドンガスなどが好まし
く、さらにこれらのガスの混合ガスであつてもよ
い。
As the type of the first gas, a gas type that is normally used as an ion source source gas may be used. As for the type of second gas, it is preferable to use helium gas, neon gas, etc., which have a small atomic number and are difficult to ionize among chemically stable inert gases. Hydrogen gas may be used, or a mixed gas of these gases may be used. Among chemically stable inert gases, argon gas, krypton gas, xenon gas, radon gas, etc., which are easily ionized and have a large atomic number, are preferable as the third gas, and mixtures of these gases are also preferable. It's okay.

つぎに、本発明の実施例として、所望のイオン
種がO+あるいはO2 +、第1ガスが酸素(O2)ガ
ス、第2ガスがヘリウム(He)ガス、第3ガス
がアルゴン(Ar)ガスの場合について述べる。
Next, as an embodiment of the present invention, the desired ion species is O + or O 2 + , the first gas is oxygen (O 2 ) gas, the second gas is helium (He) gas, and the third gas is argon (Ar ) Let's discuss the case of gas.

第1図はイオンの形成およびイオン電流を測定
する測定装置の概略を説明するためのブロツク図
であり、1は所望のイオン種を得るための原料混
合ガス供給用ボンベ、2はイオン源への原料ガス
供給量を制御する制御装置、3はイオンを発生さ
せるためのイオン源、4はイオン源で生成された
イオンを引き出すための引き出し電圧印加装置、
5は引き出されたイオンの中から所望のイオンの
みを得るためのイオン種分析用電磁石、6は引き
出されたイオンのイオン電流測定装置である。原
料混合ガス供給用ボンベ1はあらかじめ混合した
ガスを封入したものでも、あるいは各組成比ガス
のみを封入したボンベにガス混合装置を付加した
ものでよい。
Figure 1 is a block diagram for explaining the outline of a measuring device for measuring ion formation and ion current, in which 1 is a cylinder for supplying a raw material mixed gas to obtain desired ion species, and 2 is a cylinder for supplying a raw material mixture gas to the ion source. A control device for controlling the raw material gas supply amount; 3 an ion source for generating ions; 4 an extraction voltage application device for extracting ions generated by the ion source;
5 is an electromagnet for ion species analysis to obtain only desired ions from among the extracted ions, and 6 is an ion current measuring device for the extracted ions. The cylinder 1 for supplying the raw material mixed gas may be a cylinder in which a gas mixed in advance is sealed, or a cylinder in which a gas mixing device is added to a cylinder in which only gases having respective composition ratios are sealed.

第2図は第1図の測定装置で、原料ガスの組成
比を変えたときのO+および2 +イオン電流の特性
を示す図であり、曲線aは第1ガスのO2ガスと
第2ガスのHeガスとの二種混合ガスの場合にお
けるO+イオン電流、曲線bは同様な混合ガスの
場合におけるO2 +イオン電流、曲線cはO2/He
混合ガスに第3ガスのArガスをO2ガスに対して
10%の割合で混合したO2/He/Ar三種混合ガス
の場合におけるO+イオン電流、曲線dは同様な
混合ガスの場合におけるO2 +イオン電流、曲線e
はO2/He混合ガスに第3ガスのArガスをO2ガス
に対して1%の割合で混合したO2/He/Ar三種
混合ガスの場合におけるO+イオン電流、曲線f
は同様の混合ガスの場合におけるO2 +イオン電
流、曲線gは各ガス組成比におけるイオン源への
ガス供給圧である。
Figure 2 is a diagram showing the characteristics of O + and 2 + ion currents when the composition ratio of the source gas is changed using the measuring device shown in Figure 1. Curve b is the O 2 + ion current in the case of a two-gas mixture with He gas, curve b is the O 2 + ion current in the case of a similar gas mixture, and curve c is O 2 /He.
Mixed gas with third gas Ar gas against O 2 gas
O + ion current in the case of O 2 /He/Ar three-gas mixture mixed at a ratio of 10%, curve d is the O 2 + ion current in the case of a similar mixed gas, curve e
is the O + ion current, curve f, in the case of O 2 /He / Ar mixed gas, which is O 2 /He mixed gas and Ar gas as the third gas at a ratio of 1% to O 2 gas.
is the O 2 + ion current in the case of a similar mixed gas, and curve g is the gas supply pressure to the ion source at each gas composition ratio.

まず、第1図の測定装置において、原料ガスと
して第1ガスのO2ガスと第2ガスHeガスを混合
したO2/He二種混合ガスを用いた場合、第2図
の曲線a,bに示すように、O+,O2 +イオン電流
とも第2ガスのHeガスを含めることにより、第
1ガスのO2ガスにおけるイオン電流の大きさよ
り減少するが、第2ガスのHeガスの組成比を90
%近くまで増してもイオン電流の低下は第1ガス
のO2ガスのみの場合のイオン電流の大きさの60
%程度に抑えられる。
First, in the measuring device shown in Fig. 1, when a mixed O 2 /He gas, which is a mixture of O 2 gas as the first gas and He gas as the second gas, is used as the raw material gas, the curves a and b in Fig. 2 As shown in , both O + and O 2 + ion currents decrease by including He gas as the second gas compared to the ion current in O 2 gas as the first gas, but the composition of the He gas as the second gas decreases. ratio to 90
Even if the ion current increases to nearly 60%, the ion current decreases by 60% compared to the magnitude of the ion current in the case of only O2 gas as the first gas.
It can be suppressed to about %.

つぎに、このO2/He二種混合ガスに第3ガス
のArガスを第1ガスのO2ガスに対して10%の割
合で加えると、第2図の曲線c,dに示すよう
に、イオン電流を若干回復できる。このArガス
の添加量を第1ガスのO2ガスに対して1%の割
合にすると、第2図の曲線e,fに示すように、
イオン電流は第1ガスと第2ガスの二種混合ガス
の場合に比べて大幅に改善できる。とくに、第1
ガスのO2ガスと第2ガスのHeガスおよび第3ガ
スのArガスの三種混合ガスの組成比をそれぞれ
10%,90%,0.1%にすると、O+イオン電流を、
また、同様のガスの組成比をそれぞれ40%,60
%,0.4%にすると、O2 +イオン電流を第1ガスで
あるO2ガスにおけるイオン電流の大きさに100%
回復できる。
Next, when Ar gas as the third gas is added to this O 2 /He two-gas mixture at a ratio of 10% to the O 2 gas as the first gas, as shown in curves c and d in Figure 2, , the ionic current can be slightly restored. If the amount of Ar gas added is 1% to the O 2 gas of the first gas, as shown in curves e and f in Figure 2,
The ion current can be significantly improved compared to the case of a two-gas mixture of the first gas and the second gas. Especially the first
The composition ratio of the three mixed gases of O 2 gas, He gas as the second gas, and Ar gas as the third gas, respectively.
When set to 10%, 90%, and 0.1%, the O + ion current becomes
In addition, the composition ratio of similar gases was set to 40% and 60%, respectively.
%, 0.4%, the O 2 + ion current is 100% the magnitude of the ion current in the first O 2 gas.
I can recover.

一方、原料ガスの供給圧については、第2図の
曲線gに示すように、第2ガスであるHeガスの
組成比を増すことにより、ガス供給圧を大きく、
すなわち、ガス供給量を多量にでき、供給量の制
御を容易にすることができる。例えば、第2図の
曲線gにおいて、原料ガスが第1ガスのO2のみ
であるときの原料ガス供給圧は4μであるが、
O2/He/Ar三種混合ガスで、組成比が40%,60
%,0.4%の場合、原料ガス供給圧は6μ、同様の
混合ガスで、組成比が10%,90%,0.1%の場合、
原料ガス供給圧は35μと大きくなる。これは第2
ガスであるHeガスの組成比を増すことによる効
果である。また、形成イオンの安定性について
は、全供給量が多量になつても第1ガス自身は微
量であるので維持できる。
On the other hand, as for the supply pressure of the raw material gas, as shown by curve g in Fig. 2, by increasing the composition ratio of He gas, which is the second gas, the gas supply pressure can be increased.
That is, a large amount of gas can be supplied, and the supply amount can be easily controlled. For example, in curve g in Fig. 2, when the raw material gas is only O 2 as the first gas, the raw material gas supply pressure is 4 μ;
A mixed gas of O 2 /He/Ar with a composition ratio of 40% and 60%.
%, 0.4%, the raw material gas supply pressure is 6 μ; when the composition ratio is 10%, 90%, 0.1% with the same mixed gas,
The raw material gas supply pressure increases to 35μ. This is the second
This is an effect achieved by increasing the composition ratio of He gas. Furthermore, the stability of the formed ions can be maintained even if the total amount of supply becomes large because the first gas itself is in a small amount.

以上においては、O2/He/Ar三種混合ガスの
場合について述べたが、第1、第2、第3ガスの
他の組合せについても、混合比を適当に選べば同
様な結果が得られる。
Although the case of the O 2 /He/Ar three-component mixed gas has been described above, similar results can be obtained with other combinations of the first, second, and third gases if the mixing ratio is appropriately selected.

本発明は以上説明したように、気体放電により
イオンを形成する際に、原料ガスとして上記のよ
うな第1、第2および第3のガスからなる混合ガ
スを用いることにより、従来より用いられている
原料ガス(第1ガス)で得られるイオン電流を低
下させることなく(第3ガスの効果)、また、第
2ガスの効果により、イオン形成制御、とくにガ
ス供給量の制御を非常に容易にすることができ、
かつ、形成後のイオンを安定に維持できるため、
例えば、該イオン形成を利用したイオン注入工程
の連続処理あるいは省力化が実現できる。さら
に、従来よりイオン形成機構で問題となつている
原料ガスによるイオン源の汚染、損傷および原料
ガスの毒性等についても、第2ガスの効果により
大幅に低減でき、イオン源の長寿命化、原料ガス
取扱い上の危険性の軽減化がはかれるなどの特徴
がある。
As explained above, the present invention uses a mixed gas consisting of the above-mentioned first, second and third gases as a raw material gas when forming ions by gas discharge. Without reducing the ion current obtained with the raw material gas (first gas) (effect of the third gas), the effect of the second gas makes it very easy to control ion formation, especially the gas supply amount. can,
Moreover, since the ions can be maintained stably after formation,
For example, continuous processing or labor saving of the ion implantation process using the ion formation can be realized. Furthermore, contamination and damage to the ion source caused by the raw material gas, toxicity of the raw material gas, etc., which have traditionally been problems in the ion formation mechanism, can be significantly reduced by the effect of the second gas, extending the life of the ion source, and It has the characteristics of reducing the dangers associated with gas handling.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はイオンの形成およびイオン電流を測定
する測定装置の概略を説明するためのブロツク
図、第2図は本発明の実施例の効果を示すための
実験データを示す図で、第1図の装置で、O2
He/Ar三種混合ガスの組成比を変えたときのO+
およびO2 +イオン電流および混合原料ガス供給圧
の関係を示す図である。 図において、1……原料ガスボンベ、2……ガ
ス供給量制御装置、3……イオン源、4……イオ
ン引き出し電圧印加装置、5……イオン種分析用
電磁石、6……イオン電流測定装置。
FIG. 1 is a block diagram for explaining the outline of a measuring device for measuring ion formation and ion current, and FIG. 2 is a diagram showing experimental data for demonstrating the effects of the embodiment of the present invention. O 2 /
O + when changing the composition ratio of He/Ar ternary mixed gas
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between O 2 + ion current and mixed raw material gas supply pressure. In the figure, 1... raw material gas cylinder, 2... gas supply amount control device, 3... ion source, 4... ion extraction voltage application device, 5... electromagnet for ion species analysis, 6... ion current measuring device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 気体放電により酸素イオンを形成する際に、
原料ガスとして、酸素ガスにイオン化し難い化学
的に安定なヘリウムガスおよびイオン化し易い化
学的に安定なアルゴンガスを混合したガスを用い
ることを特徴とするイオン形成法。
1 When forming oxygen ions by gas discharge,
An ion formation method characterized by using, as a raw material gas, a mixture of oxygen gas, chemically stable helium gas that is difficult to ionize, and chemically stable argon gas that is easy to ionize.
JP9865980A 1980-07-21 1980-07-21 Method of forming ions Granted JPS5725654A (en)

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JP2654004B2 (en) * 1985-10-31 1997-09-17 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Ion implantation apparatus and method
US7586109B2 (en) * 2007-01-25 2009-09-08 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Technique for improving the performance and extending the lifetime of an ion source with gas dilution

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4847890A (en) * 1971-10-18 1973-07-06
JPS534780A (en) * 1976-07-02 1978-01-17 Tsuneo Nishida Reactionary ionic plating process

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