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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- Japan
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- gas
- ion
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- mixed
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (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。
の組成に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9865980A JPS5725654A (en) | 1980-07-21 | 1980-07-21 | Method of forming ions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9865980A JPS5725654A (en) | 1980-07-21 | 1980-07-21 | Method of forming ions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5725654A JPS5725654A (en) | 1982-02-10 |
| JPS638577B2 true JPS638577B2 (ja) | 1988-02-23 |
Family
ID=14225636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9865980A Granted JPS5725654A (en) | 1980-07-21 | 1980-07-21 | Method of forming ions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5725654A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766759B2 (ja) * | 1985-09-27 | 1995-07-19 | 株式会社日立製作所 | 水素イオン源 |
| JP2654004B2 (ja) * | 1985-10-31 | 1997-09-17 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | イオン注入装置及び方法 |
| 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4847890A (ja) * | 1971-10-18 | 1973-07-06 | ||
| JPS534780A (en) * | 1976-07-02 | 1978-01-17 | Tsuneo Nishida | Reactionary ionic plating process |
-
1980
- 1980-07-21 JP JP9865980A patent/JPS5725654A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5725654A (en) | 1982-02-10 |
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