[发明专利]离子生成方法以及离子源

说明书

本申请主张基于2012年8月28日申请的日本专利申请第2012-187168号的优先权。其申请的所有内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种离子生成方法以及离子源。

背景技术

在半导体制造工序中，以改变导电性为目的、改变半导体晶片的结晶结构为目的等，对半导体晶片注入离子的工序正在被规范地实施。在该工序中使用的装置通常被称作离子注入装置。

作为这种离子注入装置中的离子源，已知有直流放电型离子源。直流放电型离子源通过直流电流加热灯丝而产生热电子，阴极通过该热电子而被加热。并且，从被加热的阴极产生的热电子在电弧室内被加速，且与被导入的源气体分子碰撞，由此源气体分子中含有的原子被离子化（参考专利文献1）。

专利文献1：日本专利第3516262号公报

然而，作为被导入电弧室内的源气体分子，多使用氟化物或氯化物等卤化物。卤化物的源气体分子在离子化过程中产生卤自由基，该卤自由基作用于构成离子源的部件，例如对电弧室内壁的金属材料并进行化学结合。并且，进行化学结合的金属材料与源气体分子一同被离子化，并作为离子束从离子源被引出。

其结果，电弧室内壁的金属材料作为离子而被注入到半导体晶片中，存在晶片被金属等杂质离子污染的忧虑。尤其，在直流放电型离子源的情况下，电弧室内成为高温，因此有时在电弧室内壁中使用钼（Mo）、钨（W）、钽（Ta）等高熔点金属，然而，为了提高半导体元件的性能，希望尽可能降低缘于这些高熔点金属的污染。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成，其目的在于提供一种抑制自由基对构成离子源的部分，尤其是对电弧室的作用的技术。

为了解决上述课题，本发明的一种方式的离子生成方法为使用具备由高熔点材料构成的电弧室的直流放电型离子源的离子生成方法，其包括：离子产生工序，该工序使源气体分子与热电子在电弧室内碰撞而引起等离子体放电，从而产生离子；反应工序，该工序使得在离子产生工序中产生的自由基与配置成覆盖电弧室内壁的至少一部分的衬套进行反应。衬套由比电弧室更容易与源气体分解时所产生的自由基反应的材料构成。

本发明的另一方式为离子源。该离子源具备：由高熔点材料构成的电弧室；向电弧室内放出热电子的热电子放出部；向电弧室内导入源气体的气体导入口；覆盖电弧室内壁的至少一部分的衬套；以及引出在电弧室内产生的离子的开口部。衬套由比电弧室更容易与源气体分解时产生的自由基反应的材料构成。

另外，即使将以上构成要件的任意组合、本发明的构成要件或表现，在方法、装置、系统等之间彼此置换，作为本发明的方式也有效。

发明效果

根据本发明，能够保护构成离子源的电弧室不受自由基的影响。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。

图2是表示图1所示的离子源的A-A剖面的示意图。

图3是表示第2实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。

图4是表示第3实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。

图5是表示第4实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。

图6是表示第5实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。

图7是表示图6所示的离子源的C-C剖面的示意图。

图中：10-离子源，12-电弧室，12a-衬套包覆区域，12b-露出区域，14-热电子放出部，16-衬套，18-反射极，20-抑制电极，22-接地电极，24-气体导入口，26-前狭缝，28-灯丝，30-阴极，32-反射板，34-灯丝电源，36-阴极电源，38-电弧电源，40-热电子，42-等离子体，82-回流电子，84-回流照射部。

具体实施方式

以下，参考附图，对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，对于附图说明中的相同的要件附加相同的符号，适当地省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，丝毫不限定本发明的范围。

（第1实施方式）

图1是表示第1实施方式所涉及的离子源的电弧室内部的示意图。图2是表示图1所示的离子源的A-A剖面的示意图。

第1实施方式所涉及的离子源10为直流放电型离子源，其具备电弧室12、热电子放出部14、衬套16、反射极18、抑制电极20、接地电极22以及各种电源。

电弧室12中形成有导入源气体的气体导入口24、和作为引出离子束的开口部的前狭缝26。