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JPS5851378B2 - Micro Haspattering Ion Gen - Google Patents
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JPS5851378B2 - Micro Haspattering Ion Gen - Google Patents

Micro Haspattering Ion Gen

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Publication number
JPS5851378B2
JPS5851378B2 JP50129219A JP12921975A JPS5851378B2 JP S5851378 B2 JPS5851378 B2 JP S5851378B2 JP 50129219 A JP50129219 A JP 50129219A JP 12921975 A JP12921975 A JP 12921975A JP S5851378 B2 JPS5851378 B2 JP S5851378B2
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JP
Japan
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plasma
microwave
source chamber
ion
plasma source
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JP50129219A
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訓之 作道
一郎 鹿又
英己 小池
克己 登木口
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マイクロ波でプラズマを発生させ、このプラ
ズマからイオンビームを引出すマイクロ波イオン源にお
・いて、スパッタリングを行うことにより目的とする種
類のイオンビームを得ることを実現するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a microwave ion source that generates plasma using microwaves and extracts an ion beam from the plasma, and performs sputtering to obtain an ion beam of a desired type. This is to realize the following.

第1図は、従来技術によるマイクロ波イオン源を説明す
る図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a microwave ion source according to the prior art.

図でマイクロ波発振器1から出たマイクロ波は、立体回
路2を通り、プラズマ源室3に供給される。
In the figure, microwaves emitted from a microwave oscillator 1 pass through a three-dimensional circuit 2 and are supplied to a plasma source chamber 3.

プラズマ源室には、コイル6による直流磁場が印加され
てかり、マイクロ波−プラズマ結合素子4を通して供給
されたマイクロ波との間で電子サイクロトロン共鳴が釦
き、プラズマが発生する。
A DC magnetic field is applied to the plasma source chamber by the coil 6, and electron cyclotron resonance occurs between the magnetic field and the microwave supplied through the microwave-plasma coupling element 4, and plasma is generated.

イオン源室3には、カスリークバルブと配管7によって
試料ガスが導入される。
A sample gas is introduced into the ion source chamber 3 through a gas leak valve and piping 7.

生成したプラズマからは、引出し電極系8を通してイオ
ンビーム10が引出される。
An ion beam 10 is extracted from the generated plasma through an extraction electrode system 8.

なお5は、絶縁物でできた真空シール板である。Note that 5 is a vacuum seal plate made of an insulator.

従来、第1図に示した構造で、目的とする金属イオンを
得るにあたっては、試料ガスとして金属を含む化合物ガ
スを使ったり、あるいは固体金属試料の加熱、機構をプ
ラズマ源室に内蔵、又は付属させたりしている。
Conventionally, in order to obtain the desired metal ions with the structure shown in Figure 1, a compound gas containing metal was used as the sample gas, or a mechanism for heating the solid metal sample was built into the plasma source chamber or attached to it. I let them do it.

この場合、生成したプラズマ中金属イオンがマイクロ波
−プラズマ結合素子4トよびプラズマ源室内壁に衝突し
、これらの構成材料(通常は金属)をスパッタリングさ
せる結果、引出されるイオンに多量の不純物イオンが混
入した。
In this case, the generated metal ions in the plasma collide with the microwave-plasma coupling element 4 and the plasma source chamber wall, sputtering their constituent materials (usually metal), and as a result, a large amount of impurity ions are added to the extracted ions. was mixed in.

本発明の第一の目的は、マイクロ波−プラズマ結合素子
4訃よびプラズマ源室3の構成材料を目的とする金属に
することによってスパッタリングによる金属元素をプラ
ズマ化させて高純度の金属イオンビームを引出すことに
ある。
The first object of the present invention is to use the desired metal as the constituent material of the microwave-plasma coupling element 4 and the plasma source chamber 3, thereby converting the metal element by sputtering into plasma and producing a high-purity metal ion beam. It's about pulling out.

第2図は、本発明の詳細な説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the present invention in detail.

図は、マイクロ波−プラズマ結合素子4とプラズマ源室
3との間を例えば絶縁物5によって直流的に電気絶縁し
、この間に直流電源11からの電圧を印加したものであ
る。
In the figure, the microwave-plasma coupling element 4 and the plasma source chamber 3 are electrically insulated by, for example, an insulator 5, and a voltage from a DC power source 11 is applied between them.

第2図の印加電圧の極性に対しては、プラズマ源室内壁
に負の電圧が印加されるから、プラズマ中の電子は壁に
到達できない。
With respect to the polarity of the applied voltage shown in FIG. 2, since a negative voltage is applied to the wall of the plasma source chamber, electrons in the plasma cannot reach the wall.

一方イオンは印加電圧の分だけ加速されて壁に衝突する
On the other hand, the ions are accelerated by the applied voltage and collide with the wall.

印加電圧を数10V以上にすることによりスパッタリン
グが開始する。
Sputtering starts by increasing the applied voltage to several tens of volts or more.

電圧印加の極性を第2図に示したものと逆にすれば、マ
イクロ波−プラズマ結合素子4のスパッタリングが起キ
ることは明らかである。
It is clear that if the polarity of voltage application is reversed to that shown in FIG. 2, sputtering of the microwave-plasma coupling element 4 will occur.

さて、高純度金属イオンビームを得る方法を以下説明す
る。
Now, a method for obtaining a high purity metal ion beam will be explained below.

1ず最初は、気体ガスでプラズマをつくりこのプラズマ
中のイオンで、プラズマ源室やマイクロ波−プラズマ結
合素子のスパッタリングラ行つ。
1. First, a plasma is created using a gaseous gas, and the ions in this plasma are used to perform sputtering in the plasma source chamber and the microwave-plasma coupling element.

印加電圧や気体ガスの種類を適当に選べば、スパッタリ
ング効率は1以上になる。
If the applied voltage and the type of gas are appropriately selected, the sputtering efficiency will be 1 or more.

ここでスパッタリング効率とは1個のイオン衝突に対し
、スパッタリングされる原子やイオンの割合である。
Here, the sputtering efficiency is the ratio of atoms or ions that are sputtered per one ion collision.

したがってスパッタリング効率が1以上になった後はス
パッタリングされた金属だけでプラズマ発生が維持でき
る様になり、気体ガスは不用となる。
Therefore, after the sputtering efficiency reaches 1 or more, plasma generation can be maintained only with the sputtered metal, and no gas is needed.

この結果、高純度の金属プラズマが発生し、そのイオン
ビームが得られることになる。
As a result, highly pure metal plasma is generated and an ion beam thereof is obtained.

またスパッタリング効率が1以下であっても、目的とす
る金属物質で構成したプラズマ源室を使って従来法を行
い、かつこれに本発明を加えれば引出される金属イオン
ビーム量はより増大することは明らかである。
Furthermore, even if the sputtering efficiency is less than 1, if the conventional method is performed using a plasma source chamber made of the target metal material and the present invention is added to this, the amount of metal ion beam extracted can be further increased. is clear.

次に本発明の第二の目的は、イオン打込みの場合に使わ
れるBCA!3、PCl3、B2H6、BF3などの化
合物ガスのマイクロ波放電によってB++ P 等の大電流イオンを得るにあたり、プラズマ源室内
壁に付着するB、P元素をスパッタリングさせてより大
電流のB+、P+イオンビームを得ることにある。
Next, the second object of the present invention is to use BCA for use in ion implantation! 3. To obtain large current ions such as B++ P by microwave discharge of compound gases such as PCl3, B2H6, and BF3, B+ and P+ ions with larger current are generated by sputtering the B and P elements attached to the inner wall of the plasma source chamber. It's about getting the beam.

以下化合物ガス放電に本発明を加えた時の特徴と効果、
その実施例について詳しく述べる。
Below are the characteristics and effects when the present invention is added to compound gas discharge.
The example will be described in detail.

従来、第1図に示した構造で、目的とするイオンビーム
としてB(朋素)イオンを得るにあたっては、通常BC
l3やBF3、B2H6などのガスが用いられる。
Conventionally, in order to obtain B (homo) ions as the target ion beam with the structure shown in Figure 1, normally BC
Gases such as l3, BF3, and B2H6 are used.

BCJ!3ガスを例にとると、プラズマ源室でこれらの
化合物は種々分解し、B+、Cl+、+ + BC72,BCA 等のイオンと電子が発生してプラ
ズマを形成する。
BCJ! Taking the three gases as an example, these compounds are variously decomposed in the plasma source chamber, and ions and electrons such as B+, Cl+, + + BC72, and BCA are generated to form plasma.

一方、マイクロ波放電の動作圧力は10 Torr
の桁であり、生成したB+は他のイオンやBCl3分子
と衝突することなく、プラズマ源内壁やマイク□波−プ
ラズマ結合素子+ に衝突する。
On the other hand, the operating pressure of microwave discharge is 10 Torr.
The generated B+ collides with the inner wall of the plasma source and the microwave-plasma coupling element+ without colliding with other ions or BCl3 molecules.

壁に衝突したB は、表面との付着確率が高いため、表
面に付着する。
B that collides with the wall has a high probability of adhering to the surface, so it adheres to the surface.

これに対し気+ 棒状のC1は、付着確率がB+に比べて低いため、壁に
衝突しても大部分は再び気体としてプラズマ源室の空間
にもどされる。
On the other hand, since the stick-like C1 has a lower adhesion probability than B+, even if it collides with the wall, most of it is returned to the space of the plasma source chamber as a gas.

このため、結果的にプラズマ源室内のClイオンの占め
る割合が増すから、引出されるイオン電流10のうち、
B+の割合は30多前後と少ない。
As a result, the proportion of Cl ions in the plasma source chamber increases, so that out of the ion current 10 drawn out,
The percentage of B+ is small at around 30.

これに対し、本発明を用いれば、プラズマ源室内壁に付
着したB固体を、スパッタリングによって再びプラズマ
源室の空間にもどし、これをイオン化させることにより
、引出されるB+イオン電流の割合を増大させることが
可能となる。
In contrast, if the present invention is used, the B solid attached to the inner wall of the plasma source chamber is returned to the space of the plasma source chamber by sputtering and ionized, thereby increasing the proportion of B+ ion current drawn out. becomes possible.

以下実施例を説明する。Examples will be described below.

第3図は本発明をほどこした実施例を説明する図である
FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention.

図では、立体回路として同軸管を用いている。In the figure, a coaxial tube is used as the three-dimensional circuit.

同軸管の途中には、これと直交する長さλ/4の補助同
軸管12が設けられている。
An auxiliary coaxial tube 12 having a length of λ/4 and perpendicular to the coaxial tube is provided in the middle of the coaxial tube.

ここでλはマイクロ波の波長である。Here, λ is the wavelength of the microwave.

12の終端面には、第3図に示すチョーク構造を設ける
ことによって、同軸管外円筒と中心導体は、直流的に絶
縁される。
By providing a choke structure shown in FIG. 3 on the end surface of the tube 12, the coaxial outer cylinder and the center conductor are electrically insulated from each other.

12の終端面において、AからXを通つλ てCに致る溝の中心線長さを、−に選ぶことにより端面
の7A点は、マイクロ波的にみかけ上短絡となる。
On the end face of No. 12, by selecting the centerline length of the groove from A to X to C through λ to be -, point 7A on the end face becomes an apparent short circuit in terms of microwaves.

また同軸管の中心導体についても、図に示すような構造
で直流的な絶縁が行なわれる。
The center conductor of the coaxial tube is also insulated in a direct current manner using the structure shown in the figure.

ことλ でDEの溝の中心線距離は−であり、この様な長さをと
ればマイクロ波的には短絡となって、マイクロ波は損失
することなくプラズマ源室3に伝送される。
In other words, λ, the center line distance of the DE groove is -, and if such a length is taken, it becomes a short circuit in terms of microwaves, and the microwaves are transmitted to the plasma source chamber 3 without loss.

したがって、これらチョーク構造を設けることにより、
マイクロ波−プラズマ結合素子4とイオン源室3の間に
直流電圧が印加可能になる。
Therefore, by providing these choke structures,
A DC voltage can be applied between the microwave-plasma coupling element 4 and the ion source chamber 3.

第4図は、本発明の別の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

λ 図では−の長さをもつ補助同軸管の途中に、チョ−クフ
ランジを設けることにより、同軸管の外円筒と内円筒を
直流的に絶縁するものである。
By providing a choke flange in the middle of the auxiliary coaxial tube, which has a length of - in the figure, the outer and inner cylinders of the coaxial tube are insulated in terms of direct current.

ことλ で図中のA′X′のみその中心線距離を−に選ぶととに
より、K点はみかけ上、マイクロ波的に短絡となる。
In other words, if the center line distance of only A'X' in the figure is chosen to be - at λ, point K appears to be short-circuited in terms of microwaves.

第4図でも、マイクロ波−プラズマ結合素子4とイオン
源室30間に電流電圧の印加が可能となる。
Also in FIG. 4, it is possible to apply current and voltage between the microwave-plasma coupling element 4 and the ion source chamber 30.

第5図は5本発明の別の実施例を示すものである。FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.

図ではプラズマ源室3に、新たに短針14を入れ、この
短針とプラズマ源室3の間に直流電圧を印加するもので
ある。
In the figure, a short hand 14 is newly inserted into the plasma source chamber 3, and a DC voltage is applied between this short hand and the plasma source chamber 3.

この場合、マイクロ波−プラズマ結合素子4とプラズマ
源室3との間は、マグネトロン1の内部で一般に、短絡
されているので、スパッタリングは4と3について同時
に起きる。
In this case, the microwave-plasma coupling element 4 and the plasma source chamber 3 are generally short-circuited inside the magnetron 1, so that sputtering occurs simultaneously for 4 and 3.

以上の発明は、BCJ! 3ガスを例にあげたが、その
他、目的とする試料イオンビームを、固体試料の蒸発気
体や、他の化合物ガス(PCl3.5iC14、AsC
#3など)のマイクロ波放電で行っても同様な効果が得
られることは明らかである。
The above inventions are from BCJ! In addition, the target sample ion beam may be evaporated gas from a solid sample or other compound gases (PCl3.5iC14, AsC).
It is clear that similar effects can be obtained by using microwave discharge (such as #3).

また、ここでは、イオン源を対象にして述べたが、本発
明は、引き出し電極を取除いてプラズマ源とする場合に
も、適用でき、その場合は、目的とする試料イオンがプ
ラズマ中に占める割合が増大できることになる。
Furthermore, although the present invention has been described here with reference to an ion source, it can also be applied to a plasma source with the extraction electrode removed. In that case, the target sample ions occupy This means that the ratio can be increased.

以上の発明により、プラズマ源室およびマイクロ波−プ
ラズマ結合素子の表面に付着した試料をプラズマ中のイ
オンでスパッタリングさせ、スパッタリングされた試料
を再びプラズマ化することにより引出される試料イオン
ビーム量が増加し、実用に供してはその効果は著しい。
With the above invention, the sample attached to the surface of the plasma source chamber and the microwave-plasma coupling element is sputtered with ions in the plasma, and the sputtered sample is turned into plasma again, thereby increasing the amount of sample ion beam extracted. However, in practical use, the effect is remarkable.

また、プラズマ源室督よびマイクロ波−プラズマ結合素
子を試料金属でつくり、これに本発明を加えることによ
り大電流、高純度イオンビームが得られることになる。
Further, by making the plasma source chamber and the microwave-plasma coupling element from a sample metal and adding the present invention thereto, a large current, high purity ion beam can be obtained.

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

第1図は従来技術によるマイクロ波イオン源を説明する
図、第2図は本発明の詳細な説明する図、第3図は本発
明に基づ〈実施例を説明する図、第4図は本発明の別の
実施例を説明する図、第5図は本発明の別の実施例を説
明する図である。
FIG. 1 is a diagram explaining a microwave ion source according to the prior art, FIG. 2 is a diagram explaining the present invention in detail, FIG. 3 is a diagram explaining an embodiment based on the present invention, and FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 マイクロ波を発生するマイクロ波発振器と、上記マ
イクロ波を伝送するため上記マイクロ波発振器に一端が
接続された立体回路と、導入された気体をプラズマ化す
るために上記立体回路の他端に設けられ、かつ、上記マ
イクロ波による電界を形成するマイクロ波−プラズマ結
合素子を有したプラズマ源室と、上記プラズマ源室から
イオンビームを引出す引出し電極系と、上記マイクロ波
−プラズマ結合素子と上記プラズマ源室との間を直流的
に電気絶縁する絶縁手段と、絶縁された上記マイクロ波
−プラズマ結合素子と上記プラズマ源室との間に接続さ
れた直流電圧源とを備えてなることを特徴とするマイク
ロ波スパッタリングイオン源。
1 A microwave oscillator that generates microwaves, a three-dimensional circuit whose one end is connected to the microwave oscillator for transmitting the microwave, and a three-dimensional circuit installed at the other end of the three-dimensional circuit to convert the introduced gas into plasma. a plasma source chamber having a microwave-plasma coupling element configured to form an electric field by the microwave, an extraction electrode system for extracting an ion beam from the plasma source chamber, the microwave-plasma coupling element and the plasma The plasma source chamber is characterized by comprising an insulating means for DC electrically insulating between the plasma source chamber and a DC voltage source connected between the insulated microwave-plasma coupling element and the plasma source chamber. Microwave sputtering ion source.
JP50129219A 1975-10-29 1975-10-29 Micro Haspattering Ion Gen Expired JPS5851378B2 (en)

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JPS5254898A JPS5254898A (en) 1977-05-04
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0821475B2 (en) * 1992-12-18 1996-03-04 科学技術庁無機材質研究所長 High frequency plasma equipment
JP4289837B2 (en) 2002-07-15 2009-07-01 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ion implantation method and method for manufacturing SOI wafer
JP4328067B2 (en) 2002-07-31 2009-09-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ion implantation method, SOI wafer manufacturing method, and ion implantation apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10825674B2 (en) 2018-03-06 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for mass spectrometry, and method for analyzing semiconductor wafer

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