[发明专利]离子生成装置及离子生成方法

说明书

技术领域

本申请主张基于2013年11月13日申请的日本专利申请第2013-235312号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子生成装置及离子生成方法。

背景技术

在半导体制造工序中，以改变导电性的目的、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。该工序中所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来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，并与所导入的源气体分子进行碰撞，从而包含在源气体分子中的原子被离子化(参考专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3516262号公报

发明内容

本发明要解决的课题

作为被导入电弧室内的源气体分子，大多使用氟化物和氯化物等卤化物。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，例如作用于电弧室内壁的金属材料，并进行化学键合。并且，进行化学键合的金属材料与源气体分子一同被离子化，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，希望尽可能减少缘于这些高熔点金属的污染。

于是，作为电弧室的壁材，研究出使用碳而不使用所述高熔点金属的结构。然而，缘于离子化过程中所生成的卤化物的高反应性的自由基容易损耗碳。并且，若因损耗而飞散的碳堆积在腔室内的高温部成为导电性膜，则也会导致绝缘不良。因此，离子源的寿命显著缩短，且生产率降低。

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种在离子注入过程中减少重金属离子的污染、且生成高生产率的离子的技术。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一种方式的离子生成装置具备：电弧室，至少一部分由含有碳的材料构成；热电子放出部，向电弧室内放出热电子；及气体导入部，将源气体及Cokes气体(コガス)导入电弧室内。导入电弧室的源气体中含有卤化物气体，导入电弧室的Cokes气体中含有具有碳原子及氢原子的化合物。

本发明的另一方式为离子生成方法。该方法具备：导入工序，将源气体及Cokes气体导入至少一部分由含有碳的材料构成的电弧室内；放出工序，向电弧室内部放出热电子；生成工序，通过源气体和热电子的碰撞而生成等离子体；及引出工序，从等离子体向外部引出离子。导入电弧室的源气体中含有卤化物气体，导入电弧室的Cokes气体中含有具有碳原子及氢原子的化合物。

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，作为本发明的方式仍有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在注入离子时减少重金属离子的污染、且生成高生产率的离子的技术。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的离子源的电弧室内部及气箱的示意图。

图2是表示图1所示的离子源的A-A剖面的示意图。

图3是用于说明碳源内所产生的损耗、堆积反应的示意图。

图4是表示将甲烷单体导入电弧室中进行离子化的情况的射束光谱的图。

图5是表示在由石墨(碳)构成电弧室的离子生成装置中导入BF₃气体并进行离子化时的射束光谱的图。

图6是表示在由石墨(碳)构成电弧室的离子生成装置中导入BF₃气体及甲烷气体并进行离子化时的射束光谱的图。

符号说明

10-离子生成装置，12-电弧室，14-热电子放出部，16-气箱，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，44-源气体气瓶，46-Cokes气体气瓶，48-稀有气体气瓶。

具体实施方式