離子生成方法以及離子源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種離子生成方法以及離子源。所述離子生成方法為抑制自由基對(duì)構(gòu)成離子源的電弧室的作用的技術(shù)。離子生成方法為利用具備由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室的直流放電型離子源的離子生成方法，其包括：離子產(chǎn)生工序，該工序使源氣體的分子與熱電子在電弧室內(nèi)碰撞而引起等離子體放電，從而產(chǎn)生離子；以及反應(yīng)工序，該工序使得在離子產(chǎn)生工序中產(chǎn)生的自由基與配置成覆蓋電弧室內(nèi)壁的至少一部分的襯套進(jìn)行反應(yīng)。襯套由比所述電弧室更容易與源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
【專利說明】離子生成方法以及離子源
[0001]本申請(qǐng)主張基于2012年8月28日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2012-187168號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請(qǐng)的所有內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種離子生成方法以及離子源。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體制造工序中，以改變導(dǎo)電性為目的、改變半導(dǎo)體晶片的結(jié)晶結(jié)構(gòu)為目的等，對(duì)半導(dǎo)體晶片注入離子的工序正在被規(guī)范地實(shí)施。在該工序中使用的裝置通常被稱作離子注入裝置。
[0004]作為這種離子注入裝置中的離子源，已知有直流放電型離子源。直流放電型離子源通過直流電流加熱燈絲而產(chǎn)生熱電子，陰極通過該熱電子而被加熱。并且，從被加熱的陰極產(chǎn)生的熱電子在電弧室內(nèi)被加速，且與被導(dǎo)入的源氣體分子碰撞，由此源氣體分子中含有的原子被尚子化(參考專利文獻(xiàn)I)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3516262號(hào)公報(bào)
[0006]然而，作為被導(dǎo)入電弧室內(nèi)的源氣體分子，多使用氟化物或氯化物等鹵化物。鹵化物的源氣體分子在離子化過程中產(chǎn)生鹵自由基，該鹵自由基作用于構(gòu)成離子源的部件，例如對(duì)電弧室內(nèi)壁的金屬材料并進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。并且，進(jìn)行化學(xué)結(jié)合的金屬材料與源氣體分子一同被離子化，并作為離子束從離子源被引出。
[0007]其結(jié)果，電弧室內(nèi)壁的金屬材料作為離子而被注入到半導(dǎo)體晶片中，存在晶片被金屬等雜質(zhì)離子污染的憂慮。尤其，在直流放電型離子源的情況下，電弧室內(nèi)成為高溫，因此有時(shí)在電弧室內(nèi)壁中使用鑰(Mo)、鎢(W)、鉭(Ta)等高熔點(diǎn)金屬，然而，為了提高半導(dǎo)體元件的性能，希望盡可能降低緣于這些高熔點(diǎn)金屬的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成，其目的在于提供一種抑制自由基對(duì)構(gòu)成離子源的部分，尤其是對(duì)電弧室的作用的技術(shù)。
[0009]為了解決上述課題，本發(fā)明的一種方式的離子生成方法為使用具備由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室的直流放電型離子源的離子生成方法，其包括:離子產(chǎn)生工序，該工序使源氣體分子與熱電子在電弧室內(nèi)碰撞而引起等尚子體放電，從而產(chǎn)生尚子；反應(yīng)工序，該工序使得在離子產(chǎn)生工序中產(chǎn)生的自由基與配置成覆蓋電弧室內(nèi)壁的至少一部分的襯套進(jìn)行反應(yīng)。襯套由比電弧室更容易與源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
[0010]本發(fā)明的另一方式為離子源。該離子源具備:由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室；向電弧室內(nèi)放出熱電子的熱電子放出部；向電弧室內(nèi)導(dǎo)入源氣體的氣體導(dǎo)入口 ；覆蓋電弧室內(nèi)壁的至少一部分的襯套；以及引出在電弧室內(nèi)產(chǎn)生的離子的開口部。襯套由比電弧室更容易與源氣體分解時(shí)產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。[0011]另外，即使將以上構(gòu)成要件的任意組合、本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)，在方法、裝置、系統(tǒng)等之間彼此置換，作為本發(fā)明的方式也有效。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠保護(hù)構(gòu)成離子源的電弧室不受自由基的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。
[0015]圖2是表示圖1所示的離子源的A-A剖面的示意圖。
[0016]圖3是表示第2實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。
[0017]圖4是表示第3實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。
[0018]圖5是表示第4實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。
[0019]圖6是表示第5實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。
[0020]圖7是表示圖6所示的離子源的C-C剖面的示意圖。
[0021]圖中:10_離子源，12-電弧室，12a-襯套包覆區(qū)域，12b-露出區(qū)域，14-熱電子放出部，16-襯套，18-反射極，20-抑制電極，22-接地電極，24-氣體導(dǎo)入口，26-前狹縫，28-燈絲，30-陰極，32-反射板，34-燈絲電源，36-陰極電源，38-電弧電源，40-熱電子，42-等離子體，82-回流電子，84-回流照射部。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，參考附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，對(duì)于【專利附圖】

【附圖說明】中的相同的要件附加相同的符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說明。并且，以下敘述的結(jié)構(gòu)為示例，絲毫不限定本發(fā)明的范圍。
[0023](第I實(shí)施方式)
[0024]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。圖2是表示圖1所示的離子源的A-A剖面的示意圖。
[0025]第I實(shí)施方式所涉及的離子源10為直流放電型離子源，其具備電弧室12、熱電子放出部14、襯套16、反射極18、抑制電極20、接地電極22以及各種電源。
[0026]電弧室12中形成有導(dǎo)入源氣體的氣體導(dǎo)入口 24、和作為引出離子束的開口部的前狹縫26。
[0027]熱電子放出部14向電弧室內(nèi)放出熱電子，且具有燈絲28和陰極30。反射極18設(shè)置在與熱電子放出部14對(duì)置的位置上，且具有反射板32。陰極30和反射板32對(duì)置且大致平行地設(shè)置。襯套16設(shè)置成覆蓋電弧室12的內(nèi)壁。
[0028]燈絲28被燈絲電源34加熱且在前端產(chǎn)生熱電子。由燈絲28產(chǎn)生的(I次)熱電子被陰極電源36加速并與陰極30碰撞，通過該碰撞時(shí)產(chǎn)生的熱量加熱陰極30。被加熱的陰極30產(chǎn)生(2次)熱電子40，該(2次)熱電子40通過由電弧電源38在陰極30與電弧室12之間施加的電弧電壓而被加速，且作為具有使氣體分子電離所需的足夠的能量的電子束而向電弧室12內(nèi)放出。
[0029]另一方面，離子源10在連接陰極30和反射極18的軸向上被施加由源磁場(chǎng)線圈感應(yīng)產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)B。并且，由于與放出電子束的陰極30對(duì)置設(shè)置有反射極18，因此電子束沿磁場(chǎng)B在陰極30與反射極18之間往復(fù)移動(dòng)，與導(dǎo)入電弧室12中的源氣體分子碰撞電離并產(chǎn)生離子，在電弧室12內(nèi)生成等離子體42。電子束通過施加磁場(chǎng)而存在于幾乎被局限的范圍內(nèi)，因此離子主要在該范圍內(nèi)生成，通過擴(kuò)散而到達(dá)電弧室12內(nèi)壁、前狹縫26、陰極30以及反射極18，在壁面消失。
[0030]本實(shí)施方式所涉及的離子源10為放出(2次)熱電子40的直流放電型離子源，電弧室12內(nèi)部的溫度變得非常高。因此電弧室12由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成，具體而言，由鎢(W)、鑰(Mo)、鉭(Ta)等高熔點(diǎn)金屬或它們的合金、石墨(C)等構(gòu)成。從而，即使在如直流放電型離子源那樣電弧室內(nèi)部的溫度變得比較高的環(huán)境下，也能夠使電弧室不易熔化。
[0031]作為源氣體，使用Ar等稀有氣體或H2、PH3> AsH3等氫化物、BF3> GeF4等氟化物或111(:13等氯化物(齒化物)、0)2、0)等氧化物。這些源氣體被導(dǎo)入電弧室12中，通過(2次)熱電子40被離子化，若被激發(fā)的離子入射于電弧室12內(nèi)壁、前狹縫26、陰極30、反射極18而進(jìn)行碰撞，則使各部分的構(gòu)成材料(W、Ta、Mo、石墨等)通過濺射而磨耗。并且，當(dāng)源氣體為氟化物的情況下，例如為BF3的情況下，通過離子化而生成B+、BF+、BF2+、F+、F2+，若這些離子在電弧室12內(nèi)部的壁面被中性化，則生成F、F2等高反應(yīng)性氟自由基(通常在半導(dǎo)體制造工藝的Si或SiO2膜的蝕刻中使用)。
[0032]氟自由基與構(gòu)成離子源10的部件的材料化學(xué)結(jié)合，成為WFX、TaFx, MoFx, CFx等氟化物。這些氟化物在較低溫度下被氣化，因此在電弧室內(nèi)與導(dǎo)入源氣體一同被離子化，且作為W+、Ta+、Mo+等離子束而與導(dǎo)入源氣體的主離子束一同被弓I出。
[0033]另一方面，近來在離子注入時(shí)，為了提高半導(dǎo)體元件的性能，對(duì)降低由如高熔點(diǎn)金屬之類的重金屬離子(W\Ta+、Mo+等)引起的金屬污染(Metal contamination)提出了嚴(yán)格的要求。然而，如同上述，不優(yōu)選離子源氣體中所含有的氟與構(gòu)成離子源的電弧室12等高熔點(diǎn)材料進(jìn)行化學(xué)結(jié)合而氣化，并作為污染離子從電弧室12引出。
[0034]并且，作為離子束而被引出的這些重金屬離子，在射束線內(nèi)堆積的同時(shí)，其一部分到達(dá)離子注入部而引起注入晶片的重金屬污染，降低半導(dǎo)體元件的成品率。另外，氟自由基使高溫離子源的構(gòu)成物(陰極、反射極、前狹縫、電弧室等)在短時(shí)間內(nèi)被蝕耗的同時(shí)，堆積在局部高溫部件上，引起絕緣不良等不良情況。因此，需要頻繁地更換各部件，縮短離子源或具備離子源的離子注入裝置的維修周期，且降低其生產(chǎn)效率。
[0035]于是，經(jīng)過本發(fā)明人深入研究的結(jié)果而想出以下技術(shù)。即，想到了通過有效地降低在高溫離子源內(nèi)產(chǎn)生的源物質(zhì)的氟化物、氯化物等鹵化物所產(chǎn)生的高反應(yīng)性自由基，以免其與構(gòu)成離子源的由高熔點(diǎn)金屬構(gòu)成的電弧室12化學(xué)結(jié)合，來能夠抑制離子束中所含的離子源10的構(gòu)成部件所產(chǎn)生的重金屬離子這一點(diǎn)。并且，通過該技術(shù)，以電弧室12為代表的構(gòu)成離子源10的部件的損耗得到抑制，也能夠?qū)崿F(xiàn)延長(zhǎng)離子源10的壽命。
[0036]考慮這種見解，本實(shí)施方式所涉及的離子生成方法為，使用具備由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室12的直流放電型離子源10的離子生成方法。該離子生成方法包括:離子產(chǎn)生工序，該工序使源氣體分子與熱電子40在電弧室12內(nèi)碰撞而引起等離子體放電，從而產(chǎn)生離子；以及反應(yīng)工序，該工序使得在離子產(chǎn)生工序中產(chǎn)生的自由基與配置成覆蓋電弧室12的內(nèi)壁的至少一部分的襯套16進(jìn)行反應(yīng)。襯套16由比電弧室12更容易與源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
[0037]由此，在離子源10中，通過自由基與襯套16的反應(yīng)，電弧室12內(nèi)的自由基減少，自由基對(duì)于除襯套16以外的構(gòu)成離子源的部分，例如電弧室12、反射極18、前狹縫26以及陰極30的作用減少。因此，例如對(duì)于電弧室12的作用得到抑制，從而能夠減少電弧室12中所含有的高熔點(diǎn)材料作為離子而從前狹縫26被引出的現(xiàn)象。
[0038]本實(shí)施方式所涉及的源氣體為鹵化物或氧化物氣體。具體而言，源氣體為選自包括8&、66?4、&、111(:13、1111、11^、0)2以及CO的組的至少一種氣體。這些氣體即使在高溫下也能夠維持氣體狀態(tài)，因此適合作為直流放電型離子源中的源氣體。
[0039]若這些源氣體中的鹵化物，例如BF3、GeF4等氟化物被導(dǎo)入離子源10的電弧室12中，則如同上述，在電弧室12內(nèi)被等離子化以獲得所希望的摻雜離子，生成各種離子。例如，在BF3的情況下，所生成的離子為B+、BF+、BF2+、F+、F2+，這些離子的一部分從前狹縫26的開口部被弓丨出且被質(zhì)量分離，只有B+或BF2+被注入到半導(dǎo)體元件中。然而，大部分離子流入電弧室12、陰極30以及反射極18的表面而被中性化。
[0040]在這些離子中，F(xiàn)+、F2+被中性化，成為F或F2的氟自由基。尤其是高反應(yīng)性氟自由基吸附于電弧室12的內(nèi)壁，與壁面部件(W、Mo、Ta以及C等)化學(xué)結(jié)合，產(chǎn)生WFX、MoFx,TaFxXFx等。這些氟化物在幾百度以下的較低溫度下進(jìn)行氣化，因此在進(jìn)行離子源10產(chǎn)生離子的運(yùn)行時(shí)，從達(dá)到600°C以上(或者1000°C以上，或者1500°C以上)的電弧室12內(nèi)的壁面氣化而蝕耗電弧室12的內(nèi)壁。
[0041]已氣化的氟化物引起所謂鹵素循環(huán)，即進(jìn)而在高溫的陰極30的周邊或反射極18的表面進(jìn)行熱分解，F(xiàn)進(jìn)行離解，W、Mo、Ta以及C等進(jìn)行堆積。若在電弧室12內(nèi)引起緣于氟自由基的蝕耗或堆積，則如同上述，因部件形狀的改變，或因初期間隙的降低等而引起絕緣不良或射束性能下降。
[0042]于是，本實(shí)施方式中，為了有效地去除這種自由基，作為襯套16的材料，使用熔點(diǎn)比W、Mo、Ta以及C等高熔點(diǎn)材料低的硅(Si)。在半導(dǎo)體工藝中的結(jié)晶Si或多晶Si(Polysilicon)的蝕刻中，經(jīng)常使用CF4的等離子體，與高熔點(diǎn)金屬或碳(C)相比，Si相對(duì)于CF4等離子體中的氟自由基或CF2自由基的選擇性非常高。
[0043]此時(shí)的反應(yīng)可表示成Si (固體)+4F —SiF4 (氣體)。
[0044]即，由Si構(gòu)成的襯套16發(fā)揮比高熔點(diǎn)材料更容易被蝕刻的犧牲材料的功能。并且襯套16的Si作為SiF4氣體而排出，有效地進(jìn)行Si的蝕刻。相反，若將Si設(shè)置在產(chǎn)生氟自由基的部位，則也能夠有效地去除氟自由基。另外，自由基為氧自由基的情況下也相同。并且，排出氣體中也可以含有SiF3、SiO、SiO2等硅化合物氣體。
[0045]如此本實(shí)施方式所涉及的離子形成方法還包括排氣工序,該工序中將在上述反應(yīng)工序中生成的自由基和作為襯套材料的Si的化合物氣體(SiF4)從離子源10排出。從而，能夠?qū)⒆杂苫鳛榛衔餁怏w而向電弧室12的外部有效地排出。
[0046]在反應(yīng)工序中使用的襯套16，除了上述Si以外，也可以是含鍺(Ge)或碳化硅(SiC)的材料。另外，優(yōu)選Si的純度為99.999%以上。
[0047]另外，Si也可以是單晶硅。由于單晶硅通過例如自由基而被蝕刻的速度快，因此能夠使自由基更有效地變?yōu)榛衔餁怏w。并且，單晶硅也可以配置成與在電弧室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體對(duì)置的面成為(100)面。由于單晶硅的(100)面通過自由基而被蝕刻的速度快，因此能夠使自由基更有效地變?yōu)榛衔餁怏w。
[0048]并且，硅也可以是多晶硅或非晶硅。與單晶硅相比，多晶硅或非晶硅被蝕刻的速度慢，因此能夠延長(zhǎng)襯套的壽命。
[0049]并且，若以其他方式表現(xiàn)本實(shí)施方式，則離子源10具備:由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室12 ;向電弧室12的內(nèi)部放出熱電子的熱電子放出部14 ;將源氣體導(dǎo)入電弧室12內(nèi)的氣體導(dǎo)入口 24 ;覆蓋電弧室12的內(nèi)壁的至少一部分的襯套16 ;以及引出在電弧室12內(nèi)產(chǎn)生的離子的前狹縫26。襯套16由比電弧室12更容易與源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
[0050]并且，襯套16的至少一部分也可以與電弧室12接觸。由此，經(jīng)由電弧室能夠?qū)⒁r套的熱量向外部放出。
[0051]另外，也可以不設(shè)置與電弧室12不同部件的襯套16，而將S1、Ge等材料涂布于電弧室12、離子源10的其他構(gòu)成部件的內(nèi)壁側(cè)表面。此時(shí)，其材料可適當(dāng)?shù)剡x自單晶、多晶以及非晶中的任一種。
[0052](第2實(shí)施方式)
[0053]圖3是表示第2實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。第2實(shí)施方式所涉及的離子源50的襯套形狀與第I實(shí)施方式所涉及的離子源10不同。
[0054]在離子源50中，電弧室12具有在熱電子放出部14附近被襯套52覆蓋的襯套包覆區(qū)域12a、和未被襯套52覆蓋的露出區(qū)域12b。由于熱電子放出部14附近容易產(chǎn)生自由基，因此通過在熱電子放出部14附近配置襯套52，能夠有效地去除自由基。另一方面，通過設(shè)置未被襯套覆蓋的露出區(qū)域12b，能夠減少襯套52的量，并抑制襯套52的材料產(chǎn)生過多的離子束。
[0055](第3實(shí)施方式)
[0056]圖4是表示第3實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。第3實(shí)施方式所涉及的離子源60的襯套形狀與第I實(shí)施方式所涉及的離子源10不同。
[0057]在離子源60中，電弧室12具有在與熱電子放出部14對(duì)置的反射極18附近被襯套62覆蓋的襯套包覆區(qū)域12a、和未被襯套62覆蓋的露出區(qū)域12b。由于反射極18附近容易產(chǎn)生自由基，因此通過將襯套62配置于反射極18的附近，能夠有效地去除自由基。另一方面，通過設(shè)置未被襯套62覆蓋的露出區(qū)域12b，能夠減少襯套62的量并抑制襯套62的材料產(chǎn)生過多的離子束。
[0058](第4實(shí)施方式)
[0059]圖5是表示第4實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。在離子源70中，電弧室12具有在前狹縫26的周邊部未被襯套覆蓋的露出區(qū)域12b。襯套72通過自由基被蝕刻而減少。因此若設(shè)置襯套直到前狹縫26的邊緣，則開口部附近的形態(tài)經(jīng)時(shí)間而發(fā)生變化，存在從前狹縫26被引出的離子束的形狀變得不穩(wěn)定的憂慮。因此，通過不以襯套72覆蓋前狹縫26的周邊部，能夠使離子束的形狀穩(wěn)定。
[0060]如此，關(guān)于離子束的引出性能是由向前狹縫26擴(kuò)散開來的等離子體通過平行于磁場(chǎng)的狹縫而進(jìn)行的，但被引出的束電流量或束發(fā)散量很大程度上被前狹縫部的磨損或源物質(zhì)的堆積而引起的開口形狀的變化所左右，甚至導(dǎo)致離子注入部的注入束電流的下降，且使離子注入裝置的生產(chǎn)效率下降。
[0061]由此，通過設(shè)成本實(shí)施方式所涉及的襯套的形狀，基于氟自由基的前狹縫26附近的蝕耗或源物質(zhì)的堆積減少，且能夠抑制開口形狀的變化，因此對(duì)于射束形狀的影響減少，且能夠維持離子注入裝置的穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0062](第5實(shí)施方式)
[0063]圖6是表示第5實(shí)施方式所涉及的離子源的電弧室內(nèi)部的示意圖。圖7是表示圖6所示的離子源的C-C剖面的示意圖。
[0064]在離子源80中，電弧室12具有在與前狹縫26對(duì)置的電弧室內(nèi)壁未被襯套覆蓋的露出區(qū)域12b。在與前狹縫26對(duì)置的電弧室內(nèi)壁上，當(dāng)引出離子束的時(shí)候，高能量的回流電子82從前狹縫26浸入于電弧室12內(nèi)，且與對(duì)置于前狹縫26的電弧室內(nèi)壁發(fā)生碰撞。因此，圖6所示的回流照射部84成為高溫，由此存在襯套86熔化的可能性。由此，通過不以襯套86覆蓋與前狹縫26對(duì)置的電弧室內(nèi)壁，能夠防止襯套86熔解。
[0065]如同上述，尤其在高溫下運(yùn)行的離子源中，在將氟化物用作源氣體的情況下，若將例如Si襯套配置于電弧室內(nèi)，則氟自由基作為氣體的SiF4或SiF2而有效地排出，且能夠抑制高熔點(diǎn)金屬或碳等的蝕耗或堆積。從而，源極壽命得到明顯的改善。
[0066]并且，通過用Si襯套覆蓋電弧室內(nèi)壁，重金屬或碳的氟化物變少，由此被引出的射束中的重金屬離子也顯著減少，也可以減少重金屬污染。
[0067]另外，通常的離子源配置有絕緣體(絕緣子)以對(duì)引出電極施加電壓，若重金屬離子或碳離子被引出，則這些離子附著于該絕緣體表面，產(chǎn)生絕緣不良。另一方面，如上述實(shí)施方式，在Si襯套的情況下，由所產(chǎn)生的SiF4氣體被離子化的Si+也被引出，由于Si為絕緣體，因此即使堆積也不會(huì)產(chǎn)生絕緣不良。從而，引出電極或離子源周邊的絕緣特性得到改善，且能夠?qū)崿F(xiàn)射束引出的穩(wěn)定化。
[0068]以上，參考上述各實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式，適當(dāng)?shù)亟M合或置換各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明中。并且，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)能夠適當(dāng)?shù)馗慕M各實(shí)施方式的組合或處理順序，或?qū)Ω鲗?shí)施方式追加各種設(shè)計(jì)變更等變形的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的范圍。
[0069]上述襯套具有在所要求的離子源的壽命期間不會(huì)因蝕耗而貫穿的足夠的厚度(例如Imm以上)即可。并且，在襯套為單晶Si板的情況下，為了保持高溫運(yùn)行時(shí)的強(qiáng)度，沿解理(Cleavage)切出即可。并且，優(yōu)選襯套接觸等離子體的面為鏡面。并且，為了降低襯套的成本，也可以是從晶塊直接切出的Si基板。并且襯套也可以重疊多個(gè)薄Si基板而成。
[0070]并且，熱電子放出部14也可以為通過從燈絲產(chǎn)生的(I次)熱電子而直接離子化的電子碰撞型離子源，或者使得產(chǎn)生于燈絲的(I次)熱電子與陰極罩碰撞，且從陰極罩產(chǎn)生(2次)熱電子40的旁熱式電子碰撞型離子源。
[0071]并且，也可以將氣體導(dǎo)入口 24或前狹縫26附近的襯套設(shè)為石墨，除此之外的襯套設(shè)為Si。
[0072]并且，在襯套為Si單晶的情況下，也可以沿解理切出。由此能夠確保高溫運(yùn)行時(shí)的強(qiáng)度。
[0073]并且，關(guān)于襯套的表面粗糙度，為了提高與氟自由基等的反應(yīng)性，尤其是也可以將接觸等離子體的區(qū)域的粗糙度變粗以加大表面積。
[0074]另外，上述離子源也可以使將襯套作為源極的Si束發(fā)揮產(chǎn)生裝置的作用。并且也可以通過RF天線等其他機(jī)構(gòu)產(chǎn)生等離子體。
【權(quán)利要求】
1.一種離子生成方法，其為使用具備由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成的電弧室的直流放電型離子源的離子生成方法，其特征在于，包括: 離子產(chǎn)生工序，該工序使源氣體分子與熱電子在所述電弧室內(nèi)碰撞而引起等離子體放電，從而產(chǎn)生離子；以及 反應(yīng)工序，該工序使得在所述離子產(chǎn)生工序中產(chǎn)生的自由基與配置成覆蓋電弧室內(nèi)壁的至少一部分的襯套進(jìn)行反應(yīng)， 所述襯套由比所述電弧室更容易與所述源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子生成方法，其特征在于， 所述離子生成方法還包括排氣工序，該工序?qū)⒃谒龇磻?yīng)工序中產(chǎn)生的自由基和襯套材料的化合物氣體從離子源排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子生成方法，其特征在于， 在所述反應(yīng)工序中使用的襯套為含有硅或鍺的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子生成方法，其特征在于， 所述娃為單晶娃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子生成方法，其特征在于， 所述單晶硅被配置成與在電弧室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體對(duì)置的面成為(100)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子生成方法，其特征在于， 所述娃為多晶娃。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子生成方法，其特征在于， 所述娃為非晶娃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的離子生成方法，其特征在于， 所述源氣體為鹵化物或氧化物的氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的離子生成方法，其特征在于， 所述源氣體為選自包括8&、6亦4、？&、111(:13、1111、11^1'、0)2以及CO的組的至少一種氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的離子生成方法，其特征在于， 所述高熔點(diǎn)材料為含有鎢、鑰、鉭以及碳中的至少一種原子的材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的離子生成方法，其特征在于， 所述離子產(chǎn)生工序中電弧室內(nèi)的溫度為600°C以上。
12.—種離子源，其特征在于，具備: 電弧室，由高熔點(diǎn)材料構(gòu)成； 熱電子放出部，向所述電弧室內(nèi)放出熱電子； 氣體導(dǎo)入口，向所述電弧室內(nèi)導(dǎo)入源氣體； 襯套，覆蓋所述電弧室內(nèi)壁的至少一部分；以及 開口部，引出在所述電弧室內(nèi)產(chǎn)生的離子， 所述襯套由比所述電弧室更容易與所述源氣體分解時(shí)所產(chǎn)生的自由基反應(yīng)的材料構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子源，其特征在于，所述電弧室具有:在所述熱電子放出部附近被所述襯套覆蓋的襯套包覆區(qū)域；以及未被所述襯套覆蓋的露出區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子源，其特征在于，所述電弧室具有:在與所述熱電子放出部對(duì)置的反射極附近被所述襯套覆蓋的襯套包覆區(qū)域；以及未被所述襯套覆蓋的露出區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子源，其特征在于，所述電弧室具有在所述開 口部的周邊部未被所述襯套覆蓋的露出區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的離子源，其特征在于，所述電弧室具有在與所述開口部對(duì)置的電弧室內(nèi)壁未被所述襯套覆蓋的露出區(qū)域。
【文檔編號(hào)】H01J37/317GK103681183SQ201310375988
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】佐藤正輝 申請(qǐng)人:斯伊恩股份有限公司