(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状に形成された容器と、前記容器内にプラズマを発生しうるガスを導入するガス導入手段と、前記容器内に配置されたフィラメントから放出された熱電子により前記ガスのプラズマを発生させることにより所望のイオンを発生させうるプラズマ発生手段と、前記容器内に生じたイオンを前記容器外に導出するイオン導出手段とを有し、前記フィラメントが高融点金属を主体とし希土類元素ないし希土類酸化物を含有し、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とするイオン発生装置。
【請求項２】
前記高融点金属がタングステンで有り前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であり、前記フィラメントに含有される前記酸化物の含有量が５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
【請求項３】
イオン発生部と、前記イオン発生部外に設けられ、前記イオン発生部に開口された第２の開口部から導出されたイオンが照射される試料室とを備えたイオン照射装置であって、前記イオン発生部は箱状に形成された容器と、前記容器内にプラズマを発生しうるガスを導入するガス導入手段と、前記容器内に配置されたフィラメントから放出された熱電子により前記ガスのプラズマを発生させることにより所望のイオンを発生させうるプラズマ発生手段と、前記容器内に生じたイオンを前記容器外に導出するイオン導出手段とを有し、前記フィラメントが高融点金属を主体とし希土類元素ないし希土類酸化物を含有し、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とするイオン照射装置。
【請求項４】
タングステンに希土類元素ないし希土類酸化物を添加し、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とするイオン発生装置もしくはイオン照射装置に用いられるフィラメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン発生装置、イオン照射装置、およびフィラメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入法（イオン照射法）は、半導体基板に硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）、砒素（Ａｓ）等の不純物を導入してＰＮ接合を形成する方法として、広く用いられている。このイオン注入法によれば、目的とする場所に不純物の濃度と深さを精密にコントロールして導入することができる。
【０００３】
イオン注入装置（イオン照射装置）の心臓部となるイオン源チャンバーには、大別して熱電極を用いたフリーマン型、バーナス型と、マグネトロンを用いたマイクロ波型がある。
【０００４】
次にこの装置を用いて熱電極を利用してイオンを取り出す方法を簡単に説明する。イオン源チャンバーのガス導入口から例えばＡｒガスを供給するとともに、チャンバー内のタングステンフィラメント２７から熱電子を放出させ、更に熱電子運動を偏向させることにより、チャンバー内に導入されたＡｒガスと熱電子との衝突確率を高めてイオン化を行う。そしてチャンバーからイオンが取り出される。
【０００５】
これらの従来のイオン源チャンバーでは照射されるべきイオンは、一般にガス、乃至個体を昇華することで得られた蒸気をアークチャンバーに導入し、上記のフィラメント、対向電極間で放電させることによりフィラメントから熱電子を発生させることによりイオン源チャンバー内でプラズマを発生させ、それによって蒸気をイオン化することで得られていた。
【０００６】
上記の目的を実現するには、フィラメントは高い電界を印可して熱電子を効率良く放出することが必要である。そのために、通常、フィラメントの材料としては高融点金属で有るタングステンが用いられている。しかしながら、純タングステンの場合には放電を継続することで融点近くまでフィラメント温度が上がり、放電停止後の温度低下時にタングステンが結晶化することがあり、次の放電時にこの結晶粒界が局部的に昇温し、フィラメントが断線するなどの不都合があった。
【０００７】
このため、純タングステンにＡｌ、Ｓｉ、Ｋなどの金属を微量添加し、タングステンの再結晶温度を高くすることにより高温時の強度を上げることが従来から行われている。
【０００８】
このようなタングステンフィラメントへの不純物の微量添加による高融点化技術は蛍光灯のフィラメントなどにも用いられている。しかしながら、イオン発生装置チャンバー用フィラメントの場合には、フィラメントはチャンバー内に導入されているイオンを発生すべき特殊材料ガスに直接触れている。特殊材料ガスは通常腐食性、反応性を有するものが多いので、通常不活性ガス雰囲気で用いる蛍光灯のフィラメントなどに比較してイオン発生装置チャンバー用フィラメントの使用環境は過酷であり、寿命が短い。
【０００９】
また、所望のガスの分圧が低い場合などには所望のイオン電流を得るためにフィラメント電流を増大させる必要が有り、例え、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋなどの金属を微量添加し、タングステンの再結晶温度を高くした場合でもタングステンの再結晶化、それに伴いフィラメントが断線するなどの不都合があった。また、断線に至らない場合でも、不純物が再結晶粒界に偏析し、フィラメントからの熱電子放出が妨げられる結果となていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、タングステンなどの高融点金属フィラメントの融点を上げ再結晶化を押さえることによってフィラメント寿命を延ばし、高フィラメント電流を可能とし、フィラメント電流の変動を減少できるイオン注入装置、イオン照射装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は上記の装置に用いる高寿命のフィラメントを提供することを目的とする。
また、本発明は、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｂ（アンチモン）、もしくは低ドーズ注入などのイオン電流の小さいイオン源を用いてイオン注入する場合に、工程変動の少ない安定したイオン注入層を形成できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するため、本発明に係るイオン発生装置では、箱状に形成された容器と、前記容器内にプラズマを発生しうるガスを導入するガス導入手段と、前記容器内に配置されたフィラメントから放出された熱電子により前記ガスのプラズマを発生させることにより所望のイオンを発生させうるプラズマ発生手段と、前記容器内に生じたイオンを前記容器外に導出するイオン導出手段とを有し、前記フィラメントが高融点金属を主体とし、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記高融点金属がタングステンで有り、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムのいずれかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であり、前記フィラメントに含有される前記酸化物の含有量が５％以下であることを特徴とする。
【００１６】
次に、本発明に係るイオン照射装置では、イオン発生部と、前記イオン発生部外に設けられ、前記イオン発生部に開口された第２の開口部から導出されたイオンが照射される試料室とを備えたイオン照射装置であって、前記イオン発生部は箱状に形成された容器と、前記容器内にプラズマを発生しうるガスを導入するガス導入手段と、前記容器内に配置されたフィラメントから放出された熱電子により前記ガスのプラズマを発生させることにより所望のイオンを発生させうるプラズマ発生手段と、前記容器内に生じたイオンを前記容器外に導出するイオン導出手段とを有し、前記フィラメントが高融点金属を主体とし希土類元素ないし希土類酸化物を含有し、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とする。
【００１７】
次に、本発明に係るフィラメントでは、タングステンに希土類元素ないし希土類酸化物を添加し、前記高融点金属がタングステンであり、前記希土類元素がランタン、セリウム、イットリウムの何れかであり、前記希土類酸化物がランタン、イットリウムの何れかの酸化物であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下実施形態と略記する）を説明する。
まず、図１を参照して、イオン照射装置の全体構成の概要及びイオン発生方法、照射方法を説明する。なお、本発明は、後述するようにイオン発生装置となるイオン源チャンバー１（アークチャンバー）にその大きな特徴があり、図１に示したその他の構成は従来のイオン照射装置の構成と同様である。
【００１９】
図１に示したイオン照射装置では、まずイオン源チャンバー１でイオンが生成される（その詳細については後述する）。次に、このイオンはイオン源チャンバー１に隣接した引き出し電極２によって引き出され、分離電磁石３に導入され、そこで、電荷と質量に応じてイオン種毎に質量分離される。分離電磁石３を通過したイオンは、続いてスリット４に導入され、そこで所望のイオン種のみが完全に分離される。分離された所望のイオン種を、加速器５によって所望の最終エネルギーまで加速または減速する。そして、所望のエネルギーを持ったイオンビームが四極レンズ６によって試料１２（例えば半導体基板）の表面に集束点を持つように集束される。続いて、走査電極７及び８により試料面全体で注入量が一様になるよに走査される。そして残留ガスとの衝突で生じる中性粒子を除去するために、偏向電極９によりイオンビームが曲げられ、マスク１０を通して試料１２表面にイオンビームが照射される。１１はアースである。
【００２０】
以下、図１に示したイオン源チャンバー１（イオン発生装置）及びそれを用いたイオン発生方法、イオン照射方法等の詳細について、図面を参照して説明する。
（参考例）まず図２、図３を参照して、参考例を説明する。
【００２１】
図２は、本発明に係るバーナス型（Ｂｕｒｎｕｓ  Ｔｙｐｅ）イオン源チャンバーの断面構造を示したものであり、同図（ａ）はチャンバーの上面に平行な断面を、同図（ｂ）はチャンバーの側面に平行な断面をそれぞれ示したものである。アークチャンバー２１の一方の端面には絶縁支持部２５及びリフレクター（スペーサー）２６を介してタングステンフィラメント２７が設けられており、アークチャンバー２１の他方の端面に絶縁支持部２５を介して対向電極２４が設けられている。
【００２２】
次にこの装置を用いてイオンを取り出す方法を説明する。ガス導入口２２から例えばＡｒガスを供給するとともに、タングステンフィラメント２７から熱電子を放出させ、対向電極２４によって熱電子の運動方向をフィラメントから放出された方向と反対方向に偏向することにより、アークチャンバー２１内に導入されたＡｒガスと熱電子との衝突確率を高めてイオン化を行う。そしてフロントプレート２８に設けたイオン引き出し口２３からイオンが取り出される
一方、図３は本発明に係るフリーマン型（Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｔｙｐｅ）イオン源チャンバーの断面構造を示したものであり、同図（ａ）はチャンバーの上面に平行な断面を、同図（ｂ）はチャンバーの側面に平行な断面をそれぞれ示したものである。アークチャンバー３１の対向する面にそれぞれ絶縁支持部３５を介してリフレクター３６が設けられており、この対向するリフレクター３６間に棒状のタングステンフィラメント３７が設けられている。
【００２３】
次にこの装置を用いてイオンを取り出す方法を説明する。ガス導入口３２から例えばＡｒガスを供給するとともに、タングステンフィラメント３７から熱電子を放出させてプラズマを生じさせる。同時に電磁石３９によりフィラメント３７に平行な磁界と、フィラメント電流による回転磁界を発生させ、リフレクター３６の作用によってアークチャンバー３１内で電子を複雑に運動させることにより、タングステンフィラメント３７から放出される熱電子とガス導入口３２から供給させるガスとの衝突確率を高めている。そしてフロントプレートに設けたイオン引き出し口３３からイオンが取り出される。
【００２４】
本発明は、主としてタングステンフィラメント及びイオン源に用いるタングステン部材に関するものであり、上述のバーナス型イオン源チャンバー、フリーマン型イオン源チャンバーの何れにも適用可能である。下記の説明では主として図２に記載したバーナス型イオン源チャンバーを例にとって、従来のドープとタングステンを用いたフィラメント等と比較しながら説明する。
【００２５】
本参考例におけるイオン発生装置では、図２に示したアークチャンバー２１として、例えばＲｅ（レニウム）を３％含有させたタングステンを加工した物を用いる。また、アークチャンバー２１同様、Ｒｅを３％含有させたタングステンで構成されたリフレクター２６（スペーサー）を介して、同様に、Ｒｅを３％含有させたタングステンフィラメント２７が設けてあり、アークチャンバー２１の他方の端面には絶縁支持部２５を介して、チャンバー同様、Ｒｅを３％含有させたタングステンで構成された対向電極２４が設けてある。そして、ガス導入口から例えばＢＦ3 ガスが供給され、フロントプレートに設けたイオン引き出し口２３からイオンが取り出される。
【００２６】
本参考例では、イオン引き出し口２３があるフロントプレート２８も、Ｒｅを３％含有させたタングステンを使用している。即ちタングステンを用いる部材全てにＲｅが添加されている。ガス導入口２２よりＢＦ3 ガスを供給するとともに、フィラメント２７から熱電子を放出させると、放電によりイオン化される。発生したＢイオン、Ｆイオン、ＢＦ2 イオン等は、引き出し口２３を通して引き出されるが、この後分離電磁石によりＢのみを取り出し、試料へのイオン照射が行われる。
【００２７】
この場合、加速電圧３５ｋｅＶで、約１０ｍＡのビーム電流が得られた。また、６０時間までは放電時間によらず、±５％程度のビーム変動率で安定な放電が得られ且つ、８０時間程度までの放電が可能であった。
【００２８】
一方、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加の従来型のドープドタングステン（Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ等の不純物を添加したタングステンをドープドタングステンと称する）で構成されたイオン源チャンバーにＢＦ３ガスを導入してイオン化を行った場合には、同様に８ｍＡのビーム電流量が得られるが、放電時間と共にビーム電流量は低下していく傾向を示した。１０時間放電後のビーム電流量は、６．５ｍＡと初期と比較して約２０％のビーム電流量の低下が見られ、且つ約５０時間程度で放電が不安定となり、イオン化が困難になってしまった。
【００２９】
これは、従来の純タングステンや、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープドタングステンの場合には、その強度が長大再結晶粒（タングステンの再結晶化によって、結晶粒の粗大化が起こったもの）の形成及び残留ドープ剤（Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、その他の不純物）の分散によって維持されているが、高温で長時間使用することにより、ドープ剤がタングステンと反応したり、フィラメント表面に析出することにより、分散効果が失われ、熱電子の放出を妨げると共に、フィラメントの強度が劣化し、フィラメントにイオンが衝突することにより削られてしまい、安定なイオン化ができなくなったものと考えられる。
【００３０】
一方、Ｒｅを３％添加した場合には、純タングステンや、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープドタングステンに対して、高温での強度が高まると共に、再結晶化温度が高まることにより、高温且つ長時間使用による結晶変化が抑えられ、長時間安定したイオンビームが得られるものと考えられる。
【００３１】
図４は、従来のドープドタングステンフィラメントと、Ｒｅを３％〜２６％添加したタングステンフィラメントとを各温度で３０分間熱処理した後の室温での伸びの変化を示したものである。ここで、例えば図中の「Ｗ−２６％Ｒｅ」はＷ（タングステン）中に２６重量％のＲｅ（レニウム）が含有されていることを示している。また、「Ｗ」は通常のドープドタングステンを示している。通常のドープドタングステンフィラメントでは、熱処理温度が高くなると共に、室温での延性が低下していることがわかる。これは、タングステンの再結晶化によって、延性が低下していることを示している。すなわち、再結晶による脆化がおこり、この場合には、振動による衝撃や、イオン化に伴うイオンのスパッタリング効果により断線し易くなることを示している。これに対して、Ｒｅを添加したタングステンフィラメントの場合には、熱処理温度が高いほど延性が高くなっており、また、Ｒｅの添加濃度が高いほど延性回復が低温側にシフトしていることがわかる。これは、タングステンの再結晶化温度の変化にも対応している。
【００３２】
この図より、主として１８００℃以上で用いる場合にはＲｅ添加量３％ないし１０％、主として１２００℃乃至１８００℃で用いる場合にはＲｅ添加量１５％乃至２６％のフィラメントを用いることが有効であると推定されるが、何れの温度でも従来のドープトタングステンフィラメントよりも有利である。
【００３３】
図５は、Ｒｅの添加濃度とタングステンの再結晶化の関係を示したものである。純タングステンの再結晶化温度は約１５００℃近辺であるのに対し、Ｒｅ３％添加によって再結晶化温度が１８００℃以上まで急速に上昇し、それ以上のＲｅ添加では次第に低下していく傾向を示している。
【００３４】
このようにＲｅを添加することにより、純タングステンよりも再結晶化温度が引き上がるが、更にＲｅ添加濃度を増加すると再結晶化温度が低温化することから、再結晶脆化が懸念される。
【００３５】
しかしながら、実際には図４に示したように高いＲｅ添加の場合でも延性が高くなっている。これは、Ｒｅが固溶することにより結晶粒界の脆化を抑制する効果を持つことを示している。
【００３６】
ところで、Ｒｅを添加することにより、Ｂのビーム電流が増大した要因については、Ｒｅ添加に伴う再結晶化温度の増大と強度増大だけでは説明できない。
図６は、ドープドタングステンとＲｅ３％添加タングステンの電気抵抗率（縦軸）の温度変化を示したものである。Ｒｅを添加した場合には従来のドープドタングステンよりも広い温度範囲で抵抗率が高いことがわかる。尚、このデータは、上記の各組成のフィラメントに通電した時のフィラメント表面温度とその時の電気抵抗を測定したものである。このデータからＲｅを添加した場合には、フィラメントに流す電流量が同じで有れば、抵抗が高い分だけフィラメントの温度が高くなることがわかる。フィラメントの温度が高くなることにより、アークチャンバー２１内の温度も上昇し、ガス分子の運動量が増大することにより、フィラメントから放出される熱電子との衝突確率が高まり、結果としてイオン化効率が高まり、イオンビームの高電流化が図られたものと考えられる。
【００３７】
また、電気抵抗率が高いということは、所定の抵抗値（ここでは従来のドープドタングステンの抵抗値）とするために、従来のドープタングステンのフィラメントよりも線径を太くすることができ、フィラメントの強度増大にも有効となる。それに伴い、フィラメントの長寿命化が可能となる。
【００３８】
（第１実施形態）次に、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３９】
本実施形態は、イオン発生装置本体の形態は第１実施形態と同様であり説明を省略する。本実施形態では、アークチャンバーに用いるタングステン部材に、第１実施形態で用いたＲｅに替えて、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンを加工した物を用いたところに特徴がある。
【００４０】
即ち、本実施形態におけるイオン発生装置では、図２に示すように、例えば希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンを加工したアークチャンバー２１の一方の端面には絶縁支持部２５及び、チャンバー同様、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンで構成されたリフレクター２６（スペーサー）を介して、チャンバー同様、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンフィラメント２７が設けてあり、アークチャンバー２１の他方の端面には絶縁支持部２５を介して、チャンバー同様、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンで構成された対向電極２４が設けてある。そして、ガス導入口から例えばＢＦ３ガスが供給され、フロントプレートに設けたイオン引き出し口２３からイオンが取り出される。即ち、第１実施形態のＲｅに替えて、全てのタングステン部材にＬａ２Ｏ３が２％添加されている。
【００４１】
本実施形態では図３に示すように、イオン引き出し口２３があるフロントプレートも、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％含有させたタングステンを使用している。ガス導入口２２よりＢＦ３ガスを供給すると共に、フィラメント２７から熱電子を放出させると、ＢＦ３ガスは放電によりイオン化される。発生したＢイオン、Ｆイオン、ＢＦ２イオン等は、引き出し２３を通して引き出されるが、この後分離電磁石によりＢのみが取り出され、試料へのイオン照射が行われる。  この場合、加速電圧５ｋｅＶで、約４ｍＡのビーム電流が得られた。６０時間までは放電時間によらず、±５％程度のビーム変動率で安定な放電が得られ且つ、８０時間程度までの放電が可能であった。
【００４２】
一方、ドープドタングステンを用いた従来のイオン源チャンバーにＢＦ３ガスを導入してイオン化を行った場合には、３．５ｍＡのビーム電流量が得られるが、放電時間と共にビーム電流量は低下していく傾向を示した。１０時間放電後のビーム電流量は、２．８ｍＡと約２０％のビーム電流量の低下が見られ、且つ約５０時間程度で放電が不安定となり、イオン化が困難になってしまった。
【００４３】
このように、従来のＡｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープドタングステンよりも、本実施形態における希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％添加したタングステンフィラメントの方が、イオンビーム電流量の安定性が高いことがわかる。これは、フィラメントから放出される熱電子の量の違いが挙げられる。
【００４４】
本実施形態で使用したフィラメントは、所定の電気抵抗率、すなわち、２６（ｍΩ・ｃｍ）となるように、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープドタングステンの場合にはフィラメントの直径を２．２ｍｍとし、Ｌａ２Ｏ３を２％添加したタングステンフィラメントの直径は２．５ｍｍとした。従って、所定の抵抗値を得る、すなわち同じ程度の熱電子量を供給させるのに、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％添加したフィラメントの方が、フィラメントの直径を太くすることが可能となり、強度を大きくすることが可能となる。従って、長時間の放電で生じるイオンの衝突によるエッチングによるフィラメントの消耗を抑制することが可能となり、長時間安定したイオン放電が可能となる。
【００４５】
また、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を添加した場合、フィラメントの表面積を大きくすることが可能となり、より多くの熱電子を放出することが可能となる為、イオン化効率が増大し、結果としてイオンビーム電流量の増大を測ることが可能となる。
【００４６】
これにより、イオンビームの低加速エネルギー化に対するイオンビーム電流量の低下を抑制することもできる。即ち、イオン化したイオンを低電圧で引き出すと、どうしてもビームが収束しきれない（ビームが広がる）為に、収束点が変化し、結果として試料に照射するイオン照射量の低下を招いてしまう。しかしながら、フィラメントの表面積を大きくするいことにより、熱電子の放出量を大きくすることができることから、イオン化効率を増大することが可能となり、従来の純タングステンやＡｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加フィラメントを使用した場合よりも、試料の照射するイオン照射量を大きくすることが可能となり、スループットの低下を抑えることが可能となる。
【００４７】
タングステンはその特性上、熱処理されることにより、結晶粒が消失するため靭性が低くなり脆くなってしまう。タングステンの強度を引っ張り強さの変化で見てみると、純タングステン及び、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープタングステンの場合には、１２００℃（５分）の時約２３００ｋｇ／ｃｍ２，２３００℃（５分）の時約１４００ｋｇ／ｃｍ２、２７００℃（５分）の時約１０００ｋｇ／ｃｍ２の引っ張り強さを持つ。一方、希土類酸化物であるＬａ２Ｏ３を２％添加した場合には、１２００℃（５分）の時約２７００ｋｇ／ｃｍ２，２３００℃（５分）の時１６００ｋｇ／ｃｍ２、２７００℃（５分）の時１４００ｋｇ／ｃｍ２と、高温ほど引っ張り強さが純タングステン及び、Ａｌ，Ｓｉ，Ｋ微量添加のドープタングステンよりも大きくなっていることがわかる。従って、高温強度に優れ且つ再結晶化の影響による添加物の析出等の影響を受けることなく安定に使用できることを示している。
【００４８】
以上説明した第１の実施形態では、タングステンフィラメントへの添加剤としてＬａ2 Ｏ3 （酸化ランタン）を用いて説明したが、その他の希土類酸化物であるＹ2 Ｏ3 （酸化イットリウム）を用いることができる。
【００４９】
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではない。
以上説明した各実施形態では放電ガスとしてＢＦ３を用いて説明したが、その他のガスをもちいることも可能である。
【００５０】
また、上記の各実施形態では、フィラメントのほかに、リフレクター、対向電極、フロントプレート、イオン源チャンバー（アークチャンバー）もＲｅ乃至Ｌａ２Ｏ３を不純物として添加した場合について示したが、フィラメントのみに添加した場合にもほぼ同様の効果を得ることが出来る。Ｒｅ乃至Ｌａ２Ｏ３を添加する部分をフィラメントのみとすれば従来のアークチャンバーを用いてフィラメントを交換するのみで容易に本発明の効果を享受することが出来る。また、フィラメントのほかに、リフレクター、対向電極を上記不純物添加とすれば更に効果が増大する。
また、以上説明した各実施形態では、バーナス型イオン源を用いる方式について説明したが、その他の方式に対して適用することも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、希土類酸化物を添加したタングステンフィラメントを用いることにより、長時間安定した熱電子の放出が可能となり、イオンビーム電流の低下を招くことなく安定したイオン化が可能となる。したがって、例えば半導体装置の製造におけるイオン注入工程に用いることにより、大きな効果を発揮することができる。
【００５２】
また、本発明では、希土類元素を添加したタングステンフィラメントを用いることにより、安定したイオン化を行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明では、強度の増大のみならず、熱電子放出量を大幅に増大することが可能となる。
したがって、例えば低エネルギーイオン注入における、ビーム電流量の増大に寄与できることから、注入時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イオン照射装置の全体構成を示した図である。
【図２】参考例に係るバーナス型イオン源チャンバーの断面構造図である。
【図３】参考例に係るフリーマン型イオン源チャンバーの断面構造図である。
【図４】タングステンフィラメントの延性と熱処理温度の関係を示した図である。
【図５】Ｒｅの添加濃度とタングステンの再結晶化温度の関係を示した図である。
【図６】ドープドタングステンとＲｅ３％添加タングステンの電気抵抗率の温度変化との関係を示した図である。
【符号の説明】
１... イオン源チャンバー
２... 引出し電極
３... 分離電磁石
４... スリット
５... 加速器
６... 四極レンズ
７，８... 走査電極
９... 偏向電極
１０... マスク
１１... アース
１２... 試料
２１、３１... アークチャンバー
２２、３２... ガス導入口
２３、３３... イオン引出し口
２４... 対向電極
２５、３５... 絶縁支持部
２６、３６... リフレクター
２７、３７... フィラメント
２８、３８... フロントプレート
３９... 電磁石
【図１】
0003615096.tif 000002
【図２】
0003615096.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003615096.tif 000005
【図５】
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【図６】
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