【手続補正書】
【提出日】平成29年4月18日(2017.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源チャンバと、
前記イオン源チャンバ内に配置され、電子を放出して前記イオン源チャンバ内にアークプラズマを発生するように構成されたカソードと、
電子を前記アークプラズマ中に跳ね返すように構成されたリペラーと、
前記イオン源チャンバ内に配置された反応性挿入体とを具えたイオン源であって、
前記イオン源チャンバ及び前記カソードは難溶性金属を含み、
前記反応性挿入体は、前記イオン源チャンバ内に導入されるハロゲン種と相互作用して、第１組の動作条件下で前記イオン源チャンバ内の前記難溶性金属の第１エッチング速度を生じさせ、この第１エッチング速度は、前記反応性挿入体を前記イオン源チャンバ内に配置しない際の前記第１組の動作条件下での、前記イオン源チャンバ内の前記難溶性金属の第２エッチング速度よりも低いことを特徴とするイオン源。
【請求項２】
前記反応性挿入体が酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項３】
前記反応性挿入体がシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項４】
前記ハロゲン種がＢＦ3を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項５】
前記反応性挿入体が、前記イオン源チャンバの第１領域内に配置された第１反応性挿入体であり、前記イオン源チャンバが、当該イオン源チャンバの第２領域内に配置された第２反応性挿入体を具えていることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項６】
前記カソードと前記リペラーとが、前記イオン源チャンバの対向する側面上に配置され、前記反応性挿入体が、前記カソードと前記リペラーとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項７】
前記ハロゲン種が、１１eV未満のイオン化閾値を有する生成物種を発生するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項８】
前記難溶性金属がタングステンまたはモリブデンを含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項９】
前記リペラーが、前記カソードに対向して配置され、かつ難溶性材料で構成され、前記リペラー及び前記カソードがカソード電位に保持されることを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項１０】
前記反応性挿入体が第１の表面積Ａ１を有し、前記イオン源チャンバの内部チャンバ壁が、前記カソード及び前記リペラーを一緒にして第２表面積Ａ２を有し、Ａ１／Ａ２の比率が０．０１〜０．２０に等しいことを特徴とする請求項８に記載のイオン源。
【請求項１１】
前記第１組の動作条件中の前記カソードの温度が２０００℃以上であり、前記イオン源チャンバの壁面の温度が、５００℃〜８００℃の範囲内の温度を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン源。
【請求項１２】
イオン源を動作させる方法であって、
難溶性金属を有するイオン源チャンバにハロゲン種を供給するステップと、
前記イオン源チャンバ内に反応性挿入体を設けるステップであって、前記反応性挿入体が前記ハロゲン種と反応して１つ以上の生成物種を生成するように構成されているステップと、
前記ハロゲン種を含むアークプラズマを前記イオン源チャンバ内に発生するステップとを含み、
前記ハロゲン種と前記反応性挿入体とが相互作用して、第１組の動作条件下で前記イオン源チャンバ内の前記難溶性金属の第１エッチング速度を生じさせ、この第１エッチング速度は、前記反応性挿入体を前記イオン源チャンバ内に配置しない際の前記第１組の動作条件下での、前記イオン源チャンバ内の前記難溶性金属の第２エッチング速度よりも低いことを特徴とするイオン源の動作方法。
【請求項１３】
前記反応性挿入体を酸化アルミニウム挿入体として設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記反応性挿入体をシリコン挿入体として設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ハロゲン種をＢＦ3として供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】イオン源及びその動作方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１にさらに示すように、イオン源１００は一対の反応性挿入体１１８を含む。図に示す例では、第１反応性挿入体１１８をイオン源チャンバ１０２の第１領域（上部）内に示すのに対し、第２反応性挿入体１１８をイオン源チャンバ１０２の第２領域（下部）内に示す。他の実施形態では、単一の反応性挿入体または３つ以上の反応性挿入体をイオン源内に含めることができる。特に、他の実施形態では、図１Ｂの透視図に見られるように、一対の反応性挿入体を、イオン源チャンバ１０２のそれぞれ左部領域及び右部領域内に配置することができる。以下に詳述するように、反応性挿入体１１８は、ハロゲン含有種と反応して、イオン源チャンバ１０２内での難溶性金属材料のエッチングまたは腐食を制限するように構成されている。カソード１０４及びリペラー１０８は共に難溶性金属で構成されているので、こうした腐食の低減は両者の寿命を増加させ、この増加がイオン源の寿命を向上させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
これとは対照的に、図２Ｂは、２．３sccmのＢＦ3をイオン源チャンバに供給した際にＩＨＣイオン源から抽出されたイオンから収集した質量スペクトル２１０を例示する。図２Ａ中に観測される結果と同様に、スペクトル領域２１２は、一価アルミニウムＡｌ+に起因する約４．５mAの電流を表すピークを含み、その質量／電荷比は約２７amuである。しかし、質量スペクトル２１０は非常に小さなピークをスペクトル領域２１４内に示し、このピークはＷ2+に起因する。さらに、図２Ｃに示すように、拡張した質量スペクトル２２０を２００amu/電荷まで収集すると、それぞれＷ2+及びＷ+を表すピーク２２２及び２２４は、Ａｌ+のピークに対して非常に小さい。これらの結果は、アルミナ挿入体の存在下で、２．３sccmのＢＦ3のガス流量条件下でのイオン源の動作が、２．１sccmのＮＦ3／０．１sccmのＨ2の下でのイオン源の動作に比べて大幅に低下したイオン源放電中のタングステンのエッチング速度を生じさせることを示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
追加的な実施形態では、反応性挿入体１１８を固体シリコン製とすることができる。イオン源１００の動作中には、固体シリコンが犠牲材料として機能することができ、この犠牲材料はフッ素化ガスまたはフッ素ラジカルによって優先的にエッチングされ、こうして、イオン源チャンバ１０２のタングステンまたはモリブデン表面のエッチング及び堆積を抑制する。一実施形態では、反応性挿入体１１８が固体シリコン挿入体として構成され、ＢＦ3ガスがイオン源チャンバ１０２内に供給される。フッ素ガス及びフッ素化ガスは、シリコンと容易に反応してＳｉＦ2及びＳｉＦ4のようなフッ化シリコンを生成することができ、イオン源チャンバ１０２の代表的な動作温度では、これらの各々が気相種である。従って、こうしたＳｉＦ2及びＳｉＦ4生成物は、動作中にイオン源チャンバ１０２から容易に排出することができる。反応性挿入体１１８内のシリコンの存在はタングステン材料のエッチングを抑制するが、イオン源チャンバ１０２内のタングステン表面のような露出面は、まだフッ素含有ガス種とある程度反応してフッ化タングステンを生成し得る。このフッ化タングステンが反応性（シリコン）挿入体１１８と反応して、当該フッ化タングステンを金属タングステンに還元しながらフッ化シリコンを生成することができる。反応性挿入体１１８はシリコン表面を呈示し、このシリコン表面はイオン源１００の動作中にアークプラズマ１１６に晒されるので、放電からのイオンによるＳｉ表面のスパッタリングが、タングステンのパシベーション層が反応性挿入体１１８上に形成されることを防止することができる。従って、反応性挿入体１１８は、シリコン挿入体として構成されるとエッチング可能なシリコンの連続供給をもたらし、このエッチング可能なシリコンは、イオン源チャンバ１０２の表面からのタングステンまたは他の難溶性金属のエッチングを低減する。従って、シリコン材料を反応性挿入体１１８に用いることは、ＢＦ3のようなガスと併せて、イオン源１０２内のカソード１０４、リペラー１０８、及び他所上の難溶性金属のエッチング及び再堆積の低減に有効であり、従って、イオン源の寿命を増加させるのに有効である。