(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークチャンバを画定しているアークチャンバ筐体と、
前記アークチャンバ内にスパッタリングターゲットを供給する供給システムと
を備え、
前記供給システムは、前記スパッタリングターゲットに固定して結合されている回転シャフトを有し、
前記供給システムはさらに、前記スパッタリングターゲットが前記アークチャンバ内に搬入されると、前記スパッタリングターゲットを回転させ、
前記アークチャンバ筐体は、第１の開口および第１のカバーを有し、
前記第１のカバーは、装置が第１のスパッタリングモードで動作している場合には開位置にあり、
前記供給システムは、前記第１の開口を通して前記アークチャンバ内に前記スパッタリングターゲットを供給し、
前記アークチャンバの一端に配置されているカソードと、
前記アークチャンバの反対端に配置されているリペラと
をさらに備え、
前記供給システムは、前記アークチャンバから前記スパッタリングターゲットを取り出し、
前記装置が間接加熱カソードモードで動作している場合、前記第１のカバーは閉位置にある、装置。
【請求項２】
前記供給システムは、前記スパッタリングターゲットの浸食レートに応じて選択された供給レートで前記アークチャンバ内に前記スパッタリングターゲットを供給する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記供給システムは、前記スパッタリングターゲットの一部分を前記アークチャンバ内に供給しつつ、前記スパッタリングターゲットの残りの部分は前記アークチャンバの外部に位置させる請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記回転シャフトは、前記スパッタリングターゲットの一部分を前記アークチャンバ内に、前記一部分の浸食レートに応じて選択された供給レートで、搬入する請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記供給システムはさらに、前記回転シャフトに結合されている回転コンタクトを有し、
前記回転コンタクトは、前記スパッタリングターゲットにバイアスを印加するためのバイアス信号用の電気コンタクトとなる請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記アークチャンバ筐体はさらに、第２の開口および第２のカバーを有しており、
前記装置が第２のスパッタリングモードで動作している場合、前記第２のカバーは開位置にあり、前記第１のカバーは閉位置にあり、
前記供給システムは、第２のスパッタリングターゲットを前記第２の開口を通して前記アークチャンバ内へと供給する請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記スパッタリングターゲットは、円筒形状を持ち、前記第１の開口は、前記円筒形状を通すように円形状を持つ請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
装置を動作させる方法であって、
アークチャンバ筐体により画定されているアークチャンバ内にスパッタリングターゲットを供給する段階と、
前記スパッタリングターゲットから粒子をエッチングする段階と
を備え、
前記装置は、前記スパッタリングターゲットに固定して結合されている回転シャフトを有し、
前記アークチャンバ内に前記スパッタリングターゲットを供給する段階において、前記スパッタリングターゲットを回転させる段階をさらに備え、
前記アークチャンバ筐体は、第１の開口および第１のカバーを有し、
前記第１のカバーは、前記装置が第１のスパッタリングモードで動作している場合には開位置にあり、
前記回転シャフトは、前記第１の開口を通して前記アークチャンバ内に前記スパッタリングターゲットを供給し、
前記回転シャフトは、前記アークチャンバから前記スパッタリングターゲットを取り出し、
前記装置が間接加熱カソードモードで動作している場合、前記第１のカバーは閉位置にある、方法。
【請求項９】
前記スパッタリングターゲットから得られた前記粒子をイオン化する段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スパッタリングターゲットから得られた前記粒子をイオン化する段階において、前記スパッタリングターゲットの一部分を前記アークチャンバ内に配置して、前記スパッタリングターゲットの残りの部分を前記アークチャンバの外部に配置する段階をさらに備える請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アークチャンバ筐体で画定されている引出口からイオンビームを引き出す段階をさらに備える請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記スパッタリングターゲットの浸食レートに応じて選択された供給レートで、前記アークチャンバ内に前記スパッタリングターゲットを供給する段階をさらに備える請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記スパッタリングターゲットにバイアスを印加する段階をさらに備える請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してスパッタリングターゲットに関し、具体的にはスパッタリングターゲット用の供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングターゲットは、スパッタリング用にアークチャンバ内に配置され得る固体材料である。スパッタリングとは、エネルギーを持った粒子がスパッタリングターゲットに衝突して、スパッタリングターゲットからその粒子を剥がす処理である。スパッタリングターゲットは、さまざまな部品およびツールで利用されるとともに、さまざまな目的のために利用され得る。このような構成要素の１つとして、ビームラインイオン注入ツールで利用されるイオン源が挙げられる。スパッタリングターゲットを利用する他のツールとして、これらに限定されるものではないが、物理気相成長（ＰＶＤ）ツールまたは化学気相成成長（ＣＶＤ）ツール等の成膜ツールがある。
【０００３】
ビームラインイオン注入装置用のイオン源は、アークチャンバを画定しているアークチャンバ筐体を備える。アークチャンバ筐体はさらに、良好に画定されたイオンビームを引き出す引出口を持つ。イオンビームは、ビームラインイオン注入装置のビームラインを通過して、被処理物に供給される。イオン源は、多岐にわたるイオン種について、安定し、良好に画定され、均一なイオンビームを生成することが必要となる。また、メンテナンスまたは修理を必要とすることなく長期間にわたって製造設備でイオン源を動作させることが望ましい。
【０００４】
スパッタリングターゲットを備える従来のイオン源では、固体材料であるスパッタリングターゲット全体が、イオン源のアークチャンバ内に配置されている。動作について説明すると、スパッタリングガスがアークチャンバに供給されるとしてよい。スパッタリングガスは、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）またはクリプトン（Ｋｒ）等の不活性ガス、または、塩素（Ｃｌ）、ＢＦ３等の反応性ガスであってよい。スパッタリングガスは、アークチャンバにおいて、電子源から放出される電子によってイオン化され、プラズマを形成するとしてよい.電子は、フィラメント、カソード、または、任意のその他の電子源によって供給されるとしてよい。この後、プラズマは、スパッタリングターゲットから材料をスパッタリングエッチングする。当該材料は、プラズマにおいて電子によってイオン化される。イオンはこの後、引出口から引き出されて、良好に画定されたイオンビームを形成する。
【０００５】
問題点の１つとして、イオン源またはその他のツールの動作寿命が、全体がアークチャンバ内に配置されるスパッタリングターゲット材料の量によって制限される点が挙げられる。アークチャンバは、サイズが有限であり、アークチャンバ内に収まるスパッタリングターゲット材料の量には、必ず限りがある。他にも、スパッタリングターゲットは固定されており、摩耗パターンによってスパッタリングターゲットの交換が必要なタイミングが決まるという問題点がある。このように、固定スパッタリングターゲットは、完全に消費される前に交換される傾向にある。さらに、ビームラインイオン注入装置用のイオン源に関して、従来のスパッタリングターゲットを利用するイオン源は、別の非スパッタリング動作モードでは動作させることができないので、動作モードおよびビーム種が制限されることも問題点として挙げられる。
【０００６】
したがって、上述した欠点および短所を克服した供給システムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の側面によると、装置が提供される。当該装置は、アークチャンバを画定しているアークチャンバ筐体と、アークチャンバにスパッタリングターゲットを供給する供給システムとを備える。供給システムは、スパッタリングターゲットに固定して結合されている回転シャフトを有し、供給システムはさらに、スパッタリングターゲットがアークチャンバ内に搬入されると、スパッタリングターゲットを回転させる。アークチャンバ筐体は、第１の開口および第１のカバーを有する。第１のカバーは、装置が第１のスパッタリングモードで動作している場合には開位置にあり、供給システムは、第１の開口を通してアークチャンバ内にスパッタリングターゲットを供給する。また、装置は、アークチャンバの一端に配置されているカソードと、アークチャンバの反対端に配置されているリペラとをさらに備える。供給システムは、アークチャンバからスパッタリングターゲットを取り出す。装置が間接加熱カソードモードで動作している場合、第１のカバーは閉位置にある。
【０００８】
本開示の別の側面によると、装置の動作方法が提供される。当該方法は、アークチャンバ筐体によって画定されているアークチャンバにスパッタリングターゲットを供給する段階と、スパッタリングターゲットの一部をエッチングする段階とを備える。装置は、スパッタリングターゲットに固定して結合されている回転シャフトを有し、装置は、スパッタリングターゲットがアークチャンバ内に搬入されると、スパッタリングターゲットを回転させる。アークチャンバ筐体は、第１の開口および第１のカバーを有する。第１のカバーは、装置が第１のスパッタリングモードで動作している場合には開位置にある。回転シャフトは、第１の開口を通してアークチャンバ内にスパッタリングターゲットを供給する。回転シャフトは、アークチャンバからスパッタリングターゲットを取り出す。装置が間接加熱カソードモードで動作している場合、第１のカバーは閉位置にある。
【０００９】
添付図面に図示されている実施形態例を参照しつつ、より詳細に本開示を説明する。本開示は実施形態例を参照しつつ後述するが、本開示はこれに限定されないと理解されたい。当業者であれば、本明細書の教示内容を参照することで、さらなる実施例、変形例及び実施形態を認めるであろうし、他の利用分野にも想到するであろう。こういった実施例、変形例および実施形態は、本明細書で説明する本開示の範囲に含まれるものであり、本開示に大きな有用性を付与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示をより深く理解していただくべく、添付図面を参照する。添付図面では、同様の構成要素には同様の参照番号を付与する。添付図面は以下の通りである。
【図１】イオン注入装置を示す簡略化された概略ブロック図である。
【図２】本開示の実施形態に係るイオン源を示す図である。
【図３】供給レートと浸食レートとの関係を示す図である。
【図４】図２のイオン源を示す断面端面図であり、図２のカソードを示す図である。
【図５】図２のイオン源筐体の後方壁を示す端面図である。
【図６】本開示の実施形態にかかるイオン源の別の実施形態を示す断面平面図である。
【図７】図６のライン７−７に沿った、図６の後方壁を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書では、本開示に係る供給システムがビームラインイオン注入装置１００のイオン源で利用される場合について、詳細に説明する。当業者であれば、本開示に係る供給システムは、任意の環境において、これらに限定されるものではないが、物理気相成長（ＰＶＤ）ツールまたは化学気相成長（ＣＶＤ）ツール等の成膜ツールを含む任意の目的のために、実施され得るという利点があることを認めるであろう。
【００１２】
図１を参照すると、イオン注入装置１００を示す簡略化された概略ブロック図が図示されている。イオン注入装置１００は、本開示の実施形態に係るイオン源１０２と、ビームライン素子１０４と、１以上の被処理物、例えば、被処理物１１０を支持するエンドステーション１０６とを備える。イオン源１０２は、ビームライン素子１０４を介して、被処理物１１０に当てられるイオンビーム１０５を生成する。
【００１３】
ビームライン素子１０４は、当業者には公知である素子であって、被処理物１１０にイオンビーム１０５を方向付けるとともに制御する素子を有するとしてよい。ビームライン素子１０４の例をいくつか挙げると、これらに限定されるものではないが、質量分析マグネット、分析スリット、イオンビーム加速コラムおよび／またはイオンビーム減速コラム、エネルギーフィルタ、および、コリメータ磁石またはパラレルレンズがある。当業者であれば、イオン注入装置１００で利用されるビームライン素子１０４として、別の素子および／または追加の素子があることを認めるであろう。
【００１４】
エンドステーション１０６は、１以上の被処理物、例えば、被処理物１１０を、イオンビーム１０５の進行経路内に支持して、所望の種のイオンが被処理物１１０に衝突するようにする。被処理物１１０は、例えば、半導体ウェハ、太陽電池、磁気媒体、または、材料を変質させるべくイオン処理が行われるその他の物体であってよい。エンドステーション１０６は、被処理物１１０を支持するプラテン１１２を有するとしてよい。プラテン１１２は、静電力を用いて、被処理物１１０を固定するとしてよい。エンドステーション１０６はさらに、被処理物１１０を所望の方向に移動させるスキャナ（不図示）を有するとしてよい。
【００１５】
エンドステーション１０６はさらに、当業者に公知の素子を有するとしてよい。例えば、エンドステーション１０６は通常、被処理物をイオン注入装置１００内に搬入して、イオン処理後に被処理物を搬出する自動被処理物取扱装置を有する。イオンビームの通過経路は全て、イオン処理中は真空状態になるものと当業者には理解されたい。イオン注入装置１００はさらに、イオン注入装置１００のさまざまなサブシステムおよび素子を制御するべくコントローラ（図１には不図示）を備えるとしてよい。
【００１６】
図２を参照すると、本開示の実施形態に係るイオン源１０２を示す概略断面図が図示されている。明確な説明を行うべく、本開示を理解するうえで必要ないイオン源１０２の一部の素子については、図示を省略している。イオン源１０２は、アークチャンバ２０４を画定しているアークチャンバ筐体２０３を備える。アークチャンバ筐体２０３はさらに、正面プレート２５６と、正面プレート２５６の反対側に位置している後方壁２５７と、側壁２５３とを有する。正面プレート２５６にはさらに、良好に画定されたイオンビーム１０５を引き出す引出口２１５が画定されている。
【００１７】
イオン源１０２はさらに、スパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４に供給する供給システム２１０を有する。カバー２６２は、開位置において、後方壁２５７に形成されているスパッタリングターゲット２１２を供給するための開口を露出するとしてよい。供給システム２１０は、スパッタリングターゲット２１２に結合されているシャフト２１６を駆動するアクチュエータ２１４を含むとしてよい。アクチュエータ２１４は、シャフト２１６を駆動するべく、モータ、歯車列、連結部等を含むとしてよい。供給システム２１０はさらに、コントローラ２１８を含むとしてよい。コントローラ２１８は、所望の入出力機能を実行するようにプログラミングされ得る汎用コンピュータまたは汎用コンピュータネットワークであってもよいし、または、これらを含むとしてもよい。コントローラ２１８はさらに、他の電子回路または電子素子を含むとしてよい。例えば、特定用途向け集積回路、他のハードワイヤード電子デバイスまたはプログラム可能な電子デバイス、個別素子回路等を含むとしてよい。コントローラ２１８は、アクチュエータ２１４に信号を供給するとしてよく、アクチュエータ２１４から信号を受信するとしてよい。コントローラ２１８はさらに、イオン源およびイオン注入装置およびその制御素子をモニタリングするべく、センサ、および、カバー２６２、電源、ビーム電流センサ素子等の他の素子等との間で信号を送受信するとしてよい。
【００１８】
スパッタリングターゲット２１２は、所望のドーパント種に応じて、さまざまな固体材料であってよい。ホウ素（Ｂ）が所望のドーパント種である場合、スパッタリングターゲット２１２は、ホウ素合金、ホウ化物、および、これらの混合物等、ホウ素含有固体材料であってよい。リン（Ｐ）が所望のドーパント種である場合、スパッタリングターゲット２１２は、リン含有固体材料であってよい。スパッタリングターゲット２１２は、固体材料の種類に応じて、融点が約摂氏４００度と摂氏３０００度との間にあるとしてよい。気化点も、固体材料の種類に応じて変動するとしてよい。
【００１９】
イオン源１０２はさらに、アークチャンバ２０４内に配置されているカソード２２４およびリペラ２２２を備えるとしてよい。リペラ２２２は、電気的に絶縁されているとしてよい。カソード絶縁体（不図示）は、アークチャンバ筐体２０３からカソード２２４を電気的且つ熱的に絶縁するべく、カソード２２４と相対的に位置決めされるとしてよい。フィラメント２５０は、カソード２２４を加熱するべく、カソード２２４に近接して、アークチャンバ２０４の外部に配置されているとしてよい。支持ロッド２５２は、カソード２２４およびフィラメント２５０を支持するとしてよい。ガス源２６０は、イオン化のためにアークチャンバ２０４にガスを供給するとしてよい。
【００２０】
引出電極アセンブリ（不図示）は、良好に画定されたイオンビーム１０５を引き出すべく引出口２１５に近接して配置されている。さらに、１以上の電源（不図示）を設けるとしてよい。例えば、フィラメント２５０を加熱するべくフィラメント２５０に電流を供給するフィラメント電源、および、アークチャンバ筐体２０３にバイアスを印加するアーク電源を設けるとしてよい。
【００２１】
動作について説明すると、イオン源１０２を第１のスパッタリングモードで動作させるとしてよい。このモードでは、カバー２６２を開位置に移動させて、後方壁２５７に設けられている開口を露出させる。カバー２６２は、コントローラ２１８に応じて、開位置と閉位置との間を移動する駆動機構を備えるとしてよい。供給システム２１０はまず、スパッタリングターゲット２１２の一部２７４をアークチャンバ２０４内に配置する。この時、残りの部分２７６は、アークチャンバ２０４の外部に配置されている。ガス源２６０は、スパッタリングガスをアークチャンバ２０４に供給するとしてよい。スパッタリングガスは、Ａｒ、ＸｅまたはＫｒ等の不活性ガス、または、Ｃｌ、ＢＦ３等の反応性ガスであってよい。
【００２２】
フィラメント２５０は、対応する電源によって、熱イオン放出温度まで加熱される。フィラメント２５０から放出された電子は、カソード２２４に衝突して、カソード２２４を熱イオン放出温度まで加熱する。カソードから放出された電子は、加速されて、ガス源２６０から供給される気体分子をイオン化して、プラズマ放電を発生させる。リペラ２２２は、負電荷を構築して、アークチャンバ２０４内で電子を反発によって戻し、さらにイオン化衝突を発生させる。図２の実施形態ではカソード２２４が電子を供給するが、当業者であれば、他の種類のイオン源、例えば、バーナス型イオン源等では異なる電子源を備えると認めるであろう。
【００２３】
電子源が何であろうと、アークチャンバ２０４内で形成されたプラズマは、スパッタリングターゲット２１２から材料をスパッタリングエッチングして、当該材料がプラズマ内の電子によってイオン化される。この後、イオンを引出口２１５から引き出して、良好に画定されたイオンビーム１０５を得る。このため、スパッタリングターゲット２１２、特に、スパッタリングターゲットのうちアークチャンバ２０４内のプラズマに面している露出面は、材料がそこからスパッタリングエッチングされるので、利用するにつれて浸食されていく。
【００２４】
供給システム２１０は、スパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４内に供給することによって、スパッタリングターゲット２１２を補充するという利点がある。供給システム２１０は、スパッタリングターゲット２１２の供給制御を手動で機械的に行うとしてもよいし、コントローラ２１８を用いて自動で行うとしてもよい。自動制御の場合、スパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４内に入れるための供給レートは、スパッタリングターゲット２１２の浸食レートに応じて選択される。
【００２５】
図３は、スパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４内に供給する供給レートと、スパッタリングタ−ゲット２１２のうち露出部分の浸食レートとの関係を示す図である。概して、浸食レートが高くなると、供給レートも高くなり、その逆も成立する。浸食レートは、複数のパラメータの影響を受けるとしてよい。そのようなパラメータの１つとして、スパッタリングターゲット２１２に固体材料として選択されたものの種類である。材料によっては、浸食が早いものがある。融点および気化点の違いも、浸食レートに影響を与える。別のパラメータとして、イオンビーム１０５のビーム電流である。概して、他の全てのパラメータが等しければ、ビーム電流が大きくなると、ビーム電流が小さいときよりも、浸食レートが早くなる。ファラデーカップ等、関連技術分野で公知のさまざまなセンサによって、イオンビーム１０５の実際のビーム電流を示すフィードバック信号がコントローラ２１８に供給され得る。浸食レートに影響を与えるさらに別のパラメータとして、ガス源２６０からアークチャンバ２０４に供給されるガスの種類が挙げられる。コントローラ２１８は、これらのパラメータおよび他のパラメータを分析して、スパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４に供給する場合に望ましい供給レートを選択するとしてよい。
【００２６】
供給システム２１０はさらに、スパッタリングターゲット２１２をシャフト２１６に動かないように結合するとしてよい。一実施形態によると、シャフト２１６は、アクチュエータ２１４によって駆動される回転シャフトであるとしてよい。したがって、シャフト２１６およびスパッタリングターゲット２１２は、軸２１７を中心として回転するとしてよい。スパッタリングターゲット２１２は、アークチャンバ２０４内に配置されている間、さらに奥に進入することなく、回転するとしてよい。また、供給システム２１０はさらに、矢印２７８の方向に、アークチャンバ２０４内を直線状にスパッタリングターゲット２１２を進めると、スパッタリングターゲット２１２を回転させるとしてよい。軸２１７を中心としてスパッタリングターゲット２１２を回転させ、プラズマに露出しているスパッタリングターゲット２１２の表面を均一に摩耗しやすくする。
【００２７】
図４を参照すると、アークチャンバ２０４の長手軸に沿った断面図であって、カソード２２４の方を向いた様子を示す図である。スパッタリングターゲット２１２は、図２と同様の視点からアークチャンバ２０４に近付いていくものとして図示している。アークチャンバ２０４内のプラズマ４０３は、カソード２２４とリペラ２２２との間において、円筒形状を持つ傾向がある。スパッタリングターゲット２１２は、プラズマ４０３の形状に近似したパターンで摩耗または浸食が進む傾向がある。このため、スパッタリングターゲット２１２が回転しておらず、プラズマ４０３がカソード２２４とリペラ２２２との間でこのような円筒形状を持つ場合、スパッタリングターゲット２１２は、摩耗パターン４１０を示すとしてよい。スパッタリングターゲット２１２が軸２１７を中心として回転すると、スパッタリングターゲット２１２はより均一に摩耗し、摩耗パターン４０８を示すという利点が得られる。比較的均一にスパッタリングターゲット２１２の露出部分を侵食することによって、イオン源の安定性が改善し、引き出されるイオンビームのビーム電流レベルが高くなるとしてよい。
【００２８】
イオン源１０２はさらに、図２の実施形態の場合、非スパッタリングモード、または、間接加熱カソードモードで動作させるとしてもよい。この間接加熱カソードモードでは、供給システム２１０は、アークチャンバ２０４からスパッタリングターゲット２１２を完全に引き出して、カバー２６２を閉位置に位置決めして、後方壁２５７に形成されている対応する開口を閉じる。イオン源１０２はこの後、ドーパントガスをガス源２６０から供給して、カソード２２４から放出された電子でドーパントガスをイオン化して、従来の間接加熱カソード（ＩＨＣ）ソースとして動作させるとしてよい。したがって、イオン源１０２は、スパッタリングモードおよび非スパッタリングモードの両方で動作可能なマルチモード型イオン源であるとしてよい。
【００２９】
図５は、開位置２６２´と閉位置２６２´´との間で移動可能なカバー２６２を持つイオン源１０２の後方壁２５７の一実施形態を示す図である。開位置２６２´では、カバー２６２は、回転軸５０４を中心として回転して、イオン源１０２の後方壁２５７に形成されている開口５０２を露出させる。供給システム２１０はこの後、開口５０２を通ってスパッタリングターゲット２１２をアークチャンバ２０４に入れるとしてよい。開口は、スパッタリングターゲット２１２の断面形状に応じて、さまざまな形状を持つとしてよい。図５の実施形態によると、開口５０２は、円筒形状のスパッタリングターゲット２１２を通すべく、円形の形状を持つ。このような形状の場合、スパッタリングターゲット２１２を回転させ易い。
【００３０】
図６を参照すると、イオン源６０２の別の実施形態を示す断面平面図が図示されている。図７は、図６のライン７−７に沿った、アークチャンバ筐体２０３の後方壁２５７を示す端面図である。同様の構成要素は同様の参照番号を割り当てているので、説明をわかりやすくするべく、重複する説明は省略している。図２の実施形態と比べると、図６および図７の実施形態は、２つのスパッタリングターゲット、つまり、第１のスパッタリングターゲット６１２および第２のスパッタリングターゲット６１３を備える。図６の図示した位置では、第１のスパッタリングターゲット６１２は、アークチャンバ２０４から取り出され、図７により明瞭に図示しているが、第１のカバー６６２が閉位置にあって第１の開口７０２を被覆している。第２のスパッタリングターゲット６１３は、スパッタリングのために、アークチャンバ２０４内に一部分が配置されている。
【００３１】
供給システム６１０は、第１のスパッタリングターゲット６１２に結合されている第１の回転シャフト６１６と、第２のスパッタリングターゲット６１３に結合されている第２の回転シャフト６１７とを備える。第１の回転シャフト６１６および第２の回転シャフト６１７は、駆動機構６３０に係合するネジ山６２３、６２４を持つとしてよい。駆動機構６３０は、シャフトを駆動することによって、第１のスパッタリングターゲット６１２および第２のスパッタリングターゲット６１３をそれぞれ、第１の軸６４８および第２の軸６５０を中心として回転させつつ、直線状にアークチャンバ２０４との間で搬入および搬出する回転駆動体であってよい。
【００３２】
電源６４０は、回転シャフト６１６および導電性シャフト材料に結合されている回転コンタクト６４２を介して、第１のスパッタリングターゲット６１２に電気的に結合されているとしてよい。回転コンタクト６４２は、さまざまな導電性材料で製造され得る。電源６４０は、バイアス信号を第１のスパッタリングターゲット６１２に供給して、第１のスパッタリングターゲット６１２に誘引される粒子の量および強度を大きくすることによって材料のスパッタリングレートを高くし、これによってイオンビーム１０５のビーム電流を大きくすることができる。図６では図示を省略しているが、同様のバイアス方式を第２のスパッタリングターゲット６１３に適用するとしてよい。
【００３３】
動作について説明すると、イオン源６０２は、複数のモードのうちいずれか１つのモードで動作させるとしてよい。第１のスパッタリングモードでは、第１のカバー６６２が開位置のあるとしてよく、供給システム６１０は、後方壁２５７に形成されている第１の開口７０２を通して第１のスパッタリングターゲット６１２を供給する。第２のカバー（不図示）は、第２のスパッタリングターゲット６１３が完全にアークチャンバ２０４の外部に位置しているので、閉位置にあって第２の開口７０３を被覆しているとしてよい。第２のスパッタリングモードでは、スパッタリングターゲットを逆にするとしてよい。つまり、図６に示すように、第２のスパッタリングターゲット６１３がアークチャンバ２０４に供給されており、第１のスパッタリングターゲット６１２が完全に取り出されて、第１のカバー６６２が閉位置にある。さらに別の動作モードでは、第１のスパッタリングターゲット６１２および第２のスパッタリングターゲット６１３の両方を同じ固体材料で製造して、両方を同時にアークチャンバ２０４内に供給するとしてよい。さらに別の動作モードでは、第１のスパッタリングターゲット６１２および第２のスパッタリングターゲット６１３の両方を完全にアークチャンバから取り出して、それぞれのカバーを閉じて、イオン源は間接加熱カソードモードで動作させるとしてよい。
【００３４】
したがって、スパッタリングターゲットをアークチャンバに供給する供給システムが提供される。一実施形態によると、アークチャンバは、ビームライン型イオン注入装置用のイオン源のアークチャンバであってよい。当該供給システムによって、浸食されたスパッタリングターゲットを常に更新するので、供給システムを持たないアークチャンバ内にスパッタリングターゲット全体を配置することに比べると、動作寿命が長くなる。供給システムを利用することによって、スパッタリング用の更新された領域およびプロフィールもアークチャンバにおいてプラズマに示されるので、更新された領域のプロフィール制御が実行されるとしてよい。また、ビームラインイオン注入装置のイオン源の場合、スパッタリングターゲットをスパッタリングするので、ガスをアークチャンバに供給することに比べて、ダイマー状態および多価イオン種のレベルを高くし得る。例えば、ホウ素を含むスパッタリングターゲットをスパッタリングすることによって得られる所望のＢ種は概して、二価（Ｂ＋＋）状態および三価（Ｂ＋＋＋）状態の数が、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）等のドーパントガスをアークチャンバに供給する従来のイオン源よりも多くなる。供給システムはさらに、１以上のスパッタリングターゲットをアークチャンバに搬入および搬出するので、さまざまな動作モードを可能とする柔軟性が得られる。また、ビームライン型イオン注入装置のイオン源の場合、種、ビーム電流等がさまざまな多くの異なる種類のイオンビームが同じイオン源によって供給されるとしてよい。
【００３５】
本開示は、本明細書で説明した具体的な実施形態によってその範囲を限定されるものではない。本明細書で説明したものに加えて、本開示のその他のさまざまな実施形態および変形例は、当業者には、上記の説明および添付図面を参照することで明らかである。このため、そのような他の実施形態および変形例は、本開示の範囲内に含まれるものとする。さらに、本開示は特定の目的を実現するべく特定の環境での特定の実施例を挙げて本明細書で説明したが、当業者であれば、本開示の有用性はこれらに限定されるものではなく、本開示は任意の目的を実現するべく任意の環境で実施されるという利点を持つものと認めるであろう。したがって、以下に記載する請求項は、広義に、そして、本明細書で説明した本開示の意図を反映して解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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