(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ発生室をイオンソース部に設け、該イオンソース部に隣接しガスフィードシステムを収納しているガスキャビネットに備えられたイオンソース物質をガスフィードラインを介して前記プラズマ発生室に導入するよう構成するとともに、
前記ガスキャビネット内においては、主制御弁から前記イオンソース部のプラズマ発生室へガスフィードラインを経由してソースガスボンベのソースガスを導くとともに、第一マスフロー部材を介して接続されるイオンソースガスを充填したシリンダと、第二マスフロー部材を介して接続されるキャリヤガス導入用のガスラインと、第三マスフロー部材を介して接続されるトリメチルインジウムを充填したシリンダとを、前記ガスフィードラインにそれぞれ接続するよう構成し、
前記第一〜第三の各マスフロー部材をそれぞれマスフロー流量制御することにより、前記イオンソース部に供給するイオンソース物質の量を制御するよう構成した、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置において、
トリメチルインジウム用のガスラインを、２個所の２方向弁を有するトリメチルインジウム専用の供給システムと手動弁と前記第三マスフロー部材にて構成し、前記２個所の２方向弁の間に前記手動弁を接続したことを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項２】
請求項１において、トリメチルインジウムにキャリヤガスを導入する場合は、トリメチルインジウム用の前記第三マスフロー部材の手前で合流させるように、前記第二マスフロー部材を介して接続されるキャリヤガス導入用のガスラインを分岐導入して接続することを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項３】
請求項１において、トリメチルインジウムにキャリヤガスを導入する場合は、前記トリメチルインジウム専用の供給システム内に直接キャリヤガスを導入するように、前記第二マスフロー部材を介して接続されるキャリヤガス導入用のガスラインを前記供給システム内に分岐導入して接続することを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第三マスフロー部材の手前で合流、または、前記供給システム内に分岐導入のどちらか選択するためのバルブ配管を前記供給システムに設けたことを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項５】
請求項１において、アルゴン等の不活性のキャリヤガスを満たした状態でその蒸気圧により発生するトリメチルインジウムを用いることを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項６】
請求項１において、イオンソース部の高真空部とのトリメチルインジウムの蒸気圧力差でトリメチルインジウムを高真空としたイオンソース部へ差圧導入することを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【請求項７】
請求項１において、マスフロー流量制御とソース物質の恒温槽での温度制御を併用したことを特徴とする、ガスソース物質およびトリメチルインジウム用のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入方法とイオン注入装置に関し、Ｉｎのイオン注入とそのイオン源に関する。
【従来の技術】
従来、Ｉｎのイオン注入には、ＩｎＣＬ３（塩化インジウム）を用いている。ＩｎＣＬ３は固体の物質で、これをイオン源として用いるためには、ソース部に設けられたベーパライザーにて２００℃から２７０℃に加熱し気化させて用いていた。
この方法での問題としては、温度制御をする必要があり、一般的に温度制御は、応答性が悪く時間がかかることが多い。通常のベーパライザでは作業可能温度以上となるまでの昇温時間は数分程度を要する。また、この応答性の問題は、自動ビームセットアップの時間を長引かせる。
ＩｎＣＬ３は、吸湿性があり、吸湿してしまうとこの水分が、イオンビームの立ち上がりのビーム出しとビームの初期安定化に影響を与えるために、この対策（水抜きに）時間（１時間程度）を要する。これらの時間は生産性を悪化させる要因となる。また、ソースチャンバー内に再付着した塩化インジウムが、ソースメンテナンス時に吸湿してしまい粘着状物質となり、余分なクリーニング時間を要することがある。この吸湿した状態においては、吸湿した状態の再付着した塩化インジウムは、強酸性であり、ソースチャンバー材質のアルミ等を腐食させるおそれがある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、Ｉｎのイオン注入に置ける、 イオンビームの立ち上がりのビーム出しとビームの初期安定化のための時間の短縮、ソースメンテナンス時間の短縮を目的とするイオン注入装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、また塩化物による（塩酸等の）イオン注入装置の腐食等のダメージをなくすことにある。
【課題を解決するための手段】
本発明は、 トリメチルインジウムをイオンソース物質として用いるイオン注入方法である。
ソース物質を充填したシリンダの下流にあるマスフロー部材によって、マスフロー流量制御することにより、イオンソース物質の量を制御する。
常温で真空状態でその蒸気圧により発生するトリメチルインジウムを用いる。
アルゴン等の不活性のキャリアガスを満たした状態でその蒸気圧により発生するトリメチルインジウムを用いる。
ソース部の高真空部とのトリメチルインジウムの蒸気圧力差でトリメチルインジウムを高真空としたソース部へ差圧導入する。
ソース物質のシリンダーを大容量化する。
ソース物質を恒温槽で温度制御する。
マスフロー流量制御と恒温槽での温度制御を併用した。
イオンソース物質を充填したシリンダの下流にあるマスフロー部材から、イオンソース物質をイオンソースに供給する第一項記載のイオン注入方法において、イオンソースまでの配管のうち、少なくともイオンソースの近傍の部分を加熱するよう構成し、配管部分のトリメチルインジウムの固体化による付着を抑制した。
【発明の実施の形態】
本発明は、 トリメチルインジウムをイオンソース物質として用いるイオン注入方法である。
図２のように、通常のイオン注入装置のイオンソース部１には、プラズマ発生室２が設けられ、ソース物質が内部に導入される。図２のガスキャビネット３内には、ガスフィードシステムが収納されている。このガスフィードシステムは、通常、ソースガスボンベ４のソースガス（ＢＦ３等）を複数の制御弁、レギュレータ、マスフローバルブ７（ｃ）、手動弁を経て、さらに、主制御弁ＶＡからイオンソース部１へ、ガスフィードラインを経由して導かれている。また、手動用の流量調節弁と手動弁を組合せたバイパス経路が途中に設けられている。また、主制御弁には、キャリアガス導入用のガスラインが接続されており、ガスキャビネット３の外に置かれた、Ａｒ等のキャリアガスボンベ６から、逆止弁、停止弁、レギュレータ、制御弁、マスフローバルブ７（ｂ）、手動弁を経て主制御弁に導かれている。
通常、ソース物質にはＢＦ３等のガスの場合が用いられるが、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、ソース物質として用いてイオン注入を行う場合は、通常のガスラインシステムに加えて、図２に示すように、マスフローバルブ７（ａ）を有するトリメチルインジウム用のガスラインを追加する。 トリメチルインジウム用のガスラインは、図３に示すように、 2個所の２方向弁を有するトリメチルインジウム専用の供給システム５と、複数の手動弁とマスフローバルブ７（ａ）にて構成されている。また、トリメチルインジウムにキャリヤガスを導入する場合は、図４に示すように、トリメチルインジウム用のガスラインの主制御弁もしくはマスフローバルブ７（ａ）の手前で合流させるか、供給システム５内にキャリアガスを導入するように構成する。
トリメチルインジウム専用の供給システム５の構成としては、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）に対して、常温で真空状態あるいは、アルゴン等のキャリアガスを満たした状態として、その蒸気圧により発生するＴＭＩガスを、高真空としたイオンソース部１へ導くよう構成する。
また、マスフローコントロールのためのマスフローバルブ７（ａ）にて、イオンソース物質であるＴＭＩガスの量を制御する。
つぎに、ソース部の高真空部とのトリメチルインジウムの蒸気圧力差でトリメチルインジウムを高真空としたイオンソース部へ差圧導入する。また、イオンソース物質のシリンダーを大容量化することが必要となる。
また、トリメチルインジウム専用の供給システム５の構成として、供給システム内にソース物質を恒温槽で加熱するよう構成し、しかも温度制御するよう構成する。 マスフロー流量制御と恒温槽での温度制御を併用するとさらによいものとなる。
ソース物質を充填したシリンダの下流にあるマスフロー部材によって、マスフロー流量制御することにより、イオンソース物質の量を制御する。
常温で真空状態でその蒸気圧により発生するトリメチルインジウムを用いる。
アルゴン等の不活性のキャリアガスを満たした状態でその蒸気圧により発生するトリメチルインジウムを用いる。
ソース部の高真空部とのトリメチルインジウムの蒸気圧力差でトリメチルインジウムを高真空としたソース部へ差圧導入する。
ソース物質のシリンダーを大容量化する。
ソース物質を恒温槽で温度制御する。
マスフロー流量制御と恒温槽での温度制御を併用した。
イオンソース物質を充填したシリンダの下流にあるマスフロー部材から、イオンソース物質をイオンソースに供給する第一項記載のイオン注入方法において、イオンソースまでの配管のうち、少なくともイオンソースの近傍の部分を加熱するよう構成し、配管部分のトリメチルインジウムの固体化による付着を抑制した。
【発明の作用】
１．マスフローの制御を温度制御の代わりに使える為、ビームセットアップ時間を短縮できる。
２． 塩化物がチャンバー内に固体化による付着しない為、チャンバーや後段の真空ポンプに悪影響を与えない。
３． ソース物質のシリンダーは、ベーパライザに比べ大容量化しやすく、ソース物質の寿命による再充填間隔を長く出来装置運転の効率化がはかれる。
４． 吸湿性がない為ソース物質が水を含むことによる水抜き運転時間を短縮できる。
【発明の効果】
１. 蒸気圧で昇華したＴＭＩ分子は、高真空のソース部に導くことができ、精度のよいイオン源性能がえられる。この流量は、ソース物質を充填したシリンダの下流にあるマスフローによって制御することができる。
２. これによって他の高圧ガスやソースガスＳＤＳと同様にソースに導かれる量をマスフローで制御することが可能となる。
３. 蒸気圧は、温度に依存する為、必要によっては恒温槽で温度制御することができる。
４．Ａｒ，Ｈｅ,Ｎ２などの不活性ガスをシリンダに導き、ソースとの圧力差を大きくし、マスフローコントロールを容易にすることができる。
５．イオンソースまでの配管のうち、少なくともイオンソースの近傍の部分を加熱する構成により、配管部分のトリメチルインジウムの固体化による付着を抑制でき、スムーズで詰まりのないトリメチルインジウムの送出ができるすぐれた特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のガスラインの構成を示した図である。
【図２】  本発明の概略構成を示した図である。
【図３】  本発明によるトリメチルインジウム用のガスラインを示した図である。
【図４】  本発明によるガスラインの全体の構成を示した図である。
【符号の説明】
１  イオンソース部
２  プラズマ発生室
３  ガスキャビネット
４  ソースガスボンベ
５  供給システム
６  キャリアガスボンベ
７  マスフローバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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