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公開番号2025129107
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-04
出願番号2024078309
出願日2024-05-14
発明の名称気化器、イオン源
出願人日新イオン機器株式会社
代理人
主分類H01J 27/08 20060101AFI20250828BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】長寿命化を達成する上で、最適な坩堝形状を備えた気化器を提供する。
【解決手段】
気化器1は、固体材料7が収納される坩堝2と、坩堝2を加熱する加熱器5とを有し
、坩堝2は、内部空間Rを形成する壁Wと、壁Wに接続されて内部空間Rに反応性ガスを
放出する入口2aと、壁Wに接続されて反応性ガスと固体材料7と反応性ガスとの反応
によって生成された反応生成物の蒸気とを内部空間Rから外部へ放出する出口2bとを有
し、内部空間Rが、少なくとも入口2aと出口2bの一方に向けて狭くなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
固体材料が収納される坩堝と、
前記坩堝を加熱する加熱器とを有し、
前記坩堝は、内部空間を形成する壁と、前記壁に接続されて前記内部空間に反応性ガスを放出する入口と、前記壁に接続されて前記反応性ガスと前記固体材料と前記反応性ガスとの反応によって生成された反応生成物の蒸気とを前記内部空間から外部へ放出する出口とを有し、
前記内部空間が、少なくとも前記入口と前記出口の一方に向けて狭くなることを特徴とする、気化器。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記内部空間が、前記入口と前記出口の両方に向けて狭くなることを特徴とする、請求項１記載の気化器。
【請求項３】
前記壁の一部が傾斜構造を持つことで、前記内部空間が狭くなる請求項１記載の気化器。
【請求項４】
前記入口からの前記反応性ガスの放出方向と前記出口からの前記反応性ガスと前記反応生成物の蒸気との放出方向とが一致している、請求項１記載の気化器。
【請求項５】
前記内部空間は、前記内部空間の中心からみて、前記入口側と前記出口側で対称形をなす、請求項１記載の気化器。
【請求項６】
固体材料を受容するための坩堝と、
前記坩堝を加熱する加熱器とを具備する気化器で、
前記坩堝は、前記坩堝内に反応性ガスを受容するための入口と、
前記坩堝から反応性ガスおよび蒸気が放出される出口と、
前記入口と前記出口とを接続する壁とを備え、
前記壁は、第１部位と第２部位と第３部位を有し、
前記第１部位が、前記入口および前記出口に平行に延び、前記第２部位が、前記第１部位を前記入口に接続し、前記第３部位が、前記第１部位を前記出口に接続する構成で、
少なくとも前記第２部位の寸法が前記入口に向かって減少するか、前記第３部位の寸法が前記出口に向かって減少する、気化器。
【請求項７】
前記壁は、前記第２部位が前記第１部位から前記入口に向かって傾斜している請求項６記載の気化器。
【請求項８】
前記壁は、前記第３部位が前記第１部位から前記出口に向かって傾斜している請求項６記載の気化器。
【請求項９】
前記壁は、前記第３部位が前記第１部位から前記出口に向かって傾斜している請求項７記載の気化器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の気化器と、
前記気化器から供給された蒸気からプラズマを生成するプラズマ生成室と、
前記プラズマからイオンビームの引出しを行う引出電極とを有するイオン源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
気化器と当該気化器を有するイオン源に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）デバイスは、電気自動車、鉄道、発電所等の高電圧、高温用途への利用が期待されており、ＳｉＣデバイスの製造プロセスは、イオン注入プロセスを使用するという点で、従来のシリコンデバイスと同様のものが利用されている。
【０００３】
ＳｉＣデバイスのイオン注入プロセスでは、ＰＮ接合の製作にあたり、窒素イオンやリンイオンをＮ型ドーパントとして注入し、アルミニウムイオンやホウ素イオンをＰ型ドーパントとしてＳｉＣウェーハに注入している。
【０００４】
窒素イオンやリンイオン、ホウ素イオンの生成では、一般にはガスを原料としてプラズマの生成が行われている。一方、アルミニウムイオンの生成では、原料となる最適なガスがないことから、アルミニウムを含有する固体材料（粉末状のものを含む）をプラズマ生成室内に配置して、これをスパッタリングすることで、アルミニウムイオンを含むプラズマを生成している。
【０００５】
また、気化器を用いて、アルミニウムイオンを含むプラズマを生成する方式も利用されている。この方式では、気化器の坩堝内にアルミニウムを含有する固体材料を配置し、坩堝温度を昇温することで固体材料より蒸気を生成する。生成された蒸気をプラズマ生成室へ供給し、供給された蒸気をもとにアルミニウムイオンを含むプラズマを生成する。
【０００６】
こうした先行技術に対して、特許文献１に記載の新たな気化器が本願の発明者等から提案されている。
【０００７】
この気化器は、従来の気化器と異なり、坩堝内に反応性ガスを供給する。坩堝内では、反応性ガスが固体材料と反応して、固体材料上に反応生成物が生成される。生成された反応生成物は、坩堝が高温に加熱されることで蒸気化されて、プラズマ生成室へ供給される。プラズマ生成室では、供給された蒸気より、アルミニウムイオンを含むプラズマが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２３－１５４３７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体デバイスの製造工程における生産性向上にあたり、気化器の運転を長時間継続すること、つまりは気化器の長寿命化がひとつの要素となる。気化器の運転時間を長くするためには、坩堝内に配置される固体材料の大型化が必要となる。ただし、固体材料を単に大きくしただけでは、気化器の運転に支障を来しかねない。
本発明では、気化器の長寿命化を達成する上で、最適な坩堝形状を備えた気化器と当該気化器を具備するイオン源を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
気化器は、
固体材料が収納される坩堝と、
前記坩堝を加熱する加熱器とを有し、
前記坩堝は、内部空間を形成する壁と、前記壁に接続されて前記内部空間に反応性ガスを放出する入口と、前記壁に接続されて前記反応性ガスと前記固体材料と前記反応性ガスとの反応によって生成された反応生成物の蒸気とを前記内部空間から外部へ放出する出口とを有し、
前記内部空間が、少なくとも前記入口と前記出口の一方に向けて狭くなることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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