CN107078005B - 离子注入装置 - Google Patents

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Abstract

目的在于得到能够缩短固体材料的升华温度稳定化时间而提高工作效率的离子注入装置。离子注入装置具有：真空分隔壁(1)，其内部保持为真空；固体填充容器(3)，其整体配置于所述真空分隔壁(1)的内部，填充有固体材料(8)；加热器(7)，其使在所述固体填充容器(3)中填充的所述固体材料(8)升华而生成原料气体(9)；电弧室(6)，其将所述原料气体(9)离子化而作为离子束(11)射出；气体供给喷嘴(10)，其将所述原料气体(9)从所述固体填充容器(3)引导至所述电弧室(6)；以及支撑件(4)，其将所述固体填充容器(3)支撑固定于所述真空分隔壁(1)，所述支撑件(4)与所述真空分隔壁(1)及所述固体填充容器(3)相比导热性低。

Description

离子注入装置
技术领域
本发明涉及一种离子注入装置，该离子注入装置使固体材料升华而生成原料气体，将原料气体离子化而作为离子束射出。
背景技术
在离子注入装置中，使在汽化器的固体填充容器中填充的固体材料升华而生成原料气体，电弧室将原料气体离子化而作为离子束射出(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平7-326313号公报
发明内容
作为向电弧室的气体的供给，存在从在外部的气瓶箱(未图示)内设置的氮气瓶(未图示)供给氮气的情况和将通过汽化器生成的原料气体进行供给的情况。在将气体的供给从氮气瓶切换至汽化器时，需要汽化器的升华温度稳定化时间。特别在SiC半导体装置用离子注入装置中，作为固体材料而使用的氯化铝在真空中的升华温度为80～90℃的低温。但是，在现有的装置中由于固体填充容器兼做真空分隔壁而需要强度，因此成为厚壁的形状，热容量大。因此，存在升温稳定化耗费时间，工作效率降低这样的问题。
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够缩短升华温度稳定化时间而提高工作效率的离子注入装置。
本发明涉及的离子注入装置的特征在于，具有：真空分隔壁，其内部保持为真空；固体填充容器，其整体配置于所述真空分隔壁的内部，填充有固体材料；加热器，其使在所述固体填充容器中填充的所述固体材料升华而生成原料气体；电弧室，其将所述原料气体离子化而作为离子束射出；气体供给喷嘴，其将所述原料气体从所述固体填充容器引导至所述电弧室；以及支撑件，其将所述固体填充容器支撑固定于所述真空分隔壁，所述支撑件与所述真空分隔壁及所述固体填充容器相比导热性低。
发明的效果
在本发明中，固体填充容器整体配置于真空分隔壁的内部的真空中，因此固体填充容器无需具有压力分隔壁的功能，只要具有填充固体所需的强度即可。因而，能够将固体填充容器薄壁化而降低热容量。由此，升华所需的加热量也变少，加热器也变小。另外，由于将固体填充容器支撑固定于真空分隔壁，因此气体供给喷嘴无需具有对固体填充容器进行支撑的功能。因而，能够将气体供给喷嘴薄壁化，因此能够减少热量从电弧室向固体填充容器的流入。并且，由于支撑件与真空分隔壁及固体填充容器相比导热性低，因此还能够减少从固体填充容器经由支撑件释放的热量。其结果，能够在升华温度区域缩短升华温度稳定化时间，使得离子束状态的稳定化也加快，能够提高工作效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的离子注入装置的剖视图。
图2是表示对比例涉及的离子注入装置的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式2涉及的离子注入装置的剖视图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式涉及的离子注入装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的离子注入装置的剖视图。该装置是将铝离子注入至SiC晶片(未图示)的SiC半导体装置用离子注入装置。
离子注入装置的真空分隔壁1的内部保持为真空。汽化器2的固体填充容器3整体配置于真空分隔壁1的内部。支撑件4将固体填充容器3支撑固定于真空分隔壁1。支撑件4与真空分隔壁1及固体填充容器3相比导热性低。支撑部件5将电弧室6支撑固定于真空分隔壁1。
汽化器2的加热器7使在固体填充容器3中填充的氯化铝8升华而生成氯化铝气体9。气体供给喷嘴10将氯化铝气体9从固体填充容器3引导至电弧室6。此外，还将氮气等原材料气体的导入管(未图示)与电弧室6连接。在电弧室6薄的情况下，也可以设置连接部(未图示)而将气体供给喷嘴10和电弧室6相连。
电弧室6将氯化铝气体9离子化而作为离子束11射出。具体地说，氯化铝气体9在电弧室6内与电子碰撞成为等离子12而被离子化。该离子通过引出电极(未图示)而被作为离子束11引出。接下来，通过质量分析器(未图示)而选择所希望的离子，通过加速电极(未图示)将所选择的离子进行加速。并且，通过对离子束11进行扫描，由此均匀地注入至晶片(未图示)之上。
下面，与对比例进行比较而说明本实施方式的效果。图2是表示对比例涉及的离子注入装置的剖视图。在对比例中，由于固体填充容器3兼做真空分隔壁1而需要强度，因此成为厚壁的形状，热容量大。因此，升温稳定化耗费时间，工作效率降低。
另一方面，在本实施方式中，固体填充容器3整体配置于真空分隔壁1的内部的真空中，因此固体填充容器3无需具有压力分隔壁的功能，只要具有填充固体所需的强度即可。因而，能够将固体填充容器3薄壁化而降低热容量。由此，升华所需的加热量也变少，加热器7也变小。另外，由于将固体填充容器3支撑固定于真空分隔壁1，因此气体供给喷嘴10无需具有对固体填充容器3进行支撑的功能。因而，能够将气体供给喷嘴10薄壁化，因此能够减少热量从电弧室6向固体填充容器3的流入。并且，由于支撑件4与真空分隔壁1及固体填充容器3相比导热性低，因此还能够减少从固体填充容器3经由支撑件4释放的热量。其结果，能够在真空中的80～90℃的低温的升华温度区域缩短升华温度稳定化时间，使得离子束状态的稳定化也加快，能够提高工作效率。
具体地说，支撑件4是导热率小于或等于2W/m·k的可加工陶瓷材料、或者导热率小于或等于1W/m·k的工程塑料。如果是这些材料，则与金属制的真空分隔壁1及固体填充容器3相比充分地降低了导热性。
实施方式2.
图3是表示本发明的实施方式2涉及的离子注入装置的剖视图。底板13与固体填充容器3接合。支撑件4将底板13支撑固定于真空分隔壁1。底板13与真空分隔壁1及固体填充容器3相比导热性低。
在这里，如果利用金属制作底板13，则热量经过底板13传递至支撑件4而泄漏。为了防止该情况，使用低导热性材料作为底板13的材料。具体地说，底板13是导热率小于或等于2W/m·k的可加工陶瓷材料、或者导热率小于或等于1W/m·k的工程塑料。如果是这些材料，则与金属制的真空分隔壁1及固体填充容器3相比充分地降低了导热性。
标号的说明
1真空分隔壁，3固体填充容器，4支撑件，6电弧室，7加热器，8氯化铝(固体材料)，9氯化铝气体(原料气体)，10气体供给喷嘴，11离子束，13底板。

Claims (4)

1.一种离子注入装置，其特征在于，具有：
真空分隔壁，其内部保持为真空；
固体填充容器，其整体配置于所述真空分隔壁的内部，填充有固体材料；
加热器，其使在所述固体填充容器中填充的所述固体材料升华而生成原料气体；
电弧室，其将所述原料气体离子化而作为离子束射出；
气体供给喷嘴，其将所述原料气体从所述固体填充容器引导至所述电弧室；以及
支撑件，其将所述固体填充容器支撑固定于所述真空分隔壁，
所述支撑件与所述真空分隔壁及所述固体填充容器相比导热性低，
所述固体填充容器与所述真空分隔壁相比被薄壁化。
2.根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于，
所述支撑件是导热率小于或等于2W/m·k的可加工陶瓷材料、或者导热率小于或等于1W/m·k的工程塑料。
3.根据权利要求1或2所述的离子注入装置，其特征在于，
还具有底板，该底板与所述固体填充容器接合，
所述支撑件将所述底板支撑固定于所述真空分隔壁，
所述底板与所述真空分隔壁及所述固体填充容器相比导热性低。
4.根据权利要求3所述的离子注入装置，其特征在于，
所述底板是导热率小于或等于2W/m·k的可加工陶瓷材料、或者导热率小于或等于1W/m·k的工程塑料。
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