JP2000208091A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン注入装置のアークチャンバにフィラメ
ントを固定する絶縁体の表面に汚染物質が付着すること
でフィラメントとアークチャンバとの電気的絶縁がとれ
なくなるのを解消し、安定的にプラズマが発生するよう
にする。 【解決手段】 イオン源本体１１に設けられかつ内部に
フィラメント１３が設けられたもので、ガスをプラズマ
化するアークチャンバ１２を備えたイオン注入装置にお
いて、アークチャンバ１２の一端部には開口部１４が設
けられ、フィラメント１３はその開口部１４に対して非
接触状態を保ってアークチャンバ１２の外部へ延出され
ているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
関し、詳しくはフィラメントを用いてガスをプラズマ化
するアークチャンバを備えたイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に示すように、従来のイオン注入装
置のイオン源本体（図示省略）にはアークチャンバ１１
２が設けられている。このアークチャンバ１１２の内部
にはフィラメント１１３が備えられていて、このフィラ
メント１１３はアークチャンバ１１２の端部に設けられ
た絶縁体１１４の内部を例えば嵌挿してアークチャンバ
１１２の外部に延出されている。すなわち、フィラメン
ト１１３は絶縁体１１４によって固定されている。この
アークチャンバ１１２内では、フィラメント１１３に電
流を流すことで加熱し、熱電子を放出させることでアー
クチャンバ１１２内に導入されたガスの原子や分子を電
離させてプラズマを発生させている。すなわち、イオン
を発生させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
イオン注入装置では、アークチャンバにフィラメントを
固定するための絶縁体の表面に導電性の汚染物質が付着
堆積すると、フィラメントとアークチャンバとがその汚
染物質によって導通し、すなわち、フィラメントに流れ
る電流がリークし、フィラメントとアークチャンバとの
電気的絶縁がとれなくなって、プラズマの発生が困難に
なることがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたイオン注入装置である。

【０００５】イオン注入装置は、イオン源本体に設けら
れかつ内部にフィラメントが設けられたもので、ガスを
プラズマ化するアークチャンバを備えたイオン注入装置
において、アークチャンバの一端部には開口部が設けら
れ、フィラメントはその開口部に対して非接触状態を保
ってアークチャンバの外部へ延出されているものであ
る。

【０００６】上記イオン注入装置では、アークチャンバ
に開口部が設けられ、フィラメントはその開口部に対し
て非接触状態を保ってアークチャンバの外部へ延出され
ていることから、アークチャンバ内で発生した汚染物質
が開口部の縁やフィラメントの周囲に付着してもその汚
染物質によってフィラメントとアークチャンバとが電気
的に導通することが避けられる。そのため、アークチャ
ンバ内にプラズマを安定的に発生させることが可能にな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のイオン注入装置に係わる
実施の形態の一例を、図１によって説明する。図１の
（１）にはアークチャンバの概略構成断面図を示し、図
１の（２）にはイオン源の概略構成斜視図を示す。

【０００８】図１に示すように、イオン注入装置のイオ
ン源本体１１にはアークチャンバ１２が設けられてい
る。このアークチャンバ１２内にはフィラメント１３が
配置されている。また上記アークチャンバ１２の一端部
には、例えば二つの開口部１４（１４ａ、１４ｂ）が設
けられていて、各開口部１４に対して非接触状態を保っ
て上記フィラメント１３がアークチャンバ１２の外部へ
直接延出されている。例えば、一方の開口部１４ａには
フィラメント１３の正極側が延出され、他方の開口部１
４ｂにはフィラメントの負極側が延出されている。

【０００９】そして各開口部１４とフィラメント１３と
の間には、アークチャンバ１２内で発生する物質が堆積
しても開口部１４の縁とフィラメント１３の表面とがそ
の堆積した物質を介して接続されない距離とし、例えば
２．０ｍｍ〜７．０ｍｍ、好ましくは２．０ｍｍ〜５．
０ｍｍの範囲内における所定の間隔が設けられている。
ここでは、一例として、３．０ｍｍの間隔が設けられて
いる。なお、開口部１４とフィラメント１３との間隔が
５．０ｍｍよりも広くなると、アークチャンバ１２内の
ガスが外側に漏れすぎて、後述する電極サポート１５、
１６の絶縁体１７、１８に絶縁不良が発生するという問
題を生じ、２．０ｍｍ未満になると上記堆積した物質に
よりフィラメント１３とアークチャンバ１２とが短絡さ
れやすくなる。

【００１０】さらに、上記アークチャンバ１２の外部に
延出されたフィラメント１３の端部は電極サポート１
５、１６に接続されている。この電極サポート１５、１
６は例えばモリブデンで形成されているが、他の高融点
金属で形成されたものであってもよい。したがって、電
極サポート１５、１６は導電性を有している。各電極サ
ポート１５、１６は、上記イオン源本体１１に絶縁体１
７、１８を介して取り付けられている。上記絶縁体１
７、１８は、例えば酸化アルミニウムで形成されている
が、他の酸化物や窒化物等の絶縁性を有するセラミック
スのような高融点絶縁物質で形成されたものであっても
よい。

【００１１】上記イオン注入装置１０では、上記フィラ
メント１３に大電流を流し、そのフィラメント１３をジ
ュール発熱により加熱して熱電子を放出させる。そし
て、放出された電子はフィラメント１３を流れる電流で
生じた磁界によってアークチャンバ１２内に閉じ込めら
れる。そのため、アークチャンバ１２の内部に導入され
たガスの原子や分子はアークチャンバ１２内で電離す
る。その電離によって生じたプラズマ中のイオンは、ア
ークチャンバ１２に設けた出口から引出し電極（図示省
略）によって形成された負の電界に引かれて、イオンビ
ームとなって出ていく。

【００１２】従来の密閉されたアークチャンバを用いた
場合には、アークチャンバ内でプラズマを発生させるた
めには２．７ｍＰａ程度の真空度が必要であった。上記
アークチャンバ１２内でプラズマを発生させるために
は、一例として、密閉された従来のアークチャンバにお
ける真空度よりも１／１０程度の真空度になるような吸
引力で真空引きすればよい。例えば、密閉された従来の
アークチャンバを吸引したときにそのアークチャンバ内
の真空度が０．２７ｍＰａ程度になるような吸引力で、
上記アークチャンバ１２内のガスを吸引して、プラズマ
の発生可能な圧力に調整すればよい。

【００１３】上記イオン注入装置１０では、アークチャ
ンバ１２に開口部１４が設けられ、フィラメント１３は
その開口部１４に対して非接触状態を保ってアークチャ
ンバ１２の外部へ延出されていることから、アークチャ
ンバ１２内で発生した汚染物質が開口部１４の縁やフィ
ラメント１３の周囲に付着してもその汚染物質によって
フィラメント１３とアークチャンバ１２とが電気的に導
通することが避けられる。そのため、アークチャンバ１
２内にプラズマを安定的に発生させることが可能にな
る。

【００１４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のイオン注
入装置によれば、アークチャンバに開口部が設けられ、
フィラメントはその開口部に対して非接触状態を保って
アークチャンバの外部へ延出されているので、アークチ
ャンバ内で発生した汚染物質が開口部の縁やフィラメン
トの周囲に付着してもその汚染物質によってフィラメン
トとアークチャンバとの電気的導通を避けることができ
る。よって、アークチャンバ内にプラズマを安定的に発
生させることができるので、イオンを安定的に発生する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン注入装置に係わる実施の形態を
示す概略構成図である。

【図２】従来のイオン注入装置の要部を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１１…イオン源本体、１２…アークチャンバ、１３…フ
ィラメント、１４…開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン源本体に設けられかつ内部にフィ
   ラメントが設けられたもので、ガスをプラズマ化するア
   ークチャンバを備えたイオン注入装置において、 前記アークチャンバの一端部には開口部が設けられ、 前記フィラメントは前記開口部に対して非接触状態を保
   って前記アークチャンバの外部へ延出されていることを
   特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記アークチャンバの外部に延出された
   前記フィラメントは電極サポートに接続され、 前記電極サポートは前記イオン源本体に絶縁体を介して
   取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のイ
   オン注入装置。