JP2000306542A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電圧が印加される気密ボックスと接地され
ているシールドキャビネットの間のにまたがって設置さ
れた電気絶縁性排気管の内部に、イオン源物質ガスが固
体化し、付着することを抑制して、安定してイオン注入
処理を行うことができるイオン注入装置を提供する。 【解決手段】 排気装置２（又は２’、２”）にはシー
ルドキャビネット５外へ排気するための、気密ボックス
４からシールドキャビネット５にまたがって延びる電気
絶縁性排気管２７が接続されており、排気装置２（又は
２’、２”）は絶縁性排気管２７より前段位置にろ過フ
ィルタ２３（及び／又は２３’）を備えている。

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、特
に、イオン源、該イオン源に接続されたイオン加速管、
該イオン源から排気する排気装置、該イオン源から該イ
オン加速管にいたる部分及び前記排気装置を囲み、該イ
オン加速管入口側の電圧印加電極に接続された気密ボッ
クス、該気密ボックスから電気的に絶縁されて該ボック
スを囲み、前記イオン加速管出口側の電圧印加電極に接
続されるとともに接地されたシールドキャビネット及び
前記排気装置から該シールドキャビネット外へ排気する
ための前記気密ボックスから該シールドキャビネットに
またがって延びる電気絶縁性排気管とを備えているイオ
ン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は半導体デバイスの基に
なるデバイス基板に所定のイオンを注入する等に使用さ
れるものであり、種々のタイプのものが提案され、使用
されているが、その中に、イオン源からイオン加速管に
いたる部分並びに前記イオン源に接続された排気装置を
囲み、前記イオン加速管入口側の電圧印加電極に接続さ
れた気密ボックスと、前記気密ボックスから電気的に絶
縁されて該ボックスを囲み、前記イオン加速管出口側の
電圧印加電極に接続されるとともに接地されたシールド
キャビネットとを含むイオン注入装置が知られている。

【０００３】このように、気密ボックスやシールドキャ
ビネットを設けるのは、使用されるイオン源ガスが人体
や自然環境に悪影響を与えるものが多いことから、安全
のためイオン源等を気密に囲ってしまうためと、イオン
源、イオン加速管、排気装置等から発せられる熱の周囲
への無制限の放出を防止するとともに排熱し易くするた
めである。

【０００４】そしてこのように気密ボックスを設ける場
合、それはイオン加速管へのイオン加速電圧印加のため
に兼用され、イオン加速管入口側の電圧印加電極に接続
され、該気密ボックスの外側にはイオン加速管出口側の
電圧印加電極に接続されるとともに接地されたシールド
キャビネットが設けられる。イオン源からの排気は、排
気装置からシールドキャビネット外へ延びる排気管によ
り導出される。

【０００５】また、必要に応じイオン源ガス供給部から
シールドキャビネット外の所定の部位へ排気を行える排
気管や、気密ボックス内からの排熱のための排気管も設
けられる。このような排気管の気密ボックスからシール
ドキャビネットにいたる部分は通常電気絶縁性材料で形
成されており、これにより排気管の気密ボックス側部分
とシールドキャビネット側部分とが電気的に非導通状態
におかれるとともに、気密ボックス及びシールドキャビ
ネットの双方に対しても絶縁状態におかれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イオン
注入装置の使用を重ねると前記電気絶縁性排気管の内面
にイオン源から吸出されたイオン源物質ガスが固体化
し、時間の経過と共に付着していく。この汚れの付着を
放置しておくと、絶縁性排気管の内面がその汚れにより
導通状態となり始め、放電が発生し、該排気管内面を伝
う沿面リーク電流が発生し始める。絶縁性排気管内面に
リーク電流が発生すると、その程度にもよるが、イオン
加速管への印加電圧が不安定になり、被処理基板へ照射
されるイオンビームの均一性が悪化し、イオン注入処理
に支障が生じ、気密ボックス内に設置した機器の誤動作
や故障が誘発されたりする恐れが生じる。さらに排気管
内汚れが進行し、大きい放電が起こると、気密ボックス
とシールドキャビネットが短絡してイオン注入装置を正
常に運転できなくなる。

【０００７】そこで本発明は、気密ボックスからシール
ドキャビネトにまたがって延びる電気絶縁性排気管内面
にイオン源物質ガスが固体化して付着するのを簡単容易
に抑制し、それだけ電気絶縁性排気管の寿命を長くで
き、長期にわたり安定したイオン注入処理を行えるイオ
ン注入装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、イオン源と、該イオン源に接続されたイオン
加速管と、前記イオン源から排気する排気装置と、前記
イオン源から前記イオン加速管にいたる部分及び前記排
気装置を囲み、前記イオン加速管入口側の電圧印加電極
に接続された気密ボックスと、前記気密ボックスから電
気的に絶縁されて該ボックスを囲み、前記イオン加速管
出口側の電圧印加電極に接続されるとともに接地された
シールドキャビネットと、前記排気装置から前記シール
ドキャビネット外へ排気するための前記気密ボックスか
ら該シールドキャビネットにまたがって延びる電気絶縁
性排気管とを備えており、前記排気装置は前記排気管よ
り前段位置にろ過フィルタを備えていることを特徴とす
るイオン注入装置を提供する。

【０００９】前記排気装置は排気用ポンプを含んでいる
が、代表例として前記イオン源に接続されたターボ分子
ポンプと該ターボ分子ポンプに接続されたドライポンプ
とを含むものを挙げることができる。前記ろ過フィルタ
は、固体ろ過フィルタ、特に主として粒子を捕捉するタ
イプのろ過フィルタがよい。かかるフィルタとして、３
次元網目構造のろ過エレメントを有するものを例示でき
る。該エレメントの材料としてはイオン交換繊維を例示
できる。

【００１０】このようにターボ分子ポンプ及びドライポ
ンプを備える場合、前記ろ過フィルタは該ターボ分子ポ
ンプと該ドライポンプの間及び該ドライポンプと前記排
気管との間のうち少なくとも一方に接続すればよい。ド
ライポンプとしては、ルーツ型、クロー型、スクリュー
型、ターボ型、スクロール型等のいずれでもよい。

【００１１】本発明のイオン注入装置によると、前記排
気装置に備えられたろ過フィルタによって、イオン源よ
り吸出される排気に含まれるイオン源物質ガスの固体化
により既に発生している粒子、また該フィルタで発生す
る粒子を捕捉することができ、それにより、該イオン源
物質ガスが電気絶縁性排気管内面に固体化して付着する
のを抑制することができ、該絶縁性排気管の寿命を長く
することができる。このことより、電位の異なる気密ボ
ックスとシールドキャビネットにまたがって延びる電気
絶縁性排気管内面で放電が起こるのを抑制することがで
きる。また、前記放電が起こるのを抑制することによ
り、前記絶縁性排気管内面に沿面リーク電流が発生する
のを抑えることができる。よって、気密ボックスとシー
ルドキャビネットを互いに絶縁状態に保てるので、イオ
ン加速管へ安定的に加速電圧を印加することができ、被
処理基板へ照射されるイオンビームの均一性が保たれ、
イオン注入処理を安定して行うことができる。

【００１２】ろ過フィルタが前記ターボ分子ポンプと前
記ドライポンプの間の配管に接続された場合、該ドライ
ポンプに達するイオン源物質ガスに起因する粒子量が減
少し絶縁性排気管だけでなくドライポンプの寿命も長く
することができる。また、ターボ分子ポンプとドライポ
ンプの間に加えて、ドライポンプと絶縁性排気管の間の
双方にろ過フィルタが接続された場合、絶縁性排気管の
寿命をさらに長くすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係るイオン注入装
置の１例の概略構成を示している。図１に示すイオン注
入装置Ａは、イオン源１１、イオン源１１が発するイオ
ンビ−ムからの所定のイオン種を選択するための質量分
析器１２、分析器１２を出たイオンのうち所定の種を選
択的に通過させるための分析スリット１３、スリット１
３を通過したイオンを加速するイオン加速管１４、加速
管１４により加速されたイオンからなるイオンビームを
収束させる４重極レンズ（いわゆるＱレンズ）１５、イ
オン注入される被処理基板表面の所定領域をイオンビー
ムでＸ方向及びこれに垂直なＹ方向に操作するためのス
キャン装置１６及びエンドステーション１７を備えてい
る。

【００１４】イオン源１１にはイオン引出し電極部１１
ａが付設されている。また、イオン源１１には排気装置
２及びイオン源ガス供給部３が接続されている。排気装
置２は、電磁弁２１、２２を介してイオン源１１に配管
接続された粒子捕捉性ろ過フィルタ２３と、電磁弁２１
と並列に配管接続されたターボ分子ポンプ２４と、ろ過
フィルタ２３の排出口に配管接続されたドライポンプ２
５とを含んでいる。ターボ分子ポンプ２４の吸入口近傍
には電磁弁２４１を設けてある。

【００１５】イオン源ガス供給部３はイオン源ガスボン
ベ３１と、これを気密に囲む容器３２とを備えている。
エンドステーション１７は、図示を省略しているが、イ
オン注入処理にあたり被処理基板を支持するターゲット
台を備えたターゲット室、該ターゲット台に対し基板の
搬入搬出を行う基板搬送手段等を備えている。

【００１６】また、このイオン注入装置は導電性材料か
らなる気密ボックス４及びシールドキャビネット５を備
えている。気密ボックス４は、イオン源１１からイオン
加速管１４の入口部にいたる部分、排気装置２及びイオ
ン源ガス供給部３を気密に囲っており、イオン加速管１
４の入口側にある電圧印加電極に接続されているととも
にイオン加速電圧電源ＰＷに接続されて、加速電圧を印
加できるようになっている。

【００１７】イオン源ガス供給部３は絶縁碍子３２１を
介してボックス４の底に配置されており、排気装置２も
ドライポンプ２５の部分で該ボックス底に配置されてい
る。シールドキャビネット５は、気密ボックス４を一定
の空間をおいて囲っており、気密ボックス４は該シール
ドキャビネット５の底に絶縁碍子４１を介して配置され
ている。

【００１８】シールドキャビネット５はイオン加速管１
４の出口側の電圧印加電極に接続されるとともに接地さ
れている。気密ボックス４には排気ダクトＤが接続され
ている。これは該ボックス４からシールドキャビネット
５にわたる、電気絶縁性材料で形成された二つの排気管
ｄ１、ｄ２を介して接続されている。排気ダクトＤは図
示を省略した排風機を含む排気ガス処理装置等の適当な
ガス放出部分に接続されている。

【００１９】また、ドライポンプ２５には排気管２６が
接続されており、該排気管はボックス４の天井近くまで
延びており、気密ボックス４とシールドキャビネット５
にまたがる、電気絶縁性材料で形成された電気絶縁性排
気管２７に接続されている。絶縁性排気管２７はシール
ドキャビネット５外側の排気管２８を介して排気ダクト
Ｄに接続されている。

【００２０】以上説明したイオン注入装置Ａにおいて
は、当初ターボ分子ポンプ２４の吸入口の弁２４１が閉
じられた状態で、弁２１、２２が開かれ、ドライポンプ
２５が運転される。イオン源１１内の真空度がターボ分
子ポンプ２４の運転を許容する程度に達すると、ドライ
ポンプの運転を続行したまま弁２１が閉じられるととも
に弁２４１が開かれターボ分子ポンプ２４も運転され
る。かくしてイオン源１１が所定の真空度に維持される
一方、イオン源ガス供給部３からイオン源１１にイオン
源ガスが供給され、該ガスがプラズマ化され、イオンが
生成される。生成されたイオンは、引出し電極部１１ａ
の作用でイオン源１１から引き出される。

【００２１】引き出されたイオンは質量分析器１２を通
ることで所定のイオン種が所定の運動軌跡を描き、引き
続き分析スリット１３を該所定のイオン種が選択的に通
過し、イオン加速管１４に入る。イオン加速管１４には
電源ＰＷからイオン加速電圧が印加され、これによりイ
オンが加速され、イオン加速管１４を出たイオンビーム
はＱレンズ１５で収束され、ＸＹスキャン装置１６で
Ｘ、Ｙ方向に振られ、エンドステーション１７に予め設
置した被処理基板に照射される。かくして該基板にイオ
ンが注入される。

【００２２】排気装置２から吸出される排気は排気管２
６から絶縁性排気管２７に送られ、シールドキャビネッ
ト５外部の排気管２８を介して排気ダクトＤへ導出され
る。気密ボックス４内の気体も外部へ漏洩することなく
排気管ｄ１から排気ダクトＤへ吸い込まれ得る。これに
よりボックス４から排熱される。また、ガス供給部３に
おけるガスボンベ密閉容器３２中の気体も排気管３０、
ｄ２を介して排気ダクトＤに吸い込まれ得る。かくし
て、有害なガスがイオン注入装置外へ漏洩することが防
止される。

【００２３】イオン注入装置Ａの運転にともなってイオ
ン源よりガスが排気装置２によって排気されていくが、
排気装置２に備えられているろ過フィルタ２３の作用に
よって、イオン源物質ガスの固体化により既に発生して
いる粒子や該フィルタでガスが遮られ固体化して生じる
粒子が捕捉され、絶縁性排気管２７に到達するイオン源
物質ガス量は減少する。これにより、絶縁性排気管２７
にイオン源物質ガスが固体化して付着する量を低減する
ことができ、放電が発生しにくくなり、絶縁性排気管２
７の寿命を長くすることができる。さらに、気密ボック
ス４とシールドキャビネット５は互いに絶縁状態を保て
るので、イオン加速管１４に安定的に加速電圧を印加す
ることができ、イオン注入処理を安定して行うことがで
きる。

【００２４】また、ろ過フィルタ２３がドライポンプ２
５の前段に位置するので、ドライポンプ２５に達するイ
オン源物質ガスの量も減少し、ドライポンプ２５の寿命
も長くなる。図２に本発明に係るイオン注入装置の他の
例を示す。図２に示すイオン注入装置Ａ’は、前記イオ
ン注入装置Ａにおいて、排気装置２に代えて排気装置
２’を採用したものである。

【００２５】他の点は装置Ａと実質上同構造であり、装
置Ａにおける部品と同じ部品には同じ参照符号を付して
ある。排気装置２’では粒子捕捉性ろ過フィルタ２３’
がドライポンプ２５の排出口側に接続されている。排気
装置２’のその他の点は図１に示す排気装置２と同構成
である。

【００２６】イオン源より吸出された排気は排気装置
２’によって排気される。排気に含まれるイオン源物質
ガスに起因して既に発生している粒子や、ろ過フィルタ
２３’に遮られ固体化して生じる粒子はこのフィルタ２
３’に捕捉され、フィルタ２３’より排出される排気に
含まれるイオン源物質ガスの量は減少する。それゆえ、
絶縁性排気管２７に汚れが付着する量も減少し、放電が
発生しにくく、絶縁性排気管２７の寿命が長くなる。気
密ボックス４とシールドキャビネット５が互いに対して
絶縁状態に保たれるので、長期にわたりイオン注入処理
を行うことができる。

【００２７】図３に本発明に係るイオン注入装置のさら
に他の例を示す。図３に示すイオン注入装置Ａ”は、前
記イオン注入装置Ａにおいて、排気装置２に代えて排気
装置２”を採用したものである。他の点は装置Ａと実質
上同構造であり、装置Ａにおける部品と同じ部品には同
じ参照符号を付してある。

【００２８】排気装置２”は粒子捕捉性ろ過フィルタを
２個備えており、ろ過フィルタ２３はドライポンプ２５
の吸入口側に、ろ過フィルタ２３’はドライポンプ２５
の排出口側に、それぞれ接続されている。イオン源より
吸出された排気はまずフィルタ２３によって、排気中に
含まれるイオン源物質ガスに起因する粒子の量が減少し
た状態でドライポンプ２５に到達し、その後フィルタ２
３’によってさらに排気中に含まれるイオン源物質ガス
に起因する粒子の量を減らしている。これによって、絶
縁性排気管２７に到達するイオン源物質ガス或いはそれ
に起因する粒子の量は前記２例のいずれよりも少なく、
それだけ放電も発生しにくくなるので絶縁性排気管２７
の寿命が長くなる。さらに、ドライポンプ２５に到達す
る排気中に含まれるイオン源物質ガス或いはそれに起因
する粒子の量も低減されるので、ドライポンプ２５の誤
作動や故障の発生を抑制することができ寿命も延びる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、イ
オン注入装置、特に、イオン源、該イオン源に接続され
たイオン加速管、該イオン源から排気する排気装置、該
イオン源から該イオン加速管にいたる部分及び前記排気
装置を囲み、該イオン加速管入口側の電圧印加電極に接
続された気密ボックス、該気密ボックスから電気的に絶
縁されて該ボックスを囲み、前記イオン加速管出口側の
電圧印加電極に接続されるとともに接地されたシールド
キャビネット及び前記排気装置から該シールドキャビネ
ット外へ排気するための前記気密ボックスから該シール
ドキャビネットにまたがって延びる電気絶縁性排気管と
を備えているイオン注入装置であって、電気絶縁性排気
管内面にイオン源物質ガスが固体化して付着のを簡単容
易に抑制し、それだけ電気絶縁性排気管の寿命を長くで
き、長期にわたり安定したイオン注入処理を行えるイオ
ン注入装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイオン注入装置の１例の概略構成
を示す図である。

【図２】本発明に係るイオン注入装置の他の例の概略構
成を示す図である。

【図３】本発明に係るイオン注入装置のさらに他の例の
概略構成を示す図である。

【符号の説明】

Ａ、Ａ’、Ａ” イオン注入装置 １１ イオン源 １２ 質量分析器 １３ 分析スリット １４ イオン加速管 １５ ４重極レンズ １６ ＸＹスキャン装置 １７ エンドステーション ２ 排気装置 ２１、２２、２４１ 電磁弁 ２３、２３’ ろ過フィルタ ２４ ターボ分子ポンプ ２５ ドライポンプ ２６ 排気管 ２７ 絶縁性排気管 ２８ 排気管 ３ イオン源ガス供給部 ３１ ガスボンベ ３２ ガスボンベを囲む容器 ４ 気密ボックス ５ シールドキャビネット ６ 排気管 Ｄ 排気ダクト ｄ１、ｄ２ 排気管 ３０ 排気管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン源と、 該イオン源に接続されたイオン加速管と、 前記イオン源から排気する排気装置と、 前記イオン源から前記イオン加速管にいたる部分及び前
   記排気装置を囲み、前記イオン加速管入口側の電圧印加
   電極に接続された気密ボックスと、 前記気密ボックスから電気的に絶縁されて該ボックスを
   囲み、前記イオン加速管出口側の電圧印加電極に接続さ
   れるとともに接地されたシールドキャビネットと、 前記排気装置から前記シールドキャビネット外へ排気す
   るための前記気密ボックスから該シールドキャビネット
   にまたがって延びる電気絶縁性排気管とを備えており、 前記排気装置は前記排気管より前段位置にろ過フィルタ
   を備えていることを特徴とするイオン注入装置。