JP2001152334A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバ内壁に対するシールド板の脱着作業
を容易にでき、シールド板を原因とするチャンバ内での
異常放電を防ぐことができるイオン注入装置を提供する
こと。 【解決手段】 シールド板２０を、弾性を有する薄板金
属板から構成し、筒状に弾性変形されてチャンバ１１内
へ挿入し、その復元力でもってチャンバ内壁１１ａを径
方向に押圧することによってチャンバ１１内で保持す
る。これにより、チャンバ１１の内径に比べて挿入側の
フランジ部材１３の開口径が小さい場合でも容易にシー
ルド板２０を配置することが可能となる。また、シール
ド板２０によってチャンバ１１内部に突起部分が形成さ
れることはなく、これによりチャンバ１１内部において
異常放電を引き起こすことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備の
一つであるイオン注入装置に関し、更に詳しくはイオン
源を収容するチャンバ内壁への汚染物の付着防止を図っ
たイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、加速されたイオンを照射して
半導体基板（被処理体）の物性を精密に制御可能な装置
として、イオン注入装置が用いられている。その概要を
説明すると、図５を参照して、イオン注入装置は、イオ
ン発生部１にて砒素（Ａｓ）やリン（Ｐ）等を含むガス
をプラズマ化し、イオン引出し電極２により電界を加え
てイオンを引き出し、そして、質量分析器３において所
定のイオンを選択した後、加速管４にて必要なエネルギ
にまで加速させ、偏向器５を介してエンドステーション
内のホルダ６に支持された半導体基板にイオンを注入す
る装置である。

【０００３】図４は上記イオン発生部１およびイオン引
出し電極２とを具備するイオン源１０の概略構成を示し
ている。イオン発生部１およびイオン引出し電極２を収
容する真空容器としてのチャンバ１１は、環状のブッシ
ング（絶縁部材）１２を介して環状のフランジ部材１３
が取り付けられており、このフランジ部材１３の開口１
３ａからチャンバ１１の内部にソース本体１４が挿入さ
れている。ソース本体１４は、フランジ部材１３の開口
１３ａの縁部に対してネジ部材１６、１６により固定さ
れ、一端部に支持ロッド１５、１５により支持されるイ
オン発生部１を有し、他端部に当該ソース本体１４をチ
ャンバ１１から抜き取るための把持部１７を有する。イ
オン発生部１は、チャンバ１１内においてイオン引出し
電極２と対向して配置され、フィラメント１８に高電圧
を印加してガス導入口１９から導入されるガスをイオン
化する。

【０００４】さて、以上のように構成されるイオン源１
０では、チャンバ１１の内部でイオンを発生させると、
チャンバ１１の内壁面１１ａに各種反応生成物が付着
し、この反応生成物がイオン注入作業を重ねる毎に堆積
してチャンバ１１の内部を汚染していき、最終的にこれ
がソース高電圧部で絶縁不良を引き起こす原因となって
いる。

【０００５】チャンバ１１の内部の汚染物の除去は、従
来、定期メンテナンスにより行っており、ネジ部材１６
を外してソース本体１４をチャンバ１１から抜き取り、
ブッシング１２及びフランジ部材１３を取り付けたま
ま、チャンバ１１の内壁面１１ａを手作業にてブラシ等
で研磨除去していたが、汚染物質の除去作業に時間がか
かるだけでなくＰ、Ｂ（ホウ素）、Ａｓ等の危険物質の
反応物で人体に対して有害であるという問題があった。
また、ブラシによるチャンバ内壁の汚染物除去作業は、
チャンバ１１に与えるダメージが大きく、内壁の摩耗等
により真空のリーク等の原因にもつながり、場合によっ
てはチャンバ１１の交換につながり多額の修理費用がか
かることになる。さらに、汚染物の研磨除去後のエタノ
ール等の薬品によるクリーニングのために、メンテナン
ス後の真空立ち上げに時間を要するなどの、種々の問題
があった。

【０００６】かかる問題を解決するべく、例えば特開昭
６３−２１７３５号公報に記載のように筒状のシールド
板をチャンバ１１の内壁側に配置して（図４において一
点鎖線で示す符号８に相当）、チャンバ１１の内壁面に
直接反応生成物が付着しないようにした技術がある。こ
れによれば、メンテナンス時にシールド板８の交換だけ
でチャンバ１１の内部の汚染物の除去を行うことがで
き、作業時間が短くなるとともに人体に対する悪影響を
回避できる点で有益である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記シールド
板８は、その外径がチャンバ１１の内径とほぼ同一に形
成されているため、図４に示すようにチャンバ１１の内
径に対してフランジ部材１３の開口径が小さいので上記
シールド板８をチャンバ１１内に配置するためにはフラ
ンジ部材１３及びブッシング１２をチャンバ１１から取
り外さなければならず、シールド板８の脱着作業（すな
わちシールド板８の交換作業）に手間がかかり、作業性
が悪いという問題がある。

【０００８】また、上記シールド板を複数に分割した分
割片をフランジ部材１３の開口１３ａから順次挿入して
チャンバ１１の内壁にビスやクリップ等で固定するもの
もあるが、作業性が悪いだけでなく、これらビス等がチ
ャンバ１１の内部で突起を形成し、異常放電を引き起こ
してしまう。また、真空度維持の観点から、ビス挿通用
の孔開け加工は避けたい。

【０００９】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、チャ
ンバ内壁に対するシールド板の脱着作業を容易にでき、
シールド板を原因とするチャンバ内での異常放電を防ぐ
ことができるイオン注入装置を提供することを課題とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明では、シールド板は、弾性を有する薄板
金属板からなり、筒状に弾性変形されてチャンバ内へ挿
入され、その復元力でもってチャンバ内壁を径方向に押
圧することによりチャンバ内で保持されるようにしてい
る。

【００１１】これにより、チャンバの内径に比べて、当
該チャンバへのシールド板の挿入用開口が小さい場合で
あっても、容易に、チャンバの内壁面にシールド板を宛
てがうことが可能となる。また、シールド板は薄板金属
板から構成されるため、チャンバ中に突起部が形成され
ることはないので、チャンバ内の異常放電を引き起こす
ことはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本実施の形態による
イオン注入装置のイオン源は、従来と同様、図４に示す
ように構成されるものとし、その詳細な説明は省略する
ものとする。

【００１３】図１及び図２は、本発明に係るシールド板
を示している。シールド板２０は、長方形状で薄板状の
金属材料からなり、本実施の形態では、図２に示すよう
に比較的容易に筒状に弾性変形可能で、チャンバ１１内
部のイオン発生部１で発生する高温（約８００℃）に対
応できる素材として、板厚０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度
のばね鋼が採用される。また、シールド板２０の長辺部
２６、２７はチャンバ１１の内周面の円周の長さに対応
して決定されるとともに、短辺部２８はチャンバ１１の
軸方向の長さに対応して決定される。

【００１４】シールド板２０は、図２に示すように長辺
部２６、２７を湾曲させて筒状に弾性変形した状態で、
チャンバ１１の内壁に配置される。このときイオン引出
し電極２側に位置するシールド板２０の長辺部２６に
は、図３をも参照して、イオン引出し電極２を駆動する
電極駆動軸３１と係合可能な第１の切欠き部２１と、チ
ャンバ１１の壁部に形成される真空排気ポート３２をチ
ャンバ１１の内方に露出させる第２の切欠き部２２と、
チャンバ１１の外部からイオン引出し電極２に接続され
るイオン引出し電圧導入端子３４との接触を避ける第３
の切欠き部２３とが、それぞれ所定の形状に形成されて
いる。

【００１５】一方、図１を参照して、チャンバ１１内で
フランジ部材１３側に位置するシールド板２０の長辺部
２７の両端には、耳部２４ａ及び２４ｂがそれぞれ形成
されている。これら耳部２４ａ、２４ｂの内側には溝２
５ａ、２５ｂが形成されており、図２に示すようにシー
ルド板２０を筒状に弾性変形した際、両溝２５ａ、２５
ｂどうしを嵌め合わせることにより、耳部２４ａ、２４
ｂが互いに係止し合うように構成される。

【００１６】次に、以上のように構成されるシールド板
２０のチャンバ１１への装着方法について説明する。

【００１７】チャンバ１１内へのシールド板２０の装着
は、図４に示すイオン源１０からソース本体１４のみを
取り外した状態で行われ、図３Ａに示すようにシールド
板２０を筒状に弾性変形させた状態で挿入する。このと
き、チャンバ１１側の挿入端は、チャンバ１１の内径よ
りも小さな径で形成されたフランジ部材１３の開口１３
ａであるため、シールド板２０は図２に示す状態よりも
更に、開口１３ａの開口径以下に縮径した状態でチャン
バ２０内へ挿入される。

【００１８】なお、シールド板２０の縮径作業は、例え
ば一対の耳部２４ａ、２４ｂをそれぞれ工具で摘み、各
耳部２４ａ、２４ｂを互いに逆方向に回動させることに
より容易に行うことができる。

【００１９】シールド板２０全体が上記フランジ部材１
３の開口１３ａを通過し終えた後、シールド板２０をそ
の復元力を利用して拡径し、チャンバ１１の内壁面１１
ａを径方向に押圧する状態でチャンバ１１内に保持す
る。このとき、シールド板２０の各長辺部２６、２７を
チャンバ１１の内周面の円周の長さに対応して決定して
いるため（本実施の形態では各長辺部２６、２７をチャ
ンバ１１の内周面の円周の長さよりも若干大きめに形成
される）、チャンバ１１の内壁面１１ａが全体的にシー
ルド板２０により覆われることになる。

【００２０】次いで、シールド板２０を前進させること
によって第１の切欠き部２１を電極駆動軸３１に係合さ
せ、これによりシールド板２０のチャンバ１１内部にお
ける回転方向の位置決めがなされる。また、同時に、第
２の切欠き部２２により真空排気ポート３２がチャンバ
１１の内方に露出するので、配管３３を介して接続され
る図示しない真空排気手段によるチャンバ１１内部の真
空排気作用が阻害されることはない。さらに、第３の切
欠き部２３によりシールド板２０とイオン引出し電圧導
入端子３４との接触が回避されるので、イオン源として
の所期の作用が損なわれることはない。

【００２１】以上のようにして、シールド板２０をチャ
ンバ１１の内壁面に固定した後は、図２に示すように一
対の耳部２４ａ、２４ｂを互いに係止する。これにより
シールド板２０の各短辺部２８、２８の間に隙間が生じ
ないようして、チャンバ１１の内壁面１１ａに反応生成
物が付着するのを防止することができる。また、シール
ド板２０の表面は円滑であるので、チャンバ１１の内部
で異常放電を引き起こすことはない。

【００２２】なお、チャンバ１１の内部からシールド板
２０を取り外す際は、シールド板２０の耳部２４ａ、２
４ｂを摘んで互いに逆方向に回動してシールド板２０を
縮径させながら後退させるだけで、容易に取り外すこと
ができる。取り外したシールド板２０の汚染物除去作業
は、例えばビーズブラスタ（研磨剤であるビーズを分散
させた流体を噴射する機器）などを用いて行うことがで
き、人体への悪影響を回避することができる。

【００２３】したがって本実施の形態によれば、チャン
バ１１の内部のクリーニングをシールド板２０の交換だ
けで済ませることができるとともに、チャンバ１１の内
径よりも小さい開口１３ａを介してのシールド板２０の
脱着作用を簡単な操作で行うことができるので、従来に
比べて必要工具数及び作業工数を大きく削減することが
でき、従来よりも装置のスループットを大きく向上させ
ることができる。

【００２４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２５】例えば以上の実施の形態では、シールド板
２０の素材としてばね鋼を用いたが、これに限らず、例
えばステンレス鋼やアルミニウム系合金等のチャンバ１
１の構成材料と同じ材料を用いてもよい。これにより、
シールド板２０をチャンバ１１の内壁面とみなすことが
でき、放電条件の変動を引き起こすおそれがなくなる。
同様な趣旨で、シールド板２０をチャンバ１１と同電位
に位置決めしたり、シールド板２０の表面に絶縁被膜を
施してもよい。

【００２６】また、以上の実施の形態では、シールド板
２０がチャンバ１１の内壁面全域を覆うような大きさに
形成されるとしたが、シールド板２０の短辺部２８、２
８の長さを延長してブッシング１２の内周面をも覆うよ
うな大きさにしてもよい。これにより、ブッシング１２
の絶縁不良を回避することが図られる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン注入
装置によれば、チャンバ内壁に対するシールド板の脱着
作業を容易に行うことができ、作業時間を短縮して装置
のスループットの向上を図ることができる。また、シー
ルド板は薄板金属板から構成されるので、チャンバ内部
において突起部分が形成されることはなく、チャンバ内
部における異常放電を引き起こすおそれもない。

【００２８】請求項２によれば、チャンバ側の挿入端で
ある開口がチャンバ内径よりも小さく形成されていて
も、シールド板の脱着作業を容易に行うことができる。

【００２９】請求項３の発明によれば、チャンバ内壁に
対するシールド板の脱着作用、及びシールド板の縮径作
用を容易に行うことができ、また、請求項４の発明によ
り、軸方向におけるシールド板の両辺部間に隙間を生じ
させないようにすることができる。

【００３０】請求項５の発明によれば、シールド板のチ
ャンバ内での不用意な移動を防止することができ、ま
た、請求項６の発明によれば、シールド板の配置による
イオン源の所期の作用が損なわれるのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるシールド板の展開
図である。

【図２】同シールド板がイオン源のチャンバ内部に配置
される際の形態を示すシールド板の斜視図である。

【図３】同シールド板をチャンバ内部に配置する過程を
説明する部分破断斜視図で、Ａはシールド板を縮径させ
てチャンバ内部に挿入する状態を示し、Ｂはシールド板
をその復元力で拡径してチャンバ内部で保持される状態
を示す。

【図４】イオン源の概略構成を示す側断面図である。

【図５】イオン注入装置の全体を示す模式図である。

【符号の説明】

１…イオン発生部、２…イオン引出し電極、１０…イオ
ン源、１１…チャンバ、１２…ブッシング（絶縁部
材）、１３…フランジ部材、１３ａ…開口、１４…ソー
ス本体、２０…シールド板、２１…第１の切欠き部、２
２…第２の切欠き部、２３…第３の切欠き部、２４ａ、
２４ｂ…耳部、３１…電極駆動軸、３２…排気ポート、
３４…イオン引出し電圧導入端子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン発生部とイオン引出し電極とを具
   備するイオン源より発生したイオンを質量分析して所定
   のイオンを選択し、選択されたイオンを必要なエネルギ
   にまで加速して被処理体内へ注入するイオン注入装置で
   あって、前記イオン源が収容されるチャンバ内壁に面し
   て、当該チャンバ内壁面への汚染物の付着を防止するシ
   ールド板が配置されるイオン注入装置において、 前記シールド板は、弾性を有する薄板金属板からなり、
   筒状に弾性変形されて前記チャンバ内へ挿入され、その
   復元力でもって前記チャンバ内壁を径方向に押圧するこ
   とにより前記チャンバ内で保持されることを特徴とする
   イオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記イオン発生部は、前記チャンバに対
   して絶縁部材を介して取り付けられる環状のフランジ部
   材の開口縁部に支持されるソース本体の端部に設けら
   れ、前記シールド板は、前記ソース本体を前記フランジ
   部材から取り外した状態で、前記チャンバの内径よりも
   小さい径で形成された前記フランジ部材の開口を介して
   前記チャンバ内に挿入されることを特徴とする請求項１
   に記載のイオン注入装置。
3. 【請求項３】 前記チャンバ内で前記フランジ部材側に
   位置する前記シールド板の一辺部の両端には、前記チャ
   ンバに対する前記シールド板の着脱、及び前記シールド
   板の縮径操作を行うための耳部がそれぞれ設けられるこ
   とを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
4. 【請求項４】 前記各耳部は、前記シールド板が拡径し
   て前記チャンバ内で保持される際、互いに係止し合うこ
   とを特徴とする請求項３に記載のイオン注入装置。
5. 【請求項５】 前記チャンバ内で前記イオン引出し電極
   側に位置する前記シールド板の一辺部には、前記イオン
   引出し電極を駆動する電極駆動軸と係合可能な切欠き部
   が形成され、この切欠き部と前記電極駆動軸とを相係合
   させることにより前記チャンバ内における前記シールド
   板の回転方向の位置決めがなされることを特徴とする請
   求項１に記載のイオン注入装置。
6. 【請求項６】 前記チャンバ内で前記イオン引出し電極
   側に位置する前記シールド板の一辺部には、前記チャン
   バの壁部に形成される真空排気ポートを前記チャンバの
   内方に露出させる第２の切欠き部と、前記チャンバ外部
   から前記イオン引出し電極に接続されるイオン引出し電
   圧導入端子との接触を避ける第３の切欠き部とが形成さ
   れることを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装
   置。