JP2002008582A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオンビームを同時に異なる条件でセットア
ップでき、イオン注入しながら、その間、大気開放した
他のイオンソース部を取り外してオーバーホールできる
複数のイオンソース部を備えたイオン注入装置を得るこ
と。 【解決手段】 本発明の一実施形態のイオン注入装置１
は、オフセット電圧が印加される一対の共通電極５Ａ、
５Ｂが所定の間隔を開けて内部に配設されているチャン
バー２のターゲット（不図示）側とは反対側の端部に、
２本のイオンソース部４Ａ、４Ｂを互いに対称的に離間
して着脱自在に取り付けられている。そして各イオンソ
ース部４Ａ、４Ｂは、それぞれイオンソース７Ａ、７Ｂ
と、それらのイオンソース７Ａ、７Ｂからのイオンビー
ムＢの通路に出入できるビームダンプ８Ａ、８Ｂとが個
々のハウジング２内に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同時に異なる条件
でイオンビームをセットアップできるイオン注入装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術のイオン注入装置は一つのチャ
ンバーに対してイオンビームを放射するイオンソース部
が一つである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、 １．異なる条件でイオンビームをセットアップするため
には、イオン注入装置を一度シャットダウンしなければ
ならず、作業効率がが悪い ２．イオンソース周りは短時間で汚れ、劣化がひどく進
み、従って、短い頻度でイオンソース部をオーバーホー
ルする必要がある。このため、イオンソースが一つであ
る場合、そのイオン注入装置は完全に使用できなくな
り、かつメンテナンスのための工数が可成り必要である ３．イオンソースの交換頻度が短いなどの課題があっ
た。

【０００４】従って、本発明はこれらの課題を解決しよ
うとするものであって、共通のチャンバーに対して複数
のイオンソース部を備え、それらのイオンビームを同時
に異なる条件でセットアップでき、イオン注入しなが
ら、その間、大気開放した他のイオンソース部を取り外
してオーバーホールできるイオン注入装置を得ることを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】それ故、請求項１に記載
の発明では、イオン注入装置を、オフセット電圧が印加
される一対の共通電極が所定の間隔を開けて内部に配設
されているチャンバーのターゲット側とは反対側の端部
に、複数のイオンソース部を互いに対称的に離間して着
脱自在に取り付ける構成を採って、前記課題を解決して
いる。

【０００６】そして請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載のイオン注入装置における前記複数のイオンソ
ース部を、それぞれイオンソースと、それらのイオンソ
ースからのイオンビームの通路に出入できるビームダン
プとが個々のハウジング内に配設され、かつ、それぞれ
のイオンソース部に真空排気装置を連結して構成し、前
記課題を解決している。

【０００７】また、請求項３に記載の発明では、請求項
１に記載のイオン注入装置における前記チャンバーの前
記端部に複数のゲートバルブを固定し、それら個々のゲ
ートバルブに対して前記複数のイオンソース部をそれぞ
れ着脱自在に取り付けられる構成を採って、前記課題を
解決している。

【０００８】更に、請求項４に記載の発明では、請求項
１に記載のイオン注入装置における前記各イオンソース
部にそれぞれシャットオフバルブを設け、それらのシャ
ットオフバルブを介して前記各イオンソース部に複数種
のガス源を接続できる構成を採って、前記課題を解決し
ている。

【０００９】従って、本発明のイオン注入装置によれ
ば、それぞれのイオンソース部を同時に異なる条件で、
或いは一つのイオンソース部だけでもセットアップする
ことができ、一方のイオンソース部を作動させながら他
方のイオンソース部をメンテナンス、オーバーホールな
どを行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の一実
施形態のイオン注入装置を説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施形態のイオン注入装
置のイオンソース部近傍を示す断面図、図２は図１に示
したイオン注入装置に用いて好適なガス配管図、図３は
図１に示したイオン注入装置の電極部近傍の拡大断面
図、そして図４は図１に示したイオン注入装置の１本の
イオンソース部のみで作動させている状態を示すイオン
ソース部近傍を示す断面図である。

【００１２】先ず、図１を用いて、本発明のイオン注入
装置の構成、構造を説明する。このイオン注入装置１
は、チャンバー２のターゲット側とは反対側の端部の端
面には、複数の、図示の例では２個のゲートバルブ３
Ａ、３Ｂがチャンバー２の軸線に対して対称的に、そし
て互いに反対方向に所定の角度を以て固定されている。
そしてこれらのゲートバルブ３Ａ、３Ｂには、それぞれ
イオンソース部４Ａ、４Ｂが着脱自在に取り付けられて
いる。また、チャンバー２の前記端部の内部には、各イ
オンソース部４Ａ、４Ｂから引き出されるイオンビーム
に対して共通の一対の電極５Ａ、５Ｂが所定の間隔を開
けて配設されている。

【００１３】各イオンソース部４Ａ、４Ｂは、それぞれ
ハウジング６Ａ、６Ｂに納められた構造で構成されてお
り、それぞれハウジング６Ａ、６Ｂの端部側内部にイオ
ンソース７Ａ、７Ｂが、ゲートバルブ３Ａ、３Ｂ側の端
部の内部にビームダンプ８Ａ、８Ｂが配設されている。
そして各ビームダンプ８Ａ、８Ｂは、それぞれのイオン
ソース７Ａ、７Ｂから引き出されるイオンビームＢの軌
道Ｔを横断する方向に前記端部の外部から入出が制御で
きるように構成されている。ビームダンプ８Ａ、８Ｂの
イオンビームを受けるプレートはカーボン製とし、イオ
ンビームのヒットに耐えられる厚み、例えば、２０ｍｍ
以上とする。

【００１４】前記各イオンソース部４Ａ、４Ｂのイオン
ソース７Ａ、７Ｂには、図２に示したように、複数の、
この実施形態では２種類のガスＡ、Ｂを供給、停止でき
るようにシャットオフバルブ９Ａａ、９Ａｂ及びシャッ
トオフバルブ９Ｂａ、９Ｂｂが配設されており、これら
にガス供給装置１０のガス供給配管が接続されている。
更に、図示していないが、各イオンソース部４Ａ、４Ｂ
には、拡散ポンプ、クライオポンプなどの真空排気装置
が連結されているものとする。

【００１５】そのガス供給装置１０はガスＡが貯蔵され
ているガスボンベ１１ＡとガスＢが貯蔵されているガス
ボンベ１１Ｂとから構成されており、それぞれのガスボ
ンベ１１Ａ、１１Ｂには元栓であるシャットオフバルブ
１２Ａ、１２Ｂが接続されている。これらのシャットオ
フバルブ１２Ａ、１２Ｂには、入出力側にそれぞれシャ
ットオフバルブ１３、１４を備えたマスフローコントロ
ーラ（ＭＦＣ）１５が接続されている。そしてこれらマ
スフローコントローラ１５の出力側のシャットオフバル
ブ１４は、それぞれイオンソース７Ａのシャットオフバ
ルブ９Ａａ、９Ａｂ及びイオンソース７Ｂのシャットオ
フバルブ９Ｂａ、９Ｂｂに接続されている。なお、何れ
のシャットオフバルブも電磁式であれば、自動制御する
ことができる。

【００１６】次に、このように構成されたイオン注入装
置１のイオン注入動作、機能を説明する。

【００１７】初め、本イオン注入装置１は、チャンバー
２の端部のそれぞれのゲートバルブ３にイオンソース部
４Ａ、４Ｂがそれぞれ装着されており、イオンソース７
Ａのシャットオフバルブ９Ａａ、９Ａｂ及びイオンソー
ス７Ｂのシャットオフバルブ９Ｂａ、９Ｂｂにはそれぞ
れ図２に示したガス供給装置１０のシャットオフバルブ
１４が接続されているものとする。そして、図１に示し
た状態では、イオンソース部４Ａのビームダンプ８Ａが
アウトした待機状態であって、イオンソース７Ａから引
き出されたイオンビームはビームダンプ８Ａで遮られて
おり、一方のイオンソース４Ｂのビームダンプ８Ｂはイ
ンした状態であって、イオンソース７Ｂから引き出され
たイオンビームＢは軌道Ｔを辿ってターゲット（不図
示）方向に抜ける状態である。

【００１８】この場合の前記一対の電極５Ａ、５Ｂに
は、イオンソース７Ｂから引き出されたイオンビームＢ
が前記軌道Ｔを辿るようにオフセット電圧が印加され
る。即ち、電極５Ａに正のオフセット電圧が、そして電
極５Ｂに負のオフセット電圧が印加されている。

【００１９】次に、図３に示したように、イオンソース
部４Ａのイオンソース７Ａを作動させる場合には、前記
オフセット電圧の極性を切り替える。即ち、電極５Ｂに
正のオフセット電圧を、電極５Ａに負のオフセット電圧
を印加する。イオンソース７Ａから引き出されたイオン
ビームＢは電極５Ａ側に偏向され、ビーム軌道Ｔに乗
る。

【００２０】このようにオフセット電圧の極性を切り替
えることで、前記角度を付けて配設されているイオンソ
ース部４Ａ、４Ｂのそれぞれのイオンソース７Ａ、７Ｂ
から引き出されたイオンビームＢを所定のターゲット方
向に偏向させることができる。

【００２１】従って、イオン注入装置１のイオンソース
７Ａ、７Ｂへ供給する２種類のガスをシャットオフバル
ブ９Ａａ、９Ａｂ、及び９Ｂａ、９Ｂｂを必要に応じて
操作することにより所望のイオンビームを生成させるこ
とができる。なお、シャットオフバルブ９Ａａ、９Ａ
ｂ、及び９Ｂａ、９Ｂｂが設けられているので異なるガ
スボンベ１１Ａ、１１ＢからのガスＡ、Ｂが混入するこ
とはない。従って、同時に異なるイオン種のビームセッ
トアップが可能となる。また、同種のガスのセットアッ
プについても、同ガスがオンのみについてシャットオフ
バルブのオープン信号を出力させることにより可能とな
る。

【００２２】次に、各イオンソース７Ａ、７Ｂ周りなど
が汚れてクリーニングなどのメンテナンスを行う必要が
ある場合や、劣化がひどく進み、従って、イオンソース
部をオーバーホールする必要がある場合は、そのイオン
ソース部、例えば、図４に示したように、ゲートバルブ
３Ｂを閉めることによりチャンバー２内及びイオンソー
ス部４Ａは高真空を保ちながら、イオンソース部４Ｂを
取り外すことができる。従って、イオンソース部４Ａの
みでイオン注入を行うことができる。取り外したイオン
ソース部４Ｂは所定のスキームでメンテナンス、或いは
オーバーホールされる。

【００２３】以上の実施形態のイオン注入装置１では、
２本のイオンソース部４Ａ、４Ｂ及び２本のガスボンベ
１１Ａ、１１Ｂのみで説明したが、イオンソース部は２
本のみに限定されるものではなく、必要に応じて本数を
増やすこともでき、同様に使用するガスの種類も増やし
て２種類以上のガスを接続することもできることを付言
しておく。

【００２４】

【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、 １．同時に異なる条件のイオン注入のセットアップを行
うことができる ２．異種のガスを同時に使用することができる ３．一方のイオンソース部だけでもセットアップできる ４．一方のイオンソース部を取り外しても、イオン注入
装置を使用することができるため、その間、外した他方
のイオンソース部をオーバーホールすることができる ５．イオンソース部のオーバーホールによる設備停止時
間は脱着時のみで、稼働効率が大幅に向上できる ６．セットアップの切替に殆ど時間が掛からない ７．同種ガスでも、それぞれのイオンソース部でセット
アップすることができるなど、数々の優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のイオン注入装置のイオ
ンソース部近傍を示す断面図である。

【図２】 図１に示したイオン注入装置に用いて好適な
ガス配管図である。

【図３】 図１に示したイオン注入装置の電極部近傍の
拡大断面図である。

【図４】 図１に示したイオン注入装置の１本のイオン
ソース部のみで作動させている状態を示すイオンソース
部近傍を示す断面図である。

【符号の説明】

１…本発明の一実施形態のイオン注入装置、２…チャン
バー、３Ａ，３Ｂ…ゲートバルブ、４Ａ，４Ｂ…イオン
ソース部、５Ａ，５Ｂ…電極、６Ａ，６Ｂ…ハウジン
グ、７Ａ，７Ｂ…イオンソース、９Ａａ，９Ａｂ，９Ｂ
ａ，９Ｂｂ…シャットオフバルブ、１０…ガス供給装
置、１１Ａ，１１Ｂ…ガスボンベ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オフセット電圧が印加される一対の共通
   電極が所定の間隔を開けて内部に配設されているチャン
   バーのターゲット側とは反対側の端部に、複数のイオン
   ソース部が互いに対称的に離間して着脱自在に取り付け
   られていることを特徴とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】 前記複数のイオンソース部がそれぞれイ
   オンソースと、該イオンソースからのイオンビームの通
   路に出入できるビームダンプを備えて個々のハウジング
   内に配設されており、かつ、各イオンソース部に真空排
   気装置が連結されてい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】 前記チャンバーの前記端部には複数のゲ
   ートバルブが固定されており、それら個々のゲートバル
   ブに対して前記各イオンソース部がそれぞれ着脱自在に
   取り付けら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。
4. 【請求項４】 前記各イオンソース部にそれぞれシャッ
   トオフバルブを備えており、該シャットオフバルブを介
   して前記各イオンソース部に複数種のガス源を接続でき
   ることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。