JP2004296112A - Apparatus for generating ion for ion implantation device - Google Patents

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JP2004296112A
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康之 辻
Naomasa Miyatake
直正 宮武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a short circuit from being formed by a conductive film formed on an electrode part in an arc chamber. <P>SOLUTION: This apparatus for generating ion for an ion implantation device is constituted by disposing the electrode parts face to face in the inner surfaces of end caps 22, 22a forming both ends of the arc chamber 23. In this apparatus 1 for generating ion, the electrode parts are supported in the inside of the arc chamber 23 through an insulating material 24, and a conductive film suppressing member F is applied to the electrode parts 26a, 28a to enhance insulation between the electrode parts and the arc chamber 23. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、半導体や液晶デバイスなどの製造工程において、半導体や液晶デバイスなどの被処理物に目的とする物質のイオンを効率的に注入する注入装置におけるイオン発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイは、携帯電話や携帯情報端末、更にノートPC、PC向けモニターあるいは大型テレビなどに多く使用されている。今後、大幅な需要の伸びが予想される液晶ディスプレイ市場においては高精度、低消費電力、低価格化などが強く求められている。
【0003】
このような用途に使用される小型のフラットパネルディスプレイの製作に使用する高電流幅広ビームのイオン注入装置としては、大量にイオンを発生するイオン発生源と、このイオン発生源から引き出されるイオンビームを拡大し、偏向し、そして収束するための質量分離マグネットと、収束されたビームのうち不都合なビームを遮断する分解スリットと、この分解スリットを通過したビームを更に偏向させ、かつ平行にする第二磁石とから構成されており、1mA以上の電流及び数keV以上のエネルギーで高均一性の幅広リボン形ビームを形成するための装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、アークチャンバ内で目的とする物質を含むガスをプラズマにより電離させてイオンを生成し、このイオンをアークチャンバ内で移動させるイオン源において、イオンを付着させ、目的とする物質を析出させる析出部材をアークチャンバ内に配置し、これにイオンを衝突させて物質を析出させることによって目的物質を多く含むイオンビームを発生させる装置か提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
また、本出願人は、前記特許文献1に記載された特許の基本原理を適用したイオンビーム注入装置を「MD1−100」として製造販売している。
【0006】
【特許文献1】
特開平6─342639号公報
【特許文献2】
特開平8─17375号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
高精密、高輝度、低消費電力、低価格化の要求を達成する目的で、アモルファスシリコンに比較して高い電子移動度が得られ、周辺回路の一体化が可能な低温ポリシリコン薄膜トランジスタ液晶ディスプレイが注目されるよになった。従来の低温p−Si薄膜上にTFTを製作する工程(ソース/ドレイン)では、主にイオンシャワーという方法が用いられている。しかしながら、より高性能の薄膜トランジスタ(TFT)を、低温p−Si薄膜上に製作するためには、半導体プロセスと同様に、前記特許文献1に記載されているように、質量分離で所望をイオンのみを取り出し、ドーズ量を正確にコントロールできる高精度のイオン注入技術が必要である。
【0008】
イオン量を増大するためには、インプラント電流を増大してプラズマ量を増加すれば良いわけであるが、そのためにはビームラインを高真空に保つと共にアークチャンバ内に供給される目的物質を含む三フッ化ホウ素などのガス(BF、PH)の量を増加する必要がある。
【0009】
図2に示すように、イオン注入装置1は、不純物を含むガスを多量に供給してイオンを発生させるイオン発生源2(バーナス型のイオン発生装置)を有しており、ここで発生したイオンxは引き出し電極3によってイオン発生源2から引き出され、かつ、加速される。
【0010】
イオン発生源2から引き出されたイオンビームXは、質量分離部6の質量分離マグネットによってほぼ90°屈曲され、所定の質量のイオンaのみが取り出される。その際、質量の軽いイオンや重いイオンなどの選外イオンc、dは排除される。
【0011】
その後、イオンビームXは、均一制御機構7(マルチポール)によって強度を均一に平均化された後、プロセスチャンバー(エンドステーション)8内に配置されているプラテン(支持部材)取り付けたガラス基板(被処理体)9に注入されるようになっている。
【0012】
また、イオン発生源2と質量分離部6と均一制御機構7からプロセスチャンバー8に至る経路を連通する真空チャバー5には、特に均一制御機構7より後段の位置に、図示しない高排気量の真空ポンプが接続されており、この真空チャンバー5の系全体として高真空排気システム10を構成している。
【0013】
さて、プラズマ量を増加させてイオン量を増大するためには、前記のようにイオン発生源2(イオン発生装置)より効率的にイオンを発生させる必要がある。このイオン発生装置は、図3に示すようにベースプレート20と二枚のサイドプレート21と二枚のエンドキャップ22、22aとから形成され、一面が開口された細長い箱状のアークチャンバー23と、前記エンドキャップ22に絶縁物24(ガイシ)を介在させてフィラメント25とカソードプレート26とを、他方のエンドキャップ22a側に絶縁物24aを介在させてリペラプレート28をそれぞれ設け、更にベースプレート20の対向位置の開口面に細長い開口孔を持つソースアパーチャ23a(図2、蓋体)を設けて構成されている。
【0014】
そして前記二枚のエンドキャップ22、22a側に磁石29を配置して前記アークチャンバ23内にカソードプレート26側からリペラプレート28側に向かう静磁場30を作用させている。
【0015】
そして前記イオン発生装置1を作動させる際は、真空ポンプによってアークチャンバー23内を高真空に保持しながら、イオン注入のための物質を発生させる物質のガスgをガス供給源31より供給すると共に、フィラメント電源32よりフィラメント25に通電して高温(約2000℃以上)に発熱させ、更にアーク電源33よりフィラメント25とアークチャンバー23との間にアーク電圧Vを与えてカソードプレート26とリペラプレート28との間にアーク放電によりプラズマPを発生させ、前記ソースアパーチャ23aの開口孔からイオンビームXをイオン注入装置1のビームラインに放射するようになっている。
【0016】
前記アークチャンバ23内においては、フィラメント25から発生する熱電子とプラズマ中のイオンがが静磁場30の影響を受けて、らせん運動(サイクロトロン運動)してイオンと電子が原料ガスgの分子に衝突を繰り返してプラズマPを維持し易くしている(図4)。
【0017】
例えば、このイオン発生源2において前記静磁場30を作用させない場合は、イオン、電子が直線の軌道で運動をすることになり、イオン、電子が原料ガスgの分子と衝突する機会が少なくなる。そこで、静磁場30を作用させることによってイオンと電子にらせん運動を与えて原料ガスgの分子と衝突する機会を多くすると共にプラズマPをアークチャンバ23の中心方向にソーセージ状に押し出している。
【0018】
(従来の装置の問題点)
このイオン注入装置1のイオン発生源2に対して、三フッ化ホウ素などのフッ素を含んだガスgを供給しながらイオン発生装置を作動させた場合の状態について説明すると、時間経過と共にイオン発生源2内に発生していたプラズマPが次第に減少して必要とするイオンxを大量に発生させることができない不安定状態が発生した。
【0019】
この現象について検討したところ、三フッ化ホウ素などのフッ素を含んだガスをモリブデン製のアークチャンバ23に供給すると、イオン化して反応活性の上っているフッ素によりアークチャンバ23の内表面を腐食し、これが原因となって絶縁不良を発生していることが判明した。
【0020】
図5はこの絶縁不良の状態の説明図であるが、アークチャンバー23の材料から発生した金属原子はイオン化したガス中に混合されて運動することになる。このアークチャンバ23のエンドキャップ22には2本の絶縁物24(ガイシ)を介してカソードプレート26が支持され、その絶縁物24を貫通してフィラメント25(1.5回巻のピッグテール状)が設けられており、前記のようにアークチャンバー23の材料から発生した金属原子は絶縁物24の表面に堆積して薄いい導電性膜M1、M2を形成する。
【0021】
この導電性膜M1、M2は、例えば、アークチャンバの材料であるモリブデンやタングステンなどの金属原子が堆積して形成された膜であり、これが発生すると絶縁物24の表面を通じてカソードプレート26とフィラメント25とアークチャンバー22との間に電気回路が形成され、この電気回路を通じて漏洩電流Rが流れることになる。
【0022】
このように絶縁物24が導電性膜M1、M2により電気的に劣化した状態となることからアーク電圧Vの保持が困難となり、図4に示したようなアークチャンバ23の全長にわたって安定したソーセージ状のプラズマPの発生が困難となるのである。
【0023】
なお、アークチャンバ23の材料から金属原子が発生する挙動について説明すると次の通りである。
【0024】
例えば、アークチャンバ23の材料にモリブデンが使用されており、供給ガスが三フッ化ガスの場合は、「nF+Mo→MoFn」のフッ化物ガスが生成され、また高熱、プラズマにより「MoFn→nF+Mo」の反応がおきる。そして発生したモリブデン原子が、図5に示したように絶縁物24上に導電性膜M1、M2として堆積して絶縁不良を発生するのである。
【0025】
さて、アークチャンバー23を構成する金属材料としては、耐熱性のあるモリブデンやタングステンなどが使用されるが、アークチャンバー23内が高温になることから、この材料を他の材料に簡単に変更することはできない。
【0026】
本発明は、前記従来技術におけるカソードプレート26やリペラプレート28などを支持する絶縁物24、24aが絶縁不良となってプラズマの劣化が発生する欠点を解消することを目的とするものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係るイオン注入装置用イオン発生装置は、次のように構成されている。
【0028】
1)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内部に支持すると共に、該電極部に導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0029】
2)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、該リペラプレートのエンドキャップと対面する側に導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0030】
3)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、前記エンドキャップの内面を導電膜抑止部材で形成したことを特徴としている。
【0031】
4)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部はフィラメントとカソードプレートであり、他方の電極部はリペラプレートでそれぞれ形成されており、前記カソードプレートとリペラプレートのエンドキャップと対面する側に導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0032】
5)前記導電膜抑止材料は、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウムなど、熱分解後に、1000〜2500℃の雰囲気中で導電性の膜を生じない元素の化合物であることを特徴としている。
【0033】
6)前記イオン注入装置は、イオンを発生させてビームラインに送出するイオン発生源と、このイオン発生源から送出されてくるイオンを質量分離マグネットで選択して所定の質量のイオンをイオン処理ステーションに導くビームラインを備えていることを特徴としている。
【0034】
本発明は、電極部、具体的には金属板からなるカソードプレートとリペラプレートの両方、あるいは導電性膜が堆積し易い方の部材のエンドキャップに対面する面に、導電膜抑止材料からなる層を形成することによって、このカソードプレートとリペラプレートを起点として導電膜が成長することを抑止し、その結果、図5に示すようなアークチャンバ23とカソードプレート26、あるいはアークチャンバ23とリペラプレート28との間に導通回路が形成されて漏電Rすることを防止あるいは抑止するものである。
【0035】
また、場合によっては、エンドキャップの内面を前記導電膜抑止材料からなる層で形成しても同様な効果を奏することができる。
【0036】
導電膜抑止材料としては、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウム、チッ化ホウ素などのような耐熱性のある材質で熱分解後に、1000〜2500℃の雰囲気で導電性の膜を生じない元素の化合物を使用できる。例えば、酸化アルミは、高温においてアルミが析出する可能性があるが、沸点が低いことから、金属膜が絶縁物の表面に堆積しない。
【0037】
本発明は、カソードプレートやリペラプレートなどの電極部分に、イオン発生装置が作動中に電極部を支持する絶縁物の表面、例えば、電極の一つであるフィラメントの根本部に配置されているカソードプレートの裏側まで、導電膜抑止材料によって延長したような状態に形成することで、アークチャンバを形成している金属原子が析出して、前記絶縁物の表面に堆積することを抑止しようとするものである。
【0038】
その意味において導電膜抑止材料としては、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウムなど、分解後に1000〜2500℃の雰囲気で導電性の薄膜を生じない元素からなる化合物が良く、熱分解して発生した物質が、電極部を形成する絶縁物の表面に堆積しても、導電作用がない物質を選定することによって、高効率のイオン発生源を構成することができるのである。
【0039】
【発明の実施の形態】
次に、図1を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0040】
アークチャンバ23自体の構成は、図3などに示した装置と同様であるが、本発明においては、カソードプレート26aに従来から使用されている材料からなる表面層Fと、その裏側に導電膜抑止材料(耐熱性のある絶縁材料)からなる裏面層Bからなる二層構造あるは複合板構造を形成したことを特徴としている。
【0041】
この複合板構造はカソードプレート26aのみではなく、対向するリペラプレート28a側においても同様に形成して同様な効果がある。
【0042】
そしてこの裏面層Bの厚さは、表面層F、即ち、従来のカソードプレートほど厚い必要はなく、図5に示すような絶縁物24上に導電膜性膜M1、M2が形成されることを抑止できる程度のもので良く、例えば、チッ化ホウ素を裏面層Bに使用した場合は、0.2〜2mm程度のもので良く、また、裏面層Bの加工方法は、塗布あるいは積層した後の焼付などの隙間のないような積層や貼付けなど各種の方法を採用できる。
【0043】
また、カソードプレート26aとリペラプレート28aは、図1に示すように板材を二枚合わせとした構造のものではなく、金属板を絶縁材料からなる皿状のケースに嵌入させたように、金属板の淵部に絶縁材料が配置されたような構造のものであっても良い。
【0044】
本発明は、アークチャンバ23内に絶縁物を介して支持されるカソードプレート26aやリペラプレート28aからなる電極を、金属層と絶縁層からなる二層構造にに形成し、カソードプレート26aなどを支持する絶縁物に接する側の面を絶縁性の導電性膜抑止材料で形成したことによって、フラズマを形成する際に前記アークチャンバ23の材料から発生した金属原子が前記絶縁物24、24a上に付着堆積して導電膜を形成することがない。
【0045】
従って、高温、高真空においてアーク放電させてアークチャンバ23内にプラズマを精度よく、効率的に形成することができるので、安定してイオンを発生させることができ、その結果、高性能のイオン注入装置を提供することができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明に係るイオン注入装置用イオン発生装置は、アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内部に支持すると共に、該電極部に導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0047】
従って、カソードプレートやリペラプレートの一方、あるいは双方にアークチャンバとの間に短絡回路を形成する導電性膜の形成を抑制できるので、高性能の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】本発明の実施の形態に係るバーナス型のイオン発生源の断面図である。
【図2】イオン注入装置の説明図である。
【図3】従来のイオン発生源の断面図である。
【図4】イオン発生源の内部に発生したプラズマの説明図である。
【図5】従来のイオン発生源で発生する導電性膜の形成状態の説明図である。
【符号の簡単な説明】
1 イオン注入装置 2、2a イオン発生源 3 引き出し電極
4 ガス遮断板 5 真空チャバ 6 質量分離部
7 均一制御機構 8 プロセスチャンバ 9 ガラス基板
20 ベースプレート 21 サイドプレート
24 ガイシ 22、22a エンドキャップ
23 アークチャンバ 25 フィラメント
26、26a カソードプレート 28、28a リペラプレート
29 磁石 30 静磁場 31 ガス供給源
F 表面層(金属層) B 裏面層(導電性膜抑止材料の層)
R 漏洩電流
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion generator in an implantation apparatus for efficiently implanting ions of a target substance into an object to be processed, such as a semiconductor or a liquid crystal device, in a manufacturing process of a semiconductor, a liquid crystal device, or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Flat panel displays such as liquid crystal displays are widely used for mobile phones, portable information terminals, notebook PCs, monitors for PCs, large televisions, and the like. In the liquid crystal display market, where demand is expected to grow significantly in the future, high precision, low power consumption, low price, and the like are strongly demanded.
[0003]
As a high-current wide-beam ion implantation apparatus used for manufacturing a small flat panel display used for such an application, an ion source that generates a large amount of ions and an ion beam extracted from the ion source are used. A mass separating magnet for expanding, deflecting and converging, a disassembly slit for blocking an undesired beam of the converged beam, and a second deflector for further deflecting and parallelizing the beam passing through the disassembly slit There has been proposed an apparatus which is composed of a magnet and forms a highly uniform wide ribbon beam with a current of 1 mA or more and an energy of several keV or more (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, a gas containing a target substance is ionized by plasma in an arc chamber to generate ions, and the ions are deposited in an ion source that moves the ions in the arc chamber to deposit the target substance. An apparatus has been proposed in which a member is disposed in an arc chamber, and ions are made to collide with the member to precipitate a substance, thereby generating an ion beam containing a large amount of a target substance (for example, see Patent Document 2).
[0005]
In addition, the present applicant manufactures and sells an ion beam implantation apparatus to which the basic principle of the patent described in Patent Document 1 is applied as “MD1-100”.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-342639 [Patent Document 2]
JP-A-8-17375
[Problems to be solved by the invention]
Low-temperature polysilicon thin-film transistor liquid crystal displays that can achieve higher electron mobility than amorphous silicon and can integrate peripheral circuits with the aim of achieving the demands of high precision, high brightness, low power consumption, and low price. It became noticeable. In a process (source / drain) of manufacturing a TFT on a conventional low-temperature p-Si thin film, a method called an ion shower is mainly used. However, in order to manufacture a higher performance thin film transistor (TFT) on a low-temperature p-Si thin film, as described in the above-mentioned Patent Document 1, only ions are required by mass separation as in the semiconductor process. High-precision ion implantation technology that can control the dose accurately.
[0008]
In order to increase the amount of ions, it is sufficient to increase the amount of plasma by increasing the implant current. To achieve this, the beam line is kept at a high vacuum and the amount of the target material supplied into the arc chamber is increased. It is necessary to increase the amount of gas (BF 3 , PH 3 ) such as boron fluoride.
[0009]
As shown in FIG. 2, the ion implantation apparatus 1 has an ion source 2 (burner type ion generator) that supplies a large amount of gas containing impurities to generate ions. x is extracted from the ion source 2 by the extraction electrode 3 and accelerated.
[0010]
The ion beam X extracted from the ion source 2 is bent by approximately 90 ° by the mass separation magnet of the mass separation unit 6, and only ions a having a predetermined mass are extracted. At this time, selectable ions c and d such as light ions and heavy ions are excluded.
[0011]
After that, the intensity of the ion beam X is uniformly averaged by the uniform control mechanism 7 (multipole), and then the glass substrate (coated member) attached to the platen (support member) disposed in the process chamber (end station) 8 is used. (Processing body) 9.
[0012]
The vacuum chamber 5 which communicates the path from the ion generation source 2, the mass separation unit 6, and the uniform control mechanism 7 to the process chamber 8 has a high-vacuum vacuum (not shown) particularly at a position subsequent to the uniform control mechanism 7. A pump is connected, and the entire vacuum chamber 5 constitutes a high vacuum evacuation system 10.
[0013]
Now, in order to increase the amount of ions by increasing the amount of plasma, it is necessary to generate ions more efficiently than the ion source 2 (ion generator) as described above. As shown in FIG. 3, this ion generator is formed of a base plate 20, two side plates 21, and two end caps 22, 22a, and has an elongated box-shaped arc chamber 23 having an open surface, A filament 25 and a cathode plate 26 are provided on the end cap 22 with an insulator 24 (gauge) interposed therebetween, and a repeller plate 28 is provided on the other end cap 22a side with an insulator 24a interposed therebetween. The source aperture 23a (FIG. 2, lid) having an elongated opening hole on the opening surface is provided.
[0014]
A magnet 29 is disposed on the two end caps 22 and 22a to apply a static magnetic field 30 from the cathode plate 26 to the repeller plate 28 in the arc chamber 23.
[0015]
When the ion generator 1 is operated, a gas g of a substance for generating a substance for ion implantation is supplied from a gas supply source 31 while maintaining the inside of the arc chamber 23 at a high vacuum by a vacuum pump. An electric current is supplied to the filament 25 from the filament power supply 32 to generate heat at a high temperature (about 2000 ° C. or higher). Further, an arc voltage V is applied between the filament 25 and the arc chamber 23 from the arc power supply 33 so that the cathode plate 26 and the repeller plate 28 A plasma P is generated by an arc discharge in between, and an ion beam X is emitted to a beam line of the ion implanter 1 from an opening of the source aperture 23a.
[0016]
In the arc chamber 23, thermoelectrons generated from the filament 25 and ions in the plasma are affected by the static magnetic field 30, and spirally move (cyclotron motion), so that the ions and electrons collide with molecules of the source gas g. Are repeated to make it easier to maintain the plasma P (FIG. 4).
[0017]
For example, when the static magnetic field 30 is not applied in the ion source 2, ions and electrons move in a linear trajectory, and the chances of the ions and electrons colliding with the molecules of the source gas g are reduced. Thus, by applying a static magnetic field 30 to give spiral motion to ions and electrons to increase the chances of collision with the molecules of the raw material gas g, the plasma P is extruded in a sausage shape toward the center of the arc chamber 23.
[0018]
(Problems of conventional equipment)
A state in which the ion generator is operated while supplying a gas g containing fluorine such as boron trifluoride to the ion generator 2 of the ion implanter 1 will be described. As a result, an unstable state in which the amount of ions x required could not be generated in a large amount occurred because the plasma P generated in 2 gradually decreased.
[0019]
After examining this phenomenon, when a gas containing fluorine such as boron trifluoride was supplied to the molybdenum arc chamber 23, the inner surface of the arc chamber 23 was corroded by the ionized and highly reactive fluorine. It has been found that this causes insulation failure.
[0020]
FIG. 5 is an explanatory view of the state of the insulation failure. Metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 are mixed and moved in the ionized gas. A cathode plate 26 is supported on the end cap 22 of the arc chamber 23 via two insulators 24 (portions), and a filament 25 (1.5-turn pigtail shape) penetrates the insulator 24. The metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 as described above are deposited on the surface of the insulator 24 to form thin conductive films M1 and M2.
[0021]
The conductive films M1 and M2 are films formed by depositing metal atoms such as molybdenum and tungsten, which are materials of an arc chamber, for example. When this occurs, the cathode plate 26 and the filament 25 pass through the surface of the insulator 24. An electric circuit is formed between the electric circuit and the arc chamber 22, and a leakage current R flows through the electric circuit.
[0022]
Since the insulator 24 is in a state of being electrically degraded by the conductive films M1 and M2, it is difficult to maintain the arc voltage V, and a stable sausage shape over the entire length of the arc chamber 23 as shown in FIG. Is difficult to generate.
[0023]
The behavior of generating metal atoms from the material of the arc chamber 23 will be described as follows.
[0024]
For example, if molybdenum is used for the material of the arc chamber 23, in the case of feed gas trifluoride gas, fluoride gas, "nF + + Mo → MoFn" is generated, also high fever, "MofN → nF by plasma ++ Mo "occurs. The generated molybdenum atoms are deposited as the conductive films M1 and M2 on the insulator 24 as shown in FIG.
[0025]
As the metal material constituting the arc chamber 23, heat-resistant molybdenum, tungsten, or the like is used. However, since the temperature inside the arc chamber 23 becomes high, it is necessary to easily change this material to another material. Can not.
[0026]
An object of the present invention is to eliminate the disadvantage that the insulators 24 and 24a supporting the cathode plate 26, the repeller plate 28, and the like in the prior art described above become defective in insulation and cause plasma degradation.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
An ion generator for an ion implantation apparatus according to the present invention for achieving the above object is configured as follows.
[0028]
1) In an ion generator in which an electrode portion is disposed facing an inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the electrode portion is supported inside the arc chamber via an insulator, and the electrode portion is electrically conductive. It is characterized in that the insulating property between the electrode section and the arc chamber is enhanced by applying a film suppressing member.
[0029]
2) In an ion generator in which electrode portions are arranged facing the inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, and the other electrode portion is a repeller plate. A conductive film inhibiting member is provided on the side facing the end cap to enhance insulation between the electrode section and the arc chamber.
[0030]
3) In an ion generator in which an electrode portion is disposed on the inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, the other electrode portion is a repeller plate, and the end cap Is formed of a conductive film inhibiting member.
[0031]
4) In an ion generator in which electrode portions are arranged on inner surfaces of end caps forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion is formed by a filament and a cathode plate, and the other electrode portion is formed by a repeller plate. The cathode plate and the repeller plate are characterized in that a conductive film inhibiting member is provided on the side facing the end cap to enhance insulation between the electrode section and the arc chamber.
[0032]
5) The conductive film inhibiting material is a compound of an element such as aluminum oxide and aluminum nitride that does not form a conductive film in an atmosphere at 1000 to 2500 ° C. after thermal decomposition.
[0033]
6) The ion implantation apparatus generates an ion and sends it to a beam line. The ion implantation apparatus selects the ions sent from the ion source by a mass separation magnet and converts the ions having a predetermined mass into an ion processing station. It is characterized by having a beam line leading to
[0034]
In the present invention, a layer made of a conductive film suppressing material is formed on the surface of the electrode portion, specifically, both the cathode plate and the repeller plate made of a metal plate, or the surface facing the end cap of the member on which the conductive film is easily deposited. The formation prevents the conductive film from growing starting from the cathode plate and the repeller plate. As a result, the gap between the arc chamber 23 and the cathode plate 26 or the arc chamber 23 and the repeller plate 28 as shown in FIG. To prevent or suppress the occurrence of leakage R due to the formation of a conductive circuit.
[0035]
In some cases, the same effect can be obtained even if the inner surface of the end cap is formed of a layer made of the conductive film inhibiting material.
[0036]
As a conductive film inhibiting material, a compound of an element which does not form a conductive film in an atmosphere of 1000 to 2500 ° C. after thermal decomposition using a heat-resistant material such as aluminum oxide, aluminum nitride, boron nitride or the like is used. it can. For example, although aluminum oxide may precipitate at high temperature, aluminum oxide does not deposit a metal film on the surface of the insulator because of its low boiling point.
[0037]
The present invention relates to a cathode plate disposed on an electrode portion such as a cathode plate or a repeller plate, a surface of an insulator supporting the electrode portion during operation of the ion generator, for example, a cathode plate disposed at a root of a filament which is one of the electrodes. Up to the back side, it is intended to prevent the metal atoms forming the arc chamber from depositing and depositing on the surface of the insulator by being formed in a state extended by the conductive film inhibiting material. is there.
[0038]
In this sense, the conductive film inhibiting material is preferably a compound made of an element that does not form a conductive thin film in an atmosphere at 1000 to 2500 ° C. after decomposition, such as aluminum oxide and aluminum nitride. By selecting a substance that does not have a conductive function even when deposited on the surface of the insulator forming the electrode portion, a highly efficient ion source can be configured.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0040]
The configuration of the arc chamber 23 itself is the same as that of the apparatus shown in FIG. 3 and the like. However, in the present invention, the surface layer F made of a material conventionally used for the cathode plate 26a and the conductive film suppressing It is characterized in that a two-layer structure composed of a back layer B made of a material (a heat-resistant insulating material) or a composite plate structure is formed.
[0041]
This composite plate structure is similarly formed not only on the cathode plate 26a but also on the opposing repeller plate 28a side, and has the same effect.
[0042]
The thickness of the back layer B does not need to be as large as that of the front layer F, that is, the thickness of the conventional cathode plate, and the conductive films M1 and M2 are formed on the insulator 24 as shown in FIG. It may be of a degree that can be suppressed, for example, when boron nitride is used for the backside layer B, it may be about 0.2 to 2 mm, and the processing method of the backside layer B is after coating or laminating. Various methods such as lamination and pasting without gaps such as baking can be adopted.
[0043]
Further, the cathode plate 26a and the repeller plate 28a do not have a structure in which two plate members are joined as shown in FIG. The structure may be such that an insulating material is arranged at the bottom.
[0044]
According to the present invention, an electrode including a cathode plate 26a and a repeller plate 28a supported in an arc chamber 23 via an insulator is formed in a two-layer structure including a metal layer and an insulating layer to support the cathode plate 26a and the like. Since the surface in contact with the insulator is formed of an insulating conductive film inhibiting material, metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 when forming the plasma adhere and deposit on the insulators 24 and 24a. A conductive film is not formed.
[0045]
Therefore, an arc can be discharged at a high temperature and a high vacuum to form plasma accurately and efficiently in the arc chamber 23, so that ions can be generated stably. As a result, high-performance ion implantation can be performed. An apparatus can be provided.
[0046]
【The invention's effect】
An ion generator for an ion implanter according to the present invention is an ion generator in which an electrode portion is arranged on an inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber with the electrode portion facing each other. In addition to being supported inside, an insulating property between the electrode portion and the arc chamber is enhanced by applying a conductive film inhibiting member to the electrode portion.
[0047]
Therefore, the formation of a conductive film that forms a short circuit between one or both of the cathode plate and the repeller plate and the arc chamber can be suppressed, so that a high-performance ion implanter can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a burner-type ion source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an ion implantation apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional ion source.
FIG. 4 is an explanatory diagram of plasma generated inside an ion generation source.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a state of forming a conductive film generated by a conventional ion generating source.
[Brief description of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion implantation apparatus 2, 2a Ion generation source 3 Extraction electrode 4 Gas shut-off plate 5 Vacuum chamber 6 Mass separation unit 7 Uniform control mechanism 8 Process chamber 9 Glass substrate 20 Base plate 21 Side plate 24 Insulator 22, 22a End cap 23 Arc chamber 25 Filaments 26, 26a Cathode plate 28, 28a Repeller plate 29 Magnet 30 Static magnetic field 31 Gas supply source F Surface layer (metal layer) B Back layer (layer of conductive film inhibiting material)
R Leakage current

Claims (6)

アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内部に支持すると共に、該電極部に導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とするイオン注入装置用イオン発生装置。In an ion generator in which an electrode portion is disposed on an inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the electrode portion is supported inside the arc chamber via an insulator, and a conductive film is inhibited by the electrode portion. An ion generator for an ion implanter, wherein a member is applied to enhance insulation between the electrode section and the arc chamber. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、該リペラプレートのエンドキャップと対面する側に導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。In an ion generator in which an electrode portion is disposed on an inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, the other electrode portion is a repeller plate, and the end cap of the repeller plate is provided. 2. The ion generator according to claim 1, wherein a conductive film suppressing member is provided on the side facing the electrode chamber to enhance insulation between the electrode section and the arc chamber. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、前記エンドキャップの内面を導電膜抑止部材で形成したことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。In an ion generator in which an electrode portion is disposed facing an inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, the other electrode portion is a repeller plate, and an inner surface of the end cap. 2. The ion generator for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein said member is formed of a conductive film suppressing member. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部はフィラメントとカソードプレートであり、他方の電極部はリペラプレートでそれぞれ形成されており、前記カソードプレートとリペラプレートのエンドキャップと対面する側に導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。In an ion generator in which electrode portions are arranged facing the inner surface of an end cap forming both ends of an arc chamber, the one electrode portion is formed by a filament and a cathode plate, and the other electrode portion is formed by a repeller plate. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein a conductive film inhibiting member is provided on a side of the cathode plate and the repeller plate facing the end cap to enhance insulation between the electrode portion and the arc chamber. Ion generator. 前記導電膜抑止材料は、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウムなど、熱分解後に、1000〜2500℃の雰囲気中で導電性の膜を生じない元素の化合物であることを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。2. The ion according to claim 1, wherein the conductive film inhibiting material is a compound of an element such as aluminum oxide or aluminum nitride that does not form a conductive film in an atmosphere at 1000 to 2500 ° C. after thermal decomposition. 3. Ion generator for implanters. 前記イオン注入装置は、イオンを発生させてビームラインに送出するイオン発生源と、このイオン発生源から送出されてくるイオンを質量分離マグネットで選択して所定の質量のイオンをイオン処理ステーションに導くビームラインを備え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用イオン発生装置。The ion implantation apparatus generates an ion and sends it to a beam line, and selects ions sent from the ion source by a mass separation magnet to guide ions of a predetermined mass to an ion processing station. The ion generator according to claim 1, further comprising a beam line.
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