JP2008234895A - Ion source and its filament exchange method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電子を発生させる複数のフィラメントを有し、プラズマ生成容器内でアーク放電によって作動ガスをプラズマ化し、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源及びそのフィラメント交換方法に関する。 The present invention relates to an ion source that has a plurality of filaments that generate thermoelectrons, converts a working gas into plasma by arc discharge in a plasma generation vessel, and extracts an ion beam from the generated plasma, and a method for exchanging the filament.
例えば液晶ディスプレイや半導体装置の製造において、液晶ガラス基板や半導体基板にイオン注入を行なうために、イオン注入装置が用いられる。イオン注入装置には、プラズマを発生させイオンビームを引き出すためのイオン源が設けられている。
図7は、従来のイオン源を備えるイオン注入装置の一例を示す概略図である。処理室容器41にイオン源42が取り付けられており、この処理室容器41およびイオン源42(より具体的にはそのプラズマ生成容器43)の内部は、処理室容器41に接続された真空排気装置44によって一括して真空に排気される。処理室容器41内には、基板等の被処理物40が収納される。
For example, in the manufacture of a liquid crystal display or a semiconductor device, an ion implanter is used to perform ion implantation into a liquid crystal glass substrate or a semiconductor substrate. The ion implantation apparatus is provided with an ion source for generating plasma and extracting an ion beam.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of an ion implantation apparatus having a conventional ion source. An
イオン源42は、この例ではプラズマ閉じ込めにカスプ磁場を用いるバケット型イオン源であり、プラズマ生成容器43内に熱電子放出用の1以上のフィラメント45が配置されている。プラズマ生成容器43内に作動ガス(材料ガス)を導入し、フィラメント45を加熱すると共にフィラメント45とプラズマ生成容器43との間に直流のアーク放電電圧を印加すると、フィラメント45とプラズマ生成容器43との間にアーク放電が生じ、それによって作動ガスが電離されてプラズマ46が生成される。プラズマ生成容器43に導入される作動ガスは、所望のイオン種を含むガスであり、例えば、燐イオンを得るためにはPH3、硼素イオンを得るためにはB2H6が用いられる。
In this example, the
プラズマ生成容器43の周りに設けた多数の永久磁石47はカスプ磁場(多極磁場)を形成し、プラズマ46の閉じ込めに寄与する。このプラズマ46から、1枚以上の電極を有する引出し電極系48によってイオンビーム49が引き出される。このイオンビーム49は、この例では上記被処理物40に照射されてイオン注入等の処理が行われる。
A large number of
ところで、イオン源42では、イオン注入装置の運転時間の累積に伴って、アーク放電を行なうためのフィラメント45が劣化・破損するため、フィラメント45を交換する必要がある。従来、フィラメント45の交換作業は、プラズマ生成容器43を大気圧に戻してイオン源42を解放する必要があり、プラズマ生成容器43内およびそれにつながる処理室容器41内にベントガス(清浄空気や窒素ガス等)を導入して大気圧に戻していたが、容積が大きいために比較的長時間を要し、装置の運転停止時間が長くなり稼働率の低下を招いていた。このような問題を解決するためのイオン源及びフィラメント交換方法が下記特許文献1に開示されている。
By the way, in the
図8は、特許文献1のイオン源50の構成を示す図である。このイオン源50は、プラズマ発生室52に隣接して設けられた真空ボックス51と、この真空ボックス51とプラズマ発生室52とを気密状態で区画開閉するゲートバルブ53と、真空ボックス51内に設けられフィラメント54を先端部にて支持すると共に基端部にて真空ボックス51に回転可能に支持されていて開いた状態のゲートバルブ53をフィラメント54が通過して真空ボックス51内とプラズマ発生室2内間とで移動するように動作する支持アーム55と、真空ボックス51を開放するための蓋部材56と、フィラメント交換後に真空ボックス51内を真空状態とするための大気吸引手段57とを備えている。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
上記のように構成されたイオン源50においてフィラメント54を交換する場合、真空ボックス51内で支持アーム55を90°回転させてその支持アーム55の先端部に支持されたフィラメント54を、ゲートバルブ53を通過させ真空ボックス51内に移動させて、ゲートバルブ53を閉塞した後に、真空ボックス51の蓋部材56を開けてフィラメント54を交換し、その後、蓋部材56を閉めて、大気吸引手段57で真空ボックス51内を真空状態にした後、ゲートバルブ53を開けて、支持アーム55をプラズマ発生室52の方向に90°回転させて、フィラメント54をプラズマ発生室52内に移動させる。したがって、プラズマ発生室52を大気開放することなく、フィラメント54の交換を短時間で行なうことができる。
When the
しかしながら、特許文献1の従来技術では以下のような問題があった。
イオン源においてフィラメントは通常1本ではなく、複数設けられている。フィラメント交換時には、交換作業の回数を減らすため、切断に至ったフィラメントのみを交換するわけではなく、使用していたフィラメント全てを取り出し、新品に交換する。そのため、フィラメント本数と同じ回数の交換作業が発生していた。例えば、フィラメントが4本設けられている場合、上述した交換作業を4回繰り返す必要がある。フィラメント交換作業が長くなると、それに伴う装置停止時間も長くなるめ、稼働率低下につながるという問題がある。
However, the prior art of
In the ion source, a plurality of filaments are usually provided instead of one. At the time of filament replacement, in order to reduce the number of replacement operations, not only the filament that has been cut is replaced, but all the used filaments are taken out and replaced with new ones. For this reason, the same number of replacement operations as the number of filaments have occurred. For example, when four filaments are provided, it is necessary to repeat the replacement operation described above four times. If the filament replacement work becomes long, the apparatus stop time accompanying it becomes long, which causes a problem that the operation rate is lowered.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、複数のフィラメントを同時に交換することにより、フィラメント交換の作業時間を短縮でき、イオン注入装置の稼働率を向上できるイオン源及びそのフィラメント交換方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and by replacing a plurality of filaments at the same time, the filament replacement work time can be shortened, and the ion source capable of improving the operating rate of the ion implantation apparatus and the filament replacement thereof It is an object to provide a method.
上記の課題を解決するため、本発明のイオン源及びそのフィラメント交換方法は、以下の手段を採用する。
(1)本発明は、内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源であって、前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックスと、該真空ボックス内に設けられ先端部で前記複数のフィラメントをそれぞれ支持する複数の支持アームと、前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブと、前記真空ボックス内を真空状態とするための真空機構と、を備え、前記真空ボックスには大気開放するための蓋部材が設けられ、前記ゲートバルブは前記支持アーム及びフィラメントが通過可能な開口部を有しており、前記支持アームは、先端に設けられたフィラメントを、開状態の前記ゲートバルブの開口部を通過させて前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間を移動させるように前記真空ボックスに設けられている、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the ion source and the filament exchange method of the present invention employ the following means.
(1) The present invention has a plasma generation container for generating plasma therein, emits thermoelectrons from a plurality of filaments in the plasma generation container, generates plasma, and extracts an ion beam from the generated plasma. A vacuum box provided adjacent to the plasma generation vessel, a plurality of support arms provided in the vacuum box and supporting the plurality of filaments at their tips, the vacuum box, and the plasma An openable / closable gate valve disposed between the generation container and airtightly separating the two; and a vacuum mechanism for evacuating the vacuum box; A member is provided, and the gate valve has an opening through which the support arm and the filament can pass, and the support arm The filament provided at the tip is provided in the vacuum box so as to pass between the opening of the gate valve in the open state and move between the vacuum box and the plasma generation vessel. And
上記構成によれば、複数の支持アームを作動させることにより、複数のフィラメントを真空ボックス内に移動させて、ゲートバルブを閉じた後に、真空ボックスを開けて複数のフィラメントを、プラズマ生成容器を大気開放することなく、同時に交換することができる。したがって、短時間でフィラメント交換作業を行なうことができるので、イオン注入装置の稼働率を向上することができる。 According to the above configuration, by operating the plurality of support arms, the plurality of filaments are moved into the vacuum box, the gate valve is closed, and then the vacuum box is opened to remove the plurality of filaments and the plasma generation container from the atmosphere. They can be replaced at the same time without opening. Therefore, since the filament replacement operation can be performed in a short time, the operating rate of the ion implantation apparatus can be improved.
(2)また、上記のイオン源において、前記複数の支持アームは、前記真空ボックスの前記プラズマ生成容器に接続された側壁に、該側壁に対して回転可能に支持されて設けられている。 (2) In the ion source, the plurality of support arms are provided on the side wall connected to the plasma generation container of the vacuum box so as to be rotatable with respect to the side wall.
上記構成によれば、支持アームを回転させることにより、プラズマ生成容器と真空ボックスとの間でのフィラメントの移動を容易に行なうことができるので、フィラメント交換作業が簡単となる。 According to the above configuration, by moving the support arm, the filament can be easily moved between the plasma generation container and the vacuum box, so that the filament exchange operation is simplified.
(3)また、上記のイオン源において、前記複数の支持アームのうち少なくとも2つの支持アームは、前記真空ボックスにおける同じ側壁に設けられており、且つ、互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに前記真空ボックス内に収容されるように形状及び配置が設定されている。 (3) In the above ion source, at least two of the plurality of support arms are provided on the same side wall of the vacuum box, and each other even if they rotate in a direction approaching each other. The shape and arrangement are set so as to be accommodated in the vacuum box without mechanical interference.
上記構成によれば、2本の支持アームが互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス内に収まるので、支持アームの動作に必要な領域を小さくすることができ、真空ボックスのサイズをコンパクトにすることがきる。 According to the above configuration, even if the two support arms rotate in a direction approaching each other, they are accommodated in the vacuum box without mechanical interference with each other, so that the area necessary for the operation of the support arms can be reduced. The vacuum box can be made compact.
(4)また、上記のイオン源において、前記真空ボックスの側壁において前記2つの支持アームがそれぞれ支持されている位置とプラズマ生成容器との距離が、互いに異なっている。 (4) In the ion source described above, the distance between the position where the two support arms are supported on the side wall of the vacuum box and the plasma generation vessel are different from each other.
上記構成によれば、2つの支持アームが回転して真空ボックス内に収容されたときに、プラズマ生成容器からの2つの支持アームの位置が互いに異なるので、一方のフィラメントを交換する際に、他方の支持アームが邪魔にならず、交換作業を円滑に行なうことができる。 According to the above configuration, when the two support arms are rotated and accommodated in the vacuum box, the positions of the two support arms from the plasma generation container are different from each other. The support arm does not get in the way, and the replacement work can be performed smoothly.
(5)また、上記のイオン源において、前記真空ボックスは間隔をおいて互いに対向する側壁を有し、前記支持アームは、前記対向する側壁にそれぞれ複数ずつ設けられている。 (5) In the above ion source, the vacuum box has side walls facing each other at an interval, and a plurality of the support arms are provided on each of the facing side walls.
上記構成によれば、少なくとも4つのフィラメントを一回の交換作業で同時に交換することができ、フィラメント交換の作業時間をさらに短縮することができる。 According to the above configuration, at least four filaments can be exchanged simultaneously in one exchanging operation, and the filament exchanging time can be further shortened.
(6)また、上記のイオン源において、前記真空ボックスに、前記複数の支持アームを連動して回転させる回転伝達機構が設けられている。 (6) In the above ion source, a rotation transmission mechanism that rotates the plurality of support arms in conjunction with each other is provided in the vacuum box.
上記構成によれば、複数の支持アームが連動して回転するので、プラズマ生成容器と真空ボックスの間での複数のフィラメントの移動を同時に行なうことができる。 According to the above configuration, since the plurality of support arms rotate in conjunction with each other, the movement of the plurality of filaments between the plasma generation container and the vacuum box can be performed simultaneously.
(7)また、本発明は、内部でプラズマを発生させるプラズマ生成容器を有し、該プラズマ生成容器内で複数のフィラメントから熱電子を放出してプラズマを発生させ、発生したプラズマからイオンビームを引き出すイオン源のフィラメント交換方法であって、前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックス内に基端部が支持された複数の支持アームを作動させてその支持アームに支持されたフィラメントを、前記プラズマ生成容器と前記真空ボックスを気密に仕切る開閉可能なゲートバルブを通過させ前記真空ボックス内に移動させ、前記ゲートバルブを閉じて、前記真空ボックス内を真空状態から所定圧力まで戻した後に、前記真空ボックスに設けられた蓋部材を開けて前記複数のフィラメントを交換し、その後前記蓋部材を閉めて、前記真空ボックス内を真空状態にした後、前記ゲートバルブを開けて、前記複数の支持アームを作動させて前記複数のフィラメントを前記プラズマ生成容器内に移動させる、ことを特徴とする。 (7) The present invention also includes a plasma generation container that generates plasma therein, emits thermoelectrons from a plurality of filaments in the plasma generation container, generates plasma, and generates an ion beam from the generated plasma. A method for exchanging a filament of an ion source to be drawn, wherein a plurality of support arms whose base ends are supported in a vacuum box provided adjacent to the plasma generation container are operated to thereby support filaments supported by the support arms. And after passing through an openable / closable gate valve that hermetically partitions the plasma generation vessel and the vacuum box, the gate is closed and the vacuum box is returned from the vacuum state to a predetermined pressure. The lid member provided in the vacuum box is opened to exchange the plurality of filaments, and then the lid member is Umate, After the inside the vacuum box is evacuated by opening the gate valve, the plurality of support arms is actuated to move the plurality of filaments to the plasma production chamber, characterized in that.
本発明によれば、複数のフィラメントを同時に交換することにより、フィラメント交換の作業時間を短縮でき、イオン注入装置の稼働率を向上できるという優れた効果が得られる。 According to the present invention, by exchanging a plurality of filaments simultaneously, the filament replacement work time can be shortened, and an excellent effect that the operating rate of the ion implantation apparatus can be improved is obtained.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態にかかるイオン源1を示した斜視図、図2は本実施形態にかかるイオン源の運転時の状態を示した断面図、図3は図2のIII−III線断面図である。
[First Embodiment]
1 is a perspective view showing an
まず、イオン源1の基本的な構成を説明する。
イオン源1は、内部にプラズマ発生室2が形成されたプラズマ生成容器4を有している。プラズマ生成容器4の内部には、図示しない作動ガス注入部より注入された作動ガス(材料ガス)が満たされている。作動ガスは、所望のイオン種を含むガスであり、例えばPH3やB2H6などである。
First, the basic configuration of the
The
プラズマ生成容器4の上部には、アーク放電用のカソード電極となるフィラメント3が配置されている。これに対するアーク放電用のアノード電極はプラズマ生成容器4の側壁に沿って環状に設けられている。プラズマ生成容器4の側壁にはプラズマを閉じ込めるための磁場を形成する磁石が多段に設けられている。
A
プラズマ生成容器4の下部には、イオンを加速する引出し電極系が設けられている。この引出し電極系は、イオンビームを通過させる多数の穴を有するグリッド電極である。引出し電極の外方にはプラズマ発生室2に連通する処理室が設けられており、この処理室内にはイオンビームの照射対象である基板等の被処理物を置くようになっている。処理室には真空排気手段が接続されており、真空排気手段により処理室及びこれに連通するプラズマ発生室2が真空状態とされている。
An extraction electrode system for accelerating ions is provided below the
上記のように構成されたイオン源1は以下のように作動する。プラズマ発生室2に作動ガス(材料ガス)を導入し、フィラメント3を加熱すると共にフィラメント3とプラズマ生成容器4との間に直流のアーク放電電圧を印加すると、フィラメント3とプラズマ生成容器4との間にアーク放電が生じ、それによって作動ガスが電離されてプラズマが生成される。引出し電極系によってイオンビームが引き出され、処理室に置かれた被処理物に照射されてイオン注入等の処理が行われる。なお、上述したイオン源1の基本的な構成は、従来技術と同様である。
The
次に、本実施形態にかかるイオン源1の具体的な構成を説明する。
イオン源1は、プラズマ生成容器4に隣接して設けられた真空ボックス5と、この真空ボックス5内に設けられ先端部で2つのフィラメント3をそれぞれ支持する2つの支持アーム7と、真空ボックス5とプラズマ生成容器4との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブ6と、真空ボックス5内を真空状態とするための真空機構9と、を備えている。
Next, a specific configuration of the
The
真空ボックス5は、直方体状に形成されており、プラズマ生成容器4の上部に、フィラメント3の導入部となるゲートバルブ6を覆うように配置されている。真空ボックス5には大気開放するための蓋部材8が設けられている。蓋部材8は、真空ボックス5の上部に形成されており、真空ボックス5内外を気密状態で区画可能となっている。なお、蓋部材8の形成位置は、真空ボックス5の上部に限られるものではなく、フィラメント3の交換が可能な位置であれば、側部であっても構わない。
The
ゲートバルブ6は、プラズマ生成容器4の上部壁の真空ボックス5に覆われた部分に形成された開口部14とこの開口部14を閉塞する閉塞板15とで構成されている。開口部14は、支持アーム7及びフィラメント3が通過できるように長穴状に形成されている。フィラメント3は、この開口部14を通過して、プラズマ生成容器4と真空ボックス5間で移動することとなる。閉塞板15は開口部14と同形に形成され、プラズマ発生室2と真空ボックス5内とを気密に区画するようになっている。
The
真空ボックス5内の両側壁16間には、閉塞板15を移動して開口部14を開閉させるための回転ロッド17が掛け渡されている。閉塞板15は、回転ロッド17にブラケット19を介して一体的に固定されている。回転ロッド17は、その少なくとも一方が側壁16を気密状態で貫通して、外部に突出しており、その突出部分を操作して回転ロッド17を回転させ閉塞板15を移動させるようになっている。
A rotating
支持アーム7は、先端に設けられたフィラメント3を、開状態のゲートバルブ6の開口部14を通過させて真空ボックス5とプラズマ生成容器4との間を移動させるように真空ボックス5に設けられている。支持アーム7は、L字状に形成された一対のパイプ7a,7aにて構成されている。このパイプ7aは基端部から真空ボックス5の内部に延びる第1部位71と、第1部位71の先端から直角に折れ曲ってプラズマ生成容器4に向って延びる第2部位72とからなり(図3参照)、その内部にはフィラメント3に接続される導線が挿入されている。
The
2つの支持アーム7は、同じ側壁20に、プラズマ発生室2における2つのフィラメント3の配列方向(図2で左右方向)に間隔をおいて設けられている。支持アーム7の基端部は、真空ボックス5の側壁20に設けられた回転板22に支持されている。回転板22は、円盤状に形成されており、側壁20に対して気密状態を保持しながら回転すると共に、フィラメント3に接続される導線を気密状態で貫通させるようになっている。一対の支持アーム7の先端には、フィラメント3が掛け渡されている。
The two
支持アーム7は、先端部が下方を向いている場合は、フィラメント3がプラズマ発生室2内に位置し、回転板22の回転時には、フィラメント3が開口部14の周囲に接触しないように回転し、先端部が側方を向いている場合(支持アーム7が真空ボックス5内に収容されている場合)は、フィラメント3が真空ボックス5の内壁に接触しないような長さとなっている。2つの支持アームは7、互いに相手方に近づく方向に回転することにより、真空ボックス5内に収容されるようになっている。このため、上記のように回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス5内に収容されるように形状及び配置が設定されている。
When the tip of the
具体的には、図3に示すように、2つの支持アーム7が回転して真空ボックス5内に移動する際に、互いのパイプ7aの第2部位72が機械的に干渉しないように、パイプの第1部位71の長さが、2つの支持アーム7,7間で異なっている。このため、2つの支持アーム7の第2部位72の位置が、回転軸心方向に距離aをあけてオフセットしている。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the two
真空ボックス5の側壁20において2つの支持アームがそれぞれ支持されている位置とプラズマ生成容器4との距離(図2では、支持アーム7の基端部が支持されている高さ)は、同じであってもよいが、図2に示すように、異なっていることが好ましい。本実施形態では、2つの支持アーム7のそれぞれの回転中心位置を基準にすると、プラズマ生成容器4までの距離に対して距離hの高低差がある。なお、その効果については後述する。
The distance between the position where the two support arms are supported on the
真空機構9は、真空ボックス5の内部に開口して接続された大気吸引管23と、この大気吸引管23の途中に接続された開閉弁24と、ブロア等の吸引装置25(図2参照)とで構成されている。
The
また、真空ボックス5には、真空ボックス5内をほぼ大気圧まで戻すための復圧機構26が接続されている。復圧機構26は、復圧用気体であるベントガス29(清浄空気や窒素ガスなど)の供給源となる図示しないガスボンベと、真空ボックス5の内部に開口して接続されガスボンベからのベントガス29を真空ボックス5に導入するためのベントガス導入管27と、このベントガス導入管27の途中に接続されたベント弁28とからなる。
The
上記の2つの支持アーム7は、それぞれ独立に回転する構成であってもよいが、図4に示すように、2つの支持アーム7を連動して回転させる回転伝達機構30を設けることが好ましい。図4は、真空ボックス5を、支持アーム7の基端部側からみた斜視図である。図4に示す回転伝達機構30は、回転ギア機構であり、2つの支持アーム7の各々に固定された出力ギア31と、出力ギア31間に配置された中間ギア32a,32b,32c,32dとで構成されている。中間ギア32a,32b,32c,32dは、2つの支持アーム7が互いに逆方向に回転する個数(すなわち偶数個)設けられる。また、1つの中間ギア32aには回転操作軸33が設けられている。この回転操作軸33を回転させることにより、その回転力が伝達されて2つの支持アーム7を互いに逆方向に回転させることができる。なお、回転操作軸33は、手動で回転させてもよいが、モータ等の駆動源を用いて回転させることにより、支持アーム7の移動を簡単に行なうことができる。また、回転伝達機構30は、回転ギア機構に限られず、リンク機構などの他の伝達機構であってもよい。
The two
次に、上記構成によるイオン源1のフィラメント交換方法について説明する。
Next, the filament replacement method of the
まず、運転を停止した後に、図5(A)に示すように、回転板22を90度回転させて、2本の支持アーム7を互いに近づくように逆方向に回動させる。これによって、支持アーム7の先端に支持されたフィラメント3がプラズマ発生室2と真空ボックス5とを気密状態で区画開閉するゲートバルブ6の開口部14を通過して真空ボックス5内に移動して収容されることとなる。
First, after stopping the operation, as shown in FIG. 5A, the rotating
その後、図5(B)に示すように、回転ロッド17を回転させて、閉塞板15を開口部14に嵌合させ、プラズマ発生室2と真空ボックス5内とを気密状態で区画する。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, the rotating
そして、復圧機構26により真空ボックス5内にベントガス29を導入し、真空ボックス5のみを所定の圧力(ほぼ大気圧)まで戻した後、図5(C)に示すように、蓋部材8を開けて支持アーム7の先端のフィラメント3を交換する。
Then, after the
交換後は、真空ボックス5内の掃除を行った後に、蓋部材8を閉じて、真空機構9により真空ボックス5内の空気を吸い出し、開閉弁24を閉じて、真空ボックス5内を真空状態に戻す。そして、ゲートバルブ6を開けて、真空ボックス5とプラズマ発生室2とを連通させる。その後、支持アーム7がプラズマ発生室2に向くように、回転板22を90度回転させて、フィラメント3をプラズマ発生室2内に移動させ、フィラメント3の交換作業が終了する。
After the replacement, after cleaning the inside of the
上述した本実施形態によれば、2本の支持アーム7を作動させることにより、2本のフィラメント3を真空ボックス5内に移動させて、ゲートバルブ6を閉じた後に、真空ボックス5を開けて2本のフィラメント3を、プラズマ生成容器4を大気開放することなく、同時に交換することができる。このため短時間でフィラメント交換作業を行なうことができるので、イオン注入装置の稼働率を向上することができる。
According to the above-described embodiment, by operating the two
また、支持アーム7を回転させることにより、プラズマ生成容器4と真空ボックス5との間でのフィラメント3の移動を容易に行なうことができるので、フィラメント交換作業を簡単に行なうことができる。
Moreover, since the
また、2本の支持アーム7の第2部位72の位置が回転軸心方向に距離aをおいてオフセットしているので、2本の支持アーム7が互いに相手方に近づく方向に回転しても互いに機械的に干渉せずに真空ボックス5内に収まることができる。したがって、支持アーム7の動作に必要な領域を小さくすることができ、真空ボックス5のサイズをコンパクトにすることがきる。
In addition, since the positions of the
また、2つの支持アーム7の設置位置に高低差hを設けることにより、2つの支持アーム7が回転して真空ボックス5内に収容されたときに、プラズマ生成容器4からの2つの支持アーム7の位置が互いに異なるので、一方のフィラメント3を交換する際に、他方の支持アーム7が邪魔にならず、交換作業を円滑に行なうことができる。
Further, by providing a height difference h at the installation position of the two
また、回転伝達機構30により、2本の支持アーム7が連動して回転するので、プラズマ生成容器4と真空ボックス5の間での2本のフィラメント3の移動を同時に行なうことができる。
Further, since the two
なお、真空ボックス5に設ける支持アーム7は3つ以上であってもよく、この場合、互いに機械的に干渉することなく真空ボックス5内に収まるように形状及び配置が設定される。また、支持アーム7が3つ以上の場合も、回転伝達機構30により3つ以上の支持アーム7が連動して回転するように構成することが好ましい。
Note that the number of
[第2実施形態]
図6は本発明の第2実施形態にかかるイオン源1を示した斜視図である。本実施形態では、真空ボックス5に支持アーム7が4つ設けられている。
支持アーム7は、真空ボックス5における互いに対向する側壁20,21にそれぞれ2つずつ設けられており、それぞれの側において、2つの支持アーム7に対して1つのゲートバルブ6が設けられている。すなわち、本実施形態では、1つの真空ボックス5に対して、2本の支持アーム7と1つのゲートバルブ6の組が2組設けられている。それぞれの組の支持アーム7及びゲートバルブ6の構成は、第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a perspective view showing an
Two
本実施形態にかかるイオン源1のフィラメント交換方法について説明する。
運転を停止した後、4本の支持アーム7を回転させて、各支持アーム7に支持されたフィラメント3を、各組に対応して設けられたゲートバルブ6を通過させて真空ボックス5内に移動させる。その後、ゲートバルブ6を閉じて、復圧機構26により真空ボックス内を真空状態から所定圧力(ほぼ大気圧)まで戻した後に、真空ボックス5の蓋部材8を開けて4本のフィラメント3を交換する。フィラメント3を交換したら、蓋部材8を閉めて、真空機構9により真空ボックス5内を真空状態にした後、ゲートバルブ6を開けて、4つの支持アーム7を回転させて4つのフィラメント3をプラズマ生成容器4内に移動させる。これにより、フィラメント3の交換作業が終了する。
A filament replacement method for the
After stopping the operation, the four
上述した本実施形態によれば、4つのフィラメント3を一回の交換作業で同時に交換することができ、フィラメント交換作業をさらに短縮することができる。なお、真空ボックス5に設ける支持アーム7は5つ以上であってもよく、この場合、互いに機械的に干渉することなく真空ボックス5内に収まるように形状及び配置が設定される。
According to the above-described embodiment, the four
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
1 イオン源
2 プラズマ発生室
3 フィラメント
4 プラズマ生成容器
5 真空ボックス
6 ゲートバルブ
7 支持アーム
7a パイプ
71 第1部位
72 第2部位
8 蓋部材
9 真空機構
14 開口部
15 閉塞板
16,20,21 側壁
17 回転ロッド
19 ブラケット
22 回転板
23 大気吸引管
24 開閉弁
25 吸引装置
26 復圧機構
27 ベントガス導入管
28 ベント弁
29 ベントガス
30 回転伝達機構
31 出力ギア
32a,32b,32c,32d 中間ギア
33 回転操作軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックスと、該真空ボックス内に設けられ先端部で前記複数のフィラメントをそれぞれ支持する複数の支持アームと、前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間に配置され両者間を気密に仕切る開閉可能なゲートバルブと、前記真空ボックス内を真空状態とするための真空機構と、を備え、
前記真空ボックスには大気開放するための蓋部材が設けられ、前記ゲートバルブは前記支持アーム及びフィラメントが通過可能な開口部を有しており、前記支持アームは、先端に設けられたフィラメントを、開状態の前記ゲートバルブの開口部を通過させて前記真空ボックスと前記プラズマ生成容器との間を移動させるように前記真空ボックスに設けられている、ことを特徴とするイオン源。 An ion source having a plasma generation container for generating plasma therein, emitting thermoelectrons from a plurality of filaments in the plasma generation container to generate plasma, and extracting an ion beam from the generated plasma,
A vacuum box provided adjacent to the plasma generation container; a plurality of support arms provided in the vacuum box for supporting the plurality of filaments at their tips; and between the vacuum box and the plasma generation container An openable / closable gate valve that is arranged in an airtight manner, and a vacuum mechanism for making the inside of the vacuum box a vacuum state,
The vacuum box is provided with a lid member for opening to the atmosphere, the gate valve has an opening through which the support arm and filament can pass, and the support arm has a filament provided at the tip, An ion source provided in the vacuum box so as to move between the vacuum box and the plasma generation container through an opening of the gate valve in an open state.
前記プラズマ生成容器に隣接して設けられた真空ボックス内に基端部が支持された複数の支持アームを作動させてその支持アームに支持されたフィラメントを、前記プラズマ生成容器と前記真空ボックスを気密に仕切る開閉可能なゲートバルブを通過させ前記真空ボックス内に移動させ、前記ゲートバルブを閉じて、前記真空ボックス内を真空状態から所定圧力まで戻した後に、前記真空ボックスに設けられた蓋部材を開けて前記複数のフィラメントを交換し、その後前記蓋部材を閉めて、前記真空ボックス内を真空状態にした後、前記ゲートバルブを開けて、前記複数の支持アームを作動させて前記複数のフィラメントを前記プラズマ生成容器内に移動させる、ことを特徴とするイオン源のフィラメント交換方法。 An ion source filament exchange method that includes a plasma generation vessel that generates plasma therein, emits thermoelectrons from a plurality of filaments within the plasma generation vessel, and generates an ion beam from the generated plasma. And
A plurality of support arms whose base end portions are supported in a vacuum box provided adjacent to the plasma generation container are operated, and the filaments supported by the support arms are sealed between the plasma generation container and the vacuum box. After passing through an openable / closable gate valve that is partitioned into the vacuum box, the gate valve is closed, the vacuum box is returned from a vacuum state to a predetermined pressure, and then a lid member provided in the vacuum box is Open and replace the plurality of filaments, and then close the lid member and evacuate the vacuum box, then open the gate valve and operate the plurality of support arms to remove the plurality of filaments. A method for exchanging filaments of an ion source, wherein the filaments are moved into the plasma generation vessel.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2007
- 2007-03-19 JP JP2007070219A patent/JP2008234895A/en active Pending
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