JP2008234895A - Ion source and its filament exchange method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion source and its filament exchange method capable of reducing working time for a filament exchange and improving an operation rate of an ion implanting device, by exchanging a plurality of filaments at the same time. <P>SOLUTION: The ion source 1 is provided with a vacuum box 5 fitted adjacent to a plasma generation vessel 4, a plurality of support arms 7 fitted in the vacuum box 5 and supporting each of a plurality of filaments 3, a gate valve 6 arranged between the vacuum box 5 and the plasma generation vessel 4 and capable of opening/closing and airtightly separating the above, and a vacuum mechanism 9 for making the inside of the vacuum box 5 to be in a vacuum state. The vacuum box 5 is provided with a lid member 8 for releasing air. The gate valve 6 includes an opening part 14 for the support arms 7 and the filaments 3 to freely pass through. The support arms 7 are provided at the vacuum box 5 to make the filaments 3 fitted at tips pass through the opening part 14 of the gate valve in the open state, and move between the vacuum box 5 and the plasma generation vessel 4. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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 ion source 42 is attached to the processing chamber container 41, and the inside of the processing chamber container 41 and the ion source 42 (more specifically, the plasma generation container 43) is a vacuum exhaust device connected to the processing chamber container 41. The whole is evacuated to vacuum by 44. A processing object 40 such as a substrate is accommodated in the processing chamber container 41.

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PH、硼素イオンを得るためにはBが用いられる。 In this example, the ion source 42 is a bucket type ion source that uses a cusp magnetic field for plasma confinement, and one or more filaments 45 for thermionic emission are disposed in the plasma generation container 43. When a working gas (material gas) is introduced into the plasma generation container 43 to heat the filament 45 and a direct-current arc discharge voltage is applied between the filament 45 and the plasma generation container 43, the filament 45 and the plasma generation container 43 During this period, arc discharge occurs, whereby the working gas is ionized and a plasma 46 is generated. The working gas introduced into the plasma generation container 43 is a gas containing a desired ion species. For example, PH 3 is used to obtain phosphorus ions, and B 2 H 6 is used to obtain boron ions.

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 permanent magnets 47 provided around the plasma generation container 43 form a cusp magnetic field (multi-polar magnetic field) and contribute to confinement of the plasma 46. An ion beam 49 is extracted from the plasma 46 by an extraction electrode system 48 having one or more electrodes. In this example, the ion beam 49 is applied to the object 40 to be processed such as ion implantation.

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 ion source 42, since the filament 45 for performing arc discharge deteriorates and breaks with accumulation of the operation time of the ion implantation apparatus, it is necessary to replace the filament 45. Conventionally, the filament 45 needs to be exchanged by returning the plasma generation container 43 to atmospheric pressure and releasing the ion source 42. The vent gas (clean air or nitrogen gas) is introduced into the plasma generation container 43 and the processing chamber container 41 connected thereto. Etc.) was returned to the atmospheric pressure, but because the volume was large, a relatively long time was required, and the operation stop time of the apparatus became long, resulting in a decrease in the operation rate. An ion source and a filament exchange method for solving such a problem are disclosed in Patent Document 1 below.

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 ion source 50 of Patent Document 1. In FIG. The ion source 50 is provided in a vacuum box 51 provided adjacent to the plasma generation chamber 52, a gate valve 53 that opens and closes the vacuum box 51 and the plasma generation chamber 52 in an airtight state, and the vacuum box 51. The filament 54 passes through the gate valve 53 in an open state, supported by the vacuum box 51 at the base end portion and supported by the vacuum box 51 at the base end portion, and passes through the vacuum box 51 and the plasma generation chamber 2. A support arm 55 that operates to move between the inside, a lid member 56 for opening the vacuum box 51, and an atmospheric suction means 57 for making the inside of the vacuum box 51 in a vacuum state after filament replacement. Yes.

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 filament 54 is replaced in the ion source 50 configured as described above, the support arm 55 is rotated by 90 ° in the vacuum box 51 and the filament 54 supported at the tip of the support arm 55 is replaced with the gate valve 53. And the gate valve 53 is closed, the lid member 56 of the vacuum box 51 is opened and the filament 54 is replaced, and then the lid member 56 is closed and the atmospheric suction means 57 is used. After the vacuum box 51 is evacuated, the gate valve 53 is opened, the support arm 55 is rotated by 90 ° in the direction of the plasma generation chamber 52, and the filament 54 is moved into the plasma generation chamber 52. Therefore, the filament 54 can be replaced in a short time without opening the plasma generation chamber 52 to the atmosphere.

特開2002−343265号公報JP 2002-343265 A

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 Patent Document 1 has the following problems.
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 ion source 1 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state during operation of the ion source according to the present embodiment, and FIG. It is III sectional drawing.

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PHやBなどである。
First, the basic configuration of the ion source 1 will be described.
The ion source 1 has a plasma generation container 4 in which a plasma generation chamber 2 is formed. The inside of the plasma generation container 4 is filled with working gas (material gas) injected from a working gas injection unit (not shown). The working gas is a gas containing a desired ionic species, such as PH 3 or B 2 H 6 .

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 filament 3 serving as a cathode electrode for arc discharge is disposed on the upper part of the plasma generation vessel 4. The anode electrode for arc discharge is provided in an annular shape along the side wall of the plasma generation vessel 4. Magnets for forming a magnetic field for confining plasma are provided in multiple stages on the side wall of the plasma generation vessel 4.

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 plasma generation container 4. This extraction electrode system is a grid electrode having a large number of holes through which an ion beam passes. A processing chamber communicating with the plasma generation chamber 2 is provided outside the extraction electrode, and a processing object such as a substrate, which is an irradiation target of the ion beam, is placed in the processing chamber. A vacuum evacuation unit is connected to the processing chamber, and the processing chamber and the plasma generation chamber 2 communicating with the processing chamber are evacuated by the vacuum evacuation unit.

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 ion source 1 configured as described above operates as follows. When a working gas (material gas) is introduced into the plasma generation chamber 2, the filament 3 is heated and a DC arc discharge voltage is applied between the filament 3 and the plasma generation vessel 4, the filament 3 and the plasma generation vessel 4 Arcing occurs in between, thereby ionizing the working gas and generating a plasma. An ion beam is extracted by the extraction electrode system, and the object to be processed placed in the processing chamber is irradiated to perform processing such as ion implantation. The basic configuration of the ion source 1 described above is the same as that of the prior art.

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 ion source 1 according to the present embodiment will be described.
The ion source 1 includes a vacuum box 5 provided adjacent to the plasma generation container 4, two support arms 7 provided in the vacuum box 5 and supporting the two filaments 3 at the tip, and a vacuum box 5. And an openable / closable gate valve 6 that is disposed between the plasma generation container 4 and the plasma generation container 4, and a vacuum mechanism 9 for evacuating the vacuum box 5.

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 vacuum box 5 is formed in a rectangular parallelepiped shape, and is arranged on the upper part of the plasma generation container 4 so as to cover the gate valve 6 serving as the introduction part of the filament 3. The vacuum box 5 is provided with a lid member 8 for opening to the atmosphere. The lid member 8 is formed in the upper part of the vacuum box 5 and can partition the inside and outside of the vacuum box 5 in an airtight state. The formation position of the lid member 8 is not limited to the upper part of the vacuum box 5 and may be a side portion as long as the filament 3 can be replaced.

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 gate valve 6 includes an opening 14 formed in a portion of the upper wall of the plasma generation vessel 4 covered with the vacuum box 5 and a closing plate 15 that closes the opening 14. The opening 14 is formed in a long hole shape so that the support arm 7 and the filament 3 can pass therethrough. The filament 3 passes through the opening 14 and moves between the plasma generation vessel 4 and the vacuum box 5. The closing plate 15 is formed in the same shape as the opening 14, and hermetically partitions the plasma generation chamber 2 and the vacuum box 5.

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 rod 17 for moving the closing plate 15 to open and close the opening 14 is spanned between both side walls 16 in the vacuum box 5. The closing plate 15 is integrally fixed to the rotating rod 17 via a bracket 19. At least one of the rotating rods 17 penetrates the side wall 16 in an airtight state and protrudes to the outside. The protruding portion is operated to rotate the rotating rod 17 and move the closing plate 15.

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 support arm 7 is provided in the vacuum box 5 so that the filament 3 provided at the tip is moved between the vacuum box 5 and the plasma generation vessel 4 through the opening 14 of the gate valve 6 in the open state. ing. The support arm 7 includes a pair of pipes 7a and 7a formed in an L shape. The pipe 7a is composed of a first portion 71 extending from the proximal end portion into the vacuum box 5 and a second portion 72 that is bent at a right angle from the distal end of the first portion 71 and extends toward the plasma generation vessel 4 (see FIG. 3), and a conductive wire connected to the filament 3 is inserted therein.

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 support arms 7 are provided on the same side wall 20 with an interval in the arrangement direction of the two filaments 3 in the plasma generation chamber 2 (left-right direction in FIG. 2). The base end portion of the support arm 7 is supported by a rotating plate 22 provided on the side wall 20 of the vacuum box 5. The rotating plate 22 is formed in a disk shape, rotates while maintaining an airtight state with respect to the side wall 20, and penetrates the conductive wire connected to the filament 3 in an airtight state. The filament 3 is stretched around the ends of the pair of support arms 7.

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 support arm 7 faces downward, the filament 3 is positioned in the plasma generation chamber 2 and rotates so that the filament 3 does not contact the periphery of the opening 14 when the rotating plate 22 rotates. When the tip is directed to the side (when the support arm 7 is accommodated in the vacuum box 5), the length is such that the filament 3 does not contact the inner wall of the vacuum box 5. The two support arms 7 are accommodated in the vacuum box 5 by rotating in a direction approaching each other. For this reason, even if it rotates as mentioned above, a shape and arrangement | positioning are set so that it may be accommodated in the vacuum box 5, without mutually interfering mechanically.

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 support arms 7 rotate and move into the vacuum box 5, the second portion 72 of the pipe 7 a does not mechanically interfere with each other. The length of the first portion 71 is different between the two support arms 7 and 7. For this reason, the positions of the second portions 72 of the two support arms 7 are offset with a distance a in the direction of the rotation axis.

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 side wall 20 of the vacuum box 5 and the plasma generation vessel 4 (the height at which the base end of the support arm 7 is supported in FIG. 2) is the same. There may be, but it is preferable that they are different as shown in FIG. In the present embodiment, when the rotation center positions of the two support arms 7 are used as a reference, there is a height difference of the distance h with respect to the distance to the plasma generation container 4. The effect will be described later.

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 vacuum mechanism 9 includes an atmospheric suction pipe 23 opened and connected to the inside of the vacuum box 5, an on-off valve 24 connected in the middle of the atmospheric suction pipe 23, and a suction device 25 such as a blower (see FIG. 2). It consists of and.

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 vacuum box 5 is connected to a return pressure mechanism 26 for returning the inside of the vacuum box 5 to almost atmospheric pressure. The return pressure mechanism 26 is connected to a gas cylinder (not shown) serving as a supply source of a vent gas 29 (clean air, nitrogen gas, etc.) that is a return pressure gas, and the vent gas 29 from the gas cylinder that is connected to the inside of the vacuum box 5 while being opened. 5 and a vent valve 28 connected in the middle of the vent gas introduction pipe 27.

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 support arms 7 may be configured to rotate independently of each other. However, as shown in FIG. 4, it is preferable to provide a rotation transmission mechanism 30 that rotates the two support arms 7 together. FIG. 4 is a perspective view of the vacuum box 5 as seen from the base end side of the support arm 7. The rotation transmission mechanism 30 shown in FIG. 4 is a rotation gear mechanism, and includes an output gear 31 fixed to each of the two support arms 7, and intermediate gears 32a, 32b, 32c, 32d disposed between the output gears 31. It consists of The intermediate gears 32a, 32b, 32c, 32d are provided so that the two support arms 7 rotate in opposite directions (that is, even numbers). One intermediate gear 32a is provided with a rotation operation shaft 33. By rotating the rotation operation shaft 33, the rotational force is transmitted, and the two support arms 7 can be rotated in opposite directions. The rotation operation shaft 33 may be manually rotated, but the support arm 7 can be easily moved by rotating it using a drive source such as a motor. The rotation transmission mechanism 30 is not limited to the rotation gear mechanism, and may be another transmission mechanism such as a link mechanism.

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 ion source 1 having the above configuration will be described.

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 plate 22 is rotated by 90 degrees to rotate the two support arms 7 in the opposite directions so as to approach each other. As a result, the filament 3 supported at the tip of the support arm 7 moves into the vacuum box 5 through the opening 14 of the gate valve 6 that opens and closes the plasma generation chamber 2 and the vacuum box 5 in an airtight state. Will be housed.

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 rod 17 is rotated to fit the closing plate 15 into the opening 14, and the plasma generation chamber 2 and the vacuum box 5 are partitioned in an airtight state.

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 return pressure mechanism 26 introduces the vent gas 29 into the vacuum box 5 and returns only the vacuum box 5 to a predetermined pressure (substantially atmospheric pressure), as shown in FIG. Open and replace the filament 3 at the tip of the support arm 7.

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 vacuum box 5, the lid member 8 is closed, the air in the vacuum box 5 is sucked out by the vacuum mechanism 9, the on-off valve 24 is closed, and the inside of the vacuum box 5 is brought into a vacuum state. return. Then, the gate valve 6 is opened to allow the vacuum box 5 and the plasma generation chamber 2 to communicate with each other. Thereafter, the rotating plate 22 is rotated 90 degrees so that the support arm 7 faces the plasma generation chamber 2, and the filament 3 is moved into the plasma generation chamber 2, and the replacement operation of the filament 3 is completed.

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 support arms 7, the two filaments 3 are moved into the vacuum box 5, the gate valve 6 is closed, and then the vacuum box 5 is opened. The two filaments 3 can be exchanged at the same time without opening the plasma generation container 4 to the atmosphere. For this reason, since the filament replacement work can be performed in a short time, the operating rate of the ion implantation apparatus can be improved.

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 filament 3 can be easily moved between the plasma generation vessel 4 and the vacuum box 5 by rotating the support arm 7, the filament exchange operation can be easily performed.

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 second portions 72 of the two support arms 7 are offset with a distance a in the direction of the rotation axis, even if the two support arms 7 rotate in the direction approaching each other, It can be accommodated in the vacuum box 5 without mechanical interference. Therefore, the area required for the operation of the support arm 7 can be reduced, and the size of the vacuum box 5 can be made compact.

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 support arms 7, when the two support arms 7 are rotated and accommodated in the vacuum box 5, the two support arms 7 from the plasma generation vessel 4 are provided. Since the positions of are different from each other, when one filament 3 is exchanged, the other support arm 7 does not get in the way, and the exchange operation can be performed smoothly.

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 support arms 7 rotate in conjunction with each other by the rotation transmission mechanism 30, the two filaments 3 can be moved simultaneously between the plasma generation vessel 4 and the vacuum box 5.

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 support arms 7 provided in the vacuum box 5 may be three or more, and in this case, the shape and the arrangement are set so as to fit in the vacuum box 5 without mechanically interfering with each other. In addition, when there are three or more support arms 7, it is preferable that the three or more support arms 7 rotate in conjunction with the rotation transmission mechanism 30.

[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 ion source 1 according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, four support arms 7 are provided in the vacuum box 5.
Two support arms 7 are provided on each side wall 20, 21 facing each other in the vacuum box 5, and one gate valve 6 is provided for each of the two support arms 7 on each side. That is, in this embodiment, two sets of two support arms 7 and one gate valve 6 are provided for one vacuum box 5. The configuration of each pair of support arm 7 and gate valve 6 is the same as that of the first embodiment.

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 ion source 1 according to the present embodiment will be described.
After stopping the operation, the four support arms 7 are rotated, and the filaments 3 supported by the respective support arms 7 are passed through the gate valves 6 provided corresponding to the respective groups and are put into the vacuum box 5. Move. Thereafter, the gate valve 6 is closed, and the return pressure mechanism 26 returns the inside of the vacuum box from a vacuum state to a predetermined pressure (substantially atmospheric pressure), and then the lid member 8 of the vacuum box 5 is opened to replace the four filaments 3. To do. After the filament 3 is replaced, the lid member 8 is closed and the vacuum box 5 is evacuated by the vacuum mechanism 9, then the gate valve 6 is opened, the four support arms 7 are rotated, and the four filaments 3 are turned into plasma. Move into the production container 4. Thereby, the replacement | exchange operation | work of the filament 3 is complete | finished.

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 filaments 3 can be exchanged simultaneously by one exchange operation, and the filament exchange operation can be further shortened. Note that the number of support arms 7 provided in the vacuum box 5 may be five or more, and in this case, the shape and the arrangement are set so as to fit in the vacuum box 5 without mechanically interfering with each other.

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.

本発明の第1実施形態にかかるイオン源を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the ion source concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1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である。It is sectional drawing which showed the state at the time of the driving | operation of the ion source concerning 1st Embodiment of this invention. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第1実施形態にかかるイオン源の回転伝達機構を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the rotation transmission mechanism of the ion source concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態にかかるイオン源のフィラメント交換方法を説明した図である。It is a figure explaining the filament exchange method of the ion source concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態にかかるイオン源を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the ion source concerning 2nd Embodiment of this invention. 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。It is the schematic which shows an example of the ion implantation apparatus provided with the conventional ion source. 特許文献1のイオン源の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the ion source of patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Ion source 2 Plasma generation chamber 3 Filament 4 Plasma generation container 5 Vacuum box 6 Gate valve 7 Support arm 7a Pipe 71 1st site | part 72 2nd site | part 8 Lid member 9 Vacuum mechanism 14 Opening part 15 Closure board 16, 20, 21 Side wall Reference Signs List 17 Rotating rod 19 Bracket 22 Rotating plate 23 Atmospheric suction pipe 24 Opening / closing valve 25 Suction device 26 Return pressure mechanism 27 Vent gas introduction pipe 28 Vent valve 29 Vent gas 30 Rotation transmission mechanism 31 Output gears 32a, 32b, 32c, 32d Intermediate gear 33 Rotating operation axis

Claims (7)

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請求項1記載のイオン源。   The ion source according to claim 1, wherein the plurality of support arms are provided on a side wall connected to the plasma generation container of the vacuum box so as to be rotatable with respect to the side wall. 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、請求項2記載のイオン源。   At least two support arms of the plurality of support arms are provided on the same side wall of the vacuum box, and do not mechanically interfere with each other even if they rotate in a direction approaching each other. The ion source according to claim 2, wherein the shape and arrangement are set so as to be accommodated in the ion source. 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、請求項3記載のイオン源。   The ion source according to claim 3, wherein the distance between the position where the two support arms are respectively supported on the side wall of the vacuum box and the plasma generation container are different from each other. 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、請求項2乃至4のいずれかに記載のイオン源。   5. The ion source according to claim 2, wherein 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. 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、請求項1乃至5のいずれかに記載のイオン源。   The ion source according to claim 1, wherein a rotation transmission mechanism that rotates the plurality of support arms in conjunction with each other is provided in the vacuum box. 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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