JP2591748B2 - Ion source - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体製造工程などで用いるイオン源に関
し、とくにフィラメントを容易に交換できるようにした
イオン源に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion source used in a semiconductor manufacturing process or the like, and more particularly, to an ion source capable of easily replacing a filament.
（従来の技術） 一般に半導体集積回路の微細パターンの形成には様々
な工程が有り、イオンを用いた工程もイオン注入、イオ
ンエッチング、スパッタリング等数多く存在する。例え
ばイオンソースで発生する不純物イオンを高電界で加速
して半導体基板内に打ち込むイオン注入装置として、フ
リーマン型で代表される熱陰極型のイオンソースを有す
るイオン注入装置が有り、これは、イオンが安定な状態
で発生すること、メンテナンスが容易であることなどか
ら半導体製造装置のイオン注入装置として広く用いられ
ている。そして、このような装置では、イオンソース部
を定期的に清掃したり、イオンソース部の部品交換が必
要とされる。(Prior Art) In general, there are various processes for forming a fine pattern of a semiconductor integrated circuit, and there are many processes using ions, such as ion implantation, ion etching, and sputtering. For example, as an ion implanter that accelerates an impurity ion generated by an ion source with a high electric field and implants it into a semiconductor substrate, there is an ion implanter having a hot cathode type ion source typified by Freeman type. It is widely used as an ion implanter for semiconductor manufacturing equipment because it occurs in a stable state and maintenance is easy. In such an apparatus, it is necessary to periodically clean the ion source unit or replace parts of the ion source unit.
第３図は、このようなフリーマン型イオンソースの構
成図で、第４図はその従来のフィラメント固定方法を示
す断面図で、第５図は第４図の斜視外観図である。FIG. 3 is a structural view of such a Freeman-type ion source, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional filament fixing method, and FIG. 5 is a perspective external view of FIG.
イオンソース部１は、1/1×103Pa程度の真空度に真空
引きされる。そこで、第３〜５図に示すごとく導電性フ
ィラメント保持部材２にスペーサー３とネジ４で挟持さ
れた棒状フィラメント５へ保持部材２を通してフィラメ
ント電源６より電流が流され、フィラメント５が熱せら
れる。The ion source 1 is evacuated to a vacuum of about 1/1 × 10 3 Pa. Then, as shown in FIGS. 3 to 5, a current flows from the filament power source 6 through the holding member 2 to the rod-shaped filament 5 sandwiched between the spacer 3 and the screw 4 by the conductive filament holding member 2, and the filament 5 is heated.
フィラメント５が熱せられるとフィラメント５より熱
電子７が放出され、アーク電源８よりフィラメント５と
モリブデン製アークチャンバー９に電圧をかけることに
より熱電子７はフィラメント５とアークチャンバー９の
間を回る。ここで、ボロンやヒ素等のガスがアークチャ
ンバー９内に導入され、ガスが熱電子７に衝突すること
によりプラズマが発生し、図示しない引き出し電極によ
り発生したイオンがイオンビーム10として取り出され
る。When the filament 5 is heated, thermions 7 are emitted from the filament 5. When voltage is applied to the filament 5 and the molybdenum arc chamber 9 from the arc power source 8, the thermoelectrons 7 rotate between the filament 5 and the arc chamber 9. Here, a gas such as boron or arsenic is introduced into the arc chamber 9, and the gas collides with the thermoelectrons 7 to generate plasma, and ions generated by an extraction electrode (not shown) are extracted as an ion beam 10.
（発明が解決しようとする課題） 上記構成のイオンソース部１よりイオンを発生させる
場合、一般にタングステンなどの材質が用いられるフィ
ラメント５は高温になるため蒸発し、しかもプラズマに
さらされるためスパッタリングにより摩耗して、使用し
て行くうちに消耗して切れる。これは、このような原理
のイオン源においては、フィラメント５の寿命が今後伸
びたとしても時間がたてば必ず起きる現象であるといえ
る。(Problems to be Solved by the Invention) When ions are generated from the ion source unit 1 having the above-described structure, the filament 5 generally made of a material such as tungsten evaporates due to a high temperature, and is further exposed to plasma and thus worn by sputtering. Then, it wears out and breaks as you use it. This can be said to be a phenomenon that always occurs with time in the ion source of such a principle even if the life of the filament 5 is extended in the future.
しかし、上記のフィラメント５の保持方法では、フィ
ラメンオ５交換時にスペーサー３とネジ４を取り外すた
めに取外した部品が電極部等に落下して装置が故障する
という問題が有った。また、イオン源の設置場所によっ
てはメンテナンス空間が狭くてネジ４が回せず、又、モ
リブデン製のネジでも焼付きを生じ、フィラメントの交
換作業に支障を来すという問題も有る。However, the above-described method for holding the filament 5 has a problem in that the component removed to remove the spacer 3 and the screw 4 when the filamento 5 is replaced falls on the electrode portion or the like, and the device is broken. Further, depending on the installation location of the ion source, there is a problem that the maintenance space is narrow and the screw 4 cannot be turned, and even if a molybdenum screw is used, seizure occurs, which hinders the filament replacement operation.
その結果、上記保持方法ではフィラメント５の交換に
時間がかかり、この様なフィラメント５の交換からイオ
ン発生動作までのイオン源が稼働しない時間は、イオン
源活用分野である半導体製造分野に取って半導体装置の
需要が伸びている現在にあっては大きなロスタイムであ
り、そのために装置の稼働率が低下することは大きな問
題となる。As a result, in the above-described holding method, it takes time to replace the filament 5, and the time during which the ion source is not operated from the replacement of the filament 5 to the ion generation operation is limited to the semiconductor manufacturing field, which is an ion source application field. At the present time when the demand for the apparatus is growing, there is a large loss time, and it is a serious problem that the operation rate of the apparatus is reduced.
本発明は、上記点に対処してなされたもので、フィラ
メント交換時の、メンテナンス時間を短縮し、部品の落
下や紛失を防止し、装置の稼働率を向上することのでき
るイオン源を提供するものである。The present invention has been made in view of the above points, and provides an ion source capable of shortening a maintenance time at the time of replacing a filament, preventing parts from dropping or losing, and improving the operation rate of the apparatus. Things.
（課題を解決するための手段） 本発明は、アークチャンバーと、保持部材によって該
アークチャンバー内に保持されるフィラメントから構成
されるイオン源において、前記保持部材が、その端部か
ら軸方向に向かって設けられたバネ手段となる割溝と、
この割溝に設けられた前記フィラメントを嵌挿圧着する
ためのフィラメント固定部とを有することを特徴とす
る。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, in an ion source composed of an arc chamber and a filament held in the arc chamber by a holding member, the holding member is directed axially from an end thereof. Split grooves serving as spring means provided by
And a filament fixing portion provided in the split groove for inserting and crimping the filament.
（作用） 本発明のイオン源では、保持部材の端部から軸方向に
向かって設けられたバネ手段となる割溝と、該割溝にフ
ィラメントを嵌挿圧着するためのフィラメント固定部を
設けているので、フィラメントをフィラメント固定部
に、容易にかつ正確に嵌挿圧着することができ、かつ容
易に取りはずすことができる。(Operation) In the ion source of the present invention, a split groove serving as a spring means provided from the end of the holding member in the axial direction, and a filament fixing portion for inserting and pressing a filament into the split groove are provided. Therefore, the filament can be easily and accurately inserted and pressed into the filament fixing portion, and can be easily removed.
（実施例） 以下、本発明を実施例につき第１〜３図を参照して説
明する。(Embodiment) Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment with reference to FIGS.
本発明のフリーマン型イオンソースの構成は第３図と
同様である。ここで、フィラメント固定方法は第１図の
断面図と第２図の斜視外観図で示す如く、フィラメント
11例えば直径2mmの円形棒状タングステンの端部がフィ
ラメント保持部材12例えば直径12mmの円形棒状ステンレ
スの端部に形成された割溝13に通電可能に設定圧着され
る。また、保持部材12の端面には孔14が割溝13の両側に
１ヵ所ずつ設けられていて、割溝13の所望のフィラメン
ト11圧着部にはフィラメントを固定するフィラメント固
定孔15、例えば、直径1.4mmの円形溝が割溝13の両面に
平行に設けられている。そして、割溝13の端部には、穴
16例えば直径3mmの穴が割溝13と平行に設けられてい
る。The configuration of the Freeman-type ion source of the present invention is the same as that of FIG. Here, as shown in the sectional view of FIG. 1 and the perspective external view of FIG.
11 An end of a circular rod-shaped tungsten having a diameter of, for example, 2 mm is pressure-bonded to a filament holding member 12, for example, a split groove 13 formed at an end of a circular rod-shaped stainless steel having a diameter of 12 mm. Holes 14 are provided at both ends of the split groove 13 on the end face of the holding member 12, and a filament fixing hole 15 for fixing a filament to a desired filament 11 crimping portion of the split groove 13, for example, having a diameter of A 1.4 mm circular groove is provided in parallel on both surfaces of the split groove 13. A hole is formed at the end of the groove 13.
A hole having a diameter of, for example, 3 mm is provided in parallel with the dividing groove 13.
上記の、前記保持部材12の端部から保持部材の軸方向
に向かって設けられた割溝13によってバネ手段が構成さ
れ、フィラメント固定孔15はフィラメント固定手段とし
ての機能を有している。The split means 13 provided from the end of the holding member 12 toward the axial direction of the holding member constitutes a spring means, and the filament fixing hole 15 has a function as a filament fixing means.
次に上述したイオン源のフィラメント交換方法を説明
する。Next, a method of replacing the filament of the above-described ion source will be described.
消耗によって切れたフィラメント11は、保持部材12の
端面の孔14に例えば曲爪型軸用スナップリングプライヤ
や先端の細いラジオペンチの先端を入れて割溝13を拡げ
ることにより取り外す。ここで、割溝13の両側の保持部
材12の一部分は穴16により穴16を支点としてバネ性を有
するので、力を加えて割溝13を拡げても、力が除去され
れば元の状態に戻るバネとなっている。The filament 11 cut by the consumption is removed by, for example, inserting the tip of a snap ring plier for a curved claw type shaft or the tip of a thin pliers into the hole 14 on the end face of the holding member 12 and expanding the split groove 13. Here, a part of the holding member 12 on both sides of the split groove 13 has a spring property with the hole 16 as a fulcrum, so that even if the force is applied and the split groove 13 is expanded, if the force is removed, the original state is obtained. It is a spring that returns to.
同様に、割溝13を拡げ新しいフィラメント11を嵌挿す
る、ここでフィラメント11は直径2mmの円形棒状なので
直径1.4mmの円形溝であるフィラメント固定孔15の位置
で停止し、割溝13を拡げている力を除くとフィラメント
は保持部材12に圧着される。このことにより、導電性の
保持部材12からフィラメント11に確実に通電することが
でき、また、フィラメントは常に所定の定位置に固定さ
れ、簡単かつ素早く容易にフィラメント11を交換するこ
とできる。Similarly, expand the split groove 13 and insert a new filament 11.Here, the filament 11 is a circular rod having a diameter of 2 mm, and stops at the position of the filament fixing hole 15 which is a circular groove having a diameter of 1.4 mm. When the applied force is removed, the filament is pressed against the holding member 12. As a result, it is possible to reliably supply electricity to the filament 11 from the conductive holding member 12, and the filament is always fixed at a predetermined fixed position, so that the filament 11 can be replaced easily, quickly and easily.
上記実施例の保持方法は、保持部材12に割溝13を形成
して、割溝13の両側保持部材12のバネ性によりフィラメ
ント11を保持部材12のフィラメント固定孔15内に保持す
るが、フィラメント11を保持部材12に嵌挿圧着できかつ
通電可能であればフィラメント固定孔である必要はな
く、上記実施例に限定されるものではない。In the holding method of the above embodiment, the split groove 13 is formed in the holding member 12, and the filament 11 is held in the filament fixing hole 15 of the holding member 12 by the spring property of the holding member 12 on both sides of the split groove 13. It is not necessary to use a filament fixing hole as long as it can be inserted and pressed into the holding member 12 and can be energized.
以上述べたようにこの実施例によれば、保持部材端部
に割溝を設けて端部にバネ性を持たせ、フィラメントを
保持部材に嵌挿圧着する構造にすることにより、フィラ
メントを素早く簡単に交換でき、イオン源の稼働効率を
向上することができる。As described above, according to this embodiment, a split groove is provided at the end of the holding member to provide a spring property at the end, and the filament is inserted and pressed into the holding member so that the filament can be quickly and easily formed. And the operating efficiency of the ion source can be improved.
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、フィラメントを
フィラメント固定部に着脱することが正確で容易にでき
ると共に、部品の落下や紛失を防止でき、メンテナンス
時間を短縮し、イオン源の稼働効率を向上することがで
きる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to accurately and easily attach / detach a filament to / from a filament fixing portion, prevent a component from dropping or losing, reduce maintenance time, and reduce an ion source. Operation efficiency can be improved.
第１図は本発明のイオン源断面図、第２図は第１図の斜
視外観図、第３図はフリーマン型イオン源の構成図、第
４図は従来のイオン源断面図、第５図は第４図の斜視外
観図である。 図において、 １……イオンソース部、2,12……保持部材、5,11……フ
ィラメント、７……熱電子、９……アークチャンバー、
10……イオンビーム、13……割溝、14……孔、15……固
定孔（固定部）、16……穴。1 is a sectional view of the ion source of the present invention, FIG. 2 is a perspective external view of FIG. 1, FIG. 3 is a configuration diagram of a Freeman type ion source, FIG. 4 is a sectional view of a conventional ion source, and FIG. FIG. 5 is a perspective external view of FIG. In the figure, 1 ... Ion source part, 2,12 ... Holding member, 5,11 ... Filament, 7 ... Thermionic, 9 ... Arc chamber,
10 ... ion beam, 13 ... split groove, 14 ... hole, 15 ... fixed hole (fixed part), 16 ... hole.
Claims (1)
アークチャンバー内に保持されるフィラメントから構成
されるイオン源において、前記保持部材は、その端部か
ら軸方向に向かって設けられたバネ手段となる割溝と、
この割溝に設けられた前記フィラメントを嵌挿圧着する
ためのフィラメント固定部とを有することを特徴とする
イオン源。1. An ion source comprising an arc chamber and a filament held in the arc chamber by a holding member, wherein the holding member is a spring means provided axially from an end thereof. Split grooves,
An ion source comprising: a filament fixing portion provided in the split groove for inserting and pressing the filament.
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