JP2627000B2 - イオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、イオン注入装置に関する。

（従来の技術） 一般にイオン注入装置は、例えば半導体ウエハ等に不
純物をドーピングする装置として広く使用されており、
そのイオン源として、ガスあるいは固体イオン種を用い
ている。

このようなイオン注入装置のうち、固体イオン種を用
いるイオン注入装置では、この固体イオン種を加熱し
て、昇華あるいは蒸発させてガス化するためのガス発生
機構が配置されている。

従来のイオン注入装置では、上記ガス発生機構は、例
えば次のように構成されている。すなわち、第７図に示
すように、真空チャンバ１の開口２を閉塞する如く外部
から挿入固定されたガス発生機構３は、例えば耐熱性の
ステンレス等から棒状に形成された基体４と、この基体
４の端部に設けられ、開口２を閉塞する如く真空チャン
バ１壁に固定される固定用板５および基体４の周囲に巻
回されたヒータ６とを備えており、基体４の先端部に
は、固体イオン種を収容するためのイオン種収容室７が
穿設されている。

また、イオン種収容室７の先端には、例えば螺子等に
より、着脱自在にステンレス等からなるノズル８が設け
られており、このノズル８を取り外してイオン種収容室
７内に粒径例えば数ミリ程度のリン、ヒ素、アンチモン
等の固体イオン種を充填可能に構成されている。

そして、ヒータ６に通電することにより、固体イオン
種を加熱し、ガスを発生させ、このガスをノズル８によ
って図示しないイオン生成室内に導入し、例えば直流電
圧を印加すること等によりイオンを発生させる。

なお、上述のようにガス発生機構３のヒータ６は、真
空チャンバ１内に設けられるため、空気を介しての熱伝
導が生じない。そこで、ヒータ６で発生した熱が効率良
く基体４に伝わるように、ヒータ６は、例えばロー付け
等により基体４に溶接されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記説明の従来のイオン注入装置で
は、次のような問題がある。

すなわち、例えばヒータに通電を開始すると、ヒータ
で発生した熱が基体を伝わり、イオン種収容室内の固体
イオン種が加熱される。そして、固体イオン種の温度が
所定温度となると、この固体イオン種からガスが発生し
始める。このガスは、ノズルによってイオン生成室内に
導入されるが、このノズルはヒータから遠方に位置する
ため、特に通電開始直後はこのノズル内の温度は、固体
イオン種の気化温度まで昇温していない。このため、ノ
ズル内に入ったガスは、再結晶を始め、この結晶がノズ
ル内に付着してノズルを閉塞し、この結果固体イオン種
から発生したガスをイオン生成室内に導入することがで
きなくきなり、イオン注入作業を行えなくなる場合があ
る。このような問題は、固体イオン種としてアンチモン
を用いた場合に特に著しい。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、結晶の付着によるノズルの閉塞を防止することので
きるイオン注入装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、加熱機構を有する基体と、この基
体の先端部に設けられた固体イオン種収容室と、この固
体イオン種収容室の先端部に設けられ前記固体イオン種
収容室内で発生したガスをイオン生成室へ導入するため
のノズル部と有し、前記イオン生成室へ導入されたガス
をイオン化してイオンビームを発生させるイオン注入装
置において、前記加熱機構の近傍から前記固体イオン種
収容室を貫通して前記ノズル部まで延在する棒状の伝熱
部材を設けたことを特徴とする。

（作 用） 上記構成の本発明のイオン注入装置では、例えばカー
ボン等から構成され、加熱機構の近傍から固体イオン種
収容室を貫通してノズル部まで延在する棒状の伝熱部材
が設けられている。したがって、加熱機構からの熱をノ
ズル部によ効率良く伝えることができ、結晶の付着によ
るノズルの閉塞を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明のイオン注入装置を図面を参照して一実
施例について説明する。

真空チャンバ11には、開口12が形成されており、この
開口12を閉塞する如く外部からガス発生機構13が挿入固
定されている。

すなわち、ガス発生機構13の端部には、第２図にも示
すように材質例えばステンレスのほぼ矩形の固定用板14
が設けられており、この固定用板14には、真空チャンバ
11と当接され気密性を確保するためのＯリング15が配置
されている。そして、この固定用板14を真空チャンバ11
に例えば螺子等で固定することにより、開口12が気密的
に閉塞され、真空チャンバ11内にガス発生機構13が突出
する如く設けられる。

また、固定用板14には、材質例えば耐熱性ステンレス
から棒状に構成された基体16がその一端を固定されてお
り、第２図にも示すように、この基体16には、固定用板
14側から長手方向に沿って４つのヒータ挿入孔17が穿設
され、これらのヒータ挿入孔17には、それぞれ棒状に構
成されたヒータ18が挿入されている。さらに、これらの
ヒータ挿入孔17の間には、温度検出器挿入孔19および３
つの冷却気体導入孔20が穿設されている。そして、第３
図および第４図に示すように、温度検出気挿入孔19に
は、温度検出器として例えば熱電対21が挿入され、冷却
気体導入孔20には、冷却用気体例えば空気を送出するた
めの配管22が挿入されている。なお、熱電対21は、基体
16内の温度を検出してヒータ16の通電量を調節し、温度
制御を行うためのものであり、配管22は、例えばメンテ
ナンス時等に急速に冷却を行うためのものである。

一方、上記基体16の先端側には、固体イオン種カート
リッジ23を収容するためのカートリッジ収容孔24が穿設
されている。

上記固体イオン種カートリッジ23は、第５図にも示す
ように、次のように構成されている。

すなわち、カートリッジ本体60は、材質例えばカーボ
ンから中空円筒状に形成されており、その内部は固体イ
オン種を収容する固体イオン種収容室61とされている。
また、このカートリッジ本体60の先端側開口には、材質
例えばカーボンからなり、中央部に透孔を有するナット
62が着脱自在に設けられており、このナット62には、材
質例えばステンレスからなるノズルカバー63が、材質例
えばカーボンからなるナット64により固定されている。

一方、カートリッジ本体60の後端側開口には、この開
口を閉塞する如く、材質カーボンからなる伝熱棒65が着
脱自在に設けられている。すなわち、この伝熱棒65は、
その後端部が基体16内のヒータ18近傍に挿入され、先端
部がノズルカバー63内に挿入される如く固体イオン種収
容室61内を貫通して設けられており、その先端部には、
固体イオン種収容室61内で発生したガスを導出する如く
ガス流路66が設けられている。

したがって、基体16に設けられたカートリッジ収容孔
24は、小径となってヒータ18間の部位まで延在してお
り、ここに固体イオン種カートリッジ23の伝熱棒65が挿
入され、ヒータ18により固体イオン種を効率良く加熱す
ることができるよう構成されている。

そして、基体16のカートリッジ収容孔24に上記固体イ
オン種カートリッジ23を挿入し、このイオン種カートリ
ッジ23の先端に例えば４枚の皿ばね27を配置して、第６
図に示すように、円筒状の熱反射カバー28を被せ、この
熱反射カバー28に設けられたＬ字状の切り欠き部29と、
基体16に設けられた突起30とを係止させ、固定する。す
なわち、固体イオン種カートリッジ23は、皿ばね27によ
って基体16に押圧された状態で固定され、基体16からの
熱が固体イオン種カートリッジ23に効率良く伝わるよう
構成されている。また、上記熱反射カバー28は、基体16
から輻射によって放射された熱を反射して基体16に戻
し、熱効率を高めるためのものである。

上記構成のこの実施例のイオン注入装置では、イオン
種カートリッジ23の固体イオン種収容室61内にナット62
を取外し固体イオン種、例えば粒径数ミリのアンチモン
等を例えば数十グラム程度充填し、ガス発生機構13を上
述の如く組み立て、真空チャンバ11に配置する。そし
て、ヒータ18に通電することにより固体イオン種を加熱
し、ガスを発生させる。このガスは、固体イオン種収容
室61内から伝熱棒65に設けられたガス流路66内を通り、
例えば直流電圧の印加によりイオンを発生させる図示し
ないイオン生成室に流入し、イオン化される。このイオ
ンは、イオン生成室内から電気的に引き出され、質量分
析マグネット、加速管、静電レンズ等によって所望の電
子ビームとされ、偏向電極等によって走査されて例えば
半導体ウエハ等に走査照射される。

すなわち、この実施例のイオン注入装置では、熱伝導
性の良いカーボンからなり、ヒータ18の近傍から固体イ
オン種収容室61内を貫通してノズルカバー63の先端部ま
で延在する伝熱棒65が設けられており、固体イオン種収
容室61内で発生したガスは、この伝熱棒65に設けられた
ガス流路66を通り、導出されるよう構成されている。し
たがって、例えばヒータ18による加熱を開始した直後等
においても、ノズル部のガス接触部分の温度を高く保つ
ことができ、結晶の付着によるノズルの閉塞を防止する
ことができる。

［発明の効果］ 上述のように、本発明のイオン注入装置によれば、結
晶の付着によるノズルの閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン注入装置の要部構成
を示す断面図、第２図は第１図のＡ矢視図、第３図は第
２図のＢ−Ｂ断面図、第４図は第２図のＣ−Ｃ断面図、
第５図は第１図に示す固体イオン種カートリッジの断面
図、第６図は第１図の側面図、第７図は従来のイオン注
入装置の要部構成を示す断面図である。 11……真空チャンバ、13……ガス発生機構、18……ヒー
タ、23……固体イオン種カートリッジ、60……カートリ
ッジ本体、61……固体イオン種収容室、63……ノズルカ
バー、65……伝熱棒（カーボン製）、66……ガス流路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱機構を有する基体と、この基体の先端
   部に設けられた固体イオン種収容室と、この固体イオン
   種収容室の先端部に設けられ前記固体イオン種収容室内
   で発生したガスをイオン生成室へ導入するためのノズル
   部とを有し、前記イオン生成室へ導入されたガスをイオ
   ン化してイオンビームを発生させるイオン注入装置にお
   いて、 前記加熱機構の近傍から前記固体イオン種収容室を貫通
   して前記ノズル部まで延在する棒状の伝熱部材を設けた
   ことを特徴とするイオン注入装置。