JP2756561B2 - Ion implanter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えば、金属の表面を硬化するのに用いられ
るイオン注入装置に関する。
〔従来の技術及びその問題点〕
第４図は従来例のイオン注入装置を示すものである
が、真空容器（１）内にはイオン発生部（２）及びイオ
ン引出部（３）が設けられており、真空容器（１）の開
口には気密にイオン分析管（５）が接続されている。イ
オン分析管（５）のほゞ中間部にはこれに近接して大気
側にイオン分析用電磁石（４）が配設され、これに対応
する分析管（５）の内部を通るイオンビームのイオンの
質量と荷電数の相違により軌道を変える働きをする。ま
たイオン分析管（５）の端部にはイオンビーム取出口
（６）が設けられ、こゝから所望のイオンビーム（７）
が取出されるようになっている。
従来例のイオン注入装置は以上のように構成されるの
であるが、例えばイオン発生部（２）内にフォスフィン
（PH3）が導入され、これがイオン化されるものとす
る。このとき生成されるイオンはH1 +、H2 +、P++、P+、P
H+などの多種類に及ぶものである。これらのイオンはイ
オン引出部（３）によってイオン発生部（２）から引出
されてイオン分析管（５）内に導入される。イオン分析
管（５）を通過するときにはイオン分析用電磁石（４）
より発生する磁界によって各イオンがその質量と荷電数
の相違によりそれぞれ異なる電磁力を受け、軌道を変え
られ、所望のイオン、この例のようにフォスフィンがイ
オン化された場合には多価イオンであるP++が選別され
て破線で示すごとく分析管（５）の延在方向に沿って走
行させられ、取出部（６）の開口を通ってイオンビーム
（７）として外部に取出されるものである。なお、イオ
ン分析用電磁石（４）によりイオンが分析されるのであ
るが、P++以外のイオンビームは破線矢印で示すごとく
分析管（５）の側壁などに衝突して除去されるようにな
っている。
しかるに、イオン発生部（２）に導入されるガスの影
響により分析管（５）内の真空度が悪化する。このため
イオン発生部（２）で生成された所望の多価イオンP++
イオンは取出口（６）に到達するまでに分析管（５）内
に存在する各物質との相互作用によりP+イオンに変化し
てしまう。このようなP+イオンが所望のP++イオンに混
ってイオンビーム（７）として取出されると当然のこと
ながらそのP++イオンの純度は低下することになり、こ
のイオン注入装置によって処理されるべき物質に期待さ
れる特性は与えられることができない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は以上の点に鑑みてなされ、所望のイオンの純
度を向上させることのできるイオン注入装置を提供する
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
以上の目的は、真空容器内に配設されるイオン発生部
及びイオン引出部と、前記真空容器に連接して接続さ
れ、前記イオン引出部により前記イオン発生部で発生す
るイオンを導かれるイオン分析管と、該イオン分析管に
近接して設けられ、所望のイオンのみを該分析管の延在
方向に沿って走行させるためのイオン分析器と、前記イ
オン分析管の端部に設けられるイオンビーム取出部とを
備えたイオン注入装置において、前記イオン分析管の一
部に開口を形成し、該開口を介して前記イオン注入装置
において、前記イオン分析管の一部に開口を形成し、該
開口を介して前記イオン分析管に排気装置を接続させ、
前記イオンビーム取出部のイオン導通コンダクタンスを
可変としたことを特徴とするイオン注入装置、によって
達成される。
又、以上の目的は、真空容器内に配設されるイオン発
生部及びイオン引出部と、前記真空容器に連接して接続
され、前記イオン引出部により前記イオン発生部で発生
するイオンを導かれるイオン分析管と、該イオン分析管
に近接して設けられ、所望のイオンのみを該分析管の延
在方向に沿って走行させるためのイオン分析器と、前記
イオン分析管の端部に設けられるイオンビーム取出部と
を備えたイオン注入装置において、前記イオン分析管の
一部に開口を形成し、該開口を介して前記イオン分析管
に排気装置を接続させ、前記イオン分析管の前記イオン
引出部からのイオンの入口近傍にバッフルを設けたこと
を特徴とするイオン注入装置、によって達成される。
〔作用〕
イオン分析管の一部に形成された開口に接続される排
気装置により、イオン分析管内を高真空とすることがで
きる。かつ、これにイオンビーム取出部の導通コンダク
タンスを可変とするので、イオン分析管内の真空状態が
良好に保たれ、また、イオン分析管の入口側にバッフル
を設けるので、オイルやイオン源に導入されたガスが導
入することが防止されイオン分析管内を良好な真空状態
に保つことができる。従って、選別すべきイオンが残存
ガスに衝突して他のイオンに変化するということが防止
され、イオンビーム取出部からは純度の高い所望のイオ
ンビームが取出される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例によるイオン注入装置について
第１図ないし第３図を参照して説明するが、従来例の第
４図に対応する部分については同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。
第１図において、真空容器（１）とイオン分析管
（５）との接続部、すなわちイオン分析管（５）の入口
近くにはバッフル（８）が設けられる。また、イオン分
析管（５）のイオンビーム取出部（10）の近傍において
イオン分析管（５）に開口（5a）が形成され、これに高
真空用ポンプ（９）が接続される。
本実施例によればイオンビーム取出部（10）はその開
口、すなわちイオン導出コンダクタンスを可変としてい
る。次にこのイオン取出部（10）の詳細について第２図
及び第３図を参照して説明する。
第２図及び第３図において、イオンビーム取出部（1
0）はほゞ直方形状のケーシング（12）を備えており、
この上壁部には分析管（５）に気密に接続される開口
（12a）が形成され、また下側にはイオンを取出すため
の開口（12b）が形成されている。またこのケーシング
（12）の両側壁部には、ゲート駆動装置（13a）（13b）
が接続され、これらには図示せずとも圧縮空気源がバル
ブ等を介して供給されるようになっている。これらゲー
ト駆動装置（13a）（13b）には一対のゲート（11a）（1
1b）が矢印で示す方向に摺動自在に嵌合しており、図示
せずともこれら装置（13a）（13b）はゲート（11a）（1
1b）を相遠ざかる方向に付勢するばねを内蔵しており、
圧縮空気が供給されるときには、このばねのばね力に抗
してその圧縮空気量に応じてゲート（11a）（11b）が相
接近する方向に移動させ得るようになっている。これに
よりこれらゲート（11a）（11b）間の開口（14）の大き
さが変えられるようになっている。すなわち、この開口
（14）を通るイオンビームに対する導通コンダクタンス
を変えるようになっている。
以上、本発明の実施例について説明したが、次にこの
作用、効果などについて説明する。
例えば、イオン発生部（２）内にはフォスフィン（PH
3）が導入され、これがイオン化されてイオン引出部
（３）によってイオン分析管（５）内に導入されるもの
とする。フォスフィンは上述したようにイオン化すると
H+、H2 +、P++、P+、PH+など多種類にイオン化されるの
であるが、これらイオンがイオン分析用電磁石（４）の
磁界内に入ると、そのイオンの質量と荷電数に応じた電
磁力を受け、よって軌道を変えられる。これにより所望
の多価イオンであるP++が破線で示すごとくイオン分析
管（５）の延在方向に沿って走行させられるようになっ
ている。その他のイオンが破線矢印で示すごとくイオン
分析管（５）の側壁部に衝突し、除去されるようになっ
ている。P++イオンがイオン取出部（10）のゲート（11
a）（11b）間の開口（14）を通って外部にイオンビーム
（７）として取出されるようになっている。
本発明によれば、イオン分析管（５）においてイオン
取出部（10）の近くには開口（5a）を介して高真空用ポ
ンプ（９）が接続され、これにより常に排気されている
ので、またバッフル（８）がイオン分析管（５）の入口
側に設けられてオイルやイオン源に導入されたガスがイ
オン分析管（５）内に導入することが防止され、また、
イオン取出部（10）のゲート（11a）（11b）間の開口
（14）すなわちイオンビーム（７）の導通コンダクタン
スが調節可能となっており、これを調節することにより
イオン分析管（５）内の真空度がイオン発生部（２）内
に導入されたガスの影響をほとんど受けることのなく良
好な真空状態とすることができ、よってイオン分析用電
磁石（４）により選別された所望の多価イオンであるP
++のイオンビームは取出部（10）に至るまでに他の物質
の影響を受けることなく、すなわち、例えばP+などに変
化することなく、ほとんどP++のまゝイオン取出部（1
0）を通って、イオンビーム（７）として外部に取出さ
れる。よってこのイオンビーム（７）のP++の純度は従
来よりはるかに高いものである。
以上、本発明の実施例について説明したが、もちろん
本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想
に基いて種々の変形が可能である。
例えば、以上の実施例では、取出部（10）におけるイ
オンの導通コンダクタンスを変えるのに一対のゲート
（11a）（11b）の相対する端部間の距離を変えるように
して開口を変えたが、これに代えて、カメラの絞りのよ
うにほゞ円形の開口の径を調節自在とするようにしても
よい。
また以上の実施例では、イオン取出部（10）の近傍に
１つの高真空用ポンプを接続したが、さらにこの近くあ
るいは離れた所にイオン分析管に開口を形成し、これに
他の高真空用ポンプを接続するようにしてもよい。
また以上の実施例では、イオン分析器として電磁石
（４）が用いられ、イオンビームに対し磁界を作用させ
てイオンを分析するようにしたが、他の分析手段、例え
ば電場、または電場と磁場により分析するようにしても
よい。
また以上の実施例では高真空用ポンプ（９）としては
その種類については言及しなかったが、ターボ分子ポン
プ、クライオポンプ、ソープションポンプ、ゲッターポ
ンプなどが適用可能である。
また以上の実施例ではイオン発生部にはPH3ガスを導
入してこれをイオン化したが、もちろん他のガスを導入
して、これをイオン化するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明のイオン注入装置によれば、
イオン分析管内を良好な真空状態に保つことができるの
で、イオン発生源よりイオン引出部により引出されたイ
オンビームのうち分析器により選別された所望のイオン
を純度よく外部に取出すことができる。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to, for example, an ion implantation apparatus used for hardening a metal surface. [Prior Art and Problems Thereof] FIG. 4 shows a conventional ion implantation apparatus, in which an ion generating section (2) and an ion extracting section (3) are provided in a vacuum vessel (1). An ion analysis tube (5) is connected to the opening of the vacuum vessel (1) in an airtight manner. Near the middle of the ion analysis tube (5), an electromagnet (4) for ion analysis is arranged near the atmosphere and on the atmosphere side, and the ion beam of the ion beam passing through the inside of the analysis tube (5) corresponding to the magnet is provided. It works to change the orbit by the difference between the mass and the number of charges. An ion beam outlet (6) is provided at the end of the ion analysis tube (5).
Is to be taken out. The conventional ion implantation apparatus is configured as described above. For example, it is assumed that phosphine (PH 3 ) is introduced into the ion generator (2) and ionized. The ions generated at this time are H 1 + , H 2 + , P ++ , P + , P
H + and many other types. These ions are extracted from the ion generating section (2) by the ion extracting section (3) and introduced into the ion analysis tube (5). Electromagnet for ion analysis (4) when passing through ion analysis tube (5)
Due to the magnetic field generated, each ion receives a different electromagnetic force due to the difference in its mass and charge number, the orbit is changed, and the desired ion is a multiply charged ion when phosphine is ionized as in this example P ++ is selected and travels along the direction of extension of the analysis tube (5) as shown by the broken line, and is extracted outside as an ion beam (7) through the opening of the extraction section (6). is there. The ions are analyzed by the ion analysis electromagnet (4), but the ion beams other than P ++ collide with the side walls of the analysis tube (5) as shown by the broken arrows and are removed. ing. However, the degree of vacuum in the analysis tube (5) is deteriorated due to the influence of the gas introduced into the ion generator (2). For this reason, the desired multiply-charged ions P ++ generated in the ion generator (2)
The ions are changed to P + ions by the interaction with each substance existing in the analysis tube (5) before reaching the outlet (6). When such P + ions are mixed with desired P ++ ions and extracted as an ion beam (7), the purity of the P ++ ions is naturally reduced, and the ion implantation apparatus is used. The properties expected of the material to be treated cannot be given. [Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an ion implantation apparatus capable of improving the purity of desired ions. [Means for Solving the Problems] The above objects are achieved by connecting an ion generation unit and an ion extraction unit disposed in a vacuum vessel in connection with the vacuum container and generating the ion by the ion extraction unit. An ion analysis tube that guides ions generated in the section, an ion analyzer that is provided close to the ion analysis tube, and that allows only desired ions to travel along the extending direction of the analysis tube; In an ion implantation apparatus provided with an ion beam extraction unit provided at an end of the analysis tube, an opening is formed in a part of the ion analysis tube, and the ion implantation device is provided with the ion analysis tube through the opening. An opening is formed in a part, and an exhaust device is connected to the ion analysis tube through the opening,
This is achieved by an ion implantation apparatus characterized in that the ion conduction conductance of the ion beam extraction unit is variable. In addition, the above object is achieved by connecting an ion generating unit and an ion extracting unit disposed in a vacuum container and being connected to the vacuum container, and guiding ions generated in the ion generating unit by the ion extracting unit. An ion analysis tube, an ion analyzer provided close to the ion analysis tube, and configured to allow only desired ions to travel along an extending direction of the analysis tube; and an ion analysis tube provided at an end of the ion analysis tube. An ion implantation apparatus provided with an ion beam extraction unit, wherein an opening is formed in a part of the ion analysis tube, and an exhaust device is connected to the ion analysis tube through the opening; The ion implantation apparatus is characterized in that a baffle is provided near the entrance of ions from the part. [Operation] A high vacuum can be created in the ion analysis tube by an exhaust device connected to an opening formed in a part of the ion analysis tube. In addition, since the conduction conductance of the ion beam extraction unit is made variable, the vacuum state in the ion analysis tube is maintained well. The introduction of the gas is prevented, and the inside of the ion analysis tube can be kept in a good vacuum state. Therefore, the ions to be selected are prevented from colliding with the remaining gas and being changed to other ions, and a desired ion beam with high purity is extracted from the ion beam extraction unit. [Embodiment] Hereinafter, an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG. 3, and the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. Detailed description is omitted. In FIG. 1, a baffle (8) is provided at the connection between the vacuum vessel (1) and the ion analysis tube (5), that is, near the inlet of the ion analysis tube (5). An opening (5a) is formed in the ion analysis tube (5) in the vicinity of the ion beam extraction part (10) of the ion analysis tube (5), and a high vacuum pump (9) is connected to the opening (5a). According to this embodiment, the opening of the ion beam extraction section (10), that is, the ion derivation conductance is variable. Next, the details of the ion extraction section (10) will be described with reference to FIGS. 2 and 3, the ion beam extraction unit (1
0) has a substantially rectangular casing (12),
An opening (12a) for airtight connection to the analysis tube (5) is formed in the upper wall, and an opening (12b) for extracting ions is formed on the lower side. Gate drive devices (13a) (13b) are provided on both side walls of the casing (12).
Are connected, and a compressed air source is supplied to these via a valve or the like (not shown). These gate driving devices (13a) (13b) have a pair of gates (11a) (1
1b) is slidably fitted in the direction shown by the arrow, and these devices (13a) and (13b) are connected to the gates (11a) (1
1b) has a built-in spring that biases it away from
When the compressed air is supplied, the gates (11a) and (11b) can be moved in a direction in which the gates (11a) and (11b) approach each other in accordance with the amount of the compressed air against the spring force of the spring. Thereby, the size of the opening (14) between these gates (11a) (11b) can be changed. That is, the conduction conductance with respect to the ion beam passing through the opening (14) is changed. The embodiment of the present invention has been described above. Next, the operation, effects, and the like will be described. For example, phosphine (PH
3 ) is introduced, ionized, and introduced into the ion analysis tube (5) by the ion extraction section (3). When phosphine is ionized as described above,
H + , H 2 + , P ++ , P + , PH + are ionized into various types. When these ions enter the magnetic field of the ion analysis electromagnet (4), the mass and charge of the ions are increased. The orbit can be changed by receiving the electromagnetic force according to the number. As a result, P ++, which is a desired multiply-charged ion, is allowed to travel along the extending direction of the ion analysis tube (5) as shown by the broken line. Other ions collide with the side wall of the ion analysis tube (5) as shown by the dashed arrows and are removed. P ++ ions are placed at the gate of the ion extraction section (10) (11
a) An ion beam (7) is extracted outside through an opening (14) between (11b). According to the present invention, the high vacuum pump (9) is connected through the opening (5a) near the ion extraction part (10) in the ion analysis tube (5), and the pump is constantly evacuated. Further, a baffle (8) is provided on the inlet side of the ion analysis tube (5) to prevent oil or gas introduced into the ion source from being introduced into the ion analysis tube (5).
The opening (14) between the gates (11a) and (11b) of the ion extraction section (10), that is, the conduction conductance of the ion beam (7) can be adjusted. By adjusting this, the inside of the ion analysis tube (5) can be adjusted. The degree of vacuum can be set to a good vacuum state without being substantially affected by the gas introduced into the ion generating section (2). Therefore, the desired multivalent state selected by the ion analysis electromagnet (4) can be obtained. P which is an ion
++ ion beam is not affected by other substances before reaching the extraction part (10), that is, it does not change to, for example, P +, and is almost P ++ ion extraction part (1
0), and is extracted outside as an ion beam (7). Therefore, the purity of P ++ of the ion beam (7) is much higher than the conventional one. Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the above embodiment, the opening is changed by changing the distance between the opposite ends of the pair of gates (11a) (11b) in order to change the conduction conductance of ions in the extraction section (10). Instead of this, the diameter of the substantially circular opening may be adjustable like a diaphragm of a camera. Further, in the above embodiment, one high vacuum pump is connected near the ion extraction section (10). However, an opening is formed in the ion analysis tube near or away from this, and another high vacuum pump is connected to this. May be connected. In the above embodiment, the electromagnet (4) is used as an ion analyzer, and a magnetic field is applied to an ion beam to analyze ions. However, other analysis means, for example, an electric field or an electric field or a magnetic field may be used. You may make it analyze. In the above embodiments, the type of the high vacuum pump (9) is not described, but a turbo molecular pump, a cryopump, a sorption pump, a getter pump, or the like can be applied. Further, in the above embodiment, the PH 3 gas is introduced into the ion generating section and ionized, but it is needless to say that another gas may be introduced and ionized. [Effects of the Invention] As described above, according to the ion implantation apparatus of the present invention,
Since the inside of the ion analysis tube can be kept in a good vacuum state, desired ions selected by the analyzer out of the ion beam extracted from the ion source by the ion extraction section can be extracted to the outside with high purity.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例によるイオン注入装置の概略平
面図、第２図は第１図におけるイオン取出部の詳細を示
す平面図、第３図は第２図におけるIII−III線方向断面
図及び第４図は従来例のイオン注入装置の概略平面図で
ある。
なお図において、
（９）……高真空用ポンプBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic plan view of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing details of an ion extraction unit in FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. 4 and FIG. 4 are schematic plan views of a conventional ion implantation apparatus. In the figure, (9) ... high vacuum pump
Claims (1)
出部と、前記真空容器に連接して接続され、前記イオン
引出部により前記イオン発生部で発生するイオンを導か
れるイオン分析管と、該イオン分析管に近接して設けら
れ、所望のイオンのみを該分析管の延在方向に沿って走
行させるためのイオン分析器と、前記イオン分析管の端
部に設けられるイオンビーム取出部とを備えたイオン注
入装置において、前記イオン分析管の一部に開口を形成
し、該開口を介して前記イオン分析管に排気装置を接続
させ、前記イオンビーム取出部のイオン導通コンダクタ
ンスを可変としたことを特徴とするイオン注入装置。 ２．前記イオン分析管の前記イオン引出部からのイオン
の入口近傍にバッフルを設けた請求項１に記載のイオン
注入装置。 ３．真空容器内に配設されるイオン発生部及びイオン引
出部と、前記真空容器に連接して接続され、前記イオン
引出部により前記イオン発生部で発生するイオンを導か
れるイオン分析管と、該イオン分析管に近接して設けら
れ、所望のイオンのみを該分析管の延在方向に沿って走
行させるためのイオン分析器と、前記イオン分析管の端
部に設けられるイオンビーム取出部とを備えたイオン注
入装置において、前記イオン分析管の一部に開口を形成
し、該開口を介して前記イオン分析管に排気装置を接続
させ、前記イオン分析管の前記イオン引出部からのイオ
ンの入口近傍にバッフルを設けたことを特徴とするイオ
ン注入装置。(57) [Claims] An ion generating section and an ion extracting section disposed in a vacuum vessel, an ion analyzing tube connected to and connected to the vacuum vessel and configured to guide ions generated in the ion generating section by the ion extracting section; An ion analyzer is provided in the vicinity of the analysis tube for moving only desired ions along the extension direction of the analysis tube, and an ion beam extraction unit provided at an end of the ion analysis tube. In the ion implantation apparatus, an opening is formed in a part of the ion analysis tube, an exhaust device is connected to the ion analysis tube through the opening, and the ion conduction conductance of the ion beam extraction unit is made variable. Characteristic ion implanter. 2. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein a baffle is provided near an inlet of ions from the ion extraction unit of the ion analysis tube. 3. An ion generating section and an ion extracting section disposed in a vacuum vessel, an ion analyzing tube connected to and connected to the vacuum vessel and configured to guide ions generated in the ion generating section by the ion extracting section; An ion analyzer is provided in the vicinity of the analysis tube for moving only desired ions along the extension direction of the analysis tube, and an ion beam extraction unit provided at an end of the ion analysis tube. In the ion implantation apparatus, an opening is formed in a part of the ion analysis tube, an exhaust device is connected to the ion analysis tube through the opening, and the vicinity of an inlet of ions from the ion extraction portion of the ion analysis tube. An ion implantation apparatus characterized in that a baffle is provided on the ion implantation apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319191A JP2756561B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319191A JP2756561B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ion implanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162767A JPH01162767A (en) | 1989-06-27 |
| JP2756561B2 true JP2756561B2 (en) | 1998-05-25 |
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| JP62319191A Expired - Lifetime JP2756561B2 (en) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | Ion implanter |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS57197820A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62319191A patent/JP2756561B2/en not_active Expired - Lifetime
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