JP3528305B2 - イオン源 - Google Patents

イオン源

Info

Publication number
JP3528305B2
JP3528305B2 JP04843795A JP4843795A JP3528305B2 JP 3528305 B2 JP3528305 B2 JP 3528305B2 JP 04843795 A JP04843795 A JP 04843795A JP 4843795 A JP4843795 A JP 4843795A JP 3528305 B2 JP3528305 B2 JP 3528305B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
plasma
ion source
thermal expansion
supporting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04843795A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08250055A (ja
Inventor
義則 川崎
一 ▲桑▼原
隆幸 中山
立身 瓦谷
光 上野
Original Assignee
石川島播磨重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 石川島播磨重工業株式会社 filed Critical 石川島播磨重工業株式会社
Priority to JP04843795A priority Critical patent/JP3528305B2/ja
Publication of JPH08250055A publication Critical patent/JPH08250055A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3528305B2 publication Critical patent/JP3528305B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマからイオンビ
ームを引用すイオン源に係り、特に、電極への付着物の
発生を防止し、しかも熱膨張による電極の歪みを防止す
るイオン源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】基板等の対象物にイオンを注入するため
のイオン源は、プラズマ室内でアーク放電によりプラズ
マガスをプラズマ化させ、このプラズマを磁場によりプ
ラズマ室内に閉じ込め、このプラズマを引出し用の電場
で加速してイオンビームとしてプラズマ室外に引き出す
ようになっている。プラズマガスには、水素ガスを混合
することにより希釈したPH3 /H2 ,B2 6 /H2
などが用いられる。引出し用の電場を得るために、多数
のビーム孔を有する電極でプラズマ室の開口部を覆う。
この電極は、プラズマ室の開口部に直接或いはフランジ
を介してネジ止め等により固定される。また、電極は、
一種類とは限らず、複数の電極を重ねて用いるのが通例
である。
【0003】近年では、大面積の基板を処理する大口径
のイオン源が望まれており、従って電極も大面積にする
必要が生じている。また、イオン源が円筒状であるのに
対し、電極の形状としては、円形のものや方形のものが
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、引出し用の
電極にはイオンが衝突することによる熱が発生する。発
熱による直接の問題点は、電極が熱膨脹して歪んでしま
うことである。電極が歪むと、イオンビームのプロファ
イル(分布)が偏り、基板へのイオン注入が不均一にな
る。
【0005】熱膨脹による電極の歪みを防ぐために熱膨
脹率の小さい材料を使用することは勿論であるが、近年
のように700mm角以上の大面積電極となると、熱膨
脹率の小さい材料といえども大きく膨脹するので歪みが
問題となる。また、強制冷却によって熱膨脹をなくすこ
とも考えられているが、直接、冷却水を導入するとその
冷却水がイオン源の汚染原因となったり、冷却水を通し
た冷却用フランジに電極を取り付けるとその位置決めに
困難したりする。
【0006】また、引出し用の電極にはプラズマガスが
付着して膜となり、この付着物が2kV未満での高電圧
における異常放電の原因となることが知られている。付
着物が発生した電極はクリーニングする必要があるが、
クリーニングは煩わしく、付着物の発生しにくい電極が
望まれている。ところが、電極を冷却した場合に付着物
が顕著に発生することが発見された。このため、前述の
熱膨脹による歪み防止のための冷却と付着物の発生と
が、矛盾しあうことになる。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、電極への付着物の発生を防止し、しかも熱包丁によ
る電極の歪みを防止するイオン源を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、プラズマを閉じ込めたプラズマ室の開口部
を、イオンビームを引出すための多数のビーム孔を有し
た電極で覆ったイオン源において、上記電極の内周部
に、この電極の中心を通る複数の切り込みを設けたもの
である。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】上記切り込みが、ビーム孔で終端してもよ
い。
【0014】
【0015】
【作用】上記構成により、電極は、プラズマ室から熱的
に絶縁されているので、発熱が逃げることなく高温に維
持される。付着物は高温のため蒸発する。このとき電極
は熱膨脹するが、熱膨脹を許容して支持されているので
歪みを生じない。
【0016】電極を4点で支持することにより接触面積
が小さくなり熱的な絶縁が得られる。また、この4支持
点が縦横の中心線上でそれぞれ中心線方向に自由なの
で、熱膨脹が均等に許容される。
【0017】電極は、支持ピンとU溝との掛合により4
点で熱的に絶縁されかつ熱膨脹を許容して支持される。
【0018】電極の外周部で熱膨脹が小さく、電極の内
周部で熱膨脹が大きいとき、電極の周縁のU溝が開いて
内周部に生じる歪みを緩和する。
【0019】電極の中心を通る切り込みにより電極が周
方向に分断されているので、温度の偏りのため電極の周
方向に熱膨脹の偏りがあるときでも歪みを生じない。
【0020】切り込みがビーム孔で終端しているので、
切り込みでの応力集中がない。
【0021】電極に支持ピンを立て電極支持板にU溝を
設けても、熱膨脹を許容することができる。この場合、
電極支持板を支持する支持リングは円弧部分が熱膨脹に
より径方向に変形するが、その変形方向がU溝の方向と
同じであるため、電極には影響しない。
【0022】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
【0023】図1に示されるように、イオン源は、一側
が開放された有底円筒状のプラズマ発生室1内に、図示
されないプラズマガス注入部より注入されたプラズマガ
スが満たされている。アーク放電のために、カソード電
極であるフィラメント2がプラズマ発生室底部1aに配
置され、これに対するアノード電極(図示せず)がプラ
ズマ発生室の側壁1bに沿って環状に設けられている。
プラズマ発生室の側壁1bにはプラズマを閉じ込めるた
めのカスプ磁場3を形成する環状の磁石4が多段に設け
られている。イオンを引き出すための電極5は、イオン
ビームを通過させる多数のビーム孔を有する電極であ
り、プラズマ発生室1の開放された一側を覆うように設
けられている。電極5は、モリブデンからなる。本実施
例では、引出し電極は四重に設けられており、プラズマ
発生室1内側から順に、プラズマグリッド5a、引出し
電極5b、減速電極5c、加速電極5dとなっている。
【0024】電極5のうち、プラズマグリッド5a、引
出し電極5bは、図2に示されるように、約700mm
角の角型の電極であり、約5000個のビーム孔21を
有している。これらのビーム孔21は縦横に互い違い並
べて配置されている。ここで一点鎖線で囲んだ内側を電
極の内周部22と呼び、外側を外周部23と呼ぶことに
する。外周部23には、周縁より内周部22に向いた複
数のU溝24が設けられている。これらのU溝24のう
ち電極5の縦横の中心線上の4つは、支持用U溝24a
であり、この電極5の中心に向けて凹んでいる。内周部
22には、この電極5の中心を通り縦横・斜め方向に4
つの切り込み25が設けられている。切り込み25は、
両端ともA部を拡大した図3に示されるように、ビーム
孔21で終端している。
【0025】この電極5をプラズマ室1の開口部に取り
付ける際には、支持用U溝24aを通しプラズマ室1の
開口部周囲のフランジ1cに支持ピンを立てるようにな
っている。図4(a)及び図4(b)に示されるよう
に、支持ピン41は支持用U溝24aの幅より径が小さ
い。この支持ピン41の頂部には支持用U溝24aの幅
より径の大きい頭ネジ42が挿入される。このようにし
て、電極5は、その面に垂直な方向には頭ネジ42と支
持用U溝24aとによって掛合され、水平な方向には支
持ピン41と支持用U溝24aとによって掛合される。
支持用U溝24aの凹み方向、即ち電極5の中心線に沿
っては自由であり、電極5は、プラズマ室1に対し縦横
各方向に熱膨脹を許容して支持されていることになる。
【0026】次に実施例の作用を述べる。
【0027】プラズマ室1に閉じ込められたプラズマ6
は電極5によって引き出される。このとき、電極5はイ
オンビームが当たるため加熱される。電極5は、4点で
支持されているので接触面積が小さくプラズマ室1から
熱的に絶縁されている。このため、電極5は高温に維持
される。例えば、プラズマグリッド5aは800℃を越
えない程度に維持される。このような高温では、付着物
はいったん発生しても再び蒸発し、電極5表面は清浄に
維持される。電極5表面が清浄であるため、異常放電が
発生せず、イオン源は安定動作する。
【0028】また、電極5の4つの支持点が縦横の中心
線上でそれぞれ中心線方向に自由なので、熱膨脹が均等
に許容され、電極5に歪みが生じない。
【0029】電極5のなかでも内周部22はイオンビー
ムがよく当たるので、温度が高くなり膨脹する。外周部
23は内周部22に比べ温度は上がらず膨脹が小さい。
この内外の膨脹の大きさの違いにより、従来であれば電
極5がその面の方向に波打つなどの歪みを生じ、イオン
ビームのプロファイルに影響が及ぶが、外周部23に設
けられたU溝24が開く方向に変形するので、こうした
歪みは回避され、プロファイルは良好になる。
【0030】プラズマ6がプラズマ室1の周方向に偏り
を有するなどの原因により、イオンビームが均一でなく
なると、内周部22内で温度差が生じ、膨脹の大きさが
偏る。このとき電極5の中心を通る切り込み25により
電極5が周方向に分断されているので、歪みを生じな
い。また、切り込み25がビーム孔21で終端している
ので、切り込み25端部での応力集中がなく、電極5が
膨脹収縮を繰り返しても割れが進まない。
【0031】以上のように、本発明のイオン源の電極支
持方法によれば、電極への付着物の発生が防止されるの
で、異常放電を発生させずにイオン源が安定動作する時
間が、従来の100時間程度から500時間まで延ばす
ことができた。しかも電極が高温になっても熱膨脹によ
る歪みがないので、良好なプロファイルが保たれる。
【0032】なお、本実施例では、4つの電極5のう
ち、プラズマ室1に近く熱負荷の大きいプラズマグリッ
ド5a、引出し電極5bのみを図2の構造としたが、他
の電極についても図2の構造を取り得る。また、3つの
電極を用いるイオン源において、プラズマ室1に近い電
極のみを図2の構造としてもよい。
【0033】また、本実施例では、点支持によって熱的
絶縁を図ったが、電極5をセラミックからなる支持部材
を介してプラズマ室1に取り付けてもよい。
【0034】次に他の実施例を説明する。
【0035】図1のイオン源において、電極5の他の支
持構造は、図5に示されるように、プラズマ室の開口部
に支持リング51を取り付け、支持リング51に電極支
持板52を介して電極5を取り付けている。支持リング
51は、プラズマ室の開口部を囲む環状の部材であり、
その縦横の中心線(電極5の中心線とは45°の傾きに
なる)の上に取付け穴53があり、この取付け穴53に
固定ボルトを通してプラズマ室1に固定される。この固
定ボルト間に形成される円弧部分54の中央に電極支持
板52が固定されている。電極支持板52は、支持リン
グ51の中心に向けて所定の長さ突き出している。電極
支持板52の先端部には径方向外方に凹んだU溝55が
設けられている。このU溝55を通し電極5の外周部の
縦横の中心線上に支持ピン56が立てられている。支持
ピン56とU溝55との掛合の仕方は図4において電極
5を電極支持板52に置き換えたものである。なお、電
極5が角型であるため、支持リング51の円弧部分54
との間に隙間が生じるが、この隙間には遮蔽部材を設け
てある。このため引き出されたイオンビームは角型に分
布する。
【0036】この実施例では、電極支持板52を支持す
る支持リング51は円弧部分54が熱膨脹により径方向
に変形する。その変形方向がU溝55の方向と同じであ
るため、各電極支持板52は電極5の中心線に沿って移
動する。また、電極支持板52も熱膨脹する。一方、電
極5の熱膨脹により支持ピン56が電極5の中心線に沿
って移動する。熱膨脹の大きさに差があっても電極5に
歪みは生じない。
【0037】電極5を多段に設ける場合には、電極支持
板52に紙面方向に高低の異なる段差を設け、各段に電
極5を支持させる。
【0038】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0039】(1)電極への付着物の発生が防止されイ
オン源が安定動作する。
【0040】(2)電極に熱膨脹による歪みがないの
で、良好なプロファイルが得られる。
【0041】(3)電極の冷却が不要になるので、イオ
ン源の構成が簡素になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すイオン源の断面図であ
る。
【図2】本発明のイオン源の電極の平面図である。
【図3】本発明のイオン源の電極の部分拡大平面図であ
る。
【図4】本発明のイオン源の電極の部分拡大断面図であ
る。
【図5】本発明のイオン源の他の実施例における電極の
平面図である。
【符号の説明】
1 プラズマ室 5 電極 6 プラズマ 21 ビーム孔 24 U溝 24a 支持用U溝 25 切り込み 41 支持ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 隆幸 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 瓦谷 立身 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 上野 光 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (56)参考文献 特開 平4−329249(JP,A) 特開 平3−127441(JP,A) 特開 平5−114366(JP,A) 実開 昭57−40246(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/08 H01J 27/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマを閉じ込めたプラズマ室の開口
    部を、イオンビームを引出すための多数のビーム孔を有
    した電極で覆ったイオン源において、上記電極の内周部
    に、この電極の中心を通る複数の切り込みを設けたこと
    を特徴とするイオン源
  2. 【請求項2】 上記切り込みが、ビーム孔で終端してい
    ることを特徴とする請求項1記載のイオン源。
JP04843795A 1995-03-08 1995-03-08 イオン源 Expired - Fee Related JP3528305B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04843795A JP3528305B2 (ja) 1995-03-08 1995-03-08 イオン源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04843795A JP3528305B2 (ja) 1995-03-08 1995-03-08 イオン源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08250055A JPH08250055A (ja) 1996-09-27
JP3528305B2 true JP3528305B2 (ja) 2004-05-17

Family

ID=12803336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04843795A Expired - Fee Related JP3528305B2 (ja) 1995-03-08 1995-03-08 イオン源

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3528305B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3513474B2 (ja) * 2000-09-05 2004-03-31 株式会社昭和真空 大口径イオン源
GB0608528D0 (en) * 2006-04-28 2006-06-07 Applied Materials Inc Front plate for an ion source
JP5903851B2 (ja) * 2011-11-29 2016-04-13 セイコーエプソン株式会社 イオンミリング装置
WO2016170703A1 (ja) * 2015-04-21 2016-10-27 日新イオン機器株式会社 イオンビーム引出し用電極、イオン源
US10854416B1 (en) * 2019-09-10 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Thermally isolated repeller and electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08250055A (ja) 1996-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4450031A (en) Ion shower apparatus
KR100346863B1 (ko) 이온소오스의간접가열캐소우드용엔드캡
US7414355B2 (en) Charged particle beam extraction and formation apparatus
JP3268180B2 (ja) イオン発生装置、イオン照射装置、及び半導体装置の製造方法
US8378576B2 (en) Ion beam generator
US4119881A (en) Ion beam generator having concentrically arranged frustoconical accelerating grids
KR19990053830A (ko) 건식 식각 장치
US20050211926A1 (en) Ion beam irradiation apparatus and insulating spacer for the same
US8796649B2 (en) Ion implanter
EP3316277A1 (en) Repeller for ion implanter, cathode, chamber wall, slit member, and ion generating device comprising same
KR20170019386A (ko) 텍스쳐링된 내부 표면들을 갖는 이온 주입 소스
JP3528305B2 (ja) イオン源
JPS6345740A (ja) イオンビ−ム装置
US8450917B2 (en) High-definition cathode ray tube and electron gun
US5376792A (en) Scanning electron microscope
US10468220B1 (en) Indirectly heated cathode ion source assembly
JPH05102083A (ja) ドライエツチング方法及びそのための装置
US20180261434A1 (en) Insulating structure
EP0217616A2 (en) Substrate processing apparatus
US5675152A (en) Source filament assembly for an ion implant machine
US4831308A (en) Ion beam gun wherein the needle emitter is surrounded by a tubular nozzle so as to produce an increased ion beam
JPH10241589A (ja) プラズマ生成装置およびイオン注入装置
US11031205B1 (en) Device for generating negative ions by impinging positive ions on a target
JPH10106478A (ja) イオン注入装置
JP2024064927A (ja) イオン源カソード

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040216

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080305

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080305

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees