JP3807057B2 - イオン源ガス供給方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン源に材料ガスを供給するイオン源ガス供給方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶基板の製造工程のうち、いわゆる画素をオンオフする素子（ＴＦＴ、薄膜トランジスタ）のソース、ドレイン、ゲート等の電極領域を形成するためにイオンを注入する工程があり、イオン注入装置が用いられる。
【０００３】
図７はイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の従来例である。
【０００４】
このイオン注入装置は、接地電位に保持されると共に真空排気される処理室１と、高電位に保持されたイオン源２と、処理室１とイオン源２とを連結する絶縁リング３と、絶縁リング３の開口部に形成された引き出し電極からなるイオンビーム引き出し部４と、イオン源２に材料ガスを供給するイオン源ガス供給装置５とで構成されている。
【０００５】
イオン源ガス供給装置５は、材料ガスボンベ６と、バルブ７，８，９、ガス流量調整器１０及びガス供給配管（金属管）１１とで構成されている。イオン源２及びイオン源ガス供給装置５は、高圧部分１２に設置されている。
【０００６】
このイオン注入装置は、イオン源２と同電位（高電位）側に設置された材料ガスボンベ６からイオン源２に材料ガスが直接供給されるようになっている。尚、１３は材料ガスボンベ６やバルブ７などから材料ガスが漏れた場合、外部に漏れるのを防止するための隔壁である。
【０００７】
図８はイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の他の従来例である。
【０００８】
図７に示した従来例との相違点は、イオン源ガス供給装置５が処理室１と同電位（接地電位）側に設置され、材料ガスボンベ６から処理室１及び絶縁リング３を介してイオン源２に材料ガスが間接的に供給されるようになっている点である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来例は、設置できる材料ガスボンベ６の本数や容量が小さいため、ガス消費量が多い時は、材料ガスボンベ６の交換頻度数が多くなる。しかも材料ガスボンベ６の交換の都度イオン注入装置を停止しなければならず、連続操業時間を長くすることができない。
【００１０】
また、図８に示した従来例は、設置できる材料ガスボンベ６の本数を大きくし図示しないバルブで切替えて連続供給することができるものの、材料ガスの大半が真空排気されるので材料ガスのプラズマ化効率が低く、材料ガスの無駄が多いという問題があった。
【００１１】
そこで、接地電位側に材料ガスボンベ６を設置し、ガス供給配管１１の一部を絶縁パイプに変えてイオン源２に材料ガスを供給することが試みられた。
【００１２】
しかしながら、ガス供給配管と絶縁パイプとの継手部分は機械的に弱く、材料ガスが外部に漏れたり、配管抜け等の問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、連続操業時間が長く、材料ガスが外部に漏れることがなく、しかも材料ガスを効率よく使用できるイオン源ガス供給方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のイオン源ガス供給方法は、接地電位に保持される処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されるイオン源に材料ガスを供給する方法において、材料ガスボンベを接地電位側に設置すると共に、その材料ガスを、処理室側からイオン源側へ向かって絶縁リングを貫通して設けられた絶縁パイプを通して、高電位側のイオン源に供給するものである。
【００１５】
また本発明のイオン源ガス供給装置は、接地電位に保持された処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されたイオン源に材料ガスを供給する装置において、接地電位側に設置された材料ガスボンベと、絶縁リングに処理室側からイオン源側へ向かって貫通して設けられた絶縁パイプと、上記材料ガスボンベと上記絶縁リングとを接続する材料ガスボンベ側配管と、上記絶縁リングと上記イオン源とを接続するイオン源側配管とを備えたものである。
【００１６】
本発明によれば、材料ガスボンベが接地電位側に設置されているので、材料ガスボンベの本数を多くとることができ連続操業時間が長くとれる。材料ガスを、処理室側からイオン源側へ向かって絶縁リングを貫通して設けられた絶縁パイプを通して、高電位側のイオン源に供給するので、万が一材料ガスが絶縁パイプから漏れても真空排気され、排気ガス処理装置（図示せず）に導かれより安全に処理される。また、イオン源に直接材料ガスが供給されるので、材料ガスが効率よく使用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明のイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の概念図である。
【００１９】
このイオン注入装置は、主に接地電位に保持されると共に真空排気される処理室１と、高電位（１０ＫＶ〜１００ＫＶ）に保持されたイオン源２と、処理室１とイオン源２とを連結するための絶縁リング３と、材料ガスボンベ６から材料ガス（ホスフィン或いはジボラン）をイオン源２に供給するイオン源ガス供給装置とで構成されている。
【００２０】
処理室１には真空ポンプ１４が接続されており、約１０-4〜１０-3Ｔｏｒｒ台に真空排気されるようになっている。絶縁リング３の開穴部には、格子（或いは網）状のイオンビーム引き出し電極からなり所定の電圧が印加されることによりイオン源２で発生したイオンを処理室１に引き出すためのイオンビーム引き出し部４が形成されている。
【００２１】
イオン源ガス供給装置は、接地電位側に設置される材料ガスボンベ６と、絶縁リング３を処理室１側からイオン源２側へ向かって貫通するように設けられた絶縁パイプ１５と、一端がバルブ７を介して材料ガスボンベ６に接続され処理室１の壁を貫通すると共に他端が絶縁パイプ１５の一端（図では左端）に接続された材料ガスボンベ側配管としての金属配管（ステンレス管）１６と、一端が絶縁パイプ１５の他端（図では右端）に接続されイオン源２の壁を貫通すると共にイオン源２の外部でバルブ８、９及びガス流量調整器１０を介して他端がイオン源２に接続されたイオン源側配管としての金属配管１７とで構成されている。
【００２２】
ここで、材料ガスとしてのホスフィンやジボランは、毒性が高いので、通常はガス単体としては使用されず水素により５〜２０％に希釈して使用される。また、空気中濃度に対しても法律で規制されており、例えばホスフィンが０．３ｐｐｍ、ジボランが０．１ｐｐｍとなっている。また、クリーンルーム等の室内に保管できる材料ガスボンベ６の容量は、法律で１０リットル以下に規制されている（圧力はボンベ充填時の単体の重量で決まるので明示しない。例えば濃度が１０％の場合、ホスフィンは１００ｋｇｆ／ｃｍ2 にできるがジボランはさらに低圧力でしか充填できない）。そのため、材料ガスボンベ６やバルブ７等は隔壁で覆われた二重構造となっている。
【００２３】
図２は図１に示したイオン源ガス供給装置のガス導入部の拡大図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
絶縁リング３と処理室１の隔壁１８との間に絶縁リングフランジ１９，２０が二重に設けられている。絶縁リング３とイオン源２の隔壁２１との間に絶縁リングフランジ２２が設けられている。両絶縁リングフランジ１９，２０の間、絶縁リングフランジ２０と絶縁リング３との間、絶縁リング３と絶縁リングフランジ２２との間には真空シール用Ｏリング２３〜２５がそれぞれ挟まれている。
【００２５】
これら絶縁リング３や絶縁パイプ１５はセラミック（或いはテフロン、ナイロン、エンジニアリングプラスチック）からなり、真空シール用Ｏリング２３〜２５はバイトン等のテフロン系材料からなっている。
【００２６】
金属配管１６は、処理室１内において継手２６により金属配管２７の一端（図では左端）に接続されている。金属配管２７の他端（図では右端）はガスシール用Ｏリング２８を介して絶縁パイプ１５の一端に接続されている。絶縁パイプ１５の他端はガスシール用Ｏリング２９を介して金属配管３０の一端に接続されている。金属配管３０はイオン源２内において継手３１により金属配管１７に接続されている。
【００２７】
同図において材料ガスは矢印３２方向に金属配管１６内を進み、絶縁パイプ１５を通って金属配管１７内を矢印３３方向に進む。
【００２８】
図１に示したイオン注入装置は、材料ガスボンベ６が接地電位側に設置されているので、材料ガスボンベ６の本数を多く設置することができ、各材料ガスボンベ６を図示しない切換えバルブで切替えることにより交換が容易となり、イオン注入装置を停止することがなくなるため連続操業時間を長くすることができる。材料ガスがイオン源２に直接供給されるので材料ガスが効率的にプラズマ化される。金属配管１６，１７と絶縁パイプ１５とを接続する継手２６，３１が処理室１内とイオン源２内とにあるため、万が一材料ガスが継手２６，３１や絶縁パイプ１５から漏れても真空排気され、排気ガス処理装置に導かれ、より安全に処理される。
【００２９】
図４はイオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
図２に示した実施の形態との相違点は、絶縁パイプ１５を形成する代わりに絶縁体製チューブ３４を用いた点である。３５は絶縁リングフランジである。このような絶縁体製チューブ３４を用いても、接地電位側に設置された材料ガスボンベ６の材料ガスをイオン源２に直接供給することができ、絶縁体製チューブ３４でガス漏れが生じても処理室１かイオン源２を経て真空排気されるので同様の効果が得られる。
【００３１】
図６はイオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【００３２】
図４に示した変形例との相違点は絶縁体製チューブ３４を設けた絶縁リングフランジに絶縁リング３と同心円状に形成されている点である。このような絶縁体製チューブ３４と絶縁リング３とを用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３４】
材料ガスボンベを接地電位側に設置すると共にその材料ガスを絶縁パイプで処理室より絶縁リングを通し、高電位側のイオン源に供給することにより、連続操業時間が長く、材料ガスが外部に漏れることがなく、しかも材料ガスを効率よく使用できるイオン源ガス供給方法及びその装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の概念図である。
【図２】図１に示したイオン源ガス供給装置のガス導入部の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】イオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】イオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【図７】イオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の従来例である。
【図８】イオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の他の従来例である。
【符号の説明】
１ 処理室
２ イオン源
３ 絶縁リング
６ 材料ガスボンベ
１５ 絶縁パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン源に材料ガスを供給するイオン源ガス供給方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶基板の製造工程のうち、いわゆる画素をオンオフする素子（ＴＦＴ、薄膜トランジスタ）のソース、ドレイン、ゲート等の電極領域を形成するためにイオンを注入する工程があり、イオン注入装置が用いられる。
【０００３】
図７はイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の従来例である。
【０００４】
このイオン注入装置は、接地電位に保持されると共に真空排気される処理室１と、高電位に保持されたイオン源２と、処理室１とイオン源２とを連結する絶縁リング３と、絶縁リング３の開口部に形成された引き出し電極からなるイオンビーム引き出し部４と、イオン源２に材料ガスを供給するイオン源ガス供給装置５とで構成されている。
【０００５】
イオン源ガス供給装置５は、材料ガスボンベ６と、バルブ７，８，９、ガス流量調整器１０及びガス供給配管（金属管）１１とで構成されている。イオン源２及びイオン源ガス供給装置５は、高圧部分１２に設置されている。
【０００６】
このイオン注入装置は、イオン源２と同電位（高電位）側に設置された材料ガスボンベ６からイオン源２に材料ガスが直接供給されるようになっている。尚、１３は材料ガスボンベ６やバルブ７などから材料ガスが漏れた場合、外部に漏れるのを防止するための隔壁である。
【０００７】
図８はイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の他の従来例である。
【０００８】
図７に示した従来例との相違点は、イオン源ガス供給装置５が処理室１と同電位（接地電位）側に設置され、材料ガスボンベ６から処理室１及び絶縁リング３を介してイオン源２に材料ガスが間接的に供給されるようになっている点である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示した従来例は、設置できる材料ガスボンベ６の本数や容量が小さいため、ガス消費量が多い時は、材料ガスボンベ６の交換頻度数が多くなる。しかも材料ガスボンベ６の交換の都度イオン注入装置を停止しなければならず、連続操業時間を長くすることができない。
【００１０】
また、図８に示した従来例は、設置できる材料ガスボンベ６の本数を大きくし図示しないバルブで切替えて連続供給することができるものの、材料ガスの大半が真空排気されるので材料ガスのプラズマ化効率が低く、材料ガスの無駄が多いという問題があった。
【００１１】
そこで、接地電位側に材料ガスボンベ６を設置し、ガス供給配管１１の一部を絶縁パイプに変えてイオン源２に材料ガスを供給することが試みられた。
【００１２】
しかしながら、ガス供給配管と絶縁パイプとの継手部分は機械的に弱く、材料ガスが外部に漏れたり、配管抜け等の問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、連続操業時間が長く、材料ガスが外部に漏れることがなく、しかも材料ガスを効率よく使用できるイオン源ガス供給方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のイオン源ガス供給方法は、接地電位に保持される処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されるイオン源に材料ガスを供給する方法において、材料ガスボンベを接地電位側に設置すると共に、その材料ガスを、処理室側からイオン源側へ向かって絶縁リングを貫通して設けられた絶縁パイプを通して、高電位側のイオン源に供給するものである。
【００１５】
また本発明のイオン源ガス供給装置は、接地電位に保持された処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されたイオン源に材料ガスを供給する装置において、接地電位側に設置された材料ガスボンベと、絶縁リングに処理室側からイオン源側へ向かって貫通して設けられた絶縁パイプと、上記材料ガスボンベと上記絶縁リングとを接続する材料ガスボンベ側配管と、上記絶縁リングと上記イオン源とを接続するイオン源側配管とを備えたものである。
【００１６】
本発明によれば、材料ガスボンベが接地電位側に設置されているので、材料ガスボンベの本数を多くとることができ連続操業時間が長くとれる。材料ガスを、処理室側からイオン源側へ向かって絶縁リングを貫通して設けられた絶縁パイプを通して、高電位側のイオン源に供給するので、万が一材料ガスが絶縁パイプから漏れても真空排気され、排気ガス処理装置（図示せず）に導かれより安全に処理される。また、イオン源に直接材料ガスが供給されるので、材料ガスが効率よく使用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明のイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の概念図である。
【００１９】
このイオン注入装置は、主に接地電位に保持されると共に真空排気される処理室１と、高電位（１０ＫＶ〜１００ＫＶ）に保持されたイオン源２と、処理室１とイオン源２とを連結するための絶縁リング３と、材料ガスボンベ６から材料ガス（ホスフィン或いはジボラン）をイオン源２に供給するイオン源ガス供給装置とで構成されている。
【００２０】
処理室１には真空ポンプ１４が接続されており、約１０-4〜１０-3Ｔｏｒｒ台に真空排気されるようになっている。絶縁リング３の開穴部には、格子（或いは網）状のイオンビーム引き出し電極からなり所定の電圧が印加されることによりイオン源２で発生したイオンを処理室１に引き出すためのイオンビーム引き出し部４が形成されている。
【００２１】
イオン源ガス供給装置は、接地電位側に設置される材料ガスボンベ６と、絶縁リング３を処理室１側からイオン源２側へ向かって貫通するように設けられた絶縁パイプ１５と、一端がバルブ７を介して材料ガスボンベ６に接続され処理室１の壁を貫通すると共に他端が絶縁パイプ１５の一端（図では左端）に接続された材料ガスボンベ側配管としての金属配管（ステンレス管）１６と、一端が絶縁パイプ１５の他端（図では右端）に接続されイオン源２の壁を貫通すると共にイオン源２の外部でバルブ８、９及びガス流量調整器１０を介して他端がイオン源２に接続されたイオン源側配管としての金属配管１７とで構成されている。
【００２２】
ここで、材料ガスとしてのホスフィンやジボランは、毒性が高いので、通常はガス単体としては使用されず水素により５〜２０％に希釈して使用される。また、空気中濃度に対しても法律で規制されており、例えばホスフィンが０．３ｐｐｍ、ジボランが０．１ｐｐｍとなっている。また、クリーンルーム等の室内に保管できる材料ガスボンベ６の容量は、法律で１０リットル以下に規制されている（圧力はボンベ充填時の単体の重量で決まるので明示しない。例えば濃度が１０％の場合、ホスフィンは１００ｋｇｆ／ｃｍ2 にできるがジボランはさらに低圧力でしか充填できない）。そのため、材料ガスボンベ６やバルブ７等は隔壁で覆われた二重構造となっている。
【００２３】
図２は図１に示したイオン源ガス供給装置のガス導入部の拡大図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
絶縁リング３と処理室１の隔壁１８との間に絶縁リングフランジ１９，２０が二重に設けられている。絶縁リング３とイオン源２の隔壁２１との間に絶縁リングフランジ２２が設けられている。両絶縁リングフランジ１９，２０の間、絶縁リングフランジ２０と絶縁リング３との間、絶縁リング３と絶縁リングフランジ２２との間には真空シール用Ｏリング２３〜２５がそれぞれ挟まれている。
【００２５】
これら絶縁リング３や絶縁パイプ１５はセラミック（或いはテフロン、ナイロン、エンジニアリングプラスチック）からなり、真空シール用Ｏリング２３〜２５はバイトン等のテフロン系材料からなっている。
【００２６】
金属配管１６は、処理室１内において継手２６により金属配管２７の一端（図では左端）に接続されている。金属配管２７の他端（図では右端）はガスシール用Ｏリング２８を介して絶縁パイプ１５の一端に接続されている。絶縁パイプ１５の他端はガスシール用Ｏリング２９を介して金属配管３０の一端に接続されている。金属配管３０はイオン源２内において継手３１により金属配管１７に接続されている。
【００２７】
同図において材料ガスは矢印３２方向に金属配管１６内を進み、絶縁パイプ１５を通って金属配管１７内を矢印３３方向に進む。
【００２８】
図１に示したイオン注入装置は、材料ガスボンベ６が接地電位側に設置されているので、材料ガスボンベ６の本数を多く設置することができ、各材料ガスボンベ６を図示しない切換えバルブで切替えることにより交換が容易となり、イオン注入装置を停止することがなくなるため連続操業時間を長くすることができる。材料ガスがイオン源２に直接供給されるので材料ガスが効率的にプラズマ化される。金属配管１６，１７と絶縁パイプ１５とを接続する継手２６，３１が処理室１内とイオン源２内とにあるため、万が一材料ガスが継手２６，３１や絶縁パイプ１５から漏れても真空排気され、排気ガス処理装置に導かれ、より安全に処理される。
【００２９】
図４はイオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図であり、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
図２に示した実施の形態との相違点は、絶縁パイプ１５を形成する代わりに絶縁体製チューブ３４を用いた点である。３５は絶縁リングフランジである。このような絶縁体製チューブ３４を用いても、接地電位側に設置された材料ガスボンベ６の材料ガスをイオン源２に直接供給することができ、絶縁体製チューブ３４でガス漏れが生じても処理室１かイオン源２を経て真空排気されるので同様の効果が得られる。
【００３１】
図６はイオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【００３２】
図４に示した変形例との相違点は絶縁体製チューブ３４を設けた絶縁リングフランジに絶縁リング３と同心円状に形成されている点である。このような絶縁体製チューブ３４と絶縁リング３とを用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３４】
材料ガスボンベを接地電位側に設置すると共にその材料ガスを絶縁パイプで処理室より絶縁リングを通し、高電位側のイオン源に供給することにより、連続操業時間が長く、材料ガスが外部に漏れることがなく、しかも材料ガスを効率よく使用できるイオン源ガス供給方法及びその装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の概念図である。
【図２】図１に示したイオン源ガス供給装置のガス導入部の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】イオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】イオン源ガス供給装置のガス導入部の変形例の拡大図である。
【図７】イオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の従来例である。
【図８】イオン源ガス供給方法を適用したイオン注入装置の他の従来例である。
【符号の説明】
１ 処理室
２ イオン源
３ 絶縁リング
６ 材料ガスボンベ
１５ 絶縁パイプ
Claims (2)
- 接地電位に保持される処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されるイオン源に材料ガスを供給する方法において、材料ガスボンベを接地電位側に設置すると共に、その材料ガスを、処理室側からイオン源側へ向かって絶縁リングを貫通して設けられた絶縁パイプを通して、高電位側のイオン源に供給することを特徴とするイオン源ガス供給方法。
- 接地電位に保持された処理室と絶縁リングで連結されると共に、高電位に保持されたイオン源に材料ガスを供給する装置において、接地電位側に設置された材料ガスボンベと、絶縁リングに処理室側からイオン源側へ向かって貫通して設けられた絶縁パイプと、上記材料ガスボンベと上記絶縁リングとを接続する材料ガスボンベ側配管と、上記絶縁リングと上記イオン源とを接続するイオン源側配管とを備えたことを特徴とするイオン源ガス供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31225997A JP3807057B2 (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | イオン源ガス供給方法及びその装置 |
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