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

Claims (2)

  1. 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。
  2. 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。
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