JP4184846B2 - Ion generator for ion implanter - Google Patents

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JP4184846B2
JP4184846B2 JP2003083167A JP2003083167A JP4184846B2 JP 4184846 B2 JP4184846 B2 JP 4184846B2 JP 2003083167 A JP2003083167 A JP 2003083167A JP 2003083167 A JP2003083167 A JP 2003083167A JP 4184846 B2 JP4184846 B2 JP 4184846B2
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ion
arc chamber
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康之 辻
直正 宮武
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、半導体や液晶デバイスなどの製造工程において、半導体や液晶デバイスなどの被処理物に目的とする物質のイオンを効率的に注入する注入装置におけるイオン発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイは、携帯電話や携帯情報端末、更にノートPC、PC向けモニターあるいは大型テレビなどに多く使用されている。今後、大幅な需要の伸びが予想される液晶ディスプレイ市場においては高精度、低消費電力、低価格化などが強く求められている。
【0003】
このような用途に使用される小型のフラットパネルディスプレイの製作に使用する高電流幅広ビームのイオン注入装置としては、大量にイオンを発生するイオン発生源と、このイオン発生源から引き出されるイオンビームを拡大し、偏向し、そして収束するための質量分離マグネットと、収束されたビームのうち不都合なビームを遮断する分解スリットと、この分解スリットを通過したビームを更に偏向させ、かつ平行にする第二磁石とから構成されており、1mA以上の電流及び数keV以上のエネルギーで高均一性の幅広リボン形ビームを形成するための装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、アークチャンバ内で目的とする物質を含むガスをプラズマにより電離させてイオンを生成し、このイオンをアークチャンバ内で移動させるイオン源において、イオンを付着させ、目的とする物質を析出させる析出部材をアークチャンバ内に配置し、これにイオンを衝突させて物質を析出させることによって目的物質を多く含むイオンビームを発生させる装置か提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
また、本出願人は、前記特許文献1に記載された特許の基本原理を適用したイオンビーム注入装置を「MD1−100」として製造販売している。
【0006】
【特許文献1】
特開平6─342639号公報
【特許文献2】
特開平8─17375号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
高精密、高輝度、低消費電力、低価格化の要求を達成する目的で、アモルファスシリコンに比較して高い電子移動度が得られ、周辺回路の一体化が可能な低温ポリシリコン薄膜トランジスタ液晶ディスプレイが注目されるよになった。従来の低温p−Si薄膜上にTFTを製作する工程(ソース/ドレイン)では、主にイオンシャワーという方法が用いられている。しかしながら、より高性能の薄膜トランジスタ(TFT)を、低温p−Si薄膜上に製作するためには、半導体プロセスと同様に、前記特許文献1に記載されているように、質量分離で所望をイオンのみを取り出し、ドーズ量を正確にコントロールできる高精度のイオン注入技術が必要である。
【0008】
イオン量を増大するためには、インプラント電流を増大してプラズマ量を増加すれば良いわけであるが、そのためにはビームラインを高真空に保つと共にアークチャンバ内に供給される目的物質を含む三フッ化ホウ素などのガス(BF3 、PH3 )の量を増加する必要がある。
【0009】
図2に示すように、イオン注入装置1は、不純物を含むガスを多量に供給してイオンを発生させるイオン発生源2(バーナス型のイオン発生装置)を有しており、ここで発生したイオンxは引き出し電極3によってイオン発生源2から引き出され、かつ、加速される。
【0010】
イオン発生源2から引き出されたイオンビームXは、質量分離部6の質量分離マグネットによってほぼ90°屈曲され、所定の質量のイオンaのみが取り出される。その際、質量の軽いイオンや重いイオンなどの選外イオンc、dは排除される。
【0011】
その後、イオンビームXは、均一制御機構7(マルチポール)によって強度を均一に平均化された後、プロセスチャンバー(エンドステーション)8内に配置されているプラテン(支持部材)取り付けたガラス基板(被処理体)9に注入されるようになっている。
【0012】
また、イオン発生源2と質量分離部6と均一制御機構7からプロセスチャンバー8に至る経路を連通する真空チャバー5には、特に均一制御機構7より後段の位置に、図示しない高排気量の真空ポンプが接続されており、この真空チャンバー5の系全体として高真空排気システム10を構成している。
【0013】
さて、プラズマ量を増加させてイオン量を増大するためには、前記のようにイオン発生源2(イオン発生装置)より効率的にイオンを発生させる必要がある。このイオン発生装置は、図3に示すようにベースプレート20と二枚のサイドプレート21と二枚のエンドキャップ22、22aとから形成され、一面が開口された細長い箱状のアークチャンバー23と、前記エンドキャップ22に絶縁物24(ガイシ)を介在させてフィラメント25とカソードプレート26とを、他方のエンドキャップ22a側に絶縁物24aを介在させてリペラプレート28をそれぞれ設け、更にベースプレート20の対向位置の開口面に細長い開口孔を持つソースアパーチャ23a(図2、蓋体)を設けて構成されている。
【0014】
そして前記二枚のエンドキャップ22、22a側に磁石29を配置して前記アークチャンバ23内にカソードプレート26側からリペラプレート28側に向かう静磁場30を作用させている。
【0015】
そして前記イオン発生装置1を作動させる際は、真空ポンプによってアークチャンバー23内を高真空に保持しながら、イオン注入のための物質を発生させる物質のガスgをガス供給源31より供給すると共に、フィラメント電源32よりフィラメント25に通電して高温(約2000℃以上)に発熱させ、更にアーク電源33よりフィラメント25とアークチャンバー23との間にアーク電圧Vを与えてカソードプレート26とリペラプレート28との間にアーク放電によりプラズマPを発生させ、前記ソースアパーチャ23aの開口孔からイオンビームXをイオン注入装置1のビームラインに放射するようになっている。
【0016】
前記アークチャンバ23内においては、フィラメント25から発生する熱電子とプラズマ中のイオンがが静磁場30の影響を受けて、らせん運動(サイクロトロン運動)してイオンと電子が原料ガスgの分子に衝突を繰り返してプラズマPを維持し易くしている(図4)。
【0017】
例えば、このイオン発生源2において前記静磁場30を作用させない場合は、イオン、電子が直線の軌道で運動をすることになり、イオン、電子が原料ガスgの分子と衝突する機会が少なくなる。そこで、静磁場30を作用させることによってイオンと電子にらせん運動を与えて原料ガスgの分子と衝突する機会を多くすると共にプラズマPをアークチャンバ23の中心方向にソーセージ状に押し出している。
【0018】
(従来の装置の問題点)
このイオン注入装置1のイオン発生源2に対して、三フッ化ホウ素などのフッ素を含んだガスgを供給しながらイオン発生装置を作動させた場合の状態について説明すると、時間経過と共にイオン発生源2内に発生していたプラズマPが次第に減少して必要とするイオンxを大量に発生させることができない不安定状態が発生した。
【0019】
この現象について検討したところ、三フッ化ホウ素などのフッ素を含んだガスをモリブデン製のアークチャンバ23に供給すると、イオン化して反応活性の上っているフッ素によりアークチャンバ23の内表面を腐食し、これが原因となって絶縁不良を発生していることが判明した。
【0020】
図5はこの絶縁不良の状態の説明図であるが、アークチャンバー23の材料から発生した金属原子はイオン化したガス中に混合されて運動することになる。このアークチャンバ23のエンドキャップ22には2本の絶縁物24(ガイシ)を介してカソードプレート26が支持され、その絶縁物24を貫通してフィラメント25(1.5回巻のピッグテール状)が設けられており、前記のようにアークチャンバー23の材料から発生した金属原子は絶縁物24の表面に堆積して薄いい導電性膜M1、M2を形成する。
【0021】
この導電性膜M1、M2は、例えば、アークチャンバの材料であるモリブデンやタングステンなどの金属原子が堆積して形成された膜であり、これが発生すると絶縁物24の表面を通じてカソードプレート26とフィラメント25とアークチャンバー22との間に電気回路が形成され、この電気回路を通じて漏洩電流Rが流れることになる。
【0022】
このように絶縁物24が導電性膜M1、M2により電気的に劣化した状態となることからアーク電圧Vの保持が困難となり、図4に示したようなアークチャンバ23の全長にわたって安定したソーセージ状のプラズマPの発生が困難となるのである。
【0023】
なお、アークチャンバ23の材料から金属原子が発生する挙動について説明すると次の通りである。
【0024】
例えば、アークチャンバ23の材料にモリブデンが使用されており、供給ガスが三フッ化ガスの場合は、「nF+ +Mo→MoFn」のフッ化物ガスが生成され、また高熱、プラズマにより「MoFn→nF+ +Mo」の反応がおきる。そして発生したモリブデン原子が、図5に示したように絶縁物24上に導電性膜M1、M2として堆積して絶縁不良を発生するのである。
【0025】
さて、アークチャンバー23を構成する金属材料としては、耐熱性のあるモリブデンやタングステンなどが使用されるが、アークチャンバー23内が高温になることから、この材料を他の材料に簡単に変更することはできない。
【0026】
本発明は、前記従来技術におけるカソードプレート26やリペラプレート28などを支持する絶縁物24、24aが絶縁不良となってプラズマの劣化が発生する欠点を解消することを目的とするものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係るイオン注入装置用イオン発生装置は、次のように構成されている。
【0028】
1)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内側に支持すると共に、該電極部に酸化アルミニウム又はチッ化アルミニウム又はチッ化ホウ素からなる導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0029】
2)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、該リペラプレートの一面であって最も近く隣接するエンドキャップに対面する側に、前記導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0030】
3)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、一方又は両方の前記エンドキャップの内面を導電膜抑止部材で形成したことを特徴としている。
【0031】
4)アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部はフィラメントとカソードプレートであり、他方の電極部はリペラプレートでそれぞれ形成されており、前記カソードプレートとリペラプレートの一面であって、それぞれに最も近く隣接するエンドキャップに対面する側に導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0033】
6)前記イオン注入装置は、イオンを発生させてビームラインに送出するイオン発生源と、このイオン発生源から送出されてくるイオンを質量分離マグネットで選択して所定の質量のイオンをイオン処理ステーションに導くビームラインを備えていることを特徴としている。
【0034】
本発明は、電極部、具体的には金属板からなるカソードプレートとリペラプレートの両方、あるいは導電性膜が堆積し易い方の部材のエンドキャップに対面する面に、導電膜抑止材料からなる層を形成することによって、このカソードプレートとリペラプレートを起点として導電膜が成長することを抑止し、その結果、図5に示すようなアークチャンバ23とカソードプレート26、あるいはアークチャンバ23とリペラプレート28との間に導通回路が形成されて漏電Rすることを防止あるいは抑止するものである。
【0035】
また、場合によっては、エンドキャップの内面を前記導電膜抑止材料からなる層で形成しても同様な効果を奏することができる。
【0036】
導電膜抑止材料としては、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウム、チッ化ホウ素などのような耐熱性のある材質で熱分解後に、1000〜2500℃の雰囲気で導電性の膜を生じない元素の化合物を使用できる。例えば、酸化アルミは、高温においてアルミが析出する可能性があるが、沸点が低いことから、金属膜が絶縁物の表面に堆積しない。
【0037】
本発明は、カソードプレートやリペラプレートなどの電極部分に、イオン発生装置が作動中に電極部を支持する絶縁物の表面、例えば、電極の一つであるフィラメントの根本部に配置されているカソードプレートの裏側まで、導電膜抑止材料によって延長したような状態に形成することで、アークチャンバを形成している金属原子が析出して、前記絶縁物の表面に堆積することを抑止しようとするものである。
【0038】
その意味において導電膜抑止材料としては、酸化アルミニウム、チッ化アルミニウムなど、分解後に1000〜2500℃の雰囲気で導電性の薄膜を生じない元素からなる化合物が良く、熱分解して発生した物質が、電極部を形成する絶縁物の表面に堆積しても、導電作用がない物質を選定することによって、高効率のイオン発生源を構成することができるのである。
【0039】
【発明の実施の形態】
次に、図1を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0040】
アークチャンバ23自体の構成は、図3などに示した装置と同様であるが、本発明においては、カソードプレート26aに従来から使用されている材料からなる表面層Fと、その裏側に導電膜抑止材料(耐熱性のある絶縁材料)からなる裏面層Bからなる二層構造あるは複合板構造を形成したことを特徴としている。
【0041】
この複合板構造はカソードプレート26aのみではなく、対向するリペラプレート28a側においても同様に形成して同様な効果がある。
【0042】
そしてこの裏面層Bの厚さは、表面層F、即ち、従来のカソードプレートほど厚い必要はなく、図5に示すような絶縁物24上に導電膜性膜M1、M2が形成されることを抑止できる程度のもので良く、例えば、チッ化ホウ素を裏面層Bに使用した場合は、0.2〜2mm程度のもので良く、また、裏面層Bの加工方法は、塗布あるいは積層した後の焼付などの隙間のないような積層や貼付けなど各種の方法を採用できる。
【0043】
また、カソードプレート26aとリペラプレート28aは、図1に示すように板材を二枚合わせとした構造のものではなく、金属板を絶縁材料からなる皿状のケースに嵌入させたように、金属板の淵部に絶縁材料が配置されたような構造のものであっても良い。
【0044】
本発明は、アークチャンバ23内に絶縁物を介して支持されるカソードプレート26aやリペラプレート28aからなる電極を、金属層と絶縁層からなる二層構造にに形成し、カソードプレート26aなどを支持する絶縁物に接する側の面を絶縁性の導電性膜抑止材料で形成したことによって、フラズマを形成する際に前記アークチャンバ23の材料から発生した金属原子が前記絶縁物24、24a上に付着堆積して導電膜を形成することがない。
【0045】
従って、高温、高真空においてアーク放電させてアークチャンバ23内にプラズマを精度よく、効率的に形成することができるので、安定してイオンを発生させることができ、その結果、高性能のイオン注入装置を提供することができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明に係るイオン注入装置用イオン発生装置は、アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内部に支持すると共に、該電極部に導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴としている。
【0047】
従って、カソードプレートやリペラプレートの一方、あるいは双方にアークチャンバとの間に短絡回路を形成する導電性膜の形成を抑制できるので、高性能のイオン注入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るバーナス型のイオン発生源の断面図である。
【図2】イオン注入装置の説明図である。
【図3】従来のイオン発生源の断面図である。
【図4】イオン発生源の内部に発生したプラズマの説明図である。
【図5】従来のイオン発生源で発生する導電性膜の形成状態の説明図である。
【符号の簡単な説明】
1 イオン注入装置 2、2a イオン発生源 3 引き出し電極
4 ガス遮断板 5 真空チャバ 6 質量分離部
7 均一制御機構 8 プロセスチャンバ 9 ガラス基板
20 ベースプレート 21 サイドプレート
24 ガイシ 22、22a エンドキャップ
23 アークチャンバ 25 フィラメント
26、26a カソードプレート 28、28a リペラプレート
29 磁石 30 静磁場 31 ガス供給源
F 表面層(金属層) B 裏面層(導電性膜抑止材料の層)
R 漏洩電流
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion generator in an implantation apparatus that efficiently implants ions of a target substance into an object to be processed such as a semiconductor or a liquid crystal device in a manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
A flat panel display such as a liquid crystal display is often used for a mobile phone, a portable information terminal, a notebook PC, a monitor for a PC, or a large television. In the future, high precision, low power consumption, and low prices are strongly demanded in the liquid crystal display market, where significant demand growth is expected.
[0003]
As a high-current wide-beam ion implantation apparatus used to manufacture a small flat panel display used for such applications, an ion generation source that generates a large amount of ions and an ion beam extracted from the ion generation source are used. A mass separation magnet for expanding, deflecting, and converging, a resolving slit that blocks unwanted beams out of the converged beam, and a second that further deflects and parallelizes the beam that has passed through this resolving slit An apparatus for forming a highly uniform wide ribbon beam with a current of 1 mA or more and energy of several keV or more has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, a gas containing a target substance in the arc chamber is ionized by plasma to generate ions, and deposition is performed in an ion source that moves the ions in the arc chamber to deposit the target substance. There has been proposed an apparatus for generating an ion beam containing a large amount of a target substance by disposing a member in an arc chamber and causing ions to collide with the member to precipitate the substance (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
Further, the present applicant manufactures and sells an ion beam implantation apparatus applying the basic principle of the patent described in Patent Document 1 as “MD1-100”.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-342639 [Patent Document 2]
JP-A-8-17375 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
A low-temperature polysilicon thin-film transistor liquid crystal display that has higher electron mobility than amorphous silicon and can be integrated with peripheral circuits to achieve the demands for high precision, high brightness, low power consumption, and low price. Attracted attention. In a conventional process (source / drain) for manufacturing a TFT on a low-temperature p-Si thin film, a method called ion shower is mainly used. However, in order to manufacture a higher performance thin film transistor (TFT) on a low-temperature p-Si thin film, as described in Patent Document 1, only ions are desired by mass separation as in the semiconductor process. Therefore, a high-precision ion implantation technique that can accurately control the dose is required.
[0008]
In order to increase the amount of ions, it is only necessary to increase the amount of plasma by increasing the implant current. To this end, the beam line is kept at a high vacuum and the target material supplied into the arc chamber is contained. It is necessary to increase the amount of gas (BF 3 , PH 3 ) such as boron fluoride.
[0009]
As shown in FIG. 2, the ion implantation apparatus 1 has an ion generation source 2 (a Bernas type ion generation apparatus) that generates ions by supplying a large amount of a gas containing impurities. x is extracted from the ion generation source 2 by the extraction electrode 3 and accelerated.
[0010]
The ion beam X extracted from the ion generation source 2 is bent by approximately 90 ° by the mass separation magnet of the mass separation unit 6, and only ions a having a predetermined mass are taken out. At this time, the selected ions c and d such as light ions and heavy ions are excluded.
[0011]
Thereafter, the intensity of the ion beam X is uniformly averaged by a uniform control mechanism 7 (multipole), and then a glass substrate (covered member) attached to a platen (support member) disposed in a process chamber (end station) 8 is used. It is injected into the processing body 9.
[0012]
In addition, the vacuum chamber 5 that communicates the ion source 2, the mass separator 6, and the path from the uniform control mechanism 7 to the process chamber 8 has a high displacement (not shown), particularly at a position subsequent to the uniform control mechanism 7. A pump is connected, and the entire vacuum chamber 5 system constitutes a high vacuum exhaust system 10.
[0013]
In order to increase the amount of ions by increasing the plasma amount, it is necessary to generate ions more efficiently than the ion generation source 2 (ion generator) as described above. As shown in FIG. 3, the ion generator includes an elongated box-shaped arc chamber 23 formed of a base plate 20, two side plates 21, and two end caps 22 and 22a. An insulator 24 (insulator) is interposed in the end cap 22 and the filament 25 and the cathode plate 26 are provided. On the other end cap 22a side, an insulator 24a is provided and a repeller plate 28 is provided. A source aperture 23 a (FIG. 2, a lid) having an elongated opening hole on the opening surface is provided.
[0014]
A magnet 29 is arranged on the two end caps 22 and 22a side, and a static magnetic field 30 directed from the cathode plate 26 side to the repeller plate 28 side is applied to the arc chamber 23.
[0015]
And when operating the said ion generator 1, while supplying the gas g of the substance which generate | occur | produces the substance for ion implantation from the gas supply source 31, holding the inside of the arc chamber 23 in a high vacuum with a vacuum pump, The filament 25 is energized from the filament power source 32 to generate heat to a high temperature (about 2000 ° C. or more), and an arc voltage V is applied between the filament 25 and the arc chamber 23 from the arc power source 33 to In the meantime, plasma P is generated by arc discharge, and the ion beam X is radiated to the beam line of the ion implantation apparatus 1 from the opening hole of the source aperture 23a.
[0016]
In the arc chamber 23, the thermoelectrons generated from the filament 25 and the ions in the plasma are affected by the static magnetic field 30 and spirally move (cyclotron motion), and the ions and electrons collide with the molecules of the source gas g. To maintain the plasma P easily (FIG. 4).
[0017]
For example, when the static magnetic field 30 is not applied in the ion generation source 2, ions and electrons move along a linear trajectory, and the opportunity for the ions and electrons to collide with the molecules of the source gas g is reduced. Therefore, by applying a static magnetic field 30, the ion and electrons are spirally moved to increase the chance of colliding with the molecules of the raw material gas g, and the plasma P is pushed out in a sausage shape toward the center of the arc chamber 23.
[0018]
(Problems with conventional devices)
The state when the ion generator is operated while supplying the gas g containing fluorine such as boron trifluoride to the ion source 2 of the ion implantation apparatus 1 will be described. The plasma P generated in 2 gradually decreased and an unstable state was generated in which a large amount of necessary ions x could not be generated.
[0019]
When this phenomenon was examined, when a gas containing fluorine such as boron trifluoride is supplied to the molybdenum arc chamber 23, the inner surface of the arc chamber 23 is corroded by the fluorine ionized and reactively activated. It was found that this caused the insulation failure.
[0020]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the state of insulation failure. Metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 are mixed and moved in the ionized gas. A cathode plate 26 is supported on the end cap 22 of the arc chamber 23 via two insulators 24 (insulators), and a filament 25 (a 1.5-turn pigtail shape) passes through the insulator 24. The metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 as described above are deposited on the surface of the insulator 24 to form thin conductive films M1 and M2.
[0021]
The conductive films M1 and M2 are, for example, films formed by depositing metal atoms such as molybdenum and tungsten which are materials of the arc chamber. When this occurs, the cathode plate 26 and the filament 25 are passed through the surface of the insulator 24. And an arc chamber 22, an electric circuit is formed, and a leakage current R flows through this electric circuit.
[0022]
Thus, since the insulator 24 is electrically deteriorated by the conductive films M1 and M2, it becomes difficult to maintain the arc voltage V, and the sausage is stable over the entire length of the arc chamber 23 as shown in FIG. The generation of the plasma P becomes difficult.
[0023]
The behavior in which metal atoms are generated from the material of the arc chamber 23 will be described as follows.
[0024]
For example, when molybdenum is used as the material of the arc chamber 23 and the supply gas is trifluoride gas, a fluoride gas of “nF + + Mo → MoFn” is generated, and “MoFn → nF is generated by high heat and plasma. + + Mo "reaction occurs of. The generated molybdenum atoms are deposited as conductive films M1 and M2 on the insulator 24 as shown in FIG.
[0025]
As the metal material constituting the arc chamber 23, heat-resistant molybdenum, tungsten, or the like is used. Since the inside of the arc chamber 23 becomes high temperature, this material can be easily changed to another material. I can't.
[0026]
An object of the present invention is to eliminate the disadvantage that the insulators 24, 24a supporting the cathode plate 26, the repeller plate 28, etc. in the prior art cause poor insulation due to poor insulation.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ion generator for an ion implantation apparatus according to the present invention is configured as follows.
[0028]
1) In an ion generator in which an electrode portion is disposed facing the inner surface of an end cap that forms both ends of an arc chamber, the electrode portion is supported inside the arc chamber via an insulator and oxidized to the electrode portion. A conductive film suppressing member made of aluminum, aluminum nitride, or boron nitride is applied to improve insulation between the electrode portion and the arc chamber.
[0029]
2) In an ion generator in which electrode portions are arranged facing the inner surface of an end cap that forms both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, and the other electrode portion is a repeller plate, The conductive film restraining member is provided on the side facing the end cap that is closest to and adjacent to the surface to improve the insulation between the electrode portion and the arc chamber.
[0030]
3) In an ion generator in which electrode portions are arranged facing the inner surfaces of end caps that form both ends of an arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, and the other electrode portion is a repeller plate, one or both An inner surface of the end cap is formed of a conductive film suppressing member.
[0031]
4) In the ion generator in which the electrode portions are arranged facing the inner surfaces of the end caps that form both ends of the arc chamber, the one electrode portion is a filament and a cathode plate, and the other electrode portion is formed by a repeller plate. In addition, a conductive film suppression member is provided on one side of the cathode plate and the repeller plate that faces the end cap that is closest to and adjacent to the cathode plate and the repeller plate to improve insulation between the electrode portion and the arc chamber. It is characterized by.
[0033]
6) The ion implantation apparatus generates an ion to be transmitted to the beam line and selects an ion transmitted from the ion generation source by a mass separation magnet to generate ions having a predetermined mass. It is characterized by having a beam line leading to.
[0034]
In the present invention, a layer made of a conductive film suppressing material is formed on the electrode portion, specifically on both the cathode plate and the repeller plate made of a metal plate, or on the surface facing the end cap of the member on which the conductive film is easily deposited. As a result, the conductive film is prevented from growing from the cathode plate and the repeller plate as a starting point. As a result, the arc chamber 23 and the cathode plate 26 or the arc chamber 23 and the repeller plate 28 shown in FIG. This prevents or suppresses leakage R due to the formation of a conduction circuit.
[0035]
In some cases, the same effect can be obtained even when the inner surface of the end cap is formed of a layer made of the conductive film inhibiting material.
[0036]
As a conductive film inhibiting material, a compound of an element that does not produce a conductive film in an atmosphere of 1000 to 2500 ° C. after being thermally decomposed with a heat resistant material such as aluminum oxide, aluminum nitride, boron nitride, etc. it can. For example, aluminum oxide may precipitate at a high temperature, but since the boiling point is low, a metal film is not deposited on the surface of the insulator.
[0037]
The present invention relates to an electrode portion such as a cathode plate or a repeller plate, which is disposed on the surface of an insulator that supports the electrode portion during operation of the ion generator, for example, at the base portion of a filament that is one of the electrodes. It is intended to prevent the metal atoms forming the arc chamber from precipitating and accumulating on the surface of the insulator by extending the back side of the material with a conductive film suppressing material. is there.
[0038]
In that sense, the conductive film inhibiting material is preferably a compound composed of an element such as aluminum oxide or aluminum nitride that does not form a conductive thin film in an atmosphere of 1000 to 2500 ° C. after decomposition. A highly efficient ion generation source can be configured by selecting a material that does not have a conductive effect even if it is deposited on the surface of the insulator forming the electrode portion.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0040]
The configuration of the arc chamber 23 itself is the same as that of the apparatus shown in FIG. 3 and the like, but in the present invention, the surface layer F made of a material conventionally used for the cathode plate 26a and the conductive film suppression on the back side thereof. It is characterized in that a two-layer structure or a composite plate structure composed of a back layer B made of a material (heat-resistant insulating material) is formed.
[0041]
This composite plate structure is formed not only on the cathode plate 26a but also on the opposite repeller plate 28a side, and has the same effect.
[0042]
The thickness of the back surface layer B does not have to be as thick as that of the surface layer F, that is, the conventional cathode plate, and the conductive films M1 and M2 are formed on the insulator 24 as shown in FIG. For example, when boron nitride is used for the back surface layer B, it may be about 0.2 to 2 mm, and the processing method for the back surface layer B is after coating or laminating. Various methods such as laminating and pasting without gaps such as baking can be adopted.
[0043]
Further, the cathode plate 26a and the repeller plate 28a are not of a structure in which two plate materials are combined as shown in FIG. 1, but the metal plate is inserted into a dish-shaped case made of an insulating material. It may have a structure in which an insulating material is disposed on the collar portion.
[0044]
In the present invention, an electrode composed of a cathode plate 26a and a repeller plate 28a supported via an insulator in the arc chamber 23 is formed in a two-layer structure composed of a metal layer and an insulating layer, and the cathode plate 26a and the like are supported. Since the surface on the side in contact with the insulator is formed of an insulating conductive film suppressing material, metal atoms generated from the material of the arc chamber 23 are deposited on the insulators 24 and 24a when forming a plasma. Thus, a conductive film is not formed.
[0045]
Accordingly, the arc can be generated in the arc chamber 23 with high accuracy under high temperature and high vacuum, so that ions can be generated stably. As a result, high performance ion implantation can be achieved. An apparatus can be provided.
[0046]
【The invention's effect】
An ion generator for an ion implantation apparatus according to the present invention is an ion generator in which an electrode portion is disposed on an inner surface of an end cap that forms both ends of an arc chamber, and the electrode portion is connected to an arc chamber through an insulator. In addition to being supported inside, a conductive film suppressing member is applied to the electrode portion to improve insulation between the electrode portion and the arc chamber.
[0047]
Accordingly, since it is possible to suppress the formation of a conductive film that forms a short circuit between one or both of the cathode plate and the repeller plate and the arc chamber, a high-performance ion implantation apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a Bernas type ion generation source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an ion implantation apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional ion generation source.
FIG. 4 is an explanatory diagram of plasma generated inside an ion generation source.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a state of forming a conductive film generated by a conventional ion generation source.
[Brief description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion implantation apparatus 2, 2a Ion generation source 3 Extraction electrode 4 Gas interruption | blocking plate 5 Vacuum bar 6 Mass separation part 7 Uniform control mechanism 8 Process chamber 9 Glass substrate 20 Base plate 21 Side plate 24 Insulation 22, 22a End cap 23 Arc chamber 25 Filament 26, 26a Cathode plate 28, 28a Repeller plate 29 Magnet 30 Static magnetic field 31 Gas supply source F Surface layer (metal layer) B Back surface layer (layer of conductive film inhibiting material)
R Leakage current

Claims (5)

アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記電極部を絶縁物を介してアークチャンバの内側に支持すると共に、該電極部に酸化アルミニウム又はチッ化アルミニウム又はチッ化ホウ素からなる導電膜抑止部材を適用して該電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とするイオン注入装置用イオン発生装置。In an ion generating apparatus in which an electrode part is disposed facing an inner surface of an end cap that forms both ends of an arc chamber, the electrode part is supported inside the arc chamber via an insulator, and aluminum oxide or An ion generator for an ion implantation apparatus, wherein a conductive film suppressing member made of aluminum nitride or boron nitride is applied to improve insulation between the electrode portion and the arc chamber. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、該リペラプレートの一面であって最も近く隣接するエンドキャップに対面する側に、前記導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。  In the ion generator in which the electrode portions are arranged facing the inner surfaces of the end caps that form both ends of the arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, and the other electrode portion is a repeller plate. 2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the conductive film suppressing member is provided on a side facing the nearest adjacent end cap to improve insulation between the electrode portion and the arc chamber. Ion generator. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部は少なくともフィラメントを含み、他方の電極部はリペラプレートであり、一方又は両方の前記エンドキャップの内面を前記導電膜抑止部材で形成したことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。  In the ion generator in which the electrode portions are arranged facing the inner surfaces of the end caps that form both ends of the arc chamber, the one electrode portion includes at least a filament, the other electrode portion is a repeller plate, and one or both of the above 2. The ion generator for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein an inner surface of the end cap is formed of the conductive film suppressing member. アークチャンバの両端を形成するエンドキャップの内面に電極部を対面して配置したイオン発生装置において、前記一方の電極部はフィラメントとカソードプレートであり、他方の電極部はリペラプレートでそれぞれ形成されており、前記カソードプレートとリペラプレートの一面であって、それぞれに最も近く隣接するエンドキャップに対面する側に前記導電膜抑止部材を設けて前記電極部とアークチャンバとの間の絶縁性を高めたことを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。In the ion generator in which the electrode portions are arranged facing the inner surfaces of the end caps that form both ends of the arc chamber, the one electrode portion is a filament and a cathode plate, and the other electrode portion is formed by a repeller plate. , said a one surface of the cathode plate and Riperapureto, said providing a conductive film restraining member on the side facing the nearest adjacent end caps to each enhanced insulation between the electrode portion and the arc chamber The ion generator for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein: 前記イオン発生装置は、イオンを発生させてビームラインに送出するイオン発生源と、このイオン発生源から送出されてくるイオンを質量分離マグネットで選択して所定の質量のイオンをイオン処理ステーションに導くビームラインを備えていることを特徴とする請求項1記載のイオン注入装置用イオン発生装置。  The ion generation device generates ions and sends them to a beam line, and selects ions sent from the ion generation source by a mass separation magnet to guide ions of a predetermined mass to an ion processing station. The ion generator for an ion implantation apparatus according to claim 1, further comprising a beam line.
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