JP5257399B2 - Ion source and ion implantation apparatus - Google Patents

Ion source and ion implantation apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5257399B2
JP5257399B2 JP2010095033A JP2010095033A JP5257399B2 JP 5257399 B2 JP5257399 B2 JP 5257399B2 JP 2010095033 A JP2010095033 A JP 2010095033A JP 2010095033 A JP2010095033 A JP 2010095033A JP 5257399 B2 JP5257399 B2 JP 5257399B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion source
filament
plasma generation
side wall
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.)
Active
Application number
JP2010095033A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011228044A (en
Inventor
裕 井内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Ion Equipment Co Ltd
Original Assignee
Nissin Ion Equipment Co Ltd
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 Nissin Ion Equipment Co Ltd filed Critical Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority to JP2010095033A priority Critical patent/JP5257399B2/en
Publication of JP2011228044A publication Critical patent/JP2011228044A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5257399B2 publication Critical patent/JP5257399B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、プラズマ生成容器内にカスプ磁場を形成する電子衝撃型のイオン源(バケット型イオン源、多極磁場型イオン源又はマルチカスプ型イオン源とも言う。)及びこのイオン源を用いたイオン注入装置に関するものである。   The present invention relates to an electron impact ion source (also referred to as a bucket ion source, a multipole magnetic ion source, or a multicusp ion source) that forms a cusp magnetic field in a plasma generation container, and ion implantation using this ion source. It relates to the device.

この種のバケット型イオン源としては、特許文献1に示すように、イオン源ガスが導入される直方体形状をなすプラズマ生成容器と、当該プラズマ生成容器の側面外側に配置され、プラズマ生成容器内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、プラズマ生成容器の前側壁に形成されたイオン引き出し口と対向する側壁(後側壁)から内部に挿入して設けられたフィラメントとを有するものがある。このイオン源においては、プラズマ生成容器が陽極を兼ねていて、フィラメントから放出される電子をプラズマ生成容器内で放電させて、イオン源ガスを電離させてプラズマを生成するものである。そして、イオン引き出し口近傍に設けられた引き出し電極系を用いて、プラズマからイオンビームを引き出すものである。   As this type of bucket-type ion source, as shown in Patent Document 1, a plasma generation container having a rectangular parallelepiped shape into which ion source gas is introduced, and disposed outside the side surface of the plasma generation container, Some have a plurality of magnets that form a cusp magnetic field, and a filament that is inserted into the inside through a side wall (rear side wall) that faces an ion extraction port formed on the front side wall of the plasma generation container. In this ion source, the plasma generation container also serves as an anode, and electrons emitted from the filament are discharged in the plasma generation container to ionize the ion source gas to generate plasma. An ion beam is extracted from the plasma by using an extraction electrode system provided in the vicinity of the ion extraction port.

上記構成のイオン源において、フィラメントは、当該フィラメントに電流を供給するための電流導入端子等を有する支持機構によって支持され、プラズマ生成容器の後側壁から内部に挿入されている。また、複数の磁石は、プラズマ生成容器の側壁(後側壁を含む。)の外側に設けられた支持部材にボルト等を用いて取り付けられることにより配置されている。   In the ion source having the above-described configuration, the filament is supported by a support mechanism having a current introduction terminal for supplying current to the filament, and is inserted into the inside from the rear side wall of the plasma generation container. Further, the plurality of magnets are arranged by being attached to a support member provided on the outside of the side wall (including the rear side wall) of the plasma generation container using bolts or the like.

しかしながら、プラズマ生成容器の後側壁においては、フィラメントが挿入されるとともに複数の磁石が配置されるため、フィラメント又は磁石の交換作業を容易にするため等から、フィラメントが挿入される挿入領域と、複数の磁石が配置される配置領域とが重ならないように構成する必要がある。つまり、フィラメントを複数の磁石が配置されている領域を避けて挿入する必要があり、取り付け位置の制約がある。なお、フィラメントの支持機構も磁石の配置領域を避けて配置する必要がある。そうすると、フィラメント及びその支持機構を磁石の配置態様に合わせて設計しなくてはならず、特に大型のフィラメント及び支持機構を配置することが難しいという問題がある。   However, since the filament is inserted and a plurality of magnets are arranged on the rear side wall of the plasma generation container, an insertion region in which the filament is inserted and a plurality of magnets are inserted in order to facilitate replacement of the filament or magnet. It is necessary to configure so that the arrangement area where the magnets are arranged does not overlap. That is, it is necessary to insert the filament while avoiding the region where the plurality of magnets are arranged, and there is a restriction on the attachment position. In addition, it is necessary to arrange | position the support mechanism of a filament avoiding the arrangement | positioning area | region of a magnet. Then, the filament and its support mechanism must be designed according to the arrangement mode of the magnet, and there is a problem that it is difficult to arrange a particularly large filament and support mechanism.

一方で、磁石の配置は、電子及びプラズマの閉じ込め効率を決定する重要なパラメータであるため、配置自由度が少ない。例えば、カスプ磁場による電子閉じ込めの高効率化のために、プラズマ生成容器の各側壁(前側壁を除く。)の外側において、複数の磁石を所定の寸法をもって等間隔に配置しておきたいという要望がある。ところが、後側壁においてはフィラメント及びその支持機構が配置されるため、複数の磁石を所定の寸法をもって等間隔に配置することが難しく、上記の閉じ込め効率をある程度犠牲にせざるを得ないという問題がある。   On the other hand, since the arrangement of magnets is an important parameter that determines the confinement efficiency of electrons and plasma, the degree of freedom in arrangement is small. For example, in order to increase the efficiency of electron confinement by a cusp magnetic field, there is a demand to arrange a plurality of magnets with a predetermined size at equal intervals outside each side wall (excluding the front side wall) of the plasma generation container. There is. However, since the filament and its support mechanism are arranged on the rear side wall, it is difficult to arrange a plurality of magnets with a predetermined dimension at equal intervals, and there is a problem that the above confinement efficiency must be sacrificed to some extent. .

上記の通り、従来のイオン源においては、フィラメントのサイズが磁石の配置によって制約されることから、十分な電子の放出量を得ることができないだけでなく、フィラメントにより磁石の配置が制約されることから、カスプ磁場の不均一によって電子の閉じ込め効率が悪く、プラズマ生成容器内でのプラズマ生成効率を向上させることが難しいとされてきた。また、従来のイオン源においては、プラズマ分布を均等することが難しく、イオンビーム中のイオン密度を均一にすることも難しい。   As described above, in the conventional ion source, since the size of the filament is restricted by the arrangement of the magnet, not only a sufficient amount of electron emission cannot be obtained, but also the arrangement of the magnet is restricted by the filament. Therefore, it has been considered that it is difficult to improve the plasma generation efficiency in the plasma generation container because the electron confinement efficiency is poor due to the inhomogeneity of the cusp magnetic field. Further, in the conventional ion source, it is difficult to make the plasma distribution uniform, and it is also difficult to make the ion density in the ion beam uniform.

特開2007−115511号公報JP 2007-115511 A

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、プラズマ生成容器内にカスプ磁場を形成する電子衝撃型のイオン源においてプラズマ生成効率を向上させることをその主たる課題とするものである。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems all at once, and its main object is to improve plasma generation efficiency in an electron impact ion source that forms a cusp magnetic field in a plasma generation container. To do.

すなわち本発明に係るイオン源は、イオン源ガスが導入されて内部でプラズマを生成するための直方体形状をなす容器であって、一の側壁にイオン引き出し口が形成されたプラズマ生成容器と、前記イオン引き出し口が形成された側壁以外の他の側壁の外面に沿って外部に設けられ、前記プラズマ生成容器の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、前記プラズマ生成容器の隣接する側壁間に形成される角部から内部に挿入して設けられ、電子を放出してプラズマ生成容器内で放電を生じさせて前記イオン源ガスを電離させてプラズマを生成する1以上のフィラメントと、を備えることを特徴とする。   That is, an ion source according to the present invention is a container having a rectangular parallelepiped shape for generating plasma inside by introducing an ion source gas, the plasma generation container having an ion extraction port formed on one side wall, A plurality of magnets that are provided outside along the outer surface of the other side wall other than the side wall where the ion extraction port is formed, and that form a cusp magnetic field inside the plasma generation vessel, and between adjacent side walls of the plasma generation vessel And one or more filaments that are inserted from the corners to be formed and emit electrons to cause discharge in the plasma generation container to ionize the ion source gas to generate plasma. It is characterized by.

このようなものであれば、角部からフィラメントを挿入して設けることにより、従来磁石が配置されていないデットスペースを有効活用するとともに、全ての側壁(イオン引き出し口が形成された側壁を除く。)において、フィラメントに制約されることなく磁石の配置を好適にすることができる。これにより、カスプ磁場による電子の閉じ込め効果を向上させることができ、プラズマ生成効率を向上させることができる。また、プラズマ生成容器の角部に発生するカスプ磁場は、比較的磁場強度が小さいことから、当該角部からフィラメントを挿入することにより、フィラメント先端から放出される電子だけでなく、フィラメントの先端以外から放出される電子も閉じ込めることができるようになり電子を有効活用できる結果、プラズマ生成効率を向上させることができる。さらに、磁石が配置されない角部にフィラメントを配置する構成であれば、磁石が配置される側壁(例えば後端壁等)に配置する場合に比べて、比較的大きなフィラメントの支持機構を設けることが可能となり、これにより支持機構の剛性も強くなり、大型のフィラメントに対応することが可能となる。   In such a case, by providing a filament inserted from the corner portion, a dead space in which a conventional magnet is not disposed is effectively used, and all the side walls (excluding the side walls on which ion extraction ports are formed are excluded). ), The arrangement of the magnets can be made suitable without being restricted by the filament. Thereby, the effect of confining electrons by the cusp magnetic field can be improved, and the plasma generation efficiency can be improved. In addition, since the cusp magnetic field generated at the corner of the plasma generation container has a relatively small magnetic field strength, not only the electrons emitted from the filament tip but also the tip of the filament can be inserted by inserting the filament from the corner. Electrons emitted from the plasma can be confined and the electrons can be effectively used. As a result, plasma generation efficiency can be improved. Furthermore, if the filament is arranged at the corner where the magnet is not arranged, a relatively large filament support mechanism may be provided as compared with the case where the filament is arranged on the side wall (for example, the rear end wall) where the magnet is arranged. This makes it possible to increase the rigidity of the support mechanism and to cope with large filaments.

複数の磁石を、イオン引き出し口が形成された側壁以外の全ての側壁に配置する場合において、その配置構成を簡単化するとともに、プラズマ生成容器内に形成されるカスプ磁場を均一にするためには、前記複数の磁石が、前記他の側壁それぞれの外面に対向して設けられた概略平板状の強磁性体からなる支持板において略等間隔に支持されていることが望ましい。   When arranging a plurality of magnets on all the side walls other than the side wall where the ion extraction port is formed, in order to simplify the arrangement configuration and make the cusp magnetic field formed in the plasma generation container uniform. Preferably, the plurality of magnets are supported at substantially equal intervals on a support plate made of a substantially flat ferromagnetic material provided to face the outer surface of each of the other side walls.

フィラメントの具体的な配置態様の一例として、プラズマ生成容器内に放出される電子を多くしてプラズマ生成効率を向上し、より多くのイオンビームを引き出すことができるようにするためには、前記フィラメントが、複数の角部に設けられていることが望ましい。   As an example of a specific arrangement mode of the filament, in order to increase the number of electrons emitted into the plasma generation container to improve the plasma generation efficiency and extract more ion beams, the filament However, it is desirable to be provided at a plurality of corners.

また、フィラメントの具体的な配置態様の他の一例として、プラズマ生成容器内に放出される電子を多くしてプラズマ生成効率を向上し、より多くのイオンビームを引き出すことができるようにするためには、前記フィラメントが、1つの角部において、当該角部に沿って複数設けられていることが望ましい。   As another example of a specific arrangement mode of the filament, in order to increase the number of electrons emitted into the plasma generation container to improve the plasma generation efficiency and to extract a larger number of ion beams. It is desirable that a plurality of the filaments are provided at one corner along the corner.

フィラメントの具体的配置態様として、プラズマ生成容器内のプラズマ分布を均一になり易く、均一なイオンビームの引き出しを可能にするためには、前記フィラメントが、当該イオン引き出し口の長手方向及びイオン引き出し方向からなる平面に対して対称位置にある角部に設けられていることが望ましい。   As a specific arrangement mode of the filament, in order to make the plasma distribution in the plasma generation container easy to be uniform and to enable uniform ion beam extraction, the filament has a longitudinal direction of the ion extraction port and an ion extraction direction. It is desirable to be provided in the corner | angular part in a symmetrical position with respect to the plane which consists of

フィラメントをプラズマ生成容器内に配置した状態で、当該フィラメント同士が接触しないようにするとともに、数多くのフィラメントを配置できるようにするためには、前記対称位置にある角部に設けられたフィラメントが、当該角部に沿った方向において互いに異なる位置に設けられていることが望ましい。   In order to prevent the filaments from coming into contact with each other in a state where the filaments are arranged in the plasma generation container, and to be able to arrange a large number of filaments, the filaments provided at the corners at the symmetrical positions are: It is desirable that they are provided at different positions in the direction along the corner.

このように構成した本発明によれば、プラズマ生成容器内にカスプ磁場(多極磁場)を形成する電子衝撃型のイオン源においてプラズマ生成効率を向上させるができる。   According to the present invention configured as described above, plasma generation efficiency can be improved in an electron impact ion source that forms a cusp magnetic field (multipolar magnetic field) in a plasma generation container.

本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の全体構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing the whole ion implanter composition concerning one embodiment of the present invention. 同実施形態のイオン源の構成を模式的に示すXY断面図である。It is XY sectional drawing which shows typically the structure of the ion source of the embodiment. 同実施形態のイオン源の構成を模式的に示すXZ断面図である。It is XZ sectional drawing which shows the structure of the ion source of the embodiment typically. 同実施形態のフィラメントの配置を示すイオン引き出し方向から見た図である。It is the figure seen from the ion extraction direction which shows arrangement | positioning of the filament of the embodiment. プラズマ生成容器内のXZ平面におけるカスプ磁場分布を示す図である。It is a figure which shows the cusp magnetic field distribution in XZ plane in a plasma production container. フィラメント配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a filament arrangement | positioning. フィラメント配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a filament arrangement | positioning. フィラメント配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a filament arrangement | positioning.

以下に本発明に係るイオン注入装置の一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of an ion implantation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態のイオン注入装置100は、図1に示すように、イオン源2から引き出したイオンビームIBを、基板駆動装置5の保持部51に保持された基板Wに入射させて、基板Wにイオン注入を行うよう構成されている。イオン源2から基板駆動装置5までのイオンビームIBの経路(ビームライン)は、図示しない真空容器によって囲まれており、イオン注入時は真空雰囲気に保たれる。   As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus 100 according to the present embodiment causes an ion beam IB extracted from the ion source 2 to be incident on the substrate W held by the holding unit 51 of the substrate driving device 5 and enters the substrate W. It is configured to perform ion implantation. The path (beam line) of the ion beam IB from the ion source 2 to the substrate driving device 5 is surrounded by a vacuum container (not shown), and is kept in a vacuum atmosphere during ion implantation.

イオン源2から引き出して基板Wに入射させるイオンビームIBは、この実施形態では、図1の紙面の表裏方向であるY方向の幅が、それに直交する方向(X方向)の厚さよりも十分に大きいリボン状をしている。基板Wに入射するときのイオンビームIBの幅は、基板Wの同方向の寸法よりも若干大きくしている。   In this embodiment, the ion beam IB extracted from the ion source 2 and made incident on the substrate W has a width in the Y direction, which is the front and back direction of the paper surface of FIG. 1, sufficiently larger than the thickness in the direction perpendicular to it (X direction). It has a large ribbon shape. The width of the ion beam IB when entering the substrate W is slightly larger than the dimension of the substrate W in the same direction.

イオン源2と保持部51との間には、この実施形態では、イオン源2から引き出したイオンビームIBの質量分離を行う質量分離手段を構成する質量分離マグネット3および分離スリット4が設けられている。質量分離マグネット3は、イオンビームIBをその厚さ方向に曲げて所望のイオンを選別して導出するものである。分離スリット4は、質量分離マグネット3の下流側に設けられていて、質量分離マグネット3と協働して、上記所望のイオンを選別して通過させるものである。   In this embodiment, a mass separation magnet 3 and a separation slit 4 constituting mass separation means for mass separation of the ion beam IB extracted from the ion source 2 are provided between the ion source 2 and the holding unit 51. Yes. The mass separation magnet 3 selects and derives desired ions by bending the ion beam IB in the thickness direction. The separation slit 4 is provided on the downstream side of the mass separation magnet 3 and cooperates with the mass separation magnet 3 to select and pass the desired ions.

基板駆動装置5は、この実施形態では、その保持部51に保持した基板Wを、基板Wに入射するイオンビームIBの厚さに沿う方向(換言すれば幅に交差する方向)であるX方向に機械的に往復駆動する。この実施形態では、基板駆動装置5自身が、図示しないレールに沿って、X方向に往復運動をする。この基板Wの往復駆動と、イオンビームIBがリボン状をしていることとによって、基板Wの全面にイオンビームIBを入射させてイオン注入を行うことができる。   In this embodiment, the substrate driving device 5 is configured so that the substrate W held by the holding unit 51 is in a direction along the thickness of the ion beam IB incident on the substrate W (in other words, a direction crossing the width). Mechanically reciprocating. In this embodiment, the substrate driving device 5 itself reciprocates in the X direction along a rail (not shown). By reciprocating the substrate W and the ion beam IB having a ribbon shape, the ion beam IB can be incident on the entire surface of the substrate W to perform ion implantation.

しかして本実施形態のイオン源2は、図2及び図3に示すように、イオン源ガスが導入されて内部でプラズマを生成するための容器であって、イオン引き出し口21Hが形成されたプラズマ生成容器21と、プラズマ生成容器21の外部に設けられて当該プラズマ生成容器21の内部にカプス磁場(より厳密に言えばマルチカスプ磁場。多極磁場とも言う。)を形成する複数の磁石22と、プラズマ生成容器21内でイオン源ガスを電子衝撃によって電離させてプラズマを生成する電離手段を構成する1以上(本実施形態では複数)のフィラメント23と、プラズマ生成容器21のイオン引き出し口21H付近に設けられていてプラズマから電界の作用でイオンビームIBを加速して引き出す引き出し電極系24とを備えている。   Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the ion source 2 of the present embodiment is a container for generating plasma inside by introducing an ion source gas, and plasma in which an ion extraction port 21H is formed. A generation vessel 21 and a plurality of magnets 22 provided outside the plasma generation vessel 21 to form a cusp magnetic field (more precisely, a multi-cusp magnetic field, also referred to as a multipolar magnetic field) inside the plasma generation vessel 21; One or more (a plurality in the present embodiment) filaments 23 constituting ionization means for generating plasma by ionizing the ion source gas by electron impact in the plasma generation container 21 and the vicinity of the ion extraction port 21H of the plasma generation container 21 And an extraction electrode system 24 that accelerates and extracts the ion beam IB from the plasma by the action of an electric field.

なお、引き出し電極系24は、図2に示すように、最プラズマ側から下流側に向けて配置されたプラズマ電極241、引出し電極242、抑制電極243および接地電極244を有している。また、プラズマ電極241とプラズマ生成容器21との間には、両者間を電気的に絶縁する絶縁手段として絶縁物245が設けられている。また、各電極241〜244間は、例えば絶縁物246によって、互いに電気的に絶縁されている。   As shown in FIG. 2, the extraction electrode system 24 includes a plasma electrode 241, an extraction electrode 242, a suppression electrode 243, and a ground electrode 244 arranged from the most plasma side to the downstream side. Further, an insulator 245 is provided between the plasma electrode 241 and the plasma generation container 21 as an insulating means for electrically insulating the two from each other. Further, the electrodes 241 to 244 are electrically insulated from each other by an insulator 246, for example.

プラズマ生成容器21は、直方体形状をなす容器であって、図3及び図4に示すように、一の側壁(具体的には前側壁21a)にその側壁21aの長手方向に沿って伸びるイオン引き出し口21Hが形成されている。なお、イオンビームIBの引き出し方向がX方向、イオン引き出し口21Hの長手方向がY方向、X方向及びY方向に直交する方向がZ方向である。図4において、イオン引き出し口21Hは、前側壁21aの中央部において当該前側壁21aの長手方向に沿って形成されているが、イオン引き出し口21Hは、前側壁21aの長手方向(つまりY方向)に沿ったものでなくても良い。   The plasma generation container 21 is a rectangular parallelepiped container, and, as shown in FIGS. 3 and 4, ion extraction that extends along the longitudinal direction of the side wall 21a on one side wall (specifically, the front side wall 21a). A mouth 21H is formed. The extraction direction of the ion beam IB is the X direction, the longitudinal direction of the ion extraction port 21H is the Y direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction. In FIG. 4, the ion extraction port 21H is formed along the longitudinal direction of the front side wall 21a at the center of the front side wall 21a. The ion extraction port 21H is formed in the longitudinal direction of the front side wall 21a (that is, the Y direction). It does not have to be along.

複数の磁石22は、図3及び図4に示すように、イオン引き出し口21Hが形成された側壁(前側壁21a)以外の他の側壁21b〜21fの外面に沿って外部に設けられるものであり、プラズマ生成容器21の側壁21b〜21fの内面近傍にカスプ磁場を形成するものである。本実施形態の各磁石22は、永久磁石であるが、電磁石を用いても良い。具体的にこの複数の磁石22は、側壁21b〜21fそれぞれの外面に対向して設けられた概略矩形平板状の5枚の支持板25により支持されている。また、各支持板25において複数の磁石22は略等間隔に設けられている。一方、各側壁21b〜21fの外面に対向して設けられた各支持板25は、大きな1枚の板で構成した方が製作はし易いが、1枚の板をさらに細かく分割しておいても構わない。つまり、支持板25の枚数は5枚に限らず、これ以上であっても良い。なお、支持板25の材質は、鉄等からなる強磁性体であることが望ましい。このような構成にすると、プラズマ生成容器21の内側での磁場分布を強めたり、プラズマ生成容器21の外側への磁場の漏れ出しを防止できたり、といった効果が期待できるので、プラズマ生成容器21内での磁場分布を容易に所望のものとすることができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of magnets 22 are provided outside along the outer surfaces of the side walls 21 b to 21 f other than the side wall (front side wall 21 a) where the ion extraction port 21 </ b> H is formed. A cusp magnetic field is formed in the vicinity of the inner surfaces of the side walls 21b to 21f of the plasma generation vessel 21. Each magnet 22 of the present embodiment is a permanent magnet, but an electromagnet may be used. Specifically, the plurality of magnets 22 are supported by five substantially rectangular flat plate-like support plates 25 provided to face the outer surfaces of the side walls 21b to 21f. In each support plate 25, the plurality of magnets 22 are provided at substantially equal intervals. On the other hand, each support plate 25 provided facing the outer surface of each of the side walls 21b to 21f is easier to manufacture if it is composed of one large plate, but the one plate is further divided into smaller pieces. It doesn't matter. That is, the number of support plates 25 is not limited to five and may be more than this. The material of the support plate 25 is preferably a ferromagnetic body made of iron or the like. With such a configuration, effects such as strengthening the magnetic field distribution inside the plasma generation container 21 and preventing leakage of the magnetic field to the outside of the plasma generation container 21 can be expected. The desired magnetic field distribution can be easily obtained.

各支持板25に設けられた複数の磁石22は、イオン引き出し方向に沿って極性が互いに異なるように配列されている。また、イオン引き出し口21Hと直交する方向には同じ極性の磁石22が配列されている。なお、後側壁21bに対向して設けられた支持板25には、その周方向に沿って磁石22が配置され、中央部に行くに従って極性が互いに異なるように配列されている。このように配列した複数の磁石22により形成されるカスプ磁場は図5に示すようになる。図5においては、各支持板25にはZ方向から見た場合に3列の磁石22が配置された場合を示している。なお、イオン引き出し方向に沿って同じ極性の磁石22を配列し、イオン引き出し方向に直交する方向に極性が互いに異なる磁石22を配列するように構成しても良い。その他、磁石22の配列態様は適宜変更可能である。   The plurality of magnets 22 provided on each support plate 25 are arranged so that their polarities are different from each other along the ion extraction direction. Further, magnets 22 having the same polarity are arranged in a direction orthogonal to the ion outlet 21H. In addition, the magnet 22 is arrange | positioned along the circumferential direction in the support plate 25 provided facing the back side wall 21b, and it arranges so that polarity may mutually differ toward the center part. The cusp magnetic field formed by the plurality of magnets 22 arranged in this way is as shown in FIG. FIG. 5 shows a case where three rows of magnets 22 are arranged on each support plate 25 when viewed from the Z direction. The magnets 22 having the same polarity may be arranged along the ion extraction direction, and the magnets 22 having different polarities may be arranged in a direction orthogonal to the ion extraction direction. In addition, the arrangement of the magnets 22 can be changed as appropriate.

複数のフィラメント23は、プラズマ生成容器21の隣接する側壁間に形成される角部21Kから内部に挿入して設けられている。具体的に複数のフィラメント23は、複数の角部21Kに設けられており、本実施形態では、図3に示すように、イオン引き出し口21Hの長手方向及びイオン引き出し方向からなる平面に対して対称位置にある角部21K(後側壁21bの長辺に形成される角部21K)に設けられている。各角部21Kにおいてフィラメント23は、図4に示すように、当該角部21Kに沿って複数設けられており、対称位置にある角部21Kに設けられたフィラメント23と接触しないように、角部21Kに沿った方向(Y方向)において互いに異なる位置に設けられている。   The plurality of filaments 23 are provided by being inserted into the inside from corners 21 </ b> K formed between adjacent side walls of the plasma generation container 21. Specifically, the plurality of filaments 23 are provided at the plurality of corners 21K. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the filaments 23 are symmetrical with respect to the plane formed by the longitudinal direction of the ion extraction port 21H and the ion extraction direction. It is provided at the corner 21K at the position (corner 21K formed on the long side of the rear side wall 21b). As shown in FIG. 4, a plurality of filaments 23 are provided along each corner 21 </ b> K in each corner 21 </ b> K, and the corners are not in contact with the filaments 23 provided on the corner 21 </ b> K at the symmetrical position. They are provided at different positions in the direction (Y direction) along 21K.

各角部21Kにおいてフィラメント23は、当該角部21Kを形成する隣接する各側壁(側壁21dと側壁21b、側壁21cと側壁21b)に対して略45度の傾斜角度を有するように固定される。さらに、フィラメント23は、隣接する各側壁(側壁21dと側壁21b、側壁21cと側壁21b)の外側において当該側壁21b〜21dに対向して設けられた支持板25の端辺25xの間を介して角部21Kに形成された取付部21K1に固定される。   In each corner portion 21K, the filament 23 is fixed so as to have an inclination angle of about 45 degrees with respect to each adjacent side wall (side wall 21d and side wall 21b, side wall 21c and side wall 21b) forming the corner portion 21K. Further, the filament 23 is interposed between the end sides 25x of the support plate 25 provided to face the side walls 21b to 21d outside the adjacent side walls (side wall 21d and side wall 21b, side wall 21c and side wall 21b). It is fixed to a mounting portion 21K1 formed at the corner portion 21K.

各フィラメント23は、フィラメント支持機構26により支持されており、当該フィラメント支持機構26にフィラメント23を加熱するためのフィラメント電源が接続される。そして、フィラメント支持機構26がプラズマ生成容器21の角部21Kに形成された取付部21K1に固定されることによって、フィラメント23がプラズマ生成容器21内に配置される。また、各フィラメント23の一端(この例では正極端)とプラズマ生成容器21との間には、後者を正極側にして、直流のアーク電源が接続されており、プラズマ生成容器21は陽極を兼ねている。各フィラメント23とプラズマ生成容器21との間でアーク放電を生じさせて、その際に発生する電子の衝撃によってイオン源ガスを電離させて、イオンビームIBの幅方向に長く分布したプラズマをプラズマ生成容器21内に均一性良く生じさせることができる。即ちこの例では、フィラメント23、フィラメント電源およびアーク電源によって上記電離手段を構成している。   Each filament 23 is supported by a filament support mechanism 26, and a filament power source for heating the filament 23 is connected to the filament support mechanism 26. And the filament 23 is arrange | positioned in the plasma generation container 21 by fixing the filament support mechanism 26 to the attaching part 21K1 formed in the corner | angular part 21K of the plasma generation container 21. FIG. Further, a DC arc power source is connected between one end of each filament 23 (in this example, positive electrode end) and the plasma generation vessel 21 with the latter as the positive electrode side, and the plasma generation vessel 21 also serves as an anode. ing. An arc discharge is generated between each filament 23 and the plasma generation vessel 21, and the ion source gas is ionized by the impact of electrons generated at that time, thereby generating plasma that is distributed long in the width direction of the ion beam IB. It can be generated in the container 21 with good uniformity. That is, in this example, the ionization means is constituted by the filament 23, the filament power supply, and the arc power supply.

<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態に係るイオン注入装置100によれば、角部21Kからフィラメント23を挿入して設けることにより、従来磁石22が配置されていないデットスペースを有効活用するとともに、全ての側壁(引き出し口が形成された側壁を除く。)において磁石22配置を妨げることなくプラズマ生成容器21内にフィラメント23を配置することができる。これにより、カスプ磁場による電子の閉じ込め効果を向上させることができ、プラズマ生成効率を向上させることができる。
<Effect of this embodiment>
According to the ion implantation apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above, the filament 23 is inserted and provided from the corner portion 21K, thereby effectively utilizing the dead space in which the conventional magnet 22 is not disposed, The filaments 23 can be arranged in the plasma generation vessel 21 without hindering the arrangement of the magnets 22 on the side walls (excluding the side wall where the outlet is formed). Thereby, the effect of confining electrons by the cusp magnetic field can be improved, and the plasma generation efficiency can be improved.

また、プラズマ生成容器21の角部21Kに発生するカスプ磁場は、比較的磁場強度が小さいことから、当該角部21Kからフィラメント23を挿入することにより、フィラメント先端から放出される電子だけでなく、フィラメント23の先端以外から放出される電子も閉じ込めることができるようになり電子を有効活用できる結果、プラズマ生成効率を向上させることができる。   Further, since the cusp magnetic field generated at the corner 21K of the plasma generation container 21 has a relatively small magnetic field strength, not only the electrons emitted from the tip of the filament by inserting the filament 23 from the corner 21K, As a result of being able to confine electrons emitted from other than the tip of the filament 23 and effectively utilizing the electrons, plasma generation efficiency can be improved.

その上、磁石22が配置されない角部21Kにフィラメント23を配置する構成であれば、磁石22が配置される他の部分(例えば後側壁21b等)に配置する場合に比べて、比較的大きなフィラメント23の支持機構26を設けることが可能となり、これにより支持機構26の剛性も強くなり、大型のフィラメント23に対応することが可能となる。   In addition, if the filament 23 is arranged at the corner 21K where the magnet 22 is not arranged, the filament is relatively large as compared to the case where the filament 22 is arranged at another part (for example, the rear side wall 21b). 23 support mechanisms 26 can be provided, whereby the rigidity of the support mechanism 26 is increased and the large filaments 23 can be accommodated.

<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、フィラメント23を設ける角部21Kは前記実施形態に限られず、図6に示すように、イオン引き出し口21Hが形成される前側壁21aの長辺に形成される角部21Kに設けても良いし、図7に示すように、前側壁21aの長辺に形成される角部21K及び後側壁21bの長辺に形成される角部21Kにフィラメント23を設けても良い。その他、図8に示すように、Z方向において対向する側壁21e、21fの少なくとも一方の各辺に形成される角部21Kにフィラメント23を設けるようにしても良い。   For example, the corner 21K where the filament 23 is provided is not limited to the above embodiment, and may be provided at the corner 21K formed on the long side of the front side wall 21a where the ion extraction port 21H is formed as shown in FIG. However, as shown in FIG. 7, the filaments 23 may be provided on the corners 21K formed on the long side of the front side wall 21a and the corners 21K formed on the long side of the rear side wall 21b. In addition, as shown in FIG. 8, a filament 23 may be provided at a corner portion 21K formed on at least one side of the side walls 21e and 21f facing each other in the Z direction.

また、前記実施形態のイオン源は、X方向の寸法がY方向の寸法よりも大きいリボン状の形を有する概略リボン状のイオンビームを射出するものであったが、スポット状のイオンビームを射出するものであっても良い。   Further, the ion source of the above-described embodiment emits a substantially ribbon-like ion beam having a ribbon-like shape in which the dimension in the X direction is larger than the dimension in the Y direction. It may be what you do.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100 ・・・イオン注入装置
2 ・・・イオン源
21 ・・・プラズマ生成容器
21H ・・・イオン引き出し口
21a ・・・一の側壁(前側壁)
21b〜21f・・・他の側壁
21K ・・・角部
22 ・・・複数の磁石
23 ・・・フィラメント
25 ・・・支持板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ion implantation apparatus 2 ... Ion source 21 ... Plasma production vessel 21H ... Ion extraction port 21a ... One side wall (front side wall)
21b-21f ... Other side wall 21K ... Corner 22 ... Multiple magnets 23 ... Filament 25 ... Support plate

Claims (7)

イオン源ガスが導入されて内部でプラズマを生成するための直方体形状をなす容器であって、一の側壁にイオン引き出し口が形成されたプラズマ生成容器と、
前記イオン引き出し口が形成された側壁以外の他の側壁の外面に沿って外部に設けられ、前記プラズマ生成容器の内部にカスプ磁場を形成する複数の磁石と、
前記プラズマ生成容器の隣接する側壁間に形成される角部から内部に挿入して設けられ、電子を放出してプラズマ生成容器内で放電を生じさせて前記イオン源ガスを電離させてプラズマを生成する1以上のフィラメントと、を備えるイオン源。
A plasma generating container in which an ion source gas is introduced to form a rectangular parallelepiped for generating plasma therein, and an ion extraction port is formed on one side wall;
A plurality of magnets provided outside along the outer surface of the side wall other than the side wall where the ion extraction port is formed, and forming a cusp magnetic field inside the plasma generation container;
Inserted into the inside from the corner formed between the adjacent side walls of the plasma generation container, and emits electrons to cause discharge in the plasma generation container to ionize the ion source gas to generate plasma. An ion source comprising one or more filaments.
前記複数の磁石が、前記他の側壁それぞれの外面に対向して設けられた概略平板状の強磁性体からなる支持板において略等間隔に支持されている請求項1記載のイオン源。   2. The ion source according to claim 1, wherein the plurality of magnets are supported at substantially equal intervals on a support plate made of a substantially flat ferromagnetic material provided facing the outer surface of each of the other side walls. 前記フィラメントが、複数の角部に設けられている請求項1又は2記載のイオン源。   The ion source according to claim 1, wherein the filament is provided at a plurality of corners. 前記フィラメントが、1つの角部において、当該角部に沿って複数設けられている請求項1、2又は3記載のイオン源。   The ion source according to claim 1, wherein a plurality of the filaments are provided at one corner along the corner. 前記フィラメントが、当該イオン引き出し口の長手方向及びイオン引き出し方向からなる平面に対して対称位置にある角部に設けられている請求項1、2、3又は4記載のイオン源。   5. The ion source according to claim 1, wherein the filament is provided at a corner portion symmetrical with respect to a plane formed by the longitudinal direction of the ion extraction port and the ion extraction direction. 前記対称位置にある角部に設けられたフィラメントが、当該角部に沿った方向において互いに異なる位置に設けられている請求項5記載のイオン源。   6. The ion source according to claim 5, wherein the filaments provided at the corners at the symmetrical positions are provided at different positions in the direction along the corners. 請求項1乃至6のいずれかに記載のイオン源を用いたイオン注入装置。   An ion implantation apparatus using the ion source according to claim 1.
JP2010095033A 2010-04-16 2010-04-16 Ion source and ion implantation apparatus Active JP5257399B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010095033A JP5257399B2 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Ion source and ion implantation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010095033A JP5257399B2 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Ion source and ion implantation apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011228044A JP2011228044A (en) 2011-11-10
JP5257399B2 true JP5257399B2 (en) 2013-08-07

Family

ID=45043201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010095033A Active JP5257399B2 (en) 2010-04-16 2010-04-16 Ion source and ion implantation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5257399B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106847661B (en) * 2017-01-24 2018-11-20 北京丹华科技发展有限公司 A kind of plasma source and coating machine
JP6756315B2 (en) * 2017-08-18 2020-09-16 日新イオン機器株式会社 Ion source

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5790900A (en) * 1980-11-27 1982-06-05 Hitachi Ltd Neutral particle incident device ion source
JPS57185653A (en) * 1981-05-11 1982-11-15 Toshiba Corp Ion-source device
JPS6224537A (en) * 1985-07-24 1987-02-02 Hitachi Ltd Ion source
JPS6269363U (en) * 1985-10-21 1987-05-01
JPS62281236A (en) * 1986-05-29 1987-12-07 Hitachi Ltd Ion source
JPH02129650U (en) * 1989-03-31 1990-10-25
JPH08335447A (en) * 1995-06-07 1996-12-17 Nissin Electric Co Ltd Ion source

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011228044A (en) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5040723B2 (en) Ion source
JP4179337B2 (en) Ion source and operation method thereof
US7791041B2 (en) Ion source, ion implantation apparatus, and ion implantation method
JP5822767B2 (en) Ion source apparatus and ion beam generating method
JP3716700B2 (en) Ion source and operation method thereof
KR101366512B1 (en) Extraction electrode system and slit electrodes
JP4992885B2 (en) Plasma generator
TW201833966A (en) Ion generator
JP4175604B2 (en) Ion source
JP5257399B2 (en) Ion source and ion implantation apparatus
JP6642612B2 (en) Ion source, ion beam irradiation device, and method of operating ion source
JP5634992B2 (en) Ion beam irradiation apparatus and ion beam divergence suppression method
JP5545452B2 (en) Plasma confinement vessel and ion source provided with the same
JP7029633B2 (en) Ion source, ion implanter
JP4336780B2 (en) Ion source
JP2004055390A (en) Ion source
JP2010153096A (en) Ion gun and ion beam extraction method
JP2024013271A (en) ion source
JP5495236B2 (en) Ion beam irradiation apparatus and ion beam divergence suppression method
JP5695805B2 (en) Magnetic field reduction apparatus and magnetic plasma supply system for ion beam processing
JP2004192903A (en) Electron gun
JP2007141545A (en) Deflecting electromagnet and ion beam irradiating apparatus
JP2005038689A (en) Ion source
KR20230133188A (en) Ion source
JP2019036478A (en) Ion source

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130201

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: 20130326

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130408

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5257399

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250