JPH06231724A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低エネルギー域でのターゲット電流を増大さ
せることができ、しかもメインテナンスの頻度を減少さ
せることができるようにしたイオン注入装置を提供す
る。 【構成】 イオン源２のイオン源ヘッド４を絶縁碍子２
２を介して中間容器３４に取り付け、この中間容器３４
を絶縁碍子３８を介して接地電位側の接続容器２４に取
り付けている。また、引出し電極系１０の引出し電極１
２を支柱３６によって中間容器３４から支持し、接地電
極１４をＬ字状に折れ曲がった支柱４０によって接続容
器２４から支持している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イオン源から引き出
したイオンビームをその後加速することなくターゲット
に照射する、即ち後段加速のない前段加速タイプのイオ
ン注入装置に関し、より具体的には、低エネルギー域で
のターゲット電流を増大させることができるようにする
手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図２
に示す。このイオン注入装置は、イオンビーム８を引き
出すイオン源２と、このイオン源２の下流側に接続され
ていて、イオン源２から引き出したイオンビーム８中か
ら目的のイオン種を選択的に導出する分析電磁石３０と
を備えており、この分析電磁石３０から導出されたイオ
ンビーム８をその後加速することなくターゲット３２に
照射してイオン注入を行うよう構成されている。

【０００３】イオン源２は、この例では、プラズマ６を
発生させるイオン源ヘッド４と、このイオン源ヘッド４
中のプラズマ６からイオンビーム８を引き出す引出し電
極系１０とを備えており、このイオン源２は接地電位側
の接続容器２４によって分析電磁石３０の入口部に接続
されている。イオン源ヘッド４には引出し電源２６から
正の引出し電圧Ｖe が印加される。そのため、このイオ
ン源ヘッド４と接続容器２４との間には絶縁碍子２２が
設けられている。

【０００４】引出し電極系１０は、この例では、イオン
源ヘッド４のすぐ下流側に設けられていて減速電源２８
からフィードスルー１８を通して負の減速電圧Ｖd が印
加される引出し電極１２と、そのすぐ下流側に設けられ
ていて接地電位にされる接地電極１４とを備えている。
引出し電極１２は絶縁碍子１６によって接地電極１４か
ら支持されており、かつこれらは支柱２０によって接続
容器２４から支持されている。

【０００５】イオン源ヘッド４から引き出されたイオン
ビーム８は、まずイオン源ヘッド４と引出し電極１２と
の間で（Ｖe ＋Ｖd ）の電圧で加速され、その後引出し
電極１２と接地電極１４との間でＶd の電圧で減速さ
れ、結局、引出し電圧Ｖe に相当するエネルギーで分析
電磁石３０へ入射され、ひいてはターゲット３２に注入
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記イオン注入装置に
おいて、イオン源ヘッド４から多くのイオンビーム８を
引き出すためには、周知のようにビーム量は引出し電圧
の３／２乗に比例するので、イオン源ヘッド４から引出
し電極１２までの加速領域で、大きな電位差でイオンビ
ーム８を引き出す必要がある。即ち電圧（Ｖe ＋Ｖd ）
を大きくする必要がある。またそのようにすると、イオ
ン源ヘッド４と引出し電極１２との間の電界が強くなる
ので、引き出したイオンビーム８の発散角も小さくな
り、ターゲット３２への到達効率も良くなる。

【０００７】ところが、前述したようにターゲット３２
に到達するイオンビーム８のエネルギーは引出し電圧Ｖ
e で決まるため、低エネルギー域（例えば３０ＫｅＶ程
度以下のエネルギー）でターゲット電流（即ちターゲッ
ト３２におけるビーム電流）を多く取るためには、引出
し電圧Ｖe を低く抑えておいて減速電圧Ｖd の絶対値を
大きくする必要がある。

【０００８】しかしながら、従来はイオン源２の引出し
電極系１０が、接地電極１４から絶縁碍子１６によって
引出し電極１２を支持した構造であり、この絶縁碍子１
６の長さは、引出し電極１２と接地電極１４間のギャッ
プ長で規定されていてあまり長くできないため、その耐
圧に限界があり、従って減速電圧Ｖd の絶対値にも制限
がある。例えば従来では減速電圧Ｖd の大きさは約１０
ＫＶ程度が限界である。そのため、低エネルギー域での
ターゲット電流を大きく取ることができないという問題
がある。

【０００９】また、上記絶縁碍子１６はイオンビーム８
が通るビームラインに近いため、イオンビーム８を引き
出す際に、イオンビーム８自身による汚れや、イオンビ
ーム８の一部分が電極１２および１４に当たってスパッ
タすることによる汚れを受けやすく、そのためこの絶縁
碍子１６が絶縁不良となる寿命が短く、頻繁にメインテ
ナンスをしなければならないという問題もある。

【００１０】そこでこの発明は、低エネルギー域でのタ
ーゲット電流を増大させることができ、しかもメインテ
ナンスの頻度を減少させることができるようにしたイオ
ン注入装置を提供することを主たる目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、前記イオン源のイオ
ン源ヘッドを第１の絶縁碍子を介して中間容器に取り付
け、この中間容器を第２の絶縁碍子を介して接地電位側
の接続容器に取り付け、前記引出し電極系の引出し電極
を第１の支柱によって前記中間容器から支持し、前記引
出し電極系の接地電極をＬ字状に折れ曲がった第２の支
柱によって前記接続容器から支持していることを特徴と
する。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、減速電圧電位と接地電位と
の間を第２の絶縁碍子で絶縁するようにしており、しか
も引出し電極系の接地電極はＬ字状に折れ曲がった第２
の支柱によって支持しているので、引出し電極と接地電
極との間のギャップ長に依存することなく、この第２の
絶縁碍子の長さを長くすることができる。従って、この
第２の絶縁碍子の耐圧を大きくし、それに応じて減速電
圧の絶対値も大きくすることができるので、イオン源ヘ
ッドと引出し電極との間の電圧を大きくして、大量のイ
オンビームを小さい発散角で引き出すことができるよう
になり、その結果、低エネルギー域でのターゲット電流
を増大させることができるようになる。

【００１３】しかも、第２の絶縁碍子は、従来の引出し
電極と接地電極間の絶縁碍子に比べて、ビームラインか
ら大きく離れていてイオンビームの引き出しに伴う汚れ
を受けにくく、しかも上記のようにその長さを長くする
ことができるので、この第２の絶縁碍子が絶縁不良とな
るまでの寿命が長く、従ってメインテナンスの頻度を減
少させることができる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン注
入装置を示す概略断面図である。図２の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。

【００１５】この実施例においては、前述したようなイ
オン源２のイオン源ヘッド４を第１の絶縁碍子２２を介
して円筒状の中間容器３４に取り付け、この中間容器３
４を第２の絶縁碍子３８を介して前述した接地電位側の
接続容器２４に取り付けている。この接続容器２４の長
さは任意である。

【００１６】そして、前述した引出し電極系１０を構成
する引出し電極１２を、第１の支柱３６によって中間容
器３４から支持している。引出し電極１２には、この支
柱３６を介して減速電源２８から減速電圧Ｖd が印加さ
れる。この支柱３６と中間容器３４との間は、同電位で
良いので、電気的に絶縁する必要はない。

【００１７】引出し電極系１０を構成する接地電極１４
は、Ｌ字状に折れ曲がった第２の支柱４０によって接続
容器２４から支持している。このようにして、引出し電
極１２と接地電極１４との間は所定のギャップ長に保た
れる。

【００１８】上記構成によれば、中間容器３４は引出し
電極１２と同じ減速電圧電位になるが、それと接地電位
側の接続容器２４との間は絶縁碍子３８によって絶縁さ
れている。ところが、引出し電極系１０の接地電極１４
はＬ字状に折れ曲がった支柱４０によって支持している
ので、引出し電極１２と接地電極１４との間のギャップ
長に依存することなく自由に、この絶縁碍子３８の長さ
Ｌを長くすることができる。

【００１９】従って、この絶縁碍子３８の耐圧を十分に
大きくすることができるので、それに応じて減速電圧Ｖ
d の絶対値も大きくすることができる。例えば、減速電
圧Ｖd として３０〜４０ＫＶ程度まで印加可能にするこ
とは容易である。その結果、イオン源ヘッド４と引出し
電極１２との間の電圧（Ｖe ＋Ｖd ）を大きくすること
ができるので、イオンビーム８をイオン源ヘッド４から
大量に引き出すことが可能になると共に、引き出したイ
オンビーム８の発散角を小さくすることができる。それ
によって、イオンビーム８のターゲット３２への到達効
率が向上するので、低エネルギー域でのターゲット電流
を増大させることができるようになる。

【００２０】例えば、従来では不可能であったが、この
実施例では、Ｖe ＝５ＫＶ、Ｖd ＝−３０ＫＶのような
条件でイオンビーム８を引き出すことも可能になる。

【００２１】しかも、絶縁碍子３８は、従来の引出し電
極１２と接地電極１４間の絶縁碍子１６と違って、引出
し電極系１０の外側にあり、ビームラインから半径方向
に大きく離れているので、イオンビーム８の引き出しに
伴う汚れを受けにくい。しかも、この絶縁碍子３８の長
さＬは、上記のように従来の絶縁碍子１６よりも遙かに
長くすることができるので、この絶縁碍子３８が絶縁不
良となるまでの寿命は長くなる。従って、メインテナン
スの頻度を減少させることができる。

【００２２】なお、従来例では引出し電極１２と接地電
極１４間のギャップ長は固定であったけれども、このイ
オン注入装置では、中間容器３４および接続容器２４の
外側に電極駆動部４２および４４をそれぞれ設け、これ
らによって支柱３６および４０、ひいては引出し電極１
２および接地電極１４を矢印ＡおよびＢのようにビーム
引き出し方向に沿って互いに独立して駆動することがで
きるようにしても良く、そのようにすれば、引出し電極
１２と接地電極１４間のギャップ長が可変になるので、
このギャップ長をイオンビーム８のエネルギーに応じて
変えることができ、例えば低エネルギーのイオンビーム
８を引き出すときにはギャップ長を小さくする等の操作
ができるので、イオンビーム８の発散角をより小さくし
て、低エネルギー域でのターゲット電流をより増大させ
ることができるようになる。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、減速電
圧電位と接地電位との間を第２の絶縁碍子で絶縁するよ
うにしており、しかも引出し電極系の接地電極はＬ字状
に折れ曲がった第２の支柱によって支持しているので、
引出し電極と接地電極との間のギャップ長に依存するこ
となく、この第２の絶縁碍子の長さを長くすることがで
きる。従って、この第２の絶縁碍子の耐圧を大きくし、
それに応じて減速電圧の絶対値も大きくすることができ
るので、イオン源ヘッドと引出し電極との間の電圧を大
きくして、大量のイオンビームを小さい発散角で引き出
すことができるようになり、その結果、低エネルギー域
でのターゲット電流を増大させることができるようにな
る。

【００２４】しかも、第２の絶縁碍子は、従来の引出し
電極と接地電極間の絶縁碍子に比べて、ビームラインか
ら大きく離れていてイオンビームの引き出しに伴う汚れ
を受けにくく、しかも上記のようにその長さを長くする
ことができるので、この第２の絶縁碍子が絶縁不良とな
るまでの寿命が長く、従ってメインテナンスの頻度を減
少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るイオン注入装置を示
す概略断面図である。

【図２】従来のイオン注入装置の一例を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

２ イオン源 ４ イオン源ヘッド ８ イオンビーム １０ 引出し電極系 １２ 引出し電極 １４ 接地電極 ２２ 第１の絶縁碍子 ２４ 接続容器 ３４ 中間容器 ３６ 第１の支柱 ３８ 第２の絶縁碍子 ４０ 第２の支柱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを発生させるものであって正の
   引出し電圧が印加されるイオン源ヘッドと、このイオン
   源ヘッド中のプラズマからイオンビームを引き出すもの
   であって負の減速電圧が印加される引出し電極およびそ
   の下流側に設けられていて接地電位にされる接地電極を
   含む引出し電極系とを有するイオン源を備えていて、こ
   のイオン源から引き出したイオンビームをその後加速す
   ることなくターゲットに照射するようにしたイオン注入
   装置において、前記イオン源のイオン源ヘッドを第１の
   絶縁碍子を介して中間容器に取り付け、この中間容器を
   第２の絶縁碍子を介して接地電位側の接続容器に取り付
   け、前記引出し電極系の引出し電極を第１の支柱によっ
   て前記中間容器から支持し、前記引出し電極系の接地電
   極をＬ字状に折れ曲がった第２の支柱によって前記接続
   容器から支持していることを特徴とするイオン注入装
   置。