JPH0719079Y2 - イオン源 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、たとえば半導体装置の製造などに用いられ
るイオン注入装置およびプラズマ処理装置ならびに薄膜
形成装置などで好適に用いられるイオン源に関するもの
である。

〔従来の技術〕

たとえば、半導体装置の製造などにおいてイオン注入や
エッチングなどの表面処理を行うために従来より用いら
れているイオン源の基本的な構成は第３図に示されてい
る。このイオン源はいわゆるバケット型イオン源であっ
て、略円筒状のアークチャンバ１を備え、このアークチ
ャンバ１とフィラメント２との間のアーク放電により、
ガス導入口３からのガスを放電させてプラズマを生成さ
せ、このプラズマから引出電極系４により、処理室５内
に配置した半導体ウエハなどの処理物（図示せず。）に
向けてイオンを引き出すようにしたものである。このイ
オンの照射により、前記処理物の表面にはイオン注入や
エッチングなどの処理が施される。６は永久磁石であ
り、アークチャンバ１内のプラズマがこのアークチャン
バ１の内壁面に衝突することにより損失することを防い
で、プラズマの生成効率を高めている。

引出電極系４は、図示例ではアークチャンバ１側から、
加速電位を印加した加速電極フランジ７に連結された加
速電極８と、減速電位が印加された減速電極９と、接地
電極10とを順に配列して構成されている。なお、接地電
極10は、必要に応じて接地電位より浮いている場合があ
る。加速電極8,減速電極9,接地電極10は、たとえば多孔
体で構成されており、各電極に形成した小孔を介してイ
オンを処理室５に向けて引き出すようにしている。

接地電極10は接地電極フランジ11に導電性の支持部材12
を介して連結されており、この支持部材12に形成したフ
ランジ部12aには絶縁スペーサ13を介在させて減速電極
９が取り付けられている。この減速電極９には、接地電
極フランジ11に設けた電流導入端子14から減速電位が印
加される。15,16はそれぞれアークチャンバ１と加速電
極フランジ７との間、加速電極フランジ７と接地電極フ
ランジ11との間を絶縁する絶縁スペーサである。17は冷
却パイプであって、この冷却パイプ17に冷却水導入口18
からの水などの冷却媒体を流して加速電極８を冷却し、
この加速電極８がフィラメント２やアークチャンバ１内
のプラズマからの熱負荷により変形することを防いでい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

上述のようなイオン源においてその保守・点検のためな
どに、たとえば加速電極８を取り外す必要が生じたとき
には、アークチャンバ１の取り外しが必要となり、さら
に減速電極８または接地電極９の取り外しが必要なとき
にはほとんどの部品を分解しなければならない。また、
アークチャンバ１を取り外すためには、ガス導入口３に
接続した配管の取り外しが必要であり、さらにたとえば
マイクロ波を導波管によりアークチャンバ１内に導入す
るようにしてマグネトロン放電によりプラズマを生成さ
せるようにしたECR（電子サイクロトロン共鳴）型のイ
オン源では、前記導波管やECR条件を満たす磁場をアー
クチャンバ１内に形成するコイルなどの取り外しが必要
である。このように、従来のイオン源では、その保守・
点検の作業が煩雑であり、したがって多大な時間を要す
るとともに作業性が極めて悪いという問題があった。

なお、引出電極系を複数枚の電極で構成した場合には、
加速電極８を取り外したときに、この加速電極８を再度
取り付ける際、または他の新たな加速電極８を取り付け
る際には、この加速電極８の小孔と、減速電極９および
接地電極10の各小孔との位置合わせをその取付時に行わ
なければならない。

この考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、保守・
点検作業が短時間でかつ良好な作業性で行われるように
したイオン源を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この考案のイオン源は、プラズマ生成室に関してイオン
の引出方向下流側に設けられ、イオンの引出方向に交差
する二壁にイオンを通過させるための開口をそれぞれ形
成し、イオンの引出方向に交差する方向に関する一端部
に窓を形成した箱状のチャンバと、 前記プラズマ生成室内のプラズマからイオンを引き出す
ための引出電極系が固定され、前記チャンバの窓に対し
て着脱自在な電極用フランジとを備え、 この電極用フランジを前記チャンバの窓に取り付けた状
態で、前記引出電極系が前記チャンバの二壁に形成した
開口の間に配置されるようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

この考案の構成によれば、チャンバに対する電極用フラ
ンジの着脱により、この電極用フランジに固定した引出
電極系の取付／取り外しを同時に行うことができ、この
ときプラズマ生成室などの他の部品の取り外しが必要と
されることがない。

前記チャンバにおいてそのイオンの引出方向に交差する
二壁にはイオンを通過させるための開口部がそれぞれ形
成されており、このチャンバに電極用フランジを取り付
けた状態では、前記引出電極系は前記二壁に形成した開
口の間の所定の位置に配置される。この引出電極系によ
りプラズマ生成室内のプラズマから引き出されたイオン
は前記開口を通って照射対象物に向けて照射されること
になる。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例のイオン源の基本的な構成
を示す断面図である。この第１図において前述の第３図
に示された各部と同等の部分には同一の参照符号を付し
て示す。

この実施例のイオン源では、プラズマ生成室であるアー
クチャンバ１の開口端縁、すなわちイオンの引出方向下
流側には絶縁スペーサ15を介在させて第２図に示すよう
な箱状の高電位チャンバ21が取り付けられる。この高電
位チャンバ21において、イオンの引出方向に交差する二
壁211,212には、それぞれイオンを通過させるための開
口21a,21bが形成されている。さらに、イオンの引出方
向に交差する方向に関する一端部には窓21cが形成され
ており、この窓21cに関連して取付フランジ213が形成さ
れている。

この取付フランジ213には、加速電極22,減速電極23,接
地電極24からなる引出電極系25が固定された電極用フラ
ンジ26が着脱自在に取り付けられる。前記加速電極22,
減速電極23,接地電極24はたとえばいずれも多数の小孔
を形成した多孔体で構成されている。取付フランジ213
には環状凹所27が形成されており、この環状凹所27にＯ
リング28を嵌め込んで気密性を達成している。

加速電極22は電極用フランジ26に直接取り付けられてお
り、この電極用フランジ26に印加した加速電位が与えら
れる。29は冷却パイプであり、電極用フランジ26に形成
した挿通口（図示せず。）を挿通する冷却水導入口29a
からの水などの冷却媒体が供給されている。

減速電極23は、加速電極22に絶縁スペーサ30を介在させ
て取り付けられており、また接地電極24は減速電極23に
絶縁スペーサ31を介在させて取り付けられている。減速
電極23,接地電極24にはそれぞれ電極用フランジ26に設
けた電流導入端子32,33から減速電位，接地電位がそれ
ぞれ印加されている。

電極用フランジ26を高電位チャンバ21の取付フランジ21
3に取り付けた状態では、加速電極22,減速電極23,およ
び接地電極24は、第１図図示のようにこの順にアークチ
ャンバ１側から配列されて、開口21a,21bの間に空間に
配置され、加速電極22は高電位チャンバ21のアークチャ
ンバ１側の内壁面にその周縁部が密着する。34は高電位
チャンバ21と処理室５とを絶縁する絶縁スペーサであ
り、35はこの絶縁スペーサを処理室５に取り付けるため
のフランジ部である。

アークチャンバ１内に生成されたプラズマ中のイオン
は、引出電極系25により開口21aを通って高電位チャン
バ21内の空間に引き出され、さらに開口21bを通って処
理室５内に配置した半導体ウエハなどの処理物に向けて
照射される。

このような構成によれば、電極用フランジ26を高電位チ
ャンバ21から取り外すことにより、引出電極系25を一体
的に取り外すことができるようになり、このときアーク
チャンバ１などの他の部品の取り外しが必要となること
はない。また、引出電極系25を図示のように複数枚の電
極で構成した場合には、各電極22,23,24にそれぞれ形成
した小孔の相互の位置合わせは、電極用フランジ26を高
電位チャンバ21から取り外した状態で行うことができる
ので、この作業は良好な作業性で行うことができる。さ
らに、引出電極系25を固定した電極用フランジ26を複数
用意しておけば、この電極用フランジ26を交換すること
によって、引出電極系25に関するメンテナンスを完了さ
せることができ、たとえばこのイオン源が生産ラインな
どで半導体装置の大量生産等に用いられる場合に、メン
テナンスに要する時間を格段に短縮することが可能とな
り、作業効率の向上に寄与することができる。

このようにこの実施例によれば、引出電極系25の保守・
点検が容易にしかも短時間で行えるようになる。

前述の実施例では、引出電極系25を加速電極22,減速電
極23,および接地電極24で構成するようにしたが、この
引出電極系25としては一枚あるいは２枚の電極で構成し
ても、また引出電極系以外の他の電極、たとえば半導体
ウエハなどの帯電を防ぐための中性化フィラメントなど
が含まれてもよく、このような他の電極や部品もまた電
極用フランジ26に対して固定されるようにしてもよい。

また、前述の実施例ではバケット型イオン源を例に採っ
て説明したが、この考案は、たとえばECR（電子サイク
ロトロン共鳴）型のイオン源など、プラズマ生成室に生
成したプラズマからイオンを引き出すようにしたイオン
源に対して広く実施することができるものである。

〔考案の効果〕

この考案のイオン源によれば、チャンバに対する電極用
フランジの着脱により、この電極用フランジに固定した
引出電極系の取付／取り外しを行うことができ、このと
きプラズマ生成室などの他の部品の取り外しが必要とさ
れることがない。このように引出電極系の取付／取り外
しが極めて容易に行われるになるので、その保守・点検
は短時間でかつ良好な作業性で行うことができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例のイオン源の基本的な構成
を示す断面図、第２図は高電位チャンバ21の斜視図、第
３図は従来のイオン源の基本的な構成を示す断面図であ
る。 １…アークチャンバ（プラズマ生成室）、21…高電位チ
ャンバ、21a,21b…開口、21c…窓、22…加速電極、23…
減速電極、24…接地電極、25…引出電極系、26…電極用
フランジ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ生成室内に生成したプラズマから
   イオンを引き出すようにしたイオン源において、 前記プラズマ生成室に関してイオンの引出方向下流側に
   設けられ、イオンの引出方向に交差する二壁にイオンを
   通過させるための開口をそれぞれ形成し、イオンの引出
   方向に交差する方向に関する一端部に窓を形成した箱状
   のチャンバと、 前記プラズマ生成室内のプラズマからイオンを引き出す
   ための引出電極系が固定され、前記チャンバの窓に対し
   て着脱自在な電極用フランジとを備え、 この電極用フランジを前記チャンバの窓に取り付けた状
   態で、前記引出電極系が前記チャンバの二壁に形成した
   開口の間に配置されるようにしたことを特徴とするイオ
   ン源。