JPH11154483A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスが簡単であり、しかもソースチ
ャンバ内の汚染を防止することができるイオン注入装置
を提供すること。 【解決手段】 イオンを通流させる通流路を備えたソー
スチャンバと、ソースチャンバに直接取り付けられてお
り、内部にガスを供給することができ、その内部でガス
をイオン化して、通流路にイオンを供給するイオンソー
ス本体と、を有するイオンソースを備えることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板に対してイオンを照射することにより基板内にイオ
ンを注入するイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、半導体
ウエハ等の基板内に拡散領域を形成したり、膜中にドー
パントをドーピングする場合に、イオン注入装置が使用
されている。

【０００３】イオン注入装置は、基板を収容するチャン
バと、イオンを出射するイオンソースと、イオンソース
から出射されたイオンをチャンバ内に引き込むイオン引
き込み領域と、から主に構成されている。

【０００４】イオン注入装置において、イオンを出射す
る従来のイオンソースは、例えば図５に示す構成を有す
る。図中１はイオンソース本体を示す。イオンソース本
体１の一方の端部には、ネジ穴１ｂを有するフランジ部
１ａが取り付けられている。

【０００５】このイオンソース本体１は、フランジ部１
ａと反対側の端部を中空部を有するソースチャンバ４に
内挿されるようになっている。ソースチャンバ４のイオ
ンソース本体挿入側には、ブッシング３が形成されてお
り、イオンソース本体１を挿入した時に、フランジ部１
ａがガスケット２を介してブッシング３に当接するよう
になっている。そして、フランジ部１ａおよびブッシン
グ３は、ネジ穴１ｂを介してネジ８によりネジ止めされ
ている。

【０００６】また、イオンソース本体１の挿入側には、
支持部１ｃが延出しており、この支持部１ｃの内側にア
ークチャンバ６が配置されている。イオンソース本体１
の中央部には、その軸方向に沿ってガス配管５がフラン
ジ部１ａを貫通して延出しており、ガス配管５はアーク
チャンバ６に連通している。また、支持部１ｃからアー
クチャンバ６内にフィラメント７が挿入されている。し
たがって、ガス配管５からアークチャンバ６内にガスが
供給され、アークチャンバ６内でフィラメント７から発
生する熱電子でガスがイオン化され、そのイオンがソー
スチャンバ４に通流するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、イオン注入装置
は、大電流化の傾向にあり、これに伴って装置自体が大
きくなってきている。したがって、当然にイオンソース
部の大きさも大きくなってきている。その結果、イオン
ソース部のメンテナンスも複雑になり、工数が増加して
いる。例えば、図５に示すイオンソース部１おいて、フ
ィラメント７の交換する場合、イオンソース部１をソー
スチャンバ４から取り外し、フィラメント７を交換する
ので作業が煩雑である。また、図５に示す構成によれ
ば、イオンソース本体１がソースチャンバ４に挿入され
る構成であるので、ソースチャンバ４内が汚染するとい
う問題もある。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、メンテナンスが簡単であり、しかもソースチャン
バ内の汚染を防止することができるイオン注入装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の手段を講じた。本発明は、基板に対
してイオンを照射することにより基板内にイオンを注入
するイオン注入装置であって、前記基板を収容するチャ
ンバと、イオンを出射するイオンソースと、前記イオン
ソースから出射されたイオンを前記チャンバ内に引き込
むイオン引き込み手段と、を具備し、前記イオンソース
は、イオンを通流させる通流路を備えたソースチャンバ
と、前記ソースチャンバに取り付けられており、内部に
ガスを供給することができ、その内部で前記ガスをイオ
ン化して、前記通流路にイオンを供給するイオンソース
本体と、を有することを特徴とするイオン注入装置であ
る。

【００１０】この構成によれば、イオンソース本体内が
そのままアークチャンバを構成するので、イオンソース
本体を小型化することができる。これにより、真空のブ
レーク容量を小さくすることができ、アウトガスを低減
することができる。その結果、メンテナンス後の真空の
立ち上がりを早くすることができる。また、イオンソー
ス本体をソースチャンバ内に挿入すること無く、直接取
り付けるので、ソースチャンバ内の汚染を防止すること
ができる。

【００１１】本発明のイオン注入装置においては、イオ
ンソース本体が、ソースチャンバに取り付けられた状態
でイオン化用フィラメントを内部に挿入できる挿入部を
有することが好ましい。

【００１２】この構成によれば、イオンソース本体をソ
ースチャンバから取り外すこと無く、フィラメント交換
を行うことができる。したがって、メンテナンスが非常
に簡易となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明
のイオン注入装置を示す全体構成図である。図中１１
は、イオンを出射するイオンソース部を示す。イオンソ
ース部１１の後段には、イオンソース部１１からイオン
を引き出す引き出し電極１２が配置されている。引き出
し電極１２の後段には、所望のイオンを抽出する質量分
析部１３が配置されている。

【００１４】また、質量分析部１３の後段には、イオン
を所定のエネルギーに加速するか側部１４が配置されて
いる。加速部１４の後段には、レンズ部１５および偏向
部１６が配置されている。さらに、偏向部１６の後段に
は、チャンバであるエンドステーション部１７が配置さ
れている。このエンドステーション１７内に基板である
ウエハ１８が載置されている。

【００１５】このような構成のイオン注入装置において
は、イオンソース部１１でイオン化されたイオンは、イ
オンビームとして引き出し電極１２によりイオンソース
部１１から引き出され、質量分析部１３に入射する。質
量分析部１３において、目的のイオンを分離して抽出す
る。抽出されたイオンは、加速部１４で所定のエネルギ
ーまで加速されて、レンズ部１５を通過する。レンズ部
１５では、イオンビームが整形され、さらにレンズ部１
５の後段の偏向部１６でＸ／Ｙ方向に走査されて、エン
ドステーション部１７内のウエハ１８に向けられる。こ
れにより、イオンがウエハ１８に注入される。

【００１６】図２は、本発明のイオン注入装置のイオン
ソース部のイオンソース本体を示す上面図である。図中
３０はイオンソース本体を示す。このイオンソース本体
３０は、略円筒形状を有している。イオンソース本体３
０の一方の主面には、フィラメントを固定する案内具で
あるフィラメントプレート２８が取り付けられている。
このフィラメントプレート２８のほぼ中央には、フィラ
メント挿入穴（図２においては２つ）が形成されてお
り、そのフィラメント挿入穴に熱電子を発生するフィラ
メント２１が挿入されている。また、このフィラメント
挿入穴近傍のフィラメント２１には、絶縁材料であるフ
ィラメントインシュレータ２６が包被されている。

【００１７】イオンソース本体３０の一方の主面であっ
て、フィラメントプレート２８の反対側には、フィラメ
ントプレート２８と対向するようにリフレクタープレー
ト２９が取り付けられている。リクレクタープレート２
９には、リフレクターインシュレータ２７が立設されて
おり、このリフレクターインシュレータ２７の先端に、
熱電子を反射するリフレクター２２が取り付けられてい
る。なお、フィラメントプレート２８およびリフレクタ
ープレート２９は、それぞれイオンソース本体３０にメ
タルシール等のＯ−リング２４を介して取り付けられて
いる。また、イオンソース本体３０内には、冷却水ライ
ンが周設されている。また、イオンソース本体の中空部
中央には、ガス導入口２５が配置されている。

【００１８】図３は、本発明のイオン注入装置のイオン
ソース部のイオンソース本体を示す分解斜視図である。
イオンソース本体３０の周面には、略矩形形状であるフ
ィラメント挿入部４６が形成されており、このフィラメ
ント挿入部４６にフィラメントプレート２８がメタルシ
ール等のＯ−リング２４を介して嵌合するようになって
いる。

【００１９】イオンソース本体３０のソースチャンバ側
には、スリットプレート３１が配置される。このスリッ
トプレート３１の中央には、長穴３１ａが形成されてお
り、この長穴３１ａを通ってソースチャンバにイオンが
通流される。一方、イオンソース本体３０のスリットプ
レート３１と反対側には、バックプレート３２が配置さ
れる。このバックプレート３２の中央には、ガスをアー
クチャンバであるイオンソース本体３０内に導入するた
めのガス導入口２５が形成されている。なお、バックプ
レート３２のイオンソース本体３０側と反対側には、ガ
ス導入口２５を介してガスをイオンソース本体３０内に
導入するガス配管が接続される。これらのスリットプレ
ート３１およびバックプレート３２は、イオンソース本
体３０にメタルシール等のＯ−リング２４を介して接続
されている。

【００２０】上記構成を有するイオンソース本体３０に
おいては、ガス導入口２５からアークチャンバであるイ
オンソース本体３０内に導入されたガスが、フィラメン
ト２１から発生する熱電子と衝突することにより放電が
発生し、これによりガスがイオン化される。このとき、
磁界を印加することにより、熱電子のガス分子への衝突
確率が上がり効率良くガスをイオン化することができ
る。

【００２１】また、アークチャンバであるイオンソース
本体３０内は、ガスのイオン化の際に高温のプラズマが
発生しており、かなりの高温になっている。上記構成に
おいては、冷却水ライン２３の外側にシール材であるＯ
−リング２４が配置されているので、Ｏ−リングの熱劣
化を防止することができる。

【００２２】図４は、上記構成を有するイオンソース本
体３０とソースチャンバ４３との間の接続状態を説明す
るための図である。イオンソース本体３０周縁部には、
複数（図４においては４つ）のネジ穴３０ａが形成され
ている。このネジ穴３０ａは、イオンソース本体３０の
軸方向に貫通して形成されている。

【００２３】このイオンソース本体３０は、ソースチャ
ンバ４３と当接するようになっている。ソースチャンバ
４３のイオンソース本体３０側には、磁界を印加するの
でイオンソース本体３０とソースチャンバ４３とを絶縁
するブッシング４２形成されている。ブッシング４２に
は、イオンソース本体３０のネジ穴３０ａに対応する位
置にネジ穴４２ａが形成されており、イオンソース本体
３０とブッシング４２とをガスケット４１を介して当接
させ、ネジ穴３０ａ，４２ａを通して固定用ネジ４５で
ネジ止めすることにより、イオンソース本体３０とブッ
シング４２とをガスケット４１を接続するように構成さ
れている。

【００２４】また、イオンソース本体３０の周面には、
フィラメント挿入部４６が形成されており、フィラメン
ト挿入部４６には、フィラメントをイオンソース本体３
０内に案内する案内具（フィラメントプレート）４６ａ
が取り付けられている。この案内具４６ａの中央部に
は、フィラメント挿入穴４６ｂが形成されている。ま
た、イオンソース本体３０のソースチャンバ４３と反対
側には、イオンソース本体３０内にガスを導入するガス
配管４４が接続されている。

【００２５】したがって、ガス配管４４からアークチャ
ンバであるイオンソース本体３０内にガスが供給され、
イオンソース本体３０内でフィラメントが発生する熱電
子でガスがイオン化され、そのイオンがソースチャンバ
４３に通流するようになっている。

【００２６】上記構成によれば、消耗品であるフィラメ
ント交換等のメンテナンスにおいては、フィラメント挿
入部４６がイオンソース本体３０の周面に設けられてい
るので、イオンソース本体３０とソースチャンバ４３と
を接続した状態でフィラメント交換を簡単に行うことが
できる。

【００２７】また、イオンソース本体内がそのままアー
クチャンバを構成するので、イオンソース本体を小型化
することができる。これにより、真空のブレーク容量を
小さくすることができ、アウトガスを低減することがで
きる。その結果、メンテナンス後の真空の立ち上がりを
早くすることができる。また、イオンソース本体をソー
スチャンバ内に挿入すること無く、直接取り付けるの
で、ソースチャンバ内の汚染を防止することができる。

【００２８】本発明は上記実施形態に限定されることな
く、種々変更して実施することができる。したがって、
本発明は、イオンソース本体内がそのままアークチャン
バを構成し、かつ、イオンソース本体とソースチャンバ
とを接続した状態でフィラメント交換を簡単に行うこと
ができれば、材質や寸法等の設計事項が異なる場合も含
む。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のイオン注入
装置は、イオンを通流させる通流路を備えたソースチャ
ンバと、ソースチャンバに直接取り付けられており、内
部にガスを供給することができ、その内部でガスをイオ
ン化して、通流路にイオンを供給するイオンソース本体
と、を有するイオンソースを備えるので、メンテナンス
が簡単であり、しかもソースチャンバ内の汚染を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イオン注入装置の概略構成図である。

【図２】本発明のイオン注入装置のイオンソース本体を
説明するための上面図である。

【図３】本発明のイオン注入装置のイオンソース本体を
説明するための分解斜視図である。

【図４】本発明のイオン注入装置のイオンソース本体と
ソースチャンバとの連結状態を説明するための図であ
る。

【図５】従来のイオン注入装置のイオンソース部を説明
するための構成図である。

【符号の説明】

１１…イオンソース部、１２…引き出し電極、１３…質
量分析部、１４…加速部、１５…レンズ部、１６…偏向
部、１７…エンドステーション部、１８…ウエハ、２１
…フィラメント、２２…リフレクター、２３…冷却水ラ
イン、２４…Ｏ−リング、２５…ガス導入口、２６…フ
ィラメントインシュレータ、２７…リフレクターインシ
ュレータ、２８…フィラメントプレート、２９…リフレ
クタープレート、３０…イオンソース本体、３０ａ，４
２ａ…ネジ穴、３１…スプリットプレート、３１ａ…長
穴、３２…バックプレート、４１…ガスケット、４２…
ブッシング、４３…ソースチャンバ、４４…ガス配管、
４５…固定用ネジ、４６…フィラメント挿入部、４６ａ
…案内具、４６ｂ…フィラメント挿入穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対してイオンを照射することによ
   り基板内にイオンを注入するイオン注入装置であって、 前記基板を収容するチャンバと、 イオンを出射するイオンソースと、 前記イオンソースから出射されたイオンを前記チャンバ
   内に引き込むイオン引き込み手段と、を具備し、 前記イオンソースは、イオンを通流させる通流路を備え
   たソースチャンバと、前記ソースチャンバに取り付けら
   れており、内部にガスを供給することができ、その内部
   で前記ガスをイオン化して、前記通流路にイオンを供給
   するイオンソース本体と、を有することを特徴とするイ
   オン注入装置。
2. 【請求項２】 前記イオンソース本体は、前記ソースチ
   ャンバに取り付けられた状態でイオン化用フィラメント
   を内部に挿入できる挿入部を有することを特徴とする請
   求項１に記載のイオン注入装置。