特許ウォッチ

公開番号2024124014
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023031892
出願日2023-03-02
発明の名称イオン源
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01J 37/08 20060101AFI20240905BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】メンテナンスの周期が長く、メンテナンス時の作用性がよく、さらには装置全体の小型化を図ることができ、製造コストも抑えられ、イオン引出口近傍でのプラズマ密度を向上できるイオン源を提供する。
【解決手段】イオン源ガスが導入される内部空間を有する容器であり、その1つの側壁にイオン引出口が形成されたプラズマ生成容器と、前記イオン源ガスを電離させて前記内部空間にプラズマを生成させるものであり、前記プラズマ生成容器の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナと、前記プラズマ生成容器の側壁における前記アンテナに臨む位置に形成され、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記内部空間に透過させる磁場透過窓とを備えるプラズマ生成手段と、前記内部空間における前記イオン引出口の近傍に設けられた放電電極と、プラズマ生成容器の外部に設けられ、前記イオン引出口を通じて前記内部空間からイオンビームを引き出す引出電極系とを備えるイオン源である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
イオン源ガスが導入される内部空間を有する容器であり、その１つの側壁にイオン引出口が形成されたプラズマ生成容器と、
前記イオン源ガスを電離させて前記内部空間にプラズマを生成させるものであり、
前記プラズマ生成容器の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナと、
前記プラズマ生成容器の側壁における前記アンテナに臨む位置に形成され、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記内部空間に透過させる磁場透過窓とを備えるプラズマ生成手段と、
前記内部空間における前記イオン引出口の近傍に設けられた放電電極と、
プラズマ生成容器の外部に設けられ、前記イオン引出口を通じて前記内部空間からイオンビームを引き出す引出電極系とを備えるイオン源。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記プラズマ生成容器が長尺状をなし、その長手方向に沿った前記１つの側壁に前記イオン引出口が形成されたものであり、
前記引出電極系が、前記イオン引出口に臨む位置に設けられた１枚又は複数枚の板状の電極を備えており、当該各電極における前記イオン引出口に対応する位置には、その厚み方向に貫通するスリットが前記長手方向に沿って形成されており、
前記アンテナと前記放電電極とが前記長手方向に沿って伸びる形状をなす請求項１に記載のイオン源。
【請求項３】
前記長手方向から視て、前記放電電極が、前記アンテナと前記イオン引出口とを結ぶ線上に配置されている請求項２に記載のイオン源。
【請求項４】
前記放電電極は、冷却流体が流れる流路が内部に形成された管状をなすものである請求項２又は３に記載のイオン源。
【請求項５】
前記長手方向から視て、前記放電電極が、前記アンテナと前記イオン引出口とを結ぶ線を挟んで向かい合って配置された一対の板状電極により構成されている請求項２に記載のイオン源。
【請求項６】
前記一対の板状電極のそれぞれの背面側に、前記板状電極の背面と前記プラズマ生成容器の内壁との間における放電を抑制するシールド部材が配置されている請求項５に記載のイオン源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばイオン注入装置等に用いられるイオン源に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
この種のイオン源としては、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側壁から内部に挿入して設けられた、電子を放出する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おり、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が生成される。そして、プラズマ生成容器の１つの側壁に形成されたイオン引出口近傍に設けられた引出電極系を用いて、プラズマからイオンビームを引き出すよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－２２８０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような、フィラメントをプラズマ生成容器の側壁から内部に挿入したイオン源では、プラズマを生成するのにプラズマ生成容器に負電圧を印加させるので、フィラメントは、正イオンによるスパッタリングを受けて消耗してしまう。特にＢＦ
３
等のハロゲン化物のイオン源ガスを使ってプラズマを発生させる場合には、フィラメントは化学反応を伴うスパッタリングを受け、より一層消耗しやすい。フィラメントの消耗が進むと、これを交換する等のメンテナンスが必要となるため、従来のイオン源においては、フィラメントの寿命が、イオン源のメンテナンス周期を決める主たる要因となっている。
【０００５】
また、プラズマ生成容器内に略均一なプラズマを生成するには、多数のフィラメントを設ける必要があり、そして各フィラメントに対して電源を設ける必要があるため、部品点数が増加し、装置が大型化してしまう。また部品点数が増加することでその取り付けに要する加工工数も増大し、さらには電源が増加することで制御点数も比例して増加し、コストが高くなってしまう。さらには、多数のフィラメントを設けることから、フィラメント結線用の高電流用ケーブルの本数も増加し、これにより配線経路が複雑化しメンテナンス時の作業性が悪いという問題もなる。
また、イオン引出口近傍におけるプラズマ密度を一層向上させることも求められる。
【０００６】
本発明は、かかる問題を一挙に解決するべくなされたものであり、メンテナンスの周期が長く、メンテナンス時の作用性がよく、さらには装置全体の小型化を図ることができ、製造コストも抑えられ、イオン引出口近傍でのプラズマ密度を向上できるイオン源を提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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る内部空間を有する容器であり、その１つの側壁にイオン引出口が形成されたプラズマ生成容器と、前記イオン源ガスを電離させて前記内部空間にプラズマを生成させるものであり、前記プラズマ生成容器の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナと、前記プラズマ生成容器の側壁における前記アンテナに臨む位置に形成され、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記内部空間に透過させる磁場透過窓とを備えるプラズマ生成手段と、前記内部空間における前記イオン引出口の近傍に設けられた放電電極と、プラズマ生成容器の外部に設けられ、前記イオン引出口を通じて前記内部空間からイオンビームを引き出す引出電極系とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このように構成した本発明によれば、メンテナンスの周期が長く、メンテナンス時の作用性がよく、さらには装置全体の小型化を図ることができ、製造コストも抑えられ、イオン引出口近傍でのプラズマ密度を向上できるイオン源を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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。
同実施形態のイオン源の構成を模式的に示す横断面図である。
同実施形態のイオン源の構成を模式的に示す縦断面図である。
同実施形態の窓部材の構成を模式的に示す図であり、（ａ）横断面図、（ｂ）アンテナ側から視た平面図、（ｃ）内部空間側から視た平面図である。
他の実施形態の窓部材の構成を模式的に示す図であり、（ａ）横断面図、（ｂ）内部空間側から視た見た平面図である。
他の実施形態のイオン注入装置における電流分布モニタの機能を説明する図である。
他の実施形態のイオン源の構成を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のイオン源は、例えば、半導体製造工程やフラッットパネルディスプレイ製造工程で使用されるイオン注入装置やイオンドーピング装置等のイオンビーム照射装置に用いられるものである。以下に、本発明の一実施形態に係るイオン源１００を備えるイオン注入装置４００について、図面を参照して説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許