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発明の名称 イオン注入装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−152334(P2001−152334A)
公開日 平成13年6月5日(2001.6.5)
出願番号 特願平11−338433
出願日 平成11年11月29日(1999.11.29)
代理人
発明者 新名 修次 / 中村 陽輔
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 イオン発生部とイオン引出し電極とを具備するイオン源より発生したイオンを質量分析して所定のイオンを選択し、選択されたイオンを必要なエネルギにまで加速して被処理体内へ注入するイオン注入装置であって、前記イオン源が収容されるチャンバ内壁に面して、当該チャンバ内壁面への汚染物の付着を防止するシールド板が配置されるイオン注入装置において、前記シールド板は、弾性を有する薄板金属板からなり、筒状に弾性変形されて前記チャンバ内へ挿入され、その復元力でもって前記チャンバ内壁を径方向に押圧することにより前記チャンバ内で保持されることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項2】 前記イオン発生部は、前記チャンバに対して絶縁部材を介して取り付けられる環状のフランジ部材の開口縁部に支持されるソース本体の端部に設けられ、前記シールド板は、前記ソース本体を前記フランジ部材から取り外した状態で、前記チャンバの内径よりも小さい径で形成された前記フランジ部材の開口を介して前記チャンバ内に挿入されることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。
【請求項3】 前記チャンバ内で前記フランジ部材側に位置する前記シールド板の一辺部の両端には、前記チャンバに対する前記シールド板の着脱、及び前記シールド板の縮径操作を行うための耳部がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項2に記載のイオン注入装置。
【請求項4】 前記各耳部は、前記シールド板が拡径して前記チャンバ内で保持される際、互いに係止し合うことを特徴とする請求項3に記載のイオン注入装置。
【請求項5】 前記チャンバ内で前記イオン引出し電極側に位置する前記シールド板の一辺部には、前記イオン引出し電極を駆動する電極駆動軸と係合可能な切欠き部が形成され、この切欠き部と前記電極駆動軸とを相係合させることにより前記チャンバ内における前記シールド板の回転方向の位置決めがなされることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置。
【請求項6】 前記チャンバ内で前記イオン引出し電極側に位置する前記シールド板の一辺部には、前記チャンバの壁部に形成される真空排気ポートを前記チャンバの内方に露出させる第2の切欠き部と、前記チャンバ外部から前記イオン引出し電極に接続されるイオン引出し電圧導入端子との接触を避ける第3の切欠き部とが形成されることを特徴とする請求項5に記載のイオン注入装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備の一つであるイオン注入装置に関し、更に詳しくはイオン源を収容するチャンバ内壁への汚染物の付着防止を図ったイオン注入装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、加速されたイオンを照射して半導体基板(被処理体)の物性を精密に制御可能な装置として、イオン注入装置が用いられている。その概要を説明すると、図5を参照して、イオン注入装置は、イオン発生部1にて砒素(As)やリン(P)等を含むガスをプラズマ化し、イオン引出し電極2により電界を加えてイオンを引き出し、そして、質量分析器3において所定のイオンを選択した後、加速管4にて必要なエネルギにまで加速させ、偏向器5を介してエンドステーション内のホルダ6に支持された半導体基板にイオンを注入する装置である。
【0003】図4は上記イオン発生部1およびイオン引出し電極2とを具備するイオン源10の概略構成を示している。イオン発生部1およびイオン引出し電極2を収容する真空容器としてのチャンバ11は、環状のブッシング(絶縁部材)12を介して環状のフランジ部材13が取り付けられており、このフランジ部材13の開口13aからチャンバ11の内部にソース本体14が挿入されている。ソース本体14は、フランジ部材13の開口13aの縁部に対してネジ部材16、16により固定され、一端部に支持ロッド15、15により支持されるイオン発生部1を有し、他端部に当該ソース本体14をチャンバ11から抜き取るための把持部17を有する。イオン発生部1は、チャンバ11内においてイオン引出し電極2と対向して配置され、フィラメント18に高電圧を印加してガス導入口19から導入されるガスをイオン化する。
【0004】さて、以上のように構成されるイオン源10では、チャンバ11の内部でイオンを発生させると、チャンバ11の内壁面11aに各種反応生成物が付着し、この反応生成物がイオン注入作業を重ねる毎に堆積してチャンバ11の内部を汚染していき、最終的にこれがソース高電圧部で絶縁不良を引き起こす原因となっている。
【0005】チャンバ11の内部の汚染物の除去は、従来、定期メンテナンスにより行っており、ネジ部材16を外してソース本体14をチャンバ11から抜き取り、ブッシング12及びフランジ部材13を取り付けたまま、チャンバ11の内壁面11aを手作業にてブラシ等で研磨除去していたが、汚染物質の除去作業に時間がかかるだけでなくP、B(ホウ素)、As等の危険物質の反応物で人体に対して有害であるという問題があった。また、ブラシによるチャンバ内壁の汚染物除去作業は、チャンバ11に与えるダメージが大きく、内壁の摩耗等により真空のリーク等の原因にもつながり、場合によってはチャンバ11の交換につながり多額の修理費用がかかることになる。さらに、汚染物の研磨除去後のエタノール等の薬品によるクリーニングのために、メンテナンス後の真空立ち上げに時間を要するなどの、種々の問題があった。
【0006】かかる問題を解決するべく、例えば特開昭63−21735号公報に記載のように筒状のシールド板をチャンバ11の内壁側に配置して(図4において一点鎖線で示す符号8に相当)、チャンバ11の内壁面に直接反応生成物が付着しないようにした技術がある。これによれば、メンテナンス時にシールド板8の交換だけでチャンバ11の内部の汚染物の除去を行うことができ、作業時間が短くなるとともに人体に対する悪影響を回避できる点で有益である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記シールド板8は、その外径がチャンバ11の内径とほぼ同一に形成されているため、図4に示すようにチャンバ11の内径に対してフランジ部材13の開口径が小さいので上記シールド板8をチャンバ11内に配置するためにはフランジ部材13及びブッシング12をチャンバ11から取り外さなければならず、シールド板8の脱着作業(すなわちシールド板8の交換作業)に手間がかかり、作業性が悪いという問題がある。
【0008】また、上記シールド板を複数に分割した分割片をフランジ部材13の開口13aから順次挿入してチャンバ11の内壁にビスやクリップ等で固定するものもあるが、作業性が悪いだけでなく、これらビス等がチャンバ11の内部で突起を形成し、異常放電を引き起こしてしまう。また、真空度維持の観点から、ビス挿通用の孔開け加工は避けたい。
【0009】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、チャンバ内壁に対するシールド板の脱着作業を容易にでき、シールド板を原因とするチャンバ内での異常放電を防ぐことができるイオン注入装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに当たり、本発明では、シールド板は、弾性を有する薄板金属板からなり、筒状に弾性変形されてチャンバ内へ挿入され、その復元力でもってチャンバ内壁を径方向に押圧することによりチャンバ内で保持されるようにしている。
【0011】これにより、チャンバの内径に比べて、当該チャンバへのシールド板の挿入用開口が小さい場合であっても、容易に、チャンバの内壁面にシールド板を宛てがうことが可能となる。また、シールド板は薄板金属板から構成されるため、チャンバ中に突起部が形成されることはないので、チャンバ内の異常放電を引き起こすことはない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によるイオン注入装置のイオン源は、従来と同様、図4に示すように構成されるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。
【0013】図1及び図2は、本発明に係るシールド板を示している。シールド板20は、長方形状で薄板状の金属材料からなり、本実施の形態では、図2に示すように比較的容易に筒状に弾性変形可能で、チャンバ11内部のイオン発生部1で発生する高温(約800℃)に対応できる素材として、板厚0.2mm〜0.4mm程度のばね鋼が採用される。また、シールド板20の長辺部26、27はチャンバ11の内周面の円周の長さに対応して決定されるとともに、短辺部28はチャンバ11の軸方向の長さに対応して決定される。
【0014】シールド板20は、図2に示すように長辺部26、27を湾曲させて筒状に弾性変形した状態で、チャンバ11の内壁に配置される。このときイオン引出し電極2側に位置するシールド板20の長辺部26には、図3をも参照して、イオン引出し電極2を駆動する電極駆動軸31と係合可能な第1の切欠き部21と、チャンバ11の壁部に形成される真空排気ポート32をチャンバ11の内方に露出させる第2の切欠き部22と、チャンバ11の外部からイオン引出し電極2に接続されるイオン引出し電圧導入端子34との接触を避ける第3の切欠き部23とが、それぞれ所定の形状に形成されている。
【0015】一方、図1を参照して、チャンバ11内でフランジ部材13側に位置するシールド板20の長辺部27の両端には、耳部24a及び24bがそれぞれ形成されている。これら耳部24a、24bの内側には溝25a、25bが形成されており、図2に示すようにシールド板20を筒状に弾性変形した際、両溝25a、25bどうしを嵌め合わせることにより、耳部24a、24bが互いに係止し合うように構成される。
【0016】次に、以上のように構成されるシールド板20のチャンバ11への装着方法について説明する。
【0017】チャンバ11内へのシールド板20の装着は、図4に示すイオン源10からソース本体14のみを取り外した状態で行われ、図3Aに示すようにシールド板20を筒状に弾性変形させた状態で挿入する。このとき、チャンバ11側の挿入端は、チャンバ11の内径よりも小さな径で形成されたフランジ部材13の開口13aであるため、シールド板20は図2に示す状態よりも更に、開口13aの開口径以下に縮径した状態でチャンバ20内へ挿入される。
【0018】なお、シールド板20の縮径作業は、例えば一対の耳部24a、24bをそれぞれ工具で摘み、各耳部24a、24bを互いに逆方向に回動させることにより容易に行うことができる。
【0019】シールド板20全体が上記フランジ部材13の開口13aを通過し終えた後、シールド板20をその復元力を利用して拡径し、チャンバ11の内壁面11aを径方向に押圧する状態でチャンバ11内に保持する。このとき、シールド板20の各長辺部26、27をチャンバ11の内周面の円周の長さに対応して決定しているため(本実施の形態では各長辺部26、27をチャンバ11の内周面の円周の長さよりも若干大きめに形成される)、チャンバ11の内壁面11aが全体的にシールド板20により覆われることになる。
【0020】次いで、シールド板20を前進させることによって第1の切欠き部21を電極駆動軸31に係合させ、これによりシールド板20のチャンバ11内部における回転方向の位置決めがなされる。また、同時に、第2の切欠き部22により真空排気ポート32がチャンバ11の内方に露出するので、配管33を介して接続される図示しない真空排気手段によるチャンバ11内部の真空排気作用が阻害されることはない。さらに、第3の切欠き部23によりシールド板20とイオン引出し電圧導入端子34との接触が回避されるので、イオン源としての所期の作用が損なわれることはない。
【0021】以上のようにして、シールド板20をチャンバ11の内壁面に固定した後は、図2に示すように一対の耳部24a、24bを互いに係止する。これによりシールド板20の各短辺部28、28の間に隙間が生じないようして、チャンバ11の内壁面11aに反応生成物が付着するのを防止することができる。また、シールド板20の表面は円滑であるので、チャンバ11の内部で異常放電を引き起こすことはない。
【0022】なお、チャンバ11の内部からシールド板20を取り外す際は、シールド板20の耳部24a、24bを摘んで互いに逆方向に回動してシールド板20を縮径させながら後退させるだけで、容易に取り外すことができる。取り外したシールド板20の汚染物除去作業は、例えばビーズブラスタ(研磨剤であるビーズを分散させた流体を噴射する機器)などを用いて行うことができ、人体への悪影響を回避することができる。
【0023】したがって本実施の形態によれば、チャンバ11の内部のクリーニングをシールド板20の交換だけで済ませることができるとともに、チャンバ11の内径よりも小さい開口13aを介してのシールド板20の脱着作用を簡単な操作で行うことができるので、従来に比べて必要工具数及び作業工数を大きく削減することができ、従来よりも装置のスループットを大きく向上させることができる。
【0024】以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0025】例えば以上の実施の形態では、シールド板20の素材としてばね鋼を用いたが、これに限らず、例えばステンレス鋼やアルミニウム系合金等のチャンバ11の構成材料と同じ材料を用いてもよい。これにより、シールド板20をチャンバ11の内壁面とみなすことができ、放電条件の変動を引き起こすおそれがなくなる。同様な趣旨で、シールド板20をチャンバ11と同電位に位置決めしたり、シールド板20の表面に絶縁被膜を施してもよい。
【0026】また、以上の実施の形態では、シールド板20がチャンバ11の内壁面全域を覆うような大きさに形成されるとしたが、シールド板20の短辺部28、28の長さを延長してブッシング12の内周面をも覆うような大きさにしてもよい。これにより、ブッシング12の絶縁不良を回避することが図られる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のイオン注入装置によれば、チャンバ内壁に対するシールド板の脱着作業を容易に行うことができ、作業時間を短縮して装置のスループットの向上を図ることができる。また、シールド板は薄板金属板から構成されるので、チャンバ内部において突起部分が形成されることはなく、チャンバ内部における異常放電を引き起こすおそれもない。
【0028】請求項2によれば、チャンバ側の挿入端である開口がチャンバ内径よりも小さく形成されていても、シールド板の脱着作業を容易に行うことができる。
【0029】請求項3の発明によれば、チャンバ内壁に対するシールド板の脱着作用、及びシールド板の縮径作用を容易に行うことができ、また、請求項4の発明により、軸方向におけるシールド板の両辺部間に隙間を生じさせないようにすることができる。
【0030】請求項5の発明によれば、シールド板のチャンバ内での不用意な移動を防止することができ、また、請求項6の発明によれば、シールド板の配置によるイオン源の所期の作用が損なわれるのを防止することができる。




 

 


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