JP3422196B2 - イオン源 - Google Patents
イオン源Info
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Description
純物を注入するイオン注入装置等に用いられるイオン源
に関する。
のイオン源の要部を示す断面図であり、１はイオン生成
室、２はイオン生成室１の室壁、３はガス導入口、４は
フィラメント、５は絶縁支持体、６はフィラメントロッ
ト、７はスリットである。イオン生成室１の室壁２はス
テンレス等の導体から成り接地電位に設定されている。
また、フィラメント４は棒状あるいはコイル状に成形さ
れたタングステン等の金属から成っており、イオン生成
室１の室壁２に絶縁支持体５を介して固定され室壁２と
は電気的に絶縁されている。
イオン注入装置の内部に組み込まれた状態で用いられ、
以下のような機構でイオンを発生させる。即ち、イオン
生成室１にガス導入口３を通してイオン生成用ガスを導
入するとともにフィラメントロット６を通してフィラメ
ント４に電圧を印加すると、フィラメント４は加熱され
熱電子が放出される。ここで、フィラメント４をイオン
生成室１の室壁２に対して相対的にプラス電位に設定し
ておくと、フィラメント４から放出された熱電子は室壁
２の方向に加速され、同時に、図示しない印加磁界によ
る力を受けてイオン生成室１内で円運動を行いイオン生
成用ガス分子に衝突してこれを電離しイオンを発生させ
る。発生したイオンは図示しないイオン引き出し電極に
よってスリット７を通して外部へ引き出される。
成室１内で発生したイオンはスリット７を通して外部に
引き出されるが、イオン生成用ガスが熱電子との衝突に
よって電離されたときに生じる分解生成物はイオン生成
室１内に残留し室壁２や絶縁支持体５の表面に付着す
る。イオン生成室１内の残留生成物としては、上述のよ
うなイオン生成用ガスの分解によって生じたものの他
に、熱電子がイオン生成室１の室壁２やスリット材等を
スパッタすることにより生じた生成物等が含まれてお
り、これらは一般に導電性を有している。残留生成物の
量はイオン源の稼働時間が長くなるとともに増加し、こ
れによって絶縁支持体５の表面が導電性を帯びるように
なりフィラメント４とイオン生成室１の室壁２との間の
絶縁が低下する。その結果、フィラメント４と室壁２と
の間の電位を保持することができなくなって熱電子の放
出効率が低下し、さらに、フィラメント４から絶縁支持
体５の表面を通って室壁２にリーク電流が流れるように
なり、イオン生成効率はこれらの要因によって低下して
くる。従って、イオン注入装置の使用に際しては、所定
の稼働期間ごとにイオン源を分解し絶縁支持体５の表面
に付着した残留生成物を除去する作業が必要となる。
により多量のイオン発生を必要とする場合が増加してお
り、これらの要求に応えてイオン生成用ガスの流量を増
加させるかあるいはフィラメントに大電流を流すと、そ
れに伴って残留生成物の量も増加することとなる。その
ため、残留生成物の除去作業を頻繁に行うことが必要と
なりイオン源の稼働率の低下、保守費用の増加という問
題が生じる。
状絶縁物の中心に貫通穴が設けられたものから成ってお
り、この貫通穴を通してイオン生成室１内にフィラメン
ト４を挿入することによりその間の絶縁を保持するよう
にしているが、フィラメント４と室壁２を隔てる絶縁支
持体５の表面積が小さいため残留生成物の付着による絶
縁低下が起こり易くその除去作業を頻繁に行わねばなら
ない。残留生成物の付着による絶縁低下を防ぐため、絶
縁支持体を用いずにフィラメント４とイオン生成室１の
室壁２との間に隙間を設ける方法も用いられているが、
この方法によれば絶縁を保持することはできるもののイ
オン生成室１に導入されたイオン生成ガスが上記隙間か
らリークし、このリークを補うようにガス流量を大きく
しなければならないという問題がある。
とによって残留生成物の付着による絶縁低下を防ぐこと
が試みられている。図５(a) 、(b) は従来提案されてい
る絶縁支持体の構造を示す断面図である。同図は図４中
に示したＡ領域に相当する部分を拡大したものであり、
イオン生成室１の室壁２に絶縁支持体５を介してフィラ
メント４が固定されている状態を示している。また、同
図中に示した点線は残留生成物が付着している領域を表
している。図５(a) に示した絶縁支持体５の表面には凹
凸が形成されており、これにより実効的な表面積を増加
させて残留生成物の付着した絶縁支持体の表面抵抗を大
きくしたものであり、図４に示した絶縁支持体５に比べ
て絶縁低下の進行を遅らせることができる。しかし、表
面に付着する残留生成物の量は従来と変わらないため充
分な効果は得られず、その上絶縁支持体表面の凹凸加工
が複雑になるという問題がある。そこで、図５(b) に示
したように、絶縁支持体５の端部の径を広げてひさし状
にすることが提案されている（特開平２−３１２１４１
号公報）。上記構成によれば、フィラメント４から放出
された熱電子はひさしの陰となっている室壁部分には到
達できないため、この領域はスパッタされることがな
く、従って、熱電子が室壁２をスパッタして生じた残留
形成物による絶縁低下を防ぐことは可能となる。しか
し、イオン生成用ガスの分解生成物が拡散によってひさ
しの陰の部分に入り込むことまで防ぐことはできず、そ
の結果、同図に見られるように、ひさしの陰の部分に残
留生成物が侵入して付着し絶縁低下が進行することにな
る。
成室の室壁との絶縁を簡単な構成で保持することを目的
とする。
ン生成室と、該イオン生成室内に該イオン生成室の室壁
とは絶縁支持体を介して挿入され電気的に絶縁されたフ
ィラメントを備え、該フィラメントに電圧を印加するこ
とにより該イオン生成室内に導入されたガスを分解しイ
オンを発生させるイオン源において、該絶縁支持体には
該フィラメントが貫通する貫通穴が形成されるととも
に、該絶縁支持体の端部に該貫通穴より大きな径を有す
る開口部、該絶縁支持体の内部に該開口部に連接して該
開口部より大きな径を有する中空部が形成されているこ
とを特徴とするイオン源、あるいは、該絶縁支持体は該
貫通穴の中心を通って分割された個片から成ることを特
徴とする上記イオン源によって達成される。
に設けた貫通穴を通ってイオン生成室内に挿入される。
そして、イオン生成室内で発生した残留生成物は絶縁支
持体の端部に形成された開口部とフィラメントとの間の
隙間を通して拡散によって絶縁支持体の内部へ侵入する
ことになるが、上記隙間は開口部の径を調整することに
より狭くすることができるので絶縁支持体の内部へ侵入
する残留生成物を僅かな量に抑えることができる。さら
に、絶縁支持体の内部には開口部に連接して中空部が設
けられており、侵入した僅かな量の残留生成物に対して
はこの中空部が陰となってその内壁への付着が妨げられ
ることになる。即ち、中空部の内壁で絶縁を長期間保持
することが可能となる。図５(b) で説明した従来例にお
いても絶縁支持体５に設けたひさしが陰となって残留生
成物の侵入が妨げられるが、この従来構成に比べて本発
明の構成では、残留生成物の侵入口は開口部とフィラメ
ントとの間に生じている僅かな隙間だけであるため、侵
入する残留生成物の量を上記従来構造に比べて少なくす
ることができる。
ン源の断面図であり、図４と同一の機能を有するものに
は同一番号を付してある。イオン生成室１の室壁２はス
テンレス等の導体から成り接地電位に設定されている。
また、フィラメント４は棒状あるいはコイル状に成形さ
れたタングステン等の金属から成っており、イオン生成
室１の室壁２に絶縁支持体５を介して固定され室壁２と
は電気的に絶縁されている。上記イオン源は所定の真空
度に設定されたイオン注入装置の内部に組み込まれて用
いられ、従来技術の項で述べたものと同様な機構によっ
てイオンが生成される。
室壁２にフィラメント４が絶縁支持体５を介して固定さ
れている状態を示している。また、同図中に示した点線
は絶縁支持体５及びイオン生成室１の室壁２に残留生成
物が付着している領域を示している。同図に見られるよ
うに、絶縁支持体５にはその中心を通って貫通穴51が形
成されており、フィラメント４は貫通穴51を通ってイオ
ン生成室１の内部に挿入される。また、絶縁支持体５の
端部には貫通穴51より大きな径を有する開口部52が形成
されており、さらに、絶縁支持体５の内部には開口部52
に隣接して開口部52より大きな径を有する中空部53が形
成されている。イオン生成室１内でイオンの発生ととも
に生じた残留生成物は絶縁支持体５の外側表面及び開口
部52の側面に付着し、さらに、フィラメント４と開口部
52の間の隙間を通って絶縁支持体５の内部へも侵入す
る。しかし、開口部52の径を貫通穴51の径より僅かに大
きな値に設定することにより上記隙間を狭くすることが
でき、これにより隙間を通って絶縁支持体５の内部へ侵
入する残留生成物の量を抑えることができる。そして、
侵入した僅かな量の残留生成物は開口部52に隣接して設
けられている中空部53が陰となってその内壁へ付着する
量はさらに抑えられる。従って、同図中の点線で示した
ように、中空部53の内壁への残留生成物の付着量は従来
に比べて格段に少なくなり、この中空部53の内壁で絶縁
が保持されることになる。
持体５の加工方法を示したものである。まず、同図(a)
に示したように、金型を用いてアルミナ粉末を段付きの
円柱形状に成形し、その中心を通ってフィラメントを挿
入するための貫通穴51を形成する。そして、このように
して形成された円柱状絶縁物端部における貫通穴51の径
を僅かに広げて開口部52を形成する。さらに、円柱状絶
縁物の外周部にダイス加工を施してねじ部54を形成す
る。ついで、貫通穴51の中心を通って図中一点鎖線で示
した位置で円柱状絶縁物を２つに分割する。そして、同
図(b) に示したように、分割された個片の各々に対し
て、開口部52に隣接する領域に溝加工を施して中空部53
を形成する。図３(a) は、以上のようにして形成された
絶縁支持体の分割された個片を示した斜視図であり、イ
オン源に装着する場合には、図３(b)に示したように、
分割された個片を組み立てた状態で用いる。絶縁支持体
を２つに分割することにより中空部53の加工が容易とな
り、また、中空部53の内壁に付着した僅かな量の残留生
成物を除去するための洗浄作業も容易になる。また、ね
じ部54により絶縁支持体５をイオン生成室１の室壁２に
固定することができるので絶縁支持体５の室壁２への装
着が容易となりかつイオン生成室の気密性を保持するこ
とも容易となる。
体の形状によってイオン生成室とフィラメントの絶縁を
長期間保持することができるのでイオン源の寿命を従来
に比べて長くすることが可能となりイオン注入装置の保
守作業の簡素化、信頼性の向上を図る上で有益である。
Claims (2)
- 【請求項１】 イオン生成室と、該イオン生成室内に該
イオン生成室の室壁とは絶縁支持体を介して挿入され電
気的に絶縁されたフィラメントを備え、該フィラメント
に電圧を印加することにより該イオン生成室内に導入さ
れたガスを分解しイオンを発生させるイオン源におい
て、 該絶縁支持体には該フィラメントが貫通する貫通穴が形
成されるとともに、該絶縁支持体の端部に該貫通穴より
大きな径を有する開口部、該絶縁支持体の内部に該開口
部に連接して該開口部より大きな径を有する中空部が形
成されていることを特徴とするイオン源。 - 【請求項２】 該絶縁支持体は該貫通穴の中心を通って
分割された個片から成ることを特徴とする請求項１記載
のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763096A JP3422196B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31763096A JP3422196B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10162747A JPH10162747A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3422196B2 true JP3422196B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=18090311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31763096A Expired - Lifetime JP3422196B2 (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422196B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030070992A (ko) * | 2002-02-27 | 2003-09-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 임플랜터 설비의 필라멘트 절연 장치 |
| JP7522986B2 (ja) * | 2021-06-28 | 2024-07-26 | 島津産機システムズ株式会社 | リークディテクタ及びリークディテクタ用イオン源 |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31763096A patent/JP3422196B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10162747A (ja) | 1998-06-19 |
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