(57)【要約】 【課題】  開口部の側面の浸食に対するイオンの引出し効率の変化が小さいイオンの生成装置を提供する。【解決手段】  開口部３０が形成されるフロント板２６は、複数枚の板部材３５，３６が積層されて構成され、他の板部材３６よりも突出している最も内側の板部材３５は、開口部３０における側面４０が、イオンの引出し方向Ａに略平行に形成されている。前記側面４０は、イオンが引出されるときに浸食されるが、浸食されたとしてもイオンの引出し方向Ａに略平行な形状であり、浸食前後で形状が変化しない。これによって開口部３０の側面３３（各面４０〜４２を含む）の浸食に対し、イオンの引出し効率の変化を小さく抑えることができる。【選択図】      図１
2006302701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、
チャンバ本体に装着されてイオン生成空間を規定するチャンバを構成するフロント板であって、イオン生成空間で生成されるイオンを引出すための開口部が形成され、複数枚の板部材が積層されて構成され、最も内側の板部材は、他の板部材よりも突出しており、開口部における側面が、イオンの引出し方向に略平行に形成されるフロント板と、
イオン生成空間でイオンを生成するためのイオン生成手段とを含むことを特徴とするイオン生成装置。
【請求項２】
フロント板の厚み寸法は、単一枚の板部材でフロント板を構成する場合と同様に決定されることを特徴とする請求項１に記載のイオン生成装置。
【請求項３】
前記最も内側の板部材は、厚み寸法が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、他の板部材に対する突出量が、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のイオン生成装置。
【請求項４】
チャンバ本体には、前記最も内側の板部材が嵌まり込み、その最も内側の板部材のチャンバ本体に対する位置決めをするための嵌合凹所が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のイオン生成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のイオン生成装置を備え、イオン生成装置の開口部からイオンを引出してウエハにイオンを注入するイオン注入装置。
【請求項６】
請求項５に記載のイオン注入装置を備え、イオン注入装置によってウエハにイオンを注入して半導体を製造する半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンを生成するためのイオン生成装置、ウエハにイオンを注入するイオン注入装置、ウエハにイオンを注入して半導体を製造する半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、第１の従来の技術のイオン生成装置１を示す断面図である。図１１は、イオン生成装置１を示す正面図である。図１２は、図１１の切断面線Ｓ１２−Ｓ１２から見てイオン生成装置１を示す断面図である。図１０には、図１１の切断面線Ｓ１０−Ｓ１０から見た断面を示す。ウエハにイオンを注入して半導体を製造するにあたって、イオンを生成するために、イオン生成装置１が用いられている。イオン生成装置１は、チャンバ本体２にフロント板３を装着して構成されるチャンバ４内に、ガスが供給され、チャンバ４内に設けられるフィラメント５などによって、供給されるガスをプラズマ状態に変化させ、イオンを生成する。このようして生成されるイオンは、フロント板３の開口部７から引出される。フロント板３は、単一枚の部材であり、開口部７は、良好なイオンの引出し効率が得られるように、開口面積が決定され、さらに側面８が、チャンバ４の内方から外方に向かうにつれて拡開するようにテーパ状に形成されている。
【０００３】
チャンバ４内で生成されるイオンが開口部７から引出されるとき、開口部７は浸食されてしまう。開口部７が浸食されると開口面積の変化などによって、イオンの引出し効率が低下してしまうので、開口部７が浸食されたフロント板３は、交換する必要がある。図１０〜図１２に示す構成では、フロント板３全体を交換しなければならず、無駄が多くなってランニングコストが高くなる。
【０００４】
図１３は、第２の従来の技術のイオン生成装置１Ａを示す断面図である。図１４は、イオン生成装置１Ａを示す正面図である。図１５は、図１４の切断面線Ｓ１５−Ｓ１５から見てイオン生成装置１Ａを示す断面図である。図１３には、図１４の切断面線Ｓ１３−Ｓ１３から見た断面を示す。図１０〜図１２に示す第１の従来の技術のイオン生成装置１と対応する部分に同一の符号を付し、同様の構成は説明を省略する。図１３〜図１５に示すイオン生成装置１Ａでは、フロント板３が、内側板部材１０と、外側板部材１１との２層構造に形成され、内側板部材１０は、耐プラズマ性の高い材料によって形成されている。このような２層構造とすることによって、イオンの引出しによって浸食される内側板部材１０だけを交換すればよく、無断を少なくすることができ、また内側板部材１０を浸食されにくくして、ランニングコストを低く抑えることができる。
【０００５】
図１３〜図１５のフロント板３は、図１０〜図１２のフロント板３よりは、浸食を抑え、ランニングコストを低減することはできるが、フロント板３の側面８がテーパ形状に形成される構成では、テーパ状の側面８の浸食に伴なって、開口部７の先端部分の側面８の形状が大きく変化してしまう。開口部７の先端部分の側面８の形状が変化すると、イオンの引出し効率が大きく変化してしまうという問題を有している。
【０００６】
図１６は、第３の従来の技術のイオン生成装置１Ｂの一部を拡大して示す断面図である。図１０〜図１５に示す第１および第２の従来の技術のイオン生成装置１，１Ａと対応する部分に同一の符号を付し、同様の構成は説明を省略する。図１６に示すイオン生成装置１Ｂのフロント板３は、たとえば特許文献１に示されており、開口の内方に向かうにつれて先細ではあるが、内側板部材１０の先端部分に、フロント板３の内表面１２に垂直な領域１３を有している。このように先端部分に、フロント板３の内表面１２に垂直な領域１３を有していても、テーパ状の領域を有していると、図１３〜図１５の構成と同様に、浸食によって開口部７の先端部分の側面８の形状が変化し、イオンの引出し効率が大きく変化してしまうという問題を、同様に有する。
【０００７】
さらに他の従来の技術として、特許文献２には、フロント板が着脱交換可能に構成されるイオン生成装置が示され、特許文献３および４には、フロント板に付着した付着物を除去する手段を備えるイオン生成装置が示され、特許文献５〜７には、開口部の浸食を検出するための手段を備えるイオン生成装置が示されている。これら特許文献２〜７の装置においても、浸食によって開口部７の先端部分の側面の形状が変化し、イオンの引出し効率が大きく変化してしまうという問題を、解決することができない。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２４１５８９号公報
【特許文献２】特開平３−２１９５４０号公報
【特許文献３】特開平６−３４９４３４号公報
【特許文献４】特開２００１−１６７７０７号公報
【特許文献５】特開２００２−２７０１２９号公報
【特許文献６】特開昭５８−１２２４９号公報
【特許文献７】特開平１１−１４９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって本発明の目的は、開口部の側面の浸食に対するイオンの引出し効率の変化が小さいイオンの生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、チャンバ本体と、
チャンバ本体に装着されてイオン生成空間を規定するチャンバを構成するフロント板であって、イオン生成空間で生成されるイオンを引出すための開口部が形成され、複数枚の板部材が積層されて構成され、最も内側の板部材は、他の板部材よりも突出しており、開口部における側面が、イオンの引出し方向に略平行に形成されるフロント板と、
イオン生成空間でイオンを生成するためのイオン生成手段とを含むことを特徴とするイオン生成装置である。
【００１１】
本発明に従えば、チャンバ本体にフロント板が装着されてチャンバが構成され、イオン生成手段によって、チャンバ内のイオン生成空間でイオンが生成され、フロント板の開口部から引出される。イオンが引出される開口部が形成されるフロント板は、複数枚の板部材が積層されて構成され、他の板部材よりも突出している最も内側の板部材は、開口部における側面が、イオンの引出し方向に略平行に形成されている。前記最も内側の板部材の開口部における側面は、イオンが引出されるときに浸食されるが、浸食されたとしてもイオンの引出し方向に略平行な形状であり、浸食前後で形状が変化しない。これによって開口部の側面の浸食に対し、イオンの引出し効率の変化を小さく抑えることができる。
【００１２】
また本発明は、フロント板の厚み寸法は、単一枚の板部材でフロント板を構成する場合と同様に決定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、フロント板の厚み寸法が、単一枚の板部材でフロント板を構成する場合と同様に決定されるので、イオン生成手段の配置など、イオン生成手段に関する構成を、単一枚の板部材で構成する場合と同様の構成とすることができる。
【００１４】
また本発明は、前記最も内側の板部材は、厚み寸法が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、他の板部材に対する突出量が、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、最も内側の板部材の厚み寸法は、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、最も内側の板部材の他の板部材に対する突出量は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。このような範囲に選ぶことによって、最も内側の板部材の寿命をできるだけ長くし、かつできるだけ高い引出し効率を得ることができる。
【００１６】
また本発明は、チャンバ本体には、前記最も内側の板部材が嵌まり込み、その最も内側の板部材のチャンバ本体に対する位置決めをするための嵌合凹所が形成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、最も内側の板部材は、チャンバ本体の嵌合凹所に嵌まり込んで位置決めされる。これによってチャンバ本体に設けられるイオン生成手段に対して、高いイオンの引出し効率が得られる好適な位置に、確実に配置することができる。
【００１８】
また本発明は、前記イオン生成装置を備え、イオン生成装置の開口部からイオンを引出してウエハにイオンを注入するイオン注入装置である。
【００１９】
本発明に従えば、前述のような優れた効果を達成するイオン生成装置を用いて、好適なイオン注入装置を実現することができる。
【００２０】
また本発明は、前記イオン注入装置を備え、イオン注入装置によってウエハにイオンを注入して半導体を製造する半導体製造装置である。
【００２１】
本発明に従えば、前述のような優れた効果を達成するイオン生成装置を備えるイオン注入装置を用いて、半導体製造装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フロント板を構成する最も内側の板部材の開口部における側面は、イオンが引出されるときの浸食の前後で形状が変化しない。したがって開口部の側面の浸食に対し、イオンの引出し効率の変化を小さく抑えることができ、引出し効率を安定して維持することができる好適なイオン生成装置を実現することができる。
【００２３】
また本発明によれば、イオン生成手段の配置など、イオン生成手段に関する構成を、単一枚の板部材で構成する場合と同様の構成とすることができる。
【００２４】
また本発明によれば、最も内側の板部材の寿命をできるだけ長くし、かつできるだけ高い引出し効率を得ることができる。
【００２５】
また本発明によれば、チャンバ本体に設けられるイオン生成手段に対して、高いイオンの引出し効率が得られる好適な位置に、確実に配置することができる。したがって高い引出し効率のイオン生成装置を実現することができる。
【００２６】
また本発明によれば、好適なイオン注入装置を実現することができる。
また本発明によれば、好適な半導体製造装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施の一形態のイオン生成装置２０を示す断面図である。図２は、イオン生成装置２０を示す正面図である。図３は、図２の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見てイオン生成装置２０を示す断面図である。図１には、図２の切断面線Ｓ１−Ｓ１から見た断面を示す。半導体は、シリコンから成るウエハに、不純物であるボロンおよびリンなどのイオンを、予め定める拡散状態となるように注入して製造される。イオン生成装置２０は、たとえばこのように半導体を製造するためにウエハに注入するイオンを供給するイオン源として用いられる装置であり、イオンを生成するもととなるイオンソースガスをプラズマ状態に変化させて、イオン化する。イオン生成装置２０は、内部空間であるイオン生成空間２１を規定するチャンバ２２と、イオン生成空間２１でイオンを生成するためのイオン生成手段２３とを備えている。
【００２８】
アークチャンバなどとも呼ばれるチャンバ２２は、チャンバ本体２５と、フロント板２６とを有する。チャンバ本体２５は、周壁部２７と、周壁部２７の一端部を塞ぐ底壁部２８とを有し、一方向に開放する筐体状である。フロント板２６は、板状であり、チャンバ本体２５の開放端部２９に装着されて、チャンバ本体２５を閉じる。フロント板２６は、底壁部２８と平行に配置される。フロント板２６には、イオン生成空間２１で生成されるイオンを引出すための開口部３０が設けられ、開口部３０には、厚み方向に貫通するスリット状の開口３１が形成されている。
【００２９】
チャンバ２２は、その形状に関して特に限定されるものではなく、円柱形状などであってもよいが、本実施の形態では、フロント板２６および底壁部２８が長方形板状であり、周壁部２７が四角筒状である直方体形状に形成されている。また開口部３０は、形状に関して特に限定されるものではなく、円形状などであってもよいが、本実施の形態では、フロント板２６の開口部３０における側面（以下「板側面」という場合がある）３３は、フロント板２６の厚み方向に垂直な断面における形状が長方形状である。
【００３０】
フロント板２６は、複数枚の板部材、本実施の形態では２枚の板部材３５，３６が積層されて構成される。内側の板部材（以下「内板部材」という場合がある）３５は、外側の板部材（以下「外板部材」という場合がある）３６に比べて、開口３０の内方へ向けて突出している。内板部材３５の開口部３０における側面（以下「内板側面」という場合がある）４０は、厚み方向全領域にわたって一様に、フロント板２６のイオン生成空間２１を規定する内表面３８に対して垂直に形成されている。このフロント板２６の内表面３８は、内板部材３５におけるチャンバ２２の内方側表面となる厚み方向一方側の表面から成る。外板部材３５の開口部３０における側面（以下「外板側面」という場合がある）４１は、チャンバ２２の外方に向かうにつれて、拡開するようにテーパ状に形成されている。
【００３１】
内板側面４０と、外板側面４１とは、段差を有しており、内板部材３５の外板部材４１よりも開口３１の内方へ突出して露出する部分おけるチャンバ２２の外方側表面となる厚み方向他方側の表面（以下「段差面」という場合がある）４２によって、連なっている。これら内板側面４０、外板側面４１および段差面４２によって、板側面３３が構成される。板側面３３は、開口３１を規定する面である。このように２枚の板部材３５，３６によってフロント板２６が構成される場合、当然、内板部材３５が最も内側に配置される板部材であり、外板部材３６が内板部材３５を除く他の板部材となる。
【００３２】
本実施の形態のイオン生成装置２０は、たとえばフリーマン型のイオン生成装置である。イオン生成手段２４は、熱電子を発生させるためのフィラメント４５と、イオンを生成するもととなるガス（以下「ドーピングガス」という場合がある）を、イオン生成空間２１に導入するための導入手段４６とを有する。フィラメント４５は、開口３１に近接して、かつこの開口３１と略平行に延びるように設けられる。フィラメント４５は、フロント板２６および底壁部２８に対して平行に配置されている。フィラメント４５は、その両端が絶縁体４７を介して電気的および熱的に絶縁されてチャンバ本体２５に支持されている。
【００３３】
イオン生成手段２４は、イオン生成空間２１が真空に近い環境に保たれた状態で、チャンバ本体２５の外側部に設けられる電磁石に通電して磁界を発生させ、直流電源によって、フィラメント４５に通電するとともに、チャンバ本体２５をフィラメント４５よりも高い電位に保持して、フィラメント４５とチャンバ本体２５間に電界を発生させ、フィラメント４５から放出される熱電子をチャンバ本体２５で捕捉できるように構成されている。この状態で導入手段４６によって導入されるドーピングガスを導入し、ドーピングガスを熱電子によってプラズマ状態に変化させ、イオンを生成する。このようにイオン生成手段２４は、イオン生成空間２１に電界および磁界を形成し、フィラメント４５から発生する熱電子によって、ドーピングガスをプラズマ状態にしてイオンを得ることができる。
【００３４】
図４は、図１のセクションＳ４を拡大して示す断面図である。内板部材３５の厚み寸法ｈ１と外板部材３６の厚み寸法ｈ２との和であるフロント板２６の厚み寸法ｈ３は、図１０〜図１２に示す単一枚の板部材で構成されるフロント板の厚み寸法と同一の寸法となるように決定される。フロント板２６の厚み寸法ｈ３がこのように決定されたうえで、内板部材３５の厚み寸法ｈ１は、たとえば１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲で決定され、好ましく約１．５ｍｍ程度であり、本実施の形態では１．５ｍｍである。外板部材３６の厚み寸法ｈ２は、たとえば４．８ｍｍであり、フロント板２６の厚み寸法ｈ３は、たとえば６．３ｍｍである。
【００３５】
内板部材３５の外板部材３６に対する突出量Ｗは、たとえば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲で決定され、好ましくは約１．０ｍｍであり、本実施の形態では１．０ｍｍである。外板部材３６のテーパ角度θは、図１０〜図１５に示す構成と同一であってもよく、たとえば４５度である。テーパ角度θは、外板部材３６の側面４１が、フロント板２６の内表面３８に垂直な面に対して成す角度である。
【００３６】
フロント板２６は、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）およびタングステン（Ｗ）など、耐熱性および耐プラズマ性の高い材料を用いて構成される。内板部材３５および外板部材３６は、同一の材料で形成されてもよいが、本実施の形態では、イオンに晒されにくい外板部材３６は、比較的耐熱性および耐プラズマ性の低いモリブデンによって形成し、イオンに晒されやすい内板部材３５は、比較的耐熱性および耐プラズマ性の高いタンタルまたはタングステンによって形成されている。
【００３７】
図５は、図３のセクションＳ５を拡大して示す断面図である。フロント板２６は、チャンバ本体２５の開放端部２９に、底壁部２８と反対側から当接する状態で、たとえば六角穴付きボルトなどによって実現されるねじ部材５０を用いて、着脱可能に装着される。ねじ部材５０は、外ねじが形成される軸部５３と、軸部５３よりも半径方向外方へ突出する頭部５４とを有している。
【００３８】
チャンバ本体２５には、開放端部２９に、内ねじが形成されるねじ孔部５１が、フロント板２６側に開放して形成されている。チャンバ本体２５側に配置される内板部材３５には、軸部５３が緩やかに挿通するねじ挿通孔５５が、厚み方向に貫通して形成されている。チャンバ本体２５と反対側に配置される外板部材３６には、チャンバ本体２５と反対側の部分に頭部５４が収納される収納凹所５７が形成され、収納凹所５７から厚み方向に貫通して、軸部５３が緩やかに挿通するねじ挿通孔５８が形成されている。
【００３９】
ねじ部材５０は、頭部５４を収納凹所５７に嵌まり込ませて外板部材３６に係止され、軸部５３を各ねじ挿通孔５５，５８に挿通させてねじ孔部５１に螺着される。このようにしてフロント板２６は、ねじ部材５０によってチャンバ本体２５に締結される。
【００４０】
チャンバ本体２５の開放端部２９には、フロント板２６に対向する表面部に、嵌合部６０を有する。嵌合部６０には、底壁部２８と反対側に開放し、かつチャンバ２２の内方側に開放する嵌合凹所６１が形成されている。嵌合凹所６１の深さである底壁部２８から開放端部２９に向かう方向の寸法は、内板部材３５の厚み寸法ｈ１と略同一である。この嵌合部６０は、内板部材３５の周縁部が嵌合凹所６１に嵌まり込むことによって、その嵌合部６０の表面によって内板部材を支持し、チャンバ本体２５に対して位置決めすることができる。
【００４１】
図６は、イオン生成装置２０の支持構造を示す斜視図である。イオン生成装置が設けられる設置場所には、基台６５が固定されている。基台６５には、支持体６６が設けられている。イオン生成装置２０は、支持体６６に、チャンバ本体２５の底壁部２８で連結される。このようにしてイオン生成装置２０は設定されている。
【００４２】
図７は、イオン生成装置２０からイオンを引出すための構造を簡略化して示す断面図である。イオン生成装置２０のフロント板２６に、間隔をあけて対向するように、引出し電極６５が設けられる。引出し電極６５は、チャンバ本体２５に比べて低い電位に保持されており、チャンバ本体２５と引出し電極６５との間に形成される電界によって、イオン生成空間２１で生成されるイオンが、フロント板２６の内表面３８に垂直な引出し方向Ａへ、開口３１を通過して引出される。イオンの引出し方向Ａは、内板部材３５の開口部３０における側面４０に略平行な方向である。このようにイオン生成装置２０からイオンが引出されてイオンビームが形成される。
【００４３】
図８は、イオン注入装置７０を簡略化して示すブロック図である。イオン注入装置７０は、イオン生成装置２０を備え、そのイオン生成装置２０で生成されるイオンをウエハ７１に注入する装置である。イオン注入装置２０は、イオン生成装置２０、前述の引出し電極６５を含むイオンを引出すための構造に加えて、ウエハ７１を保持する保持手段７２およびイオンビームを注入に適した状態にするための処理手段７３を有している。処理手段７３は、必要なイオンビームだけを取出し、不必要なイオンビームを消滅させる質量分析器７４および電磁石などを用いてイオンビームを走査させるための走査部７５などを有している。イオン注入装置７０は、イオン生成装置２０から引出されたイオンビームを、質量分析器で必要な分だけ取出し、走査部で走査して、ウエハ７１に照射し、ウエハ７１の全面にわたって均一にイオンを注入することができる。
【００４４】
このようなイオン注入装置７０を備え、さらに前処理および後処理などの他の処理を実行する装置を組合せることによって、半導体を製造する半導体製造装置を実現することができる。
【００４５】
以上のようなイオン生成装置２０によれば、イオンが引出される開口部３０が形成されるフロント板２６は、複数枚の板部材３５，３６が積層されて構成され、外板部材３６よりも突出している内板部材３５は、開口部３０における側面４０が、内板部材３５の厚み方向全体にわたって、イオン生成空間２１を規定するフロント板２６の内表面３８に対して垂直に形成されている。イオンの引出し方向Ａは、内板部材３５の側面４０と略平行であり、イオンの引出しに伴って内板部材３５が浸食されたとしても、図９（１）に示すように、側面４０の形状は変化しない。具体的には、図９（１）に仮想線で示す状態から実線で示す状態に浸食されたとしても、側面４０は、厚み方向全体にわたって、フロント板２６の内表面３８に垂直な面のままである。これに対して、図９（２）に示すように、特許文献１に示されるような内板部材１０を用いていると、図９（２）に仮想線で示す状態から実線で示す状態に浸食されると、垂直な側面部分１０ａが大きくなりテーパ部分１０ｂが小さくなるので、側面の形状が大きく変化してしまう。このように変化すると、引出し効率に大きく影響を与えてしまうが、内板部材３５の側面４０を、全体にわたってフロント板２６の内表面３８に対して垂直に形成しておくことによって、イオンの引出し方向Ａと略平行となり、その側面４０は、イオンが引出されるときに浸食されるが、浸食されたとしてもイオンの引出し方向Ａと略平行な形状であり、浸食前後で形状が変化しない。これによって開口部３０の側面４０の浸食に対し、イオンの引出し効率の変化を小さく抑えることができる。
【００４６】
またフロント板２６の厚み寸法ｈ３が、単一枚の板部材でフロント板を構成する場合と同様に決定されるので、イオン生成手段２４の配置など、イオン生成手段２４に関する構成を、単一枚の板部材で構成する場合と同様の構成とすることができる。たとえばフロント板２６とフィラメント４５との距離Ｄを、図１０に示す場合の構成と同一にすることができる。
【００４７】
また内板部材３５の厚み寸法ｈ１は、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、内板部材３５の外板部材に対する突出量Ｗは、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。このような範囲に選ぶことによって、内板部材の寿命をできるだけ長くし、かつできるだけ高い引出し効率を得ることができる。たとえば厚み寸法ｈ１が１．０ｍｍ未満の場合、イオンによって浸食されやすくなって寿命が短くなるとともに、加工精度にも問題が発生する。突出量Ｗが１．５ｍｍを超える場合も、同様の問題が発生する。また厚み寸法ｈ１が２．０ｍｍを超えると、フロント板２６の厚み寸法ｈ３が先に決定される状態では外板部材３６の厚み寸法ｈ２が小さくなり、外板部材３６の内板部材３５に対する退避が不十分となり、外板部材３６の影響を受けて、イオンの引出し効率が低下してしまう。突出量Ｗが０．５ｍｍ未満の場合も、同様の問題が発生する。前述のような寸法に選ぶことによって、これらの問題を解消し、好適なフロント板２６を得ることができる。特に、内板部材３５の厚み寸法ｈ１を約１．５ｍｍ程度とし、内板部材３５の突出量Ｗを約１．０ｍｍ程度とすることによって、前述の効果をより顕著に達成することができる。
【００４８】
また内板部材３５は、チャンバ本体２５の嵌合凹所６１に嵌まり込んで位置決めされる。これによってチャンバ本体２５に設けられるイオン生成手段２４に対して、高いイオンの引出し効率が得られる好適な位置に、内板部材３５を確実に配置することができる。
【００４９】
さらにこのようなイオン生成装置２０を備えることによって、好適なイオン注入装置７０および半導体製造装置を実現することができる。
【００５０】
イオン生成装置２０からのイオンビームの引出し効率は、開口部３０が外側に向かって広がるようなテーパ形状を有し、側面におけるイオンビームに略平行な部分の寸法がより小さく、テーパ状の部分の角度がより大きいほど高いといわれているが、これは一意的なものではなく、実際にはプラズマ表面の形やビーム形状に大きく左右され、またこれらは周囲条件などの非常に多くの因子に影響される。原則的に、引出されるイオンビームの量はイオン生成装置の開口部３０と引出し電極６５間の距離に対して最も敏感であり、むしろ稼動中に電極間距離を可変させて最大電流を得ることの方が有用であり、実際にこの方法が採られている。
【００５１】
本発明では、外板部材３６の開口部３０のテーパ角度θは、従来の技術そのままで、プラズマの浸食を最も受ける内板部材３５の開口部３０の側面４０が、内表面３８に対し垂直となり、イオンの引出し方向Ａと略平行になるように形成し、さらに内板部材３５の厚み寸法ｈ１および隣接する外板部材３６に対する突出量Ｗを適宜設定することにより、イオンビームの引出し効率の低下を抑制し、イオンによる開口部３０の浸食に対し、開口部３０の形状および開口面積の経時的変化を無くしまたは小さく抑え、安定したイオンビームの引出し効率が得られると共に、内板部材３５の交換周期も延長でき、更なるランニングコストの削減が可能となる。
【００５２】
以上のように、本発明ではイオンによる開口部３０の侵食を小さく抑え、開口部３０の形状および開口面積におおきな変化が生じないので、開口部３０がテーパ形状であるフロント板を用いる場合よりも約３倍の寿命延長が可能である。これによりさらなる交換部品費の低減が可能となる。また、開口部３０の形状および開口面積に大きな変化が生じないので、従来よりも長時間安定したイオンビームが得られる。
【００５３】
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえばフロント板は、３枚以上の板部材を積層する構成であってもよい。またイオン生成手段は、フリーマン型以外の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の一形態のイオン生成装置２０を示す断面図である。
【図２】イオン生成装置２０を示す正面図である。
【図３】図２の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見てイオン生成装置２０を示す断面図である。
【図４】図１のセクションＳ４を拡大して示す断面図である。
【図５】図３のセクションＳ５を拡大して示す断面図である。
【図６】イオン生成装置２０の支持構造を示す斜視図である。
【図７】イオン生成装置２０からイオンを引出すための構造を簡略化して示す断面図である。
【図８】イオン注入装置７０を簡略化して示すブロック図である。
【図９】開口部の浸食による形状変化を示す断面図である。
【図１０】第１の従来の技術のイオン生成装置１を示す断面図である。
【図１１】イオン生成装置１を示す正面図である。
【図１２】図１１の切断面線Ｓ１２−Ｓ１２から見てイオン生成装置１を示す断面図である。
【図１３】第２の従来の技術のイオン生成装置１Ａを示す断面図である。
【図１４】イオン生成装置１Ａを示す正面図である。
【図１５】図１４の切断面線Ｓ１５−Ｓ１５から見てイオン生成装置１を示す断面図である。
【図１６】第３の従来の技術のイオン生成装置１Ｂの一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０  イオン生成装置
２２  チャンバ
２４  イオン生成手段
２５  チャンバ本体
２６  フロント板
３０  開口部
３１  開口
３３  開口部の側面
３５  内板部材
３６  外板部材
４０  内板部材の側面
４１  外板部材の側面
６０  嵌合部
６１  嵌合凹所
７０  イオン注入装置
【図１】
2006302701.tif 000003
【図２】
2006302701.tif 000004
【図３】
2006302701.tif 000005
【図４】
2006302701.tif 000006
【図５】
2006302701.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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