(57)【要約】  【課題】  ファラデーカップのスパッタで生成した金属膜が剥がれ落ちることによる各部材間の短絡を防止したイオンドーピング装置を提供することである。  【解決手段】  イオンドーピング装置は、ビーム電流を測定するファラデーカップ１１と、ファラデーカップ１１から発生する二次電子を抑制するためのサプレッション電極１２と、イオンビームにより励起されたプラズマからのイオンを抑制するためのイオンサプレッション電極１３と、これらを覆う接地筐体１４とを備え、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の表面のうち、少なくとも金属膜１７ａ〜１７ｃが形成される表面に、ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４が隣接するそれぞれの部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも短径の面からなる凹凸を設けた構成とする。【選択図】      図１
2006302690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム電流を測定するファラデーカップと、該ファラデーカップから発生する二次電子を抑制するためのサプレッション電極と、イオンビームにより励起されたプラズマからのイオンを抑制するためのイオンサプレッション電極と、これらを覆う筐体とを備えたイオンドーピング装置において、
前記サプレッション電極、前記イオンサプレッション電極、及び前記筐体の表面のうち、少なくとも金属膜が形成される表面に、前記ファラデーカップ、前記サプレッション電極、前記イオンサプレッション電極、及び前記筐体が隣接するそれぞれの部材間隔よりも短径の面からなる凸部を設けたことを特徴とするイオンドーピング装置。
【請求項２】
複数の交差する溝部を凹部とすることにより前記凸部が形成されることを特徴とする請求項１記載のイオンドーピング装置。
【請求項３】
隣接する複数の穴を凹部とすることにより前記凸部が形成されることを特徴とする請求項１記載のイオンドーピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温ポリシリコン液晶パネル等の製造に用いられるイオンドーピング装置に関し、より詳しくは、ビーム電流の測定誤差を防止するイオンドーピング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低温ポリシリコン液晶等の大型基板にＴＦＴを形成する際、ＴＦＴのソース、ドレインやＬＤＤ領域の形成及びＴＦＴの閾値の制御を目的とした不純物の注入にイオンドーピング装置が用いられる。
【０００３】
イオンドーピング装置には、イオンビームを取り込んでビーム電流を測定するファラデー装置が備えられている。このファラデー装置は主としてイオンビームのビーム電流調整に用いられる。ファラデー装置は、ビーム電流を測定するファラデーカップと、ファラデーカップから発生する二次電子を抑制するためのサプレッション電極と、イオンビームにより励起されたプラズマからのイオンを抑制するためのイオンサプレッション電極と、これらを覆う接地筐体とを備えている。
【０００４】
また、イオンドーピング装置には、元素をプラズマ化し、プラズマ中のイオンをイオンビームとして引き出すイオン源も備えられている。特許文献１には、プラズマチャンバの本体とプラズマスリットとの間を電気的に絶縁すると共に両者間にスパッタ電圧を印加することによって、プラズマスリットに堆積した付着物をプラズマスパッタによって除去するイオン源が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１７３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、イオン源の中に堆積する付着物を除去することが開示されているが、ファラデー装置の中に堆積する付着物の除去については記載されていない。
【０００６】
上記の構成からなるファラデー装置には、一般に加工しやすいステンレス等の金属が用いられているので、イオンビームによりファラデーカップがスパッタされ、サプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び接地筐体のファラデーカップ側の面に金属膜が堆積する。この金属膜がある程度の膜厚に成長すると、温度変化により数ｍｍ〜数ｃｍの大きさで剥がれ落ちる。剥がれ落ちた金属膜は、互いに電気的に絶縁される必要のあるファラデーカップ、サプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び接地筐体の間に落ち、これら部材間を短絡させる。これにより、各部材間に本来の電位差がなくなり、ビーム電流の測定に誤差が生じる。従来、この原因となる金属膜の剥がれを抑制するため、各部材表面をブラスト処理していた。
【０００７】
しかしながら、ブラスト処理を行うと、生成した金属膜が剥がれるまでの時間は長くなるが、いずれは剥がれ落ちて部材間を短絡させてしまうので、短絡を防ぐ根本的な対策にはなっていなかった。
【０００８】
本発明は、ファラデーカップのスパッタで生成した金属膜が剥がれ落ちることによる各部材間の短絡を防止したイオンドーピング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明のイオンドーピング装置は、サプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び筐体の表面のうち、少なくとも金属膜が形成される表面に、ファラデーカップ、サプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び筐体が隣接するそれぞれの部材間隔よりも短径の面からなる凸部を設けたものである。
【００１０】
イオンビームによりファラデーカップの表面がスパッタされ、その際飛び散った金属がスパッタ膜（金属膜）としてサプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び接地筐体のファラデーカップ側の表面に堆積する。この金属膜がある程度の膜厚に成長すると、温度変化により剥がれ落ちる。その際、上記の構成によると、剥がれ落ちる金属膜は、凸部を構成する面の形状で剥がれ落ちる。
【００１１】
例えば、前記凸部は、複数の交差する溝部を凹部としたり、隣接する複数の穴を凹部とすることにより形成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、剥がれ落ちる金属膜の大きさが、それぞれのサプレッション電極、イオンサプレッション電極、及び接地筐体の間隔よりも短いので、これら部材間を短絡させずに堆積する。その結果、各部材間に本来の電位差を維持し、ビーム電流の測定を正常に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
イオンドーピング装置には、元素をプラズマ化し、プラズマ中のイオンをイオンビームとして引き出すイオン源や、イオンビームを取り込んでビーム電流を測定するファラデー装置が備えられている。
【００１４】
図１は、イオンドーピング装置に搭載されたファラデー装置の概略断面図である。ファラデー装置１０は、ビーム電流を測定するファラデーカップ１１と、ファラデーカップ１１から発生する二次電子を抑制するためのサプレッション電極１２と、イオンビームにより励起されたプラズマからのイオンを抑制するためのイオンサプレッション電極１３と、これらを覆う接地筐体１４とを備えている。
【００１５】
ファラデーカップ１１は、イオンビームを受けるカップ形状を有しており、接地筐体１４内の中央下部に配設され、他の部材とは絶縁されている。ファラデーカップ１１の外底面から接地筐体１４の内底面までは距離Ａだけ離れている。
【００１６】
サプレッション電極１２は、ファラデーカップ１１を覆うように配設され、他の部材とは絶縁されている。サプレッション電極１２の下端部は絶縁体１５ａを介して接地筐体１４の内底面に固定されている。また、サプレッション電極１２の上面の内側部分からファラデーカップ１１の上端部までは距離Ｂだけ離れ、サプレッション電極１２の側面の内側部分からファラデーカップ１１の外側面までは距離Ｃだけ離れ、サプレッション電極１２の側面の最も突出した部分から接地筐体１４の内側面までは距離Ｄだけ離れている。
【００１７】
イオンサプレッション電極１３は、サプレッション電極１２の上方に配設され、他の部材とは絶縁されている。イオンサプレッション電極１３の底面からサプレッション電極１２の上面までは距離Ｅだけ離れ、イオンサプレッション電極１３の上面から接地筐体１４の上面の内側部分までは距離Ｆだけ離れ、イオンサプレッション電極１３の側端部から接地筐体１４の内側面までは距離Ｇだけ離れている。
【００１８】
ファラデーカップ１１の上方のサプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、接地筐体１４には、それぞれ開口部１２ａ、１３ａ、１４ａが形成されている。イオン源（不図示）から引き出されたイオンビームは、この開口部１２ａ、１３ａ、１４ａを通じてファラデーカップ１１で受けられる。
【００１９】
ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４は、電気伝導性が必要なため一般に金属からなる。例えば、加工しやすいステンレス等を用いることができる。
【００２０】
ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、及びイオンサプレッション電極１３は、それぞれ電流計、電源、アースに接続されている。これらを接続する導線１６は接地筐体１４を貫通して設けられる。この接地筐体１４の貫通部分には導線１６が接地筐体１４と短絡することを防止するため絶縁体１５ｂ〜１５ｄが設けられている。
【００２１】
そして、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の上面の内側部分には、凹凸が形成されている。図２に、サプレッション電極１２の上面の内側部分の概略平面図、図３に、図２のＸ―Ｘ線断面図を示す。なお、イオンサプレッション電極１３及び接地筐体１４の上面の内側部分も同様の構造である。
【００２２】
図２のように、サプレッション電極１２の上面の内側部分には、複数の交差する溝部１２ｂが形成されている。これら溝部１２ｂは所定間隔で格子状に配置される。これにより、溝部１２ｂが凹凸の凹部となり、溝部以外の正方形に突出した部分が凹凸の凸部１２ｃとなる。この凸部１２ｃは、図３に示すように、長さＨの対角線を有している。また溝部１２ｂの幅は凸部１２ｃの一辺よりも短い。
【００２３】
そして、長さＨは、ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４が隣接するそれぞれの部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも短い。
【００２４】
図４は、他のサプレッション電極１２の上面の内側部分の概略平面図、図５は、図４のＹ−Ｙ線断面図である。なお、イオンサプレッション電極１３及び接地筐体１４の上面の内側部分も同様の構造とすることができる。
【００２５】
図４のように、サプレッション電極１２の上面の内側部分には、複数の穴１２ｄが若干重なるように形成されている。これにより、穴１２ｄが凹凸の凹部となり、穴以外の突出した部分が凹凸の凸部１２ｅとなる。この凸部１２ｅは、図５に示すように、長さＪの対角線を有している。
【００２６】
そして、長さＪは、ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４が隣接するそれぞれの部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも短い。
【００２７】
図２〜図５に示したように、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の表面に形成される凹凸は、その凸部となる面の径が部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも短ければよく、凹凸の形状には特に限定はない。
【００２８】
このような構成のファラデー装置１０を使用していると、数週間程でサプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の表面に金属膜１７ａ〜１７ｃ（図１参照）が成長する。これは、イオンビームによりファラデーカップ１１の表面がスパッタされ、その際飛び散った金属がスパッタ膜としてサプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４のファラデーカップ１１側の表面に堆積したものである。
【００２９】
このスパッタ膜（金属膜１７ａ〜１７ｃ）がある程度の膜厚に成長すると、温度変化により剥がれ落ちる。このとき剥がれる金属膜１７ａ〜１７ｃは、図２〜図４で示した凹凸形状を有している。例えば、図２では凸部１２ｃの形状（対角線の長さＨ）で剥がれ落ち、図３では凸部１２ｅの形状（対角線の長さＪ）で剥がれ落ちる。なお、溝部１２ｂや穴１２ｄからなる凹部にはスパッタ膜が付きにくいので剥がれにくい。剥がれ落ちた金属膜１７ａ〜１７ｃは、互いに電気的に絶縁される必要のあるファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の間に落ちる。
【００３０】
具体的には、金属膜１７ａはファラデーカップ１１内部や上端部、又はサプレッション電極１２の側面とファラデーカップ１１の側面の間を通り接地筐体１４の内底面に落ちる。また金属膜１７ｂはサプレッション電極１２の上面、ファラデーカップ１１内部、又はサプレッション電極１２の側面の最も突出した部分と接地筐体１４の内側面の間を通り接地筐体１４の内底面に落ちる。また金属膜１７ｃはイオンサプレッション電極１３の上面、ファラデーカップ１１内部、又はイオンサプレッション電極１３の側端部と接地筐体１４の内側面の間を通り接地筐体１４の内底面に落ちる。
【００３１】
ここで、上述のように、剥がれ落ちる金属膜１７ａ〜１７ｃの大きさはＨやＪの長さを有しているので、それぞれの部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも短い。従って、これら部材（サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４）間を短絡させずに堆積する。その結果、各部材間に本来の電位差を維持し、ビーム電流の測定を正常に行うことができる。なお、剥がれ落ちた金属膜１７ａ〜１７ｃは定期的に除去すればよい。
【００３２】
なお、ファラデー装置の形状の違いにより金属膜が生成する場所や大きさが異なるので、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の表面のうち、少なくとも金属膜が形成される表面に凹凸を設ければよい。
【００３３】
以下に、ファラデー装置１０の実施例について説明する。図１において、距離Ａ＝５ｍｍ、Ｂ＝６ｍｍ、Ｃ＝５ｍｍ、Ｄ＝６、Ｅ＝８、Ｆ＝８、Ｇ＝６とし、図２において、長さＨ＝２ｍｍとする。この場合、剥がれ落ちる金属膜１７ａ〜１７ｃは対角線が２ｍｍの正方形となる。剥がれ落ちた金属膜１７ａ〜１７ｃは、ファラデーカップ１１、サプレッション電極１２、イオンサプレッション電極１３、及び接地筐体１４の間に落ちるが、金属膜１７ａ〜１７ｃの長さ（２ｍｍ）がそれぞれの部材間隔（距離Ａ〜Ｇ）よりも十分短い。
【００３４】
従って、金属膜１７ａ〜１７ｃはこれら部材間を短絡させずに堆積する。その結果、各部材間に本来の電位差を維持し、ビーム電流の測定を正常に行うことができる。なお、剥がれ落ちた金属膜１７ａ〜１７ｃによる短絡は６ヶ月毎のメンテナンスでは生じていない。従来は２週間から２ヶ月毎にメンテナンスして金属膜を除去しなければ短絡が生じていた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のイオンドーピング装置は、低温ポリシリコン液晶パネル等の製造に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】イオンドーピング装置に搭載されたファラデー装置の概略断面図である。
【図２】サプレッション電極の上面の内側部分の概略平面図である。
【図３】図２のＸ―Ｘ線断面図である。
【図４】他のサプレッション電極の上面の内側部分の概略平面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    ファラデー装置
１１    ファラデーカップ
１２    サプレッション電極
１２ｂ    溝部（凹部）
１２ｃ    凸部
１２ｄ    穴（凹部）
１２ｅ    凸部
１３    イオンサプレッション電極
１４    接地筐体
１７ａ〜１７ｃ    金属膜
【図１】
2006302690.tif 000003
【図２】
2006302690.tif 000004
【図３】
2006302690.tif 000005
【図４】
2006302690.tif 000006
【図５】
2006302690.tif 000007