(57)【要約】【課題】クレーン等の重機を用いることなく容易かつ短時間に性能を回復することができ、かつその際に水分が真空チャンバー内に侵入する可能性が少ないビームプロファイルモニターを提供する。【解決手段】イオンビーム源に対向する照射面１０ａを有し照射面におけるイオンビームの強度分布を計測するビームプロファイルモニター１０。イオンビームを遮ることなく照射面を囲む枠体１２と、枠体に固定されイオンビーム３が通過可能な複数のスリット孔１４ａを有する水冷された平板状の冷却支持板１４と、冷却支持板のイオンビーム源の背面側に位置し複数のスリット孔を通過したイオンビーム３の強度をそれぞれ独立に計測する複数のファラデーカップ１８とを備える。ファラデーカップ１８は、枠体１２の背面側から着脱可能に枠体に取付けられている。【選択図】図３
2008235044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム源に対向する照射面を有し該照射面におけるイオンビームの強度分布を計測するビームプロファイルモニターであって、
前記イオンビームを遮ることなく前記照射面を囲む枠体と、
該枠体に固定されイオンビームが通過可能な複数のスリット孔を有し、内部が水冷された平板状の冷却支持板と、
前記イオンビーム源に対し前記冷却支持板の背面側に位置し、前記複数のスリット孔を通過したイオンビームの強度をそれぞれ独立に計測する複数のファラデーカップとを備え、
該ファラデーカップは、前記枠体の背面側から着脱可能に該枠体に取付けられている、ことを特徴とするビームプロファイルモニター。
【請求項２】
前記ファラデーカップは、前記複数のスリット孔に沿って延びスリット孔側が開口した導電性金属容器であり、
１又は複数の前記導電性金属容器を絶縁体を介して支持するカップ支持部材を更に備え、該カップ支持部材は前記枠体に背面側から着脱可能に取付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイルモニター。
【請求項３】
前記冷却支持板とファラデーカップとの間に位置する補助電極を備え、
該補助電極は、前記ファラデーカップを取外した前記枠体の背面側から着脱可能に前記冷却支持板に取付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイルモニター。
【請求項４】
前記補助電極は、イオンサプレッション電極及び／又はサプレッション電極である、ことを特徴とする請求項３に記載のビームプロファイルモニター。
【請求項５】
前記冷却支持板と同一又はこれより狭い、スリット孔を有し該冷却支持板の照射面に着脱可能に取付けられた耐熱保護板を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のビームプロファイルモニター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置用のビームプロファイルモニターに関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置は、イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速又は減速し、基板の注入面にイオンを注入する装置である。
【０００３】
かかるイオン注入装置には、イオンビームの大きさ、形状および強度分布を測定するためにビームプロファイルモニターが設置されており、これによる測定値をもとに、イオンビームの注入量を決定するようになっている。
【０００４】
ビームプロファイルモニターは、例えば特許文献１に既に開示されている。
【０００５】
特許文献１の「イオン注入装置」は、低コストのイオンビーム分布測定装置を備えると共に、イオン注入のスループットを向上したイオン注入装置を提供することを目的とする。
【０００６】
このイオン注入装置は、図４に示すように、イオンを生成するイオン源から所望のイオン種を引き出し、所望のエネルギーに加速又は減速し、走査器により基板の注入面にイオンを走査して注入するイオン注入装置において、基板の下流側に配置され、イオンビームの電流値を計測するファラデーカップ５０と、基板とファラデーカップ５０との間に配置され、イオンビームＢの走査方向と同一方向に移動可能で、かつ、単一のスリット５２を有する遮蔽板５４とを具備したイオンビーム分布測定装置を備えたものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１４２８９号公報、「イオン注入装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
大型基板（例えば、６７０ｍｍ×７５０ｍｍ）の全面にイオンビームを照射する場合に、従来、図５Ａに示すようなビームプロファイルモニターを用いていた。このビームプロファイルモニター６０は、大型基板１をカバーする照射面６１をもった箱型容器６２であり、その照射面６１にイオンビーム２を通す細長いスリット６１ａを有する。
【０００９】
図５Ｂは、図５ＡのＢ−Ｂ断面図であり、図５ＣはそのＣ−Ｃ矢視図である。図５Ｂ，Ｃにおいて、６３はファラデーカップ、６４はサプレッション電極、６５はイオンサプレッション電極、６６は冷却支持板、６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄは絶縁体、６８は固定支持板である。ただしサプレッション電極６４と固定支持板６８は同一であってもかまわない。
【００１０】
ファラデーカップ６３は、図示しない電流計を介して箱型容器６２に接地されており、スリット６１ａを通過したイオンビーム２（＋の電荷をもつ）の放出する電流からイオンビーム２の強度を検出する。
サプレッション電極６４は、負（−）に印加され、ファラデーカップ６３で発生する２次電子を抑制する。イオンサプレッション電極６５は、正（＋）に印加され、正（＋）に帯電した浮遊イオンの侵入を抑制する。冷却支持板６６は、内部の冷却管に冷却水を流して冷却し、ビームの熱量を吸収して支持板自体及び内部の過熱を防いでいる。
これらの各部材は、箱型容器６２の底板に、固定支持板６８及び絶縁体６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄを介して順に積層した構造となっている。
【００１１】
上述したイオン注入装置を長時間連続使用したとき、材料ガスに起因する汚れ、絶縁不良の発生により、ビーム形状を測定するビームプロファイルモニターに、計測誤差が生じるようになる。そのため、定期的にモニター本体を交換していた。
【００１２】
すなわちビームプロファイルモニターは、ジボラン、ホスフィン等のガスを使用する装置内に設置されるため、装置を長時間稼動すると、絶縁体の絶縁抵抗低下、ビーム直射によるファラデーカップ表面の電気抵抗の増大（絶縁化）、などが発生する。その結果、正しいビーム電流が測定できなくなり、定期的な交換が必要となる。
【００１３】
従来は、定期メンテナンス等の装置停止時に、ビームプロファイルモニターを本体ごと交換していた。しかし大型基板用のプロファイルモニターは大型（例えば８００ｍｍ×９００ｍｍ）で重い（例えば約３００ｋｇ）ため、交換作業にクレーン等の重機を必要とし、交換作業に人手と時間を要する問題点があった。
またビームプロファイルモニターには、冷却支持板６６のための冷却配管や、サプレッション電極６４及びイオンサプレッション電極６５の電源ラインが結線されているため、これらの交換にも手間と時間を要し、メンテナンス時間が長すぎる問題点があった。
さらに、冷却配管の取り外しの際、水分が真空チャンバー内に残留し、メンテナンス後の真空排気に時間がかかる等の悪影響を及ぼすこともあった。
【００１４】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、クレーン等の重機を用いることなく容易かつ短時間に性能を回復することができ、かつその際に水分が真空チャンバー内に侵入する可能性が少ないビームプロファイルモニターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、イオンビーム源に対向する照射面を有し該照射面におけるイオンビームの強度分布を計測するビームプロファイルモニターであって、
前記イオンビームを遮ることなく前記照射面を囲む枠体と、
該枠体に固定されイオンビームが通過可能な複数のスリット孔を有し、内部が水冷された平板状の冷却支持板と、
前記イオンビーム源に対し前記冷却支持板の背面側に位置し、前記複数のスリット孔を通過したイオンビームの強度をそれぞれ独立に計測する複数のファラデーカップとを備え、
該ファラデーカップは、前記枠体の背面側から着脱可能に該枠体に取付けられている、ことを特徴とするビームプロファイルモニターが提供される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記ファラデーカップは、前記複数のスリット孔に沿って延びスリット孔側が開口した導電性金属容器であり、
１又は複数の前記導電性金属容器を絶縁体を介して支持するカップ支持部材を更に備え、該カップ支持部材は前記枠体に背面側から着脱可能に取付けられている。
【００１７】
また、前記冷却支持板とファラデーカップとの間に位置する補助電極を備え、
該補助電極は、前記ファラデーカップを取外した前記枠体の背面側から着脱可能に前記冷却支持板に取付けられている。
【００１８】
前記補助電極は、イオンサプレッション電極及び／又はサプレッション電極である。
【００１９】
さらに、前記冷却支持板と同一又はこれより狭い、スリット孔を有し該冷却支持板の照射面に着脱可能に取付けられた耐熱保護板を備える。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明の構成によれば、ファラデーカップが、イオンビームを遮ることなく照射面を囲む枠体の背面側から着脱可能にこの枠体に取付けられているので、冷却支持板の冷却配管やイオンサプレッション電極及びサプレッション電極の電源ラインを取外すことなく、ファラデーカップの信号線のみを取外すことで、交換頻度の高いファラデーカップのみを単独に枠体の背面側から取外して交換することができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、冷却支持板とファラデーカップとの間に位置する補助電極（イオンサプレッション電極及び／又はサプレッション電極）も、ファラデーカップを取外した枠体の背面側から電源ラインのみを取外すことで交換することができる。
さらに、冷却支持板の照射面に取付けられた耐熱保護板も、正面側から容易に交換することができる。
【００２２】
従って、イオン注入装置を長時間連続使用したとき、材料ガスに起因する汚れ、絶縁不良の発生により、計測誤差を引き起こす部品すべてを必要に応じて交換できるので、クレーン等の重機を用いることなく容易かつ短時間に性能を回復することができる。
また、これらの交換の際、冷却配管を取外す必要がないので、水分が真空チャンバー内に侵入する可能性を大幅に低減できる。
従って、交換に要する時間が激減し、メンテナンス時間が短縮できる。また、重量の大きい冷却システムの交換が不要となることで、作業自体が軽作業になり、交換作業も容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２４】
図１は、本発明によるビームプロファイルモニターを備えたイオン注入装置の全体構成図である。この図において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
この図において、１は基板、２は基板移動装置、３はイオンビーム、４はビーム照射窓、５は真空処理室、６は真空排気ポンプである。
【００２５】
基板１は、例えばガラス大型基板（例えば、６７０ｍｍ×７５０ｍｍ）であり、基板移動装置２上に一定の傾斜角（例えば１０°の後傾）で立て掛けて載せられている。基板移動装置２は、イオンビーム３の照射方向に対してこれを遮るように水平移動し、基板１の表面にイオンビーム３を照射するようになっている。
イオンビーム３は、図示しないイオンビーム源からビーム照射窓４を通して真空処理室５内に照射される。真空排気ポンプ６は真空処理室５の内部からガスを排気し内部をイオンビームの注入に適した真空度に減圧する。
【００２６】
真空処理室５の内部には、基板移動装置２の通過する位置よりイオンビーム源の背面側に、イオンビーム源に対向して本発明のビームプロファイルモニター１０が取付けられている。この例ではモニター１０を構成する枠体１２の上端部と下端部が取付け具１１ａ，１１ｂを介して真空処理室５に固定されている。また、真空処理室５の背面には、開閉可能なモニター扉７が設けられ、メンテナンス時に背面からモニター１０の背面側にアクセスできるようになっている。モニター扉７は好ましくはヒンジを有する開閉扉であるが、扉全体を取り外せる構造であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明によるビームプロファイルモニター１０の正面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。この図において、本発明のビームプロファイルモニター１０は、イオンビーム源に対向する照射面１０ａを有しこの照射面におけるイオンビーム３の強度分布を計測する装置である。
【００２８】
図２において、Ｃ−Ｃ線より上のａ部は、モニター１０の正面図、Ｃ−Ｃ線とＤ−Ｄ線の間のｂ部は、後述する耐熱保護板１３を取外した図、Ｄ−Ｄ線より下のｃ部は、さらに後述するイオンサプレッション電極１６及びサプレッション電極１７も取外した図である。
【００２９】
図２、図３に示すように、本発明のビームプロファイルモニター１０は、枠体１２、冷却支持板１４、及びファラデーカップ１８を照射面側から順に備える。
【００３０】
枠体１２は、照射面１０ａより大きくイオンビーム３を遮ることなく照射面１０ａを囲むように構成されている。枠体１２は、この例では矩形であるが、本発明はこれに限定させず、その他の形状（例えば、円形、台形、等）であってもよい。
冷却支持板１４は、枠体１２の照射面側に固定された平板であり、図示しない水配管から内部に冷却水を通し、ビームの熱量を吸収して冷却支持板自体及びその内部の過熱を防いでいる。
また、冷却支持板１４は、イオンビーム３が通過可能な複数（この図では２３本）の細長いスリット孔１４ａを有する。スリット孔１４ａは、この例では、イオンビーム３の幅全体に延び、高さ方向に一定の間隔を隔てているが、幅方向にも分割してもよい。
【００３１】
ファラデーカップ１８は、冷却支持板１４のイオンビーム源の背面側に位置し、複数のスリット孔１４ａを通過したイオンビーム３の強度をそれぞれ独立に計測するように、図示しない信号線を介して外部の電流計に接続されている。
この信号線とファラデーカップ１８との接続は、道具なしで簡単に着脱できるピン接続であるのが好ましい。
【００３２】
図２に示すように、ファラデーカップ１８は、複数のスリット孔１４ａに沿って延びスリット孔側が開口した導電性金属容器である。
また、図３に示すように、本発明のビームプロファイルモニター１０は、複数のカップ支持部材２０を更に備える。各カップ支持部材２０は、１又は複数（この図では４つ）の導電性金属容器を絶縁体１９を介して支持し、枠体１２に背面側から着脱可能に取付けられている。
【００３３】
着脱機構は、この例では各カップ支持部材２０の端部に設けられた位置決めピン２０ａと、枠体１２に設けられた位置決め溝１２ａ、及びこの溝を塞ぐ固定板２１からなり、位置決めピン２０ａと枠体１２の位置決め溝１２ａとの嵌合により、各カップ支持部材２０を所定の位置に固定し、固定板２１を枠体１２にビス、ピン等で固定することにより各カップ支持部材２０を枠体１２に固定している。なお、着脱機構は、この例に限定されず、フランジとボルト等の周知の機構であってもよい。
上述した構成により、１又は複数（この図では４つ）のファラデーカップ１８を各カップ支持部材２０と共に枠体１２の背面側から容易に着脱することができる。
【００３４】
補助電極１６、１７は、この例では、絶縁体１５を介して他から絶縁されたイオンサプレッション電極１６とサプレッション電極１７である。イオンサプレッション電極１６は、図示しない電源ラインを介して正（＋）に印加され、正（＋）に帯電した浮遊イオンの侵入を抑制する。またサプレッション電極１７は、図示しない電源ラインを介して負（−）に印加され、ファラデーカップで発生する２次電子を抑制するようになっている。なお、イオンサプレッション電極１６とサプレッション電極１７の一方又は両方を必要に応じて省略することもできる。
【００３５】
補助電極１６、１７は、冷却支持板１４とファラデーカップ１８との間に位置し、ファラデーカップ１８を取外した枠体１２の背面側から着脱可能に冷却支持板１４に取付けられている。
補助電極１６、１７の冷却支持板１４への取付け手段は、この例では、絶縁体２２を介して固定する絶縁ボルト２３である。なお、補助電極１６、１７は絶縁体１５を介して一体化され、かつ所定の大きさにユニット化されており、そのユニット毎に絶縁ボルト２３で冷却支持板１４に固定されているのがよい。
【００３６】
上述した構成により、冷却支持板１４とファラデーカップ１８との間に位置する補助電極（イオンサプレッション電極１６、サプレッション電極１７）も、ファラデーカップ１８を取外した枠体１２の背面側からそれぞれの電源ラインのみを取外すことで容易に交換することができる。
【００３７】
さらに、本発明のビームプロファイルモニター１０は、冷却支持板１４の照射面にボルト等で着脱可能に取付けられた耐熱保護板１３を備える。この耐熱保護板１３は、冷却支持板１４のスリット孔１４ａと同一又はこれより狭いスリット孔を有する。耐熱保護板１３は、耐熱性が高く、熱膨張率の小さい材料（例えば、モリブデン）からなる厚さ１〜２ｍｍ程度の薄板であるのがよい。
この構成により、ジボラン、ホスフィン等のガス、又はビーム直射により損傷を受けた場合でも、耐熱保護板１３を容易に交換することができる。
【００３８】
上述したように、本発明のプロファイルモニターは、従来は一体構造で製作し、イオン注入装置のメンテナンスのたびに、本体ごと交換していたものを、測定器として問題になる部材は、耐熱保護板、イオンサプレッション電極、サプレッション電極、及びファラデーカップであるため、これらのみを単独に交換できる構造にしたものである。
また、イオンサプレッション電極とサプレッション電極、及びファラデーカップもそれぞれユニット化により取り外し可能とし、交換作業も簡便にした。
【００３９】
上述した本発明の構成によれば、ファラデーカップ１８が、イオンビーム３を遮ることなく照射面１０ａを囲む枠体１２の背面側から着脱可能に枠体１２に取付けられているので、冷却支持板１４の冷却配管やイオンサプレッション電極１６及びサプレッション電極１７の電源ラインを取外すことなく、ファラデーカップ１８の信号線のみを取外すことで、交換頻度の高いファラデーカップ１８のみを単独に枠体１２の背面側から取外して交換することができる。
【００４０】
また、冷却支持板１４とファラデーカップ１８との間に位置する補助電極（イオンサプレッション電極１６及び／又はサプレッション電極１７）も、ファラデーカップ１８を取外した枠体１２の背面側から電源ラインのみを取外すことで交換することができる。
さらに、冷却支持板１４の照射面に取付けられた耐熱保護板１３も、正面側から容易に交換することができる。
【００４１】
従って、イオン注入装置を長時間連続使用したとき、材料ガスに起因する汚れ、絶縁不良の発生により、計測誤差を引き起こす部品すべてを必要に応じて交換できるので、クレーン等の重機を用いることなく容易かつ短時間に性能を回復することができる。
また、これらの交換の際、冷却配管を取外す必要がないので、水分が真空チャンバー内に侵入する可能性を大幅に低減できる。
従って、交換に要する時間が激減し、メンテナンス時間が短縮できる。また、重量の大きい冷却システムの交換が不要となることで、作業自体が軽作業になり、交換作業も容易となる。
【００４２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるビームプロファイルモニターを備えたイオン注入装置の全体構成図である。
【図２】本発明によるビームプロファイルモニターの正面図である。
【図３】図２のビームプロファイルモニターのＡ−Ａ断面図である。
【図４】特許文献１の「イオン注入装置」の模式図である。
【図５】従来のビームプロファイルモニターの構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  基板、２  基板移動装置、３  イオンビーム、４  ビーム照射窓、
５  真空処理室、６  真空排気ポンプ、７  モニター扉、
１０  ビームプロファイルモニター、１０ａ  照射面、
１１ａ，１１ｂ  取付け具、１２  枠体、１２ａ  位置決め溝、
１３  耐熱保護板、１４  冷却支持板、１４ａ  スリット孔、
１５  絶縁体、１６  イオンサプレッション電極（補助電極）、
１７  サプレッション電極（補助電極）、１８  ファラデーカップ、
１９  絶縁体、２０  カップ支持部材、２０ａ  位置決めピン、
２２  絶縁体、２３  絶縁ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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