(57)【要約】【課題】イオンビームｂ、ｃによってクライオポンプＰが正常に作動しなくなるという問題を解決する手段を提供する。【解決手段】イオンを生成するイオン源２と、イオンビームｘにマグネットの磁力を作用させ、イオンビームの通路を拡大すると共に偏平に分散させてイオン選択を行なう質量分離部４と、前記偏平に分散されたイオンビームｘの均質化を図る均一制御部５と、この均一制御部５を通過して平行性が調節されたイオンビームを被処理体７の表面にイオンａを打込むイオン打込み部６とからなるイオン注入装置１において、イオンビームを案内する真空チャンバー９の側壁の開口に接続された吸入口９ａに、前記真空チャンバー９内を真空に保持するための真空ポンプ８が連結されており、更に前記吸入口８ａにイオンビームが侵入するのを防止する遮蔽板１０を設けてなるイオン注入装置。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを生成するイオン源と、このイオン源から引き出されたイオンビームにマグネットの磁力を作用させ、質量の相違を利用してその進行方向を円弧状に曲げてイオンビームの通路を拡大すると共に偏平に分散させてイオン選択を行なう質量分離部と、前記偏平に分散されたイオンビームの均質化を図る均一制御部と、前記均一制御部を通過して平行性が調節されたイオンビームを被処理体の表面にイオンを打込むイオン打込み部とからなるイオン注入装置において、
イオンビームを案内する真空チャンバー側壁の開口に接続された吸入口に、前記真空チャンバー内を真空に保持するための真空ポンプが連結されており、更に前記吸入口にイオンビームが侵入するのを防止する遮蔽板を設けてなるイオン注入装置。
【請求項２】
前記吸入口の近傍に支持体を設け、この支持体によって複数枚の遮蔽板が支持されており、この遮蔽板は前記吸入口の正面視において互いに一部が重なり合い、更に飛来するイオンビームを前記吸入口から遠ざけるように反射させるように傾斜してい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】
前記吸入口を覆うように金属板が設けれれており、この金属板はスリットが形成され、このスリットを介して板が飛来するイオンビームを受けて前記吸入口から遠ざかるように反射する傾斜板であることを特徴とする請求項１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、半導体及び液晶デバイスの製造工程における基板に対してリンやホウ素等の不純物の導入を行う装置として使用されるイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体及び液晶デバイスの製造工程における不純物導入を行う装置としてイオン注入装置が用いられている。このイオン注入装置が用いられる理由は、不純物の注入量を電気的に計測しながら制御できる上に、注入深さは加速電圧で制御できるので任意な部分に精密な濃度の不純物が導入でき、しかも、この不純物の分布や再現性が優れている点が上げられる。
【０００３】
イオン注入装置２０の基本構成は、図７に示すようにイオンソースガスを導入してイオンを生成するイオン源２１より形成されたイオンは、イオン源２１の近傍に設けられている引出し電極２２によってイオンビームｘとして引出され、加速される。
【０００４】
そしてこのイオンビームｘは質量分離部２３の持つ図示しないマグネットの磁力によって偏平な状態でほぼ９０度曲げられ、薄板状に分散され、所定の質量を持つ不純物のイオンａのみが取出され、質量の軽いイオンｂや質量の重いイオンｃ等の不必要なイオンは排除されるようになっている。
【０００５】
このイオンビームｘは、更に質量分離部２３に後続配置されている均一制御機構２４（マルチポールマグネット）によってその進路を平行に整えられた後、イオン打込み部２５（プロセスチャンバー）内にプラテン（平板支持装置）に取付けられたガラス基板等の被処理体２７の表面に高速で注入される。
【０００６】
なお、２８はビーム電流のモニター、２９はビームの照射区域の区画板、３０はビームの状態のモニターで、ビームの全幅方向に往復移動してビームの状態を検出し、その信号によって均一制御機構２４を調整してイオンビームの電流を均一にするものである。
【０００７】
なお、所定の質量を持つ必要とするイオンａのみを取出すためのマグネットを持つ質量分離部２３に設けてあるマグネット部の主要部は、有限要素法などの手法を用いて詳細な設計が行なわれた後に加工されていることは言うまでもない。
【０００８】
このようにイオンビームｘが通過する経路である真空チャンバー内の真空度がイオン注入装置の性能に大きな影響を与えるために、上記イオン源２１、ビームｘの経路、そしてイオン打込み部２５にはそれぞれターボ分子ポンプやクライオポンプＰ等の高真空度を発生する真空発生装置が設けられており、これらの装置によってイオンビームｘの経路を高真空度に維持している。
【０００９】
【発明が解決すべき課題】
ところで、前記質量分離部２３を通過させたイオンビームｘは軌道を曲げられた不必要な不純物イオンｂ、ｃは必要なイオンａから排除されるが、この際に排除された不純物イオンｂ、ｃは質量分離部２３以降の真空チャンバーの内壁に照射され、それに伴なって壁面に吸収され発熱する。
【００１０】
前記クライオポンプＰは質量分離部２３とイオン打込み部２５との間に設けられることが多いが、このクライオポンプＰは液体ヘリウム温度近くまでその内部の温度を低下させて気体をポンプ内部に吸着させ、吸着した物質はメンテナンス時に温度を上げて気体に戻し、溜めこんだ気体を室温まで上昇させて吐き出させる方式のものである。
【００１１】
従って、質量分離部２３によって排除されたイオンビームｂ、ｃは真空チャバーの一部に開口されているクライオポンプＰの吸入口ｋに直接に入射されることになるが、このイオンビームｂ、ｃによって前記クライオポンプＰが正常に作動しなくなるという問題がある。
【００１２】
従って、クライオポンプＰに輻射熱や入射（侵入）するイオンビームを遮蔽するために遮蔽板を設置することが検討されているが、この遮蔽板がイオンビームの照射を受けると、この遮蔽板からの不純物のスパッタリングが発生する。そしでこの不純物のスパッタリングが真空チャンバーの終端に支持されている被処理体であるガラス基板に当たらないようにする必要がある。
【００１３】
本発明は、クライオポンプなどの真空ポンプの吸入口に入り込むイオンビーム及び輻射熱を遮蔽する遮蔽板を設けた注入装置において、この遮蔽板より発生する不純物スパッタがプラテンに支持された被処理体であるガラス基板に入り込まないように照射方向を調整された遮蔽装置付のイオン注入装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係るイオン注入装置は次のように構成されている。
【００１５】
１）イオンを生成するイオン源と、このイオン源から引き出されたイオンビームにマグネットの磁力を作用させ、質量の相違を利用してその進行方向を円弧状に曲げてイオンビームの通路を拡大すると共に偏平に分散させてイオン選択を行なう質量分離部と、前記偏平に分散されたイオンビームの均質化を図る均一制御部と、前記均一制御部を通過して平行性が調節されたイオンビームを被処理体の表面にイオンを打込むイオン打込み部とからなるイオン注入装置において、
イオンビームを案内する真空チャンバー側壁の開口に接続された吸入口に、前記真空チャンバー内を真空に保持するための真空ポンプが連結されており、更に前記吸入口にイオンビームが侵入するのを防止する遮蔽板を設けてことを特徴としている。
【００１６】
２）前記吸入口の近傍に支持体を設け、この支持体によって複数枚の遮蔽板が支持されており、この遮蔽板は前記吸入口の正面視において互いに一部が重なり合い、更に飛来するイオンビームを前記吸入口から遠ざけるように反射させるように傾斜していることを特徴としている。
【００１７】
３）前記吸入口を覆うように金属板が設けれれており、この金属板はスリットが形成され、このスリットを介して板が飛来するイオンビームを受けて前記吸入口から遠ざかるように反射する傾斜板であることを特徴としている。
【００１８】
本発明は、イオンの通路を高真空に保持するためのクライオポンプの吸気口に不要なイオンが入射したり、真空チャンバーの壁面等からの輻射熱が侵入しないように遮蔽板を設けたものである。そしてこの遮蔽板がイオンビームに対して悪影響を与えないような傾斜角度を持たせた構造にした点に特徴がある。
【００１９】
この遮蔽板には不要なイオンビームが照射され、それに伴ってこの遮蔽板からスパッタが発生するが、このスパッタ被処理体であるガラス基板にに照射されないような傾斜角度を持った構造を採用している。
【００２０】
また、この遮蔽板は真空チャンバーの壁面等からの輻射熱で加熱され、それを放熱することになるが、この放熱も必要とするイオンビームに対して悪影響を与えることのないように配慮されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るイオン注入装置の概略断面図、図２は本発明に係る遮蔽板の側面図、図３及び図４は遮蔽板の平面図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明のイオン注入装置１は、イオンソースガスを導入してイオンを発生するイオン源２を有しており、イオンは引出し電極３によってイオン源２から引出され、そして加速器により、例えば１０〜１００ｋｅＶに加速される。
【００２４】
イオン源２から引出されたリンＰ+ やホウ素Ｂ+ などからなるイオンビームｘは、質量分離部４のマグネット４ｃの磁力線の作用を受けてほぼ９０度曲げられ、中央部を通過する目的とする質量のイオンａのみが取出され、中央部より外れた質量の軽いイオンｂや質量の重いイオンｃなどの不要なイオンは排除されるようになっている。
【００２５】
そしてイオンビームｘは、質量分離部４に続いて配置されている均一制御機構５（マルチポール部）によってイオンの進路が平行になるように制御された後、プロセスチャンバー６内に図示しないプラテンで支持されたガラス基板などの被処理体７の表面に打込まれるようになっている。
【００２６】
前記質量分離部４は、真空チャンバー４ａの中にマグネット４ｃを配置し、更にこのチャンバー４ａの外周部に電磁コイル４ｂを設け、そしてこの電磁コイル４ｂによる磁力線の誤差を調整するためのマグネットコアが設けられている。
【００２７】
前記質量分離部４に接続されている真空チャンバー９に開口部９ａが設けられ、この開口部９ａにクライオポンプ８の吸入口８ａが接続されている（図２）。
【００２８】
このクライオポンプ８の吸気口８ａの前部に設けられた遮蔽板１０が設けられており、この遮蔽板１０は吸入口８ａを避けた位置に配置されている２本の支持体１０ａの間に複数枚の遮蔽片１０ｂが傾斜して固定されている。
【００２９】
図３は真空ポンプ８の吸入口８ａが丸孔の場合で、遮蔽片１０ｂを集めて形成された遮蔽板１０は円形になっている。また、図４は吸入口８ａが角形に形成されている場合で、この場合は遮蔽板１０は角形に形成され、遮蔽片１０ｂは短冊形に形成されている。
【００３０】
前記遮蔽板１０は、イオン打込み操作に使用するイオンａが所定の幅で進行する通路を妨害しない場所に設けられ、真空チャンバー９内のガスを排気するのに十分な面積の吸入口８ａが真空チャンバー９の開口部９ａに接続されている。  そしてこの遮蔽板１０を形成する複数枚の遮蔽片１０ａは、被処理体７側に傾斜した状態で設けられている。
【００３１】
図５に示すようにイオン（ビーム）Ｂが遮蔽板１０を構成している遮蔽片１０ｂに衝突すると、この遮蔽片１０ｂに吸収されてこれを加熱する。その上、真空チャンバー９の内壁面がイオンの衝突等で加熱されて高温になり、輻射熱Ｒを放射してこれが遮蔽片１０ｂを加熱することになる。また、前記のようにイオンＢの衝突により遮蔽片１０ｂより不純物のスパッタ粒子Ｓが飛び出す。
【００３２】
一方、図２に示すように支持体１０ａで支持された多数の遮蔽片１０ｂはスパッタ粒子Ｓが被処理体７に当たらない傾斜角度αで固定されているが、この傾斜角度αによりスパッタ粒子Ｓは被処理体７に衝突することなく、プロセスチャンバー６内の壁面などに吸収される。
【００３３】
本発明に係る遮蔽板１０は、複数枚の遮蔽片１０ａで構成されているが、これがイオンビームの通路に対して傾斜角度αで固定されていることが重要である。
【００３４】
前記遮蔽板１０は短冊状の遮蔽片１０ａを支持体１０ａに傾斜して取付けて構成しているが、これに限定されることなく、金属板等に多数のスリットを平行して間隔を開けて形成し、２本のスリットの間の部分を斜めに捻ってブラインド状に形成したものでも使用することができる。この構造の場合は支持体を不要にすることができる。
【００３５】
図６は遮蔽片１０ｃを真空チャンバー９の壁面に直交するように支持体１０ａに固定した場合を示しており、このような遮蔽片１０ｃに対してイオンＢが衝突して発生した不純物のスパッタＳは、クライオポンプ８の吸入口８ａ内に照射され、それによってクライオポンプ８の性能が低下して所定の真空度を維持することができなくなる。
【００３６】
従って、複数枚の遮蔽片１０ｂは図２〜図５に示すような傾斜角度αを支持体１０ａに固定されていることが必要である。
【００３７】
また、前記遮蔽片１０ｂは図２に示すように互いに距離ｄで重なっていることが必要である。この距離ｄによって図３に示した真空チャンバー９の壁面からの輻射熱Ｒは遮蔽片１０ｂによって受止められ、吸入口８ａ内に放射されることかなく、クライオポンプ８などの真空ポンプの性能を低下させることがない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係るイオン注入装置は、生成するイオン源と、このイオン源から引き出されたイオンビームにマグネットの磁力を作用させ、質量の相違を利用してその進行方向を円弧状に曲げてイオンビームの通路を拡大すると共に偏平に分散させてイオン選択を行なう質量分離部と、前記偏平に分散されたイオンビームの均質化を図る均一制御部と、前記均一制御部を通過して平行性が調節されたイオンビームを被処理体の表面にイオンを打込むイオン打込み部とからなるイオン注入装置において、イオンビームを案内する真空チャンバー側壁の開口に接続された吸入口に、前記真空チャンバー内を真空に保持するための真空ポンプが連結されており、更に前記吸入口にイオンビームが侵入するのを防止する遮蔽板を設けている。
【００３９】
従って、イオンビームを案内する真空チャバーの壁面の開口部に固定されたクライオポンプ等の真空ポンプの吸入口に、不要なイオンが入り込んだり、また吸入口に対向する壁面からの輻射熱が直接にこの吸入口に放射されることがなく、真空ポンプの性能に悪影響を与えることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るイオン注入装置の全体の概要構成を示す平面図である。
【図２】真空ポンプの吸入口に設けられた遮蔽板の側面図である。
【図３】前記遮蔽板の平面図である。
【図４】図３と同様な遮蔽板の平面図である。
【図５】真空ポンプの吸入口に設けられた遮蔽板の作用説明図である。
【図６】好ましくない遮蔽板の例を示す側面図である。
【図７】イオン注入装置の基本構成図である。
【記号の簡単な説明】
１  イオン注入装置      ２  イオン源      ３  引出電極
４  質量分離部      ４ａ  真空チャンバー      ４ｂ  電磁コイル
５  均一制御機構      ６  プロセスチャンバー
７  被処理体（ガラス基板）    ８  クライオポンプ
８ａ  クライオポンプの吸入口
９  真空チャンバー      ９ａ  真空チャンバーの開口部
１０  遮蔽板      １０ａ  支持体    １０ｂ  遮蔽片
【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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【図６】
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【図７】
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