(57)【要約】【課題】アーク放電装置のチャンバの内部に堆積する不要堆積物がアーク放電に影響を及ぼさないようにする。【解決手段】アークチャンバ本体１Ａと、該アークチャンバ本体１Ａの内部に設けられ、導入される気体をアーク放電するためのフィラメント９と、アークチャンバ本体１Ａの内部にフィラメント９と対向して設けられたカソード６と、アークチャンバ本体１Ａの内部における上面、底面及び壁面のうちの少なくとも壁面上に設けられたライナベースとを備え、ライナベースの表面は平坦で且つその表面には格子状の溝部１００が少なくともフィラメントと隣接する部分に形成されている。【選択図】図３
2007305485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の内部に設けられ、前記チャンバ本体の内部に導入される気体をアーク放電するための第１の電極と、
前記チャンバ本体の内部に前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、
前記チャンバ本体の内部における上面、底面及び壁面のうちの少なくとも壁面上に設けられたライナベースとを備え、
前記ライナベースの表面は平坦で且つその表面には格子状の溝部が少なくとも前記第１の電極と隣接する部分に形成されていることを特徴とするアーク放電装置。
【請求項２】
前記格子状の溝部からなる格子パターンは、三角形又は四角形以上の多角形であり、
前記三角形のうちの最長の一辺又は前記多角形の対角線のうちの最長の対角線の長さ寸法は、前記第１の電極と前記ライナベースとの間隔及び前記第２の電極と前記ライナベースとの間隔のうちの小さい方の値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアーク放電装置。
【請求項３】
前記格子状の溝部は、前記第１電極と前記第２電極とを結ぶ方向に対して斜めとなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク放電装置。
【請求項４】
前記多角形は四角形であることを特徴とする請求項２又は３に記載のアーク放電装置。
【請求項５】
前記溝部の幅方向の断面形状は、Ｖ字形状又はＵ字形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク放電装置。
【請求項６】
前記チャンバ本体は箱状であり、
前記チャンバ本体は、前記第１の電極及び第２の電極とを結ぶ方向に対して平行な一の開口面に脱着可能に設けられ、且つアーク放電により生成されたイオンを外部に取り出す窓部が形成されたフロントプレートを有し、
前記ライナベースは、前記フロントプレートと対向する壁面上に配置されるバックライナと、前記フロントプレートと前記バックライナとの間で且つ互いに対向する壁面上にそれぞれ配置されるサイドライナと、前記チャンバ本体の内部の上面に配置されるトップライナと、前記チャンバ本体の内部の底面に配置されるボトムライナとからなり、
前記バックライナ、サイドライナ、トップライナ及びボトムライナは、脱着可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク放電装置。
【請求項７】
前記トップライナには、前記格子状の溝部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のアーク放電装置。
【請求項８】
前記ボトムライナには、前記格子状の溝部が形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のアーク放電装置。
【請求項９】
前記サイドライナには、前記格子状の溝部が表裏の全面にわたって形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のアーク放電装置。
【請求項１０】
前記チャンバ本体及びフロントプレートはカーボンからなり、
前記バックライナ及びサイドライナは、耐熱性金属からなることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のアーク放電装置。
【請求項１１】
前記耐熱性金属は、モリブデンであることを特徴とする請求項１０に記載のアーク放電装置。
【請求項１２】
アーク放電部と、
質量分析部と、
加速部と、
基板注入室とを備え、
前記アーク放電部は、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の内部に設けられ、前記チャンバ本体の内部に導入された気体をアーク放電するための第１の電極と、
前記チャンバ本体の内部に前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、
前記チャンバ本体の内部における上面、底面及び壁面のうちの少なくとも壁面上に設けられたライナベースとを有し、
前記ライナベースの表面は平坦で且つその表面には格子状の溝部が少なくとも前記第１の電極と隣接する部分に形成されていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１３】
前記格子状の溝部からなる格子パターンは、三角形又は四角形以上の多角形であり、
前記三角形のうちの最長の一辺又は前記多角形の対角線のうちの最長の対角線の長さ寸法は、前記第１の電極と前記ライナベースとの間隔及び前記第２の電極と前記ライナベースとの間隔のうちの小さい方の値よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体装置の製造プロセスに用いられるイオン注入装置及びそれに組み込まれるアーク放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の製造プロセスに用いられるドライエッチング装置には、ドライエッチング時に、チャンバの内壁に堆積する不要な堆積物である、いわゆるデポ物がウェハ上に落下することにより生じる不良の発生を防止する手段が講じられている（例えば特許文献１を参照。）。具体的には、ドライエッチング装置のチャンバ内部のデポ物が剥がれ落ちないように、天井部の表面を凹凸状にしている。これにより、ドライエッチング中に発生するデポ物は、凹凸状の天井部にトラップされると共に、凹凸状の表面によりデポ物の剥落が防止されるため、ドライエッチング中の不良を防止することができる。
【０００３】
ところで、ウェハに所望のイオンを不純物として注入するイオン注入装置にも、イオン源を生成するアーク放電部が組み込まれている。アーク放電部は、所望の注入イオンを発生させる装置であり、アーク放電によりイオンソースとなるガス、例えば、リン（Ｐ）イオンの場合はホスフィン（ＰＨ3 ）をイオン化する。
【特許文献１】特開平１０−１６３１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来のアーク放電部においても、ドライエッチング装置と同様にデポ物が発生する。これは、前述した通り、外部から導入されるソースガスに対してアーク放電を起こさせることから、アーク放電時に発生するデポ物がチャンバの内壁に堆積して生じる。堆積したデポ物が剥がれると、アーク放電に悪影響を及ぼすという問題があり、例えばデポ物によりショートが発生するという事態も起こり得る。なお、デポ物は、チャンバ及び電極の構成物であるカーボン（Ｃ）及びタングステン（Ｗ）、さらにはソースガスのリン（Ｐ）等が混在した混合物からなるため、導電性を示す。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題を解決し、アーク放電装置のチャンバの内部に堆積するデポ物がアーク放電に影響を及ぼさないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、アーク放電装置を、チャンバの平坦な内壁に格子状の溝部を形成する構成とする。
【０００７】
具体的に、本発明に係るアーク放電装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体の内部に設けられ、チャンバ本体の内部に導入される気体をアーク放電するための第１の電極と、チャンバ本体の内部に第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、チャンバ本体の内部における上面、底面及び壁面のうちの少なくとも壁面上に設けられたライナベースとを備え、ライナベースの表面は平坦で且つその表面には格子状の溝部が少なくとも第１の電極と隣接する部分に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のアーク放電装置によると、チャンバ内の内壁に設けられたライナベースの表面における少なくとも第１の電極と隣接する部分に格子状の溝部が形成されている。このため、デポ物がライナベースの表面に堆積した後、堆積したデポ物が剥離したとしても、該デポ物は溝部に堆積した部分でちぎれ易くなる。すなわち、従来は平坦なライナベースの表面から剥離するデポ物の大きさは予測不能であり、従って、電極とライナベースとに跨って、電極とライナベースとをショートさせてしまう程の大きさを持つデポ物が剥離する場合がある。しかしながら、本発明によると、格子状の溝部における格子間隔を調整することにより、デポ物の大きさを規制することが可能となるため、デポ物により生じるショート等の不具合を防止することができる。
【０００９】
本発明のアーク放電装置において、格子状の溝部からなる格子パターンは、三角形又は四角形以上の多角形であり、三角形のうちの最長の一辺又は多角形の対角線のうちの最長の対角線の長さ寸法は、第１の電極とライナベースとの間隔及び第２の電極とライナベースとの間隔のうちの小さい方の値よりも小さいことが好ましい。
【００１０】
このようにすると、剥離するデポ物が電極とライナベースとに跨がることを確実に防止することができる。
【００１１】
本発明のアーク放電装置において、格子状の溝部は、第１電極と第２電極とを結ぶ方向に対して斜めとなるように形成されていることが好ましい。
【００１２】
このようにすると、デポ物がライナベースの表面から剥離する場合に、格子状の交点部分でデポ物がちぎれ易くなる。
【００１３】
本発明のアーク放電装置において、格子状の溝部からなる格子パターンにおける多角形は四角形であることが好ましい。
【００１４】
本発明のアーク放電装置において、溝部の幅方向の断面形状は、Ｖ字形状又はＵ字形状であることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、溝部の底面上に堆積したデポ物が糸状に連続して剥離することを防止できる。
【００１６】
本発明のアーク放電装置において、チャンバ本体は箱状であり、チャンバ本体は、第１の電極及び第２の電極とを結ぶ方向に対して平行な一の開口面に脱着可能に設けられ、且つアーク放電により生成されたイオンを外部に取り出す窓部が形成されたフロントプレートを有し、ライナベースは、フロントプレートと対向する壁面上に配置されるバックライナと、フロントプレートとバックライナとの間で且つ互いに対向する壁面上にそれぞれ配置されるサイドライナと、チャンバ本体の内部の上面に配置されるトップライナと、チャンバ本体の内部の底面に配置されるボトムライナとからなり、バックライナ、サイドライナ、トップライナ及びボトムライナは、脱着可能であることが好ましい。
【００１７】
この場合に、トップライナには、格子状の溝部が形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、この場合に、ボトムライナには、格子状の溝部が形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、この場合に、サイドライナには、格子状の溝部が表裏の全面にわたって形成されていることが好ましい。
【００２０】
また、窓部が形成されたフロントプレートを有する場合に、チャンバ本体及びフロントプレートはカーボンからなり、バックライナ及びサイドライナは、耐熱性金属からなることが好ましい。
【００２１】
この場合に、耐熱性金属はモリブデンであることが好ましい。
【００２２】
本発明に係るイオン注入装置は、アーク放電部と、質量分析部と、加速部と、基板注入室とを備え、アーク放電部は、チャンバ本体と、チャンバ本体の内部に設けられ、チャンバ本体の内部に導入された気体をアーク放電するための第１の電極と、チャンバ本体の内部に第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、チャンバ本体の内部における上面、底面及び壁面のうちの少なくとも壁面上に設けられたライナベースとを有し、ライナベースの表面は平坦で且つその表面には格子状の溝部が少なくとも第１の電極と隣接する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明のイオン注入装置によると、本発明のアーク放電部を用いているため、アーク放電部におけるデポ物に起因する不具合の発生を防止することができる。
【００２４】
本発明のイオン注入装置において、格子状の溝部からなる格子パターンは、三角形又は四角形以上の多角形であり、三角形のうちの最長の一辺又は多角形の対角線のうちの最長の対角線の長さ寸法は、第１の電極とライナベースとの間隔及び第２の電極とライナベースとの間隔のうちの小さい方の値よりも小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るアーク放電装置及びそれを用いたイオン注入装置は、アーク放電装置におけるチャンバの内部に堆積するデポ物の剥離に起因するショート等の不具合の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の構成を示している。図１に示すように、イオン注入装置は、イオンソースをアーク放電によりイオン化するビーム発生引き出し部１０と、該ビーム発生引き出し部１０から引き出されたイオンビーム１４を所定の電界を印加することにより、所望のイオンを選別する質量分析器１１と、該質量分析器１１により選別されたイオンビーム１４を加速する加速部１２と、該加速部１２により加速されたイオンビーム１４を、内部に保持された半導体ウェハに選択的に注入する基板注入室１３とを備えている。
【００２８】
ビーム発生引き出し部１０は、イオンを生成するイオンソース２０と、該イオンソース２０からイオンをイオンビーム１４として引き出すイオンソースチャンバ２５と、該イオンソースチャンバ２５の真空度を維持するソースターボポンプ２６とを有している。
【００２９】
図２にイオンソース２０の詳細な構成を示す。図２に示すように、イオンソース２０は、その一部がイオンソースチャンバ２５に組み込まれており、内部でアーク放電を起こすアークチャンバ１と、該アークチャンバ１を収納するソースハンジング２１とを含む。
【００３０】
アークチャンバ１内の上部には、筒状で且つアークチャンバ１側の端部にフリンジが設けられた金属、例えばモリブデンからなる２つのフィラメントカバー８が天板を貫通して設けられている。各フィラメントカバー８には、第１の電極としてのフィラメント９の互いに平行に延びる両端部が貫通して挿入される。フィラメントカバー８を貫通するフィラメント９は、例えばタングステン（Ｗ）からなり、その中央部が螺旋状に形成されている。フィラメント９の一端はフィラメント正電極２２と電気的に接続され、その他端はフィラメント負電極２３と電気的に接続されている。ここで、フィラメント正電極２２は正電圧、例えば＋１０Ｖに印加され、フィラメント負電極２３は負電圧、例えば−１０Ｖに印加される。なお、各フィラメントカバー８も金属からなるため、それぞれに電位が印加される。
【００３１】
アークチャンバ１内の下部には、第２の電極であって、上部が円盤状で且つ下部が棒状のタングステンからなるカソード６が、フィラメント９と対向し且つ底板を貫通して設けられている。ここで、カソード６の棒状部分（ベース部）は引き出し部１５により、フィラメント負電極２３と電気的に接続されている。
【００３２】
アークチャンバ１の背面には、ガス導入ライン２４がソースガスが流通可能に設けられている。
【００３３】
図２に示すように、アークチャンバ１内で生成され、イオンソースチャンバ２５内に引き出されたイオンビーム１４は、イオンソースチャンバ２５に設けられた引き出し電極２７によって、外部（質量分析器１２）に引き出される。なお、ソースターボポンプ２６は、図示していないが、ビーム発生引き出し部１０以外にも必要な部位に設けられている。
【００３４】
なお、本願明細書においては、アークチャンバ１とその内部に設けられた電極（フィラメント９及びカソード６）等の部材とをアーク放電装置と呼ぶ。
【００３５】
以下、本発明に係るアークチャンバ１について図３を参照しながら説明する。図３に示すように、アークチャンバ１は、外形状が直方体状であり、長手方向（上下方向）の一の面が全面的に開口する箱状であって、例えばカーボン（Ｃ）からなるアークチャンバ本体１Ａと、該アークチャンバ本体１Ａと脱着可能に設けられ、且つ生成されたイオンビームを取り出す窓部（スリット）３ａが形成されたカーボンからなるフロントプレート３とを主な構成要素とする。ここで、フロントプレート３はその内側の面の斜視図であり、フロントプレート３Ａはその外側の面の斜視図である。
【００３６】
本実施形態のように、アークチャンバ１をカーボンから構成する場合には、アークチャンバ本体１Ａの三方の内壁を保護するための高耐熱性を有する金属、例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる板状のサイドライナ２及びバックライナ４を脱着可能に設けている。
【００３７】
また、アークチャンバ本体１Ａの内側の底面上には、カソード６のベース部を貫通する孔部を有し、カーボンからなるボトムライナ５が脱着可能に設けられ、アークチャンバ本体１Ａの内側の上面（天井部分）には、フィラメントカバー８を貫通する２つの孔部を有し、カーボンからなるトップライナ７が脱着可能に設けられている。
【００３８】
ここで、モリブデンからなる２つのサイドライナ２及びバックライナ４、並びにカーボンからなるボトムライナ５及びトップライナ７をライナベースと呼ぶ。なお、ボトムライナ５及びトップライナ７にカーボンを用いるのは、カーボンを用いると、孔部を設ける際の加工性が優れる点と、上面及び底面は側面程には高温にさらされない点とからである。
【００３９】
本実施形態の特徴として、各ライナベースの表面には、フィラメント９とカソード６を結ぶ方向（上下方向）に対して斜めとなるように格子状の溝部１００が形成されている。さらに、モリブデンからなるサイドライナ２及びバックライナ４においては、表面及び裏面の両面に格子状の溝部１００が形成されている。これにより、サイドライナ２及びバックライナ４は、表裏の両面を使用することができる。なお、本実施形態においては、格子状の溝部１００をライナベースの表面の全面に形成しているが、デポ物がもっとも堆積しやすい、サイドライナ２及びバックライナ４における少なくともフィラメント９と隣接する部分に形成されていればよい。
【００４０】
フロントプレート３の内面には、ライナベースを設けずに、直接に格子状の溝部１００を形成している。これは、生成されたイオンビームが窓部３ａを通過する際に、フロントプレート３に金属からなるライナベースを装着すると、該金属が汚染源となるおそれがあるからである。これに対し、フロントプレート３を構成するカーボンがイオンビームに混入したとしても、イオン注入の対象がシリコン（Ｓｉ）である場合には、シリコンとカーボンとは共にIV族元素であるため、カーボンは汚染源とはなりにくい。
【００４１】
ここで、各ベースライナの実装方法を説明する。
【００４２】
まず、バックライナ４をアークチャンバ本体１Ａの正面奥の側面（図３中では底面）に嵌め込む。次に、トップライナ７及びボトムライナ５をそれぞれ格子状の溝部１００が内側となるように嵌め込む。次に、２つのサイドライナ４を、アークチャンバ本体１Ａの両側面に、トップライナ７及びボトムライナ５の各両側部に設けられた段差部に沿って嵌め込む。その後、ボトムライナ５の孔部にはカソード６のベース部を挿入する。また、トップライナ７には、２つのフィラメントカバー８をそのフリンジ部がアークチャンバ本体１Ａの内部に位置するように挿入し、さらに、フィラメント９をアークチャンバ本体１Ａの内側からフィラメントカバー８に挿入する。その後、フロントプレート３をアークチャンバ本体１Ａの正面に格子状の溝部１００が内側となるように嵌め込む。
【００４３】
このように、本実施形態に係るアーク放電装置に用いるアークチャンバ１は、電極を構成するフィラメント９及びカソード６と対向するライナベースであるサイドライナ２、バックライナ４、ボトムライナ５及びトップライナ７並びにフロントプレート３の電極との各対向面に格子状の溝部１００が形成されており、この格子状の溝部１００により、アークチャンバ１に内部に発生するデポ物の大きさが規制されるため、アーク放電装置の絶縁不良を防止することができる。
【００４４】
以下、格子状の溝部１００により形成される三角形の最長の一辺又は四角形以上の多角形の最長の対角線の長さ寸法と、フロントプレート３を含めライナベース（サイドライナ２及びバックライナ４）とフィラメントカバー８のフリンジ部及びカソード６の側端部との間隔との関係について説明する。
【００４５】
まず、サイドライナ２、バックライナ４及びフロントプレート３と、フィラメントカバー８のフリンジ部及びカソード６の側端部とのそれぞれの間隔について説明する。
【００４６】
図４（ａ）はアークチャンバ本体１Ａのフロントプレート３を外した状態の正面構成を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面からみた側面構成を示している。図４（ａ）及び（ｂ）において、図３に示した構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。図４（ａ）に示すように、サイドライナ２とフィラメントカバー８のフリンジ部との間隔は３．８ｍｍであり、サイドライナ２とカソード６の側端部との間隔は４．２ｍｍである。また、図４（ｂ）に示すように、バックライナ４とフィラメントカバー８のフリンジ部との間隔は７．３ｍｍであり、バックライナ２とカソード６の側端部との間隔は４．２ｍｍである。さらに、フロントプレート３とフィラメントカバー８のフリンジ部との間隔は４．２ｍｍであり、フロントプレート３とカソード６の側端部との間隔は３．８ｍｍである。なお、図４（ａ）及び（ｂ）には、デポ物が比較的に付着し易く且つ剥離し易い領域１１０を示している。
【００４７】
（剥離状況の検証）
次に、比較用のライナベース（バックライナ４Ａ）をアークチャンバ１に実装した場合のデポ物の剥離状況を検証した結果について図５及び図６を参照しながら説明する。
【００４８】
図５に示すバックライナ４Ａは、モリブデンからなり、その表面は加工せず平坦なままである。このように表面が平坦なライナベースを実装したアークチャンバ１において、イオンガスに例えばホスフィンを導入しながら、フィラメント正電極に２００Ａの電流を印加して、アーク放電を行なった。図５に示すように、表面が平坦なバックライナ４Ａに堆積するデポ物１２０は、バックライナ４Ａから剥がれ易い。
【００４９】
さらに、図６に示すように、バックライナ及びサイドライナのように、ライナベースのフィラメント９と隣接する部分にデポ物が最も堆積し易く且つ剥離し易いことが分かった。このとき剥離したデポ物が、フィラメントカバー８、フィラメント９又はカソードと接触することが検証された。このデポ物がフィラメントカバー８等の電極と金属からなるライナベースとの間に介在して絶縁不良（ショート）を生じる。
【００５０】
より詳細には、デポ物による絶縁不良には３種類の原因がある。
【００５１】
第１に、表面が平坦なバックライナ又はサイドライナにおけるフィラメント９との近傍領域からフレーク状に剥がれたデポ物がフィラメント９と接触して絶縁不良となる場合、第２に、表面が平坦なトップライナからフレーク状に剥がれたデポ物がフィラメントカバー８と接触して絶縁不良となる場合、第３に、表面が平坦なトップライナ、バックライナ又はサイドライナにおけるフィラメントとの近傍領域からフレーク状のデポ物が剥落し、カソード６とボトムライナとがデポ物を介して絶縁不良となる場合である。いずれの場合も絶縁不良は剥がれたデポ物と電極との接触が原因である。
【００５２】
本発明は、アーク放電装置において、このようなデポ物による絶縁不良を解決すべく、ライナベースに以下に述べる条件を満たす加工を行なっている。
【００５３】
（ライナベースの表面の加工形状）
次に、本実施形態に係るライナベースに施す具体的な加工形状について図７及び図８を参照しながら説明する。
【００５４】
図７は本実施形態に係るライナベースのうちの一例として、バックライナ４の側面構成を示し、図８（ａ）はバックライナ４の表面を部分的に拡大して示している。図７に示すように、バックライナ７の表面は、格子状の溝部１００を除いて、特に加工は行なわず平坦としている。平坦が好ましい理由は後述する。
【００５５】
本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、バックライナ４の平坦な表面にパターンの１つの形状が四角形となる格子状の溝部１００を形成している。溝部１００同士の間隔は２．５ｍｍであり、１つの四角形の対角線の長さは約３．５ｍｍに設定されている。図８（ｂ）に示すように、溝部１００は、例えば幅が１ｍｍであり、深さが０．３ｍｍであり、曲率（Ｒ）は０．５である。
【００５６】
本発明は、ライナベースの内側の面の全面に微細な凹凸形状を設けることによりデポ物の剥離を防止するのではなく、デポ物が剥離しても、剥離したデポ物が電極とライナベースとに同時に跨らないようにする。これは、放電装置であるがゆえに、内壁はできるだけ凹凸形状を設けずに平坦性を維持したいからである。一般に、アーク放電を起こすチャンバの内壁を加工することは好ましくない。なぜなら、チャンバの内壁に突起部があると、該突起部に放電が集中してしまい、放電が不安定となるおそれがあるからである。
【００５７】
さらに、本実施形態に係るライナベースは、デポ物が剥がれても放電に影響を起こさないようにするために、格子状の溝部１００における格子の延伸方向をフィラメント９とカソード６との結ぶ方向に対して斜めとなるように配置している。これにより、第１に、デポ物が四角形の各頂点から重力により剥がれ易くなるという効果がある。第２に、格子状の溝部１００の延伸方向が底部に対して斜めに形成されていると、溝部１００の内側に堆積したデポ物が糸状に連なることなく、四角形の各頂点部分でちぎれ易くなるという効果がある。これは本発明の概念が、デポ物の剥離そのものを抑えるのではなく、デポ物に剥離又は剥落が起きたとしても、剥離は剥落による絶縁不良を起こさないようにすることにあるからである。
【００５８】
具体的には、図８（ａ）に示すように、格子状の溝部１００により形成される四角形の各辺の長さ寸法（２．５ｍｍ）よりもその対角線の長さ寸法（約３．５ｍｍ）の方が大きい。従って、本実施形態においては、四角形の対角線の長さ寸法を、フィラメントカバー８とライナベースとの最小間隔（３．８ｍｍ）及びカソード６とフロントプレート３との最小間隔（３．８ｍｍ）よりも小さくしている。
【００５９】
このようにすると、デポ物１２０が剥離しても、剥離したデポ物の一辺の最大の寸法は格子状の四角形の対角線の長さで規制され、一方、ライナベースとフィラメントカバー８との間隔及びカソード６とフロントプレート３との間隔は四角形の対角線の長さ以上であるため、フロントプレート３を含めライナベースから剥離したデポ物１２０が、フィラメントカバー８にも、またカソード６にもライナベースと跨って接触することがない。
【００６０】
このように、本実施形態においては、ライナベースの表面からのデポ物１２０の剥離に起因するライナベースと電極との絶縁不良（ショート）を防止できるため、安定した放電を実現することができる。
【００６１】
次に、アークチャンバ本体の天井部分に嵌め込むトップライナに格子状の溝部を設ける場合と設けない場合とを比較をした結果を図面に基づいて説明する。
【００６２】
図９はトップライナ７の表面に格子状の溝部１００を設けず、表面を平坦なままとした場合のトップライナ７におけるデポ物１２０の剥離の様子を表わしており、図１０はトップライナ７の表面に格子状の溝部１００を設けた場合のトップライナ７におけるデポ物１２０の剥離の様子を表わしている。図９に示すように、トップライナ７に格子状の溝部１００を設けない場合は、デポ物１２０はその大きさが規制されず、大きなフレーク状となって剥離し、フィラメントカバ−８と接触したり、カソードと接触したりすることにより、ショートの原因となる。従って、図１０に示すように、バックライナ４だけでなく、トップライナ７に対しても、四角形状の格子パターンを有する溝部１００を設けることにより、電極とベースライナ又は電極とフロントプレートとに跨るような一辺の長さが大きいデポ物１２０の剥離又は剥落をより確実に防止することができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、格子状の溝部１００が構成するパターン（格子パターン）として四角形を用いたが、格子パターンは四角形に限られず、例えば六角形でもよく、また三角形でもよい。また、格子パターンを構成する複数の図形は、必ずしも互いの面積が同一である必要はない。
【００６４】
格子パターンに要求されるのは、フィラメント９の近傍に形成されること、及び格子パターンを構成する三角形の一辺の最大寸法又は多角形の対角線のうちの最大寸法が、ライナベースと電極との間隔、具体的にはフィラメントカバー８及びカソード６との間隔よりも小さいことである。
【００６５】
また、格子状の溝部１００の断面形状は半円状に限られず、Ｖ字形状又はＵ字形状でもよい。なお、溝部１００の底面が平面となる凹形状は好ましくない。なぜなら、溝部１００の底面に平坦面が形成されるため、該平坦面上に堆積したデポ物が糸状に細長く剥がれるおそれがあるからである。
【００６６】
また、本実施形態においては、図３に示すように、格子状の溝部１００の形成場所は、各ライナベースの全面としている。このようにすると、ライナベースのいずれの部位から剥離するデポ物１２０に対してもそのサイズを規制することができる。
【００６７】
ところで、ライナベースにおいてデポ物１２０の剥離が最も深刻となる部分は、電極、特にフィラメント９の近傍である。従って、ライナベースにおける、剥離したデポ物１２０がフィラメントカバー８及びフィラメント９と接触し易い部分に格子状の溝部１００を形成し、他の部分は平坦のままであってもよい。
【００６８】
なお、本実施形態においては、アークチャンバにカーボンを用いたが、カーボンに代えて、モリブデン又はタングステン等の高耐熱性、すなわち高融点金属を用いることができる。また、ライナベースのうちサイドライナ及びバックライナにモリブデンを用いたが、モリブデンに代えて、高耐熱性を有するタングステンを用いることができる。
【００６９】
また、アークチャンバ本体及びフロントプレートの構成材料に、耐熱性金属を用いる場合には、金属からなるライナベースは必ずしも必要ではなく、ライナーベースを設けない場合には、格子状の溝部はアークチャンバ本体及びフロントプレートの内側に直接に形成する。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態に係るイオン注入装置によると、ビーム発生引き出し部に本発明のアーク放電装置（アークチャンバ）を備えているため、イオン注入装置が放電時のショートにより停止してしまうという事態を防止できるので、安定した放電動作を実現できるようになり、その結果、イオン注入処理を安定して行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係るアーク放電装置は、ビーム発生引き出し部におけるチャンバの内部に堆積するデポ物の剥離に起因するショート等の不具合の発生を防止することができ、半導体装置の製造プロセスに用いられるイオン注入装置のみならず、イオンビーム発生器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置を示す概略的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置におけるビーム発生引き出し部を示す概略的な構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るビーム発生引き出し部を構成するアークチャンバの構成部材を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態に係るビーム発生引き出し部を構成するアークチャンバを示す正面図である。（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面による側面図でである。
【図５】比較例であって、アークチャンバ内に実装されるライナベースへのデポ物の堆積及び剥離の様子を示す側面図である。
【図６】比較例であって、アークチャンバ内に堆積するデポ物の剥離の様子を示す正面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るアークチャンバ内に実装されるライナベースへのデポ物の堆積の様子を示す側面図である。
【図８】（ａ）は本発明の一実施形態に係るアークチャンバ内に実装されるライナベースの表面に形成される格子状の溝部を示す部分的は平面図である。（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るアークチャンバ内に実装されるトップライナに格子状の溝部を設けない場合のデポ物の堆積及び剥離の様子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るアークチャンバ内に実装されるトップライナに格子状の溝部を設けた場合のデポ物の堆積及び剥離の様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      アークチャンバ
１Ａ    アークチャンバ本体
２      サイドライナ
３      フロントプレート
３Ａ    フロントプレート
３ａ    窓部（ストット）
４      バックライナ
５      ボトムライナ
６      カソード
７      トップライナ
８      フィラメントカバー
９      フィラメント
１０    ビーム発生引き出し部
１１    質量分析器
１２    加速部
１４    イオンビーム
１５    引き出し部
２０    イオンソース
２１    ソースハンジング
２２    フィラメント正電極
２３    フィラメント負電極
２４    ガス導入ライン
２５    イオンソースチャンバ
２６    ソースターボポンプ
２７    引き出し電極
１００  格子状の溝部
１１０  デポ物が堆積し易い領域
１２０  デポ物（不要堆積物）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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