JPH0315138A

JPH0315138A - イオン源

Info

Publication number: JPH0315138A
Application number: JP1148766A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsudo; 昌彦松土
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1989-06-12
Publication date: 1991-01-23
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: JP2741068B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、フィラメント装置に関する。

（従来の技術）一般に、フィラメント装置は、例えば電界を作用させる
ことにより所定のガスをプラズマ化して所望のイオンを
発生させるイオン源の陰極等として利用されている。

このようなフィラメント装置では、発生させたプラズマ
中のイオンによるスパッタリングにより陰極部分が消耗
してしまう。このため、フィラメント装置は、材質例え
ばタングステン等からなり、陰極として作用する針金状
のフィラメント本体と、このフィラメント本体の端部を
例えば螺子止め等により着脱自在に保持する保持機構と
を備え、特に消耗の激しいフィラメント本体のみを交換
可能に構成されたものが多い。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した従来のフィラメント装置、例え
ばイオン注入装置のイオン源に用いられているフィラメ
ント装置では、フィラメント本体の消耗が激しく、その
交換頻度も著しく高い。

このため、フィラメント本体の交換作業性を向上させ、
フィラメント本体の交換作業を短時間で確実に実行可能
として、交換作業に伴なうダウンタイムの低減、処理再
現性および信頼性の向上を図ることが望まれていた。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、フィラメント本体を容易かつ確実に所定位置に固定す
ることができ、交換作業に伴なうダウンタイムの低域、
処理再現性および信頼性の向上を図ることのできるフィ
ラメント装置を提供しようとするものである。

〔発明の構或〕

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明のフィラメント装置は、フィラメント
本体の端部を着脱自在に保持する保持機構とを備えたフ
ィラメント装置において、前記保持機構は、端部に切削
を有するフィラメント本体保持孔が設けられ、このフィ
ラメント本体保持孔の外側に円錐テーパ面を形成された
フィラメントクランプ部と、前記円錐テーパ而を周囲か
ら押圧する如く前記フィラメントクランプ部と咲合可能
に構成されたクランプホルダ部とを具備したことを特徴
とする。

（作　用）上記構成の本発明のフィラメント装置では、フィラメン
トクランプ部に切削を設け、この切割にフィラメント本
体の端部を神人し、上記切割を締付けることによりフィ
ラメント本体を固定し、取り外しに際しては切削を緩め
て取り外すことができるようにしたものである。

したがって、フィラメント本体の交換作業に伴なうダウ
ンタイムの低域、処理再現性および信頼性の向上を図る
ことかできる。

（実施例）以下、本発明を電子ビーム励起イオン源のフィラメント
装置に適用したー実施例を図面を参照して説明する。

フィラメント装置１には、例えばＵ字状に形成された高
融点材料、闘えばタングステンからなるフィラメント本
体３が設けられており、このフィラメント本体３の両側
端部は、保持機？＋１　４によって保持されている。

上記保持機構４には、材質例えばタンタル等から棒状に
形成され、第２図にも示すように、一端に切割５例えば
十字状の切割を有するフィラメント本体保持孔６が穿設
されたフィラメントクランプ部７が設けられている。ま
た、このフィラメントクランプ部７のフィラメント本体
保持孔６の外側には、円錐テーバ面８が形成されており
、反対側の端部には、螺子溝９が形成されている。なお
、上記切割５は十字状に限らず例えば一状（２分割）Ｘ
状、本状等適宜必要に応じて選択される。

このフィラメントクランプ部７は、材質例えばタンタル
等から環状に構成され内側にテーパ而１０を形成された
クランプホルダ部１１に咲合されており、さらに、材質
例えばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ等からなる絶縁性板１２に所定
間隔を設けて穿設された透孔１３を貫通する如く配置さ
れ、ワッシャ１４を介してナット１５によって絶縁性板
１２に固定されている。

すなわち、上記保持機構４は、フィラメントクランプ部
７のフィラメント本体保持孔６にフィラメント本体３の
端部を挿入し、この後フィラメントクランプ部７の他端
側のナット１５を締付けることにより、フィラメント本
体３を所定位置に確丈に保持することかできるよう構成
されている。

つまり、ナット１５の締付けにより、フィラメントクラ
ンプ部７の円錐テーパ而８が、クランプホルダ部１１の
テーパ市１０によって押圧された状態となり、切割５を
６−するフィラメント本体保持４Ｌ　６が小径となる如
く僅かに変形してフィラメント本体３の端部を把持する
。

上記構成のフィラメント装置１は、第３図に示すように
、電子ビーム励起イオン源の電子発生室２１に設けられ
る。

すなわち、電子発生室２１は、導電性高融点材料例えば
モリブデンから各辺の長さが例えば数センチ程度の矩形
容器状に形成されており、その　１側面には、開口部が
設けられている。そして、この開口部を閉塞する如く前
述した絶縁性仮１２がを配置することにより、電子発生
室１が気密に溝或されるとともに、Ｕ字状に形成された
フィラメント本体３が、電子発生室２１内に突出する如
く設けられる。

また、電子発生室２１の上部には、放電用ガスを導入す
るための放電川ガス導入孔２２が設けられており、電子
発生室２１の下部には、電子発生室２１内のプラズマ中
から電子を引き出すための円孔２３か設けられている。

さらに、電子発生室２１の下部には、円孔２３に連続し
て隘路２４を形戊する如く、絶縁性部材２５が設けられ
ており、絶縁性部材２５には、多数の透孔２６を有する
多孔電極２７が、接続されている。

また、上記多孔電極２７の下部には、絶縁性部材２８を
介してイオン生成室２９が接続されている。このイオン
生成室２９の底部には、絶縁性部材３０を介し、このイ
オン生成室２９の側壁部とは電気的に隔離された状態で
底阪３１が固定されており、電子の照ＤＪによりこの底
板３１がシ；シ電し、電子を反ｌ１するよう構成されて
いる。

また、上記イオン土成室２つの側面には、所望の原料ガ
スを導入するための原料ガス導入口３２が設けられてお
り、この原料ガス導入口３２に対向する如く、イオン引
き出し用スリット３３が設けられている。

なお、フィラメント本体３は、放電用ガス導入孔２２と
固孔２３とを結ぶ線上に位置しないよう配設されており
、固孔２３から逆流したイオンがフィラメント本体３に
到達しに＜＜シて逆流したイオンによりフィラメント本
体３がスパッタリングされ、消耗することを抑制するよ
う構或されている。

上記構或の電子ビーム励起イオン源では、図示しない磁
場生成手段により、図示矢印ＢＺの如く垂直方向に電子
をガイドするための磁場を印加し、フィラメント本体３
にフィラメント電圧■ｒ１フィラメント本体３に対して
抵抗Ｒを介して電子発生室２１に放電電圧Ｖｄ，多孔電
極２７に放電電圧Ｖｄ，多孔電極２７とイオン生成室２
９との間に加速電圧Ｖａをそれぞれ印加する。

そして、放電用ガス導入孔２２から電子発生室２１内に
、放電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、放電電圧Ｖ
ｄにより放電を生じさせ、ブラズマを発生させる。する
と、このプラズマ中の電子は、加速電圧Ｖａにより、円
孔２３、隘路２４、多孔電極２７の透孔２６を通過して
イオン生成室２９内に引き出される。

なお、この時プラズマ中のイオンが、負電位であるフィ
ラメント本体３に衝突し、フィラメント本体３がスパッ
タリングされ消耗する。

一方、イオン生或室２９内には、原料ガス導入口３２か
ら予め所定の原料ガス例えばＢＦ３を導入しておき、こ
のイオン生成室２９内を所定圧力例えば０．００１〜０
．０２　Ｔｏｒｒの原料ガス雰囲気としておく。

したかって、イオン生成室２つ内に流入した電子は、加
速電界により加速され、ＢＦ３と衝突し、濃いプラズマ
を発生させる。そして、イオン引き出し用スリット３３
により、このプラズマ中からイオンを引き出し、例えば
このイオンを加速し所望のイオンビームとして半導体ウ
エハへのイオン注入等に用いる。

また、前述のようにプラズマ中のイオンの作用によりフ
ィラメント本体３がスパッタリングされ、消耗した場合
は、まず、電子発生室２１から絶縁性仮１２を取り外し
、保持機構４のナット１５を緩めて消耗したフィラメン
ト本体３をフィラメントクランプ部７から取り外す。そ
して、交換用のフィラメント本体３の両側端部をフィラ
メント本体保持孔６内に神人し、ナット１５を締付ける
ことにより、フィラメント本体３を固定し、再び絶緑性
板１２を電子発生室２１に固定する。

したがって、フィラメント本体３を容易かつ短■！ｆ間
で交換することができ、フィラメント本体３の交換作業
に伴なうダウンタイムを低減して処理効率の向上を図る
ことができる。また、フィラメント本体３を確実に所定
位置に固定することができるので、処理再現性および信
頼性の向上を図ることができる。

なお、上記実施例では、本発明を電子ビーム励起イオン
源のフィラメント装置に適用した例について説明したが
、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例
えばＸ線露光装置のＸ線源等フィラメント本体３の交換
を必要とするフィラメント装置であればどのようなもの
にでも適用することができることはもちろんである。

［発明の効果］上述のように、本発明のフィラメント装置によれば、フ
ィラメント本体を容易かつ確実に所定位置に固定するこ
とができ、交換作業に什なうダウンタイムの低減、処理
再現性および信頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフィラメント装置の構成を
示す図、第２図は第１図のフィラメント装置のフィラメ
ントクランプ部を示す図、第３図は第１図のフィラメン
ト装置を配置した電子ビーム励起イオン源の構成を示す
切り欠き斜視図である。１・・・・・・フィラメント装置、３・・・・・・フィ
ラメント本体、４・・・・・・保持機構、５・・・・・
・切割、６・・・・・・フィラメント本体保持孔、７・
・・・・・フィラメントクランプ部、８・・・・・・円
錐テーパ面、９・・・・・・螺子溝、１ｏ・・・・・・
テーバ面、１１・・・・・・クランプホルダ部、１２・
・・・・・絶縁性板、１３・・・・・・透孔、１４・・
・・・・ワッシャ、１５・・・・・・ナット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フィラメント本体の端部を着脱自在に保持する保
持機構とを備えたフィラメント装置において、前記保持機構は、端部に切割を有するフィラメント本体
保持孔が設けられ、このフィラメント本体保持孔の外側
に円錐テーパ面を形成されたフィラメントクランプ部と
、前記円錐テーパ面を周囲から押圧する如く前記フィラ
メントクランプ部と嵌合可能に構成されたクランプホル
ダ部とを具備したことを特徴とするフィラメント装置。