離子發(fā)生裝置及熱電子放出部的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請主張基于2014年5月26日申請的日本專利申請第2014-108345號的優(yōu)先權(quán)。其申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發(fā)明涉及一種離子發(fā)生裝置及用于該裝置的熱電子放出部。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體制造工序中以改變導(dǎo)電性或改變半導(dǎo)體晶片的晶體結(jié)構(gòu)等為目的而規(guī)范地實施向半導(dǎo)體晶片注入離子的工序。該工序中所使用的裝置通常被稱為離子注入裝置。
[0004]眾所周知，以旁熱型離子源作為這種離子注入裝置的離子源。旁熱型離子源通過直流電流加熱燈絲以產(chǎn)生熱電子，并通過該熱電子加熱陰極。并且，產(chǎn)生自加熱陰極的熱電子在電弧室被加速，并與電弧室內(nèi)的源氣體分子相撞，使得源氣體分子中所含的原子離子化。用于放出熱電子的陰極例如由被燈絲加熱的帽及端部安裝有帽的管狀部件構(gòu)成(參考專利文獻(xiàn)1)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-227688號公報
[0006]作為導(dǎo)入到電弧室內(nèi)的源氣體分子例如使用氟化物和氯化物等鹵化物。鹵化物的源氣體分子在離子化過程中產(chǎn)生鹵自由基，該鹵自由基會影響構(gòu)成離子源的零件例如電弧室內(nèi)壁的金屬材料并進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。并且經(jīng)化學(xué)結(jié)合的金屬材料與源氣體分子一同被離子化，有可能以離子化物質(zhì)堆積在電弧室內(nèi)壁或構(gòu)成陰極的管狀部件的表面等。
[0007]為了提高熱電子的發(fā)生效率，優(yōu)選將陰極帽保持為高溫狀態(tài)，且安裝有帽的管狀部件的熱絕緣性要高。另一方面，若因使用離子源而使金屬材料堆積在管狀部件的表面，則會使管狀部件的熱絕緣性下降并有可能無法將帽維持在高溫狀態(tài)。這樣一來，難以穩(wěn)定地生成離子，而需要對絕緣性下降的零件進(jìn)行清潔或更換等維護(hù)。尤其在成為高溫狀態(tài)的陰極周邊容易有鹵化物解離且易堆積金屬材料，因此需要頻繁地進(jìn)行維護(hù)，其結(jié)果使得使用離子注入裝置的工序的生產(chǎn)率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于這種情況而完成，其目的在于提供一種能夠減少陰極的維護(hù)頻率的離子發(fā)生裝置及熱電子放出部。
[0009]本發(fā)明的一種方式的離子發(fā)生裝置，其具備:電弧室；陰極，其從電弧室的內(nèi)部向外軸向延伸，并向電弧室內(nèi)放出熱電子；筒狀熱反射器，設(shè)置于陰極的徑向外側(cè)，且沿軸向延伸；及狹小結(jié)構(gòu)，在夾在陰極與熱反射器之間的間隙，徑向?qū)挾仍谳S向規(guī)定位置變小。
[0010]本發(fā)明的另一方式為熱電子放出部。該熱電子放出部為用于向電弧室內(nèi)生成等離子體的熱電子放出部，其具備:陰極，從電弧室內(nèi)部向外軸向延伸，并向電弧室內(nèi)放出熱電子；筒狀熱反射器，設(shè)置于陰極的徑向外側(cè)，且沿軸向延伸；及狹小結(jié)構(gòu)，在夾在陰極與熱反射器之間的間隙，徑向?qū)挾仍谳S向規(guī)定位置變小。
[0011]另外，在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互替換以上構(gòu)成要件的任意組合或本發(fā)明的構(gòu)成要件或表現(xiàn)形式的發(fā)明，作為本發(fā)明的方式同樣有效。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種減少陰極的維護(hù)頻率且生產(chǎn)率較高的離子發(fā)生裝置及熱電子放出部。
【附圖說明】
[0014]圖1為表示實施方式所涉及的離子發(fā)生裝置的電弧室及熱電子放出部的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖2為表示實施方式所涉及的熱電子放出部的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0016]圖3是表示實施方式所涉及的熱電子放出部的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0017]圖4為表示比較例所涉及的熱電子放出部的示意圖。
[0018]圖5(a)為表示變形例1所涉及的熱電子放出部的剖視圖，圖5(b)為表示變形例2所涉及的熱電子放出部的剖視圖。
[0019]圖6(a)為表示變形例3所涉及的熱電子放出部的剖視圖，圖6 (b)為表示變形例4所涉及的熱電子放出部的剖視圖。
[0020]圖7為表示其他實施方式所涉及的熱電子放出部的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0021]圖中:10-離子發(fā)生裝置，12-電弧室，14-熱電子放出部，24-導(dǎo)氣口，28-燈絲，30-陰極，40-熱電子，42-等離子體，50-陰極帽，50a-前面，50b-背面，52-熱斷路器，52a-卡止端部，52b-安裝端部，52c-外周面，56-熱斷路器，56b-連接端部，58-間隙，60-狹小結(jié)構(gòu)，62-突起部，C1-上部區(qū)域，C2-中間區(qū)域，C3-底部區(qū)域。
【具體實施方式】
[0022]以下，參考附圖對用于實施本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，【附圖說明】中對相同的要件標(biāo)注相同的符號，適當(dāng)省略重復(fù)說明。并且，以下所述結(jié)構(gòu)為示例，不對本發(fā)明的范圍做任何限定。
[0023]圖1為表示實施方式所涉及的離子發(fā)生裝置10的電弧室12及熱電子放出部14的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]本實施方式所涉及的離子發(fā)生裝置10為旁熱型離子源，其具備電弧室12、熱電子放出部14、反射極18、抑制電極20、接地電極22及各種電源。
[0025]電弧室12具有大致呈長方體的箱型形狀。電弧室12由高熔點材料構(gòu)成，具體而目由媽(W)、鑰(Mo)、組(Ta)等尚恪點金屬或它們的合金、石墨(C)等構(gòu)成。由此，電弧室內(nèi)即使成為溫度較高的環(huán)境也不易使電弧室熔化。
[0026]電弧室12包含上面板12a、下面板12b及側(cè)壁板12c。側(cè)壁板12c上形成有導(dǎo)入源氣體的導(dǎo)氣口 24及引出離子束的開口部即前狹縫26。上面板12a上設(shè)有熱電子放出部14，上面板12b上插通有反射極18。
[0027]另外，以下說明中，將自上面板12a朝向下面板12b的方向稱為軸向；與軸向正交的方向稱為徑向。并且，將電弧室12的內(nèi)部稱為內(nèi)側(cè)，電弧室12的外部稱為外側(cè)。
[0028]熱電子放出部14向電弧室內(nèi)放出熱電子，且具有燈絲28和陰極30。熱電子放出部14插入于上面板12a的安裝孔12d，并以與電弧室12絕緣的狀態(tài)被固定。
[0029]燈絲28通過燈絲電源34被加熱，并在前端產(chǎn)生熱電子。燈絲28中所產(chǎn)生的(1次)熱電子在由陰極電源36產(chǎn)生的陰極電場被加速，并與陰極30碰撞，通過其碰撞時所產(chǎn)生的熱量加熱陰極30。被加熱的陰極30產(chǎn)生(2次)熱電子40，該(2次)熱電子40通過被電弧電源38施加于陰極30與電弧室12之間的電弧電壓被加速，以作為具有供氣體分子電離的充分的能量的射束電子放出到電弧室12中。
[0030]反射極18具有反射板32。反射板32設(shè)置于與熱電子放出部14對置的位置，且與陰極30對置，并大致平行設(shè)置。反射板32使電弧室內(nèi)的電子反彈，以使電子滯留在生成等離子體42的位置，由此提高生成效率。
[0031]接著，參考圖2及圖3對熱電子放出部14的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳述。圖2為表示實施方式所涉及的熱電子放出部14的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖3為表示實施方式所涉及的熱電子放出部14的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0032]熱電子放出部14具備燈絲28、陰極30、熱反射器56及狹小結(jié)構(gòu)60。陰極30包含陰極帽50、熱斷路器52及陰極保持器54。熱電