[发明专利]离子源和离子注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及生成带状(长条状)离子束的离子源和具有该离子源的离子注入装置。

背景技术

近年来，进行离子注入的基板(硅片、玻璃基板等)的尺寸正在朝着大型化的方向发展。为了应对这样的基板的大型化，正在对增大向基板照射的离子束的尺寸的技术进行研究。

作为增大向基板照射的离子束的尺寸的方法之一，可以考虑使生成离子束的离子源大型化。作为这种离子源，采用了在专利文献1中记载的所谓的桶式离子源，该桶式离子源具有生成会切磁场的多个永磁体和多个灯丝。

专利文献1：日本专利公开公报特开2000-315473号(图1)

在专利文献1中记载的桶式离子源中，导入等离子体生成容器内的生成离子束用的可电离气体与由设置在等离子体生成容器内的多个灯丝放出的电子碰撞，生成等离子体。另外，通过构成与等离子体生成容器的开口部邻接设置的引出电极系统的多个电极，从该等离子体引出离子束。

在这种离子源中，灯丝的一部分(前端部)设置于在等离子体生成容器内生成的等离子体中。长期设置在等离子体中的灯丝被等离子体内的离子溅射，会急剧地变细。在该情况下，无法稳定地供给电子，对在等离子体生成容器内生成的等离子体的生成效率会产生不利影响。通常，希望从离子源长期而稳定地供给离子束，但是，在因所述的溅射造成灯丝急剧变细的情况下，存在无法稳定供给离子束的问题。

另外，在缩短离子注入处理所需要的时间的情况下及在被称为所谓的高剂量注入的注入大量离子的情况下，需要增大由离子源生成的离子束的束电流量(离子束的大电流化)。

为了实现这样的大电流化，可以考虑例如增大来自灯丝的电子的放出量，使生成的等离子体的浓度变大。但是，由于电子放出量的增大意味着使流过灯丝的电流量增大，会将灯丝加热到更高的温度，于是因加热造成的灯丝的蒸发进一步发展，导致灯丝变细。

在专利文献1的离子源中，如果增大流过灯丝的电流量，使离子束的束电流增大，则由于所述的因等离子体造成的对灯丝的溅射作用和因高温造成的灯丝的蒸发作用叠加，存在在极短时间内灯丝就消耗掉的问题。如果因灯丝的消耗导致灯丝断线，则必须停止离子源进行维护，所以装置的运行率变差。

发明内容

鉴于所述的问题，本发明的目的在于提供一种离子源和具有该离子源的离子注入装置，与以往的离子源相比，灯丝(阴极)的断线少，可以稳定地生成大型及大电流的离子束。

本发明提供一种离子源，其包括：多个等离子体生成容器；阴极，在各个等离子体生成容器内至少设置有一个，向等离子体生成容器内突出的前端部配置在不与等离子体接触的位置；气体流量调节器，与各个等离子体生成容器连接，分别调节导入各个等离子体生成容器内的可电离气体的流量；狭缝状开口部，形成在各个等离子体生成容器上；引出电极，从所述狭缝状开口部引出带状离子束，该带状离子束在与引出方向垂直的平面内具有大体长方形的截面；以及磁场生成机构，沿着所述狭缝状开口部的长边方向在各个等离子体生成容器内产生磁场，其中，在从所述截面的短边方向观察从各个等离子体生成容器引出的所述带状离子束时，所述截面的长边方向的至少一方的端部相互重叠。

由于阴极的前端部设置在不与等离子体接触的位置，所以可以大幅度地减轻等离子体对阴极的溅射。因此，阴极断线的可能性变低，可以长时间地稳定地生成离子束。另外，即使在伴随大电流化，流过阴极的电流量增加的情况下，由于等离子体的溅射作用的影响小，所以也不会产生阴极在极短时间内消耗掉的问题。另外，从多个等离子体生成容器引出带状离子束，该离子束在与引出方向垂直的平面内具有大体长方形的截面，在从该截面的短边方向观查所述带状离子束时，长边方向上的至少一方的端部相互重叠，所以即使对于大型的基板，也可以与以往同样地进行应对。

为了提高等离子体生成容器内的等离子体生成效率，优选的是，在所述狭缝状开口部的长边方向上设置有反射电极，该反射电极在所述等离子体生成容器内与所述阴极相对配置。

此外，优选的是，所述磁场生成机构设置有多个，所述磁场生成机构针对规定数量的等离子体生成容器独立地产生磁场。

另一方面，优选的是，所述磁场生成机构在各个等离子体生成容器内部产生共同的磁场。在该情况下，由于磁场生成机构有一个即可，所以对应地具有维护简便的优点。

此外，本发明提供一种离子注入装置，其包括：如上所述的离子源；处理室，导入从各个等离子体生成容器引出的所述带状离子束；以及基板驱动机构，沿与所述带状离子束交叉的方向移动所述基板，使得在所述处理室内对所述带状离子束所照射的基板的整个面进行离子注入处理。