[发明专利]离子发生装置及热电子放出部

说明书

技术领域

本申请主张基于2014年5月26日申请的日本专利申请第2014-108345号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种离子发生装置及用于该装置的热电子放出部。

背景技术

在半导体制造工序中以改变导电性或改变半导体晶片的晶体结构等为目的而规范地实施向半导体晶片注入离子的工序。该工序中所使用的装置通常被称为离子注入装置。

众所周知，以旁热型离子源作为这种离子注入装置的离子源。旁热型离子源通过直流电流加热灯丝以产生热电子，并通过该热电子加热阴极。并且，产生自加热阴极的热电子在电弧室被加速，并与电弧室内的源气体分子相撞，使得源气体分子中所含的原子离子化。用于放出热电子的阴极例如由被灯丝加热的帽及端部安装有帽的管状部件构成(参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开平8-227688号公报

作为导入到电弧室内的源气体分子例如使用氟化物和氯化物等卤化物。卤化物的源气体分子在离子化过程中产生卤自由基，该卤自由基会影响构成离子源的零件例如电弧室内壁的金属材料并进行化学结合。并且经化学结合的金属材料与源气体分子一同被离子化，有可能以离子化物质堆积在电弧室内壁或构成阴极的管状部件的表面等。

为了提高热电子的发生效率，优选将阴极帽保持为高温状态，且安装有帽的管状部件的热绝缘性要高。另一方面，若因使用离子源而使金属材料堆积在管状部件的表面，则会使管状部件的热绝缘性下降并有可能无法将帽维持在高温状态。这样一来，难以稳定地生成离子，而需要对绝缘性下降的零件进行清洁或更换等维护。尤其在成为高温状态的阴极周边容易有卤化物解离且易堆积金属材料，因此需要频繁地进行维护，其结果使得使用离子注入装置的工序的生产率下降。

发明内容

本发明鉴于这种情况而完成，其目的在于提供一种能够减少阴极的维护频率的离子发生装置及热电子放出部。

本发明的一种方式的离子发生装置，其具备：电弧室；阴极，其从电弧室的内部向外轴向延伸，并向电弧室内放出热电子；筒状热反射器，设置于阴极的径向外侧，且沿轴向延伸；及狭小结构，在夹在阴极与热反射器之间的间隙，径向宽度在轴向规定位置变小。

本发明的另一方式为热电子放出部。该热电子放出部为用于向电弧室内生成等离子体的热电子放出部，其具备：阴极，从电弧室内部向外轴向延伸，并向电弧室内放出热电子；筒状热反射器，设置于阴极的径向外侧，且沿轴向延伸；及狭小结构，在夹在阴极与热反射器之间的间隙，径向宽度在轴向规定位置变小。

另外，在方法、装置、系统等之间相互替换以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现形式的发明，作为本发明的方式同样有效。

发明效果

根据本发明能够提供一种减少阴极的维护频率且生产率较高的离子发生装置及热电子放出部。

附图说明

图1为表示实施方式所涉及的离子发生装置的电弧室及热电子放出部的概略结构的图。

图2为表示实施方式所涉及的热电子放出部的结构的剖视图。

图3是表示实施方式所涉及的热电子放出部的结构的俯视图。

图4为表示比较例所涉及的热电子放出部的示意图。

图5(a)为表示变形例1所涉及的热电子放出部的剖视图，图5(b)为表示变形例2所涉及的热电子放出部的剖视图。

图6(a)为表示变形例3所涉及的热电子放出部的剖视图，图6(b)为表示变形例4所涉及的热电子放出部的剖视图。

图7为表示其他实施方式所涉及的热电子放出部的结构的剖视图。

图中：10-离子发生装置，12-电弧室，14-热电子放出部，24-导气口，28-灯丝，30-阴极，40-热电子，42-等离子体，50-阴极帽，50a-前面，50b-背面，52-热断路器，52a-卡止端部，52b-安装端部，52c-外周面，56-热断路器，56b-连接端部，58-间隙，60-狭小结构，62-突起部，C1-上部区域，C2-中间区域，C3-底部区域。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，附图说明中对相同的要件标注相同的符号，适当省略重复说明。并且，以下所述结构为示例，不对本发明的范围做任何限定。

图1为表示实施方式所涉及的离子发生装置10的电弧室12及热电子放出部14的概略结构的图。