JP2000223299A - プラズマ源 - Google Patents
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Abstract
ることを防止する。 【解決手段】 このプラズマ源2aは、電子サイクロト
ロン共鳴を起こさせる磁界Bを、プラズマ室容器4内に
おいて、プラズマ放出孔8からのプラズマ放出方向22
に交差する方向に発生させる電磁石40(磁界発生手
段)を備えている。
Description
ットにイオンビームを照射するイオンビーム照射装置
(例えばイオン注入装置)において、イオンビームにプ
ラズマを供給して当該プラズマ中の電子によってイオン
ビームの中性化を図ってターゲットの帯電を防止するこ
と等に用いられるプラズマ源に関し、より具体的には、
放出プラズマ中に高エネルギー電子が含まれることを防
止する手段に関する。
トにイオンビームを照射してイオン注入等の処理を施す
場合に、イオンビームの正電荷によってターゲットが正
に帯電(チャージアップ)するという問題が生じる。
特開平5−234562号公報および特開平5−473
38号公報に記載されているように、ターゲットの近く
にプラズマ源を設けて、イオンビームにプラズマを供給
して、当該プラズマ中の電子によって、イオンビームの
中性化を図ってターゲットの帯電を防止する技術が提案
されている。なお、このような目的で使用されるプラズ
マ源は、イオンビーム中性化装置とも呼ばれる。
に、従来のプラズマ源をイオンビーム照射装置に取り付
けた一例を示す。
ルダ38に保持されたターゲット36にイオンビーム3
4を照射して、当該ターゲット36に、イオン注入、イ
オンビームエッチング等の処理を施すよう構成されてい
る。ターゲット36は、例えば、半導体ウェーハ、その
他の基板等である。
壁部に開口部33を設けており、その外側近傍に、絶縁
物30を介して、プラズマ源2を取り付けている。
ロトロン共鳴)型のものであり、プラズマ20を生成す
るための金属製のプラズマ室容器4と、このプラズマ室
容器4内に例えばアルゴン、キセノン等のプラズマ生成
用のガス12を導入するガス導入管10(ガス導入手
段)と、プラズマ室容器4内に例えば2.45GHzの
周波数のマイクロ波15を導入する金属製のアンテナ1
4(マイクロ波導入手段)と、プラズマ室容器4内に、
電子サイクロトロン共鳴を起こさせる強さ(例えばマイ
クロ波15が2.45GHzの場合は約87.5mT)
の磁界Bをプラズマ放出方向22に沿って発生する磁気
コイル18とを備えている。16はコネクタである。
は、真空容器32内へのプラズマ20の引き出しを容易
にするために、この例のように、直流の引出し電源28
から真空容器32側を正極にして直流電圧(引出し電
圧)を印加できるようにしておくのが好ましい。
は、プラズマ放出孔8を有する前面板6で構成されてお
り、プラズマ室容器4内でマイクロ波放電および電子サ
イクロトロン共鳴によって効率良く生成されたプラズマ
20は、このプラズマ放出孔8から真空容器32内に放
出され、イオンビーム34に供給される(これはプラズ
マブリッジとも呼ばれる)。それによって、プラズマ2
0中の電子によってイオンビーム34の中性化を図っ
て、イオンビーム照射に伴うターゲット36の正帯電を
抑制することができる。
0の生成にマイクロ波15を用いていて、フィラメント
を用いていないので、フィラメント構成物質がプラズマ
放出孔8から放出されてターゲット36を汚染すること
を防止することができる。
245997号公報に記載の技術と同様に、プラズマ室
容器4の内壁およびアンテナ14を絶縁物製のカバー2
4および26で覆っているので、金属製のプラズマ室容
器4、その前面板6およびアンテナ14がプラズマ20
によってスパッタされ、金属スパッタ粒子がプラズマ放
出孔8から放出されてターゲット36を汚染することを
防止することができる。
源2から放出されるプラズマ20中に含まれる電子のエ
ネルギーが高いと、この高エネルギーの電子がターゲッ
ト36に到達して、当該電子のエネルギーに相当する電
圧まで、ターゲット36が負に帯電(チャージアップ)
する可能性がある。このターゲット36の負帯電の問題
は、看過することができない。
面に形成するトランジスタ(FET)のサイズが微細化
(例えば一辺が0.18μm程度)しており、かつその
ゲート酸化膜の膜厚が極薄化(例えば5nm程度)して
いるので、処理中のチャージアップ電圧を非常に低く
(例えば5V程度以下に)抑える必要がある。そうしな
いと、このチャージアップによって絶縁破壊が生じて、
トランジスタの歩留まり低下や信頼性低下が起こる。
プラズマ室容器4内において電子サイクロトロン共鳴用
の磁界Bを、プラズマ放出孔8からのプラズマ放出方向
22に沿って発生させており、プラズマ室容器4内のプ
ラズマ20中の電子は電子サイクロトロン共鳴によって
この磁界Bに沿って加速され、この電子の加速方向にプ
ラズマ放出孔8が存在するため、高速(即ち高エネルギ
ー)の電子がプラズマ放出孔8から放出され、これがイ
オンビーム34に供給され、ひいてはターゲット36に
到達してターゲット36のチャージアップ電圧が高くな
るという課題がある。
れども、従来のプラズマ源2から放出されるプラズマ2
0中の電子のエネルギーは、数eV〜100eV程度に
まで広く分布している。従って、ターゲット36のチャ
ージアップ電圧は、最大で100V近くにまで上昇し得
ることになる。
ネルギー電子が含まれることを防止することを主たる目
的とする。
ロトロン共鳴を起こさせる磁界を、前記プラズマ室容器
内において、前記プラズマ放出孔からのプラズマ放出方
向に交差する方向に発生させる磁界発生手段を備えるこ
とを特徴としている。
いて電子サイクロトロン共鳴によって加速される電子
は、プラズマ放出方向に交差する方向の磁界に沿って運
動するので、プラズマ室容器の内壁部に衝突して消滅す
ることになる。従って、プラズマ放出孔から放出される
電子は、当該プラズマ放出孔付近に拡散したプラズマ中
の低速の電子のみになる。その結果、放出プラズマ中に
高エネルギー電子が含まれることを防止することができ
る。
源をイオンビーム照射装置に取り付けた例を示す縦断面
図である。図2は、図1の線A−Aに沿う拡大横断面図
である。図6に示した従来例と同一または相当する部分
には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相
違点を主に説明する。
2と同様にECR型のものであり、前述した磁界発生手
段の一例として、前記プラズマ室容器4内において、前
記プラズマ放出孔8からのプラズマ放出方向22に交差
(例えば直交またはほぼ直交)する方向に、前記電子サ
イクロトロン共鳴を起こさせる磁界Bを発生させる電磁
石40を備えている。
放出方向22に平行に配置されているので、上記磁界B
は、換言すれば、アンテナ14に交差(例えば直交また
はほぼ直交)する方向に発生させられる。
強さは、前述したように、例えば、マイクロ波15の周
波数が2.45GHzの場合、約87.5mT(875
ガウス)である。磁界Bの向きは、図示例とは逆方向で
も良い(図3の例の場合も同様)。
器4を挟んで横方向に相対向する一対の磁極42と、各
磁極42にそれぞれ巻かれたコイル46と、両磁極42
間を接続するヨーク44とを備えている。両コイル46
は、図示しない直流電源によって駆動(励磁)される。
容器4内で生成されるプラズマ20中の電子は、電子サ
イクロトロン共鳴によって加速されるけれども、当該電
子は、プラズマ放出方向22に交差する方向の磁界Bに
沿って運動するので、プラズマ室容器4の内壁(または
当該内壁を覆うカバー24)に衝突して消滅することに
なる。従って、プラズマ放出孔8から放出される電子
は、当該プラズマ放出孔8付近に拡散したプラズマ20
中の低速の電子のみになる。その結果、このプラズマ源
2aから放出するプラズマ20中に高エネルギー電子が
含まれることを防止することができる。
ようにイオンビーム34の中性化に(換言すればイオン
ビーム中性化装置として)用いた場合に、ターゲット3
6の負のチャージアップ電圧を小さく抑えることができ
る。これによって例えば、ターゲットウェーハの表面に
形成するトランジスタの歩留まり向上および信頼性向上
等を図ることができる。
手段は、永久磁石で構成しても良い。そのようにした例
を図3に示す。この例では、プラズマ室容器4を挟んで
横方向に相対向する一対の永久磁石50を備えており、
これによって上記のような磁界Bを発生させるようにし
ている。
ス鋼等の磁性体で形成するのが好ましい。そのようにす
れば、上記電磁石40または永久磁石50からの漏れ磁
界がプラズマ放出孔8の外側へ広がるのを前面板6によ
って抑制することができるので、プラズマ放出孔8から
放出されるプラズマ20中の電子が上記漏れ磁界によっ
て曲げられたり、漏れ磁界に捕捉されたりすることを防
止することができ、電子の引出し効率が向上する。この
効果は、プラズマ放出孔8から放出される電子のエネル
ギーが低エネルギーの場合により顕著になる。
4を覆う上記カバー24、26は、例えばアルミナ、窒
化ホウ素等の不純物放出の少ないセラミックス、または
重金属汚染の問題のないシリコンまたはカーボン等で形
成するのが好ましい。
室容器4の内壁の全てを絶縁物で覆うと、電子が流れな
くなって電子の放出が困難になるので、これを防止する
ためには、プラズマ室容器4の内壁のカバーの少なくと
も一部を、導電性材料で形成するのが好ましい。図1の
例では、プラズマ放出孔8付近を覆うカバー27を、シ
リコンまたはカーボン等の導電性材料で形成している。
入するマイクロ波導入手段は、アンテナ14以外のも
の、例えばマイクロ波15の導波管および導入窓で構成
しても良い。
ズマ源2から放出したプラズマ20中の電子のエネルギ
ー分布の測定結果の一例を図4に示し、図1に示したこ
の発明に係るプラズマ源2aから放出したプラズマ20
中の電子のエネルギー分布の測定結果の一例を図5に示
す。測定は、静電型のエネルギー分析器で行った。
ら放出されたプラズマ20中の電子のエネルギーは、数
eV〜100eV程度にまで広く分布しており、高エネ
ルギーの電子が多量に放出されていることが分かる。
プラズマ源2aから放出されたプラズマ20中の電子
は、その殆ど全てが5eV前後のエネルギーのものであ
り、高エネルギー電子がプラズマ20中に含まれるのを
防止することができていることが分かる。
マ放出孔からのプラズマ放出方向に交差する方向に磁界
を発生させる磁界発生手段を備えているので、プラズマ
放出孔から放出される電子は、当該プラズマ放出孔付近
に拡散したプラズマ中の低速の電子のみになり、従って
放出プラズマ中に高エネルギー電子が含まれることを防
止することができる。
装置に取り付けた例を示す縦断面図である。
面図であり、図2の例に対応している。
ラズマ中の電子のエネルギー分布の測定結果の一例を示
す図である。
電子のエネルギー分布の測定結果の一例を示す図であ
る。
り付けた例を示す縦断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 マイクロ波が導入されるプラズマ室容器
内において電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマ
を生成し、このプラズマをプラズマ室容器の前面部に設
けたプラズマ放出孔から放出させる構成のプラズマ源に
おいて、前記電子サイクロトロン共鳴を起こさせる磁界
を、前記プラズマ室容器内において、前記プラズマ放出
孔からのプラズマ放出方向に交差する方向に発生させる
磁界発生手段を備えることを特徴とするプラズマ源。
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