JP2001023532A - イオン源の制御方法およびイオンドーピング装置 - Google Patents
イオン源の制御方法およびイオンドーピング装置Info
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- JP2001023532A JP2001023532A JP11195758A JP19575899A JP2001023532A JP 2001023532 A JP2001023532 A JP 2001023532A JP 11195758 A JP11195758 A JP 11195758A JP 19575899 A JP19575899 A JP 19575899A JP 2001023532 A JP2001023532 A JP 2001023532A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 第１ないし第３の放電発生手段を有するイオ
ン源から引き出すイオンビームの均一性および注入イオ
ンの均一性を高め、かつこれらの均一性の安定性を高め
る。 【解決手段】 このイオン源２０は、第１ないし第３の
放電発生手段として、第１ないし第３のフィラメント１
〜３を有している。そして、中央に位置する第２のフィ
ラメント２への投入電力を、第１ないし第３のフィラメ
ント１〜３への投入電力の平均値に対して９０％〜１０
０％の範囲内に制御し、かつ両側に位置する第１および
第３のフィラメント１および３への投入電力を、両者へ
の投入電力の平均値が、第１ないし第３のフィラメント
１ないし３への投入電力の平均値に対して１００％〜１
０５％の範囲内に入るように制御する。
ン源から引き出すイオンビームの均一性および注入イオ
ンの均一性を高め、かつこれらの均一性の安定性を高め
る。 【解決手段】 このイオン源２０は、第１ないし第３の
放電発生手段として、第１ないし第３のフィラメント１
〜３を有している。そして、中央に位置する第２のフィ
ラメント２への投入電力を、第１ないし第３のフィラメ
ント１〜３への投入電力の平均値に対して９０％〜１０
０％の範囲内に制御し、かつ両側に位置する第１および
第３のフィラメント１および３への投入電力を、両者へ
の投入電力の平均値が、第１ないし第３のフィラメント
１ないし３への投入電力の平均値に対して１００％〜１
０５％の範囲内に入るように制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオンド
ーピング装置（非質量分離型のイオン注入装置）等に用
いられるものであって、三つの放電発生手段を有するイ
オン源の制御方法およびそれを実施するイオンドーピン
グ装置に関し、より具体的には、当該三つの放電発生手
段への投入電力の制御に関する。
ーピング装置（非質量分離型のイオン注入装置）等に用
いられるものであって、三つの放電発生手段を有するイ
オン源の制御方法およびそれを実施するイオンドーピン
グ装置に関し、より具体的には、当該三つの放電発生手
段への投入電力の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のイオン源を備えるイオンドーピ
ング装置の一例を図１に示す。このイオンドーピング装
置は、非質量分離型イオン注入装置とも呼ばれるもので
あり、イオン源２０から引き出した平面形状が矩形（よ
り具体的には細長い矩形。これはリボン状等とも呼ばれ
る。）のイオンビーム１８を、質量分離器を通すことな
くそのまま基板２２に照射して、当該基板２２にイオン
注入を行うよう構成されている。
ング装置の一例を図１に示す。このイオンドーピング装
置は、非質量分離型イオン注入装置とも呼ばれるもので
あり、イオン源２０から引き出した平面形状が矩形（よ
り具体的には細長い矩形。これはリボン状等とも呼ばれ
る。）のイオンビーム１８を、質量分離器を通すことな
くそのまま基板２２に照射して、当該基板２２にイオン
注入を行うよう構成されている。
【０００３】基板２２は、この例ではイオン注入時に、
イオンビーム１８の照射領域内において当該イオンビー
ム１８と交差する方向に、即ちこの例では矢印Ｂに示す
紙面の表裏方向に、機械的に走査される。基板２２は、
例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板、半導体基板等
である。
イオンビーム１８の照射領域内において当該イオンビー
ム１８と交差する方向に、即ちこの例では矢印Ｂに示す
紙面の表裏方向に、機械的に走査される。基板２２は、
例えば液晶ディスプレイ用のガラス基板、半導体基板等
である。
【０００４】イオン源２０は、図２も参照して、平面形
状が矩形をしていてイオン源ガス１２が導入されるプラ
ズマ室容器８と、このプラズマ室容器８内で放電をそれ
ぞれ発生させてイオン源ガス１２を電離させてプラズマ
１４を生成する第１ないし第３の放電発生手段（この例
では第１ないし第３のフィラメント１〜３）と、このプ
ラズマ１４から電界の作用で上記イオンビーム１８を引
き出す引出し電極系１６とを備えている。
状が矩形をしていてイオン源ガス１２が導入されるプラ
ズマ室容器８と、このプラズマ室容器８内で放電をそれ
ぞれ発生させてイオン源ガス１２を電離させてプラズマ
１４を生成する第１ないし第３の放電発生手段（この例
では第１ないし第３のフィラメント１〜３）と、このプ
ラズマ１４から電界の作用で上記イオンビーム１８を引
き出す引出し電極系１６とを備えている。
【０００５】第１ないし第３のフィラメント１〜３は、
プラズマ室容器８の長辺８ａに沿う方向に端から順に１
列に配置されている。より具体的にはこの例では、プラ
ズマ室容器８の長辺８ａの中心８ｃに第２のフィラメン
ト２を配置し、その両側に第１および第３のフィラメン
ト１および３を互いに等距離（即ちＬ1 ＝Ｌ2 ）で配置
している。
プラズマ室容器８の長辺８ａに沿う方向に端から順に１
列に配置されている。より具体的にはこの例では、プラ
ズマ室容器８の長辺８ａの中心８ｃに第２のフィラメン
ト２を配置し、その両側に第１および第３のフィラメン
ト１および３を互いに等距離（即ちＬ1 ＝Ｌ2 ）で配置
している。
【０００６】なお、各フィラメント１〜３の２本の足の
向き（配置）は、図１ではフィラメント電源６との関係
が良く分かるように便宜的に示しており、実際は例えば
図２に示すようなものである。４は絶縁碍子である。
向き（配置）は、図１ではフィラメント電源６との関係
が良く分かるように便宜的に示しており、実際は例えば
図２に示すようなものである。４は絶縁碍子である。
【０００７】各フィラメント１〜３は、この例では各フ
ィラメント電源６によってそれぞれ加熱される。かつ各
フィラメント１〜３とプラズマ室容器８との間には、図
示しない直流のアーク電源から、アーク放電電圧が印加
される。これによって、各フィラメント１〜３とプラズ
マ室容器８との間でアーク放電をそれぞれ生じさせて、
プラズマ室容器８内に導入されたイオン源ガス１２を電
離させてプラズマ１４を生成することができる。従って
この例では、この第１ないし第３のフィラメント１〜３
が、第１ないし第３の放電発生手段をそれぞれ構成して
いる。各フィラメント１〜３への投入電力は、例えば三
つのフィラメント１〜３に一括してアーク放電電圧を印
加するようにしておき、各フィラメント１〜３に流す電
流（フィラメント電流）を調整することによって調整す
ることができる。
ィラメント電源６によってそれぞれ加熱される。かつ各
フィラメント１〜３とプラズマ室容器８との間には、図
示しない直流のアーク電源から、アーク放電電圧が印加
される。これによって、各フィラメント１〜３とプラズ
マ室容器８との間でアーク放電をそれぞれ生じさせて、
プラズマ室容器８内に導入されたイオン源ガス１２を電
離させてプラズマ１４を生成することができる。従って
この例では、この第１ないし第３のフィラメント１〜３
が、第１ないし第３の放電発生手段をそれぞれ構成して
いる。各フィラメント１〜３への投入電力は、例えば三
つのフィラメント１〜３に一括してアーク放電電圧を印
加するようにしておき、各フィラメント１〜３に流す電
流（フィラメント電流）を調整することによって調整す
ることができる。
【０００８】この例では、第２のフィラメント２の左右
両側であって当該フィラメント２から（即ちプラズマ室
容器８の中心８ｃから）互いに等距離の所に二つのガス
導入口１０を設けており、ここからプラズマ室容器８内
にイオン源ガス１２が導入される。イオン源ガス１２
は、ホウ素、リンまたはヒ素を含むガスである。より具
体的には、例えば、ジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）、フッ化ホウ
素（ＢＦ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）、アルシン（Ａs
Ｈ3 ）等のガス、またはこれらのガスを水素（Ｈ2 ）、
ヘリウム（Ｈe ）等の希釈ガスで希釈したガスである。
両側であって当該フィラメント２から（即ちプラズマ室
容器８の中心８ｃから）互いに等距離の所に二つのガス
導入口１０を設けており、ここからプラズマ室容器８内
にイオン源ガス１２が導入される。イオン源ガス１２
は、ホウ素、リンまたはヒ素を含むガスである。より具
体的には、例えば、ジボラン（Ｂ2Ｈ6 ）、フッ化ホウ
素（ＢＦ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）、アルシン（Ａs
Ｈ3 ）等のガス、またはこれらのガスを水素（Ｈ2 ）、
ヘリウム（Ｈe ）等の希釈ガスで希釈したガスである。
【０００９】このようなイオン源ガス１２を用いること
によって、ホウ素含有イオン（例えばＢ2Ｈx + ）、リン
含有イオン（例えばＰＨx + ）またはヒ素含有イオン
（例えばＡsＨx + ）を含むイオンビーム１８を引き出し
て基板２２にイオン注入を行うことができる。
によって、ホウ素含有イオン（例えばＢ2Ｈx + ）、リン
含有イオン（例えばＰＨx + ）またはヒ素含有イオン
（例えばＡsＨx + ）を含むイオンビーム１８を引き出し
て基板２２にイオン注入を行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような複数のフ
ィラメント１〜３を有するイオン源２０から引き出すイ
オンビーム１８の均一性（即ち、プラズマ室容器８の長
辺８ａに沿う方向におけるビーム電流密度分布の均一
性。以下同じ）を高めるためには、各フィラメント１〜
３に投入する電力、具体的には各フィラメント１〜３に
流すフィラメント電流を、単純に互いに同じ大きさにす
るのではなく、何らかの調整をする必要のあることは、
従来から指摘されている。しかし、どのように調整すれ
ば良いかという具体的な内容については未だ提案されて
いない。
ィラメント１〜３を有するイオン源２０から引き出すイ
オンビーム１８の均一性（即ち、プラズマ室容器８の長
辺８ａに沿う方向におけるビーム電流密度分布の均一
性。以下同じ）を高めるためには、各フィラメント１〜
３に投入する電力、具体的には各フィラメント１〜３に
流すフィラメント電流を、単純に互いに同じ大きさにす
るのではなく、何らかの調整をする必要のあることは、
従来から指摘されている。しかし、どのように調整すれ
ば良いかという具体的な内容については未だ提案されて
いない。
【００１１】また、基板２２に均一な（即ち、必要なイ
オン種による注入量分布の均一な）イオン注入を行うた
めには、イオンビーム１８の均一性を高めるだけでな
く、当該イオンビーム１８中に含まれる必要なイオン種
の分布の均一性（これをこの明細書では注入イオンの均
一性と呼ぶ）を高める必要があるが、イオンビーム１８
の均一性を高めても、注入イオンの均一性が単純に高ま
るものではない。イオンビーム１８の均一性は、それに
含まれる全てのイオンを総合した均一性だからである。
オン種による注入量分布の均一な）イオン注入を行うた
めには、イオンビーム１８の均一性を高めるだけでな
く、当該イオンビーム１８中に含まれる必要なイオン種
の分布の均一性（これをこの明細書では注入イオンの均
一性と呼ぶ）を高める必要があるが、イオンビーム１８
の均一性を高めても、注入イオンの均一性が単純に高ま
るものではない。イオンビーム１８の均一性は、それに
含まれる全てのイオンを総合した均一性だからである。
【００１２】更に、このイオン源２０ひいてはそれを用
いたイオンドーピング装置等の長期間に亘る安定稼動の
ためには、上記のようなイオンビームの均一性および注
入イオンの均一性の経時的な安定性を高める必要があ
る。即ちこれらの均一性の経時変化を小さく抑える必要
がある。
いたイオンドーピング装置等の長期間に亘る安定稼動の
ためには、上記のようなイオンビームの均一性および注
入イオンの均一性の経時的な安定性を高める必要があ
る。即ちこれらの均一性の経時変化を小さく抑える必要
がある。
【００１３】放電発生手段として、上記のようなフィラ
メント以外の手段、例えば高周波放電やマイクロ波放電
によってイオン源ガス１２を電離させてプラズマ１４を
生成する手段を複数用いる場合も、上記と同様の課題が
存在する。
メント以外の手段、例えば高周波放電やマイクロ波放電
によってイオン源ガス１２を電離させてプラズマ１４を
生成する手段を複数用いる場合も、上記と同様の課題が
存在する。
【００１４】そこでこの発明は、上記のような第１ない
し第３の放電発生手段を有するイオン源から引き出すイ
オンビームの均一性および注入イオンの均一性を高め、
かつこれらの均一性の安定性を高めることのできるイオ
ン源の制御方法およびそれを実施するイオンドーピング
装置を提供することを主たる目的とする。
し第３の放電発生手段を有するイオン源から引き出すイ
オンビームの均一性および注入イオンの均一性を高め、
かつこれらの均一性の安定性を高めることのできるイオ
ン源の制御方法およびそれを実施するイオンドーピング
装置を提供することを主たる目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明のイオン源の制
御方法は、中央に位置する第２の放電発生手段への投入
電力を、第１ないし第３の放電発生手段への投入電力の
平均値に対して９０％〜１００％の範囲内に制御し、か
つ両側に位置する第１および第３の放電発生手段への投
入電力を、両者への投入電力の平均値が、第１ないし第
３の放電発生手段への投入電力の平均値に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御することを特徴
としている。
御方法は、中央に位置する第２の放電発生手段への投入
電力を、第１ないし第３の放電発生手段への投入電力の
平均値に対して９０％〜１００％の範囲内に制御し、か
つ両側に位置する第１および第３の放電発生手段への投
入電力を、両者への投入電力の平均値が、第１ないし第
３の放電発生手段への投入電力の平均値に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御することを特徴
としている。
【００１６】この発明のイオンドーピング装置は、前記
イオン源の中央に位置する第２の放電発生手段への投入
電力を、第１ないし第３の放電発生手段への投入電力の
平均値に対して９０％〜１００％の範囲内に制御し、か
つ両側に位置する第１および第３の放電発生手段への投
入電力を、両者への投入電力の平均値が、第１ないし第
３の放電発生手段への投入電力の平均値に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御する制御装置を
備えることを特徴としている。
イオン源の中央に位置する第２の放電発生手段への投入
電力を、第１ないし第３の放電発生手段への投入電力の
平均値に対して９０％〜１００％の範囲内に制御し、か
つ両側に位置する第１および第３の放電発生手段への投
入電力を、両者への投入電力の平均値が、第１ないし第
３の放電発生手段への投入電力の平均値に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御する制御装置を
備えることを特徴としている。
【００１７】種々の実験の結果、第１ないし第３の放電
発生手段への投入電力を上記のような範囲内に制御する
ことによって、イオン源から引き出すイオンビームの均
一性および注入イオンの均一性を高め、かつこれらの均
一性の安定性を高めることができることが確かめられ
た。
発生手段への投入電力を上記のような範囲内に制御する
ことによって、イオン源から引き出すイオンビームの均
一性および注入イオンの均一性を高め、かつこれらの均
一性の安定性を高めることができることが確かめられ
た。
【００１８】
【発明の実施の形態】第１ないし第３の放電発生手段と
して第１ないし第３のフィラメント１〜３を有している
図１および図２に示したイオン源２０において、三つの
フィラメント１〜３に対して一括してアーク放電電圧を
印加し、各フィラメント１〜３に流すフィラメント電流
を調整することによって、各フィラメント１〜３への投
入電力Ｐ1 〜Ｐ3 を調整し、それぞれの場合のイオンビ
ーム１８の均一性等を測定した。なお、各フィラメント
１〜３への投入電力の関係の概念を図３に示すので、こ
れを以下の説明においても参照するものとする。
して第１ないし第３のフィラメント１〜３を有している
図１および図２に示したイオン源２０において、三つの
フィラメント１〜３に対して一括してアーク放電電圧を
印加し、各フィラメント１〜３に流すフィラメント電流
を調整することによって、各フィラメント１〜３への投
入電力Ｐ1 〜Ｐ3 を調整し、それぞれの場合のイオンビ
ーム１８の均一性等を測定した。なお、各フィラメント
１〜３への投入電力の関係の概念を図３に示すので、こ
れを以下の説明においても参照するものとする。
【００１９】このとき、イオン源ガス１２には、ジボラ
ン濃度が２０％の水素希釈ジボランガス（２０％Ｂ2Ｈ
6 ／Ｈ2 ）を用いた。また、イオン源２０の各部の寸法
は一例として次のとおりとした。即ち、中央のフィラメ
ント２とその両側のフィラメント１および３との間の距
離Ｌ1 およびＬ2 を共に３５０ｍｍ、両側のフィラメン
ト１および３とプラズマ室容器８の短辺８ｂ側の内壁と
の間の距離Ｌ3 およびＬ4 を共に８０ｍｍ、フィラメン
ト列の中心軸とプラズマ室容器８の長辺８ａ側の内壁と
の間の距離Ｌ5 およびＬ6 を共に１００ｍｍ、プラズマ
室容器８の深さＬ7 を２５０ｍｍとした。
ン濃度が２０％の水素希釈ジボランガス（２０％Ｂ2Ｈ
6 ／Ｈ2 ）を用いた。また、イオン源２０の各部の寸法
は一例として次のとおりとした。即ち、中央のフィラメ
ント２とその両側のフィラメント１および３との間の距
離Ｌ1 およびＬ2 を共に３５０ｍｍ、両側のフィラメン
ト１および３とプラズマ室容器８の短辺８ｂ側の内壁と
の間の距離Ｌ3 およびＬ4 を共に８０ｍｍ、フィラメン
ト列の中心軸とプラズマ室容器８の長辺８ａ側の内壁と
の間の距離Ｌ5 およびＬ6 を共に１００ｍｍ、プラズマ
室容器８の深さＬ7 を２５０ｍｍとした。
【００２０】その結果、図４の測定結果に示すように、
各フィラメント１〜３への投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 のバラン
スの調整によって、図４中の上部に示すように、イオン
ビーム１８の均一性を調整することができた。この図４
中の上部において、ばらつき（偏差）が大きいと均一性
は悪いということである。しかも、試料番号１１〜１５
の場合のように、中央のフィラメント２への投入電力Ｐ
2 の下げと両側のフィラメント１および３への投入電力
Ｐ1 およびＰ3 の上げとが大き過ぎると、図４中の上部
に示すように、注入イオンの均一性（ここではこれを、
注入イオンによる試料表面のシート抵抗の均一性で評価
している）が悪化し、しかもイオンビーム１８の均一性
の変化以上に注入イオンの均一性が悪化することが確か
められた。
各フィラメント１〜３への投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 のバラン
スの調整によって、図４中の上部に示すように、イオン
ビーム１８の均一性を調整することができた。この図４
中の上部において、ばらつき（偏差）が大きいと均一性
は悪いということである。しかも、試料番号１１〜１５
の場合のように、中央のフィラメント２への投入電力Ｐ
2 の下げと両側のフィラメント１および３への投入電力
Ｐ1 およびＰ3 の上げとが大き過ぎると、図４中の上部
に示すように、注入イオンの均一性（ここではこれを、
注入イオンによる試料表面のシート抵抗の均一性で評価
している）が悪化し、しかもイオンビーム１８の均一性
の変化以上に注入イオンの均一性が悪化することが確か
められた。
【００２１】一方、試料番号１〜９の場合のように、中
央のフィラメント２への投入電力Ｐ 2 を、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して９０％
〜１００％の範囲内に制御し、かつ両側のフィラメント
１および３への投入電力Ｐ1およびＰ3 を、両フィラメ
ント１、３への投入電力の平均値ＰB が、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御することによっ
て、イオンビーム１８の均一性および注入イオンの均一
性が共に高まることが確かめられた。
央のフィラメント２への投入電力Ｐ 2 を、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して９０％
〜１００％の範囲内に制御し、かつ両側のフィラメント
１および３への投入電力Ｐ1およびＰ3 を、両フィラメ
ント１、３への投入電力の平均値ＰB が、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して１００
％〜１０５％の範囲内に入るように制御することによっ
て、イオンビーム１８の均一性および注入イオンの均一
性が共に高まることが確かめられた。
【００２２】図５は、図４と同じ条件の場合において、
イオンビーム１８の均一性および注入イオンの均一性の
安定性（経時変化）を測定した結果を示す図である。安
定性が良いということは、経時変化が小さいということ
である。この図５中の○印の各点は、図４中の試料番号
１〜９にそれぞれ対応しており、×印の各点は、図４中
の試料番号１１〜１５にそれぞれ対応している。
イオンビーム１８の均一性および注入イオンの均一性の
安定性（経時変化）を測定した結果を示す図である。安
定性が良いということは、経時変化が小さいということ
である。この図５中の○印の各点は、図４中の試料番号
１〜９にそれぞれ対応しており、×印の各点は、図４中
の試料番号１１〜１５にそれぞれ対応している。
【００２３】この図５から分かるように、中央のフィラ
メント２への投入電力Ｐ2 を、三つのフィラメント１〜
３への投入電力の平均値ＰA に対して９０％〜１００％
の範囲内（換言すれば平均値ＰA からのずれ量が−１０
％〜０％の範囲内）に制御し、かつ両側のフィラメント
１および３への投入電力Ｐ1 およびＰ3 を、両フィラメ
ント１、３への投入電力の平均値ＰB が、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して１００
％〜１０５％の範囲内（換言すれば平均値ＰAからのず
れ量が０％〜＋５％の範囲内）に入るように制御するこ
とによって、イオンビームの均一性および注入イオンの
均一性の安定性が高まる（経時変化が小さくなる）こと
が確かめられた。
メント２への投入電力Ｐ2 を、三つのフィラメント１〜
３への投入電力の平均値ＰA に対して９０％〜１００％
の範囲内（換言すれば平均値ＰA からのずれ量が−１０
％〜０％の範囲内）に制御し、かつ両側のフィラメント
１および３への投入電力Ｐ1 およびＰ3 を、両フィラメ
ント１、３への投入電力の平均値ＰB が、三つのフィラ
メント１〜３への投入電力の平均値ＰA に対して１００
％〜１０５％の範囲内（換言すれば平均値ＰAからのず
れ量が０％〜＋５％の範囲内）に入るように制御するこ
とによって、イオンビームの均一性および注入イオンの
均一性の安定性が高まる（経時変化が小さくなる）こと
が確かめられた。
【００２４】上記のような結果が得られた理由は、次の
ようなものであると考えられる。即ち、中央のフィラメ
ント２によって生成されるプラズマは、その両側のフィ
ラメント１および３によって生成されるプラズマに比べ
て、当該プラズマに面するプラズマ室容器８の壁面の面
積が小さい（短辺８ｂに相当する壁面ぶん小さい）の
で、損失が少ない。従ってその分、中央のフィラメント
２への投入電力Ｐ2 を小さくしないと、プラズマ室容器
８内のプラズマ１４の均一性は悪くなる。
ようなものであると考えられる。即ち、中央のフィラメ
ント２によって生成されるプラズマは、その両側のフィ
ラメント１および３によって生成されるプラズマに比べ
て、当該プラズマに面するプラズマ室容器８の壁面の面
積が小さい（短辺８ｂに相当する壁面ぶん小さい）の
で、損失が少ない。従ってその分、中央のフィラメント
２への投入電力Ｐ2 を小さくしないと、プラズマ室容器
８内のプラズマ１４の均一性は悪くなる。
【００２５】一方、イオン源ガス１２の放電分解によっ
て、プラズマ室容器８の内壁には、電気絶縁性の高い
（または導電性の低い）被膜が堆積する。例えば、イオ
ン源ガス１２が水素希釈のジボラン（Ｂ2Ｈ6 ／Ｈ2 ）
の場合、ホウ素を主成分とする被膜が堆積する。このよ
うな被膜が堆積すると、金属壁面の場合に比べて、プラ
ズマの閉じ込め性能が良くなる。しかも、ジボランより
も水素のイオン化断面積の方が大きいので、フィラメン
ト２への投入電力Ｐ2 を小さくする方が、相対的にジボ
ランの分解が進みやすくなり、上記被膜が堆積しやすく
なる。また、必要とするイオン種（例えばＢ2Ｈx + ）も
水素イオンに比べて生成されやすくなる。しかし、上記
被膜が堆積しやすくなると、上述のようにプラズマの閉
じ込め性能が良くなる方向に向かうので、中央のフィラ
メント２への投入電力Ｐ2 の下げを適度な範囲内に収め
ないと、プラズマ１４の不均一状態および被膜堆積の不
均一状態が加速される方向に進む。
て、プラズマ室容器８の内壁には、電気絶縁性の高い
（または導電性の低い）被膜が堆積する。例えば、イオ
ン源ガス１２が水素希釈のジボラン（Ｂ2Ｈ6 ／Ｈ2 ）
の場合、ホウ素を主成分とする被膜が堆積する。このよ
うな被膜が堆積すると、金属壁面の場合に比べて、プラ
ズマの閉じ込め性能が良くなる。しかも、ジボランより
も水素のイオン化断面積の方が大きいので、フィラメン
ト２への投入電力Ｐ2 を小さくする方が、相対的にジボ
ランの分解が進みやすくなり、上記被膜が堆積しやすく
なる。また、必要とするイオン種（例えばＢ2Ｈx + ）も
水素イオンに比べて生成されやすくなる。しかし、上記
被膜が堆積しやすくなると、上述のようにプラズマの閉
じ込め性能が良くなる方向に向かうので、中央のフィラ
メント２への投入電力Ｐ2 の下げを適度な範囲内に収め
ないと、プラズマ１４の不均一状態および被膜堆積の不
均一状態が加速される方向に進む。
【００２６】一方、両側のフィラメント１および３で
は、上記と反対のことが起こり、プラズマの損失を補う
ために中央のフィラメント２よりも投入電力を大きくし
なければならないが、あまり大きくすると必要とするイ
オン種が生成されにくくなると共に、上記被膜が堆積さ
れにくくなってプラズマの閉じ込め性能が悪くなる方向
に向かうので、やはりプラズマ１４の不均一状態が強め
られる結果となる。即ち、両側のフィラメント１および
３への投入電力Ｐ1 およびＰ3 の上げを適度な範囲内に
収めないと、やはりプラズマ１４の不均一状態および被
膜堆積の不均一状態が加速される方向に進む。
は、上記と反対のことが起こり、プラズマの損失を補う
ために中央のフィラメント２よりも投入電力を大きくし
なければならないが、あまり大きくすると必要とするイ
オン種が生成されにくくなると共に、上記被膜が堆積さ
れにくくなってプラズマの閉じ込め性能が悪くなる方向
に向かうので、やはりプラズマ１４の不均一状態が強め
られる結果となる。即ち、両側のフィラメント１および
３への投入電力Ｐ1 およびＰ3 の上げを適度な範囲内に
収めないと、やはりプラズマ１４の不均一状態および被
膜堆積の不均一状態が加速される方向に進む。
【００２７】これに対して、各フィラメント１〜３への
投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 を上記のような範囲内に制御するこ
とによって、投入電力のバランスがうまく保たれ、それ
によって各フィラメント１〜３の領域で生成されるプラ
ズマを互いに同等の状態に保つことができ、かつ必要と
するイオン種の一様化を高めることができ、しかもプラ
ズマ室容器８の内壁に堆積する被膜を一様化することが
できるものと考えられる。その結果、イオンビームの均
一性および注入イオンの均一性を高めると共に、これら
の均一性の安定性を高めることができたものと考えられ
る。
投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 を上記のような範囲内に制御するこ
とによって、投入電力のバランスがうまく保たれ、それ
によって各フィラメント１〜３の領域で生成されるプラ
ズマを互いに同等の状態に保つことができ、かつ必要と
するイオン種の一様化を高めることができ、しかもプラ
ズマ室容器８の内壁に堆積する被膜を一様化することが
できるものと考えられる。その結果、イオンビームの均
一性および注入イオンの均一性を高めると共に、これら
の均一性の安定性を高めることができたものと考えられ
る。
【００２８】なお、図１に示したイオンドーピング装置
では、各フィラメント１〜３への投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 の
上記のような範囲内への制御は、制御装置２４によって
各フィラメント電源６を制御することによって行われ
る。
では、各フィラメント１〜３への投入電力Ｐ1 〜Ｐ3 の
上記のような範囲内への制御は、制御装置２４によって
各フィラメント電源６を制御することによって行われ
る。
【００２９】イオン源ガス１２がＢ2Ｈ6 の代わりにＢ
Ｆ3 を含む場合も、ホウ素を主成分とする絶縁性の高い
被膜が堆積するので、上記Ｂ2Ｈ6 の場合とほぼ同様の
結果が得られる。また、イオン源ガス１２がＰＨ3 また
はＡsＨ3 を含む場合も、リンやヒ素を主成分とする導
電性の低い被膜が堆積するので、上記と同様の傾向にな
る。希釈ガスが水素の代わりにヘリウムの場合も同様で
ある。
Ｆ3 を含む場合も、ホウ素を主成分とする絶縁性の高い
被膜が堆積するので、上記Ｂ2Ｈ6 の場合とほぼ同様の
結果が得られる。また、イオン源ガス１２がＰＨ3 また
はＡsＨ3 を含む場合も、リンやヒ素を主成分とする導
電性の低い被膜が堆積するので、上記と同様の傾向にな
る。希釈ガスが水素の代わりにヘリウムの場合も同様で
ある。
【００３０】また、放電発生手段として、上記三つのフ
ィラメント１〜３の代わりに、三つの高周波アンテナや
三つのマイクロ波導入部等を用いる場合も上記とほぼ同
様の結果が得られる。これらによっても、高周波放電ま
たはマイクロ波放電によってイオン源ガス１２を電離さ
せてプラズマ１４を生成することができる。この場合は
勿論、アーク放電電圧の印加は不要である。例えば三つ
の高周波アンテナを用いる場合は、図１および図２に示
すフィラメント１〜３の代わりに１ターンコイル等の高
周波アンテナを設け、フィラメント電源６の代わりに高
周波電源を設ければ良い。このような場合も、第１ない
し第３の放電発生手段への投入電力（高周波電力または
マイクロ波電力）を上記のような範囲内に制御すれば良
い。
ィラメント１〜３の代わりに、三つの高周波アンテナや
三つのマイクロ波導入部等を用いる場合も上記とほぼ同
様の結果が得られる。これらによっても、高周波放電ま
たはマイクロ波放電によってイオン源ガス１２を電離さ
せてプラズマ１４を生成することができる。この場合は
勿論、アーク放電電圧の印加は不要である。例えば三つ
の高周波アンテナを用いる場合は、図１および図２に示
すフィラメント１〜３の代わりに１ターンコイル等の高
周波アンテナを設け、フィラメント電源６の代わりに高
周波電源を設ければ良い。このような場合も、第１ない
し第３の放電発生手段への投入電力（高周波電力または
マイクロ波電力）を上記のような範囲内に制御すれば良
い。
【００３１】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１な
いし第３の放電発生手段への投入電力を上記のような範
囲内に制御することによって、イオン源から引き出すイ
オンビームの均一性および注入イオンの均一性を高め、
かつこれらの均一性の安定性を高めることができる。そ
の結果、基板に対して均一性の良いイオン注入を行うと
共に、その均一性の良い状態を長期間維持することが可
能になる。
いし第３の放電発生手段への投入電力を上記のような範
囲内に制御することによって、イオン源から引き出すイ
オンビームの均一性および注入イオンの均一性を高め、
かつこれらの均一性の安定性を高めることができる。そ
の結果、基板に対して均一性の良いイオン注入を行うと
共に、その均一性の良い状態を長期間維持することが可
能になる。
【図１】イオン源を備えるイオンドーピング装置の一例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】図１のイオン源をＡ−Ａ方向に見て示す平面図
である。
である。
【図３】各フィラメントへの投入電力の関係の概念を示
す図である。
す図である。
【図４】各フィラメントへの投入電力の状況と、そのと
きに得られるイオンビームの均一性および注入イオンの
均一性を測定した結果の一例を示す図である。
きに得られるイオンビームの均一性および注入イオンの
均一性を測定した結果の一例を示す図である。
【図５】各フィラメントへの投入電力の状況と、そのと
きに得られるイオンビームの均一性および注入イオンの
均一性の安定性を測定した結果の一例を示す図である。
きに得られるイオンビームの均一性および注入イオンの
均一性の安定性を測定した結果の一例を示す図である。
１〜３ フィラメント（放電発生手段） ８ プラズマ室容器 １２ イオン源ガス １６ 引出し電極系 １８ イオンビーム ２０ イオン源
Claims (2)
- 【請求項１】 平面形状が矩形をしていて、ホウ素、リ
ンまたはヒ素を含むイオン源ガスが導入されるプラズマ
室容器と、このプラズマ室容器内で放電をそれぞれ発生
させて前記イオン源ガスを電離させてプラズマを生成す
るものであって、当該プラズマ室容器の矩形の長辺に沿
う方向に順に配置された第１ないし第３の放電発生手段
と、前記プラズマ室容器内に生成されたプラズマからイ
オンビームを引き出す引出し電極系とを備えるイオン源
において、 前記第２の放電発生手段への投入電力を、前記第１ない
し第３の放電発生手段への投入電力の平均値に対して９
０％〜１００％の範囲内に制御し、かつ前記第１および
第３の放電発生手段への投入電力を、両者への投入電力
の平均値が、前記第１ないし第３の放電発生手段への投
入電力の平均値に対して１００％〜１０５％の範囲内に
入るように制御することを特徴とするイオン源の制御方
法。 - 【請求項２】 平面形状が矩形をしていて、ホウ素、リ
ンまたはヒ素を含むイオン源ガスが導入されるプラズマ
室容器と、このプラズマ室容器内で放電をそれぞれ発生
させて前記イオン源ガスを電離させてプラズマを生成す
るものであって、当該プラズマ室容器の矩形の長辺に沿
う方向に順に配置された第１ないし第３の放電発生手段
と、前記プラズマ室容器内に生成されたプラズマからイ
オンビームを引き出す引出し電極系とを備えるイオン源
から引き出したイオンビームを基板に照射してイオン注
入を行う構成のイオンドーピング装置において、 前記イオン源の第２の放電発生手段への投入電力を、前
記第１ないし第３の放電発生手段への投入電力の平均値
に対して９０％〜１００％の範囲内に制御し、かつ前記
第１および第３の放電発生手段への投入電力を、両者へ
の投入電力の平均値が、前記第１ないし第３の放電発生
手段への投入電力の平均値に対して１００％〜１０５％
の範囲内に入るように制御する制御装置を備えることを
特徴とするイオンドーピング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11195758A JP2001023532A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | イオン源の制御方法およびイオンドーピング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11195758A JP2001023532A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | イオン源の制御方法およびイオンドーピング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023532A true JP2001023532A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16346479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11195758A Pending JP2001023532A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | イオン源の制御方法およびイオンドーピング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023532A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7230256B2 (en) | 2003-06-04 | 2007-06-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion doping system, ion doping method and semiconductor device |
| JP2007234534A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Nissin Ion Equipment Co Ltd | イオンビーム照射装置 |
| JP2007257880A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sen Corp An Shi & Axcelis Company | イオン源装置におけるプラズマ均一化方法及びイオン源装置 |
| WO2009119060A1 (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| WO2014028290A1 (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Inductively coupled plasma ion source with multiple antennas for wide ion beam |
| KR20160059409A (ko) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온빔 조사 장치 및 이에 이용되는 프로그램과 그 방법 |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP11195758A patent/JP2001023532A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7230256B2 (en) | 2003-06-04 | 2007-06-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Ion doping system, ion doping method and semiconductor device |
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| WO2009119060A1 (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| JP4446019B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2010-04-07 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| JPWO2009119060A1 (ja) * | 2008-03-25 | 2011-07-21 | 三井造船株式会社 | イオン源 |
| WO2014028290A1 (en) * | 2012-08-13 | 2014-02-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Inductively coupled plasma ion source with multiple antennas for wide ion beam |
| US8809803B2 (en) | 2012-08-13 | 2014-08-19 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Inductively coupled plasma ion source with multiple antennas for wide ion beam |
| KR20160059409A (ko) * | 2014-11-18 | 2016-05-26 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온빔 조사 장치 및 이에 이용되는 프로그램과 그 방법 |
| JP2016100053A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 日新イオン機器株式会社 | イオンビーム照射装置及びこれに用いられるプログラム |
| KR101901643B1 (ko) | 2014-11-18 | 2018-09-27 | 닛신 이온기기 가부시기가이샤 | 이온빔 조사 장치 및 이에 이용되는 프로그램과 그 방법 |
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