JP2014110136A - Ion source, ion beam irradiation device, and method of cleaning ion source - Google Patents

Ion source, ion beam irradiation device, and method of cleaning ion source Download PDF

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Tetsuro Yamamoto
徹朗 山元
Yusuke Kuwata
雄介 鍬田
Masato Takahashi
正人 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion source capable of effectively removing deposits in the ion source in a short time when the inside of a plasma generation container or an acceleration electrode is cleaned by supplying a cleaning gas into the plasma generation container and turning the cleaning gas into plasma.SOLUTION: At a cleaning operation, a positive electrode of a bias power supply 7 is connected at an acceleration electrode 41 side, and a bias voltage is set so that an absolute value of the bias voltage at the cleaning operation is larger than an absolute value of a bias voltage at a normal operation.

Description

本発明は、例えばイオンビーム照射装置に用いられるイオン源においてクリーニングに関する機能を有したものや、そのクリーニング方法に関するものである。   The present invention relates to, for example, an ion source used in an ion beam irradiation apparatus having a cleaning function and a cleaning method thereof.

例えばイオン注入装置に用いられるイオン源は、特許文献1に示されるように内部においてプラズマが生成されるプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器内に三フッ化ホウ素(BF)又はホスフィン(PH)等を含むイオン源ガスを供給するガス供給機構と、前記プラズマ生成容器内においてイオン源ガスを電離させてプラズマを生成するフィラメントと、前記プラズマ生成容器の開口部付近に設けられ、前記プラズマからイオンビームを引き出す加速電極とを備えたものがある。 For example, an ion source used in an ion implantation apparatus includes a plasma generation container in which plasma is generated as shown in Patent Document 1, and boron trifluoride (BF 3 ) or phosphine (PH 3 ) in the plasma generation container. ) And the like, a filament for generating plasma by ionizing the ion source gas in the plasma generation vessel, and an opening in the vicinity of the opening of the plasma generation vessel. Some have an accelerating electrode for extracting an ion beam.

この特許文献1のイオン源においては、所望のイオン種がより多くイオンビームに含まれるようにするために前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源が設けられている。例えばイオン源ガスがBFである場合には、加速電極側にバイアス電源の正極が接続された状態で所定のバイアス電圧が設定され、イオン源ガスがPHである場合には、加速電極側にバイアス電源の負極が接続された状態で所定の前記バイアス電圧が設定される。このようにすることで、イオンビームに含まれるホウ素イオン又はリンイオンの量を多くすることができる。 In the ion source of Patent Document 1, a bias power source is provided for applying a bias voltage, which is a voltage of the accelerating electrode with respect to the plasma generation vessel, so that more desired ion species are included in the ion beam. ing. For example, when the ion source gas is BF 3 , a predetermined bias voltage is set with the positive electrode of the bias power source connected to the acceleration electrode side, and when the ion source gas is PH 3 , the acceleration electrode side is set. The predetermined bias voltage is set in a state where the negative electrode of the bias power supply is connected. By doing in this way, the quantity of the boron ion or phosphorus ion contained in an ion beam can be increased.

ところで、このようなイオン源ガスをプラズマ化し、前記イオン源からイオンビームを引き出すことを繰り返していると、前記プラズマ生成容器の内壁又は前記加速電極に対してイオン源ガスの成分が堆積してしまう。この堆積物が所定量を超えると、プラズマ生成容器内においてこの体積物に起因する異常放電の発生回数等が増加し、安定的にプラズマを生成することができなくなり、ひいては、所望のイオンビームを得ることができなくなってしまう。   By the way, when such ion source gas is turned into plasma and an ion beam is repeatedly extracted from the ion source, components of the ion source gas are deposited on the inner wall of the plasma generation container or the acceleration electrode. . When this deposit exceeds a predetermined amount, the number of occurrences of abnormal discharge due to this volume increases in the plasma generation container, and it becomes impossible to stably generate plasma, and as a result, a desired ion beam is generated. I can't get it.

そこで、特許文献2に示されるようにプラズマ容器内にイオン源ガスの代わりに水素ガスをクリーニングガスとして供給して、水素プラズマを生成することによってイオン源のクリーニングが定期的に行われる。このクリーニング方法により、プラズマ生成容器内の水素プラズマから出た水素イオンが堆積物に衝突して、その堆積物がスパッタリングされることによりプラズマ生成容器内又は加速電極に堆積している堆積物が除去される。   Therefore, as shown in Patent Document 2, the ion source is periodically cleaned by supplying hydrogen gas as a cleaning gas in place of the ion source gas into the plasma container to generate hydrogen plasma. By this cleaning method, hydrogen ions emitted from the hydrogen plasma in the plasma generation container collide with the deposit, and the deposit is sputtered to remove the deposit deposited in the plasma generation container or the acceleration electrode. Is done.

しかしながら、特許文献2では、水素ガスをプラズマ生成容器内に供給し、水素プラズマを発生させることにより堆積物を除去できることは示されているものの、クリーニング時におけるイオン源の運転方法や、各種電源の設定方法については詳述されていない。   However, although Patent Document 2 shows that deposits can be removed by supplying hydrogen gas into the plasma generation vessel and generating hydrogen plasma, the ion source operation method during cleaning and various power sources The setting method is not described in detail.

例えば単位時間あたりの基板の処理枚数を増加させるために、クリーニングにかかる時間はできるだけ短くしつつ、効果的に堆積物を除去できるようにしたいという技術課題があるが、これまでクリーニング時においてはどのような設定や運転を行うべきであるかについてはよく分かっていなかった。また、例えばプラズマ生成容器、あるいは、加速電極のいずれか一方について集中的に堆積物の除去を行いたい場合であっても、イオン源をどのように設定又は運転すればよいのかについても明らかではかった。   For example, in order to increase the number of substrates processed per unit time, there is a technical problem of making it possible to effectively remove deposits while shortening the cleaning time as much as possible. It was not well understood whether such setting and operation should be performed. Also, it is not clear how to set or operate the ion source, for example, when it is desired to remove deposits intensively for either the plasma generation vessel or the acceleration electrode. It was.

特開2007−115511号公報JP 2007-115511 A 特許2956412号公報Japanese Patent No. 2956412

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、プラズマ生成容器内にクリーニングガスを供給し、そのクリーニングガスをプラズマ化することによりプラズマ生成容器内あるいは加速電極をクリーニングする際において、短時間で効果的にイオン源内の堆積物を除去することができるイオン源、イオンビーム照射装置、又は、イオン源のクリーニング方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In cleaning the plasma generation container or the acceleration electrode by supplying the cleaning gas into the plasma generation container and converting the cleaning gas into plasma, It is an object of the present invention to provide an ion source, an ion beam irradiation apparatus, or an ion source cleaning method capable of effectively removing deposits in an ion source in a short time.

すなわち、本発明のイオン源は、内部でプラズマが生成されるプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器内にイオン源ガス又はクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記プラズマ生成容器内においてイオン源ガス又はクリーニングガスを電離させてプラズマを生成する電離部材と、前記プラズマ生成容器の開口部近傍において当該プラズマ生成容器と絶縁して設けられており、前記プラズマからイオンビームを引き出すための加速電極と、前記電離部材に対する前記プラズマ生成容器の電圧であるアーク電圧を加えるためのアーク電源と、前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源とを備え、前記ガス供給機構がクリーニング運転時にクリーニングガスを前記プラズマ生成容器内に供給するように構成されたイオン源であって、クリーニング運転時において、前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように前記バイアス電源を制御するバイアス電源制御部を備えたことを特徴とする。   That is, an ion source according to the present invention includes a plasma generation container in which plasma is generated, a gas supply mechanism that supplies an ion source gas or a cleaning gas into the plasma generation container, and an ion source gas in the plasma generation container. Alternatively, an ionization member that ionizes the cleaning gas to generate plasma, and an insulating electrode that is provided in the vicinity of the opening of the plasma generation container and is insulated from the plasma generation container, and for extracting an ion beam from the plasma, An arc power source for applying an arc voltage that is a voltage of the plasma generation vessel to the ionization member; and a bias power source for applying a bias voltage that is a voltage of the acceleration electrode to the plasma generation vessel, the gas supply mechanism Generates the cleaning gas during the cleaning operation An ion source configured to be supplied into a chamber, wherein a positive electrode of the bias power supply is connected to the acceleration electrode side during a cleaning operation, and an absolute value of a bias voltage during the cleaning operation is determined during a normal operation. A bias power supply control unit that controls the bias power supply so as to be larger than an absolute value of the bias voltage is provided.

また、本発明のイオン源のクリーニング方法は、内部でプラズマが生成されるプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器内にイオン源ガス又はクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記プラズマ生成容器内においてイオン源ガス又はクリーニングガスを電離させてプラズマを生成する電離部材と、前記プラズマ生成容器の開口部近傍において当該プラズマ生成容器と絶縁して設けられており、前記プラズマからイオンビームを引き出すための加速電極と、前記電離部材に対する前記プラズマ生成容器の電圧であるアーク電圧を加えるためのアーク電源と、前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源とを備え、前記ガス供給機構がクリーニング運転時にクリーニングガスを前記プラズマ生成容器内に供給するように構成されたイオン源に用いられるクリーニング方法であって、クリーニング運転時において、前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように前記バイアス電圧を設定するバイアス電圧設定ステップを備えたことを特徴とする。   The ion source cleaning method of the present invention includes a plasma generation container in which plasma is generated, a gas supply mechanism for supplying an ion source gas or a cleaning gas into the plasma generation container, and a plasma generation container. An ionization member for generating plasma by ionizing the ion source gas or the cleaning gas, and an acceleration for extracting an ion beam from the plasma, provided in the vicinity of the opening of the plasma generation container so as to be insulated from the plasma generation container. An electrode, an arc power source for applying an arc voltage that is a voltage of the plasma generation vessel to the ionization member, and a bias power source for applying a bias voltage that is a voltage of the acceleration electrode to the plasma generation vessel, The gas supply mechanism moves the cleaning gas forward during the cleaning operation. A cleaning method used for an ion source configured to be supplied into a plasma generation container, wherein a positive electrode of the bias power source is connected to the acceleration electrode side during a cleaning operation, and a bias voltage during the cleaning operation is A bias voltage setting step is provided for setting the bias voltage so that the absolute value is larger than the absolute value of the bias voltage during normal operation.

ここで、「通常運転時」とは例えばイオン源から所望の種類のイオン種を含むイオンビームが引き出され、例えば半導体等のワークに対して照射されている運転状態のことを指す。また、「クリーニング運転時」とは、例えばクリーニングガスがプラズマ生成容器内に所定量以上供給されており、クリーニングガスのプラズマによって堆積物の除去の効果が認められる運転状態のことを指す。   Here, “during normal operation” refers to an operating state in which, for example, an ion beam containing a desired type of ion species is extracted from an ion source and is irradiated onto a workpiece such as a semiconductor. “During cleaning operation” refers to an operation state in which, for example, a cleaning gas is supplied to a plasma generation container in a predetermined amount or more, and an effect of removing deposits is recognized by the cleaning gas plasma.

このようなものであれば、クリーニング運転時において前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するとともに、前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧の大きさが通常運転時に比べてその絶対値が高くなるように設定されるので、前記プラズマ生成容器内に生成されるクリーニングガスのプラズマの当該プラズマ生成容器に対する電圧であるシース電圧をより高くすることができ、クリーニングガスの成分のイオンによって前記プラズマ生成容器の内壁に堆積している堆積物を高エネルギーでスパッタリングすることができる。すなわち、前記プラズマ生成容器内に堆積した堆積物に対して、高エネルギーのイオンを衝突させることができるので、十分なクリーニング効果を得ることができる。   If this is the case, the positive electrode of the bias power supply is connected to the acceleration electrode side during the cleaning operation, and the magnitude of the bias voltage, which is the voltage of the acceleration electrode with respect to the plasma generation vessel, is larger than that during normal operation. Since the absolute value is set to be high, the sheath voltage, which is the voltage of the cleaning gas plasma generated in the plasma generation container, with respect to the plasma generation container can be increased, and the components of the cleaning gas can be increased. Deposits deposited on the inner wall of the plasma generation vessel by ions can be sputtered with high energy. That is, since a high energy ion can be made to collide with the deposit deposited in the plasma generation container, a sufficient cleaning effect can be obtained.

また、前記加速電極側に前記バイアス電源の正極が接続されているので、例えば水素ガスや希ガス等のクリーニングガスがプラズマ化した場合、そのイオンは加速電極との間で斥力が生じることになり、主にプラズマ生成容器内側に堆積した堆積物をスパッタリングすることになる。従って、堆積物の除去を行う対象を略前記プラズマ生成容器に限定することができ、クリーニング効果を集中させるとともにより精密なクリーニングを実現できる。   In addition, since the positive electrode of the bias power source is connected to the acceleration electrode side, for example, when a cleaning gas such as hydrogen gas or a rare gas is turned into plasma, a repulsive force is generated between the ions and the acceleration electrode. The deposit deposited mainly inside the plasma generation container is sputtered. Accordingly, it is possible to limit the target for removing the deposits to the plasma generation container, and the cleaning effect can be concentrated and more precise cleaning can be realized.

さらに、例えば電離部材に印加される電圧やその周波数等を変更してシース電圧を高めるのに比べて、前記バイアス電圧の絶対値を通常運転時に比べてクリーニング運転時は高くするようにする方法はそれほど高電圧にしなくてもシース電圧を高めてクリーニング効果を向上させられる。   Further, for example, compared to increasing the sheath voltage by changing the voltage applied to the ionizing member, its frequency, etc., the method of making the absolute value of the bias voltage higher during the cleaning operation than during the normal operation is Even if the voltage is not so high, the cleaning effect can be improved by increasing the sheath voltage.

加えて、本発明は、従来通常運転時においてイオンビームに所望のイオンが含まれる割合を高めるために用いられていたバイアス電圧を、クリーニング時において通常運転時とは別の値に設定することにより高いクリーニング効果が得られることを本願発明者らが鋭意検討の結果見出したことにより初めてなされたものであり、例えば特許文献1及び2を組み合わせることによって容易に想到されるようなものでは決してない。   In addition, the present invention sets the bias voltage, which has been used to increase the ratio of the desired ions contained in the ion beam during normal operation, to a value different from that during normal operation during cleaning. This is the first time the inventors of the present application have found that a high cleaning effect can be obtained as a result of intensive studies. For example, the invention is not easily conceived by combining Patent Documents 1 and 2.

プラズマ生成容器の内部に堆積している堆積物に対して高いクリーニング効果が得られる具体的な構成例の1つとしては、前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値の2倍以上となるように前記バイアス電源を制御するものが挙げられる。   As one specific configuration example in which a high cleaning effect can be obtained with respect to the deposits accumulated in the plasma generation container, the bias power supply control unit is configured such that the absolute value of the bias voltage during the cleaning operation is normal. Examples include controlling the bias power supply so that the absolute value of the bias voltage during operation is twice or more.

前記プラズマ生成容器内の堆積物を効果的に除去するためのバイアス電圧を設定できるより好ましい具体的構成例としては、前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時におけるバイアス電圧を100V以上となるように前記バイアス電源を制御するものであればよい。   As a more preferable specific configuration example in which a bias voltage for effectively removing deposits in the plasma generation container can be set, the bias power supply control unit is configured so that the bias voltage during the cleaning operation becomes 100 V or more. Any device that controls the bias power source may be used.

前記プラズマ生成容器内において生成されるクリーニングガスのプラズマが連続して確実に点灯するようにして、堆積物のクリーニング効果が十分に表れるようにするには、クリーニング運転時におけるアーク電圧が、略30V以上100V以下となるように前記アーク電源を制御するアーク電源制御部をさらに備えたものであればよい。   In order to ensure that the plasma of the cleaning gas generated in the plasma generation vessel is continuously turned on and the deposit cleaning effect is sufficiently exhibited, the arc voltage during the cleaning operation is approximately 30 V. What is necessary is just to further include an arc power supply control unit that controls the arc power supply so as to be 100 V or less.

クリーニング運転時において最初から前記加速電極側に前記プラズマ電極の正極を接続すると、当該加速電極に付着している堆積物によって初期放電が不安定となり、バイアス電源に過電流が流れ、保護回路が働き電源出力がオフになってしまう恐れがある。そして、バイアス電源がオフになってしまうと、復旧作業等が必要となりクリーニングに要する時間が長くなってしまう。また、過電流に対応できるように前記バイアス電源に電源容量の大きなものを使用する事も考えられるが、これは製造コストの上昇を招くため好ましくない。これらのような問題が生じないようにするためには、前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時において前記加速電極側に前記バイアス電源の負極を接続した後で、当該加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するように前記バイアス電源を制御するものであればよい。このようなものであれば、まず前記加速電極のクリーニングが行われて、堆積物が除去されるので、前記加速電極の極性を正にして前記プラズマ生成容器内のクリーニングを開始した時に初期放電を安定化させ、過電流が前記バイアス電源に流れるのを防ぐことができる。   If the positive electrode of the plasma electrode is connected to the acceleration electrode from the beginning during the cleaning operation, the initial discharge becomes unstable due to deposits adhering to the acceleration electrode, an overcurrent flows to the bias power source, and the protection circuit works. The power output may be turned off. If the bias power supply is turned off, restoration work or the like is required, and the time required for cleaning becomes long. In addition, it is conceivable to use a bias power supply having a large power supply capacity so as to cope with an overcurrent, but this is not preferable because it causes an increase in manufacturing cost. In order to prevent such problems from occurring, after the bias power supply control unit connects the negative electrode of the bias power supply to the acceleration electrode side during the cleaning operation, the bias power supply is connected to the acceleration electrode side. Any device may be used as long as it controls the bias power source so as to connect the positive electrode. In such a case, the accelerating electrode is first cleaned and the deposits are removed. Therefore, when the accelerating electrode is set to a positive polarity and the cleaning of the plasma generating container is started, the initial discharge is performed. It is possible to stabilize and prevent an overcurrent from flowing to the bias power source.

加速電極のクリーニングを行う場合においても、クリーニングガスのプラズマと前記加速電極との間で十分なポテンシャルを発生させ、高エネルギーのイオンによって、加速電極に堆積した堆積物がスパッタリングされるようにし、十分なクリーニング効果が得られるようにするには、前記バイアス電圧の絶対値が100V以上となるように前記バイアス電源を制御するものであればよい。   Even in the case of cleaning the acceleration electrode, a sufficient potential is generated between the cleaning gas plasma and the acceleration electrode so that deposits deposited on the acceleration electrode are sputtered by high energy ions. In order to obtain a good cleaning effect, the bias power source may be controlled so that the absolute value of the bias voltage becomes 100 V or more.

全運転時間におけるクリーニング運転を行っている時間の占める割合を低減しつつ、十分なクリーニング効果を得ながらも例えば単位時間当たりに処理できる基板の枚数を増加させ、生産効率を向上させられるようにするには、クリーニング運転時において、長時間クリーニングモードと短時間クリーニングモードのいずれを実行するかを決定するクリーニングモード決定部をさらに備え、前記クリーニングモード決定部が、前記プラズマ生成容器内の堆積物の残存量に関連する値であるクリーニング指標が予め定めた閾値を超えた場合には長時間クリーニングモードに決定し、それ以外の場合には短時間クリーニングモードに決定するように構成されていればよい。   While reducing the proportion of the time during which the cleaning operation is performed in the total operation time, while increasing the number of substrates that can be processed per unit time, for example, while obtaining a sufficient cleaning effect, the production efficiency can be improved. Further includes a cleaning mode determining unit that determines whether to perform the long-time cleaning mode or the short-time cleaning mode during the cleaning operation, and the cleaning mode determination unit is configured to store deposits in the plasma generation container. If the cleaning index, which is a value related to the remaining amount, exceeds a predetermined threshold value, the long-time cleaning mode may be determined, and otherwise, the short-time cleaning mode may be determined. .

また、上述してきたようなイオン源を備えたイオンビーム照射装置であれば、常にイオン源のクリーニングが好適に行われているので、所望のイオンビームを得ることができ、例えば半導体に対するイオン注入を恒常的に精度よく行うことができる。   In addition, if the ion beam irradiation apparatus is equipped with the ion source as described above, the ion source is always suitably cleaned, so that a desired ion beam can be obtained. It can be performed constantly and accurately.

このように本発明のイオン源、イオンビーム照射装置、及び、イオン源のクリーニング方法によれば、従来は引き出されるイオンビームに含まれるイオン種の量を増加させるために用いられていたバイアス電圧をクリーニング運転用の特別な電圧に設定することにより、従来よりも好適にイオン源内の堆積物を除去することができる。より具体的には、バイアス電圧により十分なエネルギーが与えられたクリーニングガスのイオンによって堆積物がスパッタリングされるので、堆積物のクリーニング効果を大幅に向上させることができる。さらに前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続することにより、主に前記プラズマ生成容器内に堆積した堆積物のみをプラズマ中のイオンにスパッタリングすることができる。つまり、本発明はクリーニングする場所を明確に限定し、クリーニング効果を集中させることができる。   As described above, according to the ion source, the ion beam irradiation apparatus, and the ion source cleaning method of the present invention, the bias voltage that has been used to increase the amount of ion species included in the ion beam that has been conventionally extracted is used. By setting a special voltage for the cleaning operation, deposits in the ion source can be removed more suitably than in the past. More specifically, since the deposit is sputtered by the cleaning gas ions to which sufficient energy is applied by the bias voltage, the cleaning effect of the deposit can be greatly improved. Further, by connecting the positive electrode of the bias power source to the acceleration electrode side, only the deposit deposited mainly in the plasma generation container can be sputtered to ions in the plasma. That is, the present invention can clearly limit the cleaning place and concentrate the cleaning effect.

本発明の第1実施形態に係るイオン注入装置の模式的全体図。1 is a schematic overall view of an ion implantation apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態におけるイオン源の構造を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the ion source in 1st Embodiment. 第1実施形態の通常運転時におけるイオン源の構成を示す簡易模式図。The simple schematic diagram which shows the structure of the ion source at the time of the normal driving | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態のクリーニング運転時におけるイオン源の構成を示す簡易模式図。The simple schematic diagram which shows the structure of the ion source at the time of the cleaning driving | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例におけるイオン源の構成を示す簡易模式図。The simple schematic diagram which shows the structure of the ion source in the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態のクリーニング運転時におけるイオン源の構成を示す簡易模式図。The simple schematic diagram which shows the structure of the ion source at the time of the cleaning driving | operation of 2nd Embodiment. その他の実施形態におけるイオン源の構成を示す簡易模式図。The simple schematic diagram which shows the structure of the ion source in other embodiment.

本発明の第1実施形態に係るイオンビーム照射装置及びイオン源100について図面を参照しながら説明する。   An ion beam irradiation apparatus and an ion source 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

このイオンビーム照射装置は、例えばフラットパネルディスプレイ用の基板PL(ガラス基板)の表面にイオンビームIBを照射し、イオンを基板PL内に注入し、その基板PLの特性を所望のものにするために用いられるイオン注入装置200である。   This ion beam irradiation apparatus irradiates the surface of a substrate PL (glass substrate) for a flat panel display with an ion beam IB, implants ions into the substrate PL, and makes the characteristics of the substrate PL desired. It is the ion implantation apparatus 200 used for.

図1は第1実施形態に係るイオン注入装置200を示す概略平面図である。このイオン注入装置200は、イオン源100から引き出されたイオンビームIBを、質量分析器101により質量分析したのちに、基板駆動装置102に固定されている基板PLに対して照射し、所望のイオン種を基板PLに対して注入するものである。なお、イオン源100から基板駆動装置102までのイオンビームIBの経路は図示しない真空容器により囲まれており、イオン注入時は真空に保たれている。   FIG. 1 is a schematic plan view showing an ion implantation apparatus 200 according to the first embodiment. The ion implantation apparatus 200 performs mass analysis on the ion beam IB extracted from the ion source 100 by the mass analyzer 101 and then irradiates the substrate PL fixed to the substrate driving apparatus 102 with desired ions. The seed is implanted into the substrate PL. Note that the path of the ion beam IB from the ion source 100 to the substrate driving apparatus 102 is surrounded by a vacuum container (not shown), and is kept in a vacuum during ion implantation.

前記イオン源100から引き出されるイオンビームIBは、基板PLに入射する直前の進行方向をZ軸方向とした場合、図1において紙面表裏方向であるY軸方向の幅Wが、それに直交する方向であるX軸方向の厚さよりも十分に大きいシート状をしている、いわゆるリボン状のイオンビームIBである。また、前記基板駆動装置102により、基板PLはX軸方向又はY軸方向に駆動され、イオンビームIBの厚さ方向を横切らせるように走査することにより、基板PLの全面にイオンビームIBが照射されるようにしてある。   The ion beam IB extracted from the ion source 100 has a width W in the Y-axis direction, which is the front and back direction in FIG. 1, in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. This is a so-called ribbon-like ion beam IB having a sheet shape sufficiently larger than a certain thickness in the X-axis direction. Further, the substrate PL is driven in the X-axis direction or the Y-axis direction by the substrate driving device 102, and scanning is performed so as to cross the thickness direction of the ion beam IB, so that the entire surface of the substrate PL is irradiated with the ion beam IB. It is supposed to be.

また、このイオン源100は少なくとも2つの運転態様があり、基板PLに対してイオン注入を行うために外部へとイオンビームIBが引き出される通常運転と、通常運転によりイオン源100の内部に堆積したイオン源ガスの成分等からなる堆積物を除去するクリーニング運転とを行うことができる。このクリーニング運転とは、クリーニングガスを供給してプラズマPを生成し、クリーニングガスのイオンによるスパッタリングによってイオン源100内の堆積物を除去するための運転である。   Further, the ion source 100 has at least two operation modes. The ion source 100 is deposited inside the ion source 100 by the normal operation in which the ion beam IB is drawn out to perform ion implantation on the substrate PL and the normal operation. It is possible to perform a cleaning operation for removing deposits composed of components of the ion source gas. This cleaning operation is an operation for generating a plasma P by supplying a cleaning gas and removing deposits in the ion source 100 by sputtering with ions of the cleaning gas.

次にイオン源100の詳細について説明する。   Next, details of the ion source 100 will be described.

前記イオン源100は、内部でプラズマPが生成されるプラズマ生成容器1と、前記プラズマ生成容器1内にイオン源ガス又はクリーニングガスを供給するためのガス供給機構2と、前記プラズマ生成容器1内においてイオン源ガス又はクリーニングガスを電離させてプラズマPを生成する電離部材を構成する1又は複数のフィラメント3と、前記プラズマ生成容器1の開口部11付近において当該プラズマ生成容器1と前縁して設けられており、前記プラズマPからイオンビームIBを引き出すための加速電極41とを備えている。さらに、このイオン源100は、プラズマPの生成及び維持、イオンビームIBの引き出し、あるいは、クリーニングといった動作を制御するための機構として、各前記フィラメント3に対する前記プラズマ生成容器1の電圧であるアーク電圧を加えるためのアーク電源6と、前記プラズマ生成容器1に対する前記加速電極41の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源7と、少なくとも前記ガス供給機構2、前記アーク電源6、前記バイアス電源7を制御する制御機構8とを備えている。   The ion source 100 includes a plasma generation container 1 in which plasma P is generated, a gas supply mechanism 2 for supplying an ion source gas or a cleaning gas into the plasma generation container 1, and an inside of the plasma generation container 1. 1 or a plurality of filaments 3 constituting an ionization member for generating plasma P by ionizing the ion source gas or the cleaning gas, and leading edge of the plasma generation container 1 in the vicinity of the opening 11 of the plasma generation container 1. And an accelerating electrode 41 for extracting the ion beam IB from the plasma P. Further, the ion source 100 has an arc voltage that is a voltage of the plasma generation container 1 with respect to each filament 3 as a mechanism for controlling operations such as generation and maintenance of the plasma P, extraction of the ion beam IB, or cleaning. An arc power source 6 for applying voltage, a bias power source 7 for applying a bias voltage which is a voltage of the acceleration electrode 41 to the plasma generating vessel 1, and at least the gas supply mechanism 2, the arc power source 6, and the bias power source 7 And a control mechanism 8 for controlling.

各部について詳述する。   Each part will be described in detail.

前記プラズマ生成容器1は、内部が図示しない真空源により所定の真空度に保たれており、供給されたガスのプラズマPを内部で維持するためのものである。より具体的には、前記プラズマ生成容器1は図2に示されるようにY軸方向を長辺方向とする概略直方体形状の内部空間を有する容器であって、1つの側面に前記ガス供給機構2から各種ガスが供給されるガス供給口12が形成してあるとともに、その同じ側面を取付面として大気側から当該プラズマ生成容器1内へと前記フィラメント3が取り付けてある。また、前記プラズマ生成容器1は、前記取付面と対向する側面が開口としてあり、この開口部11の近傍外側に前記加速電極41が開口を塞ぐように取り付けてある。さらに、前記プラズマ生成容器1の各側面及び端面の大気側には、プラズマ生成容器1の内壁付近に生成されたプラズマPを当該プラズマ生成容器1内で閉じ込めるためのカスプ磁場を形成するための複数の磁石5が配置してあり、いわゆるバケット側イオン源を構成している。なお、この磁石5は、永久磁石であっても電磁石であってもよい。   The inside of the plasma generation container 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by a vacuum source (not shown), and is for maintaining the plasma P of the supplied gas inside. More specifically, as shown in FIG. 2, the plasma generation container 1 is a container having a substantially rectangular parallelepiped internal space whose long side is the Y-axis direction, and the gas supply mechanism 2 is provided on one side surface. A gas supply port 12 through which various gases are supplied is formed, and the filament 3 is attached from the atmosphere side to the plasma generation vessel 1 with the same side surface as an attachment surface. Further, the plasma generation container 1 has an opening on the side surface facing the mounting surface, and the acceleration electrode 41 is mounted on the outside in the vicinity of the opening 11 so as to block the opening. Further, a plurality of cusp magnetic fields for confining the plasma P generated near the inner wall of the plasma generation vessel 1 in the plasma generation vessel 1 are formed on the atmosphere side of each side surface and end surface of the plasma generation vessel 1. The magnet 5 is arranged to constitute a so-called bucket-side ion source. The magnet 5 may be a permanent magnet or an electromagnet.

前記ガス供給機構2は、前記プラズマ生成容器1のガス供給口12と接続され、イオン源ガス又はクリーニングガスを当該プラズマ生成容器1内に供給するためのものである。このガス供給機構2は、例えば、後述する制御機構8からの運転切替指令に基づいてイオン源ガスが封入された第1ボトルと、クリーニングガスが封入された第2ボトルのいずれかと、前記ガス供給口12とを接続するものである。より具体的には、通常運転時には前記イオン源ガスが封入された第1ボトルと前記ガス供給口12とが接続され、クリーニング運転時にはクリーニングガスが封入された第2ボトルと前記ガス供給口12とが接続される。前記イオン源ガスは、注入したいイオン種に応じて変更されるものであり、例えばホウ素を注入したい場合には、BF(三フッ化ホウ素)ガスが用いられ、リンを注入したい場合にはPH(ホスフィン)ガスが用いられる。一方、前記クリーニングガスとしては、水素ガス、各種希ガスが用いられる。 The gas supply mechanism 2 is connected to the gas supply port 12 of the plasma generation container 1 and supplies an ion source gas or a cleaning gas into the plasma generation container 1. The gas supply mechanism 2 includes, for example, one of a first bottle in which an ion source gas is sealed and a second bottle in which a cleaning gas is sealed based on an operation switching command from a control mechanism 8 described later, and the gas supply. The port 12 is connected. More specifically, the first bottle filled with the ion source gas and the gas supply port 12 are connected during normal operation, and the second bottle filled with the cleaning gas and the gas supply port 12 during cleaning operation. Is connected. The ion source gas is changed according to the ion species to be implanted. For example, BF 3 (boron trifluoride) gas is used when boron is implanted, and PH is implanted when phosphorus is implanted. 3 (phosphine) gas is used. Meanwhile, hydrogen gas and various rare gases are used as the cleaning gas.

前記加速電極41は、多数の穴もしくはスリットを有した概略平板状の金属板であり、図2に示すように前記プラズマ生成容器1の開口部11を塞ぐようにその開口部11の外側近傍に設けてある。そして、この加速電極41は、さらに外側に順番に設けられた平板状の引き出し電極42、抑制電極43、接地電極44とともに引き出し電極系4を構成している。この引き出し電極系4を構成する各電極については各電極の端部を絶縁体Zにより前記プラズマ生成容器1から支持して取り付けてあり、各電極の電圧を独立に制御できるように構成してある。さらに、前記加速電極41は、通常運転時においてはイオン注入したいイオンの種類に応じて接続される前記バイアス電源の極が変更され、クリーニング運転時においては通常運転時とは異なる電圧が印加されることになる。この詳細については後述するバイアス電源制御部83において説明する。   The acceleration electrode 41 is a substantially flat metal plate having a large number of holes or slits, and is arranged in the vicinity of the outside of the opening 11 so as to close the opening 11 of the plasma generating vessel 1 as shown in FIG. It is provided. The accelerating electrode 41 constitutes a lead electrode system 4 together with a flat lead electrode 42, a suppression electrode 43, and a ground electrode 44 that are sequentially provided on the outer side. The electrodes constituting the extraction electrode system 4 are attached so that the end portions of the electrodes are supported by the insulator Z from the plasma generation vessel 1 so that the voltages of the electrodes can be controlled independently. . Further, the polarity of the bias power source connected to the accelerating electrode 41 is changed according to the type of ions to be ion-implanted during normal operation, and a voltage different from that during normal operation is applied during the cleaning operation. It will be. This will be described in detail in the bias power supply control unit 83 described later.

前記アーク電源6は、可変電圧電源であって前記フィラメント3側の極性が負、前記プラズマ生成容器1側の極性が正となるように設けられるものである。このアーク電源6により印加される電圧であるアーク電圧を所定の値にすることにより、前記プラズマ生成容器1内において生成されるプラズマPを安定的に点灯させることができる。   The arc power source 6 is a variable voltage power source and is provided so that the polarity on the filament 3 side is negative and the polarity on the plasma generation vessel 1 side is positive. By setting the arc voltage, which is a voltage applied by the arc power source 6, to a predetermined value, the plasma P generated in the plasma generating vessel 1 can be stably turned on.

前記バイアス電源7も、可変電圧電源であってその極性についても変更可能に構成してある。このバイアス電源7により印加される電圧を変化させることにより、通常運転時においてはより多くのイオンがイオンビームIBとして引き出されるようにし、クリーニング運転時においては、クリーニング対象となる部位を限定するとともに、より効果的に堆積物が除去されるようにする。   The bias power source 7 is also a variable voltage power source and can be changed in its polarity. By changing the voltage applied by the bias power supply 7, more ions are extracted as the ion beam IB during normal operation, and in the cleaning operation, the region to be cleaned is limited, The deposit is removed more effectively.

前記制御機構8は、例えばCPU、メモリ、入出力手段等からなるいわゆるコンピュータであって、前記メモリに格納されているプログラムを実行することにより少なくともガス供給機構制御部81、アーク電源制御部82、バイアス電源制御部83としての機能を発揮するものである。なお、以下の各電源の電圧に関する説明に関しては、図2を簡略表記した模式図であり、今回の発明に特に関係するプラズマ生成容器1、フィラメント3、加速電極41、アーク電源6、バイアス電源7についてのみ記載した図3乃至5を参照しながら説明する。   The control mechanism 8 is a so-called computer including, for example, a CPU, a memory, input / output means, and the like, and executes at least a gas supply mechanism control unit 81, an arc power supply control unit 82, by executing a program stored in the memory. The function as the bias power supply control unit 83 is exhibited. In addition, regarding the description regarding the voltage of each following power supply, it is the schematic diagram which simplifiedly represented FIG. 2, and the plasma production | generation container 1, the filament 3, the acceleration electrode 41, the arc power supply 6, and the bias power supply 7 which are especially related to this invention This will be described with reference to FIGS.

前記ガス供給機構制御部81は、通常運転時において前記ガス供給機構2からイオン源ガスを所定流量で供給させるとともに、クリーニング運転時においてはクリーニングガスを所定流量で供給させるように構成してある。   The gas supply mechanism control unit 81 is configured to supply the ion source gas from the gas supply mechanism 2 at a predetermined flow rate during normal operation and to supply the cleaning gas at a predetermined flow rate during cleaning operation.

前記アーク電源制御部82は、運転モードや使用されているイオン源ガス又はクリーニングガスの種類ごとに前記アーク電源6によりアーク電圧を適切な値へと制御するものである。例えば、前記アーク電源制御部82は、通常運転時においては図3に示すようにアーク電圧として120Vが加えられるように前記アーク電源6を制御する。また、当該アーク電源制御部82は図4に示すようにクリーニング運転時において水素ガスがクリーニングガスとして用いられている場合は、図4示すようにクリーニングガスのプラズマPが安定的に点灯するようにアーク電圧として30V以上100V以下の電圧が加えられるように前記アーク電源6を制御する。   The arc power supply control unit 82 controls the arc voltage to an appropriate value by the arc power supply 6 for each operation mode and the type of ion source gas or cleaning gas used. For example, the arc power supply controller 82 controls the arc power supply 6 so that 120V is applied as an arc voltage as shown in FIG. 3 during normal operation. Further, the arc power control unit 82 is configured so that the plasma P of the cleaning gas is stably lit as shown in FIG. 4 when hydrogen gas is used as the cleaning gas during the cleaning operation as shown in FIG. The arc power supply 6 is controlled so that a voltage of 30V to 100V is applied as the arc voltage.

前記バイアス電源制御部83も、運転モードや使用されているイオン源ガス又はクリーニングガスの種類ごとに前記バイアス電源7を適切な状態に制御するものである。より具体的には、前記バイアス電源制御部83は、通常運転時においてBFがイオン源ガスとして用いられている場合には、図3に示すように前記プラズマ生成容器1側に前記バイアス電源7の負極を接続し、前記加速電極41側に前記バイアス電源7の正極を接続してバイアス電圧を印加し、バイアス電圧の値として15Vを印加するように前記バイアス電源7を制御する。また、通常運転時においてPHがイオン源ガスとして用いられている場合には、前記プラズマ生成容器1側に前記バイアス電源7の正極を接続し、前記加速電極41側に前記バイアス電源7の負極を接続してバイアス電圧を印加するように前記バイアス電源制御部83は構成してある。このように前記バイアス電源制御部83は、通常運転時においては前記バイアス電源7の極性をイオン源ガスの種類に応じて変更するとともに、そのガスの種類ごとに効率よくイオンがイオンビームIBとして引き出される絶対値の電圧をバイアス電圧として前記バイアス電源7が加えるように制御している。 The bias power supply control unit 83 also controls the bias power supply 7 in an appropriate state for each operation mode and the type of ion source gas or cleaning gas used. More specifically, when the BF 3 is used as the ion source gas during normal operation, the bias power source control unit 83 has the bias power source 7 on the plasma generation vessel 1 side as shown in FIG. The bias power supply 7 is controlled so that a bias voltage is applied by connecting the positive electrode of the bias power supply 7 to the acceleration electrode 41 side and a bias voltage of 15 V is applied. When PH 3 is used as an ion source gas during normal operation, the positive electrode of the bias power source 7 is connected to the plasma generation container 1 side, and the negative electrode of the bias power source 7 is connected to the acceleration electrode 41 side. The bias power supply control unit 83 is configured so as to apply a bias voltage by connecting them. In this way, the bias power supply control unit 83 changes the polarity of the bias power supply 7 according to the type of ion source gas during normal operation, and ions are efficiently extracted as the ion beam IB for each type of gas. The bias power supply 7 is controlled to apply the absolute value voltage as a bias voltage.

次に前記バイアス電源制御部83のクリーニング運転時における構成及び動作について説明する。前記バイアス電源制御部83は、クリーニング運転時において、特に前記プラズマ生成容器1内の堆積物の除去を行うことを目的とする場合には、前記加速電極41側に前記バイアス電源7の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように前記バイアス電源7を制御するように構成してある。すなわち、前記バイアス電源制御部83は、第1実施形態においてはイオン源ガスがBFの場合、クリーニング運転時には15Vよりも絶対値が大きい電圧をバイアス電圧として印加するように構成してある。 Next, the configuration and operation of the bias power supply controller 83 during the cleaning operation will be described. The bias power supply control unit 83 connects the positive electrode of the bias power supply 7 to the acceleration electrode 41 side, particularly when the purpose is to remove deposits in the plasma generation vessel 1 during the cleaning operation. In addition, the bias power source 7 is controlled so that the absolute value of the bias voltage during the cleaning operation is larger than the absolute value of the bias voltage during the normal operation. That is, in the first embodiment, when the ion source gas is BF 3 , the bias power supply controller 83 is configured to apply a voltage having an absolute value larger than 15 V as a bias voltage during the cleaning operation.

より具体的には、前記バイアス電源制御部83は、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値の2倍以上、より好ましくは100V以上となるように前記バイアス電源7を制御するように構成してある。この第1実施形態においては、図4に示すように100V以上の電圧である120Vをバイアス電圧として印加するように前記バイアス電源制御部83は構成してある。   More specifically, the bias power supply control unit 83 controls the bias power supply so that the absolute value of the bias voltage during the cleaning operation is at least twice the absolute value of the bias voltage during the normal operation, more preferably 100 V or more. 7 is controlled. In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the bias power supply control unit 83 is configured to apply 120V, which is a voltage of 100V or more, as a bias voltage.

このようにクリーニング運転時において、前記加速電極41側に前記バイアス電源7の正極を接続するとともに通常運転時よりも絶対値の大きい電圧がバイアス電圧として印加されることによるクリーニング効果が向上することについて定性的に説明する。   As described above, during the cleaning operation, the positive electrode of the bias power source 7 is connected to the acceleration electrode 41 side, and the cleaning effect is improved by applying a voltage having a larger absolute value as the bias voltage than during the normal operation. Qualitative explanation.

図4に示されるようにクリーニング運転時において前記加速電極41にバイアス電圧として120Vが加えられていると、前記プラズマ生成容器1に対して前記加速電極41が高電位の状態となっていることになる。従って、プラズマ生成容器1に対するクリーニングガスのプラズマPの電圧であるシース電圧もこの加速電極41の電位につられて高くなる。つまり、図4に示しているように、シース電圧は加速電圧の電位である120Vを上限として所定の値までその値が引き挙げられ、高電位の状態となっている。このことから、プラズマPとプラズマ生成容器1との間のシース電圧が高い状態となっているので、クリーニングガスのプラズマP中の水素イオンは高エネルギー状態で当該プラズマ生成容器1に堆積した堆積物をスパッタリングすることができる。言い換えると、高エネルギーの水素イオンがプラズマ生成容器1内に付着している堆積物に対して衝突することになるので、堆積物が効果的に除去される。また、前記加速電極41と前記プラズマ生成容器1との間においても放電が起こりやすくなることも、クリーニングガスのプラズマPを高エネルギー状態で生成するのに寄与し、クリーニング効果を高めていると考えられる。   As shown in FIG. 4, when a bias voltage of 120 V is applied to the acceleration electrode 41 during the cleaning operation, the acceleration electrode 41 is in a high potential state with respect to the plasma generation vessel 1. Become. Therefore, the sheath voltage, which is the voltage of the plasma P of the cleaning gas with respect to the plasma generation vessel 1, also increases with the potential of the acceleration electrode 41. In other words, as shown in FIG. 4, the sheath voltage is pulled up to a predetermined value up to 120 V which is the potential of the acceleration voltage, and is in a high potential state. Therefore, since the sheath voltage between the plasma P and the plasma generation container 1 is in a high state, the hydrogen ions in the plasma P of the cleaning gas are deposited in the plasma generation container 1 in a high energy state. Can be sputtered. In other words, since the high-energy hydrogen ions collide with the deposit attached in the plasma generation container 1, the deposit is effectively removed. In addition, it is considered that the discharge easily occurs between the accelerating electrode 41 and the plasma generation vessel 1 also contributes to the generation of the cleaning gas plasma P in a high energy state and enhances the cleaning effect. It is done.

このように第1実施形態のイオン源100及びイオン注入装置200によれば、通常運転時においてイオンビームIBが引き出される際にイオンビームIBに含まれるイオン種を増やすために適宜調整が行われていたバイアス電圧について、クリーニング運転時においては通常運転時と比較して高い正電圧が前記加速電極41に印加されるように構成してあるので、シース電圧を大きくし、クリーニングガスのイオンの堆積物に対する衝突エネルギーを大きくして、クリーニング効果を高めることができる。   As described above, according to the ion source 100 and the ion implantation apparatus 200 of the first embodiment, when the ion beam IB is extracted during normal operation, adjustment is appropriately performed to increase the number of ion species included in the ion beam IB. As for the bias voltage, a higher positive voltage is applied to the accelerating electrode 41 during the cleaning operation than during the normal operation. Therefore, the sheath voltage is increased and the deposits of cleaning gas ions are increased. The cleaning energy can be increased by increasing the collision energy against the.

しかも、前記加速電極41が前記プラズマ生成容器1に対して高電位の状態となっているので、ほとんどのイオンは前記プラズマ生成容器1に堆積した堆積物をスパッタリングすることになるので、クリーニング対象を略前記プラズマ生成容器1に集中させ、そのクリーニング効果を高めることができる。また、このようにイオン源100におけるクリーニング箇所を明確に限定してクリーニングを行うことができるので、例えば、イオン源100の部位ごとに堆積物の量に応じて適切なクリーニング時間を設定する事などが可能となり、より好ましいクリーニング運転が可能となる。   In addition, since the acceleration electrode 41 is in a high potential state with respect to the plasma generation container 1, most of the ions sputter deposits deposited on the plasma generation container 1. The cleaning effect can be enhanced by concentrating substantially on the plasma generation vessel 1. Further, since cleaning can be performed by clearly limiting the cleaning portion in the ion source 100 as described above, for example, an appropriate cleaning time is set for each portion of the ion source 100 according to the amount of deposits. This makes it possible to perform a more preferable cleaning operation.

また、クリーニング運転時において前記アーク電源制御部82が、アーク電圧を30V〜100Vに維持するように前記アーク電源6を制御するので、クリーニングガスのプラズマPを安定的に点灯させて、クリーニング運転中に堆積物へのイオンの衝突が途切れることがなく、短時間でクリーニングを終了させることができるようになる。   Further, during the cleaning operation, the arc power source control unit 82 controls the arc power source 6 so as to maintain the arc voltage at 30V to 100V. Therefore, the cleaning gas plasma P is stably lit and the cleaning operation is in progress. In addition, the collision of ions with the deposit is not interrupted, and the cleaning can be completed in a short time.

これらのことから、本発明のイオン注入装置200であれば、イオン源1内の堆積物に対するクリーニング効果が高く、常に所望のイオンビームIBを得ることができ、また、クリーニング運転にかかる時間が短いので、安定した精度でのイオン注入を行いつつ、単位時間当たりの基板PLの処理枚数を多くすることができる。   For these reasons, the ion implantation apparatus 200 of the present invention has a high cleaning effect on the deposits in the ion source 1, can always obtain a desired ion beam IB, and takes a short time for the cleaning operation. Therefore, the number of substrates PL processed per unit time can be increased while performing ion implantation with stable accuracy.

第1実施形態の変形例について図5を参照しながら説明する。   A modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.

図3、図4に示した前記バイアス電源7は可変電圧電源であったため、通常運転時とクリーニング運転時において当該バイアス電源7のみで、バイアス電圧の絶対値を変更するようにしていたが、例えば、固定電圧電源でもクリーニング運転時に前記加速電圧41側に前記バイアス電源7の正極を接続するとともに、通常運転時よりも高い電圧を加えられるようにするには、図5に示すように前記アーク電源6の接続先が通常運転時にはプラズマ生成容器1であり、クリーニング運転時には加速電極41となる切替回路71を設ければよい。   Since the bias power supply 7 shown in FIGS. 3 and 4 is a variable voltage power supply, the absolute value of the bias voltage is changed only by the bias power supply 7 during normal operation and cleaning operation. In order to connect a positive electrode of the bias power source 7 to the acceleration voltage 41 side during the cleaning operation even with a fixed voltage power source and to apply a higher voltage than during the normal operation, the arc power source as shown in FIG. 6 may be provided with a switching circuit 71 that serves as the plasma generation container 1 during the normal operation and serves as the acceleration electrode 41 during the cleaning operation.

このようなものであっても、クリーニング時のみ加速電極41に加えられるバイアス電圧を高くし、クリーニング効果を高めることができる。また、このような回路構成であれば、結線の結び直しを簡単にすることができる。   Even in such a case, it is possible to increase the bias voltage applied to the acceleration electrode 41 only at the time of cleaning, thereby enhancing the cleaning effect. In addition, with such a circuit configuration, reconnection can be simplified.

次に本発明の第2実施形態について図6を参照しながら説明する。なお、第2実施形態の説明において前記第1実施形態と共通又は対応する部材については同じ符号を付すこととする。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of the second embodiment, the same or corresponding members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

第2実施形態のイオン源100は、第1実施形態と比較して前記バイアス電源制御部83の構成がさらに追加されている点で異なっている。   The ion source 100 of the second embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the bias power supply control unit 83 is further added.

より具体的には、第2実施形態のバイアス電源制御部83は、まず加速電極41のクリーニングを行った後にプラズマ生成容器1のクリーニングが行われるように、図6に示すようにクリーニング運転時においてバイアス電圧を最初は前記加速電極41側に前記バイアス電源7の負極が接続されるように前記バイアス電源7を制御し、所定時間経過後に前記加速電極41側に前記バイアス電源7の正極を接続するように制御するものである。また、クリーニング運転時において前記加速電極41側に前記バイアス電源7の負極が接続されている間においては、前記バイアス電源制御部83は前記バイアス電圧の絶対値が100V以上となるように前記バイアス電源7を制御している。第2実施形態では具体的にはバイアス電圧の絶対値が120Vとなり、前記加速電極41側にバイアス電源7の負極が接続されるように制御している。このようにバイアス電圧が制御されると、シース電圧は10V程度までしか上昇しないものの、前記加速電極41に対するプラズマPの電圧は第1実施形態の説明とは反対の関係となって120Vを上限として高められることになる。従って、高エネルギーのイオンが、加速電極4に堆積している堆積物をスパッタリングすることになり、加速電極41に堆積している堆積物が好適に除去されることになる。   More specifically, the bias power supply control unit 83 of the second embodiment performs the cleaning operation as shown in FIG. 6 so that the plasma generation container 1 is cleaned first after the acceleration electrode 41 is cleaned. First, the bias power supply 7 is controlled so that the negative electrode of the bias power supply 7 is connected to the acceleration electrode 41 side, and the positive electrode of the bias power supply 7 is connected to the acceleration electrode 41 side after a predetermined time has elapsed. Is to control. Further, during the cleaning operation, while the negative electrode of the bias power supply 7 is connected to the acceleration electrode 41 side, the bias power supply control unit 83 controls the bias power supply so that the absolute value of the bias voltage becomes 100 V or more. 7 is controlled. Specifically, in the second embodiment, the absolute value of the bias voltage is 120 V, and control is performed so that the negative electrode of the bias power supply 7 is connected to the acceleration electrode 41 side. When the bias voltage is controlled in this way, the sheath voltage rises only to about 10V, but the voltage of the plasma P with respect to the acceleration electrode 41 is opposite to the description of the first embodiment, and the upper limit is 120V. Will be enhanced. Accordingly, the high energy ions sputter the deposits deposited on the acceleration electrode 4, and the deposits deposited on the acceleration electrode 41 are preferably removed.

このように第2実施形態のイオン源100及びイオン注入装置200によれば、前記バイアス電源制御部83が、クリーニング運転時においてまず前記加速電極41側に前記バイアス電源7の負極を接続し、しかもバイアス電圧の絶対値が通常運転時よりも大きな値となるようにバイアス電源7を制御するので、加速電極41に集中して堆積物を好適に除去することができる。そして、加速電極41のクリーニングが終わった後で、前記加速電極41に前記バイアス電源7の正極を接続して、前記プラズマ生成容器1内のクリーニングが開始されるので、初期放電の安定性を向上させることができ、バイアス電源7に対して過電流が流れるのを防ぐことができる。したがって、バイアス電源7の保護回路が動作し、電源出力がオフになってしまい復旧に時間がかかるためにクリーニング時間が長くなってしまうといった問題が生じないようにすることができる。また、クリーニング運転時における異常放電によって過電流がバイアス電源7に流れないようにすることができるので、バイアス電源7として電源容量の大きなものを使用しなくてもよく製造コストを低減することができる。   As described above, according to the ion source 100 and the ion implantation apparatus 200 of the second embodiment, the bias power supply controller 83 first connects the negative electrode of the bias power supply 7 to the acceleration electrode 41 side during the cleaning operation. Since the bias power source 7 is controlled so that the absolute value of the bias voltage is larger than that during normal operation, deposits can be suitably removed by concentrating on the acceleration electrode 41. Then, after the cleaning of the acceleration electrode 41 is completed, the positive electrode of the bias power source 7 is connected to the acceleration electrode 41, and the cleaning of the plasma generation container 1 is started, so that the stability of the initial discharge is improved. It is possible to prevent overcurrent from flowing to the bias power source 7. Therefore, the protection circuit of the bias power supply 7 operates, the power supply output is turned off, and it takes a long time to recover, so that the problem that the cleaning time becomes long can be prevented. Further, since it is possible to prevent overcurrent from flowing to the bias power source 7 due to abnormal discharge during the cleaning operation, it is not necessary to use a large power source capacity as the bias power source 7 and manufacturing costs can be reduced. .

その他の実施形態について説明する。   Other embodiments will be described.

図7に示すように前記バイアス電源7を交流電源としてクリーニング運転時に前記加速電極41に接続されるバイアス電源7の極を所定時間ごとに変更するように構成しても構わない。すなわち、クリーニング運転時において、加速電極41のクリーニングとプラズマ生成容器1のクリーニングを交互に行うように構成しても構わない。この実施形態では図7に示すようにバイアス電圧として−120V〜120Vの電圧が印加されることになるので、シース電圧はこのバイアス電圧の変化に応じて変化することになる。具体的には、バイアス電圧として−120Vが印加されている場合にはシース電圧は−120Vを下限として所定の電圧まで引き下げられることになり、バイアス電圧として120Vが印加されている場合にはシース電圧は図4の場合と同じく120Vを上限として所定の電圧まで引き上げられる。   As shown in FIG. 7, the bias power source 7 may be an AC power source, and the pole of the bias power source 7 connected to the acceleration electrode 41 may be changed every predetermined time during the cleaning operation. That is, the cleaning of the acceleration electrode 41 and the cleaning of the plasma generation container 1 may be alternately performed during the cleaning operation. In this embodiment, as shown in FIG. 7, a voltage of −120 V to 120 V is applied as the bias voltage, and the sheath voltage changes according to the change of the bias voltage. Specifically, when a bias voltage of −120 V is applied, the sheath voltage is lowered to a predetermined voltage with −120 V being the lower limit, and when a bias voltage of 120 V is applied, the sheath voltage is decreased. As in the case of FIG. 4, the voltage is raised to a predetermined voltage with 120V as the upper limit.

前記各実施形態において示したアーク電圧及びバイアス電圧は一例であって示された値に限られるものではない。例えば、プラズマ生成容器のクリーニングを行いたい場合には、通常運転時において使用されているイオン源ガスの種類にかかわらず、前記加速電極にバイアス電源の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時のバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように設定すれば、クリーニング効果を高めることができる。   The arc voltage and the bias voltage shown in each of the embodiments are examples and are not limited to the values shown. For example, when it is desired to clean the plasma generation container, the positive electrode of the bias power source is connected to the acceleration electrode regardless of the type of ion source gas used during normal operation, and the bias voltage during cleaning operation is used. If the absolute value of is set to be larger than the absolute value of the bias voltage during normal operation, the cleaning effect can be enhanced.

また、前記各実施形態においては、クリーニング運転時において加速電極41側に接続されるバイアス電源の極と印加される電圧の絶対値を工夫することにより、イオン源1と加速電極41のいずれかを集中的にクリーニングしてクリーニング効果を高めることができていたが、引き出し電極系4を構成する他の電極に加えられる電圧を変更することによって前記実施形態と同様に顕著なクリーニング効果を得ることができる。   Further, in each of the embodiments, by devising the absolute value of the bias voltage and the applied voltage of the bias power source connected to the acceleration electrode 41 side during the cleaning operation, either the ion source 1 or the acceleration electrode 41 is changed. Although the cleaning effect can be enhanced by intensive cleaning, a remarkable cleaning effect can be obtained as in the above-described embodiment by changing the voltage applied to the other electrodes constituting the extraction electrode system 4. it can.

すなわち、クリーニング運転時において引き出し電極系4を構成する電極のいずれかを通常運転時とは異なる電圧が印加される電圧変更対象電極として、その電圧変更対象電極に電源の正極を接続するとともに、所定値以上の電圧が印加されるようにし、かつ、電圧変更対象電極よりもプラズマ生成容器1側に配置されている電極に印加されている電圧よりも高い電圧にしてもよい。ここで所定値以上とは例えば100V以上の電圧である。   That is, any one of the electrodes constituting the extraction electrode system 4 during the cleaning operation is used as a voltage change target electrode to which a voltage different from that during the normal operation is applied, and the positive electrode of the power source is connected to the voltage change target electrode A voltage higher than the value may be applied, and the voltage may be higher than the voltage applied to the electrode disposed on the plasma generation container 1 side relative to the voltage change target electrode. Here, the predetermined value or higher is, for example, a voltage of 100 V or higher.

例えば、クリーニング運転時において前記引き出し電極42側に電源の正極を接続するとともに、その引き出し電極42に印加される電圧が前記プラズマ生成容器1及び加速電極41よりも高い電圧を印加してもよい。このようなものであれば、クリーニング部分をプラズマ生成容器1の内壁と前記加速電極41の両方にしつつ、従来よりも高いクリーニング効果を得られる。また、別の例としてはクリーニング運転時において前記抑制電極43側に電源の正極を接続するとともに、所定値以上の電圧が印加されており、その抑制電極43に印加される電圧が、前記プラズマ生成容器1、加速電極41、及び、引き出し電極42よりも高い電圧を印加しているものが挙げられる。このようなものでも、クリーニング部分をプラズマ生成容器1の内壁と加速電極41の両方としつつ、高いクリーニング効果を得ることができる。さらにこれらのように電圧を印加すれば、前記加速電極41の裏側(プラズマ生成容器1とは逆側の面)に堆積した堆積物の除去も可能となる。   For example, a positive electrode of a power source may be connected to the extraction electrode 42 side during a cleaning operation, and a voltage applied to the extraction electrode 42 may be higher than that of the plasma generation vessel 1 and the acceleration electrode 41. In such a case, a cleaning effect higher than the conventional one can be obtained while the cleaning portion is both the inner wall of the plasma generation container 1 and the acceleration electrode 41. As another example, a positive electrode of a power source is connected to the suppression electrode 43 side during a cleaning operation, and a voltage higher than a predetermined value is applied, and the voltage applied to the suppression electrode 43 is the plasma generation. The thing which is applying the voltage higher than the container 1, the acceleration electrode 41, and the extraction electrode 42 is mentioned. Even in such a case, a high cleaning effect can be obtained while the cleaning portion is both the inner wall of the plasma generation container 1 and the acceleration electrode 41. Further, when a voltage is applied as described above, it is possible to remove deposits deposited on the back side of the accelerating electrode 41 (the surface opposite to the plasma generation container 1).

また、引き出されるイオンビームの性質を所望のものに保ちつつ、できる限り全運転時間におけるクリーニング運転時間の占める割合を小さくし、イオン注入や製品の生産効率を向上させるには、前記制御機構が、クリーニング運転時において、長時間クリーニングモードと短時間クリーニングモードのいずれを実行するかを決定するクリーニングモード決定部をさらに備え、前記クリーニングモード決定部が、前記プラズマ生成容器内の堆積物の残存量に関連する値であるクリーニング指標が予め定めた閾値を超えた場合には長時間クリーニングモードに決定し、それ以外の場合には短時間クリーニングモードに決定するように構成されていればよい。   Further, in order to reduce the ratio of the cleaning operation time in the total operation time as much as possible while keeping the properties of the extracted ion beam as desired, in order to improve the ion implantation and product production efficiency, the control mechanism includes: A cleaning mode determination unit that determines whether to perform a long-time cleaning mode or a short-time cleaning mode during a cleaning operation, and the cleaning mode determination unit determines the remaining amount of deposits in the plasma generation container. It may be configured to determine the long-time cleaning mode when the cleaning index, which is a related value, exceeds a predetermined threshold value, and to determine the short-time cleaning mode otherwise.

すなわち、上述したような前記クリーニングモード決定部によって、イオンビームの性質にそれほど影響が出ない間は前記イオン源内に堆積物が微小ながらも残留してしまうラフな短時間クリーニングモードを継続して生産効率を向上させることができる。そして、堆積物の量が多くなりすぎ、異常放電等が頻繁に生じるようになり、イオンビームの性質を維持できなくなる直前には完全な長時間クリーニングを行うことでイオン源内の堆積物を略完全に取り除き品質も保つことができる。   That is, the cleaning mode determination unit as described above continuously produces a rough short-time cleaning mode in which deposits remain minutely in the ion source while the properties of the ion beam are not significantly affected. Efficiency can be improved. Then, the amount of deposits becomes too large, abnormal discharges etc. occur frequently, and the deposits in the ion source are almost completely cleaned by performing a complete long-time cleaning immediately before it becomes impossible to maintain the properties of the ion beam. The quality can also be maintained.

前記クリーニングモード決定部においてモニタリングされる堆積物の残存量に関連する値であるクリーニング指標としては、例えば、基板の処理枚数や、イオン源内における放電回数が挙げられる。   Examples of the cleaning index that is a value related to the remaining amount of deposit monitored by the cleaning mode determination unit include the number of processed substrates and the number of discharges in the ion source.

より具体的には、短時間クリーニングでは基板の処理枚数が増えるほどイオン源内の堆積物の量は増加していくことになるので、処理枚数が閾値を超えるまでの間は、所定枚数ごと、例えば1ロットごとに短時間クリーニングが実行され、閾値の基板処理枚数又は所定ロット数を超えた時点で長時間クリーニングが実行されるように前記クリーニングモード決定部を構成すればよい。なお、長時間クリーニングが実行された後は基板の処理枚数のカウントがリセットされ、以後同じ動作を繰り返せばよい。   More specifically, in the short-time cleaning, the amount of deposits in the ion source increases as the number of processed substrates increases. The cleaning mode determination unit may be configured so that cleaning is executed for each lot for a short time, and cleaning is executed for a long time when a threshold number of substrate processing sheets or a predetermined number of lots is exceeded. Note that after the cleaning is performed for a long time, the count of the number of processed substrates is reset, and thereafter the same operation may be repeated.

また、基板の処理枚数よりもさらに堆積物の量を反映させることができるクリーニング指標としては、イオン源内における放電回数が挙げられる。このクリーニング指標は、堆積物が増えるほどイオン源内における異常放電の発生頻度が高まることを利用している。異常放電の検出には、例えばアーク電源やバイアス電源の電圧値をモニタリングしておき、その値が急激に変化した場合に放電として前記クリーニングモード決定部がカウントするように構成すればよい。   A cleaning index that can reflect the amount of deposits more than the number of processed substrates includes the number of discharges in the ion source. This cleaning index uses the fact that the frequency of occurrence of abnormal discharge in the ion source increases as the deposit increases. For the detection of abnormal discharge, for example, the voltage value of the arc power supply or bias power supply may be monitored, and the cleaning mode determination unit may be configured to count as discharge when the value changes abruptly.

このようなものであれば、さらに正確にイオン源の堆積物の量に関する状態を把握することができるので、ぎりぎりまで短時間クリーニングを繰り返すことができ、クリーニング運転の時間を短縮し、生産効率を向上させやすい。   If this is the case, the state related to the amount of deposits in the ion source can be grasped more accurately, so that the cleaning can be repeated for a short time until the last minute, reducing the time for the cleaning operation and improving the production efficiency. Easy to improve.

本発明のイオン源は、イオンビームを引き出して利用する装置であれば様々なものに利用可能である。すなわち、本発明のイオンビーム照射装置は、例えばイオンビーム注入装置、イオンドーピング装置、イオンビームデポジション装置、イオンビームエッチング装置等様々な用途を含む概念である。また、イオンビームが照射される基板としては半導体基板に限られるものではなく、シリコンウェーハや、ガラス基板等であっても構わない。   The ion source of the present invention can be used in various devices as long as it is an apparatus that extracts and uses an ion beam. That is, the ion beam irradiation apparatus of the present invention is a concept including various applications such as an ion beam implantation apparatus, an ion doping apparatus, an ion beam deposition apparatus, and an ion beam etching apparatus. The substrate irradiated with the ion beam is not limited to a semiconductor substrate, and may be a silicon wafer, a glass substrate, or the like.

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行ってもかまわない。   In addition, various modifications and combinations of embodiments may be performed without departing from the spirit of the present invention.

200 :イオン注入装置(イオンビーム照射装置)
100 :イオン源
1 :プラズマ生成容器
11 :開口部
12 :ガス供給口
2 :ガス供給機構
3 :フィラメント
4 :引き出し電極系
41 :加速電極
42 :引き出し電極
43 :抑制電極
44 :接地電極
5 :磁石
6 :アーク電源
7 :バイアス電源
8 :制御機構
81 :ガス供給機構制御部
82 :アーク電源制御部
83 :バイアス電源制御部
101 :質量分析器
102 :基板駆動装置
PL :基板
P :プラズマ
200: Ion implantation apparatus (ion beam irradiation apparatus)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Ion source 1: Plasma generation container 11: Opening part 12: Gas supply port 2: Gas supply mechanism 3: Filament 4: Extraction electrode system 41: Acceleration electrode 42: Extraction electrode 43: Suppression electrode 44: Ground electrode 5: Magnet 6: Arc power source 7: Bias power source 8: Control mechanism 81: Gas supply mechanism control unit 82: Arc power source control unit 83: Bias power source control unit 101: Mass analyzer 102: Substrate driving device PL: Substrate P: Plasma

Claims (9)

内部でプラズマが生成されるプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器内にイオン源ガス又はクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記プラズマ生成容器内においてイオン源ガス又はクリーニングガスを電離させてプラズマを生成する電離部材と、前記プラズマ生成容器の開口部近傍において当該プラズマ生成容器と絶縁して設けられており、前記プラズマからイオンビームを引き出すための加速電極と、前記電離部材に対する前記プラズマ生成容器の電圧であるアーク電圧を加えるためのアーク電源と、前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源とを備え、前記ガス供給機構がクリーニング運転時にクリーニングガスを前記プラズマ生成容器内に供給するように構成されたイオン源であって、
クリーニング運転時において、前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように前記バイアス電源を制御するバイアス電源制御部を備えたことを特徴とするイオン源。
A plasma generation container in which plasma is generated inside, a gas supply mechanism for supplying ion source gas or cleaning gas into the plasma generation container, and ion source gas or cleaning gas in the plasma generation container are ionized to generate plasma. An ionizing member to be generated, provided in the vicinity of the plasma generating vessel in the vicinity of the plasma generating vessel, an accelerating electrode for extracting an ion beam from the plasma, and the plasma generating vessel with respect to the ionizing member An arc power source for applying an arc voltage that is a voltage; and a bias power source for applying a bias voltage that is a voltage of the accelerating electrode with respect to the plasma generation vessel, and the gas supply mechanism supplies the cleaning gas to the plasma during a cleaning operation. Configured to feed into the production vessel An ion source,
During the cleaning operation, the positive electrode of the bias power supply is connected to the acceleration electrode side, and the bias power supply is controlled so that the absolute value of the bias voltage during the cleaning operation is larger than the absolute value of the bias voltage during the normal operation. An ion source comprising a bias power supply controller for performing the operation.
前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値の2倍以上となるように前記バイアス電源を制御する請求項1記載のイオン源。   2. The ion source according to claim 1, wherein the bias power source control unit controls the bias power source so that an absolute value of a bias voltage during a cleaning operation is twice or more of an absolute value of a bias voltage during a normal operation. 前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時におけるバイアス電圧を100V以上となるように前記バイアス電源を制御する請求項1又は2記載のイオン源。   The ion source according to claim 1 or 2, wherein the bias power supply control unit controls the bias power supply so that a bias voltage during a cleaning operation is 100 V or more. クリーニング運転時におけるアーク電圧が、30V以上100V以下となるように前記アーク電源を制御するアーク電源制御部をさらに備えた請求項1乃至3いずれかに記載のイオン源。   The ion source according to any one of claims 1 to 3, further comprising an arc power source controller that controls the arc power source so that an arc voltage during a cleaning operation is 30 V or more and 100 V or less. 前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時において前記加速電極側に前記バイアス電源の負極を接続した後で、当該加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するように制御する請求項1乃至4いずれかに記載のイオン源。   The bias power controller controls the positive electrode of the bias power source to be connected to the acceleration electrode side after the negative electrode of the bias power source is connected to the acceleration electrode side during the cleaning operation. An ion source according to the above. 前記バイアス電源制御部が、クリーニング運転時において前記加速電極側に前記バイアス電源の負極を接続するとともに、前記バイアス電圧の絶対値が100V以上となるように前記バイアス電源を制御する請求項5に記載のイオン源。   The bias power supply control unit controls the bias power supply so that an absolute value of the bias voltage becomes 100 V or more while connecting a negative electrode of the bias power supply to the acceleration electrode side during a cleaning operation. Ion source. クリーニング運転時において、長時間クリーニングモードと短時間クリーニングモードのいずれを実行するかを決定するクリーニングモード決定部をさらに備え、
前記クリーニングモード決定部が、前記プラズマ生成容器内の堆積物の残存量に関連する値であるクリーニング指標が予め定めた閾値を超えた場合には長時間クリーニングモードに決定し、それ以外の場合には短時間クリーニングモードに決定するように構成されている請求項1乃至6いずれかに記載のイオン源。
A cleaning mode determination unit that determines whether to perform the long-time cleaning mode or the short-time cleaning mode during the cleaning operation;
The cleaning mode determination unit determines the cleaning mode for a long time when the cleaning index, which is a value related to the remaining amount of deposits in the plasma generation container, exceeds a predetermined threshold, and otherwise 7. The ion source according to claim 1, wherein the ion source is configured to determine a short time cleaning mode.
請求項1乃至7いずれかに記載のイオン源を備えたイオンビーム照射装置。   An ion beam irradiation apparatus comprising the ion source according to claim 1. 内部でプラズマが生成されるプラズマ生成容器と、前記プラズマ生成容器内にイオン源ガス又はクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記プラズマ生成容器内においてイオン源ガス又はクリーニングガスを電離させてプラズマを生成する電離部材と、前記プラズマ生成容器の開口部近傍において当該プラズマ生成容器と絶縁して設けられており、前記プラズマからイオンビームを引き出すための加速電極と、前記電離部材に対する前記プラズマ生成容器の電圧であるアーク電圧を加えるためのアーク電源と、前記プラズマ生成容器に対する前記加速電極の電圧であるバイアス電圧を加えるためのバイアス電源とを備え、前記ガス供給機構がクリーニング運転時にクリーニングガスを前記プラズマ生成容器内に供給するように構成されたイオン源に用いられるクリーニング方法であって、
クリーニング運転時において、前記加速電極側に前記バイアス電源の正極を接続するとともに、クリーニング運転時におけるバイアス電圧の絶対値が通常運転時におけるバイアス電圧の絶対値よりも大きくなるように前記バイアス電圧を設定するバイアス電圧設定ステップを備えたことを特徴とするイオン源クリーニング方法。
A plasma generation container in which plasma is generated inside, a gas supply mechanism for supplying ion source gas or cleaning gas into the plasma generation container, and ion source gas or cleaning gas in the plasma generation container are ionized to generate plasma. An ionizing member to be generated, provided in the vicinity of the plasma generating vessel in the vicinity of the plasma generating vessel, an accelerating electrode for extracting an ion beam from the plasma, and the plasma generating vessel with respect to the ionizing member An arc power source for applying an arc voltage that is a voltage; and a bias power source for applying a bias voltage that is a voltage of the accelerating electrode with respect to the plasma generation vessel, and the gas supply mechanism supplies the cleaning gas to the plasma during a cleaning operation. Configured to feed into the production vessel A cleaning method for use in an ion source,
During the cleaning operation, the positive electrode of the bias power supply is connected to the acceleration electrode side, and the bias voltage is set so that the absolute value of the bias voltage during the cleaning operation is larger than the absolute value of the bias voltage during the normal operation. An ion source cleaning method comprising a bias voltage setting step.
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