JP3114547B2 - 高周波イオン源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体製造装
置、液晶ディスプレイ製造装置等においてイオン注入、
イオンドーピング（非質量分離のイオン注入）等に用い
られる高周波イオン源に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の高周波イオン源を備える
イオンドーピング装置の一例を示す図である。このイオ
ンドーピング装置は、真空容器５６内においてホルダ５
８に保持された被処理物６０に、高周波イオン源２から
引き出したイオンビーム２０を照射して、被処理物６０
に対してイオン注入、イオンドーピング等の処理を施す
よう構成されている。真空容器５６内は、図示しない真
空排気装置によって真空排気されると共に、ガス源６２
からガス６４が導入される。

【０００３】高周波イオン源２は、高周波（この明細書
においてはマイクロ波を含む）放電によってガスを電離
させてプラズマ１２を発生させるプラズマ室４と、この
プラズマ室４内のプラズマ１２から電界の作用でイオン
ビーム２０を引き出す引出し電極系１４とを備えてい
る。

【０００４】プラズマ室４は、絶縁物１０によって互い
に絶縁された筒状で金属製の側面電極６とその上面の蓋
をする金属製の上面電極８とで形成されていて、両電極
６、８間にマッチングボックス４４を介して高周波電源
４２から例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力
が供給される。プラズマ室４には、真空容器５６内に導
入されたガス６４が引出し電極系１４を経由して供給さ
れ、または後述するトリガ室２４に導入されたガス４０
が開口部２２を経由して供給され、その状態で両電極
６、８間に高周波電力を供給すると、両電極６、８間に
高周波放電が生じてガスが電離され、プラズマ１２が生
成される。両電極６、８間には、両者間を直流的に短絡
させるために、この例のようにコイル４６を接続する場
合がある。

【０００５】プラズマ室４には、例えば特開平５−９４
７９６号公報にも記載されているように、プラズマ３２
を発生させるトリガ室２４を、上面電極８に設けた開口
部２２を通して連通させる場合がある。

【０００６】トリガ室２４は、この例では、上面電極８
に取り付けられた金属容器２６と、それに絶縁物３０を
介して取り付けられた蓋板２８とで形成されており、ガ
ス源３６から金属製のガス管３８を経由してガス４０が
供給される。その状態で、金属容器２６と蓋板２８間
に、トリガ電源５４から、この例ではコイル４６および
上面電極８を経由して、直流高電圧（または高周波電
力）を印加すると、トリガ室２４内で放電が生じてプラ
ズマ３２が生成される。このプラズマ３２は、開口部２
２を通してプラズマ室４内に漏れ出るので、それを、プ
ラズマ１２生成時の種にすることができる。その結果、
プラズマ室４におけるプラズマ１２の発生をスムーズに
行うことができる。

【０００７】引出し電極系１４は、この例では、最プラ
ズマ側から下流に向けて配置された第１電極１５、第２
電極１６、第３電極１７および第４電極１８を有してい
る。第１電極１５と側面電極６とは電気的に接続されて
いる。１９は絶縁物である。これら各電極１５〜１８
は、１以上の、通常はこの例のように複数の、イオン引
出し孔を有している。

【０００８】第１電極１５は、引き出すイオンビーム２
０のエネルギーを決める電極であり、加速電源４８か
ら、接地電位を基準にして正の高電圧が印加される。第
２電極１６は、第１電極１５との間に電位差を生ぜしめ
それによる電界によってプラズマ１２からイオンビーム
２０を引き出す電極であり、引出し電源５０から、第１
電極１５の電位を基準にして負の電圧が印加される。第
３電極１７は、下流側からの逆流電子を抑制する電極で
あり、抑制電源５２から、接地電位を基準にして負の電
圧が印加される。第４電極１８は、真空容器５６を介し
て接地されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記高周波イオン源２
においては、上面電極８が露出しているため、そこから
高周波が漏洩し、近くの機器にノイズ混入、それによる
動作異常等の悪影響を及ぼすという問題がある。

【００１０】更に、上記高周波イオン源２のようにトリ
ガ室２４を設けている場合は、そこにガス４０を導入す
るガス管３８は金属容器２６を介して上面電極８に接続
されているため、このガス管３８があたかもアンテナの
ようになり、このガス管３８からも高周波が漏洩して同
上の悪影響を及ぼすという問題がある。

【００１１】そこでこの発明は、外部への高周波の漏洩
を防ぐことができる高周波イオン源を提供することを主
たる目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の高周波イオン源は、前記上面電極を、そ
れとの間に空間をあけて、前記側面電極に電気的に接続
された金属製のカバーで覆っており、更に、放電によっ
てプラズマを発生させるトリガ室を、前記上面電極に設
けた開口部を介して前記プラズマ室に連通させており、
このトリガ室へガスを供給する金属製のガス管を前記カ
バーに電気的に接続し、かつこのガス管の前記接続部と
トリガ室との間の部分に、その部分を電気的に区切る絶
縁物を設けていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、上面電極を、相手側の側面
電極に電気的に接続された金属製のカバーで覆っている
ので、上面電極から放射される高周波は当該カバーで遮
蔽される。その結果、外部への高周波の漏洩を防ぐこと
ができる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る高周波イ
オン源を備えるイオンドーピング装置の一例を示す図で
ある。図３の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。

【００１５】この実施例の高周波イオン源２ａにおいて
は、前述した上面電極８を、それとの間に空間をあけ
て、側面電極６に電気的に接続された、即ち側面電極６
と同電位の、金属製のカバー６６で覆っている。

【００１６】このカバー６６は、この例では、筒状の側
面板６６ａと、その上面の蓋をする上面板６６ｂと、側
面電極６の外形に対応した穴を有する下面板６６ｃとで
構成されており、下面板６６ｃは側面電極６に接触させ
ている。これらの側面板６６ａ、上面板６６ｂおよび下
面板６６ｃは、互いに一体のものでも良いし、別体のも
のでも良い。但し、上面板６６ｂは、側面板６６ａに対
して着脱可能にしておくのが好ましく、そのようにすれ
ば、カバー６６の内部に容易にアクセスすることができ
るので、カバー６６の内部における作業等が容易にな
る。

【００１７】高周波電源４２等から側面電極６への配線
およびトリガ電源５４から蓋板２８への配線は、この例
のように貫通端子７２および７４を用いて行っても良い
し、絶縁ケーブルを用いる場合は、カバー６６に単に穴
をあけておいてそこを貫通させても良い。

【００１８】またこの高周波イオン源２ａは、従来例と
同様にトリガ室２４を有しており、このトリガ室２４へ
ガス４０を供給する金属製のガス管３８を、それがカバ
ー６６を貫通する部分でカバー６６に接触させて、カバ
ー６６に電気的に接続している。即ち、ガス管３８をカ
バー６６と同電位にしている。６８はその接続部を示
す。

【００１９】また、このガス管３８の上記接続部６８と
トリガ室２４との間の部分に、その部分を電気的に区切
る絶縁物７０を設けている。この絶縁物７０は、勿論、
ガス４０を通過させるものであり、例えばリング状、管
状等の形状をしている。

【００２０】更にこの実施例では、側面電極６と上面電
極８との間に高周波電源４２から高周波電力を供給する
際の電気的な整合を取る前述したマッチングボックス４
４を、カバー６６に、より具体的にはその上面に、取り
付けている。マッチングボックス４４は、必ずしもカバ
ー６６に取り付ける必要はないが、この例のようにカバ
ー６６に取り付ければ、マッチングボックス４４から上
面電極８までの配線を短くすることができるので、同配
線におけるインダクタンスおよび浮遊容量が小さくな
り、整合を取りやすくなる。

【００２１】この高周波イオン源２ａによれば、上面電
極８を、相手側の側面電極６に電気的に接続された金属
製のカバー６６で覆っているので、上面電極８から放射
される高周波は当該カバー６６で遮蔽される。その結
果、外部への高周波の漏洩を防ぐことができる。

【００２２】また、この例の高周波イオン源２ａではト
リガ室２４を設けてプラズマ室４でのプラズマ１２の発
生がスムーズになるようにしているけれども、トリガ室
２４にガス４０を導入するガス管３８を絶縁物７０で電
気的に区切り、この絶縁物７０よりもガス源３６側をカ
バー６６に電気的に接続しているので、上面電極８から
ガス管３８へ高周波が導かれるのが防止されると共に、
空間を通してガス管３８に伝わった高周波はカバー６６
で遮蔽される。その結果、ガス管３８からの高周波の漏
洩をも防止することができる。

【００２３】例えば、高周波電源４２からの出力が１０
０Ｗの場合に、上面電極８の中心より５０ｃｍ上方の位
置での高周波の漏洩を調べたところ、図３に示した従来
の高周波イオン源２では電界強度は９Ｖ／ｍであった
が、図１に示したこの実施例の高周波イオン源２ａでは
電界強度は０Ｖ／ｍになった。

【００２４】マッチングボックス４４は、図２に示す例
のように、カバー６６の側面に取り付けても良く、その
ようにすれば、上面に取り付ける場合に比べて、マッチ
ングボックス４４に手が届きやすくなるのでその調整が
容易になると共に、上面板６６ｂにマッチングボックス
４４が付いていないので上面板６６ｂの着脱やその他の
作業が容易になる。

【００２５】なお、引出し電極系の構成は、上記例の引
出し電極系１４のような４枚電極に限定されるものでは
なく、１枚電極、２枚電極、３枚電極等でも良い。それ
に応じて、引出し電極系用の電源の構成を変えれば良
い。

【００２６】また、トリガ室２４の部分の構成も上記例
のようなものに限定されるものではなく、例えば前記特
開平５−９４７９６号公報にも記載されているように、
金属容器内に棒状電極を絶縁して挿入して、両者間で放
電を起こさせるようなもの等でも良い。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。

【００２８】請求項１の高周波イオン源によれば、上面
電極を、側面電極に電気的に接続された金属製のカバー
で覆っているので、上面電極から放射される高周波は当
該カバーで遮蔽され、その結果、外部への高周波の漏洩
を防止することができる。

【００２９】しかも、トリガ室を設けてプラズマ室での
プラズマ発生がスムーズになるようにしているけれど
も、トリガ室にガスを導入するガス管を絶縁物で電気的
に区切り、この絶縁物よりもガス源側を前記カバーに電
気的に接続しているので、このガス管からの高周波の漏
洩をも防ぐことができる、という更なる効果を奏するこ
とができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る高周波イオン源を備
えるイオンドーピング装置の一例を示す図である。

【図２】マッチングボックスの取り付け方の他の例を示
す図である。

【図３】従来の高周波イオン源を備えるイオンドーピン
グ装置の一例を示す図である。

【符号の説明】 ２ａ 高周波イオン源 ４ プラズマ室 ６ 側面電極 ８ 上面電極 １２ プラズマ １４ 引出し電極系 ２０ イオンビーム ２２ 開口部 ２４ トリガ室 ３８ ガス管 ４２ 高周波電源 ４４ マッチングボックス ６６ カバー ７０ 絶縁物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 27/00 - 27/26 H01J 37/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに電気的に絶縁された筒状の側面電
   極とその上面の蓋をする上面電極とで形成されていて、
   両電極間における高周波放電によってプラズマを発生さ
   せるプラズマ室と、このプラズマ室内のプラズマから電
   界の作用でイオンビームを引き出す引出し電極系とを備
   えていて、前記側面電極と前記上面電極との間に高周波
   電力が供給され、かつ加速電源から前記側面電極に接地
   電位を基準にして正の電圧が印加される高周波イオン源
   において、前記上面電極を、それとの間に空間をあけ
   て、前記側面電極に電気的に接続された金属製のカバー
   で覆っており、更に、放電によってプラズマを発生させ
   るトリガ室を、前記上面電極に設けた開口部を介して前
   記プラズマ室に連通させており、このトリガ室へガスを
   供給する金属製のガス管を前記カバーに電気的に接続
   し、かつこのガス管の前記接続部とトリガ室との間の部
   分に、その部分を電気的に区切る絶縁物を設けているこ
   とを特徴とする高周波イオン源。