JP3367229B2 - Ion processing equipment - Google Patents

Ion processing equipment

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JP3367229B2
JP3367229B2 JP25931994A JP25931994A JP3367229B2 JP 3367229 B2 JP3367229 B2 JP 3367229B2 JP 25931994 A JP25931994 A JP 25931994A JP 25931994 A JP25931994 A JP 25931994A JP 3367229 B2 JP3367229 B2 JP 3367229B2
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靖明 西上
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置のように、真空中で基板にイオンビームを照射してそ
れにイオン注入等の処理を施すイオン処理装置に関し、
より具体的には、その基板の帯電(チャージアップ)を
抑制する手段の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion treatment apparatus, such as an ion implantation apparatus, for irradiating a substrate with an ion beam in a vacuum and performing a treatment such as ion implantation on the substrate.
More specifically, it relates to improvement of means for suppressing the charging (charge-up) of the substrate.

【0002】[0002]

【背景となる技術】プラズマ中の低エネルギー電子を利
用して、イオンビーム照射に伴う基板の帯電を効果的に
抑制することができるようにしたイオン処理装置が同一
出願人によって先に提案されている(特願平5−249
805号)。
BACKGROUND ART The same applicant previously proposed an ion processing apparatus capable of effectively suppressing charging of a substrate due to ion beam irradiation by utilizing low energy electrons in plasma. (Japanese Patent Application No. 5-249)
805).

【0003】それを図4を参照して説明すると、このイ
オン処理装置は、基本的には、真空容器(図示省略)内
に収納されたホルダ4に保持された基板(例えばウェー
ハ)6にイオンビーム2を照射してそれにイオン注入等
の処理を施すよう構成されている。
This will be described with reference to FIG. 4. In this ion processing apparatus, basically, a substrate (for example, a wafer) 6 held by a holder 4 housed in a vacuum container (not shown) is subjected to ion implantation. It is configured to irradiate the beam 2 and to perform processing such as ion implantation on the beam 2.

【0004】ホルダ4は、バッチ処理用のウェーハディ
スクの場合と、枚葉処理用のプラテンの場合とがあり、
図示のものは前者の場合の例であり、真空容器内矢印A
方向に回転および紙面の表裏方向に並進させられる。
The holder 4 may be a wafer disk for batch processing or a platen for single wafer processing.
The one shown is an example of the former case, and the arrow A in the vacuum container
It is rotated in the direction and translated in the front and back directions of the paper.

【0005】イオンビーム2の経路上には、ファラデー
系を構成するものとして、イオンビーム2がホルダ4等
に当たった際に放出される二次電子を受けてそれのアー
スへの逃げを防止するファラデーカップ8がホルダ4の
上流側に、更にこの例ではホルダ4が外に並進したとき
にそれの代わりにイオンビーム2を受けるキャッチプレ
ート10がホルダ4の下流側に、それぞれ設けられてい
る。また、ホルダ4とキャッチプレート10は互いに電
気的に並列接続され、かつ電流検出器18を介してファ
ラデーカップ8にも並列接続され、これらがビーム電流
計測器7に接続されており、それによってイオンビーム
2のビーム電流の計測を正確に行えるようにしている。
A Faraday system is provided on the path of the ion beam 2 to receive secondary electrons emitted when the ion beam 2 hits the holder 4 and the like, and prevent the escape of the secondary electrons to the ground. A Faraday cup 8 is provided upstream of the holder 4, and in this example, a catch plate 10 that receives the ion beam 2 when the holder 4 is translated outward is provided downstream of the holder 4. Further, the holder 4 and the catch plate 10 are electrically connected in parallel to each other, and are also connected in parallel to the Faraday cup 8 via the current detector 18, and these are connected to the beam current measuring device 7, whereby the ion is detected. The beam current of the beam 2 can be accurately measured.

【0006】イオンビーム2はファラデーカップ8内を
通してホルダ4上の基板6に照射され、それによって基
板6に対してイオン注入等の処理が施される。
The ion beam 2 is applied to the substrate 6 on the holder 4 through the Faraday cup 8 so that the substrate 6 is subjected to a process such as ion implantation.

【0007】その際に、イオンビーム2の照射に伴って
基板6の表面が、特に当該表面が絶縁物の場合、正に帯
電して放電等の不具合が発生するのを防止するために、
ファラデーカップ8の壁面の一部にプラズマ導入孔9を
設け、このプラズマ導入孔9の外側の部分にプラズマ発
生装置11を設けている。
At this time, in order to prevent problems such as discharge from occurring due to positive charging when the surface of the substrate 6, particularly the surface is an insulator, due to the irradiation of the ion beam 2.
A plasma introduction hole 9 is provided in a part of the wall surface of the Faraday cup 8, and a plasma generator 11 is provided outside the plasma introduction hole 9.

【0008】プラズマ発生装置11は、内部に例えばキ
セノンガス等の電離用のガスが導入され、それをアーク
放電等によって電離させてプラズマ14を発生させるプ
ラズマ発生部12と、このプラズマ発生部12の出口部
に設けられていてファラデーカップ8のプラズマ導入孔
9に通じる小孔13と、この小孔13とプラズマ導入孔
9間を連結する連結筒15とを備えており、プラズマ発
生部12で発生させたプラズマ14を小孔13、連結筒
15およびプラズマ導入孔9を通してファラデーカップ
8内に導入する。
The plasma generator 11 has a plasma generator 12 into which a gas for ionization such as xenon gas is introduced and ionizes it by arc discharge or the like to generate plasma 14, and a plasma generator 12 of the plasma generator 12. It is provided with a small hole 13 provided at the outlet part and communicating with the plasma introduction hole 9 of the Faraday cup 8, and a connecting cylinder 15 for connecting the small hole 13 and the plasma introduction hole 9 to each other. The plasma 14 thus introduced is introduced into the Faraday cup 8 through the small hole 13, the connecting cylinder 15 and the plasma introducing hole 9.

【0009】小孔13は、例えば1〜2mmφ程度の極
めて小さいものであり、このようなものを設けるのは、
そこでガスのコンダクタンスを低下させて、プラズマ発
生装置11のプラズマ発生部12内に導入されたガスが
ファラデーカップ8内に流入してファラデーカップ8内
の真空度が低下するのを極力抑えるためである。
The small hole 13 is extremely small, for example, about 1 to 2 mmφ, and it is necessary to provide such a small hole.
Therefore, the conductance of the gas is reduced to prevent the gas introduced into the plasma generation unit 12 of the plasma generation device 11 from flowing into the Faraday cup 8 and reducing the degree of vacuum in the Faraday cup 8 as much as possible. .

【0010】ファラデーカップ8内の周辺部には、その
プラズマ導入孔9が設けられた部分の周囲を、当該プラ
ズマ導入孔9の部分を除いて覆うリフレクタ電極16が
設けられている。このリフレクタ電極16は、ファラデ
ーカップ8に対応した筒状(例えば四角筒状)をしてい
る。このリフレクタ電極16には、イオンビーム2は当
たらない。
A reflector electrode 16 is provided in the peripheral portion of the Faraday cup 8 so as to cover the periphery of the portion where the plasma introduction hole 9 is provided except for the portion of the plasma introduction hole 9. The reflector electrode 16 has a tubular shape (for example, a square tubular shape) corresponding to the Faraday cup 8. The ion beam 2 does not strike the reflector electrode 16.

【0011】このリフレクタ電極16とファラデーカッ
プ8との間には、リフレクタ電極16にファラデーカッ
プ8に対して負電圧を印加する直流のリフレクタ電源1
7が接続されている。プラズマ発生装置11のプラズマ
発生部12内でガスを電離させて発生させたプラズマ1
4中の電子のエネルギーは、ガスの電離エネルギー程度
の低エネルギー、より具体的には10〜20eV程度以
下の低エネルギーである。従って、リフレクタ電源17
の出力電圧(即ちリフレクタ電圧VR )は、ファラデー
カップ8内に導入されるプラズマ14中の電子を押し返
すに足りる電圧、例えば−30V程度にしている。
Between the reflector electrode 16 and the Faraday cup 8, a direct-current reflector power supply 1 for applying a negative voltage to the reflector electrode 16 with respect to the Faraday cup 8.
7 is connected. Plasma 1 generated by ionizing gas in the plasma generator 12 of the plasma generator 11.
The electron energy in 4 is as low as the ionization energy of gas, and more specifically, as low as 10-20 eV or less. Therefore, the reflector power supply 17
The output voltage (i.e. the reflector voltage V R) is a voltage sufficient to push back the electrons in the plasma 14 to be introduced into the Faraday cup 8, for example, about -30 V.

【0012】ファラデーカップ8内に導入されたプラズ
マ14中のイオンは、負電位のリフレクタ電極16に吸
引され捕らえられる。一方、同プラズマ14中の電子
は、同リフレクタ電極16によってファラデーカップ8
の中央部に押し返され、ファラデーカップ8内を通過し
ているイオンビーム2内にその電界によって引き込まれ
る。
Ions in the plasma 14 introduced into the Faraday cup 8 are attracted and caught by the reflector electrode 16 having a negative potential. On the other hand, the electrons in the plasma 14 are transmitted to the Faraday cup 8 by the reflector electrode 16.
Of the ion beam 2 passing through the Faraday cup 8 by the electric field.

【0013】基板6が帯電している場合にそれによって
イオンビーム2の軸方向に電位勾配が生じるため、イオ
ンビーム2内に引き込まれた電子は、この電位勾配によ
って基板6に引き寄せられ、基板表面のイオンビーム照
射に伴う正電荷を中和する。正電荷が中和されれば、電
子の基板6への引き込みは自動的に止む。このようにし
て、電子が基板6に過不足なく供給されるので、イオン
ビーム照射に伴う基板6の正の帯電を効果的に抑制する
ことができる。
When the substrate 6 is charged, a potential gradient is generated in the axial direction of the ion beam 2, so that the electrons drawn into the ion beam 2 are attracted to the substrate 6 by the potential gradient and the substrate surface Neutralizes the positive charge that accompanies the ion beam irradiation. When the positive charge is neutralized, the attraction of electrons to the substrate 6 automatically stops. In this way, the electrons are supplied to the substrate 6 without excess or deficiency, so that the positive charging of the substrate 6 due to the ion beam irradiation can be effectively suppressed.

【0014】しかも、電子による基板表面の電位は、そ
こに入射される電子のエネルギーより負側に高くならな
いので、プラズマ14中の低エネルギーの電子を利用す
ることにより、基板6の負の帯電をも抑制することがで
きる。
Moreover, since the potential of the surface of the substrate due to the electrons does not become higher than the energy of the electrons incident thereto, the potential of the substrate 6 is negatively charged by utilizing the low energy electrons in the plasma 14. Can also be suppressed.

【0015】仮にファラデーカップ8内に電子のみを供
給しようとすると、空間電荷制限によって十分な量の電
子を供給することは困難になり、しかもこの空間電荷制
限は電子のエネルギーが小さいほど厳しくなるが、この
イオン処理装置では、低エネルギーの電子をイオンと共
にプラズマ状態で引き出してファラデーカップ8内に導
入するようにしているので、イオンによって電子の空間
電荷制限を緩和することができ、それによって、イオン
ビーム照射に伴う基板6の帯電を防止するのに十分な量
の低エネルギー電子をファラデーカップ8内に供給する
ことが可能である。またこのイオン処理装置では、ファ
ラデーカップ8内に導入された低エネルギーの電子は、
イオンビーム2の電界によってイオンビーム2と共に基
板6側へ導かれるので、イオンビームが途切れれば、基
板6に供給される電子の量も自然に減少するので、イオ
ンビーム2が途切れた場合の基板6の負の帯電を自動的
に防止することができる。
If it is attempted to supply only the electrons into the Faraday cup 8, it becomes difficult to supply a sufficient amount of electrons due to the space charge limitation, and the space charge limitation becomes stricter as the electron energy is smaller. In this ion treatment device, low energy electrons are extracted together with the ions in a plasma state and introduced into the Faraday cup 8. Therefore, the space charge limitation of the electrons can be relaxed by the ions, and thus the ions can be relaxed. It is possible to supply the Faraday cup 8 with a sufficient amount of low-energy electrons to prevent the substrate 6 from being charged due to the beam irradiation. Further, in this ion treatment device, the low-energy electrons introduced into the Faraday cup 8 are
Since the electric field of the ion beam 2 guides it to the substrate 6 side together with the ion beam 2, the amount of electrons supplied to the substrate 6 naturally decreases when the ion beam is interrupted. Therefore, the substrate when the ion beam 2 is interrupted Negative charging of 6 can be automatically prevented.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記イオン処理装置に
おいては、プラズマ発生装置11の小孔13は前述した
ように極めて小さいため、基板6の表面に形成されてい
てイオンビーム照射に伴って飛散するレジストや、プラ
ズマ発生装置11のプラズマ発生部12に含まれている
プラズマ生成用のフィラメント(例えば図3に示すフィ
ラメント34参照)から発生する蒸気等が、小孔13付
近まで回り込んで来てそこに堆積して、小孔13が目詰
まりを起こす可能性があり、そのようになると、ファラ
デーカップ8内に導入されるプラズマ14の量が減るた
め、プラズマ14から基板6に供給される電子の量も減
り、イオンビーム照射に伴う基板6の帯電を効果的に防
止することができなくなり、そのままでは、基板6の表
面で静電破壊を起こす恐れがあるので、これを放置する
訳には行かない。
In the above-described ion processing apparatus, since the small holes 13 of the plasma generator 11 are extremely small as described above, they are formed on the surface of the substrate 6 and scatter with the ion beam irradiation. Vapor generated from the resist or a filament for plasma generation (see, for example, the filament 34 shown in FIG. 3) included in the plasma generation unit 12 of the plasma generation device 11 flows into the vicinity of the small hole 13 and there. The small holes 13 may be clogged up in the Faraday cup 8 and the amount of the plasma 14 introduced into the Faraday cup 8 is reduced, so that the electrons supplied from the plasma 14 to the substrate 6 are reduced. The amount is also reduced, and it becomes impossible to effectively prevent the charging of the substrate 6 due to the ion beam irradiation. As it is, electrostatic breakdown occurs on the surface of the substrate 6. Since there is to fear, I do not go to the translation to be standing.

【0017】そこで、イオンビーム照射中に十分な電子
が基板6に供給されているか否かを検出するために、ホ
ルダ4およびキャッチプレート10とビーム電流計測器
7との間に電流検出器18を設けてそこを流れるターゲ
ット電流IT を検出し、それを比較回路19によって、
予め設定した基準値R1 と比較して、ターゲット電流I
T が基準値R1 より大きいときに比較回路19からイン
ターロック信号S1 を出力させる、という手段が講じら
れている。このインターロック信号S1 が出力される
と、例えば、何らかの手段で直ちに基板6に対するイオ
ンビーム照射を中断する。
Therefore, in order to detect whether or not sufficient electrons are supplied to the substrate 6 during the ion beam irradiation, a current detector 18 is provided between the holder 4 and the catch plate 10 and the beam current measuring device 7. A target current I T flowing through the target current I T is detected and is detected by the comparison circuit 19.
Compared with a reference value R 1 set in advance, the target current I
A measure is taken to output the interlock signal S 1 from the comparison circuit 19 when T is larger than the reference value R 1 . When this interlock signal S 1 is output, for example, the ion beam irradiation on the substrate 6 is immediately stopped by some means.

【0018】イオンビーム照射中に適量の電子が基板6
に供給されていると、ホルダ4およびキャッチプレート
10に供給されるイオンビーム2による正電荷の量と電
子による負電荷の量とが互いにほぼ等しくなってターゲ
ット電流IT はほぼ0か幾分負になり、小孔13が目詰
まり等を起こしてプラズマ14ひいてはそれからの電子
が不足すると、ターゲット電流IT は大幅に正になる。
従って、基準値R1 を0よりも幾分正に設定しておけ
ば、小孔13が目詰まり等を起こしてプラズマ14の供
給量が減るとターゲット電流IT が基準値R1 より大き
くなるので、それを比較回路19で検出することができ
る。
During the ion beam irradiation, a proper amount of electrons are generated on the substrate 6.
Is supplied to the holder 4 and the catch plate 10, the amount of positive charge due to the ion beam 2 and the amount of negative charge due to electrons are substantially equal to each other, and the target current I T is substantially 0 or somewhat negative. When the small holes 13 become clogged and the plasma 14 and eventually the electrons from the small holes 13 become insufficient, the target current I T becomes significantly positive.
Therefore, if the reference value R 1 is set to be slightly more positive than 0, the target current I T becomes larger than the reference value R 1 when the small hole 13 is clogged and the supply amount of the plasma 14 decreases. Therefore, it can be detected by the comparison circuit 19.

【0019】ところが、イオンビーム照射中には、基板
6、ホルダ4およびキャッチプレート10からイオンビ
ーム照射に伴う二次電子が放出されるが、ホルダ4が回
転および並進していてイオンビーム2が当たる対象の材
質や場所が変わることもあって、イオンビーム2のビー
ム電流が一定でも、放出二次電子量の変動が大きく、従
ってターゲット電流IT の変動も大きいため、基準値R
1 を厳しく設定しておくと誤検出を起こす。それを防ぐ
ために基準値R1 を緩く設定しておくと、小孔13の目
詰まり等によるプラズマ14の供給量不足状態の速やか
な検出は困難である。
However, during the irradiation of the ion beam, secondary electrons are emitted from the substrate 6, the holder 4 and the catch plate 10 due to the irradiation of the ion beam, but the holder 4 is rotated and translated to hit the ion beam 2. Even if the beam current of the ion beam 2 is constant, the amount of emitted secondary electrons fluctuates greatly, and therefore the target current I T also fluctuates, because the material and location of the target change.
If 1 is set strictly, false detection will occur. If the reference value R 1 is set loosely to prevent this, it is difficult to quickly detect the insufficient supply amount of the plasma 14 due to clogging of the small holes 13 or the like.

【0020】また、基板6に照射するイオンビーム2の
ビーム電流密度は、処理条件によって様々に変えられる
が、このイオンビーム2のビーム電流密度の大小によっ
て、上記放出二次電子の量やプラズマ14からイオンビ
ーム2内に引き込まれる電子の量が変動するので、ター
ゲット電流IT が変動し、そのため基準値R1 の設定値
をイオンビーム2のビーム電流密度に応じて様々に変え
なければならず、非常に面倒である。それを省くために
基準値R1 を非常に緩く設定しておくと、小孔13の目
詰まり等によるプラズマ14の供給量不足状態の速やか
な検出は困難である。
The beam current density of the ion beam 2 with which the substrate 6 is irradiated can be variously changed depending on the processing conditions. Depending on the size of the beam current density of the ion beam 2, the amount of the emitted secondary electrons and the plasma 14 can be changed. Since the amount of electrons drawn from the ion beam 2 into the ion beam 2 fluctuates, the target current I T fluctuates. Therefore, the set value of the reference value R 1 must be changed according to the beam current density of the ion beam 2. , Very troublesome. If the reference value R 1 is set to be very loose in order to omit it, it is difficult to quickly detect the insufficient supply amount of the plasma 14 due to clogging of the small holes 13.

【0021】そこでこの発明は、このような点を更に改
善して、プラズマ発生装置内の小孔の目詰まり等による
プラズマの供給量不足状態を、一つの基準値で正確かつ
速やかに検出することができるようにしたイオン処理装
置を提供することを主たる目的とする。
Therefore, the present invention is to further improve such a point and to accurately and promptly detect a short supply state of plasma due to clogging of small holes in the plasma generator with one reference value. The main object of the present invention is to provide an ion processing apparatus capable of performing the above.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るイオン処理装置の一つは、前記リフ
レクタ電極からリフレクタ電源にその順方向に流れるリ
フレクタ電流を検出する電流検出器と、この電流検出器
で検出したリフレクタ電流と予め設定した基準値とを比
較して、リフレクタ電流が基準値より小さいときにイン
ターロック信号を出力する比較回路とを備えることを特
徴とする。
In order to achieve the above object , one of the ion treatment apparatuses according to the present invention is a current detector for detecting a reflector current flowing in the forward direction from the reflector electrode to a reflector power supply, The present invention is characterized by including a comparator circuit that compares the reflector current detected by the current detector with a preset reference value and outputs an interlock signal when the reflector current is smaller than the reference value.

【0023】また、ファラデーカップ内のイオンビーム
経路に出し入れされてイオンビームを断続するビームシ
ャッタと、このビームシャッタをファラデーカップ内の
イオンビーム経路に出し入れするものであって、前記比
較回路から出力されるインターロック信号に応答してビ
ームシャッタをイオンビーム経路に入れてビームを遮断
するシャッタ駆動装置とを更に設けても良い。
Further, a beam shutter for inserting and removing the ion beam in and out of the ion beam path in the Faraday cup, and a beam shutter for inserting and removing the ion beam in and out of the ion beam path in the Faraday cup are output from the comparison circuit. A shutter drive device may be further provided for blocking the beam by inserting the beam shutter into the ion beam path in response to the interlock signal.

【0024】[0024]

【作用】リフレクタ電極には、リフレクタ電源によっ
て、ファラデーカップに対して負電圧が印加されている
ので、プラズマ発生装置からファラデーカップ内にプラ
ズマが導入されている場合は、プラズマ中のイオンは負
電圧のリフレクタ電極に吸引され捕らえられるので、そ
れによって、リフレクタ電極からリフレクタ電源に順方
向にリフレクタ電流が流れる。
A negative voltage is applied to the Faraday cup by the reflector power supply to the reflector electrode. Therefore, when plasma is introduced into the Faraday cup from the plasma generator, the ions in the plasma are negatively charged. Is attracted to and caught by the reflector electrode of the reflector electrode, thereby causing a reflector current to flow in a forward direction from the reflector electrode to the reflector power supply.

【0025】プラズマ発生装置内の小孔の目詰まり等に
よって、ファラデーカップ内に供給されるプラズマの量
が減ると、それに伴って、リフレクタ電極に捕捉される
イオンも減るので、リフレクタ電流は減少する。
When the amount of plasma supplied to the Faraday cup decreases due to clogging of small holes in the plasma generator, the number of ions trapped by the reflector electrode also decreases, and the reflector current decreases accordingly. .

【0026】従って、このリフレクタ電流を電流検出器
で検出し、それと予め設定した基準値とを比較回路で比
較することにより、プラズマ発生装置内の小孔の目詰ま
り等によるプラズマの供給量不足状態を検出することが
できる。
Therefore, by detecting this reflector current with a current detector and comparing it with a preset reference value by a comparison circuit, the plasma supply amount is insufficient due to clogging of small holes in the plasma generator. Can be detected.

【0027】しかも、リフレクタ電極にはファラデーカ
ップに対して負電圧が印加されているので、イオンビー
ム照射中にホルダ等から放出される二次電子は、この負
電圧によって押し返されて、リフレクタ電極には入射し
ない。従って、上記リフレクタ電流は、このような二次
電子の影響を受けない。
Moreover, since a negative voltage is applied to the reflector electrode with respect to the Faraday cup, the secondary electrons emitted from the holder or the like during irradiation of the ion beam are pushed back by this negative voltage, and the reflector electrode. Does not enter. Therefore, the reflector current is not affected by such secondary electrons.

【0028】また、リフレクタ電極は、ファラデーカッ
プ内の周辺部に設けられていてそれにはイオンビームが
当たらないので、上記リフレクタ電流は、イオンビーム
のビーム電流の影響を殆ど受けない。
Further, since the reflector electrode is provided in the peripheral portion of the Faraday cup and does not hit the ion beam, the reflector current is hardly affected by the beam current of the ion beam.

【0029】従って、このようなリフレクタ電流を判定
することにより、基準値は一つで良く、しかもその基準
値を緩く設定しておく必要がないので、プラズマの供給
量不足状態を正確かつ速やかに検出することができる。
Therefore, by determining such a reflector current, only one reference value is required, and it is not necessary to set the reference value loosely. Therefore, the insufficient supply amount of plasma can be accurately and promptly determined. Can be detected.

【0030】[0030]

【実施例】図1は、この発明の一実施例に係るイオン処
理装置を示す概略図である。図4の先行例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
先行例との相違点を主に説明する。
1 is a schematic view showing an ion treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. The same or corresponding portions as those of the preceding example of FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the differences from the preceding example will be mainly described below.

【0031】この実施例においては、前述したような電
流検出器18および比較回路19を設ける代わりに、リ
フレクタ電極16からリフレクタ電源17にその順方向
(図1中の矢印方向)に流れるリフレクタ電流IR を検
出する電流検出器20と、この電流検出器20で検出し
たリフレクタ電流IR と予め設定した基準値R2 とを比
較して、リフレクタ電流IR が基準値R2 より小さいと
きにインターロック信号S2 を出力する比較回路21と
を設けている。
In this embodiment, instead of providing the current detector 18 and the comparison circuit 19 as described above, the reflector current I flowing from the reflector electrode 16 to the reflector power source 17 in the forward direction (the arrow direction in FIG. 1) thereof. a current detector 20 for detecting the R, by comparing the reference value R 2 set in advance and reflector current I R detected by the current detector 20, the inter when the reflector current I R is smaller than the reference value R 2 A comparison circuit 21 that outputs the lock signal S 2 is provided.

【0032】更にこの実施例では、必須ではないけれど
も、ファラデーカップ8内のイオンビーム2の経路に出
し入れされてイオンビームを断続するビームシャッタ2
2と、このビームシャッタ22を矢印Cのようにファラ
デーカップ8内のイオンビーム2の経路に出し入れする
ものであって、比較回路21から出力されるインターロ
ック信号S2 に応答して、ビームシャッタ22をイオン
ビーム経路に入れてイオンビーム2を遮断するシャッタ
駆動装置23とを備えている。
Further, in this embodiment, although not essential, the beam shutter 2 which is put in and taken out from the path of the ion beam 2 in the Faraday cup 8 to interrupt the ion beam.
2 and the beam shutter 22 are moved in and out of the path of the ion beam 2 in the Faraday cup 8 as shown by arrow C, and the beam shutter 22 responds to the interlock signal S 2 output from the comparison circuit 21. And a shutter drive device 23 for blocking the ion beam 2 by inserting 22 into the ion beam path.

【0033】電流検出器20は、例えば抵抗器であり、
その両端から、そこを流れるリフレクタ電流IR に比例
した電圧信号を出力することができる。
The current detector 20 is, for example, a resistor,
A voltage signal proportional to the reflector current I R flowing therethrough can be output from both ends thereof.

【0034】比較回路21は、例えば比較器あるいは差
動増幅器を備えている。更に必要に応じて、入出力信号
を増幅する増幅器等を備えていても良い。
The comparison circuit 21 includes, for example, a comparator or a differential amplifier. Further, an amplifier or the like for amplifying the input / output signal may be provided if necessary.

【0035】シャッタ駆動装置23は、例えば油空圧シ
リンダのような往復直線駆動源、あるいはモータのよう
な往復回転駆動源とその回転を直線運動に変換する変換
機構等から成る。
The shutter drive device 23 is composed of, for example, a reciprocating linear drive source such as a hydraulic / pneumatic cylinder, or a reciprocating rotary drive source such as a motor and a conversion mechanism for converting its rotation into a linear motion.

【0036】このイオン処理装置においては、リフレク
タ電極16には、リフレクタ電源17によって、ファラ
デーカップ8に対して負電圧(即ちリフレクタ電圧
R )が印加されているので、プラズマ発生装置11か
らファラデーカップ8内にプラズマ14が導入されてい
る場合は、プラズマ14中のイオンは負電圧のリフレク
タ電極16に吸引され捕らえられるので、それによっ
て、リフレクタ電極16からリフレクタ電源17に順方
向(図1中の矢印方向)にリフレクタ電流IR が流れ
る。
In this ion processing apparatus, since a negative voltage (that is, the reflector voltage V R ) is applied to the Faraday cup 8 by the reflector power supply 17 to the reflector electrode 16, the Faraday cup from the plasma generator 11 is applied. When the plasma 14 is introduced into the plasma electrode 8, the ions in the plasma 14 are attracted and captured by the reflector electrode 16 having a negative voltage, so that the ions are forwarded from the reflector electrode 16 to the reflector power source 17 (see FIG. 1). The reflector current I R flows in the (arrow direction).

【0037】プラズマ発生装置11内の小孔13の前述
したような理由による目詰まり等によって、ファラデー
カップ8内に供給されるプラズマ14の量が減ると、そ
れに伴って、リフレクタ電極16に捕捉されるイオンも
減るので、リフレクタ電流IR は減少する。
When the amount of the plasma 14 supplied to the Faraday cup 8 decreases due to the clogging of the small holes 13 in the plasma generator 11 for the above-mentioned reason, the plasma is also captured by the reflector electrode 16 accordingly. Since the number of ions to be reduced also decreases, the reflector current I R decreases.

【0038】従って、このリフレクタ電流IR を電流検
出器20で検出し、それと予め設定した基準値R2 とを
比較回路21で比較することにより、リフレクタ電流I
R が基準値R2 より小さいときに比較回路21からイン
ターロック信号S2 が出力されるので、これによって、
プラズマ発生装置11内の小孔13の目詰まり等による
プラズマ14の供給量不足状態を検出することができ、
ひいては基板6にチャージアップが発生することを事前
に検出することができる。
Therefore, the reflector current I R is detected by the current detector 20 and is compared with the preset reference value R 2 by the comparison circuit 21 to obtain the reflector current I R.
The interlock signal S 2 is output from the comparison circuit 21 when R is smaller than the reference value R 2 .
It is possible to detect an insufficient supply amount of the plasma 14 due to clogging of the small holes 13 in the plasma generator 11,
As a result, it is possible to detect in advance that charge-up will occur on the substrate 6.

【0039】しかも、リフレクタ電極16にはファラデ
ーカップ8に対してリフレクタ電源17から負電圧が印
加されているので、イオンビーム照射中にホルダ4、キ
ャッチプレート10等から放出される二次電子は、この
負電圧によって押し返されて、リフレクタ電極16には
入射しない。従って、上記リフレクタ電流IR は、この
ような二次電子の影響を受けない。この場合、リフレク
タ電圧VR の大きさは、このような二次電子を押し返す
に足りる電圧にしておく必要があるが、この二次電子の
エネルギーも通常は10〜20eV程度以下の低エネル
ギーであるので、リフレクタ電圧VR は例えば前述した
ように−30V程度で良い。
Moreover, since a negative voltage is applied to the Faraday cup 8 from the reflector power supply 17 to the reflector electrode 16, the secondary electrons emitted from the holder 4, the catch plate 10, etc. during the ion beam irradiation are: It is pushed back by this negative voltage and does not enter the reflector electrode 16. Therefore, the reflector current I R is not affected by such secondary electrons. In this case, the magnitude of the reflector voltage V R needs to be a voltage sufficient to push back such secondary electrons, but the energy of the secondary electrons is also low energy, which is usually about 10 to 20 eV or less. Therefore, the reflector voltage V R may be, for example, about −30 V as described above.

【0040】また、リフレクタ電極16は、ファラデー
カップ8内の周辺部に設けられていてそれにはイオンビ
ーム2が当たらないので、上記リフレクタ電流IR は、
イオンビームのビーム電流の影響を殆ど受けない。この
ことは図2に示すように、イオンビームが有る場合と無
い場合とで、リフレクタ電流IR には0.1mA以下の
差しかないことからも分かる。なお、図2中のイオンビ
ーム有りの場合のビーム電流は10mAである。
Further, since the reflector electrode 16 is provided in the peripheral portion of the Faraday cup 8 and the ion beam 2 does not hit it, the reflector current I R is
It is hardly affected by the beam current of the ion beam. This can be understood from the fact that the reflector current I R has a difference of 0.1 mA or less with and without the ion beam as shown in FIG. The beam current with the ion beam in FIG. 2 is 10 mA.

【0041】このように、リフレクタ電流IR は、ファ
ラデーカップ8内に供給されるプラズマ14の量以外の
ものの影響を殆ど受けないので、このようなリフレクタ
電流IR を判定することにより、基準値R2 は一つで良
く、しかもその基準値R2 を緩く設定しておく必要がな
く厳しく設定しておけるので、プラズマ発生装置11か
らのプラズマ14の供給量不足状態を正確かつ速やかに
検出することができる。
As described above, since the reflector current I R is hardly affected by anything other than the amount of the plasma 14 supplied into the Faraday cup 8, the reference value is determined by determining such a reflector current I R. R 2 may be one, and the reference value R 2 need not be set loosely and can be set strictly, so that the insufficient supply amount of the plasma 14 from the plasma generator 11 can be detected accurately and promptly. be able to.

【0042】例えば、図2を参照して、リフレクタ電圧
R が−30Vでイオンビーム2が照射されていない場
合のリフレクタ電流IR をIR1とした場合、上記基準値
2は、このIR1と同じかそれより幾分小さ目に設定し
ておけば良く、そのようにすれば、イオンビーム2の照
射前(イオンビーム無し)であろうと照射中(イオンビ
ーム有り)であろうと、あるいはそのビーム電流の大小
の如何にかかわらず、一つの基準値R2 でプラズマ発生
装置11からのプラズマ14の供給量不足状態を正確か
つ速やかに検出することができる。
For example, referring to FIG. 2, when the reflector voltage V R is -30 V and the reflector current I R when the ion beam 2 is not irradiated is I R1 , the reference value R 2 is It may be set to be equal to or slightly smaller than R1 . By doing so, it may be before irradiation of ion beam 2 (without ion beam) or during irradiation (with ion beam), or Regardless of the magnitude of the beam current, it is possible to accurately and promptly detect the insufficient supply amount of the plasma 14 from the plasma generator 11 with one reference value R 2 .

【0043】また、この実施例のように、ビームシャッ
タ22とシャッタ駆動装置23とを設けておけば、比較
回路21からインターロック信号S2 が出力されると直
ちにビームシャッタ22を閉じて基板6に照射されるイ
オンビーム2を遮断することができるので、プラズマ発
生装置11からのプラズマ14が供給量不足状態に陥っ
た場合に、基板6の表面でチャージアップが大きくなっ
て静電破壊等が起こるのを未然に防止することができ
る。
If the beam shutter 22 and the shutter driving device 23 are provided as in this embodiment, the beam shutter 22 is closed immediately after the interlock signal S 2 is output from the comparison circuit 21, and the substrate 6 is closed. Since the ion beam 2 irradiated on the substrate 6 can be blocked, when the plasma 14 from the plasma generator 11 falls into a state of insufficient supply, charge-up becomes large on the surface of the substrate 6 and electrostatic breakdown or the like occurs. It can be prevented from happening.

【0044】次に、前述したプラズマ発生装置11のよ
り具体的な構成の好ましい例を図3を参照して説明す
る。
Next, a preferred example of a more specific structure of the plasma generator 11 described above will be described with reference to FIG.

【0045】このプラズマ発生装置11は、前述したよ
うなプラズマ発生部12、小孔13および連結筒15を
備えており、プラズマ発生部12は、第1プラズマ生成
容器26、第2プラズマ生成容器48、引出し電極5
6、コイル68およびそれら用の各種電源を備えてい
る。
The plasma generator 11 includes the plasma generator 12, the small hole 13 and the connecting cylinder 15 as described above. The plasma generator 12 includes the first plasma generating container 26 and the second plasma generating container 48. , Extraction electrode 5
6, a coil 68 and various power supplies for them.

【0046】第1プラズマ生成容器26は、そのファラ
デーカップ8側の部分に小孔28を有しており、かつガ
ス導入管30を経由して内部に例えばキセノンガス等の
電離用のガス32が導入される。また、この第1プラズ
マ生成容器26内に、この例ではU字状をしたフィラメ
ント34が設けられており、第1プラズマ生成容器26
の小孔28付近はこのフィラメント34に沿って丸めら
れている。フィラメント34の両端には、その加熱用の
フィラメント電源38が接続されている。36は絶縁物
である。
The first plasma generation container 26 has a small hole 28 in the Faraday cup 8 side, and a gas 32 for ionization such as xenon gas is internally provided via a gas introduction pipe 30. be introduced. A U-shaped filament 34 in this example is provided in the first plasma generation container 26.
The vicinity of the small hole 28 is rounded along the filament 34. A filament power supply 38 for heating the filament 34 is connected to both ends of the filament 34. 36 is an insulator.

【0047】第1プラズマ生成容器26の小孔28の出
口側近傍には、前後に小孔50および52を有する第2
プラズマ生成容器48が設けられている。両小孔50、
52は互いに一直線上にあり、かつ小孔50は第1プラ
ズマ生成容器26の小孔28に対向している。この第2
プラズマ生成容器48と第1プラズマ生成容器26との
間は、リング状の絶縁物46によって絶縁されている。
In the vicinity of the outlet side of the small hole 28 of the first plasma generating container 26, there are second holes 50 and 52 in the front and rear.
A plasma generation container 48 is provided. Both small holes 50,
52 are aligned with each other, and the small hole 50 faces the small hole 28 of the first plasma generation container 26. This second
The plasma generation container 48 and the first plasma generation container 26 are insulated by a ring-shaped insulator 46.

【0048】この第2プラズマ生成容器48のファラデ
ーカップ8側の小孔52の出口側近傍には、当該小孔5
2に対向する位置に前述した小孔13を有する引出し電
極56が設けられている。この引出し電極56と第2プ
ラズマ生成容器48との間には、リング状の絶縁物55
が設けられている。
In the vicinity of the exit side of the small hole 52 on the Faraday cup 8 side of the second plasma generating container 48, the small hole 5 is formed.
The extraction electrode 56 having the above-described small hole 13 is provided at a position opposed to 2. A ring-shaped insulator 55 is provided between the extraction electrode 56 and the second plasma generation container 48.
Is provided.

【0049】この引出し電極56とファラデーカップ8
のプラズマ導入孔9との間には、両者間を連結する金属
製の前記連結筒15が絶縁物を介することなく設けられ
ている。従って、この連結筒15および引出し電極56
は、ファラデーカップ8と同電位にされている。なお、
この連結筒15と引出し電極56とは、この例のように
別体にしても良いし、一体にしても良い。
The extraction electrode 56 and the Faraday cup 8
The metal connecting tube 15 is provided between the plasma introducing hole 9 and the plasma introducing hole 9 without interposing an insulating material. Therefore, the connecting cylinder 15 and the extraction electrode 56 are
Are at the same potential as the Faraday cup 8. In addition,
The connection cylinder 15 and the extraction electrode 56 may be separate bodies as in this example, or may be integrated.

【0050】第1プラズマ生成容器26の先端部から連
結筒15の外側にかけての部分に、それらとの間にリン
グ状の絶縁物64、66をそれぞれ介在させて、金属製
の支持筒62が設けられている。この例では、この支持
筒62と第2プラズマ生成容器48とを互いに接続して
同電位になるようにしているが、これは第2プラズマ生
成容器48に後述するプラズマ生成用電源74等を接続
しやすくするためである。なお、この支持筒62と第2
プラズマ生成容器48とは、図1では一体のように図示
されているが、実際上は別体のものである。
A metal support cylinder 62 is provided in a portion extending from the tip of the first plasma generating container 26 to the outside of the connecting cylinder 15 with ring-shaped insulators 64 and 66 interposed therebetween. Has been. In this example, the support cylinder 62 and the second plasma generation container 48 are connected to each other so that they have the same potential, but this is connected to the second plasma generation container 48 to a plasma generation power source 74 and the like described later. This is to make it easier. The support tube 62 and the second
The plasma generation container 48 is shown as a single body in FIG. 1, but is actually a separate body.

【0051】この支持筒62の外側には、磁場電源70
が接続されたコイル68が巻かれており、これによっ
て、第1プラズマ生成容器26の小孔28付近から連結
筒15内にかけての領域内に、それらの軸に沿う磁束B
を発生させる。即ちこの例では、このコイル68および
磁場電源70によって、磁束発生手段を構成している。
なお、磁束Bの向きは、図示とは逆に第1プラズマ生成
容器26側へ向いていても良く、要は連結筒15等の軸
に沿っていれば良い。
A magnetic field power source 70 is provided outside the support cylinder 62.
Is wound around the first plasma generating chamber 26, so that the magnetic flux B along the axis of the first plasma generating chamber 26 extends from the vicinity of the small hole 28 to the inside of the connecting cylinder 15.
Generate. That is, in this example, the coil 68 and the magnetic field power source 70 form a magnetic flux generating means.
Note that the direction of the magnetic flux B may be toward the first plasma generation container 26 side, which is opposite to that shown in the drawing, and in short, it may be along the axis of the connecting cylinder 15 or the like.

【0052】ファラデーカップ8内には、そのプラズマ
導入孔9が設けられた部分の周囲を、当該プラズマ導入
孔9の部分を除いて覆う前記リフレクタ電極16が絶縁
物80を介して設けられている。より具体的には、リフ
レクタ電極16はファラデーカップ8に対応した筒状
(例えば四角筒状)をしていてプラズマ導入孔9に対応
する部分に孔79を有しており、その部分に、この例で
はファラデーカップ8につながるリング状の突出部84
がリフレクタ電極16に接しないように設けられてい
る。
Inside the Faraday cup 8, the reflector electrode 16 that covers the periphery of the portion where the plasma introduction hole 9 is provided except the portion of the plasma introduction hole 9 is provided via an insulator 80. . More specifically, the reflector electrode 16 has a tubular shape (for example, a square tubular shape) corresponding to the Faraday cup 8 and has a hole 79 in a portion corresponding to the plasma introduction hole 9, and this portion is provided with this hole. In the example, a ring-shaped protrusion 84 connected to the Faraday cup 8
Are provided so as not to contact the reflector electrode 16.

【0053】前記第2プラズマ生成容器48とフィラメ
ント34との間には、この例では前述したように支持筒
62を経由して、第2プラズマ生成容器48側を正側に
して直流のプラズマ生成用電源74が接続されている。
このプラズマ生成用電源74の出力電圧(即ちプラズマ
生成電圧VA )は、この例では0〜35Vの範囲で可変
である。
In this example, between the second plasma generating container 48 and the filament 34, a direct current plasma is generated with the second plasma generating container 48 side being the positive side via the support cylinder 62 as described above. The power source 74 is connected.
The output voltage of the plasma generating power supply 74 (that is, the plasma generating voltage V A ) is variable in the range of 0 to 35 V in this example.

【0054】第2プラズマ生成容器48と第1プラズマ
生成容器26との間、換言すればプラズマ生成用電源7
4の正側と第1プラズマ生成容器26との間には、制限
抵抗72が接続されている。この制限抵抗72の値は、
例えば150Ω程度である。
Between the second plasma generating container 48 and the first plasma generating container 26, in other words, the plasma generating power source 7
A limiting resistor 72 is connected between the positive side of No. 4 and the first plasma generation container 26. The value of this limiting resistor 72 is
For example, it is about 150Ω.

【0055】更に、ファラデーカップ8とフィラメント
34との間には、前者を正側にして、直流の引出し電源
76が接続されている。この引出し電源76の出力電圧
(即ち引出し電圧VE )は、この例では5〜20Vの範
囲内で調整後固定するようにしている。
Further, a direct current drawing power source 76 is connected between the Faraday cup 8 and the filament 34, with the former on the positive side. The output voltage of the extraction power supply 76 (that is, the extraction voltage V E ) is adjusted and fixed within the range of 5 to 20 V in this example.

【0056】なお、このプラズマ発生装置11では、第
1プラズマ生成容器26内にプラズマ生成用のガス32
を導入するが、第1プラズマ生成容器26とファラデー
カップ8との間には、第1プラズマ生成容器26、第2
プラズマ生成容器48および引出し電極56の小孔2
8、50、52および13(いずれも直径は例えば1〜
2mmφ程度)を介して連結されており、これらの小孔
28、50、52および13においてガスに対するコン
ダクタンスが十分低下するので、第1プラズマ生成容器
26内へガス32を導入することによるファラデーカッ
プ8内の真空度の低下は小さい。
In the plasma generator 11, the gas 32 for plasma generation is provided in the first plasma generation container 26.
Is introduced between the first plasma generation container 26 and the Faraday cup 8.
Small hole 2 of plasma generation container 48 and extraction electrode 56
8, 50, 52 and 13 (all have a diameter of, for example, 1 to
2 mmφ), and the conductance to the gas is sufficiently reduced in these small holes 28, 50, 52 and 13, so that the Faraday cup 8 by introducing the gas 32 into the first plasma generation container 26 is connected. The degree of vacuum inside is small.

【0057】このプラズマ発生装置11においては、第
2プラズマ生成容器48と第1プラズマ生成容器26と
は制限抵抗72を介して接続されており、第1プラズマ
生成容器26内でプラズマ40が点灯するまでは、第2
プラズマ生成容器48と第1プラズマ生成容器26とは
同電位になっており、第1プラズマ生成容器26とフィ
ラメント34間にはプラズマ生成用電源74からプラズ
マ生成電圧VA がそのまま印加される。従って、フィラ
メント34から放出された熱電子は、プラズマ生成電圧
A によって第1プラズマ生成容器26側に引き寄せら
れ、その途中で、第1プラズマ生成容器26内に導入さ
れたガス32と衝突してそれを電離させ、これによって
第1プラズマ生成容器26内にプラズマ40が生成され
る。このとき、前述したようにコイル68の磁束が小孔
28付近でもその軸方向に沿うように発生されているの
で、この磁束がプラズマ40の発生および維持に寄与す
る。
In the plasma generator 11, the second plasma generation container 48 and the first plasma generation container 26 are connected via the limiting resistor 72, and the plasma 40 is turned on in the first plasma generation container 26. Until the second
The plasma generation container 48 and the first plasma generation container 26 have the same potential, and the plasma generation voltage V A is applied as it is from the plasma generation power source 74 between the first plasma generation container 26 and the filament 34. Therefore, the thermoelectrons emitted from the filament 34 are attracted to the first plasma generation container 26 side by the plasma generation voltage V A and collide with the gas 32 introduced into the first plasma generation container 26 on the way. It is ionized, so that the plasma 40 is generated in the first plasma generation container 26. At this time, since the magnetic flux of the coil 68 is generated along the axial direction even in the vicinity of the small hole 28 as described above, this magnetic flux contributes to the generation and maintenance of the plasma 40.

【0058】上記のようにして第1プラズマ生成容器2
6内でプラズマ40が生成されると、このプラズマ40
を通して第1プラズマ生成容器26とフィラメント34
間に電流が流れるので、制限抵抗72において電圧降下
が生じ、第2プラズマ生成容器48と第1プラズマ生成
容器26間に例えば十数V程度の電位差ΔVが生じる。
これによって、第1プラズマ生成容器26に印加される
電圧が下がるので、第1プラズマ生成容器26内に生成
されるプラズマ40は比較的薄いものとなる。
As described above, the first plasma generation container 2
When the plasma 40 is generated in the plasma generator 6,
Through the first plasma generation container 26 and the filament 34
Since a current flows between them, a voltage drop occurs in the limiting resistor 72, and a potential difference ΔV of, for example, about a dozen V is generated between the second plasma generation container 48 and the first plasma generation container 26.
As a result, the voltage applied to the first plasma generation container 26 decreases, so that the plasma 40 generated in the first plasma generation container 26 becomes relatively thin.

【0059】第2プラズマ生成容器48と第1プラズマ
生成容器26間には上記電位差ΔVが生じているので、
それによる加速電界によって、第1プラズマ生成容器2
6内のプラズマ40中の電子42は、第2プラズマ生成
容器48内に引き出される。この電子42のエネルギー
は、フィラメント34から出るときの加速エネルギー
(これは、VA またはVA にフィラメント電源38の電
圧を加えたもので、例えば20〜25eV程度)からガ
ス32の電離エネルギー(例えば10eV程度)を差し
引いた十数eVに、上記電位差ΔVに相当するエネルギ
ー(即ち十数eV程度)を加えた、30eV程度の低エ
ネルギーであるが、前述したようにコイル68の磁束B
が小孔28付近から連結筒15内にかけてそれらの軸方
向に沿うように発生されているので、電子42はこの磁
束Bにガイドされて磁束Bに沿って第2プラズマ生成容
器48内に効率良く引き出される。
Since the potential difference ΔV is generated between the second plasma generation container 48 and the first plasma generation container 26,
Due to the acceleration electric field generated thereby, the first plasma generation container 2
The electrons 42 in the plasma 40 in 6 are extracted into the second plasma generation container 48. The energy of the electrons 42 is from the acceleration energy (this is V A or V A plus the voltage of the filament power source 38, for example, about 20 to 25 eV) from the ionization energy (for example, 20 to 25 eV) of energy emitted from the filament 34. It is a low energy of about 30 eV obtained by adding energy (that is, about 10 eV) corresponding to the above-mentioned potential difference ΔV to tens of eV obtained by subtracting about 10 eV), but as described above, the magnetic flux B of the coil 68 is
Are generated from the vicinity of the small hole 28 to the inside of the connecting cylinder 15 along the axial direction thereof, so that the electrons 42 are guided by the magnetic flux B and efficiently along the magnetic flux B in the second plasma generation container 48. Be withdrawn.

【0060】第2プラズマ生成容器48内には、第1プ
ラズマ生成容器26側からガス32が流れ込んで来てお
り、第2プラズマ生成容器48内に引き出された電子4
2はこのガスと衝突してそれを電離させ、この第2プラ
ズマ生成容器48内で再びプラズマ14が作られる。ガ
ス32の電離エネルギーは10eV程度であるので、3
0eV程度のエネルギーの電子42によってそれを十分
電離させることができる。しかも、この第2プラズマ生
成容器48内では、電子42は磁束Bの周りを旋回運動
する過程でガス分子と多重衝突するので、ガス32の電
離能率が高く、従って第2プラズマ生成容器48内で
は、第1プラズマ生成容器26内のプラズマ40よりも
高密度の(例えば3〜4倍程度の高密度の)プラズマ1
4が生成される。
The gas 32 has flowed into the second plasma generation container 48 from the first plasma generation container 26 side, and the electrons 4 extracted into the second plasma generation container 48.
2 collides with this gas and ionizes it, so that the plasma 14 is generated again in the second plasma generation container 48. The ionization energy of the gas 32 is about 10 eV, so 3
It can be sufficiently ionized by the electrons 42 having an energy of about 0 eV. Moreover, in the second plasma generation container 48, the electrons 42 make multiple collisions with gas molecules in the process of swirling around the magnetic flux B, so that the ionization efficiency of the gas 32 is high, and therefore, in the second plasma generation container 48. , A plasma 1 having a higher density than the plasma 40 in the first plasma generation container 26 (for example, 3 to 4 times higher density)
4 is generated.

【0061】つまり、このプラズマ発生装置11のよう
に、二つのプラズマ生成容器26および48を用いるこ
とによって次のような効果が得られる。即ち、ファラデ
ーカップ8内に十分な量の電子を供給するためには、プ
ラズマの密度も濃いものにしなければならない。その場
合仮に、第2プラズマ生成容器48を設けずに、第1プ
ラズマ生成容器26内で濃いプラズマ40を作りこれを
ファラデーカップ8内へ供給しようとすると、そのため
にはフィラメント34から放出させる電子の量およびプ
ラズマ生成用のガス32の量を増加させる必要がある。
しかしながら、そのようにすると、フィラメント34の
消耗が早まり、しかも多量のガス32がファラデーカッ
プ8内へ漏れ出るため、ファラデーカップ8内の真空度
も悪化してしまう。
That is, the following effects can be obtained by using the two plasma generating vessels 26 and 48 like the plasma generator 11. That is, in order to supply a sufficient amount of electrons into the Faraday cup 8, the plasma density must be high. In that case, if the dense plasma 40 is created in the first plasma generation container 26 without supplying the second plasma generation container 48 and the concentrated plasma 40 is to be supplied into the Faraday cup 8, in order to do so, the electrons emitted from the filament 34 are generated. It is necessary to increase the amount and the amount of gas 32 for plasma generation.
However, in this case, the filament 34 is consumed quickly, and a large amount of gas 32 leaks into the Faraday cup 8, so that the degree of vacuum in the Faraday cup 8 also deteriorates.

【0062】これに対して、このプラズマ発生装置11
では、第1プラズマ生成容器26内で生成するプラズマ
40は薄いもので良く、このプラズマ40中の電子42
を利用して第2プラズマ生成容器48内で濃いプラズマ
14を生成させ、それを引き出してファラデーカップ8
内へ供給するようにしている。その結果、フィラメント
34から放出させる電子の量を少なくすることができる
ので、フィラメント34の消耗を遅くしてその寿命を長
くすることができる。しかも、第1プラズマ生成容器2
6内に供給するガス32の量を少なくすることができる
と共に、第1プラズマ生成容器26から第2プラズマ生
成容器48内へ漏れ出たガス32をそこで再びプラズマ
化するので、また小孔28、50、52および13にお
いてガスに対するコンダクタンスが十分に低下するの
で、ファラデーカップ8内へ漏れ出るガスの量は非常に
少なく、従ってファラデーカップ8内の真空度低下(即
ちガス圧上昇)を非常に小さく抑えることができる。そ
の結果、イオンビーム2とガス分子とが衝突して中性粒
子が発生して注入量誤差等の不具合が生じるのを防止す
ることができる。
On the other hand, this plasma generator 11
Then, the plasma 40 generated in the first plasma generation container 26 may be thin, and the electrons 42 in the plasma 40 may be thin.
To generate the strong plasma 14 in the second plasma generation container 48, and draw it out to draw the Faraday cup 8
I am trying to supply it inside. As a result, the amount of electrons emitted from the filament 34 can be reduced, so that the consumption of the filament 34 can be delayed and the life thereof can be extended. Moreover, the first plasma generation container 2
Since the amount of the gas 32 supplied into 6 can be reduced and the gas 32 leaking from the first plasma generation container 26 into the second plasma generation container 48 is converted into plasma again there, the small holes 28, Since the conductance to the gas is sufficiently reduced at 50, 52, and 13, the amount of the gas leaking into the Faraday cup 8 is very small, and therefore, the vacuum degree decrease (that is, the gas pressure increase) in the Faraday cup 8 is very small. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the ion beam 2 and gas molecules from colliding with each other to generate neutral particles and to prevent problems such as injection amount error.

【0063】上記のようにして第2プラズマ生成容器4
8内で生成されたプラズマ14中のイオンは、第2プラ
ズマ生成容器48と引出し電極56との間の電位差(V
A −VE )による加速電界およびコイル68による磁束
Bとの協働によって連結筒15内に引き出され、更に当
該連結筒15内の磁束Bによってガイドされて、ファラ
デーカップ8内にそのプラズマ導入孔9を通して導入さ
れる。このとき、第2プラズマ生成容器48内のプラズ
マ14中の電子は、上記のようにして引き出されるイオ
ンの電界によって引っ張られて、同イオンと共にそれと
同様にして引き出されてファラデーカップ8内に導入さ
れる。このようにして引き出されてファラデーカップ8
内に導入されるイオンと電子は、互いに混在していてプ
ラズマ状態にある。
As described above, the second plasma generation container 4
Ions in the plasma 14 generated in the plasma generator 8 are generated in the potential difference (V) between the second plasma generation container 48 and the extraction electrode 56.
A- V E ) and the magnetic flux B generated by the coil 68 in cooperation with the accelerating electric field, and the magnetic flux B in the coupling cylinder 15 guides the plasma into the plasma introduction hole. Introduced through 9. At this time, the electrons in the plasma 14 in the second plasma generation container 48 are pulled by the electric field of the ions extracted as described above, and are extracted in the same manner as the ions together with the ions and introduced into the Faraday cup 8. It Faraday cup 8 pulled out in this way
The ions and electrons introduced into the interior are mixed with each other and are in a plasma state.

【0064】つまり、連結筒15内には、第2プラズマ
生成容器48内で生成されたプラズマ14が引き出さ
れ、これが磁束Bによってガイドされてファラデーカッ
プ8内に導入されることになる。
That is, the plasma 14 generated in the second plasma generating container 48 is drawn out into the connecting cylinder 15, and this is guided by the magnetic flux B and introduced into the Faraday cup 8.

【0065】第2プラズマ生成容器48内でプラズマ1
4を作るのに使われる電子42のエネルギーは、前述し
たように30eV程度であるから、プラズマ14中の電
子のエネルギーは、この30eVからガス32の電離に
要するエネルギー10eV程度を差し引いた20eV程
度以下に分布している。このようなエネルギー分布の電
子の内、10eV〜20eV程度のエネルギーを持った
電子が、引出し電極56を通して連結筒15内に、イオ
ンと共に、このイオンの電界とコイル68による磁束B
のガイドとにより、プラズマとして引き出される。この
とき、上記電子は、第2プラズマ生成容器48と引出し
電極56間の電位差(VA −VE )によって減速され、
この電位差を例えば10Vとすると、連結筒15内にイ
オンと共に引き出された電子のエネルギーは、主として
10eV程度以下に分布している。
Plasma 1 in the second plasma generation container 48
Since the energy of the electron 42 used to make 4 is about 30 eV as described above, the energy of the electron in the plasma 14 is about 20 eV or less obtained by subtracting the energy 10eV required for the ionization of the gas 32 from this 30 eV. It is distributed in. Among the electrons having such an energy distribution, electrons having an energy of about 10 eV to 20 eV enter the connecting cylinder 15 through the extraction electrode 56, together with the ions, the electric field of the ions and the magnetic flux B by the coil 68.
With the guide of, it is extracted as plasma. At this time, the electrons are decelerated by the potential difference between the second plasma generation chamber 48 and the extraction electrode 56 (V A -V E),
When this potential difference is, for example, 10 V, the energy of the electrons extracted together with the ions in the connecting cylinder 15 is mainly distributed to about 10 eV or less.

【0066】以上のような理由から、連結筒15内にイ
オンと共に引き出される電子のエネルギーは、10eV
程度以下、高くても20eV程度以下の低エネルギーで
ある。このような低エネルギーの電子は、基板の帯電防
止に非常に都合が良い。これは、基板の帯電の問題は、
基板表面に形成する素子の集積度が上がるに従って顕著
になるので、帯電抑制のために用いられる電子のエネル
ギーも、電子による負帯電のことを考慮すると低いほど
良く、一般的に言えば20eV以下に抑える必要がある
からである。
For the above reason, the energy of the electrons extracted with the ions in the connecting cylinder 15 is 10 eV.
Low energy of about 20 eV or less at most. Such low-energy electrons are very convenient for antistatic charging of the substrate. This is because the problem of charging the substrate is
Since the degree of integration of elements formed on the surface of the substrate increases, the energy of the electrons used for charge suppression is preferably as low as possible in consideration of the negative charging by the electrons, and generally 20 eV or less. Because it is necessary to suppress it.

【0067】上記のようにして引き出されたプラズマ1
4中の低エネルギーの電子は、そのままでは発散しやす
く連結筒15の壁面等に当たって消滅しやすい。そこで
このプラズマ発生装置11では、前述したようにコイル
68によって、第1プラズマ生成容器26の小孔28付
近から連結筒15内にかけての領域にそれらの軸方向に
沿う磁束Bを発生させるようにしており、その結果、プ
ラズマ14中の低エネルギーの電子は、この磁束Bの周
りを旋回運動しながら磁束Bにガイドされて磁束Bに沿
ってファラデーカップ8の方へ効率良く導かれ、ファラ
デーカップ8内にそのプラズマ導入孔9を通して効率良
く導入される。即ち、この磁束Bの存在によって、電子
が連結筒15の壁面等に当たって消滅するのが抑制され
るので、プラズマ14中の電子はそのエネルギーが低く
ても効率良くファラデーカップ8内に導かれる。
Plasma 1 drawn out as described above
The low-energy electrons in 4 easily diverge as they are, and easily hit the wall surface of the connecting cylinder 15 and disappear. Therefore, in the plasma generator 11, as described above, the coil 68 is used to generate the magnetic flux B along the axial direction in the region from the vicinity of the small hole 28 of the first plasma generation container 26 to the inside of the connecting cylinder 15. As a result, the low-energy electrons in the plasma 14 are efficiently guided to the Faraday cup 8 along the magnetic flux B while being guided by the magnetic flux B while rotating around the magnetic flux B. It is efficiently introduced into the inside through the plasma introduction hole 9. That is, the existence of the magnetic flux B suppresses the electrons from hitting the wall surface of the connecting cylinder 15 and disappearing, so that the electrons in the plasma 14 are efficiently guided into the Faraday cup 8 even if the energy thereof is low.

【0068】このように、上記コイル68およびその磁
場電源70は、第1プラズマ生成容器26および第2プ
ラズマ生成容器48内においてプラズマ40および54
を効率良くかつ安定して発生させる手段と、連結筒15
内の低エネルギーの電子をファラデーカップ8内へ効率
良く輸送する手段とを兼ねている。
As described above, the coil 68 and the magnetic field power source 70 for the coil 68 generate the plasmas 40 and 54 in the first plasma generating container 26 and the second plasma generating container 48.
Means for efficiently and stably generating heat and the connecting cylinder 15
It also serves as a means for efficiently transporting the low-energy electrons inside the Faraday cup 8.

【0069】上記のようにしてファラデーカップ8内に
導入されたプラズマ14中のイオンは、前述したよう
に、負電位のリフレクタ電極16に吸引され捕らえられ
る。一方、同プラズマ14中の電子は、同リフレクタ電
極16によってファラデーカップ8の中央部に押し返さ
れ、ファラデーカップ8内を通過しているイオンビーム
2内にその電界によって引き込まれ、ひいては基板6の
正帯電を中和する。
As described above, the ions in the plasma 14 introduced into the Faraday cup 8 as described above are attracted and caught by the reflector electrode 16 having a negative potential. On the other hand, the electrons in the plasma 14 are pushed back to the central portion of the Faraday cup 8 by the reflector electrode 16 and are drawn into the ion beam 2 passing through the Faraday cup 8 by the electric field thereof, which in turn causes the substrate 6 Neutralize the positive charge.

【0070】また、この例では、ファラデーカップ8の
プラズマ導入孔9付近の周りを取り囲むように、例えば
軟鉄のような強磁性体から成るリング86を設けてい
る。このようなリング86を設けておくと、コイル68
から出た磁力線はこのリング86に引き込まれてその中
を通るようになるので、連結筒15の出口からプラズマ
導入孔9付近にかけての磁束Bは、その広がりが抑えら
れ、連結筒15の軸に平行に近づく。即ち、磁束Bを長
い距離に亘ってその軸に平行に近づけることができる。
その結果、連結筒15内に上記のようにして引き出され
たプラズマ14中の低エネルギーの電子が、連結筒15
の出口付近の壁面やプラズマ導入孔9の部分のファラデ
ーカップ8に当たって消滅することをより確実に防止す
ることができるので、低エネルギーの電子のファラデー
カップ8内への輸送効率を簡単に高めることができる。
Further, in this example, a ring 86 made of a ferromagnetic material such as soft iron is provided so as to surround the vicinity of the plasma introduction hole 9 of the Faraday cup 8. If such a ring 86 is provided, the coil 68
Since the magnetic force lines coming out of the ring 86 are drawn into the ring 86 and pass through the ring 86, the magnetic flux B from the outlet of the connecting cylinder 15 to the vicinity of the plasma introduction hole 9 is suppressed from spreading and is applied to the axis of the connecting cylinder 15. Approaching parallel. That is, the magnetic flux B can be made parallel to its axis over a long distance.
As a result, the low-energy electrons in the plasma 14 extracted in the connecting cylinder 15 as described above are
Since it can be more reliably prevented from hitting the Faraday cup 8 at the wall near the exit of the plasma or the portion of the plasma introduction hole 9 and disappearing, it is possible to easily enhance the transport efficiency of low energy electrons into the Faraday cup 8. it can.

【0071】なお、引出し電源76は、図3のように接
続する代わりに、ファラデーカップ8と第2プラズマ生
成容器48との間に前者を負側にして接続しても良い。
その場合は、この引出し電源76の出力電圧(引出し電
圧)VE がそのまま、第2プラズマ生成容器48と引出
し電極56間の電圧となる。
The drawing power source 76 may be connected between the Faraday cup 8 and the second plasma generating container 48 with the former side being the negative side, instead of being connected as shown in FIG.
In that case, the output voltage (drawing voltage) V E of the drawing power source 76 becomes the voltage between the second plasma generation container 48 and the drawing electrode 56 as it is.

【0072】また、上記コイル68および磁場電源70
の代わりに、複数の永久磁石を支持筒62の外側に設け
て上記のような磁束Bを発生させるようにし、これによ
って磁束発生手段を構成しても良い。
The coil 68 and the magnetic field power source 70 are also provided.
Instead of the above, a plurality of permanent magnets may be provided outside the support cylinder 62 to generate the magnetic flux B as described above, and thereby the magnetic flux generating means may be configured.

【0073】[0073]

【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。請求項1の発明によれ
ば、プラズマ発生装置内の小孔の目詰まり等によってイ
オンビームの経路に供給されるプラズマの量が減ると、
ホルダの電位部に対して負電圧が印加されるリフレクタ
電極に捕捉されるイオンも減ってリフレクタ電流は減少
するので、このリフレクタ電流を比較回路で基準値と比
較することにより、プラズマ発生装置内の小孔の目詰ま
り等によるプラズマの供給量不足状態を検出することが
できる。しかも、このリフレクタ電流は、イオンビーム
照射に伴ってホルダ等から放出される二次電子の影響を
受けず、かつイオンビームのビーム電流の大小の影響を
も殆ど受けないので、このようなリフレクタ電流を判定
することにより、前記基準値は一つで良く、しかもその
基準値を緩く設定しておく必要がないので、プラズマの
供給量不足状態を正確かつ速やかに検出することができ
る。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. According to the invention of claim 1
For example, if the small holes in the plasma generator are clogged,
When the amount of plasma supplied to the on-beam path decreases,
Reflector with a negative voltage applied to the potential part of the holder
Ion trapped in the electrode is reduced and reflector current is reduced
Therefore, the comparator circuit compares this reflector current with the reference value.
By comparison, the small holes in the plasma generator are clogged.
It is possible to detect the insufficient supply of plasma due to
it can. Moreover, this reflector current is
The influence of secondary electrons emitted from the holder etc. due to irradiation is
Not affected by the influence of the beam current of the ion beam
Since it receives almost no
Therefore, the reference value can be one, and
Since it is not necessary to set the reference value loosely, the plasma
It is possible to detect the supply shortage condition accurately and promptly.
It

【0074】請求項の発明によれば、プラズマ発生装
置内の小孔の目詰まり等によってファラデーカップ内に
供給されるプラズマの量が減ると、リフレクタ電流は減
少するので、このリフレクタ電流を比較回路で基準値と
比較することにより、プラズマ発生装置内の小孔の目詰
まり等によるプラズマの供給量不足状態を検出すること
ができる。しかも、このリフレクタ電流は、イオンビー
ム照射に伴ってホルダ等から放出される二次電子の影響
を受けず、かつイオンビームのビーム電流の大小の影響
をも殆ど受けないので、このようなリフレクタ電流を判
定することにより、前記基準値は一つで良く、しかもそ
の基準値を緩く設定しておく必要がないので、プラズマ
の供給量不足状態を正確かつ速やかに検出することがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, if the amount of plasma supplied into the Faraday cup decreases due to clogging of small holes in the plasma generator, the reflector current decreases. By comparing with the reference value in the circuit, it is possible to detect the insufficient supply amount of plasma due to clogging of small holes in the plasma generator. Moreover, this reflector current is not affected by the secondary electrons emitted from the holder or the like due to the ion beam irradiation, and is hardly affected by the magnitude of the beam current of the ion beam. Therefore, the reference value may be one, and it is not necessary to set the reference value loosely. Therefore, the insufficient supply amount of plasma can be detected accurately and promptly.

【0075】請求項の発明によれば、前記比較回路か
らインターロック信号が出力されると直ちにビームシャ
ッタを閉じて基板に照射されるイオンビームを遮断する
ことができるので、プラズマ発生装置からのプラズマが
供給量不足状態に陥った場合に、基板の表面でチャージ
アップが大きくなって静電破壊等が起こるのを未然に防
止することができる。
According to the invention of claim 3 , as soon as the interlock signal is output from the comparison circuit, the beam shutter can be closed to block the ion beam applied to the substrate. It is possible to prevent the occurrence of electrostatic breakdown and the like due to large charge-up on the surface of the substrate when the amount of plasma is insufficient.

【0076】請求項の発明によれば、第2プラズマ生
成容器内でプラズマを生成し、そこからイオンと低エネ
ルギー電子とを両者が混在したプラズマ状態で連結筒内
に引き出し、これを磁場でガイドしながらファラデーカ
ップ内に導入することができるので、低エネルギーの電
子をファラデーカップ内に効率良く導入することができ
る。しかも、プラズマを第1プラズマ生成容器内と第2
プラズマ生成容器内との2段階で発生させるようにして
いて、第1プラズマ生成容器内のプラズマが薄くても第
2プラズマ生成容器内で濃いプラズマを生成することが
できるので、第1プラズマ生成容器内のフィラメントか
ら放出させる電子の量を少なくすることができ、フィラ
メントの寿命を長くすることができる。また、第1プラ
ズマ生成容器内に供給するガスの量を少なくすることが
できると共に、第2プラズマ生成容器内へ漏れ出たガス
をそこで再びプラズマ化するので、また第1プラズマ生
成容器、第2プラズマ生成容器および引出し電極の各小
孔においてガスに対するコンダクタンスが十分に低下す
るので、第1プラズマ生成容器内へガスを導入すること
によるファラデーカップ内の真空度低下を非常に小さく
抑えることができる。その結果、イオンビームとガス分
子とが衝突して中性粒子が発生して注入量誤差等の不具
合が生じるのを防止することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, plasma is generated in the second plasma generation container, and ions and low-energy electrons are extracted from the plasma into the connecting cylinder in a plasma state in which both are mixed, and this is generated by a magnetic field. Since it can be introduced into the Faraday cup while guiding, low energy electrons can be efficiently introduced into the Faraday cup. Moreover, the plasma is supplied to the first plasma generation container and the second plasma generation chamber.
Since the plasma is generated in two stages, that is, in the first plasma generation container, a strong plasma can be generated in the second plasma generation container even if the plasma in the first plasma generation container is thin. The amount of electrons emitted from the inner filament can be reduced, and the life of the filament can be extended. In addition, the amount of gas supplied into the first plasma generation container can be reduced, and the gas leaked into the second plasma generation container is converted into plasma again there. Since the conductance with respect to the gas is sufficiently reduced in each small hole of the plasma generation container and the extraction electrode, it is possible to suppress the decrease in the degree of vacuum in the Faraday cup due to the introduction of the gas into the first plasma generation container to a very small level. As a result, it is possible to prevent the collision of the ion beam and the gas molecules to generate neutral particles and to prevent a defect such as an injection amount error.

【0077】請求項の発明も、引出し電源の接続の仕
方を変えただけであるので、請求項の発明と同様の効
果を奏する。
The invention of claim 5 also has the same effect as that of the invention of claim 4 , since only the way of connecting the drawing power source is changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係るイオン処理装置を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ion processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】イオンビームが有る場合と無い場合のリフレク
タ電圧−リフレクタ電流特性の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a reflector voltage-reflector current characteristic with and without an ion beam.

【図3】図1中のプラズマ発生装置周りの詳細例を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed example around the plasma generator in FIG.

【図4】この発明の背景となるイオン処理装置の一例を
示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of an ion treatment apparatus which is the background of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオンビーム 4 ホルダ 6 基板 8 ファラデーカップ 9 プラズマ導入孔 11 プラズマ発生装置 12 プラズマ発生部 13 小孔 14 プラズマ 16 リフレクタ電極 17 リフレクタ電源 20 電流検出器 21 比較回路 22 ビームシャッタ 23 シャッタ駆動装置 2 ion beam 4 holder 6 substrate 8 Faraday cup 9 Plasma introduction hole 11 Plasma generator 12 Plasma generator 13 small holes 14 plasma 16 reflector electrode 17 Reflector power supply 20 Current detector 21 Comparison circuit 22 beam shutter 23 Shutter drive device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/317 H01L 21/265 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/317 H01L 21/265

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板を保持するホルダを有していてイオ1. A holder for holding a substrate, comprising:
ンビームをホルダ上の基板に照射して当該基板を処理すBeam to the substrate on the holder to process the substrate.
る装置であって、前記ホルダよりも上流側に設けられてDevice provided on the upstream side of the holder.
いて前記イオンビームの経路にプラズマを導入するためTo introduce plasma into the path of the ion beam
のプラズマ導入孔と、ガスを電離させてプラズマを発生Plasma is generated by ionizing the gas with the plasma introduction hole of
させるものであって、前記プラズマ導入孔に通じる小孔A small hole leading to the plasma introduction hole
を有していて当該小孔および前記プラズマ導入孔を通しThrough the small hole and the plasma introduction hole.
てプラズマを前記イオンビームの経路に導入するプラズPlasma that introduces plasma into the path of the ion beam
マ発生装置と、前記イオンビームが当たらないように設And the ion generator so that the ion beam does not hit.
けられていて、前記プラズマ導入孔が設けられた部分のOf the portion where the plasma introduction hole is provided.
周囲を当該プラズマ導入孔の部分を除いて覆うリフレクA reflector that covers the surroundings except for the plasma introduction hole.
タ電極と、このリフレクタ電極に前記ホルダの電位部にElectrode and the reflector electrode to the potential part of the holder.
対して負電圧を印加する直流のリフレクタ電源とを備えEquipped with a direct current reflector power supply that applies a negative voltage to
るイオン処理装置において、前記リフレクタ電極からリIn the ion treatment device,
フレクタ電源にその順方向に流れるリフレクタ電流を検Check the reflector current flowing in the forward direction of the reflector power supply.
出する電流検出器と、この電流検出器で検出したリフレOutput current detector and the reflector detected by this current detector.
クタ電流と予め設定した基準値とを比較して、リフレクReflector current by comparing it with a preset reference value.
タ電流が基準値より小さいときにインターロック信号をThe interlock signal when the
出力する比較回路とを備えることを特徴とするイオン処And an ion comparison circuit for outputting.
理装置。Processing equipment.
【請求項2】 基板を保持するホルダと、このホルダと
同電位のものであって当該ホルダの上流側に設けられて
いて二次電子のアースへの逃げを防止するファラデーカ
ップと、このファラデーカップの壁面の一部に設けられ
たプラズマ導入孔と、ガスを電離させてプラズマを発生
させるものであって、ファラデーカップのプラズマ導入
孔に通じる小孔を有していて当該小孔およびプラズマ導
入孔を通してプラズマをファラデーカップ内に導入する
プラズマ発生装置と、ファラデーカップ内の周辺部にそ
れから絶縁して、しかもイオンビームが当たらないよう
に設けられていて、ファラデーカップ内のプラズマ導入
孔が設けられた部分の周囲を当該プラズマ導入孔の部分
を除いて覆うリフレクタ電極と、このリフレクタ電極に
ファラデーカップに対して負電圧を印加する直流のリフ
レクタ電源とを備え、イオンビームをファラデーカップ
内を通してホルダ上の基板に照射して当該基板を処理す
るイオン処理装置において、前記リフレクタ電極からリ
フレクタ電源にその順方向に流れるリフレクタ電流を検
出する電流検出器と、この電流検出器で検出したリフレ
クタ電流と予め設定した基準値とを比較して、リフレク
タ電流が基準値より小さいときにインターロック信号を
出力する比較回路とを備えることを特徴とするイオン処
理装置。
2. A holder for holding a substrate, a Faraday cup having the same potential as that of the holder and provided on the upstream side of the holder to prevent escape of secondary electrons to the ground, and this Faraday cup. And a plasma introduction hole provided in a part of the wall surface of the Faraday cup for generating plasma by ionizing gas. The small hole and the plasma introduction hole communicate with the plasma introduction hole of the Faraday cup. Through a plasma generator that introduces plasma into the Faraday cup through the Faraday cup, and a plasma introduction hole inside the Faraday cup that is insulated from the periphery of the Faraday cup so that it does not hit the ion beam. A reflector electrode that covers the periphery of the part excluding the plasma introduction hole part, and a Faraday cup on this reflector electrode. A direct current reflector power supply for applying a negative voltage to the substrate, and an ion processing apparatus for processing the substrate by irradiating the substrate on the holder with an ion beam through the Faraday cup, in the forward direction from the reflector electrode to the reflector power supply. Comparing circuit that compares the current detector that detects the reflector current flowing through the sensor with the reflector current detected by this current detector and a preset reference value, and outputs an interlock signal when the reflector current is smaller than the reference value. An ion processing apparatus comprising:
【請求項3】 前記イオンビーム経路に出し入れされ
てイオンビームを断続するビームシャッタと、このビー
ムシャッタを前記イオンビーム経路に出し入れするも
のであって、前記比較回路から出力されるインターロッ
ク信号に応答してビームシャッタをイオンビーム経路
に入れてビームを遮断するシャッタ駆動装置とを更に備
える請求項1または2記載のイオン処理装置。
A beam shutter 3. is out in the path of the ion beam intermittently an ion beam, there is for loading and unloading the beam shutter in the path of the ion beam, an interlock signal output from the comparator circuit 3. The ion processing apparatus according to claim 1, further comprising: a shutter driving device that inserts a beam shutter into the path of the ion beam to block the beam in response to the above.
【請求項4】 前記プラズマ発生装置が、ファラデーカ
ップのプラズマ導入孔の外側に設けられていて、内部に
ガスが導入され、かつファラデーカップ側に小孔を有す
る第1プラズマ生成容器と、この第1プラズマ生成容器
内に設けられたフィラメントと、第1プラズマ生成容器
の小孔の出口側近傍に設けられていて前後に小孔を有す
る第2プラズマ生成容器と、この第2プラズマ生成容器
のファラデーカップ側の小孔の出口側近傍に設けられて
いて、小孔を有しかつファラデーカップと同電位にされ
た引出し電極と、この引出し電極とファラデーカップの
プラズマ導入孔との間を連結する連結筒と、第1プラズ
マ生成容器の小孔付近から連結筒内にかけての領域に、
それらの軸に沿う磁束を発生させる磁束発生手段と、前
記フィラメントを加熱するフィラメント電源と、第2プ
ラズマ生成容器とフィラメントとの間に前者を正側にし
て接続された直流のプラズマ生成用電源と、第2プラズ
マ生成容器と第1プラズマ生成容器との間に接続された
制限抵抗と、ファラデーカップとフィラメントとの間に
前者を正側にして接続された直流の引出し電源とを備え
る請求項または記載のイオン処理装置。
4. The first plasma generation container, wherein the plasma generator is provided outside the plasma introduction hole of the Faraday cup, has gas introduced therein, and has a small hole on the Faraday cup side; Filament provided in the first plasma generation container, a second plasma generation container provided in the vicinity of the exit side of the small hole of the first plasma generation container and having small holes in the front and rear, and a Faraday of the second plasma generation container A lead electrode provided near the outlet of the small hole on the cup side and having a small hole and having the same potential as the Faraday cup, and a connection for connecting the lead electrode and the plasma introduction hole of the Faraday cup. In the region between the cylinder and the small hole of the first plasma generation container to the inside of the connecting cylinder,
A magnetic flux generating means for generating magnetic flux along those axes, a filament power source for heating the filament, and a direct current plasma generating power source connected between the second plasma generating container and the filament with the former on the positive side. , claim 2 comprising a limiting resistor connected between the second plasma generation chamber and the first plasma generating chamber, the DC and extraction power source for the former is connected to the positive side between the Faraday cup and filament Or the ion treatment apparatus according to the item 3 .
【請求項5】 前記引出し電源を、ファラデーカップと
フィラメントとの間に前者を正側にして接続する代わり
に、ファラデーカップと第2プラズマ生成容器との間に
前者を負側にして接続した請求項記載のイオン処理装
置。
5. The drawing power source is connected between the Faraday cup and the second plasma generating container with the former side being the negative side, instead of being connected between the Faraday cup and the filament with the former side being the positive side. Item 4. The ion treatment device according to item 4 .
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