JP3417176B2 - Ion irradiation equipment - Google Patents

Ion irradiation equipment

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JP3417176B2
JP3417176B2 JP32827295A JP32827295A JP3417176B2 JP 3417176 B2 JP3417176 B2 JP 3417176B2 JP 32827295 A JP32827295 A JP 32827295A JP 32827295 A JP32827295 A JP 32827295A JP 3417176 B2 JP3417176 B2 JP 3417176B2
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reflector electrode
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームを
ホルダ上の基板に照射して当該基板にイオン注入等の処
理を施すイオン照射装置に関し、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。 【0002】 【従来の技術】従来から、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抑
制するようにしたイオン照射装置が提案されている。 【0003】その一例を図2および図3を参照して説明
すると、このイオン照射装置は、基本的には、真空容器
(図示省略)内に収納されたホルダ10に保持された基
板(例えばウェーハ)8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。 【0004】ホルダ10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、真空容器内で
矢印A方向に回転および矢印B方向に並進させられる。 【0005】上記イオンビーム2の照射に伴って基板8
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、次のよ
うな手段が講じられている。 【0006】即ち、ホルダ10のこの例ではすぐ上流側
の部分に、そこを通過するイオンビーム2の周囲を取り
囲む筒状のリフレクタ電極24を設けている。このリフ
レクタ電極24は、アルミニウム、カーボン等の非磁性
体から成り、その側面部に孔25を有している。 【0007】このリフレクタ電極24の孔25の外側近
傍に、プラズマ32を生成してそれを当該孔25を通し
てリフレクタ電極24内に導入するプラズマシャワー装
置30が設けられている。28は絶縁板である。 【0008】プラズマシャワー装置30は、この例で
は、2段階でプラズマを生成するものであり、その詳細
を図2に示すように、第1プラズマ生成容器46、第2
プラズマ生成容器64、コイル68およびそれら用の各
種電源を備えている。両プラズマ生成容器46、64
は、この例ではカーボン等の非磁性体から成る。 【0009】第1プラズマ生成容器46は、リフレクタ
電極24側の部分に小孔48を有しており、内部に例え
ばキセノンガス等の電離用のガス52が導入される。こ
の第1プラズマ生成容器46内には、フィラメント54
が設けられており、その両端には、その加熱用のフィラ
メント電源58が接続されている。 【0010】第1プラズマ生成容器46のリフレクタ電
極24側には第2プラズマ生成容器64が設けられてい
る。この第2プラズマ生成容器64は、その前後に小孔
66および孔67を有している。第1プラズマ生成容器
46と第2プラズマ生成容器64との間は、リング状の
絶縁物62で電気的に絶縁されている。 【0011】第1プラズマ生成容器46付近の外側に
は、励磁用の直流電源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46
内から第2プラズマ生成容器64の出口付近にかけての
領域に、それらの軸方向に沿う、即ちプラズマ32の導
入方向に沿う磁束を発生させる。図2中の76はその磁
束の一例を模式的に示す。但し、この磁束は図示とは逆
向きでも良い(図1の実施例においても同様)。 【0012】第2プラズマ生成容器64とフィラメント
54との間には、前者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。第2プラズマ生成容器6
4と第1プラズマ生成容器46との間には、例えば15
0Ω程度の制限抵抗72が接続されている。 【0013】フィラメント54を加熱することによって
それから放出された熱電子は、プラズマ生成容器74か
ら制限抵抗72を介して印加されている電圧によって第
1プラズマ生成容器46側に引き寄せられ、その途中
で、第1プラズマ生成容器46内に導入されたガス52
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46内にプラズマ60が生成される。このと
き、上記磁束76がプラズマ60の発生および維持に寄
与する。 【0014】プラズマ60が生成されると、制限抵抗7
2に電流が流れてそこに電圧降下が生じ、第2プラズマ
生成容器64と第1プラズマ生成容器46間に例えば十
数V程度の電位差が生じる。これによって、第1プラズ
マ生成容器46に印加される電圧が下がるので、プラズ
マ60は比較的薄いものとなる。 【0015】第1プラズマ生成容器46内のプラズマ6
0中の電子は、上記磁束76によって絞られると同時
に、上記電位差による加速電界によって、第2プラズマ
生成容器64内に引き出される。この電子のエネルギー
は、例えば20eV程度の低エネルギーであるが、当該
電子は上記磁束76によってガイドされて第2プラズマ
生成容器64内に効率良く引き出される。 【0016】第2プラズマ生成容器64内には、第1プ
ラズマ生成容器46側から小孔48および66を経由し
てガス52が流れ込んで来ており、第2プラズマ生成容
器64内に引き出された電子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64内で再びプ
ラズマ32が作られる。ガス52の電離エネルギーは1
0eV程度であるので、20eV程度のエネルギーの電
子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64内では、電子は上記
磁束76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52の電離能率が高く、従って第2プ
ラズマ生成容器64内では、第1プラズマ生成容器46
内のプラズマ60よりも高密度の(例えば3〜4倍程度
の)プラズマ32が生成される。 【0017】そして、第2プラズマ生成容器64の孔6
7からプラズマ32が、イオンビーム2の電位や圧力差
によって、リフレクタ電極24内に導入される。このプ
ラズマ32中の電子のエネルギーは、プラズマ32を生
成させた時のエネルギーのままであり、その後何ら加速
が行われていないので、例えば数eV〜十eV程度の低
エネルギーである。 【0018】このプラズマシャワー装置30(より具体
的にはその第2プラズマ生成容器64)とリフレクタ電
極24との間には、リフレクタ電極24にプラズマシャ
ワー装置30を基準にして負電圧を印加する直流のリフ
レクタ電源26が接続されている。このリフレクタ電源
26の出力電圧は、リフレクタ電極24内に導入される
プラズマ32中の電子を押し返すに足りる電圧、例えば
−20V〜−30V程度にしている。 【0019】上記のようにしてリフレクタ電極24内に
導入されたプラズマ32中のイオンは、負電位のリフレ
クタ電極24に吸引され捕らえられる。一方、同プラズ
マ32中の電子は、同リフレクタ電極24の負電圧によ
って押し返され、イオンビーム2内にその正電位によっ
て引き込まれる。 【0020】基板8が帯電している場合はそれによって
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8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8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8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8の正の帯電を抑制することがで
きる。 【0021】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、上記のようなプラズマ32中の低エネルギーの
電子を利用することにより、基板8の負の帯電をも抑制
することができる。 【0022】 【発明が解決しようとする課題】上記のようにしてプラ
ズマシャワー装置30からイオンビーム2に供給されて
その中和に利用される電子は、その殆どがプラズマ32
中の低エネルギー(前述したように例えば数eV〜十e
V程度)の電子であるけれども、現実的にはその他に、
フィラメント54から放出された高エネルギー(例えば
20eV程度以上)の熱電子も混在しており、この高エ
ネルギーの熱電子がイオンビーム2に供給されて基板8
に入射すると、それによって基板8に高い電圧で負の帯
電を生じさせる恐れがある。 【0023】そこでこの発明は、プラズマシャワー装置
からの高エネルギー成分の電子がイオンビームに供給さ
れるのを防止することができるように改善したイオン照
射装置を提供することを主たる目的とする。 【0024】 【課題を解決するための手段】この発明のイオン照射装
置は、前記リフレクタ電極の孔に対応する位置に孔を有
し、かつリフレクタ電極と同電位の強磁性材を、リフレ
クタ電極の外周を取り巻くように装着していることを特
徴とする。 【0025】上記構成によれば、プラズマシャワー装置
のコイルから発生する磁束は、リフレクタ電極付近で
は、その外周部の強磁性材中を通るようになる。即ち、
リフレクタ電極の前記孔付近では、磁束は強磁性材また
はその内側のリフレクタ電極に向かうようになる。 【0026】その結果、プラズマシャワー装置からリフ
レクタ電極内に導入されるプラズマ中の電子やその他の
電子は、この磁束にガイドされ、当該磁束に沿って強磁
性材またはリフレクタ電極に向かう。その際、リフレク
タ電極およびそれと同電位の強磁性材の電位よりも小さ
いエネルギーの電子は、当該電位によって跳ね返されて
リフレクタ電極内に入りイオンビーム中にその電位によ
って引き込まれるけれども、リフレクタ電極および強磁
性材の電位よりも大きいエネルギーの電子は、当該電位
に打ち勝ってリフレクタ電極または強磁性材中に入射
し、その中を流れる。 【0027】このような作用によって、プラズマシャワ
ー装置からの高エネルギー成分の電子がイオンビームに
供給されるのを防止することができる。 【0028】 【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン照
射装置におけるプラズマシャワー装置周りの一例を示す
横断面図である。この図においてイオンビーム2は、図
2と同様、紙面の表から裏方向に進行する。図2の実施
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。ま
た、イオン照射装置としての全体構成は、例えば先に図
3で説明したものと同様であるので、それを参照するも
のとする。 【0029】この実施例においては、強磁性材80を、
前述したリフレクタ電極24の外周を取り巻くように装
着している。即ち、筒状のリフレクタ電極24の外側
に、それと同形状をした筒状の強磁性材80を被せて取
り付けている。この強磁性材80は、リフレクタ電極2
4の孔25に対応する位置に孔82を有している。ま
た、この強磁性材80は、リフレクタ電極24に電気的
に接続されていてそれと同電位であり、それらにリフレ
クタ電源26の負側が接続されている。 【0030】この強磁性材80は、例えば鉄、SUS4
40Aのような強磁性体ステンレス等の強磁性体で構成
されている。 【0031】このような強磁性材80を設けることによ
り、プラズマシャワー装置30の前述したコイル68か
ら発生する磁束76は、その一例を図1中に模式的に示
すように、リフレクタ電極24付近では、その外周部の
強磁性材80中を通るようになる。即ち、リフレクタ電
極24の孔25付近では、磁束76は強磁性材80また
はその内側のリフレクタ電極24に向かうようになり、
リフレクタ電極24内を通過するイオンビーム2付近に
は達しないようになる。 【0032】その結果、プラズマシャワー装置30で前
述したようにして発生され、リフレクタ電極24内にそ
の孔25を通して導入されるプラズマ32中の電子やそ
の他の熱電子等の電子は、この磁束76にガイドされ、
当該磁束76に沿って強磁性材80またはリフレクタ電
極24に向かう。その際、リフレクタ電極24およびそ
れと同電位の強磁性材80の電位(これはリフレクタ電
源26によって設定される)よりも小さいエネルギーの
電子は、当該電位によって跳ね返されてリフレクタ電極
24内に入りイオンビーム2中にその電位によって引き
込まれるけれども、リフレクタ電極24および強磁性材
80の電位よりも大きいエネルギーの電子は、当該電位
に打ち勝ってリフレクタ電極24または強磁性材80中
に入射し、それらに回収される。 【0033】従って、リフレクタ電極24の入口付近に
は、リフレクタ電極24等に回収されない低エネルギー
の電子だけが存在するようになり、これがイオンビーム
2中にその正電位によって引き込まれてイオンビーム2
と共に基板8(図3参照)に入射して、基板表面のイオ
ンビーム照射に伴う正電荷を中和する作用をする。 【0034】上記のような作用によって、プラズマシャ
ワー装置30からの高エネルギー成分の電子がイオンビ
ーム2に供給されるのを防止することができる。その結
果、高エネルギー電子による基板8の負の帯電を確実に
防止することができる。 【0035】上記からも分かるように、この実施例の装
置では、リフレクタ電極24および強磁性材80の電位
で、即ちリフレクタ電源26の出力電圧で、選別してイ
オンビーム2の中和に利用する電子のエネルギーの上限
が決まる。従って、リフレクタ電源26の出力電圧は、
十分に小さくする方が好ましい。例えば、リフレクタ電
源26の出力電圧は0〜−5V程度の範囲内にするのが
好ましく、かつ制御性を高める観点から出力電圧可変に
するのが好ましい。これに対して、従来例の装置では、
リフレクタ電極24内に導入された電子をリフレクタ電
極24の負電位で全て跳ね返す考えから、リフレクタ電
源26の出力電圧は、前述したように−20V〜−30
V程度とかなり大きくしていた。このようにこの実施例
と従来例とでは、リフレクタ電源26の出力電圧の利用
の仕方が全く異なる。 【0036】また、上記のようにリフレクタ電極24の
周りを強磁性材80で覆うことにより、リフレクタ電極
24内を磁気シールドすることになるので、外部からの
磁場、例えばイオンビーム2の質量分離に用いる分析電
磁石からの漏れ磁場の影響を遮断することができる。そ
の結果、リフレクタ電極24内に導入された電子が外部
磁場によって不所望な方向へ誘導されるのを防止するこ
とができ、当該電子をより確実にイオンビーム2中に引
き込ませることができる。 【0037】なお、強磁性材80を設ける代わりに、リ
フレクタ電極24自身を強磁性体で構成する考えもある
が、それは次の理由から好ましくない。即ち、リフレク
タ電極24は、その中を通過するイオンビーム2にその
できるだけ近くからプラズマ32を供給する必要上、あ
まり大きくするのは好ましくなく、従ってこのリフレク
タ電極24に、イオンビーム2の周辺部が何らかの原因
で当たる可能性がないとは言えず、その場合はリフレク
タ電極24がイオンビーム2によってスパッタされるこ
とになる。これを考慮して、リフレクタ電極24には従
来から、基板8に対するメタルコンタミネーション(金
属の不純物付着)の問題の少ない、アルミニウムやカー
ボンが使用されている。これは非磁性体である。 【0038】これに対して、リフレクタ電極24を強磁
性体で構成すると、強磁性体には通常、鉄やクロムが含
まれており、これがイオンビーム2によってスパッタさ
れると、鉄やクロムが基板8に付着することになり、そ
れらは洗浄等によっても容易には落ちない等の理由か
ら、メタルコンタミネーションの問題が大きい。従っ
て、リフレクタ電極24自身を強磁性体で構成すること
は好ましくない。 【0039】また、プラズマシャワー装置30は、必ず
しも上記例のように2段階でプラズマを生成するもので
なくても良いけれども、上記例のようなものを用いれ
ば、次のような効果が得られる。即ち、上記プラズマシ
ャワー装置30では、第1プラズマ生成容器46内で生
成するプラズマ60は薄いもので良く、このプラズマ6
0中の電子を利用して第2プラズマ生成容器64内で濃
いプラズマ32を生成させ、それをリフレクタ電極24
内へ導入するようにしている。その結果、フィラメント
54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54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4
6内に供給するガス52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46から第2プラズマ生
成容器64内へ漏れ出たガス52をそこで再びプラズマ
化するので、また小孔48および66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、リフレクタ
電極24内へ漏れ出るガスの量は非常に少なく、従って
リフレクタ電極24内の、即ちイオンビーム2の通過領
域の真空度低下(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。 【0040】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ような強磁性材を設けたことによって、それに入る磁束
とリフレクタ電極の電位とによって、リフレクタ電極内
に導入される電子を、リフレクタ電極の電位よりも小さ
いエネルギーを有するものに制限することができるの
で、プラズマシャワー装置からの高エネルギー成分の電
子がイオンビームに供給されるのを防止することができ
る。その結果、高エネルギー電子による基板の負の帯電
を確実に防止することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion irradiation apparatus for irradiating a substrate on a holder with an ion beam and performing a process such as ion implantation on the substrate. The present invention relates to an improvement in means for suppressing charge (charge-up) of the substrate. 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an ion irradiation apparatus in which low-energy electrons in plasma are used to suppress charging of a substrate due to ion beam irradiation. One example of the ion irradiation apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3. This ion irradiation apparatus basically includes a substrate (for example, a wafer) held by a holder 10 housed in a vacuum vessel (not shown). ) 8 is irradiated with the ion beam 2 and subjected to a treatment such as ion implantation. [0004] The holder 10 may be a wafer disk for batch processing or a platen for single wafer processing. The illustrated one is an example of the former case, and is rotated in the direction of arrow A in a vacuum vessel. And in the direction of arrow B. [0005] The substrate 8 is irradiated with the ion beam 2.
The following measures are taken in order to prevent the occurrence of problems such as electric discharge due to positive charging when the surface is an insulator, especially when the surface is an insulator. That is, in this example, the cylindrical reflector electrode 24 surrounding the periphery of the ion beam 2 passing therethrough is provided at the portion immediately upstream of the holder 10 in this example. The reflector electrode 24 is made of a non-magnetic material such as aluminum or carbon, and has a hole 25 on a side surface thereof. Near the outside of the hole 25 of the reflector electrode 24, there is provided a plasma shower device 30 for generating a plasma 32 and introducing the plasma 32 into the reflector electrode 24 through the hole 25. 28 is an insulating plate. [0008] In this example, the plasma shower device 30 generates plasma in two stages. As shown in FIG.
A plasma generation container 64, a coil 68, and various power supplies for them are provided. Both plasma generation vessels 46, 64
Is made of a non-magnetic material such as carbon in this example. The first plasma generation container 46 has a small hole 48 at a portion on the reflector electrode 24 side, and an ionization gas 52 such as xenon gas is introduced into the inside. In the first plasma generation container 46, a filament 54 is provided.
Are provided at both ends thereof, and a heating filament power source 58 is connected to both ends thereof. On the reflector electrode 24 side of the first plasma generation container 46, a second plasma generation container 64 is provided. The second plasma generation container 64 has small holes 66 and holes 67 before and after it. The first plasma generation container 46 and the second plasma generation container 64 are electrically insulated by a ring-shaped insulator 62. A coil 68 to which a DC power source 70 for excitation is connected is wound around the outside of the vicinity of the first plasma generation container 46, whereby the first plasma generation container 46 is
A magnetic flux is generated along the axial direction, that is, along the introduction direction of the plasma 32, in a region from the inside to the vicinity of the outlet of the second plasma generation container 64. Reference numeral 76 in FIG. 2 schematically shows an example of the magnetic flux. However, the direction of the magnetic flux may be opposite to that shown in the drawing (the same applies to the embodiment of FIG. 1). A DC plasma generation power supply 74 is connected between the second plasma generation container 64 and the filament 54 with the former being on the positive side. Second plasma generation vessel 6
4 and the first plasma generation container 46, for example, 15
A limiting resistor 72 of about 0Ω is connected. Thermions emitted by heating the filament 54 are drawn toward the first plasma generation container 46 by the voltage applied from the plasma generation container 74 via the limiting resistor 72, and on the way, Gas 52 introduced into first plasma generation container 46
And ionizes it, thereby generating a plasma 60 in the first plasma generation container 46. At this time, the magnetic flux 76 contributes to generation and maintenance of the plasma 60. When the plasma 60 is generated, the limiting resistor 7
2, a voltage drop occurs there, and a potential difference of, for example, about several tens of volts is generated between the second plasma generation container 64 and the first plasma generation container 46. As a result, the voltage applied to the first plasma generation container 46 decreases, and the plasma 60 becomes relatively thin. The plasma 6 in the first plasma generation vessel 46
The electrons in 0 are constricted by the magnetic flux 76 and, at the same time, are extracted into the second plasma generation container 64 by the accelerating electric field due to the potential difference. Although the energy of the electrons is low, for example, about 20 eV, the electrons are guided by the magnetic flux 76 and efficiently extracted into the second plasma generation container 64. The gas 52 flows into the second plasma generation container 64 from the first plasma generation container 46 through the small holes 48 and 66, and is drawn into the second plasma generation container 64. The electrons collide with the gas and ionize it, and the plasma 32 is created again in the second plasma generation vessel 64. The ionization energy of the gas 52 is 1
Since it is about 0 eV, it can be sufficiently ionized by electrons having an energy of about 20 eV. In addition, in the second plasma generation container 64, electrons collide with gas molecules in the process of circling around the magnetic flux 76, so that the ionization efficiency of the gas 52 is high. , First plasma generation container 46
A plasma 32 having a higher density (for example, about 3 to 4 times) than the plasma 60 in the inside is generated. The hole 6 of the second plasma generation vessel 64
From 7, the plasma 32 is introduced into the reflector electrode 24 by the potential or pressure difference of the ion beam 2. The energy of the electrons in the plasma 32 remains as it was when the plasma 32 was generated, and since no acceleration has been performed thereafter, the energy is low, for example, about several eV to tens eV. Between the plasma shower device 30 (more specifically, the second plasma generation container 64) and the reflector electrode 24, a direct current for applying a negative voltage to the reflector electrode 24 with respect to the plasma shower device 30 is used. Reflector power supply 26 is connected. The output voltage of the reflector power supply 26 is set to a voltage enough to push back electrons in the plasma 32 introduced into the reflector electrode 24, for example, about -20V to -30V. The ions in the plasma 32 introduced into the reflector electrode 24 as described above are attracted and captured by the reflector electrode 24 having a negative potential. On the other hand, the electrons in the plasma 32 are pushed back by the negative voltage of the reflector electrode 24 and are drawn into the ion beam 2 by its positive potential. When the substrate 8 is charged, a potential gradient is generated in the axial direction of the ion beam 2 due to this, so that the electrons drawn into the ion beam 2 are attracted to the substrate 8 by the potential gradient, and the surface of the substrate 8 is charged. Neutralizes the positive charge associated with the ion beam irradiation. When the positive charges are neutralized, the attraction of electrons into the substrate 8 automatically stops. In this manner, the electrons are supplied to the substrate 8 without any excess or shortage, so that the positive charging of the substrate 8 due to the ion beam irradiation can be suppressed. In addition, since the potential of the substrate surface due to the electrons does not become higher than the energy of the electrons incident thereon on the negative side, by utilizing the low energy electrons in the plasma 32 as described above, the substrate 8 Negative charging can also be suppressed. As described above, most of the electrons supplied from the plasma shower device 30 to the ion beam 2 and used for neutralization thereof are mostly plasma 32
Medium energy (for example, several eV to ten e as described above)
V), but in reality,
High-energy (for example, about 20 eV or more) thermoelectrons emitted from the filament 54 are also mixed, and the high-energy thermoelectrons are supplied to the ion beam 2 and
Incident on the substrate 8 may cause a negative charge at a high voltage on the substrate 8. Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an ion irradiation apparatus improved so that electrons of high energy components from a plasma shower apparatus can be prevented from being supplied to an ion beam. According to the present invention, there is provided an ion irradiation apparatus having a hole at a position corresponding to the hole of the reflector electrode, and a ferromagnetic material having the same potential as that of the reflector electrode. It is characterized by being mounted so as to surround the outer periphery. According to the above configuration, the magnetic flux generated from the coil of the plasma shower device passes through the ferromagnetic material on the outer periphery near the reflector electrode. That is,
Near the hole in the reflector electrode, the magnetic flux is directed to the ferromagnetic material or the reflector electrode inside the ferromagnetic material. As a result, the electrons and other electrons in the plasma introduced from the plasma shower device into the reflector electrode are guided by the magnetic flux, and travel along the magnetic flux toward the ferromagnetic material or the reflector electrode. At this time, electrons having energy smaller than the potential of the reflector electrode and the ferromagnetic material having the same potential are rebounded by the potential and enter the reflector electrode, and are attracted into the ion beam by the potential. Electrons having an energy higher than the potential of the material overcome the potential and enter the reflector electrode or the ferromagnetic material and flow therethrough. By such an action, it is possible to prevent electrons of a high energy component from being supplied to the ion beam from the plasma shower device. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the vicinity of a plasma shower device in an ion irradiation apparatus according to the present invention. In this figure, the ion beam 2 travels from the front side to the back side of the paper as in FIG. Parts that are the same as or correspond to those in the embodiment of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below. In addition, since the overall configuration of the ion irradiation apparatus is the same as that described with reference to FIG. 3, for example, reference is made thereto. In this embodiment, the ferromagnetic material 80 is
The reflector is mounted so as to surround the outer periphery of the reflector electrode 24. That is, a cylindrical ferromagnetic material 80 having the same shape as that of the cylindrical reflector electrode 24 is attached to the outside of the cylindrical reflector electrode 24. The ferromagnetic material 80 is used for the reflector electrode 2
A hole 82 is provided at a position corresponding to the hole 25 of No. 4. The ferromagnetic material 80 is electrically connected to the reflector electrode 24 and has the same potential as that of the ferromagnetic material 80, and the negative side of the reflector power supply 26 is connected to them. The ferromagnetic material 80 is made of, for example, iron, SUS4
It is made of a ferromagnetic material such as a ferromagnetic stainless steel such as 40A. By providing such a ferromagnetic material 80, the magnetic flux 76 generated from the above-described coil 68 of the plasma shower device 30 is generated near the reflector electrode 24, as schematically shown in FIG. Pass through the ferromagnetic material 80 on the outer periphery. That is, in the vicinity of the hole 25 of the reflector electrode 24, the magnetic flux 76 is directed toward the ferromagnetic material 80 or the reflector electrode 24 inside the ferromagnetic material 80,
It does not reach the vicinity of the ion beam 2 passing through the reflector electrode 24. As a result, electrons such as electrons and other thermoelectrons in the plasma 32 generated by the plasma shower device 30 as described above and introduced into the reflector electrode 24 through the holes 25 are generated by the magnetic flux 76. Guided
The ferromagnetic material 80 or the reflector electrode 24 travels along the magnetic flux 76. At this time, electrons having an energy lower than the potential of the reflector electrode 24 and the ferromagnetic material 80 having the same potential (this is set by the reflector power supply 26) are repelled by the potential and enter the reflector electrode 24 to enter the ion beam. 2, electrons having an energy higher than the potential of the reflector electrode 24 and the ferromagnetic material 80, which are attracted into the reflector electrode 24 and the ferromagnetic material 80, enter the reflector electrode 24 or the ferromagnetic material 80 and are collected by them. You. Accordingly, near the entrance of the reflector electrode 24, only low-energy electrons that are not collected by the reflector electrode 24 and the like are present, and are attracted into the ion beam 2 by the positive potential thereof, and
At the same time, it is incident on the substrate 8 (see FIG. 3) and acts to neutralize the positive charge accompanying the ion beam irradiation on the substrate surface. By the above-described operation, it is possible to prevent electrons of high energy components from being supplied to the ion beam 2 from the plasma shower device 30. As a result, negative charging of the substrate 8 by high-energy electrons can be reliably prevented. As can be seen from the above description, in the apparatus of this embodiment, selection is made based on the potential of the reflector electrode 24 and the ferromagnetic material 80, that is, the output voltage of the reflector power supply 26, and used for neutralizing the ion beam 2. The upper limit of electron energy is determined. Therefore, the output voltage of the reflector power supply 26 is
It is preferable to make it sufficiently small. For example, the output voltage of the reflector power supply 26 is preferably in the range of about 0 to -5 V, and it is preferable to make the output voltage variable from the viewpoint of improving controllability. On the other hand, in the conventional device,
Since the electrons introduced into the reflector electrode 24 are all repelled by the negative potential of the reflector electrode 24, the output voltage of the reflector power supply 26 is -20V to -30 as described above.
It was quite large, about V. As described above, the method of using the output voltage of the reflector power supply 26 is completely different between this embodiment and the conventional example. Further, since the inside of the reflector electrode 24 is magnetically shielded by covering the periphery of the reflector electrode 24 with the ferromagnetic material 80 as described above, an external magnetic field, for example, mass separation of the ion beam 2 can be obtained. The effect of the leakage magnetic field from the analysis electromagnet used can be cut off. As a result, the electrons introduced into the reflector electrode 24 can be prevented from being induced in an undesired direction by an external magnetic field, and the electrons can be more reliably drawn into the ion beam 2. Note that instead of providing the ferromagnetic material 80, the reflector electrode 24 itself may be made of a ferromagnetic material, but this is not preferable for the following reasons. That is, it is not preferable to make the reflector electrode 24 so large that the plasma 32 is supplied from as close to the ion beam 2 passing therethrough as possible. Therefore, the peripheral portion of the ion beam 2 It cannot be said that there is no possibility of hitting for some reason, in which case the reflector electrode 24 is sputtered by the ion beam 2. In consideration of this, the reflector electrode 24 has conventionally been made of aluminum or carbon which has little problem of metal contamination (adhesion of metal impurities) to the substrate 8. This is a non-magnetic material. On the other hand, when the reflector electrode 24 is made of a ferromagnetic material, the ferromagnetic material usually contains iron and chromium. 8 are not easily removed even by washing or the like, and the problem of metal contamination is great. Therefore, it is not preferable to configure the reflector electrode 24 itself with a ferromagnetic material. Although the plasma shower device 30 does not necessarily need to generate plasma in two stages as in the above example, the following effects can be obtained by using the one in the above example. . That is, in the plasma shower device 30, the plasma 60 generated in the first plasma generation container 46 may be thin, and the plasma 60
The dark plasma 32 is generated in the second plasma generation container 64 by utilizing the electrons in the zero, and the dark plasma 32 is generated by the reflector electrode 24.
We are trying to introduce it inside. As a result, the amount of electrons emitted from the filament 54 can be reduced, so that the consumption of the filament 54 can be delayed and its life can be prolonged. Moreover, the first plasma generation vessel 4
6 can be reduced, and the gas 52 leaked from the first plasma generation container 46 into the second plasma generation container 64 is converted into plasma there again. Since the conductance to the gas is sufficiently reduced at 66, the amount of gas leaking into the reflector electrode 24 is very small, and thus the degree of vacuum in the reflector electrode 24, that is, in the passage area of the ion beam 2 is reduced (ie, the gas pressure rises) ) Can be kept very small. As a result, it is possible to prevent the ion beam 2 and gas molecules from colliding with each other and generating neutral particles, thereby preventing a problem such as an injection amount error. As described above, according to the present invention, by providing the ferromagnetic material as described above, the electrons introduced into the reflector electrode by the magnetic flux entering the ferromagnetic material and the potential of the reflector electrode. Can be limited to those having energy smaller than the potential of the reflector electrode, so that electrons of high energy components from the plasma shower device can be prevented from being supplied to the ion beam. As a result, negative charging of the substrate by high-energy electrons can be reliably prevented.

【図面の簡単な説明】 【図1】この発明に係るイオン照射装置におけるプラズ
マシャワー装置周りの一例を示す横断面図である。 【図2】従来のイオン照射装置におけるプラズマシャワ
ー装置周りの一例を示す横断面図である。 【図3】従来のイオン照射装置の一例を図2のP方向に
見て示す縦断面図である。 【符号の説明】 2 イオンビーム 8 基板 10 ホルダ 24 リフレクタ電極 26 リフレクタ電源 30 プラズマシャワー装置 68 コイル 76 磁束 80 強磁性材
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example around a plasma shower device in an ion irradiation apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example around a plasma shower device in a conventional ion irradiation device. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one example of a conventional ion irradiation apparatus as viewed in a direction P in FIG. 2; [Description of Signs] 2 Ion beam 8 Substrate 10 Holder 24 Reflector electrode 26 Reflector power supply 30 Plasma shower device 68 Coil 76 Magnetic flux 80 Ferromagnetic material

───────────────────────────────────────────────────── 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 C23C 14/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/317 H01L 21/265 C23C 14/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 イオ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るイオン照射装置であって、ホルダ
の上流側にあってそこを通過するイオンビームの周囲を
取り囲む筒状のものであって非磁性体から成りその側面
部に孔を有するリフレクタ電極と、プラズマを生成して
それをリフレクタ電極内にその前記孔を通して導入する
ものであってそのプラズマ導入方向に沿う磁束を発生さ
せるコイルを有するプラズマシャワー装置と、リフレク
タ電極にこのプラズマシャワー装置を基準にして負電圧
を印加する直流のリフレクタ電源とを備えるイオン照射
装置において、前記リフレクタ電極の孔に対応する位置
に孔を有し、かつリフレクタ電極と同電位の強磁性材
を、リフレクタ電極の外周を取り巻くように装着してい
ることを特徴とするイオン照射装置。
(1) An ion irradiation apparatus for treating a substrate by applying an ion beam to a substrate on the holder, wherein the ion beam is located upstream of the holder and passes therethrough. A reflector electrode formed of a non-magnetic material and having a hole on a side surface thereof, and a plasma generated by introducing the plasma into the reflector electrode through the hole, and the plasma In an ion irradiation device including a plasma shower device having a coil that generates a magnetic flux along an introduction direction, and a DC reflector power supply for applying a negative voltage to the reflector electrode with reference to the plasma shower device, the reflector electrode has a hole. A ferromagnetic material having a hole at the corresponding position and having the same potential as the reflector electrode is attached so as to surround the outer periphery of the reflector electrode. Ion irradiation apparatus according to claim Rukoto.
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