JP3509343B2 - イオン源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオンド
ーピング装置（非質量分離型のイオン注入装置）やその
他のイオン注入装置等に用いられるイオン源に関し、よ
り具体的には、それから引き出すイオンビームのイオン
電流密度を低下させる手段に関する。
ーピング装置（非質量分離型のイオン注入装置）やその
他のイオン注入装置等に用いられるイオン源に関し、よ
り具体的には、それから引き出すイオンビームのイオン
電流密度を低下させる手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のイオン源の一例をその電
源と共に示す断面図である。
源と共に示す断面図である。
【０００３】この例のイオン源２は、いわゆる容量結合
型の高周波イオン源であり、ガスが導入されそれを高周
波放電によって電離させてプラズマ１４を生成するプラ
ズマソース部１０と、このプラズマソース部１０の出口
付近に設けられていてプラズマ１４から電界の作用でイ
オンビーム２８を引き出す引出し電極系２０とを備えて
いる。
型の高周波イオン源であり、ガスが導入されそれを高周
波放電によって電離させてプラズマ１４を生成するプラ
ズマソース部１０と、このプラズマソース部１０の出口
付近に設けられていてプラズマ１４から電界の作用でイ
オンビーム２８を引き出す引出し電極系２０とを備えて
いる。
【０００４】プラズマソース部１０は、筒状（例えば円
筒状）のプラズマ室容器４と、その背面部を絶縁碍子８
を介して蓋をする板状の高周波電極６とを備えており、
このプラズマ室容器４内に、この例では引出し電極系２
０を通して下流側からガスが導入されるが、ガスはプラ
ズマ室容器４内に直接導入される場合もある。また、こ
の例ではプラズマ室容器４が一方の高周波電極を兼ねて
おり、このプラズマ室容器４と高周波電極６との間に整
合回路１８を介して高周波電源１６から、例えば１３．
５６ＭＨｚの周波数の高周波電力が供給されるよう構成
されている。
筒状）のプラズマ室容器４と、その背面部を絶縁碍子８
を介して蓋をする板状の高周波電極６とを備えており、
このプラズマ室容器４内に、この例では引出し電極系２
０を通して下流側からガスが導入されるが、ガスはプラ
ズマ室容器４内に直接導入される場合もある。また、こ
の例ではプラズマ室容器４が一方の高周波電極を兼ねて
おり、このプラズマ室容器４と高周波電極６との間に整
合回路１８を介して高周波電源１６から、例えば１３．
５６ＭＨｚの周波数の高周波電力が供給されるよう構成
されている。
【０００５】引出し電極系２０は、１枚以上、通常は複
数枚の互いに平行に配置された電極で構成されている。
具体的にはこの例では、最プラズマ側から下流側に向け
て配置された第１電極２１、第２電極２２、第３電極２
３および第４電極２４で構成されている。２６は絶縁碍
子である。各電極２１〜２４は、複数の孔を有する多孔
電極であるが、この孔は、丸孔に限らず、長孔またはス
リットの場合もある。
数枚の互いに平行に配置された電極で構成されている。
具体的にはこの例では、最プラズマ側から下流側に向け
て配置された第１電極２１、第２電極２２、第３電極２
３および第４電極２４で構成されている。２６は絶縁碍
子である。各電極２１〜２４は、複数の孔を有する多孔
電極であるが、この孔は、丸孔に限らず、長孔またはス
リットの場合もある。
【０００６】第１電極２１は、引き出すイオンビーム２
８のエネルギーを決める電極であり、加速電源３１から
接地電位を基準にして正の高電圧が印加される。この第
１電極２１とプラズマソース部１０（より具体的にはそ
れを構成するプラズマ室容器４）とは、互いに接続され
て同電位にある。第２電極２２は、第１電極２１との間
に電位差を生じさせそれによる電界によってプラズマ１
４からイオンビーム２８を引き出す電極であり、引出し
電源３２から第１電極２１の電位を基準にして負の電圧
が印加される。第３電極２３は、下流側からの電子の逆
流を抑制する電極であり、抑制電源３３から接地電位を
基準にして負の電圧が印加される。第４電極２４は接地
されている。
８のエネルギーを決める電極であり、加速電源３１から
接地電位を基準にして正の高電圧が印加される。この第
１電極２１とプラズマソース部１０（より具体的にはそ
れを構成するプラズマ室容器４）とは、互いに接続され
て同電位にある。第２電極２２は、第１電極２１との間
に電位差を生じさせそれによる電界によってプラズマ１
４からイオンビーム２８を引き出す電極であり、引出し
電源３２から第１電極２１の電位を基準にして負の電圧
が印加される。第３電極２３は、下流側からの電子の逆
流を抑制する電極であり、抑制電源３３から接地電位を
基準にして負の電圧が印加される。第４電極２４は接地
されている。
【０００７】プラズマ室容器４の外周および高周波電極
６の上面には、この例では、プラズマ室内にプラズマ閉
じ込め用の磁場を発生させる複数の永久磁石１２が配置
されている。
６の上面には、この例では、プラズマ室内にプラズマ閉
じ込め用の磁場を発生させる複数の永久磁石１２が配置
されている。
【０００８】上記イオン源２の動作を説明すると、プラ
ズマソース部１０内に所望のガスを導入し、高周波電極
６とプラズマ室容器４間に高周波電源１６から高周波電
力を供給すると、高周波電極６とプラズマ室容器４間で
高周波放電が生じてそれによってガスが電離されてプラ
ズマ１４が作られ、このプラズマ１４から引出し電極系
２０によってイオンビーム２８が引き出される。
ズマソース部１０内に所望のガスを導入し、高周波電極
６とプラズマ室容器４間に高周波電源１６から高周波電
力を供給すると、高周波電極６とプラズマ室容器４間で
高周波放電が生じてそれによってガスが電離されてプラ
ズマ１４が作られ、このプラズマ１４から引出し電極系
２０によってイオンビーム２８が引き出される。
【０００９】引き出されたイオンビーム２８は、例え
ば、質量分離を行うことなくそのまま基板（図示省略）
に照射されて、イオン注入（イオンドーピング）等に供
される。
ば、質量分離を行うことなくそのまま基板（図示省略）
に照射されて、イオン注入（イオンドーピング）等に供
される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】例えば液晶ディスプレ
イ製造や半導体製造等の分野において、より具体的には
例えば多結晶シリコン薄膜トランジスタを製造するよう
な場合、１０12個／ｃｍ2 〜１０13個／ｃｍ2 台の少量
注入（低ドーズ量注入）を行う必要がある。
イ製造や半導体製造等の分野において、より具体的には
例えば多結晶シリコン薄膜トランジスタを製造するよう
な場合、１０12個／ｃｍ2 〜１０13個／ｃｍ2 台の少量
注入（低ドーズ量注入）を行う必要がある。
【００１１】このような少量注入に上記イオン源２を用
いるためには、それから引き出すイオンビーム２８のイ
オン電流密度を小さくしなければならないが、従来のイ
オン源２では当該イオン電流密度を小さくするには限界
があった。
いるためには、それから引き出すイオンビーム２８のイ
オン電流密度を小さくしなければならないが、従来のイ
オン源２では当該イオン電流密度を小さくするには限界
があった。
【００１２】これは、プラズマソース部１０内で生成し
たプラズマ１４を構成する電子の移動速度の方がイオン
のそれよりも遙かに大きいため、多数の電子によってプ
ラズマ室容器４および第１電極２１はプラズマ１４に対
して負の電位になり、見方を変えればプラズマ１４は第
１電極２１に対して正の電位になるため、引出し電源３
２の出力電圧を例え０にしても、プラズマ１４と第１電
極２１との間に存在する上記電位差でイオンが引き出さ
れ、イオンビーム２８のイオン電流密度を０にすること
はできないからである。そのため従来から、イオンビー
ム２８のイオン電流密度を下げる際には、プラズマ１４
の密度を下げることを併用しており、プラズマ１４の密
度を下げるためにはプラズマ１４への投入電力、即ち高
周波電源１６からプラズマ１４に供給する電力を下げる
必要があるが、あまり投入電力を下げるとプラズマ１４
が維持できなくなったり不安定になったりするので、投
入電力には下限があり、従ってイオンビーム２８のイオ
ン電流密度を小さくするには限界があった。
たプラズマ１４を構成する電子の移動速度の方がイオン
のそれよりも遙かに大きいため、多数の電子によってプ
ラズマ室容器４および第１電極２１はプラズマ１４に対
して負の電位になり、見方を変えればプラズマ１４は第
１電極２１に対して正の電位になるため、引出し電源３
２の出力電圧を例え０にしても、プラズマ１４と第１電
極２１との間に存在する上記電位差でイオンが引き出さ
れ、イオンビーム２８のイオン電流密度を０にすること
はできないからである。そのため従来から、イオンビー
ム２８のイオン電流密度を下げる際には、プラズマ１４
の密度を下げることを併用しており、プラズマ１４の密
度を下げるためにはプラズマ１４への投入電力、即ち高
周波電源１６からプラズマ１４に供給する電力を下げる
必要があるが、あまり投入電力を下げるとプラズマ１４
が維持できなくなったり不安定になったりするので、投
入電力には下限があり、従ってイオンビーム２８のイオ
ン電流密度を小さくするには限界があった。
【００１３】イオンビーム２８のイオン電流密度をあま
り小さくできないと、少量注入を行う場合に、注入時間
が例えば数秒あるいは１秒以下となり、所定量の注入を
行うための制御性および再現性が悪くなってしまう。
り小さくできないと、少量注入を行う場合に、注入時間
が例えば数秒あるいは１秒以下となり、所定量の注入を
行うための制御性および再現性が悪くなってしまう。
【００１４】そこでこの発明は、イオンビームのイオン
電流密度を従来の下限よりも更に小さくすることができ
るイオン源を提供することを主たる目的とする。
電流密度を従来の下限よりも更に小さくすることができ
るイオン源を提供することを主たる目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン源は、前記引出し電極系を構成す
る最プラズマ側の第１電極の上部付近に当該第１電極に
ほぼ平行に、前記プラズマソース部と同電位であって多
孔のプラズマフィルタを配置したことを特徴とする。
め、この発明のイオン源は、前記引出し電極系を構成す
る最プラズマ側の第１電極の上部付近に当該第１電極に
ほぼ平行に、前記プラズマソース部と同電位であって多
孔のプラズマフィルタを配置したことを特徴とする。
【００１６】上記構成によれば、プラズマソース部で生
成されたプラズマは、プラズマフィルタの孔を通して第
１電極に達し、そこに達したプラズマ中のイオンが引出
し電極系によってイオンビームとして引き出される。こ
の第１電極に達するプラズマの量は、プラズマフィルタ
によって制限されるので、第１電極に達するプラズマの
密度は、プラズマフィルタがない場合に比べて減少す
る。その結果、イオンビームのイオン電流密度を従来の
下限よりも更に小さくすることができる。
成されたプラズマは、プラズマフィルタの孔を通して第
１電極に達し、そこに達したプラズマ中のイオンが引出
し電極系によってイオンビームとして引き出される。こ
の第１電極に達するプラズマの量は、プラズマフィルタ
によって制限されるので、第１電極に達するプラズマの
密度は、プラズマフィルタがない場合に比べて減少す
る。その結果、イオンビームのイオン電流密度を従来の
下限よりも更に小さくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオン源
の一例をその電源と共に示す断面図である。図６の従来
例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下
においては当該従来例との相違点を主に説明する。
の一例をその電源と共に示す断面図である。図６の従来
例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下
においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１８】このイオン源２ａにおいては、前述したプ
ラズマソース部１０の出口付近に、即ち引出し電極系２
０を構成する最プラズマ側の第１電極２１の上部付近
に、当該第１電極２１にほぼ平行に、プラズマソース部
１０（より具体的にはそれを構成するプラズマ室容器
４）と同電位であって多孔のプラズマフィルタ３８を配
置している。このプラズマフィルタ３８の平面的な大き
さは、少なくとも第１電極２１の孔２１ａが設けられた
領域を覆う大きさをしていれば良いが、この実施例では
第１電極２１とほぼ同じ大きさをしている。
ラズマソース部１０の出口付近に、即ち引出し電極系２
０を構成する最プラズマ側の第１電極２１の上部付近
に、当該第１電極２１にほぼ平行に、プラズマソース部
１０（より具体的にはそれを構成するプラズマ室容器
４）と同電位であって多孔のプラズマフィルタ３８を配
置している。このプラズマフィルタ３８の平面的な大き
さは、少なくとも第１電極２１の孔２１ａが設けられた
領域を覆う大きさをしていれば良いが、この実施例では
第１電極２１とほぼ同じ大きさをしている。
【００１９】このプラズマフィルタ３８は、この図１の
実施例では固定であるが、可動にしても良く、可動にす
る場合は図３〜図５を参照して後述する。このプラズマ
フィルタ３８は、プラズマ室容器４に固定しても良い
し、プラズマ室容器４のフランジ４８に固定しても良い
し、その下の高電圧フランジ５０に固定しても良い。
実施例では固定であるが、可動にしても良く、可動にす
る場合は図３〜図５を参照して後述する。このプラズマ
フィルタ３８は、プラズマ室容器４に固定しても良い
し、プラズマ室容器４のフランジ４８に固定しても良い
し、その下の高電圧フランジ５０に固定しても良い。
【００２０】このプラズマフィルタ３８は、図１に示す
例のように多数の孔３８ａを有する多孔板でも良いし、
メッシュ（網）でも良い。メッシュも、多数の小孔を有
しているので多孔と言える。多孔板の場合の孔３８ａ
は、丸孔に限らず、長孔またはスリットでも良い。この
孔３８ａは、後述する実施例の場合と違って、その位置
や形状等を必ずしも第１電極２１の孔２１ａと対応させ
る必要はないが、プラズマフィルタ３８の面内にできる
だけ一様に配置するのが好ましく、そのようにすれば第
１電極２１に均一性良くプラズマ１４を到達させること
ができる。
例のように多数の孔３８ａを有する多孔板でも良いし、
メッシュ（網）でも良い。メッシュも、多数の小孔を有
しているので多孔と言える。多孔板の場合の孔３８ａ
は、丸孔に限らず、長孔またはスリットでも良い。この
孔３８ａは、後述する実施例の場合と違って、その位置
や形状等を必ずしも第１電極２１の孔２１ａと対応させ
る必要はないが、プラズマフィルタ３８の面内にできる
だけ一様に配置するのが好ましく、そのようにすれば第
１電極２１に均一性良くプラズマ１４を到達させること
ができる。
【００２１】上記のようなプラズマフィルタ３８を設け
ると、プラズマソース部１０で生成されたプラズマ１４
は、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通して第１電極
２１に達し、そこに達したプラズマ１４中のイオンが引
出し電極系２０によってイオンビーム２８として引き出
される。この第１電極２１に達するプラズマ１４の量
は、プラズマフィルタ３８によって制限されるので、第
１電極２１に達するプラズマ１４の密度は、プラズマフ
ィルタ３８がない場合に比べて減少する。具体的には、
第１電極２１に到達するプラズマ１４の量は、プラズマ
フィルタ３８の開口率、および、プラズマフィルタ３８
の各孔３８ａから見た第１電極２１の各孔２１ａの立体
角によって調整することができる。例えば、プラズマフ
ィルタ３８の開口率を小さく、かつ上記立体角を小さく
するほど、第１電極２１に達するプラズマ１４の密度を
小さくすることができる。従ってこのようなプラズマフ
ィルタ３８を設けることによって、イオン源２ａから引
き出すイオンビーム２８のイオン電流密度を従来の下限
よりも更に小さくすることができる。
ると、プラズマソース部１０で生成されたプラズマ１４
は、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通して第１電極
２１に達し、そこに達したプラズマ１４中のイオンが引
出し電極系２０によってイオンビーム２８として引き出
される。この第１電極２１に達するプラズマ１４の量
は、プラズマフィルタ３８によって制限されるので、第
１電極２１に達するプラズマ１４の密度は、プラズマフ
ィルタ３８がない場合に比べて減少する。具体的には、
第１電極２１に到達するプラズマ１４の量は、プラズマ
フィルタ３８の開口率、および、プラズマフィルタ３８
の各孔３８ａから見た第１電極２１の各孔２１ａの立体
角によって調整することができる。例えば、プラズマフ
ィルタ３８の開口率を小さく、かつ上記立体角を小さく
するほど、第１電極２１に達するプラズマ１４の密度を
小さくすることができる。従ってこのようなプラズマフ
ィルタ３８を設けることによって、イオン源２ａから引
き出すイオンビーム２８のイオン電流密度を従来の下限
よりも更に小さくすることができる。
【００２２】従ってこのようなイオン源２ａによれば、
少量注入を行う場合に注入時間を長くすることができる
ので、所定量の注入を行う場合の制御性および再現性が
向上する。
少量注入を行う場合に注入時間を長くすることができる
ので、所定量の注入を行う場合の制御性および再現性が
向上する。
【００２３】より具体的な実施例を説明すると、図１に
示した構造のイオン源２ａにおいて、プラズマフィルタ
３８として開口率が約５０％のメッシュを使用し、イオ
ン源ガスに５％ＰＨ3／Ｈ2 を用い、引出し電源３２の
出力電圧を５００Ｖにし、イオンビーム２８を７０ｋｅ
Ｖのエネルギーで引き出した場合のイオン電流密度の高
周波電力依存性を測定した結果を図２に示す。同図中の
従来例は、プラズマフィルタ３８を設けない以外は上記
実施例と同条件下の測定結果を示す。
示した構造のイオン源２ａにおいて、プラズマフィルタ
３８として開口率が約５０％のメッシュを使用し、イオ
ン源ガスに５％ＰＨ3／Ｈ2 を用い、引出し電源３２の
出力電圧を５００Ｖにし、イオンビーム２８を７０ｋｅ
Ｖのエネルギーで引き出した場合のイオン電流密度の高
周波電力依存性を測定した結果を図２に示す。同図中の
従来例は、プラズマフィルタ３８を設けない以外は上記
実施例と同条件下の測定結果を示す。
【００２４】この図２から、実施例では、従来例に比べ
て、イオン電流密度がほぼ半減していることが分かる。
また、図２中の破線は、投入電力が小さ過ぎてイオンビ
ーム２８の引出しが不安定または困難になる領域を示し
ており、実施例では、従来例の下限よりも更に小さいイ
オン電流密度で安定してイオンビーム２８を引き出すこ
とができることが分かる。
て、イオン電流密度がほぼ半減していることが分かる。
また、図２中の破線は、投入電力が小さ過ぎてイオンビ
ーム２８の引出しが不安定または困難になる領域を示し
ており、実施例では、従来例の下限よりも更に小さいイ
オン電流密度で安定してイオンビーム２８を引き出すこ
とができることが分かる。
【００２５】なお、上記例では、引出し電源３２の出力
電圧を上述したように５００Ｖにしたが、それを更に小
さくすれば、イオン電流密度を更に小さくすることがで
きる。
電圧を上述したように５００Ｖにしたが、それを更に小
さくすれば、イオン電流密度を更に小さくすることがで
きる。
【００２６】次に、プラズマフィルタ３８を可動にした
実施例を図３〜図５を参照して説明する。
実施例を図３〜図５を参照して説明する。
【００２７】この実施例では、プラズマフィルタ３８に
は、第１電極２１の孔２１ａに対応する、即ち孔２１ａ
と同じ配置かつ平面形状がほぼ同形状の孔３８ａを有す
るものを用いる。そのようにするのは、プラズマフィル
タ３８を後述するように駆動することによって、プラズ
マフィルタ３８の各孔３８ａから見た、第１電極２１の
当該孔３８ａに対応する孔２１ａの立体角を大小に変化
させることができるからである。その場合、プラズマフ
ィルタ３８の各孔３８ａは、第１電極２１の各孔２１ａ
より幾分大き目にしておくのが好ましく、その理由につ
いては後述する。
は、第１電極２１の孔２１ａに対応する、即ち孔２１ａ
と同じ配置かつ平面形状がほぼ同形状の孔３８ａを有す
るものを用いる。そのようにするのは、プラズマフィル
タ３８を後述するように駆動することによって、プラズ
マフィルタ３８の各孔３８ａから見た、第１電極２１の
当該孔３８ａに対応する孔２１ａの立体角を大小に変化
させることができるからである。その場合、プラズマフ
ィルタ３８の各孔３８ａは、第１電極２１の各孔２１ａ
より幾分大き目にしておくのが好ましく、その理由につ
いては後述する。
【００２８】そしてこのようなプラズマフィルタ３８
を、図３〜図５中に矢印Ａで示すように、第１電極２１
に対してほぼ平行状態を保ったままで斜め方向に上下さ
せるフィルタ駆動機構４０を設けている。
を、図３〜図５中に矢印Ａで示すように、第１電極２１
に対してほぼ平行状態を保ったままで斜め方向に上下さ
せるフィルタ駆動機構４０を設けている。
【００２９】このフィルタ駆動機構４０は、プラズマフ
ィルタ３８を支持する支持金具４２と、この支持金具４
２に接続されていてプラズマ室容器４のフランジ４８を
斜めに貫通している軸４４と、この軸４４が貫通する部
分を真空シールするパッキン４５と、軸４４を矢印Ａに
示すようにその軸方向にスライドさせる駆動源４６とを
備えている。
ィルタ３８を支持する支持金具４２と、この支持金具４
２に接続されていてプラズマ室容器４のフランジ４８を
斜めに貫通している軸４４と、この軸４４が貫通する部
分を真空シールするパッキン４５と、軸４４を矢印Ａに
示すようにその軸方向にスライドさせる駆動源４６とを
備えている。
【００３０】駆動源４６には、電気式のものを用いても
良いけれども、エアシリンダを用いるのが好ましい。こ
れは、駆動源４６はプラズマソース部１０と同電位の高
電位部に設置されることになるが、エアシリンダ用の空
気系統の電気絶縁は、電気系統よりも簡単に行うことが
できるからである。
良いけれども、エアシリンダを用いるのが好ましい。こ
れは、駆動源４６はプラズマソース部１０と同電位の高
電位部に設置されることになるが、エアシリンダ用の空
気系統の電気絶縁は、電気系統よりも簡単に行うことが
できるからである。
【００３１】このようなフィルタ駆動機構４０を用い
て、プラズマフィルタ３８を第１電極２１に対してほぼ
平行状態を保ったままで斜め方向に上下させることによ
って、例えば図５に示すように、プラズマフィルタ３８
の孔３８ａの中心から見た、第１電極２１の当該孔３８
ａに対応する孔２１ａの立体角を連続して変化させるこ
とができる。
て、プラズマフィルタ３８を第１電極２１に対してほぼ
平行状態を保ったままで斜め方向に上下させることによ
って、例えば図５に示すように、プラズマフィルタ３８
の孔３８ａの中心から見た、第１電極２１の当該孔３８
ａに対応する孔２１ａの立体角を連続して変化させるこ
とができる。
【００３２】即ち、プラズマフィルタ３８を下げると、
例えば図５中に実線で示すように、プラズマフィルタ３
８の孔３８ａと第１電極２１の孔２１ａとの平面的な重
なりが大きくなり、プラズマフィルタ３８の孔３８ａか
ら見た第１電極２１の孔２１ａの立体角は大きくなる。
その結果、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通過して
第１電極２１の孔２１ａに到達するプラズマは多くなる
ので、高電流密度のイオンビーム２８を引き出すことが
可能になる。
例えば図５中に実線で示すように、プラズマフィルタ３
８の孔３８ａと第１電極２１の孔２１ａとの平面的な重
なりが大きくなり、プラズマフィルタ３８の孔３８ａか
ら見た第１電極２１の孔２１ａの立体角は大きくなる。
その結果、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通過して
第１電極２１の孔２１ａに到達するプラズマは多くなる
ので、高電流密度のイオンビーム２８を引き出すことが
可能になる。
【００３３】その場合、前述したように、プラズマフィ
ルタ３８の各孔３８ａを第１電極２１の各孔２１ａより
幾分大き目にしておくと（図５参照）、プラズマフィル
タ３８をそれが第１電極２１に重なる程度に下げた場
合、プラズマフィルタ３８がその下の第１電極２１の孔
２１ａを全く塞がなくなり、上のプラズマソース部１０
からのプラズマ１４が第１電極２１の孔２１ａに到達す
るのを殆ど妨げなくなるので、プラズマフィルタ３８を
設けていない場合と同程度に高い電流密度のイオンビー
ム２８を引き出すことが可能になる。
ルタ３８の各孔３８ａを第１電極２１の各孔２１ａより
幾分大き目にしておくと（図５参照）、プラズマフィル
タ３８をそれが第１電極２１に重なる程度に下げた場
合、プラズマフィルタ３８がその下の第１電極２１の孔
２１ａを全く塞がなくなり、上のプラズマソース部１０
からのプラズマ１４が第１電極２１の孔２１ａに到達す
るのを殆ど妨げなくなるので、プラズマフィルタ３８を
設けていない場合と同程度に高い電流密度のイオンビー
ム２８を引き出すことが可能になる。
【００３４】プラズマフィルタ３８を上げると、例えば
図５中に２点鎖線で示すように、プラズマフィルタ３８
の孔３８ａと第１電極２１の孔２１ａとの平面的な重な
りが小さくなり、プラズマフィルタ３８の孔３８ａから
見た第１電極２１の孔２１ａの立体角は小さくなる。そ
の結果、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通過して第
１電極２１の孔２１ａに到達するプラズマは少なくなる
ので、図１に示した実施例の場合と同様に、低電流密度
のイオンビーム２８を引き出すことが可能になる。
図５中に２点鎖線で示すように、プラズマフィルタ３８
の孔３８ａと第１電極２１の孔２１ａとの平面的な重な
りが小さくなり、プラズマフィルタ３８の孔３８ａから
見た第１電極２１の孔２１ａの立体角は小さくなる。そ
の結果、プラズマフィルタ３８の孔３８ａを通過して第
１電極２１の孔２１ａに到達するプラズマは少なくなる
ので、図１に示した実施例の場合と同様に、低電流密度
のイオンビーム２８を引き出すことが可能になる。
【００３５】このようにこの実施例では、プラズマフィ
ルタ３８を上記のように駆動することによって、同じイ
オン源で、低電流密度から高電流密度までのイオンビー
ムの引出しが可能になる。
ルタ３８を上記のように駆動することによって、同じイ
オン源で、低電流密度から高電流密度までのイオンビー
ムの引出しが可能になる。
【００３６】半導体で使用されるイオンの注入量は、一
般的に、高密度注入で１０15個／ｃｍ2 〜１０16個／ｃ
ｍ2 、少量注入で１０12個／ｃｍ2 〜１０13個／ｃｍ2
である。従って、同じイオン源を用いて、同程度の注入
時間で、高濃度注入および少量注入を行うためには、イ
オンビームのイオン電流密度を３桁程度変化させる必要
があるが、そのためには、単純には、プラズマを生成す
るための投入電力をＷオーダーからｋＷオーダーまで変
化させ、しかもいずれの状態においてもプラズマを安定
に維持することが必要であり、これは通常は極めて困難
である。
般的に、高密度注入で１０15個／ｃｍ2 〜１０16個／ｃ
ｍ2 、少量注入で１０12個／ｃｍ2 〜１０13個／ｃｍ2
である。従って、同じイオン源を用いて、同程度の注入
時間で、高濃度注入および少量注入を行うためには、イ
オンビームのイオン電流密度を３桁程度変化させる必要
があるが、そのためには、単純には、プラズマを生成す
るための投入電力をＷオーダーからｋＷオーダーまで変
化させ、しかもいずれの状態においてもプラズマを安定
に維持することが必要であり、これは通常は極めて困難
である。
【００３７】これに対してこの実施例によれば、プラズ
マフィルタ３８を上記のように上下させることと、プラ
ズマ生成のための投入電力を増減させることとを併用す
ることができるので、同じイオン源で、高濃度注入から
少量注入まで、例えば上述したように３桁程度の注入量
の変化に、容易に対応することができる。従って、使用
目的を容易に切り替えることができる。
マフィルタ３８を上記のように上下させることと、プラ
ズマ生成のための投入電力を増減させることとを併用す
ることができるので、同じイオン源で、高濃度注入から
少量注入まで、例えば上述したように３桁程度の注入量
の変化に、容易に対応することができる。従って、使用
目的を容易に切り替えることができる。
【００３８】また、この実施例のようなイオン源を、高
電流密度用（高濃度注入用）と低電流密度用（少量注入
用）とに複数台使用している場合に、上記のようにイオ
ン電流密度を容易に切り替えることができるので、各イ
オン源を相互にバックアップ用として使用することがで
きる。
電流密度用（高濃度注入用）と低電流密度用（少量注入
用）とに複数台使用している場合に、上記のようにイオ
ン電流密度を容易に切り替えることができるので、各イ
オン源を相互にバックアップ用として使用することがで
きる。
【００３９】なお、プラズマソース部１０は、上記例の
ように高周波放電によってガスを電離させてプラズマ１
４を生成する方式のものに限定されるものではなく、そ
れ以外の方式のもの、例えばマイクロ波放電によってガ
スを電離させてプラズマを生成する方式のもの、あるい
は直流のアーク放電によってガスを電離させてプラズマ
を生成する方式のもの等でも良い。
ように高周波放電によってガスを電離させてプラズマ１
４を生成する方式のものに限定されるものではなく、そ
れ以外の方式のもの、例えばマイクロ波放電によってガ
スを電離させてプラズマを生成する方式のもの、あるい
は直流のアーク放電によってガスを電離させてプラズマ
を生成する方式のもの等でも良い。
【００４０】
【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。
ので、次のような効果を奏する。
【００４１】請求項１の発明によれば、引出し電極系の
第１電極に達するプラズマの量をプラズマフィルタによ
って制限して、第１電極に達するプラズマの密度を減少
させることができるので、イオンビームのイオン電流密
度を従来の下限よりも更に小さくすることができる。
第１電極に達するプラズマの量をプラズマフィルタによ
って制限して、第１電極に達するプラズマの密度を減少
させることができるので、イオンビームのイオン電流密
度を従来の下限よりも更に小さくすることができる。
【００４２】従ってこの発明のイオン源によれば、少量
注入を行う場合の注入時間を長くすることができるの
で、所定量の注入を行う場合の制御性および再現性が向
上する。
注入を行う場合の注入時間を長くすることができるの
で、所定量の注入を行う場合の制御性および再現性が向
上する。
【００４３】請求項２の発明によれば、低電流密度のイ
オンビーム引出しが可能になるだけでなく、プラズマフ
ィルタをフィルタ駆動機構によって前記のように駆動す
ることによって、同じイオン源で、低電流密度から高電
流密度までの広範囲なイオン電流密度のイオンビームの
引出しが可能になる。
オンビーム引出しが可能になるだけでなく、プラズマフ
ィルタをフィルタ駆動機構によって前記のように駆動す
ることによって、同じイオン源で、低電流密度から高電
流密度までの広範囲なイオン電流密度のイオンビームの
引出しが可能になる。
【００４４】その結果、同じイオン源で、高濃度注入か
ら少量注入までに容易に対応することができ、使用目的
を容易に切り替えることができる。また、この発明のイ
オン源を高電流密度用と低電流密度用とに複数台使用し
ている場合に、上記のようにイオン電流密度を容易に切
り替えることができるので、各イオン源を相互にバック
アップ用として使用することができる。
ら少量注入までに容易に対応することができ、使用目的
を容易に切り替えることができる。また、この発明のイ
オン源を高電流密度用と低電流密度用とに複数台使用し
ている場合に、上記のようにイオン電流密度を容易に切
り替えることができるので、各イオン源を相互にバック
アップ用として使用することができる。
【図１】この発明に係るイオン源の一例をその電源と共
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図２】投入高周波電力を変化させたときのイオン電流
密度の測定結果の一例を示す図である。
密度の測定結果の一例を示す図である。
【図３】フィルタ駆動機構周りの一例を示す断面図であ
る。
る。
【図４】図３中のＰ視図である。
【図５】プラズマフィルタを斜め方向に上下させるとき
の第１電極の孔とプラズマフィルタの孔との関係の一例
を拡大して示す断面図である。
の第１電極の孔とプラズマフィルタの孔との関係の一例
を拡大して示す断面図である。
【図６】従来のイオン源の一例をその電源と共に示す断
面図である。
面図である。
２ａ イオン源
１０ プラズマソース部
１４ プラズマ
２０ 引出し電極系
２１ 第１電極
２８ イオンビーム
３８ プラズマフィルタ
４０ フィルタ駆動機構
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 27/02
H01J 37/08
H01J 37/317
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスが導入されそれを放電によって電離
させてプラズマを生成するプラズマソース部と、このプ
ラズマソース部の出口付近に設けられていてプラズマソ
ース部内のプラズマからイオンビームを引き出すもので
あって１枚以上の多孔電極で構成された引出し電極系と
を備えるイオン源において、前記引出し電極系を構成す
る最プラズマ側の第１電極の上部付近に当該第１電極に
ほぼ平行に、前記プラズマソース部と同電位であって多
孔のプラズマフィルタを配置したことを特徴とするイオ
ン源。 - 【請求項２】 前記プラズマフィルタが前記第１電極の
孔と同じ配置かつ平面形状がほぼ同形状の孔を有してお
り、かつこのプラズマフィルタを前記第１電極に対して
ほぼ平行状態を保ったままで斜め方向に上下させるフィ
ルタ駆動機構を更に備える請求項１記載のイオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30696895A JP3509343B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30696895A JP3509343B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | イオン源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129150A JPH09129150A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3509343B2 true JP3509343B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=17963441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30696895A Expired - Fee Related JP3509343B2 (ja) | 1995-10-30 | 1995-10-30 | イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509343B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100518528B1 (ko) * | 1999-06-15 | 2005-10-04 | 삼성전자주식회사 | 2차 전자의 영향을 감쇄시킬 수 있는 이온주입장치의 이온소오스부 |
| JP4491797B2 (ja) * | 2007-06-01 | 2010-06-30 | 株式会社Ｉｈｉ | イオン注入装置 |
| JP2011065968A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Ulvac Japan Ltd | イオンビーム照射装置 |
| JP6721486B2 (ja) * | 2016-10-18 | 2020-07-15 | 東京エレクトロン株式会社 | イオンビーム照射装置及び基板処理装置 |
-
1995
- 1995-10-30 JP JP30696895A patent/JP3509343B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09129150A (ja) | 1997-05-16 |
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