JPH02276146A - イオン照射装置 - Google Patents
イオン照射装置Info
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- JPH02276146A JPH02276146A JP1098219A JP9821989A JPH02276146A JP H02276146 A JPH02276146 A JP H02276146A JP 1098219 A JP1098219 A JP 1098219A JP 9821989 A JP9821989 A JP 9821989A JP H02276146 A JPH02276146 A JP H02276146A
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は処理すべき基板にイオンを照射する成膜装置、
エツチング装置、イオン注入装置等の薄膜加工装置のイ
オン照射装置に関するものである。
エツチング装置、イオン注入装置等の薄膜加工装置のイ
オン照射装置に関するものである。
従来の技術
従来のイオンを用いた薄膜加工装置の概念図を第8図(
a)に示す。
a)に示す。
第6図(a)において、1はイオン源で、直流電力や高
周波電力(図示せず)を投入することによりプラズマ2
を発生するプラズマ室3と、多孔板からなる第1電極4
と第2電極5を有し、第1電極4には直流電源6を用い
て+Vpボルトの正電圧が印加され、第2電極5はアー
スに接続して構成されている。
周波電力(図示せず)を投入することによりプラズマ2
を発生するプラズマ室3と、多孔板からなる第1電極4
と第2電極5を有し、第1電極4には直流電源6を用い
て+Vpボルトの正電圧が印加され、第2電極5はアー
スに接続して構成されている。
7は処理すべき基板で、この基板7はアースに接続され
た基板ホルダー8に固定されている。
た基板ホルダー8に固定されている。
上記構成によって、プラズマ2には111i4を介して
+Vpボルトが印加されている。
+Vpボルトが印加されている。
また第2電極5と基板7はアース電位にあり、これらの
位置と電位を図示したものが第8図(b)である。
位置と電位を図示したものが第8図(b)である。
そして、プラズマ2の電位子Vpと基板7の電位差+Δ
Vpによりイオン源1から正電荷を有するイオンがイオ
ンビーム9となって基板7に照射される。
Vpによりイオン源1から正電荷を有するイオンがイオ
ンビーム9となって基板7に照射される。
このように、プラズマ2を発生するガスの種類や直流電
源6で印加する電圧+Vpを変えることにより、基板7
へ成膜やエツチング、イオン注入等の薄膜加工を行なう
ことが出来る。
源6で印加する電圧+Vpを変えることにより、基板7
へ成膜やエツチング、イオン注入等の薄膜加工を行なう
ことが出来る。
なお、基板7に照射されたイオンビーム9の電荷は基板
ホルダー8からアースへ電流10となって流れる。
ホルダー8からアースへ電流10となって流れる。
発明が解決しようとする課題
しかし、基板7に多量のイオンを照射すると基板7の表
面でチャージアップによる絶縁破壊が発生するという課
題があった。
面でチャージアップによる絶縁破壊が発生するという課
題があった。
従来ではこのチャージアップを防ぐために、第2電極5
の表面近傍にタングステン等のフィラメント11を設け
、これを赤熱して熱電子を放出することによりイオンビ
ーム9を中和していた。
の表面近傍にタングステン等のフィラメント11を設け
、これを赤熱して熱電子を放出することによりイオンビ
ーム9を中和していた。
ところが、これにより絶縁破壊は防止できるものの、フ
ィラメント11にイオンビーム9が衝突するため、フィ
ラメント11がスパッタされ、このスパッタされたタン
グステン等が基板7に付着し汚染するという課題があっ
た。
ィラメント11にイオンビーム9が衝突するため、フィ
ラメント11がスパッタされ、このスパッタされたタン
グステン等が基板7に付着し汚染するという課題があっ
た。
また、酸素や塩素等の化学的に活性なイオンビームを用
いると、フィラメント11の消耗や断線が著しく、交換
のための保守が頻繁に発生するという課題もあった。
いると、フィラメント11の消耗や断線が著しく、交換
のための保守が頻繁に発生するという課題もあった。
課題を解決するための手段
本発明はプラズマに正電圧と負電圧を周期的に印加する
ことにより、処理すべき基板に正および負の荷電粒子を
交互に照射する。
ことにより、処理すべき基板に正および負の荷電粒子を
交互に照射する。
さらに、プラズマに周期的に印加する負電圧を、正電圧
に比べて小もしくは、プラズマに周期的に印加する負電
圧の印加時間を、正電圧の印加時間に比べて小とする。
に比べて小もしくは、プラズマに周期的に印加する負電
圧の印加時間を、正電圧の印加時間に比べて小とする。
作用
本発明は、プラズマに正電圧が印加されたときには、正
電荷を有するイオンビームが基板に照射され、基板ホル
ダーからアースへ電流が流れる。
電荷を有するイオンビームが基板に照射され、基板ホル
ダーからアースへ電流が流れる。
また、プラズマに負電圧が印加されたときには、負電荷
を有する電子またはイオンビームが基板に照射され、ア
ースから基板ホルダーへ電流が流れる。
を有する電子またはイオンビームが基板に照射され、ア
ースから基板ホルダーへ電流が流れる。
実施例
本発明の実施例を第1図を参照しながら説明する。
第1図゛はマイクロ波電力によりプラズマを発生する方
式のイオン源を用いた酸素イオン注入機の構成図である
。
式のイオン源を用いた酸素イオン注入機の構成図である
。
12はマイクロ波電力13をプラズマ室14まで伝達す
る同軸管、15は真空をシールするためのセラミック、
16はプラズマ17を発生するためのソレノイド、18
は酸素ガス供給管、18は真空チ、ヤンバー、20と2
1は各々第1電極と第2電極で絶縁物のスペーサー22
をはさんで固定しており、第2電極は真空チャンバー1
9を介してアースに接続している。
る同軸管、15は真空をシールするためのセラミック、
16はプラズマ17を発生するためのソレノイド、18
は酸素ガス供給管、18は真空チ、ヤンバー、20と2
1は各々第1電極と第2電極で絶縁物のスペーサー22
をはさんで固定しており、第2電極は真空チャンバー1
9を介してアースに接続している。
23は処理すべき基板24を乗せた基板ホルダーであり
、電流検出器25を介してアースに接続している。
、電流検出器25を介してアースに接続している。
28は第4図(a)、(b)に示した正電圧と負電圧を
周期的に第1電極20に印加する電源であり、その1周
期あたりに電流検出器25で検出した電流の合計が零に
なるように調節器27が電源26の印加する正および負
の電圧を制御する。
周期的に第1電極20に印加する電源であり、その1周
期あたりに電流検出器25で検出した電流の合計が零に
なるように調節器27が電源26の印加する正および負
の電圧を制御する。
以下に、上記実施例の動作を説明する。
先ず、プラズマに負電圧を印加した場合について第7図
を用いて説明する。第7図(a)はプラズマに負電圧を
印加したイオン源の概念図で、第8図(a)と同一の構
成要素には同一の番号を付している。
を用いて説明する。第7図(a)はプラズマに負電圧を
印加したイオン源の概念図で、第8図(a)と同一の構
成要素には同一の番号を付している。
構成上で第7図(a)と第6図(a)の異なる点は、プ
ラズマ2に負電圧を印加するために、第1電極4に直流
電源6′を用いて−Vmボルトの負電圧を印加している
点である。
ラズマ2に負電圧を印加するために、第1電極4に直流
電源6′を用いて−Vmボルトの負電圧を印加している
点である。
第7図(b)には第6図(b)と同様な電位図を示した
。
。
第7図(b)の場合はプラズマ2の電位は−Vmボルト
程度となり、これと基板7の電位差−ΔVmによりイオ
ン源1′から負電荷を有するイオンもしくは電子91が
基板7に照射される。この場合、基板7に照射された電
荷により、アースから基板ホルダー8へ電流10’が流
れる。
程度となり、これと基板7の電位差−ΔVmによりイオ
ン源1′から負電荷を有するイオンもしくは電子91が
基板7に照射される。この場合、基板7に照射された電
荷により、アースから基板ホルダー8へ電流10’が流
れる。
次に、本発明の作用を第2図を用いて説明する。
第2図はプラズマに正電圧と負電圧を周期的に印加する
イオン源の概念図で、第8図(a)および第7図(a)
と同一の構成要素には同一の番号を付している。
イオン源の概念図で、第8図(a)および第7図(a)
と同一の構成要素には同一の番号を付している。
構成上で第2図と第7図(a)および第6図(a)の異
なる点は、プラズマ2に正電圧と負電圧を周期的に印加
するために、第1電極4に交流電源6”を接続している
点である。
なる点は、プラズマ2に正電圧と負電圧を周期的に印加
するために、第1電極4に交流電源6”を接続している
点である。
このイオン源1′において、交流電源8″から第1電極
4を介してプラズマ2に正電圧が印加されたときには、
第6図のように正電荷を有するイオンビーム9が基板7
に照射され、基板ホルダー8からアースへ電流10が流
れる。
4を介してプラズマ2に正電圧が印加されたときには、
第6図のように正電荷を有するイオンビーム9が基板7
に照射され、基板ホルダー8からアースへ電流10が流
れる。
また、交流電源6”か・ら第1電極4を介してプラズマ
2に負電圧が印加されたときには、第7図のように負電
荷を育する電子またはイオンビーム9′が基板7に照射
され、アースから基板ホルダー8へ電流10′が流れる
。
2に負電圧が印加されたときには、第7図のように負電
荷を育する電子またはイオンビーム9′が基板7に照射
され、アースから基板ホルダー8へ電流10′が流れる
。
第3図(a)、 (b)は交流電源8”により矩形波
の交流電圧を印加した場合の、基板ホルダー8とアース
の間に流れる電流10.10’を図示している。ただし
、電流は基板ホルダー8からアースへ流れる方向を正と
している。
の交流電圧を印加した場合の、基板ホルダー8とアース
の間に流れる電流10.10’を図示している。ただし
、電流は基板ホルダー8からアースへ流れる方向を正と
している。
このように、基板7には交流電源6”の周期的に変わる
正電圧と負電圧に応じて、正および負の電流が流れる。
正電圧と負電圧に応じて、正および負の電流が流れる。
ただし、プラズマ2に正電圧+Vpボルトを印加したと
きの電流10の大きさより、負電圧−7mポルトを印加
したときの電流10°の大きさの方が圧倒的に大きい。
きの電流10の大きさより、負電圧−7mポルトを印加
したときの電流10°の大きさの方が圧倒的に大きい。
それは負電圧を印加したときにイオン源1”からビーム
となって引き出される負電荷の荷電粒子のほとんどが、
質量が小さく移動度の大きな電子であるためである。
となって引き出される負電荷の荷電粒子のほとんどが、
質量が小さく移動度の大きな電子であるためである。
そのため、電圧の1周期変化の間に基板7に流れる電流
の合計は負となり、このままでは基板7のチャージアッ
プは防げない。
の合計は負となり、このままでは基板7のチャージアッ
プは防げない。
そこで、第4図(aL (b)に示すように、第1電
極に印加する負電圧の大きさ−Vmボルトを正電圧の大
きさ+Vpボルトよりも小さくするか、あるいは第5図
(a)、 (b)に示すように、第1電極に印加する
負電圧の印加時間Tmを正電圧を印加する時間Tpより
も小さくして、電圧の1周期の変化の間に基板7に流れ
る電流の合計を零にすればチャージアップを防ぐことが
できる。
極に印加する負電圧の大きさ−Vmボルトを正電圧の大
きさ+Vpボルトよりも小さくするか、あるいは第5図
(a)、 (b)に示すように、第1電極に印加する
負電圧の印加時間Tmを正電圧を印加する時間Tpより
も小さくして、電圧の1周期の変化の間に基板7に流れ
る電流の合計を零にすればチャージアップを防ぐことが
できる。
上記構成により、正電荷のイオンビーム28の量と負電
荷の荷電粒子ビーム29の量を等しくして基板24のチ
ャージアップと絶縁破壊を防ぐことができる。
荷の荷電粒子ビーム29の量を等しくして基板24のチ
ャージアップと絶縁破壊を防ぐことができる。
なお、本実施例では電源2θに第4図(a)に示した矩
形波の電圧を発生する電源を用いた例について説明した
が、電圧の波形はサイン波や鋸波であってもよい。
形波の電圧を発生する電源を用いた例について説明した
が、電圧の波形はサイン波や鋸波であってもよい。
また本発明は、プラズマを発生する手段をマイクロ波電
力に限るものでもない。
力に限るものでもない。
発明の効果
本発明により、基板に多量の2イオンを照射しても基板
の絶縁破壊を防止することができる。
の絶縁破壊を防止することができる。
また本発明ではチャージアップを防ぐために熱電子を放
出するフィラメントを用いていないので、フィラメント
がスパッタされて基板に付着して汚染するということも
ない。
出するフィラメントを用いていないので、フィラメント
がスパッタされて基板に付着して汚染するということも
ない。
さらに、フィラメントのような消耗品を使用していない
ので化学的に活性なイオンビームを用いても保守の問題
が発生することもない。
ので化学的に活性なイオンビームを用いても保守の問題
が発生することもない。
第1図は本発明の一実施例のイオン照射装置の概略を示
す断面図、第2図は本発明の詳細な説明するための断面
図、第3図〜第5図は同実施例に於ける電圧と電流の波
形図、第6図は従来のイオン照射装置を示す断面図及び
グラフ、第7図は本発明の詳細な説明するための断面図
及びグラフゼ第 ある。 14・・・プラズマ室、17・・・プラズマ、20・・
・第1電極、24・拳・基板、25・・・電流検出器、
2θ・・・電源、27φ・・調節器。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか1名第1図 第3図 図 14−−−プラス゛7室。 I7−−−プラズ7 田−tit;鍬 訂−−−11教 25−−− ffi、乾夢わ五 %−1,ネ ど7−−−二m@巻 第 図 第 図 (α) (b) イfヒ ! 第 図 第 図 (α) (bノ イ立 量
す断面図、第2図は本発明の詳細な説明するための断面
図、第3図〜第5図は同実施例に於ける電圧と電流の波
形図、第6図は従来のイオン照射装置を示す断面図及び
グラフ、第7図は本発明の詳細な説明するための断面図
及びグラフゼ第 ある。 14・・・プラズマ室、17・・・プラズマ、20・・
・第1電極、24・拳・基板、25・・・電流検出器、
2θ・・・電源、27φ・・調節器。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか1名第1図 第3図 図 14−−−プラス゛7室。 I7−−−プラズ7 田−tit;鍬 訂−−−11教 25−−− ffi、乾夢わ五 %−1,ネ ど7−−−二m@巻 第 図 第 図 (α) (b) イfヒ ! 第 図 第 図 (α) (bノ イ立 量
Claims (4)
- (1)プラズマに正電圧と負電圧を周期的に印加するこ
とにより、処理すべき基板に正および負の荷電粒子が交
互に照射されることを特徴とするイオン照射装置。 - (2)プラズマに周期的に印加する負電圧を、正電圧に
比べて小としたことを特徴とする請求項1記載のイオン
照射装置。 - (3)プラズマに周期的に印加する負電圧の印加時間を
、正電圧の印加時間に比べて小としたことを特徴とする
請求項1記載のイオン照射装置。 - (4)基板に交互に流れる正および負の電流を検出する
電流検出器を有し、該電流検出器に流れる正および負の
電流の1周期あたりの電流の合計が零になるようにプラ
ズマに印加する正および負の電圧、もしくは正または負
電圧の印加時間を制御する調節器を有することを特徴と
する請求項1記載のイオン照射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1098219A JPH02276146A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | イオン照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1098219A JPH02276146A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | イオン照射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02276146A true JPH02276146A (ja) | 1990-11-13 |
Family
ID=14213858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1098219A Pending JPH02276146A (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | イオン照射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02276146A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0567450A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Sharp Corp | イオン注入装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55110774A (en) * | 1979-02-16 | 1980-08-26 | Seiko Epson Corp | High vacuum ion plating apparatus |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP1098219A patent/JPH02276146A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55110774A (en) * | 1979-02-16 | 1980-08-26 | Seiko Epson Corp | High vacuum ion plating apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0567450A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-19 | Sharp Corp | イオン注入装置 |
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