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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