JPH03233834A

JPH03233834A - イオン発生装置

Info

Publication number: JPH03233834A
Application number: JP2029109A
Authority: JP
Inventors: Naoki Takayama; 直樹高山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733628B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、イオン発生装置に関する。

（従来の技術）一般に、被処理物、例えば半導体ウェハ等に不純物とし
てのイオンを注入するイオン注入装置等には、所定の原
料ガス（あるいは固体原料）から所望のイオンを生成す
るためのイオン発生装置が設けられている。

本発明者等は、このようなイオン発生装置として従来か
ら電子ビームを原料ガスに照射してイオンを発生させる
イオン発生装置の開発を行っている。このイオン発生装
置では、フィラメント近傍を所定の放電ガス雰囲気とし
、フィラメント電源によりフィラメントを通電加熱する
とともに、このフィラメントと所定の電極部との間に放
電Ｗ＆源により放電電圧を印加して放電を生じさせる。

そして、放電によって生じたプラズマから、加速電源に
よって印加された加速電圧により、イオン生酸室内に電
子を引き出し、この電子をイオン生成室内に導入した原
料ガスに照射してイオンを発生させる。

このようなイオン発生装置は、低いイオンエネルギーで
高いイオン電流密度を得ることができるという特徴を有
する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したイオン発生装置では、複数の電
源機構および複数のガス供給機構等を用いており、かつ
、微妙な調節を必要とするプラズマを制御する必要があ
るため、その操作が複雑になるという欠点がある。特に
、装置の立ち上げ時には、所定条件でプラズマを着火し
、この後所望の平衡状態に移行させる必要があるため、
その操作が複雑になり、誤操作を招くという問題があっ
た。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、繁雑な操作を必要とせず、装置の立ち上げを自動的に
実施することができ、誤操作の発生を防止することので
きるイオン発生装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち、本発明のイオン発生装置は、フィラメントに
電圧を印加して通電加熱するフィラメント電源と、前記
フィラメントと所定の電極部との間に放ｍＷ圧を印加し
て放電を生じさせる放電電源と、前記放電によって生じ
させたプラズマからイオン生成室内に電子を引き出して
、該イオン生成室内に導入した原料ガスに照射し、イオ
ンを発生させるための加速電圧を印加する加速電源とを
具備してなるイオン発生装置において、電子流路に磁界
を形成するステップと、放電ガスおよび原料ガスを供給
し初期設定するステップと、このステップ後、各電源に
予め定められた電圧を印加するステップと、次にフィラ
メント電流を流すステップとを予め設定されたプログラ
ムで自動的に実行することを特徴とする。

（作　用）上記構成の本発明のイオン発生装置では、電子流路に磁
界を形成するステップと、放電ガスおよび原料ガスを供
給し初期設定するステップと、このステップ後、各電源
に予め定められた電圧を印加するステップと、次にフィ
ラメント電流を流すステップとを予め設定されたプログ
ラムで自動的に実行する手段を備えている。

したがって、繁雑な操作を必要とせず、装置の立ち上げ
を自動的に実施することができ、誤操作の発生を防止す
ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、イオン発生チャンバ１の上部には
、各辺の長さが例えば数センチ程度の矩形容器状に形成
された電子発生室２が設けられている。この電子発生室
２は、導電性の高融点材料、例えばモリブデンから構成
されており、その−側面に設けられた開口を閉塞する如
く、絶縁板３が設けられている。そして、この絶縁板３
に、例えばタングステンからなるＵ字状のフィラメント
４がその両端を支持して、電子発生室２内に突出する如
く設けられている。

また、この電子発生室２の天井部には、放電用ガス、例
えばアルゴン（Ａ「）ガスを導入するための放電ガス供
給機構５が接続されている。一方、電子発生室２の底部
には、電子発生室２内で発生させたプラズマ中から電子
を引き出すための円孔６が設けられている。

さらに、上記電子発生室２の下部には、円孔６に連続し
て隘路７を形成する如く板状の絶縁性部材８が設けられ
ており、この絶縁性部材８の下部には、導電性のに融点
材料、例えばモリブデンからなるプラズマカソード室９
が設けられている。

また、このプラズマカソード室９底部には、複数の透孔
１０を有する多孔電極１１が設けられている。

上記多孔電極１１の下部には、絶縁性部材１２を介して
イオン生成室１３が接続されている。このイオン生成室
１３は、導電性の高融点材料例えばモリブデンから容器
状に形成されており、その内部は、直径および高さが共
に数センチ程度の円筒形状とされている。そして、イオ
ン生成室１３の底部には、絶縁性部材１４を介して底板
１５が固定されている。

さらに、このイオン生成室１３の側面には、所望のイオ
ンを生成するための原料ガス、例えばＢＦ３等をこのイ
オン生成室１３内に導入するための原料ガス供給機構１
６が接続されており、この原料ガス供給機構１６の接続
部に対向する位置にイオン引き出し用スリット開口１７
が設けられている。

また、前述したフィラメント４には、フィラメント電源
２０が接続されており、このフィラメント４を通電加熱
可能に構成されている。さらに、このフィラメント４と
、電子発生室２および多孔電極１１との間には、放電電
源２１が設けられている。なお、この放電電源２１と電
子発生室２との間には、抵抗Ｒが介挿されている。また
、多孔電極１１とイオン生成室１３との間には、これら
の間に加速電圧を印加可能に構成された加速電源２２が
設けられている。

そして、この実施例では、上述した放電ガス供給機構５
、原料ガス供給機構１６、フィラメント電源２０、放電
電源２１、加速電源２２を制御するための制御部２３が
設けられている。

上記構成のイオン発生装置では、制御部２３によって、
放電ガス供給機構５、原料ガス供給機構１６、フィラメ
ント電源２０、放電電源２１、加速電源２２を次のよう
に制御し、装置の立ち上げを行い、所望のイオンを生成
する。

所望するイオン発生量に応じた各動作手順をプログラム
としてメモリに記憶し、操作開始に際し、初期値を人力
し、開始信号を人力すると、自動的にコンピュータが最
適手順を出力し、自動操作を実行するように構成する。

すなわち、図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂ
ｚの如く電子引出し方向に対して電子をガイドするため
の磁場を印加した状態で、第２図に示すように、まず、
放電ガス供給機構５の放電ガス流量を初期値（例えば１
　、０８００Ｍ）に設定しくイ）、原料ガス供給機構１
６の原料ガス流量を所定値（例えば０．５ＳＣＣＭ）に
設定する（口）。

なお、放電ガス流量の初期値は、放電を生じさせ易くす
るため、通常の処理時における所定値よりも多く設定さ
れる。

次に、放電電源２１の放電電圧および放電電流を初Ｊｔ
ｌＪ値（例えば１００Ｖ、　ＬＡ）　１．：設定スル（
ハ）。

なお、放電電源２１は、定電圧または定電流制御可能に
構成されている。この特恵では、まだ放電が生じていな
いため、電流はゼロとなり、定電圧制御される。

この後、フィラメント電源２０によるフィラメント４に
対する通電加熱を開始し、フィラメント電流を徐々に上
昇させて熱電子を放出させる。そして、フィラメント４
と電子発生室２内壁との間に放電を生じさせる（二）。

このようにして放電が開始（プラズマが着火）すると、
前述したように初期値に設定された放電電源２１が、放
電電流が流れ始めるため、定電流制御に移行する。そこ
で、次にこの放１１Ｓ電源２１の放電電流設定を所定値
（例えば３〜５＾）に変更する（ホ）。

しかる後、放電ガス供給機構５からの放電ガス流量を所
定値（例えば０．５９ＣＣＭ）に減少させる（へ）。

次に、放電電源２１の放電電圧が所定値（例えば４０〜
８０ｖ）となるように、フィラメント電源２０のフィラ
メント電流を調整する（ト）。

そして、次に加速電源２２の加速電圧を所定値（例えば
１００Ｖ　）に設定しくチ）、立ち上げを終了する。

この状態では、放電によって電子発生室２内に発生した
プラズマ中の電子は、電場により加速され、円孔６、隘
路７を通ってプラズマカソード室９内に引き出され、こ
のプラズマカソード室９内にもプラズマを形成する。そ
して、このプラズマカソード室９内のプラズマ中の電子
が、加速電圧によって加速され、この多孔電極１１の透
孔１０を通ってイオン生成室１３内に引き出され、原料
ガス例えばＢＦ、ガスに照射されて原料ガスをイオン化
する。

このイオン生成室１３内のイオンを、イオン引き出し用
スリット開口１７から、図示しないイオン引き出し電極
によって引き出し、例えば半導体ウェハへのイオン注入
等の処理に用いる。

すなわち、この実施例のイオン発生装置では、制御部２
３によって、放電ガス供給機構５、原料ガス供給機構１
６、フィラメント電源２０．放電電源２１、加速電源２
２を制御し、装置の立ち上げを自動的に行い、所望のイ
オンを生成することができるので、繁雑な操作を必要と
せず、誤操作の発生を防止することができる。

なお、発生させるイオンの種類等により使用する原料ガ
スおよび立ち上げ条件等が異なるので、例えば制御部２
３に、予め幾つかのイオン種に対する立ち上げ条件を人
力しておき、使用するイオン種によってこれらを選択す
るよう構成すれば、複数種のイオンに対応することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のイオン発生装置によれば
、繁雑な操作を必要とせず、装置の立ち上げを自動的に
実施することができるので誤操作の発生を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のイオン発生装置の構成を示
す図、第２図は第１図に示すイオン発生装置の動作を説
明するための図である。１・・・・・・イオン発生チャンバ、２・・・・・・電
子発生室、３・・・・・・絶縁板、４・・・・・・フィ
ラメント、５・・・・・・放電ガス供給機構、６・・・
・・・円孔、７・・・・・・隘路、８・・・・・・絶縁
性部材、９・・・・・・プラズマカソード室、１０・・
・・・・透孔、１１・・・・・・多孔電極、１２・・・
・・・絶縁性部材、１３・・・・・・イオン生成室、１
４・・・・・・絶縁性部材、１５・・・・・・底板、１
６・・・・・・原料ガス供給機構、１７・・・・・・イ
オン引き出し用スリット開口、２０・・・・・・フィラ
メント電源、２１・・・・・・放電電源、２２・・・・
・・加速電源、２３・・・・・・制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フィラメントに電圧を印加して通電加熱するフィ
ラメント電源と、前記フィラメントと所定の電極部との間に放電電圧を印
加して放電を生じさせる放電電源と、前記放電によって
生じさせたプラズマからイオン生成室内に電子を引き出
して、該イオン生成室内に導入した原料ガスに照射し、
イオンを発生させるための加速電圧を印加する加速電源
とを具備してなるイオン発生装置において、電子流路に磁界を形成するステップと、放電ガスおよび
原料ガスを供給し初期設定するステップと、このステッ
プ後、各電源に予め定められた電圧を印加するステップ
と、次にフィラメント電流を流すステップとを予め設定
されたプログラムで自動的に実行することを特徴とする
イオン発生装置。