JPH0582075A - イオン照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板近傍のプラズマ電位の制御、ひいては基
板の表面電位の制御を可能にし、それによって基板の帯
電防止を効果的に行うことができるようにしたイオン照
射装置を提供する。 【構成】 真空容器２内に、導電性のものであって、少
なくとも基板台４の周りからその上流側にかけての部分
を取り囲む内張り４２を真空容器２から電気的に絶縁し
て設けた。かつ、この内張り４２の電位を制御する電位
制御電源４４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、イオン源から引き出
したイオンビームを基板に照射してイオン注入等の処理
を行うイオン照射装置に関し、より具体的には、イオン
ビーム照射の際の基板の帯電防止手段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン源から引き出したイオンビーム
を、例えば質量分析することなく、真空容器内の基板台
に載せた基板に照射し、基板表面にイオン注入等の処理
を施すイオン照射装置、あるいはこのようなイオンビー
ム照射と蒸着等の成膜技術との組み合わせにより、基板
表面に膜を形成するイオン照射装置が従来から種々提案
されている。

【０００３】この種の装置においては、イオンビーム照
射に伴う正電荷が基板表面に蓄積して、特に基板がガラ
ス、セラミックス等の非導電性基板の場合、帯電現象が
生じる。そしてこれを放置しておくと、基板表面の電位
の上昇によって絶縁破壊等の不具合が発生する。

【０００４】そこでこのような基板の帯電防止手段とし
て、従来、基板近傍の真空度を適当に調整し、高周波
放電によりプラズマを基板近傍に発生させる手段、ある
いは基板近傍の真空度を適当に調整し、イオンビーム
により基板近傍の雰囲気ガスをプラズマ化する手段（例
えば特開平３−１０２７５５号参照）が提案されてお
り、これらによれば、プラズマ中の電子を主体とする負
の荷電粒子が基板表面の正電荷に引かれて正電荷を中和
するので、基板の帯電を抑制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に単にプラズマを基板近傍に発生させる従来の帯電防止
手段では、主に雰囲気プラズマの電位によって基板の表
面電位がある一定の電位に決まり、基板の表面電位の制
御性に劣るため、雰囲気プラズマからの負の荷電粒子の
基板への引き込み量の調整が困難であり、そのため基板
の帯電防止を効果的に行うことが難しいという問題があ
る。

【０００６】そこでこの発明は、基板近傍のプラズマの
電位の制御、ひいては基板の表面電位の制御を可能に
し、それによって基板の帯電防止を効果的に行うことが
できるように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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン照射装置は、真空容器内に、導電
性のものであって、少なくとも基板台の周りからその上
流側にかけての部分を取り囲む内張りを真空容器から電
気的に絶縁して設け、かつこの内張りの電位を制御する
電位制御電源を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、内張りの電位を制御するこ
とにより、基板近傍に発生させたプラズマの電位を制御
することができ、それによって基板の表面電位を制御す
ることができる。その結果、基板近傍のプラズマからの
負の荷電粒子の基板への引き込み量を調整することが可
能になり、基板の帯電防止をより効果的に行うことがで
きるようになる。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係るイオン照
射装置を示す断面図である。このイオン照射装置は、図
示しない真空排気装置によって真空排気される真空容器
２と、この真空容器２内に設けられていて基板（例えば
非導電性基板）６を載せる基板台４と、この真空容器２
の上部に取り付けられていて基板台４上の基板６にイオ
ンビーム３４を照射するイオン源１０とを備えている。
この基板台４と真空容器２は電気的に接地されている。

【００１０】イオン源１０は、この例では高周波型のも
のであり、ガス２４を導入して高周波放電によってプラ
ズマを発生させるプラズマ生成容器１２と、そこからイ
オンビーム３４を引き出す引出し電極系１６とを備えて
いる。高周波放電を起こすため、この例ではプラズマ生
成容器１２と蓋板１４との間に高周波電源２８から整合
回路２６を経由して高周波電力を供給する。２０は碍子
である。

【００１１】引出し電極系１６は、この例では、いずれ
も多孔電極であって、引出し電源３０から正の高電圧が
印加されるプラズマ電極１７、抑制電源３２から負の電
圧が印加される抑制電極１８および通常は接地電位にさ
れる接地電極１９で構成されている。２１、２２は、碍
子である。

【００１２】但し、上記のようなイオン源１０はあくま
でも一例であり、この発明に使用されるイオン源は特定
のタイプ、構造に限定されない。

【００１３】以上は従来からある構成であるが、この実
施例では更に次のような構成を採用している。

【００１４】即ち、真空容器２内に、導電性のものであ
って、基板台４の周りからこの例ではその上流側（即ち
イオン源１０側）の接地電極１９の近傍にかけての部分
を取り囲む内張り４２を、真空容器２から電気的に絶縁
して設けている。この内張り４２は、幾つかの碍子４０
によって真空容器２から支持されている。

【００１５】かつ、この内張り４２の電位を制御する電
位制御電源４４を真空容器２外に設けている。この電位
制御電源４４は、例えば電圧可変の直流電源であり、こ
の例ではその負出力側を内張り４２に接続し、正出力側
を接地している。この電位制御電源４４の最大出力電圧
は、例えば５０Ｖ程度あれば良い。

【００１６】なお、基板６の帯電防止のために基板６の
近傍にプラズマ３６を発生させる手段としては、例えば
従来例で説明したように、高周波放電を利用する手
段、あるいはイオンビームを利用する手段があるが、
前者は高周波電源が必要になりコストアップになるた
め、この実施例では後者を採用している。

【００１７】即ち、一般的に、イオン注入は、１０^-7〜
１０^-6Ｔｏｒｒ程度の高真空下で行われるが、この実施
例では、基板６にイオンビーム３４を照射する際に、基
板近傍の真空度を１０^-5〜１０^-4Ｔｏｒｒ台に保持す
る。真空度をこのような範囲に限定するのは、１０^-6Ｔ
ｏｒｒ台以下だと、雰囲気中のガス分子が少ないので、
それとイオンビーム３４中のイオンとの衝突が少なく、
そのためプラズマが殆ど発生しないからである。また、
１０^-3Ｔｏｒｒ台以上だと、その影響でイオン源１０の
引出し電極系１６において放電が発生してイオンビーム
３４の引き出しが困難になるからである。

【００１８】基板６の近傍の真空度を上記のようにする
には、例えば、イオン源１０の引出し電極系１６の電極
孔のコンダクタンス等を適宜に設定して、イオン源１０
のプラズマ生成容器１２に供給されたガス２４の真空容
器２内への流れを制御することによって行っても良い
し、あるいは基板６の近傍にガス供給パイプのようなも
のを設けてガスを供給することによって行っても良い。

【００１９】真空度を上記のようにすると、イオン源１
０から引き出されたイオンビーム３４中のイオンが基板
近傍のガス分子に衝突して、基板６の近傍にプラズマ３
６が作られる。このようにして基板近傍にプラズマ３６
を発生させると、イオン源１０の基板６に対向する接地
電極１９はこの例では基板６および基板台４と同電位に
あるので、上記プラズマ３６中の電子を主体とする負の
荷電粒子は、イオン源１０側に引かれることはなく、む
しろイオンビーム照射によって基板６の表面に蓄積され
た正電荷に引かれて基板６側に供給され、それによって
正電荷が中和され、帯電防止が図られる。

【００２０】しかも、この実施例のように内張り４２お
よび電位制御電源４４を設けて、内張り４２に印加する
電圧を調整することにより、基板６の近傍に発生させた
プラズマ３６の電位を制御することができ、それによっ
て基板６の表面電位を制御することができる。これは、
簡単に言えば、基板６の表面電位Ｖ_sは、その近傍のプ
ラズマ電位Ｖ_p と次のような関係にあるからである。 Ｖ_s ＝Ｖ_p ＋α αはプラズマ中の電子温度等により定まるものである。

【００２１】このように基板６の表面電位を制御するこ
とにより、基板６の近傍のプラズマ３６からの負の荷電
粒子の基板６への引き込み量を調整することが可能にな
り、その結果、基板６の帯電防止をより効果的に行うこ
とができるようになる。

【００２２】なお、図２に示す実施例のように、イオン
源１０の最も基板６に近い側の電極、即ちこの例では接
地電極１９を接地せずに、これを内張り４２に電気的に
接続して、この接地電極１９を内張り４２と同一の電位
にしても良い。これは、接地電極１９の面積は大きいの
で、これの電位も基板近傍のプラズマ３６の電位に少な
からず影響を及ぼすので、この接地電極１９を接地電位
とせずに内張り４２と同一の電位にすると、電位制御電
源４４によるプラズマ３６の電位の制御を行いやすくな
るからである。図２中の２３は碍子である。この場合、
接地電極１９を接地せずに内張り４２と同一の電位にし
ても、電位制御電源４４の出力電圧は引出し電源３０の
出力電圧に比べる遙かに小さいので（例えば前者は−５
０Ｖ程度以下であり、後者はＫＶオーダーである）、イ
オンビーム３４の引き出しに支障はない。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内張り
の電位を制御することにより、基板近傍に発生させたプ
ラズマの電位を制御することができ、それによって基板
の表面電位を制御することができる。その結果、基板近
傍のプラズマからの負の荷電粒子の基板への引き込み量
を調整することが可能になり、基板の帯電防止をより効
果的に行うことができるようになる。

【００２４】また、イオン源の最も基板に近い側の電極
を内張りと同一の電位にすれば、上記のようなプラズマ
の電位等の制御を行いやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係るイオン照射装置を
示す断面図である。

【図２】 この発明の他の実施例に係るイオン照射装置
を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 真空容器 ４ 基板台 ６ 基板 １０ イオン源 １６ 引出し電極系 １９ 接地電極 ３４ イオンビーム ３６ プラズマ ４２ 内張り ４４ 電位制御電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン源から引き出したイオンビームを
   真空容器内の基板台に載せた基板に照射するものであっ
   て、イオンビーム照射と共にプラズマを基板近傍に発生
   させるようにしたイオン照射装置において、前記真空容
   器内に、導電性のものであって、少なくとも前記基板台
   の周りからその上流側にかけての部分を取り囲む内張り
   を真空容器から電気的に絶縁して設け、かつこの内張り
   の電位を制御する電位制御電源を設けたことを特徴とす
   るイオン照射装置。
2. 【請求項２】 前記イオン源の最も基板に近い側の電極
   を、前記内張りと同一の電位にするようにした請求項１
   記載のイオン照射装置。