JPH06124673A - Plasma generating method in ion implantation apparatus - Google Patents
Plasma generating method in ion implantation apparatusInfo
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子線を用いて高周波
プラズマを安定して発生させる高周波イオン源搭載イオ
ン注入装置のプラズマ発生方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generation method for an ion implantation apparatus equipped with a high frequency ion source, which stably generates high frequency plasma by using an electron beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波放電によるプラズマを用いた装置
では、例えばプラズマＣＶＤ装置のように、一般的に１
×１０-4Torr台の圧力を使用しない。通常の高周波プラ
ズマ応用装置では１×１０-3Torr以上の圧力を使用して
おり、高周波電力の投入と同時にスムーズにプラズマを
点灯させることができる。2. Description of the Related Art In an apparatus using plasma generated by high frequency discharge, generally, for example, a plasma CVD apparatus,
Do not use pressures on the order of × 10 -4 Torr. A normal high-frequency plasma application device uses a pressure of 1 × 10 −3 Torr or more, and the plasma can be turned on smoothly when high-frequency power is turned on.
【０００３】しかし、高周波プラズマ技術を用い、大面
積ビ−ムで基板にイオンを注入する装置、例えば液晶装
置の駆動回路となる薄膜トランジスタアレイを形成する
イオン注入装置にあっては、基板がセットされる真空処
理チャンバは、イオン注入プロセス時において１×１０
-4Torr台の圧力となるように真空排気されている。そし
てイオンビ−ムの発生源である高周波イオン源の放電室
（プラズマ室）は真空処理チャンバとイオンビ−ム引出
し電極系を介して結合されており、この引出し電極系は
大面積ビームを引出す関係上、その排気コンダクタンス
が大きいから、イオン源ガスが供給される放電室も１×
１０-4Torr台の低ガス圧状態になる。そして、このよう
な低ガス圧下では、周波数が１３．５６ＭＨｚに代表さ
れる高周波の放電によりプラズマを点灯させるのは一般
に困難である。However, in a device for injecting ions into a substrate with a beam of a large area using a high frequency plasma technique, for example, in an ion implantation device for forming a thin film transistor array serving as a drive circuit of a liquid crystal device, the substrate is set. The vacuum processing chamber used is 1 × 10 during the ion implantation process.
It is evacuated to a pressure of -4 Torr. The discharge chamber (plasma chamber) of the high-frequency ion source, which is the source of the ion beam, is connected to the vacuum processing chamber via the ion beam extraction electrode system, and this extraction electrode system is related to the extraction of a large area beam. Since its exhaust conductance is large, the discharge chamber to which the ion source gas is supplied is also 1 ×
A low gas pressure of the order of 10 -4 Torr is reached. Under such a low gas pressure, it is generally difficult to turn on plasma by high-frequency discharge represented by 13.56 MHz.
【０００４】図１は、本発明の発明者等による別途特許
出願の発明に関連し、電子線を入射することにより、か
かる低ガス圧下でも高周波プラズマの点灯を可能にした
ものであって、本発明の前提技術であり、本発明の適用
対象の一例となる高周波イオン源搭載イオン注入装置の
構成図である。高周波イオン源１の放電室２は、筒状容
器部３と、これに絶縁材４を用いて取り付けられ、放電
室の上蓋となる高周波フランジ部５からなり、放電室内
に生成されたプラズマから、３枚或いは４枚の電極で構
成された引出し電極系、図示装置の場合、４枚方式の電
極系を構成する引出し電極６、加速電極７、抑制電極８
及び接地電極９によってイオンビ−ムが引出される。イ
オンビ−ムは、質量分離、偏向を行うことなく真空ポン
プに接続されている真空処理チャンバ１０に導入され、
基板１１にイオンが注入される。FIG. 1 relates to the invention of another patent application filed by the inventors of the present invention, in which high-frequency plasma can be lit even under such a low gas pressure by injecting an electron beam. FIG. 1 is a configuration diagram of an ion implantation apparatus equipped with a high frequency ion source, which is a prerequisite technology of the invention and is an example of an application target of the invention. The discharge chamber 2 of the high-frequency ion source 1 is composed of a cylindrical container part 3 and a high-frequency flange part 5 which is attached to the cylindrical container part 3 with an insulating material 4 and serves as an upper lid of the discharge chamber. Extraction electrode system composed of three or four electrodes, in the case of the illustrated device, extraction electrode 6, acceleration electrode 7, and suppression electrode 8 which form an electrode system of four-sheet system.
And the ion beam is extracted by the ground electrode 9. The ion beam is introduced into the vacuum processing chamber 10 connected to a vacuum pump without mass separation and deflection,
Ions are implanted into the substrate 11.
【０００５】放電室２の高周波フランジ部５に絶縁碍子
１２を介してトリガープラズマ室１３を取り付け、放電
室に対して電気的に絶縁してトリガープラズマ室を設け
る。トリガープラズマ室１３及び放電室の高周波フラン
ジ部５にはそれぞれ電子射出孔１４、１５が設けられて
おり、イオン源ガス供給ライン１６からトリガープラズ
マ室を通して必要なガスを導入することによりトリガー
プラズマ室内のガス圧力を放電室２の圧力に比べて上昇
させている。イオン源ガス供給ライン１６は、ガスボン
ベに接続されたマスフローコントローラ（流量調節器）
１７を備え、同コントローラはシーケンサ１８からのガ
ス流量値設定信号Ｖｆに応答し、トリガープラズマ室１
３を経て放電室２にイオン注入プロセスに要する流量の
ガスを供給する。放電室２を１×１０-4Torr台の低ガス
圧にしたとき、例えばガス種、ガス流量値に応じて、ト
リガープラズマ室１３内の圧力が１×１０-1Torrから１
×１０-3Torrの範囲になるように電子射出孔１４、１５
を設計する。これら射出孔の口径は、具体的には１ｍｍ
φ前後である。A trigger plasma chamber 13 is attached to the high-frequency flange portion 5 of the discharge chamber 2 via an insulator 12 to electrically insulate the discharge chamber from the trigger plasma chamber. Electron injection holes 14 and 15 are provided in the trigger plasma chamber 13 and the high-frequency flange portion 5 of the discharge chamber, respectively. By introducing necessary gas from the ion source gas supply line 16 through the trigger plasma chamber, the inside of the trigger plasma chamber is introduced. The gas pressure is raised as compared with the pressure in the discharge chamber 2. The ion source gas supply line 16 is a mass flow controller (flow rate controller) connected to a gas cylinder.
17, the controller responds to the gas flow rate value setting signal Vf from the sequencer 18, and the trigger plasma chamber 1
A gas having a flow rate required for the ion implantation process is supplied to the discharge chamber 2 via 3. When the discharge chamber 2 is set to a low gas pressure of the order of 1 × 10 -4 Torr, the pressure in the trigger plasma chamber 13 is changed from 1 × 10 -1 Torr to 1 depending on the gas species and the gas flow rate value.
Electron injection holes 14 and 15 so as to be in the range of × 10 -3 Torr
To design. The diameter of these injection holes is specifically 1 mm
It is around φ.
【０００６】トリガープラズマ室１３に絶縁して取り付
けたトリガー電極１９と高周波フランジ部５間にトリガ
ー電源２０によって直流電圧を印加するようにし、トリ
ガープラズマ室と高周波フランジ部との間に抵抗器２１
を接続する。また、イオン源の筒状容器部３及び引出し
電極６と高周波フランジ部５間には高周波電源２２から
整合回路２３を介して高周波電力を供給する。また、引
出し電極系の各電極には、引出し電源２４、加速電源２
５、抑制電源２６によって所要の直流電圧が印加されて
いる。A direct current voltage is applied between the trigger electrode 19 and the high-frequency flange portion 5 which are attached to the trigger plasma chamber 13 in an insulated manner, and a resistor 21 is provided between the trigger plasma chamber and the high-frequency flange portion.
Connect. Further, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 22 through the matching circuit 23 between the cylindrical container portion 3 and the extraction electrode 6 of the ion source and the high-frequency flange portion 5. Further, the extraction power source 24 and the acceleration power source 2 are connected to each electrode of the extraction electrode system.
5. A required DC voltage is applied by the suppression power supply 26.
【０００７】トリガープラズマ室１３及び放電室２にイ
オン源ガスを供給し、放電室内を低ガス圧状態とし、高
周波電源２２から高周波電力を放電室に供給する。トリ
ガー電源２０から抵抗器２１を介してトリガープラズマ
室１３とトリガー電極１９間に、同電極が負電位となる
ように直流電圧を印加する。トリガープラズマ室に直流
放電が発生し、トリガープラズマが生成される。この放
電によるプラズマ分の電流がトリガー電源２０から抵抗
器２１を介して流れ、同抵抗器の端子電圧によりトリガ
ープラズマ室１３は、自動的に放電室、具体的には放電
室の高周波フランジ部に対して負電位にバイアスされ、
トリガープラズマも放電室に対して負電位になり、同プ
ラズマ中の電子は電子射出孔１４、１５を通してビーム
となって放電室に射出される。放電室に入射した電子ビ
ームは、高周波電力が供給されている同室内のイオン源
ガス分子に衝突し、スムーズに放電室内に主プラズマが
点灯し、高周波放電により主プラズマの生成が持続す
る。主プラズマの点灯後、トリガー電源２１によるトリ
ガープラズマ室への給電を遮断し、電子ビームの入射を
停止する。Ion source gas is supplied to the trigger plasma chamber 13 and the discharge chamber 2 to bring the discharge chamber into a low gas pressure state, and high frequency power is supplied from the high frequency power source 22 to the discharge chamber. A DC voltage is applied between the trigger plasma chamber 13 and the trigger electrode 19 from the trigger power source 20 through the resistor 21 so that the electrode has a negative potential. DC discharge is generated in the trigger plasma chamber and trigger plasma is generated. A current of the plasma due to this discharge flows from the trigger power supply 20 through the resistor 21, and the trigger plasma chamber 13 is automatically moved to the discharge chamber, specifically, the high frequency flange portion of the discharge chamber by the terminal voltage of the resistor. Biased to a negative potential,
The trigger plasma also has a negative potential with respect to the discharge chamber, and the electrons in the plasma are emitted as a beam through the electron emission holes 14 and 15 into the discharge chamber. The electron beam incident on the discharge chamber collides with ion source gas molecules in the same chamber to which high-frequency power is supplied, the main plasma is lit smoothly in the discharge chamber, and the generation of the main plasma is continued by the high-frequency discharge. After the main plasma is turned on, the power supply to the trigger plasma chamber from the trigger power supply 21 is cut off and the electron beam incidence is stopped.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】かかる電子線の入射に
より放電室２に主プラズマを点灯、発生させる方法は、
瞬間的な主プラズマの点灯、発生を可能とし、非常に有
効なものである。しかし、イオン源ガス供給ライン１６
から、通常のイオン注入プロセスに必要な流量のイオン
源ガスをトリガープラズマ室に与えたときに、ガス種、
ガス流量値によっては、トリガープラズマ室にトリガー
プラズマが生成できなかったり、十分な電子ビーム量
（電子線量）を得ることができず、高周波イオン源の放
電室に安定的に主プラズマを発生させることが困難にな
る場合がある。かかる事態は、プロセスガス流量を増大
させることにより解消することができるが、放電室内の
ガス圧力上昇に伴い、引出し電極系での放電によりイオ
ンビ−ムの引出し、加速が難しくなり、また、ビーム引
出し及び輸送路においてイオンがガス分子、中性粒子に
衝突し、イオンのエネルギーロス発生という他の問題点
が派生する。The method of lighting and generating the main plasma in the discharge chamber 2 by the incidence of the electron beam is as follows.
This is very effective because it enables instantaneous lighting and generation of the main plasma. However, the ion source gas supply line 16
From the above, when the flow rate of the ion source gas required for the normal ion implantation process is applied to the trigger plasma chamber, the gas species,
Depending on the gas flow rate value, trigger plasma cannot be generated in the trigger plasma chamber, or a sufficient electron beam amount (electron dose) cannot be obtained, so that the main plasma can be stably generated in the discharge chamber of the high frequency ion source. Can be difficult. This situation can be solved by increasing the flow rate of the process gas, but as the gas pressure in the discharge chamber rises, it becomes difficult to extract and accelerate the ion beam due to discharge in the extraction electrode system. In addition, ions collide with gas molecules and neutral particles in the transport path, which causes another problem of energy loss of ions.
【０００９】本発明は、簡単な手段により、高周波イオ
ン源の放電室に安定的に高周波プラズマを発生させるこ
とを目的とするものである。An object of the present invention is to stably generate high frequency plasma in the discharge chamber of the high frequency ion source by a simple means.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波イオン
源と、この高周波イオン源の放電室に電子線を射出する
トリガープラズマ室と、このプラズマ室に接続され、同
室及び同室を通して前記放電室にイオン源ガスを供給す
るガス供給ラインとを備えたイオン注入装置のプラズマ
発生方法において、前記電子線の発生時に、トリガープ
ラズマ室に供給するイオン源ガスの流量値をイオン注入
プロセスの流量値より増加させることを特徴とするもの
である。According to the present invention, there is provided a high frequency ion source, a trigger plasma chamber for injecting an electron beam into a discharge chamber of the high frequency ion source, a plasma chamber connected to the plasma chamber, and the discharge chamber through the chamber. In the plasma generation method of the ion implantation apparatus having a gas supply line for supplying the ion source gas to the, in the generation of the electron beam, the flow rate value of the ion source gas supplied to the trigger plasma chamber from the flow rate value of the ion implantation process It is characterized by increasing.
【００１１】[0011]
【作用】電子線発生時にトリガープラズマ室へのイオン
源ガス流量を増加させることにより、トリガープラズマ
を確実に発生させ、放電室に高周波プラズマを発生させ
るに十分な電子線を入射することができる。By increasing the flow rate of the ion source gas to the trigger plasma chamber when the electron beam is generated, it is possible to surely generate the trigger plasma and make the electron beam incident to the discharge chamber sufficient to generate the high frequency plasma.
【００１２】[0012]
【実施例】本発明の一実施例を図１に示した高周波イオ
ン源搭載イオン注入装置の構成図を参照して説明する。
図２は実施例の動作説明図である。イオン源ガス供給ラ
イン１６に設けられて、トリガープラズマ室１３へのイ
オン源ガスの流量を調節するマスフローコントローラ１
７はシーケンサ１８からのガス流量値設定信号Ｖｆに応
答し、シーケンサは、通常、イオン注入プロセスに必要
とされるイオン注入プロセス用ガス流量値の設定信号を
コントローラ１７に与える。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of the ion implantation apparatus equipped with a high frequency ion source shown in FIG.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment. A mass flow controller 1 provided in the ion source gas supply line 16 for adjusting the flow rate of the ion source gas to the trigger plasma chamber 13.
7 responds to the gas flow rate setting signal Vf from the sequencer 18, and the sequencer normally provides the controller 17 with a gas flow rate setting signal for the ion implantation process required for the ion implantation process.
【００１３】高周波イオン源１の放電室２内にプラズマ
を点灯、発生させるために、トリガープラズマ室１３か
ら電子線を放電室に射出するトリガーオン時、シーケン
サ１８は、トリガー用ガス流量値の設定信号Ｖｆをマス
フローコントローラ１７に与える。このトリガー用ガス
流量値の設定信号に応答し、マスフローコントローラ１
７は、図２に示すように、イオン注入プロセスに必要と
されるガス流量より大きい流量のガスをトリガープラズ
マ室１３に供給する。The sequencer 18 sets the trigger gas flow rate value when the trigger is turned on to inject an electron beam from the trigger plasma chamber 13 into the discharge chamber 2 in order to ignite and generate plasma in the discharge chamber 2 of the high frequency ion source 1. The signal Vf is given to the mass flow controller 17. In response to the trigger gas flow rate setting signal, the mass flow controller 1
As shown in FIG. 2, 7 supplies the trigger plasma chamber 13 with a gas at a flow rate higher than that required for the ion implantation process.
【００１４】かかるトリガーオン時におけるガス流量の
増加に伴い、トリガープラズマ室内には確実にプラズマ
が生成し、イオン源の放電室に主プラズマを安定に点
灯、発生させるに十分な電子線が発生する。主プラズマ
の発生後、トリガーオンからトリガーオフに切り換えら
れ、トリガーオフ時にはシーケンサ１８から通常のイオ
ン注入プロセス用ガス流量値の設定信号Ｖｆがマスフロ
ーコントローラ１７に与えられる。As the gas flow rate increases when the trigger is turned on, plasma is reliably generated in the trigger plasma chamber, and an electron beam sufficient to stably illuminate and generate the main plasma is generated in the discharge chamber of the ion source. . After the main plasma is generated, the trigger on is switched to the trigger off. When the trigger is off, the sequencer 18 gives the mass flow controller 17 the setting signal Vf of the gas flow rate value for the normal ion implantation process.
【００１５】[0015]
【発明の効果】このように電子線をイオン源の高周波放
電室に入射するトリガーオン時に、トリガープラズマ室
に供給するガスの流量を、イオン注入プロセスのガス流
量より増加させるようにしたから、安定的に電子線を得
ることができ、高周波プラズマを安定的に発生させるこ
とができる。したがって、プラズマが生成しない等の理
由によりイオン注入プロセスを中断することがなくな
り、システムの自動化が可能になる。As described above, when the electron beam is incident on the high frequency discharge chamber of the ion source and the trigger is turned on, the flow rate of the gas supplied to the trigger plasma chamber is made higher than the gas flow rate of the ion implantation process. Electron beam can be obtained, and high-frequency plasma can be stably generated. Therefore, the ion implantation process is not interrupted due to the fact that plasma is not generated, and the system can be automated.
【００１６】トリガーオン時におけるガス流量の増加
は、トリガープラズマ室のガス圧を一時的に上げてトリ
ガープラズマを確実に生成させることにあり、増加して
いる時間も短くて済むから、放電室のガス圧を特に上昇
させることもなく、トリガーオフ時には、プロセス用の
ガス流量値に設定されるから、イオン注入プロセスに何
ら影響を及ぼさない。The increase in the gas flow rate when the trigger is turned on is to temporarily increase the gas pressure in the trigger plasma chamber to surely generate the trigger plasma, and the increasing time can be short. There is no particular increase in the gas pressure, and since the gas flow rate value for the process is set when the trigger is turned off, it has no effect on the ion implantation process.
【図１】本発明の前提技術であり、且つ一実施例である
高周波イオン源搭載イオン注入装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an ion implantation apparatus equipped with a high-frequency ion source, which is a base technology of the present invention and is an embodiment.
【図２】実施例の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
1 高周波イオン源 2 放電室 3 筒状容器部 5 高周波フランジ部 13 トリガープラズマ室 14,15 電子射出孔 16 イオン源ガス供給ライン 17 マスフローコントローラ 18 シーケンサ 19 トリガー電極 20 トリガー電源 21 抵抗器 22 高周波電源 1 High-frequency ion source 2 Discharge chamber 3 Cylindrical vessel 5 High-frequency flange 13 Trigger plasma chamber 14,15 Electron injection hole 16 Ion source gas supply line 17 Mass flow controller 18 Sequencer 19 Trigger electrode 20 Trigger power supply 21 Resistor 22 High-frequency power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 浩史 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroshi Morimoto 47 Umezu Takaunecho, Ukyo-ku, Kyoto City, Kyoto Prefecture Nissin Electric Co., Ltd.
Claims (1)
の放電室に電子線を射出するトリガープラズマ室と、こ
のプラズマ室に接続され、同室及び同室を通して前記放
電室にイオン源ガスを供給するガス供給ラインとを備え
たイオン注入装置において、前記電子線の発生時に、ト
リガープラズマ室に供給するイオン源ガスの流量値をイ
オン注入プロセスの流量値より増加させることを特徴と
するプラズマ発生方法。1. A high frequency ion source, a trigger plasma chamber for injecting an electron beam into a discharge chamber of the high frequency ion source, a gas connected to the plasma chamber, and a gas for supplying an ion source gas to the discharge chamber through the same chamber. An ion implantation apparatus including a supply line, wherein a flow rate value of an ion source gas supplied to a trigger plasma chamber is made higher than a flow rate value of an ion implantation process when the electron beam is generated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4294029A JPH06124673A (en) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | Plasma generating method in ion implantation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4294029A JPH06124673A (en) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | Plasma generating method in ion implantation apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06124673A true JPH06124673A (en) | 1994-05-06 |
Family
ID=17802346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4294029A Pending JPH06124673A (en) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | Plasma generating method in ion implantation apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06124673A (en) |
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-
1992
- 1992-10-08 JP JP4294029A patent/JPH06124673A/en active Pending
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