JPH06283131A - イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁性の試料７に対して、所望のエネルギー
でイオンを入射させることができるイオンビーム装置１
を提供する。 【構成】 試料７の表面部分に、プラズマ生成手段１１
によって所定の電位のプラズマ１０を生成させるように
構成し、イオンの入射によって試料７表面がチャージア
ップしようとしても、プラズマ１０の電子あるいはイオ
ンによってそれを防止するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置やイオ
ンビーム蒸着装置などのようにイオンを加速して試料に
照射するイオンビーム装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のイオンビーム装置で
は、図３に示されるように、イオン源２で生成されたイ
オンの内の特定のイオンを、質量分離器３で取り出し、
加速管４で加速してレンズ系５でイオンビームを収束さ
せてスキャナ６を介してポンプ２０で真空排気された試
料室９内の基板７に照射するようになっている。

【０００３】かかるイオン注入装置では、イオンビーム
は、イオン源２の電位Ｖａと基板７が保持された基板ホ
ルダ８の電位Ｖｓとの差、すなわち、（Ｖａ−Ｖｓ）ｅ
Ｖのエネルギーで基板７に入射することになり、このエ
ネルギーの設定に応じて、イオンが基板７に注入され、
あるいは、蒸着されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来例のイオンビーム装置では、基板７が、例えば、シ
リコン基板のように導電性のものであれば、問題はない
けれども、例えば、ガラス等の絶縁基板、あるいは、絶
縁膜が形成されたシリコン基板などでは、イオンを照射
すると、基板７表面は、イオンの電荷によって次第にチ
ャージアップしていき、このため、イオンを基板７に入
射させるための所定のエネルギーが得られず、精度の高
いイオン注入や蒸着を安定して行うことができない。さ
らに、チャージアップすると、イオンが基板に到達しな
いという難点がある。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、絶縁性の基板であっても、精度の高いイオン
注入や蒸着を安定して行えるようにすることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、イオンを加速して試料に照射するイ
オンビーム装置であって、所定の電位のプラズマを前記
試料の表面部分に生成するプラズマ生成手段を設けてい
る。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、試料の表面部分には、所定
の電位のプラズマが生成されるので、試料が絶縁性のた
めに、イオンの照射によって、試料の表面が正または負
にチャージアップしようとしても、プラズマの電子ある
いはイオンによって電荷が打ち消され、試料を所定の電
位に維持できることになる。

【０００８】

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例について
詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の一実施例の概略構成図で
あり、図３の従来例に対応する部分には、同一の参照符
を付す。

【００１０】この実施例のイオンビーム装置１は、イオ
ン源２で生成されたイオンの内の特定のイオンを、質量
分離器３で取り出し、加速管４で加速してレンズ系５で
イオンビームを収束させてスキャナ６を介してポンプ２
０で真空排気された試料室９内の試料としての基板７に
照射するものであり、イオン源２の電位Ｖａと基板７を
保持する基板ホルダ８の電位Ｖｓとの差に応じた（Ｖａ
−Ｖｓ）ｅＶのエネルギーでイオンが基板７に入射さ
れ、このエネルギーの設定に応じて、イオンが基板７に
注入され、あるいは、蒸着される。

【００１１】以上の構成は、図３の従来例と同様であ
る。

【００１２】この実施例のイオンビーム装置１では、絶
縁性の基板７であっても、精度の高いイオン注入や蒸着
を安定して行えるようにするために、次のように構成し
ている。

【００１３】すなわち、試料室９には、基板７表面に、
プラズマ１０を生成するプラズマ生成手段１１を設けて
いる。

【００１４】図２は、かかるプラズマ生成手段１１の構
成を示す図である。

【００１５】このプラズマ生成手段１１は、ステンレス
製のハウジング１２を備えており、このハウジング１２
は、Ｈｅなどのプラズマ用ガスが導入口１３から導入さ
れるとともに、プラズマ生成用電源１４から高周波電源
が印加されるプラズマ生成室１２ａと、このプラズマ生
成室１２ａでアーク放電によって生成されたプラズマ１
０が、拡散するプラズマ拡散室１２ｂとを有しており、
このハウジング１２は、基板ホルダ８の電位と同じ電位
Ｖｓとされている。

【００１６】プラズマ拡散室１２ｂの基板７に臨む側の
面は、開放されており、基板７表面が生成されたプラズ
マ１０で覆われるように構成されており、また、プラズ
マ拡散室１２ｂの上面には、矢符で示されるイオンビー
ムが通過するイオンビーム通過孔１４’が形成されてい
る。

【００１７】以上の構成を有するイオンビーム装置１で
は、基板７が絶縁性であるとすると、イオンビーム通過
孔１４’を介してイオンが基板７に照射された場合に
は、基板７の表面が、正あるいは負にチャージアップし
ようとするが、プラズマ１０の電子あるいはイオンによ
って基板７表面の電荷が打ち消され、チャージアップが
防止される。

【００１８】このプラズマ１０の電位は、基板ホルダ８
と同じ電位Ｖｓに固定されているので、プラズマ１０で
覆われた基板７の表面の電位は、Ｖｓに保持されること
になり、これによって、イオンを基板７に入射させるた
めの所定のエネルギー（Ｖａ−Ｖｓ）ｅＶを得ることが
可能となり、これによって、所望のイオン注入あるいは
蒸着が可能となる。

【００１９】なお、この実施例では、ハウジング１２の
底面と基板７との間には、間隙が設けられており、基板
７を移動させることによって、基板７の全面にイオンビ
ームを照射できるようにしている。

【００２０】プラズマ用ガスとしては、基板７や入射さ
れるイオンと反応することのない、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒな
どの希ガスを用いることが望ましい。

【００２１】また、入射されるイオンが、プラズマ１０
の原子と衝突してエネルギーを大きく失う確率は、低
く、また、入射されるイオンがプラズマ１０によって電
荷を失っても、入射のエネルギーは、ほとんど失わない
ので、その影響は無視できるものである。

【００２２】上述の実施例では、アーク放電によってプ
ラズマを生成したけれども、他の方法でもよいのは勿論
である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料表面
に、所定の電位のプラズマを生成するので、イオンの照
射によって試料の表面がチャージアップしようとして
も、プラズマの電子あるいはイオンによって電荷が打ち
消されてチャージアップが防止され、これによって、所
定のエネルギーでがイオンが試料に入射されることにな
り、精度が高く、かつ安定なイオン注入や蒸着が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】図１のプラズマ生成手段の構成図である。

【図３】従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

２ イオン源 ３ 質量分離器 ４ 加速管 ７ 基板 ８ 基板ホルダ １０ プラズマ １１ プラズマ生成手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンを加速して試料に照射するイオン
   ビーム装置であって、 所定の電位のプラズマを前記試料の表面部分に生成する
   プラズマ生成手段を設けたことを特徴とするイオンビー
   ム装置。