JPH0757682A - イオン照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオン注入装置は、マイクロ波型イオン源
と、このイオン源を制御してフルオートでビーム電流調
整を行うビーム電流コントローラ２とを有する。ビーム
電流コントローラ２においては、先ず、第１調整手段２
１が、マイクロ波電源の出力パワーを制御してマグネト
ロンの出力電力を調整し、このとき、限界判断手段２２
がマグネトロンの出力が限界最低値になったと判断すれ
ば、次に、第２調整手段２３が、スタブ９を制御して導
波管のインピーダンスを調整し、インピーダンス不整合
によって導波管内に反射波を生じさせることにより、プ
ラズマチャンバに入射されるマイクロ波電力を調整す
る。 【効果】 リニアなビーム電流調整が可能となり、フル
オートによる微小ビーム電流調整に要する時間を短縮で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットにイオンビ
ームを照射してイオン注入や表面改質等を行うイオン照
射装置に関し、特に、磁界中のマイクロ波放電によりプ
ラズマを生成してそのプラズマからイオンビームを引き
出すマイクロ波型イオン源を備えたイオン照射装置のフ
ルオートビーム電流調整に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、真空中でイオンを発
生させた後、イオンビームとして引出し、これを磁界を
用いた質量分析法により所望のイオンビームのみを選択
的に取り出し、さらに上記イオンビームを所定のエネル
ギーまで加速してウエハ等のイオン照射対象物に照射す
ることで、イオン照射対象物内に不純物を注入するもの
であり、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定
する不純物を任意の量および深さに制御性良く注入でき
ることから、現在の集積回路の製造に重要な装置になっ
ている。

【０００３】上記イオン注入装置には、磁界中のマイク
ロ波放電によりプラズマを生成してそのプラズマからイ
オンを引き出すマイクロ波型のイオン源を備えたものが
ある。このマイクロ波型のイオン源は、図６に示すよう
に、マグネトロン５１から出力されたマイクロ波電力が
アイソレータ５２、方向性結合器５３および導波管５４
を介してプラズマチャンバ５５内に導入されることによ
り、ソースマグネット５６・５７の形成する磁界中にお
いて、ガス供給部５８からプラズマチャンバ５５内に供
給されているガスイオン種が、マイクロ波放電によりプ
ラズマ化するようになっている。

【０００４】また、イオン注入装置には、ターゲットに
照射するビーム電流を入力設定すれば、フルオートでビ
ーム電流を調整する機能を備えているものがある。上記
のマイクロ波型イオン源を具備したイオン注入装置で
は、ビーム電流コントローラ６３が、マイクロ波電源５
９、ソースマグネット電源６０・６１、および導波管５
４に設けられたインピーダンス整合用スタブ６２の動作
を制御して、フルオートでビーム電流を調整する。この
ビーム電流コントローラ６３によるビーム電流調整を、
図７のフローチャートに基づいて、以下に説明する。

【０００５】ビーム電流コントローラ６３は、先ず、イ
オン源の各部の動作を制御して、プラズマチャンバ５５
内においてプラズマを点灯させる（Ｓ５１）。プラズマ
が点灯すれば（Ｓ５２）、導波管５４の有するインピー
ダンスとプラズマインピーダンス（プラズマの状態によ
って変化するプラズマチャンバ５５のインピーダンス）
との間のインピーダンス整合を図るために、スタブ６２
を調整する（Ｓ５３）。

【０００６】尚、導波管５４内の反射波は、方向性結合
器５３で分離され、そのパワーが反射パワー測定部６４
で測定されるようになっている。そして、この測定値は
ビーム電流コントローラ６３に取り込まれる。ビーム電
流コントローラ６３は、この反射パワー測定値が、２０
Ｗ（基準値）よりも小さくなるように、スタブ６２を調
整する（Ｓ５３）。

【０００７】反射パワー測定値が２０Ｗよりも小さくな
れば（Ｓ５４）、マイクロ波電源５９の出力パワーを制
御して、設定されたビーム電流になるようにマグネトロ
ン５１から出力されるマイクロ波電力を調整する（Ｓ５
５）。

【０００８】尚、ターゲットに照射されるビーム電流
は、ビーム電流計測部６５において計測されるようにな
っている。ビーム電流コントローラ６３は、上記ビーム
電流計測部６５のビーム電流計測値をモニタし、このモ
ニタ電流値が設定されたビーム電流値になるように、マ
イクロ波電源５９を制御する（Ｓ５５）。そして、モニ
タ電流値が設定されたビーム電流値になれば（Ｓ５６で
ＹＥＳ）、ビーム電流制御を終了する。

【０００９】尚、マグネトロン５１は、ある出力（例え
ば２００Ｗ）以下になれば非常に不安定になるといった
出力特性を有しているため、微小ビーム電流調整を行う
場合には、マイクロ波電源５９の制御によるマグネトロ
ン５１の出力パワー調整だけでは限界がある。

【００１０】そこで、マグネトロン５１の出力が最低値
（例えば２００Ｗ）になれば（Ｓ５７でＹＥＳ）、ソー
スマグネット電源６０・６１の出力パワーを制御して、
設定されたビーム電流になるように、ソースマグネット
５６・５７のソレノイドコイルに流れるソースマグネッ
ト電流を調整する（Ｓ５８）。このソースマグネット電
源６０・６１の制御によるビーム電流調整により、モニ
タ電流値が設定されたビーム電流値になれば（Ｓ５９で
ＹＥＳ）、ビーム電流制御を終了する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマチ
ャンバ５５に入射されるマイクロ波のパワーを変化させ
たときのビーム電流の変化は、図４に示す通りであり、
略直線的な変化を示す。このため、マイクロ波電源５９
の制御によるビーム電流調整（Ｓ５５）は、比較的容易
である。

【００１２】これに対し、ソースマグネット電流を変化
させたときのビーム電流の変化は、図５に示す通りであ
り、ソースマグネット電源６０・６１の制御によるビー
ム電流調整（Ｓ５８）は、非常に難しい。

【００１３】このため、上記従来の構成では、マイクロ
波電源５９の制御によるビーム電流調整（Ｓ５５）だけ
では調整不可能なような微小ビーム電流調整を行う場合
には、調整に長時間を有する。

【００１４】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、微小ビーム電流調整に要する時間を短
縮することができるイオン照射装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のイオン照射装置
は、プラズマを生成するためのプラズマチャンバと、マ
イクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、上記マイク
ロ波発生手段から出力されたマイクロ波を上記プラズマ
チャンバへ導く導波管と、上記導波管のインピーダンス
を変化させることによって導波管のインピーダンスとプ
ラズマチャンバ側のインピーダンスとの間のインピーダ
ンス整合をとるインピーダンス整合手段とを有してイオ
ンビームを生成するマイクロ波型イオン源、および、マ
イクロ波発生手段の出力するマイクロ波電力を調整する
第１調整手段と、マイクロ波発生手段の出力するマイク
ロ波電力が限界最低値になったか否かを判断する限界判
断手段とを有して上記マイクロ波型イオン源の動作を制
御することによってマイクロ波型イオン源から引き出さ
れるイオンビームの電流を調整するビーム電流調整手段
を備えているものであって、上記の課題を解決するため
に、以下の手段が講じられていることを特徴とするもの
である。

【００１６】即ち、上記イオン照射装置は、プラズマチ
ャンバ側のインピーダンスを測定するプラズマインピー
ダンス測定手段を備えており、そして、上記ビーム電流
調整手段は、上記判断手段がマイクロ波発生手段の出力
するマイクロ波電力が限界最低値になったと判断したと
き、上記プラズマインピーダンス測定手段の測定値に基
づいて、上記インピーダンス整合手段を制御して導波管
のインピーダンスを調整し、導波管のインピーダンスと
プラズマチャンバ側のインピーダンスとの間のインピー
ダンス不整合によって導波管内に反射波を生じさせるこ
とにより、プラズマチャンバに入射されるマイクロ波電
力を調整する第２調整手段を有している。

【００１７】

【作用】上記の構成によれば、ビーム電流調整手段がマ
イクロ波型イオン源の動作を制御することによって、ビ
ーム電流調整がフルオートで行われる。このビーム電流
調整手段によるビーム電流調整では、先ず、第１調整手
段が、マイクロ波発生手段の出力するマイクロ波電力を
調整することによってビーム電流の調整を行う。このと
き、限界判断手段がマイクロ波発生手段の出力するマイ
クロ波電力が限界最低値になったと判断すれば、次に、
第２調整手段が、プラズマインピーダンス測定手段の測
定値に基づいて、上記インピーダンス整合手段を制御し
て導波管のインピーダンスを調整し、導波管のインピー
ダンスとプラズマチャンバ側のインピーダンスとの間の
インピーダンス不整合によって導波管内に反射波を生じ
させることにより、プラズマチャンバに入射されるマイ
クロ波電力を調整することによってビーム電流の調整を
行う。

【００１８】このように、通常は、導波管のインピーダ
ンスとプラズマチャンバ側のインピーダンスとの間のイ
ンピーダンス整合をとるために用いられるインピーダン
ス整合手段を、インピーダンス不整合を生じさせる手段
として利用することにより、プラズマチャンバに入射さ
れるマイクロ波電力を、マイクロ波発生手段の出力する
マイクロ波電力の限界最低値よりも下げることができ
る。したがって、マイクロ波発生手段の制御によるビー
ム電流調整だけでは調整不可能なような微小ビーム電流
調整を行う場合でも、従来のようにソースマグネット電
源の制御によるビーム電流調整を行う必要がなく、プラ
ズマチャンバに入射されるマイクロ波電力の調整による
リニアなビーム電流調整が可能となり、フルオートによ
るビーム電流調整が容易となり、調整時間の短縮化を図
れる。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図５に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２０】本実施例に係るイオン照射装置としてのイ
オン注入装置は、図２に示すように、電子サイクロトロ
ン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）条件
の磁界中でマイクロ波放電を生じさせてプラズマを生成
し、このプラズマからイオンをビームとして引き出すマ
イクロ波型イオン源（以下、ＥＣＲイオン源と称する）
１、およびこのＥＣＲイオン源１の各部の動作を制御し
てＥＣＲイオン源１から引き出されるイオンビームの電
流を調整し、ターゲットに照射するイオンビームの電流
量をコントロールするビーム電流コントローラ（ビーム
電流調整手段）２を備えている。

【００２１】上記ＥＣＲイオン源１は、プラズマを生成
するためのプラズマチャンバ８と、マイクロ波電源７か
ら電力の供給を受けて、例えば2.４５ＧＨｚのマイクロ
波電力を出力するマグネトロン３と、マグネトロン３か
ら出力されたマイクロ波電力を上記プラズマチャンバ８
へ導く導波管６とを備えている。尚、上記マグネトロン
３およびマイクロ波電源７によって、特許請求の範囲に
記載のマイクロ波発生手段が構成されている。

【００２２】また、マグネトロン３と導波管６の端部と
の間には、マグネトロン３からのマイクロ波の出力方向
（進行方向）のみマイクロ波を通過させ、反射波がマグ
ネトロン３へ戻るのを防ぐアイソレータ４と、進行波成
分と反射波成分とを分離して取り出す方向性結合器５と
が設けられている。上記方向性結合器５には、分離され
た反射波のパワーを測定する反射パワー測定部１６が接
続されている。

【００２３】また、上記導波管６には、導波管６のイン
ピーダンスとプラズマチャンバ８側のインピーダンス
（以下、プラズマインピーダンスと称する）との間のイ
ンピーダンス整合を図るためのインピーダンス整合用ス
タブ（インピーダンス整合手段）９と、導波管６内に生
じる定在波を測定する定在波測定センサ１０とが設けら
れている。

【００２４】上記プラズマチャンバ８には、固体イオン
源物質を蒸発させるベーパライザを備え、ガス状のイオ
ン源物質をチャンバ内に供給するためのガス供給部１１
が接続されている。

【００２５】また、上記プラズマチャンバ８の周囲に
は、ソレノイドコイルを備えたソースマグネット１２・
１３が配設されており、このソースマグネット１２・１
３は、プラズマチャンバ８内にビーム引き出し方向と略
平行な磁界を形成するようになっている。上記ソースマ
グネット１２・１３の各ソレノイドコイルには、それぞ
れソースマグネット電源１４・１５が接続されており、
これらのソースマグネット電源１４・１５よりソースマ
グネット電流が供給されるようになっている。

【００２６】上記プラズマチャンバ８には図示しないビ
ーム引出しスリットが形成されており、プラズマチャン
バ８の外部におけるビーム引出しスリットと対向する位
置には、図示しない引出電極が配置されている。そし
て、プラズマチャンバ８と引出電極との間に図示しない
引出電源より引出電圧が印加されることにより、両者間
に強い外部電界が形成され、この外部電界により、プラ
ズマチャンバ８内で生成されたプラズマ中のイオンが、
ビーム引出しスリットから引き出され、イオンビームが
形成されるようになっている。

【００２７】上記ＥＣＲイオン源１の後段には、質量分
析によって所定のイオンのみを選別して取り出す分析マ
グネット（図示せず）、ビームを輸送する中でビーム形
状の整形、加速、走査等を行うビームライン部（図示せ
ず）、およびシリコンウェハ等のイオン照射対象物をセ
ットして注入処理を行うエンドステーション（図示せ
ず）が、この順に設けられている。上記エンドステーシ
ョンには、ビーム電流測定用のファラデーカップ（図示
せず）が設けられており、このファラデーカップに入射
されるイオンビームの電流が、ビーム電流計測部１７に
おいて計測されるようになっている。

【００２８】上記ビーム電流コントローラ２には、上記
の反射パワー測定部１６、定在波測定センサ１０、およ
びビーム電流計測部１７から、それぞれ、反射波パワー
の測定データ、定在波測定データ、およびビーム電流計
測データが入力されるようになっている。

【００２９】上記ビーム電流コントローラ２は、ＣＰＵ
（Central Processing Unit)、ＲＯＭ（Read Only Memo
ry) 、ＲＡＭ（Random Access Memory) 等を含むマイク
ロコンピュータによって構成されており、イオン注入条
件としてターゲットに照射するビーム電流を入力設定す
れば、上記の各種入力データに基づいて、上記のマイク
ロ波電源７、スタブ９、およびソースマグネット電源１
４・１５を制御して、フルオートでビーム電流を調整す
るようになっている。

【００３０】図１に示すうように、上記ビーム電流コン
トローラ２は、ビーム電流計測部１７から入力されるビ
ーム電流計測データに基づいて、マイクロ波電源７の出
力パワーを制御してマグネトロン３から出力されるマイ
クロ波電力を調整する第１調整手段２１と、マグネトロ
ン３の出力が限界最低値（例えば２００Ｗ）になったか
否かを判断する限界判断手段２２と、定在波測定センサ
１０から入力される定在波測定データに基づいてプラズ
マインピーダンスを演算するプラズマインピーダンス演
算手段２４と、上記判断手段２２がマグネトロン３の出
力するマイクロ波電力が限界最低値になったと判断した
とき、プラズマインピーダンス演算手段２４の演算結果
に基づいて、上記スタブ９を制御して導波管６のインピ
ーダンスを調整し、導波管６のインピーダンスとプラズ
マインピーダンスとの間のインピーダンス不整合によっ
て導波管６内に反射波を生じさせることにより、プラズ
マチャンバ８に入射されるマイクロ波電力を調整する第
２調整手段２３とを有している。

【００３１】尚、上記ビーム電流コントローラ２の有す
る各手段２１〜２４は、ＲＯＭに格納されている所定の
プログラムを実行するＣＰＵによって構成されるもので
ある。また、上記定在波測定センサ１０と上記プラズマ
インピーダンス演算手段２４とによって、特許請求の範
囲に記載のプラズマインピーダンス測定手段が構成され
ている。

【００３２】上記の構成において、上記ビーム電流コン
トローラ２によるビーム電流調整を、図３のフローチャ
ートに基づいて、以下に説明する。

【００３３】ビーム電流コントローラ２は、先ず、ＥＣ
Ｒイオン源１の各部の動作を制御して、プラズマチャン
バ８内においてプラズマを点灯させる（Ｓ１）。ＥＣＲ
イオン源１では、プラズマチャンバ８内にガス供給部１
１からガス状のイオン源物質が導入されると共に、ソー
スマグネット１２・１３のソレノイドコイルにソースマ
グネット電源１４・１５よりソースマグネット電流が供
給され、プラズマチャンバ８内にビーム引き出し方向と
略平行な磁界が形成される。また、マイクロ波電源７が
投入されてマグネトロン３が作動し、マイクロ波電力が
アイソレータ４、方向性結合器５、および導波管６を介
してプラズマチャンバ８内に導入されることになる。こ
れにより、ＥＣＲ現象によるマイクロ波放電によって、
プラズマチャンバ８内に導入されているイオン源物質が
プラズマ化される。

【００３４】プラズマが点灯した後（Ｓ２でＹＥＳ）、
ビーム電流コントローラ２は、反射パワー測定部１６か
ら入力される反射波パワーの測定データに基づいて、導
波管６の有するインピーダンスとプラズマインピーダン
ス（プラズマの状態によって変化するプラズマチャンバ
８のインピーダンス）との間のインピーダンス整合を図
るために、スタブ９を調整する（Ｓ３）。即ち、ビーム
電流コントローラ２は、反射パワー測定値が、基準値で
ある２０Ｗ（任意に設定可能）よりも小さくなるよう
に、スタブ９を調整する。

【００３５】スタブ９の調整によって反射パワー測定値
が２０Ｗよりも小さくなれば（Ｓ４でＹＥＳ）、ビーム
電流コントローラ２の第１調整手段２１は、ビーム電流
計測部１７から入力されるビーム電流計測データに基づ
いて、マイクロ波電源７の出力パワーを制御してマグネ
トロン３から出力されるマイクロ波電力を調整する（Ｓ
５）。即ち、第１調整手段２１は、ビーム電流計測部１
７において計測された電流値を、ビーム電流調整中、常
時、モニタしており、このモニタ電流値が設定されたビ
ーム電流値になるように、マイクロ波電源７を制御する
のである。

【００３６】マイクロ波電源７の出力パワーを変化させ
ると、マグネトロン３の出力するマイクロ波パワーが変
化し、プラズマチャンバ８に入射されるマイクロ波のパ
ワーが変化する。プラズマチャンバ８に入射されるマイ
クロ波の変化に対するビーム電流の変化は、図４に示す
ように、略直線的であり、マイクロ波電源７の制御によ
るビーム電流調整は、比較的容易である。そして、モニ
タ電流値が設定されたビーム電流値になれば（Ｓ６でＹ
ＥＳ）、ビーム電流制御を終了する。

【００３７】尚、微小ビーム電流調整を行う場合には、
マグネトロン３の出力が限界最低値（例えば２００Ｗ）
になっても、モニタ電流値が設定されたビーム電流値に
ならない。そこで、限界判断手段２２がマグネトロン３
の出力が限界最低値になったと判断すれば（Ｓ７でＹＥ
Ｓ）、ビーム電流コントローラ２は、通常は導波管６の
有するインピーダンスとプラズマインピーダンスとの間
のインピーダンスの整合を図るために用いられるスタブ
９を、ここではインピーダンスの不整合を生じさせる手
段として利用し、定在波測定センサ１０の測定値に基づ
いて、上記スタブ９を制御して導波管６のインピーダン
スを調整し、導波管６のインピーダンスとプラズマイン
ピーダンスとの間のインピーダンス不整合によって導波
管６内に反射波を生じさせ、プラズマチャンバ８に入射
されるマイクロ波パワーを調整する（Ｓ８）。

【００３８】即ち、プラズマインピーダンス演算手段２
４が定在波測定センサ１０からの定在波測定データによ
りプラズマインピーダンスを求め、第２調整手段２３が
この演算結果に基づいて、所望の反射パワーが生じるよ
うに、反射係数（進行波と反射波との比）および位相角
を設定してスタブ９を動作させる。マグネトロン３の出
力するマイクロ波パワー（即ち、進行波のパワー）をＰ
₁ 、導波管６のインピーダンスとプラズマインピーダン
スとの間のインピーダンス不整合によって導波管６内に
生じる反射波のパワーをＰ₂ とすると、プラズマチャン
バ８に入射されるマイクロ波のパワーＰ_inは、 Ｐ_in＝Ｐ₁ −Ｐ₂ となり、マグネトロン３の出力パワーＰ₁ が限界最低値
（一定）でも、反射波パワーＰ₂ を変化させることによ
って、プラズマチャンバ８に入射されるマイクロ波パワ
ーＰ_inをリニアに変化させることができる。

【００３９】このスタブ９の制御によるビーム電流調整
により、モニタ電流値が設定されたビーム電流値になれ
ば（Ｓ９でＹＥＳ）、ビーム電流制御を終了する。

【００４０】以上のように、本実施例のイオン注入装置
は、プラズマを生成するためのプラズマチャンバ８と、
マイクロ波電源７によって駆動されるマグネトロン３
と、マグネトロン３から出力されたマイクロ波をプラズ
マチャンバ８へ導く導波管６と、上記導波管６のインピ
ーダンスを変化させることによって導波管６のインピー
ンスとプラズマインピーダンスとの間のインピーダンス
整合をとるスタブ９とを有してイオンビームを生成する
ＥＣＲイオン源１を具備し、ビーム電流コントローラ２
が上記ＥＣＲイオン源１の動作を制御することによって
フルオートでビーム電流調整が行われるようになってい
るものであって、上記ビーム電流コントローラ２は、第
１調整手段２１と限界判断手段２２と第２調整手段２３
と定在波測定センサ１０から入力される定在波測定デー
タに基づいてプラズマインピーダンスを演算するプラズ
マインピーダンス演算手段２４とを有し、先ず、第１調
整手段２１が、マイクロ波電源７の出力パワーを制御し
てマグネトロン３から出力されるマイクロ波電力を調整
してビーム電流の調整を行い、このとき、限界判断手段
２２がマグネトロン３の出力が限界最低値になったと判
断すれば、次に、第２調整手段２３が、プラズマインピ
ーダンス演算手段２４の演算結果に基づいて、上記スタ
ブ９を制御して導波管６のインピーダンスを調整し、導
波管６のインピーダンスとプラズマインピーダンスとの
間のインピーダンス不整合によって導波管６内に反射波
を生じさせることにより、プラズマチャンバ８に入射さ
れるマイクロ波電力を調整することによってビーム電流
の調整を行うような構成である。

【００４１】これによって、マイクロ波電源７の制御に
よるビーム電流調整だけでは調整不可能なような微小ビ
ーム電流調整を行う場合でも、従来のようにソースマグ
ネット電源の制御によるビーム電流調整（図５参照）を
行う必要がなく、プラズマチャンバ８に入射されるマイ
クロ波電力の調整によるリニアなビーム電流調整（図４
参照）が行え、フルオートによるビーム電流調整が容易
となり、調整時間の短縮化を図れる。

【００４２】即ち、従来であれば、常に、導波管のイン
ピーダンスとプラズマインピーダンスとのインピーダン
スの整合が行われた状態でビーム電流調整が行われてい
るので、マグネトロンの出力パワーが、略、プラズマチ
ャンバに入射されるマイクロ波パワーであり、図４中に
点Ａで示されるマグネトロンの出力限界最低値よりもプ
ラズマチャンバに入射されるマイクロ波のパワーを下げ
ることができなかった。これに対し、本実施例では、ス
タブ９をインピーダンス不整合を生じさせる手段として
利用することにより、プラズマチャンバ８に入射される
マイクロ波のパワーを、マグネトロン３の出力限界最低
値よりも下げることができる。したがって、微小ビーム
電流調整を行う場合でも、リニアなビーム電流調整が行
える。

【００４３】尚、殆どの場合、スタブ９の調整（図３の
Ｓ８）によって、微小ビーム電流調整が可能となるが、
極端にビーム電流を小さくする場合は、反射波のパワー
が大きくなり過ぎて導波管６内で放電が生じる可能性が
ある。そこで、反射パワーが所定の基準値（例えば、マ
グネトロン３の出力限界最低値が２００Ｗならば、反射
パワーの基準値を１５０Ｗとする）になれば、ソースマ
グネット電源１４・１５の制御によってビーム電流の微
調整を行うようにしてもよい。

【００４４】上記実施例では、イオン注入装置を例に挙
げて説明したが、マイクロ波型イオン源を備え、フルオ
ートでビーム電流調整を行う機能を備えた他のイオン照
射装置、例えばスパッタリング装置にも適用可能であ
る。また、上記実施例では、ビーム電流コントローラ２
がプラズマインピーダンス演算手段２４を有している
が、定在波測定センサ１０の測定データからプラズマイ
ンピーダンスを演算する手段をビーム電流コントローラ
２とは別構成にすることも可能である。上記実施例は、
あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであ
って、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈され
るべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲内
で、いろいろと変更して実施することができるものであ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明のイオン照射装置は、以上のよう
に、プラズマを生成するためのプラズマチャンバと、マ
イクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、上記マイク
ロ波発生手段から出力されたマイクロ波を上記プラズマ
チャンバへ導く導波管と、上記導波管のインピーダンス
を変化させることによって導波管のインピーダンスとプ
ラズマチャンバ側のインピーダンスとの間のインピーダ
ンス整合をとるインピーダンス整合手段とを有してイオ
ンビームを生成するマイクロ波型イオン源、および、マ
イクロ波発生手段の出力するマイクロ波電力を調整する
第１調整手段と、マイクロ波発生手段の出力するマイク
ロ波電力が限界最低値になったか否かを判断する限界判
断手段とを有して上記マイクロ波型イオン源の動作を制
御することによってマイクロ波型イオン源から引き出さ
れるイオンビームの電流を調整するビーム電流調整手段
を備えているものであって、プラズマチャンバ側のイン
ピーダンスを測定するプラズマインピーダンス測定手段
を備えると共に、上記ビーム電流調整手段が、上記判断
手段がマイクロ波発生手段の出力するマイクロ波電力が
限界最低値になったと判断したとき、上記プラズマイン
ピーダンス測定手段の測定値に基づいて、上記インピー
ダンス整合手段を制御して導波管のインピーダンスを調
整し、導波管のインピーダンスとプラズマチャンバ側の
インピーダンスとの間のインピーダンス不整合によって
導波管内に反射波を生じさせることにより、プラズマチ
ャンバに入射されるマイクロ波電力を調整する第２調整
手段を有している構成である。

【００４６】それゆえ、マイクロ波発生手段の制御によ
るビーム電流調整だけでは調整不可能なような微小ビー
ム電流調整を行う場合でも、従来のようにソースマグネ
ット電源の制御によるビーム電流調整を行う必要がな
く、プラズマチャンバに入射されるマイクロ波電力の調
整によるリニアなビーム電流調整が可能となる。したが
って、フルオートによる微小ビーム電流調整が容易とな
り、ビーム電流調整時間の短縮化を図れるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであり、イオン注
入装置のビーム電流コントローラのモジュール構成を示
す機能ブロック図である。

【図２】上記イオン注入装置の要部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】上記ビーム電流コントローラの制御動作を示す
フローチャートである。

【図４】プラズマチャンバに入射されるマイクロ波のパ
ワーとビーム電流との関係を示す説明図である。

【図５】ソースマグネット電流とビーム電流との関係を
示す説明図である。

【図６】従来例を示すものであり、イオン注入装置の要
部の構成を示すブロック図である。

【図７】上記イオン注入装置のビーム電流コントローラ
の制御動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ マイクロ波型イオン源 ２ ビーム電流コントローラ（ビーム電流調整手段） ３ マグネトロン（マイクロ波発生手段） ６ 導波管 ７ マイクロ波電源（マイクロ波発生手段） ８ プラズマチャンバ ９ スタブ（インピーダンス整合手段） １０ 定在波測定センサ（プラズマインピーダンス測
定手段） １２ ソースマグネット １３ ソースマグネット １４ ソースマグネット電源 １５ ソースマグネット電源 １６ 反射パワー測定部 １７ ビーム電流計測部 ２１ 第１調整手段 ２２ 限界判断手段 ２３ 第２調整手段 ２４ プラズマインピーダンス演算手段（プラズマイ
ンピーダンス測定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマを生成するためのプラズマチャン
   バと、マイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、上
   記マイクロ波発生手段から出力されたマイクロ波を上記
   プラズマチャンバへ導く導波管と、上記導波管のインピ
   ーダンスを変化させることによって導波管のインピーダ
   ンスとプラズマチャンバ側のインピーダンスとの間のイ
   ンピーダンス整合をとるインピーダンス整合手段とを有
   し、イオンビームを生成するマイクロ波型イオン源と、 マイクロ波発生手段の出力するマイクロ波電力を調整す
   る第１調整手段と、マイクロ波発生手段の出力するマイ
   クロ波電力が限界最低値になったか否かを判断する限界
   判断手段とを有し、上記マイクロ波型イオン源の動作を
   制御することにより、マイクロ波型イオン源から引き出
   されるイオンビームの電流を調整するビーム電流調整手
   段とを備えているイオン照射装置において、 プラズマチャンバ側のインピーダンスを測定するプラズ
   マインピーダンス測定手段を備え、 上記ビーム電流調整手段は、上記判断手段がマイクロ波
   発生手段の出力するマイクロ波電力が限界最低値になっ
   たと判断したとき、上記プラズマインピーダンス測定手
   段の測定値に基づいて、上記インピーダンス整合手段を
   制御して導波管のインピーダンスを調整し、導波管のイ
   ンピーダンスとプラズマチャンバ側のインピーダンスと
   の間のインピーダンス不整合によって導波管内に反射波
   を生じさせることにより、プラズマチャンバに入射され
   るマイクロ波電力を調整する第２調整手段を有している
   ことを特徴とするイオン照射装置。