JPH08253860A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH08253860A JPH08253860A JP8025525A JP2552596A JPH08253860A JP H08253860 A JPH08253860 A JP H08253860A JP 8025525 A JP8025525 A JP 8025525A JP 2552596 A JP2552596 A JP 2552596A JP H08253860 A JPH08253860 A JP H08253860A
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Landscapes
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広範囲で均一なイオンビームが得られると同
時に、耐久性に優れたものとする。 【解決手段】 高周波放電によって生成されるプラズマ
を保持する気密性のプラズマ生成室１と、高周波放電を
行わせるための高周波コイル７と、生成されたプラズマ
からイオンビームを引出すためのビーム引出部１０とを
有する高周波イオン源とし、電子サイクロトン共鳴を用
いたイオン源よりも広範囲で均一なイオンビームを得
る。これに加えて、高周波放電を開始させるための種と
なる電子を得る手段として、プラズマ生成室で発生した
プラズマを遮る加速電極を備えた電子ビーム発生器４を
プラズマ生成室１に設けることにより、フィラメントや
放電電極の耐久性を向上させる。
時に、耐久性に優れたものとする。 【解決手段】 高周波放電によって生成されるプラズマ
を保持する気密性のプラズマ生成室１と、高周波放電を
行わせるための高周波コイル７と、生成されたプラズマ
からイオンビームを引出すためのビーム引出部１０とを
有する高周波イオン源とし、電子サイクロトン共鳴を用
いたイオン源よりも広範囲で均一なイオンビームを得
る。これに加えて、高周波放電を開始させるための種と
なる電子を得る手段として、プラズマ生成室で発生した
プラズマを遮る加速電極を備えた電子ビーム発生器４を
プラズマ生成室１に設けることにより、フィラメントや
放電電極の耐久性を向上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン打込み装置
および中性粒子入射装置などのイオン注入装置に係り、
特に高周波コイルを用いて高周波放電によりプラズマを
生成するイオン源を備えたイオン注入装置に関するもの
である。
および中性粒子入射装置などのイオン注入装置に係り、
特に高周波コイルを用いて高周波放電によりプラズマを
生成するイオン源を備えたイオン注入装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体や機能性薄膜の生成および
加工に際しイオンビームが用いられるようになってい
る。例えば、いわゆるサブミクロンデバイスを製作する
うえで不可欠なドライエッチング装置の１つとして、特
開昭５９−４６７４８号ではマイクロ波を使ったイオン
ビームエッチング装置が提案されている。この装置によ
れば、高精度のエッチングが可能であると同時に、酸素
やフッ素系、塩素系ガス等の反応性ガスを使用した場合
でも、電子衝撃型のイオン源を用いたエッチング装置の
ようにフィラメントが消滅するという問題もなく、長時
間の使用に耐え得るという利点がある。しかし、電子サ
イクロトン共鳴（ＥＣＲ）を利用してプラズマを生成し
ているため、広範囲で均一なイオンビームを得ることは
難しく、したがって多数のウエハを一度に処理するよう
な用途には向いていない。
加工に際しイオンビームが用いられるようになってい
る。例えば、いわゆるサブミクロンデバイスを製作する
うえで不可欠なドライエッチング装置の１つとして、特
開昭５９−４６７４８号ではマイクロ波を使ったイオン
ビームエッチング装置が提案されている。この装置によ
れば、高精度のエッチングが可能であると同時に、酸素
やフッ素系、塩素系ガス等の反応性ガスを使用した場合
でも、電子衝撃型のイオン源を用いたエッチング装置の
ようにフィラメントが消滅するという問題もなく、長時
間の使用に耐え得るという利点がある。しかし、電子サ
イクロトン共鳴（ＥＣＲ）を利用してプラズマを生成し
ているため、広範囲で均一なイオンビームを得ることは
難しく、したがって多数のウエハを一度に処理するよう
な用途には向いていない。
【０００３】一方、米国ローレンス・バークレイ研究所
は、核融合用の中性粒子入射装置に用いるイオン源とし
て、高周波イオン源を開発し、１００ｍｍ×１００ｍｍ
の均一な強度の水素イオンビームを得ることに成功し、
このことが「ＲadioＦrequency Ｉon Ｓource Ｄevelop
ment for Ｎeutral Ｂeam Ａpplication」（Ｋ.Ｈ.Ｌeu
ng et，al，Ｊ.Ｖac，Ｓci，Ｔechnol Ａ２（２），Ａp
r,−Ｊune，1984）で報告されている。このイオン源に
よれば、広範囲で均一なイオンビームが得られると同時
に、プラズマを生成する際に高周波放電を用いているた
めに反応性ガスの下でも電子衝撃型のイオン源に比較し
て長時間安定に動作させ得るという利点がある。
は、核融合用の中性粒子入射装置に用いるイオン源とし
て、高周波イオン源を開発し、１００ｍｍ×１００ｍｍ
の均一な強度の水素イオンビームを得ることに成功し、
このことが「ＲadioＦrequency Ｉon Ｓource Ｄevelop
ment for Ｎeutral Ｂeam Ａpplication」（Ｋ.Ｈ.Ｌeu
ng et，al，Ｊ.Ｖac，Ｓci，Ｔechnol Ａ２（２），Ａp
r,−Ｊune，1984）で報告されている。このイオン源に
よれば、広範囲で均一なイオンビームが得られると同時
に、プラズマを生成する際に高周波放電を用いているた
めに反応性ガスの下でも電子衝撃型のイオン源に比較し
て長時間安定に動作させ得るという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記バークレ
イ研究所の開発したイオン源は、高周波放電を用いてい
るとは言え、それを開始させる際の種となる電子は放電
開始当初にフィラメントを短時間点灯させることによっ
て得ているため、フィラメントの消耗によってイオン源
としての耐久性が低下するという問題がある。
イ研究所の開発したイオン源は、高周波放電を用いてい
るとは言え、それを開始させる際の種となる電子は放電
開始当初にフィラメントを短時間点灯させることによっ
て得ているため、フィラメントの消耗によってイオン源
としての耐久性が低下するという問題がある。
【０００５】本発明が解決しようとする課題は、電子サ
イクロトン共鳴を用いたイオン源よりも広範囲で均一な
イオンビームが得られると同時に、耐久性に優れたイオ
ン源を実現することにある。
イクロトン共鳴を用いたイオン源よりも広範囲で均一な
イオンビームが得られると同時に、耐久性に優れたイオ
ン源を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、まず、電子サイクロトン共鳴を用いたイオン源より
も広範囲で均一なイオンビームが得られるようにするた
めに、イオン源を、高周波放電によって生成されるプラ
ズマを保持する気密性のプラズマ生成室と、高周波放電
を行わせるための高周波コイルと、生成されたプラズマ
からイオンビームを引出すためのビーム引出部とを有す
る高周波イオン源とする。これに加えて、フィラメント
や放電電極の耐久性を向上させるため、高周波放電を開
始させるための種となる電子を得る手段として、プラズ
マ生成室へ電子を注入する電子ビーム発生器を設けるこ
とを特徴とする。周知のとおり、電子ビーム発生器は発
生した電子をビームに形成するための加速電極を備えて
いるから、プラズマ生成室で発生したプラズマはその加
速電極により遮られて電子ビーム発生器の内部に進入し
にくいので、電子ビーム発生器の電子発生源であるフィ
ラメントや放電極がプラズマにより消耗することを防ぐ
ことができる。
め、まず、電子サイクロトン共鳴を用いたイオン源より
も広範囲で均一なイオンビームが得られるようにするた
めに、イオン源を、高周波放電によって生成されるプラ
ズマを保持する気密性のプラズマ生成室と、高周波放電
を行わせるための高周波コイルと、生成されたプラズマ
からイオンビームを引出すためのビーム引出部とを有す
る高周波イオン源とする。これに加えて、フィラメント
や放電電極の耐久性を向上させるため、高周波放電を開
始させるための種となる電子を得る手段として、プラズ
マ生成室へ電子を注入する電子ビーム発生器を設けるこ
とを特徴とする。周知のとおり、電子ビーム発生器は発
生した電子をビームに形成するための加速電極を備えて
いるから、プラズマ生成室で発生したプラズマはその加
速電極により遮られて電子ビーム発生器の内部に進入し
にくいので、電子ビーム発生器の電子発生源であるフィ
ラメントや放電極がプラズマにより消耗することを防ぐ
ことができる。
【０００７】この場合において、電子ビーム発生器は、
少なくともその電子ビームの放射端をプラズマ生成室に
挿入して設けてもよく、又はイオンビーム引出部を介し
たプラズマ生成室の反対側、つまりイオンビーム引出部
の加工室側に設けてもよい。
少なくともその電子ビームの放射端をプラズマ生成室に
挿入して設けてもよく、又はイオンビーム引出部を介し
たプラズマ生成室の反対側、つまりイオンビーム引出部
の加工室側に設けてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例
を示す縦断面図であり、イオン打込み装置に本発明を適
用したものである。図２は高周波放電開始時の動作を説
明するためのタイムチャートである。図１において、プ
ラズマ生成室１は側壁が絶縁物で形成された真空容器構
造となっており、例えば１×１０~6Ｔorr程度の真空状
態にて運転される。プラズマ生成室１の上部には、例え
ばフレオンガス（ＣＦ4）等の所望のガスを導入するガ
ス導入口２が設けられている。また、制御装置３によっ
て制御される電子ビーム発生器４と、電源５から加速電
圧が印加される加速電極６が設けられている。さらに、
プラズマ生成室１の外部周囲には高周波コイル７が設け
られ、電源８から高周波コイル７に印加する高周波電力
および生成室外壁に印加する電位を制御装置９によって
調整可能に構成されている。そして、加速電極６に高電
圧を印加することによってイオンビーム引出部１０から
引出されたイオンビーム１１は質量分離器１２によって
特定のエネルギーを持つイオンのみが選別され、選別さ
れたイオンはスリット１３を介して加工室１４の被加工
物に所定量だけ打込まれるようになっている。
を示す縦断面図であり、イオン打込み装置に本発明を適
用したものである。図２は高周波放電開始時の動作を説
明するためのタイムチャートである。図１において、プ
ラズマ生成室１は側壁が絶縁物で形成された真空容器構
造となっており、例えば１×１０~6Ｔorr程度の真空状
態にて運転される。プラズマ生成室１の上部には、例え
ばフレオンガス（ＣＦ4）等の所望のガスを導入するガ
ス導入口２が設けられている。また、制御装置３によっ
て制御される電子ビーム発生器４と、電源５から加速電
圧が印加される加速電極６が設けられている。さらに、
プラズマ生成室１の外部周囲には高周波コイル７が設け
られ、電源８から高周波コイル７に印加する高周波電力
および生成室外壁に印加する電位を制御装置９によって
調整可能に構成されている。そして、加速電極６に高電
圧を印加することによってイオンビーム引出部１０から
引出されたイオンビーム１１は質量分離器１２によって
特定のエネルギーを持つイオンのみが選別され、選別さ
れたイオンはスリット１３を介して加工室１４の被加工
物に所定量だけ打込まれるようになっている。
【０００９】この構成において、高周波コイル７に印加
する高周波電力、加速電極６に印加する加速電圧、電子
ビーム発生器の制御装置３に対するビーム発生指令を、
図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなシーケンスで制御し、
電子ビーム発生器４からの電子ビームを、高周波放電開
始当初にプラズマ発生室１に一時的に入射することによ
り、高周波放電が開始される。すなわち、時刻ｔ0で高
周波電力を高周波コイル７に印加した後、時刻ｔ1で電
子ビーム発生器４から電子ビームを一定時間だけ発生さ
せてプラズマ生成室１に入射する。すると、この時の電
子ビームを種として高周波放電が開始され、時刻ｔ1以
後は持続的な放電状態に移行する。以後は、時刻ｔ2に
おいて加速電圧を印加してイオンビーム１１をプラズマ
生成室１のイオンビーム引出部１０から引出して加工室
２に導く。
する高周波電力、加速電極６に印加する加速電圧、電子
ビーム発生器の制御装置３に対するビーム発生指令を、
図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなシーケンスで制御し、
電子ビーム発生器４からの電子ビームを、高周波放電開
始当初にプラズマ発生室１に一時的に入射することによ
り、高周波放電が開始される。すなわち、時刻ｔ0で高
周波電力を高周波コイル７に印加した後、時刻ｔ1で電
子ビーム発生器４から電子ビームを一定時間だけ発生さ
せてプラズマ生成室１に入射する。すると、この時の電
子ビームを種として高周波放電が開始され、時刻ｔ1以
後は持続的な放電状態に移行する。以後は、時刻ｔ2に
おいて加速電圧を印加してイオンビーム１１をプラズマ
生成室１のイオンビーム引出部１０から引出して加工室
２に導く。
【００１０】このように、図１のイオン打ち込み装置に
よれば、フィラメントや放電極をプラズマ生成室１内で
用いることなく高周波放電を開始させることができるか
ら、フィラメント等が化学的に活性なプラズマにより損
傷するのを防ぐことができる。
よれば、フィラメントや放電極をプラズマ生成室１内で
用いることなく高周波放電を開始させることができるか
ら、フィラメント等が化学的に活性なプラズマにより損
傷するのを防ぐことができる。
【００１１】なお、上記実施例では電子ビームをプラズ
マ生成室に入射することによって高周波放電を開始させ
ているが、レーザ光をプラズマ生成室の一部に入射して
導入ガスの一部を電離させ、この電離の際に発生する電
子を種として高周波放電を開始させるようにすることが
できる。また、図１の例において、電子ビーム発生器４
を加工室１４側に取付けて、つまりイオンビーム引出部
１０の加工室１３側に取付けて、発生した電子ビームを
プラズマ生成室１へ導くように構成してもよい。
マ生成室に入射することによって高周波放電を開始させ
ているが、レーザ光をプラズマ生成室の一部に入射して
導入ガスの一部を電離させ、この電離の際に発生する電
子を種として高周波放電を開始させるようにすることが
できる。また、図１の例において、電子ビーム発生器４
を加工室１４側に取付けて、つまりイオンビーム引出部
１０の加工室１３側に取付けて、発生した電子ビームを
プラズマ生成室１へ導くように構成してもよい。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ生成室内にフィラメントや放電電極を設けるこ
となく高周波放電を開始することができるため、反応性
ガスの雰囲気で使用しても頻繁な部品交換や清掃が不要
となり、イオン源装置としての耐久性を向上させること
が可能になる。また、電子サイクロトロン共鳴によるイ
オン源よりも、広範囲で均一なイオンビームを得ること
ができる。
プラズマ生成室内にフィラメントや放電電極を設けるこ
となく高周波放電を開始することができるため、反応性
ガスの雰囲気で使用しても頻繁な部品交換や清掃が不要
となり、イオン源装置としての耐久性を向上させること
が可能になる。また、電子サイクロトロン共鳴によるイ
オン源よりも、広範囲で均一なイオンビームを得ること
ができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２】高周波放電開始時の動作を説明するためのタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
１ プラズマ生成室 ２ ガス導入口 ３ 制御装置 ４ 電子ビーム発生器 ６ 加速電極 ７ 高周波コイル １０ イオンビーム引出部 １１ イオンビーム １２ 質量分離器 １４ 加工室
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｄ (72)発明者 黒沢 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 袴田 好美 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 高周波放電によって生成されるプラズマ
を保持する気密性のプラズマ生成室と、前記高周波放電
を行わせるための高周波コイルと、前記生成されたプラ
ズマからイオンビームを引出すためのビーム引出部とを
有するイオン源を備えたイオン注入装置において、 前記高周波放電を開始させるための種となる電子を得る
手段として、前記プラズマ生成室へ電子を注入する電子
ビーム発生器を設けたことを特徴とするイオン注入装
置。 - 【請求項２】 前記電子ビーム発生器の少なくとも電子
ビームの放射端を前記プラズマ生成室に挿入して設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイオン
注入装置。 - 【請求項３】 前記電子ビーム発生器を前記イオンビー
ム引出部の前記プラズマ生成室の反対側に設け、前記イ
オンビーム引出部を介して前記プラズマ生成室へ電子ビ
ームを入射することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025525A JP2654769B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025525A JP2654769B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | イオン注入装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61077751A Division JPH0711072B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | イオン源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08253860A true JPH08253860A (ja) | 1996-10-01 |
| JP2654769B2 JP2654769B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=12168473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8025525A Expired - Lifetime JP2654769B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654769B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141520B1 (ko) * | 2009-06-26 | 2012-05-15 | 염세환 | Ｅｃｒ 장비를 이용한 철망 가공장치 |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8025525A patent/JP2654769B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141520B1 (ko) * | 2009-06-26 | 2012-05-15 | 염세환 | Ｅｃｒ 장비를 이용한 철망 가공장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2654769B2 (ja) | 1997-09-17 |
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