JPH0992199A - イオンビーム発生方法およびその装置 - Google Patents
イオンビーム発生方法およびその装置Info
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- JPH0992199A JPH0992199A JP7274897A JP27489795A JPH0992199A JP H0992199 A JPH0992199 A JP H0992199A JP 7274897 A JP7274897 A JP 7274897A JP 27489795 A JP27489795 A JP 27489795A JP H0992199 A JPH0992199 A JP H0992199A
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波イオン源におけるプラズマの生成手段
を改善して、それから引き出すイオンビームのビーム電
流密度分布の均一性の向上およびビーム電流密度の増大
を可能にする。 【解決手段】 高周波イオン源２のプラズマソース部４
を構成する高周波電極７とプラズマ生成容器６との間
に、高周波電源１６ａから、元となる高周波信号に対し
てそれを断続させる第１の変調をかけた高周波電力を供
給する。
を改善して、それから引き出すイオンビームのビーム電
流密度分布の均一性の向上およびビーム電流密度の増大
を可能にする。 【解決手段】 高周波イオン源２のプラズマソース部４
を構成する高周波電極７とプラズマ生成容器６との間
に、高周波電源１６ａから、元となる高周波信号に対し
てそれを断続させる第１の変調をかけた高周波電力を供
給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオン注
入装置、イオンドーピング装置（非質量分離型イオン注
入装置）、イオン照射と真空蒸着を併用する薄膜形成装
置等のように、イオンビームを処理対象物に照射して処
理を行う場合に用いられるイオンビーム発生方法および
その装置に関し、より具体的には、その高周波イオン源
から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一
性の向上およびビーム電流密度の増大を図る手段に関す
る。
入装置、イオンドーピング装置（非質量分離型イオン注
入装置）、イオン照射と真空蒸着を併用する薄膜形成装
置等のように、イオンビームを処理対象物に照射して処
理を行う場合に用いられるイオンビーム発生方法および
その装置に関し、より具体的には、その高周波イオン源
から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一
性の向上およびビーム電流密度の増大を図る手段に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のイオンビーム発生装置を
用いたイオンドーピング装置の一例を示す断面図であ
る。このイオンドーピング装置は、イオンビーム４０を
射出する高周波イオン源２と、それにイオンビーム引出
し用の電圧を印加する電源装置３０とを有するイオンビ
ーム発生装置の高周波イオン源２を、処理室４２の上部
に取り付けた構造をしている。
用いたイオンドーピング装置の一例を示す断面図であ
る。このイオンドーピング装置は、イオンビーム４０を
射出する高周波イオン源２と、それにイオンビーム引出
し用の電圧を印加する電源装置３０とを有するイオンビ
ーム発生装置の高周波イオン源２を、処理室４２の上部
に取り付けた構造をしている。
【０００３】処理室４２内には、処理対象物の一例であ
る基板４６を保持するホルダ４４が設けられている。ま
た、この処理室４２は、図示しない真空排気装置によっ
て真空排気される。
る基板４６を保持するホルダ４４が設けられている。ま
た、この処理室４２は、図示しない真空排気装置によっ
て真空排気される。
【０００４】高周波イオン源２は、ガスが導入されそれ
を高周波放電によって電離させてプラズマ１４を発生さ
せるプラズマソース部４と、このプラズマソース部４の
出口付近に設けられていて、プラズマソース部４内のプ
ラズマ１４から電界の作用でイオンビーム４０を引き出
す引出し電極系２０とを有している。
を高周波放電によって電離させてプラズマ１４を発生さ
せるプラズマソース部４と、このプラズマソース部４の
出口付近に設けられていて、プラズマソース部４内のプ
ラズマ１４から電界の作用でイオンビーム４０を引き出
す引出し電極系２０とを有している。
【０００５】プラズマソース部４は、筒状のプラズマ生
成容器６と、その背面部に蓋をするように設けられた高
周波電極７とを有しており、両者間は絶縁碍子８によっ
て電気的に絶縁されている。プラズマソース部４内に
は、この例では、高周波電極７の上部に設けられたガス
導入口１０からガス１２が導入されるが、そのようにせ
ずに、処理室４２からプラズマソース部４内に拡散して
くるガスを用いても良い。
成容器６と、その背面部に蓋をするように設けられた高
周波電極７とを有しており、両者間は絶縁碍子８によっ
て電気的に絶縁されている。プラズマソース部４内に
は、この例では、高周波電極７の上部に設けられたガス
導入口１０からガス１２が導入されるが、そのようにせ
ずに、処理室４２からプラズマソース部４内に拡散して
くるガスを用いても良い。
【０００６】プラズマソース部４には、より具体的には
それを構成する高周波電極７とプラズマ生成容器６との
間には、高周波電源１６から整合回路１８を介して高周
波電力が供給される。この高周波電力は、従来は連続し
た正弦波であり、その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚ
である。
それを構成する高周波電極７とプラズマ生成容器６との
間には、高周波電源１６から整合回路１８を介して高周
波電力が供給される。この高周波電力は、従来は連続し
た正弦波であり、その周波数は通常は１３．５６ＭＨｚ
である。
【０００７】引出し電極系２０は、この例では、最プラ
ズマ側から下流側に向けて配置された第１電極２１、第
２電極２２、第３電極２３および第４電極２４を有して
いる。２６は絶縁碍子である。これらの各電極２１〜２
４は、この例では多孔電極であるが、イオン引出しスリ
ットを有する場合もある。
ズマ側から下流側に向けて配置された第１電極２１、第
２電極２２、第３電極２３および第４電極２４を有して
いる。２６は絶縁碍子である。これらの各電極２１〜２
４は、この例では多孔電極であるが、イオン引出しスリ
ットを有する場合もある。
【０００８】第１電極２１は、引き出すイオンビーム４
０のエネルギーを決める電極であり、電源装置３０を構
成する直流の第１電源３１から、接地電位を基準にして
正の高電圧が印加される。第２電極２２は、第１電極２
１との間に電位差を生ぜしめそれによる電界によってプ
ラズマ１４からイオンビーム４０を引き出す電極であ
り、電源装置３０を構成する直流の第２電源３２から、
第１電極２１の電位を基準にして負の電圧が印加され
る。第３電極２３は、下流側からの電子の逆行を抑制す
る電極であり、電源装置３０を構成する直流の第３電源
３３から、接地電位を基準にして負の電圧が印加され
る。第４電極２４は、接地されている。
０のエネルギーを決める電極であり、電源装置３０を構
成する直流の第１電源３１から、接地電位を基準にして
正の高電圧が印加される。第２電極２２は、第１電極２
１との間に電位差を生ぜしめそれによる電界によってプ
ラズマ１４からイオンビーム４０を引き出す電極であ
り、電源装置３０を構成する直流の第２電源３２から、
第１電極２１の電位を基準にして負の電圧が印加され
る。第３電極２３は、下流側からの電子の逆行を抑制す
る電極であり、電源装置３０を構成する直流の第３電源
３３から、接地電位を基準にして負の電圧が印加され
る。第４電極２４は、接地されている。
【０００９】図４の装置の動作例を説明すると、処理室
４２内のホルダ４４上に所望の基板４６を保持して処理
室４２内を真空排気しながら、高周波イオン源２のプラ
ズマソース部４内に所望のガス１２を導入し、かつプラ
ズマソース部４に（より具体的にはそれを構成する高周
波電極７とプラズマ生成容器６間に）前述したような高
周波電力を供給すると、高周波電極７とプラズマ生成容
器６との間で高周波放電が起こり、それによってガスが
分解されてプラズマ１４が作られる。このプラズマ１４
中のイオンは、引出し電極系２０によってイオンビーム
４０として引き出される。引き出されたイオンビーム４
０は、質量分離を行うことなくそのまま基板４６に照射
され、イオン注入（イオンドーピング）が行われる。
４２内のホルダ４４上に所望の基板４６を保持して処理
室４２内を真空排気しながら、高周波イオン源２のプラ
ズマソース部４内に所望のガス１２を導入し、かつプラ
ズマソース部４に（より具体的にはそれを構成する高周
波電極７とプラズマ生成容器６間に）前述したような高
周波電力を供給すると、高周波電極７とプラズマ生成容
器６との間で高周波放電が起こり、それによってガスが
分解されてプラズマ１４が作られる。このプラズマ１４
中のイオンは、引出し電極系２０によってイオンビーム
４０として引き出される。引き出されたイオンビーム４
０は、質量分離を行うことなくそのまま基板４６に照射
され、イオン注入（イオンドーピング）が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
置においては、イオンビーム４０のビーム電流密度を大
きくしようとして、プラズマソース部４に投入する高周
波電力を大きくすると、プラズマソース部４内の放電し
やすい部分に、具体的には高周波電極７とプラズマ生成
容器６とが互いに近づいている端部付近９に高周波放電
が集中するため、その付近に濃いプラズマ１４が偏在
し、その結果、イオンビーム４０のビーム電流密度分布
の均一性が悪化するという問題が生じる。
置においては、イオンビーム４０のビーム電流密度を大
きくしようとして、プラズマソース部４に投入する高周
波電力を大きくすると、プラズマソース部４内の放電し
やすい部分に、具体的には高周波電極７とプラズマ生成
容器６とが互いに近づいている端部付近９に高周波放電
が集中するため、その付近に濃いプラズマ１４が偏在
し、その結果、イオンビーム４０のビーム電流密度分布
の均一性が悪化するという問題が生じる。
【００１１】また、濃いプラズマ１４が上記端部付近９
に偏在し、プラズマソース部４内の広い領域にうまく拡
散しないため、投入高周波電力を大きくしても、イオン
ビーム４０のビーム電流密度があまり増大しないという
問題もある。これは、イオンビーム４０のビーム電流密
度は、イオンビーム４０のほぼ全体のビーム電流をその
面積で割った値であるから（より具体的にはこの例で
は、基板４６に入射するイオンビーム４０の全ビーム電
流を基板４６の面積で割った値を測っている）、濃いプ
ラズマ１４が局所的に生じてイオンビーム４０の一部分
で局所的にビーム電流密度が増えても、イオンビーム４
０全体としてはビーム電流はあまり増大しないので、全
体的なビーム電流密度はあまり大きくならないからであ
る。しかも、上記端部付近９でプラズマ密度が増えて
も、その部分は引出し電極系２０の端部に位置している
ので、そこからイオンビーム４０を引き出すのは困難で
あり、これもイオンビーム４０のビーム電流密度があま
り大きくならない要因になっている。このような問題
は、プラズマソース部４および引出し電極系２０が大面
積の、いわゆる大口径のイオン源において著しい。
に偏在し、プラズマソース部４内の広い領域にうまく拡
散しないため、投入高周波電力を大きくしても、イオン
ビーム４０のビーム電流密度があまり増大しないという
問題もある。これは、イオンビーム４０のビーム電流密
度は、イオンビーム４０のほぼ全体のビーム電流をその
面積で割った値であるから（より具体的にはこの例で
は、基板４６に入射するイオンビーム４０の全ビーム電
流を基板４６の面積で割った値を測っている）、濃いプ
ラズマ１４が局所的に生じてイオンビーム４０の一部分
で局所的にビーム電流密度が増えても、イオンビーム４
０全体としてはビーム電流はあまり増大しないので、全
体的なビーム電流密度はあまり大きくならないからであ
る。しかも、上記端部付近９でプラズマ密度が増えて
も、その部分は引出し電極系２０の端部に位置している
ので、そこからイオンビーム４０を引き出すのは困難で
あり、これもイオンビーム４０のビーム電流密度があま
り大きくならない要因になっている。このような問題
は、プラズマソース部４および引出し電極系２０が大面
積の、いわゆる大口径のイオン源において著しい。
【００１２】そこでこの発明は、上記のような高周波イ
オン源におけるプラズマの生成手段を改善して、それか
ら引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一性
の向上およびビーム電流密度の増大を可能にしたイオン
ビーム発生方法およびその装置を提供することを主たる
目的とする。
オン源におけるプラズマの生成手段を改善して、それか
ら引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一性
の向上およびビーム電流密度の増大を可能にしたイオン
ビーム発生方法およびその装置を提供することを主たる
目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明のイオンビーム
発生方法は、前述したような高周波イオン源のプラズマ
ソース部に、元となる高周波信号に対してそれを断続さ
せる第１の変調をかけた高周波電力を供給してイオンビ
ームを引き出すことを特徴とする。
発生方法は、前述したような高周波イオン源のプラズマ
ソース部に、元となる高周波信号に対してそれを断続さ
せる第１の変調をかけた高周波電力を供給してイオンビ
ームを引き出すことを特徴とする。
【００１４】高周波電力に、上記のような第１の変調に
加えて、この第１の変調よりも長い周期で断続させる第
２の変調をかけても良い。
加えて、この第１の変調よりも長い周期で断続させる第
２の変調をかけても良い。
【００１５】プラズマソース部に上記のような第１の変
調をかけた高周波電力を供給すると、高周波電力のオン
期間中に作られたプラズマは、高周波電力のオフ期間中
にプラズマソース部内の広い領域に拡散するようにな
る。しかも、高周波電力のオン期間の初期には、ガスの
励起作用が非常に高まるので、非常に濃いプラズマが作
られ、これが繰り返される。そしてこのような濃いプラ
ズマの生成と当該プラズマの拡散とが繰り返されるの
で、プラズマソース部内の広い領域において濃いプラズ
マが均一性良く生成される。その結果、高周波イオン源
から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一
性を向上させると共に、ビーム電流密度を増大させるこ
とが可能になる。
調をかけた高周波電力を供給すると、高周波電力のオン
期間中に作られたプラズマは、高周波電力のオフ期間中
にプラズマソース部内の広い領域に拡散するようにな
る。しかも、高周波電力のオン期間の初期には、ガスの
励起作用が非常に高まるので、非常に濃いプラズマが作
られ、これが繰り返される。そしてこのような濃いプラ
ズマの生成と当該プラズマの拡散とが繰り返されるの
で、プラズマソース部内の広い領域において濃いプラズ
マが均一性良く生成される。その結果、高周波イオン源
から引き出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一
性を向上させると共に、ビーム電流密度を増大させるこ
とが可能になる。
【００１６】高周波電力に更に上記のような第２の変調
をかけると、この第２の変調によっても、上記第１の変
調に加えて更に、第１の変調と同様の作用によって、濃
いプラズマの生成とその拡散とを繰り返して生じさせる
ことができるので、一層濃いプラズマを生成することが
可能になり、ビーム電流密度を一層増大させることが可
能になる。
をかけると、この第２の変調によっても、上記第１の変
調に加えて更に、第１の変調と同様の作用によって、濃
いプラズマの生成とその拡散とを繰り返して生じさせる
ことができるので、一層濃いプラズマを生成することが
可能になり、ビーム電流密度を一層増大させることが可
能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオンビ
ーム発生装置を用いたイオンドーピング装置の一例を示
す断面図である。図４の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。
ーム発生装置を用いたイオンドーピング装置の一例を示
す断面図である。図４の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。
【００１８】この実施例においては、従来例の高周波電
源１６の代わりに、任意の波形の高周波信号を発生させ
ることができる高周波信号発生器１６１と、それからの
高周波信号を電力増幅する高周波パワーアンプ１６２と
で構成された高周波電源１６ａを用いている。そしてこ
れによって、例えば図２に示す例のように、元となる高
周波信号に対して、それを周期Ｔ1 で断続させる第１の
変調をかけた高周波電力を、整合回路１８を介して、前
述したプラズマソース部４を構成する高周波電極７とプ
ラズマ生成容器６との間に供給するようにしている。
源１６の代わりに、任意の波形の高周波信号を発生させ
ることができる高周波信号発生器１６１と、それからの
高周波信号を電力増幅する高周波パワーアンプ１６２と
で構成された高周波電源１６ａを用いている。そしてこ
れによって、例えば図２に示す例のように、元となる高
周波信号に対して、それを周期Ｔ1 で断続させる第１の
変調をかけた高周波電力を、整合回路１８を介して、前
述したプラズマソース部４を構成する高周波電極７とプ
ラズマ生成容器６との間に供給するようにしている。
【００１９】この元となる高周波信号は、例えば従来例
と同様に１３．５６ＭＨｚの正弦波信号であるが、これ
に限定されるものではない。
と同様に１３．５６ＭＨｚの正弦波信号であるが、これ
に限定されるものではない。
【００２０】なお、ガス１２としては、特定のものに限
定されるものではなく、例えば、半導体の不純物注入
を目的とする場合は、ＰＨ3 、Ｂ2Ｈ6 、ＡsＨ3 、Ｓi
Ｈ4 、Ｓi2Ｈ6 、ＧeＨ4 等、基板４６のプラズマ処
理やガス元素注入を目的とする場合は、Ｎ2Ｏ、Ｏ2 、
Ｎ2 、Ｈ2 、Ａr 、Ｋr 、Ｘe 等、基板４６のエッチ
ング処理を目的とする場合は、Ｃl 化合物（クロロフル
オルカーボン、Ｃl2、Ｃl3等）、Ｆ化合物（ＳＦ6 、Ｃ
Ｆ4 等）等、を使用することができる。
定されるものではなく、例えば、半導体の不純物注入
を目的とする場合は、ＰＨ3 、Ｂ2Ｈ6 、ＡsＨ3 、Ｓi
Ｈ4 、Ｓi2Ｈ6 、ＧeＨ4 等、基板４６のプラズマ処
理やガス元素注入を目的とする場合は、Ｎ2Ｏ、Ｏ2 、
Ｎ2 、Ｈ2 、Ａr 、Ｋr 、Ｘe 等、基板４６のエッチ
ング処理を目的とする場合は、Ｃl 化合物（クロロフル
オルカーボン、Ｃl2、Ｃl3等）、Ｆ化合物（ＳＦ6 、Ｃ
Ｆ4 等）等、を使用することができる。
【００２１】プラズマソース部４に上記のような変調を
かけた高周波電力を供給すると、高周波電力がオンされ
ている期間ｔ1 中に、前述した端部付近９でプラズマ１
４が作られ、高周波電力がオフされている期間ｔ2 中
に、そのプラズマ１４がプラズマ生成容器６内の中央部
の方へ広がって全体に拡散する。しかも、オン期間ｔ1
の初期には、高周波電極７とプラズマ生成容器６間に非
常に高い電圧が印加されてガス１２の励起作用が非常に
高まるので、端部付近９に非常に濃いプラズマ１４が作
られ、このようなプラズマ生成が繰り返されることにな
る。
かけた高周波電力を供給すると、高周波電力がオンされ
ている期間ｔ1 中に、前述した端部付近９でプラズマ１
４が作られ、高周波電力がオフされている期間ｔ2 中
に、そのプラズマ１４がプラズマ生成容器６内の中央部
の方へ広がって全体に拡散する。しかも、オン期間ｔ1
の初期には、高周波電極７とプラズマ生成容器６間に非
常に高い電圧が印加されてガス１２の励起作用が非常に
高まるので、端部付近９に非常に濃いプラズマ１４が作
られ、このようなプラズマ生成が繰り返されることにな
る。
【００２２】その場合、高周波電力のオフ期間ｔ2 中
も、整合回路１８内には通常は直列にコンデンサが挿入
されていてそれからの高周波電力の放電が一定の時定数
で続くため、これが端部付近９においてプラズマを持続
させることに寄与する。
も、整合回路１８内には通常は直列にコンデンサが挿入
されていてそれからの高周波電力の放電が一定の時定数
で続くため、これが端部付近９においてプラズマを持続
させることに寄与する。
【００２３】そして上記のような端部付近９における濃
いプラズマ１４の生成と当該プラズマ１４の中央部への
拡散とが周期Ｔ1 で繰り返されるので、濃いプラズマ１
４が従来例のように端部付近９に偏在することはなく、
プラズマソース部４内の広い領域において濃いプラズマ
１４が均一性良く生成される。その結果、このプラズマ
ソース部４から引き出すイオンビーム４０のビーム電流
密度分布の均一性を向上させると共に、ビーム電流密度
を増大させることが可能になる。
いプラズマ１４の生成と当該プラズマ１４の中央部への
拡散とが周期Ｔ1 で繰り返されるので、濃いプラズマ１
４が従来例のように端部付近９に偏在することはなく、
プラズマソース部４内の広い領域において濃いプラズマ
１４が均一性良く生成される。その結果、このプラズマ
ソース部４から引き出すイオンビーム４０のビーム電流
密度分布の均一性を向上させると共に、ビーム電流密度
を増大させることが可能になる。
【００２４】しかも、上記高周波イオン源２のように筒
状のプラズマ生成容器６とその蓋を兼ねる高周波電極７
との間で高周波放電を起こさせるタイプのイオン源の場
合、平行平板の高周波電極を用いる場合と違って、プラ
ズマソース部４の直径が大きくなると、従来例のように
連続的な高周波電力を供給したのでは最初のプラズマが
立ちにくいのでトリガのようなものを設ける必要が出で
くるが、この発明のように断続変調をかけた高周波電力
を供給すれば、前述したように高周波電力のオン期間ｔ
1 の初期に高周波電極７とプラズマ生成容器６間に非常
に高い電圧が印加されるので、最初のプラズマを立てる
ことが容易になり、従って大口径のイオン源の場合でも
トリガを省略することが可能になる。
状のプラズマ生成容器６とその蓋を兼ねる高周波電極７
との間で高周波放電を起こさせるタイプのイオン源の場
合、平行平板の高周波電極を用いる場合と違って、プラ
ズマソース部４の直径が大きくなると、従来例のように
連続的な高周波電力を供給したのでは最初のプラズマが
立ちにくいのでトリガのようなものを設ける必要が出で
くるが、この発明のように断続変調をかけた高周波電力
を供給すれば、前述したように高周波電力のオン期間ｔ
1 の初期に高周波電極７とプラズマ生成容器６間に非常
に高い電圧が印加されるので、最初のプラズマを立てる
ことが容易になり、従って大口径のイオン源の場合でも
トリガを省略することが可能になる。
【００２５】上記高周波電力の第１の変調の周期Ｔ
1 は、端部付近９において先のオン期間ｔ1 中に発生さ
せたプラズマが消滅しない内に次のオン期間ｔ1 になる
ようなもの、即ちプラズマの寿命より短い周期にするの
が好ましい。このプラズマの寿命は、使用するガス種に
もよるが、前述したような種類のガス１２の場合は通常
は数ｍｓｅｃ〜数百μｓｅｃであるので、上記第１の変
調の周波数（１／Ｔ1 ）は、数百Ｈｚ〜数ＫＨｚ以上、
余裕を見て数ＫＨｚ以上にするのが好ましい。但し、こ
の周波数をあまり高くすると、連続波に近づいて高周波
電力を断続する効果が薄れてくるので、上限は元となる
高周波信号の周波数の１／１０程度以下にするのが好ま
しい。即ち、元となる高周波信号が前述した１３．５６
ＭＨｚの場合、上記第１の変調の周波数は、上記理由か
ら、数ＫＨｚ〜数ＭＨｚの範囲内に選ぶのが好ましい。
より具体的には、第１の変調の周波数は、ガス１２がＰ
Ｈ3 等の金属水素化物の場合は１０ＫＨｚ〜１００ＫＨ
ｚで高い効果が得られ、ＳiＨ4の場合は７０ＫＨｚ前後
で非常に高い効果が得られた。
1 は、端部付近９において先のオン期間ｔ1 中に発生さ
せたプラズマが消滅しない内に次のオン期間ｔ1 になる
ようなもの、即ちプラズマの寿命より短い周期にするの
が好ましい。このプラズマの寿命は、使用するガス種に
もよるが、前述したような種類のガス１２の場合は通常
は数ｍｓｅｃ〜数百μｓｅｃであるので、上記第１の変
調の周波数（１／Ｔ1 ）は、数百Ｈｚ〜数ＫＨｚ以上、
余裕を見て数ＫＨｚ以上にするのが好ましい。但し、こ
の周波数をあまり高くすると、連続波に近づいて高周波
電力を断続する効果が薄れてくるので、上限は元となる
高周波信号の周波数の１／１０程度以下にするのが好ま
しい。即ち、元となる高周波信号が前述した１３．５６
ＭＨｚの場合、上記第１の変調の周波数は、上記理由か
ら、数ＫＨｚ〜数ＭＨｚの範囲内に選ぶのが好ましい。
より具体的には、第１の変調の周波数は、ガス１２がＰ
Ｈ3 等の金属水素化物の場合は１０ＫＨｚ〜１００ＫＨ
ｚで高い効果が得られ、ＳiＨ4の場合は７０ＫＨｚ前後
で非常に高い効果が得られた。
【００２６】上記第１の変調のデューティ比（ｔ1 ／Ｔ
1 ）は、あまり小さいとオン期間ｔ1 が短くなり過ぎて
プラズマ生成に十分に電力を投入することができず、あ
まり大きいと連続波に近づいて高周波電力を断続する効
果が薄れてくるので、３０％〜８０％程度に選ぶのが好
ましい。
1 ）は、あまり小さいとオン期間ｔ1 が短くなり過ぎて
プラズマ生成に十分に電力を投入することができず、あ
まり大きいと連続波に近づいて高周波電力を断続する効
果が薄れてくるので、３０％〜８０％程度に選ぶのが好
ましい。
【００２７】プラズマソース部４には、例えば図３に示
す例のように、元となる高周波信号に対して、それを前
述したような周期Ｔ1 で断続させる第１の変調と、この
第１の変調よりも長い周期Ｔ2 で断続させる第２の変調
とをかけた（即ち二重変調をかけた）高周波電力を供給
するようにしても良い。
す例のように、元となる高周波信号に対して、それを前
述したような周期Ｔ1 で断続させる第１の変調と、この
第１の変調よりも長い周期Ｔ2 で断続させる第２の変調
とをかけた（即ち二重変調をかけた）高周波電力を供給
するようにしても良い。
【００２８】そのようにすると、第２の変調によって
も、第１の変調に加えて更に、第１の変調の場合とほぼ
同様の作用によって、オン期間ｔ3 における濃いプラズ
マ１４の生成と、オフ期間ｔ4 における当該プラズマ１
４の拡散とを、第１の変調による場合よりもゆっくりし
た周期で繰り返して生じさせることができるので、これ
と第１の変調による作用とが相俟って、プラズマソース
部４内の広い領域において一層濃いプラズマ１４を生成
することが可能になり、プラズマソース部４から引き出
すイオンビーム４０のビーム電流密度を一層増大させる
ことが可能になる。
も、第１の変調に加えて更に、第１の変調の場合とほぼ
同様の作用によって、オン期間ｔ3 における濃いプラズ
マ１４の生成と、オフ期間ｔ4 における当該プラズマ１
４の拡散とを、第１の変調による場合よりもゆっくりし
た周期で繰り返して生じさせることができるので、これ
と第１の変調による作用とが相俟って、プラズマソース
部４内の広い領域において一層濃いプラズマ１４を生成
することが可能になり、プラズマソース部４から引き出
すイオンビーム４０のビーム電流密度を一層増大させる
ことが可能になる。
【００２９】この第２の変調の周期Ｔ2 は、あまり長く
すると第２の変調をかける効果が薄れてくるので、第１
の変調の周期Ｔ1 の１００倍以下にするのが好ましい。
すると第２の変調をかける効果が薄れてくるので、第１
の変調の周期Ｔ1 の１００倍以下にするのが好ましい。
【００３０】またこの第２の変調のデューティ比（ｔ3
／Ｔ2 ）は、あまり小さいとオン期間ｔ3 が短くなり過
ぎてプラズマ生成に十分に電力を投入することができ
ず、あまり大きいと第２の変調をかける効果が薄れてく
るので、２０％〜８０％程度に選ぶのが好ましい。
／Ｔ2 ）は、あまり小さいとオン期間ｔ3 が短くなり過
ぎてプラズマ生成に十分に電力を投入することができ
ず、あまり大きいと第２の変調をかける効果が薄れてく
るので、２０％〜８０％程度に選ぶのが好ましい。
【００３１】
【実施例】プラズマソース部４の内径が３００ｍｍφ、
高さが２００ｍｍ、引出し電極系２０の内径が４００ｍ
ｍφ、高さが２００ｍｍ、処理室４２の内径が５００ｍ
ｍφ、高さが３００ｍｍの装置を用い、電圧Ｖ１を８ｋ
Ｖ、電圧Ｖ２を２ｋＶ、電圧Ｖ３を５００Ｖにして、次
のような条件でイオンビーム４０を引き出し、そのビー
ム電流密度分布の均一性およびビーム電流密度を測定し
た。ビーム電流密度分布の均一性は、ファラデーカップ
を用いて基板４６の表面における面内分布を測定した。
ビーム電流密度は、基板４６に流れる全ビーム電流を測
定してそれを基板４６の面積で割った。
高さが２００ｍｍ、引出し電極系２０の内径が４００ｍ
ｍφ、高さが２００ｍｍ、処理室４２の内径が５００ｍ
ｍφ、高さが３００ｍｍの装置を用い、電圧Ｖ１を８ｋ
Ｖ、電圧Ｖ２を２ｋＶ、電圧Ｖ３を５００Ｖにして、次
のような条件でイオンビーム４０を引き出し、そのビー
ム電流密度分布の均一性およびビーム電流密度を測定し
た。ビーム電流密度分布の均一性は、ファラデーカップ
を用いて基板４６の表面における面内分布を測定した。
ビーム電流密度は、基板４６に流れる全ビーム電流を測
定してそれを基板４６の面積で割った。
【００３２】〈実施例１〉 投入高周波電力：３００Ｗ 使用ガス：１０％ＰＨ3 ／Ｈ2 ガス流量：１０ＳＣＣＭ 運転圧力：５×１０-4Ｔｏｒｒ 元となる高周波：１３．５６ＭＨｚの正弦波 第１変調周波数：５０ＫＨｚ デューティ比：５０％
【００３３】〈実施例２〉 投入高周波電力：３００Ｗ 使用ガス：１０％ＰＨ3 ／Ｈ2 ガス流量：１０ＳＣＣＭ 運転圧力：５×１０-4Ｔｏｒｒ 元となる高周波：１３．５６ＭＨｚの正弦波 第１変調周波数：５０ＫＨｚ デューティ比：５０％ 第２変調周波数：１ＫＨｚ デューティ比：５０％
【００３４】〈比較例〉 投入高周波電力：３００Ｗ 使用ガス：１０％ＰＨ3 ／Ｈ2 ガス流量：１０ＳＣＣＭ 運転圧力：５×１０-4Ｔｏｒｒ 元となる高周波：１３．５６ＭＨｚの正弦波 変調：なし（連続波）
【００３５】上記比較例、実施例１および実施例２の場
合の測定結果を表１に示す。これから、比較例に比べて
実施例１ではイオンビームの均一性および電流密度が共
に大きく向上しており、実施例２では電流密度が実施例
１よりも更に向上していることが分かる。
合の測定結果を表１に示す。これから、比較例に比べて
実施例１ではイオンビームの均一性および電流密度が共
に大きく向上しており、実施例２では電流密度が実施例
１よりも更に向上していることが分かる。
【００３６】
【表１】
【００３７】なお、絶縁碍子８を上記位置に設けずに高
周波電極７とプラズマ生成容器６とを同電位にし、その
代わりにプラズマ生成容器６と第１電極２１との間に絶
縁碍子を設けてそこを絶縁し、この高周波電極７および
プラズマ生成容器６と第１電極２１との間に、高周波電
源１６ａから整合回路１８を介して、上記のような高周
波電力を供給するようにしても良い。
周波電極７とプラズマ生成容器６とを同電位にし、その
代わりにプラズマ生成容器６と第１電極２１との間に絶
縁碍子を設けてそこを絶縁し、この高周波電極７および
プラズマ生成容器６と第１電極２１との間に、高周波電
源１６ａから整合回路１８を介して、上記のような高周
波電力を供給するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００３９】請求項１の発明によれば、高周波イオン源
のプラズマソース部において濃いプラズマの生成と当該
プラズマの拡散とが繰り返されるので、プラズマソース
部内の広い領域において濃いプラズマを均一性良く生成
することができる。その結果、高周波イオン源から引き
出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一性を向上
させると共に、ビーム電流密度を増大させることが可能
になる。
のプラズマソース部において濃いプラズマの生成と当該
プラズマの拡散とが繰り返されるので、プラズマソース
部内の広い領域において濃いプラズマを均一性良く生成
することができる。その結果、高周波イオン源から引き
出すイオンビームのビーム電流密度分布の均一性を向上
させると共に、ビーム電流密度を増大させることが可能
になる。
【００４０】請求項２の発明によれば、第２の変調によ
っても、プラズマの生成とその拡散とが第１の変調より
もゆっくりした周期で繰り返されるので、これと第１の
変調による上記作用とが相俟って、プラズマソース部内
の広い領域において一層濃いプラズマを生成することが
可能になり、高周波イオン源から引き出すイオンビーム
のビーム電流密度を一層増大させることが可能になる。
っても、プラズマの生成とその拡散とが第１の変調より
もゆっくりした周期で繰り返されるので、これと第１の
変調による上記作用とが相俟って、プラズマソース部内
の広い領域において一層濃いプラズマを生成することが
可能になり、高周波イオン源から引き出すイオンビーム
のビーム電流密度を一層増大させることが可能になる。
【００４１】請求項３の発明によれば、高周波イオン源
のプラズマソース部において濃いプラズマの生成と当該
プラズマの拡散とを繰り返して生じさせることができる
ので、プラズマソース部内の広い領域において濃いプラ
ズマを均一性良く生成することができる。その結果、高
周波イオン源から引き出すイオンビームのビーム電流密
度分布の均一性を向上させると共に、ビーム電流密度を
増大させることが可能になる。
のプラズマソース部において濃いプラズマの生成と当該
プラズマの拡散とを繰り返して生じさせることができる
ので、プラズマソース部内の広い領域において濃いプラ
ズマを均一性良く生成することができる。その結果、高
周波イオン源から引き出すイオンビームのビーム電流密
度分布の均一性を向上させると共に、ビーム電流密度を
増大させることが可能になる。
【００４２】請求項４の発明によれば、第２の変調によ
っても、プラズマの生成とその拡散とを第１の変調より
もゆっくりした周期で繰り返して生じさせることができ
るので、これと第１の変調による上記作用とが相俟っ
て、プラズマソース部内の広い領域において一層濃いプ
ラズマを生成することが可能になり、高周波イオン源か
ら引き出すイオンビームのビーム電流密度を一層増大さ
せることが可能になる。
っても、プラズマの生成とその拡散とを第１の変調より
もゆっくりした周期で繰り返して生じさせることができ
るので、これと第１の変調による上記作用とが相俟っ
て、プラズマソース部内の広い領域において一層濃いプ
ラズマを生成することが可能になり、高周波イオン源か
ら引き出すイオンビームのビーム電流密度を一層増大さ
せることが可能になる。
【図１】この発明に係るイオンビーム発生装置を用いた
イオンドーピング装置の一例を示す断面図である。
イオンドーピング装置の一例を示す断面図である。
【図２】第１の変調をかけた高周波電力の波形の一例を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図３】第１および第２の変調をかけた高周波電力の波
形の一例を示す概略図である。
形の一例を示す概略図である。
【図４】従来のイオンビーム発生装置を用いたイオンド
ーピング装置の一例を示す断面図である。
ーピング装置の一例を示す断面図である。
２ 高周波イオン源 ４ プラズマソース部 ６ プラズマ生成容器 ７ 高周波電極 １４ プラズマ １６ａ 高周波電源 ２０ 引出し電極系 ４０ イオンビーム
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスが導入されそれを高周波放電によっ
て電離させてプラズマを発生させるプラズマソース部
と、このプラズマソース部内のプラズマから電界の作用
でイオンビームを引き出す引出し電極系とを有する高周
波イオン源のプラズマソース部に、元となる高周波信号
に対してそれを断続させる第１の変調をかけた高周波電
力を供給してイオンビームを引き出すことを特徴とする
イオンビーム発生方法。 - 【請求項２】 ガスが導入されそれを高周波放電によっ
て電離させてプラズマを発生させるプラズマソース部
と、このプラズマソース部内のプラズマから電界の作用
でイオンビームを引き出す引出し電極系とを有する高周
波イオン源のプラズマソース部に、元となる高周波信号
に対して、それを断続させる第１の変調と、この第１の
変調よりも長い周期で断続させる第２の変調とをかけた
高周波電力を供給してイオンビームを引き出すことを特
徴とするイオンビーム発生方法。 - 【請求項３】 ガスが導入されそれを高周波放電によっ
て電離させてプラズマを発生させるプラズマソース部お
よびこのプラズマソース部内のプラズマから電界の作用
でイオンビームを引き出す引出し電極系を有する高周波
イオン源と、この高周波イオン源のプラズマソース部
に、元となる高周波信号に対してそれを断続させる第１
の変調をかけた高周波電力を供給する高周波電源とを備
えることを特徴とするイオンビーム発生装置。 - 【請求項４】 ガスが導入されそれを高周波放電によっ
て電離させてプラズマを発生させるプラズマソース部お
よびこのプラズマソース部内のプラズマから電界の作用
でイオンビームを引き出す引出し電極系を有する高周波
イオン源と、この高周波イオン源のプラズマソース部
に、元となる高周波信号に対して、それを断続させる第
１の変調と、この第１の変調よりも長い周期で断続させ
る第２の変調とをかけた高周波電力を供給する高周波電
源とを備えることを特徴とするイオンビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274897A JPH0992199A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | イオンビーム発生方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274897A JPH0992199A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | イオンビーム発生方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992199A true JPH0992199A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17548056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7274897A Pending JPH0992199A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | イオンビーム発生方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992199A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045126A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Saintech Pty Ltd | Ion source |
| US7204921B2 (en) | 2002-09-10 | 2007-04-17 | Ulvac Inc. | Vacuum apparatus and vacuum processing method |
| JP2008511139A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | イオン注入のために表面汚染物質をその場で除去する装置及び方法 |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP7274897A patent/JPH0992199A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045126A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Saintech Pty Ltd | Ion source |
| US7204921B2 (en) | 2002-09-10 | 2007-04-17 | Ulvac Inc. | Vacuum apparatus and vacuum processing method |
| JP2008511139A (ja) * | 2004-08-20 | 2008-04-10 | バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド | イオン注入のために表面汚染物質をその場で除去する装置及び方法 |
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