JPH10172502A - Ion irradiating apparatus - Google Patents

Ion irradiating apparatus

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Publication number
JPH10172502A
JPH10172502A JP35347296A JP35347296A JPH10172502A JP H10172502 A JPH10172502 A JP H10172502A JP 35347296 A JP35347296 A JP 35347296A JP 35347296 A JP35347296 A JP 35347296A JP H10172502 A JPH10172502 A JP H10172502A
Authority
JP
Japan
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ion beam
plasma
reflector
substrate
reflector cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP35347296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Nishigami
靖明 西上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP35347296A priority Critical patent/JPH10172502A/en
Publication of JPH10172502A publication Critical patent/JPH10172502A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an electron in a plasma introduced from a plasma shower device from escaping to a ground potential portion, and efficiently introduce the electron to a substrate. SOLUTION: A reflector cylinder 74 is disposed in the vicinity of an outlet of a plasma shower device 30. A suppresser electrode 80 is disposed at the end upstream of the reflector cylinder 74, and a guiding coil 86 is wound around the vicinity of the end downstream of the reflector cylinder 74. The reflector cylinder 74 is adapted to allow an ion beam 2 to pass therethrough and a plasma 34 to introduce thereinto from the plasma shower device 30, and is made of non-magnetic metal and is made to be a negative potential with respect to a ground potential by a leading power source. The ion beam 2 passes a slot 82 formed at the suppresser electrode 80, which is disposed in such a manner insulative from the reflector cylinder 74 and is made to be a negative potential with respect to the ground potential by a suppresser power source 84. The guiding coil 86 is adapted to generate a magnetic flux 90 along a traveling direction of the ion beam 2 inside the reflector cylinder 74.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームを
電界または磁界によって電気的に走査すると共に、基板
をイオンビームの走査方向と実質的に直交する方向に機
械的に走査して、基板にイオンビームを照射して当該基
板にイオン注入等の処理を施す、いわゆるハイブリッド
スキャン方式のイオン照射装置に関し、より具体的に
は、その基板の帯電(チャージアップ)を抑制する手段
の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of electrically scanning an ion beam by an electric field or a magnetic field, and mechanically scanning a substrate in a direction substantially orthogonal to a scanning direction of the ion beam, so as to scan the ion beam on the substrate. The present invention relates to a so-called hybrid scan type ion irradiation apparatus which performs a process such as ion implantation on a substrate by irradiating a beam, and more specifically to an improvement in means for suppressing charging (charge up) of the substrate.

【0002】[0002]

【先行技術】ハイブリッドスキャン方式のイオン照射装
置は、例えば特開平4−22900号公報等に開示され
ているが、その一例を図3に示す。
2. Description of the Related Art A hybrid scan type ion irradiation apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-22900, an example of which is shown in FIG.

【0003】このイオン照射装置は、図示しないイオン
源から引き出され、かつ必要に応じて質量分離、加速等
が行われたスポット状のイオンビーム2を、走査電源1
6から互いに180度位相の異なる走査電圧が印加され
る二組の走査電極4および6の協働によってX方向(例
えば水平方向。以下同じ)に静電的に高速度で、例えば
数百Hz程度で平行走査(パラレルスキャン)し、これ
をホルダ10に保持された基板(例えばウェーハ)8に
照射してイオン注入等の処理を施すよう構成されてい
る。
This ion irradiation apparatus converts a spot-shaped ion beam 2 extracted from an ion source (not shown) and subjected to mass separation, acceleration and the like as necessary into a scanning power supply 1.
6 are electrostatically driven at a high speed in the X direction (for example, in the horizontal direction; the same applies hereinafter) by the cooperation of the two sets of scanning electrodes 4 and 6 to which the scanning voltages 180 ° out of phase from each other are applied, for example, about several hundred Hz The scanner is configured to perform parallel scanning (parallel scan), and irradiate the substrate (for example, a wafer) 8 held by the holder 10 with a process such as ion implantation.

【0004】走査電源16は、この例では、互いに18
0度位相の異なる三角波状の走査電圧+Vおよび−Vを
出力するものであり、三角波状の走査信号Sを発生する
走査信号発生器18と、それからの走査信号Sを昇圧し
て互いに逆極性の走査電圧+Vおよび−Vをそれぞれ出
力する高圧増幅器20および22とを備えている。
In this example, the scanning power supplies 16
It outputs scanning voltages + V and −V in the form of triangular waves having a phase difference of 0 °. The scanning signal generator 18 generates a scanning signal S in the form of a triangular wave. High voltage amplifiers 20 and 22 for outputting scanning voltages + V and -V, respectively.

【0005】一方、基板8を保持するホルダ10をアー
ム12に取り付け、このアーム12を可逆転式のモータ
(例えばダイレクトドライブモータ)14によって矢印
Rのように往復旋回させることによって、ホルダ10を
イオンビーム2の走査領域3において、前記X方向と実
質的に直交するY方向(例えば垂直方向。以下同じ)に
機械的に往復走査するようにしている。これと、イオン
ビーム2の前記走査との協働(ハイブリッドスキャン)
によって、基板8の全面に均一にイオン照射が行われる
ようにしている。
On the other hand, a holder 10 for holding the substrate 8 is attached to an arm 12, and the arm 12 is reciprocated by a reversible motor (for example, a direct drive motor) 14 as shown by an arrow R, so that the holder 10 is ionized. In the scanning area 3 of the beam 2, reciprocating scanning is performed mechanically in a Y direction (for example, a vertical direction; the same applies hereinafter) substantially orthogonal to the X direction. Cooperation with this scanning of the ion beam 2 (hybrid scanning)
Thereby, the entire surface of the substrate 8 is uniformly irradiated with ions.

【0006】なお、ハイブリッドスキャン方式の場合、
イオンビーム2を磁場によって走査する場合もある。ま
た、イオンビーム2を必ずしもこの例のように平行走査
しない場合もある。また、ホルダ10を直線駆動装置に
よって前記Y方向に往復直線運動させる場合もある。
In the case of the hybrid scan method,
In some cases, the ion beam 2 is scanned by a magnetic field. In some cases, the ion beam 2 is not always scanned in parallel as in this example. The holder 10 may be reciprocated linearly in the Y direction by a linear driving device.

【0007】ところで、基板にイオン注入等の処理を施
す場合、イオンビームの照射に伴って基板の表面が、特
に当該表面が絶縁物の場合、正に帯電して放電等の不具
合が発生する問題がある。
When a substrate is subjected to a process such as ion implantation, the surface of the substrate is positively charged with the irradiation of the ion beam, particularly when the surface is an insulator. There is.

【0008】このような基板の帯電を防止する手段とし
て、イオンビームの近傍にプラズマを供給し、このプラ
ズマ中の低エネルギーの電子をイオンビーム中に当該イ
オンビームの電位によって引き込ませてイオンビームと
共に基板に供給し、それで基板の帯電を防止するとい
う、いわゆるプラズマシャワー方式が提案されている。
As means for preventing such charging of the substrate, a plasma is supplied in the vicinity of the ion beam, and low-energy electrons in the plasma are drawn into the ion beam by the potential of the ion beam, and are supplied together with the ion beam. A so-called plasma shower system has been proposed in which the substrate is supplied to the substrate and the substrate is prevented from being charged.

【0009】その一例を図4(この図はイオンビーム2
の進行方向の後ろから見た図である)を参照して説明す
ると、図3に示したホルダ10のすぐ上流側11の部分
に、次のような装置が設けられている。
An example is shown in FIG. 4 (this figure shows an ion beam 2
This is a diagram viewed from the rear in the traveling direction of the holder 10). The following device is provided in a portion immediately upstream of the holder 10 shown in FIG.

【0010】即ち、イオンビーム2の前記X方向の走査
領域3の外側であってイオンビーム2が当たらない位置
に、シャワー装置設置台66が設けられており、その上
に、イオンビーム走査領域3の中心3c付近の外側に位
置していてプラズマ34を生成してそれをイオンビーム
走査方向Xに直交する方向からイオンビーム走査領域3
に供給するプラズマシャワー装置30と、このプラズマ
シャワー装置30からのプラズマ34をイオンビーム走
査領域3に沿って拡散させるガイド用コイル60とが設
置されている。
That is, a shower device installation table 66 is provided at a position outside the scanning region 3 of the ion beam 2 in the X direction and not hit by the ion beam 2, and the ion beam scanning region 3 Is generated outside the vicinity of the center 3c of the ion beam scanning region 3 from the direction orthogonal to the ion beam scanning direction X.
And a guide coil 60 for diffusing the plasma 34 from the plasma shower device 30 along the ion beam scanning area 3.

【0011】シャワー装置設置台66は、前述したホル
ダ10を収納する、あるいはイオンビーム2の経路を真
空に保つ真空容器(図示省略)に取り付けられている。
このシャワー装置設置台66は、プラズマ34の導入用
に、イオンビーム走査領域3に沿う方向に長い長孔68
を有しており、この例では非磁性金属から成る。
The shower device mounting table 66 is attached to a vacuum container (not shown) for accommodating the holder 10 described above or for keeping the path of the ion beam 2 at a vacuum.
The shower device installation table 66 has a long hole 68 long in the direction along the ion beam scanning region 3 for introducing the plasma 34.
, And in this example, it is made of a non-magnetic metal.

【0012】プラズマシャワー装置30は、イオンビー
ム走査領域3側に小孔33を有するプラズマ生成容器3
2を備えており、その内部にガス38が導入される。こ
のプラズマ生成容器32内には、フィラメント36が設
けられており、その両端にはその加熱用のフィラメント
電源40が接続されている。このフィラメント36の一
端とプラズマ生成容器32との間には、フィラメント電
源40の負極側が負極側になるようにアーク電源42が
接続されている。プラズマ生成容器32は大地電位にし
ている。
The plasma shower device 30 includes a plasma generation vessel 3 having a small hole 33 on the ion beam scanning area 3 side.
2 in which a gas 38 is introduced. A filament 36 is provided in the plasma generation container 32, and a filament power supply 40 for heating the filament 36 is connected to both ends of the filament 36. An arc power supply 42 is connected between one end of the filament 36 and the plasma generation container 32 so that the negative side of the filament power supply 40 is on the negative side. The plasma generation container 32 is set to the ground potential.

【0013】プラズマ生成容器32の外側には、それと
は電気的に絶縁されて、ソースマグネット兼プラズマガ
イド用のシャワー装置コイル50が巻かれており、これ
によって、プラズマ生成容器32内から小孔33の出口
付近にかけての領域に、それらの軸方向に沿う磁束を発
生させる。48はコイル50のボビン、46は絶縁物、
52はコイル50励磁用の直流電源である。プラズマ生
成容器32およびボビン48は、この例では非磁性金属
から成る。
A shower magnet coil 50 serving as a source magnet and a plasma guide is wound around the outside of the plasma generation vessel 32 so as to be electrically insulated therefrom. In the region near the exit, magnetic fluxes along their axial directions are generated. 48 is a bobbin of the coil 50, 46 is an insulator,
Reference numeral 52 denotes a DC power supply for exciting the coil 50. The plasma generation container 32 and the bobbin 48 are made of a non-magnetic metal in this example.

【0014】プラズマシャワー装置30とシャワー装置
設置台66との間には、両者間を結ぶ方向に磁束を発生
させるものであって、イオンビーム走査領域3に沿う方
向に長い長円形または長方形等のガイド用コイル60が
設けられている。58はコイル60のボビン、64は絶
縁物、62はコイル60励磁用の直流電源である。ボビ
ン58には、長孔56を有する蓋板54が設けられてい
る。この蓋板54は、プラズマ引出し電極を兼ねてお
り、引出し電源44から例えば−10V〜−20V程度
の負電圧が印加される。この蓋板54およびボビン58
も、この例では非磁性金属から成る。
A magnetic flux is generated between the plasma shower device 30 and the shower device mounting table 66 in a direction connecting the plasma shower device 30 and the shower device mounting table 66. A guide coil 60 is provided. 58 is a bobbin of the coil 60, 64 is an insulator, and 62 is a DC power supply for exciting the coil 60. The bobbin 58 is provided with a lid plate 54 having a long hole 56. The cover plate 54 also serves as a plasma extraction electrode, and a negative voltage of, for example, about −10 V to −20 V is applied from the extraction power supply 44. The cover plate 54 and the bobbin 58
Is also made of a non-magnetic metal in this example.

【0015】このガイド用コイル60で発生させる磁束
の向きは、図4中における上向きでも下向きでも良い
が、プラズマシャワー装置30が前述したようなシャワ
ー装置コイル50を有している場合は、両者の磁束の向
きを一致させるものとする。そのようにすれば、両コイ
ル50および60による磁束70は、互いに反発するこ
となくうまくつながって、図4中に模式的に示すよう
に、プラズマシャワー装置30のプラズマ34の出口
(即ち小孔33)付近からイオンビーム走査領域3の全
域にかけて、ほぼ左右対称に、しかも適度に斜めになっ
て広がるようになる。
The direction of the magnetic flux generated by the guide coil 60 may be upward or downward in FIG. 4, but when the plasma shower device 30 has the shower device coil 50 as described above, both directions may be used. It is assumed that the directions of the magnetic flux are matched. In this case, the magnetic flux 70 generated by the coils 50 and 60 is connected well without repulsion, and as shown schematically in FIG. 4, the outlet of the plasma 34 of the plasma shower device 30 (ie, the small hole 33). ) From the vicinity to the entire area of the ion beam scanning area 3, the light beam spreads almost symmetrically and at an appropriate angle.

【0016】電源42および44から所定の電圧を出力
した状態で、フィラメント36を電源40によって加熱
すると共にガス38を導入すると、プラズマ生成容器3
2内でアーク放電が生じてそれによってガス38が電離
されてプラズマ34が生成され、このプラズマ34はコ
イル50による磁束にガイドされて、小孔33を通して
ガイド用コイル60内に導出される。このようにしてガ
イド用コイル60内に導出されるプラズマ34中の電子
は、電源40、42および44の出力電圧がせいぜい2
0V程度以下であるので、高くても20eV程度以下の
低エネルギーである。
When a predetermined voltage is output from the power supplies 42 and 44, the filament 36 is heated by the power supply 40 and the gas 38 is introduced.
An arc discharge occurs in the tube 2, thereby ionizing the gas 38 to generate a plasma 34. The plasma 34 is guided by the magnetic flux generated by the coil 50 and is guided into the guide coil 60 through the small hole 33. The electrons in the plasma 34 guided into the guide coil 60 in this manner have output voltages of the power sources 40, 42, and 44 of at most 2
Since the voltage is about 0 V or less, the energy is as low as about 20 eV or less at most.

【0017】ガイド用コイル60内に導出されたプラズ
マ34は、上記磁束70に沿って左右に、即ちイオンビ
ーム走査方向Xに拡散するので、イオンビーム走査領域
3の全域にほぼ一様に拡散する。その結果、イオンビー
ム2がイオンビーム走査領域3の中心3c付近だけでな
く当該イオンビーム走査領域3上のどこに来ても、即ち
イオンビーム2の走査位置に拘わらず常に、そこに拡散
して来ているプラズマ34中の電子がイオンビーム2中
にその正電位によって引き込まれるようになる。イオン
ビーム2中に引き込まれた電子は、イオンビーム2と共
に基板8(図3参照)に達して、基板表面のイオンビー
ム照射に伴う正電荷を中和する。このようにして、イオ
ンビーム照射に伴う基板8の正の帯電を抑制することが
できる。しかも、電子による基板表面の電位は、そこに
入射される電子のエネルギーより負側に高くならないの
で、プラズマ34中の低エネルギーの電子を利用するこ
とにより、基板8の負の帯電をも抑制することができ
る。更に、ガイド用コイル60を設けたので、イオンビ
ーム2を上記のように高速で走査する場合でも、イオン
ビーム走査領域3の全域においてほぼ一様に、イオンビ
ーム照射に伴う基板8の帯電を抑制することができる。
The plasma 34 introduced into the guide coil 60 diffuses right and left along the magnetic flux 70, that is, in the ion beam scanning direction X, and thus diffuses substantially uniformly throughout the ion beam scanning region 3. . As a result, the ion beam 2 diffuses not only near the center 3c of the ion beam scanning area 3 but also anywhere on the ion beam scanning area 3, that is, regardless of the ion beam 2 scanning position. The electrons in the plasma 34 are drawn into the ion beam 2 by the positive potential. The electrons drawn into the ion beam 2 reach the substrate 8 (see FIG. 3) together with the ion beam 2, and neutralize the positive charge accompanying the ion beam irradiation on the substrate surface. In this manner, positive charging of the substrate 8 due to ion beam irradiation can be suppressed. Moreover, since the potential of the substrate surface due to the electrons does not become higher than the energy of the electrons incident thereon on the negative side, the negative charging of the substrate 8 is also suppressed by using the low energy electrons in the plasma 34. be able to. Further, since the guide coil 60 is provided, even when the ion beam 2 is scanned at a high speed as described above, the charging of the substrate 8 due to the ion beam irradiation is suppressed almost uniformly in the entire ion beam scanning region 3. can do.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記イオン
照射装置においては、プラズマシャワー装置30の出口
部付近におけるイオンビーム走査領域3の周りは、前述
したシャワー装置設置台66やそれが取り付けられた前
述した真空容器(図示省略)等の大地電位部に囲まれて
いて大地電位部に対面しているため、上記のようにして
引き出されたプラズマ34中の電子の一部はイオンビー
ム2と共に基板8に達するけれども、大部分の電子は周
りの大地電位部に向かって逃げて行くことが分かった。
そのために、基板8に十分な量の電子が供給されず、イ
オンビーム照射に伴う基板8の帯電を十分に抑制するこ
とができなかった。また、上記構造で、基板8に十分な
量の電子を供給しようとすれば、プラズマシャワー装置
30を構成するフィラメント36を強く加熱してアーク
放電電流を増大させてそこで生成するプラズマ34の密
度を非常に高くする必要があり、そのようにするとフィ
ラメント36の寿命が短くなる。また、フィラメント加
熱等に伴う熱拡散によって、周囲の機器が熱せられて基
板8の処理に悪影響を及ぼす。
However, in the above-described ion irradiation apparatus, around the ion beam scanning area 3 near the exit of the plasma shower apparatus 30, the above-described shower apparatus installation base 66 and the above-described shower apparatus mounting table 66 are provided. And a part of the electrons in the plasma 34 extracted as described above together with the ion beam 2 and the substrate 8. , But most of the electrons escape to the surrounding earth potential.
For this reason, a sufficient amount of electrons was not supplied to the substrate 8, and the charging of the substrate 8 due to ion beam irradiation could not be sufficiently suppressed. Further, in the above structure, if a sufficient amount of electrons are to be supplied to the substrate 8, the filament 36 constituting the plasma shower device 30 is strongly heated to increase the arc discharge current, thereby reducing the density of the plasma 34 generated there. It must be very high, which will shorten the life of the filament 36. In addition, the peripheral devices are heated by the thermal diffusion accompanying the filament heating or the like, which adversely affects the processing of the substrate 8.

【0019】そこでこの発明は、プラズマシャワー装置
から導出されたプラズマ中の電子が大地電位部へ逃げる
のを防止すると共に、当該電子を効率良く基板へ導くこ
とを主たる目的とする。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to prevent electrons in plasma derived from a plasma shower device from escaping to a ground potential portion and to efficiently guide the electrons to a substrate.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】この発明のイオン照射装
置は、前記プラズマシャワー装置の出口部付近に設けら
れていて、当該プラズマシャワー装置からのプラズマが
中に導入され、かつ前記イオンビームが中を通過する筒
状のものであって、非磁性金属から成り大地電位に対し
て負電位にされるリフレクタ筒と、このリフレクタ筒の
上流側部分に当該リフレクタ筒から電気的に絶縁して設
けられていて、前記イオンビームが中を通過するもので
あって大地電位に対して負電位にされるサプレッサ電極
と、前記リフレクタ筒の周りに巻かれていて、当該リフ
レクタ筒の内部に、イオンビームの進行方向に沿う磁束
を発生させるガイド用コイルとを備えることを特徴とし
ている。
An ion irradiation apparatus according to the present invention is provided near an outlet of the plasma shower apparatus, in which plasma from the plasma shower apparatus is introduced, and the ion beam is applied to the inside. A reflector tube made of a non-magnetic metal and having a negative potential with respect to the ground potential, and an upstream portion of the reflector tube which is electrically insulated from the reflector tube. And a suppressor electrode through which the ion beam passes and which is set to a negative potential with respect to the ground potential, and which is wound around the reflector tube, and inside the reflector tube, the ion beam And a guide coil for generating a magnetic flux along the traveling direction.

【0021】上記構成によれば、プラズマシャワー装置
から導出されたプラズマ中のイオンは、リフレクタ筒が
負電位であるのでその負電位に引かれてリフレクタ筒内
に導入される。そのとき、上記プラズマ中の電子も、周
りのイオンの正電荷に引かれてイオンと共にリフレクタ
筒内に導入される。このようにして、プラズマシャワー
装置から導出されたプラズマがリフレクタ筒内に導入さ
れる。
According to the above configuration, ions in the plasma derived from the plasma shower device are introduced into the reflector cylinder by being pulled to the negative potential since the reflector cylinder has a negative potential. At this time, the electrons in the plasma are also drawn into the reflector cylinder together with the ions by the positive charges of the surrounding ions. In this way, the plasma derived from the plasma shower device is introduced into the reflector cylinder.

【0022】リフレクタ筒内はイオンビームが通過する
ので、上記のようにしてリフレクタ筒内に導入されたプ
ラズマ中の電子の一部は、イオンビーム中にその正電位
によって引き込まれてイオンビームと共に基板に達す
る。その他の電子は、リフレクタ筒内が負電位なのでこ
のリフレクタ筒内から逃げようとするが、上流側には負
電位のサプレッサ電極があるので上流側へは逃げられ
ず、下流側へしか向かうことはできない。リフレクタ筒
の下流側には基板が配置されており、この基板とリフレ
クタ筒との間には、基板の機械的走査を許容するための
隙間が存在するけれども、この隙間の辺りには、リフレ
クタ筒に巻かれたガイド用コイルによって磁束がイオン
ビーム通過方向に沿って形成されるので、下流側へ向か
う電子はこの磁束を横切ることはできず、この磁束によ
って基板へと導かれる。
Since the ion beam passes through the interior of the reflector cylinder, a part of the electrons in the plasma introduced into the reflector cylinder as described above is drawn into the ion beam by its positive potential, and together with the ion beam, Reach Other electrons try to escape from inside the reflector cylinder because the inside of the reflector cylinder is negative potential.However, since there is a suppressor electrode with a negative potential on the upstream side, it cannot escape to the upstream side and only goes to the downstream side. Can not. A substrate is disposed downstream of the reflector tube, and a gap exists between the substrate and the reflector tube to allow mechanical scanning of the substrate. Since the magnetic flux is formed along the direction of passage of the ion beam by the guide coil wound around, the electrons traveling downstream cannot cross the magnetic flux, and are guided to the substrate by the magnetic flux.

【0023】このようにして、プラズマシャワー装置か
ら導出されたプラズマ中の電子が大地電位部へ逃げるの
を防止すると共に、当該電子を効率良く基板へ導くこと
ができる。その結果、基板のイオンビーム照射に伴う帯
電を効率良く中和することができる。
In this way, it is possible to prevent electrons in the plasma derived from the plasma shower device from escaping to the ground potential portion and efficiently guide the electrons to the substrate. As a result, the charge accompanying the ion beam irradiation of the substrate can be efficiently neutralized.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン照
射装置におけるプラズマシャワー装置周りの一例を示す
断面図であり、図2のB−B断面に相当する。図2は、
図1のリフレクタ筒周りの断面図であり、図1のA−A
断面に相当する。図4の先行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先行例との
相違点を主に説明する。なお、イオン照射装置としての
構成は、例えば先に図3を用いて説明したものと同様で
あるので、それを参照するものとする。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the vicinity of a plasma shower device in an ion irradiation apparatus according to the present invention, and corresponds to a BB cross section in FIG. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view around the reflector cylinder of FIG.
It corresponds to a cross section. Parts that are the same as or correspond to those in the preceding example in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and differences from the preceding example will be mainly described below. Note that the configuration of the ion irradiation apparatus is the same as that described with reference to FIG. 3, for example, and therefore, reference is made thereto.

【0025】この実施例においては、前述したプラズマ
シャワー装置30の出口部付近に、より具体的には前記
シャワー装置設置台66の下部(即ちイオンビーム走査
領域3側)に、イオンビーム走査領域3を取り囲みイオ
ンビーム2がその中を通過する筒状のリフレクタ筒74
を、絶縁物72によってシャワー装置設置台66とは電
気的に絶縁して取り付けている。
In this embodiment, the ion beam scanning region 3 is located near the outlet of the plasma shower device 30 described above, more specifically, below the shower device mounting table 66 (ie, on the ion beam scanning region 3 side). Reflector tube 74 around which the ion beam 2 passes
Are electrically insulated from the shower device installation base 66 by the insulator 72.

【0026】このリフレクタ筒74は、この例では、イ
オンビーム走査領域3に沿って幅Wが広く、高さHが低
く、かつイオンビーム2の進行方向に沿って長い、断面
矩形の角筒状をしている。このリフレクタ筒74の幅W
および高さHは、イオンビーム走査領域3を走査される
イオンビーム2が当たらない最小寸法にするのが好まし
く、この例ではイオンビーム走査領域3の幅および高さ
よりそれぞれ少しずつ大きくしている。このリフレクタ
筒74の下流側は、ホルダ10に近づけて、当該ホルダ
10に保持された基板8とこのリフレクタ筒74の下流
側端との間の隙間92を小さくするのが好ましい。
In this example, the reflector cylinder 74 has a rectangular tube shape having a rectangular cross section, which has a large width W and a small height H along the ion beam scanning area 3 and is long along the traveling direction of the ion beam 2. You are. The width W of the reflector cylinder 74
Preferably, the height H is set to a minimum dimension that does not allow the ion beam scanning area 3 to hit the ion beam scanning area 3. In this example, the width H is slightly larger than the width and height of the ion beam scanning area 3. It is preferable that the downstream side of the reflector cylinder 74 be close to the holder 10 to reduce the gap 92 between the substrate 8 held by the holder 10 and the downstream end of the reflector cylinder 74.

【0027】このリフレクタ筒74の上面部には、イオ
ンビーム走査領域3に沿う方向に長い長円形または楕円
形等の長孔76が設けられており、前記プラズマシャワ
ー装置30で生成されガイド用コイル60で広げられた
プラズマ34は、この長孔76を通してリフレクタ筒7
4内に導入される。
The upper surface of the reflector cylinder 74 is provided with a long hole 76 such as an ellipse or an ellipse which is long in the direction along the ion beam scanning area 3. The plasma 34 expanded at 60 passes through the elongated hole 76 to the reflector cylinder 7.
4 is introduced.

【0028】このリフレクタ筒74は、後述するガイド
用コイル86によって発生させる磁束90を遮蔽したり
前述した磁束70を乱さないように、ステンレス鋼、ア
ルミニウム等の非磁性金属から成る。このリフレクタ筒
74は、この例では導線94を経由して前述した引出し
電源44の負極側に接続されており、それによって、大
地電位に対して−10V〜−20V程度の負電位にされ
る。但し、引出し電源44とは別の直流電源を設けてこ
のリフレクタ筒74を上記のような負電位にしても良
い。
The reflector cylinder 74 is made of a non-magnetic metal such as stainless steel or aluminum so as to shield a magnetic flux 90 generated by a guide coil 86 described later or not to disturb the magnetic flux 70 described above. In this example, the reflector cylinder 74 is connected to the negative electrode side of the above-described lead-out power supply 44 via a conducting wire 94, thereby being set to a negative potential of about -10V to -20V with respect to the ground potential. However, a DC power supply different from the drawer power supply 44 may be provided to set the reflector cylinder 74 to the negative potential as described above.

【0029】このリフレクタ筒74の上流側(イオンビ
ーム2の進行方向の上流側)端部に、そこの蓋をするよ
うに、絶縁物78によってリフレクタ筒74から電気的
に絶縁して、サプレッサ電極80が設けられている。こ
のサプレッサ電極80は、イオンビーム走査領域3に沿
う方向に長い長円形または楕円形等の長孔82を有して
おり、この長孔82をイオンビーム2が通過する。この
サプレッサ電極80は、上記ガイド用コイル86とは反
対側の端部に設けられていて当該コイルからかなり離れ
ているので、必ずしも非磁性金属で構成する必要はない
けれども、当該ガイド用コイル86による磁束90や前
述した磁束70をできるだけ乱さないようにする観点か
ら、ステンレス鋼、アルミニウム等の非磁性金属で構成
するのが好ましい。このサプレッサ電極80は、サプレ
ッサ電源84によって、大地電位に対して−10V〜−
20V程度の負電位にされる。
An insulator 78 electrically insulates the reflector cylinder 74 from the reflector cylinder 74 so as to cover the upstream end (upstream in the traveling direction of the ion beam 2). 80 are provided. The suppressor electrode 80 has a long hole 82 such as an oval or an ellipse that is long in the direction along the ion beam scanning area 3, and the ion beam 2 passes through the long hole 82. Since the suppressor electrode 80 is provided at the end opposite to the guide coil 86 and is far away from the coil, the suppressor electrode 80 does not necessarily need to be made of a non-magnetic metal. From the viewpoint of preventing the magnetic flux 90 and the magnetic flux 70 described above from being disturbed as much as possible, it is preferable to use a nonmagnetic metal such as stainless steel or aluminum. The suppressor electrode 80 is controlled by a suppressor power supply 84 to a voltage between -10 V and-
A negative potential of about 20 V is applied.

【0030】リフレクタ筒74の下流側端部付近の周り
には、第2のガイド用コイル86が巻かれている。この
ガイド用コイル86は、それに接続された直流電源84
によって励磁されて、リフレクタ筒74の内部に、リフ
レクタ筒74の長さ方向に沿う、即ちイオンビーム2の
進行方向に沿う磁束90を発生させる。但し、この磁束
90の向きは、図示例とは逆でも良い。
A second guide coil 86 is wound around the vicinity of the downstream end of the reflector cylinder 74. The guide coil 86 is connected to a DC power supply 84 connected thereto.
To generate a magnetic flux 90 in the reflector cylinder 74 along the length direction of the reflector cylinder 74, that is, along the traveling direction of the ion beam 2. However, the direction of the magnetic flux 90 may be opposite to that in the illustrated example.

【0031】上記構成によれば、プラズマシャワー装置
30から導出されたプラズマ34は、ガイド用コイル6
0等による磁束70によってガイドされて、かつイオン
ビーム走査領域3に沿って広げられて、リフレクタ筒7
4の方へ導かれ、長孔76を通してリフレクタ筒74内
に導入される。その場合、リフレクタ筒74が負電位で
あるので、プラズマ34中のイオンがリフレクタ筒74
の負電位に引かれてリフレクタ筒74内に導入される。
それと同時に、プラズマ34中の電子も、周りのイオン
の正電荷に引かれてイオンと共にリフレクタ筒74内に
導入される。このようにして、プラズマシャワー装置3
0から導出されたプラズマ34がリフレクタ筒74内に
導入される。
According to the above configuration, the plasma 34 derived from the plasma shower device 30 is
0, and is spread along the ion beam scanning area 3 so that the reflector cylinder 7
4 and is introduced into the reflector cylinder 74 through the long hole 76. In this case, since the reflector cylinder 74 is at a negative potential, ions in the plasma 34
And is introduced into the reflector cylinder 74.
At the same time, the electrons in the plasma 34 are attracted by the positive charges of the surrounding ions and are introduced into the reflector cylinder 74 together with the ions. Thus, the plasma shower device 3
The plasma 34 derived from 0 is introduced into the reflector cylinder 74.

【0032】リフレクタ筒74内はイオンビーム2が通
過するので、上記のようにしてリフレクタ筒74内に導
入されたプラズマ34中の電子の一部は、イオンビーム
2中にその正電位によって引き込まれてイオンビーム2
と共に基板8に達する。その他の電子は、リフレクタ筒
74内が負電位なのでリフレクタ筒74内から逃げよう
とするが、上流側には負電位のサプレッサ電極80があ
るので上流側へは逃げられず、下流側へしか向かうこと
はできない。リフレクタ筒74の下流側には基板8が配
置されており、この基板8とリフレクタ筒74との間に
は前述した隙間92が存在するけれども、この隙間92
の辺りには、ガイド用コイル86によって磁束90がイ
オンビーム通過方向に沿って形成されているので、下流
側へ向かう電子はこの磁束90を横切ることはできず、
この磁束90によって基板8へと導かれる。従って、隙
間92から電子が大地電位部へ逃げることもない。
Since the ion beam 2 passes through the interior of the reflector cylinder 74, a part of the electrons in the plasma 34 introduced into the reflector cylinder 74 as described above is drawn into the ion beam 2 by its positive potential. Ion beam 2
Together with the substrate 8. Other electrons try to escape from the interior of the reflector cylinder 74 because the inside of the reflector cylinder 74 has a negative potential. However, since there is a suppressor electrode 80 with a negative potential on the upstream side, the electrons cannot escape to the upstream side but only to the downstream side. It is not possible. The substrate 8 is disposed on the downstream side of the reflector cylinder 74, and the gap 92 described above exists between the substrate 8 and the reflector cylinder 74.
, The magnetic flux 90 is formed by the guide coil 86 along the ion beam passing direction, so that electrons traveling downstream cannot cross the magnetic flux 90,
The magnetic flux 90 guides the magnetic flux 90 to the substrate 8. Therefore, electrons do not escape from the gap 92 to the ground potential portion.

【0033】このようにして、プラズマシャワー装置3
0から導出されたプラズマ34中の電子が大地電位部へ
逃げるのを防止すると共に、磁束90によって当該電子
を効率良く基板8へ導くことができる。その結果、基板
8のイオンビーム照射に伴う帯電を効率良く中和するこ
とができる。また、先行技術の所で説明したような、プ
ラズマシャワー装置30のフィラメント36を強く加熱
することによる、フィラメント36の短寿命化や当該フ
ィラメント36からの熱拡散による基板処理への悪影響
の問題も生じない。
In this way, the plasma shower device 3
Electrons in the plasma 34 derived from 0 can be prevented from escaping to the ground potential portion, and the electrons can be efficiently guided to the substrate 8 by the magnetic flux 90. As a result, it is possible to efficiently neutralize the charging caused by the irradiation of the substrate 8 with the ion beam. Further, as described in the prior art, there is also a problem that the filament 36 of the plasma shower device 30 is strongly heated, thereby shortening the life of the filament 36 and adversely affecting the substrate processing due to heat diffusion from the filament 36. Absent.

【0034】なお、上記リフレクタ筒74およびサプレ
ッサ電極80の電位を上記のように−10V〜−20V
程度にするのが好ましい理由は、リフレクタ筒74内に
導入されたプラズマ34中のイオンがリフレクタ筒74
の内壁やサプレッサ電極80に衝突することによってそ
こから二次電子が放出されても、この二次電子のエネル
ギーは10〜20eV以下になるので、この二次電子が
基板8に到達しても大きな負帯電を惹き起こさないから
である。
The potentials of the reflector cylinder 74 and the suppressor electrode 80 are set to -10V to -20V as described above.
The reason why it is preferable is that the ions in the plasma 34 introduced into the reflector cylinder 74
Even if secondary electrons are emitted therefrom by colliding with the inner wall of the electrode or the suppressor electrode 80, the energy of the secondary electrons becomes 10 to 20 eV or less. This is because negative charging is not caused.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ようなリフレクタ筒、サプレッサ電極およびガイド用コ
イルを設けたので、リフレクタ筒内に導入されたプラズ
マ中の電子が大地電位部へ逃げるのを防止すると共に、
当該電子をガイド用コイルによる磁束によって基板側へ
ガイドすることができるので、当該電子を効率良く基板
へ導くことができる。その結果、基板のイオンビーム照
射に伴う帯電を効率良く中和することができる。また、
プラズマシャワー装置を構成するフィラメントの短寿命
化や当該フィラメントからの熱拡散による基板処理への
悪影響の問題も生じない。
As described above, according to the present invention, since the reflector cylinder, the suppressor electrode and the guide coil as described above are provided, the electrons in the plasma introduced into the reflector cylinder escape to the ground potential portion. To prevent
Since the electrons can be guided to the substrate side by the magnetic flux generated by the guide coil, the electrons can be efficiently guided to the substrate. As a result, the charge accompanying the ion beam irradiation of the substrate can be efficiently neutralized. Also,
There is no problem that the life of the filament constituting the plasma shower device is shortened or the heat diffusion from the filament adversely affects the substrate processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るイオン照射装置におけるプラズ
マシャワー装置周りの一例を示す断面図であり、図2の
B−B断面に相当する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example around a plasma shower device in an ion irradiation apparatus according to the present invention, and corresponds to a cross section taken along line BB of FIG.

【図2】図1のリフレクタ筒周りの断面図であり、図1
のA−A断面に相当する。
FIG. 2 is a sectional view around the reflector cylinder of FIG.
AA section of FIG.

【図3】ハイブリッドスキャン方式のイオン照射装置の
一例を部分的に示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view partially showing an example of a hybrid scan type ion irradiation apparatus.

【図4】先行例のイオン照射装置におけるプラズマシャ
ワー装置周りを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the periphery of a plasma shower device in the ion irradiation apparatus of the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオンビーム 3 イオンビーム走査領域 8 基板 30 プラズマシャワー装置 34 プラズマ 74 リフレクタ筒 80 サプレッサ電極 86 ガイド用コイル 90 磁束 2 Ion beam 3 Ion beam scanning area 8 Substrate 30 Plasma shower device 34 Plasma 74 Reflector cylinder 80 Suppressor electrode 86 Guide coil 90 Magnetic flux

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオンビームを一次元で走査すると共
に、基板を保持するホルダをイオンビーム走査方向と実
質的に直交する方向に機械的に走査して、ホルダ上の基
板にイオンビームを照射して当該基板を処理する装置で
あって、ホルダの上流側近傍に設けられていて、プラズ
マを生成してそれをイオンビーム走査領域へ供給するプ
ラズマシャワー装置を有するイオン照射装置において、
前記プラズマシャワー装置の出口部付近に設けられてい
て、当該プラズマシャワー装置からのプラズマが中に導
入され、かつ前記イオンビームが中を通過する筒状のも
のであって、非磁性金属から成り大地電位に対して負電
位にされるリフレクタ筒と、このリフレクタ筒の上流側
部分に当該リフレクタ筒から電気的に絶縁して設けられ
ていて、前記イオンビームが中を通過するものであって
大地電位に対して負電位にされるサプレッサ電極と、前
記リフレクタ筒の周りに巻かれていて、当該リフレクタ
筒の内部に、イオンビームの進行方向に沿う磁束を発生
させるガイド用コイルとを備えることを特徴とするイオ
ン照射装置。
1. An ion beam is scanned one-dimensionally, and a holder holding a substrate is mechanically scanned in a direction substantially orthogonal to an ion beam scanning direction to irradiate the substrate on the holder with the ion beam. An ion irradiation apparatus that is provided near the upstream side of the holder and has a plasma shower apparatus that generates plasma and supplies it to the ion beam scanning region.
It is provided in the vicinity of the outlet of the plasma shower device, and has a cylindrical shape through which the plasma from the plasma shower device is introduced, and through which the ion beam passes. A reflector cylinder which is set to a negative potential with respect to the electric potential, and which is provided at an upstream portion of the reflector cylinder so as to be electrically insulated from the reflector cylinder and through which the ion beam passes, and A reflector coil wound around the reflector tube, and a guide coil for generating a magnetic flux along the traveling direction of the ion beam inside the reflector tube. Ion irradiation device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6815697B2 (en) 2002-03-27 2004-11-09 Sumitomo Eaton Nova Corporation Ion beam charge neutralizer and method therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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