JPH10208651A - イオン源装置およびそれを用いたイオン注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な手段によって、イオン源から引き出
すイオンビームを、そのエネルギーを変化させずにしか
も方形パルス状に断続する。 【解決手段】 このイオン源２の引出し電極系２０は、
プラズマ電極２１および引出し電極２２を有している。
そこで、プラズマ電極２１に加速電圧Ｖ₁ を印加する加
速電源２６の正負両極間に、互いに直列接続されていて
互いに相反して入切する二つのスイッチ４１、４２から
成る加速電源スイッチ４０を接続し、かつこの二つのス
イッチの互いの直列接続部４３にプラズマ電極２１を接
続した。更に、引出し電極２２に引出し電圧Ｖ₂ を印加
する引出し電源２８の正負両極間に、互いに直列接続さ
れていて互いに相反して入切する二つのスイッチ５１、
５２から成る引出し電源スイッチ５０を接続し、かつこ
の二つのスイッチの互いの直列接続部５３に引出し電極
２２を接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、イオン源とそれ
用の電源とを備えるイオン源装置および当該イオン源装
置を用いて被注入物にイオン注入を行うイオン注入方法
に関し、より具体的には、イオン源から引き出すイオン
ビームを電気的にしかも方形パルス状に断続する手段に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、被注入物、例えば半導体ウェーハ
の大口径化が進んでおり（例えば８インチから１２イン
チへ）、そのような被注入物にイオン注入を行うための
イオン源には、大きなスループット（単位時間当たりの
処理枚数）を確保するために、大面積かつ大電流のイオ
ンビームを引き出すものが要求されている。またこのイ
オンビームの大面積化かつ大電流化に伴い、イオン源か
ら引き出したイオンビームを質量分離することなくその
まま被注入物に照射することが行われている。このよう
な非質量分離型のイオン注入装置は、イオンドーピング
装置とも呼ばれる。

【０００３】更に近年は、特定用途向けのＬＳＩ（ＡＳ
ＩＣ）の需要が増しており、それに対応するために、被
注入物間で異なる注入条件でイオン注入を行うことが求
められている。これには、通常、複数枚の被注入物に一
括してイオン注入するバッチ式のイオン注入方法ではな
く、被注入物に１枚ずつイオン注入する枚葉式のイオン
注入方法が採用される。

【０００４】上記のような大面積かつ大電流のイオンビ
ームを引き出し可能なイオン源を用いた非質量分離型か
つ枚葉式のイオン注入装置の従来例を図６に示す。

【０００５】このイオン注入装置は、図示しない真空容
器内に設けられていて被注入物（例えば半導体ウェー
ハ）３４を１枚ずつ保持するホルダ３６と、このホルダ
３６上の被注入物３４にイオンビーム３２を質量分離す
ることなくそのまま照射するイオン源２と、このイオン
源２用の電源とを備えている。イオンビーム３２の断面
寸法は、通常は、被注入物３４よりも大きい。イオン源
およびそれ用の電源を合わせて、この明細書では、イオ
ン源装置と呼ぶ。

【０００６】イオン源２は、この例では高周波イオン源
であり、イオン源ガス１０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１２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１２か
ら電界の作用でイオンビーム３２を引き出す引出し電極
系２０とを有している。

【０００７】プラズマソース部４は、側壁６ａと、それ
に絶縁物８を介して取り付けられた背面板６ｂとを有す
るプラズマ生成容器６を備えており、その内部に所要の
イオン源ガス１０が導入される。また、この例では側壁
６ａおよび背面板６ｂがそれぞれ電極（放電電極）を兼
ねており、両者間に整合回路１８を介して、高周波電力
供給用の高周波電源１６が接続されている。１４は、プ
ラズマ１２閉じ込め用の磁石である。

【０００８】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プラズマ電極２
１、引出し電極２２、抑制電極２３および接地電極２４
を有している。これらの各電極２１〜２４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。

【０００９】プラズマ電極２１は、引き出すイオンビー
ム３２のエネルギーを決める電極であり、直流の加速電
源２６から、接地電位を基準にして正の加速電圧Ｖ₁ が
印加される。このプラズマ電極２１とプラズマソース部
４（より具体的にはそれを構成するプラズマ生成容器
６）とは、互いに接続されて同電位にされている。加速
電圧Ｖ₁ は、例えば０ｋＶ〜１００ｋＶ程度の範囲内で
設定される。

【００１０】引出し電極２２は、プラズマ電極２１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
１２からイオンビーム３２を引き出す電極であり、直流
の引出し電源２８から、プラズマ電極２１の電位を基準
にして負の引出し電圧Ｖ₂ が印加される。引出し電圧Ｖ
₂ は、例えば０ｋＶ〜−３ｋＶ程度の範囲内で設定され
る。

【００１１】抑制電極２３は、下流側からの逆流電子を
抑制する電極であり、直流の抑制電源３０から、接地電
位を基準にして負の抑制電圧Ｖ₃ が印加される。抑制電
圧Ｖ₃ は、例えば０ｋＶ〜−１ｋＶ程度の範囲内で設定
される。

【００１２】接地電極２４は、接地されている。

【００１３】上記イオン注入装置の動作例を説明する
と、ホルダ３６に所望の被注入物３４を保持してその周
りの雰囲気を真空排気すると共に、イオン源２のプラズ
マソース部４に所望のイオン源ガス１０を導入し、かつ
側壁６ａと背面板６ｂ間に高周波電源１６から例えば１
３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を供給すると、側
壁６ａと背面板６ｂ間で高周波放電が起こりそれによっ
てイオン源ガス１０が分解されてプラズマ１２が作られ
る。このプラズマ１２中のイオンは、引出し電極系２０
によってイオンビーム３２として引き出される。引き出
されたイオンビーム３２は、質量分離を行うことなくそ
のまま被注入物３４に照射され、当該被注入物３４にイ
オン注入（イオンドーピング）が行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】被注入物３４に対する
イオン注入においては、注入するイオンのエネルギー
（即ち被注入物３４に照射するイオンビーム３２のエネ
ルギー）および注入量の正確な制御が重要である。注入
するイオンのエネルギーを正確に制御するには、加速電
源２６からプラズマ電極２１に印加する加速電圧Ｖ₁ を
正確に一定値に保つ必要がある。イオンの注入量を正確
に制御するには、被注入物３４に対するイオンビーム照
射の開始および終了を（即ち注入時間を）厳密に制御す
る必要がある。

【００１５】加速電源２６や引出し電源２８には、通常
は、出力電圧設定器（例えばボリューム）が備わってい
るが、それによる出力電圧の上げ下げを、被注入物３４
に照射するイオンビーム３２の断続に使用することはで
きない。なぜなら、出力電圧設定器による出力電圧の上
げ下げは波状にしか行うことができず、その途中で、イ
オンビームのエネルギーおよびビーム量が様々に変化し
てしまうからである。

【００１６】従って通常は、イオン源２からは定常的に
一定のエネルギーかつ一定量のイオンビーム３２を引き
出しておき、注入量の制御は、このイオンビーム３２の
軌道に矢印Ａに示すように出し入れされることによって
イオンビーム３２を断続する機械的なシャッター３８を
用いて行われる。

【００１７】ところが、この方式では、被注入物３４を
１枚ずつ処理する枚葉処理においては、バッチ処理の場
合と違って、１枚の被注入物３４を処理するたびにシャ
ッター３８を開閉しなければならないため、シャッター
３８の開閉回数が多くなりシャッター３８の寿命が短く
なる。また、イオンビーム３２の口径に相当する寸法以
上の大型のシャッター３８が必要となって大型の機構が
必要になると共に、当該シャッター３８を動かすために
は大きなスペースが必要となってイオン注入装置が大型
化する。

【００１８】そこでこの発明は、電気的な手段によっ
て、イオン源から引き出すイオンビームを、そのエネル
ギーを変化させずにしかも方形パルス状に断続すること
を主たる目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るイオン源
装置の一つは、前記加速電源の正負両極間に、互いに直
列接続されていて互いに相反して入切する二つのスイッ
チから成る加速電源スイッチを接続し、かつこの二つの
スイッチの互いの直列接続部に前記プラズマ電極を接続
し、更に、前記引出し電源の正負両極間に、互いに直列
接続されていて互いに相反して入切する二つのスイッチ
から成る引出し電源スイッチを接続し、かつこの二つの
スイッチの互いの直列接続部に前記引出し電極を接続し
ていることを特徴としている。

【００２０】イオン源の引出し電極系には、引出し電極
を有していないものもあるが、引出し電極を有している
場合は、プラズマ電極に印加する加速電圧の入切だけで
なく、それと共に引出し電極に印加する引出し電圧の入
切を行うことによって、イオンビームの電気的な断続が
可能であることが実験によって確かめられた。上記加速
電源スイッチおよび引出し電源スイッチは、この入切を
行うことができる。

【００２１】しかし、上記電圧の入切に、単に電源と電
極間を入切する通常のスイッチを用いたのでは、イオン
ビームを、そのエネルギーを変化させずにしかも方形パ
ルス状に断続することはできない。これは、上記電極お
よびそれに電気的につながる部分と他の電極等との間に
は不可避的に静電容量が存在しており、単に上記電極に
印加する電圧を切っても、当該電極およびそれに電気的
につながる部分には電荷が残留していて、この残留電荷
による電圧によって、当該残留電荷がなくなるまで、イ
オンビームはそのエネルギーおよびビーム量を減衰させ
ながら引き出されるからである。

【００２２】これに対して上記加速電源スイッチおよび
引出し電源スイッチは、共に、互いに相反して入切する
二つのスイッチから成っていて、その一方のスイッチに
よって電源の一方極と電極間を切ると同時に、他方のス
イッチによって当該電極と電源の他方極間を入にするこ
とができるので、この他方のスイッチを経由して、電極
およびそれに電気的につながる部分の残留電荷を瞬時に
アースへ逃がすことができる。従って、イオンビームは
瞬時に遮断される。その結果、イオン源から引き出すイ
オンビームを、そのエネルギーを変化させずにしかも方
形パルス状に断続することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るイオン源
装置を用いたイオン注入装置の一例を示す図である。図
６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。

【００２４】この実施例においては、前記加速電源２６
の正負両極間に、互いに直列接続されていて互いに相反
して入切する（即ち一方が入のとき他方が切になり、一
方が切のとき他方が入になる。以下同じ）二つのスイッ
チ４１、４２から成る加速電源スイッチ４０を接続し、
かつこの二つのスイッチ４１、４２の互いの直列接続部
４３に前記プラズマ電極２１等を接続している。

【００２５】更に、前記引出し電源２８の正負両極間
に、互いに直列接続されていて互いに相反して入切する
二つのスイッチ５１、５２から成る引出し電源スイッチ
５０を接続し、かつこの二つのスイッチ５１、５２の互
いの直列接続部５３に前記引出し電極２２を接続してい
る。

【００２６】これによって従来例で採用していた機械的
なシャッター３８（図６参照）は不要になるので、その
ようなシャッター３８は設けていない。

【００２７】上記加速電源スイッチ４０の具体的な構成
の一例を図２に示す。一方のスイッチ４１は、フォトダ
イオード６０、フォトトランジスタ６２、この両者間を
接続する光ファイバ（図示省略）、制御電源６４および
ｎチャネル形のＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ形電界効果トラン
ジスタ）６６で構成されている。高耐圧を確保するため
に、ＭＯＳＦＥＴ６６は複数個を互いに直列接続してい
る。それに対応させて、フォトダイオード６０も複数個
を互いに直列接続している。

【００２８】他方のスイッチ４２は、フォトダイオード
７０、フォトトランジスタ７２、この両者間を接続する
光ファイバ（図示省略）、制御電源７４およびｐチャネ
ル形のＭＯＳＦＥＴ７６で構成されている。高耐圧を確
保するために、ＭＯＳＦＥＴ７６は複数個を互いに直列
接続している。それに対応させて、フォトダイオード７
０も複数個を互いに直列接続している。

【００２９】上記スイッチ４１および４２には、それら
を互いに相反して入切するために、この例では、互いに
相反して高レベルおよび低レベルになる（即ち一方が高
レベルのとき他方が低レベルになり、一方が低レベルの
とき他方が高レベルになる）パルス信号Ｐ₁ およびＰ₂
がそれぞれ互いに同期して供給される。

【００３０】パルス信号Ｐ₁ が高レベルかつパルス信号
Ｐ₂ が低レベルのとき、スイッチ４１側のフォトダイオ
ード６０が発光し、フォトトランジスタ６２がオンし、
ＭＯＳＦＥＴ６６がオンし、スイッチ４０が入になり、
加速電源２６からの加速電圧Ｖ₁ はプラズマ電極２１に
印加される。同時に、スイッチ４２側のフォトダイオー
ド７０は発光せず、フォトトランジスタ７２はオフし、
ＭＯＳＦＥＴ７６はオフし、スイッチ４２は切になる。
逆に、パルス信号Ｐ₁ が低レベルかつパルス信号Ｐ₂ が
高レベルのとき、上記とは逆の動作によって、ＭＯＳＦ
ＥＴ６６がオフしてスイッチ４１が切になって、加速電
源２６からの加速電圧Ｖ₁ がプラズマ電極２１に印加さ
れなくなると同時に、ＭＯＳＦＥＴ７６がオンしてスイ
ッチ４２が入になって、プラズマ電極２１はこのスイッ
チ４２を経由して加速電源２６の負極側に、即ちアース
に接続される。

【００３１】なお、上記のように二つのパルス信号
Ｐ₁ 、Ｐ₂ を用いる代わりに、一つのパルス信号を、一
つはそのまま、もう一つはインバータを経由する等して
極性反転させて用いても良い。また、ＭＯＳＦＥＴ６
６、７６の代わりに、パワートランジスタ等の他の半導
体スイッチング素子を用いても良い。それらの直列数
は、耐圧等に応じて適宜選定すれば良い。

【００３２】引出し電源スイッチ５０の具体的な構成
も、上記加速電源スイッチ４０と同様であるので、ここ
では重複説明を省略する。

【００３３】イオン源２の引出し電極系２０が上記のよ
うな４枚の電極２１〜２４で構成されている場合、それ
らに電源２６、２８、３０から印加する三つの電圧Ｖ₁
〜Ｖ₃ をどのように入切することでイオンビーム３２を
遮断することができるかを実験した。この実験は、被注
入物３４として６インチのシリコンウェーハを用い、そ
れにイオンビーム３２を１０分間照射し、その際の注入
量（ドーズ量）は、サーマルウェーブ法によって、イオ
ン注入によってウェーハ内に誘起される結晶欠陥の量を
測定することによって行った。その結果を表１に示す。
サーマルウェーブ値が大きいほど、ウェーハに結晶欠陥
が多く誘起されており、注入量が多いことを示してお
り、サーマルウェーブ値が小さいほど、注入量が少ない
ことを示している。

【００３４】

【表１】

【００３５】イオン注入を全く行わない場合でも、通常
のシリコンウェーハのサーマルウェーブ値は２４前後あ
るので、試料１および２はイオンビームが完全に遮断さ
れていることを示している。試料３〜６は、イオンビー
ムが完全には遮断されず、わずかに引き出されているこ
とを示している。試料７および８は、通常通りイオンビ
ームが引き出されていることを示している。この結果か
ら、引出し電極系２０が引出し電極２２を有する場合
は、プラズマ電極２１に印加する加速電圧Ｖ₁ だけでな
く、それと引出し電極２２に印加する引出し電圧Ｖ₂ の
両方を切にすることによって初めて、イオンビームを完
全に遮断することが可能であることが分かる。

【００３６】このプラズマ電極２１に印加する加速電圧
Ｖ₁ と引出し電極２２に印加する引出し電圧Ｖ₂ の両方
を入切するために、図１の実施例では、加速電源スイッ
チ４０および引出し電源スイッチ５０を設けている。両
スイッチ４０および５０は、両者に例えば図２に示した
ようなパルス信号Ｐ₁ およびＰ₂ を共に供給することに
よって、互いに同期させて入切する（電極２１、２２に
電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ をそれぞれ印加する場合を入、そうでな
い場合を切と呼ぶ）ことができる。

【００３７】しかし、上記電圧Ｖ₁ およびＶ₂ の入切
に、単に電源と電極間を入切する通常のスイッチを用い
たのでは、イオンビーム３２を、そのエネルギーを変化
させずにしかも方形パルス状に断続することはできな
い。これは、上記電極２１、２２およびそれに電気的に
つながる部分と他の電極等との間には不可避的に静電容
量が存在しており、単に上記電極２１、２２に印加する
電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ を切っても、当該電極２１、２２および
それに電気的につながる部分には電荷が残留していて、
この残留電荷による電圧によって、当該残留電荷がなく
なるまで、イオンビーム３２はそのエネルギーおよびビ
ーム量を減衰させながら引き出されるからである。

【００３８】これに対して上記加速電源スイッチ４０
は、互いに相反して入切する二つのスイッチ４１、４２
から成っていて、その一方のスイッチ４１によって加速
電源２６の一方極（正極）とプラズマ電極２１間を切る
と同時に、他方のスイッチ４２によって当該プラズマ電
極２１と加速電源２６の他方極（負極）間を入にするこ
とができるので、この他方のスイッチ４２を経由して、
プラズマ電極２１およびそれに電気的につながる部分の
残留電荷を瞬時にアースへ逃がすことができる。引出し
電源スイッチ５０も同様であり、それが切のときは、引
出し電極２２およびそれにつながる部分の残留電荷を、
その他方のスイッチ５２および加速電源スイッチ４０の
他方のスイッチ４２を経由して、瞬時にアースへ逃がす
ことができる。これらの結果、イオン源２から引き出す
イオンビーム３２を、そのエネルギーを変化させずにし
かも方形パルス状に（換言すれば矩形波状に）きれいに
断続することができる。

【００３９】図３は、上記のことを確かめるために、プ
ラズマ電極２１に印加する加速電圧Ｖ₁ を入切したとき
のプラズマ電極電圧の時間的変化を測定した結果であ
る。同図中の実施例は、図２に示した加速電源スイッチ
４０を用いて加速電圧Ｖ₁ を入切した場合であり、プラ
ズマ電極電圧の立下り部Ｂはほぼ垂直に下がっている。
従ってこの場合は、イオンビーム３２を一定のエネルギ
ーおよびビーム量の状態から瞬間的に遮断することがで
きている。即ちイオンビーム３２を、そのエネルギーを
変化させずにしかも方形パルス状に断続することができ
ている。

【００４０】一方、図３中の比較例は、図２に示した他
方のスイッチ４２を設けずに一方のスイッチ４１のみを
用いて加速電圧Ｖ₁ を入切した場合であり、プラズマ電
極電圧の立下り部Ｃは斜めに下がっている。この立下り
部Ｃの間は、イオンビーム３２はそのエネルギーおよび
ビーム量を減衰させながら引き出されるので、これでは
注入イオンのエネルギーおよび注入量の正確な制御は困
難である。

【００４１】ところで、イオン源から安定して引き出す
ことのできるイオンビーム量は自ずと下限があり、大電
流型の、即ち大電流のイオンビームを引き出し可能なイ
オン源ほど、この下限値は大きい。従って、通常のイオ
ン源装置では、大電流型のイオン源を用いて低注入量注
入を行うことは困難である。

【００４２】これに対して、上記実施例のようなイオン
源装置を用いれば、前述したように、イオンビーム３２
をそのエネルギーを変化させずにしかも方形パルス状に
きれいに断続することができるので、大電流型のイオン
源２を用いながら、高注入量のイオン注入だけでなく、
低注入量のイオン注入をも容易に行うことができる。

【００４３】そのためには、前記加速電源スイッチ４０
および引出し電源スイッチ５０を互いに同期させて入切
することを繰り返すことによって、イオン源２からパル
ス状のイオンビーム３２を引き出してそれを被注入物３
４に照射すれば良い。このようなイオン注入方法を、パ
ルス注入と呼ぶ。これに対して、通常の、イオンビーム
を直流的に照射するイオン注入方法を連続注入と呼ぶ。
上記イオン源装置ではイオンビーム３２をきれいに断続
することができるので、このようなパルス注入において
も、注入イオンのエネルギーは一定であり、しかもイオ
ンビーム断続のデューティ比を変化させることによっ
て、イオン源２から引き出すイオンビーム３２のビーム
量（ビーム電流）を一定に保ちながら、被注入物３４に
対する注入量を様々に変化させることができる。

【００４４】図４は、上記のことを確かめるために、連
続注入時およびパルス注入時のウェーハのシート抵抗を
測定した結果である。これは、前述したイオン源２から
ジボランイオンを１０ｋｅＶのエネルギーで引き出して
それをシリコンウェーハに対して連続注入またはパルス
注入を行い、その後当該ウェーハを熱拡散炉で９５０
℃、３０分のアニールを行った後、当該ウェーハのシー
ト抵抗を測定した結果である。

【００４５】連続注入は、４枚の試料に対して、注入量
をそれぞれ１×１０¹⁵、５×１０¹⁴、３×１０¹⁴および
１×１０¹⁴（個／ｃｍ² ）に変化させたときのシート抵
抗を測定した（横軸）。パルス注入は、３枚の試料につ
いて、デューティ比が１（即ち連続注入）のときに注入
量が１×１０¹⁵（個／ｃｍ² ）になる条件（ビーム電
流）で、デューティ比をそれぞれ０．５、０．３および
０．１に変化させたときのシート抵抗を測定した（縦
軸）。このときのイオンビーム断続（パルス）の周波数
ｆは１０Ｈｚとした。

【００４６】丸印の測定結果値が全て４５度の線Ｌ上に
完全に乗っていれば、パルス注入でデューティ比を変え
ることによって、連続注入で注入時間を変えて注入量を
変える場合と全く同じ効果（注入量）が得られることを
示しており、これが理想的な姿であるが、図４中の丸印
の測定結果値は全てこの線Ｌ上にほぼ乗っており、理想
的な姿に近いと言える。即ち、パルス注入によって、そ
のデューティ比を変えることによって、注入量をほぼ理
想的な姿で制御することができることを示している。こ
れは、上記実施例のようなイオン源装置を用いることに
よって、イオンビーム３２をきれいに、即ち方形パルス
状に断続することができたからである。

【００４７】なお、イオン源２の引出し電極系２０に
は、図５に示す実施例のように、プラズマ電極２１は有
しているけれども引出し電極２２（図１参照）を有して
いない構成のものもある。その場合は勿論、引出し電源
２８および引出し電源スイッチ５０（いずれも図１参
照）を設ける必要はなく、加速電源２６とプラズマ電極
２１との間に前述したような加速電源スイッチ４０を設
けることによって、図１の実施例の場合と同様の効果、
即ちイオンビーム３２を方形パルス状に断続する効果を
奏することができる。

【００４８】また、引出し電極系２０が抑制電極２３お
よび接地電極２４を備えるか否かは、この発明の本質に
影響するものではなく、任意である。

【００４９】また、上記実施例はいずれも、高周波放電
によってプラズマ１２を生成するプラズマソース部４を
用いた例を示したが、プラズマソース部４はそれに限ら
れるものではなく、フィラメントを用いたアーク放電に
よってプラズマ１２を生成するもの、またはマイクロ波
放電によってプラズマ１２を生成するもの、等でも良
い。

【００５０】

【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。

【００５１】請求項１記載の発明によれば、上記のよう
な加速電源スイッチおよび引出し電源スイッチを設けた
ので、電気的な手段によって、イオン源から引き出すイ
オンビームを、そのエネルギーを変化させずにしかも方
形パルス状にきれいに断続することができる。その結
果、機械的なシャッターを使用せずにイオンビームを断
続することができるので、機械的なシャッターを使用す
ることによる問題を解消することができる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、上記のよう
な加速電源スイッチを設けたので、電気的な手段によっ
て、イオン源から引き出すイオンビームを、そのエネル
ギーを変化させずにしかも方形パルス状にきれいに断続
することができる。その結果、機械的なシャッターを使
用せずにイオンビームを断続することができるので、機
械的なシャッターを使用することによる問題を解消する
ことができる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、パルス状の
イオンビームのデューティ比を調整することによって、
被注入物に対する注入量を、連続注入でその注入時間を
シャッター等によって調整する場合と同様に調整するこ
とができる。その結果、例えば、大電流型のイオン源を
用いながら、高注入量のイオン注入だけでなく、低注入
量のイオン注入をも容易に行うことができる。

【００５４】請求項４記載の発明によれば、パルス状の
イオンビームのデューティ比を調整することによって、
被注入物に対する注入量を、連続注入でその注入時間を
シャッター等によって調整する場合と同様に調整するこ
とができる。その結果、例えば、大電流型のイオン源を
用いながら、高注入量のイオン注入だけでなく、低注入
量のイオン注入をも容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るイオン源装置を用いたイオン注
入装置の一例を示す図である。

【図２】図１中の加速電源スイッチの構成の一例を示す
回路図である。

【図３】加速電圧を入切したときのプラズマ電極電圧の
時間的変化の測定結果の一例を示す図である。

【図４】連続注入時およびパルス注入時のウェーハのシ
ート抵抗の測定結果の一例を示す図である。

【図５】この発明に係るイオン源装置を用いたイオン注
入装置の他の例を示す図である。

【図６】従来のイオン源装置を用いたイオン注入装置の
一例を示す図である。

【符号の説明】

２ イオン源 ４ プラズマソース部 ２０ 引出し電極系 ２１ プラズマ電極 ２２ 引出し電極 ２６ 加速電源 ２８ 引出し電源 ３２ イオンビーム ３４ 被注入物 ４０ 加速電源スイッチ ４１、４２ スイッチ ５０ 引出し電源スイッチ ５１、５２ スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを生成するプラズマソース部
   と、当該プラズマからイオンビームを引き出す引出し電
   極系とを有し、かつ当該引出し電極系が、最プラズマ側
   に配置されていて接地電位を基準にして正の加速電圧が
   印加されるプラズマ電極と、このプラズマ電極のすぐ下
   流側に配置されていて当該プラズマ電極の電位を基準に
   して負の引出し電圧が印加される引出し電極とを有する
   イオン源と、前記プラズマ電極と接地電位部との間に前
   者を正極側にして接続された直流の加速電源と、前記引
   出し電極と前記プラズマ電極との間に前者を負極側にし
   て接続された直流の引出し電源とを備えるイオン源装置
   において、前記加速電源の正負両極間に、互いに直列接
   続されていて互いに相反して入切する二つのスイッチか
   ら成る加速電源スイッチを接続し、かつこの二つのスイ
   ッチの互いの直列接続部に前記プラズマ電極を接続し、
   更に、前記引出し電源の正負両極間に、互いに直列接続
   されていて互いに相反して入切する二つのスイッチから
   成る引出し電源スイッチを接続し、かつこの二つのスイ
   ッチの互いの直列接続部に前記引出し電極を接続してい
   ることを特徴とするイオン源装置。
2. 【請求項２】 プラズマを生成するプラズマソース部
   と、当該プラズマからイオンビームを引き出す引出し電
   極系とを有し、かつ当該引出し電極系が、最プラズマ側
   に配置されていて接地電位を基準にして正の加速電圧が
   印加されるプラズマ電極を有するイオン源と、前記プラ
   ズマ電極と接地電位部との間に前者を正極側にして接続
   された直流の加速電源とを備えるイオン源装置におい
   て、前記加速電源の正負両極間に、互いに直列接続され
   ていて互いに相反して入切する二つのスイッチから成る
   加速電源スイッチを接続し、かつこの二つのスイッチの
   互いの直列接続部に前記プラズマ電極を接続しているこ
   とを特徴とするイオン源装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のイオン源装置を用いて、
   前記加速電源スイッチおよび前記引出し電源スイッチを
   互いに同期させて入切することを繰り返すことによっ
   て、前記イオン源からパルス状のイオンビームを引き出
   してそれを被注入物に照射することを特徴とするイオン
   注入方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載のイオン源装置を用いて、
   前記加速電源スイッチを入切することを繰り返すことに
   よって、前記イオン源からパルス状のイオンビームを引
   き出してそれを被注入物に照射することを特徴とするイ
   オン注入方法。