JPH10226882A - ワークピースの表面を処理する方法及びその装置 - Google Patents
ワークピースの表面を処理する方法及びその装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
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- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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- H01J37/32412—Plasma immersion ion implantation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/48—Ion implantation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ワークピースの表面にイオンを衝突させてこの
表面を処理する方法及びその装置を提供すること。 【解決手段】注入室12は室内部を形成し、その中にワー
ク支持体30が伸び、この上の領域34に１つ以上のワーク
ピース14を置くように、支持体に対面する導電性の電極
32が配置される。ガス分子は、注入室内に放出されてワ
ークピース14に近接する領域を占有し、ワークピース14
の注入表面の近くでイオン化する。制御回路100 が、支
持体30、ワークピース14、及び導電性の室内壁部分22に
対して電極を正の電位となるようにパルスを印加する。
このため、制御回路100 は、ワークピース14の注入表面
にイオンを衝突させる前にイオン化したガス分子を加速
するための電界を与える電源を備えている。
表面を処理する方法及びその装置を提供すること。 【解決手段】注入室12は室内部を形成し、その中にワー
ク支持体30が伸び、この上の領域34に１つ以上のワーク
ピース14を置くように、支持体に対面する導電性の電極
32が配置される。ガス分子は、注入室内に放出されてワ
ークピース14に近接する領域を占有し、ワークピース14
の注入表面の近くでイオン化する。制御回路100 が、支
持体30、ワークピース14、及び導電性の室内壁部分22に
対して電極を正の電位となるようにパルスを印加する。
このため、制御回路100 は、ワークピース14の注入表面
にイオンを衝突させる前にイオン化したガス分子を加速
するための電界を与える電源を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークピースをイ
オンプラズマ内に侵入させ、そしてプラズマ内のイオン
を加速してワークピースにイオンを注入することによ
り、ワークピースにイオン不純物を注入するイオン注入
装置に関する。
オンプラズマ内に侵入させ、そしてプラズマ内のイオン
を加速してワークピースにイオンを注入することによ
り、ワークピースにイオン不純物を注入するイオン注入
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】商業的に有益なイオン注入装置は、注入
室から離れたイオン源室を有するイオン源を使用し、こ
のイオン源において、１つ以上のワークピースがイオン
源からのイオンによって処理される。
室から離れたイオン源室を有するイオン源を使用し、こ
のイオン源において、１つ以上のワークピースがイオン
源からのイオンによって処理される。
【０００３】イオンが生成され、分析され、そして加速
されて、イオンビームが形成されるように、イオン源室
の出口開口からイオンが放出される。
されて、イオンビームが形成されるように、イオン源室
の出口開口からイオンが放出される。
【０００４】イオンビームは、排気されたビーム通路に
沿ってイオン注入室に向けられ、１つ以上のワークピー
ス、一般的には、円形のウエハに衝突する。このウエハ
は、注入室内に配置されている。イオンビームは、イオ
ンをウエハに衝突させるのに十分なエネルギーを有して
おり、イオンが注入室内のウエハに浸透するようになっ
ている。
沿ってイオン注入室に向けられ、１つ以上のワークピー
ス、一般的には、円形のウエハに衝突する。このウエハ
は、注入室内に配置されている。イオンビームは、イオ
ンをウエハに衝突させるのに十分なエネルギーを有して
おり、イオンが注入室内のウエハに浸透するようになっ
ている。
【０００５】このような装置における一般的な利用で
は、ウエハはシリコンウエハであり、イオンはウエハを
ドーピングして、半導体材料を作るために使用される。
は、ウエハはシリコンウエハであり、イオンはウエハを
ドーピングして、半導体材料を作るために使用される。
【０００６】従来の注入装置では、マスクや不活性化層
を使用する選択注入でＩＣ（集積回路）を製造すること
ができる。この注入技術のための装置は、大きく、複雑
で、高価であり、また、低いエネルギーでイオンを注入
できるようにその能力が制限されている。
を使用する選択注入でＩＣ（集積回路）を製造すること
ができる。この注入技術のための装置は、大きく、複雑
で、高価であり、また、低いエネルギーでイオンを注入
できるようにその能力が制限されている。
【０００７】「プラズマ源を用いたイオン注入方法及び
装置」と題する、コンラッドの米国特許第４７６４３９
４号明細書には、イオン衝撃手段によってターゲットを
処理するためのイオン注入装置が開示されている。密閉
室内のターゲットにイオン化プラズマを形成することに
よって三次元ターゲットの表面へのイオン注入が可能で
ある。一旦、ターゲットの周囲領域にプラズマが形成さ
れると、イオンビームを介してターゲットを走査するこ
となく、プラズマからのイオンはあらゆる面からターゲ
ット対象物に指向される。
装置」と題する、コンラッドの米国特許第４７６４３９
４号明細書には、イオン衝撃手段によってターゲットを
処理するためのイオン注入装置が開示されている。密閉
室内のターゲットにイオン化プラズマを形成することに
よって三次元ターゲットの表面へのイオン注入が可能で
ある。一旦、ターゲットの周囲領域にプラズマが形成さ
れると、イオンビームを介してターゲットを走査するこ
となく、プラズマからのイオンはあらゆる面からターゲ
ット対象物に指向される。
【０００８】この注入は、１つ以上のワークピースに高
電圧の負の繰り返しパルスを加えることによって達成さ
れる。これらのパルスは、イオンをターゲットの露出面
に指向させる。
電圧の負の繰り返しパルスを加えることによって達成さ
れる。これらのパルスは、イオンをターゲットの露出面
に指向させる。
【０００９】前述の米国特許第４７６４３９４号明細書
に開示されているプラズマを生成する技術は、中性ガス
をターゲット領域に導入して、イオン化放射でガスをイ
オン化している。
に開示されているプラズマを生成する技術は、中性ガス
をターゲット領域に導入して、イオン化放射でガスをイ
オン化している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】リーベルマンによるプ
ラズマ注入プロセスの理論的研究によれば、急激な負電
圧がターゲットのワークピースに印加されると、表面近
くの電子は、ワークピースの回りの領域からナノ秒以内
に離れて、イオン マトリックス シース(ion matrix
sheath) を均一な密度にすることが、エム．エイ．リー
ベルマン(M.A.Lieberman) の「プラズマ侵入によるイオ
ン注入モデル」［J.Applied Physics ，６６（１９８９
年）第２９２６頁参照］に示されている。
ラズマ注入プロセスの理論的研究によれば、急激な負電
圧がターゲットのワークピースに印加されると、表面近
くの電子は、ワークピースの回りの領域からナノ秒以内
に離れて、イオン マトリックス シース(ion matrix
sheath) を均一な密度にすることが、エム．エイ．リー
ベルマン(M.A.Lieberman) の「プラズマ侵入によるイオ
ン注入モデル」［J.Applied Physics ，６６（１９８９
年）第２９２６頁参照］に示されている。
【００１１】その後、シース内のイオンは、反転イオン
プラズマ周波数の時間尺度で、加速され、１つまたはそ
れ以上のワークピース内へ侵入する。次に、このイオン
は、ターゲットのワークピースから、さらに、シース境
界部へと移動し、ワークピース内に向かう、より多くの
イオンを放出する。
プラズマ周波数の時間尺度で、加速され、１つまたはそ
れ以上のワークピース内へ侵入する。次に、このイオン
は、ターゲットのワークピースから、さらに、シース境
界部へと移動し、ワークピース内に向かう、より多くの
イオンを放出する。
【００１２】より多く時間が経過すると、定常状態のイ
オンが一般的に空間電荷状態に発展する。約１ｃｍ厚さ
のシースがマイクロ秒単位内で発達する。この点につい
ては、エム．エム．シャミン(M.M.Shamim)等の「プラズ
マ源によるイオン注入におけるエネルギーのイオン衝撃
手段による電子放出の測定」［J.Applied Physics ，７
０（１９９１年）第４７５６頁］を見られたい。
オンが一般的に空間電荷状態に発展する。約１ｃｍ厚さ
のシースがマイクロ秒単位内で発達する。この点につい
ては、エム．エム．シャミン(M.M.Shamim)等の「プラズ
マ源によるイオン注入におけるエネルギーのイオン衝撃
手段による電子放出の測定」［J.Applied Physics ，７
０（１９９１年）第４７５６頁］を見られたい。
【００１３】プラズマ内の電界は、低く、かつほぼ全て
の電位がターゲットに加えられて、シースを横断するイ
オンを加速する。一般的に、プラズマからのイオンがタ
ーゲット表面に衝突するとき、二次電子が作り出され
る。これらの二次電子は、ターゲットからシース間の電
圧降下を介して加速され、そして、密閉室の壁面で終端
する。二次電子放出係数の一般的な議論は、エス．クイ
ン(S.Qin) 等の「有限上昇時間における高電圧パルスに
対するマイクロウエーブ マルチポラー(Multipoar) バ
ケットプラズマの応答」［ＩＥＥＥ議事録 Ｐｌａｓ，
Ｓｃｉ，２０（１９９２年）第５６９頁を参照された
い。
の電位がターゲットに加えられて、シースを横断するイ
オンを加速する。一般的に、プラズマからのイオンがタ
ーゲット表面に衝突するとき、二次電子が作り出され
る。これらの二次電子は、ターゲットからシース間の電
圧降下を介して加速され、そして、密閉室の壁面で終端
する。二次電子放出係数の一般的な議論は、エス．クイ
ン(S.Qin) 等の「有限上昇時間における高電圧パルスに
対するマイクロウエーブ マルチポラー(Multipoar) バ
ケットプラズマの応答」［ＩＥＥＥ議事録 Ｐｌａｓ，
Ｓｃｉ，２０（１９９２年）第５６９頁を参照された
い。
【００１４】コンラッドの特許に開示されているこのよ
うないくつかのイオン注入装置は、接地電位に注入室を
保つとともに、ターゲットのワークピースに相対的に負
電位のパルスを印加する。ほぼ平坦なターゲットのワー
クピースは、半導体ウエハまたは平坦なパネルディスプ
レイ基板等の一面側を処理する必要があるので、負のパ
ルスをターゲットに印加するイオン注入装置は、好まし
いものではない。このようなイオン注入装置において、
ターゲットワークピースは、一般的に高い負電位にまで
上昇させなければならない。
うないくつかのイオン注入装置は、接地電位に注入室を
保つとともに、ターゲットのワークピースに相対的に負
電位のパルスを印加する。ほぼ平坦なターゲットのワー
クピースは、半導体ウエハまたは平坦なパネルディスプ
レイ基板等の一面側を処理する必要があるので、負のパ
ルスをターゲットに印加するイオン注入装置は、好まし
いものではない。このようなイオン注入装置において、
ターゲットワークピースは、一般的に高い負電位にまで
上昇させなければならない。
【００１５】このことは、ワークピースの取扱いをより
困難で複雑ものとし、またこれらの装置は高い負電位を
受けるので、ファラデーカップまたはカロリーメータ(c
alormeters) 等の監視装置によってターゲットのワーク
ピースにおいてチャージコレクターに配給される電位を
監視する。
困難で複雑ものとし、またこれらの装置は高い負電位を
受けるので、ファラデーカップまたはカロリーメータ(c
alormeters) 等の監視装置によってターゲットのワーク
ピースにおいてチャージコレクターに配給される電位を
監視する。
【００１６】本発明の目的は、イオン注入よりターゲッ
トのワークピースの表面を処理するのための新規でかつ
改良された方法及び装置を提供することである。
トのワークピースの表面を処理するのための新規でかつ
改良された方法及び装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目体を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を有している。本発
明によれば、ターゲットのワークピースは、基準電位に
維持され、かつワークピースの表面近くの電界は、ワー
クピース近くの導電体の電極に正の電圧パルスを供給す
ることにより生じる。
に、本発明は各請求項に記載の構成を有している。本発
明によれば、ターゲットのワークピースは、基準電位に
維持され、かつワークピースの表面近くの電界は、ワー
クピース近くの導電体の電極に正の電圧パルスを供給す
ることにより生じる。
【００１８】電力消費を減ずるために、正のパルスが供
給される電極に対して負の電位を有するイオン注入室内
の表面領域が減少される。イオン注入のために必要とさ
れる全電流は減じられ、それに従って、イオン注入に必
要な電力量もまた減じられる。
給される電極に対して負の電位を有するイオン注入室内
の表面領域が減少される。イオン注入のために必要とさ
れる全電流は減じられ、それに従って、イオン注入に必
要な電力量もまた減じられる。
【００１９】本発明の好ましい実施の形態において、１
つ以上のワークピースは、イオン注入室の内部領域内で
１つ以上のワークピースを支持する導電性のワーク支持
体によって支持される。イオン注入室は、室内部に接近
する導電性の内側壁部分を有する。イオン注入室内には
また、導電性の電極が配置され、この電極は、導電性の
ワーク支持体に対して位置決められている。当然、荷電
ガス分子が、イオン注入室内に放出され、イオン化ガス
またはイオン化プラズマがワークピースの注入表面の近
くに形成されるように、順次イオン化される。
つ以上のワークピースは、イオン注入室の内部領域内で
１つ以上のワークピースを支持する導電性のワーク支持
体によって支持される。イオン注入室は、室内部に接近
する導電性の内側壁部分を有する。イオン注入室内には
また、導電性の電極が配置され、この電極は、導電性の
ワーク支持体に対して位置決められている。当然、荷電
ガス分子が、イオン注入室内に放出され、イオン化ガス
またはイオン化プラズマがワークピースの注入表面の近
くに形成されるように、順次イオン化される。
【００２０】本発明の特徴によれば、導電性のワークピ
ース支持体、ワークピース、及びイオン注入室の導電性
壁部分は、全て基準電位に維持される。導電性の電極に
は、この基準電位に関連して正のパルスが供給され、ガ
ス分子から形成されたイオンが、ワークピースの注入表
面に衝突する前に加速されるようにするための電界が与
えられる。
ース支持体、ワークピース、及びイオン注入室の導電性
壁部分は、全て基準電位に維持される。導電性の電極に
は、この基準電位に関連して正のパルスが供給され、ガ
ス分子から形成されたイオンが、ワークピースの注入表
面に衝突する前に加速されるようにするための電界が与
えられる。
【００２１】イオン注入のために必要なプラズマ状態の
発生は、ワークピースの表面、またはそれに近い部分で
の電界によって決定され、その効率は、ワークピースに
直接対向しないが相対的に正のパルスが供給される表面
をほぼシールドすることによって改善することができ
る。
発生は、ワークピースの表面、またはそれに近い部分で
の電界によって決定され、その効率は、ワークピースに
直接対向しないが相対的に正のパルスが供給される表面
をほぼシールドすることによって改善することができ
る。
【００２２】好ましい実施の形態では、電極は、パルス
が発展するにつれてこの電極に関連する電気力線がその
電極内に集中するように誘電体でシールドされ、この誘
電体のに近接する室内部内には集中しない。
が発展するにつれてこの電極に関連する電気力線がその
電極内に集中するように誘電体でシールドされ、この誘
電体のに近接する室内部内には集中しない。
【００２３】選択的に、誘電体は、基準電位に維持され
ているケーシング内を覆うことができる。
ているケーシング内を覆うことができる。
【００２４】効率は、基準電位に維持されている表面を
シールドすることによって改善され、ターゲットのワー
クピースの表面での電界を高めるために必要となるもの
ではない。本発明の実施の形態では、注入室の導電性壁
部分及び導電性ワーク支持体が誘電体でシールドされ、
これにより、電極に対して負の電位を有する注入室内の
露出した表面領域の総量（ワーク支持体及び注入室の内
壁部分）を効果的に減少させる。
シールドすることによって改善され、ターゲットのワー
クピースの表面での電界を高めるために必要となるもの
ではない。本発明の実施の形態では、注入室の導電性壁
部分及び導電性ワーク支持体が誘電体でシールドされ、
これにより、電極に対して負の電位を有する注入室内の
露出した表面領域の総量（ワーク支持体及び注入室の内
壁部分）を効果的に減少させる。
【００２５】ワークピースは接地電位にあるので、本発
明は、ワーク支持体およびワークピースの取扱い、機械
的な走査、または他の動作を容易にし、イオンの注入量
の均一化を改善することができる。また、注入量を測定
するのに用いられるファラデーカップまたカロリーメー
タ等の装置が基準電位に維持されるので、本発明は、目
標物の冷却及びイオン注入量の監視を簡単に行うことが
できる。
明は、ワーク支持体およびワークピースの取扱い、機械
的な走査、または他の動作を容易にし、イオンの注入量
の均一化を改善することができる。また、注入量を測定
するのに用いられるファラデーカップまたカロリーメー
タ等の装置が基準電位に維持されるので、本発明は、目
標物の冷却及びイオン注入量の監視を簡単に行うことが
できる。
【００２６】本発明のこれら及び他の目的、優位性及び
特徴は、本発明の好適な実施の形態を説明した詳細な説
明及び図面に基いてより良く理解できるであろう。
特徴は、本発明の好適な実施の形態を説明した詳細な説
明及び図面に基いてより良く理解できるであろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、イオン注入装置の全体図であ
り、この注入装置１０は、イオン処理を行うためにほぼ
平坦なワークピース１４が挿入される処理室１２を有す
る。本発明の装置は、集積回路の製造中にシリコンウエ
ハのイオン注入のために使用される。
いて説明する。図１は、イオン注入装置の全体図であ
り、この注入装置１０は、イオン処理を行うためにほぼ
平坦なワークピース１４が挿入される処理室１２を有す
る。本発明の装置は、集積回路の製造中にシリコンウエ
ハのイオン注入のために使用される。
【００２８】図１に示されている注入装置は、一度に１
つのウエハを処理室（イオン注入室）１２内に挿入する
ためのロードロック２０を備えている。このロードロッ
ク２０を使用することにより、ワークピースが処理室１
２内あるいは室外に出し入れされる時、バルブ手段２１
によって処理室１２は減圧状態（大気圧に対して）に維
持される。このバルブ手段２１は、ワークピースが処理
室１２内に挿入される時に、または処理室１２から回収
される時に開閉される。
つのウエハを処理室（イオン注入室）１２内に挿入する
ためのロードロック２０を備えている。このロードロッ
ク２０を使用することにより、ワークピースが処理室１
２内あるいは室外に出し入れされる時、バルブ手段２１
によって処理室１２は減圧状態（大気圧に対して）に維
持される。このバルブ手段２１は、ワークピースが処理
室１２内に挿入される時に、または処理室１２から回収
される時に開閉される。
【００２９】図１に示されている処理室１２は、ワーク
ピース１４が挿入される室内部２４を形成する内壁２２
を有している。ワークピース１４は、平坦な導電性のテ
ーブルまたはワーク支持体３０上に位置される。ワーク
支持体３０は、適当な寸法を有し、例えば、ワーク支持
体上に支持されるワークピースの大きさに合う寸法を有
している。
ピース１４が挿入される室内部２４を形成する内壁２２
を有している。ワークピース１４は、平坦な導電性のテ
ーブルまたはワーク支持体３０上に位置される。ワーク
支持体３０は、適当な寸法を有し、例えば、ワーク支持
体上に支持されるワークピースの大きさに合う寸法を有
している。
【００３０】ワーク支持体から上方に離れてガス放出用
マニホールド３２があり、このマニホールド３２は、マ
ニホールドとワークピース１４の間の領域３４にイオン
化可能なガスを放出する。この領域３４は、イオン注入
装置１０の動作中、イオンプラズマが作り出される。
マニホールド３２があり、このマニホールド３２は、マ
ニホールドとワークピース１４の間の領域３４にイオン
化可能なガスを放出する。この領域３４は、イオン注入
装置１０の動作中、イオンプラズマが作り出される。
【００３１】イオン注入室（処理室）１２の外側にある
ガス源３６は、注入室の壁を貫通してマニホールド３２
に通じている導管３７を介してイオン化可能なガスを注
入する。マニホールド３２は、導管３７からワークピー
ス１４に面して整列された複数の開口４０（図示略）に
通じる複数の分岐通路を有している。
ガス源３６は、注入室の壁を貫通してマニホールド３２
に通じている導管３７を介してイオン化可能なガスを注
入する。マニホールド３２は、導管３７からワークピー
ス１４に面して整列された複数の開口４０（図示略）に
通じる複数の分岐通路を有している。
【００３２】一様に処理するためには、マニホールド３
２とワークピース１４との間の領域３４内のガス密度を
できるだけ一様に維持することが必要である。好適に
は、マニホールド３２は図面において略円形であり、マ
ニホールドの外周部の回りのガス濃度をできるだけ一様
に維持するために、整列された複数の開口４０を有して
いる。
２とワークピース１４との間の領域３４内のガス密度を
できるだけ一様に維持することが必要である。好適に
は、マニホールド３２は図面において略円形であり、マ
ニホールドの外周部の回りのガス濃度をできるだけ一様
に維持するために、整列された複数の開口４０を有して
いる。
【００３３】これに関して、複数のワークピース１４
は、プラズマの電位的に一様でない領域を避けるため
に、略円形の支持体３０の端部から内側に距離を置いた
支持体３０上に配置される。また、これら部材の端部の
電界強度を制御するために、ワーク支持体３０、及びマ
ニホールド３２（電極）の端部の形状を好適に設計する
ことによって、一様な注入が保証される。
は、プラズマの電位的に一様でない領域を避けるため
に、略円形の支持体３０の端部から内側に距離を置いた
支持体３０上に配置される。また、これら部材の端部の
電界強度を制御するために、ワーク支持体３０、及びマ
ニホールド３２（電極）の端部の形状を好適に設計する
ことによって、一様な注入が保証される。
【００３４】まず、ガス分子がイオン化されるプラズマ
領域３４（１つ以上の電子が剥離される）にガスが入る
と、正電荷の原子は、マニホールド３２が接地電位に維
持されている間、マニホールド３２に印加される一連の
正電圧パルスによってワークピースに向かって加速され
る。ここに開示する実施の形態では、単一のワークピー
ス１４がワーク支持体３０上に支持されているが、本発
明の装置を用いて、多数のワークピースを同時にイオン
注入することもできる。
領域３４（１つ以上の電子が剥離される）にガスが入る
と、正電荷の原子は、マニホールド３２が接地電位に維
持されている間、マニホールド３２に印加される一連の
正電圧パルスによってワークピースに向かって加速され
る。ここに開示する実施の形態では、単一のワークピー
ス１４がワーク支持体３０上に支持されているが、本発
明の装置を用いて、多数のワークピースを同時にイオン
注入することもできる。
【００３５】図１は、ワークピース１４の上方の領域３
４でワークピースを処理する物質の集中を作り出すため
に使用される、相対的にバイアスをかける配置が示され
ている。この導電性のワーク支持体３０、ワークピース
１４、及び処理室の壁部分２２は、全て接地電位であ
る。正電圧パルスがマニホールド３２に印加されると、
領域３４における比較的高い電界により、イオンが作り
出されて支持体３０に向けて加速される。
４でワークピースを処理する物質の集中を作り出すため
に使用される、相対的にバイアスをかける配置が示され
ている。この導電性のワーク支持体３０、ワークピース
１４、及び処理室の壁部分２２は、全て接地電位であ
る。正電圧パルスがマニホールド３２に印加されると、
領域３４における比較的高い電界により、イオンが作り
出されて支持体３０に向けて加速される。
【００３６】モジュレータ回路（電子源または制御回
路）１００が、処理室１２の外側に配置され、マニホー
ルド３２に電圧パルスを印加する。従って、このマニホ
ールド３２は、１つの電極として作用し、また、支持体
３０も他の電極として作用する。商業的に受け入れられ
る多数の電源のうちのいずれか１つが、適切な電圧パル
スを供給するために適している。
路）１００が、処理室１２の外側に配置され、マニホー
ルド３２に電圧パルスを印加する。従って、このマニホ
ールド３２は、１つの電極として作用し、また、支持体
３０も他の電極として作用する。商業的に受け入れられ
る多数の電源のうちのいずれか１つが、適切な電圧パル
スを供給するために適している。
【００３７】その一例として、高電力用ＩＧＦＥＴアセ
ンブリを用いて電源を構成することができ、スイッチの
閉成時に電圧パルスを発生し、スイッチの開成時に電圧
パルスを停止する。このパルス１１２は、導管３７に電
気的に結合された導体１１３によって印加され、本発明
の好ましい形態では、導管３７は導電性物質から構成さ
れている。代わりに、このパルスは、注入室の壁を貫い
てマニホールド３２に直接連結された絶縁導体を通って
導くこともできる。
ンブリを用いて電源を構成することができ、スイッチの
閉成時に電圧パルスを発生し、スイッチの開成時に電圧
パルスを停止する。このパルス１１２は、導管３７に電
気的に結合された導体１１３によって印加され、本発明
の好ましい形態では、導管３７は導電性物質から構成さ
れている。代わりに、このパルスは、注入室の壁を貫い
てマニホールド３２に直接連結された絶縁導体を通って
導くこともできる。
【００３８】好ましいモジュレータ回路１００は、連続
するパルス１１２を供給する電源を含み、このパルス
は、注入室内に注入されるガス分子をイオン化し、そし
てこのイオン化されたガス分子を１つ以上のワークピー
ス１４の注入表面に向かって加速する。
するパルス１１２を供給する電源を含み、このパルス
は、注入室内に注入されるガス分子をイオン化し、そし
てこのイオン化されたガス分子を１つ以上のワークピー
ス１４の注入表面に向かって加速する。
【００３９】パルス１１２の繰り返し速度及びパルス持
続時間は、グロー放電が生じてマニホールド３２に印加
されるパルスによって領域３４にプラズマが形成されか
つ維持されるように選択される。
続時間は、グロー放電が生じてマニホールド３２に印加
されるパルスによって領域３４にプラズマが形成されか
つ維持されるように選択される。
【００４０】プラズマ密度は、イオン化のためのパルス
が取り除かれた後、再結合及び拡散によるミリ秒単位の
時間で衰退する。連続してプラズマを維持するために、
１秒当たり何千回またはそれ以上のパルス繰り返し率が
必要である。しかし、低いパルス速度でも各パルスがあ
る間、イオン化及び注入過程が起こり、低い比率でイオ
ン注入が与えられる。
が取り除かれた後、再結合及び拡散によるミリ秒単位の
時間で衰退する。連続してプラズマを維持するために、
１秒当たり何千回またはそれ以上のパルス繰り返し率が
必要である。しかし、低いパルス速度でも各パルスがあ
る間、イオン化及び注入過程が起こり、低い比率でイオ
ン注入が与えられる。
【００４１】汚染を減少するために、本発明の実施の形
態における支持体３０及びマニホールド３２は、シリコ
ンによって被覆されたアルミニウムで形成されている。
注入室の壁２２および／または支持体の非作業領域の少
なくとも一部を適当な絶縁材料、例えば、水晶でライニ
ングすることにより、電力消費と共に汚染を減少させる
ことができる。
態における支持体３０及びマニホールド３２は、シリコ
ンによって被覆されたアルミニウムで形成されている。
注入室の壁２２および／または支持体の非作業領域の少
なくとも一部を適当な絶縁材料、例えば、水晶でライニ
ングすることにより、電力消費と共に汚染を減少させる
ことができる。
【００４２】ワークピース１４を注入室内に挿入するた
めのロードロック２０を使用することにより、注入室１
２の内部を排気状態のままに保つことができる。真空ポ
ンプ１４０は、注入室１２とポンプ１４０の間に置かれ
たバルブ１４２によって規定される減じた圧力に注入室
内部を保つ。
めのロードロック２０を使用することにより、注入室１
２の内部を排気状態のままに保つことができる。真空ポ
ンプ１４０は、注入室１２とポンプ１４０の間に置かれ
たバルブ１４２によって規定される減じた圧力に注入室
内部を保つ。
【００４３】正のパルスが印加されたマニホールド３２
に関連する電気力線は、ワークピース１４の表面を含
み、注入室１２内でマニホールド３２に対して負の電位
を有する表面領域（ワーク支持体及び注入室の内壁部
分）に向けられる。絶縁性の誘電体４０を用いたマニホ
ールド３２と配送導管、及び導電性のケーシング４２を
基準電位に維持してシールドすることにより効率が改善
される。
に関連する電気力線は、ワークピース１４の表面を含
み、注入室１２内でマニホールド３２に対して負の電位
を有する表面領域（ワーク支持体及び注入室の内壁部
分）に向けられる。絶縁性の誘電体４０を用いたマニホ
ールド３２と配送導管、及び導電性のケーシング４２を
基準電位に維持してシールドすることにより効率が改善
される。
【００４４】このシールドは、マニホールド３２に対面
する領域の反対側にある、正のパルスが印加されたマニ
ホールド３２の部分を覆うもので、それゆえ、ワークピ
ースの表面またはその近くに電界を発生させる必要がな
い。マニホールド３２をシールドすることにより、マニ
ホールド３２とワークピースの間の領域３４内の電気力
線を集中させることができ、そして注入室１２の内部領
域２４内のいずれの部分でも電界強度が減少する。
する領域の反対側にある、正のパルスが印加されたマニ
ホールド３２の部分を覆うもので、それゆえ、ワークピ
ースの表面またはその近くに電界を発生させる必要がな
い。マニホールド３２をシールドすることにより、マニ
ホールド３２とワークピースの間の領域３４内の電気力
線を集中させることができ、そして注入室１２の内部領
域２４内のいずれの部分でも電界強度が減少する。
【００４５】誘電体４０を用いることにより、モジュレ
ータ回路１００によって駆動される負荷を減少し、これ
により、モジュレータ回路１００により消費される電力
を減少させる。ケーシング４２を用いて、導管３７に関
連する電界が誘電体４０内に含まれるので、加速するイ
オン及び電子に関連した負荷を生じない。
ータ回路１００によって駆動される負荷を減少し、これ
により、モジュレータ回路１００により消費される電力
を減少させる。ケーシング４２を用いて、導管３７に関
連する電界が誘電体４０内に含まれるので、加速するイ
オン及び電子に関連した負荷を生じない。
【００４６】ケーシング４２を用いない場合、シールド
は、与えられているが効率が減少する。ケーシング４２
がなければ、誘電体４０の外部表面は、プラズマを形成
する電子の流れによって接地電位に保たれる。
は、与えられているが効率が減少する。ケーシング４２
がなければ、誘電体４０の外部表面は、プラズマを形成
する電子の流れによって接地電位に保たれる。
【００４７】図１は、イオン注入装置１０を示し、この
注入装置は注入室１２でイオンを増大するために紫外線
光源１０２を含んでいる。このイオン注入室１２は、光
源１０２から紫外線の通路に送るための窓を有する。こ
の紫外線は、注入室１２を通り、マニホールド３２と支
持体３０の間の領域に向かい、そして、ワークピース１
４の比較のイオン化領域において、マニホールド３２を
介して注入室に入るガス原子のイオン化を促進する。
注入装置は注入室１２でイオンを増大するために紫外線
光源１０２を含んでいる。このイオン注入室１２は、光
源１０２から紫外線の通路に送るための窓を有する。こ
の紫外線は、注入室１２を通り、マニホールド３２と支
持体３０の間の領域に向かい、そして、ワークピース１
４の比較のイオン化領域において、マニホールド３２を
介して注入室に入るガス原子のイオン化を促進する。
【００４８】効率は、注入室１２の表面領域をシールド
することによっても改善することができ、この注入室
は、正のパルスが印加されたマニホールド３２に対して
負の電位に維持され、そしてワークピース１４の近くま
たはその表面に電界を与える必要がない。
することによっても改善することができ、この注入室
は、正のパルスが印加されたマニホールド３２に対して
負の電位に維持され、そしてワークピース１４の近くま
たはその表面に電界を与える必要がない。
【００４９】図２に示すように、注入室１２の内部壁２
２のシールドするために、誘電体５０を用いることがで
きる。誘電体５０の内側表面５１は、正のイオンが衝突
し、そして、二次電子が出る誘電体表面５１によって正
に帯電し、マニホールド３２と同一の電位となる。
２のシールドするために、誘電体５０を用いることがで
きる。誘電体５０の内側表面５１は、正のイオンが衝突
し、そして、二次電子が出る誘電体表面５１によって正
に帯電し、マニホールド３２と同一の電位となる。
【００５０】誘電体５０は、電界が誘電体５１の表面ま
たはその近くのイオンプラズマを通過するのを阻止す
る。その結果、この領域では、イオン化また加速される
ガス分子が減少し、そして、モジュレータ回路１００に
導かれた対応する負荷も減少する。
たはその近くのイオンプラズマを通過するのを阻止す
る。その結果、この領域では、イオン化また加速される
ガス分子が減少し、そして、モジュレータ回路１００に
導かれた対応する負荷も減少する。
【００５１】図３は、本発明に従う別のイオン注入装置
を示している。この注入装置は、正のパルスが印加され
たマニホールド３２に対して負の電位を有するイオン注
入室１２内の表面領域の総量を減少する。この形態で
は、イオン注入装置１０の部品は、正のパルスが印加さ
れる。
を示している。この注入装置は、正のパルスが印加され
たマニホールド３２に対して負の電位を有するイオン注
入室１２内の表面領域の総量を減少する。この形態で
は、イオン注入装置１０の部品は、正のパルスが印加さ
れる。
【００５２】図３に示すように、イオン源６０及びこれ
に供給されるイオン化可能な物質の供給源６１は、モジ
ュレータ回路１００によって正のパルスが印加されて高
電位となっている。イオン源６０は、誘導的に結合した
プラズマ［inductively coupled plasma（ＩＣＰ）] 、
ヘリコン(helicon) 、ＥＣＲまたはマイクロ波ソース等
の多数の商業的に利用されているソースの１つを含んで
いる。
に供給されるイオン化可能な物質の供給源６１は、モジ
ュレータ回路１００によって正のパルスが印加されて高
電位となっている。イオン源６０は、誘導的に結合した
プラズマ［inductively coupled plasma（ＩＣＰ）] 、
ヘリコン(helicon) 、ＥＣＲまたはマイクロ波ソース等
の多数の商業的に利用されているソースの１つを含んで
いる。
【００５３】絶縁プレート６３および絶縁リング６４
は、イオン注入装置１０の正のパルスが印加された部分
を、負の電位を有するワークピース１４の表面領域から
分離する。
は、イオン注入装置１０の正のパルスが印加された部分
を、負の電位を有するワークピース１４の表面領域から
分離する。
【００５４】モジュレータ回路１００の負荷は、マニホ
ールド３２に対して負の電位にある選択された表面領域
をシールドするためにバイアスされたグリッドを用いる
ことにより減少する。本実施の形態では、図４に示すよ
うに、金属製のグリッド７０が，注入室１２の内壁２２
の表面からほぼ１ｃｍ離れて平行に配置されている。絶
縁スペーサまたは支柱７１が、グリッド７０を注入室の
内壁２２から分離している。互いに電気的に連結してい
るグリッド７０は、図４の符号１１４で示すように内壁
２２に対して負にバイアスされ、その結果、イオン衝撃
によって内壁２２の表面に生じる二次電子が、バイアス
されたグリッド７０によって抑制される。
ールド３２に対して負の電位にある選択された表面領域
をシールドするためにバイアスされたグリッドを用いる
ことにより減少する。本実施の形態では、図４に示すよ
うに、金属製のグリッド７０が，注入室１２の内壁２２
の表面からほぼ１ｃｍ離れて平行に配置されている。絶
縁スペーサまたは支柱７１が、グリッド７０を注入室の
内壁２２から分離している。互いに電気的に連結してい
るグリッド７０は、図４の符号１１４で示すように内壁
２２に対して負にバイアスされ、その結果、イオン衝撃
によって内壁２２の表面に生じる二次電子が、バイアス
されたグリッド７０によって抑制される。
【００５５】本発明によれば、高電圧が印加されると、
グリッド７０の表面近くの電界強度は、内壁２２にグリ
ッド７０を設けない場合よりも数倍高くなる。しかし、
プラズマシース(plasma sheath) がグリッド７０から離
れて広がるので、シース境界部での電界強度は、通常の
レベルとなり、シースの拡張も通常の速さである。
グリッド７０の表面近くの電界強度は、内壁２２にグリ
ッド７０を設けない場合よりも数倍高くなる。しかし、
プラズマシース(plasma sheath) がグリッド７０から離
れて広がるので、シース境界部での電界強度は、通常の
レベルとなり、シースの拡張も通常の速さである。
【００５６】グリッド７０がないと、正のイオンが衝突
する表面は、マニホールド３２に対して負の電位を有
し、イオンに対する電子の割合が５倍程高い二次電子を
発生する。グリッド７０を備えると、低いバイアス電圧
でも十分に、関連する二次電子の負荷電流を減少させる
ことができる。グリッドの影響により、電子放出の表面
領域が減少する。このバイアス電圧は、二次電子の負荷
を減少させるのに必要であり、外形状に応じて約５０〜
１５０ボルトの範囲の非常に低い値である。
する表面は、マニホールド３２に対して負の電位を有
し、イオンに対する電子の割合が５倍程高い二次電子を
発生する。グリッド７０を備えると、低いバイアス電圧
でも十分に、関連する二次電子の負荷電流を減少させる
ことができる。グリッドの影響により、電子放出の表面
領域が減少する。このバイアス電圧は、二次電子の負荷
を減少させるのに必要であり、外形状に応じて約５０〜
１５０ボルトの範囲の非常に低い値である。
【００５７】本発明の変形例をある程度限定して説明し
てきたが。本発明は、添付された特許請求の範囲または
その技術的思想に含まれる全ての変更や修正を含んでい
る。
てきたが。本発明は、添付された特許請求の範囲または
その技術的思想に含まれる全ての変更や修正を含んでい
る。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態に従って
構成されたイオン注入装置の概略図である。
構成されたイオン注入装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施の形態に従って構成
されたイオン注入装置の概略図である。
されたイオン注入装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明のもう１つの実施の形態に従っ
て構成されたイオン注入装置の概略図である。
て構成されたイオン注入装置の概略図である。
【図４】図４は、さらに、本発明のもう１つの実施の形
態に従って構成されたイオン注入装置の概略図である。
態に従って構成されたイオン注入装置の概略図である。
１２ 処理室 １４ ワークピース ２０ ロードロック ２１ バルブ ２２ 内壁 ２４ 室内部 ３０ ワーク支持体 ３２ マニホールド ３４ 領域 ３６ ガス供給源 ６０ イオン源 １００ モジュレータ回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年２月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】図１Ａは、イオン注入装置１０の部分図を
示し、この注入装置は注入室１２を増大するために紫外
線光源１０２を含んでいる。このイオン注入室１２は、
光源１０２から紫外線の通路に送るための窓を有する。
この紫外線は、注入室１２を通り、マニホールド３２と
支持体３０の間の領域に向かい、そして、ワークピース
１４近辺のイオン化領域において、マニホールド３２を
介して注入室に入るガス原子のイオン化を促進する。
示し、この注入装置は注入室１２を増大するために紫外
線光源１０２を含んでいる。このイオン注入室１２は、
光源１０２から紫外線の通路に送るための窓を有する。
この紫外線は、注入室１２を通り、マニホールド３２と
支持体３０の間の領域に向かい、そして、ワークピース
１４近辺のイオン化領域において、マニホールド３２を
介して注入室に入るガス原子のイオン化を促進する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態に従って
構成されたイオン注入装置の概略図である。図１Ａは、
図１において、紫外線光源を含むイオン注入装置の部分
図である。
構成されたイオン注入装置の概略図である。図１Ａは、
図１において、紫外線光源を含むイオン注入装置の部分
図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施の形態に従って構成
されたイオン注入装置の概略図である。
されたイオン注入装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明のもう１つの実施の形態に従っ
て構成されたイオン注入装置の概略図である。
て構成されたイオン注入装置の概略図である。
【図４】図４は、さらに、本発明のもう１つの実施の形
態に従って構成されたイオン注入装置の概略図である。
態に従って構成されたイオン注入装置の概略図である。
【符号の説明】 １２ 処理室 １４ ワークピース ２０ ロードロック ２１ バルブ ２２ 内壁 ２４ 室内部 ３０ ワーク支持体 ３２ マニホールド ３４ 領域 ３６ ガス供給源 ６０ イオン源 １００ モジュレータ回路
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジクン シャオ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02159−2714 ニュートン センター グ レート ミドウー ロード 47
Claims (25)
- 【請求項１】ワークピースの表面にイオンを衝突させて
この表面を処理する方法であって、(a) 室内部(24)を有
し、かつ１つ以上のワークピース(14)を支持するための
導電性のワーク支持体(30)を前記室内部(24)に配置し、
さらにワークピースを、ワーク支持体上の、前記ワーク
支持体と導電性の電極との間の領域に置くことができる
ように、前記ワーク支持体に対して導電性の電極を配置
しているイオン注入室(12)を設け、(b) １つ以上のワー
クピースをイオン注入室(12)に挿入して、ワークピース
の注入表面が前記電極に対面するように、このワークピ
ースを前記ワーク支持体(30)上に配置し、(c) 前記ワー
ク支持体(30)、１つ以上のワークピース、及びイオン注
入室(12)の導電性の壁部分を基準電位に保ち、(d) 前記
イオン注入室内のイオン化可能な注入物質を、前記ワー
ク支持体(30)によって支持される１つ以上のワークピー
スに近接して配置し、(e) この注入物質をイオン化し
て、前記ワークピースの注入表面の近くにイオンプラズ
マを形成し、(f) 電界を介してプラズマ内のイオンを
加速して、前記ワークピースの注入表面にイオンを衝突
させる、各工程を含んでいることを特徴とするワークピ
ースの表面を処理する方法。 - 【請求項２】加速工程が、基準電位に対して正の電圧パ
ルス(112) を用いて、電気的にパルスを電極に加えるこ
とにより行われることを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】電気的にパルスを電極に加える工程は、ガ
ス分子をイオン化し、かつこのイオン化されたガス分子
を加速することを特徴としている請求項２記載の方法。 - 【請求項４】イオン化可能な注入物質は、中性ガス分子
から作られ、かつこのイオン化工程は、電子源(100) か
らの電界を印加することにより行われることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項５】イオン化工程は、ＩＣＰ、ヘリコン(helic
on) 、ＥＣＲ、マイクロ波ソースを含むグループから選
択したイオン源(60)を用いて、ガス分子をイオン化する
ことからなる請求項１記載の方法。 - 【請求項６】誘電体(50)を用いて電極のための支持構造
をシールドする工程をさらに含む、前記電極のワーク支
持体(30)に関連した電気力線が、前記誘電体内に集中し
て、この誘電体に極めて接近した室内部(24)内には集中
しないことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】ケーシング内の前記誘電体(50)の外部部分
を覆い、かつこのケーシングを基準電位に維持する付加
的な工程を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項８】誘電体(50)を用いた注入室での導電性のワ
ーク支持体(30)をシールドする工程をさらに備え、これ
により、前記電極に対して負電位にある注入室(12)内の
表面領域の総量を減少させ、そして、イオン化されたガ
ス分子が注入されるようにすることを特徴とする請求項
１記載の方法。 - 【請求項９】誘電体(50)を用いた注入室での導電性の壁
部分をシールドする工程をさらに備え、これにより、前
記電極に対して負電位にある注入室(12)内の表面領域の
総量を減少させ、そして、イオン化されたガス分子が注
入されるようにすることを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項１０】誘電体(50)により導電性の壁部分の内側
領域をシールドする付加的工程を含み、イオン化された
ガス分子が衝突し、そして、この領域の表面に二次電子
が出て、前記誘電体(50)が電極(32)の電位とほぼ同一の
正電位となるようにさせ、これにより、前記電極に対し
て負電位にある注入室(12)内の表面領域の総量を減少さ
せ、そして、イオン化されたガス分子が注入されるよう
にすることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】イオン注入室(12)は、この注入室の導電
性の壁部分からイオン源(60)を分離するための絶縁体(6
3,64) をさらに含み、前記イオン源は、電極(32)の電位
とほぼ同一の正の電位となるように電気的にパルスを加
えるようになっており、これにより、前記電極に対して
負電位にある注入室(12)内の表面領域の総量を減少さ
せ、そして、イオン化されたガス分子が注入されるよう
にすることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】金属製グリッド(70)によって、イオン注
入室(12)での導電性の壁部分をシールドし、また、前記
壁部分に対して前記グリッドの表面を負の電位にバイア
スをかける工程をさらに有しており、前記壁部分で発生
する二次電子がかなり抑制され、これにより、前記電極
に対して負電位にある注入室(12)内の表面領域の総量を
減少させ、そして、電極から二次電子が放出できるよう
にすることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】イオン化工程は、紫外線放射が紫外線光
源(102) からのイオン化室の領域を通過させる副工程を
含んでいることを特徴とする請求項１記載のワークピー
スの処理装置。 - 【請求項１４】ワークピースの表面にイオンを衝突させ
てこの注入表面を処理する装置であって、(a) 室内部(2
4)を形成し、その中に１つ以上のワークピース(14)を挿
入可能であり、前記室内部に近接して導電性の内側壁部
分(22)を有しているイオン注入室(12)と、(b) このイオ
ン注入室(12)の内部領域内に延びている導電性のワーク
支持体(30)と、(c) このワーク支持体(30)に対してイオ
ン注入室内に配置され、前記ワーク支持体上にあってこ
の支持体(30)との間の領域(34)に前記ワークピース(14)
を配置できるようにする導電性の電極と、(d) イオン化
可能な注入物質を前記イオン注入室内に注入し、イオン
化したイオンのプラズマが１つ以上のワークピースの注
入表面の近くに形成されるように前記注入物質をイオン
化するための手段(36,61,60)と、(e) ワーク支持体、１
つ以上のワークピース、及びイオン注入室の導電性壁部
分に対して正の電位となるように前記電極に電気的にパ
ルスを与え、かつイオンが前記ワークピースの注入表面
に衝突する前にイオンを加速する電界を形成する電源を
含んでいる制御回路(100) とを備えていることを特徴と
するワークピースの処理装置。 - 【請求項１５】電源は、高電力用ＩＧＦＥＴアセンブリ
等のソリッドステートスイッチを含み、スイッチの閉位
置で電圧パルスを開始し、スイッチの開位置で電圧パル
スを停止させることを特徴とする請求項１４記載のワー
クピースの処理装置。 - 【請求項１６】電極をシールドするための誘電体(40)を
さらに含み、前記電極に関連した電気力線が、この誘電
体を通過し、前記電極に近接するイオン化したガス内に
は通らないことを特徴とする請求項１４記載のワークピ
ースの処理装置。 - 【請求項１７】誘電体の外側部分をほぼシールドするた
めのケーシング(42)をさらに含んでいいることを特徴と
する請求項１６記載のワークピースの処理装置。 - 【請求項１８】ケーシング(42)を基準電位に維持するた
めの手段をさらに含むことを特徴とする請求項１６記載
のワークピースの処理装置。 - 【請求項１９】イオン注入室での導電性のワーク支持体
(30)の表面をシールドするための誘電体をさらに含み、
これにより、前記電極に対して負電位にある前記注入室
(12)内の表面領域の総量を減少させ、そして、イオン化
されたガス分子が注入されるようにすることを特徴とす
る請求項１４記載のワークピースの処理装置。 - 【請求項２０】イオン注入室での導電性の内側壁部分の
表面をシールドするための誘電体(50)をさらに含み、こ
れにより、前記電極に対して負電位にある前記注入室(1
2)内の表面領域の総量を減少させ、そして、イオン化さ
れたガス分子が注入されるようにすることを特徴とする
請求項１４記載のワークピースの処理装置。 - 【請求項２１】導電性の内側壁部分の内側領域をシール
ドするための誘電体(50)をさらに含み、イオン化したガ
ス分子が衝突し、そして、この領域の表面から二次電子
を放出し、前記誘電体(50)が電極(32)の電位とほぼ同一
の正電位となるようにさせ、これにより、前記電極に対
して負電位にある注入室(12)内の表面領域の総量を減少
させ、そして、イオン化されたガス分子が注入されるよ
うにすることを特徴とする請求項１４記載のワークピー
スの処理装置。 - 【請求項２２】イオン注入室(12)は、この注入室の導電
性の壁部分からイオン源(60)を分離するための絶縁体(6
3,64) をさらに含み、前記イオン源は、電極(32)の電位
とほぼ同一の正電位となるように電気的にパルスを加え
るようになっており、これにより、前記電極に対して負
電位にある注入室(12)内の表面領域の総量を減少させ、
そして、イオン化されたガス分子が注入されるようにす
ることを特徴とする請求項１４記載のワークピースの処
理装置。 - 【請求項２３】導電性の内側壁部分をシールドするため
に、イオン注入室(12)での導電性の内側壁部分から離間
した、負バイアスの金属製グリッド(70)をさらに含み、
これにより、前記電極に対して負電位にある注入室(12)
内の表面領域の総量を減少させ、そして、イオン化され
たガス分子が注入されるようにすることを特徴とする請
求項１４記載のワークピースの処理装置。 - 【請求項２４】金属製グリッド(70)の表面にバイアスを
加える手段(114) をさらに含み、導電性の内側壁部分に
発生する二次電子がかなり抑制され、これにより、前記
導電性の電極に対して負電位にある注入室(12)内の表面
領域の総量を減少させ、そして、イオン化されたガス分
子が注入されるようにすることを特徴とする請求項２３
記載のワークピースの処理装置。 - 【請求項２５】１つ以上のワークピースの近くのイオン
注入室の領域(34)に、紫外線エネルギーを通過させるよ
うにするための紫外線光源(102) を備えていることを特
徴とする請求項１４記載のワークピースの処理装置。
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