JPH11329271A - Ion beam generating method and device thereof - Google Patents
Ion beam generating method and device thereofInfo
- Publication number
- JPH11329271A JPH11329271A JP10142275A JP14227598A JPH11329271A JP H11329271 A JPH11329271 A JP H11329271A JP 10142275 A JP10142275 A JP 10142275A JP 14227598 A JP14227598 A JP 14227598A JP H11329271 A JPH11329271 A JP H11329271A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- frequency
- ion beam
- power
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 38
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract description 6
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N diboron Chemical compound B#B ZOCHARZZJNPSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[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
入装置とも呼ばれる）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中の希釈
ガスイオンの比率を抑え、ドーパントイオンの比率を高
め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 process for irradiating an object with an ion beam for processing, such as an ion implanter or an ion doping device (also referred to as a non-mass separation type ion implanter). Regarding the ion beam generating method and the device used, more specifically,
The present invention relates to an improvement in means for suppressing the ratio of diluent gas ions in the ion beam extracted from the high-frequency ion source and increasing the ratio of dopant ions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波イオン源のプラズマソース部に、
高周波電力を断続しながら供給するイオンビーム発生方
法および装置が、特開平９−９２１９９号公報に開示さ
れている。2. Description of the Related Art In a plasma source section of a high-frequency ion source,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-92199 discloses an ion beam generating method and apparatus for supplying high-frequency power intermittently.
【０００３】その要点を図４を参照して説明する。この
装置は、イオンドーピング装置と呼ばれるものであり、
イオンビーム発生装置を構成する高周波イオン源２を、
処理室４２の上部に取り付けた構造をしている。The main point will be described with reference to FIG. This device is called an ion doping device,
The high-frequency ion source 2 constituting the ion beam generator is
It has a structure attached to the upper part of the processing chamber 42.
【０００４】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。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。In the processing chamber 42, a holder 44 for holding a substrate 46, which is an example of an object to be processed, is provided. The processing chamber 42 is evacuated by a not-shown evacuation device.
【０００５】高周波イオン源２は、イオン源ガス１２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の開口部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] The high-frequency ion source 2 is provided near an opening of the plasma source unit 4, into which an ion source gas 12 is introduced and ionized by high-frequency discharge to generate a plasma 14. An extraction electrode system 20 for extracting an ion beam 40 from the plasma 14 in the plasma source unit 4 by the action of an electric field.
【０００６】プラズマソース部４は、この例では、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、例えば高周波電極７に設けられたガス導
入口１０からイオン源ガス１２が導入される。[0006] In this example, the plasma source section 4 has a cylindrical plasma generating vessel 6 and a high-frequency electrode 7 provided so as to cover the back of the plasma generating vessel 6. Electrically insulated by An ion source gas 12 is introduced into the plasma source unit 4 from a gas inlet 10 provided in, for example, the high-frequency electrode 7.
【０００７】基板４６に例えばリン（Ｐ）、ホウ素
（Ｂ）等のドーパント（添加不純物）を含むイオン（ド
ーパントイオン）を照射して注入する場合、イオン源ガ
ス１２には、例えばホスフィン（ＰＨ3 ）、ジボラン
（Ｂ2Ｈ6 ）等のような、ドーパントの水素化物ガスが
用いられる。しかも通常は、このような水素化物ガス
を、水素またはヘリウムから成る希釈ガスで希釈したガ
スが用いられる。When the substrate 46 is implanted with ions (dopant ions) containing a dopant (additive impurity) such as, for example, phosphorus (P) or boron (B), the ion source gas 12 includes, for example, phosphine (PH 3). ), A hydride gas of a dopant, such as diborane (B 2 H 6 ). Moreover, usually, a gas obtained by diluting such a hydride gas with a diluent gas comprising hydrogen or helium is used.
【０００８】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。それによって、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生じ、それによ
ってイオン源ガス１２が電離されてプラズマ１４が生成
される。この場合の高周波電力は、図５に示すように、
元になる高周波信号（例えば１３．５６ＭＨｚの正弦波
信号）に対して、それを周期Ｔで断続（オンオフ）する
変調をかけたものである。オン期間ｔ1 中に図示してい
る多数の縦線は、当該オン期間ｔ1 が上記正弦波信号で
構成されていることを示している（図２および図３に示
す高周波電力中の多数の縦線も同様）。More specifically, high-frequency power is supplied from a high-frequency power supply 16 via a matching circuit 18 to the plasma source section 4 between the high-frequency electrode 7 and the plasma generation vessel 6 that constitute the plasma source section 4. As a result, a high-frequency discharge is generated between the high-frequency electrode 7 and the plasma generation container 6, whereby the ion source gas 12 is ionized and a plasma 14 is generated. The high-frequency power in this case is, as shown in FIG.
The original high-frequency signal (for example, a 13.56 MHz sine wave signal) is modulated by intermittent (on / off) with a period T. Numerous vertical lines are shown during the on period t 1 is the on period t 1 are numerous in high-frequency power shown in with that (FIGS. 2 and 3 which show that it is constituted by the sine wave signal The same applies to vertical lines.)
【０００９】引出し電極系２０は、この例では４枚の電
極２１〜２４で構成されている。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。プラズマ生成容器６および各電極２
１〜２３には、直流電源３１〜３３から図示のように直
流電圧が印加される。電極２４は接地されている。The extraction electrode system 20 comprises four electrodes 21 to 24 in this example. Each of the electrodes 21 to 24 is
Although a porous electrode is used in this example, an ion extraction slit may be provided in some cases. Plasma generation container 6 and each electrode 2
DC voltages are applied to DC power supplies 1 to 23 from DC power supplies 31 to 33 as illustrated. The electrode 24 is grounded.
【００１０】引出し電極系２０から引き出されたイオン
ビーム４０は、この例で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。In this example, the ion beam 40 extracted from the extraction electrode system 20 is directly irradiated onto the substrate 46 without performing mass separation, and ion implantation (ion doping) is performed.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記のように高周波イ
オン源２のプラズマソース部４に、高周波電力を断続し
ながら供給することによって、プラズマ１４中の電子密
度をある程度高く保持しつつ、電子の平均エネルギーを
抑制することができ、それによって、比較的イオン化エ
ネルギーの高い前記希釈ガス（即ち水素またはヘリウ
ム）のイオン化が抑制され、ひいてはイオンビーム４０
中の所望イオン、即ちドーパントイオンの比率が上がる
ため、イオン注入時間の短縮等が期待できることが、そ
の後の研究で明らかになった。By intermittently supplying high-frequency power to the plasma source section 4 of the high-frequency ion source 2 as described above, the electron density in the plasma 14 can be kept high to some extent, The average energy can be suppressed, thereby suppressing the ionization of the diluent gas (ie, hydrogen or helium) having a relatively high ionization energy, and thus the ion beam 40.
Subsequent research has revealed that the ion implantation time can be shortened because the ratio of the desired ions, that is, the dopant ions, is increased.
【００１２】これを図５を参照して詳述すると、高周波
電力のオン期間ｔ1 では、高周波電力投入が続くので、
プラズマソース部４内のプラズマ１４中では、高密度か
つ高平均エネルギーの電子が活発に生成される。これに
よって、イオン源ガス１２中のＰＨ3 やＢ2Ｈ6 のよう
なドーパントガスのイオン化だけでなく、比較的イオン
化エネルギーの高い希釈ガス（即ち水素またはヘリウ
ム）もイオン化される。即ち、ドーパントイオンと希釈
ガスイオンとが共に生成される。[0012] More specifically this with reference to FIG. 5, the on period t 1 of the high frequency power, the RF power is turned on continues,
Electrons of high density and high average energy are actively generated in the plasma 14 in the plasma source unit 4. This ionizes not only a dopant gas such as PH 3 or B 2 H 6 in the ion source gas 12 but also a diluent gas (ie, hydrogen or helium) having a relatively high ionization energy. That is, both dopant ions and dilution gas ions are generated.
【００１３】一方、高周波電力のオフ期間ｔ2 では、高
周波電力の停止と同時に、電子の平均エネルギーは急速
に減衰するけれども、この平均エネルギーが中性ガス
（イオン源ガス１２）をイオン化するために必要となる
しきい値ε以上の電子密度維持期間τでは、電子は生成
され続けるので、高電子密度かつ低電子エネルギーのプ
ラズマ１４となる。このようなプラズマ１４中では、水
素やヘリウム（希釈ガス）よりもイオン化エネルギーの
低いドーパントガスが選択的にイオン化される。即ち、
希釈ガスイオンよりもドーパントイオンの方が優先的に
生成される。従って、ドーパントイオンの比率が高ま
る。On the other hand, in the off period t 2 of the high-frequency power, the average energy of the electrons rapidly attenuates simultaneously with the stop of the high-frequency power, but this average energy is used to ionize the neutral gas (ion source gas 12). In the electron density maintenance period τ that is equal to or longer than the required threshold ε, electrons continue to be generated, so that the plasma 14 has a high electron density and a low electron energy. In such plasma 14, a dopant gas having a lower ionization energy than hydrogen or helium (diluent gas) is selectively ionized. That is,
The dopant ions are generated preferentially over the dilution gas ions. Therefore, the ratio of the dopant ions increases.
【００１４】しかしながら、高周波電力停止後の電子の
平均エネルギーの減衰時定数が小さいため（即ち電子の
平均エネルギーが急激に減衰するため）、ドーパントイ
オンと希釈ガスイオンとが共に生成されるオン期間ｔ1
に比べて、ドーパントイオンが選択的に生成される上記
電子密度維持期間τはあまり長くない。従って、上記従
来の技術では、プラズマ１４中ひいてはイオンビーム４
０中の希釈ガスイオンの比率を抑え、ドーパントイオン
の比率を高める作用効果はあまり高くない。However, since the decay time constant of the average energy of the electrons after the stop of the high-frequency power is small (that is, the average energy of the electrons is rapidly attenuated), the ON period t during which both the dopant ions and the dilution gas ions are generated. 1
The electron density maintenance period τ during which the dopant ions are selectively generated is not so long as compared with the above. Therefore, in the above-mentioned conventional technique, the plasma 14 and hence the ion beam 4
The effect of suppressing the ratio of diluent gas ions in 0 and increasing the ratio of dopant ions is not so high.
【００１５】そこでこの発明は、このような点を更に改
善して、イオンビーム中の希釈ガスイオンの比率を抑
え、ドーパントイオンの比率を高める作用効果をより高
めることができる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。Accordingly, the present invention is directed to an ion beam generating method capable of further improving such a point, suppressing the ratio of diluent gas ions in the ion beam and increasing the effect of increasing the ratio of dopant ions, and its method. The main purpose is to provide the device.
【００１６】[0016]
【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、元になる高周波信号を変調してパルス列を
形成すると共にこのパルス列間に当該パルス列よりも電
力の小さい低電力期間を設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している。According to the ion beam generating method of the present invention, a pulse train is formed by modulating an original high-frequency signal in a plasma source section of a high-frequency ion source as described above, and a pulse train is formed between the pulse trains. An ion beam is extracted by supplying high-frequency power provided with a low-power period in which power is smaller than that of a pulse train.
【００１７】この発明のプラズマ発生装置は、前述した
ような高周波イオン源と、この高周波イオン源のプラズ
マソース部に、元になる高周波信号を変調してパルス列
を形成すると共にこのパルス列間に当該パルス列よりも
電力の小さい低電力期間を設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している。According to the plasma generating apparatus of the present invention, a high-frequency ion source as described above and a plasma source section of the high-frequency ion source modulate an original high-frequency signal to form a pulse train, and the pulse train is interposed between the pulse trains. And a high-frequency power supply for supplying high-frequency power provided with a low-power period having a smaller power.
【００１８】プラズマソース部に、上記のようなパルス
列間に低電力期間を有する波形の高周波電力を供給する
と、この低電力期間の存在によって、パルス列間におけ
るプラズマ中の電子の平均エネルギーの減衰時定数を大
きくすることができる。これによって、電子の平均エネ
ルギーが、中性ガスをイオン化するために必要なしきい
値以上である前述した電子密度維持期間（τ）を、即ち
ドーパントイオンが選択的に生成される期間を延長する
ことができる。その結果、イオンビーム中の希釈ガスイ
オンの比率を抑え、ドーパントイオンの比率を高める作
用効果をより高めることができ、ドーパントイオンをよ
り効率良く引き出すことができる。When high-frequency power having a waveform having a low power period between pulse trains as described above is supplied to the plasma source section, the existence of this low power period causes a decay time constant of the average energy of electrons in the plasma between the pulse trains. Can be increased. As a result, the above-mentioned electron density maintenance period (τ) in which the average energy of electrons is equal to or higher than the threshold necessary for ionizing the neutral gas, that is, the period in which dopant ions are selectively generated is extended. Can be. As a result, the effect of increasing the ratio of the dopant ions by suppressing the ratio of the dilution gas ions in the ion beam can be further increased, and the dopant ions can be more efficiently extracted.
【００１９】[0019]
【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。FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion doping apparatus using an ion beam generator according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG.
【００２０】この実施例においては、前述した高周波イ
オン源２と共にイオンビーム発生装置を構成する高周波
電源として、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を備えている。そしてこの高周波電源１６ａか
ら、例えば図２に示す例のように、元になる高周波信号
（換言すれば搬送高周波）をほぼ断続するような形に変
調してパルス列ＰＴを形成すると共に、このパルス列Ｐ
Ｔ間のこの例では全期間に、当該パルス列ＰＴの電力
（出力）Ｐ1 よりも小さい電力（出力）Ｐ2の低電力期
間ｔ4 を有している波形の高周波電力を発生させ、それ
を前述したプラズマソース部４に供給するようにしてい
る。In this embodiment, instead of the high frequency power supply 16 of the conventional example, a high frequency power supply capable of generating a high frequency signal having an arbitrary waveform is used as a high frequency power supply constituting an ion beam generator together with the high frequency ion source 2 described above. A high-frequency power supply 16a including a signal generator 161 and a high-frequency power amplifier 162 that amplifies a high-frequency signal from the signal generator 161 is provided. The high-frequency power supply 16a modulates the original high-frequency signal (in other words, the carrier high-frequency) into a substantially intermittent form as shown in FIG. 2, for example, to form a pulse train PT.
The entire period in this example between T, to generate a high frequency power of the pulse train PT power (output) less power than P 1 (output) waveform having a low power period t 4 of P 2, it The power is supplied to the plasma source unit 4 described above.
【００２１】より具体的には、高周波電源１６ａからの
上記のような波形の高周波電力を、整合回路１８を経由
して、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との間に供給して、プラズマソース部
４内でイオン源ガス１２を電離させてプラズマ１４を生
成し、このプラズマ１４から引出し電極系２０によって
イオンビーム４０を引き出すように構成している。More specifically, the high-frequency power having the above-mentioned waveform from the high-frequency power supply 16a is supplied to the high-frequency electrode 7 constituting the plasma source section 4 and the plasma generating vessel 6 through the matching circuit 18. The plasma is generated by ionizing the ion source gas 12 in the plasma source unit 4 to generate a plasma 14, and an ion beam 40 is extracted from the plasma 14 by an extraction electrode system 20.
【００２２】上記の元になる高周波信号は、例えば従来
例と同様に１３．５６ＭＨｚの周波数の正弦波信号であ
るが、これに限定されるものではない。The above high-frequency signal is, for example, a 13.56 MHz sine wave signal as in the conventional example, but is not limited thereto.
【００２３】上記低電力期間ｔ4 の電力Ｐ2 は、パルス
列ＰＴ間におけるプラズマ１４中での電子の平均エネル
ギーの減衰を抑えて当該電子の減衰時定数を大きくする
ことができれば良いので、あまり大きくする必要はな
く、例えばパルス列ＰＴの電力Ｐ1 の５％〜２０％程度
で良い。The power P 2 in the low power period t 4 is not so large as long as the average energy of electrons in the plasma 14 between the pulse trains PT can be suppressed from being attenuated to increase the decay time constant of the electrons. It need not be, be a about 5% to 20% of the power P 1 of the example pulse train PT.
【００２４】より具体例を示すと、イオン源ガス１２と
して２０％Ｂ2Ｈ6 ／Ｈ2 （Ｂ2Ｈ6 の濃度が２０％の水
素希釈ジボランガス）を用い、プラズマソース部４内の
ガス圧を（２〜６）×１０-2Ｐａ程度にしてイオンビー
ム４０を引き出す場合の、上記高周波電力のパルス列Ｐ
Ｔの各パルス幅すなわち高電力期間ｔ3 、その電力
Ｐ1 、低電力期間ｔ4 、その電力Ｐ2 およびパルス列Ｐ
Ｔの周期Ｔの例を表１に示す。More specifically, 20% B 2 H 6 / H 2 (a hydrogen-diluted diborane gas having a B 2 H 6 concentration of 20%) is used as the ion source gas 12 and the gas pressure in the plasma source section 4 is increased. Is about (2-6) × 10 −2 Pa to extract the ion beam 40, the pulse train P of the high frequency power
Each pulse width of T, ie, high power period t 3 , its power P 1 , low power period t 4 , its power P 2 and pulse train P
Table 1 shows an example of the period T of T.
【００２５】[0025]
【表１】 高電力期間ｔ3 ：１０μｓ〜６０μｓ その電力Ｐ1 ：１００Ｗ〜２０００Ｗ 低電力期間ｔ4 ：１００μｓ〜２００μｓ その電力Ｐ2 ：１０Ｗ〜１００Ｗ パルス列の周期Ｔ：ｔ3 ＋ｔ4 Table 1 High power period t 3 : 10 μs to 60 μs Power P 1 : 100 W to 2000 W Low power period t 4 : 100 μs to 200 μs Power P 2 : 10 W to 100 W Pulse train period T: t 3 + t 4
【００２６】プラズマソース部４に、上記のようなパル
ス列ＰＴ間に低電力期間ｔ4 を有する波形の高周波電力
を供給すると、この低電力期間ｔ4 中に投入される低電
力Ｐ2 によってプラズマ１４中の電子を適度に加速して
電子の平均エネルギーの減衰を抑えることができるの
で、各パルス列ＰＴの間におけるプラズマ１４中の電子
の平均エネルギーの減衰時定数を大きくすることができ
る。これによって、図２中に示すように、電子の平均エ
ネルギーが、高電力期間ｔ3 における値よりも低く、し
かも中性ガスをイオン化するために必要なしきい値ε以
上である前述した電子密度維持期間τを延長することが
できる。即ち、ドーパントイオンが選択的に生成される
期間を延長することができる。しかもこの電子密度維持
期間τ中では、前述したように、かつ図２中にも示すよ
うに、高電子密度を維持することができる。その結果、
プラズマ１４中ひいてはイオンビーム４０中の希釈ガス
イオン（即ち水素イオンまたはヘリウムイオン）の比率
を抑え、例えばＰＨx + （ｘ＝０〜４）やＢ2Ｈx + （ｘ
＝０〜６）等のようなドーパントイオンの比率を高める
作用効果をより高めることができ、必要なドーパントイ
オンをより効率良く引き出すことができる。When the high frequency power having the waveform having the low power period t 4 between the pulse trains PT is supplied to the plasma source section 4, the plasma 14 is generated by the low power P 2 supplied during the low power period t 4. Since the decay of the average energy of the electrons can be suppressed by moderately accelerating the electrons therein, the decay time constant of the average energy of the electrons in the plasma 14 during each pulse train PT can be increased. As a result, as shown in FIG. 2, the average electron energy is lower than the value in the high power period t 3 and is equal to or higher than the threshold value ε necessary for ionizing the neutral gas. The period τ can be extended. That is, the period during which the dopant ions are selectively generated can be extended. Moreover, during the electron density maintaining period τ, a high electron density can be maintained as described above and as shown in FIG. as a result,
The ratio of diluent gas ions (that is, hydrogen ions or helium ions) in the plasma 14 and thus in the ion beam 40 is suppressed, for example, PH x + (x = 0 to 4) or B 2 H x + (x
= 0 to 6), the effect of increasing the ratio of the dopant ions can be further enhanced, and the necessary dopant ions can be more efficiently extracted.
【００２７】その結果、例えば、基板４６に対する処理
時間（注入時間）を短縮して、スループットを向上させ
ることができる。また、基板４６に不要なイオンが入射
するのを抑制することができるので、基板４６の過熱を
防止することができる。更に、表面にレジストが形成さ
れている基板４６にイオン注入を行う場合、水素イオン
やヘリウムイオンは軽イオンであるので侵入深さ（注入
飛程）が深くなり、このような軽イオンが多いとレジス
トが露光による硬化と同様の現象を起こして剥離できな
くなる問題が生じるけれども、これを防止することがで
きる。As a result, for example, the processing time (injection time) for the substrate 46 can be shortened, and the throughput can be improved. Further, since unnecessary ions can be prevented from entering the substrate 46, overheating of the substrate 46 can be prevented. Further, when ion implantation is performed on the substrate 46 having a resist formed on the surface, hydrogen ions and helium ions are light ions, so the penetration depth (implantation range) becomes deep. Although the problem that the resist causes the same phenomenon as the curing by exposure and cannot be peeled off occurs, this can be prevented.
【００２８】なお、高周波電力の上記低電力期間ｔ
4 は、必ずしも図１に示す例のようにパルス列ＰＴ間の
全期間に設ける必要はなく、一部に設けても良い。例え
ば図３に示す例のように、各パルス列ＰＴの直後にオフ
期間ｔ5 を設け、その後に低電力期間ｔ4 を設けても良
い。具体的には、電子の平均エネルギーが前述したしき
い値εを切る手前以降に低電力期間ｔ4 を設けても良
い。そのようにすれば、図３中に示すように、前述した
電子密度維持期間τをパルス列ＰＴ間のほぼ全期間にす
ることができるので、前述したプラズマ１４中ひいては
イオンビーム４０中の希釈ガスイオンの比率を抑え、ド
ーパントイオンの比率を高める作用効果をより一層高め
ることができる。また、低電力期間ｔ4 は、各パルス列
ＰＴ間の中間部に設けても良いし、各パルス列ＰＴの直
後および直前に分割して設けても良い。The low-power period t of the high-frequency power
4 does not necessarily need to be provided in the entire period between the pulse trains PT as in the example shown in FIG. 1, but may be provided in a part. For example, as in the example shown in FIG. 3, the off period t 5 immediately after each pulse train PT may be provided subsequently provided a low power period t 4. Specifically, the average energy of the electrons may be provided a low-power period t 4 since the front cut the threshold ε mentioned above. By doing so, as shown in FIG. 3, the above-described electron density maintenance period τ can be made almost the entire period between the pulse trains PT, so that the diluted gas ions in the plasma 14 and thus in the ion beam 40 can be reduced. And the effect of increasing the ratio of dopant ions can be further enhanced. Further, the low power period t 4 may be provided at an intermediate portion between the respective pulse trains PT, or may be separately provided immediately after and immediately before each pulse train PT.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、プラズ
マソース部に上記のような波形の高周波電力を供給する
ことによって、ドーパントイオンが選択的に生成される
期間を延長することができるので、イオンビーム中の希
釈ガスイオンの比率を抑え、ドーパントイオンの比率を
高める作用効果をより高めることができ、必要なドーパ
ントイオンをより効率良く引き出すことができる。As described above, according to the present invention, by supplying high-frequency power having the above-mentioned waveform to the plasma source portion, the period in which dopant ions are selectively generated can be extended. In addition, the effect of increasing the ratio of the dopant ions by suppressing the ratio of the dilution gas ions in the ion beam can be further enhanced, and the necessary dopant ions can be more efficiently extracted.
【００３０】その結果、例えば基板にイオン注入を行う
場合に、基板の処理時間を短縮してスループットを向上
させることができる。また、基板に不要なイオンが入射
するのを抑制することができるので、基板の過熱を防止
することができる。更に、表面にレジストが形成された
基板にイオン注入を行う場合に、レジストが硬化して剥
離できなくなることを防止することができる。As a result, for example, when ion implantation is performed on a substrate, the processing time of the substrate can be reduced and the throughput can be improved. Further, since unnecessary ions can be prevented from being incident on the substrate, overheating of the substrate can be prevented. Further, when ion implantation is performed on a substrate having a resist formed on the surface, it is possible to prevent the resist from being hardened and being unable to be separated.
【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。FIG. 1 is a sectional view showing an example of an ion doping apparatus using an ion beam generator according to the present invention.
【図２】この発明における高周波電力、プラズマ中の電
子の平均エネルギーおよび電子密度の波形の一例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of waveforms of high-frequency power, average energy of electrons in plasma, and electron density in the present invention.
【図３】この発明における高周波電力、プラズマ中の電
子の平均エネルギーおよび電子密度の波形の他の例を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of a waveform of high-frequency power, average energy of electrons in plasma, and electron density in the present invention.
【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。FIG. 4 is a sectional view showing an example of an ion doping apparatus using a conventional ion beam generator.
【図５】従来例における高周波電力、プラズマ中の電子
の平均エネルギーおよび電子密度の波形の一例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an example of waveforms of high-frequency power, average energy of electrons in plasma, and electron density in a conventional example.
２ 高周波イオン源 ４ プラズマソース部 １２ イオン源ガス １４ プラズマ １６ａ 高周波電源 ４０ イオンビーム ＰＴ パルス列 ｔ4 低電力期間2 High frequency ion source 4 Plasma source section 12 Ion source gas 14 Plasma 16a High frequency power supply 40 Ion beam PT pulse train t 4 Low power period
Claims (2)
希釈したイオン源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生成するプラズマソース部お
よび当該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を用いて、前
記プラズマソース部に、元になる高周波信号を変調して
パルス列を形成すると共にこのパルス列間に当該パルス
列よりも電力の小さい低電力期間を設けた高周波電力を
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。An ion source gas obtained by diluting a dopant gas with hydrogen or helium is introduced and ionized by high-frequency discharge to generate a plasma, and an extraction electrode system for extracting an ion beam from the plasma by the action of an electric field. A high-frequency ion source having a high-frequency power source that supplies a high-frequency power to the plasma source section by modulating an original high-frequency signal to form a pulse train and providing a low-power period between the pulse trains with a smaller power than the pulse train. An ion beam generating method, wherein an ion beam is extracted.
希釈したイオン源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生成するプラズマソース部お
よび当該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、元になる高周波信号
を変調してパルス列を形成すると共にこのパルス列間に
当該パルス列よりも電力の小さい低電力期間を設けた高
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。2. A plasma source section for introducing an ion source gas obtained by diluting a dopant gas with hydrogen or helium and ionizing the same by high-frequency discharge to generate plasma, and an extraction electrode system for extracting an ion beam from the plasma by the action of an electric field. A high-frequency ion source having: a high-frequency power source that modulates a high-frequency signal to form a pulse train in a plasma source portion of the high-frequency ion source and provides a low-power period between the pulse trains with a smaller power than the pulse train. An ion beam generator, comprising: a high-frequency power supply for supplying the ion beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142275A JPH11329271A (en) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ion beam generating method and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142275A JPH11329271A (en) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ion beam generating method and device thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11329271A true JPH11329271A (en) | 1999-11-30 |
Family
ID=15311577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10142275A Pending JPH11329271A (en) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | Ion beam generating method and device thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11329271A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001332509A (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-30 | Toshiba Corp | Ion implantation apparatus and thin film semiconductor device |
| US8216922B2 (en) | 2010-03-19 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Plasma doping method |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP10142275A patent/JPH11329271A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001332509A (en) * | 2000-05-25 | 2001-11-30 | Toshiba Corp | Ion implantation apparatus and thin film semiconductor device |
| JP4634569B2 (en) * | 2000-05-25 | 2011-02-16 | 東芝モバイルディスプレイ株式会社 | Ion implantation apparatus and thin film semiconductor device |
| US8216922B2 (en) | 2010-03-19 | 2012-07-10 | Panasonic Corporation | Plasma doping method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4099804B2 (en) | Method and apparatus for treating the surface of a workpiece | |
| JP4178330B2 (en) | Plasma injection system | |
| US5818040A (en) | Neutral particle beam irradiation apparatus | |
| WO2000008670A3 (en) | Dose monitor for plasma-monitor ion implantation doping system | |
| JP2001500322A (en) | Apparatus and method for uniform, less damaging and anisotropic processing | |
| US9024282B2 (en) | Techniques and apparatus for high rate hydrogen implantation and co-implantion | |
| US3476968A (en) | Microwave ion source | |
| JP2008053646A (en) | Method and apparatus of surface treatment | |
| JPH11329271A (en) | Ion beam generating method and device thereof | |
| US20140199492A1 (en) | Ion implanter and method of operating ion implanter | |
| JP2956412B2 (en) | How to clean the ion source | |
| JPH07161490A (en) | Plasma processing device | |
| JPH0992199A (en) | Ion beam generation method and device thereof | |
| JP3473219B2 (en) | Ion beam generator | |
| JP3577785B2 (en) | Ion beam generator | |
| JP2531134B2 (en) | Plasma processing device | |
| WO2001062053A3 (en) | Active control of electron temperature in an electrostatically shielded radio frequency plasma source | |
| JP3170792B2 (en) | Low energy neutral beam doping apparatus and its doping method | |
| JPH11202099A (en) | Method for cleaning electron beam accelerator | |
| JP2654769B2 (en) | Ion implanter | |
| JP2001511293A (en) | Modulator for plasma immersion ion implantation | |
| JPH0554995A (en) | Plasma processing device and operating method thereof | |
| JP3114547B2 (en) | High frequency ion source | |
| JPH03179651A (en) | Apparatus for generating ion | |
| JPH01243359A (en) | Plasma doping |