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JPH11329336A - Ion implanter - Google Patents

Ion implanter

Info

Publication number
JPH11329336A
JPH11329336A JP10146574A JP14657498A JPH11329336A JP H11329336 A JPH11329336 A JP H11329336A JP 10146574 A JP10146574 A JP 10146574A JP 14657498 A JP14657498 A JP 14657498A JP H11329336 A JPH11329336 A JP H11329336A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
substrate
ion
electrode
vacuum vessel
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
Application number
JP10146574A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Ando
靖典 安東
Shuichi Maeno
修一 前野
Yasuhiro Matsuda
恭博 松田
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP10146574A priority Critical patent/JPH11329336A/en
Publication of JPH11329336A publication Critical patent/JPH11329336A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize plasma potential to heighten stability of ion beam current measurement by a Faraday device, in a device performing both ion implantation into a substrate, and generation of plasma in the area including the vicinity of the surface of the substrate. SOLUTION: A cylindrical lining electrode 32a is arranged along the inside wall of a vacuum container 8 so as to cover the inside wall in the area from the periphery of a substrate holder 12 to the vicinity of a mounting hole 9 of an ion source 2. The lining electrode 32a is electrically insulated from the vacuum container 8 and supported by insulators 40. Further, the lining electrode 32a is impressed with negative direct-current voltage by a direct-current power supply 44.

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、基板にイオンビ
ームを照射してイオン注入を行う装置であって、イオン
ビームのビーム電流を計測するファラデー装置および基
板の表面近傍を含む領域にプラズマを生成する手段を備
えるイオン注入装置に関し、より具体的には、プラズマ
の電位を安定化させて、ファラデー装置によるイオンビ
ーム電流計測の安定性を高める手段に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for irradiating a substrate with an ion beam to perform ion implantation, a Faraday apparatus for measuring a beam current of the ion beam, and a plasma generation in a region including the vicinity of the surface of the substrate. More specifically, the present invention relates to a means for stabilizing the potential of plasma and improving the stability of ion beam current measurement by a Faraday apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図7
に示す。このイオン注入装置は、図示しない真空排気装
置によって真空排気される真空容器8と、この真空容器
8内に設けられていて基板(例えば半導体基板や液晶デ
ィスプレイ用のガラス基板)10を保持する基板ホルダ
12と、この真空容器8の上部に取り付けられていて基
板ホルダ12上の基板10にそれよりも大面積(大領
域)のイオンビーム6を照射するイオン源2とを備えて
いる。イオンビーム6の断面形状は、例えば基板10の
形状に合わせて円形をしている。
2. Description of the Related Art A conventional example of this type of ion implantation apparatus is shown in FIG.
Shown in The ion implantation apparatus includes a vacuum container 8 that is evacuated by a vacuum exhaust device (not shown), and a substrate holder that is provided in the vacuum container 8 and that holds a substrate (for example, a semiconductor substrate or a glass substrate for a liquid crystal display) 10. An ion source 2 is provided above the vacuum vessel 8 and irradiates the substrate 10 on the substrate holder 12 with an ion beam 6 having a larger area (larger area). The cross-sectional shape of the ion beam 6 is, for example, circular in accordance with the shape of the substrate 10.

【0003】イオン源2には、例えばガス導入口3から
イオン源ガス4が導入され、それを電離させてイオンビ
ーム6が引き出される。イオン源2から引き出したイオ
ンビーム6は、この例では、質量分離器を通すことなく
そのまま基板10に照射してイオン注入が行われる。後
述する図1および図3に示すイオン注入装置も同様であ
る。このようなイオン注入装置は、非質量分離型のイオ
ン注入装置またはイオンドーピング装置とも呼ばれる。
真空容器8および基板ホルダ12は、この例では電気的
に接地されている。
[0003] An ion source gas 4 is introduced into the ion source 2 through, for example, a gas inlet 3, and the ion source gas 4 is ionized to extract an ion beam 6. In this example, the ion beam 6 extracted from the ion source 2 is directly irradiated onto the substrate 10 without passing through the mass separator to perform ion implantation. The same applies to the ion implantation apparatus shown in FIGS. 1 and 3 described later. Such an ion implantation apparatus is also called a non-mass separation type ion implantation apparatus or an ion doping apparatus.
The vacuum vessel 8 and the substrate holder 12 are electrically grounded in this example.

【0004】真空容器8内には、基板ホルダ12の近傍
であって基板10を避けた位置に、具体的にはこの例で
は基板ホルダ12の側部後方付近に、イオン源2から基
板10に照射されるイオンビーム6の一部を受けてその
ビーム電流を計測するファラデー装置16が設けられて
いる。このファラデー装置16で計測したビーム電流
は、例えば、それを電流積算器18で時間積分して基板
10へのイオン注入量(ドーズ量)を計測すること等に
用いられる。
In the vacuum vessel 8, at a position near the substrate holder 12 and avoiding the substrate 10, specifically, in this example, near the rear side of the substrate holder 12, the ion source 2 transfers the substrate 10 to the substrate 10. A Faraday device 16 that receives a part of the irradiated ion beam 6 and measures the beam current is provided. The beam current measured by the Faraday device 16 is used for, for example, measuring the ion implantation amount (dose amount) into the substrate 10 by integrating the beam current with the current integrator 18 over time.

【0005】更にこのイオン注入装置では、基板10の
チャージアップ(帯電現象)防止等のために、イオン注
入時の基板10の近傍の真空度(ガス圧)を10-4〜1
-5Torr台に保ち、イオン源2から引き出したイオ
ンビーム6と雰囲気ガス分子とを衝突させて当該ガスを
電離させることによって、基板ホルダ12上の基板10
の表面近傍を含む領域にプラズマ14を生成する手段を
構成している。即ち、イオン源2は、この例ではプラズ
マ14を生成する手段を兼ねている。上記雰囲気ガス
は、主としてイオン源2から真空容器8内に漏れ出て来
たイオン源ガス4である。
Further, in this ion implantation apparatus, the degree of vacuum (gas pressure) near the substrate 10 at the time of ion implantation is set to 10 -4 to 1 in order to prevent charge-up (charging phenomenon) of the substrate 10.
The substrate 10 on the substrate holder 12 is kept at 0 -5 Torr, and the ion beam 6 extracted from the ion source 2 collides with atmospheric gas molecules to ionize the gas.
Means for generating the plasma 14 in a region including the vicinity of the surface. That is, the ion source 2 also serves as a means for generating the plasma 14 in this example. The atmosphere gas is mainly the ion source gas 4 leaking from the ion source 2 into the vacuum vessel 8.

【0006】基板10にイオンビーム6を照射すると、
イオンビーム6中のイオン(イオンはこの明細書では全
て正イオンを意味する)の正電荷が基板10の表面に蓄
積して、特に基板10が非導電性の場合、チャージアッ
プが生じて種々の不具合を生じさせるけれども、基板1
0の表面近傍にプラズマ14を生成すると、プラズマ1
4中の電子が基板表面の正電荷に引かれて基板10に供
給されて正電荷を中和するので、基板10のチャージア
ップを防止することができる。
When the substrate 10 is irradiated with the ion beam 6,
Positive charges of ions (all ions mean positive ions in this specification) in the ion beam 6 accumulate on the surface of the substrate 10, and particularly when the substrate 10 is non-conductive, charge-up occurs to cause various charges. Although it causes a defect, the substrate 1
When the plasma 14 is generated near the surface of the
Since the electrons in 4 are attracted by the positive charges on the substrate surface and supplied to the substrate 10 to neutralize the positive charges, the charge-up of the substrate 10 can be prevented.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記ファラデー装置1
6は、一般的に、計測しよとうするイオンビーム6以外
の荷電粒子、具体的にはプラズマ14からの電子または
イオンの流入を抑制して、イオンビーム6のビーム電流
計測に誤差が生じない構成が採用されている。その一例
を図8に示す。
The above-mentioned Faraday device 1
Numeral 6 generally suppresses the flow of charged particles other than the ion beam 6 to be measured, specifically, the flow of electrons or ions from the plasma 14, so that no error occurs in the beam current measurement of the ion beam 6. A configuration is employed. One example is shown in FIG.

【0008】このファラデー装置16は、容器20の入
口部にマスク22を設け、その奥に抑制電極23および
24を2段に設け、更にその奥にファラデーカップ26
を配置した構造をしている。抑制電極23には、抑制電
源28から正の抑制電圧が印加され、抑制電極24には
抑制電源30から負の抑制電圧が印加される。正の抑制
電極23は、上流側からイオンが流入することを抑制す
る。負の抑制電極24は、上流側から電子が流入するこ
とおよびファラデーカップ26から二次電子が上流側へ
飛び出すことを抑制する。これによって、イオンビーム
6のビーム電流計測を正確に行うことができる。なお、
正の抑制電極23を設けない場合もあるけれども、それ
を設けた方が、イオンの流入をも抑制することができる
ので、ビーム電流計測はより正確になる。
In the Faraday device 16, a mask 22 is provided at the entrance of the container 20, two suppression electrodes 23 and 24 are provided at the back of the mask 22, and a Faraday cup 26 is further provided at the back.
It has a structure where is arranged. A positive suppression voltage is applied to the suppression electrode 23 from the suppression power supply 28, and a negative suppression voltage is applied to the suppression electrode 24 from the suppression power supply 30. The positive suppression electrode 23 suppresses ions from flowing in from the upstream side. The negative suppression electrode 24 suppresses the inflow of electrons from the upstream side and the secondary electrons from the Faraday cup 26 from jumping out to the upstream side. Thereby, the beam current of the ion beam 6 can be accurately measured. In addition,
Although the positive suppression electrode 23 may not be provided in some cases, the provision of the positive suppression electrode 23 can also suppress the inflow of ions, so that the beam current measurement becomes more accurate.

【0009】ところが、上記プラズマ14には、荷電粒
子以外に、イオン源ガス4が分解されてできる中性の分
子または原子も含まれているため、イオン注入装置の運
転時間の経過に伴って、真空容器8の内壁に、特にプラ
ズマ14を生成する領域に対面する内壁に、上記分子ま
たは原子が堆積して膜が形成されるようになる。この例
の場合は、イオンビーム6が走行する空間で特にプラズ
マ14の密度が高いので、イオンビーム6が走行する空
間の周辺部の内壁により多くの膜が堆積する。
However, the plasma 14 contains neutral molecules or atoms formed by decomposing the ion source gas 4 in addition to the charged particles. The molecules or atoms are deposited on the inner wall of the vacuum vessel 8, particularly on the inner wall facing the region where the plasma 14 is generated, so that a film is formed. In the case of this example, since the density of the plasma 14 is particularly high in the space where the ion beam 6 travels, more films are deposited on the inner wall at the periphery of the space where the ion beam 6 travels.

【0010】例えば、液晶ディスプレイを構成する薄膜
トランジスタ(TFT)作製用にホウ素を含むイオンを
発生させるために、イオン源ガス4としてジボラン(B
26)ガスまたはその水素希釈ガスを用いた場合、ジボ
ランイオンB2x + (x=0〜6)や水素イオンHx +
(x=1〜2)とジボランB26 分子との衝突および
分解によって、真空容器8の上記内壁にホウ素薄膜が堆
積する。
For example, in order to generate ions containing boron for producing a thin film transistor (TFT) constituting a liquid crystal display, diborane (B) is used as an ion source gas 4.
When 2 H 6 ) gas or its hydrogen dilution gas is used, diborane ions B 2 H x + (x = 0 to 6) and hydrogen ions H x +
(X = 1 to 2) and the collision and decomposition of diborane B 2 H 6 molecules deposit a boron thin film on the inner wall of the vacuum vessel 8.

【0011】このような膜が、特にホウ素薄膜のような
電気絶縁性膜が真空容器8の上記内壁に堆積した場合と
そうでない場合とで、プラズマ14の電位が変化するこ
とが分かった。具体的には、接地電位に対して若干正電
位であったプラズマ14の電位は、真空容器8の内壁に
上記膜が堆積するとより正電位側に高くなる。
It has been found that the potential of the plasma 14 changes depending on whether such an insulating film such as a boron thin film is deposited on the inner wall of the vacuum vessel 8 or not. Specifically, the potential of the plasma 14 which was slightly positive with respect to the ground potential becomes higher to the positive potential side when the film is deposited on the inner wall of the vacuum vessel 8.

【0012】その理由は次のとおりであると考えられ
る。即ち、プラズマ14の電位は、簡単に言えば、プラ
ズマ14を取り囲む物体(ここでは真空容器8)にプラ
ズマ14から入射する電子の量とイオンの量との差によ
って決まるものであり、通常は電子の移動度が高くて電
子の入射量の方が多いので、プラズマ電位は、接地電位
の真空容器8に対して正電位になる。その場合、真空容
器8の内壁に膜が堆積していないときは、プラズマ14
からのイオン入射に伴って真空容器8から二次電子が放
出されてそれがプラズマ14中に飛び込むので、この二
次電子は、プラズマの正電位を打ち消してプラズマ電位
の上昇を抑制する作用をする。これによってプラズマの
電位は上述したように若干正電位になる。
It is considered that the reason is as follows. That is, the potential of the plasma 14 is simply determined by the difference between the amount of electrons and the amount of ions incident from the plasma 14 on an object surrounding the plasma 14 (in this case, the vacuum vessel 8). Has a higher mobility and the amount of incident electrons is larger, so that the plasma potential becomes a positive potential with respect to the vacuum vessel 8 at the ground potential. In this case, when no film is deposited on the inner wall of the vacuum vessel 8, the plasma 14
Secondary electrons are emitted from the vacuum vessel 8 in accordance with the incidence of ions from the plasma, and the secondary electrons jump into the plasma 14, so that the secondary electrons cancel the positive potential of the plasma and suppress the rise of the plasma potential. . As a result, the potential of the plasma becomes slightly positive as described above.

【0013】ところが、真空容器8の内壁に上記のよう
な絶縁性膜が堆積すると、この絶縁性膜は、それにプラ
ズマ14からイオンが入射しても、金属である真空容器
内壁に比べて二次電子放出量が遙かに少ないので、二次
電子がプラズマ電位の上昇を抑制する作用は弱まり、こ
れが原因でプラズマ電位が上昇するものと考えられる。
導電性膜が堆積しても二次電子放出量は幾らか減るけれ
ども、導電性膜は電子の移動が自由にできて電子の補給
があるので、電子の移動が困難で電子の補給が殆どない
絶縁性膜に比べれば二次電子放出量の減り方は遙かに少
ない。従って、上記のような現象は、堆積膜が絶縁性膜
の場合に特に顕著になる。
However, when the above-mentioned insulating film is deposited on the inner wall of the vacuum vessel 8, even if ions are incident on the insulating film from the plasma 14, the insulating film becomes more secondary than the inner wall of the metal vacuum vessel. Since the amount of emitted electrons is much smaller, the action of the secondary electrons to suppress the increase in plasma potential is weakened, and it is considered that this causes the plasma potential to increase.
Even if the conductive film is deposited, the amount of secondary electron emission is somewhat reduced, but the conductive film can freely move electrons and replenish electrons, so it is difficult to move electrons and there is almost no replenishment of electrons. The decrease in the amount of secondary electron emission is far less than that of the insulating film. Therefore, the above-mentioned phenomenon becomes particularly remarkable when the deposited film is an insulating film.

【0014】その結果、プラズマ電位の上昇に伴って、
プラズマ14中のイオンのエネルギーが高くなって、当
該イオンが、ファラデー装置16の抑制電極23に印加
される正の抑制電圧を越えてファラデー装置16内に
(より具体的にはそのファラデーカップ26に)流入し
て来るようになり、イオンビーム6のビーム電流計測に
誤差を生じるようになる。ひいては、例えば、ファラデ
ー装置16によるビーム電流計測に基づく基板10への
注入量制御にも誤差を生じるようになる。この場合、プ
ラズマ14からのイオンの流入を抑制するために、抑制
電極23に印加する正の抑制電圧をあまり高くすると、
ファラデーカップ26から放出された二次電子がこの抑
制電極23に流入して計測誤差を生じるようになるの
で、抑制電極23に印加する正の抑制電圧をあまり高く
することはできない。
As a result, as the plasma potential increases,
The energy of the ions in the plasma 14 increases, and the ions exceed the positive suppression voltage applied to the suppression electrode 23 of the Faraday device 16 and enter the Faraday device 16 (more specifically, into the Faraday cup 26). 3) The ion beam 6 comes to flow, and an error occurs in the measurement of the beam current of the ion beam 6. Consequently, for example, an error also occurs in controlling the injection amount into the substrate 10 based on the beam current measurement by the Faraday device 16. In this case, if the positive suppression voltage applied to the suppression electrode 23 is too high in order to suppress the inflow of ions from the plasma 14,
Since the secondary electrons emitted from the Faraday cup 26 flow into the suppression electrode 23 to cause a measurement error, the positive suppression voltage applied to the suppression electrode 23 cannot be made too high.

【0015】上記のプラズマ14とガス分子との衝突・
分解による膜堆積速度は、簡単に言えば、(ガス濃度)
2 ×(ガス圧力)2 ×(イオンビーム電流)に比例す
る。従って、例えば、イオン源から引き出すイオンビー
ム6のビーム電流を変化させるために、イオン源2に導
入するイオン源ガス4の条件を変化させると、運転時間
の経過に伴って、ファラデー装置16によるビーム電流
計測に影響が出始める時間が著しく変化する。より具体
的には、例えば、イオン源2から引き出すイオンビーム
6のビーム電流を増加させるために、イオン源2に導入
するイオン源ガス4の濃度や流量を増大させると、イオ
ン源2から真空容器8内に漏れ出るガスの濃度や圧力も
増大し、それによって真空容器内壁への膜堆積速度が速
くなり、ファラデー装置16によるビーム電流計測に悪
影響が出始める時間は短くなる。
The collision between the plasma 14 and gas molecules
The film deposition rate due to decomposition can be simply stated as (gas concentration)
2 × (gas pressure) It is proportional to 2 × (ion beam current). Therefore, for example, if the condition of the ion source gas 4 introduced into the ion source 2 is changed in order to change the beam current of the ion beam 6 extracted from the ion source, the beam generated by the Faraday device 16 with the elapse of operation time The time at which the current measurement begins to change significantly changes. More specifically, for example, if the concentration or flow rate of the ion source gas 4 introduced into the ion source 2 is increased in order to increase the beam current of the ion beam 6 extracted from the ion source 2, The concentration and pressure of the gas leaking into the inside 8 also increase, thereby increasing the film deposition rate on the inner wall of the vacuum vessel, and shortening the time when the beam current measurement by the Faraday device 16 starts to have an adverse effect.

【0016】基板10へのイオン注入と、基板10の表
面近傍を含む領域にプラズマを生成することを併用する
以上、上記のような課題は、上記例のようにイオンビー
ム6によって雰囲気ガスをプラズマ化する手段を採用す
る場合の他に、高周波放電等による放電分解によってガ
スを電離させて基板の表面近傍を含む領域にプラズマを
生成する手段を採用する場合にも存在する。
Since the ion implantation into the substrate 10 and the generation of plasma in a region including the vicinity of the surface of the substrate 10 are used in combination, the above-mentioned problem is caused by that the atmosphere gas is generated by the ion beam 6 as in the above-described example. In addition to the case where a means for converting a gas is used, there is also a case where a means for generating a plasma in a region including the vicinity of the surface of the substrate by ionizing a gas by discharge decomposition by high-frequency discharge or the like is used.

【0017】そこでこの発明は、基板へのイオン注入
と、基板の表面近傍を含む領域にプラズマを生成するこ
とを併用する装置において、プラズマの電位を安定化さ
せて、ファラデー装置によるイオンビーム電流計測の安
定性を高めることを主たる目的とする。
Therefore, the present invention provides an apparatus that combines ion implantation into a substrate and generation of plasma in a region including the vicinity of the surface of the substrate by stabilizing the plasma potential and measuring the ion beam current by a Faraday apparatus. The main purpose is to increase the stability of

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明に係るイオン注
入装置は、前述したようなプラズマを生成する領域とそ
れに対面する真空容器の壁面との間を区切るように当該
壁面から電気的に絶縁して配置された面状の内張り電極
と、この内張り電極に負の直流電圧を印加する直流電源
とを備えることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided an ion implantation apparatus which is electrically insulated from a wall for generating plasma as described above so as to separate the wall from a wall of the vacuum vessel facing the region for generating plasma. And a DC power supply for applying a negative DC voltage to the lining electrode.

【0019】上記内張り電極に直流電源から負の直流電
圧を印加することによって、運転時間の経過に伴うプラ
ズマ電位の上昇を抑えて、プラズマ電位の安定化を図る
ことができる。その理由は次のとおりである。即ち、プ
ラズマの電位は、前述したように、プラズマを囲む物体
の電位との相対的な関係で決まる。つまり、プラズマを
囲む物体の電位をV0 、この物体とプラズマとの間の電
位差をΔVとすると、プラズマの電位VP は次式で表さ
れる。
By applying a negative DC voltage from a DC power supply to the lining electrode, it is possible to suppress a rise in plasma potential with the elapse of operation time and to stabilize the plasma potential. The reason is as follows. That is, as described above, the potential of the plasma is determined by the relative relationship with the potential of the object surrounding the plasma. In other words, the potential of the object surrounding the plasma V 0, when the potential difference between the object and the plasma and [Delta] V, potential V P of the plasma is represented by the following formula.

【0020】[0020]

【数1】VP =V0 +ΔV## EQU1 ## V P = V 0 + ΔV

【0021】従来例では、プラズマを囲む物体は接地電
位の真空容器であったので上記V0=0であり、VP
ΔVである。これに対して、上記のような内張り電極を
設けると、プラズマの電位VP はこの内張り電極の電位
0 からΔVだけ上がった電位になる。従って、この内
張り電極に負の直流電圧を印加してその電位V0 を負に
すると、その分、プラズマの電位VP を下げることがで
きる。
In the conventional example, since the object surrounding the plasma is a vacuum vessel at the ground potential, the above V 0 = 0 and V P =
ΔV. In contrast, the provision of the lining electrodes as described above, potential V P of the plasma consists of potential V 0 The lining electrode only up potential [Delta] V. Therefore, when the potential V 0 which is applied a negative DC voltage to the lining electrode negative, that amount can lower the plasma potential V P.

【0022】その結果、プラズマからのファラデー装置
への影響が安定化するので、当該ファラデー装置による
イオンビーム電流計測の安定性を高めることができる。
As a result, the influence of the plasma on the Faraday device is stabilized, and the stability of the ion beam current measurement by the Faraday device can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係るイオン注
入装置の一例を示す縦断面図である。図7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 longitudinal sectional view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.

【0024】このイオン注入装置は、図7に示したイオ
ン注入装置を改良したものであり、真空容器8内に、イ
オンビーム6と雰囲気ガス分子とを衝突させてプラズマ
14を生成する領域とそれに対面する真空容器8の壁面
との間を区切るように、真空容器8から電気的に絶縁し
て、面状の内張り電極32aを配置している。この内張
り電極32aは、筒状の電極でも良いし、板状の電極を
組み合わせたものでも良い。
This ion implantation apparatus is an improvement of the ion implantation apparatus shown in FIG. 7, and includes a region in which a plasma 14 is generated by colliding an ion beam 6 with atmospheric gas molecules in a vacuum vessel 8 and a region in which a plasma 14 is generated. A planar lining electrode 32a is arranged electrically insulated from the vacuum container 8 so as to partition between the wall surface of the vacuum container 8 and the facing wall surface. The lining electrode 32a may be a cylindrical electrode or a combination of plate electrodes.

【0025】具体的には、この例では、前述したように
イオン源2から基板ホルダ12上の基板10に向けてイ
オンビーム6が走行する空間で特にプラズマ14の密度
が高くなるので、イオンビーム6が走行する空間の周辺
部の真空容器内壁を覆うように、筒状の内張り電極32
aを真空容器8の内壁に沿って配置している。より具体
的には、基板ホルダ12の周辺付近からイオン源2の取
り付け口9付近にかけての領域の真空容器内壁を覆うよ
うに、円筒状の内張り電極32aを真空容器8の内壁に
沿って配置している。しかもこの例では、内張り電極3
2aの上部を、イオン源2の後述する接地電極付近まで
挿入している。この内張り電極32aは、この例では絶
縁物40によって真空容器8の内壁から電気的に絶縁し
て支持している。
More specifically, in this example, the density of the plasma 14 is particularly high in the space where the ion beam 6 travels from the ion source 2 toward the substrate 10 on the substrate holder 12 as described above. A cylindrical lining electrode 32 is provided so as to cover the inner wall of the vacuum vessel around the space in which the vehicle 6 runs.
a is arranged along the inner wall of the vacuum vessel 8. More specifically, a cylindrical lining electrode 32a is arranged along the inner wall of the vacuum vessel 8 so as to cover the inner wall of the vacuum vessel in a region from the vicinity of the substrate holder 12 to the vicinity of the mounting opening 9 of the ion source 2. ing. Moreover, in this example, the lining electrode 3
The upper portion of 2a is inserted to the vicinity of a later-described ground electrode of the ion source 2. In this example, the lining electrode 32a is supported electrically insulated from the inner wall of the vacuum vessel 8 by the insulator 40.

【0026】更に、上記内張り電極32aに負の直流電
圧を印加する直流電源44を真空容器8外に設けてい
る。具体的なこの例では、真空容器8外に切換スイッチ
42、直流電源44および高周波電源46を設けて、内
張り電極32aを、切換スイッチ42によって、直流電
源44の負極側と高周波電源46の一方の出力端側とに
択一的に切り換えて接続するようにしている。直流電源
44の正極側および高周波電源46の他方の出力端側は
接地している。
Further, a DC power supply 44 for applying a negative DC voltage to the lining electrode 32a is provided outside the vacuum vessel 8. In this specific example, a changeover switch 42, a DC power supply 44, and a high-frequency power supply 46 are provided outside the vacuum vessel 8, and the lining electrode 32a is changed by the changeover switch 42 between the negative electrode of the DC power supply 44 and one of the high-frequency power supply 46. The connection is selectively switched to the output end side. The positive terminal of the DC power supply 44 and the other output terminal of the high frequency power supply 46 are grounded.

【0027】直流電源44の出力電圧の大きさは、例え
ば10V〜200V程度の範囲内で良い。これは、プラ
ズマ14の電位は、上昇するとしてもせいぜい150V
程度までしか上昇しないことが実験的に確かめられてい
るので、直流電源44の出力電圧を上記のようにすれ
ば、プラズマ14の電位を十分制御することができるか
らである。直流電源44は、出力電圧固定のものでも良
いけれども、この例のように出力電圧可変のものにする
方が、プラズマ14の電位の制御性に優れているので好
ましい。
The magnitude of the output voltage of the DC power supply 44 may be, for example, in the range of about 10V to 200V. This is because the potential of the plasma 14 rises at most 150 V
Since it is experimentally confirmed that the voltage rises only to the extent, the potential of the plasma 14 can be sufficiently controlled by setting the output voltage of the DC power supply 44 as described above. Although the DC power supply 44 may be of a fixed output voltage, a variable output voltage as in this example is preferable because the controllability of the potential of the plasma 14 is excellent.

【0028】上記内張り電極32aに直流電源44から
例えば−10V〜−200V程度の負の直流電圧を印加
することによって、当該イオン注入装置の運転時間の経
過に伴うプラズマ14の電位の上昇を抑えて、プラズマ
14の電位の安定化を図ることが可能になる。その理由
は、先に数1を参照して説明したとおりである。その結
果、プラズマ14からファラデー装置16へその正の抑
制電圧を越えて流入するイオンの量が減ると共に、その
流入量が安定化するので、ファラデー装置16によるイ
オンビーム6のビーム電流計測の誤差が少なくなると共
に計測電流が安定化する。それによって例えば、ファラ
デー装置16によるビーム電流計測に基づく基板10へ
の注入量制御の精度も良くなり、ひいては注入製品の歩
留まりも向上する。
By applying a negative DC voltage of, for example, about -10 V to -200 V from the DC power supply 44 to the lining electrode 32a, an increase in the potential of the plasma 14 due to the elapse of the operation time of the ion implantation apparatus is suppressed. In addition, the potential of the plasma 14 can be stabilized. The reason is as described above with reference to Equation 1. As a result, the amount of ions flowing from the plasma 14 into the Faraday device 16 beyond the positive suppression voltage is reduced and the flow is stabilized, so that the error of the beam current measurement of the ion beam 6 by the Faraday device 16 is reduced. The measurement current becomes stable as the number decreases. Thereby, for example, the accuracy of controlling the injection amount into the substrate 10 based on the beam current measurement by the Faraday device 16 is improved, and the yield of the injected product is also improved.

【0029】また、この例のように、イオン源2から引
き出したイオンビーム6を質量分離器を通さずにそのま
ま基板10に照射する非質量分離型のイオン注入装置で
あって、しかもイオン源2がプラズマ14を生成する手
段を兼ねる場合は、イオン源2の引出し電極系の近傍に
もプラズマ14が生成され、このプラズマ14の電位が
イオン源2の引出し電極系にも及ぶので、上記のように
プラズマ14の電位を下げかつ安定化することによっ
て、イオン源2からのイオンビーム6の引き出しの安定
性が向上するという効果も得られる。これを以下に説明
する。
Further, as in this example, there is provided a non-mass separation type ion implantation apparatus which irradiates the substrate 10 with the ion beam 6 extracted from the ion source 2 without passing through the mass separator. Also serves as a means for generating the plasma 14, the plasma 14 is also generated in the vicinity of the extraction electrode system of the ion source 2, and the potential of the plasma 14 extends to the extraction electrode system of the ion source 2 as described above. By lowering and stabilizing the potential of the plasma 14, the effect of improving the stability of extracting the ion beam 6 from the ion source 2 is also obtained. This will be described below.

【0030】まず、イオン源2の構造の一例を図2に示
す。このイオン源2は、前述したイオン源ガス4を放電
によって電離させてプラズマ68を生成するプラズマソ
ース部60と、このプラズマソース部60の開口部付近
に設けられていて、プラズマ68から電界の作用でイオ
ンビーム6を引き出す引出し電極系70とを備えてい
る。
First, an example of the structure of the ion source 2 is shown in FIG. The ion source 2 is provided near the opening of the plasma source unit 60 for generating a plasma 68 by ionizing the above-mentioned ion source gas 4 by discharge, and is provided with an electric field from the plasma 68. And an extraction electrode system 70 for extracting the ion beam 6.

【0031】プラズマソース部60は、この例では、プ
ラズマ室容器62およびその内部に設けられたフィラメ
ント64を有している。プラズマ室容器62内を引出し
電極系70を介して真空排気しつつ、プラズマ室容器6
2内にイオン源ガス4を導入し、フィラメント64をフ
ィラメント電源80によって加熱すると共に、フィラメ
ント64とプラズマ室容器62間にアーク電源82から
直流電圧を印加すると、フィラメント64とプラズマ室
容器62間でアーク放電が生じてイオン源ガス4が電離
されてプラズマ68が生成される。
In this example, the plasma source section 60 has a plasma chamber container 62 and a filament 64 provided therein. While the inside of the plasma chamber container 62 is evacuated through the extraction electrode system 70, the plasma chamber container 6
When the ion source gas 4 is introduced into the filament 2 and the filament 64 is heated by the filament power supply 80 and a DC voltage is applied between the filament 64 and the plasma chamber container 62 from the arc power supply 82, the filament 64 and the plasma chamber container 62 An arc discharge occurs and the ion source gas 4 is ionized to generate a plasma 68.

【0032】プラズマ室容器62の周りには、この例で
は多数の永久磁石66が設けられており、プラズマ室容
器62の内壁付近にカスプ磁場(多極磁場)が形成さ
れ、これがプラズマ68の閉じ込めに寄与する。このよ
うなイオン源は、バケット型イオン源とも呼ばれる。
In this example, a large number of permanent magnets 66 are provided around the plasma chamber container 62, and a cusp magnetic field (multipole magnetic field) is formed near the inner wall of the plasma chamber container 62, which confines the plasma 68. To contribute. Such an ion source is also called a bucket type ion source.

【0033】引出し電極系70は、1枚以上の電極、通
常は複数枚の電極で構成されている。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7
1、引出し電極72、抑制電極73および接地電極74
で構成されている。76は絶縁碍子である。各電極71
〜74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。
The extraction electrode system 70 is composed of one or more electrodes, usually a plurality of electrodes. In this example, the plasma electrodes 7 arranged from the most plasma side to the downstream side
1. Extraction electrode 72, suppression electrode 73, and ground electrode 74
It is composed of 76 is an insulator. Each electrode 71
Reference numerals 74 denote a porous electrode in this example, but may have an ion extraction slit.

【0034】プラズマ電極71は、引き出すイオンビー
ム6のエネルギーを決める電極であり、加速電源84か
ら接地電位を基準にして正の加速電圧が印加される。引
出し電極72は、プラズマ電極71との間に電位差を生
じさせそれによる電界によってプラズマ68からイオン
ビーム6を引き出す電極であり、引出し電源86からプ
ラズマ電極71の電位を基準にして負の引出し電圧が印
加される。抑制電極73は、下流側からの電子の逆流を
抑制する電極であり、抑制電源88から接地電位を基準
にして負の抑制電圧が印加される。接地電極74は接地
されている。
The plasma electrode 71 is an electrode for determining the energy of the ion beam 6 to be extracted. A positive acceleration voltage is applied from an acceleration power supply 84 with reference to the ground potential. The extraction electrode 72 is an electrode that causes a potential difference between the plasma electrode 71 and the ion beam 6 from the plasma 68 by an electric field caused by the electric potential difference, and a negative extraction voltage from the extraction power supply 86 with reference to the potential of the plasma electrode 71. Applied. The suppression electrode 73 is an electrode for suppressing backflow of electrons from the downstream side, and a negative suppression voltage is applied from the suppression power supply 88 with reference to the ground potential. The ground electrode 74 is grounded.

【0035】イオンビーム6と雰囲気ガス分子との衝突
によって作られる上記プラズマ14は、当然、接地電極
74の下流側近傍にも生じる。このプラズマ14の電位
が前述したような理由で上昇すると、当該プラズマ14
中のイオンが接地電極74の孔を通して負電位の抑制電
極73に入射(逆流)するようになり、それが引き金に
なって接地電極74と抑制電極73間で放電が生じる。
更にこの放電が生じると、抑制電極73による下流側か
らの逆流電子が阻止できなくなり、引出し電極72やプ
ラズマ電極71と抑制電極73や接地電極74との間で
も放電が生じるようになる。従って、イオンビーム6を
安定して引き出すことは困難になる。
The plasma 14 generated by the collision between the ion beam 6 and the atmospheric gas molecules naturally occurs near the downstream side of the ground electrode 74. When the potential of the plasma 14 rises for the reason described above, the plasma 14
The ions therein enter the negative potential suppressing electrode 73 through the hole of the ground electrode 74 (backflow), which triggers a discharge between the ground electrode 74 and the suppressing electrode 73.
Further, when this discharge occurs, backflow electrons from the downstream side by the suppression electrode 73 cannot be blocked, and a discharge also occurs between the extraction electrode 72 or the plasma electrode 71 and the suppression electrode 73 or the ground electrode 74. Therefore, it is difficult to stably extract the ion beam 6.

【0036】これに対して、この実施例のように、内張
り電極32aおよび直流電源44を設けてプラズマ14
の電位を下げると共に安定化すると、プラズマ14から
引出し電極系70内へ逆流するイオンを抑えることがで
きるので、イオンビーム6の引き出しの安定性が向上す
る。ひいては、基板10に対するイオン注入の安定性も
向上し、注入製品の歩留まりも向上する。
On the other hand, as in this embodiment, the lining electrode 32a and the DC power
When the potential is lowered and stabilized, ions flowing backward from the plasma 14 into the extraction electrode system 70 can be suppressed, so that the extraction stability of the ion beam 6 is improved. As a result, the stability of ion implantation into the substrate 10 is improved, and the yield of implanted products is also improved.

【0037】ところで、上記内張り電極32aを設ける
と、そのプラズマ14に面する側の表面にも、絶縁性膜
等の膜が堆積する。但し、内張り電極32aに負電圧を
印加しておくと、プラズマ14からのイオン入射による
スパッタによる膜の除去作用が期待できるので、膜の堆
積速度は従来の真空容器8に対する堆積速度よりかは小
さい。しかし膜堆積を長期間放置しておくと、当該内張
り電極32aおよび直流電源44による上述したプラズ
マ電位の安定化作用が低下する。これは、内張り電極3
2aに膜が付着すると、特に絶縁性膜が付着すると、内
張り電極32aからの二次電子放出量が減り、この二次
電子によるプラズマ電位を下げる作用が減るからであ
る。また、内張り電極32aに膜が付着すると、特に絶
縁性膜が付着すると、内張り電極32aの電位がそのま
まプラズマ14に反映されなくなるからである。
When the lining electrode 32a is provided, a film such as an insulating film is deposited also on the surface facing the plasma 14. However, if a negative voltage is applied to the lining electrode 32a, the film can be expected to be removed by sputtering due to the incidence of ions from the plasma 14, so that the deposition rate of the film is lower than that of the conventional vacuum vessel 8. . However, if the film deposition is left for a long time, the above-described action of stabilizing the plasma potential by the lining electrode 32a and the DC power supply 44 is reduced. This is the lining electrode 3
This is because, when a film adheres to 2a, especially when an insulating film adheres, the amount of secondary electrons emitted from the lining electrode 32a decreases, and the action of lowering the plasma potential by the secondary electrons decreases. Also, if a film adheres to the lining electrode 32a, particularly if an insulating film adheres, the potential of the lining electrode 32a is not reflected on the plasma 14 as it is.

【0038】例えば、内張り電極32aに堆積した膜の
除去のために、真空容器8内を大気開放して人手による
清掃作業を行うと、その清掃作業および真空容器8内を
再度真空排気するのに長時間を要し、当該イオン注入装
置の稼動率が大きく低下する。
For example, in order to remove the film deposited on the lining electrode 32a, if the inside of the vacuum container 8 is opened to the atmosphere and the cleaning operation is manually performed, the cleaning operation and the vacuum container 8 are evacuated again. It takes a long time, and the operation rate of the ion implantation apparatus is greatly reduced.

【0039】そこで、内張り電極32aに堆積した膜を
除去するためには、次のようなクリーニング方法を採用
するのが好ましい。即ち、真空容器8内に、例えばクリ
ーニングガス導入口48からクリーニングガス50を導
入すると共に、切換スイッチ42を高周波電源46側に
切り換えておいて、高周波電源46から内張り電極32
aと真空容器8との間に高周波電力を供給して、内張り
電極32aと真空容器8との間に高周波放電を生じさ
せ、それによってクリーニングガス50を電離させて内
張り電極32aの内側にクリーニングプラズマを生成
し、このクリーニングプラズマによって、内張り電極3
2aの内面に、即ちプラズマ14側の表面に堆積した膜
を除去する。このクリーニングは、勿論、基板10にイ
オン注入を行わないときに行う。
Therefore, in order to remove the film deposited on the lining electrode 32a, it is preferable to employ the following cleaning method. That is, the cleaning gas 50 is introduced into the vacuum vessel 8 through, for example, the cleaning gas introduction port 48, and the switch 42 is switched to the high frequency power supply 46 side.
A high-frequency electric power is supplied between the inner electrode 32a and the vacuum vessel 8 to generate a high-frequency discharge between the inner electrode 32a and the vacuum vessel 8, whereby the cleaning gas 50 is ionized and the cleaning plasma is generated inside the inner electrode 32a. Is generated, and this cleaning plasma causes the lining electrode 3
The film deposited on the inner surface of 2a, that is, the surface on the plasma 14 side is removed. This cleaning is performed when the substrate 10 is not implanted with ions.

【0040】クリーニングガス50は、例えば、水素ガ
ス、水素ガスとアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス、
酸素系ガス、ハロゲン系ガス等である。クリーニング時
の真空容器8内の、より具体的には内張り電極32aの
内側のクリーニングガス圧は、例えば0.2mTorr
〜10mTorr程度にすれば良い。
The cleaning gas 50 is, for example, hydrogen gas, a mixed gas of hydrogen gas and an inert gas such as argon,
Oxygen-based gas, halogen-based gas and the like. The cleaning gas pressure in the vacuum vessel 8 at the time of cleaning, more specifically, inside the lining electrode 32a is, for example, 0.2 mTorr.
The pressure may be set to about 10 to 10 mTorr.

【0041】高周波電源46は、例えば13.56MH
zの周波数の高周波電力を出力するものであるが、これ
に限らない。通常は、高周波電源46と内張り電極32
aとの間に整合回路を設けるが、ここではその図示を省
略している。クリーニング時の投入高周波電力は、例え
ば500W〜2kW程度で良い。
The high frequency power supply 46 is, for example, 13.56 MH
It outputs high-frequency power of frequency z, but is not limited to this. Usually, the high frequency power supply 46 and the lining electrode 32
Although a matching circuit is provided between a and a, the illustration is omitted here. The input high frequency power at the time of cleaning may be, for example, about 500 W to 2 kW.

【0042】なお、上記のような筒状の内張り電極32
aと真空容器8との間に高周波電力を供給した場合、上
記のようなクリーニングガス圧では、通常は、内張り電
極32aの外面と真空容器8との間で高周波放電は生じ
ず、内張り電極32aの内面と真空容器8との間で高周
波放電が生じて、内張り電極32aの内側にうまくクリ
ーニングプラズマを生成することができる。これは、内
張り電極32aの外面と真空容器8との間は距離が非常
に短く(例えば2〜5mm程度)、しかも両者間には両
者にほぼ平行な等電位面しか生成されないので、電子の
走行距離が短くてこの電子によってクリーニングガス5
0を電離させる作用が非常に弱いのに対して、内張り電
極32aの内面と真空容器8との間は距離が比較的長
く、しかも両者間には湾曲した等電位面が生じ、この等
電位面に交差する方向に電子の走行距離が比較的長くな
るので、この電子によってクリーニングプラズマ50を
効果的に電離させることができるからである。
The tubular lining electrode 32 as described above is used.
When a high-frequency power is supplied between the inner electrode 32a and the vacuum container 8, the cleaning gas pressure as described above does not normally cause a high-frequency discharge between the outer surface of the inner electrode 32a and the vacuum container 8, and the inner electrode 32a A high-frequency discharge is generated between the inner surface of the electrode and the vacuum vessel 8, and cleaning plasma can be successfully generated inside the lining electrode 32a. This is because the distance between the outer surface of the lining electrode 32a and the vacuum vessel 8 is very short (for example, about 2 to 5 mm), and only an equipotential surface almost parallel to both is generated between the two. The distance is short and the cleaning gas 5
While the action of ionizing 0 is very weak, the distance between the inner surface of the lining electrode 32a and the vacuum vessel 8 is relatively long, and a curved equipotential surface is formed between the two. This is because the traveling distance of the electrons becomes relatively long in the direction intersecting with the cleaning plasma 50, and the cleaning plasma 50 can be effectively ionized by the electrons.

【0043】上記のようなクリーニング方法によれば、
真空容器8内を大気開放して人手によって清掃作業を行
う必要がなくなるので、短時間で内張り電極32aに堆
積した膜の除去を行うことができ、このイオン注入装置
の稼動率を向上させることができる。
According to the above-described cleaning method,
Since it is not necessary to open the inside of the vacuum vessel 8 to the atmosphere and perform a cleaning operation by hand, the film deposited on the lining electrode 32a can be removed in a short time, and the operation rate of the ion implantation apparatus can be improved. it can.

【0044】次に、イオン源2から断面が長方形のイオ
ンビーム6を引き出し、このイオンビーム6を横切るよ
うに基板10を機械的に往復走査する構造のイオン注入
装置の例を図3に示す。なお、図1の例と同一または相
当する部分には同一符号を付し、以下においては図1の
例との相違点を主体に説明する。
Next, FIG. 3 shows an example of an ion implantation apparatus having a structure in which an ion beam 6 having a rectangular cross section is extracted from the ion source 2 and the substrate 10 is reciprocally scanned mechanically across the ion beam 6. The same or corresponding parts as in the example of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the following mainly describes differences from the example of FIG.

【0045】この図3のイオン注入装置も、非質量分離
型のイオン注入装置であり、図示しない真空排気装置に
よって真空に排気される真空容器8を備えている。
The ion implantation apparatus shown in FIG. 3 is also a non-mass separation type ion implantation apparatus, and has a vacuum vessel 8 which is evacuated to a vacuum by a vacuum evacuation device (not shown).

【0046】この真空容器8は、相対向する二つの壁面
8aおよび8bを有しており、一方の壁面8aにイオン
源2が取り付けられている。このイオン源2も、例えば
図2に示したような構造をしているけれども、この例で
は、断面が細長い長方形(リボン状またはライン状とも
言う)のイオンビーム6を射出する(図4〜図6も参
照)。このイオンビーム6の長辺の長さL1 は、図4中
に示すように、基板10の上記長さL1 に対応する辺の
長さL2 よりも大きく(即ちL1 >L2 に)している。
基板10はこの図3の例では長方形をしているが、それ
に限られるものではない。
The vacuum vessel 8 has two wall surfaces 8a and 8b facing each other, and the ion source 2 is mounted on one wall surface 8a. This ion source 2 also has, for example, a structure as shown in FIG. 2, but in this example, emits an ion beam 6 having an elongated rectangular shape (also referred to as a ribbon shape or a line shape) (see FIGS. 4 to 4). 6). The length L 1 of the long sides of the ion beam 6, as shown in FIG. 4, greater than the length L 2 of the side corresponding to the length L 1 of the substrate 10 (that is, L 1> L 2 )doing.
The substrate 10 has a rectangular shape in the example of FIG. 3, but is not limited thereto.

【0047】真空容器8の他方の壁面8bのこの例では
内側に、イオン源2に対向するように、イオン源2から
射出されるイオンビーム6を受けてそのビーム電流を計
測する前述したようなファラデー装置16を設けてい
る。このファラデー装置16も、例えば図8に示したよ
うな構造をしている。但しファラデー装置16は、壁面
8bの外側に取り付けても良い。即ち、壁面8bのイオ
ン源2に対向する部分に開口部を設け、この開口部の外
側に、ファラデー装置16を、そのマスク22(図8参
照)が当該開口部に連通するように取り付けても良い。
このファラデー装置16は、例えば前述したような電流
積算器18(図1他参照)に接続されて注入量制御に供
される。
In this example, the inside of the other wall surface 8b of the vacuum vessel 8 receives the ion beam 6 emitted from the ion source 2 so as to face the ion source 2 and measures the beam current as described above. A Faraday device 16 is provided. The Faraday device 16 also has a structure as shown in FIG. 8, for example. However, the Faraday device 16 may be mounted outside the wall surface 8b. That is, an opening is provided in a portion of the wall surface 8b facing the ion source 2, and the Faraday device 16 is mounted outside the opening so that the mask 22 (see FIG. 8) communicates with the opening. good.
The Faraday device 16 is connected to, for example, the current integrator 18 (see FIG. 1 and the like) as described above, and is used for injection amount control.

【0048】真空容器8内には、前述したような基板1
0を保持する基板ホルダ12が設けられている。この基
板ホルダ12は、この例では走査機構52の駆動軸53
に支持されていて、基板10と共に、走査機構52によ
って、矢印Aに示すように、イオンビーム6を横切るよ
うに機械的に往復走査される。これによって、前述した
1 >L2 の関係もあって、基板10の全面にイオンビ
ーム6を入射させることができる。
The substrate 1 as described above is placed in the vacuum container 8.
A substrate holder 12 for holding 0 is provided. In this example, the substrate holder 12 is provided with a drive shaft 53 of the scanning mechanism 52.
, And is mechanically reciprocally scanned with the substrate 10 by the scanning mechanism 52 so as to cross the ion beam 6 as shown by an arrow A. Accordingly, the ion beam 6 can be made incident on the entire surface of the substrate 10 also in the relationship of L 1 > L 2 described above.

【0049】このイオン注入装置においても、イオンビ
ーム照射に伴う基板10のチャージアップを防止する等
のために、イオン注入時に真空容器8内の、より具体的
にはイオン源2の前方付近のガス圧を10-4〜10-5
orr台に保ち、イオンビーム6と雰囲気ガス分子との
衝突によって、イオンビーム6が入射する位置にある基
板10の表面を含む領域にプラズマ14を生成する手段
を構成している。即ちこの例でも、イオン源2がこのプ
ラズマ14を生成する手段を兼ねている。上記雰囲気ガ
スは、前記と同様、主としてイオン源2から真空容器8
内に漏れ出て来たイオン源ガス4である。
Also in this ion implantation apparatus, in order to prevent charge-up of the substrate 10 due to ion beam irradiation, etc., the gas in the vacuum vessel 8 at the time of ion implantation, more specifically, near the front of the ion source 2 is used. Pressure is 10 -4 to 10 -5 T
A means for generating a plasma 14 in a region including the surface of the substrate 10 at a position where the ion beam 6 is incident by collision of the ion beam 6 with the atmospheric gas molecules is maintained on the orr level. That is, also in this example, the ion source 2 also serves as a means for generating the plasma 14. As described above, the atmosphere gas is mainly supplied from the ion source 2 to the vacuum container 8.
The ion source gas 4 leaked into the inside.

【0050】このようなイオン注入装置においても、そ
のままでは、図7に示した従来の装置の場合と同様の課
題が存在するので、プラズマ14を生成する領域とそれ
に対面する真空容器8の壁面8aおよび8bとの間を区
切るように、真空容器8から電気的に絶縁して、2枚の
面状の内張り電極32bおよび32cを配置している。
Even in such an ion implantation apparatus, there is a problem similar to that of the conventional apparatus shown in FIG. 7 as it is. Therefore, the region for generating the plasma 14 and the wall surface 8a of the vacuum vessel 8 facing the region are generated. And 8b, two planar lining electrodes 32b and 32c are arranged electrically insulated from the vacuum vessel 8.

【0051】具体的には、この例では、真空容器8のイ
オン源2側の壁面8aのイオン源周辺の領域を覆うよう
に当該壁面8aに沿って内張り電極32bを配置し、か
つ、真空容器8のファラデー装置6側の壁面8bのファ
ラデー装置周辺の領域を覆うように当該壁面8bに沿っ
て内張り電極32cを配置している。両内張り電極32
bおよび32cは、この例では絶縁物40によって壁面
8aおよび8bからそれぞれ電気的に絶縁して支持して
いる。両内張り電極32bおよび32cは、例えば導線
33によって互いに電気的に並列接続されている。
More specifically, in this example, the lining electrode 32b is arranged along the wall surface 8a so as to cover the area around the ion source on the wall surface 8a on the ion source 2 side of the vacuum container 8, and the vacuum container A lining electrode 32c is arranged along the wall surface 8b so as to cover an area around the Faraday device on the wall surface 8b on the side of the Faraday device 6 in FIG. Both lining electrodes 32
In this example, b and 32c are electrically insulated and supported from the wall surfaces 8a and 8b by the insulator 40, respectively. The two lining electrodes 32b and 32c are electrically connected in parallel to each other by, for example, a conducting wire 33.

【0052】両内張り電極32bおよび32cは、それ
ぞれ、例えば図4に示す例のように、イオンビーム6が
通る開口部34を有する板状の電極である。または、両
内張り電極32bおよび32cは、それぞれ、例えば図
5に示す例のように、イオンビーム6が通る隙間35を
あけて並べた2枚の電極板で構成しても良い。その2枚
の電極板間は、導線36で電気的に接続すれば良い。
Each of the both lining electrodes 32b and 32c is a plate-like electrode having an opening 34 through which the ion beam 6 passes as shown in FIG. 4, for example. Alternatively, each of the two lining electrodes 32b and 32c may be composed of two electrode plates arranged side by side with a gap 35 through which the ion beam 6 passes, as in the example shown in FIG. 5, for example. The two electrode plates may be electrically connected by the conducting wire 36.

【0053】また、上記のような2枚の内張り電極32
bおよび32cの代わりに、例えば図6に示す例のよう
に、前後の面38および39にイオンビーム6が通る開
口部34をそれぞれ有し、左右の面に基板10を保持し
た基板ホルダ12が通る開口部37を有する箱状の内張
り電極32dを設けても良い。上記面38および39は
上記内張り電極32bおよび32cにそれぞれ相当して
いる。基板10を保持した基板ホルダ12は、この箱状
の内張り電極32d内を矢印Aに示すように往復走査さ
れる。上記2枚の内張り電極32bおよび32cよりも
この内張り電極32dの方が、プラズマ14が生成され
る領域をより完全に囲むことができるので、プラズマ1
4の電位を安定化させる作用効果がより高まる。
The two lining electrodes 32 as described above are used.
Instead of b and 32c, for example, as shown in FIG. 6, the front and rear surfaces 38 and 39 have openings 34 through which the ion beam 6 passes, respectively. A box-shaped lining electrode 32d having an opening 37 passing therethrough may be provided. The surfaces 38 and 39 correspond to the lining electrodes 32b and 32c, respectively. The substrate holder 12 holding the substrate 10 is reciprocally scanned in the box-shaped lining electrode 32d as shown by the arrow A. Since the lining electrode 32d can more completely surround the region where the plasma 14 is generated than the two lining electrodes 32b and 32c, the plasma 1
The effect of stabilizing the potential of No. 4 is further enhanced.

【0054】上記内張り電極32b〜32dには、図1
の例の場合と同様、切換スイッチ42を経由して、直流
電源44の負極側および高周波電源46の一方の出力端
側が接続されている。内張り電極32b〜32dには、
イオン注入時は、直流電源44から例えば前記と同様
に、−10V〜−200V程度の負の直流電圧が印加さ
れる。クリーニング時は、高周波電源46から例えば前
記と同様に、13.56MHz、500W〜2kW程度
の高周波電力が供給される。
The above-mentioned lining electrodes 32b to 32d are
As in the case of the example, the negative electrode side of the DC power supply 44 and one output terminal side of the high frequency power supply 46 are connected via the changeover switch 42. For the lining electrodes 32b to 32d,
At the time of ion implantation, a negative DC voltage of about -10 V to -200 V is applied from the DC power supply 44, for example, as described above. At the time of cleaning, high frequency power of 13.56 MHz and about 500 W to 2 kW is supplied from the high frequency power supply 46 in the same manner as described above.

【0055】このイオン注入装置においても、内張り電
極32b〜32dに直流電源44から上記のような負の
直流電圧を印加することによって、前述したような作用
によって、当該イオン注入装置の運転時間の経過に伴う
プラズマ14の電位の上昇を抑えて、プラズマ14の電
位の安定化を図ることが可能になる。その結果、プラズ
マ14からファラデー装置16へ流入するイオンの量が
減ると共に、その流入量が安定化するので、ファラデー
装置16によるイオンビーム6のビーム電流計測の誤差
が少なくなると共に計測電流が安定化する。それによっ
て例えば、ファラデー装置16によるビーム電流計測に
基づく基板10への注入量制御の精度も良くなり、ひい
ては注入製品の歩留まりも向上する。
Also in this ion implantation apparatus, by applying the above-described negative DC voltage from the DC power supply 44 to the lining electrodes 32b to 32d, the operation time of the ion implantation apparatus is reduced by the above-described operation. It is possible to stabilize the potential of the plasma 14 by suppressing an increase in the potential of the plasma 14 due to this. As a result, the amount of ions flowing from the plasma 14 into the Faraday device 16 is reduced and the flow is stabilized, so that the error of the beam current measurement of the ion beam 6 by the Faraday device 16 is reduced and the measurement current is stabilized. I do. Thereby, for example, the accuracy of controlling the injection amount into the substrate 10 based on the beam current measurement by the Faraday device 16 is improved, and the yield of the injected product is also improved.

【0056】特に、この図3のような構造のイオン注入
装置は、図1に示した構造のイオン注入装置に比べて、
基板10に対して同等のイオン注入を行う場合でも、イ
オンビーム6の断面形状が細長い長方形をしているので
イオンビーム6の電流密度が約1桁高く、従って内張り
電極を設けていない場合、前述した絶縁性膜等の膜の真
空容器内壁への堆積速度が速くて、プラズマ14の電位
上昇によってファラデー装置16に悪影響が現れるのが
早いという特殊事情があるので、上記なような内張り電
極32b〜32dおよび直流電源44を設けてプラズマ
14の電位の上昇を抑えて、プラズマ14の電位の安定
化を図り、ひいてはファラデー装置16によるイオンビ
ーム6のビーム電流計測の安定化を図る効果は顕著にな
る。
In particular, the ion implanter having the structure as shown in FIG. 3 has a larger size than the ion implanter having the structure shown in FIG.
Even when the same ion implantation is performed on the substrate 10, the current density of the ion beam 6 is about one digit higher because the cross-sectional shape of the ion beam 6 is an elongated rectangle. The deposition rate of the film such as the insulating film on the inner wall of the vacuum vessel is high, and the Faraday device 16 is adversely affected by the increase in the potential of the plasma 14 quickly. The effect of stabilizing the potential of the plasma 14 by suppressing the rise of the potential of the plasma 14 by providing the 32d and the DC power supply 44 and thereby stabilizing the measurement of the beam current of the ion beam 6 by the Faraday device 16 becomes remarkable. .

【0057】また、この例の場合も、イオン源2から引
き出したイオンビーム6を質量分離器を通さずにそのま
ま基板10に照射する非質量分離型のイオン注入装置で
あり、しかもイオン源2がプラズマ14を生成する手段
を兼ねているので、イオン源2の引出し電極系70(図
2参照)の近傍にもプラズマ14が生成され、このプラ
ズマ14の電位が引出し電極系にも及ぶので、上記のよ
うにプラズマ14の電位を下げかつ安定化することによ
って、先に詳述したのと同様の理由から、イオン源2か
らのイオンビーム6の引き出しの安定性が向上するとい
う効果も得られる。
Also in this example, the non-mass separation type ion implantation apparatus irradiates the substrate 10 with the ion beam 6 extracted from the ion source 2 without passing through the mass separator. Since it also serves as a means for generating the plasma 14, the plasma 14 is also generated near the extraction electrode system 70 (see FIG. 2) of the ion source 2, and the potential of the plasma 14 reaches the extraction electrode system. By lowering and stabilizing the potential of the plasma 14 as described above, the effect of improving the stability of extracting the ion beam 6 from the ion source 2 can be obtained for the same reason as described above in detail.

【0058】なお、内張り電極は、真空容器8の二つの
壁面8aおよび8bの内の一方の内側だけに設けても、
プラズマ14の電位を抑えかつ安定化する上記作用効果
は奏するけれども、この実施例のように両方の壁面8a
および8bの内側に設ける方がより好ましい。これは、
両方に設ける方が、プラズマ14に前述した作用を及ぼ
す内張り電極の面積がより大きくなるからである。一方
にだけ設ける場合は、どちらかと言えば、ファラデー装
置16への悪影響を防止するのが主目的だから、ファラ
デー装置16を設けている壁面8b側に設ける方が良
い。そのようにすれば、少なくともファラデー装置16
の近傍でのプラズマ14の電位を下げることができるか
らである。
The lining electrode may be provided only inside one of the two wall surfaces 8a and 8b of the vacuum vessel 8.
Although the above-described operation and effect of suppressing and stabilizing the potential of the plasma 14 is achieved, both the wall surfaces 8a as in this embodiment are provided.
And 8b are more preferably provided inside. this is,
This is because the area of the lining electrode that exerts the above-described action on the plasma 14 becomes larger when both are provided. In the case where the Faraday device 16 is provided on only one side, the main purpose is to prevent the Faraday device 16 from being adversely affected. Therefore, it is better to provide the Faraday device 16 on the wall surface 8b side. By doing so, at least the Faraday device 16
This is because the potential of the plasma 14 in the vicinity of can be reduced.

【0059】内張り電極32b〜32dの堆積膜を除去
するためには、このイオン注入装置の場合も、上記と同
様の高周波放電によるクリーニング方法を採用するのが
好ましい。即ち、真空容器8内に、例えばクリーニング
ガス導入口48から前述したようなクリーニングガス5
0を導入すると共に、切換スイッチ42を高周波電源4
6側に切り換えておいて、高周波電源46から内張り電
極32b〜32dと真空容器8との間に前述したような
高周波電力を供給して、内張り電極32b〜32dと真
空容器8との間との間に高周波放電を生じさせ、それに
よってクリーニングガス50を電離させて内張り電極3
2b〜32dの内側にクリーニングプラズマを生成し、
このクリーニングプラズマによって、内張り電極32b
〜32dの内側に、即ちプラズマ14側の表面に堆積し
た膜を除去する。クリーニング時の真空容器8内の、即
ち内張り電極32b〜32dの内側付近のクリーニング
ガス圧は、例えば前記と同様に0.2mTorr〜10
mTorr程度にする。
In order to remove the deposited film of the lining electrodes 32b to 32d, it is preferable to employ the same high-frequency discharge cleaning method as described above in the case of this ion implantation apparatus. That is, for example, the cleaning gas 5 described above is inserted into the vacuum container 8 through the cleaning gas inlet 48.
0, and the changeover switch 42 is
6 and the high-frequency power supply 46 supplies the above-described high-frequency power between the lining electrodes 32b to 32d and the vacuum vessel 8 to supply the high-frequency power between the lining electrodes 32b to 32d and the vacuum vessel 8. A high-frequency discharge is generated between the electrodes, whereby the cleaning gas 50 is ionized and the liner electrode 3
A cleaning plasma is generated inside 2b to 32d,
By this cleaning plasma, the lining electrode 32b
The film deposited inside .about.32d, that is, on the surface on the plasma 14 side is removed. The cleaning gas pressure in the vacuum vessel 8 at the time of cleaning, that is, in the vicinity of the inside of the lining electrodes 32b to 32d is, for example, 0.2 mTorr to 10 mTorr as described above.
It is set to about mTorr.

【0060】このようなクリーニング方法によれば、真
空容器8内を大気開放して人手によって清掃作業を行う
必要がなくなるので、内張り電極32b〜32dに堆積
した膜を短時間で除去することができ、このイオン注入
装置の稼動率を向上させることができる。
According to such a cleaning method, it is not necessary to open the inside of the vacuum vessel 8 to the atmosphere and perform the cleaning operation manually, so that the film deposited on the lining electrodes 32b to 32d can be removed in a short time. The operation rate of the ion implantation apparatus can be improved.

【0061】図3のイオン注入装置の上記以外の部分の
構造を簡単に説明すると、基板10に対する所定のイオ
ン注入が完了すると、走査機構52によって基板ホルダ
12を矢印Bに示すように転倒させて水平状態にし(2
点鎖線で示す)、注入済の基板10を真空弁56を通し
て矢印Cに示すように真空予備室54内に搬出し、更に
真空弁58を通して矢印Dに示すように大気側に搬出す
る。基板ホルダ12への未注入の基板の装着は、上記と
は逆の工程で行われる。基板10の上記搬送等は、図示
しない搬送機構等によって行われる。
The structure of other parts of the ion implantation apparatus shown in FIG. 3 will be briefly described. When predetermined ion implantation for the substrate 10 is completed, the substrate holder 12 is turned over by the scanning mechanism 52 as shown by the arrow B. Make it horizontal (2
The substrate 10 having been injected is carried out through the vacuum valve 56 into the pre-vacuum chamber 54 as shown by the arrow C, and is further carried out through the vacuum valve 58 to the atmosphere side as shown by the arrow D. The mounting of the uninjected substrate on the substrate holder 12 is performed in the reverse process. The transfer and the like of the substrate 10 are performed by a transfer mechanism (not shown).

【0062】なお、基板ホルダ12上の基板10の表面
近傍を含む領域にプラズマ14を生成する手段として
は、上記イオン源2を兼用する手段以外の手段を用いて
も良い。例えば、基板ホルダ12(図3の例の場合はイ
オンビーム照射位置にある基板ホルダ12)上の基板1
0の表面近傍に高周波電極や高周波アンテナ等を配置し
ておいて、それに高周波電源から高周波電力を供給し
て、基板ホルダ12上の基板10の表面近傍に高周波放
電を生じさせて雰囲気ガスを電離させてプラズマ14を
生成する手段を採用しても良い。
As means for generating the plasma 14 in a region including the vicinity of the surface of the substrate 10 on the substrate holder 12, means other than the means also serving as the ion source 2 may be used. For example, the substrate 1 on the substrate holder 12 (the substrate holder 12 at the ion beam irradiation position in the example of FIG. 3)
A high-frequency electrode, a high-frequency antenna, and the like are arranged near the surface of the substrate 0, and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply to generate high-frequency discharge near the surface of the substrate 10 on the substrate holder 12 to ionize the atmosphere gas. Means for generating the plasma 14 may be employed.

【0063】また、プラズマ14を生成する目的は、基
板10のチャージアップ防止に限られるものではなく、
他の目的でも良い。例えば、基板10の表面近傍に原料
ガスのプラズマ14を生成して基板10の表面に薄膜を
堆積させると共に、当該薄膜にイオンビーム6を照射し
て薄膜形成とイオン注入(またはイオンビーム照射)と
を併用するためにプラズマ14を生成すること等でも良
い。
The purpose of generating the plasma 14 is not limited to the prevention of charge-up of the substrate 10,
Other purposes may be used. For example, a plasma 14 of a source gas is generated near the surface of the substrate 10 to deposit a thin film on the surface of the substrate 10, and the thin film is irradiated with an ion beam 6 to form a thin film and perform ion implantation (or ion beam irradiation). It is also possible to generate the plasma 14 in order to use together.

【0064】[0064]

【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。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0065】請求項1記載の発明によれば、内張り電極
に直流電源から負の直流電圧を印加することによって、
運転時間の経過に伴うプラズマ電位の上昇を抑えて、プ
ラズマ電位の安定化を図ることが可能になる。その結
果、プラズマからファラデー装置へ流入するイオンの量
が減ると共にその流入量が安定化するので、ファラデー
装置によるイオンビームのビーム電流計測の誤差が少な
くなると共に計測電流が安定化し、安定計測が可能にな
る。それによって例えば、ファラデー装置によるビーム
電流計測に基づく基板への注入量制御の精度も良くな
り、ひいては注入製品の歩留まりも向上する。
According to the first aspect of the present invention, by applying a negative DC voltage from a DC power supply to the lining electrode,
It is possible to stabilize the plasma potential by suppressing an increase in the plasma potential with the elapse of the operation time. As a result, the amount of ions flowing from the plasma to the Faraday device is reduced and the flow is stabilized, so that errors in the beam current measurement of the ion beam by the Faraday device are reduced, the measurement current is stabilized, and stable measurement is possible. become. As a result, for example, the accuracy of controlling the injection amount into the substrate based on the beam current measurement by the Faraday device is improved, and the yield of the injected product is also improved.

【0066】請求項2記載の発明によれば、プラズマに
面する真空容器の内壁を内張り電極によってより広範囲
に覆っているので、上記プラズマ電位の安定化、ファラ
デー装置によるイオンビーム電流計測の安定化等の効果
をより高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the inner wall of the vacuum vessel facing the plasma is covered over a wider area with the lining electrode, the plasma potential is stabilized and the ion beam current measurement by the Faraday device is stabilized. And the like can be further enhanced.

【0067】請求項3記載の発明によれば、内張り電極
に直流電源から負の直流電圧を印加することによって、
運転時間の経過に伴うプラズマ電位の上昇を抑えて、プ
ラズマ電位の安定化を図ることが可能になる。その結
果、プラズマからファラデー装置へ流入するイオンの量
が減ると共にその流入量が安定化するので、ファラデー
装置によるイオンビームのビーム電流計測の誤差が少な
くなると共に計測電流が安定化し、安定計測が可能にな
る。それによって例えば、ファラデー装置によるビーム
電流計測に基づく基板への注入量制御の精度も良くな
り、ひいては注入製品の歩留まりも向上する。
According to the third aspect of the present invention, by applying a negative DC voltage from a DC power supply to the lining electrode,
It is possible to stabilize the plasma potential by suppressing an increase in the plasma potential with the elapse of the operation time. As a result, the amount of ions flowing from the plasma to the Faraday device is reduced and the flow is stabilized, so that errors in the beam current measurement of the ion beam by the Faraday device are reduced, the measurement current is stabilized, and stable measurement is possible. become. As a result, for example, the accuracy of controlling the injection amount into the substrate based on the beam current measurement by the Faraday device is improved, and the yield of the injected product is also improved.

【0068】請求項4記載の発明によれば、プラズマに
面する真空容器の内壁を内張り電極によってより広範囲
に覆っているので、上記プラズマ電位の安定化、ファラ
デー装置によるイオンビーム電流計測の安定化等の効果
をより高めることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the inner wall of the vacuum vessel facing the plasma is covered over a wider area with the lining electrode, the plasma potential is stabilized and the ion beam current measurement by the Faraday device is stabilized. And the like can be further enhanced.

【0069】請求項5記載の発明によれば、真空容器内
を大気開放して人手によって清掃作業を行う必要がなく
なるので、内張り電極に堆積した膜の除去を短時間で行
うことができ、イオン注入装置の稼動率を向上させるこ
とができる。
According to the fifth aspect of the present invention, it is not necessary to open the inside of the vacuum vessel to the atmosphere and perform a cleaning operation manually, so that the film deposited on the lining electrode can be removed in a short time. The operation rate of the injection device can be improved.

【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注入装置の一例を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention.

【図2】イオン源の一例をその電源と共に示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of an ion source together with its power source.

【図3】この発明に係るイオン注入装置の他の例を示す
横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the ion implantation apparatus according to the present invention.

【図4】図3の装置に設ける内張り電極の一例を示す正
面図である。
FIG. 4 is a front view showing an example of a lining electrode provided in the apparatus of FIG.

【図5】図3の装置に設ける内張り電極の他の例を示す
正面図である。
FIG. 5 is a front view showing another example of the lining electrode provided in the apparatus shown in FIG. 3;

【図6】図3の装置に設ける内張り電極の更に他の例を
示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the lining electrode provided in the apparatus of FIG. 3;

【図7】従来のイオン注入装置の一例を示す縦断面図で
ある。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional ion implantation apparatus.

【図8】ファラデー装置の一例をその電源と共に示す断
面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of a Faraday device together with its power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオン源 6 イオンビーム 8 真空容器 10 基板 12 基板ホルダ 14 プラズマ 16 ファラデー装置 32a〜32d 内張り電極 44 直流電源 46 高周波電源 50 クリーニングガス 52 走査機構 2 Ion source 6 Ion beam 8 Vacuum container 10 Substrate 12 Substrate holder 14 Plasma 16 Faraday device 32a-32d Lining electrode 44 DC power supply 46 High frequency power supply 50 Cleaning gas 52 Scanning mechanism

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年4月28日[Submission date] April 28, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】 イオン注入装置[Title of the Invention] Ion implanter

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 真空に排気される真空容器と、この真空
容器の壁面に取り付けられていて断面が細長い長方形の
イオンビームを射出するイオン源と、前記真空容器内に
設けられていて基板を保持する基板ホルダと、この基板
ホルダを基板と共に前記イオンビームを横切るように往
復走査して基板の全面にイオンビームを入射させる走査
機構と、前記真空容器のイオン源を取り付けた壁面に対
向する壁面の内側または外側に前記イオン源に対向する
ように設けられていて前記イオン源から射出されるイオ
ンビームを受けてそのビーム電流を計測するファラデー
装置と、イオンビームが入射する位置にある基板の表面
近傍を含む領域にプラズマを生成する手段とを備えてお
り、しかもこのプラズマの生成に伴って電気絶縁性膜が
前記真空容器の内壁に堆積する環境下で運転されるイオ
ン注入装置において、前記プラズマを生成する領域とそ
れに対面する真空容器の壁面との間を区切るように当該
壁面から電気的に絶縁して配置された面状の内張り電極
と、この内張り電極に負の直流電圧を印加する直流電源
とを備えており、しかも前記内張り電極は、前記真空容
器のイオン源側の内壁のイオン源周辺の領域および前記
真空容器のファラデー装置側の内壁のファラデー装置周
辺の領域を覆うように当該内壁に沿って配置されてい
ことを特徴とするイオン注入装置。
Holding and 1. A vacuum vessel is evacuated to a vacuum, an ion source section and attached to the wall surface of the vacuum vessel is emitted elongated rectangular ion beam, a substrate provided in the vacuum chamber A substrate holder, a scanning mechanism that reciprocally scans the substrate holder with the substrate and traverses the ion beam so that the ion beam is incident on the entire surface of the substrate, and a wall surface of the vacuum container that faces the ion source. A Faraday device which is provided inside or outside so as to face the ion source, receives an ion beam emitted from the ion source, and measures the beam current, and near the surface of the substrate at a position where the ion beam is incident Contact and means for generating a plasma in a region including the
In addition, with the generation of this plasma, the electrically insulating film
In the ion implantation apparatus that will be operated in an environment that is deposited on the inner wall of the vacuum vessel, electrically insulating arranged from the wall surface so as to delimit between the wall surface of the vacuum vessel facing thereto and a region for generating the plasma And a DC power supply for applying a negative DC voltage to the lining electrode, and the lining electrode is provided with the vacuum capacity.
The region around the ion source on the inner wall of the
Around the Faraday device on the inner wall of the vacuum vessel on the Faraday device side
Ion implantation apparatus characterized that you have been placed along the inner wall so as to cover the region of the edges.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0065[Correction target item name] 0065

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0066[Correction target item name] 0066

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0067[Correction target item name] 0067

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0067】即ちこの発明によれば、内張り電極に直流
電源から負の直流電圧を印加することによって、運転時
間の経過に伴うプラズマ電位の上昇を抑えて、プラズマ
電位の安定化を図ることが可能になる。その結果、プラ
ズマからファラデー装置へ流入するイオンの量が減ると
共にその流入量が安定化するので、ファラデー装置によ
るイオンビームのビーム電流計測の誤差が少なくなると
共に計測電流が安定化し、安定計測が可能になる。それ
によって例えば、ファラデー装置によるビーム電流計測
に基づく基板への注入量制御の精度も良くなり、ひいて
は注入製品の歩留まりも向上する。
[0067] That is, according to this invention, by applying a negative DC voltage from the DC power supply to the lining electrode, by suppressing the increase of the plasma potential over the course of a operation time, it is possible to stabilize the plasma potential Will be possible. As a result, the amount of ions flowing from the plasma to the Faraday device is reduced and the flow is stabilized, so that errors in the beam current measurement of the ion beam by the Faraday device are reduced, the measurement current is stabilized, and stable measurement is possible. become. As a result, for example, the accuracy of controlling the injection amount into the substrate based on the beam current measurement by the Faraday device is improved, and the yield of the injected product is also improved.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0068[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0068】しかも、プラズマに面する真空容器の内壁
を内張り電極によって、しかもイオン源の周辺領域およ
びファラデー装置の周辺領域の両方においてより広範囲
に覆っているので、上記プラズマ電位の安定化、ファラ
デー装置によるイオンビーム電流計測の安定化等の効果
をより高めることができる。更に、イオンビームの断面
が細長い長方形をしており、この場合は、イオンビーム
の電流密度が高くて内張り電極を設けていないと電気絶
縁性膜の真空容器内壁への堆積速度が速くて、プラズマ
電位の上昇によってファラデー装置に悪影響が現れるの
が早いという特殊事情があるので、上記内張り電極およ
び直流電源を設けてプラズマ電位の上昇を抑えて、プラ
ズマ電位の安定化を図り、ひいてはファラデー装置によ
るイオンビームのビーム電流計測の安定化を図る効果は
顕著になる。
Moreover , the inner wall of the vacuum vessel facing the plasma is lined with an inner electrode ,
Since the plasma is covered more extensively in both the peripheral region of the Faraday device and the Faraday device, the effects of stabilizing the plasma potential and stabilizing the ion beam current measurement by the Faraday device can be further enhanced. Furthermore, the cross section of the ion beam
Is an elongated rectangle. In this case, the ion beam
If the current density is high and there is no lining electrode,
The deposition rate of the edge film on the inner wall of the vacuum vessel is high,
The rise in the potential has a negative effect on the Faraday device
The lining electrode and the
And DC power supply to suppress the rise in plasma potential,
Stabilization of the zuma potential, and eventually a Faraday device
The effect of stabilizing the beam current measurement of the ion beam
Become noticeable.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0069[Correction target item name] 0069

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空に排気される真空容器と、この真空
容器内に設けられていて基板を保持する基板ホルダと、
この基板ホルダ上の基板にそれよりも大面積のイオンビ
ームを照射するイオン源と、基板ホルダの近傍であって
基板を避けた位置に設けられていてイオン源から基板に
照射されるイオンビームの一部を受けてそのビーム電流
を計測するファラデー装置と、基板ホルダ上の基板の表
面近傍を含む領域にプラズマを生成する手段とを備える
イオン注入装置において、前記プラズマを生成する領域
とそれに対面する真空容器の壁面との間を区切るように
当該壁面から電気的に絶縁して配置された面状の内張り
電極と、この内張り電極に負の直流電圧を印加する直流
電源とを備えることを特徴とするイオン注入装置。
1. A vacuum container evacuated to vacuum, a substrate holder provided in the vacuum container and holding a substrate,
An ion source for irradiating the substrate on the substrate holder with an ion beam having a larger area, and an ion source for irradiating the substrate from the ion source, which is provided near the substrate holder and at a position avoiding the substrate. In an ion implantation apparatus including a Faraday device that receives a part and measures the beam current and a unit that generates plasma in a region including the vicinity of the surface of the substrate on the substrate holder, the region that generates the plasma and the region facing the plasma A planar liner electrode electrically insulated from the wall surface so as to partition between the wall surface of the vacuum vessel and a DC power supply for applying a negative DC voltage to the liner electrode. Ion implanter.
【請求項2】 前記内張り電極が、前記真空容器の内壁
であって前記基板ホルダの周辺付近から前記イオン源の
取り付け口付近にかけての領域の内壁を覆うように当該
内壁に沿って配置された筒状の電極である請求項1記載
のイオン注入装置。
2. A cylinder arranged along the inner wall of the vacuum vessel so as to cover the inner wall of the inner wall of the vacuum vessel from the vicinity of the substrate holder to the vicinity of the mounting opening of the ion source. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the ion implantation apparatus is a shaped electrode.
【請求項3】 真空に排気される真空容器と、この真空
容器の壁面に取り付けられていて断面が長方形のイオン
ビームを射出するイオン源と、前記真空容器内に設けら
れていて基板を保持する基板ホルダと、この基板ホルダ
を基板と共に前記イオンビームを横切るように往復走査
して基板の全面にイオンビームを入射させる走査機構
と、前記真空容器のイオン源を取り付けた壁面に対向す
る壁面の内側または外側に前記イオン源に対向するよう
に設けられていて前記イオン源から射出されるイオンビ
ームを受けてそのビーム電流を計測するファラデー装置
と、イオンビームが入射する位置にある基板の表面近傍
を含む領域にプラズマを生成する手段とを備えるイオン
注入装置において、前記プラズマを生成する領域とそれ
に対面する真空容器の壁面との間を区切るように当該壁
面から電気的に絶縁して配置された面状の内張り電極
と、この内張り電極に負の直流電圧を印加する直流電源
とを備えることを特徴とするイオン注入装置。
3. A vacuum container to be evacuated to vacuum, an ion source attached to a wall surface of the vacuum container to emit an ion beam having a rectangular cross section, and a substrate provided in the vacuum container to hold a substrate. A substrate holder, a scanning mechanism that reciprocally scans the substrate holder with the substrate so as to cross the ion beam and causes the ion beam to be incident on the entire surface of the substrate, and an inner side of a wall opposed to a wall of the vacuum vessel on which an ion source is mounted. Or a Faraday device which is provided on the outside so as to face the ion source and receives the ion beam emitted from the ion source and measures the beam current, and the vicinity of the surface of the substrate at the position where the ion beam is incident Means for generating plasma in a region including the plasma generating device, wherein the plasma generating region and a vacuum vessel facing the region are generated. Ion implantation, comprising: a planar lining electrode arranged electrically insulated from the wall surface so as to partition between the wall surface and a DC power supply for applying a negative DC voltage to the lining electrode. apparatus.
【請求項4】 前記内張り電極が、前記真空容器のイオ
ン源側の内壁のイオン源周辺の領域および前記真空容器
のファラデー装置側の内壁のファラデー装置周辺の領域
を覆うように当該内壁に沿って配置されている請求項3
記載のイオン注入装置。
4. The inner lining electrode extends along the inner wall of the vacuum vessel so as to cover an area around the ion source on an inner wall of the vacuum vessel on the ion source side and an area around the Faraday apparatus on an inner wall of the vacuum vessel on the Faraday apparatus side. Claim 3 which is arranged
An ion implanter according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載のイオン
注入装置において、前記真空容器内にクリーニングガス
を導入すると共に前記内張り電極と真空容器との間に高
周波電力を供給して、前記内張り電極と真空容器との間
に高周波放電を生じさせて前記クリーニングガスを電離
させてクリーニングプラズマを生成し、このクリーニン
グプラズマによって前記内張り電極の表面に堆積した膜
を除去することを特徴とするイオン注入装置のクリーニ
ング方法。
5. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein a cleaning gas is introduced into the vacuum vessel and a high-frequency power is supplied between the lining electrode and the vacuum vessel. A high-frequency discharge is generated between the lining electrode and the vacuum vessel to ionize the cleaning gas to generate cleaning plasma, and the cleaning plasma removes a film deposited on the surface of the lining electrode. How to clean the injection device.
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