JPH07312201A - Ion beam operation method in ion doping device - Google Patents
Ion beam operation method in ion doping deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、イオンド−ピング装
置において、イオンビ−ムの立ち上がり速度を速くし、
装置の処理能力を向上させ、ビ−ムエネルギ−を正確に
規定できるような改良に関する。イオンド−ピング装置
というのは、基板にイオンを注入する装置である。イオ
ン注入装置と同義に使われることもあるが、区別される
こともある。基板の電気的性質を変えるための不純物を
イオンビ−ムとして打ち込むので特にイオンド−ピング
という。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention, in an ion doping apparatus, increases the rising speed of an ion beam,
The present invention relates to an improvement in which the processing capacity of the device is improved and the beam energy can be accurately defined. An ion doping device is a device that implants ions into a substrate. Sometimes used interchangeably with ion implanter, but sometimes distinguished. This is especially called ion doping because an impurity for changing the electrical properties of the substrate is implanted as an ion beam.
【０００２】対象である基板は広いガラスの上にアモル
ファスＳｉを堆積させたもの等である。これの上に選択
的にｎ型領域、ｐ型領域、電極などを形成し、縦横に多
数のトランジスタを作製し、液晶パネルなどに用いる。
ｎ型、ｐ型の不純物ド−ピングのためにイオンド−ピン
グが利用される。１枚の基板が広いので、枚葉式の処理
機構（１枚づつ処理すること）を採用している。広い対
象物に不純物をド−ピングするのであるから、イオンビ
−ムは広い断面を持つものである必要がある。１枚の基
板に対して広いビ−ムを一定時間照射して、全面に不純
物を打ち込む。The target substrate is a substrate obtained by depositing amorphous Si on a wide glass. An n-type region, a p-type region, an electrode, etc. are selectively formed on this, and a large number of vertical and horizontal transistors are produced and used for a liquid crystal panel or the like.
Ion doping is used for n-type and p-type impurity doping. Since one substrate is wide, a single wafer processing mechanism (processing one by one) is adopted. The ion beam needs to have a wide cross section because impurities are doped into a wide target. A single beam is irradiated with a wide beam for a certain period of time to implant impurities on the entire surface.
【０００３】広い断面のイオンビ−ムを使い、基板を１
枚ずつ非連続的に処理する。ビ−ムを走査しない。イオ
ン注入装置は多くの場合、細いビ−ムを走査することに
より広い面積にイオンをド−プする。走査の有無により
イオンド−ピングとイオン注入を区別するようである。
また対象物がコンベヤによって真空中を搬送され連続的
に処理されるというものではない。ビ−ムを遮断するシ
ャッタのようなものもない。太いイオンビ−ムであるか
ら質量分析も行なわない。Using an ion beam with a wide cross section,
Discontinuously process one by one. Do not scan the beam. Ion implanters often dope large areas by scanning a narrow beam. It seems that ion doping and ion implantation are distinguished by the presence or absence of scanning.
Further, the object is not conveyed in a vacuum by a conveyor and continuously processed. There is no such thing as a shutter that blocks the beam. Since it is a thick ion beam, mass spectrometry is not performed.
【０００４】[0004]
【従来の技術】例えば、広いガラス基板（１辺が３００
ｍｍ〜５００ｍｍ程度の長方形）の上にアモルファスＳ
ｉを膜形成し、これをフォトリソグラフィにより選択的
に不純物をド−ピングし、ｎ型領域やｐ型領域を形成す
る。これにより薄膜トランジスタができる。縦横に等価
な多数の薄膜トランジスタを形成すると、これにより液
晶に電圧を印加したり電圧を切ったりできる。従ってコ
ントラストの高い、画質に優れた液晶パネルを得ること
ができる。イオンド−ピングはこの時にアモルファスＳ
ｉへ選択的にｎ型、ｐ型の不純物をド−プする時に使わ
れる。イオンビ−ムはド−ピングすべき不純物に依存す
る。ｎ型不純物をド−プしたい時は、フォスフィンガス
（ＰＨ3 ）を使う。ｐ型不純物をド−プしたいときは、
ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いる。2. Description of the Related Art For example, a wide glass substrate (each side having 300
mm-500mm rectangle) on top of amorphous S
A film of i is formed, and impurities are selectively doped by photolithography to form an n-type region and a p-type region. This makes a thin film transistor. When a large number of thin film transistors which are equivalent to each other in the vertical and horizontal directions are formed, a voltage can be applied to or cut off from the liquid crystal. Therefore, a liquid crystal panel having high contrast and excellent image quality can be obtained. At this time, ion doping is amorphous S
Used when selectively doping n-type and p-type impurities into i. The ion beam depends on the impurities to be doped. Phosphine gas (PH 3 ) is used to dope n-type impurities. If you want to dope p-type impurities,
Diborane (B 2 H 6 ) is used.
【０００５】１枚づつ処理するから、同じ工程をはじめ
から終わりまで何度も繰り返す必要がある。この場合、
生産性を上げるためには１回当たりの処理時間が短い方
が良い。だからプラズマの立ち上がり時間が短いという
ことが重要である。さらにまた、処理物の品質が一定に
なるように、イオンビ−ムのエネルギ−が正確に決まっ
ているということが望まれる。Since the processing is performed one by one, it is necessary to repeat the same process many times from the beginning to the end. in this case,
In order to improve the productivity, it is better that the processing time per time is shorter. Therefore, it is important that the rise time of plasma is short. Furthermore, it is desired that the energy of the ion beam is accurately determined so that the quality of the processed material is constant.
【０００６】図１にイオンド−ピング装置の概略構成を
示す。イオン源１は導入された原料ガス（例えばＰＨ
3 、Ｂ2 Ｈ6 ）をプラズマにする装置である。イオン源
１の開口部には、引出電極２、加速電極３、減速電極４
が連続して設けられる。電極の間にはリング状の絶縁体
があって電極間を離隔し、かつ内部空間の真空を維持し
ている。これらの電極は金属の平板であり、イオンビ−
ムを通すための穴が一つあるいは複数個穿孔されてい
る。穴の位置は、各電極について軸方向に共通である。
電極の直下に、処理されるべき基板６が置かれている。
電極と基板６の間には、質量分析機もないし、シャッタ
もない。イオンビ−ムが出れば必ず基板に当たる。FIG. 1 shows a schematic structure of an ion doping apparatus. The ion source 1 is a source gas introduced (for example, PH
3 , B 2 H 6 ) is plasma. The extraction electrode 2, the acceleration electrode 3, and the deceleration electrode 4 are provided in the opening of the ion source 1.
Are continuously provided. There is a ring-shaped insulator between the electrodes to separate the electrodes and maintain a vacuum in the internal space. These electrodes are flat metal plates and
There are one or more holes for passing the holes. The positions of the holes are common to each electrode in the axial direction.
Directly below the electrodes is the substrate 6 to be treated.
There is no mass spectrometer or shutter between the electrodes and the substrate 6. Whenever an ion beam comes out, it hits the substrate.
【０００７】これらの電極には電源から適当な電圧が印
加されている。加速電源７は、イオン源の全体に正の高
電圧を印加するものである。これは数１０ｋｅＶ〜数１
００ｋｅＶでかなりの高電圧である。目的によって適当
な電圧を選択するべきである。この他に高周波電源８、
トリガ−電源９、引出電源１０、減速電源１１等の電源
がある。引出電圧Ｖｅｘ、減速電圧Ｖｓｐは、１ｋｅＶ
程度の小さい電圧である。An appropriate voltage is applied to these electrodes from a power source. The acceleration power supply 7 applies a positive high voltage to the entire ion source. This is several tens keV to several 1
It is a considerably high voltage at 00 keV. An appropriate voltage should be selected according to the purpose. In addition to this, high frequency power supply 8,
There are power sources such as a trigger power source 9, a pull-out power source 10 and a deceleration power source 11. The extraction voltage Vex and the deceleration voltage Vsp are 1 keV
It is a small voltage.
【０００８】イオン源１のチャンバは、蓋板１２と胴部
１３よりなり、この間は絶縁物１６により絶縁されてい
る。高周波電源８は、蓋板１２と胴部１３の間に高周波
電圧を印加する。胴部１３は加速電源７によって一定の
高電圧に保持される。高周波電源８により蓋板１２の電
圧が、加速電源７の電圧を中心として上下する。周波数
は例えば１３．５６ＭＨｚである。チャンバの内部にプ
ラズマ１４が生成される。プラズマを発生しやすくする
ために、側方にトリガ室１５が設けられる。トリガ室１
５には、トリガ電極１７、原料ガスの導入口１８などが
ある。原料ガスが導入口１８からトリガ室１５に入る。
トリガ電極１７と、外壁の間にトリガ−電源９からの電
圧が印加され放電が起こるので、原料ガスがプラズマに
なる。チャンバの内部よりも、原料ガスの圧力を高めて
プラズマが点灯しやすいようになっている。The chamber of the ion source 1 is composed of a lid plate 12 and a body portion 13, and an insulating material 16 insulates the space between them. The high frequency power supply 8 applies a high frequency voltage between the cover plate 12 and the body 13. The body 13 is held at a constant high voltage by the acceleration power supply 7. The high-frequency power supply 8 causes the voltage of the cover plate 12 to rise and fall around the voltage of the acceleration power supply 7. The frequency is 13.56 MHz, for example. A plasma 14 is generated inside the chamber. A trigger chamber 15 is provided laterally to facilitate the generation of plasma. Trigger chamber 1
In FIG. 5, there are a trigger electrode 17, a raw material gas inlet 18, and the like. Raw material gas enters the trigger chamber 15 through the inlet 18.
Since a voltage is applied between the trigger electrode 17 and the outer wall from the trigger-power source 9 to cause discharge, the source gas becomes plasma. The pressure of the source gas is increased more than the inside of the chamber so that the plasma can be turned on more easily.
【０００９】トリガ室によるプラズマの点灯について
は、特開平５−９４７９６号（１９９３年４月１６日）
において初めて提案されている。イオンド−ピング装置
としては、トリガ室によって点灯しなければならないと
いうものではない。これのないものもある。イオン源１
の開口にある第１番目の引出電極２は多数の穴を持つ電
極であるがこれは加速電源７の電圧がかかっている。そ
の前方にある加速電極３は、引出電源１０により引出電
極２よりも低い電圧がかかっている。引出電極２と、加
速電極の電圧の違いにより、正イオンをビ−ムとして引
出すことができるのである。Regarding the plasma lighting by the trigger chamber, Japanese Patent Laid-Open No. 94796/1993 (April 16, 1993)
First proposed in. The ion doping device does not have to be turned on by the trigger chamber. Some do not have this. Ion source 1
The first extraction electrode 2 in the opening of is an electrode having a large number of holes, which is supplied with the voltage of the acceleration power supply 7. A voltage lower than that of the extraction electrode 2 is applied to the acceleration electrode 3 in front of it by the extraction power source 10. Due to the difference in voltage between the extraction electrode 2 and the acceleration electrode, positive ions can be extracted as a beam.
【００１０】減速電極４には、減速電源１１により負電
圧がかけられている。これは対象物（基板）から二次電
子が放出されイオン源の方に入るのを防ぐためである。
二次電子は、接地電極５と、減速電極４の間の電場によ
って追い返される。接地電極５や、イオンビ−ムの注入
室のチャンバは接地電位に保たれる。図２に各電極の電
位を示す。横軸がイオン源からの距離にほぼ対応する。
縦軸が電位である。始めの部分は引出電極２まで直流の
高電圧になっている（加速電圧Ｖａｃｃ）。引出電極２
の次にある加速電極３は、それよりも引出電源１０の分
Ｖｅｘだけ低い電圧（Ｖａｃｃ−Ｖｅｘ）になってい
る。減速電極４は負電圧−Ｖｓｐになっている。加速電
極３と減速電極４の間の電圧の降下は（Ｖａｃｃ−Ｖｅ
ｘ＋Ｖｓｐ）である。そして接地電極５において電圧は
０Ｖになっている。引出電極２の電位よりも加速電極３
の電位がＶｅｘだけ低いのでプラズマ１４から正イオン
が引出される。A deceleration power source 11 applies a negative voltage to the deceleration electrode 4. This is to prevent secondary electrons from being emitted from the object (substrate) and entering the ion source.
Secondary electrons are driven back by the electric field between the ground electrode 5 and the deceleration electrode 4. The ground electrode 5 and the chamber of the ion beam injection chamber are kept at the ground potential. FIG. 2 shows the potential of each electrode. The horizontal axis almost corresponds to the distance from the ion source.
The vertical axis is the electric potential. At the beginning, the DC voltage is high up to the extraction electrode 2 (acceleration voltage Vacc). Extraction electrode 2
The accelerating electrode 3 next to is at a voltage (Vacc-Vex) lower than that by the amount of the extraction power source 10 by Vex. The deceleration electrode 4 has a negative voltage -Vsp. The voltage drop between the acceleration electrode 3 and the deceleration electrode 4 is (Vacc-Ve
x + Vsp). The voltage at the ground electrode 5 is 0V. Acceleration electrode 3 more than the potential of extraction electrode 2
Since the potential of is lower by Vex, positive ions are extracted from the plasma 14.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】イオンド−ピングは、
連続処理できず、広い基板に１枚ずつド−ピング処理す
るので、１回当たりの処理時間が短いということが極め
て重要である。つまり基板を一定位置に戴置してから、
ビ−ムが立ち上がるまでの時間が短いということが強く
望まれる。しかし従来は、毎回イオンビ−ムを立ち上げ
るために、チャンバ全体の加速電圧を立ち上げ、イオン
ビ−ムを切るために、チャンバ全体の加速電圧を立ち下
げている。例えば１００ｋｅＶの高電圧を立ち上げ、立
ち下げるのであるから時間がかかる。Ion doping has the following problems.
Since continuous processing cannot be performed and doping processing is performed on a wide substrate one by one, it is extremely important that the processing time for each processing is short. In other words, after placing the board in a certain position,
It is strongly desired that the time it takes for the beam to start is short. However, conventionally, the acceleration voltage of the entire chamber is raised to raise the ion beam every time, and the acceleration voltage of the entire chamber is lowered to turn off the ion beam. For example, it takes time because a high voltage of 100 keV is raised and lowered.
【００１２】図５は従来法を示すフロ−チャ−トであ
る。自動ビ−ム立ち上げのために、原料ガスをチャンバ
に導入する。トリガ室にトリガガスを導入する。高周波
電源８（例えば１３．５６ＭＨｚ）のチュ−ナ−をプリ
セットする。高周波電源を立ち上げて高周波を発振させ
る。減速電源１１を投入し減速電極４に減速電圧を印加
する。トリガ室のトリガ電極に電圧を与える。これによ
りプラズマが点灯する。高周波電源のチュ−ナ−を自動
に切り換える。加速電圧Ｖａｃｃをチャンバと引出電極
に印加する。引出電圧を印加する。これによりプラズマ
からイオンビ−ムが取り出される。積算電流計をスタ−
トさせる。イオンビ−ムの立ち上げまでにこれだけの操
作がなされなければならない。FIG. 5 is a flow chart showing a conventional method. A source gas is introduced into the chamber for automatic beam startup. Introduce trigger gas into the trigger chamber. The tuner of the high frequency power source 8 (for example, 13.56 MHz) is preset. The high frequency power is turned on to oscillate a high frequency. The deceleration power supply 11 is turned on to apply the deceleration voltage to the deceleration electrode 4. A voltage is applied to the trigger electrode in the trigger chamber. This turns on the plasma. The tuner of the high frequency power supply is automatically switched. The acceleration voltage Vacc is applied to the chamber and the extraction electrode. Apply extraction voltage. As a result, ion beams are extracted from the plasma. Start the integrating ammeter
Let This operation must be performed by the time the ion beam is started up.
【００１３】イオンド−ピング処理が終わると引出電圧
を０に戻し、さらに加速電圧を０にしイオンビ−ムの出
力を終了する。そして処理済みの被処理物を取り出す。
新たな被処理物を運び入れる。被処理物を交換する度に
このような操作を繰り返す必要がある。このように１回
当たりの操作が煩雑で処理時間が長い。非能率である。
このような難点を解決し、ビ−ム立ち上げ時間を短縮す
ることが本発明の一つの目的である。When the ion doping process is completed, the extraction voltage is returned to 0, the accelerating voltage is set to 0, and the output of the ion beam is completed. Then, the processed object is taken out.
Bring in a new object to be processed. It is necessary to repeat such an operation every time the object to be processed is replaced. Thus, the operation per operation is complicated and the processing time is long. It is inefficient.
One of the objects of the present invention is to solve such a problem and shorten the beam start-up time.
【００１４】さらにもう一つイオンビ−ムのエネルギ−
のばらつきの問題がある。加速電源を投入すると、図３
のように時間と共に加速電圧がゆっくり立ち上がる。例
えば１００ｋｅＶ程度の高電圧であるので瞬時に立ち上
がらない。スイッチを入れてから加速電圧が所定の値に
なるまでに２秒〜４秒の時間がかかる。この間にエネル
ギ−の低いド−パントが飛び出して行き基板に当たる。
ド−パントエネルギ−が違うと、基板の中へ侵入する深
さが違ってくる。例えば１００ｋｅＶのイオンビ−ムを
ド−プしたいという場合、始めのエネルギ−は低いので
１ｋｅＶのイオンや、１０ｋｅＶのイオンも基板に照射
されることになる。するとイオンの侵入深さが異なる。
すると所望のド−パント分布を形成することができな
い。ド−プされるイオンビ−ムのエネルギ−のばらつき
の小さいド−ピング装置を提供することが本発明の第２
の目的である。Still another energy of ion beam
There is a problem of dispersion. When the acceleration power is turned on, Fig. 3
As in, the acceleration voltage rises slowly with time. For example, since it is a high voltage of about 100 keV, it does not rise instantly. It takes 2 to 4 seconds after the switch is turned on until the acceleration voltage reaches a predetermined value. During this time, a low energy dopant jumps out and hits the substrate.
If the dopant energy is different, the depth of penetration into the substrate is different. For example, when it is desired to dope an ion beam of 100 keV, since the initial energy is low, 1 keV ion or 10 keV ion is also applied to the substrate. Then, the penetration depth of the ions is different.
Then, the desired dopant distribution cannot be formed. It is a second aspect of the present invention to provide a doping device in which the energy variation of ion beams to be doped is small.
Is the purpose of.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明のイオンド−ピン
グ装置は、引出電源の極性の切り替えにより、加速電極
の電圧をイオン源チャンバの電圧より低くも高くもでき
るようにする。加速電極の電圧をイオン源チャンバの電
圧よりも低くしてイオンビ−ムを引き出す。反対に、加
速電極の電圧をイオン源チャンバの電圧より高くしてイ
オンビ−ムの引出を中止する。加速電極のイオン源に対
する相対電圧を与えるのは引出電源である。これの加速
電極への接続を正逆に変更することによりイオンビ−ム
を制御する。つまり本発明は引出電源の電圧を正負に切
り替えるということが特徴である。引出電源により加速
電極を負にバイアスするとイオンビ−ムが外部に出てく
る。これにより基板（被処理物）にイオンビ−ムを当
て、加速電極を正にバイアスすると、プラズマがチャン
バ内に閉じ込められてイオンビ−ムが出なくなる。The ion doping apparatus of the present invention enables the voltage of the accelerating electrode to be lower or higher than the voltage of the ion source chamber by switching the polarity of the extraction power source. The voltage of the acceleration electrode is made lower than the voltage of the ion source chamber to extract the ion beam. On the contrary, the voltage of the accelerating electrode is made higher than the voltage of the ion source chamber to stop the extraction of the ion beam. It is the extraction power source that provides the relative voltage of the accelerating electrode to the ion source. The ion beam is controlled by changing the connection to the accelerating electrode in the forward and reverse directions. That is, the present invention is characterized in that the voltage of the extraction power source is switched between positive and negative. If the acceleration electrode is negatively biased by the extraction power source, the ion beam comes out. As a result, when the ion beam is applied to the substrate (object to be processed) and the acceleration electrode is positively biased, the plasma is confined in the chamber and the ion beam does not come out.
【００１６】[0016]
【作用】加速電極の電圧をチャンバより高くしておくこ
とにより、プラズマがチャンバに閉じ込められる。加速
電極の電圧をチャンバより低くすると一瞬にしてイオン
ビ−ムが飛び出す。この間イオン源チャンバ（加速電
源）の電圧は一定に保持できる。加速電極電圧によりイ
オンビ−ムを遮断、透過することができる。加速電極電
圧が、イオンビ−ムのスイッチの役割を果たすことがで
きる。加速電源を立ち上げてさらに引出電源を適当な電
圧に設定する時間が不要になる。ために１回の処理時間
を著しく短縮することができる。これにより作業の能率
を増進することができる。さらにまた、チャンバの電圧
は一定であり、引き出されたイオンビ−ムのエネルギ−
も一定になる。このためにイオンが基板に侵入する深さ
が一定になる。ド−ピング深さのバラツキの少ない高品
質のイオンド−ピングが可能になる。The plasma is confined in the chamber by setting the voltage of the accelerating electrode higher than that of the chamber. When the voltage of the accelerating electrode is made lower than that of the chamber, the ion beam jumps out in an instant. During this time, the voltage of the ion source chamber (acceleration power supply) can be kept constant. The ion beam can be blocked and transmitted by the acceleration electrode voltage. The accelerating electrode voltage can act as a switch for the ion beam. There is no need for time to start the acceleration power supply and set the extraction power supply to a proper voltage. Therefore, the time required for one treatment can be significantly shortened. This can improve work efficiency. Furthermore, the chamber voltage is constant and the energy of the extracted ion beam is
Will also be constant. Therefore, the depth at which the ions penetrate the substrate becomes constant. High-quality ion doping with less variation in doping depth is possible.
【００１７】[0017]
【実施例】図１の装置の構成は本発明においても同様で
ある。イオンド−ピングのチャンバ１は、真空に引くこ
とのできる空間であり、原料ガスをプラズマにし、電極
に印加した電圧の作用によりイオンビ−ムを引き出す。
電極はチャンバ１と同電位で加速電源７の電位Ｖａｃｃ
の引出電極２、イオンビ−ムを加速するための加速電極
３、対象物から発生する二次電子を追い返すための減速
電極４、大地電位の接地電極５よりなる。これらの点で
は従来のものと同様である。本発明が従来法と大きく異
なる点は、加速電極３に与えられる相対電圧Ｖｅｘが正
負に切り換えられるということである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the apparatus shown in FIG. 1 is the same in the present invention. The ion doping chamber 1 is a space that can be evacuated to a vacuum. A source gas is made into plasma and an ion beam is extracted by the action of the voltage applied to the electrodes.
The electrode has the same potential as the chamber 1 and the potential Vacc of the acceleration power supply 7
Of the extraction electrode 2, an acceleration electrode 3 for accelerating the ion beam, a deceleration electrode 4 for repelling secondary electrons generated from the object, and a ground potential ground electrode 5. These points are the same as the conventional one. The major difference of the present invention from the conventional method is that the relative voltage Vex applied to the acceleration electrode 3 is switched between positive and negative.
【００１８】加速電極３は、従来、加速電源Ｖａｃｃ
に、引出電源分Ｖｅｘだけ差し引いた電圧を印加してい
た（Ｖａｃｃ−Ｖｅｘ）が、本発明では引出電源の正負
の極性を変えることができるようになっている。引出電
極の電位は）Ｖａｃｃ±Ｖｅｘになる。正符号＋の場合
（Ｖａｃｃ＋Ｖｅｘ）は図４に示すように、加速電極の
電圧がプラズマ電位よりも高くなる。プラズマの中の正
イオンは加速電極が形成する電圧の壁を乗り越えること
ができない。ここで正イオンがチャンバ側に追い返され
る。チャンバには加速電圧Ｖａｃｃがかかり、また高周
波放電によって原料ガスがプラズマ化されており、チャ
ンバ内には高密度のプラズマが存在する。高密度プラズ
マが、加速電極電圧によってチャンバ内部に閉じ込めら
れている。加速電源の電圧Ｖａｃｃはこのままの値を維
持している。引出電源の、加速電極への接続が反対にな
っているだけである。この状態で基板の交換を行なう。The accelerating electrode 3 is conventionally an accelerating power source Vacc.
In addition, the voltage subtracted by the extraction power source Vex was applied (Vacc-Vex), but in the present invention, the positive and negative polarities of the extraction power source can be changed. The potential of the extraction electrode is) Vacc ± Vex. When the plus sign is + (Vacc + Vex), the voltage of the acceleration electrode becomes higher than the plasma potential, as shown in FIG. The positive ions in the plasma cannot cross the voltage wall formed by the acceleration electrode. Here, the positive ions are driven back to the chamber side. An acceleration voltage Vacc is applied to the chamber, the source gas is turned into plasma by high frequency discharge, and high-density plasma exists in the chamber. A high density plasma is confined inside the chamber by the accelerating electrode voltage. The voltage Vacc of the acceleration power source maintains the value as it is. Only the connection of the extraction power source to the accelerating electrode is reversed. The substrate is replaced in this state.
【００１９】新しい基板がセットされると、引出電源１
０の極性を反転し、加速電極３の電圧をチャンバより下
げる。加速電極の電圧が（Ｖａｃｃ−Ｖｅｘ）に下が
る。プラズマから正イオンが電極側に流れ、電極の通し
穴を通過してイオンビ−ムとして引き出される。このよ
うに加速電源の電圧は不変であって、引出電源だけ変更
することにより、イオンビ−ムを引出したり、チャンバ
に閉じ込めたりすることができる。When a new board is set, the drawing power source 1
The polarity of 0 is reversed and the voltage of the acceleration electrode 3 is lowered from the chamber. The voltage of the acceleration electrode drops to (Vacc-Vex). Positive ions flow from the plasma to the electrode side, pass through the through hole of the electrode, and are extracted as an ion beam. Thus, the voltage of the accelerating power supply is unchanged, and the ion beam can be extracted or confined in the chamber by changing only the extraction power supply.
【００２０】図６は本発明のイオンド−ピング装置の制
御方法のフロ−チャ−トを示す。自動ビ−ム立ち上げモ
−ドを選択する。チャンバに原料ガスが導入される。同
時に加速電圧Ｖａｃｃがチャンバと大地間に印加され
る。チャンバのトリガ室にトリガガスを導入する。高周
波電源のチュ−ナ−をプリセットする。高周波電源から
チャンバの蓋板と側板の間に高周波電圧を印加する。こ
れと平行して引出電源から加速電極に＋Ｖｅｘの電圧を
印加する。加速電極の方がチャンバや引出電極よりも高
電圧になるので、イオンビ−ムが引出されない。減速電
圧Ｖｓｐを減速電極に印加する。トリガ電圧をトリガ室
のトリガ電極に加える。高周波が印加されておりしかも
トリガ電圧が加えられたので原料ガスが電界によって励
起されプラズマになる。プラズマ点灯と書いてある。ト
リガガスの導入を中止する。高周波電源のチュ−ナ−を
自動モ−ドにする。ここまででプラズマが生成し、チャ
ンバ内に閉じ込められた状態になる。この間に基板の搬
送をしておく。FIG. 6 shows a flow chart of the control method of the ion doping apparatus of the present invention. Select the automatic beam startup mode. A source gas is introduced into the chamber. At the same time, the acceleration voltage Vacc is applied between the chamber and the ground. A trigger gas is introduced into the trigger chamber of the chamber. Preset the tuner of the high frequency power supply. A high frequency voltage is applied from a high frequency power supply between the cover plate and the side plate of the chamber. In parallel with this, a voltage of + Vex is applied from the extraction power source to the acceleration electrode. Since the acceleration electrode has a higher voltage than the chamber and the extraction electrode, the ion beam is not extracted. The deceleration voltage Vsp is applied to the deceleration electrode. A trigger voltage is applied to the trigger electrode of the trigger chamber. Since the high frequency is applied and the trigger voltage is applied, the source gas is excited by the electric field and becomes plasma. It says that the plasma is on. Stop the introduction of trigger gas. Set the tuner of the high frequency power supply to automatic mode. Up to this point, plasma is generated and is confined in the chamber. During this time, the substrate is transported.
【００２１】この状態から基板に対してイオンビ−ムを
照射する。そのために引出電圧を反転する。加速電極に
は−Ｖｅｘの電圧がかかるようになる。すると引出電源
の極性を反転し加速電極に与える。するとプラズマから
イオンビ−ムが取り出される。積算電流計をスタ−トさ
せる。以上で１回分の処理ができたことになる。次い
で、引出電源の極性を再び反転し、加速電極の電圧をチ
ャンバ電圧より高くする。イオンビ−ムが止まる。基板
を運び去り、次の基板を運び入れる。また引出電極の極
性を反転し、イオンビ−ムを外部に取り出す。From this state, the substrate is irradiated with ion beams. Therefore, the extraction voltage is inverted. A voltage of -Vex is applied to the acceleration electrode. Then, the polarity of the extraction power source is reversed and applied to the acceleration electrode. Then, the ion beam is extracted from the plasma. Start the integrating ammeter. With the above, processing for one time is completed. Then, the polarity of the extraction power source is reversed again, and the voltage of the acceleration electrode is made higher than the chamber voltage. The ion beam stops. Carry out the board and carry in the next board. Also, the polarity of the extraction electrode is reversed to take out the ion beam to the outside.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明は、イオンビ−ムを引出すための
装置において、チャンバの前方にある加速電極の、チャ
ンバに対する電圧を正と負に切り替えることにより、プ
ラズマをチャンバに一時的に閉じ込めたり、プラズマか
らイオンビ−ムを引出したりする。加速電極の電圧の極
性を逆転することにより、イオンビ−ムを停止あるいは
引出すことができる。被処理物にイオンビ−ムを照射す
ると加速電極の電圧を正にしてイオンビ−ムを停止し、
基板を交換すると加速電極の電圧を負に切り替えて直ち
にイオンビ−ムを発生させ、基板にイオンビ−ム照射を
行なうことができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is an apparatus for extracting an ion beam, in which plasma is temporarily confined in the chamber by switching the voltage of the accelerating electrode in front of the chamber with respect to the chamber. Ion beams are extracted from the plasma. The ion beam can be stopped or pulled out by reversing the polarity of the voltage of the acceleration electrode. When the ion beam is applied to the object to be processed, the voltage of the accelerating electrode is made positive and the ion beam is stopped.
When the substrate is replaced, the voltage of the accelerating electrode is switched to a negative voltage to immediately generate an ion beam, and the substrate can be irradiated with the ion beam.
【００２３】これによってイオンビ−ムの立ち上げ時
間が著しく短縮される。枚葉式の装置であるので、１枚
当たりの処理時間が短いということが重要である。装置
の処理能力を向上させることができる。 加速電圧は一定値であるので、基板に当たるイオンビ
−ムのエネルギ−が常に一定になる。 イオンビ−ムの注入操作中にイオンビ−ムを急に遮断
する必要が起こった時、従来法では、Ａ．加速電源を遮
断する、Ｂ．高周波電源を遮断する、Ｃ．ガスを止め
る、のいずれかの操作が必要であった。ビ−ムの立ち上
げに時間がかかるという欠点があった。本発明はプラズ
マが常時チャンバ内に存在し、加速電極の電圧により、
イオンを引出したり止めたりするので、プラズマの状態
が安定し、加速電源の立ち上げのように時間のかかる操
作を繰り返す必要がない。This significantly shortens the ion beam startup time. Since it is a single-wafer type device, it is important that the processing time per sheet is short. The processing capacity of the device can be improved. Since the acceleration voltage has a constant value, the energy of the ion beam hitting the substrate is always constant. When it is necessary to suddenly shut off the ion beam during the ion beam injection operation, the conventional method is as follows. Shut off the acceleration power, B. Cut off high frequency power, C.I. Either operation of turning off the gas was necessary. There is a drawback that it takes time to launch the beam. According to the present invention, plasma is always present in the chamber, and the voltage of the acceleration electrode causes
Since the ions are extracted or stopped, the plasma state is stable, and there is no need to repeat time-consuming operations such as startup of the acceleration power supply.
【図１】イオンド−ピング装置の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ion doping apparatus.
【図２】イオンド−ピング装置において軸線方向の電位
分布を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an electric potential distribution in the axial direction in the ion doping apparatus.
【図３】加速電圧の立ち上がりを示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing rising of an acceleration voltage.
【図４】本発明において引出電源の極性を反転しチャン
バ内にプラズマを閉じ込めている状態の軸線方向の電位
分布を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the potential distribution in the axial direction in a state where the polarity of the extraction power source is reversed and plasma is confined in the chamber in the present invention.
【図５】従来法の操作を示すフロ−チャ−ト。FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the conventional method.
【図６】本発明の操作を示すフロ−チャ−ト。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the present invention.
【符号の説明】 １ イオン源（チャンバ） ２ 引出電極 ３ 加速電極 ４ 減速電極 ５ 接地電極 ６ 基板 ７ 加速電源 ８ 高周波電源 ９ トリガ−電源 １０ 引出電源 １１ 減速電源 １２ 蓋板 １３ 胴部（側板） １４ プラズマ １５ トリガ室 １６ 絶縁物 １７ トリガ電極 １８ トリガガス導入口[Explanation of Codes] 1 ion source (chamber) 2 extraction electrode 3 acceleration electrode 4 deceleration electrode 5 ground electrode 6 substrate 7 acceleration power supply 8 high frequency power supply 9 trigger-power supply 10 extraction power supply 11 deceleration power supply 12 lid plate 13 body (side plate) 14 Plasma 15 Trigger Chamber 16 Insulator 17 Trigger Electrode 18 Trigger Gas Inlet
Claims (1)
スを放電によって励起しプラズマにするイオン源と、イ
オン源の開口に設けられるイオンビ−ムを通す穴を有し
プラズマから正イオンをビ−ムとして引出すための引出
電極と、引出電極のさらに前方に設けられイオンビ−ム
を通す穴を有する加速電極と、加速電極のさらに前方に
設けられイオンビ−ムを通す穴を有し負電圧が印加され
る減速電極と、減速電極のさらに前方に設けられイオン
ビ−ムを通す穴を有し大地電圧にある接地電極と、接地
電極の前方にイオンビ−ムを注入するべき基板を保持す
る機構と、イオン源と引出電極に正の高電圧である加速
電圧Ｖａｃｃを印加するための加速電源と、加速電極に
引出電圧Ｖｅｘを印加するための引出電源と、減速電極
に負電圧を印加するための減速電源とを含むイオンド−
ピング装置において、引出電源の極性を正負に変化させ
て、加速電極の電位を引出電極以上にしてプラズマをイ
オン源に閉じ込め、加速電極の電位を引出電極以下にし
てプラズマからイオンビ−ムを引出すようにしたことを
特徴とするイオンド−ピング装置におけるイオンビ−ム
運転方法。1. An ion source, which can be evacuated to a vacuum and which excites the introduced source gas by discharge to turn it into plasma, and a hole through which an ion beam is provided in the opening of the ion source for passing positive ions from the plasma. An extraction electrode for extracting as a beam, an acceleration electrode having a hole for passing an ion beam provided in front of the extraction electrode, and a hole for passing an ion beam provided further in front of the acceleration electrode and having a negative voltage. A deceleration electrode to be applied, a ground electrode provided in front of the deceleration electrode and having a hole for passing an ion beam at ground voltage, and a mechanism for holding a substrate to be injected with the ion beam in front of the ground electrode. , An acceleration power supply for applying an acceleration voltage Vacc that is a positive high voltage to the ion source and the extraction electrode, an extraction power supply for applying the extraction voltage Vex to the acceleration electrode, and a negative voltage for the deceleration electrode And a deceleration power supply for
In the ping device, the polarity of the extraction power source is changed to positive or negative, the potential of the acceleration electrode is made higher than the extraction electrode to confine the plasma in the ion source, and the potential of the acceleration electrode is made lower than the extraction electrode to extract the ion beam from the plasma. An ion beam operating method in an ion doping apparatus characterized by the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6128320A JPH07312201A (en) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Ion beam operation method in ion doping device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6128320A JPH07312201A (en) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Ion beam operation method in ion doping device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312201A true JPH07312201A (en) | 1995-11-28 |
Family
ID=14981862
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6128320A Pending JPH07312201A (en) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | Ion beam operation method in ion doping device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07312201A (en) |
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