JPH0374034A

JPH0374034A - プラズマ装置

Info

Publication number: JPH0374034A
Application number: JP5887190A
Authority: JP
Inventors: Akira Koshiishi; 公輿石
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-03-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、プラズマ装置に関する。

（従来の技術）一般に、プラズマ装置は、所定のガスをプラズマ化し、
このプラズマを利用して所望の処理を行うよう構成され
ているが、このようなプラズマ装置の一つとして、チャ
ンバ内に導入した所定のガスに電子を照射してプラズマ
を発生させるプラズマ装置がある。

上記プラズマ装置として、電子ビームによって原料ガス
をイオン化し、このプラズマから引き出したイオンを例
えばイオン注入等に用いるプラズマ装置（電子ビーム励
起イオン源）は公知である。

すなわち、このような電子ビーム励起イオン源では、放
電用ガス例えばアルゴンガス雰囲気とされた電子生成室
内で放電により第１のプラズマを発生させる。そして、
この電子生成室に設けられた直径例えば１■の円孔から
なる電子引き出し口から、例えば電子引き出し口に対向
する如く間隔例えば３（１＋ｖ程度を設けて配設された
多孔電極により第１のプラズマ中の電子を引き出し、多
孔電極に連設されたイオン生成室内に導入した所定の原
料ガス、例えばＢＦ３にこの電子を照射してイオン（第
２のプラズマ）を発生させる。そして、このイオンをイ
オン生成室に設けたイオン引き出し用スリットから外部
に引き出し、例えばイオン注入等の所望の処理に用いる
。

このような電子ビーム励起イオン源は、低いイオンエネ
ルギーで高いイオン電流密度を得ることができるという
特徴を有する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記説明の電子ビーム励起イオン源等、
従来のプラズマ装置では、プラズマ発生部位の構成部品
がプラズマによりスパッタリングされ、消耗するため、
これらの消耗部品の交換等のメンテナンスを頻繁に実施
しなければならないという問題があった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてプラズマ発生部位の構成部品の消耗を抑
制することができ、消耗部品の交換等のメンテナンス頻
度を従来に較べて低減して効率的な処理を行うことので
きるプラズマ装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、チャンバ内に導入した所定のガスに
電子を照射してプラズマを発生させるプラズマ装置にお
いて、前記チャンバ内の前記プラズマに対して負電位と
なる領域のうち、前記電子を放出する領域以外を、絶縁
物で被覆したことを特徴とする。

（作　用）上記構成の本発明のプラズマ装置では、プラズマを発生
させるチャンバ内のプラズマに対して負電位となる領域
のうち、電子を放出する領域以外の領域が、絶縁物で被
覆されている。

したがって、プラズマ中のイオンによるスノくツタリン
グを防止することにより、プラズマ発生部位の構成部品
の消耗を抑制することができ、消耗部品の交換等のメン
テナンス頻度を従来に較べて低減して効率的な処理を行
うことができる。

（実施例）以下、本発明を電子ビーム励起イオン源に適用した実施
例を図面を参照して説明する。

電子発生室１は、導電性高融点材料例えばモリブデンか
ら各辺の長さが例えば数センチ程度の矩形容器状に形成
されている。また、この電子発生室１の１側面には、開
口部が設けられており、この開口部を閉塞する如く例え
ばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ等からなる板状の耐熱性絶縁性部材
２が設けられ、電子発生室１が気密に構成されている。

また、上記絶縁性部材２には、例えばＵ字状に形成され
た高融点材質例えばタングステンからなるフィラメント
３が電子発生室１内に突出する如く設けられている。さ
らに、電子発生室１の上部には、プラズマを生起させ電
子を発生させるためのガス、例えばアルゴン（Ａｒ）ガ
ス等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入孔４
が設けられており、電子発生室１の下部には、電子発生
室１内で発生させたプラズマ中から電子を引き出すため
の直径例えば１ｍｍの円孔５ａが設けられている。

また、上記電子発生室１の下部には、円孔５ａに連続し
て隘路５ｂを形成する如く、絶縁性部材７が設けられて
おり、円孔５ａと隘路５ｂとによって電子引き出し口５
が構成されている。さらに、絶縁性部材７には、高融点
材質例えばタングステンからなり、多数の透孔８ａを有
する多孔電極８が、電子引き出し口５に対向する如く接
続されている。また、第２図にも示すように、この多孔
電極８の裏面側すなわち、後述するイオン生成室１０側
には、材質例えばボロンナイトライドあるいはシリコン
ナイトライド等からなり、透孔８ａに対応して透孔９ａ
を形成された絶縁性板９が、イオン生成室１０側から見
て、多孔電極８に露出部位が形成されないよう、多孔電
極８の下面全面を覆う如く設けられている。

さらに、上記多孔電極８の下部には、イオン生成室１０
が接続されている。このイオン生成室１０は、導電性高
融点材料、例えばモリブデンから容器状に形成されてお
り、その内部は、直径および高さが共に数センチ程度の
円筒形状とされている。そして、イオン生成室１０の底
部には、絶縁性部材１１を介し、このイオン生成室１０
の側壁部とは電気的に隔離された状態（フローティング
状態）で例えば高融点材料の底板１２が固定されており
、電子の照射によりこの底板１２が帯電し、電子を反射
するよう構成されている。なお、例えば底板１２を絶縁
性部材から構成して電子反射面を形成することもできる
。

また、上記イオン生成室１０の側面には、所望のイオン
を生成するための原料ガス例えばＢＦ３等をこのイオン
生成室１０内に導入するための原料ガス導入口１３が設
けられており、この原料ガス導入口１３に対向する如く
、イオン引き出し用スリット１４が設けられている。

なお、前述した放電用ガス導入孔４および電子引き出し
口５は、電子発生室１の中心からイオン引き出し用スリ
ット１４側に偏心して配設され、イオンを効率良く引き
出せるよう構成されている。

また、フィラメント３は、放電用ガス導入孔４および電
子引き出し口５を結ぶ線上に位置しないよう配設されて
おり、電子引き出し口５から逆流したイオンがフィラメ
ント３に到達しにくくすることにより、この逆流したイ
オンによりフィラメント３がスパッタリングされ、消耗
することを防止するよう構成されている。

上記構成のこの実施例の電子ビーム励起イオン源では、
図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂｚの如く垂
直方向に電子をガイドするための磁場を印加した状態で
、次のようにして所望のイオンを発生させる。

すなわち、フィラメント３にフィラメント電圧ｖｒを印
加し通電加熱するとともに、このフィラメント３に対し
て、抵抗Ｒを介して電子発生室１に放電電圧Ｖｄを印加
し、多孔電極８に放電電圧Ｖｄを印加し、多孔電極８と
イオン生成室１０との間に加速電圧Ｖａを印加する。

そして、放電用ガス導入孔４から電子発生室１内に、放
電用ガス例えば不活性ガスであるアルゴンガスを導入し
、放電電圧Ｖｄにより放電を生じさせ、プラズマを発生
させる。すると、このプラズマ中の電子は、加速電圧Ｖ
ａにより、電子引き出し口５、多孔電極８の透孔８ａを
通過してイオン生成室１０内に引き出される。

一方、イオン生成室１０内には、原料ガス導入口１３か
ら予め所定の原料ガス例えばＢＦ、を導入しておき、こ
のイオン生成室１０内を所定圧力例えばｏ、ｏｏｔ〜０
．０２　Ｔｏｒｒの原料ガス雰囲気としておく。

したがって、イオン生成室１０内に流入した電子は、加
速電界により加速され、ＢＦ３と衝突し、濃いプラズマ
を発生させる。

この時、イオン生成室１０内に形成された上記プラズマ
に対して多孔電極８は負電位となるため、イオン生成室
１０側から見て多孔電極８に露出部があると、プラズマ
中のイオンが多孔電極８に衝突して多孔電極８がスパッ
タリングされるが、この実施例では、多孔電極８のイオ
ン生成室１０側面が絶縁性板９によって被覆されている
ので、多孔電極８がスパッタリングされ消耗することを
防止することができる。したがって、多孔電極８の交換
等消耗に伴なうメンテナンス頻度を従来に較べて大幅に
低減することができ、処理効率の向上を図ることができ
る。上記絶縁性板９としては例えばボロンナイトライド
あるいはシリコンナイトライド等を用いることができる
。スパッタリング防止のための絶縁被覆は絶縁性板９に
限らず絶縁膜により被覆してもよいし、フィルムにより
被覆してもよい。また、この被覆法は、塗布、溶射、吹
き付は等いずれの手段を選択してもよい。

なお、上記実施例では、イオン生成室ｌｏ内に形成され
るプラズマに対して負電位となる多孔電極８を絶縁性板
９によって被覆した例について説明したが、例えば電子
発生室１内に形成されるプラズマに対して負電位となる
部位であって電子を放出する領域以外、すなわちフィラ
メント３の電子を放出する領域以外の部位例えばステム
部３ａ等を絶縁性部材で被覆し、このステム部３ａの消
耗を防止するよう構成することもできる。

また、上記実施例では、本発明を電子ビーム励起イオン
源に適用した例について説明したが、本発明はかかる実
施例に限定されるものではなく、プラズマを利用して所
望の処理を行うプラズマ装置であれば例えばプラズマエ
ツチング装置、プラズマアッシング装置、プラズマＣＶ
Ｄ装置、Ｘ線発生装置等どのようなものにでも適用する
ことができることはもちろんである。

［発明の効果］上述のように、本発明のプラズマ装置によれば、従来に
較べてプラズマ発生部位の構成部品の消耗を抑制するこ
とができ、消耗部品の交換等のメンテナンス頻度を従来
に較べて低減して効率的な処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子ビーム励起イオン源の
構成を示す切り欠き斜視図、第２図は第１図の電子ビー
ム励起イオン源の要部構成を示す図である。１・・・・・・電子発生室、２・・・・・・絶縁性部材
、３・・・・・・フィラメント、４・・・・・・放電用
ガス導入孔、５・・・・・・電子引き出し口、７・・・
・・・絶縁性部材、８・・・・・・多孔電極、９・・・
・・・絶縁性板、１０・・・・・・イオン生成室、１１
・・・・・・絶縁性部材、１２・・・・・・底板、１３
・・・・・・原料ガス導入口、１４・・・・・・イオン
引き出し用スリット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チャンバ内に導入した所定のガスに電子を照射し
てプラズマを発生させるプラズマ装置において、前記チャンバ内の前記プラズマに対して負電位となる領
域のうち、前記電子を放出する領域以外を、絶縁物で被
覆したことを特徴とするプラズマ装置。