(57)【要約】【課題】  低エネルギーの電子を放出可能であり、メンテナンス負担が軽減されるエレクトロンフラッド装置及びそれを備えるイオン注入装置を提供する。【解決手段】  本発明のエレクトロンフラッド装置１は、導体から成る第１の部分２２ａ及び絶縁体から成る第２の部分２２ｂを有しており、所定の閉曲線Ａｘに沿って延びるチャンバ２２を備える。第１の部分２２ａの外側には、コイル１８が設けられており、所定の閉曲線Ａｘが形成する面に交差する方向に磁場を形成する。この磁場によりコイル１８とチャンバ２２とが誘導結合する。不活性ガスのプラズマは、主に誘導結合によってチャンバ２２内に生成されるので、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。ここで、電極２１に電圧を印加するとチャンバ２２内の低エネルギーを有する電子が開口１４から放出される。【選択図】  図２
2005093384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、
前記電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る第１の部分と、絶縁体から成る第２の部分とを有しており、所定の閉曲線に沿って延びるチャンバと、
前記第１の部分の外側に設けられており、前記所定の前記閉曲線が形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、
前記チャンバ内に設けられた電極と、
を備える、エレクトロンフラッド装置。
【請求項２】
前記チャンバは、絶縁体を介して前記電極を支持しており、
前記電極は、前記所定の前記閉曲線に沿って延びている、請求項１に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項３】
イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、
前記電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る筒状の第１の部分と、前記第１の部分に接続され絶縁体から成る筒状の第２の部分とを有する環状のチャンバと、
前記第１の部分の外側に設けられており、前記環状のチャンバが形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、
前記チャンバ内に設けられた電極と、
を備える、エレクトロンフラッド装置。
【請求項４】
前記チャンバは、絶縁体を介して前記電極を支持しており、
前記電極は、前記チャンバに沿って延びている、請求項３に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項５】
前記電極に電気的に接続されたカソード電源と、
前記磁場形成手段に電気的に接続された高周波電源と、
を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項６】
イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、
前記電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る第１の部分と、絶縁体から成る第２の部分とを有しており、所定の閉曲線に沿って延びるチャンバと、
前記第１の部分の外側に設けられており、前記所定の前記閉曲線が形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、
前記第１の部分に電気的に接続された端子と、
を備える、エレクトロンフラッド装置。
【請求項７】
イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、
前記電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る筒状の第１の部分と、前記第１の部分に接続され絶縁体から成る筒状の第２の部分とを有する環状のチャンバと、
前記第１の部分の外側に設けられており、前記環状のチャンバが形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、
前記第１の部分に電気的に接続された端子と、
を備える、エレクトロンフラッド装置。
【請求項８】
前記端子に電気的に接続されたカソード電源と、
前記磁場形成手段に電気的に接続された高周波電源と、
を更に備える、請求項６又は７に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項９】
前記磁場形成手段は、磁性体から成る芯に導線が巻かれたコイルである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項１０】
前記チャンバは、絶縁体から成る第３の部分を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエレクトロンフラッド装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエレクトロンフラッド装置と、
イオンビームが通過するチューブと、
を備えたイオン注入装置であって、
前記チューブの側壁は開口を有しており、
該チューブの該開口は前記エレクトロンフラッド装置の前記チャンバの前記開口に連通している、イオン注入装置。
【請求項１２】
前記チャンバは、別の開口を有しており、
前記チューブの前記側壁は、別の開口を有しており、
該チューブの該別の開口は前記チャンバの前記別の開口に連通している、請求項１１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記不活性ガスは、希ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含む、請求項１１又は１２に記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロンフラッド装置及びイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板にドーパントを導入するためにイオン注入装置が利用されている。イオン注入プロセスにおいて、基板に注入されるイオンは通常陽イオンであるため、基板の絶縁層の表面には正の電荷が蓄積する。この蓄積電荷によって絶縁層に加わる電圧が絶縁破壊電圧を超えると、デバイスにダメージが生じてしまう。
【０００３】
イオン注入装置には、基板の蓄積電荷を中和する電子を供給するエレクトロンフラッド装置が通常備えられている。このようなエレクトロンフラッド装置として、例えば、タングステン等のフィラメントを備えたエレクトロンフラッド装置が知られている。
【０００４】
しかしながら、フィラメントを用いたエレクトロンフラッド装置には、フィラメントからの異物による汚染が生じるという問題、フィラメントの寿命が短いという問題がある。そこで、それらの問題を解決するエレクトロンフラッド装置として、プラズマフラッドシステム等と称されるエレクトロンフラッド装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図８は、プラズマフラッドシステム等と称されるエレクトロンフラッド装置の断面図である。このエレクトロンフラッド装置は、絶縁体のチャンバ１５５と、チャンバ１５５内に設けられた電極２１５とを備える。チャンバ１５５は、例えばアルミナ、石英、BN、サファイア等から作製される。チャンバ１５５は開口１６５を有しており、当該開口１６５は、イオンビームＩＢ５が通過するチューブ１３５の側壁に設けられた開口１４５と連通している。
【０００６】
チャンバ１５５内には供給口１７５からＡｒガスが供給される。チャンバ１５５の外周にはコイル１８５が巻き付けられており、インピーダンス整合回路２０５を介してＲＦ電源１９５に接続されている。ＲＦ電源１９５から供給されるＲＦ電力によってチャンバ１５５内にＡｒガスのプラズマが生成される。ここで、電源２２５を用いて電極２１５に電圧を印加すると、プラズマ中の電子が開口１６５からチューブ１３５内に供給される。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−７３９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、エレクトロンフラッド装置は、イオン注入による基板上の正の電荷を中和するために電子を発生する。この電子が高エネルギーを有していると、基板に蓄積した正の電荷を中和するだけでなく、基板上に負の電荷が蓄積してしまう。この蓄積した電荷により負のチャージアップ電圧が生じる。
【０００９】
一方、半導体デバイスの微細化に伴って絶縁層の絶縁破壊電圧は次第に低くなっている。デバイスを破壊しない為には、基板のチャージアップ電圧が絶縁破壊電圧を超えないようにする必要がある。
【００１０】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、図８に示したエレクトロンフラッド装置では、チャンバ１５５内に生成されるプラズマ中の電子が高エネルギーを有することが判明した。このエレクトロンフラッド装置では、チャンバ１５５が絶縁体から成るので、コイル１８５が形成する磁場だけでなく電場もチャンバ１５５外からチャンバ１５５内に貫通する。この電場による容量結合がプラズマ生成に寄与するため、プラズマ中の電子は高エネルギーを有すると考えられる。
【００１１】
また、図８に示したエレクトロンフラッド装置では、チャンバ１５５内にプラズマが生成されると、電極２１５を構成する導電物質のパーティクルがスパッタリングによってチャンバ１５５の内壁面に付着してしまう。この現象によって次第にチャンバ１５５の内壁面が導電物質で覆われてくる。このため、ファラデーシールドによりチャンバ１５５外からチャンバ１５５内に電場が侵入できなくなる。これにより、チャンバ１５５内のプラズマは維持されなくなってしまうので、導電物質を除去する必要がある。よって、図８に示したエレクトロンフラッド装置ではメンテナンス負担が大きい。
【００１２】
そこで本発明は、低エネルギーの電子を放出可能であり、メンテナンス負担が軽減されるエレクトロンフラッド装置及びそれを備えるイオン注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明のエレクトロンフラッド装置は、イオン注入装置において使用され電子を生成するものであって、(ａ)電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る第１の部分と、絶縁体から成る第２の部分とを有しており、所定の閉曲線に沿って延びるチャンバと、(ｂ)第１の部分の外側に設けられており、所定の閉曲線が形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、(ｃ)チャンバ内に設けられた電極とを備える。
【００１４】
このエレクトロンフラッド装置によれば、磁場形成手段によって形成された磁場は、所定の閉曲線が形成する面に交差する。この磁場によりチャンバと磁場形成手段とが誘導結合し、チャンバ内に不活性ガスのプラズマが生成される。一方、磁場形成手段によって形成された電場は、導体から成る第１の部分を貫通することができない。
【００１５】
よって、容量結合によるプラズマは抑制され、主に誘導結合によるプラズマがチャンバ内に生成される。このため、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。ここで、電極の電位を負にすると、プラズマ中の低エネルギーを有する電子が開口から放出される。
【００１６】
また、チャンバは、絶縁体を介して前記電極を支持しており、電極は、所定の閉曲線に沿って延びている。この場合、チャンバが延びているので電極を長くすることができる。よって、電極の表面積を大きくでき、開口から放出される電子のエミッションを増大できる。
【００１７】
また、本発明のエレクトロンフラッド装置は、イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る筒状の第１の部分と、第１の部分に接続され絶縁体から成る筒状の第２の部分とを有する環状のチャンバと、第１の部分の外側に設けられており、環状のチャンバが形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、チャンバ内に設けられた電極とを備える。
【００１８】
このエレクトロンフラッド装置によれば、磁場形成手段によって形成された磁場は、環状のチャンバが形成する面に交差する。この磁場によりチャンバと磁場形成手段とが誘導結合し、チャンバ内に不活性ガスのプラズマが生成される。一方、磁場形成手段によって形成された電場は、第１の部分を貫通することができない。
【００１９】
よって、容量結合によるプラズマは抑制され、主に誘導結合によるプラズマがチャンバ内に生成される。このため、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。ここで、電極の電位を負にすると、プラズマ中の低エネルギーを有する電子が開口から放出される。
【００２０】
また、チャンバは、絶縁体を介して前記電極を支持しており、電極は、チャンバに沿って延びている。この場合、チャンバが延びているので電極を長くすることができる。よって、電極の表面積を大きくでき、開口から放出される電子のエミッションを増大できる。
【００２１】
また、このエレクトロンフラッド装置は、電極に電気的に接続されたカソード電源と、磁場形成手段に電気的に接続された高周波電源とを更に備える。高周波電源から磁場形成手段に電力を供給し、不活性ガスをチャンバ内に導入すると、誘導結合によりチャンバ内にプラズマが生成される。ここで、カソード電源により電極に印加する電圧を制御することで、開口から放出される電子のエミッションを制御できる。
【００２２】
また、本発明のエレクトロンフラッド装置は、イオン注入装置において使用され電子を生成するものであって、(ａ)電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る第１の部分と、絶縁体から成る第２の部分とを有しており、所定の閉曲線に沿って延びるチャンバと、(ｂ)第１の部分の外側に設けられており、所定の閉曲線が形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、(ｃ)第１の部分に電気的に接続された端子とを備える。
【００２３】
このエレクトロンフラッド装置によれば、磁場形成手段によって形成された磁場は、所定の閉曲線が形成する面に交差する。この磁場によりチャンバと磁場形成手段とが誘導結合し、チャンバ内に不活性ガスのプラズマが生成される。一方、磁場形成手段によって形成された電場は、導体から成る第１の部分を貫通することができない。
【００２４】
よって、容量結合によるプラズマは抑制され、主に誘導結合によるプラズマがチャンバ内に生成される。このため、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。ここで、第１の部分の電位を負にすると、プラズマ中の低エネルギーを有する電子が開口から放出される。
【００２５】
また、本発明のエレクトロンフラッド装置は、イオン注入装置において使用され電子を生成するエレクトロンフラッド装置であって、電子を放出するための開口と、不活性ガスを供給するための供給口と、導体から成る筒状の第１の部分と、第１の部分に接続され絶縁体から成る筒状の第２の部分とを有する環状のチャンバと、第１の部分の外側に設けられており、環状のチャンバが形成する面に交差する方向に磁場を形成する磁場形成手段と、第１の部分に電気的に接続された端子とを備える。
【００２６】
このエレクトロンフラッド装置によれば、磁場形成手段によって形成された磁場は、環状のチャンバが形成する面に交差する。この磁場によりチャンバと磁場形成手段とが誘導結合し、チャンバ内に不活性ガスのプラズマが生成される。一方、磁場形成手段によって形成された電場は、第１の部分を貫通することができない。
【００２７】
よって、容量結合によるプラズマは抑制され、主に誘導結合によるプラズマがチャンバ内に生成される。このため、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。ここで、第１の部分の電位を負にすると、プラズマ中の低エネルギーを有する電子が開口から放出される。
【００２８】
また、このエレクトロンフラッド装置は、端子に電気的に接続されたカソード電源と、磁場形成手段に電気的に接続された高周波電源とを更に備える。高周波電源から磁場形成手段に電力を供給し、不活性ガスをチャンバ内に導入すると、誘導結合によりチャンバ内にプラズマが生成される。ここで、カソード電源により端子に印加する電圧を制御することで、開口から放出される電子のエミッションを制御できる。
【００２９】
また、磁場形成手段は、磁性体から成る芯に導線が巻かれたコイルである。これにより、磁場形成手段により形成される磁場の強度を増大できる。
【００３０】
さらに、チャンバは、絶縁体から成る第３の部分を有する。これにより、プラズマのイグニッションが容易になり、チャンバ内にプラズマが生成され易くなる。
【００３１】
また、本発明のイオン注入装置は、上記エレクトロンフラッド装置と、イオンビームが通過するチューブとを備えたものであって、チューブの側壁は開口を有しており、チューブの開口はエレクトロンフラッド装置のチャンバの開口に連通している。このイオン注入装置によれば、上記エレクトロンフラッド装置のチャンバ内に生成された低エネルギーを有する電子が、開口を通じてチューブ内に供給される。
【００３２】
さらに、チャンバは、別の開口を有しており、チューブの側壁は、別の開口を有しており、チューブの別の開口はチャンバの別の開口に連通している。これにより、別の開口を通じて更なる電子がチューブ内に供給され、複数の経路から電子をチューブ内に供給できる。
【００３３】
またさらに、不活性ガスは、希ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含む。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、低エネルギーの電子を放出可能であり、メンテナンス負担が軽減されるエレクトロンフラッド装置及びそれを備えるイオン注入装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、実施の形態に係るエレクトロンフラッド装置及びイオン注入装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は、イオン注入装置の一例を模式的に示す図である。このイオン注入装置は、イオン引出アセンブリ１００と、イオン質量セレクタ１３０と、イオンビームＩＢが通過するチューブ２と、チューブ２内に電子を供給するエレクトロンフラッド装置１と、イオンが注入される基板１４１を保持する基板ホルダ１４０とを備える。
【００３７】
イオン引出アセンブリ１００は、イオン源５、イオン源５に所定ガスを供給するガスソース４及び一対の引出電極８，９（引出電極系７）を含んでいる。イオン源５から引き出されたイオンは、イオン質量セレクタ１３０に入射する。イオン質量セレクタ１３０では、所定の質量数及びエネルギーのイオンから成るイオンビームＩＢが質量選択スリット１３１から放出される。放出されたイオンビームＩＢは、チューブ２内を通過して基板１４１に到達する。具体的には、基板１４１は例えば半導体ウエハであり、注入されるイオン種は例えばＢ＋，ＢＦ２＋，Ｐ＋，Ａｓ＋等である。
【００３８】
図２は、第１実施形態に係るエレクトロンフラッド装置１を備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す斜視図である。図３は、図２に示すIII−III線に沿ってとられた断面図である。図４は、図２に示すIV−IV線に沿ってとられた断面図である。
【００３９】
エレクトロンフラッド装置１はイオン注入装置に使用され、電子をチューブ２内に供給するものである。ビームプラズマを伴うイオンビームＩＢは、所定の軸Ａｘｔに沿ってチューブ２内を通過している。
【００４０】
エレクトロンフラッド装置１は、導体から成る筒状の第１の部分２２ａ、第１の部分２２ａに接続され絶縁体から成る筒状の第２及び第３の部分２２ｂ，２２ｃを有する環状のチャンバ２２を備える。チャンバ２２は、所定の閉曲線Ａｘに沿って延びており、本実施形態では、例えばトロイダル形状を有する。筒状の第１〜第３の部分２２ａ〜２２ｃが所定の閉曲線Ａｘに沿って配列されることによって、チャンバ２２は環をなしている。第１の部分２２ａの外側にはコイル１８（磁場形成手段）が設けられており、チャンバ２２内には電極２１が設けられている。
【００４１】
チャンバ２２の第１の部分２２ａは、非磁性の導体、例えばアルミニウム、グラファイト等から成ると好ましい。この場合、スパッタリングによって電極２１から生じるパーティクルが飛来し、チャンバ２２内壁面に付着した場合でも、チャンバ２２の第１の部分２２ａが導体であることには変わりない。したがって、第１実施形態に係るエレクトロンフラッド装置１は、絶縁体のチャンバを有するエレクトロンフラッド装置に比して、メンテナンスの負担を減らすことができる。
【００４２】
チャンバ２２の第２及び第３の部分２２ｂ，２２ｃは、例えばアルミナ、石英等から成ると好ましい。チャンバ２２は第３の部分２２ｃを有しており、絶縁部分を複数、例えば２箇所有している。すなわち、導体から成る環が複数の絶縁部分によって区切られているともいえる。この場合、絶縁部分が１箇所の場合よりもチャンバ２２内に生成されるプラズマのイグニッションが容易になり、プラズマが生成し易くなる。チャンバ２２の壁の厚さは、例えば２〜１０ｍｍである。また、チャンバ２２は、電子を放出するための開口１４と不活性ガスを供給するための供給口１７とを備える。
【００４３】
供給口１７には、チャンバ２２内に供給される不活性ガスの流量を調整するＭＦＣ（質量流量コントローラ）３１を介して不活性ガスのガス供給源３２が接続されている。不活性ガスは、ガス供給源３２からチャンバ２２内に供給され、チャンバ２２の開口１４からチューブ２の開口１６を通してチューブ２内に放出される。チャンバ２２内の圧力は、ＭＦＣ３１を制御することによって所定の圧力、例えば１×１０−１〜１０−２Ｔｏｒｒに維持される。不活性ガスは、希ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含み、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスである。
【００４４】
開口１４は、イオン注入装置のチューブ２の側壁に設けられた開口１６と連通している。チューブ２内の圧力は、例えば１×１０−５〜１０−６Ｔｏｒｒである。開口１４は、例えばスリット形状を有するが、これに限定されない。開口１４の大きさは、チャンバ２２内の電子がチューブ２内に十分供給され、且つ、チャンバ２２内の不活性ガス及びプラズマがチューブ２内に移動し難くなるように設定されると好ましい。
【００４５】
コイル１８は、例えば、鉄等の磁性体から成る芯１８ａに導線１８ｂが巻かれたものである。芯１８ａの形状は、例えば環状であり、所定の閉曲線Ａｘに巻かれるように設けられている。なお、磁場形成手段として、芯１８ａを用いずに、導線１８ｂから成るコイルを用いてもよい。芯１８ａを用いると、コイル１８によって形成される磁場の強度を増大できる。
【００４６】
コイル１８には、インピーダンス整合回路２０を介してＲＦ電源１９（高周波電源）が電気的に接続されている。ＲＦ電源１９は、例えば５００Ｗ〜１ｋＷの電力をコイル１８に提供することができる。この電力を受けて、コイル１８は高周波磁場を形成する。コイル１８はチャンバ２２外に設けられており、コイル１８が形成する磁場の方向は、電磁誘導作用が得られるように、所定の閉曲線Ａｘが形成する面に交差する方向、すなわち環状のチャンバ２２が形成する面に交差する方向であればよい。また、コイル１８が形成する磁場は、環状のチャンバ２２の内周の内側（中心側）の空間ＳＰを、該空間ＳＰの一方の開放面側から他方の開放面側へ貫通する磁場であってもよい。
【００４７】
この磁場によりチャンバ２２とコイル１８とが誘導結合し、チャンバ２２内に不活性ガスのプラズマが生成される。一方、コイル１８によって形成された電場は、導体から成る第１の部分２２ａによって遮蔽されるので、第１の部分２２ａを貫通することができない。よって、容量結合によるプラズマ生成は抑制され、主に誘導結合によりプラズマがチャンバ２２内に生成され、また維持される。このため、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。
【００４８】
電極２１は、例えば第２の部分２２ｂ等の絶縁体を介してチャンバ２２に支持され、所定の閉曲線Ａｘに沿って延びている。電極２１の形状は、例えばプレート状、又はワイヤ状の形状を有している。チャンバ２２は所定の閉曲線Ａｘに沿って延びるので、電極２１も所定の閉曲線Ａｘに沿って長くすることができる。これにより、電極２１の表面積を大きくでき、開口１４から放出される電子のエミッションを増大できる。また、電極２１は導体、例えばグラファイト、アルミニウム等から作製されることができる。
【００４９】
電極２１には、端子３ｐを介してカソード電源２３が電気的に接続されている。カソード電源２３は０〜−１００Ｖの電圧を電極２１に印加できる。基板ホルダ１４０は接地されており、基板１４１の電位は０Ｖに設定されている。
【００５０】
カソード電源２３により電極２１に印加する負電圧を制御することで、開口１４から放出される電子のエミッションを制御できる。例えば、電極２１の電位を負電位とすると、チャージのアンバランスが生じるため、開口１４から放出された電子がビームプラズマ中に移動する。このとき、基板１４１の表面が正に帯電しているとビームプラズマ中の電子が引き寄せられる。これにより、基板１４１表面の正電荷は中和される。
【００５１】
ここで、電極２１の電位は、０〜−５Ｖであると好ましい。この場合、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。電極２１の電位が−５Ｖより大きいと、電極２１の表面から高エネルギーを有する二次電子が発生してしまうおそれがある。
【００５２】
以上説明したように、エレクトロンフラッド装置１は、チューブ２内に低エネルギーの電子を供給できる。さらに、エレクトロンフラッド装置１を用いれば、メンテナンス負担が軽減される。また、このエレクトロンフラッド装置１を備えたイオン注入装置を用いれば、基板１４１に蓄積する電荷の量を低減することができる。
【００５３】
なお、チャンバ２２には、端子４ｐを介して電源２４が電気的に接続されていても良い。電源２４は０〜−５０Ｖの電圧をチャンバ２２に印加できる。これにより、開口１４から放出される電子のエミッションを制御できる。これは、電源２４がチャンバ２２とビームプラズマとの間に電位差を与えるからである。
【００５４】
また、イオン注入装置のチューブ２には、端子５ｐを介して電源２５が接続されていても良い。電源２５は０〜−１０Ｖの電圧をチューブ２に印加できる。これにより、チューブ２におけるビームプラズマの閉じ込め効果を調節することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るエレクトロンフラッド装置１ａを備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。このイオン注入装置は、図２〜図４に示したエレクトロンフラッド装置１をエレクトロンフラッド装置１ａに置き換えたものである。
【００５６】
このエレクトロンフラッド装置１ａはエレクトロンフラッド装置１と異なり電極２１を備えていない。エレクトロンフラッド装置１ａでは、導体から成る第１の部分２２ａが電極２１の機能を果たす。したがって、エレクトロンフラッド装置１ａの構造は、エレクトロンフラッド装置１に比べて装置の構造が単純化される。さらに、スパッタリングのターゲットとなる電極２１がないので、メンテナンス負担が更に軽減されている。
【００５７】
エレクトロンフラッド装置１ａは、エレクトロンフラッド装置１と同様にチャンバ２２と、コイル１８とを備える。さらに、エレクトロンフラッド装置１ａでは、導体から成る第１の部分２２ａに、端子４ｐ，６ｐを介して電源２４，２６がそれぞれ電気的に接続されている。電源２４，２６は０〜−１００Ｖの電圧を印加できるカソード電源である。また、通常、基板ホルダ１４０は接地されており、基板１４１の電位は０Ｖに設定されている。
【００５８】
なお、端子は電気的に孤立した導体から成る部分に各々設けられる。例えば、エレクトロンフラッド装置１ａでは、第１の部分２２ａにおいて、電気的に孤立した導体から成る部分は２箇所であるので、２つの端子４ｐ，６ｐが設けられている。
【００５９】
チャンバ２２内には、上記エレクトロンフラッド装置１と同様に、ガス供給源３２から不活性ガスが供給される。コイル１８には、ＲＦ電源１９が電気的に接続されており、ＲＦ電源１９から電力が提供される。これにより、チャンバ２２内には、容量結合ではなく、主に誘導結合によるプラズマが生成されるので、プラズマ中の電子は低エネルギーを有する。
【００６０】
ここで、電源２４，２６により第１の部分２２ａに電圧を印加すると、プラズマ中の電子は開口１４からチューブ２内に移動し、基板１４１に到達する。このとき、印加電圧の調節により電子のエミッションを制御することができる。例えば、印加電圧を大きくすると、電子のエミッションは増大する。電源２４，２６の印加電圧は、電子に過大なエネルギーを与えない電圧、例えば−５Ｖ程度が好ましい。
【００６１】
以上説明したように、エレクトロンフラッド装置１ａは、チューブ２内に低エネルギーの電子を供給できる。さらに、エレクトロンフラッド装置１ａでは、メンテナンス負担が更に軽減されている。また、このエレクトロンフラッド装置１ａを備えたイオン注入装置を用いれば、基板１４１に蓄積する電荷の量を低減することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係るエレクトロンフラッド装置１ｂを備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。このイオン注入装置は、図２〜図４に示したエレクトロンフラッド装置１をエレクトロンフラッド装置１ｂに置き換えたものである。
【００６３】
このエレクトロンフラッド装置１ｂでは、所定の閉曲線Ａｘに沿って延びる環状のチャンバ２２がチューブ２を取り囲んでいる。チャンバ２２は、開口１４に加えて別の開口１２ａ，１２ｂを有している。これらの別の開口１２ａ，１２ｂに連通するように、チューブ２は開口１６に加えて別の開口１３ａ，１３ｂを有している。
【００６４】
よって、エレクトロンフラッド装置１ｂは、複数の経路から電子をチューブ２内に供給できる。このため、チューブ２内全体に電子を供給することができる。さらに、イオンビームＩＢの径が大きい場合、又はイオンビームＩＢが走査される場合であっても、十分な量の電子をイオンビームＩＢに供給することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係るエレクトロンフラッド装置１ｃを備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。このイオン注入装置は、図６に示したエレクトロンフラッド装置１ｂをエレクトロンフラッド装置１ｃに置き換えたものである。
【００６６】
エレクトロンフラッド装置１ｃのチャンバ２２は、開口１４及び別の開口１２ａ，１２ｂに加えて、別の開口１２ｃを有している。チューブ２は、開口１６及び別の開口１３ａ，１３ｂに加えて別の開口１３ｃを有している。別の開口１３ｃは、チャンバ２２の別の開口１２ｃと連通しており、チューブ２内全体に電子を供給することができる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００６８】
例えば、上記第１〜第４実施形態のエレクトロンフラッド装置１，１ａ，１ｂ，１ｃの各々のチャンバ２２は、環状の導体部分が第２及び第３の部分２２ｂ，２２ｃという２箇所の絶縁部分によって区切られているが、少なくとも１箇所の絶縁部分によって区切られていれば、チャンバ２２内にプラズマが生成される。例えば、絶縁部分が１箇所の場合、チャンバ２２は、所定の閉曲線Ａｘに沿って順に配列された導体から成る筒状の第１の部分２２ａと、絶縁体から成る筒状の第２の部分２２ｂとを備え、絶縁体から成る第３の部分２２ｃを備えていない。この場合であっても、チャンバ２２内に主に誘導結合によるプラズマが生成される。また、チャンバ２２の導体部分を区切る絶縁部分の個数が増えるとプラズマが生成し易くなる。
【００６９】
また、図６及び図７に示されたエレクトロンフラッド装置１ｂ，１ｃは、図５に示されたエレクトロンフラッド装置１ａで説明したように電極２１を備えていない構造としてもよい。この場合、エレクトロンフラッド装置１ｂ，１ｃは、エレクトロンフラッド装置１ａと同様に、チャンバ２２と、コイル１８と、端子４ｐとを備える。エレクトロンフラッド装置１ｂ，１ｃが電極２１を備えない構造においても、チャンバ２２が少なくとも１箇所の絶縁部分によって区切られていれば、チャンバ２２内にプラズマが生成される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、イオン注入装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るエレクトロンフラッド装置を備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すIII−III線に沿ってとられた断面図である。
【図４】図４は、図２に示すIV−IV線に沿ってとられた断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るエレクトロンフラッド装置を備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係るエレクトロンフラッド装置を備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、第４実施形態に係るエレクトロンフラッド装置を備えたイオン注入装置の一部を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、プラズマフラッドシステム等と称されるエレクトロンフラッド装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…エレクトロンフラッド装置、２…チューブ、４…ガスソース、５…イオン源、７…引出電極系、３ｐ，４ｐ，５ｐ，６ｐ…端子、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…別の開口、１４，１６…開口、１７…供給口、１８ｂ…導線、１８ａ…芯、１８…コイル（磁場形成手段）、１９…ＲＦ電源（高周波電源）、２０…インピーダンス整合回路、２１…電極、２２…チャンバ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…第１〜第３の部分、２３…カソード電源、２４，２５，２６…電源、３１…ＭＦＣ、３２…ガス供給源、１００…イオン引出アセンブリ、１３０…イオン質量セレクタ、１３１…質量選択スリット、１３５…チューブ、１４０…基板ホルダ、１４１…基板、１４５，１６５…開口、１５５…チャンバ、１７５…供給口、１８５…コイル、１９５…ＲＦ電源、２０５…インピーダンス整合回路、２１５…電極、２２５…電源、ＩＢ…イオンビーム、ＩＢ５…イオンビーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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