CN110556281A - 离子束照射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离子束照射装置，使在可动式的射束电流计测器(7)中的驱动机构的设计变得简便，同时可逐回从射束计测部位所释放出的二次电子。本发明的离子束照射装置(IM)具有：射束电流计测器(7)，其可在射束轨道(IB)进出而计测射束电流；以及，第一电极(6)，其配置于即将到达射束电流计测器(7)前的射束输送路径上；第一电极(6)兼具为：抑制电极，其将从射束电流计测器(7)所释放出的二次电子逐回至射束电流计测器侧；及，其它的射束光学构件。

Description

离子束照射装置
技术领域
本发明涉及一种具备可动式的射束电流计测器的离子束照射装置。
背景技术
在离子束照射装置中，其利用专利文献1记载的可动式法拉第杯(也称为射束电流计测器)。该法拉第杯为在质量分析电磁铁的下游侧进出射束轨道，被利用来计测被质量分析的离子束所含的离子种的质谱，而调整在质量分析电磁铁的磁场，以使所希望的离子种的射束电流成为最大。
在法拉第杯计测射束电流的杯体部分以外，尚具备抑制电极，该抑制电极被施加用以将从专利文献2所记载的杯体释放出的二次电子逐回杯体侧的负电压。借由该抑制电极，可达不会有起因于二次电子释放而导致的计测误差的射束计测。
可动式的法拉第杯上安装上述的抑制电极时，必须考量用以通电于抑制电极的电性配线的牵绕或抑制电极的重量，驱动机构的设计变复杂。另外，还产生设有抑制电极部分的成本。另一方面，若不设置抑制电极，则由于用以将从杯体部分所释放出的二次电子逐回杯体侧的机构会消失，故导致产生计测误差。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开平11-126576
[专利文献2]日本特开2000-065942。
发明内容
[发明欲解决的课题]
在本发明中，考量上述的问题点，提供一种离子束照射装置，其可使在可动式的射束电流计测器中的驱动机构的设计变得简便，同时可逐回从射束计测部位所释放出的二次电子。
[用以解决课题的手段]
离子束照射装置具有：
射束电流计测器，其可在射束轨道进出而计测射束电流；以及，
第一电极，其配置于即将到达所述射束电流计测器前的射束输送路径上；
所述第一电极兼具为：抑制电极，其将从所述射束电流计测器所释放出的二次电子逐回射束电流计测器侧；以及，其它的射束光学构件。
若依据上述构成的离子束照射装置，配置于射束输送路径的第一电极兼具为射束电流计测器的抑制电极，故即使射束电流计测器本身不具备抑制电极，也可在射束电流计测器的计测部位将借由对离子束照射射束所释放出的二次电子逐回计测部位侧，甚至，可防止从计测部位产生的二次电子所致的误计测。
另外，可动式的射束电流计测器本身未设置抑制电极，故可使在可动式的射束电流计测器中的驱动机构的设计变得简便。
也可为具备分析狭缝以及配置于所述分析狭缝与所述第一电极之间的第二电极，其中，相较于所述第二电极的电位，所述第一电极的电位为较低的构成。
所述第二电极也可为具有决定朝向配置于处理室的标的物的离子束的加减速的功能，且所述第一电极具有抑制在射束输送路径产生的过收束功能的构成。
也可为无关于射束输送路径的离子束的加减速，相较于所述第二电极的电位，所述第一电极的电位为恒常较低的构成。
[发明的效果]
配置于射束输送路径的第一电极兼具射束电流计测器的抑制电极，故即使射束电流计测器本身不具备抑制电极，也可在射束电流计测器的计测部位将借由照射离子束所产生的二次电子逐回计测部位侧，进而可防止从计测部位所释放的二次电子所致的误计测。
另外，可动式的射束电流计测器本身未设置抑制电极，故可可使在可动式的射束电流计测器中的驱动机构的设计变得简便。
附图说明
图1为表示离子束照射装置的整体的示意性平面图。
图2为表示加速模式时的电位关系的说明图。
图3为表示减速模式时的电位关系的说明图。
图4为表示减速模式时的电位关系的另一说明图。
图5为表示飘移模式时的电位关系的说明图。
符号说明
1 离子源 3 质量分析电磁铁
4 分析狭缝 5 第二电极
6 第一电极 7 射束电流计测器
8 能量过滤器 9 扫描器
10 准直器 11 标的物
IB 离子束的轨道 IM 离子束照射装置。
具体实施方式
图1为表示离子束照射装置IM的整体的示意性平面图。在图1中，依据离子布植装置的构成例进行说明，但作为应用本发明的离子束照射装置可想到离子布植装置、离子束蚀刻装置、离子束表面改质装置等的具备输送离子束的射束输送路径的装置。
所图示的XYZ轴的方向以照射于标的物11的离子束为基准而描绘出。Z方向为离子束的行进方向，X方向为后述的扫描器9的扫描方向。Y方向为与X方向与Z方向的两方向正交的方向。另外，所图示的离子束的射束轨道IB表示照射于标的物11的离子种的中心轨道。以下说明有关装置整体的构成例。
使用以多片电极所构成的引出电极系2从离子源1所生成的等离子体进行离子束的引出。以质量分析电磁铁3与分析狭缝4，从离子束中所含的各种离子种进行特定离子种的分析(选别)。
其后，离子束会通过第二电极5、设于其下游的第一电极6及能量过滤器8等，而调整成具有照射于标的物11的最终能量的离子束。此时的调整方法为依第二电极5的电位设定而大致区分为3种类。
第二电极5的电位高于标的物11的电位(接地电位)时，在从第二电极5至标的物11的射束输送路径，离子束整体地一边被加速一边被输送(加速模式)。相反地，第二电极5的电位低于标的物11的电位时，离子束整体地一边被减速一边输送(减速模式)。另外，第二电极5的电位与标的物11的电位相同时，在从第二电极5至标的物11的射束输送路径，离子束整体地无加减速地被输送(飘移模式)。
上述输送方法的选择为依被输送的离子种、照射于标的物11的离子束的最终能量而决定。整体地被加速或被减速意指虽然局部地在射束输送路径的中途被加减速，但以射束输送路径的全体观看时则为被加速或被减速。
第二电极5的电位与标的物11的电位(接地电位)的电位差若愈大，一边被加速或减速且一边被输送的离子束在射束输送的中途产生过收束。为了抑制该过收束，可对第一电极6施加电压。
射束电流计测器7与以往技术相同，借由未图示的驱动机构对射束轨道IB朝箭号方向进出而用以计测离子束的射束电流的计测器。以在该射束电流计测器7使所希望离子种的射束电流成为最大的方式，进行分析电磁铁3的磁场调整。该可动式的射束电流计测器7不具备用以将从射束电流计测器7的计测部位(例如法拉第杯体、导电性的平板)产生的二次电子逐回计测部位侧的抑制电极。
能量过滤器8具备一边使离子束局部地加速或减速并一边偏向的功能。离子束的偏向方向在图1中设想为Y方向。经由此过滤器而进行除去离子束中所含的不需要的能量成分。
其后，以扫描器9朝X方向扫描离子束，进行以准直器10扫描的离子束的平行化。另外，在此所述的平行化意指使离子束的行进方向在Z方向对齐的操作。被平行化的离子束被照射于借由未图示的驱动机构朝Y方向往返扫描的标的物11。借由该离子束的照射，对配置于未图示的处理室的标的物11进行离子布植处理。
上述的离子束照射装置IM的构成中，为使第一电极6的电位低于射束电流计测器7的电位，对第一电极6施加电压。从此方式，即使在射束电流计测器7不设置抑制电极，也可借由配置于射束输送路径的第一电极6将产生自射束电流计测器7的计测部位的二次电子逐回至计测部位侧。另外，可动式的射束电流计测器7不具备抑制电极，故容易设计用以驱动射束电流计测器7的驱动机构。
以下，使用图2至图5，说明有关加速、减速、飘移的各模式中的各部的电位关系。各图的上下方向表示电位的高低，离子束从图的左侧朝向右侧而输送。所图示的V1为射束电流计测器与第一电极的电位差，V2为射束电流计测器与第二电极的电位差。射束电流计测器7的电位与标的物11的电位相同地设为接地电位。
图2为有关加速模式时的各部的电位关系的说明图。
在表示于图的右侧的二次电子e的行为可看到，第一电极6的电位低于射束电流计测器7的电位，故从射束电流计测器7的计测部位所释放出的二次电子被逐回至射束电流计测器7侧。
显示于图的左侧的二次电子e为离子束碰撞第二电极5或碰撞第二电极5与第一电极6之间的射束输送路径的壁面所产生的二次电子。
在图2的构成中，相对于第二电极5，第一电极6的电位较低，故该二次电子也被逐回至第二电极5侧，但借由第一电极6与第二电极5的电位设定，有可能在第一电极6的上游侧产生的二次电子e会流入射束电流计测器7的计测部。
图3为有关减速模式时的各部的电位关系的说明图。
显示于图的右侧的二次电子e与加速模式同样地，被逐回至射束电流计测器7的计测部位侧。
另一方面，显示于图的左侧的二次电子e为第一电极6的电位高于第二电极5的电位，故被拉进至第一电极6侧，且最后流入于射束电流计测器7。其结果，产生射束电流的计测误差。
改善上述问题点为图4的构成。
如图4，使第一电极6的电位低于第二电极5与射束电流计测器7，借此，可使从射束输送路径的上游及下游侧流入至第一电极6侧的二次电子被逐回至各别之侧。
图5为有关飘移模式时的各部的电位关系的说明图。
与图4同样地，使第一电极6的电位低于第二电极5与射束电流计测器7，借此，可使从射束输送路径的上游及下游侧流入于第一电极6侧的二次电子逐回至各别之侧。
上述的实施方式中，以离子束照射装置IM为例而说明，但只要为处理离子束的其它装置，且在射束输送路径具备可动式的射束电流计测器的装置，皆可应用本发明。
虽然叙述第一电极6具有过收束的抑制功能的要旨，但第一电极6的功能不限定于该功能。例如，构成用以使配置于射束输送路径的离子束收束的单透镜的电极群之中，也可使于最下游侧的电极与射束电流计测器7的抑制电极兼用。
另外，在上述实施方式仅作为具备用以选择射束输送路径内的离子束的输送模式的第二电极5的构成例，但借由离子束照射装置的构成也可为不具备第二电极5的构成。不具备第二电极5的构成可设想例如在引出电极系之处引出离子束时，预先使离子束的能量设为最终能量的构成。
因离子束碰撞第一电极6，也有从第一电极6释放出二次电子而流入于射束电流计测器7的计测部之虞。若考量此现象，在第一电极6宜形成为离子束不会碰撞的构成。
在上述实施方式，已说明就第一电极6之例而言，其构成过收束的抑制用电极或单透镜的一部分的电极。然而，借由离子束照射装置，未必仅限于上述的过收束用电极或单透镜，故先前举出的第一电极6的构成例仅为例示列举。
有关本发明作为对象的第一电极的一般构成、功能如以下。
第一电极兼具：用以将从射束电流计测器所释放出的二次电子逐回至射束电流计测器侧的抑制电极，及配置于射束输送路径的抑制电极以外的射束光学构件。
将射束电流计测器配置于射束轨道之外时，第一电极不发挥作为抑制电极功能，而发挥抑制电极以外的射束光学构件的功能。
另外，第一电极只要构成射束光学构件的一部分即可，所谓射束光学构件由为了控制通过此光学构件的离子束的形状、能量等使用的电极所构成的光学构件。
对第一电极6的施加电压优选构成为施加一定的电压，在通常作用为抑制电极以外的射束光学构件而发挥功能，而仅在使射束电流计测器7进入射束轨道，立即作用为抑制电极而发挥功能。另外，对第一电极6的施加电压是由于射束电流计测器的电位大多设定于接地电位，故施加负电压。
在上述实施方式，虽已说明有关以射束电流计测器7的测定结果作为基准而进行分析电磁铁的磁场调整，但本发明的射束电流计测器的用途未必限于此处所述的用途。若为在离子源至处理室为止的任意射束输送路径进出射束轨道，皆可应用本发明。
其他，本发明不限定于前述实施方式，当然在不超出其旨意的范围可为各种变形。

Claims (4)

1.一种离子束照射装置，具有：
射束电流计测器，其可在射束轨道进出而计测射束电流；以及，
第一电极，其配置于即将到达所述射束电流计测器前的射束输送路径上；
所述第一电极兼具为：抑制电极，其将从所述射束电流计测器所释放出的二次电子逐回至射束电流计测器侧；以及，其它的射束光学构件。
2.根据权利要求1所述的离子束照射装置，其具备：
分析狭缝；以及，
配置于所述分析狭缝与所述第一电极之间的第二电极，
其中，相较于所述第二电极的电位，所述第一电极的电位为较低。
3.根据权利要求1所述的离子束照射装置，其中，所述第二电极具有决定朝向配置于处理室的标的物的离子束的加减速的功能，
所述第一电极具有抑制在射束输送路径产生的过收束的功能。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子束照射装置，其中，无关于射束输送路径的离子束的加减速，相较于所述第二电极的电位，所述第一电极的电位为恒常较低。
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