JP2001357813A - Method of measuring ion component ratio in ion irradiating device - Google Patents

Method of measuring ion component ratio in ion irradiating device

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JP2001357813A
JP2001357813A JP2000181556A JP2000181556A JP2001357813A JP 2001357813 A JP2001357813 A JP 2001357813A JP 2000181556 A JP2000181556 A JP 2000181556A JP 2000181556 A JP2000181556 A JP 2000181556A JP 2001357813 A JP2001357813 A JP 2001357813A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and accurately find in a short time a ratio of an purposive componental ion contained in an ion beam extracted from an ion source. SOLUTION: In this measuring method, a deflector 24 to receive the ion beam 10 extracted from the ion source 2 and bend it by a magnetic field, and a Faraday cup 30 provided at a position where the ion beam 10 making a straight advance in the deflector 24 is injected are used. When magnetic field strength in the deflector 24 is reduced to zero, an ion current I0 passing through the Faraday cup 30 is measured, and when the magnetic field strength in the deflector 24 is gradually increased, ion currents I1 and I2 on two flat parts where the change of the ion current I passing through the Faraday cup 30 becomes almost zero near the magnetic field strength corresponding to the purposive componental ion are individually measured. Thereby, a ratio of |I1-I2|/I0 is found.

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、イオン源から引
き出したイオンビームを質量分離器を通さずに被処理物
に照射する非質量分離型のイオン照射装置において、当
該イオンビームに含まれている目的とする成分系イオン
(例えば、B2x 系イオン、PHx 系イオン等)の比
を求める方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-mass separation type ion irradiation apparatus which irradiates an object to be processed with an ion beam extracted from an ion source without passing through a mass separator, and is included in the ion beam. The present invention relates to a method for determining the ratio of target component ions (for example, B 2 H x ions, PH x ions, etc.).

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来のイオン照射装置の一例を
示す概略図である。このイオン照射装置は、イオン源2
から引き出したイオンビーム10を、質量分離器(例え
ば質量分離電磁石)を通さずに被処理物12に照射し
て、被処理物12にイオン注入、表面改質等の処理を施
すよう構成されている。このような非質量分離型の装置
で被処理物12にイオン注入を行うものは、非質量分離
型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。被処理物12の表面改質を行うものは、イオンシ
ャワー装置とも呼ばれる。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional ion irradiation apparatus. This ion irradiation apparatus includes an ion source 2
The object 12 is irradiated with the ion beam 10 extracted from the object 12 without passing through a mass separator (for example, a mass separation electromagnet), and the object 12 is subjected to processes such as ion implantation and surface modification. I have. Such a non-mass separation type apparatus that performs ion implantation on the workpiece 12 is also called a non-mass separation type ion implantation apparatus or an ion doping apparatus. What performs the surface modification of the to-be-processed object 12 is also called an ion shower apparatus.

【0003】イオン源2は、この例では、導入された原
料ガス3を電離させてプラズマ6を生成するプラズマ生
成部4と、このプラズマ6から電界の作用でイオンビー
ム10を引き出す引出し加速電極系8とを備えている。
In this example, the ion source 2 comprises a plasma generator 4 for ionizing the introduced source gas 3 to generate a plasma 6, and an extraction accelerating electrode system for extracting an ion beam 10 from the plasma 6 by the action of an electric field. 8 is provided.

【0004】被処理物12は、例えば半導体基板、液晶
ディスプレイ用のガラス基板等であり、この例では、矢
印Dに示すように、イオンビーム10の照射領域に出し
入れされ、かつ当該照射領域内で往復走査される。但
し、これに限られるものではない。
The object to be processed 12 is, for example, a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display, or the like. In this example, as shown by an arrow D, the object to be processed is put into and taken out of the irradiation area of the ion beam 10 and within the irradiation area. It is scanned back and forth. However, it is not limited to this.

【0005】原料ガス3には、例えば、ホウ素(B)を
ドーパントとして用いる場合は、B 26 (ジボラン)
を水素希釈したものが用いられる。リン(P)をドーパ
ントとして用いる場合は、PH3 (ホスフィン)を水素
希釈したものが用いられる。
The raw material gas 3 contains, for example, boron (B).
When used as a dopant, B TwoH6(Diborane)
Is diluted with hydrogen. Dopa for phosphorus (P)
When using as aThreeHydrogen (phosphine)
The diluted one is used.

【0006】イオン源2から引き出されるイオンビーム
10には、イオン源2のタイプに拘わらず、幾つかの成
分系(換言すれば、成分グループ)のイオンが含まれて
いる。例えば、B26 を水素希釈した原料ガス3を用
いた場合、イオンビーム10には、大きく分けて、水素
系(即ちHx 系。x=1、2、3)のイオン、ホウ素1
原子系(即ちBHx 系。x=0、1、2、3、4)のイ
オン、およびホウ素2原子系(即ちB2x 系。x=
0、1、2、3、4、5、6)のイオンが含まれてい
る。同様に、PH3 を水素希釈した原料ガス3を用いた
場合、イオンビーム10には、大きく分けて、水素系
(即ちHx 系。x=1、2、3)のイオン、リン1原子
系(即ちPHx 系。x=0、1、2、3、4)のイオ
ン、およびリン2原子系(即ちP2x 系。x=0、
1、2、3、4)のイオンが含まれている。
The ion beam 10 extracted from the ion source 2 contains ions of several component systems (in other words, component groups) regardless of the type of the ion source 2. For example, when the raw material gas 3 obtained by diluting B 2 H 6 with hydrogen is used, the ion beam 10 is roughly divided into hydrogen-based (that is, H x -based, x = 1, 2, 3) ions, boron 1
Ions in the atomic system (ie, BH x system; x = 0, 1, 2, 3, 4), and boron diatomic system (ie, B 2 H x system; x =
0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6). Similarly, when the raw material gas 3 obtained by diluting PH 3 with hydrogen is used, the ion beam 10 is roughly divided into hydrogen-based (that is, H x -based, x = 1, 2, 3) ions and phosphorus 1-atom-based system. (Ie, PH x system; x = 0, 1, 2, 3, 4) and phosphorus diatomic system (ie, P 2 H x system; x = 0,
1, 2, 3, 4).

【0007】質量分離器によってイオンビームの質量分
離を行って一つの質量のイオン種のみを選別してイオン
注入を行う通常の(即ち質量分離型の)イオン注入装置
と違って、この例のような非質量分離型のイオン照射装
置では、通常、イオンビーム10に含まれている目的と
する成分系イオン(例えばB2x 系イオンまたはPH
x 系イオン)の量によって、被処理物12へのイオン照
射量(例えばイオン注入量)を制御しているので、イオ
ンビーム10中の当該成分系イオンの比(割合)を求め
る必要がある。この比をイオンビーム10全体のビーム
量(ビーム電流)に掛けることによって、目的とする成
分系イオンの量を簡単に求めることができるからであ
る。
[0007] Unlike a normal (ie, mass separation type) ion implantation apparatus in which an ion beam is mass-separated by a mass separator to select only one mass of ion species and perform ion implantation. In a non-mass separation type ion irradiation apparatus, target component ions (for example, B 2 H x ions or PH ions) contained in the ion beam 10 are usually used.
Since the amount of ion irradiation (for example, the amount of ion implantation) to be processed 12 is controlled by the amount of ( x- type ions), it is necessary to find the ratio (ratio) of the component ions in the ion beam 10. By multiplying this ratio by the beam amount (beam current) of the entire ion beam 10, the amount of target component ions can be easily obtained.

【0008】上記比は、従来は次のようにして求めてい
た。即ち、図4に示すように、イオン源2から引き出さ
れたイオンビーム10の一部を受けてそれを磁場によっ
て曲げてイオンビーム10の質量分析を行う湾曲した質
量分析器14と、ある一定の曲率で曲げられたイオンビ
ーム10が入射する位置に設けられたファラデーカップ
20とを用いる。ファラデーカップ20の前方には、こ
の例では、入射イオンビームの幅を細く制限するスリッ
ト16、および、ファラデーカップ20から放出された
2次電子の逃げを抑制するサプレッサ電極18が設けら
れている。イオンビーム10が入射することに伴ってフ
ァラデーカップ20に流れるイオン電流Iは、例えば、
電流計測器22によって計測される。
[0008] The above ratio was conventionally determined as follows. That is, as shown in FIG. 4, a curved mass analyzer 14 that receives a part of the ion beam 10 extracted from the ion source 2 and bends it by a magnetic field to perform mass analysis of the ion beam 10, A Faraday cup 20 provided at a position where the ion beam 10 bent at a curvature is incident is used. In this example, in front of the Faraday cup 20, a slit 16 for narrowing the width of the incident ion beam and a suppressor electrode 18 for suppressing escape of secondary electrons emitted from the Faraday cup 20 are provided. The ion current I flowing through the Faraday cup 20 with the incidence of the ion beam 10 is, for example,
It is measured by the current measuring device 22.

【0009】そして、質量分析器14における磁場の強
度を徐々に変化(例えば増大)させて、そのときにファ
ラデーカップ20に流れるイオン電流Iの計測を行う。
それによって得られるデータは、例えば図2Aまたは図
3Aに示すように、多数のピークから成るスペクトル波
形をしている。これは、磁場強度変化に伴って、ファラ
デーカップ20に入射するイオンの質量および量が次々
と変化するからである。
The intensity of the magnetic field in the mass analyzer 14 is gradually changed (for example, increased), and the ion current I flowing through the Faraday cup 20 at that time is measured.
The data obtained thereby has a spectral waveform composed of a number of peaks, for example, as shown in FIG. 2A or 3A. This is because the mass and amount of ions incident on the Faraday cup 20 change one after another with the change in the magnetic field intensity.

【0010】そして従来は、このようなピーク値から定
量を行っていた。即ち、各ピーク値の総和に対する、目
的とする成分系イオンのピークの和の比を求めていた。
例えば図2Aの例の場合、イオン電流Iの主なピーク値
をI1 〜I13とすると、B2x 系イオンの比は、次式
によって求めていた。
[0010] Conventionally, quantification has been performed from such peak values. That is, the ratio of the sum of the peaks of the target component ions to the sum of the respective peak values has been determined.
For example, in the case of the example of FIG. 2A, assuming that the main peak values of the ion current I are I 1 to I 13 , the ratio of B 2 H x -based ions is obtained by the following equation.

【0011】[0011]

【数1】 (I7 +・・・+I13)/(I1 +・・・+I13(I 7 +... + I 13 ) / (I 1 +... + I 13 )

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の計
測方法は、イオン電流Iの多数のピーク値(例えばI1
〜I13)を計測しなければならないので、多くの時間と
手間とがかかり、簡単ではない。
In the conventional measuring method as described above, a large number of peak values of the ion current I (for example, I 1
II 13 ) has to be measured, which takes a lot of time and effort, and is not easy.

【0013】しかも、大小全てのピーク値を計測するこ
とは実際上は困難であるので、一定値以下のピーク値は
無視せざるを得ず、従って計測の正確さに欠ける。
Moreover, since it is practically difficult to measure the peak values of all sizes, the peak values below a certain value must be neglected, and the measurement accuracy is poor.

【0014】そこでこの発明は、イオン源から引き出さ
れたイオンビーム中に含まれている目的とする成分系イ
オンの比を簡単にかつ短時間で、しかも正確に求めるこ
とのできる計測方法を提供することを主たる目的とす
る。
Accordingly, the present invention provides a measuring method capable of easily and accurately obtaining the ratio of target component ions contained in an ion beam extracted from an ion source. It is the main purpose.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明の計測方法は、
前記イオン源から引き出されたイオンビームを受けてそ
れを磁場または電場の少なくとも一方から成る偏向場に
よって曲げる偏向器と、この偏向器内を直進したイオン
ビームが入射する位置に設けられたファラデーカップと
を用いて、前記偏向器における偏向場の強度を零または
ほぼ零にしたときに前記ファラデーカップに流れるイオ
ン電流I0 を計測し、かつ前記偏向器における偏向場の
強度を零よりも大きい領域において徐々に変化させたと
きに、目的とする成分系イオンに対応する偏向場強度の
前後において前記ファラデーカップに流れるイオン電流
の変化がほぼ零になる二つの平坦部でのイオン電流I1
およびI2 をそれぞれ計測し、そして次式の比を求める
ことを特徴としている。
The measuring method according to the present invention comprises:
A deflector that receives an ion beam extracted from the ion source and bends it by a deflection field composed of at least one of a magnetic field and an electric field, and a Faraday cup provided at a position where an ion beam that has traveled straight in the deflector is incident. Is used to measure the ion current I 0 flowing through the Faraday cup when the intensity of the deflection field in the deflector is zero or almost zero, and in a region where the intensity of the deflection field in the deflector is greater than zero. When gradually changed, the ion current I 1 at the two flat portions at which the change in the ion current flowing through the Faraday cup becomes almost zero before and after the deflection field intensity corresponding to the target component ions.
And I 2 are measured, and the ratio of the following equation is obtained.

【0016】[0016]

【数2】|I1 −I2 |/I0 | I 1 −I 2 | / I 0

【0017】前記偏向器における偏向場の強度を零また
はほぼ零にしたとき、イオンビームは偏向器内で曲げら
れることなく直進するので、しかもその直進位置にファ
ラデーカップが設けられているので、当該ファラデーカ
ップには、イオンビームに含まれている全ての成分のイ
オンが入射する。その総量がイオン電流I0 として計測
される。
When the intensity of the deflection field in the deflector is set to zero or almost zero, the ion beam travels straight without being bent in the deflector, and the Faraday cup is provided at the straight traveling position. The ions of all components contained in the ion beam enter the Faraday cup. The total amount is measured as the ion current I 0 .

【0018】一方、前記偏向器における偏向場の強度を
零よりも大きい領域において徐々に変化させたとき、例
えば零から徐々に増大させたとき、イオンビームに含ま
れるイオンの内の質量の軽いものから順に大きく曲げら
れてファラデーカップから外れて行くので、ファラデー
カップに流れるイオン電流は、平坦部を経ながら階段状
に減少して行く。この平坦部は、偏向場強度の変化に対
してイオン電流の変化がほぼ零になる部分であり、これ
は主な成分系イオンが存在しない部分、即ち各成分系イ
オン間の区切り部を表している。
On the other hand, when the intensity of the deflecting field in the deflector is gradually changed in a region larger than zero, for example, when the intensity is gradually increased from zero, ions having a light mass in the ions contained in the ion beam The ion current flowing through the Faraday cup decreases stepwise while passing through the flat portion, since the Faraday cup is largely bent in order from the Faraday cup. This flat portion is a portion where the change in the ion current becomes almost zero with respect to the change in the deflection field intensity, and this portion represents a portion where the main component ions do not exist, that is, a partition between the component ions. I have.

【0019】従って、目的とする成分系イオンの前後二
つの平坦部でのイオン電流I1 およびI2 の内、一方
(例えばI1 )は当該目的とする成分系イオンを含むイ
オン電流であり、他方(例えばI2 )はそれを含まない
イオン電流である。従って、両イオン電流の差|I1
2 |は、目的とする成分系イオンの量を表している。
従って、上記数2の比は、イオン源から引き出されたイ
オンビーム中に含まれている目的とする成分系イオンの
比を表している。
Therefore, one (for example, I 1 ) of the ion currents I 1 and I 2 at the two flat portions before and after the target component ion is the ion current containing the target component ion, The other (for example, I 2 ) is an ion current not containing it. Therefore, the difference | I 1
I 2 | represents the amount of target component ions.
Therefore, the ratio of the above equation (2) represents the ratio of target component ions contained in the ion beam extracted from the ion source.

【0020】このようにこの発明の計測方法によれば、
従来の計測方法のようにイオン電流の多数のピーク値を
計測する必要はなく、上記三つのイオン電流I0 、I1
およびI2 を計測すれば良いので、イオンビーム中に含
まれている目的とする成分系イオンの比を簡単にかつ短
時間で求めることができる。
As described above, according to the measuring method of the present invention,
It is not necessary to measure a large number of peak values of the ion current unlike the conventional measurement method, and the three ion currents I 0 and I 1 are not required.
Since I and I 2 need only be measured, the ratio of target component ions contained in the ion beam can be easily and quickly obtained.

【0021】しかも、この発明の計測方法では、従来の
計測方法と違って電流値の小さいイオンを無視して計測
を行っているのではなく、上記イオン電流I0 は全ての
成分のイオンの量を正確に表しており、上記イオン電流
の差|I1 −I2 |は目的とする成分系イオンの量を正
確に表しているので、目的とする成分系イオンの比を正
確に求めることができる。
Further, in the measurement method of the present invention, unlike the conventional measurement method, the measurement is not performed while ignoring ions having a small current value, but the ion current I 0 is determined by the amount of ions of all components. And the difference | I 1 −I 2 | of the ion current accurately represents the amount of the target component ions, so that the ratio of the target component ions can be accurately determined. it can.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る計測方法
の実施に使用するイオン照射装置の一例を示す概略図で
ある。図4に示した従来の装置と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においてはそれとの相違点
を主に説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an ion irradiation apparatus used for carrying out a measuring method according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those of the conventional apparatus shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and differences from those will be mainly described below.

【0023】この実施例では、従来例の質量分析器14
に代わるものとして、イオン源2から引き出されたイオ
ンビーム10の一部を受けてそれを磁場によって曲げる
偏向器24を設けている。この偏向器24における磁場
を零またはほぼ零にすると、図1中に実線で示すよう
に、イオンビーム10は偏向器24内を直進し、当該磁
場を強くすると、1点鎖線で示すように、イオンビーム
10は偏向器24内で曲げられ、当該磁場をより強くす
ると、2点鎖線で示すように、イオンビーム10は偏向
器24内でより大きく曲げられる。あるいは、磁場強度
が同一ならば、イオンビーム10中に含まれる軽いイオ
ンほど2点鎖線で示すように大きく曲げられる。
In this embodiment, the conventional mass analyzer 14 is used.
As an alternative to the above, there is provided a deflector 24 which receives a part of the ion beam 10 extracted from the ion source 2 and bends it by a magnetic field. When the magnetic field in the deflector 24 is set to zero or almost zero, as shown by a solid line in FIG. 1, the ion beam 10 goes straight in the deflector 24, and when the magnetic field is strengthened, as shown by a dashed line, The ion beam 10 is bent in the deflector 24, and if the magnetic field is further strengthened, the ion beam 10 is bent more in the deflector 24 as shown by a two-dot chain line. Alternatively, if the magnetic field strength is the same, the lighter ions contained in the ion beam 10 are bent more greatly as shown by the two-dot chain line.

【0024】なお、偏向器28は、この例では、イオン
ビーム10を曲げる偏向場として磁場を用いているが、
電場を用いても良いし、磁場と電場を併用しても良い。
Although the deflector 28 uses a magnetic field as a deflection field for bending the ion beam 10 in this example,
An electric field may be used, or a magnetic field and an electric field may be used in combination.

【0025】更にこの実施例では、従来例のファラデー
カップ20に代わるものとして、上記偏向器24内を直
進したイオンビーム10が入射する位置にファラデーカ
ップ30を設けている。ファラデーカップ30の前方に
は、この例のように、入射イオンビームを整形するマス
ク26、および、ファラデーカップ30から放出される
2次電子の逃げを抑制するものであって負電圧が印加さ
れるサプレッサ電極28を設けておくのが好ましい。イ
オンビーム10が入射することによってファラデーカッ
プ30に流れるイオン電流Iは、従来例と同様に例え
ば、電流計測器22によって計測される。
Further, in this embodiment, as an alternative to the conventional Faraday cup 20, a Faraday cup 30 is provided at a position where the ion beam 10 which has traveled straight in the deflector 24 is incident. In front of the Faraday cup 30, as in this example, a mask 26 for shaping the incident ion beam and a negative voltage for suppressing escape of secondary electrons emitted from the Faraday cup 30 are applied. Preferably, a suppressor electrode 28 is provided. The ion current I flowing through the Faraday cup 30 due to the incidence of the ion beam 10 is measured by, for example, a current measuring device 22 as in the conventional example.

【0026】上記のような偏向器24およびファラデー
カップ30を用いて、イオン源2から引き出されたイオ
ンビーム10に含まれている目的とする成分系イオンの
比を次のようにして求める。
Using the deflector 24 and the Faraday cup 30 as described above, the ratio of target component ions contained in the ion beam 10 extracted from the ion source 2 is determined as follows.

【0027】即ち、偏向器24における磁場強度を零ま
たはほぼ零にして、そのときにファラデーカップ30に
流れるイオン電流I0 を計測する。このとき、イオンビ
ーム10は偏向器24内で曲げられることなく直進する
ので、しかもその直進位置にファラデーカップ30が設
けられているので、ファラデーカップ30には、イオン
ビーム10に含まれている全ての成分のイオンが入射す
る。例えば、B26を水素希釈した原料ガス3を用いた
場合、図2に示す前述したHx 系イオン、BHx 系イオ
ンおよびB2x 系イオンを含む全ての成分のイオンが
入射する。PH3 を水素希釈した原料ガス3を用いた場
合、図3に示す前述したHx 系イオン、PHx 系イオン
およびP2x 系イオンを含む全てのイオンが入射す
る。その総量がイオン電流I0 として計測される(図2
Bおよび図3B参照)。
That is, the magnetic field intensity in the deflector 24 is set to zero or almost zero, and the ion current I 0 flowing through the Faraday cup 30 at that time is measured. At this time, since the ion beam 10 travels straight without being bent in the deflector 24, and furthermore, since the Faraday cup 30 is provided at the straight traveling position, the Faraday cup 30 includes all the components included in the ion beam 10. Of the component is incident. For example, when the raw material gas 3 obtained by diluting B 2 H 6 with hydrogen is used, ions of all components including the above-described H x -based ions, BH x -based ions, and B 2 H x -based ions shown in FIG. 2 are incident. . When the source gas 3 obtained by diluting PH 3 with hydrogen is used, all the ions including the above-described H x -based ions, PH x -based ions and P 2 H x -based ions shown in FIG. 3 are incident. The total amount is measured as the ion current I 0 (FIG. 2)
B and FIG. 3B).

【0028】一方、偏向器24における磁場の強度を零
よりも大きい領域において徐々に変化させたとき、例え
ば零から徐々に増大させたとき、イオンビーム10中に
含まれているイオンの内の質量の軽いものから順に大き
く曲げられてファラデーカップ30から外れて行く(即
ちファラデーカップ30に入射しなくなる)ので、ファ
ラデーカップ30に流れるイオン電流Iは、図2Bまた
は図3Bに示すように、平坦部F1 、F2 ・・・を経な
がら階段状に減少して行く。この平坦部F1 、F2 ・・
・は、磁場強度の変化に対してイオン電流Iの変化がほ
ぼ零になる部分であり、これは主な成分系イオンが存在
しない部分、即ち各成分系イオン間の区切り部を表して
いる。
On the other hand, when the intensity of the magnetic field in the deflector 24 is gradually changed in a region larger than zero, for example, when it is gradually increased from zero, the mass of the ions contained in the ion beam 10 is reduced. 2B or 3B, the ion current I flowing through the Faraday cup 30 is flattened as shown in FIG. 2B or 3B. It decreases stepwise while passing through F 1 , F 2 . The flat portions F 1 , F 2.
Indicates a portion where the change of the ion current I becomes almost zero with respect to the change of the magnetic field intensity, and this indicates a portion where the main component ions do not exist, that is, a partition between the respective component ions.

【0029】これを詳述すると、図2B(B26 を水
素希釈した原料ガス3を用いる場合)の例の場合、磁場
強度を零から徐々に大きくして行くと、まず一番軽いH
x 系イオンがファラデーカップ30から外れてそれに相
当するぶんイオン電流Iが減少する。その後は、次に軽
いBHx 系イオンがファラデーカップ30から外れるま
でには磁場強度に余裕があるので、磁場強度を増大させ
てもイオン電流Iが殆ど変化しない平坦部F1 が表れ
る。更に磁場強度を増大させると、BHx 系イオンがフ
ァラデーカップ30から外れてそれに相当するぶんイオ
ン電流Iが減少し、その後は次の平坦部F2 が表れる。
更に磁場強度を増大させると、一番重いB 2x 系イオ
ンがファラデーカップ30から外れてそれに相当するぶ
んイオン電流Iが減少し、その後は主な成分系イオンが
存在しなくなるのでイオン電流Iが0の平坦部F3 が表
れる。
FIG. 2B (BTwoH6The water
In the case of the example in which the raw material gas 3 diluted with hydrogen is used,
When the intensity is gradually increased from zero, the lightest H
xSystem ions come off the Faraday cup 30 and
The corresponding ion current I decreases. After that,
BHxUntil the system ions come off the Faraday cup 30
Because there is room in the magnetic field strength, increase the magnetic field strength
Even if the ion current I hardly changes1Appears
You. When the magnetic field strength is further increased, BHxSystem ion
Io deviates from the Faraday cup 30
Current I decreases, and then the next flat portion FTwoAppears.
When the magnetic field strength is further increased, the heaviest B TwoHxSeries Io
Is disengaged from the Faraday cup 30
Ion current I decreases, after which the main component ions
The flat portion F where the ion current I is 0 because it no longer existsThreeIs a table
It is.

【0030】B26 を水素希釈した原料ガス3を用い
る場合、通常、ドーパントイオンには量の最も多いB2
x 系イオンを用いる。例えばこれが目的とする成分系
イオンである。従って、このB2x 系イオンに対応す
る磁場強度の前後二つの平坦部F2 およびF3 でのイオ
ン電流I1 およびI2 をそれぞれ計測する。この例では
2 ≒0である。
In the case of using B 2 H 6 source gas 3 with hydrogen diluted, usually highest amounts dopant ion B 2
H x -based ions are used. For example, this is a target component ion. Therefore, the ion currents I 1 and I 2 at the two flat portions F 2 and F 3 before and after the magnetic field intensity corresponding to the B 2 H x -based ion are measured, respectively. In this example, I 2 ≒ 0.

【0031】この二つのイオン電流I1 およびI2
内、一方のイオン電流I1 はB2x系イオンを全て含む
イオン電流であり、他方のイオン電流I2 はB2x
イオンを全く含まないイオン電流である。従って、両イ
オン電流の差|I1 −I2 |は、目的とするB2x
イオンの量を正確に表している。
Of the two ion currents I 1 and I 2 , one ion current I 1 is an ion current containing all B 2 H x -based ions, and the other ion current I 2 is a B 2 H x -based ion Is an ionic current that does not include any ionic current. Therefore, the difference | I 1 −I 2 | between the two ion currents accurately represents the desired amount of B 2 H x -based ions.

【0032】更に、上記数2に示した比、即ち|I1
2 |/I0 を求める。この比は、上記説明から分かる
ように、イオン源2から引き出されたイオンビーム10
中に含まれている目的とするB2x 系イオンの全イオ
ンに対する比を表している。
Further, the ratio shown in the above equation 2, that is, | I 1
Find I 2 | / I 0 . This ratio is, as can be seen from the above description, the ion beam 10 extracted from the ion source 2.
It shows the ratio of target B 2 H x -based ions contained therein to all ions.

【0033】図3B(PH3 を水素希釈した原料ガス3
を用いる場合)の例の場合も、上記と同様である。但し
この場合は、通常、ドーパントイオンには量の最も多い
PH x 系イオンを用いるので、それが目的とする成分系
イオンである。従って、このPHx 系イオンに対応する
磁場強度の前後二つの平坦部F1 およびF2 でのイオン
電流I1 およびI2 をそれぞれ求める。後は、B26
の場合と同様である。
FIG. 3B (PHThreeGas 3 diluted with hydrogen
Is the same as above. However
In this case, the dopant ion is usually the most abundant
PH xSince the system ion is used, the target component system
It is an ion. Therefore, this PHxCorresponding to system ions
Two flat parts F before and after the magnetic field strength1And FTwoIons at
Current I1And ITwoRespectively. After that, BTwoH6
Is the same as

【0034】偏向器24における磁場強度は、上記例と
は逆に、大きい方から徐々に減少させて行っても良い。
そのようにしても、図2Bまたは図3Bと同様のデータ
を得ることができる。
Contrary to the above example, the magnetic field strength in the deflector 24 may be gradually reduced from the larger one.
Even in such a case, the same data as in FIG. 2B or FIG. 3B can be obtained.

【0035】このようにこの発明の計測方法によれば、
従来の計測方法のようにイオン電流Iの多数のピーク値
(例えば図2Aに示したピーク値I1 〜I13)を計測す
る必要はなく、上記三つのイオン電流I0 、I1 および
2 を計測すれば良いので、イオンビーム10中に含ま
れている目的とする成分系イオン(例えば、上述したB
2x 系イオンまたはPHx 系イオン)の比を簡単にか
つ短時間で求めることができる。
As described above, according to the measuring method of the present invention,
Unlike the conventional measurement method, it is not necessary to measure a large number of peak values of the ion current I (for example, the peak values I 1 to I 13 shown in FIG. 2A), and the above three ion currents I 0 , I 1 and I 2 are not required. Is measured, the target component ions contained in the ion beam 10 (for example, B
And the ratio of 2 H x based ionic or PH x based ionic) easily can be obtained in a short time.

【0036】しかも、この発明の計測方法では、従来の
計測方法と違って電流値の小さいイオンを無視して計測
を行っているのではなく、上記イオン電流I0 は全ての
成分のイオンの量を正確に表しており、上記イオン電流
の差|I1 −I2 |は目的とする成分系イオンの量を正
確に表しているので、目的とする成分系イオンの比を正
確に求めることができる。
[0036] Moreover, in the measuring method of the present invention, the amount of conventional measurement methods and rather than doing measurements, ignoring small ions having a current value different, the ion current I 0 is the all component ions And the difference | I 1 −I 2 | of the ion current accurately represents the amount of the target component ions, so that the ratio of the target component ions can be accurately determined. it can.

【0037】従ってこのような計測方法を用いれば、例
えば、被処理物12に対する正確な注入量の制御が可能
になる。また、イオン源2へのフィードバック制御も速
やかに行うことが可能になる。
Therefore, by using such a measuring method, for example, it is possible to control the injection amount to the workpiece 12 accurately. Further, the feedback control to the ion source 2 can be promptly performed.

【0038】また、従来の計測方法のようにイオン電流
Iの多数のピーク値を正確に計測(定量)する必要はな
いので、計測系に高分解能のものを用いる必要がない。
要は、各成分系イオンの区切り部、即ち平坦部F1 、F
2 ・・・さえ同定できれば良い。
Further, since it is not necessary to accurately measure (quantify) many peak values of the ion current I unlike the conventional measurement method, it is not necessary to use a high-resolution measurement system.
The point is that the separation parts of the component ions, that is, the flat parts F 1 , F
2 ... It is only necessary to be able to identify.

【0039】上記ファラデーカップ30の面積(ならび
にそれに対応するマスク26およびサプレッサ電極28
の開口部面積)を、この例のように、従来例のファラデ
ーカップ20よりも大きくしておくのが好ましい。ファ
ラデーカップ30の面積が小さいと、磁場強度の小さな
変化によってイオン電流Iが急変(急減)するので、平
坦部F1 、F2 ・・・が明確に表れにくいのに対して、
ファラデーカップ30の面積を大きくしておくと、磁場
強度をある程度大きく変化させると初めてイオン電流I
が変化するようになる。即ち、図2Bおよび図3Bの横
軸を拡大したようになる。その結果、平坦部F1 、F2
・・・が明確に表れるようになり、当該平坦部F1 、F
2 ・・・の同定が容易になる。
The area of the Faraday cup 30 (and the corresponding mask 26 and suppressor electrode 28)
Is preferably larger than the Faraday cup 20 of the conventional example, as in this example. If the area of the Faraday cup 30 is small, the ion current I changes abruptly (rapidly decreases) due to a small change in the magnetic field strength, so that the flat portions F 1 , F 2 .
When the area of the Faraday cup 30 is increased, the ion current I is not changed until the magnetic field intensity is changed to some extent.
Changes. That is, the horizontal axes of FIGS. 2B and 3B are enlarged. As a result, the flat portions F 1 and F 2
.. Clearly appear, and the flat portions F 1 , F
2 becomes easy to identify.

【0040】上記ファラデーカップ30の隣に小さなフ
ァラデーカップ32(それ用のスリットおよびサプレッ
サ電極の図示は省略)を設けておけば、それによって、
従来例と同様に、図2Aまたは図3Aと同様のスペクト
ル図を得ることができるので、それを、各平坦部F1
2 ・・・の同定の参考にしても良い。
If a small Faraday cup 32 (illustration of a slit and a suppressor electrode thereof is omitted) is provided next to the Faraday cup 30,
Like the conventional example, it is possible to obtain a spectrum view similar to FIG. 2A or FIG. 3A, it, each flat portion F 1,
It may be used as a reference for identifying F 2 .

【0041】なお、この発明は、イオン源2が上記例の
ようなものに限られるものではない。例えば、特開平1
1−329270号公報に記載されているような、イオ
ン源内に、軽イオンが引き出されるのを抑制する磁石
(磁気フィルタ)を設けたイオン源等でも良い。
In the present invention, the ion source 2 is not limited to the one described above. For example, JP
An ion source provided with a magnet (magnetic filter) for suppressing extraction of light ions may be provided in the ion source as described in 1-329270.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、従来例
の計測方法のようにイオン電流の多数のピーク値を計測
する必要はなく、上記三つのイオン電流I0 、I1 およ
びI2を計測すれば良いので、イオンビーム中に含まれ
ている目的とする成分系イオンの比を簡単にかつ短時間
で求めることができる。
As described above, according to the present invention, it is not necessary to measure a large number of peak values of the ion current as in the conventional measuring method, and the three ion currents I 0 , I 1 and I 2 are not required. , The ratio of the target component ions contained in the ion beam can be obtained easily and in a short time.

【0043】しかも、この発明の計測方法では、従来の
計測方法と違って電流値の小さいイオンを無視して計測
を行っているのではなく、上記イオン電流I0 は全ての
成分のイオンの量を正確に表しており、上記イオン電流
の差|I1 −I2 |は目的とする成分系イオンの量を正
確に表しているので、目的とする成分系イオンの比を正
確に求めることができる。
Further, in the measurement method of the present invention, unlike the conventional measurement method, the measurement is not performed while ignoring ions having a small current value, but the ion current I 0 is determined by the amount of ions of all components. And the difference | I 1 −I 2 | of the ion current accurately represents the amount of the target component ions, so that the ratio of the target component ions can be accurately determined. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る計測方法の実施に使用するイオ
ン照射装置の一例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an ion irradiation apparatus used for carrying out a measurement method according to the present invention.

【図2】B26 を水素希釈した原料ガスを用いたとき
の、磁場強度の変化に対するイオン電流の変化の概略
を、従来の計測方法によるもの(A)と実施例の計測方
法によるもの(B)とを対応させて示す図である。
FIG. 2 schematically shows a change in ion current with respect to a change in magnetic field intensity when a raw material gas obtained by diluting B 2 H 6 with hydrogen is obtained by the conventional measurement method (A) and the measurement method of the embodiment. And FIG.

【図3】PH3 を水素希釈した原料ガスを用いたとき
の、磁場強度の変化に対するイオン電流の変化の概略
を、従来の計測方法によるもの(A)と実施例の計測方
法によるもの(B)とを対応させて示す図である。
FIG. 3 schematically shows a change in ion current with respect to a change in magnetic field intensity when a source gas obtained by diluting PH 3 with hydrogen is measured by a conventional measurement method (A) and a measurement method of an embodiment (B). FIG.

【図4】従来のイオン照射装置の一例を示す概略図であ
る。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional ion irradiation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオン源 10 イオンビーム 12 被処理物 24 偏向器 30 ファラデーカップ 2 Ion source 10 Ion beam 12 Workpiece 24 Deflector 30 Faraday cup

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン源から引き出したイオンビームを
質量分離器を通さずに被処理物に照射する非質量分離型
のイオン照射装置において、当該イオンビームに含まれ
ている目的とする成分系イオンの比を求める方法であっ
て、 前記イオン源から引き出されたイオンビームを受けてそ
れを磁場または電場の少なくとも一方から成る偏向場に
よって曲げる偏向器と、 この偏向器内を直進したイオンビームが入射する位置に
設けられたファラデーカップとを用いて、 前記偏向器における偏向場の強度を零またはほぼ零にし
たときに前記ファラデーカップに流れるイオン電流I0
を計測し、 かつ前記偏向器における偏向場の強度を零よりも大きい
領域において徐々に変化させたときに、目的とする成分
系イオンに対応する偏向場強度の前後において前記ファ
ラデーカップに流れるイオン電流の変化がほぼ零になる
二つの平坦部でのイオン電流I1 およびI2 をそれぞれ
計測し、 そして|I1 −I2 |/I0 なる比を求める、ことを特
徴とするイオン成分比の計測方法。
In a non-mass separation type ion irradiation apparatus for irradiating an object to be processed with an ion beam extracted from an ion source without passing through a mass separator, target component ions contained in the ion beam A deflector that receives the ion beam extracted from the ion source and bends it with a deflection field consisting of at least one of a magnetic field and an electric field; and an ion beam that travels straight in the deflector. The ion current I 0 flowing through the Faraday cup when the intensity of the deflection field in the deflector is set to zero or almost zero using a Faraday cup provided at a position
And when the intensity of the deflection field in the deflector is gradually changed in a region larger than zero, the ion current flowing through the Faraday cup before and after the deflection field intensity corresponding to the target component ions the change in the two flat portion becomes substantially zero ion current I 1 and I 2 were measured respectively, and | I 1 -I 2 | Request / I 0 a ratio, of the ionic component ratio, characterized in that Measurement method.
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