JP2870924B2 - イオンビームのモニタ方法およびその装置 - Google Patents

イオンビームのモニタ方法およびその装置

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JP2870924B2 JP2024714A JP2471490A JP2870924B2 JP 2870924 B2 JP2870924 B2 JP 2870924B2 JP 2024714 A JP2024714 A JP 2024714A JP 2471490 A JP2471490 A JP 2471490A JP 2870924 B2 JP2870924 B2 JP 2870924B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオンビームを電気的に走査すると共
に、ターゲットをそれと直交する方向に機械的に走査す
る、いわゆるハイブリッドスキャン方式のイオン注入装
置におけるイオンビームのモニタ方式およびその装置に
関する。
〔従来の技術〕
この種のイオン注入装置であって、従来のイオンビー
ムのモニタ装置を含むものの一例を部分的に第7図に示
す。
このイオン注入装置においては、図示しないイオン源
から引き出され、かつ必要に応じて質量分析、加速等の
行われたスポット状のイオンビーム2を、走査電源6お
よび14から互いに180度位相の異なる走査電圧(三角波
電圧)が印加される二組の走査電極4および12の協働に
よってX方向(例えば水平方向。以下同じ)に静電的に
高速で平行走査するようにしている。16は同期信号線で
ある。
このイオンビーム2の軌道上には、偏向電源10から所
定の偏向電圧が印加される一組の偏向電極8が設けられ
ており、これによってイオンビーム2を前記X方向と直
交するY方向(例えば垂直方向。以下同じ)に所要の角
度だけ偏向させ、直進する中性ビームと分離するように
している。
前記走査電極12の下流側には、スリット181を有する
スリット板18が設けられており、それを通過したイオン
ビーム2の照射領域内にターゲット(例えばウェーハ)
24を図示しないホルダによって保持すると共に、それを
駆動装置26によってY方向に機械的に走査し、これとイ
オンビーム2の前記X方向の走査との協働によってター
ゲット24の全面に均一にイオン注入を行うようにしてい
る。
更にこの実施例では、イオンビーム2のX方向の均一
性をモニタする装置を構成するものとして、ターゲット
24の手前側に多点モニタ20を設け、それを駆動装置22に
よって、イオンビーム2の照射領域内に計測のために入
れたり、ターゲット24に対するイオン注入の邪魔になら
ないように出したりすることができるようにしている。
多点モニタ20は、例えば第8図に示すように、イオン
ビーム2を受けてそのビーム電流をそれぞれ計測する多
数の互いに同一面積のファラデーカップ203をX方向に
一列に並べたものと、その前方に設けられていて各ファ
ラーカップ203に対応する位置に開口部を有するサプレ
ッサ202と、その前方に設けられていて各ファラデーカ
ップ203に対応する位置に開口部を有するマスク201とを
備えている。この多点モニタ20からは、各ファラデーカ
ップ203につながる複数(n)本のリード線21が引き出
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような多点モニタ20を含む従来のモニタ装置に
おいては、イオンビーム2のX方向における単位面積当
りの電流値の分布を測定(モニタ)することができるも
のの、その電流値がX方向で変化している場合、その原
因がイオンビーム2の軌道の傾き(ゆがみ)によるもの
か、イオンビーム2の形状の変形によるものかの判別が
できず、従って適切な対応を取りにくいという問題があ
る。
イオンビーム2の軌道の傾きとは、例えば第9図に示
すような状態を言う。このような状態では、中央部のビ
ーム量は多いが、端部ではイオンビーム2がスリット板
18に遮られるためビーム量は少なくなる。
イオンビーム2の形状の変形とは、例えば第10図に示
すような状態を言う。この状態でも、中央部のビーム量
は多いが、端部ではイオンビーム2の一部がスリット板
18で遮られるためビーム量は少なくなる。
そこでこの発明は、X方向に走査されたイオンビーム
のX方向における単位面積当りの電流値の分布を知るこ
とができる他、同イオンビームの軌道の傾きおよび形状
の変形を知ることができる、イオンビームのモニタ方法
およびその装置を提供することを主たる目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、例えばこの発明に係るイオ
ンビームのモニタ方法は、X方向に電気的に走査される
イオンビームの照射領域内の所定領域のビーム電流を計
測するものであってしかも計測位置をX方向上で複数個
所に変えることのできるビーム電流計測手段を用い、イ
オンビームをX方向と共にそれと直交するY方向に電気
的に走査しながら、前記ビーム電流計測手段で計測する
ビーム電流値を、表示手段において、イオンビームのY
方向の走査位置に応じた位置に表示させ、かつこのよう
な操作を、前記ビーム電流計測手段による計測位置をX
方向上で複数個所に変えて行うことを特徴とする。
上記表示手段には、例えば走査位置を横軸としビーム
電流値を縦軸とした場合、山形の波形が表示される。そ
して、X方向上での計測位置を変えることで、このよう
な波形が複数得られる。
このようにして得られた複数の波形の各ピーク値を計
測位置との関係で見ることにより、イオンビームのX方
向における単位面積当りの電流値の分布を知ることがで
きる。
また、上記のようにして得られる複数の波形の各中心
位置を計測位置との関係で見ることにより、イオンビー
ムの軌道の傾きを知ることができる。
また、上記のようにして得られる複数の波形の各広が
り幅を計測位置との関係で見ることにより、イオンビー
ムの形状の変形を知ることができる。
〔実施例〕
第1図は、この発明に係るイオンビームのモニタ方法
を実施するモニタ装置を含むイオン注入装置の一例を部
分的に示す図である。第7図の例と同一または相当する
部分には同一符号を付し、以下においては従来例との相
違点を主に説明する。
この実施例においては、X方向に走査されるイオンビ
ーム2をY方向に電気的に走査する走査手段として、前
述したような一組の偏向電極8を用いている。そして、
前述した偏向電源10に、切換スイッチ28を介して、走査
電源30を接続しており、これから偏向電極8に走査電圧
(三角波電圧)を印加することができるようにしてい
る。
また、前述した多点モニタ20から引き出されている複
数本のリード線21にスイッチ(例えばアナログスイッ
チ)36を接続して、多点モニタ20内の各ファラデーカッ
プ203(第8図参照)で計測するビーム電流値を択一的
に切り換えて出力することができるようにしている。
また、例えばシンクロスコープのような表示装置34を
設け、そのX軸端子341に、前記走査電源30から出力さ
れる走査電圧に比例した信号を信号線32を経由して入力
し、Y軸端子342に、スイッチ36から出力されるビーム
電流値を入力するようにしている。
X方向に走査されるイオンビーム2の照射領域に多点
モニタ20を入れ、かつ偏向電極8によってイオンビーム
2をY方向に走査した場合、スイッチ36によって多点モ
ニタ20内の任意の一個のファラデーカップを選択してお
くと、表示装置34には、イオンビーム2のY方向の走査
位置をX軸としビーム電流値をY軸として、例えば第2
図に示すような山型の波形が表示される。これは、イオ
ンビーム2はY方向にも幾らかの幅を持っており、その
中央部が選択されたファラデーカップをちょうど通過す
るときにビーム電流値が最大になるからである。
なお、第2図において波形が微小な山の集まりになっ
ているのは、イオンビームをX方向にも走査しているか
らである。
そして、スイッチ36を切り換えて選択するファラデー
カップを切り換え、X方向上での計測位置を変えること
で、第2図のような波形が複数得られる。
このようにして得られた複数の波形の各ピーク値YP
計測位置との関係で見ることにより、イオンビーム2の
X方向における単位面積当りの電流値の分布を知ること
ができる。例えば、第3図に示すようなグラフを描くこ
とができ、この図は、イオンビーム2の単位面積当りの
電流値がX方向の両端部で低下していることを示してい
る。
また、複数の第2図のような波形の各中心位置XOを計
測位置との関係で見ることにより、イオンビーム2の軌
道の傾きを知ることができる。例えば、第4図に示すよ
うなグラフを描くことができ、この図は、イオンビーム
2の軌道が例えば第9図に示したように傾いていること
を示している。
また、複数の第2図のような波形の各広がり幅ΔXを
計測位置との関係で見ることにより、イオンビーム2の
形状の変形を知ることができる。例えば、第5図に示す
ようなグラフを描くことができ、この図は、イオンビー
ム2の形状が例えば第10図に示したように変形している
ことを示している。
その結果、例えば、イオンビーム2の単位面積当りの
電流値がX方向で変化しているような場合、その原因が
イオンビーム2の軌道の傾きによるものか変形によるも
のかの判別が容易に付くため、それを適正なものとする
対応も取りやすくなる。
なお、上記のような多点モニタ20を用いる代わりに、
単一のファラデーカップがX方向に移動するような装置
を用いても良い。
第6図はその一例を示すものであり、この装置は、イ
オンビーム2を受けてその所定領域のビーム電流を計測
する単一のファラデーカップを含むファラデー部38と、
このファラデー部38をX方向に前後動させる駆動装置42
と、このファラデー部38のX方向の位置を検出する位置
検出器40とを備えている。このファラデー部38を移動さ
せることにより、X方向上での計測位置を変えることが
できる。
従って、このファラデー部38からのビーム電流を、前
述した表示装置34のY軸端子342に入力すれば、第1図
の実施例の場合と同様のモニタを行うことができる。
また、第2図に示すような波形を、表示装置34におい
て、記録という形で表示するようにしても良い。その場
合、表示装置34として、例えば、Y方向の走査の周波数
を低くすればX−Yプロッタのようなものを用いること
ができ、周波数が高いままでもディジタルオシロスコー
プのようなものを用いることができる。つまりこの明細
書では、「表示」なる用語は、その一態様として記録を
含むものとして用いている。
また、上記各例では、イオンビーム2のX方向の走査
手段として走査電極4および12を、イオンビーム2のY
方向の偏向手段あるいは走査手段として偏向電極8をそ
れぞれ用いているが、それらの代わりに電磁石を用いて
イオンビーム2を磁界によって走査あるいは偏向させる
ようにしても良い。
また、この明細書においてX方向およびY方向は、直
交する2方向を表すだけであり、従って例えば、X方向
を水平方向と見ても、垂直方向と見ても、更にはそれら
から傾いた方向と見ても良い。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、X方向に走査された
イオンビームのX方向における単位面積当りの電流値の
分布を知ることができる他、同イオンビームの軌道の傾
きおよび形状の変形を知ることができる。
その結果、例えば、イオンビームの単位面積当りの電
流値がX方向で変化しているような場合、その原因がイ
オンビームの軌道の傾きによるものか変形によるものか
の判別が容易に付くため、それを適正なものにする対応
も取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るイオンビームのモニタ方法を
実施するモニタ装置を含むイオン注入装置の一例を部分
的に示す図である。第2図は、第1図中の表示装置に表
示される波形の一例を示す図である。第3図は、第2図
のような波形を計測位置を変えて複数求め、そのピーク
値YPを計測位置との関係で表したグラフである。第4図
は、第2図のような波形を計測位置を変えて複数求め、
その中心位置XOを計測位置との関係で表したグラフであ
る。第5図は、第2図のような波形を計測位置を変えて
複数求め、その広がり幅ΔXを計測位置との関係で表し
たグラフである。第6図は、ファラデー部およびその駆
動装置周りを示す図である。第7図は、従来のイオンビ
ームのモニタ装置を含むイオン注入装置の一例を部分的
に示す図である。第8図は、第1図および第7図中の多
点モニタの詳細例を部分的に示す断面図である。第9図
は、イオンビームの軌道の傾いた場合の例を示す図であ
る。第10図は、イオンビームの形状が変化した場合の例
を示す図である。 2…イオンビーム、4…走査電極、8…偏向電極(走査
手段)、12…走査電極、20…多点ビーム(ビーム電流計
測手段)、24…ターゲット、30…走査電源、34…表示装
置(表示手段)、36…スイッチ、38…ファラデー部(ビ
ーム電流計測手段)、40…位置検出器、42…駆動装置。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X方向に電気的に走査されるイオンビーム
    の照射領域内の所定領域のビーム電流を計測するもので
    あってしかも計測位置をX方向上で複数個所に変えるこ
    とのできるビーム電流計測手段を用い、イオンビームを
    X方向と共にそれと直交するY方向に電気的に走査しな
    がら、前記ビーム電流計測手段で計測するビーム電流値
    を、表示手段において、イオンビームのY方向の走査位
    置に応じた位置に表示させ、かつこのような操作を、前
    記ビーム電流計測手段による計測位置をX方向上で複数
    個所に変えて行うことを特徴とするイオンビームのモニ
    タ方法。
  2. 【請求項2】X方向に電気的に走査されるイオンビーム
    をX方向と直交するY方向に電気的に走査する走査手段
    と、この走査手段に走査電圧を供給する走査電源と、イ
    オンビームを受けてその所定領域のビーム電流をそれぞ
    れ計測する複数の互いに同一面積のファラデーカップを
    X方向に並べたものを含む多点モニタと、この多点モニ
    タ内の各ファラデーカップで計測するビーム電流値を択
    一的に切り換えて出力するスイッチと、このスイッチか
    ら出力されるビーム電流値を前記走査電源から出力され
    る走査電圧に応じた位置に表示する表示装置とを備える
    ことを特徴とするイオンビームのモニタ装置。
  3. 【請求項3】X方向に電気的に走査されるイオンビーム
    をX方向と直交するY方向に電気的に走査する走査手段
    と、この走査手段に走査電圧を供給する走査電源と、イ
    オンビームを受けてその所定領域のビーム電流を計測す
    るファラデーカップと、このファラデーカップをX方向
    に移動させる駆動装置と、前記ファラデーカップのX方
    向の位置を検出する位置検出器と、前記ファラデーカッ
    プから出力されるビーム電流値を前記走査電源から出力
    される走査電圧に応じた位置に表示する表示装置とを備
    えることを特徴とするイオンビームのモニタ装置。
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CN111063600B (zh) * 2019-12-26 2022-10-28 华虹半导体(无锡)有限公司 一种实时监控离子注入剂量的装置及使用方法

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