JP3031043B2 - イオン照射装置とその制御方法 - Google Patents
イオン照射装置とその制御方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばウェーハのよ
うなターゲットにイオンビームを照射して、当該ターゲ
ットにイオン注入、薄膜形成、エッチング等の処理を施
すイオン照射装置とその制御方法に関し、より具体的に
は、そのイオン源から引き出すイオンビームの発散角
を、機械的な電極駆動機構を用いることなく電気的に制
御する手段に関する。
うなターゲットにイオンビームを照射して、当該ターゲ
ットにイオン注入、薄膜形成、エッチング等の処理を施
すイオン照射装置とその制御方法に関し、より具体的に
は、そのイオン源から引き出すイオンビームの発散角
を、機械的な電極駆動機構を用いることなく電気的に制
御する手段に関する。
【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、基本的に
は、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、質量
分析電磁石６を通して質量分析した後、処理室８内の矢
印Ａのように回転および矢印Ｂのように並進するディス
ク１０に装着されたターゲット（例えばウェーハ）１２
に照射して、当該ターゲット１２にイオン注入等の処理
を施すよう構成されている。
示す概略図である。このイオン照射装置は、基本的に
は、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、質量
分析電磁石６を通して質量分析した後、処理室８内の矢
印Ａのように回転および矢印Ｂのように並進するディス
ク１０に装着されたターゲット（例えばウェーハ）１２
に照射して、当該ターゲット１２にイオン注入等の処理
を施すよう構成されている。
【０００３】イオン源２は、図示例のものはいわゆるフ
リーマン型のものであり、棒状のフィラメント１６が通
されたプラズマ生成容器１８を有しており、フィラメン
ト１６から電子を放出させてそれとプラズマ生成容器１
８との間でアーク放電を起こさせて、プラズマ生成容器
１８内に導入されたガス等のイオン化物質を電離させて
プラズマ１４を発生させる。２６はフィラメント１６の
加熱用のフィラメント電源、２８はアーク放電用のアー
ク電源である。
リーマン型のものであり、棒状のフィラメント１６が通
されたプラズマ生成容器１８を有しており、フィラメン
ト１６から電子を放出させてそれとプラズマ生成容器１
８との間でアーク放電を起こさせて、プラズマ生成容器
１８内に導入されたガス等のイオン化物質を電離させて
プラズマ１４を発生させる。２６はフィラメント１６の
加熱用のフィラメント電源、２８はアーク放電用のアー
ク電源である。
【０００４】プラズマ生成容器１８内からのイオンビー
ム４の引き出しはこの例ではプラズマ電極２０、抑制電
極２２および接地電極２４から成る引出し電極系を用い
て行われる。プラズマ電極２０は、多極磁場型のバケッ
ト型イオン源等では独立して存在するが、この例ではプ
ラズマ生成容器１８の一部を成しており、加速電源３０
によって正電位にされる。接地電極２４は接地されてお
り、イオンビーム４のエネルギーはこれらの電極２０、
２４間の電位差（即ち加速電源３０の出力電圧）Ｖa に
よって与えられる。抑制電極２２は、下流側からの逆流
電子を抑制するために抑制電源３２によって負電位にさ
れる。
ム４の引き出しはこの例ではプラズマ電極２０、抑制電
極２２および接地電極２４から成る引出し電極系を用い
て行われる。プラズマ電極２０は、多極磁場型のバケッ
ト型イオン源等では独立して存在するが、この例ではプ
ラズマ生成容器１８の一部を成しており、加速電源３０
によって正電位にされる。接地電極２４は接地されてお
り、イオンビーム４のエネルギーはこれらの電極２０、
２４間の電位差（即ち加速電源３０の出力電圧）Ｖa に
よって与えられる。抑制電極２２は、下流側からの逆流
電子を抑制するために抑制電源３２によって負電位にさ
れる。
【０００５】この種のイオン照射装置においては、ター
ゲット１２に大電流のイオンビーム４を照射するために
は、イオン源２から引き出されたイオンビーム４がター
ゲット１２に到達する割合（即ちビーム透過率）を上げ
ることが重要である。ビーム透過率を上げるためには、
イオン源２から出たイオンビーム４のビーム発散角が最
少になるようにすれば良い。
ゲット１２に大電流のイオンビーム４を照射するために
は、イオン源２から引き出されたイオンビーム４がター
ゲット１２に到達する割合（即ちビーム透過率）を上げ
ることが重要である。ビーム透過率を上げるためには、
イオン源２から出たイオンビーム４のビーム発散角が最
少になるようにすれば良い。
【０００６】これを実現するためにこの例では、抑制電
極２２および接地電極２４を矢印Ｃのように機械的に駆
動する電極駆動機構３４を設けて、プラズマ電極２０と
抑制電極２２との距離（ギャップ長）ｄを可変にしてい
る。
極２２および接地電極２４を矢印Ｃのように機械的に駆
動する電極駆動機構３４を設けて、プラズマ電極２０と
抑制電極２２との距離（ギャップ長）ｄを可変にしてい
る。
【０００７】そして、特開平３−２４６８６４号公報に
も開示されているように、上記距離ｄと所望のビームエ
ネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb とによって決まる
数５で表される規格化されたパービアンスＰ／Ｐc が一
定値（例えば、各電極２０、２２、２４のイオン引出し
孔が円孔の場合は０．６付近、スリットの場合は０．７
付近）になるように、電極駆動機構３４によって上記距
離ｄを調整するようにしている。
も開示されているように、上記距離ｄと所望のビームエ
ネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb とによって決まる
数５で表される規格化されたパービアンスＰ／Ｐc が一
定値（例えば、各電極２０、２２、２４のイオン引出し
孔が円孔の場合は０．６付近、スリットの場合は０．７
付近）になるように、電極駆動機構３４によって上記距
離ｄを調整するようにしている。
【数５】 ここでε0 は真空の誘電率、Ｍは引き出すイオンの質
量、Ｚは同イオンの価数、ｅは素電荷、Ｓはプラズマ電
極２０のイオン引出し孔２０ａの面積である。
量、Ｚは同イオンの価数、ｅは素電荷、Ｓはプラズマ電
極２０のイオン引出し孔２０ａの面積である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にして、所望のビームエネルギーＶa 、引出しビーム電
流Ｉb に対して所望のビーム発散角、ひいてはビーム透
過率の制御を行おうとすると、電極駆動機構３４の機械
的駆動精度および再現性の極めて高いものが必要になる
という問題がある。例えば、この精度および再現性は通
常は０．１ｍｍ程度が必要になるため、電極駆動機構３
４は非常に高価なものになり、しかも熱膨張等に伴う精
度維持も困難である。
にして、所望のビームエネルギーＶa 、引出しビーム電
流Ｉb に対して所望のビーム発散角、ひいてはビーム透
過率の制御を行おうとすると、電極駆動機構３４の機械
的駆動精度および再現性の極めて高いものが必要になる
という問題がある。例えば、この精度および再現性は通
常は０．１ｍｍ程度が必要になるため、電極駆動機構３
４は非常に高価なものになり、しかも熱膨張等に伴う精
度維持も困難である。
【０００９】そこでこの発明は、イオン源から引き出す
イオンビームの発散角を、機械的な電極駆動機構を用い
ることなく電気的に制御することができるイオン照射装
置とその制御方法を提供することを主たる目的とする。
イオンビームの発散角を、機械的な電極駆動機構を用い
ることなく電気的に制御することができるイオン照射装
置とその制御方法を提供することを主たる目的とする。
【００１０】
【発明の概要】上記目的を達成するため、この発明は簡
単に言えば、従来のような電極駆動機構を設けずに、イ
オン源の前述したようなプラズマ電極と抑制電極との間
に正電位にされる引出し電極を追加し、所望のビームエ
ネルギーおよび引出しビーム電流に対して所望のビーム
発散角が得られるように、当該引出し電極とプラズマ電
極間の電位差Ｖe を制御することを特徴としている。こ
れは、このような引出し電極を設けると、プラズマ電極
とこの引出し電極間およびこの引出し電極と抑制電極間
の電場の差によって静電レンズが形成され、それによる
イオンビームの発散・集束を上記電位差Ｖe によって制
御することができるからである。このようにすることに
より、機械的な電極駆動機構を用いないので、イオンビ
ームの発散角を精度良くかつ再現性良く制御することが
できる。
単に言えば、従来のような電極駆動機構を設けずに、イ
オン源の前述したようなプラズマ電極と抑制電極との間
に正電位にされる引出し電極を追加し、所望のビームエ
ネルギーおよび引出しビーム電流に対して所望のビーム
発散角が得られるように、当該引出し電極とプラズマ電
極間の電位差Ｖe を制御することを特徴としている。こ
れは、このような引出し電極を設けると、プラズマ電極
とこの引出し電極間およびこの引出し電極と抑制電極間
の電場の差によって静電レンズが形成され、それによる
イオンビームの発散・集束を上記電位差Ｖe によって制
御することができるからである。このようにすることに
より、機械的な電極駆動機構を用いないので、イオンビ
ームの発散角を精度良くかつ再現性良く制御することが
できる。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明に係るイオン照射装置の一
例を示す概略図である。図４の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
例を示す概略図である。図４の従来例と同一または相当
する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来
例との相違点を主に説明する。
【００１２】この実施例においては、従来例のような電
極駆動機構３４を設けずに、イオン源２ａの前述したよ
うなプラズマ電極２０と抑制電極２２との間に、正電位
にされる引出し電極３６を追加している。イオン源２ａ
の全ての電極２０、３６、２２および２４は、機械的に
固定されている。そしてこの例では、プラズマ電極２０
とこの引出し電極３６との間に（より具体的には前述し
たアーク電源２８およびプラズマ生成容器１８を介し
て）引出し電源３８を接続している。この引出し電極３
６に対する電圧の加え方は、要はプラズマ電極２０と引
出し電極３６間および引出し電極３６と接地電極２４間
に加える電圧を互いに独立して制御することができれば
良いのであって、図示例のように接続する代わりに、図
中ｍ部を切り離して引出し電源３８側のマイナス側と加
速電源３０のプラス側とを接続することによって両電源
３８、３０を直列に接続しても良い。
極駆動機構３４を設けずに、イオン源２ａの前述したよ
うなプラズマ電極２０と抑制電極２２との間に、正電位
にされる引出し電極３６を追加している。イオン源２ａ
の全ての電極２０、３６、２２および２４は、機械的に
固定されている。そしてこの例では、プラズマ電極２０
とこの引出し電極３６との間に（より具体的には前述し
たアーク電源２８およびプラズマ生成容器１８を介し
て）引出し電源３８を接続している。この引出し電極３
６に対する電圧の加え方は、要はプラズマ電極２０と引
出し電極３６間および引出し電極３６と接地電極２４間
に加える電圧を互いに独立して制御することができれば
良いのであって、図示例のように接続する代わりに、図
中ｍ部を切り離して引出し電源３８側のマイナス側と加
速電源３０のプラス側とを接続することによって両電源
３８、３０を直列に接続しても良い。
【００１３】この引出し電源３８の出力電圧Ｖe は、ア
ーク電源２８の電圧はそれに比べて十分に小さいので無
視すると、プラズマ電極２０と引出し電極３６間の電位
差でもあるが、これはこの例では制御装置４０によって
以下に説明するように制御される。
ーク電源２８の電圧はそれに比べて十分に小さいので無
視すると、プラズマ電極２０と引出し電極３６間の電位
差でもあるが、これはこの例では制御装置４０によって
以下に説明するように制御される。
【００１４】即ち、プラズマ電極２０と引出し電極３６
間の電位差を上述したようにＶe とし、プラズマ電極２
０と接地電極２４間の電位差をこれは加速電源３０の出
力電圧であるのでＶa とし、抑制電極２２と接地電極２
４間の電位差（即ち抑制電源３２の出力電圧）Ｖd はＶ
a に比べて十分に小さいのでここでは無視する。
間の電位差を上述したようにＶe とし、プラズマ電極２
０と接地電極２４間の電位差をこれは加速電源３０の出
力電圧であるのでＶa とし、抑制電極２２と接地電極２
４間の電位差（即ち抑制電源３２の出力電圧）Ｖd はＶ
a に比べて十分に小さいのでここでは無視する。
【００１５】引出し電極３６を通過した直後のイオンビ
ーム４のビーム発散角ω1 は、例えば日刊工業新聞社発
行の「電子・イオンビームハンドブック（第２版）」
（昭和６１年９月２５日発行）の１９０頁ないし１９１
頁にも記載されているように、数６で表される。
ーム４のビーム発散角ω1 は、例えば日刊工業新聞社発
行の「電子・イオンビームハンドブック（第２版）」
（昭和６１年９月２５日発行）の１９０頁ないし１９１
頁にも記載されているように、数６で表される。
【数６】 ここでａはプラズマ電極２０のイオン引出し孔２０ａを
円孔とした場合の半径、ｄ1 はプラズマ電極２０と引出
し電極３６間の距離、Ｐ／Ｐc は前述した規格化された
パービアンスである。またここでは各電極２０、３６、
２２、２４のイオン引出し孔は円孔の場合を考えてお
り、スリットの場合は後述する。
円孔とした場合の半径、ｄ1 はプラズマ電極２０と引出
し電極３６間の距離、Ｐ／Ｐc は前述した規格化された
パービアンスである。またここでは各電極２０、３６、
２２、２４のイオン引出し孔は円孔の場合を考えてお
り、スリットの場合は後述する。
【００１６】プラズマ電極２０、引出し電極３６等に上
述したような電位差Ｖe 、Ｖa を与えると、プラズマ電
極２０と引出し電極３６間の電場Ｅ1 および引出し電極
３６と抑制電極２２間の電場Ｅ2 の差によって静電レン
ズが形成され、この静電レイズを通過した後のイオンビ
ーム４のビーム発散角ωは数７で表される。
述したような電位差Ｖe 、Ｖa を与えると、プラズマ電
極２０と引出し電極３６間の電場Ｅ1 および引出し電極
３６と抑制電極２２間の電場Ｅ2 の差によって静電レン
ズが形成され、この静電レイズを通過した後のイオンビ
ーム４のビーム発散角ωは数７で表される。
【数７】
【００１７】上記εは、当該静電レンズのレンズ効果を
表す係数であり、数８で表される。
表す係数であり、数８で表される。
【数８】 ここでｄ2 は引出し電極３６と抑制電極２２間の距離で
ある。ちなみに上記静電レンズは、ε＞１で凸レンズ
に、ε＜１で凹レンズになる。
ある。ちなみに上記静電レンズは、ε＞１で凸レンズ
に、ε＜１で凹レンズになる。
【００１８】前記数５で表されるＰ／Ｐc ＝１のとき、
イオン引出し孔２０ａ付近でのプラズマ境界が平坦にな
るので、このときのＶa をＶC （これを臨界引出し電圧
と呼ぶことにする）と置くと、この臨界引出し電圧ＶC
は数９のように表される。
イオン引出し孔２０ａ付近でのプラズマ境界が平坦にな
るので、このときのＶa をＶC （これを臨界引出し電圧
と呼ぶことにする）と置くと、この臨界引出し電圧ＶC
は数９のように表される。
【数９】
【００１９】イオン源２ａにおける規格化されたパービ
アンスＰ／Ｐc は、プラズマ電極２０と引出し電極３６
間の電位差Ｖe を考慮に入れて上記ＶC を用いて表す
と、数１０のようになる。
アンスＰ／Ｐc は、プラズマ電極２０と引出し電極３６
間の電位差Ｖe を考慮に入れて上記ＶC を用いて表す
と、数１０のようになる。
【数１０】
【００２０】従って、図１の装置において任意のビーム
発散角ωを与える条件は、上記数７ないし数１０を用い
て整理すると数１１のように表される。
発散角ωを与える条件は、上記数７ないし数１０を用い
て整理すると数１１のように表される。
【数１１】
【００２１】即ち、所望のビームエネルギー（即ち上記
電位差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散
角ωが与えられたとき、この数１１から上記電位差Ｖe
の値を求め、その値になるように同電位差Ｖe を制御す
ることにより、所望のビームエネルギーＶa および引出
しビーム電流Ｉb の条件下において所望のビーム発散角
ωを電気的に実現することができる。図１の装置ではそ
のような演算および制御を制御装置４０によって行うよ
うにしている。
電位差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散
角ωが与えられたとき、この数１１から上記電位差Ｖe
の値を求め、その値になるように同電位差Ｖe を制御す
ることにより、所望のビームエネルギーＶa および引出
しビーム電流Ｉb の条件下において所望のビーム発散角
ωを電気的に実現することができる。図１の装置ではそ
のような演算および制御を制御装置４０によって行うよ
うにしている。
【００２２】この制御装置４０は、実際はマイクロコン
ピュータによって実現されるが、その基本的な構成例を
示すと図２のようになる。即ち、この制御装置４０は、
求めようとする電位差Ｖe を除く前述した誘電率ε0 、
質量Ｍ、価数Ｚ、素電荷ｅ、半径ａ、面積Ｓ、距離
ｄ1 、距離ｄ2 および所望のビームエネルギー（電位
差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb 、ビーム発散角ωの各
設定値を記憶する記憶手段４２と、この記憶手段４２に
記憶されていた各設定値に基づいて前述した数１１の演
算を行って目的とする前記電位差Ｖe を求める演算手段
４４と、この電位差Ｖe を実現するように前述した引出
し電源３８の出力電圧を制御する制御手段４６とを備え
ている。
ピュータによって実現されるが、その基本的な構成例を
示すと図２のようになる。即ち、この制御装置４０は、
求めようとする電位差Ｖe を除く前述した誘電率ε0 、
質量Ｍ、価数Ｚ、素電荷ｅ、半径ａ、面積Ｓ、距離
ｄ1 、距離ｄ2 および所望のビームエネルギー（電位
差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb 、ビーム発散角ωの各
設定値を記憶する記憶手段４２と、この記憶手段４２に
記憶されていた各設定値に基づいて前述した数１１の演
算を行って目的とする前記電位差Ｖe を求める演算手段
４４と、この電位差Ｖe を実現するように前述した引出
し電源３８の出力電圧を制御する制御手段４６とを備え
ている。
【００２３】数１１は、前述したように任意のビーム発
散角ωを与える式であり、例えば前述したようにビーム
透過率を上げるためには、この数１１のωを０にしてお
けば良く、それによってビーム発散角が０の平行ビーム
を得ることができる。
散角ωを与える式であり、例えば前述したようにビーム
透過率を上げるためには、この数１１のωを０にしてお
けば良く、それによってビーム発散角が０の平行ビーム
を得ることができる。
【００２４】ω＝０としたときの数１１を、横軸にＶa
／ＶC を取り、縦軸にＶe ／ＶC を取って、Δ≡ｄ2 ／
ｄ1 をパラメータとしてグラフ化すると図３のようにな
る。
／ＶC を取り、縦軸にＶe ／ＶC を取って、Δ≡ｄ2 ／
ｄ1 をパラメータとしてグラフ化すると図３のようにな
る。
【００２５】図３中のレンズＬ1 はプラズマ電極２０の
イオン引出し孔２０ａ付近におけるレンズ作用を模式的
に示したものであり、レンズＬ2 は前述した静電レンズ
を模式的に示したものである。縦軸のＶe ／ＶC は数１
０からも分かるように規格化されたパービアンスＰ／Ｐ
c に対応するものであり、このＶe ／ＶC が１のときは
プラズマ電極２０のイオン引出し孔２０ａ付近における
プラズマ境界が平坦になるので、レンズＬ1 は平板にな
り、１より大のときはプラズマ境界が凹になるのでレン
ズＬ1 は凸レンズになり、１より小のときはプラズマ境
界が凸になるのでレンズＬ1 は凹レンズになる。右側の
縦軸は、このＶe ／ＶC に対応するＰ／Ｐc の値および
前述した静電レンズの効果を表す係数εを示したもので
ある。前述したようにε＜１のときレンズＬ2 は凹レン
ズになり、ε＞１のときレンズＬ2 は凸レンズになる。
イオン引出し孔２０ａ付近におけるレンズ作用を模式的
に示したものであり、レンズＬ2 は前述した静電レンズ
を模式的に示したものである。縦軸のＶe ／ＶC は数１
０からも分かるように規格化されたパービアンスＰ／Ｐ
c に対応するものであり、このＶe ／ＶC が１のときは
プラズマ電極２０のイオン引出し孔２０ａ付近における
プラズマ境界が平坦になるので、レンズＬ1 は平板にな
り、１より大のときはプラズマ境界が凹になるのでレン
ズＬ1 は凸レンズになり、１より小のときはプラズマ境
界が凸になるのでレンズＬ1 は凹レンズになる。右側の
縦軸は、このＶe ／ＶC に対応するＰ／Ｐc の値および
前述した静電レンズの効果を表す係数εを示したもので
ある。前述したようにε＜１のときレンズＬ2 は凹レン
ズになり、ε＞１のときレンズＬ2 は凸レンズになる。
【００２６】この図３中の各カーブ上が平行ビームを得
ることができる領域であり、プラズマ電極２０から出た
イオンビーム４が集束ビームであるときは凹レンズ状の
静電レンズによって平行ビームに変えられ、プラズマ電
極２０から出たイオンビーム４が発散ビームであるとき
は凸レンズ状の静電レンズによって平行ビームに変えら
れる。
ることができる領域であり、プラズマ電極２０から出た
イオンビーム４が集束ビームであるときは凹レンズ状の
静電レンズによって平行ビームに変えられ、プラズマ電
極２０から出たイオンビーム４が発散ビームであるとき
は凸レンズ状の静電レンズによって平行ビームに変えら
れる。
【００２７】このようなグラフを用いれば、所望のビー
ムエネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb が与えられた
とき、ＶC は数９に示したようにこの引出しビーム電流
Ｉb等によって決まるので、図３中の横軸上の位置が決
まり、その位置を縦軸に沿って延ばした線と各Δのカー
ブとの交点（これは２点あるが通常は上側の点を採用す
る）によって縦軸上の位置が決まり、それによって前述
した電位差Ｖe の値を求めることができる。
ムエネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb が与えられた
とき、ＶC は数９に示したようにこの引出しビーム電流
Ｉb等によって決まるので、図３中の横軸上の位置が決
まり、その位置を縦軸に沿って延ばした線と各Δのカー
ブとの交点（これは２点あるが通常は上側の点を採用す
る）によって縦軸上の位置が決まり、それによって前述
した電位差Ｖe の値を求めることができる。
【００２８】従って例えば、この図３のような関係を予
め当該イオン照射装置のデータとして持っておく（例え
ば前述した制御装置４０の記憶手段４２内に格納してお
く）ようにしても良く、そのようにすれば、所望のビー
ムエネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb が与えられた
ときの平行ビームを発生させる最適の電位差Ｖe を、よ
り速やかに求めることができるようになる。
め当該イオン照射装置のデータとして持っておく（例え
ば前述した制御装置４０の記憶手段４２内に格納してお
く）ようにしても良く、そのようにすれば、所望のビー
ムエネルギーＶa と引出しビーム電流Ｉb が与えられた
ときの平行ビームを発生させる最適の電位差Ｖe を、よ
り速やかに求めることができるようになる。
【００２９】上記は、イオン源２ａの各電極２０、３
６、２２、２４のイオン引出し孔が円孔の場合の説明で
あり、同イオン引出し孔がスリット状の場合について次
に説明する。この場合は、プラズマ電極２０のスリット
状のイオン引出し孔２０ａの半幅（半分の幅）をａと置
くことにより、前述した数６、数７および数１１に対応
する式は、それぞれ次の数１２、数１３および数１４の
ようになる。数８ないし数１０はこの場合でも同じであ
る。
６、２２、２４のイオン引出し孔が円孔の場合の説明で
あり、同イオン引出し孔がスリット状の場合について次
に説明する。この場合は、プラズマ電極２０のスリット
状のイオン引出し孔２０ａの半幅（半分の幅）をａと置
くことにより、前述した数６、数７および数１１に対応
する式は、それぞれ次の数１２、数１３および数１４の
ようになる。数８ないし数１０はこの場合でも同じであ
る。
【００３０】
【数１２】
【００３１】
【数１３】
【００３２】
【数１４】
【００３３】従ってこの場合も、所望のビームエネルギ
ー（即ち上記電位差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およ
びビーム発散角ωが与えられたとき、この数１４から上
記電位差Ｖe の値を求め、その値になるように同電位差
Ｖe を制御することにより、所望のビームエネルギーＶ
e および引出しビーム電流Ｉb の条件下において所望の
ビーム発散角ωを電気的に実現することができる。
ー（即ち上記電位差）Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およ
びビーム発散角ωが与えられたとき、この数１４から上
記電位差Ｖe の値を求め、その値になるように同電位差
Ｖe を制御することにより、所望のビームエネルギーＶ
e および引出しビーム電流Ｉb の条件下において所望の
ビーム発散角ωを電気的に実現することができる。
【００３４】また、イオン源２の各電極２０、３６、２
２、２４のイオン引出し孔が円孔の多孔電極の場合は、
その各円孔についてみれば上記円孔の場合に説明した関
係が成立するので、その制御の仕方を適用することがで
きる。
２、２４のイオン引出し孔が円孔の多孔電極の場合は、
その各円孔についてみれば上記円孔の場合に説明した関
係が成立するので、その制御の仕方を適用することがで
きる。
【００３５】
【発明の効果】以上のようにこの発明のイオン照射装置
によれば、イオン源に前述したような引出し電極を設
け、この引出し電極とプラズマ電極間の電位差を前述し
たように制御する手段を設けることによって、所望のビ
ームエネルギーおよび引出しビーム電流の条件下におい
て所望のビーム発散角を電気的に実現することができる
ので、従来のように機械的な電極駆動機構を用いる場合
に比べて、イオンビームの発散角を精度良くかつ再現性
良く制御することができる。また、精密な電極駆動機構
を用いる必要がないので、コスト的にも安くできる。
によれば、イオン源に前述したような引出し電極を設
け、この引出し電極とプラズマ電極間の電位差を前述し
たように制御する手段を設けることによって、所望のビ
ームエネルギーおよび引出しビーム電流の条件下におい
て所望のビーム発散角を電気的に実現することができる
ので、従来のように機械的な電極駆動機構を用いる場合
に比べて、イオンビームの発散角を精度良くかつ再現性
良く制御することができる。また、精密な電極駆動機構
を用いる必要がないので、コスト的にも安くできる。
【００３６】また、この発明の制御方法によれば、前述
したような引出し電極を設けたイオン源を用い、この引
出し電極とプラズマ電極間の電位差を前述したように制
御することによって、所望のビームエネルギーおよび引
出しビーム電流の条件下において所望のビーム発散角を
電気的に実現することができるので、従来のように機械
的な電極駆動機構を用いる場合に比べて、イオンビーム
の発散角を精度良くかつ再現性良く制御することができ
る。また、精密な電極駆動機構を用いる必要がないの
で、コスト的にも安くできる。
したような引出し電極を設けたイオン源を用い、この引
出し電極とプラズマ電極間の電位差を前述したように制
御することによって、所望のビームエネルギーおよび引
出しビーム電流の条件下において所望のビーム発散角を
電気的に実現することができるので、従来のように機械
的な電極駆動機構を用いる場合に比べて、イオンビーム
の発散角を精度良くかつ再現性良く制御することができ
る。また、精密な電極駆動機構を用いる必要がないの
で、コスト的にも安くできる。
【図１】 この発明に係るイオン照射装置の一例を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】 図１中の制御装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 ε0 としたときの数１１を、Δ≡ｄ2 ／ｄ1
をパラメータとしてグラフ化した図である。
をパラメータとしてグラフ化した図である。
【図４】 従来のイオン照射装置の一例を示す概略図で
ある。
ある。
２ａ イオン源 ４ イオンビーム １２ ターゲット １８ プラズマ生成容器 ２０ プラズマ電極 ２０ａ イオン引出し孔 ２２ 抑制電極 ２４ 接地電極 ３０ 加速電源 ３２ 抑制電源 ３６ 引出し電極 ３８ 引出し電源 ４０ 制御装置 ４２ 記憶手段 ４４ 演算手段 ４６ 制御手段
Claims (4)
- 【請求項１】 いずれも丸いイオン引出し孔を有する電
極であって、プラズマ生成容器に近い側から順に、正電
位にされるプラズマ電極、正電位にされる引出し電極、
負電位にされる抑制電極および接地電位にされる接地電
極を有するイオン源からイオンビームを引き出してそれ
をターゲットに照射するイオン照射装置であって、真空
の誘電率をε0 、引き出すイオンの質量をＭ、同イオン
の価数をＺ、素電荷をｅ、前記プラズマ電極のイオン引
出し孔の半径をａ、同イオン引出し孔の面積をＳ、前記
プラズマ電極と引出し電極間の距離をｄ1 、前記引出し
電極と抑制電極間の距離をｄ2 、前記プラズマ電極と引
出し電極間の電位差をＶe、前記プラズマ電極と接地電
極間の電位差をＶa 、前記イオン源から引き出すイオン
ビームの引出しビーム電流をＩb 、同イオンビームのビ
ーム発散角をωとした場合、電位差Ｖe を除外したこれ
らの各値の設定値を記憶する記憶手段と、この記憶手段
に記憶されていた各設定値に基づいて、所望の電位差Ｖ
a 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散角ωに対し
て、 【数１】 なる演算またはこれと実質的に等価の演算を行って前記
電位差Ｖe の値を求める演算手段と、当該電位差Ｖe が
このようにして求めた値になるように当該電位差Ｖe を
与える電源の出力電圧を制御する制御手段とを備えるこ
とを特徴とするイオン照射装置。 - 【請求項２】 いずれもスリット状のイオン引出し孔を
有する電極であって、プラズマ生成容器に近い側から順
に、正電位にされるプラズマ電極、正電位にされる引出
し電極、負電位にされる抑制電極および接地電位にされ
る接地電極を有するイオン源からイオンビームを引き出
してそれをターゲットに照射するイオン照射装置であっ
て、真空の誘電率をε0 、引き出すイオンの質量をＭ、
同イオンの価数をＺ、素電荷をｅ、前記プラズマ電極の
イオン引出し孔の半幅をａ、同イオン引出し孔の面積を
Ｓ、前記プラズマ電極と引出し電極間の距離をｄ1 、前
記引出し電極と抑制電極間の距離をｄ2 、前記プラズマ
電極と引出し電極間の電位差をＶe 、前記プラズマ電極
と接地電極間の電位差をＶa 、前記イオン源から引き出
すイオンビームの引出しビーム電流をＩb 、同イオンビ
ームのビーム発散角をωとした場合、電位差Ｖe を除外
したこれらの各値の設定値を記憶する記憶手段と、この
記憶手段に記憶されていた各設定値に基づいて、所望の
電位差Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散角
ωに対して、 【数２】 なる演算またはこれと実質的に等価の演算を行って前記
電位差Ｖe の値を求める演算手段と、当該電位差Ｖe が
このようにして求めた値になるように当該電位差Ｖe を
与える電源の出力電圧を制御する制御手段とを備えるこ
とを特徴とするイオン照射装置。 - 【請求項３】 いずれも丸いイオン引出し孔を有する電
極であって、プラズマ生成容器に近い側から順に、正電
位にされるプラズマ電極、正電位にされる引出し電極、
負電位にされる抑制電極および接地電位にされる接地電
極を有するイオン源からイオンビームを引き出してそれ
をターゲットに照射するイオン照射装置の制御方法であ
って、真空の誘電率をε0 、引き出すイオンの質量を
Ｍ、同イオンの価数をＺ、素電荷をｅ、前記プラズマ電
極のイオン引出し孔の半径をａ、同イオン引出し孔の面
積をＳ、前記プラズマ電極と引出し電極間の距離を
ｄ1 、前記引出し電極と抑制電極間の距離をｄ2 、前記
プラズマ電極と引出し電極間の電位差をＶe 、前記プラ
ズマ電極と接地電極間の電位差をＶa 、前記イオン源か
ら引き出すイオンビームの引出しビーム電流をＩb 、同
イオンビームのビーム発散角をωとした場合、所望の電
位差Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散角ω
が与えられたとき、これと前記誘電率ε0 、質量Ｍ、価
数Ｚ、素電荷ｅ、半径ａ、面積Ｓ、距離ｄ1 および距離
ｄ2 とに基づいて、 【数３】 なる演算またはこれと実質的に等価の演算を行って前記
電位差Ｖe の値を求め、そしてその値になるように同電
位差Ｖe を制御することを特徴とするイオン照射装置の
制御方法。 - 【請求項４】 いずれもスリット状のイオン引出し孔を
有する電極であって、プラズマ生成容器に近い側から順
に、正電位にされるプラズマ電極、正電位にされる引出
し電極、負電位にされる抑制電極および接地電位にされ
る接地電極を有するイオン源からイオンビームを引き出
してそれをターゲットに照射するイオン照射装置の制御
方法であって、真空の誘電率をε0 、引き出すイオンの
質量をＭ、同イオンの価数をＺ、素電荷をｅ、前記プラ
ズマ電極のイオン引出し孔の半幅をａ、同イオン引出し
孔の面積をＳ、前記プラズマ電極と引出し電極間の距離
をｄ1 、前記引出し電極と抑制電極間の距離をｄ2 、前
記プラズマ電極と引出し電極間の電位差をＶe 、前記プ
ラズマ電極と接地電極間の電位差をＶa 、前記イオン源
から引き出すイオンビームの引出しビーム電流をＩb 、
同イオンビームのビーム発散角をωとした場合、所望の
電位差Ｖa 、引出しビーム電流Ｉb およびビーム発散角
ωが与えられたとき、これと前記誘電率ε0 、質量Ｍ、
価数Ｚ、素電荷ｅ、半幅ａ、面積Ｓ、距離ｄ1 および距
離ｄ2 とに基づいて、 【数４】 なる演算またはこれと実質的に等価の演算を行って前記
電位差Ｖe の値を求め、そしてその値になるように同電
位差Ｖe を制御することを特徴とするイオン照射装置の
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061252A JP3031043B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | イオン照射装置とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061252A JP3031043B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | イオン照射装置とその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05225935A JPH05225935A (ja) | 1993-09-03 |
| JP3031043B2 true JP3031043B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=13165862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061252A Expired - Fee Related JP3031043B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | イオン照射装置とその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031043B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668827A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-11 | Hitachi Ltd | イオンビーム発生装置及びその制御方法 |
| US6992308B2 (en) * | 2004-02-27 | 2006-01-31 | Axcelis Technologies, Inc. | Modulating ion beam current |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP4061252A patent/JP3031043B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05225935A (ja) | 1993-09-03 |
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