JP3412398B2 - イオンビーム立上げ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン注入装置に
おいて所望質量のイオン種からなるイオンビームを形成
するイオンビーム立上げ方法に関し、特に、金属等の固
体試料を用いてイオン源を運転する際のイオンビーム立
上げ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出してイオンビームとし、所望エ
ネルギーのイオンビームを被処理物に照射することで、
被処理物内に不純物を注入するものであり、半導体プロ
セスにおいてデバイスの特性を決定する不純物を任意の
量および深さに制御性良く注入できることから、現在の
集積回路の製造に重要な装置になっている。

【０００３】そして、従来より、マス値、ビーム電流、
ビームエネルギーといった注入条件を入力するだけで、
上記イオン注入装置の各部の動作を制御して装置の立上
げを自動的に行うイオン注入制御装置が用いられてい
る。

【０００４】上記イオン注入制御装置には、幾つかの注
入条件およびそれに対応する各種パラメータの最適値が
予め登録されており、オペレータによって注入条件が設
定されれば、通常、以下のようにしてイオン注入装置の
立上げが実施される。

【０００５】先ず、イオン注入制御装置は、予め登録さ
れているパラメータに基づいて補間を行い、与えられた
注入条件に対する各種パラメータの初期値を近似的に求
める。

【０００６】次に、イオン注入制御装置は、イオン源に
関するパラメータが上記で求めた初期値になるようにイ
オン源の制御を行い、プラズマチャンバ内に導入されて
いる物質をプラズマ化してイオンビームの引き出しを可
能にし、この後、引出電源を投入してイオンビームを引
き出す。上記イオン源に関するパラメータとしては、例
えばフリーマンイオン源では、ガス流量、固体オーブン
温度、アーク電流、ソースマグネット電流等、また、Ｅ
ＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）イオン源では、
ガス流量、固体オーブン温度、マイクロ波電源電圧、ソ
ースマグネット電流等である。

【０００７】次に、イオン注入制御装置は、加速電圧が
初期値になるように加速電源を制御し、ビームエネルギ
ーを設定した後、質量分析部に与えられる分析マグネッ
ト電流を調整し、マスサーチ処理を行う。さらにその
後、イオン源に関するパラメータ等の調整によってビー
ム電流調整を行う。以上の処理により、装置立上げモー
ドが完了し、次の注入処理モードに移行する。

【０００８】ところで、金属等の固体試料を用いてイオ
ンビームを得る場合、先ずキャリアガスとなる気体試料
だけをプラズマチャンバ内に導入してプラズマを点灯さ
せ、プラズマチャンバからイオンを引き出してビームを
抽出し、その後に固体試料を固体オーブン内で気化させ
てプラズマチャンバ内に導入する方法と、キャリアガス
を使用せずに固体オーブン内で気化させた固体試料のみ
をプラズマチャンバ内に導入する方法とがある。

【０００９】先ず、キャリアガスを使用して固体試料の
イオンビームを形成する方法についてより詳しく説明す
る。上記のように気体試料だけを使用してイオンビーム
を形成したと同時に、固体試料を加熱気化するために固
体オーブンの温度を設定し、固体オーブンによる固体試
料の加熱を開始させる。その後、固体オーブンの温度の
上昇によって気化した固体試料はプラズマチャンバ内へ
導入される。そこで、固体オーブンの温度が固体試料が
気化すると予想される温度にまで達すれば、キャリアガ
スとなる気体試料の供給を停止し、これにて固体試料に
よるイオンビームを得ている。そして、固体試料による
イオンビームが得られた後に任意のイオン種を選択する
ためのマスサーチ処理に移行する。

【００１０】次に、キャリアガスを使用せずに固体試料
のみをプラズマチャンバへ導入してイオンビームを形成
する方法について説明する。先ず、固体試料を加熱気化
するために固体オーブンの温度を設定し、固体オーブン
による固体試料の加熱を開始させる。そして、固体試料
が気化すると予想される温度に達するまで固体オーブン
の温度監視を行い、その温度に達した後、プラズマ発生
制御によってチャンバ内にプラズマを発生させてから、
ビーム引き出し条件によりイオンビームを引き出し、そ
の後、任意のイオン種を選択するためのマスサーチ処理
に移行する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
キャリアガスを使用する場合もしない場合も、固体オー
ブンの温度が規定温度に達するまで温度監視を行い、規
定温度に到達したことをもって固体試料によるプラズマ
点灯が可能になったものとみなし、その後にマスサーチ
処理がシリーズで行われるようになっている。そして、
マスサーチ処理へ移行するタイミングの判断（固体試料
によるプラズマ点灯が可能になったことの判断）は、基
本的に固体オーブンの温度に基づいて行っているが、こ
れでは正確なタイミングの判断は困難であり、固体オー
ブンの温度監視の際に無駄な待ち時間が生じることが多
く、処理効率の悪化を招来し、ビームの立上げに時間が
かかるという問題がある。

【００１２】また、キャリアガスを使用する場合に関し
て、上記のように固体オーブンの温度が固体試料の気化
する温度に達したか否かのみを、固体試料によるイオン
ビームの発生の判断材料とし、キャリアガスとなる気体
試料の流量制御を行っているので、固体オーブン温度の
設定ミスや計測ミスが生じた場合、キャリアガスとなる
気体試料の供給を停止させたとき、得られていたイオン
ビームが消失してしまうことがある。そこで、通常、こ
のような不都合を回避するため、固体オーブンの温度を
高めに設定したり、或いはイオンビームが消失した際の
リカバリー処理をイオン注入制御装置に追加することに
より対処している。このため、固体試料によるイオンビ
ームを得るまでの効率が悪く、ビームの立上げに時間が
かかるという問題がある。

【００１３】本発明は上記に鑑みなされたものであり、
その目的は、固体試料を用いてイオン源を運転する際の
イオンビーム立上げ処理を確実且つ効率よく行い、その
立上げ処理に要する時間の短縮化を図ることができるイ
オンビーム立上げ方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るイ
オンビーム立上げ方法は、固体オーブンで加熱して気化
させた固体試料をプラズマチャンバ内へ導入してプラズ
マを発生させ、プラズマチャンバからイオンビームを引
き出し、引き出したイオンビームに対して質量分析を行
って所望質量のイオン種からなるイオンビームを形成す
るイオンビーム立上げ方法であって、固体オーブンによ
る固体試料の加熱処理を開始した後、この加熱処理と並
行して、当該固体試料から得られる所望質量のイオン種
の質量分析処理を行い、上記質量分析処理の間、質量分
析にて得られる上記所望質量のイオン種のビーム電流を
測定し、このビーム電流測定値が規定値以上になったと
き、上記所望質量のイオン種のイオンビームが立ち上が
ったと判断することを特徴としている。

【００１５】上記の構成によれば、固体オーブンによる
固体試料の加熱処理を開始した後、固体オーブン温度が
未だ固体試料が気化する温度に達していない段階で、上
記加熱処理と共に質量分析処理を並行して行う。この場
合、固体オーブンによる固体試料の加熱の初期段階で
は、加熱温度が充分ではないために固体試料のプラズマ
チャンバへの導入量は僅かであるため、所望イオン種の
ビーム電流測定値は規定値を下回る。その後、固体オー
ブンの温度が固体試料の気化する温度に達して気化した
固体試料がプラズマチャンバ内へ導入されると、プラズ
マチャンバ内でプラズマが発生してイオンビームが引き
出されるので、所望イオン種のビーム電流測定値は規定
値以上となり、これをもって、固体試料による所望のイ
オン種のビームが得られたことを認識できる。

【００１６】この方法では、質量分析処理による所望イ
オン種のビーム検出（ビーム電流測定値が規定値以上に
なったことの検出）が完了した時点で、プラズマ発生お
よび質量分析の処理が略同時に完了していることにな
る。これにより、温度監視による待ち時間を少なくし、
プラズマが発生したと略同時に所望のイオン種の質量分
析されたイオンビームを確実に得ることができる。

【００１７】請求項２の発明に係るイオンビーム立上げ
方法は、固体オーブンで加熱して気化させた固体試料を
プラズマチャンバ内へ導入してプラズマを発生させ、プ
ラズマチャンバからイオンビームを引き出し、引き出し
たイオンビームに対して質量分析を行って所望質量のイ
オン種からなるイオンビームを形成するイオンビーム立
上げ方法であって、キャリアガスとなる気体試料のみを
プラズマチャンバ内へ導入して気体試料によるイオンビ
ームを形成した後、固体オーブンによる当該固体試料の
加熱を行うと共に、この加熱処理と並行して、当該固体
試料から得られる所望質量のイオン種の質量分析処理を
行い、上記質量分析処理の間、質量分析にて得られる上
記所望質量のイオン種のビーム電流を測定し、このビー
ム電流測定値が規定値以上になったとき、キャリアガス
となる気体試料のプラズマチャンバへの導入量を低下さ
せることを特徴としている。

【００１８】上記の構成によれば、キャリアガスとなる
気体試料によるイオンビームが得られた後、固体オーブ
ンの加熱処理と並行して所望のイオンの質量分析処理が
行われる。

【００１９】固体オーブンによる固体試料の加熱の初期
段階では、加熱温度が充分ではないために固体試料のプ
ラズマチャンバへの導入量は僅かであるため、所望イオ
ンのビーム電流測定値は規定値を下回る。その後、固体
オーブンの温度が固体試料の気化する温度に達して気化
した固体試料がプラズマチャンバ内へ導入されると、所
望イオンのビーム電流測定値は規定値以上となり、これ
をもって、固体試料による所望のイオンのビームが得ら
れたことを認識し、キャリアガスとなる気体試料のプラ
ズマチャンバへの導入量を低下させる。

【００２０】キャリアガスの導入量を低下させる処理
は、ビーム電流測定によって実際に所望のイオンビーム
が発生していることを確認して行うので、的確なタイミ
ングで行うことができ、従来のようにその制御のタイミ
ングが早すぎてイオンビームが消失したり、或いはその
制御のタイミングが遅すぎて無駄な時間を消費すること
がなく、確実に固体試料による所望のイオンのビーム立
上げを行うことができる。

【００２１】また、固体オーブンの温度が固体試料の気
化する温度に達するまでの間に並列処理によって所望の
イオンの質量分析処理も行われているため、キャリアガ
スの導入量を低下させる処理が終了した時点で質量分析
処理も終了しており、処理時間の短縮化が図れる。

【００２２】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕 本発明の実施の一形態について図１および図２に基づい
て説明すれば、以下の通りである。

【００２３】本実施の形態に係るイオン注入制御装置１
１は、図２に示すイオン注入装置の各部の動作を制御し
て、本発明に係るイオンビーム立上げ方法を自動で行う
ものである。

【００２４】上記イオン注入装置は、プラズマチャンバ
４内でプラズマを生成し、プラズマ中のイオンをプラズ
マチャンバ４の外部へ引き出してイオンビームを形成す
るイオン源１と、上記イオン源１で形成されたイオンビ
ームに対して質量分析を行って所望質量のイオンのみを
選択的に取り出す質量分析電磁石２と、シリコンウエハ
等の被処理物を所定の注入処理位置に保持してビーム照
射処理を行うためのエンドステーション３とを備えてい
る。

【００２５】尚、図示しないが、上記イオン源１からエ
ンドステーション３までのイオンビームの経路中には、
必要によって静電加速管等の加速手段、Ｑレンズ等のビ
ーム整形手段、或いは走査電極等のビーム走査手段、等
が設けられる。

【００２６】上記イオン源１は、内部に導入された試料
をプラズマ化するためのプラズマチャンバ４と、上記プ
ラズマチャンバ４の周囲に設けられてその内部に磁場を
形成するためのソースマグネット５と、プラズマチャン
バ４から電界によってイオンを引き出すための引出電極
６とを備えている。上記ソースマグネット５には、その
コイルに電流を供給するためのソースマグネット電源１
３が接続されている。また、上記引出電極６には、当該
引出電極６とプラズマチャンバ４との間に引出電圧を印
加するための引出電源１４が接続されている。

【００２７】上記プラズマチャンバ４には、固体試料を
加熱気化する固体オーブン７が導入パイプ８を介して接
続されている。上記固体オーブン７のＯＮ／ＯＦＦ動作
や加熱温度等は、オーブン制御ユニット１２によって制
御される。さらに、上記プラズマチャンバ４には、固体
試料を使用する際のキャリアガスやＢＦ₃ 等の動作ガス
の供給源であるガスボックス（図示せず）が、導入パイ
プ９を介して接続されている。そして、上記導入パイプ
９には、ガスボックスからプラズマチャンバ４へ供給さ
れるガスの流量を調節するための流量コントローラ１０
が設けられている。

【００２８】尚、イオン源には例えばフリーマンイオン
源に代表されるＰＩＧ（Penning Ionization Gauge）型
や、ＥＣＲイオン源に代表されるマイクロ波型等、様々
な種類のイオン源が存在するが、上記イオン源１として
は、どの様な種類のものでも使用できる。例えばフリー
マンイオン源の場合、上記プラズマチャンバ４内にフィ
ラメントが設けられ、また、ＥＣＲイオン源の場合、上
記プラズマチャンバ４には導波管を介してマグネトロン
が接続される。

【００２９】上記イオン注入制御装置１１は、オーブン
制御ユニット１２に温度設定信号ａを出力して固体オー
ブン７の加熱温度を調整し、流量コントローラ１０に流
量設定信号ｂを出力して気体試料のプラズマチャンバ４
への導入量を調整し、ソースマグネット電源１３にソー
スマグネット電流設定信号ｃを出力してソースマグネッ
ト５のコイルに流すソースマグネット電流を調整し、引
出電源１４に引出電圧設定信号ｄを出力して引出電圧
（引出電極６とプラズマチャンバ４との間の電位差）を
調整する。さらに、イオン注入制御装置１１は、例えば
フリーマンイオン源の場合にはフィラメント加熱用電源
やアーク放電用電源の制御等も行い、ＥＣＲイオン源の
場合にはマイクロ波電源の制御等も行う。

【００３０】また上記イオン源１の後段に設けられた質
量分析電磁石２には、分析電磁石電源１５から励磁用電
力が供給されるようになっており、上記イオン注入制御
装置１１は、上記分析電磁石電源１５に分析電磁石電流
設定信号ｅを出力して、質量分析電磁石２のコイルに流
す分析電磁石電流を調整する。

【００３１】また、注入処理位置に保持された被処理物
に対してビーム照射処理を行うエンドステーション３に
は、イオンビームを収集するための図示しないファラデ
ーケージ型のカップ（以下、ファラデーカップと称す
る）が設けられており、当該ファラデーカップに照射さ
れたイオンビームの電流が、ビーム電流測定部１６にお
いて測定されるようになっている。そして、このビーム
電流測定値は、イオン注入制御装置１１に取り込まれ、
装置立上げ処理の際の各種パラメータの調整に用いられ
る。

【００３２】上記イオン注入制御装置１１は、マイクロ
コンピュータ等によって構成され、与えられた注入条件
（マス値、ビーム電流、ビームエネルギー）になるよう
に各種パラメータを自動調整する。このイオン注入制御
装置１１は、種々のエネルギー域・ビーム電流域毎に代
表的な立上げパラメータ（以下、基本運転パラメータと
称する）を記憶するハードディスク装置等の補助記憶装
置１１ａ、およびオペレータによる注入条件の設定等を
行うための操作部１１ｂを具備している。上記補助記憶
装置１１ａに記憶されている基本運転パラメータは、予
めオペレータがマニュアルでイオン注入装置を適正状態
に立上げることによって採取したパラメータである。

【００３３】上記の構成において、金属等の固体試料を
用いてイオン源１を運転する場合のイオン注入制御装置
１１によるイオン注入装置の立上げ処理を、図１のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

【００３４】先ず、オペレータによって注入条件（マス
値、ビーム電流、ビームエネルギー）が与えられれば、
イオン注入制御装置１１は、与えられた注入条件に対応
するパラメータの初期値を、補助記憶装置１１ａに記憶
されている基本運転パラメータに基づいて取得する（Ｓ
１）。尚、与えられた注入条件が補助記憶装置１１ａ内
に無い場合は、その注入条件に近い２個の基本運転パラ
メータの値から線形一次補間で算出した値を、パラメー
タの初期値とする。

【００３５】次に、イオン注入制御装置１１は、プラズ
マチャンバ４内でキャリアガスのみを用いてプラズマを
点灯させるためのパラメータ（気体試料用プラズマ点灯
設定パラメータ）が上記Ｓ１で取得した初期値になるよ
うに、流量コントローラ１０やソースマグネット電源１
３を含むイオン源１の各部を制御する。詳しくは、上記
イオン注入制御装置１１は、流量コントローラ１０に流
量設定信号ｂ、ソースマグネット電源１３にソースマグ
ネット電流設定信号ｃを出力すると共に、フリーマンイ
オン源の場合にはフィラメント加熱用電源やアーク放電
用電源の制御、ＥＣＲイオン源の場合にはマイクロ波電
源の制御等を行う。これにより、プラズマチャンバ４内
にプラズマが点灯し、イオンビームの引き出しが可能な
状態になれば、続いて引出電源１４に引出電圧設定信号
ｄを出力し、気体試料引出条件の引出電圧でイオンビー
ムを引き出す（Ｓ２）。

【００３６】次に、イオン注入制御装置１１は、固体試
料用プラズマ点灯設定パラメータの１つである固体オー
ブンの温度が上記Ｓ１で取得した初期値になるように、
オーブン制御ユニット１２に温度設定信号ａを出力し、
固体オーブン７による固体試料の加熱を開始させる（Ｓ
３）。

【００３７】また、上記Ｓ３と略同時に、マスサーチ処
理を開始し、オペレータによって設定された所望のマス
値のイオン種（固体試料のイオン種）のビームが得られ
るまでマスサーチ処理を行う（Ｓ４）。このマスサーチ
処理は、質量分析電磁石２がイオンビームの経路内に形
成する磁場を、所望のマス値のイオン種のみを選択的に
取り出せるような磁場にするための処理であって、イオ
ン注入制御装置１１は、分析電磁石電源１５に分析電磁
石電流設定信号ｅを出力して、質量分析電磁石２のコイ
ルに流す分析電磁石電流を調整する。

【００３８】上記マスサーチ処理の間、イオン注入制御
装置１１は、ビーム電流測定部１６のビーム電流測定値
を監視し、質量分析電磁石２にて選択的に取り出された
所望のマス値のイオンのビーム電流が、固体試料による
イオンビーム発生の判断基準となる所定の規定値以上に
なったか否かを判断する（Ｓ５）。

【００３９】上記マスサーチ処理の開始直後は、まだ固
体オーブン７の温度が充分に上昇していないため、気化
した固体試料がプラズマチャンバ４へ導入されていな
い。したがって、所望のマス値のイオン種のビームは殆
ど得られず、ビーム電流測定部１６のビーム電流測定値
は規定値以下である。

【００４０】その後、固体オーブンの温度が上昇して固
体試料の気化する温度に達すれば、気化した固体試料が
プラズマチャンバ４へと導入されるので、所望のマス値
のイオン種が質量分析電磁石２によって取り出され、ビ
ーム電流測定部１６のビーム電流測定値は規定値以上に
なり、イオン注入制御装置１１はこれをもって固体試料
によるイオンビーム発生を認識し、流量コントローラ１
０に流量設定信号ｂを出力してキャリアガスとなる気体
試料の流量を低下させる（Ｓ６）。

【００４１】上記キャリアガスの流量低下制御（キャリ
アガス閉制御）は、ビーム電流測定によって実際に所望
のマス値のイオン種のビームが発生していることを確認
して行うので、的確なタイミングで行われ、従来のよう
にその制御のタイミングが早すぎてイオンビームが消失
したり、或いはその制御のタイミングが遅すぎて無駄な
時間を消費することがない。

【００４２】上記Ｓ６を終了した時点で、すでにキャリ
アガスの流量低下制御およびマスサーチ処理（質量分析
処理）が終了していることになるので、その後、イオン
注入制御装置１１は、ビームエネルギー調整（Ｓ７）お
よびビーム電流調整（Ｓ８）を行い、全ての処理が終了
すれば装置立上げモードを終了し、次の注入処理モード
に移行する。

【００４３】以上のように、本実施の形態に係るイオン
注入制御装置１１は、固体試料から得られる所望のイオ
ンのビームを立上げるモードのとき、先ずキャリアガス
となる気体試料のみをプラズマチャンバ４内へ導入して
気体試料によるイオンビームを発生させた後、当該固体
試料を収納した固体オーブン７による加熱を開始させる
と共に、これと略同時に質量分析電磁石２による所望イ
オンのマスサーチ処理を開始させ、その後、質量分析電
磁石２にて抽出された所望イオンのビーム電流の測定値
が規定値以上になったとき、キャリアガスとなる気体試
料のプラズマチャンバ４への導入量を低下させるように
イオン注入装置の各部の動作を制御することを特徴とし
ている。

【００４４】このように、固体オーブン７の温度が固体
試料の気化する温度に達するまでの間、固体オーブン７
の加熱と並行して所望イオンのマスサーチを並列処理す
ることにより、固体試料による所望のイオンのビームが
発生したタイミングを的確に把握でき、確実に固体試料
による所望のイオンのビーム立上げを行うことができ
る。また、固体オーブン７の温度が固体試料の気化する
温度に達するまでの間に並列処理によってマスサーチ処
理も行われているため、キャリアガスの流量低下制御が
終了した時点でマスサーチ処理も終了しており、処理時
間の短縮化が図れる。

【００４５】また、従来の制御方式と比較しても別段複
雑な制御を必要とすることもなく、気体試料によるイオ
ンビーム抽出から固体試料によるイオンビーム抽出まで
の処理を比較的容易に行うことができると共に、確実な
イオンビームの立上げが可能なので従来のようなイオン
ビーム消失時のリカバリー処理等も不要であることか
ら、装置立上げの自動化への対応も容易であり、自動制
御の時間短縮および自動制御の性能向上が実現できる。

【００４６】〔実施の形態２〕 本発明のその他の実施の一形態について、主に図２およ
び図３に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、説
明の便宜上、前記実施の形態と同様の機能・構成を有す
る部材には同一の参照番号を付記し、その説明を省略す
る。

【００４７】前記の本実施の形態ではキャリアガスを使
用した場合について説明したが、本実施の形態では、キ
ャリアガスを使用せずに固体試料のイオンビームを立ち
上げる方法について説明する。

【００４８】イオン注入装置の全体構成は図２に示す通
りであり、このイオン注入装置の自動立上げを行うイオ
ン注入制御装置１１の処理を、図３のフローチャートを
参照しながら次に説明する。

【００４９】先ず、オペレータによって注入条件（マス
値、ビーム電流、ビームエネルギー）が与えられれば、
図１のＳ１と同様にして与えられた注入条件に対応する
パラメータの初期値を取得する（Ｓ１１）。

【００５０】次に、イオン注入制御装置１１は、固体オ
ーブン温度が上記Ｓ１１で取得した初期値になるよう
に、オーブン制御ユニット１２に温度設定信号ａを出力
し、固体オーブン７による固体試料の加熱を開始させる
（Ｓ１２）。

【００５１】また、上記Ｓ１２の固体試料の加熱処理
（オーブン温度制御処理）と並行して、プラズマ発生制
御処理（固体試料が気化するとプラズマが発生するよう
にソースマグネット電源１３を含むイオン源１の各部を
制御する処理）を行いながら、さらに引出電源１４に引
出電圧設定信号ｄを出力して所望のビーム引き出し条件
によりプラズマチャンバ４からイオンビームを引き出す
ための電圧を引出電極６へ印加しておく（Ｓ１３）。

【００５２】さらに、上記Ｓ１２のオーブン温度制御処
理やＳ１３のプラズマ発生制御処理およびビーム引出処
理と並列して、所望のイオン種の質量分析を行うマスサ
ーチ処理も行う（Ｓ１４）。

【００５３】上記Ｓ１２〜Ｓ１４の各処理を並行して行
いながら、イオン注入制御装置１１は、ビーム電流測定
部１６のビーム電流測定値を監視し、質量分析電磁石２
にて選択的に取り出された所望のマス値のイオンのビー
ム電流が、固体試料によるイオンビーム発生の判断基準
となる所定の規定値以上になったか否かを判断する（Ｓ
１５）。

【００５４】上記Ｓ１２〜Ｓ１４の各処理の開始直後
は、まだ固体オーブン７の温度が充分に上昇していない
ため、気化した固体試料がプラズマチャンバ４へ導入さ
れていない。したがって、所望のマス値のイオン種のビ
ームは殆ど得られず、ビーム電流測定部１６のビーム電
流測定値は規定値以下である。

【００５５】その後、固体オーブンの温度が上昇して固
体試料の気化する温度に達すれば、気化した固体試料が
プラズマチャンバ４へと導入されてプラズマが点灯する
ので、所望のマス値のイオン種が質量分析電磁石２によ
って取り出され、ビーム電流測定部１６のビーム電流測
定値は規定値以上になり、イオン注入制御装置１１はこ
れをもって固体試料によるイオンビーム発生を認識し、
その後は上述のエネルギー調整処理・ビーム電流調整処
理へと移行する。

【００５６】この場合、マスサーチ処理が完了した時点
（Ｓ１５でＹＥＳと判断したとき）で、固体試料のプラ
ズマ発生制御処理及びマスサーチ処理（質量分析処理）
が同時に完了していることになる。また、この場合、ビ
ーム電流測定によって実際に所望のマス値のイオン種の
ビームが発生していることを確認しているので、確実に
固体試料のイオンビームを得ることができる。

【００５７】以上のように、本実施の形態に係るイオン
注入制御装置１１は、固体試料から得られる所望のイオ
ンのビームを立上げるモードのとき、固体オーブン７に
よる固体試料の加熱処理と、所望のイオン種の質量分析
を行うためのマスサーチ処理とを並行して行うことを特
徴としている。

【００５８】このように、加熱処理とマスサーチ処理と
を並列処理するだけで、温度監視による待ち時間を少な
くし、プラズマが発生したと略同時に所望のイオン種の
質量分析されたイオンビームを確実に得ることができ
る。また、従来の制御方式と比較しても別段複雑な制御
を必要とすることもなく、装置立上げの自動化への対応
も容易であり、自動制御の時間短縮および自動制御の性
能向上が実現できる。

【００５９】尚、上記の実施の形態１および２では、イ
オン注入制御装置１１を用いた装置立上げの自動化の例
を示しているが、勿論、マニュアル操作によっても本発
明のイオンビーム立上げ方法を実施することもできる。
上記の各実施の形態は、あくまでも、本発明の技術内容
を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ
限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の
精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施す
ることができるものである。

【００６０】

【発明の効果】請求項１の発明に係るイオンビーム立上
げ方法は、固体オーブンによる固体試料の加熱処理を開
始した後、この加熱処理と並行して、当該固体試料から
得られる所望質量のイオン種の質量分析処理を行い、上
記質量分析処理の間、質量分析にて得られる上記所望質
量のイオン種のビーム電流を測定し、このビーム電流測
定値が規定値以上になったとき、上記所望質量のイオン
種のイオンビームが立ち上がったと判断する構成であ
る。

【００６１】それゆえ、プラズマが発生したと略同時に
所望のイオン種の質量分析されたイオンビームが確実に
得られ、イオンビーム立上げ処理を確実且つ効率よく行
うことができ、ビーム立上げ処理に要する時間の短縮化
を図ることができるという効果を奏する。

【００６２】請求項２の発明に係るイオンビーム立上げ
方法は、キャリアガスとなる気体試料のみをプラズマチ
ャンバ内へ導入して気体試料によるイオンビームを形成
した後、固体オーブンによる当該固体試料の加熱を行う
と共に、この加熱処理と並行して、当該固体試料から得
られる所望質量のイオン種の質量分析処理を行い、上記
質量分析処理の間、質量分析にて得られる上記所望質量
のイオン種のビーム電流を測定し、このビーム電流測定
値が規定値以上になったとき、キャリアガスとなる気体
試料のプラズマチャンバへの導入量を低下させる構成で
ある。

【００６３】それゆえ、キャリアガスの導入量を低下さ
せる処理を的確なタイミングで行うことができ、従来の
ようにその制御のタイミングが早すぎてイオンビームが
消失したり、或いはその制御のタイミングが遅すぎて無
駄な時間を消費することがなく、確実に固体試料による
所望のイオンのビーム立上げを行うことができるという
効果を奏する。また、固体オーブンの温度が固体試料の
気化する温度に達するまでの間に並列処理によって所望
のイオンの質量分析処理を行うことにより、イオンビー
ム立上げ処理に要する時間の短縮化を図ることができる
という効果を併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すものであり、固体
試料を用いてイオン源を運転する場合のイオン注入制御
装置によるイオン注入装置の立上げ処理を示すフローチ
ャートである。

【図２】上記イオン注入制御装置により自動立上げが行
われるイオン注入装置の概略構成図である。

【図３】本発明のその他の実施の一形態を示すものであ
り、固体試料を用いてイオン源を運転する場合のイオン
注入制御装置によるイオン注入装置の立上げ処理を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１ イオン源 ２ 質量分析電磁石 ３ エンドステーション ４ プラズマチャンバ ６ 引出電極 ７ 固体オーブン ９ 導入パイプ １０ 流量コントローラ １１ イオン注入制御装置 １２ オーブン制御ユニット １３ ソースマグネット電源 １４ 引出電源 １５ 分析電磁石電源 １６ ビーム電流測定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/317 C23C 14/48 H01J 37/04 H01L 21/265 H01J 37/08 H01J 27/00 - 27/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体オーブンで加熱して気化させた固体試
   料をプラズマチャンバ内へ導入してプラズマを発生さ
   せ、プラズマチャンバからイオンビームを引き出し、引
   き出したイオンビームに対して質量分析を行って所望質
   量のイオン種からなるイオンビームを形成するイオンビ
   ーム立上げ方法であって、 固体オーブンによる固体試料の加熱処理を開始した後、
   この加熱処理と並行して、当該固体試料から得られる所
   望質量のイオン種の質量分析処理を行い、上記質量分析
   処理の間、質量分析にて得られる上記所望質量のイオン
   種のビーム電流を測定し、このビーム電流測定値が規定
   値以上になったとき、上記所望質量のイオン種のイオン
   ビームが立ち上がったと判断することを特徴とするイオ
   ンビーム立上げ方法。
2. 【請求項２】固体オーブンで加熱して気化させた固体試
   料をプラズマチャンバ内へ導入してプラズマを発生さ
   せ、プラズマチャンバからイオンビームを引き出し、引
   き出したイオンビームに対して質量分析を行って所望質
   量のイオン種からなるイオンビームを形成するイオンビ
   ーム立上げ方法であって、 キャリアガスとなる気体試料のみをプラズマチャンバ内
   へ導入して気体試料によるイオンビームを形成した後、 固体オーブンによる当該固体試料の加熱を行うと共に、
   この加熱処理と並行して、当該固体試料から得られる所
   望質量のイオン種の質量分析処理を行い、 上記質量分析処理の間、質量分析にて得られる上記所望
   質量のイオン種のビーム電流を測定し、このビーム電流
   測定値が規定値以上になったとき、キャリアガスとなる
   気体試料のプラズマチャンバへの導入量を低下させるこ
   とを特徴とするイオンビーム立上げ方法。