JP4009013B2 - Ion current detection device and ion implantation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置の技術分野にかかり、特に、処理対象物に注入されるイオンの電荷質量比を測定できるイオン電流検出装置、及びそのイオン電流検出装置を有するイオン注入装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
イオン注入装置は、半導体表面や金属表面等に所望の不純物を注入するために広く用いられている。
【0003】
イオン注入装置は半導体の不純物注入に用いられるものの他、金属等の表面改質に用いられている。図6の符号110は、イオン注入装置に用いられる従来技術のイオン電流検出装置である。このイオン伝検出装置110は、容器111を有しており、該容器111内にはファラディカップ113が配置され、該ファラディカップ113の上方には、蓋部112が設けられている。
【0004】
図6は、このイオン電流検出装置110が、処理対象物に入射する直前のイオンビーム131の経路上に挿入された状態を示しており、その状態では、蓋部112にイオンビーム131が照射されるようになっている。
【0005】
蓋部112には、スリット114が開けられており、蓋部112に入射したイオンビーム131の一部はスリット114から容器111内に侵入し、ファラデーカップ113内に入射する。
【0006】
ファラディカップ113は、図示しない電流計に接続されており、入射したイオン量を電流値に変換して測定できるようになっている。
【0007】
上記のようなイオン電流検出装置110では、測定した電流値とスリット114の開口面積から、ファラディカップ113に入射したイオンビーム132の密度を求めることができる。また、イオン電流検出装置110をイオンビーム131の照射方向と垂直な面内で走査すると、イオンビーム131の密度分布を求め、処理対象物に照射されるイオンビームの量を測定できるようになっている。
【0008】
しかし、半導体に用いられるイオン注入装置では、イオン源から引き出したイオンビームを質量分離機構に入射させ、所望のイオンだけを取り出して処理対象物に照射しているが、金属等の表面改質に用いられるイオン注入装置では、質量分離機構を持たず、大照射面積、大電流が特徴のシャワー型イオン注入装置が用いられている。
【0009】
質量分離機構を有するイオン注入装置の場合、処理対象物には、単一の電荷質量比を有するイオンだけが入射するが、シャワー型イオン注入装置では、一般に質量分離機構が設けられていないため、種々の電荷質量比のイオンが入射してしまう。
【0010】
従って、シャワー型イオン注入装置では、上記イオン電流検出装置110による電流値は、電荷質量比の値が異なるイオン種が含まれていることになる。
【0011】
質量分離機構を有するイオン注入装置の場合、処理対象物には単一の電荷質量比を有するイオン種だけが入射するため、イオン電流検出装置から測定したイオンビーム量と加速電圧とから、数値計算によって深さ方向の分布を求められるが、近年では、シャワー型イオン注入装置でも、イオンの深さ方向の分布を算出したいという要望がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記要望に応じて創作されたものであり、その目的は、イオンビーム中に含まれるイオン種の割合を測定できる技術を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、主スリットと主ファラディカップとを有し、前記主スリットから入射したイオンビームが前記主ファラディカップに照射されるように構成されたイオン電流検出装置であって、副スリットと偏向器と副ファラディカップとを有し、前記副スリットから入射したイオンビームは前記偏向器を通過し、質量分析された後、前記副ファラディカップに入射するように構成され、前記主ファラディカップは、異なる磁極を向けて対向配置された2個の磁石の間に配置され、前記偏向器は、前記主ファラディカップが配置された2枚の磁石によって構成されたことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のイオン電流検出装置であって、前記副ファラディカップは、異なる磁極を向けて対向配置された2個の磁石の間に配置されたことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のイオン電流検出装置であって、前記各磁石は平板状に形成され、互いに平行に配置されたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、イオン源と、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のイオン電流検出装置とを有し、前記イオン電流検出装置は、前記イオン源から引き出されたイオンビームの進行方向と略垂直方向に移動できるように構成されたことを特徴とする。
【0014】
本発明は上記のように構成されており、主スリットと主ファラディカップとを有し、主スリットから入射したイオンビームが前記主ファラディカップに照射されるように構成されたイオン電流検出装置である。
【0015】
そして、このイオン電流検出装置は、副スリットと偏向器と副ファラディカップとを有しており、副スリットから入射したイオンビームは偏向器を通過し、質量分析された後、
副ファラディカップに入射するように構成されている。
【0016】
従って、偏向器内で質量分析される際に、所望のイオン種だけが副ファラデーカップに入射できるようにしておくと、そのイオン種のイオン電流だけを測定することができる。
主ファラディカップでは、全イオン種のイオン電流が測定できるので、主及び副ファラディカップの測定結果から、イオン種の割合を求めることができる。
【0017】
異なる磁極を向けて対向配置させた2個の磁石によって電子トラップを構成させておき、副ファラディカップをその中に配置しておくと、副ファラディカップでイオン電流測定を測定する際に、2次電子放出による誤差を無くすことができる。
【0018】
また、主ファラディカップについても、異なる磁極を向けて対向配置させた2個の磁石で電子トラップを形成し、主ファラディカップをその中に配置しておくと、2次電子放出による測定誤差を無くすことができる。
この場合、偏向器の磁石に、主ファラディカップの電子トラップの機能を兼用させることができる。
【0019】
磁石は、永久磁石であっても電磁石であってもよいが、平板状のものを平行に対向配置させておくと平行磁場を形成できるので、質量分析を正確に行うことができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の一例を図面を用いて説明する。
図2の符号5は本発明のイオン注入装置の一例であり、チャンバー21を有している。
該チャンバー21には、イオン走行管26を介してシャワー型イオン源25が接続されている。
【0021】
チャンバー21内のイオン走行管26の接続部分付近には、シャッター27が配置されており、その後方には、基板ホルダ22が配置されている。
イオン源25内には、図示しないイオン発生装置と、引き出し電極と、加速電極とが設けられており、イオン発生装置内に導入された気体をイオン化し、引き出し電極によって引き出し、イオンビームを形成するように構成されている。
【0022】
イオン発生装置内から引き出されたイオンビームは、加速電極が形成する電界によって加速され、チャンバー21内に向けて射出される。
チャンバー21内に進入したイオンビームは所定の軌道上を直線的に走行する。その軌道上には、シャッター27と基板ホルダ22が配置されており、シャッター27を閉じ、イオンビームを遮蔽したり、シャッター27を開け、イオンビームを基板ホルダ22側に照射させることができるように構成されている。
【0023】
また、このイオン注入装置5内には回転装置28に取り付けられたイオン電流検出装置10が設けられており、回転装置28を動作させると、イオン電流検出装置10は、シャッター27と基板ホルダ22の間の位置で、イオンビームの軌道上を横断できるように構成されている。
【0024】
このイオン注入装置5を用い、イオン注入を行う場合は、シャッター27を閉じた状態で基板ホルダ22に基板23を保持させ、チャンバー21内を真空排気し、高真空雰囲気にした後、イオン源25からイオンビームを射出させる。
この状態では、イオンビームはシャッター27に照射され、基板23には照射されない。
【0025】
次いで、イオンビームの出力が安定したところでシャッター27を開け、イオンビームを通過させ、基板23表面に入射させ、イオン注入を行う。
基板23表面にイオンビームを所定時間照射した後、シャッター27を閉じ、次いで、
イオンビームの射出を停止した後、イオン注入が終了した基板23をチャンバー21外に搬出する。
【0026】
他方、基板22に照射されるイオンビームの量を測定する場合には、イオン電流検出装置10をイオンビームの軌道上に位置させ、シャッター27を開け、イオンビームをイオン電流検出装置10に入射させる。
【0027】
図1(a)の符号31は、イオン源25から射出され、イオン電流検出装置10に入射しているイオンビームを示している。
【0028】
このイオン電流検出装置10は、容器11を有しており、該容器11の開口部には蓋部12が配置されている。イオン電流検出装置10の姿勢は、イオンビーム31がこの蓋部12に垂直に入射するように設定されている。
【0029】
蓋部12には、主スリット14と副スリット15とが設けられており(面積1cm2)、図1(a)は、蓋部12に照射されたイオンビーム31のうち、一部のイオンビーム32が主スリット14から容器11内に入射し、他の一部のイオンビーム33が副スリット15から容器11内に入射している状態を示している。
【0030】
容器11内には、主検出部40と副検出部50とが配置されている。主検出部40は蓋部12近傍に配置され、副検出部50は、主検出部40の後方位置(イオンビーム31の下流側)に配置されている。
【0031】
主検出部40内には、主ファラディカップ43と偏向器42とが配置されている。偏向器42は、2枚の平板状の永久磁石421、422が互いに異なる磁極を向けて平行に対向配置されて構成されている。
【0032】
図1(a)では、2枚の永久磁石421、422は重なって見えるが、一方の永久磁石421は紙面手前方向に配置されており、他方の永久磁石422は紙面奥方向に配置されている。従って、この主検出部40を紙面左方から見た場合のB−B線截断面図は、図1(b)に示すように、主ファラディカップ43の右方に一方の永久磁石421が配置され、左方に他方の永久磁石422が配置されており、右方の永久磁石421のS極と、左方の永久磁石422のN極とが対向して配置され、従って、その間には平行磁場が形成されている。
【0033】
主スリット14及び副スリット15から入射したイオンビーム32、33は、2枚の永久磁石421、422の間に入射するようになっている。
【0034】
主ファラディカップ43は有底円筒形形状にされており、永久磁石421、422間の主スリット14の直下位置に配置されている。
その開口部は、主スリット14に向けられており、従って、主スリット14から入射したイオンビーム32は、主ファラディカップ43内に入射するようになっている。
【0035】
他方、副スリット15から入射したイオンビーム33は、主ファラディカップ43の側方位置を通過し、主検出部40を透過して後方に照射されるように構成されている。
【0036】
副スリット15から入射した直後のイオンビーム32の軌道は、永久磁石421、422が形成する磁場と垂直になっているが、主検出部40を透過する際にその軌道が曲げられる。
【0037】
イオン源25内での加速電圧をV(単位V)、永久磁石421、422の磁束密度をB(単位T)とした場合、イオンビーム32中に含まれるイオンの価数Z(−)、分子量M(単位a.m.u)のイオンの回転半径をR(単位m)は下記(1)式で表される。
【0038】
【数1】
【0039】
上式から分かるように、イオンビーム32中に含まれるイオン種は、平行磁場内ではその電荷質量比Z/Mの値に応じた回転半径Rを有する。回転半径Rは、電荷質量比Z/Mの値が小さいと大きくなり、電荷質量比Z/Mの値が大きいと小さくなる。
【0040】
従って、イオンビーム32に中に含まれる異なる電荷質量比Z/Mのイオン種は、主検出部40内を通過する間に分離され、その結果、イオン種の質量分析が行われる。図1(a)の符号36は、副スリット15から入射した直後のイオンビーム32の進行方向を示しており、符号331、332は、電荷質量比Z/Mの値に応じて曲げられた2種類のイオン種の軌道を示している。
【0041】
例えば、イオン源25内で窒素ガスがイオン化されている場合には、イオンビーム31中には、N+イオンとN2 +イオンが含まれる。N+イオンは電荷質量比が大きいため、回転半径Rが小さい方の軌道331上を走行する。N2 +イオンは電荷質量比が大きく、回転半径Rが大きい方の軌道332上を走行する。
【0042】
上記(1)式から分かるように、回転半径Rは加速電圧Vの関数になっており、従って、加速電圧Vを調節することで、電荷質量比Z/Mに対する回転半径Rの大きさを変えることができる。
【0043】
副検出部50は、有底円筒形形状の副ファラディカップ53を有しており、該副ファラディカップ53は、開口部を蓋部12側に向けて配置されている。
【0044】
ここで、副ファラディカップ53は、イオン電流検出装置10内で固定されており、その位置は、所定の加速電圧Vに対し、副スリット15から入射したイオンビーム33中のN2 +イオンの軌道332上に配置されている。また、副ファラディカップ53の位置は、
N+イオンの軌道331からは離れている。
【0045】
従って、主検出部40内で質量分析されたN2 +イオンは、副ファラディカップ53内に入射するのに対し、N+イオンは副検出部50から逸れ、容器11の壁面に入射する。このように、副スリット15から入射したイオンビーム33は、その中のN2 +イオンによる電流値だけが副ファラディカップ53で検出される。
【0046】
他方、主スリット14から主検出部40内に入射したイオンビーム32は、主ファラディカップ43の両側に配置された永久磁石421、422の影響を受け、軌道が曲げられるものの、全量が主ファラディカップ43に入射し、N+イオンとN2 +イオンを合計した電流値が測定される。
【0047】
このイオン電流検出装置10は、イオンビーム31が蓋部12表面に垂直に入射するように配置されており、その状態で、イオンビーム31の進行方向と略垂直方向(イオンビーム31の径方向)に移動させられるようになっている。
【0048】
主及び副ファラディカップ43、53は、配線19によって図示しない電流計に接続されており、イオン電流値を測定しながらイオン電流検出装置10をイオンビーム32の径方向に移動させると、主検出部40によるイオン電流の測定値(及び主スリット14の面積)から、イオンビーム31の全イオン量及びその径方向の分布が測定できるようになっている。
【0049】
上記のようにイオンビーム32、33が主又は副ファラディカップ43、53に入射すると、ファラディカップ43、53壁面から2次電子が放出されてしまう。その2次電子は、イオン電流を測定する際の誤差原因となるが、副検出部50内では、副ファラディカップ53は電子トラップ52内に配置されている。
【0050】
この電子トラップ52は、平板状の2枚の永久磁石521、522を有している。電子トラップ52の図1(a)のC−C線切断面図を同図(c)に示す。2枚の永久磁石521、522は、偏向器42内の磁石421、422と同様に、異なる磁極を向けて互いに平行に対向配置されている。
【0051】
従って、副検出部50内では、有底円筒状の副ファラディカップ53の中心軸線に対し、垂直方向の平行磁場が形成されており、副ファラディカップ53から放出された2次電子は、電子トラップ52が形成する磁場に捕捉され、副ファラディカップ53に再入射する。このように、副検出部50内で発生した2次電子は系外に脱出できず、高精度のイオン電流測定を行うことができる。
【0052】
また、主検出部40内でも、主ファラディカップ43は2枚の永久磁石421、422で構成された偏向器42内に配置されており、その2枚の永久磁石421、422はイオントラップとしても機能するから、主ファラディカップ43内で発生した2次電子も主検出部40の系外には放出されず、高精度のイオン電流測定ができるようになっている。
【0053】
以上は副検出部50にN2 +イオンが入射する場合を説明したが、イオン源25内の加速電圧V(V)を変えることにより、イオンの回転半径Rを変え、副検出部50によってN+イオン等の種々の電荷質量比を有するイオン種を測定することができる。
【0054】
図3は、イオン電流検出装置10を、イオンビーム32のほぼ中心付近に静止させ、加速電圧(kV)を変化させた場合に、副検出部50で検出されるイオン電流の大きさを示したグラフである。
【0055】
このグラフでは、加速電圧が約25kVのところと約50kVのところにピークが観察されるが、加速電圧が約25kVのときには、副検出部50に窒素分子イオンが入射し、約50kVのときには窒素原子イオンが入射している。従って、このグラフのピークの比からイオンビーム32中の分子イオンと原子イオンの比を求めることができる。
【0056】
図4は、イオン電流検出装置10をイオンビーム32の径方向に移動させ、主検出部40によってイオン電流密度を測定した場合のグラフである(移動量はイオンビーム32の半径)。このグラフから、イオンビーム32の均一性が分かる。
【0057】
図5は、図3のグラフから求められる割合で窒素原子イオン(N+)と窒素分子イオン(N2 +)が含まれるイオンビームをシリコンウェハに照射したときに得られる深さ方向の分布の数値計算(シミュレーション)結果である。
【0058】
この図5のグラフは、加速電圧が50kVの場合であり、窒素原子イオン(N+)についてはその加速電圧で計算し、窒素分子イオン(N2 +)については、25kVで加速された窒素原子イオン2個分に換算して計算し、両方のイオンの分布を図3のグラフで求めた割合で重みづけし、足し合わせて示してある。
【0059】
以上説明したように、本発明のイオン電流検出装置10を用いれば、イオンビーム中の原子イオンと分子イオンの比が分かるので、基板に注入した場合の深さ方向の分布を求めることが可能となっている。
また、イオンビームの径方向を走査できるので、イオンビームの均一性も知ることができる。
【0060】
なお、上記図3のグラフでは、加速電圧を変えることでイオンの回転半径Rを変え、それによって副検出部50で検出するイオン種を変えていたが、偏向器40内の永久磁石421、422を移動可能に構成しておき、永久磁石421、422間の距離を変えることで、イオンの回転半径Rを変えるようにしてもよい。
【0061】
また、上記偏向器(電子トラップ)40と電子トラップ50は、永久磁石421、422、521、522を用いて平行磁場を形成したが、永久磁石ではなく、電磁石を用いることも可能であり、偏向器40内の電磁石への通電量を変え、磁場強度を調節することで、イオンの回転半径Rを変えることもできる。
【0062】
更にまた、電子トラップ兼用の偏向器40内では、電子トラップ用の磁石と偏向器用の磁石とを別々に設けてもよい。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、イオンビーム中のイオン種に対応付けてイオン電流を測定することができる。従って、イオンビームに含まれるイオン種の割合を求めることができる。
その結果、イオン注入深さを正確に計算できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a):本発明のイオン電流検出装置の一例
(b):主検出部のB−B線切断面図
(c):副検出部のC−C線切断面図
【図2】本発明のイオン注入装置の一例
【図3】イオンビーム中のイオン種の割合を示すグラフ
【図4】イオンビームの均一性を示すグラフ
【図5】注入量の深さ方向の計算結果を説明するためのグラフ
【図6】従来技術のイオン電流検出装置
【符号の説明】
5……イオン注入装置 10……イオン電流検出装置 14……主スリット 15……副スリット 21……真空槽 23……基板 25……イオン源 31……イオンビーム 32……主スリットから入射したイオンビーム 33……副スリットから入射したイオンビーム 40……主検出部 42……電子トラップ兼用の偏向器(421、422……磁石) 43……主ファラディカップ 50……副検出部 52……電子トラップ(521、522……磁石) 53……副ファラディカップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the technical field of an ion implantation apparatus, and more particularly to an ion current detection apparatus capable of measuring a charge-mass ratio of ions implanted into a processing object, and an ion implantation apparatus having the ion current detection apparatus.
[0002]
[Prior art]
An ion implantation apparatus is widely used for implanting desired impurities into a semiconductor surface, a metal surface, or the like.
[0003]
In addition to those used for impurity implantation of semiconductors, ion implantation apparatuses are used for surface modification of metals and the like.
[0004]
FIG. 6 shows a state in which the ion
[0005]
A
[0006]
The Faraday
[0007]
In the ion
[0008]
However, in an ion implantation apparatus used for semiconductors, an ion beam extracted from an ion source is incident on a mass separation mechanism, and only desired ions are extracted and irradiated on a processing target. In the ion implantation apparatus used, a shower type ion implantation apparatus characterized by a large irradiation area and a large current is used without having a mass separation mechanism.
[0009]
In the case of an ion implantation apparatus having a mass separation mechanism, only ions having a single charge-mass ratio are incident on the object to be processed, but in a shower type ion implantation apparatus, a mass separation mechanism is generally not provided. Ions having various charge mass ratios are incident.
[0010]
Therefore, in the shower type ion implantation apparatus, the current value by the ion
[0011]
In the case of an ion implantation apparatus having a mass separation mechanism, only an ion species having a single charge-mass ratio is incident on an object to be processed. Therefore, numerical calculation is performed based on an ion beam amount and an acceleration voltage measured from an ion current detection apparatus. However, in recent years, there is a demand for calculating the distribution of ions in the depth direction even in a shower type ion implantation apparatus.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created in response to the above-described demand, and an object of the present invention is to provide a technique capable of measuring the proportion of ion species contained in an ion beam.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention according to
A second aspect of the present invention is the ion current detection device according to the first aspect, wherein the sub-Faraday cup is disposed between two magnets facing each other with different magnetic poles facing each other. To do.
A third aspect of the present invention is the ion current detecting device according to the first or second aspect , wherein the magnets are formed in a flat plate shape and are arranged in parallel to each other. To do.
The invention according to claim 4 has an ion source and the ion current detection device according to any one of
[0014]
The present invention is an ion current detection device configured as described above, having a main slit and a main Faraday cup, and configured to irradiate the main Faraday cup with an ion beam incident from the main slit. .
[0015]
And this ion current detection device has a sub slit, a deflector, and a sub Faraday cup, and the ion beam incident from the sub slit passes through the deflector and is subjected to mass analysis.
It is comprised so that it may inject into a sub Faraday cup.
[0016]
Therefore, when mass analysis is performed in the deflector, if only the desired ion species can enter the sub-Faraday cup, only the ion current of the ion species can be measured.
Since the main Faraday cup can measure the ion currents of all the ion species, the ratio of the ion species can be obtained from the measurement results of the main and sub Faraday cups.
[0017]
When an electron trap is composed of two magnets facing each other with different magnetic poles facing each other and a secondary Faraday cup is placed therein, the secondary current is measured when measuring the ion current with the secondary Faraday cup. Errors due to electron emission can be eliminated.
[0018]
In addition, with respect to the main Faraday cup, if an electron trap is formed by two magnets facing each other with different magnetic poles facing each other, and the main Faraday cup is placed therein, measurement errors due to secondary electron emission are eliminated. be able to.
In this case, the magnet of the deflector can also function as the electron trap of the main Faraday cup.
[0019]
The magnet may be a permanent magnet or an electromagnet, but a parallel magnetic field can be formed by arranging flat plates facing each other in parallel, so that mass analysis can be performed accurately.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of the present invention will be described with reference to the drawings.
A shower
[0021]
A
The
[0022]
The ion beam extracted from the inside of the ion generator is accelerated by the electric field formed by the acceleration electrode, and is emitted toward the
The ion beam that has entered the
[0023]
In addition, an ion
[0024]
When ion implantation is performed using this
In this state, the ion beam is applied to the
[0025]
Next, when the output of the ion beam is stabilized, the
After irradiating the surface of the
After stopping the emission of the ion beam, the
[0026]
On the other hand, when measuring the amount of the ion beam applied to the
[0027]
[0028]
The ion
[0029]
The
[0030]
In the
[0031]
A
[0032]
In FIG. 1 (a), the two
[0033]
The ion beams 32 and 33 incident from the
[0034]
The
The opening is directed to the
[0035]
On the other hand, the
[0036]
The trajectory of the
[0037]
When the acceleration voltage in the
[0038]
[Expression 1]
[0039]
As can be seen from the above equation, the ion species contained in the
[0040]
Accordingly, ion species having different charge mass ratios Z / M contained in the
[0041]
For example, when nitrogen gas is ionized in the
[0042]
As can be seen from the above equation (1), the rotation radius R is a function of the acceleration voltage V. Therefore, adjusting the acceleration voltage V changes the size of the rotation radius R with respect to the charge mass ratio Z / M. be able to.
[0043]
The
[0044]
Here, the
It is far from the orbital 33 1 of the N + ion.
[0045]
Therefore, N 2 + ions subjected to mass spectrometry in the
[0046]
On the other hand, the
[0047]
The ion
[0048]
The main and sub Faraday cups 43 and 53 are connected to an ammeter (not shown) by the
[0049]
When the ion beams 32 and 33 are incident on the main or sub Faraday cups 43 and 53 as described above, secondary electrons are emitted from the Faraday cups 43 and 53 wall surfaces. The secondary electrons cause an error when measuring the ion current. In the
[0050]
The
[0051]
Accordingly, a parallel magnetic field perpendicular to the central axis of the bottomed cylindrical
[0052]
Also in the
[0053]
The case where N 2 + ions are incident on the
[0054]
FIG. 3 shows the magnitude of the ion current detected by the
[0055]
In this graph, peaks are observed at acceleration voltages of about 25 kV and about 50 kV. When the acceleration voltage is about 25 kV, nitrogen molecular ions are incident on the
[0056]
FIG. 4 is a graph when the ion
[0057]
FIG. 5 shows the distribution in the depth direction obtained when the silicon wafer is irradiated with an ion beam containing nitrogen atomic ions (N + ) and nitrogen molecular ions (N 2 + ) at a ratio determined from the graph of FIG. It is a numerical calculation (simulation) result.
[0058]
The graph of FIG. 5 shows the case where the acceleration voltage is 50 kV. The nitrogen atom ion (N + ) is calculated with the acceleration voltage, and the nitrogen molecular ion (N 2 + ) is accelerated at 25 kV. It is calculated by converting into two ions, and the distribution of both ions is weighted by the ratio obtained from the graph of FIG. 3 and added together.
[0059]
As described above, if the ion
In addition, since the radial direction of the ion beam can be scanned, the uniformity of the ion beam can also be known.
[0060]
In the graph of FIG. 3, the ion rotation radius R is changed by changing the acceleration voltage, and the ion species detected by the
[0061]
Further, the deflector (electron trap) 40 and the
[0062]
Furthermore, in the
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, an ion current can be measured in association with an ion species in an ion beam. Therefore, the proportion of ion species contained in the ion beam can be obtained.
As a result, the ion implantation depth can be accurately calculated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a): an example of an ion current detector of the present invention
(b): BB line sectional view of the main detection unit
(c): Cross-sectional view taken along the line C-C of the sub-detection unit [FIG. 2] An example of the ion implantation apparatus of the present invention [FIG. 3] A graph showing the ratio of ion species in the ion beam [FIG. FIG. 5 is a graph for explaining the calculation result in the depth direction of the injection amount. FIG. 6 is a conventional ion current detection device.
5 ...
Claims (4)
副スリットと偏向器と副ファラディカップとを有し、
前記副スリットから入射したイオンビームは前記偏向器を通過し、質量分析された後、
前記副ファラディカップに入射するように構成され、
前記主ファラディカップは、異なる磁極を向けて対向配置された2個の磁石の間に配置され、
前記偏向器は、前記主ファラディカップが配置された2枚の磁石によって構成されたことを特徴とするイオン電流検出装置。An ion current detection device having a main slit and a main Faraday cup, and configured to irradiate the main Faraday cup with an ion beam incident from the main slit,
A sub slit, a deflector, and a sub Faraday cup;
The ion beam incident from the sub slit passes through the deflector and is subjected to mass analysis.
Configured to enter the secondary Faraday cup ;
The main Faraday cup is arranged between two magnets arranged opposite to each other with different magnetic poles facing each other,
The ion current detecting device , wherein the deflector is constituted by two magnets on which the main Faraday cup is disposed .
前記イオン電流検出装置は、前記イオン源から引き出されたイオンビームの進行方向と略垂直方向に移動できるように構成されたことを特徴とするイオン注入装置。An ion source, and the ion current detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
The ion implantation apparatus, wherein the ion current detection apparatus is configured to move in a direction substantially perpendicular to a traveling direction of an ion beam extracted from the ion source.
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