JPH03242591A - Measuring device for beam current density distribution - Google Patents

Measuring device for beam current density distribution

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JPH03242591A
JPH03242591A JP3935190A JP3935190A JPH03242591A JP H03242591 A JPH03242591 A JP H03242591A JP 3935190 A JP3935190 A JP 3935190A JP 3935190 A JP3935190 A JP 3935190A JP H03242591 A JPH03242591 A JP H03242591A
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JP
Japan
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current density
beam current
storage means
density distribution
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3935190A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Nishigami
靖明 西上
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To detect automatically that the beam current density distribution of an ion beam is out of a reference set beforehand, by measuring the beam current density distribution of the ion beam and by determining whether it is within the reference or not. CONSTITUTION:A position signal S1 outputted from a counter 32 in a switching control circuit 30 and related to which switching element 21 of an analog switch 20 is to be turned ON and a measuring signal S3 outputted from the analog switch 20 are amplified by an amplifier 44 and subjected to A/D conversion 48, and a measuring signal S4 thus obtained is taken in a microcomputer 50. A first storage means 55 relates the value of the measuring signal S4 to the content of the position signal S1 and stores it. In a second storage means 56 the upper and lower limit values of the beam current density of an ion beam 2 allowed from each position of a collector electrode 4 are stored beforehand. A determining means 57 outputs an alarm signal S5 when the value of the measuring signals S4 is not within the limits of the upper and lower limit values.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばイオン注入装置、イオンビームエツ
チング装置等のイオン処理装置に用いられて、イオンビ
ームのビーム電流密度分布を計測するビーム電流密度分
布計測装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is used in ion processing equipment such as ion implantation equipment and ion beam etching equipment, and is used to measure the beam current density distribution of an ion beam. This invention relates to a distribution measuring device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えばイオン注入装置においては、ウェーハのチャージ
アップ(帯電)を低減させるためには、ウェーハに照射
するイオンビームのビーム電流密度分布をできるだけ均
一にし、かつその分布の幅を広げることが重要である。
For example, in an ion implantation apparatus, in order to reduce charge-up of the wafer, it is important to make the beam current density distribution of the ion beam irradiating the wafer as uniform as possible and to widen the width of the distribution.

そのためには、まずはイオンビームのビーム電流密度分
布を計測する必要があり、そのために第4図に示すよう
なビーム電流密度分布計測装置が従来提案されている。
To do this, it is first necessary to measure the beam current density distribution of the ion beam, and for this purpose a beam current density distribution measuring device as shown in FIG. 4 has been proposed.

この装置は、複数のコレクタ電極4、変換回路10、ア
ナログスイッチ20、切換制御回路30、D/A変換器
42、アンプ44および表示装置46を備えている。
This device includes a plurality of collector electrodes 4, a conversion circuit 10, an analog switch 20, a switching control circuit 30, a D/A converter 42, an amplifier 44, and a display device 46.

各コレクタ電極4は、この例では、紙面表側から裏側方
向へ向かうイオンビーム2を受は止めるキャッチプレー
ト6の手前側に、X方向およびY方向に十字状に配列さ
れている。
In this example, the collector electrodes 4 are arranged in a cross shape in the X direction and the Y direction in front of a catch plate 6 that receives the ion beam 2 traveling from the front side to the back side of the page.

変換回路10は、各コレクタ電極4にそれぞれ接続され
た複数の抵抗11を有しており、それらの両端には、イ
オンビーム照射に伴って各コレクタ電極4に流れるビー
ム電流に対応した計測信号(電圧信号)S3がそれぞれ
発生する。
The conversion circuit 10 has a plurality of resistors 11 connected to each collector electrode 4, and a measurement signal ( A voltage signal) S3 is generated respectively.

アナログスイッチ20は、変換回路10の各抵抗11に
接続された複数のスイッチング素子21を有しており、
切換制御回路30の制御下で、変換回路10からの各計
測信号S3を択一的に切り換えて出力する。
The analog switch 20 has a plurality of switching elements 21 connected to each resistor 11 of the conversion circuit 10,
Under the control of the switching control circuit 30, each measurement signal S3 from the conversion circuit 10 is selectively switched and output.

切換制御回路30ば、所定周波数のパルスを発生させる
パルス発生器31.このパルスをカウントシ(アンプカ
ウントおよびダウンカウントの繰り返し)、アナログス
イッチ20のどのスイッチング素子21をオンさせるか
の位置信号S1を出力するカウンタ32、および、この
位置信号Sに基づいてアナログスイッチ20のスイッチ
ング素子21を択一的に順次切り換えてオンさせるデコ
ーダ33を有している。
The switching control circuit 30 includes a pulse generator 31 that generates pulses of a predetermined frequency. A counter 32 counts this pulse (repeating amplifier counting and down counting), outputs a position signal S1 indicating which switching element 21 of the analog switch 20 is to be turned on, and switches the analog switch 20 based on this position signal S. It has a decoder 33 that selectively sequentially switches on the elements 21 to turn them on.

切換制御回路30からの前記位置信号St は、D/A
変換器42によってアナログに変換されて三角波信号S
2となり、これが表示装置(例えばオシロスコープ)4
6のX軸端子に入力される。
The position signal St from the switching control circuit 30 is a D/A
The triangular wave signal S is converted into analog by the converter 42.
2, which is the display device (e.g. oscilloscope) 4
It is input to the X-axis terminal of 6.

一方、アナログスイッチ20からの計測信号S3は、ア
ンプ44によって増幅され、表示装置46のYI[lI
端子に人力される。
On the other hand, the measurement signal S3 from the analog switch 20 is amplified by the amplifier 44, and YI[lI
Manual power is applied to the terminal.

従って表示装置46には、例えば第3図中に実線Mで示
すように、各コレクタ電極4の配列に対応した位置に、
そのコレクタ電極4で計測したイオンビーム2のビーム
電流密度がそれぞれ表示され、それによってイオンビー
ム2のビーム電流密度分布が表示される。
Therefore, on the display device 46, for example, as shown by the solid line M in FIG.
The beam current density of the ion beam 2 measured by the collector electrode 4 is displayed, and thereby the beam current density distribution of the ion beam 2 is displayed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところが、イオンビーム2のビーム電流密度分布は、イ
オンビーム2を発生させるイオン源のパラメータをオペ
レータがどのように選ぶかによって、あるいは同パラメ
ータの経時的な変化等によって変化するものであり、従
来のようにそれを表示装置46に表示させるだけでは、
オペレータが表示装置46を見てビーム電流密度分布の
異常を常に監視しておかなければならず、非常に手間が
かかり、FA(ファクトリ−・オートメーション)化の
流れにも反する。
However, the beam current density distribution of the ion beam 2 changes depending on how the operator selects the parameters of the ion source that generates the ion beam 2, or due to changes in the parameters over time. If you just display it on the display device 46,
The operator must constantly monitor the display device 46 for abnormalities in the beam current density distribution, which is very time-consuming and goes against the trend of FA (factory automation).

そこでこの発明は、イオンビームのビーム電流密度分布
に一定の基準を設け、同分布がこの基準外になったこと
を自動的に検出することができるようにしたビーム電流
密度分布計測装置を提供することを主たる目的とする。
Therefore, the present invention provides a beam current density distribution measuring device that sets a certain standard for the beam current density distribution of an ion beam and can automatically detect when the distribution falls outside of this standard. The main purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、この発明のビーム電流密度分
布計測装置は、イオンビームの照射領域に並設された複
数のコレクタ電極と、この各コレクタ電極に流れるビー
ム電流に対応した計測信号をそれぞれ発生させる変換回
路と、この変換回路からの各計測信号を択一的に切り換
えて出力するためのスイッチと、このスイッチの切り換
えを制御する共にその切換位置を表す位置信号を発生す
る切換制御回路と、前記スイッチから出力される計測信
号の値を前記切換制御回路から出力される装置信号の内
容に関連づけて格納する第■の記憶手段と、イオンビー
ムのビーム電流密度の各コレクタ電極の位置ごとの上限
値および下限値を予め格納している第2の記憶手段と、
第1の記憶手段内に格納された計測信号の値が、第2の
記憶手段内に格納されている上限値と下限値の範囲内に
入っているか否かを各コレクタ電極の位置ごとに判定し
、範囲内に入っていないものがある場合に警報信号を出
力する判定手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the beam current density distribution measuring device of the present invention includes a plurality of collector electrodes arranged in parallel in an ion beam irradiation area, and generates measurement signals corresponding to the beam current flowing through each of the collector electrodes. a conversion circuit that selectively switches and outputs each measurement signal from the conversion circuit; a switching control circuit that controls switching of the switch and generates a position signal representing the switching position; (2) storage means for storing the value of the measurement signal output from the switch in association with the contents of the device signal output from the switching control circuit; and an upper limit for the beam current density of the ion beam for each position of each collector electrode. a second storage means storing the value and the lower limit value in advance;
Determine whether or not the value of the measurement signal stored in the first storage means is within the range of the upper and lower limit values stored in the second storage means for each collector electrode position. The present invention is characterized in that it includes a determining means for outputting an alarm signal when there is something that is not within the range.

〔作用] 上記出力によれば、複数のコレクタ電極の部分にイオン
ビームを照射した状態で、切換制御回路によってスイッ
チを順次切り換えると、第1の記憶手段内に、各コレク
タ電極に流れるビーム電流に対応した計測信号の値が切
換制御回路から出力される装置信号の内容に関連づけて
格納される。
[Operation] According to the above output, when the switch is sequentially switched by the switching control circuit with the ion beam being irradiated onto the portions of a plurality of collector electrodes, the beam current flowing through each collector electrode is stored in the first storage means. The value of the corresponding measurement signal is stored in association with the content of the device signal output from the switching control circuit.

そしてこのようにして格納された計測信号の値が、判定
手段によって、第2の記憶手段内に予め格納しであるビ
ーム電流密度の上限値と下限値の範囲内に入っているか
否かが各コレクタ電極の位置ごとに判定され、範囲内に
入っていないものがあると11信号が出力される。
Then, the determination means determines whether the value of the measurement signal stored in this way is within the range of the upper limit value and the lower limit value of the beam current density, which are stored in advance in the second storage means. A determination is made for each position of the collector electrode, and if there is a position that is not within the range, an 11 signal is output.

このようにして、イオンビームのビーム電流密度分布が
基準外になったことを自動的に検出することができる。
In this way, it is possible to automatically detect that the beam current density distribution of the ion beam deviates from the standard.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係るビーム電流密度分
布計測装置を示す図である。第4図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。
FIG. 1 is a diagram showing a beam current density distribution measuring device according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in the conventional example shown in FIG. 4, and the differences from the conventional example will be mainly explained below.

この実施例においては、第4図で説明した出力の他に、
CPU51、メモリ52およびI10ポート53を有す
るマイクロコンピュータ5oとA/D変換器48とを更
に備えている。
In this embodiment, in addition to the output explained in FIG.
It further includes a microcomputer 5o having a CPU 51, a memory 52, and an I10 port 53, and an A/D converter 48.

そして、前述した切換制御回路3o内のカウンタ32か
ら出力される、アナログスイッチ2oのどのスイッチン
グ素子21をオンさせるかの(即ちとのコレクタ電極4
を選択するかの)位置信号SIと、前述したアナログス
イッチ2oから出力される計測信号S3をアンプ44で
増幅しかっA/D変換器4日でディジタルに変換した計
測信号S4を、マイクロコンピュータ5o内に取り込む
ようにしている。
Then, an output from the counter 32 in the switching control circuit 3o described above determines which switching element 21 of the analog switch 2o is to be turned on (that is, the collector electrode 4 of the analog switch 2o).
The amplifier 44 amplifies the position signal SI and the measurement signal S3 outputted from the analog switch 2o described above, and the measurement signal S4, which is converted into a digital signal by an A/D converter, is sent to the microcomputer 5o. I'm trying to incorporate it into

このマイクロコンピュータ50は、機能的には、第2図
に示すように、第1の記憶手段55、第2の記憶手段5
6および判定手段57を備えている。
Functionally, this microcomputer 50 has a first storage means 55, a second storage means 5, as shown in FIG.
6 and determination means 57.

第1の記憶手段55は、取り込んだ計測信号s4の値を
位置信号S1の内容に関連づけて格納する。
The first storage means 55 stores the value of the captured measurement signal s4 in association with the content of the position signal S1.

位置信号S1は選択したコレクタ電極の位置を表してお
り、計測信号S4はそのコレクタ電極の位置におけるビ
ーム電流密度を表しているので、この記憶手段55には
、例えば第3図中に実線Mで示すような実測のビーム電
流密度分布が格納されることになる。
The position signal S1 represents the position of the selected collector electrode, and the measurement signal S4 represents the beam current density at the position of the collector electrode. The actually measured beam current density distribution as shown is stored.

第2の記憶手段56には、イオンビーム2のビーム電流
密度の各コレクタ電極4の位置ごとの許容される上限値
および下限値が予め格納されている。即ち、例えば第3
図中に破線Uで示すような上限のビーム電流密度分布お
よび破線りで示すような下限のビーム電流密度分布が格
納されている。
The second storage means 56 stores in advance the upper and lower limits of the beam current density of the ion beam 2 that are permissible for each position of the collector electrode 4. That is, for example, the third
In the figure, an upper limit beam current density distribution as shown by a broken line U and a lower limit beam current density distribution as shown by a broken line are stored.

これが、基準のビーム電流密度分布である。This is the standard beam current density distribution.

そして判定手段57は、記憶手段55内に格納された計
測信号S4の値が、記憶手段56内に格納されている上
限値と下限値の範囲内に入っているか否かを各コレクタ
電極4の位置ごとに判定し、範囲内に入っていないもの
がある場合に警報信号S、を出力する。即ち、第3図中
に実線Mで示す実測のビーム雫流密度分布が、破線Uで
示す上限と破線りで示す下限の範囲内に入っているか否
かを判定し、入っていない部分があれば警報信号S5が
出力される。
Then, the determining means 57 determines whether the value of the measurement signal S4 stored in the storage means 55 is within the range of the upper limit value and the lower limit value stored in the storage means 56 for each collector electrode 4. A judgment is made for each position, and if there is something that is not within the range, an alarm signal S is output. That is, it is determined whether the actually measured beam droplet flow density distribution shown by the solid line M in FIG. In this case, an alarm signal S5 is output.

このようにして、イオンビーム2のビーム電流密度分布
が基準外になったことを自動的に検出することができる
In this way, it is possible to automatically detect that the beam current density distribution of the ion beam 2 is outside the standard.

警報信号S、の用い方は色々あり、例えば、それを警報
表示に用いても良いし、更に進んでイオン注入等を停止
させるインターロックに用いても良い。
There are various ways to use the alarm signal S, for example, it may be used to display an alarm, or it may be further used as an interlock to stop ion implantation or the like.

なお、上記例ではイオンビーム2のX方向およびY方向
のビーム電流密度分布を切り換えて計測することができ
るように多数のコレクタ電極4を十字状に配置している
が、このコレクタ電極4の数や配置は任意であり、また
その数に応じて変換回路10内の抵抗11やアナログス
イッチ20内のスイッチング素子21の数を決めれば良
い。
In the above example, a large number of collector electrodes 4 are arranged in a cross shape so that the beam current density distribution in the X direction and Y direction of the ion beam 2 can be switched and measured. The number of resistors 11 in the conversion circuit 10 and the number of switching elements 21 in the analog switch 20 may be determined depending on the number of resistors 11 and the switching elements 21 in the analog switch 20.

また、従来例と同様にD/A変換器42および表示装置
46も設けておけば便利であるが、これらは、この発明
の目的達成のためには必須のものではない。
Further, it would be convenient to provide a D/A converter 42 and a display device 46 as in the conventional example, but these are not essential for achieving the purpose of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームのビーム
電流密度分布を計測し、かつそれが予め定めである基準
内にあるか否かを判定手段によって判定するようにした
ので、イオンビームのビーム電流密度分布が基準外にな
ったことを自動的に検出することができる。
As described above, according to the present invention, the beam current density distribution of the ion beam is measured and the determining means determines whether it is within a predetermined standard. It is possible to automatically detect that the current density distribution deviates from the standard.

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

第1図は、この発明の一実施例に係るビーム電流密度分
布計測装置を示す図である。第2図は、第1図中のマイ
クロコンピュータの機能ブロック図である。第3図は、
ビーム電流密度分布の一例を示す図である。第4図は、
従来のビーム電流密度分布計測装置の一例を示す図であ
る。 29.・イオンビーム、4・・・コレクタ電極、IO・
・・変換回路、20・・・アナログスインチ、30・・
・切換制御回路、48.・・A/D変換器、50・・・
マイクロコンピュータ、55・・・第1の記憶手段、5
6・・・第2の記憶手段、57.・・判定手段。
FIG. 1 is a diagram showing a beam current density distribution measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram of the microcomputer in FIG. 1. Figure 3 shows
FIG. 3 is a diagram showing an example of beam current density distribution. Figure 4 shows
1 is a diagram showing an example of a conventional beam current density distribution measuring device. 29.・Ion beam, 4...Collector electrode, IO・
...Conversion circuit, 20...Analog switch, 30...
・Switching control circuit, 48.・・A/D converter, 50...
Microcomputer, 55...first storage means, 5
6... second storage means, 57. ...Judgment means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)イオンビームの照射領域に並設された複数のコレ
クタ電極と、この各コレクタ電極に流れるビーム電流に
対応した計測信号をそれぞれ発生させる変換回路と、こ
の変換回路からの各計測信号を択一的に切り換えて出力
するためのスイッチと、このスイッチの切り換えを制御
する共にその切換位置を表す位置信号を発生する切換制
御回路と、前記スイッチから出力される計測信号の値を
前記切換制御回路から出力される位置信号の内容に関連
づけて格納する第1の記憶手段と、イオンビームのビー
ム電流密度の各コレクタ電極の位置ごとの上限値および
下限値を予め格納している第2の記憶手段と、第1の記
憶手段内に格納された計測信号の値が、第2の記憶手段
内に格納されている上限値と下限値の範囲内に入ってい
るか否かを各コレクタ電極の位置ごとに判定し、範囲内
に入っていないものがある場合に警報信号を出力する判
定手段とを備えることを特徴とするビーム電流密度分布
計測装置。
(1) A plurality of collector electrodes arranged in parallel in the ion beam irradiation area, a conversion circuit that generates measurement signals corresponding to the beam current flowing through each collector electrode, and selection of each measurement signal from the conversion circuit. A switch for uniformly switching and outputting, a switching control circuit that controls switching of this switch and generates a position signal representing the switching position, and a switching control circuit that controls the value of the measurement signal output from the switch. a first storage means that stores the position signal in association with the content of the position signal output from the ion beam, and a second storage means that stores in advance an upper limit value and a lower limit value of the beam current density of the ion beam for each position of the collector electrode. Then, it is determined for each collector electrode position whether or not the value of the measurement signal stored in the first storage means is within the range of the upper limit value and lower limit value stored in the second storage means. 1. A beam current density distribution measuring device characterized by comprising: determining means for determining whether or not the current density is within the range, and outputting an alarm signal if there is something that is not within the range.
JP3935190A 1990-02-19 1990-02-19 Measuring device for beam current density distribution Pending JPH03242591A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109633243A (en) * 2019-01-22 2019-04-16 中国科学院上海应用物理研究所 A kind of accurate extracting method of beam current signal peak amplitude based on leggy sampling

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CN109633243A (en) * 2019-01-22 2019-04-16 中国科学院上海应用物理研究所 A kind of accurate extracting method of beam current signal peak amplitude based on leggy sampling
CN109633243B (en) * 2019-01-22 2021-06-18 中国科学院上海应用物理研究所 Beam signal peak amplitude accurate extraction method based on multiphase sampling

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