JPH0384841A - Ion implanter - Google Patents

Ion implanter

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JPH0384841A
JPH0384841A JP1221038A JP22103889A JPH0384841A JP H0384841 A JPH0384841 A JP H0384841A JP 1221038 A JP1221038 A JP 1221038A JP 22103889 A JP22103889 A JP 22103889A JP H0384841 A JPH0384841 A JP H0384841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
faraday cup
wafer
wafer disk
disk
Prior art date
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Pending
Application number
JP1221038A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuo Naito
勝男 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPH0384841A publication Critical patent/JPH0384841A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect beam hitting by measuring a current that flows through the circuit of a bias supply and comparaing the measured value with a reference value. CONSTITUTION:A bias voltage which is negative with respect to a wafer disk 4 system is applied from a bias supply 18 to a Faraday cup 12; under normal conditions, secondary electrons generated in the wafer disk 4 system are therefore made to flow into the Faraday cup 12 so that current flow through the circuit of the bias supply 18 is restrained. When an ion beam 2 spreads abnormalily and one part of it hits the Faraday cup 12, i.e., beam hitting occurs, a current is thereby caused to flow through the circuit of the bias supply 18 and is measured by a current measuring means 20. The measured current value is compared with a predetermined reference value by a comparing means 22; beam hitting is therefore detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イオン注入装置に関し、特にそのファラデ
ー系を構成するファラデーカップの内壁にイオンビーム
が衝突する現象(いわゆるビームヒツティング)の発生
を検出する手段に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion implantation device, and particularly to a method for preventing the occurrence of a phenomenon in which an ion beam collides with the inner wall of a Faraday cup that constitutes a Faraday system (so-called beam hitting). Concerning means for detecting.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、従来のイオン注入装置の一例を部分的に示す
図である。
FIG. 3 is a diagram partially showing an example of a conventional ion implantation apparatus.

このイオン注入装置は、いわゆるメカニカルスキャン方
式のものであり、基本的には、真空容器(図示省略)内
で回転および並進させられるウェーハディスク4の周縁
部に装着された複数枚のウェーハ6にイオンビーム2を
照射して各ウェーハ6にイオン注入を行うよう構成され
ている。
This ion implantation device is of a so-called mechanical scan type, and basically, ions are placed on a plurality of wafers 6 mounted on the peripheral edge of a wafer disk 4 that is rotated and translated in a vacuum container (not shown). It is configured to perform ion implantation into each wafer 6 by irradiating the beam 2.

イオンビーム2の経路上には、ビーム成形スリット8の
他に、ウェーハディスク4と共にファラデー系を構成す
るものとして、イオンビーム2がウェーハディスク4等
に当たった際に放出される二次電子のアースへの逃げを
防止するファラデーカップにュートラルカップとも呼ば
れる)12および負電位のサプレッサ電極10がウェー
ハディスク4の前面側に、ウェーハディスク4が外に並
進したときにそれの代わりにイオンビーム2を受けるキ
ャッチプレート14がウェーハディスク4の後面側にそ
れぞれ設けられている。
On the path of the ion beam 2, in addition to the beam shaping slit 8, there is a ground for secondary electrons emitted when the ion beam 2 hits the wafer disk 4, etc., which together with the wafer disk 4 form a Faraday system. A Faraday cup (also called a neutral cup) 12 and a negative potential suppressor electrode 10 are placed on the front side of the wafer disk 4 to catch the ion beam 2 in its place when the wafer disk 4 is translated outward. A plate 14 is provided on each rear side of the wafer disk 4.

そして、ウェーハディスク4、ファラデーカップ12お
よびキャッチプレート14は、互いに電気的に並列接続
されて、例えばカレントインテグレータのような電流計
測器16に接続されており、これによってイオンビーム
2のビーム電流Ii+の計測を正確に行なえるようにし
ている。
The wafer disk 4, Faraday cup 12, and catch plate 14 are electrically connected in parallel to each other and connected to a current measuring device 16 such as a current integrator, thereby controlling the beam current Ii+ of the ion beam 2. This allows for accurate measurements.

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

上記のようなイオン注入装置において、例えば第3図中
に破線で示すように、何らかの原因(例えば上流側にお
いてイオンビーム2の集束点位置がずれた場合等)で異
常に広がったイオンビーム2がファラデー系に入射され
てその一部がファラデーカップ12の内壁に衝突すると
、即ちビームヒツティングが発生すると、ウェーハ6に
対する注入量異常(より具体的には注入量不足)が発生
する。
In the above-mentioned ion implantation apparatus, for example, as shown by the broken line in FIG. 3, the ion beam 2 may spread abnormally due to some reason (for example, if the focal point position of the ion beam 2 shifts on the upstream side). When a part of the beam enters the Faraday system and collides with the inner wall of the Faraday cup 12, that is, when beam hitting occurs, an abnormality in the amount of implantation (more specifically, an insufficient amount of implantation) for the wafer 6 occurs.

これは、ファラデーカップ12に衝突した部分のイオン
ビーム2はウェーハ6に入射されないにも拘わらず、そ
れがあたかもウェーハ6に入射されたかのように電流計
測器16にビーム電流litが流れ、それに基づいて注
入量の制御が行われるからである。
This is because although the portion of the ion beam 2 that collided with the Faraday cup 12 is not incident on the wafer 6, the beam current lit flows through the current measuring device 16 as if it were incident on the wafer 6, and based on this, This is because the injection amount is controlled.

また、上記のようなビームヒツティングが発生すると、
ファラデーカップ12を構成する物質が叩き出されてこ
れがウェーハ6の表面に付着する、いわゆるクロスコン
タ旦ネーシゴンも大きくなる。
Also, when beam hitting as described above occurs,
The so-called cross contour contour, in which the material forming the Faraday cup 12 is knocked out and adheres to the surface of the wafer 6, also becomes larger.

従って、このようなビームヒツティングを放置してイオ
ン注入を続けると、大量の不良ロフトが生じる。
Therefore, if ion implantation is continued without such beam hitting, a large amount of defective lofts will occur.

そこでこの発明は、上記のようなビームヒツティングの
発生を簡単に検出することができるようにしたイオン注
入装置を提供することを主たる目的とする。
Therefore, the main object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus that can easily detect the occurrence of beam hitting as described above.

〔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、この発明のイオン注入装置は
、前記ファラデーカップとウェーハディスク系との間に
接続されていて前者に負のバイアス電圧を印加するバイ
アス電源と、このバイアス電源の回路に流れる電流を計
測する電流計測手段と、この電流計測手段で計測した電
流値を所定の基準値と比較する比較手段とを備えること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the ion implantation apparatus of the present invention includes a bias power supply connected between the Faraday cup and the wafer disk system and applying a negative bias voltage to the former, and a bias power supply that flows through the circuit of this bias power supply. It is characterized by comprising a current measuring means for measuring current, and a comparing means for comparing the current value measured by the current measuring means with a predetermined reference value.

〔作用〕[Effect]

ファラデーカップには、バイアス電源からつ工−ハディ
スク系に対して負のバイアス電圧が印加されるため、正
常時等において、ウェーハディスク系で発生した二次電
子がファラデーカップに流入してバイアス電源の回路に
電流が流れることを抑制することができる。
Since a negative bias voltage is applied to the Faraday cup from the bias power supply to the wafer disk system, under normal conditions, secondary electrons generated in the wafer disk system flow into the Faraday cup and the bias power supply It is possible to suppress the flow of current through the circuit.

一方、イオンビームが異常に広がってその一部がファラ
デーカップに衝突すると、即ちビームヒツティングが発
生すると、それによってバイアス電源の回路に電流が流
れ、これが電流計測手段で計測される。そしてこの計測
電流値を比較手段において所定の基準値と比較すること
で、ビームヒツティングが発生したことを検出すること
ができる。
On the other hand, when the ion beam spreads abnormally and a part of it collides with the Faraday cup, that is, when beam hitting occurs, a current flows through the bias power supply circuit, and this is measured by the current measuring means. By comparing this measured current value with a predetermined reference value in the comparison means, it is possible to detect that beam hitting has occurred.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置の
要部構成図である。第3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。
FIG. 1 is a diagram showing the main part of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as in the example of FIG. 3, and the differences from the conventional example will be mainly explained below.

この実施例においては、前述したようなファラデーカッ
プ12とウェーハディスク系、即ちこの例ではウェーハ
ディスク4とキャッチプレート14とを並列接続した系
との間に、ファラデーカップ12を負側にして直流のバ
イアス電源18を接続しており、これによってファラデ
ーカップ12にウェーハディスク系に対して負のバイア
ス電圧■9を印加するようにしている。
In this embodiment, a direct current is connected between the Faraday cup 12 as described above and a wafer disk system, that is, a system in which the wafer disk 4 and catch plate 14 are connected in parallel, with the Faraday cup 12 on the negative side. A bias power supply 18 is connected, thereby applying a negative bias voltage (9) to the Faraday cup 12 with respect to the wafer disk system.

このバイアス電圧VNの大きさは、例えば数V〜数十v
程度にしておくのが好ましい。これは、ファラデーカッ
プ12の下端面とウェーハディスク4上のウェーハ6の
表面との間の距離が通常は数mm程度と小さいため、バ
イアス電圧vNの大きさが数十■を越えると、その電界
によって、つェーハ6の表面のデバイスに悪影響が出る
ことが懸念されるからである。
The magnitude of this bias voltage VN is, for example, several volts to several tens of volts.
It is preferable to keep it at a certain level. This is because the distance between the lower end surface of the Faraday cup 12 and the surface of the wafer 6 on the wafer disk 4 is usually as small as several mm, so when the bias voltage vN exceeds several tens of square meters, the electric field This is because there is a concern that this may adversely affect the devices on the surface of the wafer 6.

バイアス電源18の回路には、そこを流れる電流INを
計測する電流計測手段としてこの例では電流計測器20
を直列に挿入している。
The circuit of the bias power supply 18 includes a current measuring device 20 in this example as a current measuring means for measuring the current IN flowing therethrough.
are inserted in series.

更に、この電流計測器20で計測した電流値を所定の基
準値と比較する比較手段としてこの例では比較器22を
設けており、計測電流値が基準値以上になるとそれから
検出信号Sを出力するようにしている。
Furthermore, a comparator 22 is provided in this example as a comparison means for comparing the current value measured by the current measuring device 20 with a predetermined reference value, and when the measured current value exceeds the reference value, a detection signal S is output. That's what I do.

上記構成で、バイアス電圧vNの大きさを種々に選定し
たときに電流計測器20に流れる電流INのカーブの例
を第2図に示す。
FIG. 2 shows examples of curves of the current IN flowing through the current measuring device 20 when the magnitude of the bias voltage vN is selected from various values in the above configuration.

同図中のカーブAはビームヒツティングが発生していな
い正常時のものであり、バイアス電圧vNが零またはそ
れに近いときは、イオンビーム2がウェーハディスク4
等に当たることによって放出された二次電子がファラデ
ーカップ12に流入することによってバイアス電源18
の回路に負の(即ち第1図中に図示したのと逆向きの)
電流■、が流れるが、バイアス電圧■、の大きさを大き
く(例えば数V〜数数十枚程度)すると、それによって
二次電子がファラデーカップ12に流入することが抑制
されるので電流■8はほぼ零になる。
Curve A in the same figure shows the normal state when beam hitting does not occur, and when the bias voltage vN is zero or close to zero, the ion beam 2 hits the wafer disk 4.
The bias power supply 18 is activated by the secondary electrons emitted by the impact flowing into the Faraday cup 12.
negative (i.e. in the opposite direction to that shown in Figure 1)
Current ■, flows, but if the magnitude of bias voltage ■ is increased (for example, from several volts to several dozen sheets), secondary electrons are suppressed from flowing into the Faraday cup 12, so current ■8 becomes almost zero.

一方、イオンビーム2が異常に広がって(例えば第1図
中に破線で示した状態またはそれ以上に広がって)その
一部がファラデーカップ12に衝突すると、即ちビーム
ヒツティングが発生すると、衝突したイオンビーム2に
よるビーム電流力バイアス電源18の回路に流れるので
、前記電流■8のカーブはそのぶん正側にシフトし、第
2図中のカーブBのようになる。
On the other hand, if the ion beam 2 abnormally spreads (for example, in the state shown by the broken line in FIG. 1 or spreads further) and a part of it collides with the Faraday cup 12, that is, if beam hitting occurs, the collision will occur. Since the beam current generated by the ion beam 2 flows through the circuit of the bias power supply 18, the curve of the current (2) 8 is shifted to the positive side by that amount, and becomes like curve B in FIG.

従って、バイアス電圧■9の大きさを数v〜数十■とし
、かつ比較器22における基準値のレベルを例えば第2
図中の電流りに相当するものに設定しておくと、正常時
は比較器22から検出信号Sは出力されず、ビームヒツ
ティングが発生すると比較器22から検出信号Sが出力
されるので、これによってビームヒツティングが発生し
たことを即座に検出することができる。
Therefore, the magnitude of the bias voltage 9 is set to several volts to several tens of volts, and the level of the reference value in the comparator 22 is set to, for example, the second level.
If the current value is set to correspond to the current shown in the figure, the detection signal S will not be output from the comparator 22 during normal operation, but the detection signal S will be output from the comparator 22 when beam hitting occurs. This makes it possible to immediately detect the occurrence of beam hitting.

ちなみに、バイアス電源18を設けない場合(これはバ
イアス電圧vMが零の場合に等しい)でも、比較器22
における基準値のレベルを例えば第2図中の1i流■2
に相当するものに設定しておけば、上記電流計測器20
および比較器22によってビームヒツティングの発生を
検出できなくもないが、イオンビーム2がウェーハディ
スク4等に当たることによって発生する二次電子の量は
ウェーハディスク4の汚れ方、イオンビーム2のエネル
ギー、イオン種等によって異なるので、実際上は、比較
器22における基準値のレベルをこれらに応して変化さ
せなければビームヒツティングの正しい検出は不可能で
あり、非常に面倒になる。例えば、前もって種々の場合
についてデータを集積しておいて、このデータベースに
基づく基準値の自動設定手段のようなものが必要になる
By the way, even if the bias power supply 18 is not provided (this is equivalent to the case where the bias voltage vM is zero), the comparator 22
For example, the level of the reference value in 1i style ■2 in Figure 2
If you set it to something corresponding to the above current measuring device 20
Although it is not impossible to detect the occurrence of beam hitting by the comparator 22, the amount of secondary electrons generated when the ion beam 2 hits the wafer disk 4 etc. depends on the degree of contamination of the wafer disk 4, the energy of the ion beam 2, etc. Since it differs depending on the ion species, etc., in practice, correct detection of beam hitting is impossible unless the level of the reference value in the comparator 22 is changed accordingly, which is very troublesome. For example, it is necessary to accumulate data for various cases in advance and to automatically set reference values based on this database.

そのため、この実施例のようにバイアス電源18を設け
てファラデーカップ12に二次電子が流入するのを抑制
するのが好ましく、そのようにすれば、電流計測器20
に流れる電流1.に不確定要素分が入らなくなるので、
比較器22における基準値の設定が非常に簡単になる。
Therefore, it is preferable to provide the bias power supply 18 as in this embodiment to suppress the secondary electrons from flowing into the Faraday cup 12.
Current flowing in 1. Since the uncertain element is no longer included in
Setting the reference value in the comparator 22 becomes very simple.

なお、前記検出信号Sの用い方としては、例えば、それ
を当該イオン注入装置の上位の制御装置に送り、これを
インターロック条件としてイオン注入を即時に停止させ
るようにしても良く、そのようにすればウェーハ6に対
する注入量異常の発生やクロスコンタミネーションの増
大を未然にしかも自動的に防止することができる。ある
いは、上記のようにすると共に、またはその代わりに、
ウェーハ6に実際にイオン注入する前の準備段階等にお
いては、検出信号Sに基づいてアラームを出すようにし
ても良い。
Note that the detection signal S may be used, for example, by sending it to a higher-level control device of the ion implantation apparatus and using this as an interlock condition to immediately stop ion implantation. By doing so, it is possible to automatically prevent the occurrence of an abnormality in the amount of implantation into the wafer 6 and an increase in cross-contamination. Alternatively, in addition to or in lieu of the above,
An alarm may be issued based on the detection signal S during the preparation stage before actually implanting ions into the wafer 6.

また、上記のような電流計測器20および比較器22を
用いる代わりに、電流計測手段と比較手段とを兼ね備え
るメータリレー(接点付電流計)等を用いても良い。
Further, instead of using the current measuring device 20 and the comparator 22 as described above, a meter relay (ammeter with contact) or the like that serves as both a current measuring means and a comparing means may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、イオンビームが異常に
広がってそれがファラデーカップの内壁に衝突してビー
ムヒツティングが発生したことを簡単にしかも即座に検
出することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and immediately detect that the ion beam has spread abnormally and collided with the inner wall of the Faraday cup, resulting in beam hitting.

その結果例えば、ウェーハに対する注入量異常の発生や
クロスコンタミネーションの増大を未然に防止すること
も可能になる。
As a result, for example, it becomes possible to prevent an abnormality in the amount of implantation into a wafer and an increase in cross-contamination.

しかも、ビームヒツティング検出のための検出電極のよ
うな特別な構造物を必要としないので、非常に簡単な構
成で済む。
Furthermore, since a special structure such as a detection electrode for detecting beam hitting is not required, the configuration can be extremely simple.

【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イオン注入装置の
要部構成図である。第2図は、バイアス電源の回路に流
れる電流の状態の例を示すグラフである。第3図は、従
来のイオン注入装置の一例を部分的に示す図である。 2・・・イオンビーム、4・・・ウェーハディスク、6
°°°ウエーハ、12・・・ファラデーカップ、18・
、・バイアス電源、20・・・電流計測器(電流計測手
段)、22・・・比較器(比較手段)。
FIG. 1 is a diagram showing the main part of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing an example of the state of current flowing through the bias power supply circuit. FIG. 3 is a diagram partially showing an example of a conventional ion implantation apparatus. 2... Ion beam, 4... Wafer disk, 6
°°°Wafer, 12...Faraday cup, 18.
, - bias power supply, 20... current measuring device (current measuring means), 22... comparator (comparing means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空容器内で回転および並進させられるウェーハ
ディスクと、それと共にファラデー系を構成するもので
あってウェーハディスクの前面側に設けられたファラデ
ーカップおよびウェーハディスクの後面側に設けられて
いてウェーハディスクが並進したときにそれの代わりに
イオンビームを受けるキヤッチプレートとを備えるイオ
ン注入装置において、前記ファラデーカップとウェーハ
ディスク系との間に接続されていて前者に負のバイアス
電圧を印加するバイアス電源と、このバイアス電源の回
路に流れる電流を計測する電流計測手段と、この電流計
測手段で計測した電流値を所定の基準値と比較する比較
手段とを備えることを特徴とするイオン注入装置。
(1) A wafer disk that is rotated and translated in a vacuum container, together with which a Faraday system is constructed, a Faraday cup is provided on the front side of the wafer disk, and a wafer disk is provided on the rear side of the wafer disk. A bias power supply connected between the Faraday cup and the wafer disk system and applying a negative bias voltage to the wafer disk system in an ion implantation apparatus comprising a catch plate that receives the ion beam instead of the disk when the disk is translated. An ion implantation apparatus comprising: a current measuring means for measuring a current flowing through a circuit of the bias power supply; and a comparing means for comparing a current value measured by the current measuring means with a predetermined reference value.
JP1221038A 1989-08-28 1989-08-28 Ion implanter Pending JPH0384841A (en)

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