JPH0384843A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にそのイオン源
から引き出されたイオンビームの位置を検出する手段に
関する。

〔従来の技術〕

第３図は、従来のイオン注入装置の一例を示す概略平面
図である。

このイオン注入装置は、基本的には、イオン源２から引
き出したイオンビーム４を分析電磁石６を通して偏向さ
せ、かつその下流側に設けた分析スリット８を通し、そ
れによってイオンビーム４の運動量分析を行って所望ｉ
ｒＩのイオンから成るイオンビーム４を選択的に導出し
、それをターゲット（例えばウェーハ）１０に入射させ
る構成をしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなイオン注入装置において、第３図（Ａ）の
ようにイオン源２から引き出されたイオンビーム４のビ
ーム軸４ａが分析電磁石６の正規の入射中心位置６ａに
正しく一致している場合は、イオンビーム４は正しい軌
道を通ってターゲット１０に正しく入射される。図中Ｐ
は、その場合のターゲット１０上でのビームプロファイ
ルの一例を示す。

ところが、イオン源２自体やそれを構成する引出し電極
系（第１図中の引出し電極系２１参照）を再取り付けし
た場合等においては、ビーム軸４ａが正しく合っている
保証はなく、それが例えば第３図（Ｂ）のように分析電
磁石６の正規の入射中心位置６ａからずれていると、次
のような種々の不具合が生じる。

■　ターゲット１０上でのビーム位置のずれにより注入
特性（例えば注入の面内均一性、注入再現性、注入量精
度等）が悪化する。

■　分析電磁石６内の磁場分布の不均一な領域を通るビ
ーム成分が多くなり、イオンビーム４の形状が変形する
ため、質量分解能の低下を来す。

■　イオンビーム４の形状変化や軌道変化のため、イオ
ンビーム４がビーム輸送ライン途上で構造物に衝突する
割合が大きくなり、ビーム輸送効率が低下する。また、
衝突によるスパッタで汚損が進行し易くなり、当該イオ
ン注入装置のメンテナンス周期が短くなる。

この場合、ビーム軸４ａの左右のずれの方が、上下のず
れよりも上記のような不具合発生に大きな影響をもたら
す。ここで「左右」とは、分析電磁石６でイオンビーム
４を偏向させる面内での意味であり、「上下」とは、そ
れに直交する面内での意味である。

そのため、上記のような不具合の発生を防止するために
は、まずは、イオン源から引き出されたイオンビームの
ビーム軸が、少なくとも左右方向において、分析電磁石
の正規の入射中心位置に一致しているか否かを簡単に検
出できるようにする必要があり、この発明はそのような
ことを可能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。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するため、この発明のイオン注入装置は
、前記分析電磁石の入口部上流側であって、同分析電磁
石の正規の入射中心位置に対して、同分析電磁石でイオ
ンビームを偏向させる面内で対称な位置に、イオンビー
ムの周縁部を受けてそのビーム強度を電気的に計測する
一対のビーム計測器を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

イオン源から引き出されたイオンビームは、通常、その
ビーム軸に対してほぼ対称なビームプロファイルを有し
ている。

従って、上記一対のビーム計測器で計測したビーム強度
が互いに一致しているか否かで、イオンビームのビーム
軸が左右方向において分析電磁石の正規の入射中心位置
に一致しているか否かを簡単に検出することができる。

〔実施例］ 第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す概略平面図である。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。

この実施例においては、前述したような分析電磁石６の
入口部上流側（より具体的には分析電磁石６を構成する
分析管の入口部上流側）であって、同分析電磁石６の正
規の入射中心位置６ａに対して左右に対称な位置に、イ
オンビーム４の周縁部を受けてそのビーム強度を電気的
に計測する一対のビーム計測器１２ａおよび１２ｂを設
けている。

各ビーム計測器１２ａ、１２ｂは、例えば第２図に示す
ように、小さなファラデーカップ１２１の上流側にサプ
レッサ電極１２２を、更にその上流側にマスク１２３を
配置した構造をしており、サプレッサ電極１２２にはサ
プレッサ電源１４から負電圧が印加される。ファラデー
カップ１２１にイオンビーム４が入射されると、そのビ
ーム強度（ビーム電流密度）に応じたビーム電流Ｉａ（
またはＩｂ）が流れる。

各ビーム計測器１２ａ、１２ｂを、上記のように微小フ
ァラデー構造を持つものにすれば、イオンビーム４のビ
ーム電流計測が、ひいてはイオンビーム４の位置検出が
正確になるので好ましいが、それほど精度を要求されな
い場合は、各ビーム計測器１２ａ、１２ｂを単なる集電
極で構成しても良い。

イオン源２から引き出されたイオンビーム４は、通常、
そのビーム軸４ａに対してほぼ対称なビームプロファイ
ルを有している。

従って、上記一対のビーム計測器１２ａおよび１２ｂで
計測したビーム電流１ａおよびＩｂが互いに一致してい
るか否かで、イオンビーム４のビーム軸４ａが分析電磁
石６の正規の入射中心位置６ａに左右方向において正し
く一致しているか否かを簡単に検出することができる。

即ち、Ｉａ＝Ｉｂであればビーム軸４ａは正規の位置に
あり、Ｉａ≠Ｉｂであればビーム軸４ａはビーム電流の
大きい方にずれている。

このようにしてビーム軸４ａの位置ずれが分かれば、そ
れに基づいて、ビーム軸４ａの位置を手動または自動で
正規の位置に合わせることは比較的容易である。

例えば、手動の場合は、両ビーム計測器１２ａおよび１
２ｂで計測するビーム電流１ａおよびＩｂを電流計等で
見ながら、イオン源２の引出し電極系２１を矢印Ｘで示
すように左右に移動させて両ビーム電流１ａおよびＩｂ
が互いに一致するようにすれば良い、なお第１図中の２
３は、イオン源２を構成するプラズマ生威容器である。

また、図示例のようにイオン源２にその引出し電極系２
１を少なくとも左右に移動させることができる電極駆動
装置２２が取り付けられている場合は、両ビーム計測器
１２ａおよび１２ｂで計測したビーム電流ＩａおよびＩ
ｂを制御装置１６に取り込み、両ビーム電流Ｉａおよび
Ｉｂが互いに一致するように、制御装置１６によって電
極駆動装置２２を制御して引出し電極系２１を左右に移
動させるようにすれば、イオンビーム４のビーム軸４ａ
を正規の位置に自動調整することもできる。

従って、このようにしてイオンビーム４のビーム軸４ａ
が分析電磁石６の正規の入射中心位置６ａに一致するよ
うにすれば、従来例の所で説明したような、■ターゲッ
ト１０に対する注入特性（注入の面内均一性、注入再現
性、注入量精度等）の悪化、■イオンビーム４の質量分
解能の低下、■イオンビーム４の輸送効率の低下、■当
該イオン注入装置のメンテナンス周期の短期化、等の不
具合発生を防止することができる。

なお、上記ビーム計測器１２ａ、１２ｂの他に、それら
と同様の一対のビーム計測器を、分析電磁石６の正規の
入射中心位置６ａの上下方向の対称位置に更に設けても
良く、そのようにすれば、イオンビーム４のビーム軸４
ａの上下方向の位置ずれをも検出することができる。

またそれに基づいて、イオンＢ２の引出し電極系２１の
上下方向に対する傾き角度（チルト角）を、上記電極駆
動装置２２を用いる等して、手動または上記制御装置１
６と同様の制御装置を用いて自動で調整して、ビーム軸
４ａの上下方向の位置を正規の位置に合わせることもで
き、そのようにすれば上記のような不具合発生をより完
全に防止することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、イオン源から引き出さ
れたイオンビームのビーム軸が、分析電磁石でイオンビ
ームを偏向させる面内において、分析電磁石の正規の入
射中心位置に一致しているか否かを簡単に検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン注入装置を
示す概略平面図である。第２図は、第１図中のビーム計
測器の具体例を示す図である。第３図は、従来のイオン
注入装置の一例を示す概略平面図であり、（Ａ）はビー
ム軸が正規の場合の例を、（Ｂ）はビーム軸がずれた場
合の例を示す。 ２・・・イオン源、４・・・　イオンビーム、４ａ・・
・ビーム軸、６・・・分析電磁石、６ａ・・・正規の入
射中心位置、１０・・・ターゲット、１２ａ、１２ｂ・
・・ビーム計測器、１６・・・制御装置、２２・・・電
極駆動装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン源から引き出したイオンビームを分析電磁
   石で偏向させた後にターゲットへ入射させる構成のイオ
   ン注入装置において、前記分析電磁石の入口部上流側で
   あって、同分析電磁石の正規の入射中心位置に対して、
   同分析電磁石でイオンビームを偏向させる面内で対称な
   位置に、イオンビームの周縁部を受けてそのビーム強度
   を電気的に計測する一対のビーム計測器を設けたことを
   特徴とするイオン注入装置。