JPH04289650A - イオン注入装置 - Google Patents

イオン注入装置

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JPH04289650A
JPH04289650A JP3052783A JP5278391A JPH04289650A JP H04289650 A JPH04289650 A JP H04289650A JP 3052783 A JP3052783 A JP 3052783A JP 5278391 A JP5278391 A JP 5278391A JP H04289650 A JPH04289650 A JP H04289650A
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electrons
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electron emitting
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JP3052783A
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Masanobu Kono
河野 正伸
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】
【0001】(目次) ・産業上の利用分野 ・従来の技術(図3(a),(b)) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 (1)第1及び第3の実施例(図1(a),(b),図
2(b)) (2)第2の実施例(図2(a)) ・発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置に関し
、より詳しくは、イオン注入されるウエハ表面を中性に
保つための電子シャワーを有するイオン注入装置に関す
る。
【0003】
【従来の技術】従来、イオン注入装置において、注入イ
オンの残存による被注入物体としてのウエハ表面の帯電
を防止するため、イオン注入している間中、電子をウエ
ハ表面に供給し、注入イオンを中性化している。
【0004】図3(a)は、このようなイオン注入装置
について説明する構成図で、図中符号1はイオン放出手
段、2はイオン放出手段1から放出されたイオンが導入
されるウエハ7を載置する、導電性を有するディスクで
ある。3は一次電子放出手段で、1次電子を放出するシ
ャワーフィラメント4とシャワーフィラメント4に電流
を供給して加熱する電源5とからなる。6は円筒内壁に
1次電子を入射させて2次電子を放出させる円筒状の二
次電子放出手段で、イオンと再結合せずにウエハ7から
反射して帰ってくる電子を捕獲する電子捕獲部6bと二
次電子放出部6aとからなる。また、この装置には、図
3(b)に示す、一次電子放出手段3から放出された全
ての一次電子による電流(Ip)及びウエハ7の表面で
イオンと再結合する電子による電流(Is)を検出し,
Isに基づいて一次電子放出手段3を制御する検出/制
御部が付加される。
【0005】図3(b)は検出/制御部の詳細を示す回
路図である。図中符号10は一次電子による電流(Ip
)を測定するIp検出部で、一次電子放出手段3と直列
に接続されている。8はウエハ7表面に残存するイオン
と再結合した電子による電流(Is)を検出するIs検
出部で、Isに基づいて放出量制御手段9により一次電
子放出手段3から放出される一次電子量を調整する。 27は、二次電子放出部6aで捕獲される電子による電
流(Il)及び電子捕獲部6bで捕獲された電子による
電流(Ir)、即ち二次電子放出手段6に捕獲される電
子による電流(Il+Ir)を全て流す回路で、一端が
二次電子放出手段6に接続され、他端がIp検出部10
に接続されている。28はウエハ7の表面でイオンと再
結合した電子による電流(Is)を全て流す回路で、こ
の回路28内にIs検出部8が直列に接続されている。 そして、Is検出部8の一端がウエハ7を載置している
ディスク2と接続され、他端がIp検出部10に接続さ
れている。なお、上記の各電流の間の関係は、Ip=I
l+Ir+Isとなる。
【0006】次に、上記のイオン注入装置を用いてウエ
ハに不純物を導入しつつ、ウエハ表面に残存する注入イ
オンを中性化する方法について説明する。
【0007】まず、ウエハ7の載置されたディスク2を
回転させながら、イオン放出手段1から不純物イオンを
ウエハ7に照射するとともに、シャワーフィラメント4
に電流を供給してシャワーフィラメント4を加熱し、一
次電子を放出する。放出された一次電子は円筒状の二次
電子放出手段6の円筒内壁に衝突し、一次電子の一部が
二次電子を放出させ、他の一部が二次電子放出手段6に
捕獲されて電流Ilの一部となる。放出された二次電子
は直ちにウエハ7に到達する場合もあるが、通常二次電
子放出手段6の内壁で複数回の衝突を繰り返してウエハ
7に到達する。これにより、ウエハ7内に導入されずに
表面に残存する不純物イオンを二次電子が中性化する。
【0008】また、ウエハ7に残存する不純物イオンの
量に見合った二次電子量が予め実験により求められてい
る。従って、何かの原因によりウエハ7の表面に到達す
る二次電子が減少した場合には、これに付随してIsが
減少するので、Is検出部8から制御信号26を電源5
に送り、シャワーフィラメント4に供給される電流を増
加し、ウエハ7に到達する電子が所定量になるように保
持する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多数のウエ
ハを載置して回転するディスク2のウエハ載置部の数よ
りもイオン注入すべきウエハ7の数が少ない場合には、
ダミーウエハを空いているウエハ載置部に載置している
【0010】しかし、この様な場合、Isが不安定にな
り、シャワーフィラメント4に供給される電流を増加す
るようにフィードバックがかかることが多いという問題
がある。この原因を調査してみると、ダミーウエハの場
合、通常のウエハと異なり、ウエハの表面が導電性を有
しているので、残存するイオンが少なくて電子の反射が
多い。このため、ウエハ7/ディスク2を介してIs検
出部8を流れる電流が減少し、その反射電子による電流
(Ir)分だけ、二次電子放出手段6を介して流れる電
流(Il+Ir)が増加する。しかも、ディスク2が高
速で回転しているため、電流の測定がダミーウエハと通
常のウエハ7とを区別して追随できず、電流(Is)値
が平均として小さい方にシフトするということが判明し
た。
【0011】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、ウエハ表面に到達する電子量を安定して
モニタすることができる半導体製造装置を提供すること
を目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、図
1(a),(b)に示すように、イオン放出手段11と
、該イオン放出手段11から放出されたイオンの被注入
体17を載置する、導電性を有する載置台12と、一次
電子放出手段13と、該一次電子を受けて二次電子を放
出し、該放出された二次電子が前記載置台12に載置さ
れた被注入体17の被注入面に入射するように配置され
た二次電子放出手段16とを有するイオン注入装置にお
いて、前記二次電子放出手段16は、二次電子放出部1
6aと、該二次電子放出部16aと電気的に絶縁された
、前記被注入体17に入射した電子のうち反射する電子
を受ける電子捕獲部16bとを有し、前記電子捕獲部1
6bと前記載置台12とは並列に第1の電流検出手段1
8の一方の端子に電気的に接続され、かつ前記第1の電
流検出手段18の他方の端子には前記二次電子放出部1
6a、第2の電流検出手段20を介して前記一次電子放
出手段13がそれぞれ電気的に接続されており、前記第
1の電流検出手段18により検出された電流に基づいて
前記一次電子放出手段13から放出される一次電子の量
を調整する放出量制御手段19を有していることを特徴
とするイオン注入装置によって達成され、第2に、図1
(a)及び図2(a)に示すように、イオン放出手段1
1と、該イオン放出手段11から放出されたイオンの被
注入体17を載置する、導電性を有する載置台12と、
一次電子放出手段13と、該一次電子を受けて二次電子
を放出し、該放出された二次電子が前記載置台12に載
置された被注入体17の被注入面に入射するように配置
された二次電子放出手段16とを有するイオン注入装置
において、前記二次電子放出手段16は、二次電子放出
部16aと、該二次電子放出部16aと電気的に絶縁さ
れた、前記被注入体17に入射した電子のうち反射する
電子を受ける電子捕獲部16bとを有し、前記載置台1
2は第1の電流検出手段18の一方の端子に電気的に接
続され、かつ該第1の電流検出手段18の他方の端子に
は前記二次電子放出部16a、第3の電流検出手段24
を介して前記電子捕獲部16b、及び第2の電流検出手
段20を介して前記一次電子の放出手段がそれぞれ電気
的に接続されており、前記第1及び第3の電流検出手段
18及び24により検出された電流に基づいて前記一次
電子放出手段13から放出される一次電子の量を調整す
る放出量制御手段19を有していることを特徴とするイ
オン注入装置によって達成され、第3に、図1(a)又
は図2(b)に示すように、前記二次電子放出部16a
と前記電子捕獲部16bとが絶縁体16c又はエアギャ
ップ25cにより絶縁されていることを特徴とする第1
及び第2の発明に記載のイオン注入装置によって達成さ
れる。
【0013】
【作用】本発明のイオン注入装置によれば、第1に、図
1(a),(b)に示すように、二次電子放出手段16
はイオンと再結合せずに被注入体17から反射して帰っ
てくる電子を捕獲する電子捕獲部16bと一次電子を受
けて二次電子を放出する二次電子放出部16aとを有し
、かつ電子捕獲部16bと二次電子放出部16aとは絶
縁体16cにより互いに電気的に分離されているので、
従来と異なり、被注入体17で反射した電子による電流
と二次電子放出手段16から流出する電流とを分離でき
る。
【0014】しかも、電子捕獲部16bと載置部12と
は並列に第1の電流検出手段18の一方の端子に電気的
に接続されているので、電子捕獲部16bと載置部12
とに捕獲される電子量、即ち、被注入体に入射する全電
子量が第1の電流検出手段18により検出できる。これ
は被注入体17での反射量の多少によって変動を受けな
い。
【0015】このため、例えばダミーウエハが載置され
ているために、被注入体17で反射して電子捕獲部16
bに捕獲される電子が増大し、これに付随して被注入体
17でイオンと再結合した電子による電流が減少しても
、第1の電流検出手段18により検出される電流は変動
しない。従って、放出量制御手段19により制御される
一次電子の量は元のまま保持されるので、被注入体17
に到達する二次電子も所定量のまま保持される。
【0016】なお、図2(b)に示すように、電子捕獲
部25bと二次電子放出部25aとはエアギャップ25
cにより互いに電気的に分離することもできる。
【0017】また、第2に、図1(a)及び図2(a)
に示すように、第1の電流検出手段18の他に第3の電
流検出手段24が設けられ、第1の電流検出手段18は
載置台12とのみ接続され、第3の電流検出手段24は
電子捕獲部16bとのみ接続されている。しかも、第1
及び第3の電流検出手段18及び24により検出された
電流に基づいて一次電子放出手段13から放出される一
次電子の量を調整する放出量制御手段19を有している
【0018】従って、被注入体17表面で残存イオンと
再結合した二次電子量による電流と電子捕獲部16bに
捕獲される二次電子量による電流とが第1及び第3の電
流検出手段18及び24によりそれぞれ分離して検出で
きるので、被注入体17上の残存イオンの量が被注入体
に到達する二次電子量よりも増加している可能性がある
場合、例えば、一次電子量を増大させるとともに載置台
12と接続された第1の電流検出手段18により検出さ
れた電流が増大していくような場合、更に二次電子量を
増やすように調整することにより、残存イオンを完全に
中性化することができる。
【0019】
【実施例】(1)第1及び第3の実施例図1(a),(
b)は、本発明の第1の実施例の電子シャワーを有する
イオン注入装置について説明する断面図である。
【0020】図1(a)において、11は不純物イオン
ビームを放出するイオン放出手段、12はイオン放出手
段11から放出された不純物イオンが導入されるウエハ
17を載置する、導電性を有するディスクである。13
は一次電子放出手段で、1次電子を放出するシャワーフ
ィラメント14とシャワーフィラメント14に電流を供
給して加熱する電源15とからなる。16は円筒内壁に
1次電子を入射させて2次電子を放出させる円筒状の二
次電子放出手段で、イオンと再結合せずにウエハ17か
ら反射して帰ってくる電子を捕獲する電子捕獲部16b
と一次電子を受けて二次電子を放出する二次電子放出部
16aとを有し、かつ電子捕獲部16bと二次電子放出
部16aとは絶縁体16cにより互いに電気的に分離さ
れている。 また、この装置には、図1(b)に示す、一次電子放出
手段13から放出された全ての一次電子による電流(I
p)及びウエハ17の表面に到達する電子による電流(
Is+Ir)を検出し,この電流(Is+Ir)に基づ
いて一次電子放出手段13を制御する検出/制御部が付
加される。
【0021】図1(b)は検出/制御部の詳細を示す回
路図である。図中符号20は一次電子による電流(Ip
)を検出する第2の電流検出手段で、一次電子放出手段
13と直列に接続されている。18はウエハ17表面に
到達する電子による電流(Is+Ir)を検出する第1
の電流検出手段で、Is+Irに基づいて一次電子放出
手段13から放出される一次電子量を調整する放出量制
御手段19に接続されている。ところで、ウエハ17表
面に到達する電子による電流(Is+Ir)は、ウエハ
17の表面で残存するイオンと再結合する電子による電
流(Ir)と電子捕獲部6bで捕獲された電子による電
流(Ir)とからなる。22は、二次電子放出部16a
で捕獲される電子による電流(Il)を流す回路で、一
端が二次電子放出手段16に接続され、他端が第2の電
流検出手段20に接続されている。26はウエハ7の表
面でイオンと再結合した電子による電流(Is)を全て
流す回路で、この回路内に第1の電流検出手段18が直
列に接続されている。そして、第1の電流検出手段18
の一端がウエハ17を載置しているディスク12と接続
され、他端が第2の電流検出手段20に接続されている
。 なお、上記の各電流の間の関係は、Ip=Il+Ir+
Isとなる。
【0022】次に、上記のイオン注入装置を用いてウエ
ハ17に不純物イオンを導入しつつ、ウエハ17表面に
残存するイオンを中性化する方法について説明する。
【0023】まず、ウエハ17の載置されたディスク1
2を回転数1200rpmで回転させながら、イオン放
出手段11から不純物粒子のイオンビームをウエハ17
に照射するとともに、シャワーフィラメント14に電流
を供給してシャワーフィラメント14を加熱し、一次電
子を放出する。このとき、ウエハ17に残存する不純物
イオンの量に見合った二次電子量が予め実験により求め
られているので、この二次電子量がウエハ17の表面に
到達するように電流が設定されている。
【0024】そして、放出された一次電子は円筒状の二
次電子放出手段16の円筒内壁に衝突し、一次電子の一
部が二次電子を放出させ、他の一部が二次電子放出手段
16に捕獲されて電流Ilとなる。放出された二次電子
は直ちにウエハ17に到達する場合もあるが、通常二次
電子放出手段16の内壁で複数回の衝突を繰り返してウ
エハ17に到達する。これにより、ウエハ17内に導入
されずに表面に残存する不純物イオンを二次電子が中性
化する。
【0025】以上のように、第1の実施例のイオン注入
装置によれば、二次電子放出手段16はイオンと再結合
せずにウエハ17から反射して帰ってくる電子を捕獲す
る電子捕獲部16bと一次電子を受けて二次電子を放出
する二次電子放出部16aとを有し、かつ電子捕獲部1
6bと二次電子放出部16aとは絶縁体16cにより互
いに電気的に分離されているので、従来と異なり、ウエ
ハ17で反射した電子による電流と二次電子放出手段1
6から流出する電流とを分離できる。
【0026】しかも、電子捕獲部16bとディスク12
とは並列に第1の電流検出手段18の一方の端子に電気
的に接続されているので、このイオン注入装置を用いた
上記のイオン注入方法のように、電子捕獲部16bとデ
ィスク12とに捕獲される電子量、即ち、ウエハ17に
入射する全電子量が第1の電流検出手段18により検出
できる。これはウエハ17での反射量の多少によって変
動を受けない。
【0027】このため、ダミーウエハを空いているウエ
ハ載置部に載置している場合、ウエハ17で反射して電
子捕獲部16bに捕獲される電子が増大し、これに付随
してIsが減少しても、Is+Irは変動しない。従っ
て、第1の電流検出手段18からは一定の検出電流値が
放出量制御手段19に送られるので、放出量制御手段1
9は元のままの電流をシャワーフィラメント14に供給
するように電源15に制御信号21を送る。その結果、
ウエハ17に到達する二次電子は所定量のまま保持され
る。
【0028】なお、第1の実施例では、電子捕獲部16
bと二次電子放出部16aとは絶縁体16cにより互い
に電気的に分離されているが、第3の実施例として、図
2(b)に示すように、電子捕獲部25bと二次電子放
出部25aとはエアギャップ25cにより互いに電気的
に分離されることも可能である。例えば、エアギャップ
25cとして約5mmの間隔をとればよい。
【0029】(2)第2の実施例 図2(a)は、第2の実施例の、ウエハ17の表面に到
達する電子による電流Is及びIrを検出し,この電流
Is及びIrに基づいて一次電子放出手段13を制御す
る検出/制御部の詳細について説明する図である。
【0030】図2(a)において、図1(b)と異なる
ところは、第1の電流検出手段18の他に第3の電流検
出手段24が設けられ、第1の電流検出手段18はディ
スク12とのみ接続され、第3の電流検出手段24は電
子捕獲部16bとのみ接続されていることである。しか
も、第1及び第3の電流検出手段18及び24により検
出された電流に基づいて一次電子放出手段13から放出
される一次電子の量を調整する放出量制御手段19を有
している。
【0031】このような第2の実施例によれば、ウエハ
17表面で残存イオンと再結合した二次電子による電流
(Is)と電子捕獲部16bに捕獲される二次電子によ
る電流(Ir)とが第1及び第3の電流検出手段18及
び24によりそれぞれ分離して検出できる。
【0032】このため、ウエハ17上の残存イオンの量
がウエハ17に到達する二次電子量よりも増加している
可能性がある場合、例えば、一次電子量を増大させると
ともにIsが増大していくような場合、更に二次電子量
を増やすように調整することにより、残存イオンを完全
に中性化することができる。
【0033】
【発明の効果】以上のように、第1に、二次電子放出手
段はイオンと再結合せずに被注入体から反射して帰って
くる電子を捕獲する電子捕獲部と一次電子を受けて二次
電子を放出する二次電子放出部とを有し、かつ電子捕獲
部と二次電子放出部とは絶縁体により互いに電気的に分
離され、かつ電子捕獲部と載置部とは並列に第1の電流
検出手段の一方の端子に電気的に接続されている。
【0034】従って、従来と異なり、被注入体で反射し
た電子による電流と二次電子放出手段から流出する電流
とを分離でき、しかも、電子捕獲部と載置部とに捕獲さ
れる電子量、即ち、被注入体に入射する全電子量が第1
の電流検出手段により検出できる。このため、上記個々
の電流が変動しても、被注入体に到達する全電子量が一
定であれば、第1の電流検出手段により検出される電流
は変動しない。従って、放出量制御手段により制御され
る一次電子の量は元のまま保持されるので、被注入体に
到達する二次電子も所定量のまま保持される。
【0035】また、第2に、第1の電流検出手段の他に
第3の電流検出手段が設けられ、第1の電流検出手段は
載置台とのみ接続され、第3の電流検出手段は電子捕獲
部とのみ接続されている。しかも、第1及び第3の電流
検出手段により検出された電流に基づいて一次電子放出
手段から放出される一次電子の量を調整する放出量制御
手段を有している。
【0036】従って、被注入体表面で残存イオンと再結
合した二次電子量による電流と電子捕獲部に捕獲される
二次電子量による電流とが第1及び第3の電流検出手段
によりそれぞれ分離して検出できるので、個々の電流を
監視することにより、更に、残存イオンの完全な中性化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の電子シャワーを有する
イオン注入装置について説明する構成図である。
【図2】本発明の第2及び第3の実施例の電子シャワー
を有するイオン注入装置について説明する構成図である
【図3】従来例の電子シャワーを有するイオン注入装置
について説明する構成図である。
【符号の説明】
1,11  イオン放出手段、 2  ディスク、 3,13  一次電子放出手段、 4,14  シャワーフィラメント、 5,15  電源、 6,16,25  二次電子放出手段、6a,16a,
25a  二次電子放出部、6b,16b,25b  
電子捕獲部、7  ウエハ、 8  Is検出部、 9,19  放出量制御手段、 10  Ip検出部、 12  ディスク(載置台)、 16c  絶縁体、 17  ウエハ(被注入体)、 18  第1の電流検出手段、 20  第2の電流検出手段、 21,26  制御信号、 22,23,27,28  回路、 24  第3の電流検出手段、 25c  エアギャップ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  イオン放出手段(11)と、該イオン
    放出手段(11)から放出されたイオンの被注入体(1
    7)を載置する、導電性を有する載置台(12)と、一
    次電子放出手段(13)と、該一次電子を受けて二次電
    子を放出し、該放出された二次電子が前記載置台(12
    )に載置された被注入体(17)の被注入面に入射する
    ように配置された二次電子放出手段(16)とを有する
    イオン注入装置において、前記二次電子放出手段(16
    )は、二次電子放出部(16a)と、該二次電子放出部
    (16a)と電気的に絶縁された、前記被注入体(17
    )に入射した電子のうち反射する電子を受ける電子捕獲
    部(16b)とを有し、前記電子捕獲部(16b)と前
    記載置台(12)とは並列に第1の電流検出手段(18
    )の一方の端子に電気的に接続され、かつ前記第1の電
    流検出手段(18)の他方の端子には前記二次電子放出
    部(16a)、第2の電流検出手段(20)を介して前
    記一次電子放出手段(13)がそれぞれ電気的に接続さ
    れており、前記第1の電流検出手段(18)により検出
    された電流に基づいて前記一次電子放出手段(13)か
    ら放出される一次電子の量を調整する放出量制御手段(
    19)を有していることを特徴とするイオン注入装置。
  2. 【請求項2】  イオン放出手段(11)と、該イオン
    放出手段(11)から放出されたイオンの被注入体(1
    7)を載置する、導電性を有する載置台(12)と、一
    次電子放出手段(13)と、該一次電子を受けて二次電
    子を放出し、該放出された二次電子が前記載置台(12
    )に載置された被注入体(17)の被注入面に入射する
    ように配置された二次電子放出手段(16)とを有する
    イオン注入装置において、前記二次電子放出手段(16
    )は、二次電子放出部(16a)と、該二次電子放出部
    (16a)と電気的に絶縁された、前記被注入体(17
    )に入射した電子のうち反射する電子を受ける電子捕獲
    部(16b)とを有し、前記載置台(12)は第1の電
    流検出手段(18)の一方の端子に電気的に接続され、
    かつ該第1の電流検出手段(18)の他方の端子には前
    記二次電子放出部(16a)、第3の電流検出手段(2
    4)を介して前記電子捕獲部(16b)、及び第2の電
    流検出手段(20)を介して前記一次電子の放出手段が
    それぞれ電気的に接続されており、前記第1及び第3の
    電流検出手段(18)及び(24)により検出された電
    流に基づいて前記一次電子放出手段(13)から放出さ
    れる一次電子の量を調整する放出量制御手段(19)を
    有していることを特徴とするイオン注入装置。
  3. 【請求項3】  前記二次電子放出部(16a)と前記
    電子捕獲部(16b)とが絶縁体(16c)又はエアギ
    ャップ(25c)により絶縁されていることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載のイオン注入装置。
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