JPH04366541A - Ion beam neutralization device - Google Patents

Ion beam neutralization device

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Publication number
JPH04366541A
JPH04366541A JP3140281A JP14028191A JPH04366541A JP H04366541 A JPH04366541 A JP H04366541A JP 3140281 A JP3140281 A JP 3140281A JP 14028191 A JP14028191 A JP 14028191A JP H04366541 A JPH04366541 A JP H04366541A
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JP
Japan
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emission
ion beam
ion
circuit
electron shower
Prior art date
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Pending
Application number
JP3140281A
Other languages
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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Publication of JPH04366541A publication Critical patent/JPH04366541A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of charge-up owing to the excessive irradiation of an electron shower by switching a connection condition between an emission electrode and an emission power source so as to form an electron shower intermittently, and reduce the negative polarity charging speed of an objective to be ion-irradiated. CONSTITUTION:An ion beam neutralization device is provided with an emission electrode 8, which emits thermoelectrons from a heated filament, and an emission power source 14, which applies positive potential to the emission electrode 8. The emission electrode 8 and the emission power source 14 are connected via emission voltage switching circuit 15 and the like, which is possible to switch a connection condition with an interval in response to the electric potential increasing speed of an objective to be ion-irradiated 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ等のイオン照射
対象物にイオンビームを照射した際の正極性の帯電をエ
レクトロンシャワーにより中性化するイオンビーム中性
化装置に関するものであり、詳細には、過剰なエレクト
ロンシャワーによる負極性のチャージアップを防止する
イオンビーム中性化装置に関するものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion beam neutralization device that neutralizes the positive charge generated when an ion beam is irradiated onto an object to be irradiated, such as a wafer, using an electron shower. relates to an ion beam neutralization device that prevents negative charge-up due to excessive electron shower.

【0002】0002

【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン化し、この不純物イオンを磁界を用いた質量分析
法により選択的に取り出し、電界により加速してイオン
照射対象物に照射することで、イオン照射対象物内に不
純物を注入するものである。そして、このイオン注入装
置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定す
る不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できる
ことから、現在の集積回路の製造に重要な装置になって
いる。
[Prior Art] Ion implantation equipment ionizes impurities to be diffused, selectively extracts these impurity ions using mass spectrometry using a magnetic field, accelerates them using an electric field, and irradiates the ion irradiation target. Impurities are injected into the irradiation target. Since this ion implantation apparatus can implant impurities that determine the characteristics of a device in a semiconductor process to an arbitrary amount and depth with good controllability, it has become an important apparatus in the manufacture of current integrated circuits.

【0003】ところで、上記の不純物イオンには、例え
ば硼素イオン(正イオン)や砒素イオン(正イオン)等
があり、これらの不純物イオンが例えばポリシリコン膜
を有したシリコン基板からなるイオン照射対象物に照射
された場合には、不純物のイオン照射対象物への注入と
共に、イオン照射対象物のポリシリコン膜を正極性に帯
電させることになる。そして、正極性に帯電したポリシ
リコン膜とシリコン基板との電位差が所定以上になった
場合には、放電が発生してデバイスの回路を破壊するチ
ャージアップが生じることになる。
By the way, the above-mentioned impurity ions include, for example, boron ions (positive ions) and arsenic ions (positive ions), and these impurity ions are applied to an ion irradiation target made of, for example, a silicon substrate having a polysilicon film. In the case of irradiation, impurities are implanted into the ion irradiation target and the polysilicon film of the ion irradiation target is positively charged. When the potential difference between the positively charged polysilicon film and the silicon substrate exceeds a predetermined value, discharge occurs and a charge-up occurs that destroys the circuit of the device.

【0004】そこで、近年におけるイオン注入装置には
、不純物イオンの注入時に生じる正極性の帯電によるチ
ャージアップを防止するイオンビーム中性化装置が搭載
されるようになっている。従来、このイオンビーム中性
化装置は、例えば図4に示すように、ディスク電流設定
回路51やフィードバック信号発生回路52、差動回路
53、フィラメント電流制御回路54からなる制御回路
55と、この制御回路55により出力電流が設定される
フィラメント電源56と、フィラメント電源56からの
フィラメント電流により発熱するフィラメント57と、
フィラメント57から熱電子を放出させるエミッション
電極58と、熱電子の衝突により2次電子を発生させる
ニュートラルカップ59とからなっている。
[0004] Therefore, in recent years, ion implantation equipment has been equipped with an ion beam neutralization device that prevents charge-up due to positive polarity that occurs during implantation of impurity ions. Conventionally, as shown in FIG. 4, for example, this ion beam neutralization apparatus has a control circuit 55 consisting of a disk current setting circuit 51, a feedback signal generation circuit 52, a differential circuit 53, and a filament current control circuit 54, and a filament power supply 56 whose output current is set by a circuit 55; a filament 57 which generates heat due to the filament current from the filament power supply 56;
It consists of an emission electrode 58 that emits thermoelectrons from the filament 57, and a neutral cup 59 that generates secondary electrons by collision of the thermoelectrons.

【0005】そして、イオンビーム中性化装置は、ニュ
ートラルカップ59からの2次電子をイオン照射対象物
60にシャワー状に照射し、この2次電子からなるエレ
クトロンシャワー62がイオンビーム61により正極性
に帯電されたイオン照射対象物のポリシリコン膜を中性
化することで、チャージアップを防止するようになって
いる。
The ion beam neutralization device irradiates the object 60 with secondary electrons from the neutral cup 59 in the form of a shower, and the electron shower 62 consisting of the secondary electrons is turned into a positive polarity by the ion beam 61. By neutralizing the charged polysilicon film of the ion irradiation object, charge-up is prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオンビーム中性化装置では、ディスク63を定速
回転で往復並進移動させるメカニカルスキャン型のイオ
ン注入装置の場合、イオンビーム61が線状にイオン照
射対象物60へ照射されるのに対し、エレクトロンシャ
ワー62が面状にイオン照射対象物60へ照射されるた
め、下記の問題を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional ion beam neutralization apparatus described above, in the case of a mechanical scan type ion implantation apparatus in which the disk 63 is reciprocated and translated at a constant speed, the ion beam 61 is linearly In contrast to the ion irradiation object 60, the electron shower 62 is irradiated onto the ion irradiation object 60 in a planar manner, resulting in the following problems.

【0007】即ち、図5に示すように、イオンビーム6
1がイオン照射対象物60に照射されると、照射部位の
ポリシリコン膜がイオンビーム61により正極性に帯電
することになる。この際、イオン照射対象物60には、
エレクトロンシャワー62が全面に照射されており、こ
のエレクトロンシャワー62は、イオン照射対象物60
のA方向への並進移動に伴って、ポリシリコン膜の正極
性の帯電を中性化し、さらに、負極性に帯電させること
になる。
That is, as shown in FIG.
When the ion beam 1 is irradiated onto the ion irradiation target 60, the polysilicon film at the irradiated area is positively charged by the ion beam 61. At this time, the ion irradiation target 60 has
An electron shower 62 is irradiated over the entire surface, and this electron shower 62 is applied to the ion irradiation target 60.
As the polysilicon film is translated in the A direction, the positive charge on the polysilicon film is neutralized, and the polysilicon film is further charged to a negative polarity.

【0008】上記の負極性の帯電は、チャージアップを
生じる電位差に到達するまでに、イオンビーム61が再
度照射されればチャージアップを生じることはない。と
ころが、従来のイオンビーム中性化装置では、図4に示
すように、フィラメント電流の制御によりフィラメント
57の発熱温度を制御した場合でも、エミッション電極
58が熱電子を放出させるため、エレクトロンシャワー
62が連続的にイオン照射対象物60に照射されること
になり、イオンビーム61が再度照射されるまでに、負
極性の電位差がチャージアップを生じる電位差を超え易
いものになっている。
[0008] The above-mentioned negative polarity charging will not cause charge-up if the ion beam 61 is irradiated again before reaching the potential difference that causes charge-up. However, in the conventional ion beam neutralization device, as shown in FIG. 4, even when the heating temperature of the filament 57 is controlled by controlling the filament current, the emission electrode 58 emits thermionic electrons, so the electron shower 62 The object 60 to be irradiated with ions is continuously irradiated, and by the time the ion beam 61 is irradiated again, the negative potential difference tends to exceed the potential difference that causes charge-up.

【0009】従って、本発明においては、連続的なエレ
クトロンシャワー62の照射を防止することで、負極性
の帯電によるチャージアップを防止することができるイ
オンビーム中性化装置を提供することを目的としている
Therefore, an object of the present invention is to provide an ion beam neutralization device that can prevent charge-up due to negative polarity charging by preventing continuous irradiation with the electron shower 62. There is.

【0010】0010

【課題を解決するための手段】本発明のイオンビーム中
性化装置は、上記課題を解決するために、熱電子からエ
レクトロンシャワーを形成し、イオン照射対象物へのイ
オンビームの照射による正極性の帯電を上記エレクトロ
ンシャワーにより中性化するものであり、下記の特徴を
有している。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the ion beam neutralization device of the present invention forms an electron shower from thermionic electrons, and generates a positive polarity by irradiating an ion beam onto an object to be irradiated with ions. The electrostatic charge is neutralized by the above-mentioned electron shower, and it has the following characteristics.

【0011】即ち、このイオンビーム中性化装置は、発
熱したフィラメントから上記熱電子を放出させるエミッ
ション手段であるエミッション電極と、このエミッショ
ン手段を正電位に印加する印加手段であるエミッション
電源とを有している。そして、エミッション手段と印加
手段とは、イオン照射対象物の電位差の増大速度に対応
した間隔で接続状態を切り換え可能な回転検出センサ、
ディスク回転数検出回路、カウンタ回路、カウント数セ
ット回路、およびエミッション電圧スイッチング回路か
らなるスイッチング手段を介して接続されていることを
特徴としている。
That is, this ion beam neutralization apparatus has an emission electrode which is an emission means for emitting the thermoelectrons from a heated filament, and an emission power supply which is an application means which applies a positive potential to the emission means. are doing. The emission means and the application means include a rotation detection sensor whose connection state can be switched at intervals corresponding to the rate of increase in the potential difference of the ion irradiation target;
It is characterized in that they are connected via switching means consisting of a disk rotation speed detection circuit, a counter circuit, a count number setting circuit, and an emission voltage switching circuit.

【0012】0012

【作用】上記の構成によれば、エレクトロンシャワーを
形成させるフィラメントからの熱電子は、エミッション
手段が正電位を有したときのみ放出されるものであり、
エミッション手段が正電位を有していないときは放出さ
れることがない。従って、スイッチング手段によるエミ
ッション手段と印加手段との接続状態の切り換えは、エ
ミッション手段を間欠的に印加させるため、エレクトロ
ンシャワーも間欠的に形成させることになる。
[Operation] According to the above structure, the hot electrons from the filament that form the electron shower are emitted only when the emission means has a positive potential.
No emission occurs when the emission means does not have a positive potential. Therefore, switching the connection state between the emission means and the application means by the switching means causes the emission means to apply the voltage intermittently, so that an electron shower is also formed intermittently.

【0013】これにより、エレクトロンシャワーによる
負極性に帯電する速度は、間欠的な照射のため、連続的
にエレクトロンシャワーを照射する場合よりも低下する
ことになる。そして、この速度の低下は、エレクトロン
シャワーがイオン照射対象物の電位差の増大速度に対応
した間隔で間欠的に形成されるため、チャージアップを
生じる電位差に到達するまでに、イオンビームを再度照
射させて正極性に帯電させることを可能にすることにな
り、結果としてエレクトロンシャワーの過剰な照射によ
るチャージアップの発生を防止することが可能になって
いる。
[0013] As a result, the speed at which the electron shower charges to a negative polarity is lower than that in the case of continuous electron shower irradiation because of the intermittent irradiation. This decrease in speed is caused by the fact that electron showers are formed intermittently at intervals corresponding to the rate of increase in the potential difference of the ion irradiation target, so the ion beam has to be irradiated again before reaching the potential difference that causes charge-up. As a result, it is possible to prevent charge-up from occurring due to excessive irradiation of electron showers.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図3に基づい
て説明すれば、以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

【0015】本実施例に係るイオンビーム中性化装置は
、図1に示すように、ディスク13を定速回転で往復並
進移動させるメカニカルスキャン型のイオン注入装置に
搭載されている。このイオンビーム中性化装置は、フィ
ラメント電源6の出力電流を設定する制御回路5を有し
ており、制御回路5は、ディスク電流をディスク13の
位置に応じて変化させるディスク電流設定信号を出力す
るディスク電流設定回路1を有している。
As shown in FIG. 1, the ion beam neutralization apparatus according to this embodiment is mounted on a mechanical scan type ion implantation apparatus in which a disk 13 is reciprocated and translated at a constant speed. This ion beam neutralization device has a control circuit 5 that sets the output current of the filament power supply 6, and the control circuit 5 outputs a disk current setting signal that changes the disk current according to the position of the disk 13. The disk current setting circuit 1 has a disk current setting circuit 1 for controlling the disk current setting circuit 1.

【0016】上記のディスク電流設定回路1は、図2に
示すように、ディスク位置検出センサ25、カウンタ回
路24、およびDA変換回路23を有しており、これら
の回路25・24・23は、例えば1回転毎にディスク
13を1cm移動させる図示しない駆動軸の回転数の積
算値をアナログ値の電圧出力に変換することにより、往
復並進移動するディスク13の位置を電圧出力で特定さ
せるようになっている。
As shown in FIG. 2, the disk current setting circuit 1 has a disk position detection sensor 25, a counter circuit 24, and a DA conversion circuit 23. For example, by converting the integrated value of the number of revolutions of a drive shaft (not shown) that moves the disk 13 1 cm every rotation into an analog voltage output, the position of the disk 13 that is moving back and forth in translation can be specified by the voltage output. ing.

【0017】上記のDA変換回路23は、ビーム電流信
号発生回路26とディスク電流設定回路27とが接続さ
れた関数発生回路22に接続されており、この関数発生
回路22は、ビーム電流信号発生回路26が接続された
差動アンプ21に接続されている。そして、これらの回
路21・22・26・27は、DA変換回路23から出
力された電圧出力を所望のディスク電流となるように変
換した電圧出力のディスク電流設定信号を出力するよう
になっている。
The above-mentioned DA conversion circuit 23 is connected to a function generation circuit 22 to which a beam current signal generation circuit 26 and a disk current setting circuit 27 are connected. 26 is connected to the differential amplifier 21. These circuits 21, 22, 26, and 27 output a disk current setting signal of a voltage output obtained by converting the voltage output from the DA conversion circuit 23 to a desired disk current. .

【0018】上記のディスク電流設定回路1は、図1に
示すように、差動回路3の一方の入力端子に接続されて
いる。一方、差動回路3の他方の入力端子には、イオン
ビーム11のディスク13への照射によるディスク電流
を基にフィードバック信号を出力するフィードバック信
号発生回路2が接続されており、差動回路3は、上記の
ディスク電流設定信号にフィードバック信号を重畳した
信号を出力するようになっている。そして、この差動回
路3は、フィラメント電流制御回路4に接続されており
、フィラメント電流制御回路4は、差動回路3から入力
された信号に対応した電流設定信号を出力するようにな
っている。
The disk current setting circuit 1 described above is connected to one input terminal of a differential circuit 3, as shown in FIG. On the other hand, the other input terminal of the differential circuit 3 is connected to a feedback signal generating circuit 2 that outputs a feedback signal based on the disk current caused by the ion beam 11 irradiating the disk 13. , a signal obtained by superimposing a feedback signal on the disk current setting signal is output. The differential circuit 3 is connected to a filament current control circuit 4, and the filament current control circuit 4 outputs a current setting signal corresponding to the signal input from the differential circuit 3. .

【0019】上記の制御回路5は、電流設定信号に対応
したフィラメント電流を出力するフィラメント電源6に
接続されている。フィラメント電源6は、例えばコイル
状のフィラメント7の両端に接続されており、このフィ
ラメント7は、フィラメント電源6からのフィラメント
電流が通電されることにより発熱するようになっている
The control circuit 5 described above is connected to a filament power supply 6 which outputs a filament current corresponding to the current setting signal. The filament power supply 6 is connected to both ends of a coiled filament 7, for example, and the filament 7 generates heat when a filament current from the filament power supply 6 is applied thereto.

【0020】また、フィラメント電源6は、エミッショ
ン電極8を正電位に印加するエミッション電源14にも
接続されており、エミッション電源14は、後述のエミ
ッション電圧スイッチング回路15を介してエミッショ
ン電極8に接続されている。
The filament power supply 6 is also connected to an emission power supply 14 that applies a positive potential to the emission electrode 8, and the emission power supply 14 is connected to the emission electrode 8 via an emission voltage switching circuit 15, which will be described later. ing.

【0021】上記のエミッション電極8は、フィラメン
ト7とイオンビーム11の通過経路との間に配設されて
おり、エミッション電極8の中心部には、フィラメント
7の周囲を囲める程度のエミッション孔8aが形成され
ている。そして、このエミッション電極8は、エミッシ
ョン電源14との接続状態が導通状態にされることによ
り正電位に印加されるようになっており、フィラメント
7から熱電子を放出させてエミッション孔8aを通過さ
せるようになっている。
The above-mentioned emission electrode 8 is arranged between the filament 7 and the passage path of the ion beam 11, and an emission hole 8a large enough to surround the filament 7 is formed in the center of the emission electrode 8. It is formed. When the emission electrode 8 is connected to the emission power source 14 in a conductive state, a positive potential is applied to the emission electrode 8, and thermionic electrons are emitted from the filament 7 and passed through the emission hole 8a. It looks like this.

【0022】上記のエミッション孔8aを通過した熱電
子の移動方向には、イオンビーム11の通過経路を囲む
ように形成されたニュートラルカップ9が配設されてい
る。
A neutral cup 9 formed to surround the path of the ion beam 11 is disposed in the direction of movement of the thermoelectrons that have passed through the emission hole 8a.

【0023】このニュートラルカップ9は、熱電子との
衝突で2次電子を放出するようになっており、放出され
た2次電子は、イオンビーム11の流れに引き寄せられ
、イオンビーム11の流れ方向に移動するようになって
いる。
This neutral cup 9 is designed to emit secondary electrons upon collision with thermoelectrons, and the emitted secondary electrons are attracted to the flow of the ion beam 11 and move in the flow direction of the ion beam 11. It is supposed to move to .

【0024】上記のイオンビーム11の流れ方向には、
ウエハ等のイオン照射対象物10が設けられている。イ
オン照射対象物10は、例えばポリシリコン膜を有した
シリコン基板等からなっており、イオンビーム11の照
射により不純物が注入されるようになっている。このイ
オン照射対象物10は、円板形状のディスク13に複数
枚単位で装着されており、ディスク13は、B方向に往
復並進移動すると共に、例えばC方向に定速回転するよ
うになっている。
In the flow direction of the ion beam 11,
An ion irradiation target 10 such as a wafer is provided. The ion irradiation target 10 is made of, for example, a silicon substrate having a polysilicon film, and impurities are implanted by the ion beam 11 irradiation. The ion irradiation target 10 is attached to a disk-shaped disk 13 in units of a plurality of disks, and the disk 13 is configured to reciprocate and translate in the B direction and rotate at a constant speed in the C direction, for example. .

【0025】上記のディスク13には、図示しないサー
ボモータ等の回転駆動手段に接続された回転軸13aが
設けられている。そして、この回転軸13aの近傍には
、回転軸13aの回転状態を検出する回転検出センサ1
9が設けられたており、この回転検出センサ19は、回
転軸13aの1回転毎に検出パルス信号を出力するよう
になっている。
The disk 13 is provided with a rotating shaft 13a connected to rotational driving means such as a servo motor (not shown). A rotation detection sensor 1 is provided near the rotation shaft 13a to detect the rotational state of the rotation shaft 13a.
9 is provided, and this rotation detection sensor 19 outputs a detection pulse signal every rotation of the rotating shaft 13a.

【0026】上記の回転検出センサ19は、検出パルス
信号のノイズ除去および波形成形等を行うディスク回転
数検出回路18を介してカウンタ回路16に接続されて
いる。また、カウンタ回路16には、カウント数セット
回路17も接続されており、このカウント数セット回路
17は、例えば2進数の5や10等の所定の設定値をカ
ウンタ回路16に出力するようになっている。そして、
カウンタ回路16は、ディスク回転数検出回路18を介
して入力された検出パルス信号を計数し、この計数値と
カウント数セット回路17からの設定値とを比較し、計
数値が設定値に到達したときにカウントアップ信号を出
力するようになっている。
The rotation detection sensor 19 described above is connected to the counter circuit 16 via a disk rotation speed detection circuit 18 that performs noise removal and waveform shaping of the detection pulse signal. Further, a count number setting circuit 17 is also connected to the counter circuit 16, and this count number setting circuit 17 outputs a predetermined set value, such as a binary number 5 or 10, to the counter circuit 16. ing. and,
The counter circuit 16 counts the detection pulse signals inputted through the disk rotation speed detection circuit 18, compares this counted value with the set value from the count number setting circuit 17, and determines that the counted value has reached the set value. It is designed to output a count-up signal at certain times.

【0027】上記のカウンタ回路16は、エミッション
電圧スイッチング回路15に接続されている。このエミ
ッション電圧スイッチング回路15は、エミッション電
源14とディスク回転数検出回路18とに接続されたa
接点状態のスイッチ部を有している。そして、このスイ
ッチ部は、カウントアップ信号により接続状態が導通状
態と絶縁状態とに切り換えられるようになっており、カ
ウンタ回路16からのカウントアップ信号が入力された
ときにエミッション電源14とエミッション電極8とを
導通状態にさせるようになっている。尚、上記のスイッ
チ部の接続状態は、イオンビーム11による正極性のチ
ャージアップおよびエレクトロンシャワー12による負
極性のチャージアップを起こさせない程度に、イオン照
射対象物10の電位差の増大速度に対応した間隔で切り
換えられる必要がある。
The counter circuit 16 described above is connected to the emission voltage switching circuit 15. This emission voltage switching circuit 15 is a
It has a switch part that is in a contact state. The connection state of this switch section is switched between a conductive state and an insulated state by a count-up signal, and when the count-up signal from the counter circuit 16 is input, the emission power source 14 and the emission electrode 8 are connected to each other. It is designed to bring the two into a conductive state. The connection state of the switch section described above is set at intervals corresponding to the rate of increase in the potential difference of the ion irradiation target 10 to the extent that positive charge-up by the ion beam 11 and negative charge-up by the electron shower 12 are not caused. It needs to be switched with .

【0028】上記の構成において、イオンビーム中性化
装置の動作について説明する。
The operation of the ion beam neutralization apparatus in the above configuration will be explained.

【0029】先ず、特定の不純物イオンが磁界を用いた
質量分析法により選択的に取り出され、電界により加速
されてイオンビーム11とされることになる。一方、制
御回路5は、フィラメント電源6からフィラメント電流
を出力させ、フィラメント7を発熱させることになる。 この後、ディスク13が回転軸13aを介して定速で回
転駆動されると共に、B方向に往復並進移動されること
になり、このディスク13と共に往復並進移動するイオ
ン照射対象物10には、上記のイオンビーム11が全面
に照射されることになる。
First, specific impurity ions are selectively extracted by mass spectrometry using a magnetic field, and are accelerated by an electric field to form an ion beam 11. On the other hand, the control circuit 5 causes the filament power supply 6 to output a filament current, thereby causing the filament 7 to generate heat. Thereafter, the disk 13 is driven to rotate at a constant speed via the rotating shaft 13a, and is translated back and forth in the B direction. The entire surface will be irradiated with the ion beam 11.

【0030】この際、回転検出センサ19は、ディスク
13を回転させる回転軸13aの回転状態を検出してお
り、回転軸13aの1回転毎に検出パルス信号を出力す
ることになる。検出パルス信号は、ディスク回転数検出
回路18に入力され、ノイズ除去や波形成形等が行われ
た後、カウンタ回路16に入力されることになる。
At this time, the rotation detection sensor 19 detects the rotation state of the rotation shaft 13a that rotates the disk 13, and outputs a detection pulse signal every rotation of the rotation shaft 13a. The detection pulse signal is input to the disk rotation speed detection circuit 18, and after being subjected to noise removal, waveform shaping, etc., it is input to the counter circuit 16.

【0031】上記のカウンタ回路16は、入力された検
出パルス信号を計数し、この計数値をカウント数セット
回路17からの設定値と比較することになる。そして、
計数値と設定値とが等しくなったときに、エミッション
電圧スイッチング回路15へカウントアップ信号を出力
することになる。そして、このカウントアップ信号が入
力されたエミッション電圧スイッチング回路15は、ス
イッチ部を絶縁状態から導通状態に切り換えてエミッシ
ョン電源14とエミッション電極8とを導通状態にする
ことになる。
The counter circuit 16 counts the input detection pulse signals and compares the counted value with the set value from the count number setting circuit 17. and,
When the count value and the set value become equal, a count-up signal is output to the emission voltage switching circuit 15. The emission voltage switching circuit 15 to which this count-up signal is input switches the switch section from the insulated state to the conductive state, thereby bringing the emission power source 14 and the emission electrode 8 into the conductive state.

【0032】エミッション電極8は、エミッション電源
14と導通状態にされることで正電位を有することにな
り、エミッション孔8aの周縁部の正極性の電位は、加
熱されたフィラメント7から熱電子を放出させることに
なる。フィラメント7から放出された熱電子は、エミッ
ション孔8aを通過して対向するニュートラルカップ9
に衝突することになり、ニュートラルカップ9は、熱電
子の衝突により2次電子を放出することになる。そして
、2次電子は、ニュートラルカップ9内に漂い、イオン
ビーム11の流れに伴って移動することになり、シャワ
ー状のエレクトロンシャワー12としてイオン照射対象
物10に到達することになる。
The emission electrode 8 has a positive potential by being brought into conduction with the emission power source 14, and the positive potential at the periphery of the emission hole 8a causes hot electrons to be emitted from the heated filament 7. I will let you do it. Thermionic electrons emitted from the filament 7 pass through the emission hole 8a and reach the opposing neutral cup 9.
The neutral cup 9 emits secondary electrons due to the collision of the thermionic electrons. The secondary electrons then drift within the neutral cup 9 and move with the flow of the ion beam 11, reaching the ion irradiation target 10 as a shower-like electron shower 12.

【0033】ところで、イオン照射対象物10には、図
3に示すように、イオンビーム11が線状に照射されて
おり、照射部位のポリシリコン膜がイオンビーム11に
より正極性に帯電している。そして、エレクトロンシャ
ワー12がイオン照射対象物10に到達すると、ポリシ
リコン膜は、正極性の帯電がイオン照射対象物60のA
方向への並進移動に伴って中性化されることになり、さ
らに、エレクトロンシャワー12の2次電子の供給によ
り負極性に帯電されることになる。
By the way, as shown in FIG. 3, the ion beam 11 is linearly irradiated onto the ion irradiation object 10, and the polysilicon film at the irradiated area is positively charged by the ion beam 11. . Then, when the electron shower 12 reaches the ion irradiation target 10, the polysilicon film is positively charged with the ion irradiation target 60.
Along with the translational movement in the direction, it will be neutralized, and furthermore, it will be charged to a negative polarity by the supply of secondary electrons from the electron shower 12.

【0034】この際、上記のエレクトロンシャワー12
を発生させるフィラメント7からの熱電子は、エミッシ
ョン電極8が正電位を有したときのみ放出されるもので
あり、エミッション電極8が正電位を有していないとき
は放出されることがない。従って、エレクトロンシャワ
ー12は、カウント数セット回路17の設定値に等しい
ディスク13の回転数に1回の割合で間欠的にイオン照
射対象物10へ照射されている。
At this time, the above electron shower 12
Thermionic electrons from the filament 7 that generate the are emitted only when the emission electrode 8 has a positive potential, and are not emitted when the emission electrode 8 does not have a positive potential. Therefore, the electron shower 12 is intermittently irradiated onto the ion irradiation target 10 at a rate of once per rotational speed of the disk 13 which is equal to the set value of the count number setting circuit 17 .

【0035】これにより、A方向への並進移動に伴う中
性化および負極性に帯電する速度は、連続的にエレクト
ロンシャワー12を照射する場合よりも低下することに
なり、この速度の低下は、チャージアップを生じる電位
差に到達するまでに、イオンビーム11を再度照射させ
て正極性に帯電させることを可能にすることから、エレ
クトロンシャワー12の過剰な照射によるチャージアッ
プの発生を防止することが可能になっている。
[0035] As a result, the speed of neutralization and negative charging due to translational movement in the A direction is lower than when the electron shower 12 is continuously irradiated, and this decrease in speed is caused by Since it is possible to irradiate the ion beam 11 again and charge it to a positive polarity before reaching the potential difference that causes charge-up, it is possible to prevent charge-up from occurring due to excessive irradiation of the electron shower 12. It has become.

【0036】尚、本実施例においては、回転軸13aの
回転数を基にしてエレクトロンシャワー12の発生の有
無を制御するようになっているが、これに限定されるこ
とはない。即ち、エレクトロンシャワー12は、イオン
ビーム11による正極性のチャージアップおよびエレク
トロンシャワー12による負極性のチャージアップを起
こさせない程度に、イオン照射対象物10の電位差の増
大速度に対応した間隔で間欠的に制御されるものであれ
ば、例えば時間を基に制御されていても良いし、或いは
イオン照射対象物10の帯電量を検出可能な帯電量検出
センサ等を基にして制御されていても良い。
In this embodiment, the occurrence or non-occurrence of the electron shower 12 is controlled based on the rotational speed of the rotating shaft 13a, but the present invention is not limited to this. That is, the electron shower 12 is applied intermittently at intervals corresponding to the rate of increase in the potential difference of the ion irradiation target 10 to the extent that positive charge-up by the ion beam 11 and negative charge-up by the electron shower 12 are not caused. As long as it is controlled, it may be controlled based on time, for example, or it may be controlled based on a charge amount detection sensor capable of detecting the charge amount of the object 10 to be ion irradiated.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明のイオンビーム中性化装置は、以
上のように、熱電子からエレクトロンシャワーを形成し
、イオン照射対象物へのイオンビームの照射による正極
性の帯電を上記エレクトロンシャワーにより中性化する
ものであり、発熱したフィラメントから上記熱電子を放
出させるエミッション手段と、このエミッション手段を
正電位に印加する印加手段とを、イオン照射対象物の電
位差の増大速度に対応した間隔で接続状態を切り換え可
能なスイッチング手段を介して接続している構成である
Effects of the Invention As described above, the ion beam neutralization device of the present invention forms an electron shower from thermionic electrons, and uses the electron shower to positively charge an object to be irradiated with the ion beam. The emission means for emitting the thermoelectrons from the heated filament and the application means for applying a positive potential to the emission means are arranged at intervals corresponding to the rate of increase in the potential difference of the object to be ion irradiated. The configuration is such that they are connected via switching means that can switch the connection state.

【0038】これにより、スイッチング手段によるエミ
ッション手段と印加手段との接続状態の切り換えが、エ
ミッション手段を間欠的に印加させるため、エレクトロ
ンシャワーを間欠的に形成させることになり、エレクト
ロンシャワーによる負極性の帯電速度を低下させ、エレ
クトロンシャワーの過剰な照射によるチャージアップの
発生を防止することが可能になるという効果を奏する。
[0038] As a result, the switching of the connection state between the emission means and the application means by the switching means causes the emission means to be applied intermittently, so that an electron shower is intermittently formed. This has the effect of reducing the charging speed and preventing the occurrence of charge-up due to excessive irradiation of electron showers.

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

【図1】本発明のイオンビーム中性化装置のブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram of an ion beam neutralization apparatus of the present invention.

【図2】ディスク電流設定回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a disk current setting circuit.

【図3】イオン照射対象物の電位差の状態を示す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the state of potential difference of an object to be irradiated with ions.

【図4】従来例を示すものであり、イオンビーム中性化
装置のブロック図である。
FIG. 4 shows a conventional example, and is a block diagram of an ion beam neutralization device.

【図5】イオン照射対象物の電位差の状態を示す説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of potential difference of an object to be irradiated with ions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    ディスク電流設定回路 2    フィードバック信号発生回路3    差動
回路 4    フィラメント電流制御回路 5    制御回路 6    フィラメント電源 7    フィラメント 8    エミッション電極(エミッション手段)8a
  エミション孔 9    ニュートラルカップ 10    イオン照射対象物 11    イオンビーム 12    エレクトロンシャワー 13    ディスク 13a  回転軸 14    エミッション電源 15    エミッション電圧スイッチング回路(スイ
ッチング手段)
1 Disk current setting circuit 2 Feedback signal generation circuit 3 Differential circuit 4 Filament current control circuit 5 Control circuit 6 Filament power supply 7 Filament 8 Emission electrode (emission means) 8a
Emission hole 9 Neutral cup 10 Ion irradiation object 11 Ion beam 12 Electron shower 13 Disk 13a Rotating shaft 14 Emission power supply 15 Emission voltage switching circuit (switching means)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】熱電子からエレクトロンシャワーを形成し
、イオン照射対象物へのイオンビームの照射による正極
性の帯電を上記エレクトロンシャワーにより中性化する
イオンビーム中性化装置において、発熱したフィラメン
トから上記熱電子を放出させるエミッション手段と、こ
のエミッション手段を正電位に印加する印加手段とを有
し、上記エミッション手段と印加手段とは、イオン照射
対象物の電位差の増大速度に対応した間隔で接続状態を
切り換え可能なスイッチング手段を介して接続されてい
ることを特徴とするイオンビーム中性化装置。
[Claim 1] An ion beam neutralization device that forms an electron shower from thermionic electrons and neutralizes a positive charge caused by ion beam irradiation on an ion irradiation target by the electron shower. It has an emission means for emitting the thermionic electrons, and an application means for applying a positive potential to the emission means, and the emission means and the application means are connected at an interval corresponding to the rate of increase in the potential difference of the object to be irradiated with ions. An ion beam neutralization device characterized in that the ion beam neutralization device is connected via a switching means that can switch states.
JP3140281A 1991-06-12 1991-06-12 Ion beam neutralization device Pending JPH04366541A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210425A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device and ion implantation apparatus using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006210425A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device and ion implantation apparatus using same

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