JPH05217543A - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置Info
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- JPH05217543A JPH05217543A JP4018800A JP1880092A JPH05217543A JP H05217543 A JPH05217543 A JP H05217543A JP 4018800 A JP4018800 A JP 4018800A JP 1880092 A JP1880092 A JP 1880092A JP H05217543 A JPH05217543 A JP H05217543A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 イオンビームおよびエレクトロンシャワー2
7の密度分布を検出可能なビーム電流測定子11と、イ
オン照射対象物26の注入面Cとビーム電流測定子11
の測定面Dとの中間位置にエレクトロンシャワー27を
集合させた焦点Eを結ばせる静電レンズ21と、ビーム
電流測定子11より得られた密度分布を基にして電流密
度を所定値以下に設定するビームプロファイルモニター
12とを有している。 【効果】 イオン照射対象物26の注入面Cにおける照
射状態をビーム電流測定子11によって把握することが
できるため、エレクトロンシャワー27の密度分布の変
更により、エレクトロンシャワー27とイオンビームと
の密度分布を一致させて電流密度を所定値以下に抑制で
きる。よって、エレクトロンシャワー27のディスク位
置を基にしたシャワー量の制御が不要になる。
7の密度分布を検出可能なビーム電流測定子11と、イ
オン照射対象物26の注入面Cとビーム電流測定子11
の測定面Dとの中間位置にエレクトロンシャワー27を
集合させた焦点Eを結ばせる静電レンズ21と、ビーム
電流測定子11より得られた密度分布を基にして電流密
度を所定値以下に設定するビームプロファイルモニター
12とを有している。 【効果】 イオン照射対象物26の注入面Cにおける照
射状態をビーム電流測定子11によって把握することが
できるため、エレクトロンシャワー27の密度分布の変
更により、エレクトロンシャワー27とイオンビームと
の密度分布を一致させて電流密度を所定値以下に抑制で
きる。よって、エレクトロンシャワー27のディスク位
置を基にしたシャワー量の制御が不要になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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を備
えたイオン注入装置に関するものである。
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を備
えたイオン注入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年におけるイオン注入装置には、図3
に示すように、フィラメント電流により発熱するフィラ
メント50をニュートラルカップ51に形成された通過
孔51aの側方に配設し、フィラメント50から放出さ
れた熱電子を通過孔51aを介してニュートラルカップ
51に導入し、ニュートラルカップ51の内壁面に衝突
させることによって2次電子を放出させ、この2次電子
をイオン照射対象物52にシャワー状に照射させるイオ
ンビーム中性化装置が搭載されている。これにより、イ
オン注入装置は、上記のシャワー状の2次電子からなる
エレクトロンシャワーがイオンビームにより正極性に帯
電されたイオン照射対象物52を中性化させることによ
って、イオン照射対象物52の正のチャージアップを防
止できるようになっている。
に示すように、フィラメント電流により発熱するフィラ
メント50をニュートラルカップ51に形成された通過
孔51aの側方に配設し、フィラメント50から放出さ
れた熱電子を通過孔51aを介してニュートラルカップ
51に導入し、ニュートラルカップ51の内壁面に衝突
させることによって2次電子を放出させ、この2次電子
をイオン照射対象物52にシャワー状に照射させるイオ
ンビーム中性化装置が搭載されている。これにより、イ
オン注入装置は、上記のシャワー状の2次電子からなる
エレクトロンシャワーがイオンビームにより正極性に帯
電されたイオン照射対象物52を中性化させることによ
って、イオン照射対象物52の正のチャージアップを防
止できるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオン注入装置では、図4に示すように、エレクト
ロンシャワーの密度分布がイオンビームの密度分布に一
致していないことが多いため、下記の問題を有してい
る。
来のイオン注入装置では、図4に示すように、エレクト
ロンシャワーの密度分布がイオンビームの密度分布に一
致していないことが多いため、下記の問題を有してい
る。
【0004】即ち、イオン照射対象物52に照射される
イオンビームは、イオン照射対象物52を保持するディ
スク53にも照射されることによってディスクから2次
電子を放出させ、この2次電子をイオン照射対象物52
の外周側に多量に供給するようになっている。これによ
り、イオン照射対象物52は、外周側が内周側よりも正
極性の帯電量が低下した状態になっている。この際、内
周側と外周側との電位差によって生じる内周側の正のチ
ャージアップと外周側の負のチャージアップとは、電流
密度を0.2mA/cm2 以下等の所定値以下に抑制する
ことによって防止できることが実験によって確認されて
いる。
イオンビームは、イオン照射対象物52を保持するディ
スク53にも照射されることによってディスクから2次
電子を放出させ、この2次電子をイオン照射対象物52
の外周側に多量に供給するようになっている。これによ
り、イオン照射対象物52は、外周側が内周側よりも正
極性の帯電量が低下した状態になっている。この際、内
周側と外周側との電位差によって生じる内周側の正のチ
ャージアップと外周側の負のチャージアップとは、電流
密度を0.2mA/cm2 以下等の所定値以下に抑制する
ことによって防止できることが実験によって確認されて
いる。
【0005】ところが、図4に示すように、エレクトロ
ンシャワーの密度分布は、イオンビームの密度分布に一
致していないことが多く、両密度分布を合成したときの
電流密度は、0.2mA/cm2 を越えた部分が存在して
いる場合が多い。従って、従来のイオン注入装置は、イ
オンビームの照射時に往復並進移動するディスク53の
ディスク位置を基に、イオンビームが照射されるイオン
照射対象物52のビーム照射部位を把握し、このビーム
照射部位がイオン照射対象物52の中心側から外周側と
なるのに従ってエレクトロンシャワーのシャワー量が低
下するように、イオンビーム中性化装置を動作させるよ
うになっている。
ンシャワーの密度分布は、イオンビームの密度分布に一
致していないことが多く、両密度分布を合成したときの
電流密度は、0.2mA/cm2 を越えた部分が存在して
いる場合が多い。従って、従来のイオン注入装置は、イ
オンビームの照射時に往復並進移動するディスク53の
ディスク位置を基に、イオンビームが照射されるイオン
照射対象物52のビーム照射部位を把握し、このビーム
照射部位がイオン照射対象物52の中心側から外周側と
なるのに従ってエレクトロンシャワーのシャワー量が低
下するように、イオンビーム中性化装置を動作させるよ
うになっている。
【0006】即ち、従来のイオン注入装置は、図3に示
すように、ディスク53を往復並進移動させるディスク
駆動軸54を有しており、このディスク駆動軸54は、
1回転について1cmディスク53を移動させるように
なっている。そして、このディスク駆動軸54には、ス
リット孔が形成された円板55が設けられており、この
円板55には、スリット孔によってパルス信号を出力す
る光電センサーからなる移動量検出センサー56が近接
して設けられている。これにより、ディスク位置は、上
記の移動量検出センサー56から出力されたパルス信号
をカウンター回路66によって計数することにより得ら
れるようになっている。
すように、ディスク53を往復並進移動させるディスク
駆動軸54を有しており、このディスク駆動軸54は、
1回転について1cmディスク53を移動させるように
なっている。そして、このディスク駆動軸54には、ス
リット孔が形成された円板55が設けられており、この
円板55には、スリット孔によってパルス信号を出力す
る光電センサーからなる移動量検出センサー56が近接
して設けられている。これにより、ディスク位置は、上
記の移動量検出センサー56から出力されたパルス信号
をカウンター回路66によって計数することにより得ら
れるようになっている。
【0007】また、ディスク53とキャッチプレート5
9とは、互いに接続された後、ディスク電流ID とキャ
ッチプレート電流Ic とを検出する検出抵抗器および絶
縁アンプからなるID +Ic 計測回路60に接続されて
いる。このID +Ic 計測回路60は、バイアス電源6
1を介して、ニュートラルカップ51および上述のID
+Ic 計測回路60と同一構成のIB 計測回路62に接
続されており、このIB 計測回路62は、ビーム電流I
B を検出するようになっている。そして、IB計測回路
62は、絶縁アンプの出力側が設定信号発生回路64に
接続されていると共に、検出抵抗器がカレントインテグ
レータ63に接続されている。
9とは、互いに接続された後、ディスク電流ID とキャ
ッチプレート電流Ic とを検出する検出抵抗器および絶
縁アンプからなるID +Ic 計測回路60に接続されて
いる。このID +Ic 計測回路60は、バイアス電源6
1を介して、ニュートラルカップ51および上述のID
+Ic 計測回路60と同一構成のIB 計測回路62に接
続されており、このIB 計測回路62は、ビーム電流I
B を検出するようになっている。そして、IB計測回路
62は、絶縁アンプの出力側が設定信号発生回路64に
接続されていると共に、検出抵抗器がカレントインテグ
レータ63に接続されている。
【0008】従来のイオン注入装置は、ID +Ic 計測
回路60によって検出されたディスク電流ID とキャッ
チプレート電流Ic とをフィードバック信号として差動
回路65に入力させるようになっていると共に、カウン
ター回路66によって得られたディスク位置と、IB 計
測回路62によって検出されたビーム電流IB と、ディ
スク電流設定器67から出力されたディスク電流設定信
号とを基にした設定信号を設定信号発生回路64から差
動回路65に入力させるようになっている。
回路60によって検出されたディスク電流ID とキャッ
チプレート電流Ic とをフィードバック信号として差動
回路65に入力させるようになっていると共に、カウン
ター回路66によって得られたディスク位置と、IB 計
測回路62によって検出されたビーム電流IB と、ディ
スク電流設定器67から出力されたディスク電流設定信
号とを基にした設定信号を設定信号発生回路64から差
動回路65に入力させるようになっている。
【0009】尚、上記の設定信号は、IB −(IB −I
D+C )sinθである。ここで、IB はビーム電流、I
D+C はディスク電流+キャッチプレート電流、sinθ
は移動量検出センサー56からのパルス信号を計数して
関数発生器により変換したものである。
D+C )sinθである。ここで、IB はビーム電流、I
D+C はディスク電流+キャッチプレート電流、sinθ
は移動量検出センサー56からのパルス信号を計数して
関数発生器により変換したものである。
【0010】そして、注入前は、ディスク駆動軸54の
検出部54aが両端検出センサー57・57の外部に退
避しているため、sinθ=0となり、フィードバック
信号と設定信号とが同一値となってシャワー量が最低
(0)の状態にされる。この後、注入が開始され、ディ
スク駆動軸54の検出部54aが一方の両端検出センサ
ー57を横切ったときからパルス信号が計数されてシャ
ワー量が増大され、検出部54aが両端検出センサー5
7・57の中心に位置したときに、sinθ=1となっ
てIB −IB +ID+C =ID+C とされ、シャワー量が最
大にされることになる。そして、検出部54aが他方の
両端検出センサー57方向へ移動するのに伴ってシャワ
ー量が減少され、他方の両端検出センサー57を横切っ
たときにsinθ=0となり、フィードバック信号と設
定信号とが同一値となってシャワー量が最低(0)の状
態にされることになる。
検出部54aが両端検出センサー57・57の外部に退
避しているため、sinθ=0となり、フィードバック
信号と設定信号とが同一値となってシャワー量が最低
(0)の状態にされる。この後、注入が開始され、ディ
スク駆動軸54の検出部54aが一方の両端検出センサ
ー57を横切ったときからパルス信号が計数されてシャ
ワー量が増大され、検出部54aが両端検出センサー5
7・57の中心に位置したときに、sinθ=1となっ
てIB −IB +ID+C =ID+C とされ、シャワー量が最
大にされることになる。そして、検出部54aが他方の
両端検出センサー57方向へ移動するのに伴ってシャワ
ー量が減少され、他方の両端検出センサー57を横切っ
たときにsinθ=0となり、フィードバック信号と設
定信号とが同一値となってシャワー量が最低(0)の状
態にされることになる。
【0011】このように、従来のイオン注入装置は、エ
レクトロンシャワーの密度分布がイオンビームの密度分
布に一致していないことが多いため、エレクトロンシャ
ワーによってイオン照射対象物52を中性化する際の効
率が低下したものになっていると共に、イオン照射対象
物52の注入面での照射状態を把握してエレクトロンシ
ャワーの照射状態を変更することができないため、回路
構成および機構の複雑化を招来するディスク位置を基に
した制御によって正および負のチャージアップを防止せ
ざるを得ないという問題を有している。
レクトロンシャワーの密度分布がイオンビームの密度分
布に一致していないことが多いため、エレクトロンシャ
ワーによってイオン照射対象物52を中性化する際の効
率が低下したものになっていると共に、イオン照射対象
物52の注入面での照射状態を把握してエレクトロンシ
ャワーの照射状態を変更することができないため、回路
構成および機構の複雑化を招来するディスク位置を基に
した制御によって正および負のチャージアップを防止せ
ざるを得ないという問題を有している。
【0012】従って、本発明においては、エレクトロン
シャワーおよびイオンビームの密度分布を一致させて電
流密度を所定値以下に抑制することによって、上記の問
題を解決することができるイオン注入装置を提供するこ
とを目的としている。
シャワーおよびイオンビームの密度分布を一致させて電
流密度を所定値以下に抑制することによって、上記の問
題を解決することができるイオン注入装置を提供するこ
とを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、上記課題を解決するために、イオンビームが照射さ
れるイオン照射対象物をエレクトロンシャワーによって
中性化するものであり、下記の特徴を有している。
は、上記課題を解決するために、イオンビームが照射さ
れるイオン照射対象物をエレクトロンシャワーによって
中性化するものであり、下記の特徴を有している。
【0014】即ち、イオン注入装置は、イオンビームお
よびエレクトロンシャワーの密度分布を検出可能な密度
分布検出手段であるビーム電流測定子と、イオン照射対
象物の注入面と密度分布検出手段の測定面との中間位置
にエレクトロンシャワーを集合させた焦点を結ばせる静
電レンズと、上記密度分布検出手段によって得られたイ
オンビームおよびエレクトロンシャワーの密度分布を基
にして電流密度を所定値以下に設定する制御手段である
ビームプロファイルモニターとを有していることを特徴
としている。
よびエレクトロンシャワーの密度分布を検出可能な密度
分布検出手段であるビーム電流測定子と、イオン照射対
象物の注入面と密度分布検出手段の測定面との中間位置
にエレクトロンシャワーを集合させた焦点を結ばせる静
電レンズと、上記密度分布検出手段によって得られたイ
オンビームおよびエレクトロンシャワーの密度分布を基
にして電流密度を所定値以下に設定する制御手段である
ビームプロファイルモニターとを有していることを特徴
としている。
【0015】
【作用】上記の構成によれば、静電レンズを用いてエレ
クトロンシャワーを集合させ、焦点を密度分布検出手段
の測定面とイオン照射対象物の注入面との中間位置に結
ばせることによって、注入面におけるイオンビームおよ
びエレクトロンシャワーの照射状態と同一の照射状態を
測定面において形成させるようになっている。
クトロンシャワーを集合させ、焦点を密度分布検出手段
の測定面とイオン照射対象物の注入面との中間位置に結
ばせることによって、注入面におけるイオンビームおよ
びエレクトロンシャワーの照射状態と同一の照射状態を
測定面において形成させるようになっている。
【0016】これにより、制御手段は、イオン照射対象
物の注入面における照射状態を密度分布検出手段によっ
て把握することができるため、エレクトロンシャワーの
密度分布の変更により、エレクトロンシャワーとイオン
ビームとの密度分布を一致させて電流密度を所定値以下
に抑制できることになる。従って、イオン注入装置は、
エレクトロンシャワーによるイオン照射対象物を中性化
する際の効率が向上したものになっていると共に、エレ
クトロンシャワーのシャワー量の制御が不要であるた
め、シャワー量の制御に要するディスク位置を検出する
ための回路構成および機構を省略することが可能になっ
ている。
物の注入面における照射状態を密度分布検出手段によっ
て把握することができるため、エレクトロンシャワーの
密度分布の変更により、エレクトロンシャワーとイオン
ビームとの密度分布を一致させて電流密度を所定値以下
に抑制できることになる。従って、イオン注入装置は、
エレクトロンシャワーによるイオン照射対象物を中性化
する際の効率が向上したものになっていると共に、エレ
クトロンシャワーのシャワー量の制御が不要であるた
め、シャワー量の制御に要するディスク位置を検出する
ための回路構成および機構を省略することが可能になっ
ている。
【0017】
【実施例】本発明の一実施例を図1および図2に基づい
て説明すれば、以下の通りである。
て説明すれば、以下の通りである。
【0018】本実施例に係るイオン注入装置は、図1に
示すように、イオンビーム中性化装置を有しており、こ
のイオンビーム中性化装置は、ニュートラルカップ1お
よびキャッチプレート2を有するエンドステーション部
に設けられている。上記のニュートラルカップ1には、
正電圧が印加されるようになっており、このニュートラ
ルカップ1の側面壁には、一対の通過孔1a・1aが形
成されている。これらの通過孔1a・1aの側方には、
熱電子の放出量を調整するゲート電極4・4を介してフ
ィラメント3・3が配設されており、これらのフィラメ
ント3・3には、フィラメント電源5・5がそれぞれ接
続されている。そして、フィラメント3・3は、各フィ
ラメント電源5・5からフィラメント電流が通電される
ことによって発熱し、熱電子を放出するようになってい
る。
示すように、イオンビーム中性化装置を有しており、こ
のイオンビーム中性化装置は、ニュートラルカップ1お
よびキャッチプレート2を有するエンドステーション部
に設けられている。上記のニュートラルカップ1には、
正電圧が印加されるようになっており、このニュートラ
ルカップ1の側面壁には、一対の通過孔1a・1aが形
成されている。これらの通過孔1a・1aの側方には、
熱電子の放出量を調整するゲート電極4・4を介してフ
ィラメント3・3が配設されており、これらのフィラメ
ント3・3には、フィラメント電源5・5がそれぞれ接
続されている。そして、フィラメント3・3は、各フィ
ラメント電源5・5からフィラメント電流が通電される
ことによって発熱し、熱電子を放出するようになってい
る。
【0019】また、上記のゲート電極4・4には、ゲー
ト電極4・4のゲート電圧を設定するゲート電圧制御電
源6・6が接続されている。これらのゲート電圧制御電
源6・6は、ゲート電圧制御回路7からの電圧制御信号
によって出力電圧が個々に制御されるようになってお
り、ゲート電圧制御回路7には、差動回路8が接続され
ている。
ト電極4・4のゲート電圧を設定するゲート電圧制御電
源6・6が接続されている。これらのゲート電圧制御電
源6・6は、ゲート電圧制御回路7からの電圧制御信号
によって出力電圧が個々に制御されるようになってお
り、ゲート電圧制御回路7には、差動回路8が接続され
ている。
【0020】上記の差動回路8には、検出抵抗器9aお
よび絶縁アンプ9bからなるID +Ic 計測回路9が接
続されており、ID +Ic 計測回路9の検出抵抗器9a
の一方は、キャッチプレート2に接続されていると共
に、イオン照射対象物26を保持してニュートラルカッ
プ1とキャッチプレート2との間に搬送し、往復並進移
動および回転移動させるディスク23に接続されてい
る。一方、検出抵抗器9aの他方は、ディスクバイアス
電源24の正極側に接続されており、この検出抵抗器9
aを有するID +Ic 計測回路9は、ディスク23から
のディスク電流IDとキャッチプレート2からのキャッ
チプレート電流Ic とを検出するようになっている。そ
して、上記のディスクバイアス電源24の負極側は、ニ
ュートラルカップ1およびカレントインテグレータ25
に接続されており、カレントインテグレータ25は、ビ
ーム電流IB を測定するようになっている。
よび絶縁アンプ9bからなるID +Ic 計測回路9が接
続されており、ID +Ic 計測回路9の検出抵抗器9a
の一方は、キャッチプレート2に接続されていると共
に、イオン照射対象物26を保持してニュートラルカッ
プ1とキャッチプレート2との間に搬送し、往復並進移
動および回転移動させるディスク23に接続されてい
る。一方、検出抵抗器9aの他方は、ディスクバイアス
電源24の正極側に接続されており、この検出抵抗器9
aを有するID +Ic 計測回路9は、ディスク23から
のディスク電流IDとキャッチプレート2からのキャッ
チプレート電流Ic とを検出するようになっている。そ
して、上記のディスクバイアス電源24の負極側は、ニ
ュートラルカップ1およびカレントインテグレータ25
に接続されており、カレントインテグレータ25は、ビ
ーム電流IB を測定するようになっている。
【0021】また、キャッチプレート2には、イオンビ
ームおよびエレクトロンシャワー27によって生じる電
流を検出する密度分布検出手段であるビーム電流測定子
11…が複数配設されている。これらのビーム電流測定
子11…は、検出面の径が2φに設定されており、X方
向に7mmピッチおよびY方向に14mmピッチの間隔
で17行17列に配設されている。そして、これらのビ
ーム電流測定子11…は、イオンビームの進行方向に対
して垂直方向に面状に配設されることによって、イオン
ビームおよびエレクトロンシャワー27の密度分布およ
び形状を制御手段であるビームプロファイルモニター1
2によって測定可能にさせるようになっている。
ームおよびエレクトロンシャワー27によって生じる電
流を検出する密度分布検出手段であるビーム電流測定子
11…が複数配設されている。これらのビーム電流測定
子11…は、検出面の径が2φに設定されており、X方
向に7mmピッチおよびY方向に14mmピッチの間隔
で17行17列に配設されている。そして、これらのビ
ーム電流測定子11…は、イオンビームの進行方向に対
して垂直方向に面状に配設されることによって、イオン
ビームおよびエレクトロンシャワー27の密度分布およ
び形状を制御手段であるビームプロファイルモニター1
2によって測定可能にさせるようになっている。
【0022】各ビーム電流測定子11…は、ビームプロ
ファイルモニター12のスイッチング回路13に接続さ
れており、スイッチング回路13には、アドレス信号発
生回路16が接続されている。そして、このスイッチン
グ回路13は、計測回路14に接続され、アドレス信号
発生回路16によって指定されたアドレスに配置された
ビーム電流測定子11…によって検出された電流のみを
計測回路14へ出力させるようになっている。
ファイルモニター12のスイッチング回路13に接続さ
れており、スイッチング回路13には、アドレス信号発
生回路16が接続されている。そして、このスイッチン
グ回路13は、計測回路14に接続され、アドレス信号
発生回路16によって指定されたアドレスに配置された
ビーム電流測定子11…によって検出された電流のみを
計測回路14へ出力させるようになっている。
【0023】上記の計測回路14は、スイッチング回路
13から入力された電流を所定の電圧範囲に変換および
昇圧させるようになっており、この変換および昇圧され
た検出電圧をA/D変換器15へ出力するようになって
いる。そして、A/D変換器15は、CPU17に接続
され、検出電圧をデジタル値に変換した検出値としてC
PU17に入力させるようになっている。
13から入力された電流を所定の電圧範囲に変換および
昇圧させるようになっており、この変換および昇圧され
た検出電圧をA/D変換器15へ出力するようになって
いる。そして、A/D変換器15は、CPU17に接続
され、検出電圧をデジタル値に変換した検出値としてC
PU17に入力させるようになっている。
【0024】上記のCPU17には、A/D変換器15
の他、上述のアドレス信号発生回路16、メモリ18、
および表示部19が接続されており、CPU17は、A
/D変換器15から入力された検出値をビーム電流測定
子11…のアドレスと共に記憶させるようになっている
と共に、メモリ18に記憶されたアドレスおよび検出値
を基にしてエレクトロンシャワー27およびイオンビー
ムの密度分布および形状を表示部19に表示させるよう
になっている。
の他、上述のアドレス信号発生回路16、メモリ18、
および表示部19が接続されており、CPU17は、A
/D変換器15から入力された検出値をビーム電流測定
子11…のアドレスと共に記憶させるようになっている
と共に、メモリ18に記憶されたアドレスおよび検出値
を基にしてエレクトロンシャワー27およびイオンビー
ムの密度分布および形状を表示部19に表示させるよう
になっている。
【0025】また、CPU17は、I/O回路20を介
してディスク電流設定回路10に接続されており、上記
のエレクトロンシャワー27およびイオンビームの密度
分布の分布状況を判断し、エレクトロンシャワー27の
密度分布がイオンビームの密度分布に一致し、エレクト
ロンシャワー27とイオンビームとを合成した電流密度
が所定値である0.2mA/cm2 以下となるように、デ
ィスク電流設定回路10の出力値を設定するようになっ
ている。尚、上記の所定値とは、電流密度が所定値以下
であれば、イオン照射対象物26の内周側と外周側との
電位差によって生じる内周側の正のチャージアップと外
周側の負のチャージアップとを防止できる値のことであ
る。
してディスク電流設定回路10に接続されており、上記
のエレクトロンシャワー27およびイオンビームの密度
分布の分布状況を判断し、エレクトロンシャワー27の
密度分布がイオンビームの密度分布に一致し、エレクト
ロンシャワー27とイオンビームとを合成した電流密度
が所定値である0.2mA/cm2 以下となるように、デ
ィスク電流設定回路10の出力値を設定するようになっ
ている。尚、上記の所定値とは、電流密度が所定値以下
であれば、イオン照射対象物26の内周側と外周側との
電位差によって生じる内周側の正のチャージアップと外
周側の負のチャージアップとを防止できる値のことであ
る。
【0026】上記のニュートラルカップ1とキャッチプ
レート2との間には、エレクトロンシャワー27を集合
させる静電レンズ21が配設されている。この静電レン
ズ21には、静電レンズ制御電源22の負極側が接続さ
れており、静電レンズ制御電源22によって負電圧が印
加されるようになっている。この静電レンズ制御電源2
2は、図示しないモータによって抵抗値を変更可能な可
変抵抗器からなっており、この抵抗値の設定および変更
は、上述のビームプロファイルモニター12によって行
われるようになっている。そして、この静電レンズ21
は、エレクトロンシャワー27を集合させた際の焦点E
をビーム電流測定子11…の測定面Dとディスク23に
保持されたイオン照射対象物26の注入面Cとの中間位
置に結ばせることによって、上記の注入面Cに照射され
るエレクトロンシャワー27の状態と同一の状態を測定
面Dに再現させるようになっている。
レート2との間には、エレクトロンシャワー27を集合
させる静電レンズ21が配設されている。この静電レン
ズ21には、静電レンズ制御電源22の負極側が接続さ
れており、静電レンズ制御電源22によって負電圧が印
加されるようになっている。この静電レンズ制御電源2
2は、図示しないモータによって抵抗値を変更可能な可
変抵抗器からなっており、この抵抗値の設定および変更
は、上述のビームプロファイルモニター12によって行
われるようになっている。そして、この静電レンズ21
は、エレクトロンシャワー27を集合させた際の焦点E
をビーム電流測定子11…の測定面Dとディスク23に
保持されたイオン照射対象物26の注入面Cとの中間位
置に結ばせることによって、上記の注入面Cに照射され
るエレクトロンシャワー27の状態と同一の状態を測定
面Dに再現させるようになっている。
【0027】上記の構成において、イオン注入装置の動
作について説明する。
作について説明する。
【0028】先ず、イオン源から引き出されたイオンビ
ームが、質量分析器によって質量分析されることによっ
て、特定のイオン種からなる不純物イオンのイオンビー
ムとされることになる。そして、このイオンビームは、
マスクスリットによって形状が整形された後、ニュート
ラルカップ1および静電レンズ21を介してキャッチプ
レート2に導入されることになる。
ームが、質量分析器によって質量分析されることによっ
て、特定のイオン種からなる不純物イオンのイオンビー
ムとされることになる。そして、このイオンビームは、
マスクスリットによって形状が整形された後、ニュート
ラルカップ1および静電レンズ21を介してキャッチプ
レート2に導入されることになる。
【0029】上記のイオンビームは、キャッチプレート
2のビーム電流測定子11…に到達することになり、各
ビーム電流測定子11…は、イオンビームの各部の密度
に応じた電流を発生することになる。そして、この電流
は、スイッチング回路13へ出力されることになり、ス
イッチング回路13は、アドレス信号発生回路16によ
って指定されたアドレスに対応するビーム電流測定子1
1…からの電流のみを計測回路14へ出力することにな
る。そして、このアドレスに対応する電流は、計測回路
14によって所定の電圧範囲に変換および昇圧された
後、A/D変換器15によってデジタル化された検出値
としてCPU17に入力され、アドレス信号発生回路1
6からのアドレスと共に、メモリ18に格納された後、
アドレスに対応させて表示部19に表示されることにな
る。これにより、表示部19には、イオンビームの形状
および密度分布が表示されることになる。
2のビーム電流測定子11…に到達することになり、各
ビーム電流測定子11…は、イオンビームの各部の密度
に応じた電流を発生することになる。そして、この電流
は、スイッチング回路13へ出力されることになり、ス
イッチング回路13は、アドレス信号発生回路16によ
って指定されたアドレスに対応するビーム電流測定子1
1…からの電流のみを計測回路14へ出力することにな
る。そして、このアドレスに対応する電流は、計測回路
14によって所定の電圧範囲に変換および昇圧された
後、A/D変換器15によってデジタル化された検出値
としてCPU17に入力され、アドレス信号発生回路1
6からのアドレスと共に、メモリ18に格納された後、
アドレスに対応させて表示部19に表示されることにな
る。これにより、表示部19には、イオンビームの形状
および密度分布が表示されることになる。
【0030】次に、フィラメント電流がフィラメント電
源5・5からフィラメント3・3に通電されることによ
って、フィラメント3・3が熱電子を放出し易い状態に
昇温され、ニュートラルカップ1の正電圧によって熱電
子が引き出されることになる。フィラメント3・3から
放出された熱電子は、ニュートラルカップ1の通過孔1
a・1aを通過して対向するニュートラルカップ1の内
面壁に衝突することになり、内面壁からエレクトロンシ
ャワー27となる2次電子を放出させることになる。そ
して、この2次電子からなるエレクトロンシャワー27
は、静電レンズ制御電源22によって負電圧が印加され
た静電レンズ21を介してキャッチプレート2方向に移
動することになる。
源5・5からフィラメント3・3に通電されることによ
って、フィラメント3・3が熱電子を放出し易い状態に
昇温され、ニュートラルカップ1の正電圧によって熱電
子が引き出されることになる。フィラメント3・3から
放出された熱電子は、ニュートラルカップ1の通過孔1
a・1aを通過して対向するニュートラルカップ1の内
面壁に衝突することになり、内面壁からエレクトロンシ
ャワー27となる2次電子を放出させることになる。そ
して、この2次電子からなるエレクトロンシャワー27
は、静電レンズ制御電源22によって負電圧が印加され
た静電レンズ21を介してキャッチプレート2方向に移
動することになる。
【0031】上記のエレクトロンシャワー27は、静電
レンズ21によって中心方向に集合しながら移動するこ
とになる。この際、静電レンズ21の負電圧は、エレク
トロンシャワー27を集合させた際の焦点Eをビーム電
流測定子11…の測定面Dとディスク23に保持された
イオン照射対象物26の注入面Cとの中間位置に結ばせ
る電圧値に設定されている。従って、キャッチプレート
2のビーム電流測定子11…によって形成される測定面
Dには、イオンビームの注入面Cに照射されるエレクト
ロンシャワー27の状態と同一の状態が再現されること
になる。
レンズ21によって中心方向に集合しながら移動するこ
とになる。この際、静電レンズ21の負電圧は、エレク
トロンシャワー27を集合させた際の焦点Eをビーム電
流測定子11…の測定面Dとディスク23に保持された
イオン照射対象物26の注入面Cとの中間位置に結ばせ
る電圧値に設定されている。従って、キャッチプレート
2のビーム電流測定子11…によって形成される測定面
Dには、イオンビームの注入面Cに照射されるエレクト
ロンシャワー27の状態と同一の状態が再現されること
になる。
【0032】エレクトロンシャワー27が照射された各
ビーム電流測定子11…は、エレクトロンシャワー27
の各部の密度に応じた電流を発生することになる。そし
て、この電流は、スイッチング回路13へ出力されるこ
とになり、スイッチング回路13は、アドレス信号発生
回路16によって指定されたアドレスに対応するビーム
電流測定子11…からの電流のみを計測回路14へ出力
することになる。そして、このアドレスに対応する電流
は、計測回路14によって所定の電圧範囲に変換および
昇圧された後、A/D変換器15によってデジタル化さ
れた検出値としてCPU17に入力され、アドレス信号
発生回路16からのアドレスと共に、メモリ18に格納
された後、アドレスに対応させて表示部19に表示され
ることになる。これにより、表示部19には、エレクト
ロンシャワー27の形状および密度分布が表示されるこ
とになる。
ビーム電流測定子11…は、エレクトロンシャワー27
の各部の密度に応じた電流を発生することになる。そし
て、この電流は、スイッチング回路13へ出力されるこ
とになり、スイッチング回路13は、アドレス信号発生
回路16によって指定されたアドレスに対応するビーム
電流測定子11…からの電流のみを計測回路14へ出力
することになる。そして、このアドレスに対応する電流
は、計測回路14によって所定の電圧範囲に変換および
昇圧された後、A/D変換器15によってデジタル化さ
れた検出値としてCPU17に入力され、アドレス信号
発生回路16からのアドレスと共に、メモリ18に格納
された後、アドレスに対応させて表示部19に表示され
ることになる。これにより、表示部19には、エレクト
ロンシャワー27の形状および密度分布が表示されるこ
とになる。
【0033】このようにして、イオンビームおよびエレ
クトロンシャワー27の形状および密度分布を示す検出
値が得られると、次いで、両検出値が比較および演算さ
れることになる。そして、図2に示すように、エレクト
ロンシャワー27が例えばイオンビームの密度分布と不
一致の密度分布を有するエレクトロンシャワーAの場合
には、エレクトロンシャワーAとイオンビームとを合成
した電流密度Aに0.2mA/cm2 を越える部分が存在
すると判定されることになり、エレクトロンシャワーA
の状態からエレクトロンシャワーBの状態となるよう
に、I/O回路20を介してディスク電流設定回路10
の出力値が設定され、ゲート電圧制御電源6・6の出力
電圧が制御されることになる。そして、エレクトロンシ
ャワーAが矢符方向に移動してエレクトロンシャワーB
となって、0.2mA/cm2 以下の電流密度Bが得られ
ると、ディスク23によってイオン照射対象物26がニ
ュートラルカップ1とキャッチプレート2との間に搬送
され、イオン照射対象物26へのイオンビームによる不
純物イオンの注入が行われることになる。
クトロンシャワー27の形状および密度分布を示す検出
値が得られると、次いで、両検出値が比較および演算さ
れることになる。そして、図2に示すように、エレクト
ロンシャワー27が例えばイオンビームの密度分布と不
一致の密度分布を有するエレクトロンシャワーAの場合
には、エレクトロンシャワーAとイオンビームとを合成
した電流密度Aに0.2mA/cm2 を越える部分が存在
すると判定されることになり、エレクトロンシャワーA
の状態からエレクトロンシャワーBの状態となるよう
に、I/O回路20を介してディスク電流設定回路10
の出力値が設定され、ゲート電圧制御電源6・6の出力
電圧が制御されることになる。そして、エレクトロンシ
ャワーAが矢符方向に移動してエレクトロンシャワーB
となって、0.2mA/cm2 以下の電流密度Bが得られ
ると、ディスク23によってイオン照射対象物26がニ
ュートラルカップ1とキャッチプレート2との間に搬送
され、イオン照射対象物26へのイオンビームによる不
純物イオンの注入が行われることになる。
【0034】このように、本実施例のイオン注入装置
は、静電レンズ21を用いてエレクトロンシャワー27
を集合させ、焦点Eをビーム電流測定子11…の測定面
Dとイオン照射対象物26の注入面Cとの中間位置に結
ばせることによって、注入面Cにおけるイオンビームお
よびエレクトロンシャワー27の照射状態と同一の照射
状態を測定面Dにおいて形成させるようになっている。
は、静電レンズ21を用いてエレクトロンシャワー27
を集合させ、焦点Eをビーム電流測定子11…の測定面
Dとイオン照射対象物26の注入面Cとの中間位置に結
ばせることによって、注入面Cにおけるイオンビームお
よびエレクトロンシャワー27の照射状態と同一の照射
状態を測定面Dにおいて形成させるようになっている。
【0035】これにより、ビームプロファイルモニター
12は、イオン照射対象物26の注入面Cにおける照射
状態をキャッチプレート2のビーム電流測定子11…に
よって把握することができるため、エレクトロンシャワ
ー27の密度分布の変更により、エレクトロンシャワー
27とイオンビームとの密度分布を一致させて電流密度
を所定値である0.2mA/cm2 以下に抑制できるよう
になっている。従って、イオン注入装置は、エレクトロ
ンシャワー27によるイオン照射対象物52を中性化す
る際の効率が向上したものになっていると共に、エレク
トロンシャワー27のシャワー量の制御が不要であるた
め、シャワー量の制御に要するディスク位置を検出する
ための回路構成および機構を省略することが可能になっ
ている。
12は、イオン照射対象物26の注入面Cにおける照射
状態をキャッチプレート2のビーム電流測定子11…に
よって把握することができるため、エレクトロンシャワ
ー27の密度分布の変更により、エレクトロンシャワー
27とイオンビームとの密度分布を一致させて電流密度
を所定値である0.2mA/cm2 以下に抑制できるよう
になっている。従って、イオン注入装置は、エレクトロ
ンシャワー27によるイオン照射対象物52を中性化す
る際の効率が向上したものになっていると共に、エレク
トロンシャワー27のシャワー量の制御が不要であるた
め、シャワー量の制御に要するディスク位置を検出する
ための回路構成および機構を省略することが可能になっ
ている。
【0036】
【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、イオンビームおよびエレクトロンシャワーの密度分
布を検出可能な密度分布検出手段であるビーム電流測定
子と、イオン照射対象物の注入面と密度分布検出手段の
測定面との中間位置にエレクトロンシャワーを集合させ
た焦点を結ばせる静電レンズと、上記密度分布検出手段
によって得られたイオンビームおよびエレクトロンシャ
ワーの密度分布を基にして電流密度を所定値以下に設定
する制御手段であるビームプロファイルモニターとを有
している構成である。
に、イオンビームおよびエレクトロンシャワーの密度分
布を検出可能な密度分布検出手段であるビーム電流測定
子と、イオン照射対象物の注入面と密度分布検出手段の
測定面との中間位置にエレクトロンシャワーを集合させ
た焦点を結ばせる静電レンズと、上記密度分布検出手段
によって得られたイオンビームおよびエレクトロンシャ
ワーの密度分布を基にして電流密度を所定値以下に設定
する制御手段であるビームプロファイルモニターとを有
している構成である。
【0037】これにより、イオン照射対象物の注入面に
おける照射状態を密度分布検出手段によって把握するこ
とができるため、エレクトロンシャワーの密度分布の変
更により、エレクトロンシャワーとイオンビームとの密
度分布を一致させて電流密度を所定値以下に抑制できる
ことになる。よって、エレクトロンシャワーによるイオ
ン照射対象物を中性化する際の効率が向上したものにな
ると共に、エレクトロンシャワーのシャワー量の制御が
不要であるため、シャワー量の制御に要するディスク位
置を検出するための回路構成および機構を省略すること
が可能になるという効果を奏する。
おける照射状態を密度分布検出手段によって把握するこ
とができるため、エレクトロンシャワーの密度分布の変
更により、エレクトロンシャワーとイオンビームとの密
度分布を一致させて電流密度を所定値以下に抑制できる
ことになる。よって、エレクトロンシャワーによるイオ
ン照射対象物を中性化する際の効率が向上したものにな
ると共に、エレクトロンシャワーのシャワー量の制御が
不要であるため、シャワー量の制御に要するディスク位
置を検出するための回路構成および機構を省略すること
が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオン注入装置に設けられたイオンビ
ーム中性化装置のブロック図である。
ーム中性化装置のブロック図である。
【図2】エレクトロンシャワーとイオンビームとを合成
した電流密度の状態を示す説明図である。
した電流密度の状態を示す説明図である。
【図3】従来例を示すものであり、イオン注入装置に設
けられたイオンビーム中性化装置のブロック図である。
けられたイオンビーム中性化装置のブロック図である。
【図4】エレクトロンシャワーとイオンビームとを合成
した電流密度の状態を示す説明図である。
した電流密度の状態を示す説明図である。
1 ニュートラルカップ 1a 通過孔 2 キャッチプレート 3 フィラメント 4 ゲート電極 5 フィラメント電源 6 ゲート電圧制御電源 7 ゲート電圧制御回路 8 差動回路 9 ID +Ic 計測回路 10 ディスク電流設定回路 11 ビーム電流測定子(密度分布検出手段) 12 ビームプロファイルモニター 13 スイッチング回路 14 計測回路 15 A/D変換器 16 アドレス信号発生回路 17 CPU 18 メモリ 19 表示部(制御手段) 20 I/O回路 21 静電レンズ 22 静電レンズ制御電源 23 ディスク 24 ディスクバイアス電源 25 カレントインテグレータ 26 イオン照射対象物 27 エレクトロンシャワー
Claims (1)
- 【請求項1】イオンビームが照射されるイオン照射対象
物をエレクトロンシャワーによって中性化するイオン注
入装置において、 イオンビームおよびエレクトロンシャワーの密度分布を
検出可能な密度分布検出手段と、イオン照射対象物の注
入面と密度分布検出手段の測定面との中間位置にエレク
トロンシャワーを集合させた焦点を結ばせる静電レンズ
と、上記密度分布検出手段によって得られたイオンビー
ムおよびエレクトロンシャワーの密度分布を基にして電
流密度を所定値以下に設定する制御手段とを有している
ことを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018800A JPH05217543A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | イオン注入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018800A JPH05217543A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | イオン注入装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217543A true JPH05217543A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11981667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4018800A Pending JPH05217543A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | イオン注入装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05217543A (ja) |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP4018800A patent/JPH05217543A/ja active Pending
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