JPH0567448A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 イオンビーム７の軌道ズレをイオン密度の分
布状態を基にして修正するイオン注入装置は、設置状態
を変更可能な引出電極２と、上記イオンビーム７が照射
される所定領域のイオン密度を検出するキャッチプレー
ト５と、イオン密度の分布状態からイオンビーム７の軌
道ズレの有無を判定して引出電極２の設置状態を調整す
る制御手段３とを有している。 【効果】 制御手段３は、イオン密度の分布状態からイ
オンビーム７の軌道ズレの有無を判定し、判定結果に基
づいて引出電極２の設置状態を調整する。従って、軌道
ズレの判定に基づく引出電極２による軌道ズレの調整
は、人手を介さずに行われることになる。これにより、
イオン注入装置は、軌道ズレの修正時の操作者の負担を
解消することが可能であると共に、制御手段３による調
整時間の短縮化から生産性を向上させることが可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームの軌道ズ
レに起因したイオン照射対象物へのイオンビームの不均
一な照射を引出電極の設置状態を制御することによって
均一化するイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、図８に示すように、
イオン源３１において形成したイオンを引出電極３２に
より引き出し、質量分析器３４によって特定のイオン種
からなるイオンビーム３７とし、このイオンビーム３７
をイオン照射対象物へ照射することによってイオン照射
対象物内に不純物を注入するものである。

【０００３】この際、軌道ズレを生じたイオンビーム３
７がイオン照射対象物へ照射された場合には、イオン照
射対象物へ照射されるイオン密度の分布状態が不均一に
なるため、イオン照射対象物への不純物の注入量にバラ
ツキを生じさせることになると共に、イオン照射対象物
の特定部分に過剰な電荷を堆積させてチャージアップを
生じさせることにもなる。

【０００４】上記のイオンビーム３７の軌道ズレは、引
出電極３２の設置状態の変化が要因になっていることが
あるため、従来のイオン注入装置は、引出電極３２の設
置状態を軌道ズレを生じない所定の状態に固定すること
によって、イオンビーム３７の軌道ズレを防止し、この
軌道ズレに起因したイオン照射対象物への不均一な照射
を防止するようになっている。

【０００５】また、イオンビーム３７の軌道ズレは、例
えばイオン源３１の交換や長時間の使用等による引出電
極３２以外の要素の変化によって生じることもある。そ
こで、従来のイオン注入装置は、イオン照射対象物へ照
射する前段階として、Ｘ方向およびＹ方向に複数の測定
子を備えたキャッチプレート３５にイオンビーム３７を
照射させ、各測定子から得られたビーム電流をビーム電
流密度測定器３６に入力させることによってイオン密度
の分布状態を表示させるようになっている。そして、分
布状態の確認よる軌道ズレの有無の判定結果から、軌道
ズレが確認された場合には、引出電極３２の設置状態を
調整することによって軌道ズレを修正するようになって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオン注入装置では、ビーム電流密度測定器３６に
よる軌道ズレの判定と、引出電極３２による軌道ズレの
調整とが独立して行われるため、軌道ズレが確認された
場合、操作者がビーム電流密度測定器３６に表示された
分布状態を確認しながら引出電極３２の設置状態を調整
する必要がある。

【０００７】これにより、従来のイオン注入装置では、
ビーム電流密度測定器３６を確認しながらの引出電極３
２の調整が操作者の負担を増大させるという問題を有し
ていると共に、手作業による調整時間の遅延から生産性
を低下させるという問題を有している。

【０００８】従って、本発明においては、軌道ズレの判
定と軌道ズレの調整とを連動させることによって、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。

【０００９】

【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、イオンビームの軌道ズ
レをイオン密度の分布状態を基にして修正するものであ
り、下記の特徴を有している。

【００１０】即ち、イオン注入装置は、設置状態を変更
可能な引出電極と、上記イオンビームが照射される所定
領域のイオン密度を検出するイオン密度検出手段である
キャッチプレートと、上記イオン密度の分布状態からイ
オンビームの軌道ズレの有無を判定して引出電極の設置
状態を調整する制御手段とを有していることを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、制御手段は、イオン密度
検出手段によって検出された所定領域のイオン密度の分
布状態からイオンビームの軌道ズレの有無を判定し、判
定結果に基づいて引出電極の設置状態を調整するように
なっている。従って、このイオン注入装置は、軌道ズレ
の判定に基づく引出電極による軌道ズレの調整が人手を
介さずに行われるため、軌道ズレの修正時の操作者の負
担を解消することが可能になっていると共に、制御手段
による調整時間の短縮化から生産性を向上させることが
可能になっている。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図７に基づい
て説明すれば、以下の通りである。

【００１３】本実施例に係るイオン注入装置は、図１に
示すように、ボロンイオン（Ｂ⁺ ）や砒素イオン（Ａｓ
⁺ ）等のイオンを発生するイオン源１を有しており、イ
オン源１には、発生したイオンを外部へ放出する開口部
１ａが形成されている。イオン源１の開口部１ａの前方
には、負電圧の引出し電圧を印加された引出電極２が配
設されており、引出電極２は、負電圧によりイオン源１
内の正電荷のイオンを開口部１ａから外部へ引き出すよ
うになっている。

【００１４】上記の引出電極２は、図２に示すように、
板状体に形成されており、引出電極２の中心部には、引
出電極２によって引き出されたイオンをイオンビーム７
として通過させる引出孔２ａが形成されている。また、
この引出電極２には、後述の制御手段３によって引出電
極２の設置状態を変更可能な図示しないギャップ変更手
段と水平移動手段と角度変更手段とが設けられており、
ギャップ変更手段は、引出電極２をイオン源１方向とな
るＧＬ方向に往復移動させてイオン源１と引出電極２と
の間隔ＧＬを調整するようになっている。また、水平移
動手段は、引出電極２を水平方向となるＨ方向に往復移
動させるようになっており、角度変更手段は、引出電極
２をＡ方向に回動させて引出電極２とイオン源１との角
度を変更させるようになっている。

【００１５】上記の引出電極２により引き出されたイオ
ンの進行方向には、図１に示すように、磁束密度を任意
に変更可能な質量分析器４が配設されており、質量分析
器４は、質量に対応した軌道にイオンの進行方向を曲折
させるようになっている。そして、質量分析器４によっ
て進行方向が曲折されたイオンは、質量に対応した各軌
道に分離して特定のイオン種からなるイオンビーム７と
して進行するようになっており、質量分析器１の中心部
の軌道を進行するイオンビーム７は、図示しない分析ス
リットを通過するようになっている。

【００１６】上記の分析スリットを通過したイオンビー
ム７の進行方向には、イオンビーム７を加速する図示し
ない加速管および静電レンズ等が配設されており、さら
に、イオンビーム７の進行方向には、イオン照射対象物
の背面側等に位置されたキャッチプレート５が配設され
ている。このキャッチプレート５には、図３に示すよう
に、イオンビーム７の照射によりビーム電流を生じる複
数の測定子５ａ…・５ｂ…が設けられている。これらの
測定子５ａ…・５ｂ…は、Ｘ方向およびＹ方向に配設さ
れており、Ｙ方向に配設された測定子５ａ…がイオンビ
ーム７によって照射された所定領域のＹ方向の密度分布
を測定するようになっている一方、Ｘ方向に配設された
測定子５ｂ…がイオンビーム７によって照射された所定
領域のＸ方向の密度分布を測定するようになっている。

【００１７】上記の各測定子５ａ…・５ｂ…は、図１に
示すように、オシロスコープ等のビーム電流密度測定器
６に接続されており、ビーム電流密度測定器６は、例え
ば図４および図５に示すように、測定子５ａ…・５ｂ…
から入力されたビーム電流を基にしてＸ方向およびＹ方
向のイオン密度の分布状態を表示するようになってい
る。

【００１８】上記のビーム電流密度測定器６は、上述の
ギャップ変更手段と水平移動手段と角度変更手段とを制
御する制御手段３に接続されている。この制御手段３
は、ビーム電流密度測定器６を介して入力されたビーム
電流をデジタル化したビーム電流データとして処理する
ＣＰＵ（Central Processing Unit)等の演算部およびＲ
ＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Me
mory) 等の記憶部を有しており、記憶部のＲＡＭには、
ビーム電流データを記憶するビーム電流データ記憶領域
が形成されている。

【００１９】また、記憶部のＲＯＭには、ビーム電流デ
ータを基にしてイオンビーム７の軌道ズレを修正する引
出電極調整ルーチンが記憶されており、この引出電極調
整ルーチンは、ビーム電流データによるイオン密度の分
布状態を基にしてギャップ変更手段と水平移動手段と角
度変更手段との少なくとも一つを制御し、イオン密度の
分布状態が最も均一化するように引出電極２の設置状態
を調整するようになっている。

【００２０】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。

【００２１】イオン源１が正電荷のイオンを形成する
と、このイオンは、負電圧を印加された引出電極２方向
に引き寄せられ、開口部１ａから質量分析器４方向へ所
定の速度で引き出されることになる。質量分析器４内に
導入されたイオンは、質量分析器４内の磁界の影響によ
って進行方向が曲折され、質量に対応した軌道に分離し
て進行することになる。

【００２２】質量分析器４の中心部の軌道を進行するイ
オンは、分析スリットを介してキャッチプレート５方向
へイオンビーム７として進行することになり、キャッチ
プレート５に照射されたイオンビーム７は、図３の測定
子５ａ…・５ｂ…にビーム電流を生じさせることにな
る。そして、各測定子５ａ…・５ｂ…のビーム電流は、
ビーム電流密度測定器６に入力されることになり、ビー
ム電流密度測定器６は、測定子５ａ…・５ｂ…のビーム
電流からＸ方向およびＹ方向のイオン密度の分布状態を
表示することになる。

【００２３】即ち、図３に示すように、例えば実線の位
置にイオンビーム７が照射されている場合には、図４お
よび図５に示すように、ビーム電流密度測定器６がＸ方
向およびＹ方向に略左右対象のイオン密度を表示するこ
とになる。また、例えば破線の位置にイオンビーム７が
照射されている場合には、図６および図７に示すよう
に、Ｘ方向の一方に偏ったイオン密度の分布状態を表示
することになる。これにより、操作者は、ビーム電流密
度測定器６に表示された分布状態を確認することによっ
て、イオンビーム７の軌道ズレの有無を認識できること
になる。

【００２４】また、各測定子５ａ…・５ｂ…のビーム電
流は、図１に示すように、ビーム電流密度測定器６を介
して制御手段３にも入力されている。制御手段３に入力
されたビーム電流は、ビーム電流データに変換された
後、記憶手段のビーム電流データ記憶領域に記憶される
ことになり、これらのビーム電流データは、引出電極調
整ルーチンの実行時に使用されることになる。

【００２５】即ち、引出電極調整ルーチンは、先ず、ビ
ーム電流データからイオン密度の分布状態を確認するこ
とになる。この分布状態の確認によって、例えば図６お
よび図７に示すように、イオン密度の分布状態がＸ方向
の一方にのみ偏っていると判定した場合には、イオンビ
ーム７の照射面をＸ方向の他方に移動させるように、例
えば水平移動手段を制御して引出電極２を移動させ、イ
オンビーム７の軌道を変化させることになる。

【００２６】この際、制御手段３は、測定子５ａ…・５
ｂ…からのビーム電流データを基にした分布状態の確認
を常時実行しており、図４に示すように、イオン密度の
分布状態が最も左右対象になったと判定したときに、引
出電極２の移動を停止させることになる。これにより、
イオンビーム７は、図３に示すように、照射面が破線の
位置から実線の位置へ移動することによって、軌道ズレ
が修正されることになる。

【００２７】このように、本実施例のイオン注入装置
は、制御手段３がイオン密度の分布状態からイオンビー
ム７の軌道ズレの有無を判定し、判定結果に基づいて引
出電極２の設置状態を調整するようになっている。従っ
て、このイオン注入装置は、軌道ズレの判定に基づく引
出電極２による軌道ズレの調整が人手を介さずに行われ
るため、軌道ズレの修正時の操作者の負担を解消するこ
とが可能になっていると共に、制御手段３による調整時
間の短縮化から生産性を向上させることが可能になって
いる。

【００２８】

【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、イオンビームの軌道ズレをイオン密度の分布状態を
基にして修正するものであり、設置状態を変更可能な引
出電極と、上記イオンビームが照射される所定領域のイ
オン密度を検出するイオン密度検出手段と、上記イオン
密度の分布状態からイオンビームの軌道ズレの有無を判
定して引出電極の設置状態を調整する制御手段とを有し
ている構成である。

【００２９】これにより、制御手段がイオン密度の分布
状態からイオンビームの軌道ズレの有無を判定し、判定
結果に基づいて引出電極の設置状態を調整するため、軌
道ズレの判定と引出電極による軌道ズレの調整とが人手
を介さずに行われることになり、軌道ズレの修正時の操
作者の負担を解消することが可能になると共に、制御手
段による調整時間の短縮化から生産性を向上させること
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の概略構成図である。

【図２】引出電極の斜視図である。

【図３】キャッチプレートにイオンビームが照射された
状態を示す説明図である。

【図４】ビーム電流密度測定器がＸ方向のイオン密度の
分布状態を表示した状態を示す説明図である。

【図５】ビーム電流密度測定器がＹ方向のイオン密度の
分布状態を表示した状態を示す説明図である。

【図６】ビーム電流密度測定器がＸ方向のイオン密度の
分布状態を表示した状態を示す説明図である。

【図７】ビーム電流密度測定器がＹ方向のイオン密度の
分布状態を表示した状態を示す説明図である。

【図８】従来例を示すものであり、イオン注入装置の概
略構成図である。

【符号の説明】

１ イオン源 ２ 引出電極 ２ａ 引出孔 ３ 制御手段 ４ 質量分析器 ５ キャッチプレート（イオン密度検出手段） ５ａ 測定子 ５ｂ 測定子 ６ ビーム電流密度測定器 ７ イオンビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームの軌道ズレをイオン密度の分
   布状態を基にして修正するイオン注入装置において、 設置状態を変更可能な引出電極と、上記イオンビームが
   照射される所定領域のイオン密度を検出するイオン密度
   検出手段と、上記イオン密度の分布状態からイオンビー
   ムの軌道ズレの有無を判定して引出電極の設置状態を調
   整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。