JPH0589811A - イオン注入均一性予測方法 - Google Patents

イオン注入均一性予測方法

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JPH0589811A
JPH0589811A JP3248812A JP24881291A JPH0589811A JP H0589811 A JPH0589811 A JP H0589811A JP 3248812 A JP3248812 A JP 3248812A JP 24881291 A JP24881291 A JP 24881291A JP H0589811 A JPH0589811 A JP H0589811A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 走査速度とビームプロファイルとの関係から
求められる分布関数を用いてターゲットへの注入均一性
を予測するものである。そして、走査速度は、イオンビ
ーム1の軸線上における前後2個所に配置された第1お
よび第2多点モニタ8・15から得られ、ビームプロフ
ァイルは、走査方向におけるビームスポットの電流分布
から得られる構成である。 【効果】 走査速度とビームプロファイルとの関係から
求められる正確な分布関数を用いて注入均一性を予測す
ることができるため、たとえビームスポットが大きな場
合でも、実際にターゲットにイオン注入することなく、
ターゲットの注入量分布を正確に予測することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットとドーズモ
ニタとを空間的に異なる配置で有したイオン注入装置の
イオン注入均一性予測方法に関するものであり、詳細に
は、イオン注入時の注入均一性を予測してイオン注入す
るイオン注入均一性予測方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1参照のイオン注入装置のターゲット
への注入均一性は、ビーム走査方向の注入量の分布関数
D(x)により予測することが可能になっている。
【0003】即ち、従来のイオン注入均一性の予測方法
を説明すると、先ず、データロガーでサンプリングした
前後する第1および第2多点モニタの或るチャンネルの
ビーム電流波形からイオンビームが通過した時刻tを知
ることにより、その時刻に任意波形発生器3が出力した
電圧データ値j(t)を求める。これにより、第1およ
び第2多点モニタの全てのチャンネルにおいて、このよ
うな電圧データ値j(t)を求めることにより、予め判
っているモニタ位置X(i)と併せて図3に示すような
一連のデータ点17が得られることになる。そして、こ
の一連のデータ点17に適当な内挿や外挿を加えること
で、電圧データ値j(t)とイオンビームの位置である
ビーム位置との関係曲線18の関数X(j)が求められ
ることになる。
【0004】このようにして得られる関数X(j)を第
1多点モニタの存在するZ=ZF 面および第2多点モニ
タの存在するZ=ZB 面でそれぞれ求め、XF (j)およ
びXB (j)とおく。イオンビームは、走査電極を通過す
るとき以外は直進するので、任意の面Zでの電圧データ
値j(t)とビーム位置との関数X(j)は、下記のよ
うに表される。
【0005】
【数1】
【0006】この関数X(j)からZ面上の任意の点X
における走査速度を下記のように求める。
【0007】
【数2】
【0008】波形データの逆関数をT(x)とおくと、
Z面上の任意の点Xにおける走査速度V(x)は、下記
のように表される。
【0009】
【数3】
【0010】上記の走査速度V(x)をビーム走査の往
復それぞれについてを求め、走査速度Vup(x)および
走査速度Vdn(x)とおく。点Xは、イオンビームを1
周期走査する間にイオンビーム1が往復2回通過する。
これにより、注入量が大きく変動する(例えば1%程
度)距離に対してビームスポットが充分に小さな場合、
ビーム走査方向の注入量の分布関数D(x)を下記のよ
うに表すことができる。
【0011】
【数4】
【0012】このような方法で求めた注入量分布の予測
と、シート抵抗値から求めた注入量分布を図4に示す。
この予測結果からも予測が可能になっている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のイオン注入均一性予測方法では、ビームスポットが
大きな場合、上述の(4)式の分布関数D(x)が小さ
なビームスポットを前提としたものであるため、予測の
精度が低下することになる。
【0014】ビームスポットが大きな場合には、正確な
分布関数D(x)は下記のように表される。
【0015】
【数5】
【0016】従って、X方向(走査方向)のビームプロ
ファイルP(x)を求めることが必要になる。よって、
本発明においては、上記のビームプロファイルを測定す
ることで、大きなビームスポットの場合でも正確な注入
均一性を予測することができるイオン注入均一性予測方
法を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入均一
性予測方法は、上記課題を解決するために、走査速度と
ビームプロファイルとの関係から求められる分布関数を
用いてターゲットへの注入均一性を予測するものであ
り、上記走査速度がイオンビームの軸線上における前後
2個所に配置された多点モニタから得られ、上記ビーム
プロファイルがビームスポットの走査方向における電流
分布から得られることを特徴としている。
【0018】
【作用】上記の構成によれば、イオンビームの走査速度
がイオンビームの軸線上に配置された前後の多点モニタ
により求められ、ビームプロファイルがビームスポット
の走査方向における電流分布から求められる。従って、
このイオン注入均一性予測方法は、走査速度とビームプ
ロファイルとの関係から求められる正確な分布関数を用
いて注入均一性を予測することができるため、たとえビ
ームスポットが大きな場合でも、実際にターゲットにイ
オン注入することなく、ターゲットの注入量分布を正確
に予測することができる。
【0019】
【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。
【0020】本実施例に係るイオン注入均一性予測方法
は、ハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置で実行
されるようになっている。このイオン注入装置は、図1
に示すように、イオンビーム1をX方向に走査するビー
ム走査系を有している。このビーム走査系は、CPU部
2による指示で走査電圧を出力する任意波形発生器3
と、この任意波形発生器3から出力された走査電圧を位
相反転する位相反転器6と、位相反転器6に接続された
高電圧アンプ4aと、任意波形発生器3に接続された高
電圧アンプ4bと、上記の両高電圧アンプ4a・4bに
より増幅された走査電圧が印加される一対の走査電極5
・5とからなっている。
【0021】上記の走査電極5・5のイオンビーム1の
進行方向側には、所定電圧を印加された一対の偏向電極
7・7が配設されている。これらの偏向電極7・7は、
イオンビーム1の進行中に荷電粒子の進行方向を第1多
点モニタ8および第2多点モニタ15方向へ曲折させる
一方、中性粒子を直進させることで、荷電粒子と中性粒
子とを分離するようになっており、分離された荷電粒子
からなるイオンビーム1の進行方向であるビーム進行方
向のZ=ZF 面には、イオンビーム1の入射によりビー
ム電流信号を出力する複数のチャンネルを有した第1多
点モニタ8が配設されている。
【0022】また、Z=ZF 面からビーム進行方向に位
置したZ=ZM 面には、不要なイオンビーム1を遮断す
るマスクスリット9が配設されている。このマスクスリ
ット9には、面積S1 のターゲット用開口部9a、面積
2 のドーズモニタ用開口部9bが設けられている。こ
のドーズモニタ用開口部9bには、図示しないメカニカ
ルスキャン制御システムに接続されたドーズモニタ10
が設けられており、このドーズモニタ10は、イオン注
入中にビーム電流量を測定してメカニカルスキャンの速
度を制御させるようになっている。
【0023】また、Z=ZM 面からビーム進行方向に位
置したZ=ZT 面には、CPU部2に接続されたビーム
プロファイルモニタ14が設けられていると共に、イオ
ン照射対象物であるターゲット13がメカニカルスキャ
ン機構12により位置されている。そして、上記のメカ
ニカルスキャン機構12は、ビーム走査方向(X方向)
に対して垂直方向にターゲット13を往復移動させるよ
うになっている。
【0024】さらに、Z=ZT 面からビーム進行方向に
位置したZ=ZB 面には、イオンビーム1の入射により
ビーム電流信号を出力する複数のチャンネルを有した第
2多点モニタ15が配設されている。この第2多点モニ
タ15は、上述の第1多点モニタ8と共にデータロガー
16に接続されており、このデータロガー16は、CP
U部2に接続されている。
【0025】そして、CPU部2は、イオンビーム1の
ビームスポットが充分に小さな場合、第1多点モニタ8
および第2多点モニタ15の各チャンネルのビーム電流
信号を信号処理して注入均一性を予測するようになって
いる。また、ビームスポットが大きな場合には、第1多
点モニタ8および/または第2多点モニタ15、或いは
ビームプロファイルモニタ14によりビームプロファイ
ルを確認した後、このビームプロファイルと第1および
第2多点モニタ8・15の各チャンネルのビーム電流信
号とを信号処理して注入均一性を予測するようになって
いる。
【0026】尚、上記のイオン注入装置には、非パラレ
ルスキャン型が用いられているが、これに限定されるこ
とはなく、パラレルスキャン型が用いられていても良
い。
【0027】次に、ビームスポットが大きな場合のイオ
ン注入均一性予測方法について説明する。
【0028】先ず、ビームスポットが大きな場合には、
上述の(5)式の正確な分布関数D(x)を使用する必
要があるため、X方向(走査方向)のビームプロファイ
ルを知る必要がある。このビームプロファイルは、ビー
ムプロファイルモニタ14を用いて知ることができると
共に、第1多点モニタ8および/または第2多点モニタ
15の1チャンネルをビームプロファイルモニタとして
用いて知ることができる。
【0029】即ち、ビームプロファイルモニタ14や第
1および第2多点モニタ8・15のビームプロファイル
モニタから得られるビーム電流波形は、図2に示すよう
になる。ビームプロファイルモニタ14で測定したビー
ムプロファイルをPm(t)とおくと、(5)式におけ
るビームプロファイル関数P(x)は、下記のように表
される。
【0030】
【数6】
【0031】尚、ビームプロファイルデータの収集の際
には、ビーム走査の往復で違いがないはずなのでビーム
プロファイル関数P(x)を往復の平均として求める。
【0032】この際、ビームスポットが非常に大きな場
合には、イオンビーム1の発散角も大きなものであると
予測される。従って、第1および第2多点モニタ8・1
5をビームプロファイルモニタとして使用する場合に
は、注入量分布を求めるために必要なターゲット13上
でのビームスポットとモニタしたビームプロファイルと
が一致しない可能性があり、この場合には、次のように
ビームプロファイル関数P(x)を求めることができ
る。
【0033】即ち、Z=ZF 面およびZ=ZB 面でのビ
ームプロファイル関数をそれぞれPF (x)およびP
B (x)とし、半値幅XF1/2およびXB1/2を求める。Z=
F 面とZ=ZB 面との間でイオンビーム1が一様に発
散していると仮定すると、ターゲット13上でのビーム
プロファイル関数P(x)は、下記のように求められ
る。
【0034】
【数7】
【0035】または、
【0036】
【数8】
【0037】(7)式または(8)式のようにして求め
たビームプロファイル関数P(x)を用いることで、
(5)式による注入量分布の予測を行うことができる。
尚、実際の数値計算においては、(5)式の積分範囲
は、ビームプロファイルの1/10程度(正規分布を仮
定するとビーム電流の約98%が納まる)として求め
る。
【0038】
【数9】
【0039】これにより、注入量分布の予測は、ビーム
スポットの大きさやビームプロファイルの形状に影響を
受けることがない。
【0040】このように、本実施例のイオン注入均一性
予測方法は、走査されたイオンビーム1の軌道をイオン
ビーム1の軸線上の前後2個所に配置された第1および
第2多点モニタ8・15を用いて求めてターゲット13
上およびドーズモニタ10上のビーム位置および走査速
度を求め、第1または第2多点モニタ8・15の1チャ
ンネル、ビームプロファイルモニタ14を走査方向にお
けるビームスポットの電流分布の測定に用い、(5)式
や(5)’式によりターゲット13上およびドーズモニ
タ10上の走査方向での注入量分布を予測するようにな
っている。
【0041】従って、本実施例のイオン注入均一性予測
方法は、たとえビームスポットが大きな場合でも、実際
にターゲット13にイオン注入することなく、ターゲッ
ト13の注入量分布を上述の(5)式や(5)’式等の
計算式により求めることができる。また、Z=ZT 面を
適当に選択することにより、イオンビーム1に垂直な任
意の面での注入量分布を容易に把握することができると
共に、注入量の測定が困難な注入条件でも容易に注入均
一性を把握することができる。
【0042】
【発明の効果】本発明のイオン注入均一性予測方法は、
以上のように、走査速度とビームプロファイルとの関係
から求められる分布関数を用いてターゲットへの注入均
一性を予測するものであり、上記走査速度がイオンビー
ムの軸線上における前後2個所に配置された多点モニタ
から得られ、上記ビームプロファイルが走査方向におけ
るビームスポットの電流分布から得られる構成である。
【0043】これにより、走査速度とビームプロファイ
ルとの関係から求められる正確な分布関数を用いて注入
均一性を予測することができるため、たとえビームスポ
ットが大きな場合でも、実際にターゲットにイオン注入
することなく、ターゲットの注入量分布を正確に予測す
ることができ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を示す説明
図である。
【図2】ビーム電流波形の説明図である。
【図3】従来の電圧データ値とビーム位置との関係を示
す説明図である。
【図4】従来の注入量分布の予測と実測値との関係を示
す説明図である。
【符号の説明】
1 イオンビーム 2 CPU部 3 任意波形発生器 4a・4b 高電圧アンプ 5 走査電極 6 位相反転器 7 偏向電極 8 第1多点モニタ 9 マスクスリット 9a ターゲット用開口部 9b ドーズモニタ用開口部 10 ドーズモニタ 12 メカニカルスキャン機構 13 ターゲット 14 ビームプロファイルモニタ 15 第2多点モニタ 16 データロガー 17 データ点 18 関係曲線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走査速度とビームプロファイルとの関係か
    ら求められる分布関数を用いてターゲットへの注入均一
    性を予測するイオン注入均一性予測方法であって、 上記走査速度がイオンビームの軸線上における前後2個
    所に配置された多点モニタから得られ、上記ビームプロ
    ファイルが走査方向におけるビームスポットの電流分布
    から得られることを特徴とするイオン注入均一性予測方
    法。
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