JPH0589819A - Ion implantation device - Google Patents

Ion implantation device

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JPH0589819A
JPH0589819A JP24880691A JP24880691A JPH0589819A JP H0589819 A JPH0589819 A JP H0589819A JP 24880691 A JP24880691 A JP 24880691A JP 24880691 A JP24880691 A JP 24880691A JP H0589819 A JPH0589819 A JP H0589819A
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monitor
implantation
dose
predicted
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Michirou Isobe
倫郎 礒部
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make implantation control of high precision by converting the implantation amount determined by a dosage monitor into the implantation amount to a target on the basis of the proportion of the predicted implantation amounts on the target and dosage monitor, and thereupon performing the control of the implantation amount. CONSTITUTION:A first and a second multi-point monitor 8, 15 emit beam current signals from each channel in response to incidence of an ion beam 1. The locus of the ion beam 1 in scanning is determined to make determination of the beam position on a target 13 and the scanning speed. The implantation amount distribution in the scanning direction on the target 13 and dosage monitor 10 is predicted from a specific formula. This is followed by determination of the ratio of the predicted implantation amount on the target 13 to the predicted implantation amount on the dosage monitor 10 determined through integrative calculations of these predicted implantation amount distributions. The implanting amount into the target 13 is controlled on the basis of this ratio and the beam current value measured by the dosage monitor 10 during implantation.

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、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に
関するものであり、詳細には、ターゲットおよびドーズ
モニタでの注入量分布を予測し、ドーズモニタでの注入
量をターゲットへの注入量に換算して注入量制御を行う
イオン注入装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion implanter having a target and a dose monitor arranged spatially different from each other. More specifically, the present invention relates to an ion implanter for predicting an implant dose distribution in the target and dose monitor. The present invention relates to an ion implantation apparatus that controls the implantation amount by converting the implantation amount of the above into the implantation amount into a target.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ハイブリッドスキャン方式のイ
オン注入装置は、静電ラスタスキャン方式のように、タ
ーゲット部を注入ビーム電流のモニタとして使用するこ
とが困難であるため、注入量の制御に専用のドーズモニ
タを使用する場合が多い。
2. Description of the Related Art Generally, it is difficult for an ion implanter of a hybrid scan system to use a target portion as a monitor of an implantation beam current as in an electrostatic raster scan system, so that it is dedicated to controlling an implantation dose. I often use a dose monitor.

【0003】即ち、従来のイオン注入装置は、図5に示
すように、走査波形発振器51から相互に位相が反転す
るように走査電圧が印加される一対の走査電極52・5
2と、荷電粒子と中性粒子とを分離する偏向電極53・
53と、ターゲット54をビーム走査方向に対してZ=
T 面で垂直方向に往復移動させるメカニカルスキャン
機構56と、ターゲット54と偏向電極53との間のZ
=ZM 面に配設されたマスクスリット57とを有してい
る。そして、マスクスリット57には、図6にも示すよ
うに、面積S1 のターゲット用開口部57aおよび面積
2 のドーズ用開口部57bが形成されており、ドーズ
用開口部57bには、メカニカルスキャン機構56を制
御するCPU部58の接続されたドーズモニタ59が設
けられている構成である。
That is, in the conventional ion implanter, as shown in FIG. 5, a pair of scanning electrodes 52.5 to which a scanning voltage is applied from a scanning waveform oscillator 51 so that their phases are mutually inverted.
2 and a deflection electrode 53 for separating charged particles and neutral particles
53 and the target 54 with respect to the beam scanning direction Z =
A mechanical scanning mechanism 56 that reciprocates in the vertical direction on the Z T plane, and Z between the target 54 and the deflection electrode 53.
= Z M plane and the mask slit 57. As shown in FIG. 6, the mask slit 57 is provided with a target opening 57a having an area S 1 and a dose opening 57b having an area S 2 , and the mechanical opening is provided in the dose opening 57b. This is a configuration in which a dose monitor 59 to which a CPU 58 for controlling the scanning mechanism 56 is connected is provided.

【0004】上記の構成を有するイオン注入装置は、走
査電極52により走査されたイオンビーム55がマスク
スリット57のターゲット用開口部57aを介してター
ゲット54に照射されるようになっていると共に、ドー
ズ用開口部57bを介してドーズモニタ59に照射され
るようになっており、ドーズモニタ59から出力された
ビーム電流信号を基にしてターゲット54への注入量制
御を実行するようになっている。
In the ion implanter having the above structure, the ion beam 55 scanned by the scanning electrode 52 is applied to the target 54 through the target opening 57a of the mask slit 57, and the dose is also applied. The dose monitor 59 is irradiated with the light through the opening 57b, and the injection amount control to the target 54 is executed based on the beam current signal output from the dose monitor 59.

【0005】上記の注入量制御の概念を説明すると、先
ず、イオンビーム55は、X方向に周波数fで走査され
る。この際、走査されたイオンビーム55のビームスポ
ット55aが一往復したときのマスクスリット57を介
してターゲット54へ照射された際に生じるビーム電流
T は、単位面積当たり次のように表される。
To explain the concept of the above-mentioned implantation dose control, first, the ion beam 55 is scanned at a frequency f in the X direction. At this time, the beam current I T generated when the beam spot 55a of the scanned ion beam 55 makes one round trip and is irradiated on the target 54 through the mask slit 57 is expressed as follows per unit area. ..

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここで、IM は、イオンビーム55が一往
復したときにドーズモニタ59で計測されたビーム電流
量である。
Here, I M is the beam current amount measured by the dose monitor 59 when the ion beam 55 makes one round trip.

【0008】ターゲット54上の任意の点Aにイオンビ
ーム55による不純物イオンが注入されるのは、図6に
示すように、スキャンによってマスクスリット57のタ
ーゲット用開口部57aの後方に移動してきたときだけ
である。従って、点Aがターゲット用開口部57aを通
過する時間に対して走査周期が充分に短い場合には、点
Aを含むビーム走査方向に平行な直線上に一様な注入量
A だけ注入されることになる。
Impurity ions are implanted by the ion beam 55 into an arbitrary point A on the target 54 when the mask slit 57 is moved to the rear of the target opening 57a as shown in FIG. Only. Therefore, when the scanning cycle is sufficiently short with respect to the time when the point A passes through the target opening 57a, a uniform implantation dose D A is injected on a straight line parallel to the beam scanning direction including the point A. Will be.

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】ここで、L1 は、マスクスリット57のタ
ーゲット用開口部57aおよびドーズ用開口部57bの
高さであり、vは、メカニカルスキャンの速度である。
Here, L 1 is the height of the target opening 57a and the dose opening 57b of the mask slit 57, and v is the mechanical scanning speed.

【0011】このようにして、メカニカルスキャンの半
周期では、ターゲット54の全面に(2)式で表される
注入量DA で一様に注入されることになり、実際の注入
動作においては、ドーズモニタ59で測定したビーム電
流量IM に対応して、注入量DA が一定になるようにメ
カニカルスキャンの速度vが制御されることになる。
In this way, in the half cycle of the mechanical scan, the target 54 is uniformly injected with the injection amount D A represented by the equation (2), and in the actual injection operation, The speed v of the mechanical scan is controlled so that the implantation amount D A becomes constant in accordance with the beam current amount I M measured by the dose monitor 59.

【0012】[0012]

【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、ビーム走査方向に注入均一性
が一定でない場合、(1)式が成立しなくなる。
However, in the above-mentioned conventional ion implantation apparatus, if the implantation uniformity is not constant in the beam scanning direction, the equation (1) will not hold.

【0013】[0013]

【数3】 [Equation 3]

【0014】また、ZT =ZM でなく、走査されたイオ
ンビーム55が完全に平行でない場合には、マスクスリ
ット57を通過したイオンビーム55のターゲット面Z
T での投影面積は、マスクスリット57のターゲット用
開口部57aの面積S1 と異なることになる。従って、
この投影面積を面積S1'とすると、(1)式は、次のよ
うに変形されることになる。
If Z T = Z M is not satisfied and the scanned ion beam 55 is not completely parallel, the target surface Z of the ion beam 55 that has passed through the mask slit 57.
The projected area at T is different from the area S 1 of the target opening 57a of the mask slit 57. Therefore,
Assuming that this projected area is the area S 1 ′, the equation (1) is transformed as follows.

【0015】[0015]

【数4】 [Equation 4]

【0016】上記の(3)式や(4)式が成立するよう
な場合には、メカニカルスキャンの半周期当たりに注入
される注入量DA ' は、
When the above equations (3) and (4) are satisfied, the injection amount D A 'injected per half cycle of the mechanical scan is

【0017】[0017]

【数5】 [Equation 5]

【0018】となり、(2)式を用いた制御では目的と
する注入量DA を注入することができないことになる。
尚、上記のαは、補正係数である。
Thus, the target injection amount D A cannot be injected by the control using the equation (2).
The above α is a correction coefficient.

【0019】従って、本発明においては、ビーム走査方
向に注入均一性が一定でない場合でも、高精度な注入量
制御を行う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。
Therefore, it is an object of the present invention to provide an ion implantation apparatus capable of performing highly accurate implantation dose control even when the implantation uniformity is not constant in the beam scanning direction.

【0020】[0020]

【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、走査されたイオンビー
ムが入射されるターゲットとドーズモニタとを空間的に
異なる配置で有しており、下記の特徴を有している。
In order to solve the above-mentioned problems, an ion implantation apparatus of the present invention has a target on which a scanned ion beam is incident and a dose monitor which are spatially different from each other. It has the following features.

【0021】即ち、イオン注入装置は、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を有
している。また、このイオン注入装置は、上記多点モニ
タから求められたイオンビームの走査速度と、走査方向
におけるビームスポットの電流分布とで、ターゲット上
およびドーズモニタ上の走査方向での注入量分布を予測
し、この注入量分布を積分して求めたターゲット上の予
測注入量とドーズモニタ上の予測注入量との比率と、ド
ーズモニタで測定したビーム電流量とを基にしてターゲ
ットへの注入量を制御する制御手段であるCPU部とを
有していることを特徴としている。
That is, the ion implanter has multipoint monitors arranged at two positions in front of and behind the axis of the ion beam. Further, the ion implantation apparatus predicts the implantation dose distribution in the scanning direction on the target and the dose monitor by the scanning speed of the ion beam obtained from the multipoint monitor and the current distribution of the beam spot in the scanning direction. , A control for controlling the injection amount to the target based on the ratio between the predicted injection amount on the target and the predicted injection amount on the dose monitor obtained by integrating the distribution of the injection amount and the beam current amount measured by the dose monitor. It is characterized by having a CPU unit which is a means.

【0022】[0022]

【作用】上記の構成によれば、制御手段は、走査された
イオンビームの走査速度をイオンビームの軸線上に配置
された前後の多点モニタを用いて求め、この走査速度お
よび走査方向におけるビームスポットの電流分布からタ
ーゲット上およびドーズモニタ上の走査方向での注入量
分布を予測し、これらの注入量分布を積分して求めたタ
ーゲット上の予測注入量およびドーズモニタ上の予測注
入量の比率を求めることになる。そして、制御手段は、
ドーズモニタで測定したビーム電流量を上記の比率で補
正してターゲットへの注入量を制御することになる。
According to the above structure, the control means obtains the scanning speed of the scanned ion beam by using the front and rear multipoint monitors arranged on the axis of the ion beam, and the beam in the scanning speed and the scanning direction is obtained. Predict the injection dose distribution on the target and in the scanning direction on the dose monitor from the spot current distribution, and obtain the ratio of the predicted injection dose on the target and the predicted injection dose on the dose monitor obtained by integrating these injection dose distributions. It will be. And the control means
The beam current amount measured by the dose monitor is corrected by the above ratio to control the implantation amount to the target.

【0023】これにより、イオン注入装置は、ドーズモ
ニタでの注入量をターゲットへの注入量に換算して注入
量制御を行うことができるため、例えばビームスポット
の形状や走査速度等の原因により注入均一性が悪い場合
でも、高精度な注入量制御を行うことが可能になってい
る。
As a result, the ion implantation apparatus can control the implantation amount by converting the implantation amount in the dose monitor into the implantation amount in the target, so that the implantation uniformity is caused by, for example, the shape of the beam spot or the scanning speed. It is possible to control the injection amount with high accuracy even if the property is poor.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図4に基づい
て説明すれば、以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.

【0025】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、制御手段で
あるCPU部2による指示で任意の波形の走査電圧を出
力可能な任意波形発生器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。
The ion implantation apparatus according to this embodiment has a beam scanning system for scanning the ion beam 1 in the X direction, as shown in FIG. The beam scanning system includes an arbitrary waveform generator 3 capable of outputting a scanning voltage having an arbitrary waveform in accordance with an instruction from the CPU unit 2 serving as a control unit, and a phase for inverting the scanning voltage output from the arbitrary waveform generator 3. Inverter 6 and
A high-voltage amplifier 4a connected to the phase inverter 6, a high-voltage amplifier 4b connected to the arbitrary waveform generator 3, and a pair of scanning voltages amplified by the high-voltage amplifiers 4a and 4b. It is composed of scanning electrodes 5 and 5.

【0026】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。
A pair of deflection electrodes 7 and 7 to which a predetermined voltage is applied are arranged on the side of the scanning electrodes 5 and 5 in the traveling direction of the ion beam 1. These deflection electrodes 7 and 7 are
While the ion beam 1 is traveling, the traveling direction of the charged particles is bent toward the first multi-point monitor 8 and the second multi-point monitor 15 while the neutral particles are moved straight to separate the charged particles from the neutral particles. The Z = Z F plane in the beam traveling direction, which is the traveling direction of the ion beam 1 composed of separated charged particles, has a plurality of channels for outputting a beam current signal when the ion beam 1 is incident. The 1st multipoint monitor 8 which has is arranged.

【0027】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 のドーズ用開口部9b、およびプロファイル用開口
部9cが形成されており、プロファイル用開口部9cに
は、上述のCPU部2に接続された第1ビームプロファ
イルモニタ11が設けられている。また、ドーズ用開口
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。
On the Z = Z M plane located in the beam traveling direction from the Z = Z F plane, a mask slit 9 for blocking the unnecessary ion beam 1 is provided. The mask slits 9, the target opening 9a of the area S 1, the dose opening 9b of the area S 2, and the profile opening 9c is formed, the profile opening 9c, the above CPU A first beam profile monitor 11 connected to the section 2 is provided. Further, the dose opening 9b is provided with a dose monitor 10 connected to a mechanical scan control system (not shown). The dose monitor 10 measures the beam current amount during ion implantation to control the mechanical scan speed. It is designed to let you.

【0028】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に接続された第2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。
A second beam profile monitor 14 connected to the CPU unit 2 is provided on the Z = Z T plane located in the beam traveling direction from the Z = Z M plane.
A target 13, which is an ion irradiation target, is positioned by the mechanical scanning mechanism 12. The mechanical scanning mechanism 12 is configured to reciprocate the target 13 in the direction perpendicular to the beam scanning direction (X direction).

【0029】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。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(5)式の補正係数α
を求め、注入均一性を予測してドーズモニタ10での注
入量をターゲット13への注入量に換算して任意波形発
生器3を制御するようになっている。
Further, on the Z = Z B plane located in the beam traveling direction from the Z = Z T plane, there is provided a second multipoint monitor 15 having a plurality of channels for outputting a beam current signal upon incidence of the ion beam 1. It is arranged. The second multipoint monitor 15 is connected to the data logger 16 together with the first multipoint monitor 8 described above, and the data logger 16 is connected to the CP.
It is connected to the U section 2. Then, when the beam spot of the ion beam 1 is sufficiently small, the CPU unit 2 executes the first
The beam current signals of the respective channels of the multipoint monitor 8 and the second multipoint monitor 15 are subjected to signal processing, and the correction coefficient α of the equation (5) is calculated.
Is calculated, the injection uniformity in the dose monitor 10 is converted into the injection quantity into the target 13, and the arbitrary waveform generator 3 is controlled.

【0030】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、
或いは第1および第2ビームプロファイルモニタ11・
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(5)
式の補正係数αを求め、注入均一性を予測してドーズモ
ニタ10での注入量をターゲット13への注入量に換算
して任意波形発生器3を制御するようになっている。
When the beam spot is large,
The first multipoint monitor 8 and / or the second multipoint monitor 15,
Alternatively, the first and second beam profile monitors 11
After confirming the beam profile by 14, the signal processing is performed on this beam profile and the beam current signal of each channel of the first and second multipoint monitors 8 and 15 (5).
The correction coefficient α of the equation is obtained, the injection uniformity is predicted, the injection amount in the dose monitor 10 is converted into the injection amount into the target 13, and the arbitrary waveform generator 3 is controlled.

【0031】次に、上記の補正係数αを求める信号処理
方法について説明する。
Next, a signal processing method for obtaining the correction coefficient α will be described.

【0032】データロガー16でサンプリングした第1
および第2多点モニタ8・15の或るチャンネルのビー
ム電流波形からイオンビーム1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8・15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2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1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。
First sampled by the data logger 16
By knowing the time t when the ion beam 1 passes from the beam current waveform of a certain channel of the second multipoint monitor 8.15, the voltage data value j (t) output by the arbitrary waveform generator 3 at that time can be obtained. Ask. As a result, in all channels of the first and second multi-point monitors 8.15,
By obtaining such voltage data value j (t),
A series of data points 17 as shown in FIG. 2 are obtained together with the monitor position X (i) which is known in advance. Then, by applying appropriate interpolation or extrapolation to this series of data points 17, the function X (j) of the relationship curve 18 between the voltage data value j (t) and the beam position which is the position of the ion beam 1 is obtained. Will be required.

【0033】このようにして得られる関数X(j)をZ
=ZF 面および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1は、走査電極5・
5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。
The function X (j) thus obtained is Z
= Z F plane and Z = Z B plane, respectively, and set as X F (j) and X B (j). The ion beam 1 is applied to the scanning electrode 5
Since the vehicle goes straight except when passing through 5, the function X (j) of the voltage data value j (t) on the arbitrary surface Z and the beam position is obtained.
Is represented as follows:

【0034】[0034]

【数6】 [Equation 6]

【0035】この関数X(j)からZ面上の任意の点X
における走査速度と走査速度の時間変化VT (t)とを下
記のように求める。
From this function X (j), an arbitrary point X on the Z plane
The scanning speed and the time change V T (t) of the scanning speed at are calculated as follows.

【0036】[0036]

【数7】 [Equation 7]

【0037】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。
Letting the inverse function of the waveform data be T (x),
The scanning speed V (x) at an arbitrary point X on the Z plane is expressed as follows.

【0038】[0038]

【数8】 [Equation 8]

【0039】このようにしてビーム走査の往復それぞれ
について走査速度V(x)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1を1回走査する間に往復2回イオンビーム1が通過
する。従って、ビームスポットが注入量分布の大きく変
動する(例えば1%程度)距離に対して充分に小さな場
合には、ビーム走査方向の注入量の分布関数D(x)が
下記のように表される。
In this way, the scanning speed V (x) is obtained for each reciprocating beam scanning, and the scanning speed V up (x) is obtained.
And the scanning speed V dn (x). At the point X, the ion beam 1 passes back and forth twice while scanning the ion beam 1 once. Therefore, when the beam spot is sufficiently small with respect to the distance at which the implantation dose distribution largely changes (for example, about 1%), the implantation dose distribution function D (x) in the beam scanning direction is expressed as ..

【0040】[0040]

【数9】 [Equation 9]

【0041】図3に上記の(9)式から算出したビーム
走査の往復および平均の予測注入量分布をシート抵抗値
から求めた注入量分布と比較した例を示す。
FIG. 3 shows an example in which the round-trip and average predicted implantation dose distribution of beam scanning calculated from the above equation (9) is compared with the implantation dose distribution obtained from the sheet resistance value.

【0042】次に、ビームスポットが大きな場合につい
て説明すると、ビームスポットが充分に小さな場合に
は、(9)式により精度良く注入量分布を求めることが
できるが、大きなビームスポットの場合には、正確な分
布関数D(x)を使用する必要がある。
Next, the case where the beam spot is large will be described. When the beam spot is sufficiently small, the injection dose distribution can be accurately obtained by the equation (9), but in the case of a large beam spot, It is necessary to use the exact distribution function D (x).

【0043】[0043]

【数10】 [Equation 10]

【0044】上記の(10)式を使用する場合には、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、第1および第2ビーム
プロファイルモニタ11・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。
When the above equation (10) is used, X
It is necessary to know the beam profile in the direction (scanning direction). This beam profile can be known using the first and second beam profile monitors 11 and 14, and one channel of the first multipoint monitor 8 and / or the second multipoint monitor 15 can be used as a beam profile monitor. I can know.

【0045】即ち、第1および第2ビームプロファイル
モニタ11・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4に示すようになり、このビームプロファイル
をPm(t)とおくと、(10)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。
That is, the first and second beam profile monitors 11 and 14 and the first and second multipoint monitors 8 and 15
The beam current waveform obtained from the beam profile monitor of FIG. 4 is as shown in FIG. 4, and if this beam profile is Pm (t), the beam profile function P (x) in the equation (10) is as follows. expressed.

【0046】[0046]

【数11】 [Equation 11]

【0047】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。
When collecting the beam profile data, since there should be no difference in the round trip of the beam scanning, the beam profile function P (x) is obtained as the average of the round trip.

【0048】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、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。
At this time, when the beam spot is very large, the divergence angle of the ion beam 1 is also expected to be large. Therefore, the first and second multipoint monitors 8.1
When 5 is used as the beam profile monitor, the beam spot on the target 13 may not match the monitored beam profile. In this case, the beam profile function P (x) is as follows.
Can be asked.

【0049】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、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。
That is, the beam profile functions in the Z = Z F plane and the Z = Z B plane are respectively P F (x) and P F (x)
Let B (x) be the half width X F1 / 2 and X B1 / 2 . Z =
Assuming that the ion beam 1 diverges uniformly between the Z F plane and the Z = Z B plane, the beam profile function P
(X) is calculated as follows.

【0050】[0050]

【数12】 [Equation 12]

【0051】または、Or

【0052】[0052]

【数13】 [Equation 13]

【0053】(12)式または(13)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、(10)式による注入量分布の予測を行うことがで
きる。
By using the beam profile function P (x) obtained by the equation (12) or (13), the implantation dose distribution can be predicted by the equation (10).

【0054】尚、実際の数値計算においては、(10)
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。
In the actual numerical calculation, (10)
The integral range of the equation is calculated as about 1/10 of the beam profile (about 98% of the beam current is set if a normal distribution is assumed).

【0055】[0055]

【数14】 [Equation 14]

【0056】そして、上述の(9)式、(10)式、ま
たは上記の(10)’式からZ=ZT 面およびZ=ZM
面での注入量分布D(x)を求め、それぞれDT (x)お
よびDM (x)とし、注入量分布DT (x)のターゲット1
3上での平均DT と注入量分布DM (x)のドーズモニタ
10上での平均DM とを求める。
From the above equations (9) and (10) or the above equation (10) ', Z = Z T plane and Z = Z M
The injection amount distribution D (x) on the plane is determined as D T (x) and D M (x), respectively, and the target 1 of the injection amount distribution D T (x) is obtained.
The average D T of over 3 injection weight distribution obtaining the average D M of on dose monitors 10 D M (x).

【0057】[0057]

【数15】 [Equation 15]

【0058】[0058]

【数16】 [Equation 16]

【0059】これにより、(5)式の補正係数αは、下
記のように求められることになる。
As a result, the correction coefficient α in the equation (5) is obtained as follows.

【0060】[0060]

【数17】 [Equation 17]

【0061】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。
The operation of the ion implanter having the above structure will be described.

【0062】先ず、図1に示すように、イオンビーム1
が走査電極5・5によりX方向に走査された後、イオン
ビーム1の荷電粒子の進行方向が偏向電極7により曲折
され、荷電粒子と中性粒子とが分離されることになる。
そして、分離された荷電粒子からなるイオンビーム1
が、第1多点モニタ8に入射されると共に第2多点モニ
タ15に入射されることになる。
First, as shown in FIG. 1, the ion beam 1
After being scanned in the X direction by the scanning electrodes 5 and 5, the traveling direction of the charged particles of the ion beam 1 is bent by the deflection electrode 7, and the charged particles and the neutral particles are separated.
Then, the ion beam 1 composed of the separated charged particles
Is incident on the first multipoint monitor 8 and is incident on the second multipoint monitor 15.

【0063】上記の第1多点モニタ8および第2多点モ
ニタ15は、イオンビーム1の入射により各チャンネル
からビーム電流信号を出力することになり、これらのビ
ーム電流信号は、データロガー16によりサンプリング
されることになる。そして、データロガー16でサンプ
リングされた第1および第2多点モニタ8・15の或る
チャンネルのビーム電流波形からイオンビーム1が通過
した時刻tが検知されることになり、この時刻に任意波
形発生器3が出力した電圧データ値j(t)が求められ
ることになる。
The first multipoint monitor 8 and the second multipoint monitor 15 output beam current signals from the respective channels when the ion beam 1 is incident, and these beam current signals are output by the data logger 16. Will be sampled. Then, the time t at which the ion beam 1 passes is detected from the beam current waveform of a certain channel of the first and second multipoint monitors 8 and 15 sampled by the data logger 16, and the arbitrary waveform is obtained at this time. The voltage data value j (t) output by the generator 3 will be obtained.

【0064】第1および第2多点モニタ8・15の全て
のチャンネルにおいて、上記の電圧データ値j(t)が
求められることにより、予め判っているモニタ位置X
(i)と併せて図2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が加えられ、電圧データ値j(t)
とイオンビーム1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。この後、
上記の関数X(j)は、Z=ZF面およびZ=ZB 面で
それぞれ求められることになり、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V(x)が求めら
れることになる。
The above-mentioned voltage data value j (t) is obtained for all the channels of the first and second multipoint monitors 8.15, so that the monitor position X which is known in advance can be obtained.
Together with (i), a series of data points 17 as shown in FIG. 2 will be obtained. And this series of data points 17
To the voltage data value j (t)
Then, the function X (j) of the relational curve 18 between the beam position, which is the position of the ion beam 1, is obtained. After this,
The above-mentioned function X (j) is obtained on the Z = Z F plane and the Z = Z B plane, respectively, and the scanning speed V (x) at the arbitrary point X on the Z plane is calculated from this function X (j). Will be required.

【0065】次いで、ビームスポットが注入量分布の大
きく変動する距離に対して充分に小さな場合には、
(9)式の分布関数D(x)が選択されることになる。
一方、ビームスポットが大きな場合には、(10)式の
分布関数D(x)が選択されることになり、さらに、第
1および第2多点モニタ8・15をビームプロファイル
モニタとして使用する場合には、(10)’式の分布関
数D(x)が選択されることになる。
Next, when the beam spot is sufficiently small with respect to the distance where the implantation dose distribution fluctuates greatly,
The distribution function D (x) of the equation (9) is selected.
On the other hand, when the beam spot is large, the distribution function D (x) of the equation (10) is selected, and when the first and second multipoint monitors 8 and 15 are used as beam profile monitors. , The distribution function D (x) of the equation (10) ′ is selected.

【0066】次いで、(9)式、(10)式、または
(10)’式の分布関数D(x)からZ=ZT 面および
Z=ZM 面におけるターゲット13上での平均DT とド
ーズモニタ10上での平均DM とが求められた後、(1
6)式から補正係数αが算出されることになる。そし
て、CPU部2は、算出された補正係数αを(5)式に
代入し、ドーズモニタ10で測定したビーム電流量IM
からターゲット13上での注入量を制御することにな
る。
Then, from the distribution function D (x) of the equation (9), the equation (10), or the equation (10) ′, the average D T on the target 13 in the Z = Z T plane and the Z = Z M plane is obtained. After the average D M on the dose monitor 10 is obtained, (1
The correction coefficient α is calculated from the equation (6). Then, the CPU unit 2 substitutes the calculated correction coefficient α into the equation (5), and measures the beam current amount I M measured by the dose monitor 10.
Therefore, the injection amount on the target 13 is controlled.

【0067】このように、本実施例のイオン注入装置
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、ターゲット13上のビー
ム位置および走査速度を求めると共に、第1または第2
多点モニタ8・15の1チャンネル、第1および第2ビ
ームプロファイルモニタ11・14、第1および第2多
点モニタ8・15のそれぞれ1チャンネルを走査方向に
おけるビームスポットの電流分布の測定に用い、(9)
式や(10)式、(10)’式の計算式からターゲット
13上およびドーズモニタ10上の走査方向での注入量
分布を予測し、これらの予測注入量分布を積分して求め
たターゲット13上の予測注入量およびドーズモニタ1
0上の予測注入量の比率を求め、この比率と注入中にド
ーズモニタ10で測定したビーム電流量IM とを基にし
てターゲット13への注入量を制御するようになってい
る。
As described above, in the ion implantation apparatus of this embodiment, the trajectory of the scanned ion beam 1 is changed to the ion beam 1
The beam position on the target 13 and the scanning speed are obtained by using the first and second multipoint monitors 8 and 15 arranged at two front and rear positions on the axis of
1 channel of multipoint monitor 8.15, 1st and 2nd beam profile monitors 11 and 14 and 1 channel of 1st and 2nd multipoint monitors 8 and 15 are used for measuring the current distribution of the beam spot in the scanning direction. , (9)
On the target 13 obtained by predicting the injection amount distribution in the scanning direction on the target 13 and the dose monitor 10 from the calculation formulas (10) and (10) ', and integrating these predicted injection amount distributions. Injection dose and dose monitor 1
The ratio of the predicted injection amount on 0 is calculated, and the injection amount to the target 13 is controlled based on this ratio and the beam current amount I M measured by the dose monitor 10 during the injection.

【0068】従って、このイオン注入装置は、例えばビ
ームスポットの形状や走査速度等の原因により注入均一
性が悪い場合でも、注入量を予測できるため正確な注入
量制御を行うことが可能になっており、ひいては、ドー
ズモニタ10の配設位置の制約を解消することを可能に
している。また、この予測注入量を用いた注入量制御
は、注入量補正専用のモニタを使用した場合よりも、モ
ニタ個別の感度に影響を受けることが少なく、さらに、
第1および第2多点モニタ8・15や第1および第2ビ
ームプロファイルモニタ11・14は、ビーム形状を求
めるために使用するだけであるため、上記の注入量補正
専用のモニタのように高精度である必要もない。
Therefore, in this ion implantation apparatus, even if the implantation uniformity is poor due to, for example, the shape of the beam spot or the scanning speed, the implantation amount can be predicted, so that the implantation amount can be accurately controlled. As a result, it is possible to eliminate the restriction on the arrangement position of the dose monitor 10. In addition, the injection amount control using this estimated injection amount is less affected by the sensitivity of each monitor than when a monitor dedicated to injection amount correction is used.
Since the first and second multi-point monitors 8 and 15 and the first and second beam profile monitors 11 and 14 are used only for obtaining the beam shape, they are high like the monitors dedicated to the above-mentioned injection amount correction. It does not have to be accurate.

【0069】尚、本実施例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。
Although the non-parallel scan type is used for the ion implantation apparatus of this embodiment, the present invention is not limited to this, and the parallel scan type may be used.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、走査されたイオンビームが入射されるターゲットと
ドーズモニタとを空間的に異なる配置で有するものであ
り、上記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と、上記多点モニタから求められた
イオンビームの走査速度と、走査方向におけるビームス
ポットの電流分布とで、ターゲット上およびドーズモニ
タ上の走査方向での注入量分布を予測し、この注入量分
布を積分して求めたターゲット上の予測注入量とドーズ
モニタ上の予測注入量との比率と、ドーズモニタで測定
したビーム電流量とを基にしてターゲットへの注入量を
制御する制御手段とを有している構成である。
As described above, the ion implantation apparatus of the present invention has the target on which the scanned ion beam is incident and the dose monitor which are spatially different from each other, and is located on the axis of the ion beam. The injection amount in the scanning direction on the target and the dose monitor is determined by the multi-point monitors arranged at the front and rear, the scanning speed of the ion beam obtained from the multi-point monitor, and the current distribution of the beam spot in the scanning direction. A distribution is predicted, and the target injection amount based on the ratio of the predicted injection amount on the target and the predicted injection amount on the dose monitor obtained by integrating this injection amount distribution and the beam current amount measured by the dose monitor. And a control means for controlling.

【0071】これにより、ターゲット上の予測注入量お
よびドーズモニタ上の予測注入量の比率を基に、ドーズ
モニタでの注入量をターゲットへの注入量に換算して注
入量制御を行うため、例えばビームスポットの形状や走
査速度等の原因により注入均一性が悪い場合でも、高精
度な注入量制御を行うことが可能であるという効果を奏
する。
As a result, based on the ratio of the predicted injection amount on the target and the predicted injection amount on the dose monitor, the injection amount is controlled by converting the injection amount in the dose monitor into the injection amount in the target. Even if the injection uniformity is poor due to the shape, the scanning speed, etc., it is possible to perform the injection amount control with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an ion implantation apparatus of the present invention.

【図2】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。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a voltage data value and a beam position.

【図3】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。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between prediction of an injection amount distribution and an actually measured value.

【図4】ビーム電流波形の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a beam current waveform.

【図5】従来例を示すものであり、イオン注入装置の概
略構成を示す説明図である。
FIG. 5 shows a conventional example and is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an ion implantation apparatus.

【図6】ターゲット上の任意の点Aにイオンビームが照
射される状態を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state where an arbitrary point A on the target is irradiated with an ion beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオンビーム 2 CPU部(制御手段) 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 ドーズ用開口部 9c プロファイル用開口部 10 ドーズモニタ 11 第1ビームプロファイルモニタ 12 メカニカルスキャン機構 13 ターゲット 14 第2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 1 Ion Beam 2 CPU Unit (Control Means) 3 Arbitrary Waveform Generator 4a ・ 4b High Voltage Amplifier 5 Scanning Electrode 6 Phase Inverter 7 Deflection Electrode 8 First Multipoint Monitor 9 Mask Slit 9a Target Aperture 9b Dose Aperture 9c Profile opening 10 Dose monitor 11 First beam profile monitor 12 Mechanical scanning mechanism 13 Target 14 Second beam profile monitor 15 Second multi-point monitor 16 Data logger 17 Data point 18 Relation curve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】走査されたイオンビームが入射されるター
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
イオン注入装置において、 上記イオンビームの軸線上における前後2個所に配置さ
れた多点モニタと、 上記多点モニタから求められたイオンビームの走査速度
と、走査方向におけるビームスポットの電流分布とで、
ターゲット上およびドーズモニタ上の走査方向での注入
量分布を予測し、この注入量分布を積分して求めたター
ゲット上の予測注入量とドーズモニタ上の予測注入量と
の比率と、ドーズモニタで測定したビーム電流量とを基
にしてターゲットへの注入量を制御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。
1. An ion implanter having a spatially different arrangement of a target on which a scanned ion beam is incident and a dose monitor, and a multi-point monitor disposed at two front and rear positions on the axis of the ion beam. , The ion beam scanning speed obtained from the multipoint monitor, and the current distribution of the beam spot in the scanning direction,
Predict the implantation dose distribution on the target and in the scanning direction on the dose monitor, integrate the implantation dose distribution, and calculate the ratio between the predicted implantation dose on the target and the predicted implantation dose on the dose monitor, and the beam measured by the dose monitor. An ion implantation apparatus comprising: a control unit that controls an implantation amount into a target based on an electric current amount.
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KR100954484B1 (en) * 2007-07-26 2010-04-22 어드밴스드 이온 빔 테크놀로지 인크. Ion Implantation Method

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