JPH07312197A - 誤差電流検出装置 - Google Patents

誤差電流検出装置

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JPH07312197A
JPH07312197A JP10096794A JP10096794A JPH07312197A JP H07312197 A JPH07312197 A JP H07312197A JP 10096794 A JP10096794 A JP 10096794A JP 10096794 A JP10096794 A JP 10096794A JP H07312197 A JPH07312197 A JP H07312197A
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JP
Japan
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current
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faraday cup
error current
ion implantation
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JP10096794A
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English (en)
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Masafumi Hattori
雅文 服部
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 例えばひとつのイオン注入対象物へのイオン
注入が終了したときのような、イオンビームを照射しな
いときに、リレー4が図中B側に切り換えられる。そし
て、ファラデーカップ2で発生した漏れ電流のような誤
差電流がファラデーカップ2からメーターリレー5に入
力され、メーターリレー5において、所定の設定値より
も大きな誤差電流が検出された場合、異常検出信号が出
力される。 【効果】 イオン注入時のビーム電流計測のレンジに左
右されず、常に、一定の設定値との比較が可能になる。
それによって、大きなレンジの場合でも、小さな誤差電
流をも検出することができ、誤差電流を精密に検出する
ことができる。そのため、ビーム電流が正確に測定でき
るので、正確なイオン注入量の測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン注入装置のよう
な荷電粒子ビームの注入装置における漏れ電流のような
測定誤差の原因となる電流を検出する誤差電流検出装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】イオン注入装置のような荷電粒子ビーム
の注入装置は、例えば、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ビームと
し、イオンビームをイオン注入対象物に照射すること
で、イオン注入対象物内に不純物を注入するものであ
る。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。このイオン注入装置におい
て、イオンの注入量は、イオンビームの粒子数および注
入時間によって決定される。
【0003】上記イオンビームのビーム電流は、以下に
示すように測定されている。すなわち、図2に示すよう
に、イオンビームの注入動作中に、ファラデーカップ3
3に例えば正の電荷を持ったイオンビームが入射する。
なお、ファラデーカップ33は他のすべてのものから絶
縁されている。すると、ファラデーカップ33が正電位
となるため、ファラデーカップ33から、上記ビーム電
流を検出する装置であるカレントトランスデューサー3
1に電流が流れる。この電流がI/V変換器34で電圧
に変換されて測定され、V/F変換器36を通り、検出
信号として出力される。
【0004】ところで、上記イオンビームのファラデー
カップ33への入射時には、入射したファラデーカップ
33の表面から2次電子が放出される。この2次電子が
ファラデーカップ33から外へ逃げると測定誤差の原因
となる。そのため、通常、ファラデーカップ33の開口
部付近に、絶縁部材38によってファラデーカップ33
と絶縁された、中心部にイオンビームの通る穴の空いた
円筒状のサプレッサー電極37を設け、このサプレッサ
ー電極37に負の電圧を加える。このようにすると、上
記2次電子がサプレッサー電極37から反発力を受け、
ファラデーカップ33内にとどまる。すなわち、2次電
子がファラデーカップ33から外へ逃げない。この結
果、上記測定誤差を減少させることができる。
【0005】しかしながら、上記サプレッサー電極37
の汚れ等によりサプレッサー電極37とファラデーカッ
プ33との絶縁性が悪化すると、両者が導通してサプレ
ッサー電極37からファラデーカップ33へ電子が漏れ
(漏れ電流)、ファラデーカップ33の電位が下がる。
このため、ビーム電流の測定誤差が増大する。
【0006】そこで、カレントトランスデューサー31
の中に、上記測定誤差を検出する回路が組み込まれてい
る。すなわち、主にサプレッサー電極37を原因とする
ファラデーカップでの上記漏れ電流のような測定誤差
(誤差電流)を、イオン注入開始前のイオンビーム形状
の調整やビーム電流の設定等の際に測定することによっ
て、上記測定誤差を検出している。この原理を簡単に説
明する。
【0007】オペレーターが、検出範囲設定ボリューム
32によって、ビーム電流のレンジフルスケールに対し
て何%の漏れ電流(電圧に換算して)が発生したときに
異常とするかを設定する。この範囲は、通常、0%から
10%の範囲で設定できるようになっている。なお、ビ
ーム電流のレンジは例えば12段あり、ビーム電流値に
よって手動あるいは自動で切り換えられている。
【0008】誤差電流がファラデーカップ33からカレ
ントトランスデューサー31に入力されると、I/V変
換器34で電圧に変換されたあと、比較器35に入力さ
れる。この電圧が、上記のように設定した設定値と比較
され、設定値よりも大きければ、異常検出信号が出力さ
れる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の誤差電流検出装置では、漏れ電流等の測定誤差であ
る誤差電流の検出の境界値をビーム電流のレンジフルス
ケールに対する相対値で設定している。このため、大き
なレンジの場合には、大きな誤差電流でなければ検出が
不可能となり、誤差電流を精密に検出することができな
い。したがって、ビーム電流を正確に測定できず、例え
ばイオン注入装置に適用した場合、正確なイオン注入量
の測定ができないという問題を有している。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の誤差電流検出装置は、荷電粒子ビームを収
集するビーム収集部と、上記ビーム収集部に入射する荷
電粒子ビームのビーム電流を測定する測定部とを備えた
ビーム電流測定系に設けられるものであり、上記ビーム
収集部で発生する測定誤差となる誤差電流を検出する誤
差電流検出装置において、上記ビーム収集部からの電流
の出力先を、ビーム電流を測定する側と誤差電流を検出
する側との間で切り換える切り換え手段と、荷電粒子ビ
ームがビーム収集部に照射されないときに、上記ビーム
収集部で発生する電流を、予め電流の絶対的な値として
設定された設定値と比較し、上記設定値よりも大きな電
流が検出された場合、異常検出信号を出力する誤差電流
検出手段とを備えたことを特徴としている。
【0011】
【作用】上記の構成により、本発明の誤差電流検出装置
は、例えばひとつの荷電粒子注入対象物への荷電粒子注
入が終了して、荷電粒子ビームがビーム収集部に照射さ
れないときに、切り換え手段によって、ビーム収集部か
らの電流の出力先が誤差電流検出側に切り換えられる。
そして、ビーム収集部で発生した漏れ電流のような測定
誤差の原因である誤差電流が、ビーム収集部から誤差電
流検出手段に入力される。そして、誤差電流検出手段に
おいて、所定の設定値よりも大きな誤差電流が検出され
た場合、異常検出信号が出力される。
【0012】したがって、荷電粒子ビームの照射時のビ
ーム電流計測のレンジに左右されず、常に、一定の設定
値との比較が可能になる。
【0013】それによって、大きなレンジの場合でも、
小さな誤差電流をも検出することができ、誤差電流を精
密に検出することができる。そのため、ビーム電流が正
確に測定できるので、荷電粒子ビームの照射量の正確な
測定ができる。例えばイオン注入装置に本発明を適用し
た場合、正確なイオン注入量の測定ができる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例について図1に基づいて説
明すれば、以下の通りである。本実施例のビーム異常検
出器1(誤差電流検出装置)は、図1に示すように、イ
オン注入装置においてイオンビーム(荷電粒子ビーム)
が照射されたときにビーム電流を収集するファラデーカ
ップ2(ビーム収集部)と、ビーム電流を検出するカレ
ントトランスデューサー3(測定部)との間に設けられ
ている。
【0015】上記ビーム異常検出器1には、ファラデー
カップ2からの電流の出力先をカレントトランスデュー
サー3側(図中A側)とビーム異常検出器1側(図中B
側)との間で切り換えるリレー4(切り換え手段)が設
けられており、図中B側には、上記ファラデーカップ2
において予め電流の絶対的な値として設定された所定の
設定値よりも大きな誤差電流が発生したことが検出され
た場合に異常検出信号を出力するメーターリレー5(誤
差電流検出手段)が接続されている。
【0016】上記カレントトランスデューサー3は、リ
レー4に順に接続されたI/V(電流/電圧)変換器6
およびV/F(電圧/周波数)変換器7によって構成さ
れている。
【0017】イオン注入動作中においては、リレー4の
接点は図中A側(ビーム電流検出側)に切り換えられて
おり、カレントトランスデューサー3にビーム電流が入
力されると、I/V変換器6で電圧に変換されてビーム
電流が検出される。そして、検出信号がV/F変換器7
によって周波数(パルス信号)に変換されて出力され
る。その後、このパルス信号がカウントされて、ビーム
電流が認識される。
【0018】また、上記ビーム異常検出器1が設けられ
たイオン注入装置においては、イオンビームが、第1電
極によって、例えば水平から少し下へ向かう方向(例え
ば水平方向から7°下に傾斜した方向)へ偏向されてお
り、その状態で、高周波電圧がかけられた第2電極によ
って横方向に走査されている。その一方、イオン注入対
象物を保持するプラテンが縦方向に往復運動する。これ
によって、イオン注入対象物全体にイオンが注入される
ようになっている。
【0019】また、上記走査範囲に上記ファラデーカッ
プ2が置かれており、イオン注入対象物全体にイオンが
注入される間、ファラデーカップ2にもイオンビームが
照射されるようになっている。
【0020】そして、ひとつのイオン注入対象物へのイ
オン注入が終わると、イオン注入対象物を交換する間、
第1電極への電圧がOFFになり、上記したイオンビー
ムの下方向への偏向が中断される。するとイオンビーム
は水平方向に進むようになり、上記プラテンやファラデ
ーカップ2に入射しなくなる。このとき、前記リレー4
に、イオンビームのファラデーカップ2への入射が中断
されていることを伝える信号が入力される。この信号を
跳ね上げ信号と称する。
【0021】また、ファラデーカップ2は他の全てのも
のから絶縁されている。そして、ファラデーカップ2の
開口部付近に、中心部にイオンビームの通る穴の空いた
円筒状の絶縁部材9によってファラデーカップ2と絶縁
された、同じく中心部にイオンビームの通る穴の空いた
円筒状のサプレッサー電極8が設けられている。そし
て、サプレッサー電極8に負の電圧が加えられている。
このため、イオンビームのファラデーカップ2への入射
時にファラデーカップ2の表面から放出される2次電子
が、サプレッサー電極8から反発力を受け、ファラデー
カップ2内にとどまる。それによって、ビーム電流の測
定誤差の軽減が図られている。
【0022】上記のようにファラデーカップ2は周囲か
ら絶縁されているが、接触している絶縁物の汚れ等によ
って絶縁状態が悪化すると、周囲と導通し、ファラデー
カップ2とその周囲の物との間に電位差がある場合はそ
こに電流(漏れ電流)が生じる。この漏れ電流は、ビー
ム電流の測定誤差となるもの(誤差電流)であり、誤差
電流が生じると、正確なビーム電流の測定が困難になっ
てくる。
【0023】そして、上記の漏れ電流の主なものは上記
サプレッサー電極8が原因となって起こるものである。
すなわち、上記サプレッサー電極8の汚れ等によりサプ
レッサー電極8とファラデーカップ2との絶縁性が悪化
すると、両者が導通する。その結果、サプレッサー電極
8からファラデーカップ2へ電子が漏れ、ファラデーカ
ップ2の電位が下がる。このため、ビーム電流の測定誤
差が増大する。
【0024】そこで、上記ビーム異常検出器1におい
て、上記の漏れ電流のような誤差電流を検出する動作に
ついて、次に説明する。
【0025】例えばひとつのイオン注入対象物へのイオ
ン注入が終了して、ビーム電流が上記ファラデーカップ
2に入射しなくなると、前記したように跳ね上げ信号が
リレー4に入力される。すると、リレー4が図中B側
(誤差電流検出側)に切り換えられる。そして、ファラ
デーカップ2で発生した上記漏れ電流のような誤差電流
がファラデーカップ2からメーターリレー5に入力され
る。その後、メーターリレー5において上記誤差電流が
計測され、予め電流の絶対値として設定された前記所定
の設定値よりも大きな誤差電流が検出された場合、異常
検出信号が出力される。
【0026】以上のように、ビーム異常検出器1は、カ
レントトランスデューサー3とは別の経路として独立し
て設けられている。したがって、イオン注入時のビーム
電流計測のレンジに左右されず、誤差電流を常に一定の
設定値と比較することが可能になる。
【0027】それによって、大きなレンジの場合でも、
小さな誤差電流をも検出することができ、誤差電流を精
密に検出することができる。そのため、ビーム電流が正
確に測定できるので、正確なイオン注入量の測定ができ
る。
【0028】なお、本実施例はイオンビームのビーム電
流を検出するものであるが、本発明はこれに限定され
ず、他の荷電粒子、例えば電子ビーム等の電流を測定す
るすべての系に適用できる。
【0029】また、検出対象は上記漏れ電流に限定され
ず、ビーム電流の測定誤差となるすべての電流(誤差電
流)に対して適用できる。
【0030】
【発明の効果】本発明の誤差電流検出装置は、以上のよ
うに、荷電粒子ビームを収集するビーム収集部と、上記
ビーム収集部に入射する荷電粒子ビームのビーム電流を
測定する測定部とを備えたビーム電流測定系に設けられ
るものであり、上記ビーム収集部で発生する測定誤差と
なる誤差電流を検出する誤差電流検出装置において、上
記ビーム収集部からの電流の出力先を、ビーム電流を測
定する側と誤差電流を検出する側との間で切り換える切
り換え手段と、荷電粒子ビームがビーム収集部に照射さ
れないときに、上記ビーム収集部で発生する電流を、予
め電流の絶対的な値として設定された設定値と比較し、
上記設定値よりも大きな電流が検出された場合、異常検
出信号を出力する誤差電流検出手段とを備えた構成であ
る。
【0031】それゆえ、大きなレンジの場合でも、小さ
な誤差電流をも検出することができ、誤差電流を精密に
検出することができる。そのため、ビーム電流が正確に
測定できるので、荷電粒子ビームの照射量の正確な測定
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の誤差電流検出装置の構成の
概略を示すブロック図である。
【図2】従来の誤差電流検出装置の構成の概略を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 ビーム異常検出器(誤差電流検出装置) 2 ファラデーカップ(ビーム収集部) 3 カレントトランスデューサー(測定部) 4 リレー(切り換え手段) 5 メーターリレー(誤差電流検出手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷電粒子ビームを収集するビーム収集部
    と、上記ビーム収集部に入射する荷電粒子ビームのビー
    ム電流を測定する測定部とを備えたビーム電流測定系に
    設けられるものであり、上記ビーム収集部で発生する測
    定誤差となる誤差電流を検出する誤差電流検出装置にお
    いて、 上記ビーム収集部からの電流の出力先を、ビーム電流を
    測定する側と誤差電流を検出する側との間で切り換える
    切り換え手段と、 荷電粒子ビームがビーム収集部に照射されないときに、
    上記ビーム収集部で発生する電流を、予め電流の絶対的
    な値として設定された設定値と比較し、上記設定値より
    も大きな電流が検出された場合、異常検出信号を出力す
    る誤差電流検出手段とを備えたことを特徴とする誤差電
    流検出装置。
JP10096794A 1994-05-16 1994-05-16 誤差電流検出装置 Pending JPH07312197A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2343991A (en) * 1998-10-13 2000-05-24 Samsung Electronics Co Ltd Method of monitoring Faraday cup operation in ion implantation apparatus for use in manufacturing semiconductors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2343991A (en) * 1998-10-13 2000-05-24 Samsung Electronics Co Ltd Method of monitoring Faraday cup operation in ion implantation apparatus for use in manufacturing semiconductors
GB2343991B (en) * 1998-10-13 2000-10-11 Samsung Electronics Co Ltd Method of monitoring faraday cup operation in ion implantation apparatus for use in manufacturing semiconductors

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