JPH0740476B2 - Charge beam current measurement mechanism - Google Patents

Charge beam current measurement mechanism

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JPH0740476B2
JPH0740476B2 JP62119831A JP11983187A JPH0740476B2 JP H0740476 B2 JPH0740476 B2 JP H0740476B2 JP 62119831 A JP62119831 A JP 62119831A JP 11983187 A JP11983187 A JP 11983187A JP H0740476 B2 JPH0740476 B2 JP H0740476B2
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electrode
beam current
gate
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治久 森
八男 三星
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Fujitsu Ltd
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Tokyo Electron Ltd
Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明はターゲットへの荷電ビーム照射時に、そのビー
ム電流を測定するファラデー構造において、 ターゲットへの荷電ビーム照射中は荷電ビームの電流値
を測定するための第1のファラデー構造に対し、ダーゲ
ットへの荷電ビーム照射時以外に荷電ビームの電流値を
測定するための第2のファラデー構造を電気的に切離し
てグラウンド電位とすることにより、 ドーズ量の不安定性を防止できると共に、ターゲット交
換後の真空度回復時間を短縮することができるようにし
たものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] The present invention relates to a Faraday structure for measuring a beam current of a target when the target is being irradiated with a charged beam. For the Faraday structure of No. 1, by electrically disconnecting the second Faraday structure for measuring the current value of the charged beam other than when the charged beam is irradiated to the target to the ground potential, the instability of the dose amount is eliminated. In addition to the prevention, it is possible to shorten the vacuum recovery time after the target replacement.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は荷電ビーム電流測定機構に係り、特にイオン注
入装置においてターゲットへのイオンビーム照射時にそ
のビーム電流を測定するファラデー機構に関する。
The present invention relates to a charged beam current measuring mechanism, and more particularly to a Faraday mechanism for measuring a beam current of a target in an ion implanter when the target is irradiated with an ion beam.

イオン注入装置ではターゲット上のウェーハへのドーズ
量を正確に測定することが要求され、そのためビーム電
流をできるだけ正確に測定するための荷電ビーム電流測
定機構が必要とされる。
Ion implanters are required to accurately measure the dose to the wafer on the target, and therefore a charged beam current measuring mechanism is required to measure the beam current as accurately as possible.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の荷電ビーム電流測定機構の一例を第3図(最終
図)に示す。図中、1はターゲット(回転円盤)で、そ
の表面上には円周方向に複数個のウェーハ2が載置され
ている。3はリアファラデー電極で、ターゲット1に照
射されるイオンビームの電流値を測定するために設けら
れている。
An example of a conventional charged beam current measuring mechanism is shown in FIG. 3 (final diagram). In the figure, 1 is a target (rotating disk), on the surface of which a plurality of wafers 2 are mounted in the circumferential direction. Reference numeral 3 denotes a rear Faraday electrode, which is provided to measure the current value of the ion beam with which the target 1 is irradiated.

リアファラデー電極3の更にイオンビーム入射側には、
リアバイアス電極4、ビームゲート5、フロントファラ
デー電極6とが夫々順番に設けられてある。リアバイア
ス電極4はリアファラデー電極3と共に第1のファラデ
ー構造を構成している。ビームゲート5はアルミニウム
製で、イオンビーム入射面にカーボン層が設けられてお
り、また開口部5a及び非開口部5bとを有し、更に図中、
上下方向に可動自在に構成されている。ビームゲート5
の開口部5aの大きさは、リアバイアス電極4及びリアフ
ァラデー電極3の開口部の外側端面にイオンビームが当
らないように適当な大きさに設定されてあり、ビームマ
スクを兼ねている。
Further, on the ion beam incident side of the rear Faraday electrode 3,
A rear bias electrode 4, a beam gate 5, and a front Faraday electrode 6 are provided in that order. The rear bias electrode 4 constitutes the first Faraday structure together with the rear Faraday electrode 3. The beam gate 5 is made of aluminum, has a carbon layer on the ion beam entrance surface, and has an opening 5a and a non-opening 5b.
It is configured to be movable in the vertical direction. Beam gate 5
The size of the opening 5a is set to an appropriate size so that the ion beam does not hit the outer end surfaces of the openings of the rear bias electrode 4 and the rear Faraday electrode 3, and also serves as a beam mask.

フロントファラデー電極6はバイアス電極も兼ねてお
り、ビームゲート5と共に、ターゲット1へのイオンビ
ーム照射時以外にイオンビーム電流値を測定するための
第2のファラデー構造を構成している。
The front Faraday electrode 6 also serves as a bias electrode, and together with the beam gate 5, constitutes a second Faraday structure for measuring the ion beam current value except when the target 1 is irradiated with the ion beam.

7はバイアス電源で、リアバイアス電極4及びフロント
ファラデー電極6に夫々負の直流電圧をバイアス電圧と
して印加する。更に、バイアス電源の正側端子は、ター
ゲット1、リアファラデー電極3及びビームゲート5と
共にビーム電流計8に接続されている。
A bias power source 7 applies a negative DC voltage as a bias voltage to each of the rear bias electrode 4 and the front Faraday electrode 6. Further, the positive side terminal of the bias power source is connected to the beam ammeter 8 together with the target 1, the rear Faraday electrode 3 and the beam gate 5.

上記構成の従来のハイブリッドスキャン方式の荷電ビー
ム電流測定機構において、注入しようとするイオンビー
ムによるビーム電流がどの程度であるかを予め知るた
め、及びイオンビームのウェーハ2に対するスキャンニ
ングが正規に行なわれるかどうかを確認するため、イオ
ン注入をウェーハ2に対して行なう前に、ビームゲート
5を図中、上方向へ移動してイオンビーム源(図示せ
ず)より外部の真空中に引き出され、更にフロントファ
ラデー電極6内を通過して入来したイオンビームを、ビ
ームゲート5の非開口部5bによりリアバイアス電極4以
降への通過を阻止した状態で粗い精度でビーム電流の測
定を行なう。この場合、ビームゲート5の非開口部5bに
衝突したイオンビームに応じたビーム電流値がビーム電
流計8に指示される。
In the conventional hybrid scan type charged beam current measuring mechanism having the above-described configuration, the ion beam to be implanted is to be known in advance in advance, and the ion beam is normally scanned with respect to the wafer 2. In order to confirm whether or not the ion implantation is performed on the wafer 2, the beam gate 5 is moved upward in the drawing to be extracted from an ion beam source (not shown) into an external vacuum. The ion current that has passed through the inside of the front Faraday electrode 6 is measured with a coarse accuracy while the non-opening 5b of the beam gate 5 prevents the ion beam from passing beyond the rear bias electrode 4. In this case, the beam ammeter 8 is instructed of the beam current value corresponding to the ion beam that has collided with the non-opening portion 5b of the beam gate 5.

注入しようとするイオンビームによるビーム電流の値の
概略がわかり、かつ、スキャンニングが正規に行なわれ
ていることが確認されると、次にビームゲート5が図
中、下方向に移動され、ビームゲート5の開口部5aとフ
ロントファラデー電極6、リアバイアス電極4、リアフ
ァラデー電極3の各開口部とが夫々連通せしめられる。
これにより、イオンビームはフロントファラデー電極
6、ビームゲート5の開口部5a、リアバイアス電極4及
びリアファラデー電極3を順番に通過してウェーハ2上
に照射せしめられる。
When the outline of the beam current value due to the ion beam to be implanted is known and it is confirmed that the scanning is normally performed, then the beam gate 5 is moved downward in the drawing to move the beam. The opening 5a of the gate 5 and the openings of the front Faraday electrode 6, the rear bias electrode 4, and the rear Faraday electrode 3 are made to communicate with each other.
As a result, the ion beam passes through the front Faraday electrode 6, the opening 5a of the beam gate 5, the rear bias electrode 4, and the rear Faraday electrode 3 in this order, and is irradiated onto the wafer 2.

このときターゲット1は例えば一定方向に1000rpmで回
転しており、またイオンビームは1つのウェーハ2の直
径よりやや大なる範囲で水平方向に、例えば1往復当り
10秒の割合で往復走査せしめられる。また、ウェーハ2
上に照射されたイオンビームによるビーム電流はビーム
電流計8により測定される。
At this time, the target 1 is rotating in a fixed direction, for example, at 1000 rpm, and the ion beam is horizontal in a range slightly larger than the diameter of one wafer 2, for example, one round trip.
Reciprocal scanning is performed at a rate of 10 seconds. Also, wafer 2
The beam current due to the ion beam irradiated above is measured by the beam ammeter 8.

ここで、イオンビームがターゲット1及びウェーハ2に
衝突した際に発生する二次電子による電流がビーム電流
として加算されないように、リアバイアス電極4がバイ
アス電源7よりの負の直流電圧でバイアスされているた
め、注入イオンビームによるビーム電流のみが測定され
る。
Here, the rear bias electrode 4 is biased by a negative DC voltage from the bias power source 7 so that the current due to the secondary electrons generated when the ion beam collides with the target 1 and the wafer 2 is not added as the beam current. Therefore, only the beam current due to the implanted ion beam is measured.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかるに、上記の従来の荷電ビーム電流測定機構は、イ
オンビームの注入中に、注入されたイオンビームの一部
がビームゲート5の開口部5a以外の所に衝突してリアバ
イアス電極4への通過を阻止されることがある。この場
合は、ビームゲート5の開口部5a以外の所に衝突したイ
オンビームの一部によるビーム電流が、ビームゲート5
を介してビーム電流計8に供給されるため、上記イオン
ビームの一部はターゲット1及びウェーハ2に照射され
ていないにも拘らず、ビーム電流として測定されること
となり、ドーズ量誤差(不足)を生じるという問題点を
有していた。
However, in the above-mentioned conventional charged beam current measuring mechanism, during implantation of the ion beam, a part of the implanted ion beam collides with a portion other than the opening 5a of the beam gate 5 and passes to the rear bias electrode 4. May be blocked. In this case, the beam current due to a part of the ion beam colliding with the beam gate 5 other than the opening 5a is
Since the ion beam is supplied to the beam ammeter 8 via the beam current meter, a part of the ion beam is measured as the beam current even though the target 1 and the wafer 2 are not irradiated, and a dose amount error (insufficient) Had the problem of causing

しかも、そのドーズ量誤差はビームゲート5の開口部5a
以外の所に当るイオンビーム量がその都度異なるため、
不定であり、ビームサイズの変化に伴い、ドーズ量の不
安定性を引起していた。
Moreover, the dose error is due to the opening 5a of the beam gate 5.
Because the amount of ion beam that hits other places is different each time,
It was indefinite, and the dose amount became unstable with the change in beam size.

本発明は上記の点に鑑みて創作されたもので、ドーズ量
誤差の少ないビーム電流の測定ができる荷電ビーム電流
測定機構を提供することを目的する。
The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a charged beam current measuring mechanism capable of measuring a beam current with a small dose error.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の荷電ビーム電流測定機構は、第1及び第2のフ
ァラデー構造と電流計とからなる機構において、ターゲ
ットへの荷電ビーム照射中は第1のファラデー構造の荷
電ビーム入射側に設けられた第2のファラデー構造をす
べて第1のファラデー構造と電気的に切離してグラウン
ド電位とする手段を設けたものである。
The charged beam current measuring mechanism of the present invention is a mechanism including first and second Faraday structures and an ammeter, and is a first mechanism provided on the charged beam incident side of the first Faraday structure during irradiation of the target with the charged beam. The second Faraday structure is electrically separated from the first Faraday structure to provide a ground potential.

〔作用〕[Action]

第2のファラデー構造は、ターゲットに照射中の荷電ビ
ームの電流値を測定するための第1のファラデー構造の
荷電ビーム入射側に設けられ、ターゲットへの荷電ビー
ム照射中は荷電ビームを開口部を通して第1のファラデ
ー構造に導き、ターゲットへの荷電ビーム照射時以外に
荷電ビーム電流値を測定するときは非開口部により荷電
ビームの第1のファラデー構造への通過を阻止する。す
なわち、第2のフアラデー構造は荷電ビームを第1のフ
ァラデー構造へ通過させたり、遮断したりするシャッタ
ー機能を有すると共に、前記開口部によって前記第1の
ファラデー構造のビームマスクを兼ねた構造とされてい
る。
The second Faraday structure is provided on the charged beam incident side of the first Faraday structure for measuring the current value of the charged beam during irradiation of the target, and the charged beam passes through the opening during irradiation of the charged beam to the target. When the charge beam current value is guided to the first Faraday structure and the target is not irradiated with the charged beam, the non-aperture portion prevents the charged beam from passing through the first Faraday structure. That is, the second Faraday structure has a shutter function of passing or blocking the charged beam to or from the first Faraday structure, and also has a structure which doubles as a beam mask of the first Faraday structure by the opening. ing.

上記の第2のファラデー構造は、荷電ビームのターゲッ
トへの照射中は、第1のファラデー構造と電気的に切離
され、グラウンド電位とされる。これにより、荷電ビー
ムのターゲットへの照射中において、荷電ビームの一部
が第2のファラデー構造に当ってターゲットへ照射され
なくても、第2のファラデー構造に当った荷電ビーム分
のビーム電流は前記電流計に供給されることはなく、電
流計にはターゲットに実際に照射された荷電ビーム分の
ビーム電流が流れる。
The above-mentioned second Faraday structure is electrically separated from the first Faraday structure during the irradiation of the target with the charged beam to be at the ground potential. As a result, during irradiation of the target with the charged beam, even if a part of the charged beam hits the second Faraday structure and is not irradiated to the target, the beam current for the charged beam hitting the second Faraday structure is The beam current is not supplied to the ammeter, and a beam current corresponding to the charged beam actually applied to the target flows through the ammeter.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明機構の一実施例の構成図を示す。同図
中、第3図の同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を適宜省略する。第1図において、スキャンマグネッ
ト等(図示せず)により、イオンビームは水平方向にス
キャン(走査)され、ウェーハ2の幅をカバーするよう
に照射される。従って、リアファラデー電極3、リアバ
イアス電極4、ビームゲート5の開口部5a、フロントフ
ァラデー電極6は、それらの開口部(通路)のイオンビ
ームの注入方向に対して直角方向の断面形状が横長とな
る。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the mechanism of the present invention. In the figure, the same components as those of FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. In FIG. 1, the ion beam is horizontally scanned (scanned) by a scan magnet or the like (not shown) and is irradiated so as to cover the width of the wafer 2. Therefore, in the rear Faraday electrode 3, the rear bias electrode 4, the opening 5a of the beam gate 5, and the front Faraday electrode 6, the cross-sectional shape of these openings (passages) in the direction perpendicular to the ion beam implantation direction is laterally long. Become.

また、S1及びS2は夫々2つの固定接点a及びbを有する
スイッチで、ビームゲート5の上下動に連動して切換わ
る構成とされている。スイッチS1の固定接点aはリアバ
イアス電極4とバイアス電極7の負側端子との接続点に
接続されている。また、スイッチS1の固定接点bとスイ
ッチS2の固定接点bとは共に接地されている。
Further, S 1 and S 2 are switches each having two fixed contacts a and b, and are configured to be switched in conjunction with the vertical movement of the beam gate 5. The fixed contact a of the switch S 1 is connected to the connection point between the rear bias electrode 4 and the negative side terminal of the bias electrode 7. The fixed contact b of the switch S 1 and the fixed contact b of the switch S 2 are both grounded.

更に、スイッチS2の固定接点aはターゲット1、リアフ
ァラデー電極3、ビーム電流計8の非接地側端子及びバ
イアス電源7の正側端子の共通接続点に接続されてい
る。また更に、スイッチS1の共通接点はフロントファラ
デー電極6に接続され、スイッチS2の共通接点はビーム
ゲート5に接続されている。
Further, the fixed contact a of the switch S 2 is connected to a common connection point of the target 1, the rear Faraday electrode 3, the non-grounded side terminal of the beam ammeter 8 and the positive side terminal of the bias power supply 7. Furthermore, the common contact of the switch S 1 is connected to the front Faraday electrode 6, and the common contact of the switch S 2 is connected to the beam gate 5.

第1図はビームゲート開、すなわち、イオンビームがビ
ームゲート5の開口部を通過し、更にリアバイアス電極
4、リアファラデー電極3を各々通過してターゲット1
上にイオンビームが照射されている状態を示している。
このときは、イオンビームの注入が行なわれ、かつ、ビ
ーム電流計8にはターゲット1上に照射されたイオンビ
ームによるビーム電流が表示されることは前記した通り
である。また、このときは第1図に示すようにスイッチ
S1及びS2は共に固定接点b側に接続されている。
FIG. 1 shows that the beam 1 is opened, that is, the ion beam passes through the opening of the beam gate 5, and further passes through the rear bias electrode 4 and the rear Faraday electrode 3, respectively.
The state where the ion beam is irradiated is shown above.
At this time, ion beam implantation is performed, and the beam ammeter 8 displays the beam current of the ion beam with which the target 1 is irradiated, as described above. At this time, switch the switch as shown in Fig. 1.
Both S 1 and S 2 are connected to the fixed contact b side.

一方、イオン注入を始める前に注入しようとするイオン
ビームによるビーム電流値の測定などを行なう場合は、
ビームゲート5は第1図中、上方へ移動され、その非開
口部5bによりフロントファラデー電極6を通過して入来
したイオンビームのリアバイアス電極4への通過を阻止
する(すなわち、ビームゲート閉となる)。
On the other hand, when measuring the beam current value with the ion beam to be implanted before starting the ion implantation,
The beam gate 5 is moved upward in FIG. 1 and its non-opening 5b prevents the ion beam passing through the front Faraday electrode 6 from passing through to the rear bias electrode 4 (that is, the beam gate is closed). Will be).

このビームゲート閉のときは、ビームゲート5の移動に
連動してスイッチS1及びS2が夫々固定接点a側に切換接
続される。従って、ビームゲート閉のときは第3図に示
した従来の機構と同一の結線となるので、その説明は省
略し、従来の機構と結線が異なるビームゲート開の場合
の動作について次に説明する。
When the beam gate is closed, the switches S 1 and S 2 are switched and connected to the fixed contact a side in conjunction with the movement of the beam gate 5. Therefore, when the beam gate is closed, the wiring is the same as that of the conventional mechanism shown in FIG. 3, so the description thereof is omitted, and the operation in the case of opening the beam gate different from the conventional mechanism will be described below. .

ビームゲート開の場合、前記したようにスイッチS1及び
S2は各々固定接点b側に切換接続されるから、フロント
ファラデー電極6及びビームゲート5が各々リアバイア
ス電極4及びリアファラデー電極3と電気的に切離さ
れ、グラウンド電位とされる。
When the beam gate is opened, the switches S 1 and
Since S 2 is switched and connected to the fixed contact b side, the front Faraday electrode 6 and the beam gate 5 are electrically disconnected from the rear bias electrode 4 and the rear Faraday electrode 3, respectively, and are set to the ground potential.

一方、このときはイオンビーム源(図示せず)よりのイ
オンビームはフロントファラデー電極6、ビームゲート
5の開口部5a、リアバイアス電極4及びリアファラデー
電極3を夫々順次に通過してターゲット1及びウェーハ
2上に照射されるが、その注入されるイオンビームの一
部がビームゲート5の開口部5a以外の個所に当りその通
過が阻止されることがある。
On the other hand, at this time, the ion beam from the ion beam source (not shown) sequentially passes through the front Faraday electrode 6, the opening 5a of the beam gate 5, the rear bias electrode 4 and the rear Faraday electrode 3, respectively, and the target 1 and The wafer 2 is irradiated, but a part of the injected ion beam may hit a portion other than the opening 5a of the beam gate 5 and be blocked from passing therethrough.

この場合、ビームゲート5はスイッチS2を介してグラウ
ンド電位とされており、かつ、リアファラデー電極3、
リアバイアス電極4及びビーム電流計8と夫々電気的に
切離されているので、ビームゲート5によりその通過が
阻止された上記の注入イオンビームの一部によるビーム
電流は、ビーム電流計8に流れることはない。このた
め、ビーム電流計8によりターゲット1に照射されたイ
オンビームによるビーム電流のみが正確に測定される。
In this case, the beam gate 5 is set to the ground potential via the switch S 2 , and the rear Faraday electrode 3,
Since the rear bias electrode 4 and the beam ammeter 8 are electrically separated from each other, the beam current due to a part of the implanted ion beam whose passage is blocked by the beam gate 5 flows to the beam ammeter 8. There is no such thing. Therefore, the beam ammeter 8 accurately measures only the beam current of the ion beam with which the target 1 is irradiated.

ところで、ビームゲート開のときに注入イオンビームの
一部がビームゲート5の開口部5a以外の個所に当ること
に起因して生ずるビーム電流測定誤差を除去するには、
ビームゲート5のみをビームゲート開のときにグラウン
ド電位に切換え、フロントファラデー電極6に関しては
結線の切換えを行なわず、従来と同様にバイアス電源7
の負側端子に常時接続しておくようにすることも考えら
れる(これを説明の便宜上方式Aというものとする)。
By the way, in order to eliminate a beam current measurement error caused by a part of the implanted ion beam hitting a portion other than the opening 5a of the beam gate 5 when the beam gate is opened,
Only the beam gate 5 is switched to the ground potential when the beam gate is opened, and the connection of the front Faraday electrode 6 is not switched.
It is also conceivable to always connect to the negative terminal of the above (this is referred to as method A for convenience of explanation).

しかし、この方式Aでは、イオンビームがビームゲート
5に照射されたときに生じる二次イオンや、ビームライ
ン中で残留ガスより生じる低エネルギーイオンがフロン
トファラデー電極6に流入し、これによりビーム電流計
8の被測定ビーム電流がターゲット1に照射されたイオ
ンビームによるビーム電流値より増加し、ドーズ量の誤
差の発生及びドーズ量の不安定性が発生することを、本
発明者は見出した。
However, in this method A, secondary ions generated when the beam beam 5 is irradiated with the ion beam and low-energy ions generated from the residual gas in the beam line flow into the front Faraday electrode 6, which causes a beam ammeter. The present inventor has found that the measured beam current of No. 8 increases from the beam current value of the ion beam with which the target 1 is irradiated, which causes the error of the dose amount and the instability of the dose amount.

上記方式Aの問題点はフロントファラデー電極6とリア
バイアス電極4のバイアス電源7を共用している点にあ
るから、そこでフロントファラデー電極6に対して負の
直流電圧を供給するバイアス電源はバイアス電源7とは
別に設け、かつ、その別に設けたバイアス電源の正側端
子はビーム電流計8に結線しないようにすることが考え
られる(これを説明の便宜上、方式Bというものとす
る)。
Since the problem of the method A is that the bias power supply 7 for the front Faraday electrode 6 and the rear bias electrode 4 is shared, the bias power supply for supplying the negative DC voltage to the front Faraday electrode 6 is the bias power supply. It is conceivable that the positive side terminal of the bias power source provided separately from No. 7 is not connected to the beam ammeter 8 (this is referred to as method B for convenience of explanation).

この方式Bによれば、前記した二次イオンや、低エネル
ギーイオンは上記の別のバイアス電源によって負にバイ
アスされているフロントファラデー電極6によってバイ
パスされることとなり、一見好都合である。しかし、こ
の方式Bでは、真空度が悪く、残留ガスが多い場合、イ
オンの一部がイオンビーム中でチャージを失って中性ビ
ーム化するのに対し、運動エネルギーは失っていないの
でドーズ量は変化せず、このため、ビーム電流計8によ
り測定される被測定ビーム電流の値が小さくなる分最終
的ドーズ量は逆に多くなり、やはりドーズ量誤差を生じ
てしまう。
According to this method B, the above-mentioned secondary ions and low-energy ions are bypassed by the front Faraday electrode 6 which is negatively biased by the above-mentioned other bias power source, which is apparently convenient. However, in this method B, when the degree of vacuum is poor and the amount of residual gas is large, some of the ions lose their charge in the ion beam and become a neutral beam, but the kinetic energy is not lost, so the dose amount is There is no change. Therefore, the value of the beam current to be measured measured by the beam ammeter 8 is reduced, so that the final dose amount is increased, and a dose amount error is generated.

これに対し、本発明によれば、上記方式A及びBの問題
点も解決できるものであり、これにつき第2図と共に更
に詳細に説明する。
On the other hand, according to the present invention, the problems of the methods A and B can be solved, which will be described in more detail with reference to FIG.

第2図は被測定ビーム電流IBとビーム測定機構の圧力と
の関係を示しており、前記方式Aの場合は曲線Iで示す
如く、低圧力のとき(すなわち、高真空とき)には、残
留ガスが極めて少なく、一定のドーズ量に相当する所定
値の被測定ビーム電流IBが得られる。しかし、圧力が高
くなると(すなわち、真空度が低くなると)残留ガスが
多くなり、それにより生じる低エネルギーイオンにより
前記した如く被測定ビーム電流IBが増加し、第2図に破
線IVで示す一定のドーズ量に対して大きく異なる被測定
ビーム電流値となってしまう。この結果、方式Aでは被
測定ビーム電流値を前記高真空時の所定値になるように
注入イオンビーム量を制御するので、ドーズ量は注入す
べき本来の値より低下する。
FIG. 2 shows the relationship between the measured beam current I B and the pressure of the beam measuring mechanism. In the case of the method A, as shown by the curve I, when the pressure is low (that is, high vacuum), The residual gas is extremely small, and the measured beam current I B of a predetermined value corresponding to a constant dose amount can be obtained. However, as the pressure increases (that is, the degree of vacuum decreases), the residual gas increases, and the low-energy ions generated thereby increase the measured beam current I B as described above, and the constant beam current IV shown in FIG. The measured beam current value greatly differs with respect to the dose amount. As a result, in the method A, since the amount of ion beam to be injected is controlled so that the measured beam current value becomes the predetermined value in the high vacuum, the dose amount becomes lower than the original value to be injected.

一方、方式Bの場合は第2図に曲線IIで示す如く、低圧
力時にはドーズ量に相当する所定値の被測定ビーム電流
IBが得られるが、圧力が高くなると(真空度が悪くなる
と)、イオンビーム中で発生する中性ビームの増加によ
り、被測定ビーム電流の値は、破線IVで示す一定のドー
ズ量に相当するビーム電流値よりも大きく低下してしま
う。この結果、方式Bでは被測定ビーム電流値を前記高
真空時の所定値になるように注入イオンビーム量を制御
するので、ドーズ量は注入すべき本来の値より増加する
こととなる。従って、方式A及びBの場合はいずれもド
ーズ量誤差を生じ、またドーズ量が不安定である。
On the other hand, in the case of method B, as shown by the curve II in FIG. 2, the measured beam current of a predetermined value corresponding to the dose amount at low pressure.
Although I B obtained, when the pressure becomes higher (the degree of vacuum is degraded), an increase in the neutral beam generated by the ion beam, the value of the measured beam current corresponds to a certain dose indicated by a broken line IV The beam current value is much lower than that. As a result, in the method B, since the amount of ion beam to be injected is controlled so that the measured beam current value becomes the predetermined value in the high vacuum, the dose amount becomes larger than the original value to be injected. Therefore, in the cases of the methods A and B, a dose amount error occurs and the dose amount is unstable.

これに対し、本発明によれば、イオン注入時にはビーム
ゲート5及びフロントファラデー電極6の両方をリアフ
ァラデー電極3及びリアバイアス電極4と夫々電気的に
切離してグラウンド電位にしているので、真空度が悪く
なると、低エネルギーイオンのリアバイアス電極4への
流入による被測定ビーム電流IBの増加と、中性ビームの
増加による被測定ビーム電流IBの減少とが同時に生じ、
これらは本発明者の試作実験によれば略相殺されること
が確められた。
On the other hand, according to the present invention, at the time of ion implantation, both the beam gate 5 and the front Faraday electrode 6 are electrically separated from the rear Faraday electrode 3 and the rear bias electrode 4 to the ground potential. If it gets worse, an increase in the measured beam current I B due to the inflow of low-energy ions into the rear bias electrode 4 and a decrease in the measured beam current I B due to an increase in the neutral beam occur at the same time,
It was confirmed by the inventor's trial manufacture experiment that these are substantially offset.

従って、本発明によれば、イオン注入時の被測定ビーム
電流IBは真空度が悪くなっても、第2図に実線IIIで示
す如く、一定ドーズ量(破線IVで示す)に対応した誤差
の極めて小さな電流値が得られる。
Therefore, according to the present invention, the measured beam current I B at the time of ion implantation has an error corresponding to a constant dose amount (shown by a broken line IV) as shown by a solid line III in FIG. An extremely small current value of is obtained.

このことは、本発明によれば、真空度が悪く残留ガス圧
の比較的高い状態(例えば10-5Torrオーダー)でも、ド
ーズ量測定精度を確保できることを意味する。これによ
り、ターゲット1やウェーハ2の交換時には一旦真空を
破るが、本発明ではターゲット1やウェーハ2の交換後
の真空度回復時間を短縮することができ、処理量を増大
することができる。
This means that according to the present invention, the dose amount measurement accuracy can be secured even in a state where the degree of vacuum is poor and the residual gas pressure is relatively high (eg, 10 −5 Torr order). Thereby, the vacuum is temporarily broken when the target 1 or the wafer 2 is replaced, but in the present invention, the vacuum degree recovery time after the replacement of the target 1 or the wafer 2 can be shortened and the throughput can be increased.

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例の如き静電サプレッションを用いたフ
ァラデー機構ではなく、磁場サプレッションを用いたフ
ァラデー機構にも適用することができる。また、イオン
ビーム以外の他の荷電ビームのビーム電流測定機構にも
本発明を適用することができるものである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to a Faraday mechanism using magnetic field suppression instead of the Faraday mechanism using electrostatic suppression as in the embodiments. Further, the present invention can be applied to a beam current measuring mechanism for a charged beam other than the ion beam.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述の如く、本発明によれば、荷電ビームのターゲット
への照射中において、荷電ビームの一部が第2のファラ
デー構造に当ってターゲットへ照射されない場合にも、
実際にターゲットに照射された荷電ビーム分のビーム電
流を測定することができるので、ドーズ量誤差やドーズ
量の不安定性のない正確なビーム電流の測定を行なうこ
とができる。また、真空度が悪くても所定のドーズ量測
定精度を確保することができ、ターゲット変換後の真空
回復時間を短縮することができ、これによりイオン注入
等の処理量を増大することができる等の数々の特長を有
するものである。
As described above, according to the present invention, even when a part of the charged beam hits the second Faraday structure and is not irradiated to the target during irradiation of the charged beam to the target,
Since the beam current of the charged beam with which the target is actually irradiated can be measured, accurate beam current measurement without dose error or dose instability can be performed. Further, even if the degree of vacuum is poor, a predetermined dose amount measurement accuracy can be secured, the vacuum recovery time after target conversion can be shortened, and thus the processing amount of ion implantation or the like can be increased. It has a number of features.

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

第1図は本発明機構の一実施例を示す構成図、 第2図は本発明機構と他の機構との被測定ビーム電流対
圧力特性を対比して示す図、 第3図は従来機構の一例を示す構成図である。 図において、 1はターゲット(回転円板)、 2はウェーハ、 3はリアファラデー電極、 4はリアバイアス電極、 5はビームゲート、 5aは開口部、 5bは非開口部、 6はフロントファラデー電極、 7はバイアス電源、 8はビーム電流計、 S1,S2はスイッチである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the mechanism of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the measured beam current vs. pressure characteristics of the mechanism of the present invention and another mechanism, and FIG. It is a block diagram which shows an example. In the figure, 1 is a target (rotary disk), 2 is a wafer, 3 is a rear Faraday electrode, 4 is a rear bias electrode, 5 is a beam gate, 5a is an opening, 5b is a non-opening, 6 is a front Faraday electrode, Reference numeral 7 is a bias power source, 8 is a beam ammeter, and S 1 and S 2 are switches.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ターゲット(1)に照射中の荷電ビームの
電流値を測定するための第1のファラデー構造(3,4)
と、 該第1のファラデー構造(3,4)の荷電ビーム入射側に
設けられ、前記ターゲット(1)への荷電ビーム照射中
は該荷電ビームをビームマスクを兼ねた開口部を通して
該第1のファラデー構造(3,4)に導き、前記ターゲッ
ト(1)への荷電ビーム照射時以外に荷電ビームの電流
値を測定するときは非開口部により該荷電ビームの該第
1のファラデー構造(3,4)への通過を阻止する第2の
ファラデー構造(5,6)と、 該第1及び愛2のファラデー構造(3〜6)に接続され
た電流計(8)とよりなる荷電ビーム電流測定機構にお
いて、 前記ターゲット(1)への荷電ビーム照射中は前記第2
のファラデー構造(5,6)をすべて前記第1のファラデ
ー構造(3,4)と電気的に切離してグラウンド電位とす
る手段(S1,S2)を設けたことを特徴とする荷電ビーム
電流測定機構。
1. A first Faraday structure (3, 4) for measuring a current value of a charged beam during irradiation of a target (1).
Is provided on the charged beam incident side of the first Faraday structure (3, 4), and while the target (1) is being irradiated with the charged beam, the charged beam passes through the opening also serving as a beam mask. When the current value of the charged beam is guided to the Faraday structure (3, 4) and the target (1) is not irradiated with the charged beam, the first Faraday structure (3, 4, Charged beam current measurement comprising a second Faraday structure (5, 6) for blocking passage to 4) and an ammeter (8) connected to the first and love 2 Faraday structures (3-6) In the mechanism, during the irradiation of the charged beam to the target (1), the second
Charged beam current, characterized in that means (S 1 , S 2 ) for electrically disconnecting all Faraday structures (5, 6) from the first Faraday structure (3, 4) to ground potential are provided. Measuring mechanism.
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