JPS58165238A - Ion beam apparatus - Google Patents
Ion beam apparatusInfo
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- JPS58165238A JPS58165238A JP4850982A JP4850982A JPS58165238A JP S58165238 A JPS58165238 A JP S58165238A JP 4850982 A JP4850982 A JP 4850982A JP 4850982 A JP4850982 A JP 4850982A JP S58165238 A JPS58165238 A JP S58165238A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、イオンビーム電流を安定化させたイオンビー
ム装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion beam device with stabilized ion beam current.
例えばEHD (Flec[ro l−1ydro
Dynamics )型イオン源を用いたイオンビー
ム装置においては、イオンプローブ電流の安定性を高め
るため[1還回路が設けられている。第1.図は、この
種の従来装置の電気的構成を示す接続図で、図においで
、1はイオンビームが放射されるエミッタr、E1はそ
の加熱用電源である。ここでは、Elとして直流電源を
用いているが、交流電源を用いる場合もある。2はエク
ストラクタ(E xtracter) 、3はイオンビ
ームを収束するための静電型コンデンサーレンズで、該
レンズはレンズ用電源(図示しない)より高電圧が印加
されている。4はカソードで、エクストラクタ2及びカ
ソード4には、イオンビームを通すための小孔が穿設さ
れている。For example, EHD (Flec[ro l-1ydro
In an ion beam apparatus using a Dynamics type ion source, a single return circuit is provided to improve the stability of the ion probe current. 1st. The figure is a connection diagram showing the electrical configuration of this type of conventional device. In the figure, 1 is an emitter r from which an ion beam is emitted, and E1 is a power source for heating the emitter r. Here, a DC power source is used as El, but an AC power source may also be used. 2 is an extractor; 3 is an electrostatic condenser lens for converging the ion beam; a higher voltage is applied to the lens from a lens power source (not shown). 4 is a cathode, and the extractor 2 and the cathode 4 are provided with small holes through which the ion beam passes.
5はエミッタ1から放射されカソード4によって加速さ
れたイオンビームの一部を検出するためのドーナツ状の
イオンビーム検出器、6は検出器5での検出電流を電圧
に変換する電流−電圧変換回路である。7はイオンビー
ム電流を設定するための設定回路で、該設定回路7は差
動増幅器Uと設定電圧を与える可変電圧源E2とで構成
されている。8は設定回路7よりの偏差電圧で、エミッ
タ1とエクストラクタ2の間のイオン引出し電圧を制御
する制御回路で、該制御回路8は直流電源。5 is a donut-shaped ion beam detector for detecting a part of the ion beam emitted from the emitter 1 and accelerated by the cathode 4; 6 is a current-voltage conversion circuit that converts the detected current in the detector 5 into voltage; It is. Reference numeral 7 denotes a setting circuit for setting the ion beam current, and the setting circuit 7 is composed of a differential amplifier U and a variable voltage source E2 that provides a setting voltage. 8 is a control circuit for controlling the ion extraction voltage between the emitter 1 and the extractor 2 using a deviation voltage from the setting circuit 7, and the control circuit 8 is a DC power supply.
高周波発振器、高周波トランス、整流器等で構成されい
てる。[3は、エミッタ1とカソード4の間に印加され
るイオンビームを加速するための加速電圧を発生する加
速電源である。It consists of a high frequency oscillator, high frequency transformer, rectifier, etc. [3 is an acceleration power source that generates an acceleration voltage for accelerating the ion beam applied between the emitter 1 and the cathode 4.
このような構成の従来のイオンビーム装置の動作を説明
する。加熱用電源E1より熱せられたエミッタ1からは
、例えばガリウムイオンがエクストラクタ2によって引
出されて放出され、そのイオンは加速電@E3より電圧
が印加されたカソード4によって加速される。該加速さ
れたイオンビームの一部は、検出器5によって検出され
、検出されたイオンビーム量に応じた電流が検出器5が
ら変換回路6に流れ、ここで電圧信号に疫挽され、設定
回路7に入力される。該設定回路中の差動増幅器Uには
、基準電圧[2が与えられているので、ここで基準電圧
、E 2と比較され、偏差電圧ΔVとして制御回路8に
出力さ:iる。これを受けた制御回路8は、偏差電圧Δ
Vに対応した分だけエミッ1、′
り1とエクストラクタ2′め間の引出し電圧を変化させ
イオンーム電流を安定化している。尚ここでは、試料面
上にイオンプローブを収束する対物レンズ(アインツエ
ルレンズ)と試料それに、試料表面を観察するための系
については省略している。The operation of a conventional ion beam apparatus having such a configuration will be explained. For example, gallium ions are extracted and emitted from the emitter 1 heated by the heating power source E1 by the extractor 2, and the ions are accelerated by the cathode 4 to which a voltage is applied from the accelerating electric current @E3. A part of the accelerated ion beam is detected by the detector 5, and a current corresponding to the amount of the detected ion beam flows from the detector 5 to the conversion circuit 6, where it is converted into a voltage signal and sent to the setting circuit. 7 is input. Since the reference voltage [2 is applied to the differential amplifier U in the setting circuit, it is compared with the reference voltage E2 and outputted to the control circuit 8 as a deviation voltage ΔV. Upon receiving this, the control circuit 8 outputs the deviation voltage Δ
The ionome current is stabilized by changing the extraction voltage between the emitter 1, the extractor 1 and the extractor 2' by an amount corresponding to V. Note that the objective lens (Einzel lens) that focuses the ion probe onto the sample surface, the sample, and the system for observing the sample surface are omitted here.
ところで、イオンビームを応用した装置として、近年マ
スクレスイオン注入、イオンビーム露光等を行うための
イオンビーム装置が注目されているが、該装置に使用さ
れるイオン種としては、S i −B、As 、Sb等
が使用される。しかしながら、これらの物質は融点が高
いため融点が低い共晶合金、たとえばAU −8i 、
Pt −B等を用いこれらの合金を比較的低い温度で液
化し、この液状の合金をイオン化することに!よって所
望のイオンを得るようにしている。ところが、前記従来
の制御方式ではイオンプローブを安定化する場合、イオ
ン化された共晶合金の全成分を一定にするよう構、11
1
成されている□ため、実際にイオン注入、あるいは露光
に使用さkる目的とする単一のイオン種の電−:5
流値を一定に制御することは出来なかった。これは、共
晶合金の成分の構成比は常に同じであるとは限らず、又
エミッション中でもイオン化率の違いや、蒸発量の差の
ため合金の混合比が変化するためであった。By the way, in recent years, ion beam devices for performing maskless ion implantation, ion beam exposure, etc. have been attracting attention as devices that apply ion beams, but the ion species used in these devices include Si-B, As, Sb, etc. are used. However, these materials have a high melting point and therefore have low melting point eutectic alloys, such as AU-8i,
We decided to liquefy these alloys at relatively low temperatures using Pt-B, etc., and then ionize this liquid alloy! Therefore, desired ions are obtained. However, in the conventional control method, when stabilizing the ion probe, all components of the ionized eutectic alloy are kept constant;
1. Therefore, it was not possible to control the current value of a single ion species used for actual ion implantation or exposure to a constant value. This is because the composition ratio of the components of the eutectic alloy is not always the same, and the mixing ratio of the alloy changes even during emission due to differences in ionization rate and difference in evaporation amount.
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、二種以上の
異ったイオンを発生するイオン源と、該発生し加速され
たイオンが入射し、イオンの質量によって特定のイオン
を選別するためのイオン選別手段と、該特定イオンの一
部を検出するイオン検出手段と、該イオン検出手段から
の検出信号を一定とするよう該イオン源を制御するため
の制御手段を備えることによって、目的とするイオン種
のイオンビーム電流を一定に制御することのできるイオ
ンビーム装置を実現したものである。The present invention was made in view of the above points, and includes an ion source that generates two or more different types of ions, and a system in which the generated and accelerated ions are incident, and specific ions are selected based on the mass of the ions. The object is achieved by comprising an ion selection means for detecting a part of the specific ions, an ion detection means for detecting a part of the specific ions, and a control means for controlling the ion source so as to keep the detection signal from the ion detection means constant. This is an ion beam device that can control the ion beam current of the desired ion species to a constant value.
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第2図は、本発明の一実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
図において、第1図と同一部分には、同一符号を付しそ
の説明は省略する。図中Bはイオンビームであり、10
はイオンビームBを一定の線束径に絞る入射絞り板であ
る。11a、11bは対向した一対の電極であり、12
aは図示していない12bと対向した一対の磁極である
。該118.11bによる電場と、磁極12a、12b
による磁場の中心軸は略一致している。又11a、11
b間及び12a、12b間には、本図面では図示してい
ないが、それぞれ制御電圧、制御電流が供給されている
。尚13は出射絞り板であり、以上入射絞り板10.一
対(7)電極11a 、 1 lb −1t(1)磁極
12a、12b及び出射絞り板13をもってイオン選別
手段としての荷電粒子フィルタを構成しており、該イオ
ン選別手段の下方にはドーナツ状の検出器5が配置され
ている。In the figure, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. B in the figure is an ion beam, 10
is an entrance aperture plate that focuses the ion beam B to a fixed beam diameter. 11a and 11b are a pair of electrodes facing each other, and 12
A is a pair of magnetic poles facing 12b (not shown). The electric field due to the 118.11b and the magnetic poles 12a, 12b
The central axes of the magnetic fields almost coincide with each other. Also 11a, 11
Although not shown in this drawing, a control voltage and a control current are supplied between the terminals b and between 12a and 12b, respectively. Note that 13 is an exit diaphragm plate, and the above input diaphragm plate 10. A pair of (7) electrodes 11a, 1 lb-1t (1) magnetic poles 12a, 12b and an exit aperture plate 13 constitute a charged particle filter as an ion selection means, and a donut-shaped detection device is provided below the ion selection means. A container 5 is arranged.
以上の構成において、エミッタ1内には共晶合金例えば
、Pt−8が入れられ、該合金はエミッタ1の加熱によ
って液状にされる。該液状合金は、エクストラクタ2に
よってイオン化されて引出され、更にはカソード4によ
って加速される。該加速されたイオンビームBは、入射
絞り板1oによって一定の線束径に絞られ、電極11a
、11bによって作られる電場と、磁極12a、12b
によって作られる該電場と直交する磁場の中を進行する
。この場の中に入射するイオンの内、所定のエネルギー
及び質量をもったイオンのみが、場の下に設けられた絞
り板13の開口を通過する。それ以外のイオンは、絞り
板13を通過できずに絞り板13に衝突する。尚この実
施例では、エミッタ1から放出されるPtイオンと8イ
オンの内、Bイオンのみが絞り板13の開口を通過する
ように電場及び磁場の強さが調整されている。絞り板1
3を通過したBイオンの一部は、該検出器5によって検
出される。検出器5によって検出された検出電流は、検
出器5の下方に配置された被注入材料あるいは被露光材
料(図示せず)に向うイオンビーム電流に比例したもの
で、その電流は電流−電圧変換器6によって電圧に変換
される。ここで変換された電圧は、設定回路7に入力さ
れ設定電圧E2と比較され偏差電圧ΔVとして制御回路
8に出力される。これにより制御回路8は、偏差電圧Δ
■に対応した分だけ1.門ミッタ1と1クストラクタ2
の間の引出し電圧を変化させ、検出器5に入射するBイ
オンのイオンビーム電流、すなわち材料に照射されるイ
オンビーム電流の値が、常に一定となるよう制御するも
のである。In the above configuration, a eutectic alloy such as Pt-8 is placed in the emitter 1, and the alloy is liquefied by heating the emitter 1. The liquid alloy is ionized and extracted by the extractor 2, and further accelerated by the cathode 4. The accelerated ion beam B is focused to a constant beam diameter by the entrance aperture plate 1o, and is focused by the electrode 11a.
, 11b and the magnetic poles 12a, 12b.
The object travels through a magnetic field that is orthogonal to the electric field created by the electric field. Of the ions that enter this field, only ions with predetermined energy and mass pass through the aperture of the aperture plate 13 provided below the field. Other ions cannot pass through the aperture plate 13 and collide with the aperture plate 13. In this embodiment, the strengths of the electric and magnetic fields are adjusted so that out of the Pt ions and 8 ions emitted from the emitter 1, only the B ions pass through the aperture of the aperture plate 13. Aperture plate 1
A part of the B ions that have passed through the detector 3 are detected by the detector 5. The detection current detected by the detector 5 is proportional to the ion beam current directed toward the implanted material or the exposed material (not shown) placed below the detector 5, and the current is converted into a current-to-voltage converter. The voltage is converted into voltage by the device 6. The voltage converted here is input to the setting circuit 7, compared with the set voltage E2, and outputted to the control circuit 8 as a deviation voltage ΔV. This causes the control circuit 8 to control the deviation voltage Δ
1 for the amount corresponding to ■. Gate Mitter 1 and 1 Extractor 2
By changing the extraction voltage between the two, the ion beam current of B ions incident on the detector 5, that is, the value of the ion beam current irradiated onto the material, is controlled so as to always be constant.
尚本発明は、以上の実施例装置に限定されるものではな
く、実施例に於いてはイオン選別手段として直交する電
場と磁場を用いた所謂ウィーンフィルタを使用したが、
他のイオン選別手段例えば、電場と磁場を空間的に分離
したフィルタ、更には磁場のみを用いて特定イオンを選
別する手段を用いてもよい。又イオン検出手段としてド
ーナツ状検出器を使用したが、たとえば、ナイフエッチ
型検出器を用いてもよい。更に、上記実施例においては
荷電粒子フィルタの出射絞り板を通過した後のイオンを
検出するようにしたが、検出器を配置する余裕があれば
、該絞り板の前方でも良く、又絞り板自体に位置分解能
を持たせ選別する特定イオンのビーム軸近傍のイオンを
検出するようにしても良い。更に又、□選別されるイオ
ンのアイソトープイオンは、該−別されるイオンの量に
比例し□
て発生することがら一部アイソトープイオンを検出して
も同様な効果を得ることができる。It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment apparatus, and in the embodiment, a so-called Wien filter using orthogonal electric and magnetic fields was used as an ion selection means.
Other ion selection means may be used, such as a filter that spatially separates an electric field and a magnetic field, or a means for selecting specific ions using only a magnetic field. Furthermore, although a donut-shaped detector is used as the ion detection means, for example, a knife-etch type detector may also be used. Furthermore, in the above embodiment, the ions are detected after passing through the exit diaphragm plate of the charged particle filter, but if there is room for locating the detector, the detector may be placed in front of the diaphragm plate, or the ions may be detected in front of the diaphragm plate itself. It is also possible to provide positional resolution to detect ions near the beam axis of the specific ions to be sorted. Furthermore, since the isotope ions of the ions to be sorted out are generated in proportion to the amount of the ions to be sorted out, the same effect can be obtained even if some of the isotope ions are detected.
以上の様に本発明は、異った種類のイオンを発生するイ
オン源を用い、その内特定のイオンを選別して使用する
装置において、イオン選別手段によって選別された特定
□イオンの一部を検出し、この検出信号を一定とする様
引出し電極を制御することによって、実際に加工や注入
に使用されるイオンビームの電流を安定にすることがで
きる。As described above, the present invention uses an ion source that generates different types of ions, and in an apparatus that selects and uses specific ions, some of the specific ions selected by the ion selection means are used. By detecting the ion beam and controlling the extraction electrode so as to keep this detection signal constant, the current of the ion beam actually used for processing or implantation can be stabilized.
第1図は従来装置の電気的構成を示す接続図、第2図は
本発明に係るイオンビーム装置の一実施例を示す構成図
である。
1:エミッタ、2:エクストラクタ、3:静電型レンズ
、4:カソード、5:検出器、6:I−■変換回路、7
:設定回路、8:制御回路、10:入射絞り板、11a
、11b :電極、12a:磁極、13:出射絞り板、
B:ビーム。
特許出願人
日本電子株式会社
代表者 加勢 忠雄
第1図FIG. 1 is a connection diagram showing the electrical configuration of a conventional device, and FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the ion beam device according to the present invention. 1: Emitter, 2: Extractor, 3: Electrostatic lens, 4: Cathode, 5: Detector, 6: I-■ conversion circuit, 7
: Setting circuit, 8: Control circuit, 10: Incidence aperture plate, 11a
, 11b: electrode, 12a: magnetic pole, 13: exit aperture plate,
B: Beam. Patent applicant JEOL Ltd. Representative Tadao Kase Figure 1
Claims (1)
発生し加速された−(Aンが入射し、イオンの貿−によ
って特定のイオンを選別するためのイオン選別手段と、
該特定イオンの一部を検出するイオン検出手段と、該イ
オン検出手段からの検出4M号を一定とするよう該イオ
ン源をIIJIIIするための制御手段を備えたイオン
ビーム装置。an ion source that generates one or more types of ions, an ion selection means for selecting specific ions by the ion exchange upon which the generated and accelerated ions are incident;
An ion beam apparatus comprising an ion detection means for detecting a part of the specific ions, and a control means for controlling the ion source so that a detection number 4M from the ion detection means is constant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4850982A JPS58165238A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Ion beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4850982A JPS58165238A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Ion beam apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58165238A true JPS58165238A (en) | 1983-09-30 |
Family
ID=12805334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4850982A Pending JPS58165238A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Ion beam apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58165238A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63146337A (en) * | 1986-12-08 | 1988-06-18 | Fuji Electric Co Ltd | Ion beam device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS484955U (en) * | 1971-06-04 | 1973-01-20 | ||
JPS4919892A (en) * | 1972-06-09 | 1974-02-21 | ||
JPS4935585A (en) * | 1972-08-10 | 1974-04-02 |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4850982A patent/JPS58165238A/en active Pending
Patent Citations (3)
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JPS484955U (en) * | 1971-06-04 | 1973-01-20 | ||
JPS4919892A (en) * | 1972-06-09 | 1974-02-21 | ||
JPS4935585A (en) * | 1972-08-10 | 1974-04-02 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63146337A (en) * | 1986-12-08 | 1988-06-18 | Fuji Electric Co Ltd | Ion beam device |
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