JPS62206758A - イオン質量分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はイオン質量分析装置に関する。

（従来の技術） 周知のようにこの種装置は、半導体装置の製造過程にお
いて、イオン源から引き出したイオンビームをウェハー
表面の所要領域に注入する場合。

前記イオン源からのイオンビームから必要なイオン種を
選択し、また電磁石の磁気集束作用を利用して１分析ス
リットにビームを絞り込むのに使用されている。

第３図は従来のこの種装置を示し、１はイオン源、２は
質量分析用の電磁石、３は分析スリット。

４は加速器、５は電磁石２の界磁用の電源、６はイオン
引出用の電源を示す。イオン源１から引出されたイオン
が電磁石２内を通過する過程でこれから必要なイオン種
が選択される。そのあと選択されたイオン種は分析用の
スリットを介して加速器４に入り、ここで加速されてか
らターゲットに照射される。

７はイオン源側のテレメータ、８は大地側のテレメータ
、９はマスコントローラである。テレメータ７は電源５
からの界磁電流、電源６からの引高電圧を大地側のテレ
メータ８にライトガイドを介して送信する。大地側にあ
るマスコントローラ９はこれを受けて後記するような演
算を行って、求めるイオン種の選択に必要な界磁電流お
よび引出電圧を求め、これに基づく各制御信号をテレメ
ータ８よりライトガイドを介してテレメータ７に送信す
る。この制御信号により各電源５，６が制御される。

ところでこのような電磁石によるイオン種の選択にあた
り、その分析イオンのマス値（質量数）は、電磁石２の
磁束密度の２乗に比例し、引出電源６の電圧に反比例す
るとされている。そのため従来では前記磁束密度が電磁
石の界磁電流とが近似的に比例することに基づき、電源
５がらの界磁電流を検出し、これによって分析イオンの
マス値を演算によって求めている。

しかし実際には磁束密度と界磁電流とは正確な比例関係
ではなく、また電磁石鉄心のヒステリシス特性により、
界磁電流を上昇させたときと下降させたときとでは同じ
界磁電流であっても、磁束密度は相違するので、このよ
うな手段では正確なイオン種を認識することは極めて回
道である。

これに代えて直接に電磁石内部の磁束密度を検出するこ
とによってマス値を求めることも考えられるが、これに
よると磁束密度検出のための素子の故障あるいはテレメ
ータ系の故障などが発生した場合は、実際のイオン種を
誤認してしまうこともある。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は電磁石による質量分析によってイオン種を選
択するにあたり、そのイオン種の正確な認識を可能にす
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は質量分析用の電磁石の界磁電流とその磁束密
度とを合わせて測定し、測定によって得られた磁束密度
が、選択対象のイオン種の分析のために必要な磁束密度
の許容範囲内にあるか否かを、測定によって得た界磁電
流との相関関係から判定するようにし、これによって対
象のイオン種が正確に選択されているか否かを判定する
ようにしたことを特徴とする。

（実施例） この発明の実施例を第１図によって説明する。

なお第３図と同じ符号を付した部分は同一または対応す
る部分を示す。この発明にしたがいホール素子のような
磁束密度の検出可能な検出素子１゜を電磁石２の磁界内
に配置する。これによって検出された磁束密度に関する
情報はテレメータ７゜８を介してマスコントローラ９に
送られる。また従来と同様に電源５，６からの界磁電流
および引出電圧についても各テレメータを介してマスコ
ントローラ９に送られてくる。

ここでたとえば成るイオン種を質量分析しようとすると
き、そのイオン種の質量分析のためには電磁石２の磁束
密度が、そのときのイオン引出電圧に対してＢ□〜ＢＫ
（第２図のＢ−Ｈ曲線参照。）の範囲にあることが必要
であるとする。一方磁化磁界Ｈは界磁電流ｉの関数とし
て表せられるので。

電磁石２の磁束密度Ｂは界磁電流の関数として、Ｂ　＝
ｆ　（ｉ）として表すことができる。

したがって下限の係数をα、上限の係数をβとすれば。

Ｂ１＝ｆ（ｉ）Ｘα？Ｂ！＝ｆ（ｉ）Ｘβ　　　（１）
となるので、測定した磁束密度Ｂが ｆ（ｉ）Ｘα＜　Ｂ　＜　ｆ　（ｉ）　Ｘβ　　　　　
　（２）なる関係を満足するものであれば、このときは
選択されたイオン種が分析されていることが認識される
。第（１）式および（２）式の演算ならびに大小関係の
判定は、テレメータ７．８から送られてきた信号に基づ
いてマスコントローラ９が実施する。

もし測定した磁束密度がこの関係を満足しないときは前
記した演算結果をふまえてマスコントローラ９より、制
御指令がテレメータ７．８を介して電源５に与えられ、
前記した関係式を満足するような界磁電流となるように
制御する。またはこのような制御を行うと同時にもしく
はこれと別個に警報信号を出すようにしてもよい。

この場合従来のように界磁電流の測定によって磁束密度
を算出していたとすると、電磁石のヒステリシスによっ
て同じ界磁電流であっても別個の磁束密度を呈すること
があり、したがって所定のイオン引出用に必要な磁束密
度となっていないこともあり得ることは前述したとおり
である。

しかしこの発明のように界磁電流と磁束密度とをともに
測定しているので、このとき測定した界磁電流と相関関
係にある磁束密度と、測定した磁束密度との比較関係か
ら、このとき所定のイオン種が選択されているか否かを
正確に認識することができる。

もちろん磁束密度のみの測定による場合は、磁束密度検
出のための素子またはテレメータ系などの故障により誤
測定するようなことがあると、実際のイオン種を誤認し
てしまうことがあることは、既に述べたとおりである。

この点この発明によれば前記のような故障により磁束密
度が誤測定されても、そのときの界磁電流から得られる
相関関係にある磁束密度と対比することにより、これが
誤測定であることが容易に判明するようになる。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、イオン質量分析
にあたり、分析用の電磁石の磁束密度と界磁電流との両
方を測定し、両者の相関関係を利用するようにしている
ので、対象のイオン種の選択が正しく行われているか否
かを確実に認識することができるといった効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック線図。 第２図は動作説明用のＢ−Ｈ曲線図、第３図は従来例の
ブロック線図である。 １・・・イオン源、２・・・電磁石、５・・・電磁石用
の電源、６・・・イオン引出用の電源、７，８・・・テ
レメータ、９・・・マスコントローラ、１０・・・磁束
密度検出用の素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 質量分析用の電磁石の界磁電流を供給する電磁石電源と
   、前記電磁石の内部の磁束密度を測定する検出素子と、
   前記検出素子によって測定された磁束密度と前記電磁石
   電源から供給される界磁電流とを入力し、前記界磁電流
   が供給されたときに発生が予測される磁束密度の範囲内
   に、前記検出素子による測定によって得た磁束密度が含
   まれるか否かを判定するマスコントローラとからなり、
   測定された磁束密度が前記発生予想される磁束密度の範
   囲内に含まれると判定されたとき、そのときに供給され
   ている界磁電流によって選択対象のイオン種が正確に選
   択されているものとしてなるイオン質量分析装置。