JPS63187547A - マスサ−チ方法 - 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、イオン注入ＨＨにおいて、イオン源から同
時に引き出された多種類のイオン種から半導体ウェハ等
に注入すべきイオン種を選択して取り出す質量分析装置
に対して、所望のイオン種の質量に対応した分析マグネ
ット電流を供給するためのマスコントローラにおけるマ
スサーチ方法に関するものである。

〔従来の技術〕

イオン注入装置は、イオン源から引き出されたイオンビ
ームを質量分析装置に通すことでイオン源から同時に引
き出された多種類のイオン種のうち半導体ウェハ等に注
入すべきイオン種を選択して取り出し、これを半導体ウ
ニへ等に注入するようになっている。この際、質量分析
装置に所定の分析マグネット電流を供給して所望のマス
値のイオン種を選択させるのがマスコントローラである
。

このマスコントローラは、例えばホール素子などの磁気
センサによって分析マグネット内の磁束密度を検出し、
磁束密度と分析されるマス値との関数からマス値を演算
し、その値を表示したり、または得られたマス値をもと
にしてマスサーチ（与えられたマス値のイオン種が質量
分析装置で分析できるように分析マグネットＴＬ流を制
御する動作）を行うようになっている。

上記のマスコニ／トローラにおいて、所望のマス値の一
イオン種を自動的に選択するためのマスサーチ方法は以
下のとおりである。すなわち、このマスサーチ方法では
、質量分析装置にて選択すべき複数のイオン種について
、マス値Ｍと、このマス値Ｎ１のイオン種をｉｆｆ沢す
るために必要な質量分析マグネットの磁束密度Ｂとを、
第１表に示すように予めテーブルとして設定しておく。

第１表 そして、質量分析装置にて選択すべき１種類のイオン種
について、第１表のテーブルからそのイオン種のマス値
、例えばＭ２に対応する磁束密度Ｂの値Ｂ２を読み出し
、この磁束密度Ｂの値Ｂ２の前後の一定磁束密度範囲に
て、質量分析マグネットの分析マグネット電流を変化さ
せることにより磁束密度Ｂの値を上記一定磁束密度範囲
で順次微小量ずつ変化させ、各磁束密度Ｂの値における
イオンビームのビーム電流■８をサンプリングし、この
ビーム電流Ｉ８の値が最大となるように磁束密度Ｂの値
を調整する。

これによって、マス値Ｍ２のイオン種を選択するのに最
適な磁束密度Ｂの値が決定されたことになり、マスサー
チが完了する。

なお、第１表のテーブルに設定されていないイオン種に
ついては、第１表のテーブルのマス値Ｍと磁束密度Ｂの
関係をもとにして決めた関数Ｍ＝Ｆ　（Ｂ）・・・・・
・ｆｉｌ に基づいて、そのイオン種のマス（ｔＩＭｘに対応する
磁束密度Ｂの（ａＢｘを演算により求め、この磁束密度
Ｂの値Ｂヶの前後の一定磁束密度範囲において上記と同
様の処理を行い最適な磁束密度Ｂの値を決定することに
なる。

所望のイオン種を選択するために、上記したようなマス
サーチが必要であるのは、第１表のテーブルにおけるマ
ス（ｉｉＭに対する磁束密度Ｂの値および上記関数が、
磁気センサの非線形性などによって必ずしも正確とはい
えず、マス値Ｍに対する正確な磁束密度Ｂの値（ビーム
電流が最大となる値）からずれていることが十分考えら
れるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来のマスサーチ方法において１よ、例えば第
１表のテーブルを参照して選択すべき、イオン種のマス
値Ｍに対応する磁束密度Ｂの値を読み出し、その磁束密
度Ｂの値の前後の一定磁束密度範囲で磁束密度Ｂの値を
微小量ずつ変化させ、各磁束密度Ｂの値におけるビーム
電流■８をサンプリングし、ビームＴｉ？ａ　［Ｈの値
が最大となるように磁束密度Ｂの値を調整するようにな
っているが、マスサーチに要する時間を短くしなければ
ならないこと、およびマスサーチ精度を所定値より高く
することが必要であることから、選択すべきイオン種の
マス値Ｍに対応する磁束密度Ｂの値の前後のごく狭い磁
束密度範囲についてのみ磁束密度Ｂの値を微小量ずつ変
化させながらビーム電流Ｉ８のサンプリングを行うだけ
であったので、磁気センサの誤差等によって：や１定磁
束密度信号に誤差が生じた場合に、目的とするイオン種
を選択できなかったり、最悪の場合、目的とするイオン
種とは異なるイオン種を誤って選択するおそれがあった
。

この発明の目的は、マスサーチを正確かつ短時間で行う
ことができるマスサーチ方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のマスサーチ方法は、分析マグネットの磁束密
度を選択すべきイオン種のマス値に対応したビーム電流
の粗鋼サンプリング開始位置の値にセットし、 前記分析マグネットの磁束密度を前記粗調サンプリング
開始位置の値から粗調サンプリング終了位置の値まで粗
変化させながらイオンビームのビーム電流を前記分析マ
グネットの磁束密度の値が一定磁束密度幅分粗変化する
毎に粗調サンプリングして前記ビーム電流の値が最大と
なったときの磁束苫度の値を記憶し、 前記分析マグネットの磁束密度を前記ビーム電流が最大
となったときの１回前の粗調サンプリング時の磁束密度
の値にセットし、　　　・前記分析マグネットの磁束密
度を前記ビーム電流が最大となったときの１回前の粗調
サンプリング時の値から粗変化時と同一方面に微変化さ
せながら前記イオンビームのビーム電流を前記分析マグ
Ｚ、ツ）の磁束密度の値が一定磁束密度幅分粗変化する
毎に微調サンプリングして前記ビーム電流の値が１回前
の微調サンプリング時の前記ビーム電流の値より小さく
なったときに前記分析マグネットの磁束密度の値の微変
化および微調サンプリングを停止し、 最終の微調サンプリング時の１回前の微調サンプリング
時の磁束密度の値を前記分析マグネットにセットするこ
とを特徴とする。

〔作用〕

この発明方法によれば、分析マグネットの磁束密度の値
を選択すべきイオン種のマス値に対応したビーム電流の
粗調サンプリング開始位置の値から粗調サンプリング終
了位置の値まで粗変化させながらビーム電流を分析マグ
ネットの磁束密度の値が一定磁束密度幅分粗変化する毎
に粗調サンプリングしてビーム電流の値が最大となった
ときの磁束密度の値を記憶し、つぎに分析マグネットの
磁束密度をビーム電流の値が最大となったときの１回前
の粗調サンプリング時の値から粗変化時と同一方向に微
変化させながらビーム電流を分析マグネットの磁束密度
の値が一定磁束密度幅分粗変化する毎にｉＡｋ　ＸＭサ
ンプリングしてビーム電流の値が１回前のｉＡ［Ｉサン
プリング時のビーム電流の値より小さくなったときに分
析マグネットの磁束密度の値の微変化および微調サンプ
リングを停止して最終微調サンプリング時の１回前の微
調サンプリング時の磁束密度の値を分析マグネットにセ
ットするため、比較的広範囲にわたって粗調サンプリン
グすることにより、選択すべきイオン種のマス値に対応
する磁束密度の値が概略どの程度になるかをまちがいな
く知ることができ、選ｉ尺すべきイオン種が選択不能と
なったり、異なるイオン種を誤って選択するという問題
を解消することができる。

また、粗調サンプリングによって得られた概略の磁束密
度の値の手前の磁束密度の値から微調サンフ゛リングを
行うことにより、選１尺すべきイオン種のマス値に対応
する磁束密度が正確にどの値になるかを知って分析マグ
ネットにセットすることができる。

しかも、粗調サンプリングは、磁束密度の値の変化幅が
大きいため、広い磁束密度範囲にわたって粗調サンプリ
ングを行ってもそれに要する時間は少なくてすみ、あと
は狭い範囲の微調サンプリングに要する時間だけである
ので、マスサーチに要する時間は比較的短時間でよい。

〔実施例〕

この発明の一実施例を説明する。このマスサーチ方法は
、以下のｔａ＋〜（ｅ）の手順でマスサーチを行う。

（ａｌ　　分析マグネットの磁束密度Ｂを選択すべきイ
オン種のマス値Ｍに対応したビーム電流ＩＢの粗調サン
プリング開始位置の値にセットするゆ（ｂ）　　分析マ
グネフトの磁束密度Ｂを粗調サンプリング開始位置の値
から粗調サンプリング終了位置の値まで相変化させなが
らイオンビームのビーム電流■８を分析マグネットの磁
束密度Ｂの値が一定磁束密度幅分粗変化する毎に粗調サ
ンプリングしてビーム電流ＩＢの値が最大となったとき
の磁束密度Ｂの値を記憶する。

（Ｃ１分析マグネットの磁束密度Ｂをビーム電流ＩＢの
値が最大となったときの１回前の粗調サンプリング時の
磁束密度Ｂの値にセットする。

（ｄ＋　　分析マグネットの磁束密度Ｂを前記ビーム電
流Ｉ８の値が最大となったときの１回前の粗調サンプリ
ング時の値から粗変化時と同一方向に微変化させながら
イオンビームのビーム電流■８を分析マグネットの磁束
密度の値が一定磁束密度幅分粗変化する毎に微調サンプ
リングしてビーム電流ＩＢの値が１回前の微調サンプリ
ング時のビーム電流■８の値より小さくなったときに分
析マグネットの磁束密度Ｂの値の微変化および微調サン
プリングを停止する。

＋８１　　最終の微調サンプリング時の１回前の微調サ
ンプリング時の磁束密度Ｂの値を前記分析マグネットに
セットする。

以下、このマスサーチ方法の実施例を第１図のフローチ
ャートに基づいて詳しく説明する。このマスサーチ方法
は、第１図に示すように、まず分析マグネットの６５ｉ
束密度調整用の黴調用ポテンンヨメータの設定値を下限
値にセットする（ステップＳ、）。

ついで、分析マグネットの磁束密度調整用の粗調用ポテ
ンショメータの設定値を、選択すべきイオン種のマス値
に対応したビーム電流の粗調サンプリング開始位置の磁
束密度の値に対応する粗調サンプリング開始設定位置に
合わせ込む（ステップＳ２）。この場合の粗調用ポテン
ショメータのセットは、設定値を変化させながら磁気セ
ンサでもって分析マグネットの磁束密度Ｂを検出し、検
出磁束密度が粗調サンプリング開始位置の磁束密度Ｂの
値になったときに粗調用ポテンショメータの設定値の変
化を停止させることで達成される。

以上のステップＳ、、Ｓ２の処理が上記した手順ｆａ）
に相当する。

ついで、粗調用ポテンショメータの設定値を一定磁束密
度幅分増加させる（ステップＳ３）。この場合の設定値
の一定磁束密度幅分の増加についても、粗鋼用ポテンシ
ョメータの設定値を増加させながら磁気センサでもって
分析マグネットの磁束密度Ｂを検出し、検出磁束密度の
値が直前の磁束密度Ｂの値（例えば粗鋼サンプリング開
始位置の磁束密度Ｂの値）から一定磁束密度幅分増加し
た値で粗調用ポテンショメータの設定値の変化を停止す
ることにより達成される。

ついで、現在のビーム電流Ｉ８の値を検出（粗調サンプ
リング）し、メモリ等の記憶手段の最大値記憶部に磁束
密度Ｂの値とともに記憶されているところの以前に得ら
れたビーム電流■８の最大値とを比較し、現在のビーム
電流Ｉ８の値が以前に得られたビーム電流ＩＢの最大値
より大きい場合は、記憶手段の最大値記憶部に現在のビ
ーム電流■８の値をビーム電流ＩＢの最大値として更新
記憶するとともに、そのときの磁束密度Ｂの値を更新記
憶し、逆の場合には、記憶手段の最大値記憶部の記憶更
新を行わない（ステップＳ４）。

ついで、現在の磁束密度Ｂの値が選択すべきイオン様の
マス値Ｍに対応したビーム電流ＩＢの粗調サンプリング
終了位置の磁束密度Ｂの値以上であるかどうかを判定し
、判定結果がＮＯのときはステップＳ３にもどり、ＹＥ
Ｓのときは次ステップＳ６へ半身る　（ステップＳ５）
。

ステップ８３〜Ｓ５の処理が上記した手順（ｂｌに相当
し、この処理は分析マグネットの磁束密度Ｂの値が粗調
サンプリング開始位置の値から粗調サンプリング終了位
置の値まで粗調用ボテンンヨメータの設定値を増加させ
ながら磁束密度Ｂの値が一定磁束密度幅分粗変化する毎
にイオンビームのビーム電流ＩＢを粗調サンプリングし
てビーム電流ＴＢの値が最大となったときの磁束密度Ｂ
の値を記憶するということになる。なお、上記では、粗
調サンプリング時に粗調用ポテンショメータを一時停止
させるように説明しているが、粗調用ポテンショメータ
の設定値増加を止めずに＄１１５１１サンプリングを行
ってもよい。これはサンプリングに要する時間がきわめ
て短いからである。

ついで、記憶手段の最大値記憶部に記憶された最大ビー
ム電流検出時の磁束密度Ｂの値の１回前の粗鋼サンプリ
ング時の磁束密度Ｂの値をセットする（ステップＳ６）
。

ついで、粗調用ポテンショメータの設定値を、分析マグ
ネットの磁束密度Ｂの値が上記セット値（最大ビーム電
流検出時の磁束密度Ｂの値の１回前の粗調サンプリング
時の磁束密度Ｂの値）となるように合わせ込む（ステッ
プＳ７）、この合わせ込み処理はステップＳ２の処理と
同様である。

以上のステップＳ５．Ｓ７が上記の手順（Ｃ）に相当す
る。

ついで、微調用ポテンシヨメータの設定値を一定磁束密
度幅分増加させる（ステップＳ８）、、この場合の設定
値の一定磁束密度幅分の増加についても、微調用ポテン
ショメータの設定値を増加させながら磁気センサでもっ
て分析マグネットの磁束密度Ｂを検出し、検出磁束密度
の値が直前の磁束密度Ｂの値から一定磁束密度幅分増加
した値で微調用ポテンショメータの設定値の変化を停止
することにより達成される。なお、上記では、微調サン
プリング時に微ｆｆｌ用ポテンショメータを一時停止さ
せるように説明しているが、微調用ポテンショメータの
設定値増加を止めずに微調サンプリングを行ってもよい
。これはサンプリングに要する時間がきわめて短いから
である。

ついで、現在のビーム電流■８の値が１回前の′ＲＬ調
サンすリング時のビーム電流ＩＢの値より小さいかどう
かを判定し、判定結果がＮｏのときはステップＳ８へも
どり、ＹＥＳのときは次ステツプＳＩＯへ移る（ステッ
プＳ９）。

以上のステップＳ８．Ｓ９が上記手順（ｄｌに相当し、
このステップＳ８．Ｓ９の処理は、粗調サンプリングに
よる最大ビーム電流検出時の磁束密度Ｂの値の１回前の
粗調サンプリング時の磁束密度Ｂの値を微調サンプリン
グ開始位置として、この微調サンプリング開始位置から
分析マグネットの磁束密度Ｂの値が微調用ポテンショメ
ータの設定値を増加させながら磁束密度Ｂの値が一定磁
束密度幅分粗変化する毎にイオンビームのビームｆｉｔ
ＩＢを微調サンプリングしてビーム電流■８の値が１回
前の微調サンプリング時のビーム電流ＩＢの値より小さ
くなったときに磁束密度Ｂの値の変化および微調サンプ
リングを停止するということになる。

ついで、微１用ポテンシヨメータの設定値を最終の微調
サンプリング時の１回前の微調サンプリング時の磁束密
度Ｂの値に合わせ込む（ステップＳ１ｇ）ｅこの合わせ
込み処理も上記合わせ込み処理と同様である。

このステップＳＩＱが上記の手順ｆｅ）に相当する。

上記のステップＳ２．Ｓ５にて必要となる選択すべきイ
オン種のマス値Ｍに対応したビーム電流■Ｂの粗鋼サン
プリング開始位置および粗調サンプリング終了位置は、
予め設定したテーブル（第１表）と第２表の演算および
第（１）式の演算を行うことで求める。

第２表 第２表から明らかなように、粗鋼サンプリング開始位置
の磁束密度Ｂの値Ｂ、および粗調サンプリング終了位置
の磁束密度Ｂの値Ｂ、は、例えば選）尺すべきイオン種
のマスイ直Ｍが １１≦Ｍ〈４０ の範囲では、それぞれマス値（Ｍ−１，０）に対応する
磁束密度Ｂの値Ｂ、　　（Ｍ−１，０）、マス値（Ｍ＋
１．０）に対応する磁束密度Ｂの値ＢＥ　（Ｍ＋１．０
）に設定される。そして、この磁束密度Ｂ０）値Ｂ、　
　（Ｍ−１，０）。

Ｂ、　　（Ｍ＋１．０）は第ｆｉ１式の演算を行うこと
で求める。選択すべきイオン種のマス値Ｍが ４０≦Ｍく７５ のときは、各々８５　　（Ｍ　　１．５）、　　Ｂお　
（Ｍ＋１゜５）となり、マス値Ｍが ７５≦Ｍ のときは、各々Ｂ、（Ｍ−２，０）、Ｂゆ　（Ｍ＋２．
０）となる。

第２図はマス値Ｍが１１のイオン種を選択する場合のＩ
Ｉ　Ａｌｌサンプリング点および微調サンプリング点を
、磁束密度Ｂを横軸にとるとともにビーム電流■８を縦
軸にとったグラフに示したものである。マス値が１１の
イオン種を選択する場合は、マス値ＭがＩＯに対応する
磁束密度Ｂの値Ｂ　（ｔｏ）からマス値Ｍが１２に対応
する磁束密度Ｂの値Ｂ（１２）までの範囲でビーム電流
ＩＢを一定磁束密度幅毎に粗調サンプリングする。この
ときの各粗調サンプリング点は、第２図のグラフにて符
号Ｐ１〜ＰＮで示している。また、ＨＩＭサンプリング
は、ビーム電流ＩＢが最大となる粗調サンプリング点Ｐ
Ｍの１つ手前の粗調サンプリング点Ｐ９−１の磁束密度
Ｂの値からビーム電流ＩＢを微調サンプリングする。こ
のときのｉｔ［サンプリング点は、第２図のグラフにて
符号Ｑ１〜ＱＬで示している。

この場合、最終の微調サンプリング点ＱＬの１つ手前の
微調サンプリング点ＱＬ−，の磁束密度Ｂの値が分析マ
グネットにセットされることになる。

この実施例のマスサーチ方法は、分析マグネ・ノドの磁
束密度Ｂの値を選択すべきイオン種のマス値Ｍに対応し
たビーム電流Ｉ８の粗調サンプリング開始位置の値から
粗調サンプリング終了位置の値まで相変化させながらビ
ーム電流ＩＢを分析マグネットの磁束密度Ｂの値が一定
磁束密度幅分粗変化する毎に粗調サンプリングしてビー
ム電流Ｉ８の値が最大となったときの磁束密度Ｂの値を
記憶し、つぎに分析マグネットの磁束密度ＢをビームＴ
！１流ＩＢの値が最大となったときの１回前の粗調サン
プリング時の値から粗変化時と同一方向に微変化させな
がらビーム電ＫＩ　Ｂを分析マグネットの磁束密度Ｂの
値が一定６ｆ１束密度幅分微変化する毎に微調サンプリ
ングしてビーム電？ａＩ　Ｂの値が１回前の微調サンプ
リング時のビーム電流■８の値より小さくなったときに
分析マグネットの磁束密度Ｂの値の変化および微調サン
プリングを停止して最終微調サンプリング時の１回前の
ｆｆ１ｊ［サンプリング時の磁束密度Ｂの値を分析マグ
ネットにセットするため、比較的広範囲にわたって粗調
サンプリングすることにより、選択すべきイオン種のマ
ス値Ｍに対応する磁束密度Ｂの値が概略どの程度になる
かをまちがいなく知ることができ、選択すべきイオン種
が選択不能となったり、異なるイオン種を誤って選択す
るという問題を解消することができる。

また、粗鋼サンプリングによって得られた概略の磁束密
度Ｂの値の手前の磁束密度Ｂの値から微調サンプリング
を行うことにより、選択すべきイオン種のマス値Ｍに対
応する磁束密度Ｂが正確にどの値になるかを知って分析
マグネットにセットすることができる。

しかも、粗調サンプリングは、磁束密度Ｂの値の変化幅
が大きいため、広い磁束密度範囲にわたって粗調サンプ
リングを行ってもそれに要する時間は少なくてすみ、あ
とは狭い範囲の微調サンプリングに要する時間だけであ
るので、マスサーチに要する時間は比較的短くできる。

なお、上記実施例では、分析マグネ、トの磁束密度Ｂの
値を増加させる方向でマスサーチを行ったが、減少させ
る方向でマスサーチを行うことも可能である。

〔発明の効果〕

この発明のマスサーチ方法によれば、粗調サンプリング
によって選択すべきイオン種のマス値に対応する磁束密
度の概略値を検出し、この概略値の近傍での微調サンプ
リングによって選択すべきマス値に対応する磁束密度の
値を検出して分析マグネットにセットするため、選択す
べきイオン種が選択不能となったり、異なるイオン種を
誤って選択するという問題を解消できるとともに、選択
すべきイオン種のマス値に対応する磁束密度を正確に求
めることができ、さらにマスサーチに要する時間は比較
的短くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート、第
２図はビームｒＬ流と磁束密度の関係を示すグラフであ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分析マグネットの磁束密度を選択すべきイオン種
   のマス値に対応したビーム電流の粗調サンプリング開始
   位置の値にセットし、 前記分析マグネットの磁束密度を前記粗調サンプリング
   開始位置の値から粗調サンプリング終了位置の値まで粗
   変化させながらイオンビームのビーム電流を前記分析マ
   グネットの磁束密度の値が一定磁束密度幅分粗変化する
   毎に粗調サンプリングして前記ビーム電流の値が最大と
   なったときの磁束密度の値を記憶し、 前記分析マグネットの磁束密度を前記ビーム電流が最大
   となったときの１回前の粗調サンプリング時の磁束密度
   の値にセットし、 前記分析マグネットの磁束密度を前記ビーム電流が最大
   となったときの１回前の粗調サンプリング時の値から粗
   変化時と同一方向に微変化させながら前記イオンビーム
   のビーム電流を前記分析マグネットの磁束密度の値が一
   定磁束密度幅分微変化する毎に微調サンプリングして前
   記ビーム電流の値が１回前の微調サンプリング時の前記
   ビーム電流の値より小さくなったときに前記分析マグネ
   ットの磁束密度の値の微変化および微調サンプリングを
   停止し、 最終の微調サンプリング時の１回前の微調サンプリング
   時の磁束密度の値を前記分析マグネットにセットするこ
   とを特徴とするマスサーチ方法。
2. （２）前記粗調サンプリング開始位置および前記粗調サ
   ンプリング終了位置の磁束密度の値は、選択すべきイオ
   ン種のマス値に対応して決定する特許請求の範囲第（１
   ）項記載のマスサーチ方法。