JPH03112042A - pulse ion gun - Google Patents
pulse ion gunInfo
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- JPH03112042A JPH03112042A JP1251397A JP25139789A JPH03112042A JP H03112042 A JPH03112042 A JP H03112042A JP 1251397 A JP1251397 A JP 1251397A JP 25139789 A JP25139789 A JP 25139789A JP H03112042 A JPH03112042 A JP H03112042A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、イオン銃、特に、半導体製造、分析等に用い
ら九るパルスイオン銃に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion gun, and particularly to a pulse ion gun used in semiconductor manufacturing, analysis, and the like.
[従来技術]
パルスイオンビームの発生の方式には、イオン銃を直接
パルス変調する方式と、ビームを偏向あるいは集群する
方式の3つに大別することができる。このうち、ビーム
偏向方式を用いたイオン銃を第5図により説明すると、
引き出し電極8によりイオン発生部7から引き出された
イオンビームは偏向板1を通過してアパーチャ板2に到
達し、二枚の偏向板1に電位差をかけることにより、イ
オンビームが曲げられる。この電位差を変化させること
によりビームを振ることができ、チョッピングアパーチ
ャ3よりパルスイオンビームが試料に照射される。この
様子を第6図の偏向板とアパーチャ部の詳細図及び第7
図の波形図により説明する。偏向板1に第7図(a)の
ような正弦波電圧を印加すると、チョッピングアパーチ
ャ3より第7図(b)のようなパルスイオンビームが試
料に照射される。イオンビームのビーム径をd、アパー
チャ径をDとしたとき、イオンパルスビームのパルス幅
では、A、 s i n (2πf で/2) =d+
Dより求められる値となる。なお、Aoはアパーチャ面
での偏向振幅、fは偏向周波数である。したがって1、
偏向板1の偏向電圧の振@A。[Prior Art] Methods for generating pulsed ion beams can be roughly divided into three types: methods in which the ion gun is directly pulse modulated, and methods in which the beam is deflected or concentrated. Among these, the ion gun using the beam deflection method will be explained using Fig. 5.
The ion beam extracted from the ion generator 7 by the extraction electrode 8 passes through the deflection plate 1 and reaches the aperture plate 2, and by applying a potential difference between the two deflection plates 1, the ion beam is bent. By changing this potential difference, the beam can be swung, and the sample is irradiated with a pulsed ion beam from the chopping aperture 3. This situation can be seen in Figure 6, a detailed diagram of the deflection plate and aperture part, and Figure 7.
This will be explained using the waveform diagram in the figure. When a sinusoidal voltage as shown in FIG. 7(a) is applied to the deflection plate 1, the sample is irradiated with a pulsed ion beam as shown in FIG. 7(b) from the chopping aperture 3. When the beam diameter of the ion beam is d and the aperture diameter is D, the pulse width of the ion pulse beam is A, sin (2πf/2) = d+
This is the value obtained from D. Note that Ao is the deflection amplitude on the aperture plane, and f is the deflection frequency. Therefore 1,
Deflection voltage swing of deflection plate 1 @A.
を大きくすることにより、パルスビームのパルス幅を小
さくすることができる。このとき、イオンビームはアパ
ーチャを通過しているときのビームだけがパルスビーム
として取り出され、その他はアパーチャ板2にあたり電
荷はグランドにおちる。このビーム偏向方式によるパル
スビーム発生方式おいて、イオンビームの電流量を測定
する場合、従来、イオンビームを試料に照射していない
ときにファラデーカップ等を用いて行っている。また、
パルスビームのパルス幅の測定は、偏向板1の偏向電圧
から間接的に評価したり、あるいは直接的にパルスビー
ムの波形を観測する等種々の方法により行われている。By increasing , the pulse width of the pulse beam can be reduced. At this time, only the ion beam passing through the aperture is taken out as a pulsed beam, and the rest hits the aperture plate 2 and the charge falls to the ground. In this pulsed beam generation method using the beam deflection method, the amount of current of the ion beam is conventionally measured using a Faraday cup or the like when the sample is not irradiated with the ion beam. Also,
The pulse width of the pulse beam is measured by various methods such as indirectly evaluating the deflection voltage of the deflection plate 1 or directly observing the waveform of the pulse beam.
[発明が解決しようとする課題]
従来のイオンビーム測定では、ファラデーカップをイオ
ン銃の外に置くが、そのために、例えば、イオンガンで
スパッタを行うときに、試料を一旦外さなければならな
いことがあった。[Problems to be Solved by the Invention] In conventional ion beam measurements, the Faraday cup is placed outside the ion gun, but for this reason, for example, when performing sputtering with the ion gun, the sample may have to be removed. Ta.
また、イオンビームを実際に試料に照射しているときに
、ビームの電流量あるいはパルス幅を同時に観測するの
は困難であるため、ビーム電流量あるいはパルス幅を変
えるには、試料照射前に測定したデータに基づいて、イ
オンビームの加速電圧、ガス圧、偏向器の偏向電圧等の
パラメータを変化させるという不安定な方法をとってい
る。In addition, it is difficult to simultaneously observe the beam current amount or pulse width when the ion beam is actually irradiating the sample, so in order to change the beam current amount or pulse width, it is necessary to measure Based on this data, we use an unstable method of changing parameters such as the ion beam acceleration voltage, gas pressure, and deflector deflection voltage.
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するため
に創案されたものであり、イオンビームを試料に照射し
ているのと同時にそのビームのパルス波形、電流値を測
定することができるパルスイオン銃を提供することを目
的とする。The present invention was devised to eliminate the drawbacks of the conventional techniques as described above, and it is possible to simultaneously measure the pulse waveform and current value of the ion beam while irradiating the sample with the ion beam. The purpose is to provide a pulsed ion gun.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、本発明におけるパルスイオ
ン銃は、アパーチャ板の回りに設けられた導電部材と、
アパーチャ板に接続されたイオンビームモニタを有する
とともに、アパーチャ板の回りに磁場発生部材を有する
。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the pulse ion gun of the present invention includes a conductive member provided around an aperture plate,
It has an ion beam monitor connected to the aperture plate and a magnetic field generating member around the aperture plate.
[作用コ
上記のように構成されたイオン銃は、イオンビームを偏
向板により偏向させ、アパーチャ板のチョッピングアパ
ーチャのから出射したイオンパルスビームを試料に照射
するとともに、アパーチャ板にあたるビーム電流量をモ
ニタにより検出する。このとき、イオンビームがアパー
チャ板にあたることによって放出される二次電子は、磁
場発生部材により発生される−様な磁場により、閉じ込
められ、アパーチャ板の回りの導電部材によりとらえら
れる。[Operation] The ion gun configured as described above deflects the ion beam with a deflection plate, irradiates the sample with the ion pulse beam emitted from the chopping aperture of the aperture plate, and monitors the amount of beam current hitting the aperture plate. Detected by. At this time, secondary electrons emitted when the ion beam hits the aperture plate are confined by a magnetic field such as that generated by the magnetic field generating member and captured by the conductive member around the aperture plate.
[実施例]
実施例について第1図、第2図(a)、(b)を参照し
て説明すると、アパーチャ板2の回りがアパーチャ板2
と電気的につながった円筒4で囲まれ、これにイオンビ
ームモニタ6が接続されているので、結果的にアパーチ
ャ板2がイオンビームモニタ6に電気的に接続されてい
る。また、アパーチャ板2の回りには永久磁石5が設け
られている。なお、第2図(a)はアパーチャ部の拡大
図であり、第2図(b)はアパーチャ部の断面図である
。[Example] An example will be described with reference to FIGS. 1, 2(a), and (b).
Since the aperture plate 2 is surrounded by a cylinder 4 electrically connected to the ion beam monitor 6 and the ion beam monitor 6 is connected to the cylinder 4, the aperture plate 2 is electrically connected to the ion beam monitor 6. Further, a permanent magnet 5 is provided around the aperture plate 2. Note that FIG. 2(a) is an enlarged view of the aperture portion, and FIG. 2(b) is a sectional view of the aperture portion.
引き出し電極8によりイオン発生部7から引き出さ九た
イオンビームは二枚の偏向板1に電位差をかけることに
より曲げられる。この電位差を変化させることによりビ
ームが振られ、チョッピングアパーチャ3からでたイオ
ンパルスビームが試料に照射される。一方、パルスイオ
ンビームとして取り出されないビームはアパーチャ板2
にあたるので、このアパーチャ板2にあたったイオンビ
ーム電流をイオンビームモニタ6で測定することにより
、ビーム電流、パルス幅を測定することができる。The ion beam extracted from the ion generating section 7 by the extraction electrode 8 is bent by applying a potential difference between the two deflection plates 1. By changing this potential difference, the beam is swung, and the ion pulse beam emerging from the chopping aperture 3 is irradiated onto the sample. On the other hand, the beam that is not extracted as a pulsed ion beam is
Therefore, by measuring the ion beam current hitting this aperture plate 2 with the ion beam monitor 6, the beam current and pulse width can be measured.
このとき、問題となるのは、正電荷のイオンビームがア
パーチャ板2にあたるとき、二次電子が放出され、この
二次電子放出による電流値の見掛は上の増大である。な
お、負電荷のイオンビームの場合は、電流値は見掛は上
減少する。これを抑えるため、永久磁石5により一様な
磁場を作り、アパーチャ板2から飛び出した二次電子を
曲げ、アパーチャ板2と電気的につながった円筒4に当
てることにより二次電子の影響を防いでいる。二次電子
を曲げるには磁場の強さは数十ガウスでよく、これによ
ってはイオンビームの軌道はほとんど影響を受けない。At this time, the problem is that when the positively charged ion beam hits the aperture plate 2, secondary electrons are emitted, and the apparent increase in the current value due to the secondary electron emission is above. Note that in the case of a negatively charged ion beam, the current value apparently decreases. In order to suppress this, a uniform magnetic field is created by the permanent magnet 5, and the secondary electrons ejected from the aperture plate 2 are bent and applied to the cylinder 4 electrically connected to the aperture plate 2, thereby preventing the influence of the secondary electrons. I'm here. The strength of the magnetic field is only a few tens of Gauss to bend the secondary electrons, and the trajectory of the ion beam is hardly affected by this.
このとき、イオンビームモニタ6によりモニタされるイ
オンビームの電流波形は第3図のようになる。第3図の
電流のピーク値がイオン発生部から引き出される電流量
となり、谷の部分がパルス化されたイオンビームの電流
波形となる。At this time, the current waveform of the ion beam monitored by the ion beam monitor 6 is as shown in FIG. The peak value of the current in FIG. 3 is the amount of current drawn from the ion generating section, and the valley portion is the current waveform of the pulsed ion beam.
したがって、イオンビームモニタ6で検出したイオンビ
ームの電流量、あるいはそのパルス波形のパルス幅を用
いてイオンビームの加速電圧、ガス圧、偏向器の偏向信
号の振幅値等を制御すれば、イオンビームを試料に照射
するのと同時にそのビームの電流値、パルス幅を所望の
値に制御することができる。Therefore, if the ion beam current amount detected by the ion beam monitor 6 or the pulse width of its pulse waveform is used to control the ion beam acceleration voltage, gas pressure, amplitude value of the deflection signal of the deflector, etc., the ion beam At the same time as the beam is irradiated onto the sample, the current value and pulse width of the beam can be controlled to desired values.
第4図は、イオンパルスビームのコントロールを自動化
する際のブロック図であり、アパーチャ板2がピーク電
流値モニタ9、パルス波形モニタ10に接続されている
。このピーク電流値モニタ9、パルス波形モニタ10ば
、偏向板パルス電圧発生器12と同期して動作し、検出
したピーク電流値及びパルス幅がCPUl1に入力され
る。そして、CPUIIは入力されたピーク電流値及び
パルス幅に基づいて、偏向板電圧発生器12、イオン発
生量コントローラ13、イオン加速電圧コントローラ1
4等を制御することにより、イオンパルスビームの電流
値、パルス幅を所望の値に制御する。FIG. 4 is a block diagram for automating the control of the ion pulse beam, in which the aperture plate 2 is connected to a peak current value monitor 9 and a pulse waveform monitor 10. The peak current value monitor 9 and pulse waveform monitor 10 operate in synchronization with the deflection plate pulse voltage generator 12, and the detected peak current value and pulse width are input to the CPU11. Based on the input peak current value and pulse width, the CPU II controls the deflection plate voltage generator 12, the ion generation amount controller 13, and the ion acceleration voltage controller 1.
4, etc., the current value and pulse width of the ion pulse beam are controlled to desired values.
なお、第1図の実施例においては、磁場発生部材として
永久磁石を用いたが、コイルを用いて直流磁場を発生さ
せることもでき、また、導電部材としては円筒に限るこ
となく、二次電子が入射する部分だけに円弧状の導電部
材を設けてもよい。In the embodiment shown in Figure 1, a permanent magnet was used as the magnetic field generating member, but a coil can also be used to generate a DC magnetic field, and the conductive member is not limited to a cylinder, but can also be used for secondary electron An arc-shaped conductive member may be provided only in the portion where the light is incident.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明は、イオンビームがアパー
チャ板にあたるとき放出される二次電子をアパーチャ板
の回りの導電部材によりとらえることができるので、ビ
ームの電流値やパルス幅を正確に検出することができ、
また、イオンビームを試料に照射するのと同時にビーム
の電流値やパルス幅を検出できるので、容易にビーム電
流値、パルス幅を所望の値に制御することができる。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the secondary electrons emitted when the ion beam hits the aperture plate can be captured by the conductive member around the aperture plate. can be detected accurately,
Furthermore, since the beam current value and pulse width can be detected at the same time as the sample is irradiated with the ion beam, the beam current value and pulse width can be easily controlled to desired values.
第1図は本発明を実施するパルスイオン銃を示す構成図
、第2図(、)、(b)は第1図のパルスイオン銃のア
パーチャ部を詳細に示す図、第3図は第1図のパルスイ
す、詠銃により検出されるビーム電流を示す波形図、第
4図は本発明のパルス銃に使用する自動制御回路の一例
を示すブロック図、第5図は従来のパルスイオン銃を示
す構成図、第6図は第5図のパルスイオン銃の偏向板及
びアパーチャ部の詳細図、第7図(a)、(b)は第5
図のパルスイオン銃の動作を示す波形図である。
1・・偏向板、2・・アパーチャ板、3・チョッピング
アパーチャ、4・・円筒、5・・永久磁石、6・・イオ
ンビーム検出器、7・・イオン発生部、8・・引き出し
電極、9・ピーク電流値モニタ、10・・パルス波形モ
ニタ、11・・CPU、12・・偏向板電圧発生器、1
3・・イオン発生量コントローラ、14・・イオン加速
電圧コントローラ第
3
図
第
牛
図
第
図
寥
図FIG. 1 is a block diagram showing a pulse ion gun embodying the present invention, FIGS. 4 is a block diagram showing an example of an automatic control circuit used in the pulse ion gun of the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram showing the beam current detected by the pulse ion gun of the present invention. FIG. 6 is a detailed view of the deflection plate and aperture part of the pulse ion gun shown in FIG. 5, and FIGS.
FIG. 3 is a waveform chart showing the operation of the pulse ion gun shown in FIG. 1. Deflection plate, 2. Aperture plate, 3. Chopping aperture, 4. Cylinder, 5. Permanent magnet, 6. Ion beam detector, 7. Ion generator, 8. Extraction electrode, 9・Peak current value monitor, 10... Pulse waveform monitor, 11... CPU, 12... Deflection plate voltage generator, 1
3. Ion generation amount controller, 14. Ion accelerating voltage controller Figure 3
Claims (1)
偏向板と、チョッピングアパーチャを設けたアパーチャ
板とを有するパルスイオン銃において、上記アパーチャ
板の回りに導電部材を設けるとともに、アパーチャ板に
イオンビームモニタを接続し、更に、上記アパーチャ板
の回りに磁場発生部材を設けたことを特徴とするパルス
イオン銃。(1) In a pulse ion gun that has an ion beam generating section, a deflection plate that deflects the ion beam, and an aperture plate provided with a chopping aperture, a conductive member is provided around the aperture plate, and the ion beam is placed on the aperture plate. A pulse ion gun connected to a monitor and further comprising a magnetic field generating member provided around the aperture plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251397A JPH03112042A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | pulse ion gun |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251397A JPH03112042A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | pulse ion gun |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112042A true JPH03112042A (en) | 1991-05-13 |
Family
ID=17222237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1251397A Pending JPH03112042A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | pulse ion gun |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112042A (en) |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1251397A patent/JPH03112042A/en active Pending
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