JPH0636737A - Ion implanter - Google Patents
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- JPH0636737A JPH0636737A JP4212216A JP21221692A JPH0636737A JP H0636737 A JPH0636737 A JP H0636737A JP 4212216 A JP4212216 A JP 4212216A JP 21221692 A JP21221692 A JP 21221692A JP H0636737 A JPH0636737 A JP H0636737A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、イオン源から引き出
したイオンビームを質量分析することなく被処理物に照
射して、当該被処理物にイオン注入を行う、いわゆる非
質量分析型のイオン注入装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called non-mass spectrometry type ion implantation in which an ion beam extracted from an ion source is irradiated onto a material to be processed without mass analysis and the material is ion-implanted. Regarding the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のイオン注入装置の従来例を図７
に示す。このイオン注入装置は、基本的には、図示しな
い真空排気装置によって真空排気される処理室８内にお
いて、その上部に取り付けたイオン源２から引き出した
イオンビーム６を、質量分析することなく被処理物（例
えば半導体ウェーハやその他の基板）１０に照射して、
当該被処理物１０にイオン注入を行うよう構成されてい
る。４はイオン源２のイオンビーム引出し用の電極であ
り、図示例のように１枚の場合もあれば複数枚の場合も
ある。2. Description of the Related Art A conventional example of this type of ion implantation apparatus is shown in FIG.
Shown in. This ion implantation apparatus basically treats an ion beam 6 extracted from an ion source 2 attached to an upper portion thereof in a processing chamber 8 which is evacuated by a vacuum exhaust apparatus (not shown) without performing mass analysis. Irradiate an object (for example, a semiconductor wafer or other substrate) 10 with
Ion implantation is performed on the object to be processed 10. Reference numeral 4 denotes an electrode for extracting the ion beam of the ion source 2, which may be a single electrode as shown in the drawing or a plurality of electrodes.
【０００３】被処理物１０に対するイオン（不純物）の
注入量（ドーズ量）を計測するために、処理室８のイオ
ン源２に対向する部分に連通するように、イオン源２か
ら引き出したイオンビーム６の一部を受けてそのイオン
ビーム電流を計測するビームモニタ部１２が設けられて
いる。このビームモニタ部１２は、イオンビーム６の入
射を制限するスリット１４、入射したイオンビーム６の
イオンビーム電流を計測するファラデーカップ１６およ
びこのファラデーカップ１６を収納するファラデーカッ
プ収納容器１８を備えている。ファラデーカップ１６は
例えばカレントインテグレータのようなイオンビーム電
流計測器２０に接続される。An ion beam extracted from the ion source 2 so as to communicate with a portion of the processing chamber 8 facing the ion source 2 in order to measure an implantation amount (dose amount) of ions (impurities) into the object to be processed 10. A beam monitor 12 is provided which receives a part of the ion beam 6 and measures its ion beam current. The beam monitor unit 12 includes a slit 14 that limits the incidence of the ion beam 6, a Faraday cup 16 that measures the ion beam current of the incident ion beam 6, and a Faraday cup storage container 18 that stores the Faraday cup 16. . The Faraday cup 16 is connected to an ion beam current measuring device 20 such as a current integrator.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記イオン源２では、
そのタイプに拘わらず、所望のイオンを含めて種々のイ
オンが生成されこれがイオンビーム６として引き出され
る。例えば、被処理物１０に不純物（ドーパント）とし
てリン（Ｐ）を注入するためにイオン源２にイオン源ガ
スとしてホスフィン（ＰＨ3）を導入した場合、イオン
ビーム６にはＨx +（ｘ＝１、２、３。以下同じ）、ＰＨ
y +、Ｐ2Ｈy +（ｙ＝０、１、２、３、４。以下同じ）が
含まれている。また、被処理物１０に不純物としてホウ
素（Ｂ）を注入するためにイオン源２にイオン源ガスと
してジボラン（Ｂ2Ｈ6）を導入した場合、イオンビーム
６にはＨx +（ｘ＝１、２、３。以下同じ）、ＢＨy +（ｙ
＝０、１、２、３、４。以下同じ）、Ｂ2Ｈz +（ｚ＝
０、１、２、３、４、５、６。以下同じ）が含まれてい
る。In the ion source 2 described above,
Regardless of its type, various ions including desired ions are generated and extracted as the ion beam 6. For example, when phosphine (PH 3 ) is introduced as the ion source gas into the ion source 2 in order to implant phosphorus (P) as an impurity (dopant) into the object to be processed 10, H x + (x = 1, 2, 3 (same below), PH
y + and P 2 H y + (y = 0, 1, 2, 3, 4; the same applies hereinafter) are included. Further, when diborane (B 2 H 6 ) is introduced as the ion source gas into the ion source 2 in order to implant boron (B) as the impurity into the object to be processed 10, H x + (x = 1) is applied to the ion beam 6. 2, 3 (same below), BH y + (y
= 0, 1, 2, 3, 4. The same shall apply hereinafter), B 2 H z + (z =
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. The same shall apply hereinafter).
【０００５】その結果、ビームモニタ部１２のファラデ
ーカップ１６には上記のような種々のイオンが混在した
まま入射し、これがイオンビーム電流として計測され
る。被処理物１０への不純物の注入量は、このイオンビ
ーム電流より換算される。従って、上記のようなビーム
モニタ部１２で計測されたイオンビーム電流には、所望
の不純物を含まないイオン（例えばＨx +）や、不純物の
原子の数が所望のものと異なるイオン（例えばＰ
2Ｈy +、ＢＨy +）によるものが含まれているため、被処
理物１０に対する所望のイオンの注入量を正確に計測す
ることができないという問題がある。As a result, various ions as described above are incident on the Faraday cup 16 of the beam monitor unit 12 while being mixed, and this is measured as an ion beam current. The amount of impurities injected into the object to be processed 10 is converted from this ion beam current. Therefore, in the ion beam current measured by the beam monitor unit 12 as described above, ions (for example, H x + ) that do not contain desired impurities or ions whose impurity atoms are different from the desired number (for example, P
2 H y + , BH y + ) are included, so that there is a problem that the desired ion implantation amount into the object to be processed 10 cannot be accurately measured.
【０００６】ちなみに、不純物の原子の数が所望のもの
より多い（あるいは少ない）イオンは、同じ加速電圧で
加速された場合、不純物原子１個当りのエネルギーが所
望のイオンより小さく（あるいは大きく）なるので、所
望の注入領域に注入することができないから、これも注
入量に加算すべきでない。Incidentally, an ion having more (or less) number of impurity atoms than the desired number has an energy per impurity atom smaller (or larger) than the desired ion when accelerated by the same acceleration voltage. Therefore, this should not be added to the injection amount, either, because the desired injection region cannot be injected.
【０００７】そこでこの発明は、上記のようなビームモ
ニタ部で、所望のイオンによるイオンビーム電流を正確
に計測することができるようにしたイオン注入装置を提
供することを主たる目的とする。Therefore, it is a main object of the present invention to provide an ion implanter capable of accurately measuring an ion beam current due to desired ions in the beam monitor section as described above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のイオン注入装置は、前述したようなビー
ムモニタ部のスリットとファラデーカップとの間に、そ
こを通過するイオンビームを質量分析する質量分析器を
設けたことを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the ion implantation apparatus of the present invention provides a mass spectrometric analysis of an ion beam passing therethrough between a slit and a Faraday cup of a beam monitor as described above. Is provided with a mass spectrometer.
【０００９】このビームモニタ部には、当該ビームモニ
タ部内を真空排気する真空排気装置を接続しておいても
良い。An evacuation device for evacuating the inside of the beam monitor may be connected to the beam monitor.
【００１０】また、このビームモニタ部のスリットの孔
の中心軸と、前述したようなイオン源の電極のイオン引
出し孔の内の一つの中心軸とを一致またはほぼ一致させ
ておくのが好ましい。Further, it is preferable that the central axis of the hole of the slit of the beam monitor and the central axis of one of the ion extraction holes of the electrode of the ion source as described above be aligned or substantially aligned with each other.
【００１１】[0011]
【作用】上記のように質量分析器を設けておくと、この
質量分析器によって、イオン源より引き出されスリット
を通過してビームモニタ部内に入射したイオンビーム
を、所望のイオンとそれ以外のイオンとに分離して、所
望のイオンのみをファラデーカップに入射させることが
できる。その結果、ビームモニタ部において、所望のイ
オンによるイオンビーム電流を正確に計測することがで
きる。When the mass analyzer is provided as described above, the ion beam extracted from the ion source and passing through the slit and entering the beam monitor section is caused by the mass analyzer to generate desired ions and other ions. It is possible to separate only the desired ions into the Faraday cup and to separate them into the Faraday cup. As a result, the beam monitor unit can accurately measure the ion beam current due to desired ions.
【００１２】また、上記のようにビームモニタ部に真空
排気装置を接続しておくと、それによってビームモニタ
部内の圧力を下げて（即ち真空度を上げて）、ビームモ
ニタ部内に入射したイオンビームが他の中性原子等と衝
突することによる損失をより小さくすることができる。
その結果、所望のイオンによるイオンビーム電流の計測
精度がより向上する。If a vacuum exhaust device is connected to the beam monitor section as described above, the pressure in the beam monitor section is lowered (that is, the degree of vacuum is raised) thereby, and the ion beam incident into the beam monitor section is reduced. Can reduce the loss due to collision with other neutral atoms.
As a result, the measurement accuracy of the ion beam current by the desired ions is further improved.
【００１３】また、上記のようにビームモニタ部のスリ
ットの孔の中心軸と、イオン源の電極のイオン引出し孔
の中心軸とを一致またはほぼ一致させておくと、スリッ
トを通過するイオンビームはその中心軸に対して殆ど角
度を持たないものが多くなり、従ってファラデーカップ
に入射するまでに容器の壁等に当たってロスすることが
少なくなり、イオンビームの輸送効率が向上する。ま
た、質量分析器へのイオンビームの入射角のばらつきが
小さくなるため、当該質量分析器の分解能が向上する。
これらの結果、所望のイオンによるイオンビーム電流の
計測精度が一層向上する。Further, if the central axis of the hole of the slit of the beam monitor and the central axis of the ion extraction hole of the electrode of the ion source are aligned or substantially aligned with each other as described above, the ion beam passing through the slit is Many of them have almost no angle with respect to the central axis, and therefore, they are less likely to be lost by hitting the wall of the container or the like before entering the Faraday cup, and the ion beam transport efficiency is improved. Further, since the variation in the incident angle of the ion beam on the mass analyzer is reduced, the resolution of the mass analyzer is improved.
As a result, the measurement accuracy of the ion beam current by the desired ions is further improved.
【００１４】[0014]
【実施例】図１は、この発明に係るイオン注入装置の一
例を示す概略断面図である。図７の従来例と同一または
相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該
従来例との相違点を主に説明する。1 is a schematic sectional view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention. The same or corresponding portions as those of the conventional example in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and in the following, differences from the conventional example will be mainly described.
【００１５】この実施例においては、従来のビームモニ
タ部１２に相当するビームモニタ部１２ａの前述したよ
うなスリット１４とファラデーカップ１６との間に、そ
こを通過するイオンビーム６を質量分析する質量分析器
２２を設けている。２４はその接続容器である。In this embodiment, between the slit 14 and the Faraday cup 16 of the beam monitor section 12a corresponding to the conventional beam monitor section 12, the mass of the ion beam 6 passing therethrough is analyzed. An analyzer 22 is provided. Reference numeral 24 is the connecting container.
【００１６】この質量分析器２２は、図１では図示を簡
略化しているが、マグネットおよび電極等から構成され
たウィーンフィルタであって、磁極と電極を直交配置
し、磁界および電界を用いて、そこを通過するイオンビ
ーム６中のイオンをその質量によって分離するものであ
る。Although the mass analyzer 22 is simplified in FIG. 1, it is a Wien filter composed of a magnet, electrodes, and the like. The magnetic poles and electrodes are arranged orthogonally, and a magnetic field and an electric field are used. Ions in the ion beam 6 passing therethrough are separated by their masses.
【００１７】このような質量分析器２２を設けておく
と、この質量分析器２２によって、イオン源２より引き
出されスリット１４を通過してビームモニタ部１２ａ内
に入射したイオンビーム６を、所望のイオンとそれ以外
のイオンとに分離して、所望のイオンのみをファラデー
カップ１６に入射させることができる。If such a mass analyzer 22 is provided, the desired mass of the ion beam 6 extracted from the ion source 2 by the mass analyzer 22 and passing through the slit 14 and entering the beam monitor section 12a. Ions can be separated into other ions and only desired ions can be made incident on the Faraday cup 16.
【００１８】例えば、前述したようにイオン源２にイオ
ン源ガスとしてホスフィン（ＰＨ3）を導入した場合、
イオンビーム６には、Ｈx +、ＰＨy +、Ｐ2Ｈy +が混在し
ているが、これらを質量分析器２２の部分で磁界および
電界を用いて、例えば図２に示すように、Ｈx +、Ｐ
Ｈy +、Ｐ2Ｈy +に分離して、所望のイオン、この例の場
合はＰＨy +のみをファラデーカップ１６に選択的に入射
させることができる。同様に、イオン源２にイオン源ガ
スとしてジボラン（Ｂ2Ｈ6）を導入した場合は、イオン
ビーム６中に混在するＨx +、ＢＨy +、Ｂ2Ｈz +を、質量
分析器２２によって例えば図３に示すように分離して、
所望のイオン、この例の場合はＢ2Ｈz +のみをファラデ
ーカップ１６に選択的に入射させることができる。For example, when phosphine (PH 3 ) is introduced into the ion source 2 as the ion source gas as described above,
In the ion beam 6, H x + , PH y + , and P 2 H y + are mixed, and these are used in the part of the mass analyzer 22 by using a magnetic field and an electric field, for example, as shown in FIG. H x + , P
By separating into H y + and P 2 H y + , only desired ions, in this case PH y +, can be selectively incident on the Faraday cup 16. Similarly, when diborane (B 2 H 6 ) is introduced into the ion source 2 as the ion source gas, H x + , BH y + , and B 2 H z + mixed in the ion beam 6 are detected by the mass analyzer 22. For example, as shown in FIG.
Only desired ions, in this case B 2 H z +, can be selectively incident on the Faraday cup 16.
【００１９】従って、ビームモニタ部１２ａにおいて、
所望のイオンによるイオンビーム電流を正確に計測する
ことができるようになり、ひいては、被処理物１０に注
入される所望のイオンの注入量を正確に計測することが
できるようになる。Therefore, in the beam monitor section 12a,
It becomes possible to accurately measure the ion beam current due to desired ions, and thus it becomes possible to accurately measure the implantation amount of desired ions to be implanted into the object to be processed 10.
【００２０】ところで、従来例の場合も上記実施例の場
合もそうであるが、ビームモニタ部１２ａ内の圧力は、
処理室８内の圧力（例えばイオンビーム引出し中は５×
１０-4Ｔｏｒｒ程度）と同程度かスリット１４のコンダ
クタンスぶん上であるので、ビームモニタ部１２ａ内に
おいてスリット１４からファラデーカップ１６までの距
離が長くなると、イオンビーム６と他の中性原子等との
衝突によってイオンの中性化等による損失が生じ、これ
がイオンビーム電流の計測誤差を生じさせる。そこでこ
の点を更に改善した実施例を次に説明する。By the way, as in the case of the conventional example and the case of the above-mentioned embodiment, the pressure in the beam monitor section 12a is
Pressure in the processing chamber 8 (for example, 5 × during ion beam extraction)
Since the conductance of the slit 14 is about the same as about 10 −4 Torr), if the distance from the slit 14 to the Faraday cup 16 in the beam monitor 12a becomes long, the ion beam 6 and other neutral atoms are separated from each other. The collision causes a loss due to neutralization of ions, which causes an error in measurement of the ion beam current. Therefore, an embodiment in which this point is further improved will be described below.
【００２１】図４は、この発明に係るイオン注入装置の
他の例を示す概略断面図である。この実施例において
は、ビームモニタ部１２ａの前述したような接続容器２
４の、質量分析器２２の下流側の部分に分岐部２６を設
け、この分岐部２６に、ビームモニタ部１２ａ内を真空
排気する真空排気装置２８を接続している。FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the ion implantation apparatus according to the present invention. In this embodiment, the connection container 2 of the beam monitor unit 12a as described above is used.
4, a branch portion 26 is provided on the downstream side of the mass spectrometer 22, and a vacuum exhaust device 28 for vacuum exhausting the inside of the beam monitor portion 12a is connected to the branch portion 26.
【００２２】このようにすることによって、真空排気装
置２８によってビームモニタ部１２ａ内の圧力を下げて
（即ち真空度を上げて）、ビームモニタ部１２ａ内に入
射したイオンビーム６が他の中性原子等と衝突すること
による損失をより小さくすることができる。その結果、
所望のイオンによるイオンビーム電流の計測精度がより
向上する。By doing so, the pressure in the beam monitor unit 12a is lowered (that is, the degree of vacuum is raised) by the vacuum exhaust device 28, and the ion beam 6 incident on the beam monitor unit 12a is neutralized. The loss due to collision with atoms can be further reduced. as a result,
The measurement accuracy of the ion beam current with desired ions is further improved.
【００２３】この場合、ビームモニタ部１２ａ内の圧力
を十分に小さくするには、真空排気装置２８の排気速度
を大きくするかスリット１４のコンダクタンスを小さく
するかであるが、真空排気装置２８の排気速度をむやみ
に大きくすることは当該真空排気装置２８が大型になる
ので実用的ではなく、またスリット１４のコンダクタン
スを小さくし過ぎると計測するイオンビーム電流が減少
して電流を精度良く測定するのが困難で二次電子増倍管
等の特殊な測定器を必要とする。In this case, in order to sufficiently reduce the pressure in the beam monitor section 12a, the evacuation speed of the vacuum evacuation device 28 should be increased or the conductance of the slit 14 should be decreased. It is not practical to increase the speed unnecessarily because the vacuum exhaust device 28 becomes large, and if the conductance of the slit 14 is too small, the measured ion beam current decreases and the current can be measured accurately. It is difficult and requires special measuring instruments such as secondary electron multipliers.
【００２４】そこで、イオンと他の中性原子等との衝突
および測定電流の大きさを考慮して、イオンビーム電流
を精度良くしかも容易に測定することができるようにす
るための、スリット１４のコンダクタンスおよび真空排
気装置２８の排気速度の決め方を次に説明する。Therefore, in consideration of the collision between ions and other neutral atoms and the magnitude of the measurement current, the slit 14 is provided so that the ion beam current can be measured accurately and easily. Next, how to determine the conductance and the exhaust speed of the vacuum exhaust device 28 will be described.
【００２５】処理室８内の圧力をＰ1 とし、ビームモニ
タ部１２ａ内は真空排気装置２８によって圧力Ｐ2 に真
空排気されているものとする。ビームモニタ部１２ａの
入口からファラデーカップ１６までの距離をＬ、ビーム
モニタ部１２ａ内のコンダクタンスをＣ、原子の平均自
由行程をｄとすると、イオンがビームモニタ部１２ａ内
で他の原子に衝突しないためには、 ｄ≧Ｌ ・・・（１） が必要である。It is assumed that the pressure inside the processing chamber 8 is P 1 and the inside of the beam monitor section 12a is evacuated to a pressure P 2 by the vacuum evacuation device 28. When the distance from the entrance of the beam monitor unit 12a to the Faraday cup 16 is L, the conductance in the beam monitor unit 12a is C, and the mean free path of the atoms is d, the ions do not collide with other atoms in the beam monitor unit 12a. Therefore, d ≧ L (1) is required.
【００２６】また、ビームモニタ部１２ａ内に流れるガ
ス流量をＱとすれば、 Ｑ≒ＣＰ1 （∵Ｐ2≪Ｐ1）If the flow rate of the gas flowing in the beam monitor section 12a is Q, then Q≈CP 1 (∵P 2 << P 1 )
【００２７】一方、ビームモニタ部１２ａ内の排気速度
をＳとすれば、 Ｐ2＝Ｑ／Ｓ ∴Ｐ2＝ＣＰ1／ＳOn the other hand, if the pumping speed in the beam monitor section 12a is S, then P 2 = Q / S ∴P 2 = CP 1 / S
【００２８】ここでスリット１４のコンダクタンスＣS
に対し、ビームモニタ部１２ａ内の他の構造物のコンダ
クタンスが十分に大きいとすると、 Ｃ＝ＣS となる。従って、 Ｐ2＝ＣSＰ1／Ｓ ・・・（２） と表すことができる。Here, the conductance C S of the slit 14 is
Respect, the conductance of the other structures in the beam monitor unit 12a is sufficiently large, the C = C S. Therefore, it can be expressed as P 2 = C S P 1 / S (2)
【００２９】ここで、この種のイオン注入装置の標準的
な運転条件を考えた場合、イオンビーム６を引き出して
いるときの処理室８内の圧力Ｐ1＝５×１０-4Ｔｏｒｒ
程度であり、イオンビーム６のビーム電流密度は１０μ
Ａ／ｃｍ2 程度である。また、実用的な値として、ビー
ムモニタ部１２ａの入口からファラデーカップ１６まで
の距離Ｌ＝６０ｃｍ、真空排気装置２８の排気速度Ｓ＝
１００リットル／秒とすると、平均自由行程ｄは、代表
値として窒素のものを用いると、 ｄ＝５×１０-3／Ｐ2 （ｃｍ） ・・・（３） となる。Considering the standard operating conditions of this type of ion implantation apparatus, the pressure P 1 = 5 × 10 −4 Torr in the processing chamber 8 when the ion beam 6 is being extracted.
And the beam current density of the ion beam 6 is 10 μ.
It is about A / cm 2 . As practical values, the distance L from the entrance of the beam monitor unit 12a to the Faraday cup 16 is 60 cm, and the exhaust speed S of the vacuum exhaust device 28 is S =.
At 100 liters / sec, the average free path d is d = 5 × 10 −3 / P 2 (cm) (3) when using nitrogen as a representative value.
【００３０】また、イオンビーム６の発散角等を考慮し
て、スリット１４として、孔が６ｍｍφのスリットを２
段入れるとすると、２枚のスリットの合成のコンダクタ
ンスＣS は、 ＣS＝１１６×３2π×１０-6／２ （ｍ3／秒） ＝１１６×３2π×１０-3／２ （リットル／秒） ≒１．６（リットル／秒） となる。これと、上記圧力Ｐ1 の値および排気速度Ｓの
値を（２）式に入れると、 Ｐ2＝１．６×５×１０-4／１００＝８×１０-6 （Ｔｏｒｒ） これを上記（３）式に入れると、 ｄ＝５×１０-3／８×１０-6＝６２５ （ｃｍ） が得られ、これは上記Ｌ＝６０ｃｍより十分に大きく、
上記（１）式を満たしている。よって、この条件であれ
ば、ビームモニタ部１２ａ内におけるイオンの衝突の影
響は殆どない。In consideration of the divergence angle of the ion beam 6 and the like, as the slit 14, a slit having a hole of 6 mmφ is 2
Assuming that the slits are inserted, the combined conductance C S of the two slits is C S = 116 × 3 2 π × 10 -6 / 2 (m 3 / sec) = 116 × 3 2 π × 10 -3 / 2 ( Liter / sec) ≈ 1.6 (liter / sec). When this value and the value of the pressure P 1 and the value of the exhaust speed S are put into the equation (2), P 2 = 1.6 × 5 × 10 −4 / 100 = 8 × 10 −6 (Torr) In the formula (3), d = 5 × 10 −3 / 8 × 10 −6 = 625 (cm) is obtained, which is sufficiently larger than the above L = 60 cm.
The above formula (1) is satisfied. Therefore, under this condition, there is almost no effect of ion collision in the beam monitor unit 12a.
【００３１】また、スリット１４の孔を通過するイオン
ビーム電流Ｉは、 Ｉ＝１０×０．３2π＝２．８ （μＡ） であるから、イオンビームの輸送効率を考慮しても、こ
れを十分、通常の計測器で測定可能である。Further, since the ion beam current I passing through the hole of the slit 14 is I = 10 × 0.3 2 π = 2.8 (μA), even if the ion beam transport efficiency is taken into consideration, this Can be measured with a normal measuring instrument.
【００３２】以上のことをまとめると、前述したような
標準的な運転条件下では、スリット１４として孔が６ｍ
ｍφのスリットを２段入れ、真空排気装置２８の排気速
度を１００リットル／秒程度にするのが好ましいと言え
る。To summarize the above, the slit 14 has a hole of 6 m under the standard operating conditions as described above.
It can be said that it is preferable to insert two slits of mφ so that the evacuation speed of the vacuum evacuation device 28 is about 100 liters / sec.
【００３３】次に、従来例の場合も上記各実施例の場合
もそうであるが、図５を参照して、イオン源２の電極４
のイオン引出し孔４ａの中心軸４ｃが、ビームモニタ部
１２ａのスリット１４の孔１４ａの中心軸１４ｃからず
れていると、スリット１４を通過するイオンビーム６は
中心軸１４ｃに対して角度を持つものばかりになり、途
中で容器（接続容器２４とかファラデーカップ収納容器
１８）の壁に当たるものが多くなり、その結果、ビーム
モニタ部１２ａ内におけるイオンビーム６の輸送効率が
低下してファラデーカップ１６に流れるイオンビーム電
流は非常に小さくなり、計測精度は低下する。Next, as in the case of the conventional example and the above-mentioned respective examples, referring to FIG. 5, the electrode 4 of the ion source 2 will be described.
When the central axis 4c of the ion extraction hole 4a of the above is displaced from the central axis 14c of the hole 14a of the slit 14 of the beam monitor unit 12a, the ion beam 6 passing through the slit 14 has an angle with respect to the central axis 14c. Many of them collide with the wall of the container (the connection container 24 or the Faraday cup storage container 18) on the way, and as a result, the transport efficiency of the ion beam 6 in the beam monitor unit 12a decreases and the ion beam 6 flows into the Faraday cup 16. The ion beam current becomes very small, and the measurement accuracy decreases.
【００３４】従ってこれを防止するためには、ビームモ
ニタ部１２ａのスリット１４の孔１４ａの中心軸１４ｃ
と、イオン源２の電極４のイオン引出し孔４ａの内の一
つの中心軸４ｃとを、一致またはほぼ一致させておくの
が好ましい。Therefore, in order to prevent this, the central axis 14c of the hole 14a of the slit 14 of the beam monitor section 12a.
And the central axis 4c of one of the ion extraction holes 4a of the electrode 4 of the ion source 2 are preferably matched or substantially matched.
【００３５】そのようにしておけば、スリット１４を通
過するイオンビーム６はその中心軸１４ｃに対して殆ど
角度を持たないものが多くなり、従ってファラデーカッ
プ１６に入射するまでに容器の壁等に当たってロスする
ことが少なくなり、イオンビーム６の輸送効率が向上す
る。また、質量分析器２２へのイオンビーム６の入射角
のばらつきが小さくなるため、当該質量分析器２２の分
解能が向上する。これらの結果、所望のイオンによるイ
オンビーム電流の計測精度が一層向上する。By doing so, many of the ion beams 6 passing through the slit 14 have almost no angle with respect to the central axis 14c thereof, and therefore hit the wall of the container or the like before entering the Faraday cup 16. Loss is reduced and the transport efficiency of the ion beam 6 is improved. Further, since the variation of the incident angle of the ion beam 6 on the mass analyzer 22 is reduced, the resolution of the mass analyzer 22 is improved. As a result, the measurement accuracy of the ion beam current by the desired ions is further improved.
【００３６】上記のような相対向する二つの孔４ａ、１
４ａの中心軸４ｃ、１４ｃを互いに合わせるには、通常
は１本のピンを両孔４ａ、１４ａに挿入することで行う
が、このイオン注入装置のように、両孔４ａ、１４ａ間
の距離が大きい場合は、例えば図６に示すような２本１
組のピン３０、３２を用いるのが好ましい。The two holes 4a, 1 facing each other as described above
In order to align the central axes 4c and 14c of 4a with each other, usually, one pin is inserted into both holes 4a and 14a. However, like this ion implanter, the distance between both holes 4a and 14a is If it is larger, for example, 2 pieces 1 as shown in FIG.
It is preferred to use a set of pins 30,32.
【００３７】即ち、両ピン３０、３２は、先端部で互い
に嵌合して互いの中心軸が合うピンであって、その一方
のピン３０が電極４のイオン引出し孔４ａに嵌合し、他
方のピン３２がスリット１４の孔１４ａに嵌合するもの
である。そしてこのようなピン３０、３２を、孔４ａ、
１４ａに互いに反対方向からそれぞれ挿入し、かつ両ピ
ン３０、３２の先端部を互いに嵌合させる。このように
すれば両ピン３０、３２はあたかも１本のピンになるの
で、両孔４ａ、１４ａの中心軸を合わせることができ
る。このときの精度は、孔４ａ、１４ａおよびピン３
０、３２の加工精度に依るが、０．１ｍｍ以内にするこ
とは十分に可能である。That is, the pins 30 and 32 are pins that are fitted to each other at their tips and have their center axes aligned with each other. One of the pins 30 is fitted into the ion extraction hole 4a of the electrode 4, and the other pin The pin 32 is fitted into the hole 14a of the slit 14. The pins 30 and 32 are attached to the holes 4a,
14a are inserted from opposite directions, and the tips of both pins 30 and 32 are fitted to each other. In this way, both pins 30 and 32 are as if they were one pin, so that the central axes of both holes 4a and 14a can be aligned. The accuracy at this time is that the holes 4a, 14a and the pin 3 are
Although it depends on the processing accuracy of 0 and 32, it is sufficiently possible to set it within 0.1 mm.
【００３８】しかもこのような方法によれば、ピンを二
つに分けているため、１本のピンの長さを短くすること
ができ、従って二つの孔４ａ、１４ａ間の距離が大きい
場合でも、各ピン３０、３２を各孔４ａ、１４ａにまっ
すぐ挿入しやすく、中心軸合わせの作業を容易に、かつ
能率良く行うことができる。Further, according to such a method, since the pin is divided into two, the length of one pin can be shortened, so that even if the distance between the two holes 4a and 14a is large. , The pins 30 and 32 can be inserted straight into the holes 4a and 14a, and the center axis alignment work can be performed easily and efficiently.
【００３９】また、１本のピンを使用する場合は、孔４
ａあるいは１４ａの後方に他の構造物がある場合はその
制約によってピンを挿入することができなくなる場合も
あるが、上記のように２本１組のピンを用いれば、ピン
３０あるいは３２のどちらか一方が、他の構造物等によ
って挿入スペースが限られていても、他方のピンを長く
することによって、この構造物等による制約を回避して
中心軸合わせが可能である。If one pin is used, the hole 4
If there is another structure behind a or 14a, it may not be possible to insert the pin due to the restriction, but if one set of two pins is used as described above, either of the pins 30 or 32 can be inserted. Even if one of the structures has a limited insertion space due to another structure or the like, by lengthening the other pin, it is possible to avoid the restriction due to this structure or the like and perform center axis alignment.
【００４０】更に、中心軸合わせをする孔４ａ、１４ａ
の両方にピン３０、３２をそれぞれ挿入するので、同じ
ような孔が複数個あっても、１本のピンを用いる場合の
ようにピンの先端部を挿入すべき正しい孔が分からなく
なって中心軸合わせをする孔を間違う恐れもない。Further, the holes 4a, 14a for aligning the central axes
Since the pins 30 and 32 are respectively inserted into both of the two, even if there are a plurality of similar holes, the correct hole into which the tip of the pin should be inserted is not known as in the case of using one pin, and the central axis There is no risk of mistakes in the matching holes.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ビーム
モニタ部に上記のような質量分析器を設けたので、ビー
ムモニタ部において、所望のイオンによるイオンビーム
電流を正確に計測することができるようになり、ひいて
は、被処理物に注入される所望のイオンの注入量を正確
に計測することができるようになる。As described above, according to the present invention, since the above-described mass analyzer is provided in the beam monitor section, it is possible to accurately measure the ion beam current due to desired ions in the beam monitor section. As a result, it becomes possible to accurately measure the amount of desired ions to be injected into the object to be processed.
【００４２】また、上記のようにビームモニタ部に真空
排気装置を接続しておくと、ビームモニタ部内に入射し
たイオンビームが他の中性原子等と衝突することによる
損失をより小さくすることができるので、所望のイオン
によるイオンビーム電流の計測精度がより向上する。If the vacuum exhaust device is connected to the beam monitor as described above, the loss caused by the collision of the ion beam entering the beam monitor with other neutral atoms can be further reduced. Therefore, the measurement accuracy of the ion beam current by the desired ions is further improved.
【００４３】また、上記のようにビームモニタ部のスリ
ットの孔の中心軸と、イオン源の電極のイオン引出し孔
の中心軸とを一致またはほぼ一致させておくと、ビーム
モニタ部内におけるイオンビームの輸送効率が向上する
と共に、質量分析器の分解能も向上し、これによって所
望のイオンによるイオンビーム電流の計測精度が一層向
上する。When the central axis of the hole of the slit of the beam monitor and the central axis of the ion extraction hole of the electrode of the ion source are matched or substantially matched with each other as described above, the ion beam in the beam monitor is The transport efficiency is improved, and the resolution of the mass spectrometer is also improved, which further improves the measurement accuracy of the ion beam current by desired ions.
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す概
略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an ion implantation apparatus according to the present invention.
【図２】イオンビーム中のイオンを質量分析器で分離し
た状態の一例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a state in which ions in an ion beam are separated by a mass spectrometer.
【図３】イオンビーム中のイオンを質量分析器で分離し
た状態の他の例を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing another example of a state in which ions in an ion beam are separated by a mass spectrometer.
【図４】この発明に係るイオン注入装置の他の例を示す
概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the ion implantation apparatus according to the present invention.
【図５】イオン源の電極とビームモニタ部を部分的に示
す図である。FIG. 5 is a diagram partially showing an electrode of an ion source and a beam monitor unit.
【図６】イオン源の電極のイオン引出し孔とビームモニ
タ部のスリットの孔との中心軸合わせ方法の一例を説明
するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method of aligning the center axes of the ion extraction hole of the electrode of the ion source and the hole of the slit of the beam monitor unit.
【図７】従来のイオン注入装置の一例を示す概略断面図
である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional ion implantation device.
２ イオン源 ４ 電極 ４ａ イオン引出し孔 ６ イオンビーム ８ 処理室 １０ 被処理物 １２ａ ビームモニタ部 １４ スリット １４ａ 孔 １６ ファラデーカップ ２２ 質量分析器 ２８ 真空排気装置 2 Ion source 4 Electrode 4a Ion extraction hole 6 Ion beam 8 Processing chamber 10 Processing target 12a Beam monitor 14 Slit 14a Hole 16 Faraday cup 22 Mass spectrometer 28 Vacuum exhaust device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/04 Ａ Ｈ０１Ｌ 21/265 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01J 37/04 A H01L 21/265
Claims (3)
オン源から引き出したイオンビームを質量分析すること
なく被処理物に照射して、当該被処理物にイオン注入を
行う装置であって、イオン源から引き出したイオンビー
ムの一部を、処理室のイオン源に対向する部分に連通す
るように設けられていてスリットおよびファラデーカッ
プを有するビームモニタ部で受けてそのイオンビーム電
流を計測するようにしたイオン注入装置において、前記
ビームモニタ部のスリットとファラデーカップとの間
に、そこを通過するイオンビームを質量分析する質量分
析器を設けたことを特徴とするイオン注入装置。1. An apparatus for irradiating an object to be processed with an ion beam extracted from an ion source in a processing chamber evacuated to a vacuum without mass analysis and performing ion implantation into the object to be processed. A part of the ion beam extracted from the ion source is connected to the part of the processing chamber facing the ion source by the beam monitor part having a slit and a Faraday cup, and the ion beam current is measured. In the ion implantation apparatus described above, a mass analyzer for mass-analyzing the ion beam passing therethrough is provided between the slit of the beam monitor unit and the Faraday cup.
タ部内を真空排気する真空排気装置を接続している請求
項１記載のイオン注入装置。2. The ion implantation apparatus according to claim 1, wherein the beam monitor unit is connected to a vacuum pumping device for vacuuming the inside of the beam monitor unit.
心軸と、前記イオン源の電極のイオン引出し孔の内の一
つの中心軸とを一致またはほぼ一致させている請求項１
または２記載のイオン注入装置。3. The central axis of the hole of the slit of the beam monitor and the central axis of one of the ion extraction holes of the electrode of the ion source are aligned or substantially aligned with each other.
Or the ion implantation apparatus according to 2.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4212216A JP2671723B2 (en) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | Ion implanter |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH0636737A true JPH0636737A (en) | 1994-02-10 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-07-16 JP JP4212216A patent/JP2671723B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2671723B2 (en) | 1997-10-29 |
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