JPH0648737Y2 - イオン処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、真空容器内で回転および並進させられるデ
ィスクに装着された基板にイオンビームを照射してそれ
らにイオン注入、イオンビームエッチング等の処理を施
すものであって、しかもイオンビームのビーム電流密度
分布を測定・表示する手段を有するイオン処理装置に関
する。

〔従来の技術〕

この種のイオン処理装置の従来例を第５図に示す。

真空容器（図示省略）内に、ディスク駆動装置８によっ
て例えば矢印Ａのように回転させられると共に矢印Ｂの
ように並進させられるディスク６が収納されており、当
該ディスク６の表面の周縁部には複数枚の基板（例えば
ウエハ）４が装着される。そして各基板４に対して、図
示しないイオン源等から導かれたイオンビーム２を順次
照射して、当該基板４にイオン注入、イオンビームエッ
チング等の処理を施すようにしている。

ディスク駆動装置８は、ディスク６を回転させるモータ
10および機構部14を介してディスク６等を並進させるモ
ータ12を有している。

ディスク６の並進速度ｖは、ディスク６上の各基板４に
均一にイオンビーム２を照射するために、並進速度制御
装置16からディスク駆動装置８に（より具体的にはその
モータ12に）並進速度信号S₁（その波形は第２図参照）
を与えることによって、次の関係を満たすように制御さ
れる。

ｖ∝I/R ここでＩはイオンビーム２のビーム電流であり、ディス
ク６に電気的に接続されたカレントインテグレータのよ
うな電流計測器18によって計測される。Ｒはディスク６
の回転中心とイオンビーム２の中心間の距離である。

一方、このようなイオン処理装置においてはイオンビー
ム２のビーム電流密度分布を確認することが重要である
ため、次のような手段が講じられている。

即ち、イオンビーム２の照射領域であってディスク６の
後方に位置する所に、複数の（図示例は３個だがそれに
限らない）ほぼ直線上に並ぶ穴21を有するマスク20が、
更に各穴21の後方側にコレクタ電極22がそれぞれ設けら
れている。従って、イオンビーム２のビーム電流密度分
布を測定する際は、ディスク６はその邪魔にならない位
置まで後退させておく。

各コレクタ電極22にはビーム電流測定抵抗24がそれぞれ
接続されており、それらの両端にはそこに流れるビーム
電流に応じた電圧信号が発生する。そしてこの電圧信号
が、複数のスイッチング素子27を有するスイッチ回路
（例えばアナログスイッチ）26によって択一的に切り換
えられて絶縁アンプ28に与えられ、更にオシロスコープ
のような表示装置30のＹ軸端子32に入力される。

スイッチ回路26の切換えは次のようにして行われる。即
ち、パルス発生器33によってパルスを発生させてこのパ
ルスをカウンタ34に入力する。カウンタ34では、入力さ
れたパルスをカウントし（アップカウントおよびダウン
カウントの繰り返し）、その出力は上記スイッチ回路26
の切換え信号として、かつD/A変換器36の入力信号とし
て与えられる。従ってD/A変換器36の出力部には三角波
信号S₂が得られ、これが上記表示装置30のＸ軸端子31に
入力される。

従って、表示装置30においては、例えば第６図に示すよ
うに、各コレクタ電極22の配列に対応した位置に、この
コレクタ電極22で検出したイオンビーム２のビーム電流
密度がそれぞれ表示される。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが上記のような装置では、ディスク６上の基板４
を処理中のイオンビーム２のビーム電流密度分布が測定
できないという問題がある。これは、基板４の処理中は
マスク20およびコレクタ電極22がディスク６の陰になる
からである。

また、ビーム電流密度分布を測定するために、ディスク
６の後方側にマスク20やコレクタ電極22等の特別な構造
物を設けなければならないという問題もある。

更に、寸法上の制約からコレクタ電極22の数をあまり多
くできないため、測定点の数が少なく、従ってビーム電
流密度分布が粗くしか測定できないという問題もある。

そこでこの考案は、このような点を改善したイオン処理
装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この考案のイオン処理装置は、前述したような並進速度
制御装置から出力される並進速度信号の絶対値を求める
絶対値増幅器と、この絶対値増幅器から出力される信号
を周波数に変換する電圧／周波数変換器と、前記並進速
度信号の極性を判別する極性判別器と、この極性判別器
から出力される信号に応答して、前記電圧／周波数変換
器から出力される周波数を前記並進速度信号が正のとき
は所定方向に、負のときはその逆方向にカウントするカ
ウンタと、このカウンタから出力される信号をアナログ
に変換するD/A変換器と、前記ディスクに流れるビーム
電流を測定するビーム電流測定器と、このビーム電流測
定器から出力される信号を前記電圧／周波数変換器から
出力される信号に応答してサンプルホールドするサンプ
ルホールド回路と、このサンプルホールド回路の入力信
号と出力信号の差を求める差動増幅器と、この差動増幅
器から出力される信号の大きさを前記D/A変換器から出
力される信号に応じた位置に表示する表示装置とを備え
ることを特徴とする。

〔作用〕

絶対値増幅器によって並進速度信号の絶対値が求めら
れ、それが電圧／周波数変換器によって周波数に変換さ
れ、それがカウンタによって並進速度信号の極性に応じ
てアップカウントまたはダウンカウントされ、その出力
がD/A変換器によってアナログに変換されて三角波信号
が作られ、それが表示装置に表示位置を制御する信号と
して与えられる。

一方、ディスクが並進してその端部がビーム電流の照射
領域に入るとそれにビーム電流が流れ、これがビーム電
流測定器によって測定され、それから出力される信号が
サンプルホールド回路によって前記電圧／周波数変換器
から出力される信号に応答してサンプルホールドされ
る。そしてこのサンプルホールド回路の入出力信号の差
が差動増幅器によって求められるが、この差は、ディス
クの端部におけるイオンビームの一定の微小領域でのビ
ーム電流に相当する。

そしてこのビーム電流の大きさが、表示装置において前
記三角波信号に応じた位置に表示される。その結果、当
該表示装置に、イオンビームのビーム電流密度分布が表
示される。

〔実施例〕

第１図は、この考案の一実施例に係るイオン処理装置を
示す図である。第５図の例と同一または相当する部分に
は同一符号を付し、以下においては従来例との相違点を
主に説明する。

この実施例においては、次のようにして表示装置50のＸ
軸端子52に供給する三角波信号S₃を作るようにしてい
る。

即ち、まず、前述したような並進速度制御装置16から出
力される並進速度信号S₁の絶対値を絶対値増幅器56で求
める。これは、当該並進速度信号S₁は例えば第２図に示
すように、ディスク６を往復並進させるためにその往路
と復路とで極性が反転するので、それを後の電圧／周波
数変換器58で変換することができるように、復路側の信
号を破線で示すように正側に反転させる為である。

また、並進速度信号S₁の極性の反転に応じて後述するカ
ウンタ60でのカウント方向を反転させるために、極性判
別器64で当該並進速度信号S₁の極性を判別するようにし
ている。

そして、上記絶対値増幅器56から出力される信号を電圧
／周波数変換器58で周波数に変換し、その周波数をカウ
ンタ60で並進速度信号S₁が正（即ちディスク６が往路を
並進中）のときはアップカウントし、並進速度信号S₁が
負（即ちディスク６が復路を並進中）のときはダウンカ
ウントするようにしている。従って、このカウンタ60の
出力をD/A変換器62でアナログに変換すると、ディスク
６が往路を並進中は立ち上がり復路を並進中は立ち下が
るような三角波信号S₃が得られる。そしてこれを、オシ
ロスコープのような表示装置50のＸ軸端子52に表示位置
を制御する信号として入力するようにしている。

一方、この実施例においては、従来例と違ってイオンビ
ーム２のビーム電流密度分布を測定するための特別な構
造物を設ける必要は無く、その代わりに、ディスク６に
流れるビーム電流Ｉの経路にビーム電流測定器としてビ
ーム電流測定抵抗38を挿入し、この抵抗38の両端の電圧
信号を絶縁アンプ40を介してサンプルホールド回路42に
入力するようにしている。

サンプルホールド回路42は公知のものであり、二つのア
ンプ43,44と、その間に挿入されたスイッチング素子45
およびホールドコンデンサ46を有している。そしてこの
スイッチング素子45を、前述した電圧／周波数変換器58
から出力される周波数信号でオンオフさせて、サンプル
動作（スイッチング素子45がオンのとき）とホールド動
作（スイッチング素子45がオフのとき）の切換えを行う
ようにしている。

そして、このサンプルホールド回路42の入力信号（これ
はアンプ43の出力信号と同等である）と出力信号との差
を差動増幅器48で求め、その出力を表示装置50のＹ軸端
子54に入力するようにしている。そのようにすると、次
のような理由から、差動増幅器48の出力は、ディスク６
の端部におけるイオンビーム２の一定の微小領域でのビ
ーム電流に相当する。

即ち、第３図を参照して、今ディスク６が矢印Ｂ方向に
往路を並進しているものとすると、やがて図中に実線で
示すようにディスク６の端部がイオンビーム２の照射領
域に入り、ディスク６にイオンビーム２の一部のビーム
電流が流れる。

時刻T₁のときのこのビーム電流の値をサンプルしてサン
プルホールド回路42にホールドしたとすると、ディスク
６は連続して並進しているから、サンプルホールド回路
42が次にサンプルホールドする時刻T₂にはディスク６は
図中に２点鎖線で示すように僅かに進んでおり、そのた
め時刻T₁とT₂との間には、イオンビーム２がディスク６
に当たる領域にΔＳ（図中のハッチング部分）だけ差が
生じる。従って、先にホールドしておいた時刻T₁におけ
るビーム電流の値と時刻T₂におけるビーム電流の値との
差を差動増幅器48で求めれば、イオンビーム２の上記Δ
Ｓの領域における部分のビーム電流が求まる。

しかもこのΔＳは、並進速度信号S₁の大きさ（即ちディ
スク６の並進速度ｖ）に応じて周波数でサンプルホール
ド回路42でのサンプル動作とホールド動作とを切り換え
ているため、常に一定となり、また上記周波数を高くす
れば微小な領域となる。

そして、上記のようにして求めたイオンビーム２の一定
の微小領域におけるビーム電流、即ちビーム電流密度が
表示装置50に表示されるが、その表示装置は、D/A変換
器から出力される三角波信号S₃に応じた位置、即ち上記
のようにしてビーム電流密度を測定した位置に応じた位
置となる。

従って、上記のようなサンプルホールド動作を続けれ
ば、表示装置50には、イオンビーム２の例えば第４図に
示すようなビーム電流密度分布がリアルタイムで表示さ
れる。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、イオンビームのビーム
電流密度分布を測定するのに、従来例と違って特別な構
造物を設ける必要が無い。

しかも、ディスクをそのまま測定手段の一部として用い
るので、ディスク上の基板の処理中のビーム電流密度分
布をリアルタイムで、しかも実際に処理するディスク面
上で測定し表示することができる。

また、電圧／周波数変換器から出力する周波数に応じて
測定領域を細分することができるので、ビーム電流密度
分布を非常に細かく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係るイオン処理装置を
示す図である。第２図は、並進速度信号の波形の一例を
示す図である。第３図は、ディスクとイオンビームとの
関係の一例を示す平面図である。第４図は、この実施例
の装置によって測定したビーム電流密度分布の一例を示
す図である。第５図は、従来のイオン処理装置の一例を
示す図である。第６図は、従来の装置によって測定した
ビーム電流密度分布の一例を示す図である。 ２……イオンビーム、４……基板、６……ディスク、８
……ディスク駆動装置、16……並進速度制御装置、38…
…ビーム電流測定抵抗、42……サンプルホールド回路、
48……差動増幅器、50……表示装置、56……絶対値増幅
器、58……電圧／周波数変換器、60……カウンタ、62…
…D/A変換器、64……極性判別器、S₁……並進速度信
号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内に収納されていて複数枚の基板
   が装着されるディスクと、このディスクを回転および並
   進させるディスク駆動装置と、このディスク駆動装置に
   並進速度信号を与えてその並進速度を制御する並進速度
   制御装置とを備え、ディスク上の各基板にイオンビーム
   を照射してそれらを処理する装置において、前記並進速
   度制御装置から出力される並進速度信号の絶対値を求め
   る絶対値増幅器と、この絶対値増幅器から出力される信
   号を周波数に変換する電圧／周波数変換器と、前記並進
   速度信号の極性を判別する極性判別器と、この極性判別
   器から出力される信号に応答して、前記電圧／周波数変
   換器から出力される周波数を前記並進速度信号が正のと
   きは所定方向に、負のときはその逆方向にカウントする
   カウンタと、このカウンタから出力される信号をアナロ
   グに変換するD/A変換器と、前記ディスクに流れるビー
   ム電流を測定するビーム電流測定器と、このビーム電流
   測定器から出力される信号を前記電圧／周波数変換器か
   ら出力される信号に応答してサンプルホールドするサン
   プルホールド回路と、このサンプルホールド回路の入力
   信号と出力信号の差を求める差動増幅器と、この差動増
   幅器から出力される信号の大きさを前記D/A変換器から
   出力される信号に応じた位置に表示する表示装置とを備
   えることを特徴とするイオン処理装置。