JPH0722852Y2 - イオン注入装置用ビ−ムモニタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はイオン注入装置用ビームモニタに関する。

（従来の技術） 周知のように静電走査形のイオン注入装置において、イ
オンビームは水平および垂直偏向されてのち、マスクを
通ってターゲットに照射されるようにされている。この
ような注入装置において、ビームの絞り状態を観察し、
かつ調整するためにモニタを付設することが行われてい
る。

第５図は従来のこの種ビームモニタを示し、１はイオン
注入装置で、図示しない加速管によって加速されてきた
イオンビームは、垂直走査電極２および水平走査電極３
によって偏向され、ついでマスク４を通ってからターゲ
ット５に照射されるようになっている。

６は垂直走査電源で、たとえば約500Hzの三角波発生回
路によって構成されてあり、また７は水平走査電源で、
たとえば約100Hzの三角波発生回路によって構成されて
ある。８はビーム電流を検出して増幅する増幅器、９は
モニタ用の表示装置で、ブラウン管（CRT）などによっ
て構成されてある。

増幅器８の出力は表示装置９に垂直偏向信号（Ｙ）とし
て入力され、また垂直、水平両走査電源6,7は各電極2,3
に与えられるとともに、切替スイッチ10を介して、表示
装置９に水平偏向信号（Ｘ）として入力される。

前記のようにイオンビームは垂直、水平両走査電極2,3
の各間を通過する際、それぞれの電極間に各電源6,7よ
り印加されている三角波電圧によって偏向を受ける。こ
のときの各電極での偏向角が大きい場合には、マスク４
（通常は円形の孔に形成されてある。）の周辺部にビー
ムが当って通過できなくなり、ターゲット５には到達す
ることがない。

今切替スイッチ10が水平走査電源７側に接続されている
ものとすると、表示装置９の両面は次のようになる。す
なわちビームが一方の側たとえば左側に偏向されている
とすると、ビームはマスク４に当り、ターゲット５には
到達しないので、表示装置９のビーム電流を表す曲線
は、第６図に拡大して示す画面のように、その左端では
０レベルとなる。

水平方向の走査の進行につれて、ビームがマスク４の中
心に向かって移動していくのにつれて、マスク４を通過
していくビームの量が次第に増加していく。これにより
ビーム電流曲線は傾斜をもって立ち上がる。そしてビー
ムがマスク４の孔の中を通過している期間は前記曲線は
水平となり、ついでビームがマスク４の右側に当るよう
になると、下りの傾斜がつき、その右側に全部当るよう
になると０レベルとなる。

なお以上の説明はビームが左側から右側に移動する場合
についてであったが、これが反対に右側から左側に移動
する場合でも同様な傾向で前記曲線は変化する。また実
際には垂直側の走査も同時に行われているので、前記曲
線が呈する台形波の中に更に多数の台形波に分かれるよ
うになる。これを具体的に説明すると次のようになる。

第７図はマスク上をビームが掃引される軌跡を図示した
もので、垂直走査周波数（約500Hz）が水平走査周波数
（約100Hz）に対して約５倍であり、マスク上での軌跡
も垂直側の移動が約５倍速い。

今マスク4A上の０点から出発して点１まではビームがマ
スク4Aにかかっていてターゲット電流が流れないが、点
１から点２まではマスク4Aの孔４の中をビームが通過す
るので、ターゲット電流が流れる。以下同様に点２から
点３で折り返して点４までは流れず、点４から点５まで
は流れる、というようにターゲット電流は変化する。

第８図は、垂直走査信号、水平走査信号ならびにビーム
電流を、時間の経過とともに示したもので、各走査信号
がマスク4Aの孔４をビームが通れるようになった関係に
なったときのみ、ビーム電流が得られることになり、幅
が不揃いのパルス波形のようになる。

第９図は、ビーム電流波形を水平走査信号に同期て掃引
させた場合のもので、第５図の切替スイッチ10が水平走
査電源７側に接続されている場合の波形に相当し、視覚
の残像により約100個の波形が重なって見えることにな
るが、これらはその位置が左右に変動しているとして
も、その包絡線は第６図の形になる。以上のようにして
この場合は水平方向のビーム電流を示す曲線が現れる画
面が得られるようになる。

そして切替スイッチ10が垂直走査電源６側に接続されて
いるときも同様で、第10図はこのビーム電流波形を垂直
走査信号に同期して掃引させた場合のもので、第５図の
切替スイッチ10が垂直走査電源６側に接続されている場
合の波形に相当し、視覚の残像により約100個の波形が
重なって見えることになるが、これらは左右にほぼ対称
の形で重なり合うようになり、その包絡線は第６図の形
になる。この場合は垂直方向のビーム電流を示す曲線が
現れる画面が得られるようになる。

このような曲線を観察することによってビームの走査し
ている範囲を知ることができるほか、曲線の包絡線の両
側の傾斜部分を観察することによって、ビームの絞り加
減を知ることができる。たとえばビームが細く絞ってあ
るとその傾斜は急になり、またビームが太いときは傾斜
はゆるくなる。

したがって表示装置９の画面を見て上記のような判断を
し、それぞれのパラメータ（垂直、水平のオフセット、
走査幅、ビームの絞りなど）を調節して所定の注入を実
行するようにする。

この場合特にビームの絞りについては、垂直方向の絞り
を強くすると、水平方向の絞りが弱くなり、逆に水平方
向の絞りを強くすると、垂直方向の絞りが弱くなるとい
った関係がある。そのため両方向の絞りがほぼ同程度と
なるような最適な状態にするには、垂直方向の画面と水
平方向の画面の両方を比較観察しながら絞りを調節する
必要がある。

しかしこのような調節を第５図に示す従来構成によって
実行するためには、切替スイッチ10を多数回にわたって
繰り返して切り替える作業が必要となり、その操作は極
めて面倒となる。

（考案が解決しようとする問題点） この考案はイオン注入にあたり、垂直、水平両方向のビ
ームの絞りの状態を簡単に観察可能とすることを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） この考案は垂直走査電源と水平走査電源とからの各垂
直、水平走査信号を、表示装置の水平偏向入力として周
期的に切り替えて表示装置に与える信号切替回路を具備
し、ターゲットからのビーム電流に対応する出力と、そ
の出力を反転またはバイアスを加えて得た出力とを、前
記両水平偏向信号と同期して交互に表示装置に垂直偏向
入力として与えるようにしたことを特徴とする。

（実施例） この考案の実施例を第１図によって説明する。なお第５
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。この考案にしたがい垂直走査電源６からの垂直走
査信号と、水平走査電源７からの水平走査信号とを、表
示装置９の水平偏向入力（Ｘ）として周期的に表示装置
９に与えるために、信号切替回路11が用意される。この
回路11は切替信号発生回路12からの切替信号（たとえば
約30Hzの方形波信号）によって切り替えられる。

また増幅器８からの出力すなわちビーム電流に対応する
出力と、その出力を反転して出力する反転回路13からの
出力とが、信号切替回路14によって交互に切り替えられ
て、表示装置９の垂直偏向入力として与えられる。信号
切替回路14は前記信号切替回路11と同期して切り替えら
れるように、切替信号発生回路12からの切替信号によっ
て切り替えられる。

以上の構成において、切替信号発生回路12からの出力が
存在しない期間は、信号切替回路11は垂直走査電源６か
らの垂直走査信号を、表示装置９の水平偏向入力（Ｘ）
として与え、また信号切替回路14は反転回路13からの反
転出力を、表示装置９の垂直偏向入力（Ｙ）として与え
る。したがってこのときは、表示装置９の画面には第２
図に示すように下向きの波形図形（Ａ）を画くようにな
る。具体的には第10図のように多重の波形になるが、そ
の包絡線は第２図の波形図形（Ａ）のようになる。

なおこの下向きの波形図形（Ａ）は常に同一ではなく、
ビームの水平走査位置によってＸ軸方向に変化するもの
であるが、その変化は速いので、全体としての視覚認識
は常に同一であって、変化しないように認識される。

切替信号発生回路12からの出力が存在する期間は、信号
切替回路11は水平走査電源７からの水平走査信号を、表
示装置９の水平偏向入力（Ｘ）として与え、また信号切
替回路14は増幅器８の出力を、表示装置９の垂直偏向入
力（Ｙ）として与える。したがってこのときは、表示装
置９の画面には第２図に示すように上向きの波形図形
（Ｂ）を画くようになる。波形図形（Ｂ）は具体的には
第９図のように多重の波形になるが、その包絡線は第２
図の波形図形（Ｂ）のようになる。

前記した両波形図形は人間の目の残像時間（約0.1秒）
よりも早い周期（約0.03秒）で切り替えられるので、両
画面はそれぞれ約50個の波形が重なったものとして認識
されることになり、かつ両画面は同一画面として認識で
き、水平方向と垂直方向の両方のビームの状態を同時に
判断することができるようになる。すなわち第５図の構
成による波形が第９図、第10図のように表示されるが、
視覚残像時間によって約100個のパルス波形を重ねるこ
とによって、第６図の波形として認識するが、第１図の
構成では約50個のパルスを重ねることによって、第２図
のA,Bの波形として認識することになるが、切替周波
数、波形の重ね合わせの数が十分に大きいので、認識精
度への影響はほとんど見られない。

第１図の構成では一方の波形図形を反転させて画くよう
にしているが、これに代えて反転させることなく画くこ
ともできる。そのための構成を示したのが第３図で、反
転回路13、信号切替回路14に代えて、増幅器８の出力と
切替信号発生回路12からの方形波信号とを加算器15によ
って加算してから、表示装置９に垂直偏向入力（Ｙ）と
して入力する。その他の構成は第１図と同じである。

切替信号発生回路12からの出力が存在しない期間は、信
号切替回路11は垂直走査電源６からの垂直走査信号を、
表示装置９の水平偏向入力（Ｘ）として与え、また増幅
器８からの出力がそのまま表示装置９の垂直偏向入力
（Ｙ）として与えられる。したがってこのときは、表示
装置９の画面には第４図に示すような波形図形（Ａ）を
画くようになる。波形図形（Ａ）は具体的には第10図の
ように多重の波形になるが、その包絡線は第４図の波形
図形（Ａ）のようになる。

切替信号発生回路12からの出力が存在する期間は、信号
切替回路11は水平走査電源７からの水平走査信号を、表
示装置９の水平偏向入力（Ｘ）として与える。そして切
替信号発生回路12の出力と増幅器８の出力とは、加算器
15によって加算され、表示装置９の垂直偏向入力（Ｙ）
として与える。したがってこのときは、表示装置９の画
面には第４図に示す波形図形（Ｂ）を画くようになる。
これは増幅器８の出力を切替信号発生回路12の出力によ
って正の方向にバイアスした波形である。

この場合でも両波形図形は人間の目の残像時間より早い
周期で切り替えられるので、両画面は同一画面として認
識でき、水平方向と垂直方向の両方のビームの状態を同
時に判断することができるようになる。

（考案の効果） 以上詳述したようにこの考案によれば、ターゲットに照
射されるイオンビームの垂直、水平両方向におけるビー
ム電流波形を同時に表示装置に表示するようにしたの
で、そのビームの絞りの具合を簡単にしかも確実に判断
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図はこの考案の実施例を示す回路図、第２図は第１
図の表示装置によって画かれる波形を包絡線によって示
した波形図、第３図はこの考案の別の実施例を示す部分
回路図、第４図は第３図の表示装置によって画かれる波
形を包絡線によって示した波形図、第５図は従来例の回
路図、第６図は第５図の表示装置によって画かれる波形
を包絡線によって示した波形図、第７図はマスクの部分
におけるビームの軌跡を示す軌跡図、第８図は垂直走査
信号、水平走査信号およびビーム電流の時間的経過を示
す波形図、第９図はビーム電流波形を水平走査信号に同
期して偏向表示した場合の波形で、第６図、第２図の波
形Ａおよび第４図の波形Ａなどの詳細波形図、第10図は
ビーム電流波形を垂直走査信号に同期して偏向表示した
場合の波形で、第６図、第２図の波形Ｂおよび第４図の
波形Ｂなどの詳細波形図である。 １…イオン注入装置、２…垂直偏向電極、３…水平偏向
電極、４…マスク、５…ターゲット、６…垂直走査電
源、７…水平走査電源、９…表示装置、11,14…信号切
替回路、12…切替信号発生回路、13…反転回路、15…加
算器、

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン注入装置の垂直偏向電極と水平偏向
   電極とにそれぞれ走査信号を与える垂直走査電源および
   水平走査電源と、前記各電源からの各垂直、水平走査信
   号を、水平偏向入力として周期的に切り替えてモニタ用
   の表示装置に与える信号切替回路と、前記イオン注入装
   置のターゲットから得られるビーム電流に対応する出力
   と、その出力を反転またはバイアスを加えて得た出力と
   を、前記両水平偏向信号と同期して交互に前記表示装置
   に垂直偏向入力として与える回路とからなるイオン注入
   装置用ビームモニタ。