JPH0731497Y2 - イオン質量分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はイオン質量分析装置に関する。

（従来の技術） 周知のようにこの種装置は、半導体装置の製造過程にお
いて、イオン源から引き出したイオンビームをウエハー
表面の所要領域に注入する場合、前記イオン源からのイ
オンビームから必要なイオン種を選択し、また電磁石の
磁気集束作用を利用して、分析スリットにビームを絞り
込むのに使用されている。

第２図は従来のこの種装置を示し、１はイオン源、２は
質量分析用の電磁石、３は分析スリット、４は加速器、
５は電磁石２の界磁用の電源、６はイオン引出用の電源
を示す。イオン源１から引出されたイオンが電磁石２内
を通過する過程でこれから必要なイオン種が選択され
る。そのあと選択されたイオン種は分析用のスリットを
介して加速器４に入り、ここで加速されてからターゲッ
トに照射される。

７はイオン源側のテレメータ、８は大地側のテレメー
タ、９はマスコントローラである。テレメータ７は電源
５からの界磁電流、電源６からの引出電圧を大地側のテ
レメーチ８にライトガイドを介して送信する。大地側に
あるマスコントローラ９はこれを受けて後記するような
演算を行って、求めるイオン種の選択に必要な界磁電流
および引出電圧を求め、これに基づく各制御信号をテレ
メータ８よりライトガイドを介してテレメータ７に送信
する。この制御信号により各電源5,6が制御される。

ところでこのような電磁石によるイオン種の選択にあた
り、その分析イオンのマス値（質量数）は、電磁石２の
磁束密度の２乗に比例し、引出電源６の電圧に反比例す
るとされている。そのため従来では前記磁束密度が電磁
石の界磁電流とが近似的に比例することに基づき、電源
５からの界磁電流を検出し、これによって分析イオンの
マス値を演算によって求めている。

しかし実際には磁束密度と界磁電流とは正確な比例関係
ではなく、また電磁石鉄心のヒステリシス特性により、
界磁電流を上昇させたときと下降させたときとでは同じ
界磁電流であっても、磁束密度は相違するので、このよ
うな手段では正確なイオン種を認識することは極めて困
難である。

これを解決するために、分析対象のイオン種毎の磁束密
度を予め演算してそのデータをメモリーしておき、分析
に際しこのメモリーを読み出して電磁石を制御する手段
が提案されている。しかしこのイオン種毎の磁束密度を
具体的にどのようにして演算してメモリーするかについ
ては、なんら明らかにされていない。

また仮りに磁束密度を演算してメモリーしたとしても、
たとえば電磁石のメンテナンス時において、磁束密度を
測定する検出素子の取付位置がずれるようなことがある
と、さきに演算によって求めた磁束密度となるように電
磁石の界磁電流を制御しても、対象のイオン種を分析す
ることができなくなってしまう。

（考案が解決しようとする問題点） この考案は電磁石による質量分析によってイオン種を選
択するにあたり、そのイオン種の正確な分析を可能にす
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この考案は質量分析用の電磁石の磁束密度を各イオン毎
に質量分析にさきだって予め計測して記憶しておき、選
択対象のイオンが決定されたとき、そのイオン種に対応
する磁束密度をさきの記憶値が読みだし、その磁束密度
となるように前記電磁石の界磁電流を制御するようにし
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２
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ホール素子のような磁束密度
の検出可能な検出素子10を電磁石２の磁界内に配置す
る。これによって検出された磁束密度に関する情報はテ
レメータ7,8を介してマスコントローラ９に送られる。
また従来と同様に電源5,6から界磁電流および引出電圧
についても各テレメータを介してマスコントローラ９に
送られてくる。

この考案にしたがい質量分析にさきだち、予め各イオン
種毎にそのイオンの分析を可能とする磁束密度を測定し
ておく。そのため測定、分析モードの切換用のスイッチ
11を測定モード側の接点11Aに切り換えることによって
マスコントローラ９を測定モードとする。そして各イオ
ン種毎にそのイオン種の分析が可能となる磁束密度が得
られるまで実際に分析する。そのイオン種が求められた
ときデータ収集用のスイッチ12をオンとすれば、そのと
きの磁束密度に関するデータはその都度表示器13に表示
されるとともに、メモリー14にイオン種とともに格納さ
れる。

イオン分析を行う場合には、スイッチ11を分析モード側
の接点11Bに切り換えておいてから、分析対象のイオン
種によりメモリー14に格納されている磁束密度をサーチ
する。サーチされた磁束密度に基づきマスコントローラ
９は電磁石２の磁束密度がサーチされた磁束密度となる
ように界磁電流を分析電磁石電源５を介して制御する。
必要があれば更にこの界磁電流を微調整してイオンビー
ム量が最大となるようにするとよい。

以上のようにして調整された界磁電流に基づく磁束密度
より分析を実施すれば、対象のイオン種が分析されるよ
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、イオン質量分析
にあたり、分析用の電磁石の磁束密度を各イオン種毎に
予め測定してメモリーしておき、実際の分析に際しては
分析対象のイオン種により磁束密度をメモリーからサー
チして求め、これに基づいてその磁束密度となるように
電磁石の界磁電流を制御するようにしたので、分析対象
のイオン種に必要な電磁石の磁束密度とすることが極め
て容易となるとともに、電磁石のヒステリシスの影響を
なんら受けることがなく、したがって正確な分析が可能
となるとともに、更に各イオン種毎に磁束密度を測定し
てメモリーするにあたり、電磁石の界磁電流を制御する
マスコントローラを測定モードに切り換えて、イオン種
毎の磁束密度を求めるようにしたので、磁束密度に関す
るデータの格納及び更新が極めて容易に行なうことかで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示すブロック線図、第２図
は従来例のブロック線図である。 １……イオン源、２……電磁石、５……電磁石用の電
源、６……イオン引出用の電源、7,8……テレメータ、
９……マスコントローラ、10……磁束密度検出用の素
子、14……メモリー、

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】質量分析用の電磁石の界磁電流を供給する
   分析電磁石電源と、前記電磁石の内部の磁束密度を測定
   する検出素子と、前記分析電磁石電源から供給される界
   磁電流及び前記検出素子により検出される磁束密度に関
   するデータが与えられ、かつ前記分析電磁石電源を制御
   するマスコントローラと、前記マスコントローラを測定
   モードと分析モードとに切り換える切換スイッチと、質
   量分析にさきだって前記切換スイッチによって測定モー
   ドに切り換えられた前記マスコントローラによって、各
   イオン種毎にそのイオン種の分析が可能となるまで分析
   したときの前記検出素子による磁束密度に関するデータ
   を、そのイオン種とともに記憶するメモリーとを備え、
   質量分析にあたって、前記切換スイッチによって分析モ
   ードに切り換えられた前記マスコントローラは、前記電
   磁石の磁束密度が、分析対象のイオン種に基づいて前記
   メモリーからサーチした磁束密度となるように、前記分
   析電磁石からの界磁電流を制御するイオン質量分析装
   置。