JPH0736351U

JPH0736351U - イオン注入装置

Info

Publication number: JPH0736351U
Application number: JP6663493U
Authority: JP
Inventors: 和洋妹尾
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【構成】加速電圧によりイオンビーム１を加速する加
速管３と、加速管３に対して設定加速電圧となるように
加速電圧を印加する加速電源６と、加速されたイオンビ
ーム１を走査しながらオフセット電圧により偏向させる
Ｈ電極１１と、Ｈ電極１１により走査されたイオンビー
ム１の走査領域を検出するメインファラデー１６、セン
ターファラデー１７、およびビーム測定器１４と、走査
領域が所定位置となるようにオフセット電圧を調整し、
調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフ
セット電圧とを比較して加速電圧の異常の有無を検査す
る走査信号作成器１３とを有している。【効果】調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対
応するオフセット電圧とを比較することによって、加速
電圧の異常の有無を高い信頼性でもって検査することが
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、イオンビームの加速に用いられる加速電圧を検査可能なイオン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

イオン注入装置には、例えばイオンビームを加速する加速管と、イオンビームを垂直方向に走査するＶ電極と、イオンビームを水平方向に走査するＨ電極とを備え、加速管により加速されたイオンビームを垂直方向および水平方向に走査してウエーハに照射することによって、このウエーハの全面にイオン注入を行う機種がある。また、このイオン注入装置には、不要な不純物イオンのウエーハへの注入を防止するため、イオンビームの直進軌道上から水平方向に外れた位置にウエーハを存在させ、Ｈ電極によりイオンビームを走査しながらウエーハ方向に偏向させるようになっているものがある。

【０００３】上記の加速管によるイオンビームの加速度は、高圧電源系から加速管に印加される高電圧の加速電圧により決定されるものであり、この加速管により加速された後のイオンビームの速度は、Ｈ電極によるイオンビームのウエーハ方向への偏向角度に影響を与えている。従って、Ｈ電極には、オフセット電圧を含んだ走査電圧が印加されるようになっており、オフセット電圧は、イオンビームの偏向角度がウエーハ方向となるように加速電圧に応じて調整されるようになっている。

【０００４】このように、上記の加速電圧およびオフセット電圧は、イオン注入の精度に関係するイオンビームの偏向角度を決定する電圧であるため、これらの電圧の異常の有無が確実に検査される必要がある。従って、従来のイオン注入装置は、加速電圧を高い信頼性でもって検査するため、加速電圧測定抵抗器および加速電圧表示器を備えた高電圧測定装置の２台を高圧電源系に並列接続し、両高電圧測定装置が同一の電圧値を表示しているか否かを確認するようになっている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のイオン注入装置では、例えば高圧電源系の放電により両高電圧測定装置が故障した場合、これらの高電圧測定装置が誤った電圧値を同じ値で表示することがあるため、高い信頼性が十分に確保されたものになっていない。

【０００６】また、高電圧測定装置は、高耐電圧の加速電圧測定抵抗器が高価であると共に、高圧電源系の放電の要因になっており、さらには、定期的に清掃作業を行う必要もある。これにより、従来のイオン注入装置では、２台の高電圧測定装置によって、コストおよび故障率が上昇したものになっていると共に、保全時の作業員の負担が増大したものになっている。

【０００７】従って、本考案においては、高い信頼性でもって加速電圧を検査することができると共に、コストおよび故障率を低下させ、保全時の作業員の負担を軽減させることができるイオン注入装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案のイオン注入装置は、上記課題を解決するために、加速電圧により加速されたイオンビームを走査しながらオフセット電圧により偏向させた際に、上記イオンビームの走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものであり、下記の特徴を有している。

【０００９】即ち、イオン注入装置は、加速電圧によりイオンビームを加速する加速手段と、加速手段に対して設定加速電圧となるように加速電圧を印加する電圧印加手段と、加速されたイオンビームを走査しながらオフセット電圧により偏向させる走査偏向手段と、走査偏向手段により走査されたイオンビームの走査領域を検出する走査領域検出手段と、走査領域が所定位置となるようにオフセット電圧を調整し、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較して加速電圧の異常の有無を検査する加速電圧検査手段とを有していることを特徴としている。

【００１０】

【作用】

上記の構成によれば、設定加速電圧とは異なる加速電圧により加速されたイオンビームの走査領域が所定位置となるように偏向させたオフセット電圧は、イオンビームの走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものであるため、設定加速電圧に対応したオフセット電圧とは必ず異なったものになる。従って、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較することによって、加速電圧の異常の有無を高い信頼性でもって検査することができる。

【００１１】また、上記のイオン注入装置によれば、加速電圧の異常の有無の検査がオフセット電圧の調整や比較により行われるものであり、全てソフトウエア的に処理できるものであるため、加速電圧を直接的に測定して検査する場合と比較して、コスト、故障率、および保全時の作業員の負担を低減させることが可能になっている。

【００１２】

【実施例】

本考案の一実施例を図１ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１３】本実施例に係るイオン注入装置は、図１に示すように、イオンビーム１を加速する加速管３を有している。加速管３には、高圧電源系４（電圧印加手段）から例えば２００ＫＶの高電圧である加速電圧が印加されるようになっており、高圧電源系４は、例えば０〜２００ＫＶの範囲で任意の加速電圧を出力する加速電源６（電圧印加手段）と、キャビネット７に配置された高電圧部５（電圧印加手段）とを備えている。この高電圧部５には、加速電圧を検出して表示する高電圧測定装置８が設けられており、高電圧測定装置８は、加速電圧測定抵抗器９および加速電圧表示器１０を備えている。

【００１４】上記の加速管３（加速手段）の上流側には、磁場を生成することによりイオンビーム１を所望の不純物イオンに質量分析する図示しない質量分析器と、イオンビーム１を生成して質量分析器方向に進行させる図示しないイオン源とがこの順に設けられている。一方、加速管３の下流側には、イオンビーム１を垂直方向に走査するＶ電極２が設けられている。Ｖ電極２は、水平方向に一致した電極面を有する一対のＶ偏向板２ａ・２ａからなっており、これらのＶ偏向板２ａ・２ａは、イオンビーム１の直進軌道を挟んで対向するように設けられている。

【００１５】Ｖ電極２を通過したイオンビーム１の進行方向には、イオンビーム１を水平方向に走査するＨ電極１１（走査偏向手段）が設けられている。このＨ電極１１は、垂直方向に一致した電極面を有する一対のＨ偏向板１１ａ・１１ａからなっている。これらのＨ偏向板１１ａ・１１ａは、イオンビーム１の軌道を挟んで対向するように設けられており、イオンビーム１の出口側がウエーハ４方向に曲折されている。また、Ｈ偏向板１１ａ・１１ａには、オフセット電圧とスキャン電圧とからなる走査電圧を出力する第１および第２水平走査電源１２ａ・１２ｂがそれぞれ接続されている。これらの第１および第２水平走査電源１２ａ・１２ｂには、オフセット信号とスキャン信号とを加算した走査信号を出力する走査信号作成器１３（加速電圧検査手段）が接続されている。

【００１６】上記の走査信号作成器１３には、上述の加速電源６とビーム測定器１４（走査領域検出手段）とが接続されており、加速電源６から加速電圧の測定値を示す加速電圧信号が入力されるようになっていると共に、ビーム測定器１４からビーム電流の測定値を示すビーム電流信号が入力されるようになっている。上記のビーム測定器１４には、イオンビーム１のビーム電流を検出するメインファラデー１６（走査領域検出手段）およびセンターファラデー１７（走査領域検出手段）が接続されており、これらのファラデー１６・１７は、ウエーハを保持するターゲット部１５に配設されている。そして、センターファラデー１７は、イオンビーム１の進行方向においてウエーハを保持する位置と一致するようにメインファラデー１６の中心部に配置されている。

【００１７】また、上記の走査信号作成器１３は、水平方向にのみ走査されたイオンビーム１の走査領域の中心がセンターファラデー１７の中心に一致するように、即ち、後述のビーム電流信号を用いて作成した台形波が左右対象となるように、補正値を変更することによりオフセット信号を調整するようになっている。さらに、走査信号作成器１３は、所定の設定加速電圧を加速管３に印加したときに、水平方向に走査されたイオンビーム１の走査領域の中心をセンターファラデー１７の中心に一致させるオフセット電圧となる検査用補正値を有している。そして、オフセット信号の調整が完了したときに、調整完了後の補正値と設定加速電圧に対応する検査用補正値とが許容範囲内で一致しているか否かを判定することによって、間接的にオフセット電圧を用いて加速電圧の異常の有無を検査するようになっている。

【００１８】尚、イオンビーム１の走査領域の中心とセンターファラデー１７の中心とが一致するときのオフセット信号は、加速電圧と１対１の関係にあり、加速管３に印加された加速電圧を示す加速電圧値と、この加速電圧値に対応する補正値とを積算することにより求めることが可能になっている。即ち、イオンビーム１の不純物イオンの質量をｍ、速度をｖとし、加速電圧をＶ_Aとすると、下記の関係式（１）が成立することになる。

【００１９】ｍ・ｖ²／２＝ｅ・Ｖ_A v ＝（２・ｅ・Ｖ_A／ｍ）^1/2 … （１）次に、図２に示すように、Ｈ電極１１によるイオンビーム１の走査距離ｙは、下記の関係式（２）により求めることができる。

【００２０】電極長を示す区間ｌにおける走査距離ｙ_lは、等加速度運動であるため、ｙ_l ＝ａ・ｔ_l ² ＝（Ｆ／ｍ）・ｔ_l ² ＝（ｅ・Ｅ／ｍ）・ｔ_l ² ＝（ｅ^2VH/2d／ｍ）・ｔ_l ² ＝（ｅ・Ｖ_H／ｍ・ｄ）・ｔ_l ² ＝（ｅ・Ｖ_H／ｍ・ｄ）・（ｌ／ｖ）² ＝（ｌ²・ｅ・Ｖ_H／ｍ・ｄ）・（ｌ／（２・ｅ・Ｖ_A／ｍ）^1/2）² ＝（ｌ²／（Ｖ_A・ｄ））・Ｖ_H ＝Ｋ₁・Ｖ_H … （２）となる。

【００２１】一方、Ｈ電極１１からターゲット位置までの区間Ｌにおける走査距離ｙ_Lは、等速運動であるため、ｙ_L ＝ｖ_y・ｔ_L ＝ａ・ｔ_l・ｔ_L ＝（ｅ・Ｖ_H／ｍ・ｄ）・（ｌ／ｖ）・ｔ_L ＝（ｅ・Ｖ_H／ｍ・ｄ）・（ｌ／ｖ）・（Ｌ／ｖ）＝（Ｌ・ｌ／（２・ｄ・Ｖ_A））・Ｖ_H ＝Ｋ₂・Ｖ_H … （３）となる。

【００２２】これにより、ｙ＝ｙ_l＋ｙ_L ＝Ｋ₁・Ｖ_H＋Ｋ₂・Ｖ_H ＝Ｋ₃・Ｖ_H … （４）となる。従って、イオンビーム１に対して水平方向における中心を通過させる走査電圧Ｖ_Hは、質量ｍとは無関係に加速電圧Ｖ_Aにより決定されることになる。これにより、走査電圧Ｖ_Hがスキャン信号とオフセット信号とを加算した走査信号を増幅して形成されるものであることから、イオンビーム１の走査領域の中心とセンターファラデー１７の中心とが一致するときのオフセット信号と加速電圧Ｖ_Aとの関係は、１対１に対応することになる。従って、加速電圧Ｖ_Aを一定値とした場合には、オフセット信号と加速電圧Ｖ_Aに対応する補正値とが１対１に対応することになる。

【００２３】上記の構成において、イオン注入装置の動作について説明する。

【００２４】先ず、図１に示すように、イオン源および質量分析器への電力供給が開始されることによって、イオン源から正電荷のイオンが引出電極により引き出され、質量分析器で質量分析された特定の不純物イオンのみからなるイオンビーム１が生成されることになる。また、加速管３には、イオン注入の仕様に対応した設定加速電圧となるように加速電圧が印加されており、イオンビーム１は、この加速管３を通過する際に加速電圧により加速されることになる。

【００２５】上記のイオンビーム１は、Ｖ電極２方向に進行することによりＶ電極２およびＨ電極１１を通過することになる。この際、走査信号作成器１３は、Ｖ電極２への走査電圧の印加を停止させている一方、図４のオフセット信号と図５のスキャン信号とを加算して図６の走査信号を形成し、この走査信号を第１および第２水平走査電源１２ａ・１２ｂにより増幅させることによって、オフセット電圧およびスキャン電圧からなる走査電圧をＨ電極１１に印加させている。従って、イオンビーム１は、Ｖ電極２を直進した後、Ｈ電極１１に印加された走査電圧中のスキャン電圧により水平方向に走査されながら、走査電圧中のオフセット電圧によりウエーハ方向となるセンターファラデー１７方向に偏向されることになる。

【００２６】Ｈ電極１１を通過したイオンビーム１は、ターゲット部１５のメインファラデー１６およびセンターファラデー１７に到達することになり、ビーム電流がメインファラデー１６およびセンターファラデー１７により検出されることになる。そして、このビーム電流は、ビーム測定器１４により電流値が測定され、ビーム電流信号として走査信号作成器１３に入力されることになる。

【００２７】走査信号作成器１３に入力されたビーム電流信号は、図３に示すように、水平方向の走査状態を示す台形波の作成に使用されることになり、走査信号作成器１３は、台形波が左右対象（ｔ₁＝ｔ₂）となるように、補正値を変更することによりオフセット信号を調整することになる。そして、オフセット信号の調整が完了すると、補正値が設定加速電圧に対応した検査用補正値と許容範囲内で一致しているか否かが判定されることによって、加速電圧信号の異常の有無が検査されることになる。

【００２８】尚、本実施例においては、イオンビーム１の走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されることに着目し、オフセット電圧に対応する補正値によりオフセット電圧を把握することによって、加速電圧の異常の有無を検査するようになっているが、これに限定されることはなく、オフセット信号によりオフセット電圧を把握するようになっていても良い。さらには、Ｈ電極１１に印加されるオフセット電圧を測定し、このオフセット電圧により加速電圧の異常の有無を検査するようになっていても良い。

【００２９】このように、本実施例のイオン注入装置は、加速電圧により加速されたイオンビーム１を走査しながらオフセット電圧により偏向させた際に、上記イオンビーム１の走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものである。そして、加速電圧によりイオンビーム１を加速する加速管３と、加速管３に対して設定加速電圧となるように加速電圧を印加する加速電源６と、加速されたイオンビーム１を走査しながらオフセット電圧により偏向させるＨ電極１１と、Ｈ電極１１により走査されたイオンビーム１の走査領域を検出するメインファラデー１６、センターファラデー１７、およびビーム測定器１４と、走査領域が所定位置となるようにオフセット電圧を調整し、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較して加速電圧の異常の有無を検査する走査信号作成器１３とを有している。

【００３０】これにより、設定加速電圧とは異なる加速電圧により加速されたイオンビーム１の走査領域が所定位置となるように偏向させたオフセット電圧は、イオンビーム１の走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものであるため、設定加速電圧に対応したオフセット電圧とは必ず異なったものになる。従って、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較することによって、加速電圧の異常の有無を高い信頼性でもって検査することができる。

【００３１】また、上記のイオン注入装置によれば、オフセット電圧の調整や比較による加速電圧の検査を全てソフトウエア的に処理できるため、従来のように高価な高耐電圧の加速電圧測定抵抗器を備えた２台の高電圧測定装置により直接的に加速電圧を測定して検査する場合よりも、コスト、故障率、および保全時の作業員の負担を低減させることが可能になっている。

【００３２】

【考案の効果】

本考案のイオン注入装置は、以上のように、加速電圧により加速されたイオンビームを走査しながらオフセット電圧により偏向させた際に、上記イオンビームの走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものであり、加速電圧によりイオンビームを加速する加速手段と、加速手段に対して設定加速電圧となるように加速電圧を印加する電圧印加手段と、加速されたイオンビームを走査しながらオフセット電圧により偏向させる走査偏向手段と、走査偏向手段により走査されたイオンビームの走査領域を検出する走査領域検出手段と、走査領域が所定位置となるようにオフセット電圧を調整し、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較して加速電圧の異常の有無を検査する加速電圧検査手段とを有している構成である。

【００３３】これにより、イオンビームの走査領域が加速電圧とオフセット電圧とにより決定されるものであるため、設定加速電圧とは異なる加速電圧により加速されたイオンビームの走査領域が所定位置となるように偏向させたオフセット電圧と、設定加速電圧に対応したオフセット電圧とが必ず異なったものになることから、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応するオフセット電圧とを比較することによって、加速電圧の異常の有無を高い信頼性でもって検査することができる。

【００３４】また、オフセット電圧の調整や比較による加速電圧の異常の有無の検査を全てソフトウエア的に処理できるため、加速電圧を直接的に測定して検査する場合と比較して、コスト、故障率、および保全時の作業員の負担を低減させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のイオン注入装置において、イオンビー
ムがオフセット電圧により偏向されている状態を示す説
明図である。

【図２】Ｈ電極とイオンビームの走査距離との関係を示
す説明図である。

【図３】台形波を示す説明図である。

【図４】オフセット信号の電圧と時間との関係を示すグ
ラフである。

【図５】スキャン信号の電圧と時間との関係を示すグラ
フである。

【図６】走査信号の電圧と時間との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１イオンビーム２Ｖ電極３加速管（加速手段）４高圧電源系（電圧印加手段）５高電圧部（電圧印加手段）６加速電源（電圧印加手段）７キャビネット８高電圧測定装置９加速電圧測定抵抗器１０加速電圧表示器１１Ｈ電極（走査偏向手段）１３走査信号作成器（加速電圧検査手段）１４ビーム測定器１５ターゲット部１６メインファラデー（走査領域検出手段）１７センターファラデー（走査領域検出手段）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】加速電圧により加速されたイオンビームを
走査しながらオフセット電圧により偏向させた際に、上
記イオンビームの走査領域が加速電圧とオフセット電圧
とにより決定されるイオン注入装置であって、上記加速電圧によりイオンビームを加速する加速手段
と、上記加速手段に対して設定加速電圧となるように加速電
圧を印加する電圧印加手段と、加速されたイオンビームを走査しながらオフセット電圧
により偏向させる走査偏向手段と、上記走査偏向手段により走査されたイオンビームの走査
領域を検出する走査領域検出手段と、上記走査領域が所定位置となるようにオフセット電圧を
調整し、調整後のオフセット電圧と設定加速電圧に対応
するオフセット電圧とを比較して加速電圧の異常の有無
を検査する加速電圧検査手段とを有していることを特徴
とするイオン注入装置。