JPH087822A - Ion implanting device - Google Patents
Ion implanting deviceInfo
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- JPH087822A JPH087822A JP6143489A JP14348994A JPH087822A JP H087822 A JPH087822 A JP H087822A JP 6143489 A JP6143489 A JP 6143489A JP 14348994 A JP14348994 A JP 14348994A JP H087822 A JPH087822 A JP H087822A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、設定された注入条件に
従ってビームの立上げをフルオートで行うイオン注入装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fully automatic ion implanter for starting a beam according to preset implant conditions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イオン注入装置は、拡散したい不純物を
イオン源でイオン化し、該イオン源から強電界によって
イオンを引き出してビームを形成した後、磁場を用いた
質量分析法により所望のイオンのみを選択的に取り出
し、この後、必要によってイオンビームの加速、整形、
偏向、走査等を行ってイオン照射対象物に照射すること
で、イオン照射対象物内に不純物を注入するものであ
り、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定する
不純物を任意の量および深さに制御性良く注入できるこ
とから、現在の集積回路の製造に重要な装置になってい
る。2. Description of the Related Art An ion implantation apparatus ionizes impurities to be diffused by an ion source, extracts ions from the ion source by a strong electric field to form a beam, and then, by mass spectrometry using a magnetic field, extracts only desired ions. Selectively take out, after this, if necessary, ion beam acceleration, shaping,
Impurities are injected into the ion irradiation target by irradiating the ion irradiation target by performing deflection, scanning, etc., and the impurities that determine the device characteristics in the semiconductor process are controlled to an arbitrary amount and depth. Since it can be injected well, it is an important device in the manufacturing of integrated circuits today.
【０００３】上記イオン注入装置には、イオンの質量数
（マス値）、ビーム電流、ビームエネルギーといった注
入条件を入力するだけで、コントローラが装置各部の動
作を制御してフルオートでビーム立上げを行うものがあ
る。In the above-mentioned ion implantation apparatus, the controller controls the operation of each part of the apparatus to start up the beam fully automatically by simply inputting the implantation conditions such as the mass number (mass value) of the ion, the beam current and the beam energy. There is something to do.
【０００４】上記イオン注入装置のコントローラは、幾
つかの注入条件およびそれに対応する各種パラメータの
最適値が予め登録されたデータテーブルをマス値毎に有
しており、注入条件が与えられれば、通常、以下のよう
にしてビーム立上げ処理が実施される。The controller of the above-mentioned ion implanter has a data table in which optimum values of various implanting conditions and various parameters corresponding thereto are registered in advance for each mass value. The beam start-up process is performed as follows.
【０００５】先ず、コントローラは、データテーブルか
ら、設定された注入条件に対する各種パラメータの初期
値を近似的に求める。First, the controller approximately finds initial values of various parameters for the set injection conditions from the data table.
【０００６】次に、コントローラは、上記で得られた各
種パラメータの初期値に基づいてイオン源を制御し、イ
オン種をプラズマ化してイオンビームの引き出しを可能
にし、この後、引出電源を投入してイオン源と引出電極
との間に高電圧を印加し、イオン源からイオンを引き出
してビームを形成する。Next, the controller controls the ion source on the basis of the initial values of the various parameters obtained above to turn the ion species into plasma to enable the extraction of the ion beam, and thereafter the extraction power source is turned on. A high voltage is applied between the ion source and the extraction electrode to extract the ions from the ion source to form a beam.
【０００７】次に、コントローラは、加速電圧が初期値
になるように加速電源を制御し、ビームエネルギーを設
定する。さらに、コントローラは、質量分析部に与えら
れる分析マグネット電流を調整し、所望のイオンのみを
選択的に取り出すマスサーチを行う。Next, the controller controls the accelerating power source so that the accelerating voltage becomes the initial value, and sets the beam energy. Further, the controller adjusts the analysis magnet current supplied to the mass spectrometric section to perform a mass search for selectively extracting only desired ions.
【０００８】上記マスサーチ終了後、コントローラは、
図１０のフローチャートに示すシーケンスでビーム電流
調整を行う。先ず、イオン種がＢＦ3 等のガスイオン種
なのか、それともベーパライザを用いて蒸発させる必要
がある金属ヒ素等の固体イオン種なのかを判断し（Ｓ５
１）、ガスイオン種であればイオン源に供給されるガス
流量の制御を行う（Ｓ５２）。次に、イオン源に関する
各種パラメータを調整するビームセットアップ処理を行
う（Ｓ５３）。このビームセットアップ処理とは、フリ
ーマン型イオン源の場合、「アーク電流」、「フィラメ
ント電流」、「ソースマグネット電流」、「ガス流量」
等のパラメータを調整することであり、また、ＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance）イオン源等のマイク
ロ波型イオン源の場合、「ソースマグネット電流」、
「マイクロ波パワー」、「ガス流量」等のパラメータを
調整することである。コントローラは、注入室に設けら
れたビーム電流測定部にて測定されるビーム電流（いわ
ゆるターゲット電流）を監視しながら、ビーム電流の測
定値が設定値に近づくように、上記の各種パラメータを
調整する。After completion of the mass search, the controller
Beam current adjustment is performed in the sequence shown in the flowchart of FIG. First, it is determined whether the ionic species is a gas ionic species such as BF 3 or a solid ionic species such as metallic arsenic that needs to be vaporized using a vaporizer (S5).
1) If it is a gas ion species, the flow rate of gas supplied to the ion source is controlled (S52). Next, a beam setup process for adjusting various parameters related to the ion source is performed (S53). In the case of Freeman type ion source, this beam setup process is "arc current", "filament current", "source magnet current", "gas flow rate".
Is to adjust parameters such as
(Electron Cyclotron Resonance) In the case of a microwave type ion source such as an ion source, "source magnet current",
Adjusting parameters such as "microwave power" and "gas flow". The controller adjusts the above-mentioned various parameters so that the measured value of the beam current approaches the set value while monitoring the beam current (so-called target current) measured by the beam current measurement unit provided in the implantation chamber. .
【０００９】上記のビームセットアップ処理によってビ
ーム電流が設定値に対して±１０％の範囲（予め定めら
れた範囲）に入れば（Ｓ５４）、引出電極の位置を調整
する引出電極制御を行う（Ｓ５５）。図１１に示すよう
に、引出電極５１は、イオン源のプラズマチャンバ５２
のビーム引出孔５２ａと対向して設けられており、図示
しない電極駆動機構に駆動されて矢印Ａ方向および矢印
Ｂ方向に直線的に移動すると共に矢印Ｃ方向に回動す
る。もし、引出電極５１のビーム通過孔５１ａとプラズ
マチャンバ５２のビーム引出孔５２ａとがＡ方向にずれ
ていると、ビーム引出孔５２ａから引き出されたイオン
ビームが多量に引出電極５１の電極面にあたってビーム
通過孔５１ａを通過するビームが減少してしまう。この
ような引出電極５１のずれが生じていると、他のパラメ
ータを調整しても目的のビーム電流を得ることは困難で
ある。このため、従来では、ビーム電流が設定値に対し
て±１０％の範囲に入った時点で、必ず、引出電極制御
を行うようになっている。If the beam current falls within ± 10% of the set value (predetermined range) by the beam setup process (S54), extraction electrode control for adjusting the position of the extraction electrode is performed (S55). ). As shown in FIG. 11, the extraction electrode 51 is a plasma chamber 52 of the ion source.
Is provided so as to face the beam extraction hole 52a, and is driven by an electrode driving mechanism (not shown) to linearly move in the arrow A direction and the arrow B direction and rotate in the arrow C direction. If the beam passage hole 51a of the extraction electrode 51 and the beam extraction hole 52a of the plasma chamber 52 are deviated in the A direction, a large amount of the ion beam extracted from the beam extraction hole 52a hits the electrode surface of the extraction electrode 51 The number of beams passing through the passage hole 51a is reduced. If such a deviation of the extraction electrode 51 occurs, it is difficult to obtain the target beam current even if other parameters are adjusted. Therefore, conventionally, the extraction electrode control is always performed when the beam current enters the range of ± 10% with respect to the set value.
【００１０】上記の引出電極制御によって引出電極の位
置が変化すると、その下流にある質量分析部へ進入する
イオンビームの入射角度も変化するので、質量分析部の
分析管内の磁場強度（磁束密度）を微調整する必要があ
る。そこで、引出電極制御の後、分析マグネット電流を
微調整するマス追従制御を行う（図１０中のＳ５６）。When the position of the extraction electrode is changed by the above extraction electrode control, the incident angle of the ion beam entering the mass analysis section located downstream of the extraction electrode is also changed. Therefore, the magnetic field strength (magnetic flux density) in the analysis tube of the mass analysis section is changed. Need to be fine tuned. Therefore, after the extraction electrode control, mass tracking control for finely adjusting the analysis magnet current is performed (S56 in FIG. 10).
【００１１】この後、ビーム電流が設定値に対して±３
％の範囲（予め定められた範囲）に入るまで、上述のビ
ームセットアップ処理を実行し（Ｓ５８）、ビーム電流
が上記の適正範囲に入れば（Ｓ５７においてＹＥＳ）、
ビーム監視動作に移行する（Ｓ５９）。このビーム監視
動作とは、予め定められた時間、ビーム電流を監視して
ビームの安定性を確認するものである。Thereafter, the beam current is ± 3 with respect to the set value.
The beam setup process described above is executed until it enters the range of% (predetermined range) (S58), and if the beam current falls within the appropriate range (YES in S57),
The beam monitoring operation is started (S59). The beam monitoring operation is to confirm the beam stability by monitoring the beam current for a predetermined time.
【００１２】以上の処理により、装置立上げモードが完
了し、次の注入処理モードに移行する。With the above processing, the apparatus start-up mode is completed, and the next injection processing mode is entered.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記の引出電極制御や
マス追従制御は、フルオートビーム立上げ動作の中でも
かなり時間のかかる制御であり、これらの制御に長時間
を要するため、ビーム電流調整の実行時間が長くなり、
ビームの立上げ時間が長くなっている。The extraction electrode control and the mass follow-up control described above are controls that take a considerable amount of time even in the fully automatic beam start-up operation, and since these controls require a long time, it is necessary to adjust the beam current. Execution time becomes long,
Beam startup time is getting longer.
【００１４】従来のイオン注入装置では、引出電極制御
やマス追従制御の実行の必要性を判断する判断基準がな
いため、ビーム電流調整の際、必ず、引出電極制御およ
びマス追従制御を行っている。即ち、従来では、引出電
極制御やマス追従制御を実行する必要がない状態でも、
その状態を認識できないために不必要な制御を行うこと
になり、毎回、ビーム立上げ時のビーム電流調整に長時
間を要するという問題がある。In the conventional ion implantation apparatus, since there is no criterion for judging the necessity of executing the extraction electrode control or the mass tracking control, the extraction electrode control and the mass tracking control are always performed when adjusting the beam current. . That is, conventionally, even in a state where it is not necessary to perform extraction electrode control or mass tracking control,
Since the state cannot be recognized, unnecessary control is performed, and there is a problem that it takes a long time to adjust the beam current each time the beam is started.
【００１５】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、ビーム電流調整時間の短縮化を図るこ
とができるイオン注入装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an ion implantation apparatus capable of shortening the beam current adjustment time.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明のイオン注入装置
は、イオンを生成するイオン源に形成されたビーム引出
孔と対向して配され、該ビーム引出孔からイオンを引き
出すための引出電極と、上記引出電極のイオン源に対す
る位置を変える引出電極駆動手段と、上記引出電極に形
成されたビーム通過孔を通過したイオンビームから、磁
場を用いた質量分析法により特定の質量のイオンのみを
選択的に取り出す質量分析手段と、上記質量分析手段を
通過してターゲットに到達するイオンビームの電流が、
設定値になるように各種パラメータを制御してビーム電
流調整を行うビーム電流調整手段とを備えているもので
あって、上記の課題を解決するために、以下の手段が講
じられていることを特徴とするものである。The ion implantation apparatus of the present invention is provided with an extraction electrode which is arranged so as to face a beam extraction hole formed in an ion source for generating ions and which extracts ions from the beam extraction hole. , From the extraction electrode driving means that changes the position of the extraction electrode with respect to the ion source and the ion beam that has passed through the beam passage hole formed in the extraction electrode, only ions of a specific mass are selected by mass spectrometry using a magnetic field And a current of the ion beam that reaches the target through the mass analysis means,
A beam current adjusting means for controlling the beam current by controlling various parameters so that the set value is obtained, and in order to solve the above problems, the following means are taken. It is a feature.
【００１７】即ち、上記イオン注入装置は、ターゲット
に到達するイオンビームの重心位置を検出するビーム重
心位置検出手段と、イオン源から引き出されたイオンビ
ームが上記引出電極の電極面にあたって発生するロス電
流を検出するロス電流検出手段とを備えている。そし
て、上記ビーム電流調整手段は、上記イオンビームの重
心位置が予め定められた適正範囲内にあるか否かを判断
する重心位置ずれ判断手段と、上記ロス電流が予め定め
られた適正範囲内にあるか否かを判断し、適正範囲から
外れているとき引出電極のイオン源に対する位置にずれ
があると判断する引出電極ずれ判断手段と、上記重心位
置ずれ判断手段および引出電極ずれ判断手段の判断結果
に基づいて、上記引出電極駆動手段を制御して引出電極
のイオン源に対する位置を調整する引出電極制御処理と
上記質量分析手段の磁場強度を調整する質量分析手段制
御処理との実行の要否を判断する制御実行要否判断手段
とを備えている。That is, the ion implanter includes a beam center of gravity position detecting means for detecting the position of the center of gravity of the ion beam reaching the target, and a loss current generated by the ion beam extracted from the ion source on the electrode surface of the extraction electrode. Loss current detection means for detecting Then, the beam current adjusting means is a center-of-gravity position shift determining means for determining whether or not the center-of-gravity position of the ion beam is within a predetermined proper range, and the loss current is within a predetermined proper range. It is judged whether or not there is, and when it is out of the proper range, the extraction electrode displacement judgment means for judging that the position of the extraction electrode with respect to the ion source is deviated, and the judgment of the center of gravity position deviation judgment means and the extraction electrode deviation judgment means. Based on the result, it is necessary to execute the extraction electrode control processing for controlling the extraction electrode driving means to adjust the position of the extraction electrode with respect to the ion source and the mass analysis means control processing for adjusting the magnetic field strength of the mass analysis means. And a control execution necessity determining means for determining.
【００１８】[0018]
【作用】上記の構成によれば、ターゲットに到達するイ
オンビームの重心位置を検出し、重心位置が予め定めら
れた適正範囲内にあるか否かを判断している。さらに、
イオン源から引き出されたイオンビームが引出電極の電
極面にあたって発生するロス電流を検出し、このロス電
流が予め定められた適正範囲内にあるか否かを判断して
いる。そして、これらを、引出電極制御処理と質量分析
手段制御処理との実行の要否を判断する判断基準として
いる。According to the above construction, the barycentric position of the ion beam reaching the target is detected and it is judged whether or not the barycentric position is within a predetermined proper range. further,
The loss current generated on the electrode surface of the extraction electrode by the ion beam extracted from the ion source is detected, and it is determined whether this loss current is within a predetermined appropriate range. Then, these are used as judgment criteria for judging whether or not the extraction electrode control processing and the mass spectrometric means control processing are necessary.
【００１９】引出電極が適正位置からずれている場合、
イオン源からビームが真っ直ぐに引き出されないため、
イオンビームの軌道にずれが生じてターゲットにおける
ビームの重心位置がずれる。また、質量分析手段の磁場
強度が適正でなければ、所望イオンの偏向角度にずれを
生じ、やはり、ターゲットにおけるビームの重心位置が
ずれる。したがって、ビームの重心位置ずれがあれば、
引出電極制御処理と質量分析手段制御処理との内の少な
くとも一方を実行する必要がある。When the extraction electrode is displaced from the proper position,
Since the beam is not drawn straight from the ion source,
A deviation of the trajectory of the ion beam causes the center of gravity of the beam at the target to shift. Further, if the magnetic field strength of the mass spectrometric means is not proper, the deflection angle of the desired ion is displaced, and the center of gravity of the beam at the target is also displaced. Therefore, if there is a displacement of the center of gravity of the beam,
It is necessary to execute at least one of the extraction electrode control processing and the mass spectrometric means control processing.
【００２０】尚、引出電極が適正位置からずれており、
且つ、質量分析手段の磁場強度も適正値からずれている
場合でも、両者が互いのずれを矯正し合うような条件に
なっている場合には、ビームの重心位置にずれが生じな
い。したがって、ビームの重心位置にずれがないからと
いっても引出電極制御処理および質量分析手段制御処理
が不必要とは限らない。Incidentally, the extraction electrode is displaced from the proper position,
Moreover, even if the magnetic field strength of the mass spectrometric means is deviated from the proper value, deviation of the center of gravity of the beam does not occur if the conditions are such that the deviations of the two are corrected. Therefore, even if the position of the center of gravity of the beam is not displaced, the extraction electrode control processing and the mass spectrometric means control processing are not necessarily unnecessary.
【００２１】引出電極が適正位置からずれていると、イ
オン源から引き出されたイオンビームが引出電極のビー
ム通過孔を通過せずに電極面にあたり、引出電極にロス
電流が流れる。したがって、上記ロス電流の大きさか
ら、引出電極のずれの有無を判断することが可能であ
り、ロス電流が適正範囲内にある場合、引出電極制御処
理を行う必要がない。When the extraction electrode is displaced from the proper position, the ion beam extracted from the ion source does not pass through the beam passage hole of the extraction electrode, hits the electrode surface, and a loss current flows through the extraction electrode. Therefore, it is possible to determine whether or not the extraction electrode is displaced based on the magnitude of the loss current, and when the loss current is within the appropriate range, it is not necessary to perform the extraction electrode control process.
【００２２】したがって、ビーム重心位置ずれおよび引
出電極ずれが何れも生じていない場合、引出電極制御処
理および質量分析手段制御処理を何れも実行する必要は
ない。ビーム重心位置ずれはないが引出電極ずれが有る
場合、上記の両制御処理を実行する必要がある。ビーム
重心位置ずれは有るが引出電極ずれがない場合、引出電
極制御処理を実行する必要はない。本発明のビーム電流
調整手段は、上記の各種判断を行う手段（重心位置ずれ
判断手段、引出電極ずれ判断手段、制御実行要否判断手
段）を備えている。Therefore, if neither the beam center-of-gravity position shift nor the extraction electrode shift has occurred, neither the extraction electrode control process nor the mass spectrometric means control process need be executed. If there is no deviation of the position of the center of gravity of the beam but there is a deviation of the extraction electrode, it is necessary to execute both of the above control processes. When there is displacement of the beam center of gravity but no displacement of the extraction electrode, it is not necessary to execute the extraction electrode control processing. The beam current adjusting means of the present invention comprises means for making the above-mentioned various determinations (center-of-gravity position shift determining means, extraction electrode shift determining means, control execution necessity determining means).
【００２３】これにより、引出電極制御処理および／ま
たは質量分析手段制御処理が不必要な状態のときには、
不必要な制御処理を省略してビーム電流調整を行うこと
ができるので、ビーム電流調整時間の短縮化が図れる。As a result, when the extraction electrode control process and / or the mass spectrometric means control process is unnecessary,
Since the beam current adjustment can be performed by omitting unnecessary control processing, the beam current adjustment time can be shortened.
【００２４】[0024]
【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図８に
基づいて説明すれば、以下の通りである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２５】本実施例に係るイオン注入装置は、図２に
示すように、イオン種をイオン化するイオン源１と、こ
のイオン源１からイオンを引き出すための引出電極部２
と、磁場を用いた質量分析法により所望のイオンのみを
選択的に取り出す質量分析部３（質量分析手段）と、ウ
エハをセットし注入処理を行う注入室４とを備えてい
る。As shown in FIG. 2, the ion implanter according to this embodiment has an ion source 1 for ionizing ion species and an extraction electrode section 2 for extracting ions from the ion source 1.
A mass spectrometric section 3 (mass spectrometric means) for selectively extracting only desired ions by a mass spectrometric method using a magnetic field; and an implantation chamber 4 for setting a wafer and performing an implantation process.
【００２６】上記イオン源１には、ＢＦ3 等のガスイオ
ン種をプラズマチャンバ内に供給するガスボックス５が
接続されている。また、イオン源１には、固体イオン種
を蒸発させてプラズマチャンバ内に導入するためのベー
パライザ（図示せず）も接続されている。上記イオン源
１としては、例えばフリーマン型イオン源やＥＣＲイオ
ン源等の既知のものを用いることができる。A gas box 5 for supplying a gas ion species such as BF 3 into the plasma chamber is connected to the ion source 1. Further, the ion source 1 is also connected to a vaporizer (not shown) for evaporating solid ion species and introducing them into the plasma chamber. As the above-mentioned ion source 1, for example, a known one such as a Freeman type ion source or an ECR ion source can be used.
【００２７】また、イオン注入装置は、上記イオン源１
の各部（フリーマン型イオン源であればソースマグネッ
トやフィラメント等、ＥＣＲイオン源であればソースマ
グネットやマグネトロン等）に電力を供給するためのイ
オン源電源６、および、上記質量分析部３の分析マグネ
ットに電力を供給するための分析マグネット電源９を備
えている。Further, the ion implantation apparatus is the ion source 1 described above.
Source power source 6 for supplying electric power to each part (source magnet, filament, etc. for Freeman type ion source, source magnet, magnetron, etc. for ECR ion source), and analysis magnet of the mass spectrometric section 3 An analysis magnet power supply 9 for supplying electric power to
【００２８】上記引出電極部２は、図３に示すように、
引出電極２１と接地電極２２と図示しない電極駆動機構
とから構成されている。上記イオン源１のプラズマチャ
ンバ１１には、チャンバ内で生成されたプラズマからイ
オンを放出するためのスリット状のビーム引出孔１１ａ
が形成されており、上記引出電極２１は、上記ビーム引
出孔１１ａと対向する位置に配されている。また、上記
接地電極２２は引出電極２１の下流側に該引出電極２１
と対向して配置されている。The extraction electrode section 2 is, as shown in FIG.
It is composed of a lead electrode 21, a ground electrode 22, and an electrode driving mechanism (not shown). The plasma chamber 11 of the ion source 1 has a slit-shaped beam extraction hole 11a for emitting ions from the plasma generated in the chamber.
Is formed, and the extraction electrode 21 is arranged at a position facing the beam extraction hole 11a. The ground electrode 22 is provided on the downstream side of the extraction electrode 21.
It is arranged opposite to.
【００２９】上記接地電極２２は接地されて基準電位
に、そして、引出電極２１は接地電極２２よりも負電位
になるように、減速電源８より負の電圧Ｖd が印加され
ている。そして、上記プラズマチャンバ１１には引出電
源７の正極端子が接続されており、この引出電源７より
高電圧の引出電圧Ｖe が印加されるようになっている。
これにより、プラズマチャンバ１１と引出電極２１との
間に電位差（引出電圧Ｖe ＋減速電圧Ｖd ）が生じて強
い外部電界が形成され、この外部電界により、プラズマ
チャンバ１１内で生成されたプラズマ中の正イオンが、
イオン引出孔１１ａから引き出され、イオンビームが形
成されるようになっている。上記のように、引出電極２
１を接地電極２２よりも負電位にすることにより、引出
電極部２よりも下流で発生した電子の逆流（電子がプラ
ズマチャンバ１１内に流れ込む現象）を防ぐことができ
るようになっている。A negative voltage V d is applied from the deceleration power supply 8 so that the ground electrode 22 is grounded to a reference potential, and the extraction electrode 21 has a negative potential than the ground electrode 22. A positive terminal of the extraction power source 7 is connected to the plasma chamber 11, and a high extraction voltage Ve is applied from the extraction power source 7.
As a result, a potential difference (extraction voltage V e + deceleration voltage V d ) is generated between the plasma chamber 11 and the extraction electrode 21 to form a strong external electric field, and the plasma generated in the plasma chamber 11 is generated by the external electric field. The positive ions inside are
An ion beam is formed by being extracted from the ion extracting hole 11a. As described above, the extraction electrode 2
By setting 1 to a negative potential relative to the ground electrode 22, it is possible to prevent the backflow of electrons (a phenomenon in which electrons flow into the plasma chamber 11) generated downstream of the extraction electrode portion 2.
【００３０】上記引出電極２１および接地電極２２は、
電極駆動機構に駆動されて矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向
に直線的に移動すると共に矢印Ｃ方向に回動する。これ
らの電極２１・２２をＡ方向（水平方向であり且つ電極
面と平行な方向）に駆動することにより、電極ずれ（プ
ラズマチャンバ１１のイオン引出孔１１ａと電極２１・
２２のビーム通過孔２１ａ・２２ａとのずれ）を調整で
きる。また、電極２１・２２をＢ方向（水平方向であり
且つ電極面と直交する方向）に駆動することにより、プ
ラズマチャンバ１１との間のギャップを調整できる。ま
た、電極２１・２２をＣ方向に回動させることによっ
て、ビームに対する電極面の角度を調整できる。尚、引
出電極２１および接地電極２２は共通のフレームに取り
付けられて一体化されており、両電極２１・２２は電極
駆動機構によって一体的に駆動される。The extraction electrode 21 and the ground electrode 22 are
It is driven by the electrode drive mechanism to move linearly in the directions of arrow A and arrow B and rotate in the direction of arrow C. By driving these electrodes 21 and 22 in the A direction (horizontal direction and parallel to the electrode surface), the electrodes are displaced (the ion extraction hole 11a of the plasma chamber 11 and the electrodes 21 and 22).
The deviation of the beam 22 from the beam passage holes 21a and 22a) can be adjusted. Further, by driving the electrodes 21 and 22 in the B direction (horizontal direction and orthogonal to the electrode surface), the gap with the plasma chamber 11 can be adjusted. Further, by rotating the electrodes 21 and 22 in the C direction, the angle of the electrode surface with respect to the beam can be adjusted. The extraction electrode 21 and the ground electrode 22 are attached to and integrated with a common frame, and both electrodes 21 and 22 are integrally driven by an electrode drive mechanism.
【００３１】上記注入室４には、図４に示すように、複
数のウエハ１２…を保持し、矢印Ｅ方向に回転しながら
矢印Ｄ方向に進退移動するディスク１３が設けられてい
る。注入処理中は、このディスク１３が二点鎖線で示す
ようにファラデーカップ１４内に進入してメカニカルス
キャン動作を行う。上記ディスク１３の下流には、ビー
ムプロファイルモニタ用のビームキャッチプレート１５
が設けられている。注入処理が行われていないとき、デ
ィスク１３は実線で示す退避位置にあり、ファラデーカ
ップ１４の外部に退いているため、イオンビームは上記
ビームキャッチプレート１５に照射されるようになって
いる。As shown in FIG. 4, the injection chamber 4 is provided with a disk 13 for holding a plurality of wafers 12 ... And moving in the direction of arrow D while rotating in the direction of arrow E. During the injection process, the disk 13 enters the Faraday cup 14 as shown by the chain double-dashed line to perform the mechanical scanning operation. A beam catch plate 15 for beam profile monitoring is provided downstream of the disk 13.
Is provided. When the implantation process is not performed, the disk 13 is in the retracted position shown by the solid line and has retreated to the outside of the Faraday cup 14, so that the ion beam is applied to the beam catch plate 15.
【００３２】上記ビームキャッチプレート１５のビーム
照射面には、図５に示すように、ｊ×ｋ個（Ｘ方向ｊ
個、Ｙ方向ｋ個）のビームキャッチ部１６…が他の部材
と絶縁されたフローティング状態で取り付けられてい
る。上記各ビームキャッチ部１６は、Ｘ、Ｙ座標の座標
点に対応する位置に等間隔で並べられている。各ビーム
キャッチ部１６…からは個々にリード線１６ａ…が延び
ており、各ビームキャッチ部１６…にあたったイオンビ
ームの電荷が該リード線１６ａ…を介してビーム計測部
１７へ流れるようになっている。As shown in FIG. 5, the beam irradiating surface of the beam catch plate 15 is j × k (j in the X direction).
Beam catch portions 16 ... (K number in Y direction) are attached in a floating state insulated from other members. The beam catching portions 16 are arranged at equal intervals at positions corresponding to coordinate points of X and Y coordinates. A lead wire 16a extends from each beam catching portion 16 so that the charge of the ion beam hitting each beam catching portion 16 flows to the beam measuring portion 17 through the lead wire 16a. ing.
【００３３】上記ビーム計測部１７は、各ビームキャッ
チ部１６でキャッチされたイオンビームの電流密度を求
める。即ち、ビーム計測部１７は、各ビームキャッチ部
１６…に流れる電流（瞬時値）を電圧に変換した後、さ
らにアナログ／ディジタル変換し、次の演算を行う。即
ち、各ビームキャッチ部１６…に流れる電流をＩ、ビー
ムキャッチ部１６…のビームキャッチ面の面積をＳとす
ると、Ｉ／Ｓによって電流密度を求める。そして、上記
ビーム計測部１７は、各ビームキャッチ部１６…におけ
るビーム電流密度のデータを、図２に示すコントローラ
１８（ビーム電流調整手段）へ送る。The beam measuring unit 17 obtains the current density of the ion beam caught by each beam catching unit 16. That is, the beam measuring unit 17 converts the current (instantaneous value) flowing through each of the beam catching units 16 into a voltage, and then further performs analog / digital conversion to perform the following calculation. That is, assuming that the current flowing through each beam catching portion 16 is I and the area of the beam catching surface of the beam catching portion 16 is S, the current density is obtained by I / S. Then, the beam measuring unit 17 sends the data of the beam current density in each beam catching unit 16 to the controller 18 (beam current adjusting means) shown in FIG.
【００３４】上記コントローラ１８は、上記ビーム計測
部１７から送られてくるビーム電流密度のデータによっ
てイオンビームの電流密度分布（いわゆるビームプロフ
ァイル）を認識し、イオンビームの重心位置を算出す
る。即ち、重心位置のＸ座標（Ｘcen とする）を下式
（１）により、また、重心位置のＹ座標（Ｙcen とす
る）を下式（２）により求める。The controller 18 recognizes the current density distribution (so-called beam profile) of the ion beam based on the beam current density data sent from the beam measuring section 17, and calculates the position of the center of gravity of the ion beam. That is, the X coordinate of the center of gravity position ( denoted as X cen ) is obtained by the following equation (1), and the Y coordinate of the centroid position ( denoted by Y cen ) is obtained by the following equation (2).
【００３５】[0035]
【数１】 [Equation 1]
【００３６】[0036]
【数２】 [Equation 2]
【００３７】ここで、Ｘn ＝１，２，…ｊ、Ｙn ＝１，
２，…ｋである。また、Ｉxnは、Ｘnの行にある全ての
ビームキャッチ部１６…のビーム電流密度を加算した値
であり、例えば、Ｉx1は、（１，１）、（１，２）、…
（１，ｋ）の座標点にあるビームキャッチ部１６…のビ
ーム電流密度を加算した値である。同様に、Ｉynは、Ｙ
n の列にある全てのビームキャッチ部１６…のビーム電
流密度を加算した値である。Here, X n = 1, 2, ... J, Y n = 1,
2, ... k. Further, I xn is a value obtained by adding the beam current densities of all the beam catch units 16 in the row of X n , and, for example, I x1 is (1,1), (1,2) ,.
It is a value obtained by adding the beam current densities of the beam catch portions 16 ... At the coordinate point (1, k). Similarly, I yn is Y
It is a value obtained by adding the beam current densities of all the beam catch units 16 ... In the column of n .
【００３８】上記コントローラ１８は、上記の演算によ
って求めた重心位置（Ｘcen ，Ｙce n ）が予め定められ
た適正範囲内にあるか否かを判断し、これを引出電極制
御やマス追従制御の必要性を判断するための判断基準と
している。[0038] The controller 18, the center of gravity position determined by the calculation of the (X cen, Y ce n) determines whether the is within the appropriate range that is determined in advance, the lead electrode control and trout following control this Is used as a judgment standard for judging the necessity.
【００３９】図６に示すように、引出電極部２の引出電
極２１および接地電極２２が適正位置からずれている場
合（プラズマチャンバ１１のイオン引出孔１１ａの中心
と電極２１・２２のビーム通過孔２１ａ・２２ａの中心
とがずれている場合）、イオンビームの軌道（実線で示
す）は、適正なビーム軌道（二点鎖線で示す）から外
れ、ビームキャッチプレート１５に照射されるビームの
重心位置にずれが生じる。As shown in FIG. 6, when the extraction electrode 21 and the ground electrode 22 of the extraction electrode portion 2 are displaced from their proper positions (the center of the ion extraction hole 11a of the plasma chamber 11 and the beam passage holes of the electrodes 21 and 22). 21a and 22a are deviated from the center), the trajectory of the ion beam (shown by the solid line) deviates from the proper beam trajectory (shown by the chain double-dashed line), and the center of gravity of the beam irradiated on the beam catch plate 15 Shift occurs.
【００４０】また、図７に示すように、引出電極２１お
よび接地電極２２が適正位置にあっても、質量分析部３
の分析管内の磁場強度（磁束密度）が適正でなければ、
所望のイオンの偏向角度にずれを生じ、イオンビームの
軌道（実線で示す）は、適正なビーム軌道（二点鎖線で
示す）から外れ、やはり、ビームキャッチプレート１５
に照射されるビームの重心位置にずれが生じる。Further, as shown in FIG. 7, even if the extraction electrode 21 and the ground electrode 22 are in proper positions, the mass spectrometric section 3
If the magnetic field strength (magnetic flux density) in the analysis tube of is not proper,
A deviation occurs in the deflection angle of the desired ion, the trajectory of the ion beam (shown by the solid line) deviates from the proper beam trajectory (shown by the chain double-dashed line), and again the beam catch plate 15
The position of the center of gravity of the beam irradiated on the object is displaced.
【００４１】以上のことから、ビームキャッチプレート
１５に照射されるイオンビームの重心位置に許容範囲を
越えるずれがあれば、引出電極制御とマス追従制御との
内の少なくとも一方を実行する必要があることがわか
る。From the above, if the position of the center of gravity of the ion beam with which the beam catch plate 15 is irradiated exceeds the permissible range, it is necessary to execute at least one of the extraction electrode control and the mass tracking control. I understand.
【００４２】尚、図８に示すように、引出電極２１およ
び接地電極２２が適正位置からずれており、且つ、質量
分析部３の分析管内の磁場強度が適正でない場合であっ
て、両者が互いのずれを矯正し合うような条件になって
いる場合には、ビームキャッチプレート１５に照射され
るビームの重心位置にずれが生じない。そこで、本実施
例では、ビームの重心位置のずれを検出すると共に、引
出電極２１に流れるロス電流の大きさから、引出電極２
１および接地電極２２のずれの有無を検出するようにな
っている。As shown in FIG. 8, when the extraction electrode 21 and the ground electrode 22 are deviated from the proper positions and the magnetic field strength in the analysis tube of the mass spectrometric section 3 is not proper, the both are mutually separated. If the conditions are such that the deviations of the beams are corrected, the deviation of the center of gravity of the beam with which the beam catch plate 15 is irradiated does not occur. Therefore, in the present embodiment, the deviation of the center of gravity of the beam is detected, and the extraction electrode 2 is determined from the magnitude of the loss current flowing in the extraction electrode 21.
It is adapted to detect whether or not there is a deviation between 1 and the ground electrode 22.
【００４３】即ち、図３に示すように、引出電極２１が
適正位置からずれていると、イオン源１から引き出され
たイオンビームの多くが引出電極２１のビーム通過孔２
１ａを通過せずに電極面にあたり、ロス電流ＩL として
接地部へ流れてしまう。引出電極２１のずれが大きい
程、引出電極２１に流れるロス電流ＩL も大きくなる。
したがって、引出電極２１に流れるロス電流ＩL の大き
さから、引出電極２１のずれの有無を判断することが可
能である。That is, as shown in FIG. 3, when the extraction electrode 21 is displaced from the proper position, most of the ion beam extracted from the ion source 1 is in the beam passage hole 2 of the extraction electrode 21.
It hits the electrode surface without passing 1a and flows to the ground portion as a loss current I L. The larger the displacement of the extraction electrode 21, the larger the loss current I L flowing through the extraction electrode 21.
Therefore, it is possible to determine whether or not the extraction electrode 21 is displaced from the magnitude of the loss current I L flowing through the extraction electrode 21.
【００４４】本実施例では、引出電極２１と接地部との
間に設けられる減速電源８の内部に、電流検出用抵抗等
からなるロス電流検出手段を設けている。上記ロス電流
検出手段で検出されたロス電流ＩL は、コントローラ１
８へ送られる（図２参照）。上記コントローラ１８は、
上記のロス電流ＩL が予め定められた適正範囲内にある
か否かを判断し、これを引出電極制御の必要性を判断す
るための判断基準としている。In the present embodiment, the loss current detecting means including a current detecting resistor is provided inside the deceleration power supply 8 provided between the extraction electrode 21 and the ground portion. The loss current I L detected by the above loss current detecting means is the controller 1
8 (see FIG. 2). The controller 18 is
It is determined whether or not the above loss current I L is within a predetermined appropriate range, and this is used as a criterion for determining the necessity of extraction electrode control.
【００４５】上記のように、コントローラ１８は、ビー
ムの重心位置と引出電極２１に流れるロス電流ＩL との
２つの判断基準から、引出電極制御とマス追従制御との
必要性を判断する。上記の２つの判断基準から、基本的
には次のような判断ができる。ビームの重心位置とロス
電流ＩL とが何れも許容範囲内にある場合、引出電極制
御およびマス追従制御を実行する必要はない。また、ビ
ームの重心位置が許容範囲内にあるが、ロス電流ＩL が
許容範囲から外れている場合、引出電極制御およびマス
追従制御を実行する必要がある。また、ビームの重心位
置が許容範囲から外れているが、ロス電流ＩL が許容範
囲内にある場合、引出電極制御を実行する必要はないが
マス追従制御は必要である。また、ビームの重心位置と
ロス電流ＩL とが何れも許容範囲から外れている場合、
少なくとも引出電極制御を行う必要があり、引出電極制
御の実行に伴ってマス追従制御の実行も必要となる。As described above, the controller 18 determines the necessity of the extraction electrode control and the mass follow-up control based on the two determination criteria of the barycentric position of the beam and the loss current I L flowing through the extraction electrode 21. From the above two judgment criteria, the following judgment can be made basically. When the center of gravity of the beam and the loss current I L are both within the allowable range, it is not necessary to execute the extraction electrode control and the mass tracking control. Further, when the position of the center of gravity of the beam is within the allowable range but the loss current I L is outside the allowable range, it is necessary to execute the extraction electrode control and the mass tracking control. If the position of the center of gravity of the beam is out of the allowable range but the loss current I L is within the allowable range, it is not necessary to execute the extraction electrode control but the mass follow-up control is necessary. Further, if neither the center of gravity position and Ross current I L of the beam is out of the allowable range,
At least the extraction electrode control needs to be performed, and the mass follow-up control needs to be performed along with the extraction electrode control.
【００４６】また、上記コントローラ１８は、図２に示
すガスボックス５、イオン源電源６、引出電源７、減速
電源８、分析マグネット電源９、および図示しない電極
駆動機構等のイオン注入装置の各部を制御しながら各種
パラメータを調整し、ビームの自動立上げを行う。Further, the controller 18 includes the gas box 5, the ion source power source 6, the extraction power source 7, the deceleration power source 8, the analysis magnet power source 9 shown in FIG. Adjust the various parameters while controlling and automatically start the beam.
【００４７】上記コントローラ１８は、ＣＰＵ（Centra
l Processing Unit)、メモリ、および入出力部等を含む
マイクロコンピュータから構成されている。このコント
ローラ１８のビーム電流調整処理のための機能モジュー
ル構成を示す機能ブロック図を図９に示す。同図に示す
ように、コントローラ１８は、上式（１）（２）に従っ
てビーム重心位置を演算するビーム重心位置演算部１８
ａと、ビーム重心位置が予め定められた適正範囲内にあ
るか否かを判断する重心位置ずれ判断部１８ｂ（重心位
置ずれ判断手段）と、ロス電流ＩL が予め定められた適
正範囲内にあるか否かを判断して引出電極２１のずれの
有無を判断する引出電極ずれ判断部１８ｃ（引出電極ず
れ判断手段）と、上記重心位置ずれ判断部１８ｂおよび
引出電極ずれ判断部１８ｃの判断結果に基づいて、引出
電極制御処理とマス追従制御処理（質量分析手段制御処
理）との実行の要否を判断する制御実行要否判断部１８
ｄ（制御実行要否判断手段）と、引出電極制御処理を行
う引出電極制御部１８ｅと、マス追従制御処理を行うマ
ス追従制御部１８ｆと、上記引出電極制御やマス追従制
御のパラメータ以外のパラメータを調整するビームセッ
トアップ処理を行うビームセットアップ処理部１８ｇと
を有している。尚、上記ビームセットアップ処理で調整
されるパラメータは、フリーマン型イオン源の場合、
「アーク電流」、「フィラメント電流」、「ソースマグ
ネット電流」、「ガス流量」等のパラメータ、また、マ
イクロ波型イオン源の場合、「ソースマグネット電
流」、「マイクロ波パワー」、「ガス流量」等のパラメ
ータである。The controller 18 is a CPU (Centra).
Processing unit), a memory, and a microcomputer including an input / output unit. FIG. 9 is a functional block diagram showing a functional module configuration for the beam current adjustment processing of the controller 18. As shown in the figure, the controller 18 calculates the beam center of gravity position according to the above equations (1) and (2).
a, a center-of-gravity position shift determination unit 18b (center-of-gravity position shift determination means) that determines whether the beam center-of-gravity position is within a predetermined proper range, and the loss current I L is within a predetermined proper range. The extraction electrode displacement determination unit 18c (extraction electrode displacement determination unit) that determines whether or not there is a displacement of the extraction electrode 21 by determining whether or not there is, and the determination results of the center-of-gravity position displacement determination unit 18b and the extraction electrode displacement determination unit 18c. Based on the above, the control execution necessity determination unit 18 that determines whether or not the extraction electrode control processing and the mass tracking control processing (mass analysis means control processing) need to be executed.
d (control execution necessity determination means), extraction electrode control unit 18e that performs extraction electrode control processing, mass tracking control unit 18f that performs mass tracking control processing, and parameters other than the above parameters for extraction electrode control and mass tracking control Beam setup processing unit 18g for performing beam setup processing for adjusting The parameters adjusted in the beam setup process are as follows for the Freeman type ion source.
Parameters such as "arc current", "filament current", "source magnet current", "gas flow rate", and in the case of microwave ion source, "source magnet current", "microwave power", "gas flow rate" And other parameters.
【００４８】上記の構成において、コントローラ１８に
よるビーム自動立上げ動作を以下に説明する。The beam automatic start-up operation by the controller 18 in the above configuration will be described below.
【００４９】先ず、オペレータが図示しない入力操作部
を操作して、注入条件（マス値、ビーム電流、ビームエ
ネルギー）を設定することになる。そして、設定された
注入条件はコントローラ１８に取り込まれる。上記コン
トローラ１８の図示しない記憶装置には、幾つかのパタ
ーンの注入条件についての各種パラメータの最適値デー
タが登録されている。これらの登録データは、予めオペ
レータがマニュアルでイオン注入装置を最適状態に立上
げることにより採取したデータである。コントローラ１
８は、予め登録されているパラメータに基づいて、設定
された注入条件に対する各種パラメータの初期値を近似
的に求めるようになっている。First, the operator operates an input operation unit (not shown) to set implantation conditions (mass value, beam current, beam energy). Then, the set injection conditions are fetched by the controller 18. In a storage device (not shown) of the controller 18, optimum value data of various parameters regarding injection conditions of some patterns are registered. These registration data are data collected by the operator manually starting the ion implantation apparatus to the optimum state in advance. Controller 1
The reference numeral 8 approximates the initial values of various parameters for the set injection conditions based on the parameters registered in advance.
【００５０】即ち、コントローラ１８は、登録されてい
る数パターンの注入条件の中から、ビーム電流の設定値
に最も近い上下２つの注入条件を選び出し、これら２つ
の注入条件のパラメータの登録データから、線形一次補
間補正によって近似的にビーム電流に関するパラメータ
の初期値を割り出す。また、同様にして、ビームエネル
ギーに関するパラメータの初期値も求める。That is, the controller 18 selects the two upper and lower implantation conditions that are closest to the set value of the beam current from the registered several implantation conditions, and from the registration data of the parameters of these two implantation conditions, The initial values of the parameters related to the beam current are approximately calculated by the linear linear interpolation correction. Further, similarly, initial values of parameters related to beam energy are also obtained.
【００５１】ここで、ビーム電流に関するパラメータと
は、ビーム電流を制御するのに大きく依存するパラメー
タであり、主にイオン源のパラメータ（フリーマン型イ
オン源の場合、「アーク電流」、「フィラメント電
流」、「ソースマグネット電流」、「ガス流量」等、ま
た、ＥＣＲイオン源等のマイクロ波型イオン源の場合、
「ソースマグネット電流」、「マイクロ波パワー」、
「ガス流量」等）をいう。また、ビームエネルギーに関
するパラメータとは、ビームエネルギーを制御するのに
大きく依存する「引出電圧」や「減速電圧」等のパラメ
ータをいう。Here, the parameters related to the beam current are parameters that largely depend on controlling the beam current, and are mainly parameters of the ion source (in the case of the Freeman type ion source, "arc current" and "filament current"). , “Source magnet current”, “Gas flow rate”, etc. In the case of microwave type ion source such as ECR ion source,
"Source magnet current", "Microwave power",
"Gas flow rate"). In addition, the parameter related to the beam energy refers to parameters such as “extraction voltage” and “deceleration voltage” that largely depend on controlling the beam energy.
【００５２】その後、コントローラ１８は、上記で求め
た各種パラメータの初期値に基づいてイオン源１の各部
を制御してプラズマチャンバ１１内においてイオン種を
プラズマ化し、イオンビームの引き出しを可能にする。
次に、引出電源７および減速電源８をＯＮにしてイオン
源１のプラズマチャンバ１１とイオン源と引出電極との
間に高電圧を印加し、イオン源１からイオンを引き出し
てイオンビームを形成する。After that, the controller 18 controls each part of the ion source 1 based on the initial values of the various parameters obtained as described above to turn the ion species into plasma in the plasma chamber 11 and enable the extraction of the ion beam.
Next, the extraction power supply 7 and the deceleration power supply 8 are turned on to apply a high voltage between the plasma chamber 11 of the ion source 1 and the ion source and the extraction electrode to extract ions from the ion source 1 to form an ion beam. .
【００５３】次に、コントローラ１８は、分析マグネッ
ト電源９を制御して質量分析部３に供給される分析マグ
ネット電流を調整し、所望のイオンのみを選択的に取り
出すマスサーチを行う。Next, the controller 18 controls the analysis magnet power supply 9 to adjust the analysis magnet current supplied to the mass spectrometric section 3 to perform a mass search for selectively extracting only desired ions.
【００５４】上記マスサーチ終了後、コントローラ１８
は、図１のフローチャートに示すシーケンスでビーム電
流調整を行う。先ず、ビーム計測部１７から送られてく
るビーム電流密度のデータによってイオンビームの重心
位置（Ｘcen ，Ｙcen ）を算出し、その重心位置（Ｘ
cen ，Ｙcen ）が予め定められた適正範囲内にあるか否
かを判断する（Ｓ１）。例えば、図５に示すビームキャ
ッチプレート１５に１７×１７個（Ｘ方向１７個、Ｙ方
向１７個）のビームキャッチ部１６…が取り付けられて
いる場合、 ８≦Ｘcen ≦１０ ８≦Ｙcen ≦１０ のとき重心位置ずれがないと判断する。尚、重心位置ず
れの有無の判断基準となる上記適正範囲は任意に設定可
能である。After completion of the mass search, the controller 18
Performs beam current adjustment in the sequence shown in the flowchart of FIG. First, the barycentric position (X cen , Y cen ) of the ion beam is calculated from the beam current density data sent from the beam measuring unit 17, and the barycentric position (X cen , Y cen ) is calculated.
It is determined whether or not cen , Y cen ) is within a predetermined appropriate range (S1). For example, when 17 × 17 (17 in X direction, 17 in Y direction) beam catch parts 16 ... Are attached to the beam catch plate 15 shown in FIG. 5, 8 ≦ X cen ≦ 10 8 ≦ Y cen ≦ When it is 10, it is determined that there is no displacement of the center of gravity. The appropriate range, which serves as a criterion for determining whether or not the center of gravity is displaced, can be set arbitrarily.
【００５５】上記Ｓ１において重心位置ずれありと判断
した場合、その重心位置ずれが水平方向（Ｘ方向）のず
れか否かを判断する（Ｓ２）。そして、Ｓ２においてＹ
ＥＳの場合、減速電源８内のロス電流検出手段からのロ
ス電流ＩL が、予め定められた適正範囲内にあるか否か
を判断する（Ｓ３）。そして、例えば、ＩL ＜1.５ｍＡ
のとき引出電極２１の水平方向のずれなし、ＩL ≧1.５
ｍＡのとき水平方向のずれ有りと判断する。尚、電極ず
れの有無の判断基準となる上記適正範囲は、実験的に求
められるものであり、任意に設定可能である。当然、上
記適正範囲はイオン源１から引き出されるビームの電流
量によって変化するものであり、コントローラ１８は、
注入条件が設定された際に、ビーム電流の設定値に応じ
て上記適正範囲を自動的に変更するようになっている。When it is determined in S1 that there is a displacement of the center of gravity, it is determined whether the displacement of the center of gravity is a displacement in the horizontal direction (X direction) (S2). Then, in S2, Y
For ES, the loss current I L from the current loss detecting means in the deceleration power supply 8, it is determined whether it is within the proper range determined in advance (S3). And, for example, I L <1.5 mA
When there is no horizontal displacement of the extraction electrode 21, I L ≧ 1.5
When it is mA, it is determined that there is a horizontal shift. The appropriate range, which serves as a criterion for determining the presence / absence of electrode displacement, is experimentally obtained and can be set arbitrarily. Of course, the appropriate range changes depending on the amount of current of the beam extracted from the ion source 1, and the controller 18
When the implantation conditions are set, the appropriate range is automatically changed according to the set value of the beam current.
【００５６】上記Ｓ３において引出電極２１の水平方向
のずれ有りと判断した場合、電極駆動機構を介して引出
電極２１の水平方向（図３のＡ方向）の位置制御を行う
（Ｓ４）。この引出電極水平制御とは、引出電極２１を
一定の移動幅で徐々に水平方向に移動させ、ロス電流Ｉ
L が最小となる引出電極２１の位置を検出するものであ
る。If it is determined in S3 that the extraction electrode 21 is displaced in the horizontal direction, position control of the extraction electrode 21 in the horizontal direction (direction A in FIG. 3) is performed via the electrode driving mechanism (S4). This extraction electrode horizontal control is performed by gradually moving the extraction electrode 21 in the horizontal direction with a constant movement width to obtain the loss current I.
The position of the extraction electrode 21 that minimizes L is detected.
【００５７】上記Ｓ２でＮＯの場合、上記Ｓ３でＹＥＳ
の場合、或いは上記Ｓ４の実行後、重心位置ずれが垂直
方向（Ｙ方向）のずれか否かを判断する（Ｓ５）。そし
て、Ｓ５においてＹＥＳの場合、電極駆動機構を介して
引出電極２１のビームに対する電極面の角度の位置制御
を行う（Ｓ６）。即ち、引出電極２１のビームに対する
電極面の角度が直角になっていないと、ビームの軌道が
垂直方向にずれてしまうので、引出電極角度制御が必要
となるのである。この引出電極角度制御とは、引出電極
２１を図３のＣ方向に回動させ、ビームの垂直方向（Ｙ
方向）の重心位置が適正範囲内に入るように制御するも
のである。If NO in S2 above, YES in S3 above.
In the case of, or after the execution of S4, it is judged whether the displacement of the center of gravity is a displacement in the vertical direction (Y direction) (S5). If YES in S5, the position control of the angle of the electrode surface with respect to the beam of the extraction electrode 21 is performed via the electrode driving mechanism (S6). That is, unless the angle of the electrode surface of the extraction electrode 21 with respect to the beam is perpendicular, the trajectory of the beam deviates in the vertical direction, and therefore extraction electrode angle control is necessary. This extraction electrode angle control means that the extraction electrode 21 is rotated in the C direction in FIG.
Direction) is controlled so that the position of the center of gravity is within an appropriate range.
【００５８】上記Ｓ５でＮＯの場合、或いは上記Ｓ６の
実行後、分析マグネット電源９を制御して、分析マグネ
ット電流を微調整（質量分析部３の分析管内の磁場強度
を微調整）するマス追従制御を行う（Ｓ７）。In the case of NO in S5, or after the execution of S6, the analysis magnet power source 9 is controlled to finely adjust the analysis magnet current (finely adjust the magnetic field strength in the analysis tube of the mass spectrometric section 3). Control is performed (S7).
【００５９】また、上記Ｓ１において重心位置ずれなし
と判断した場合、ロス電流ＩL が予め定められた適正範
囲内（例えば、ＩL ＜1.５ｍＡ）にあるか否かを判断す
る（Ｓ８）。ここで、ロス電流ＩL が適正範囲から外れ
ていれば、引出電極水平制御を行い（Ｓ９）、その後Ｓ
７に移行してマス追従制御を行う。一方、Ｓ８において
ロス電流ＩL が適正範囲内にあれば、引出電極制御およ
びマス追従制御を実行する必要はないと判断し、次処理
に移行する。When it is determined in S1 that there is no displacement of the center of gravity, it is determined whether the loss current I L is within a predetermined appropriate range (for example, I L <1.5 mA) (S8). . If the loss current I L is out of the proper range, the extraction electrode horizontal control is performed (S9), and then S
The process moves to 7 and the mass follow-up control is performed. On the other hand, if the loss current I L is within the proper range in S8, it is determined that it is not necessary to execute the extraction electrode control and the mass tracking control, and the process proceeds to the next process.
【００６０】上記Ｓ８でＹＥＳの場合、或いは上記Ｓ７
の実行後、ビーム電流が設定値に対して±３％の範囲
（予め定められた範囲）に入るように、ビームセットア
ップ処理を行う（Ｓ１１）。即ち、コントローラ１８
は、注入位置におけるビーム電流（ターゲット電流）を
監視しながら、ターゲット電流が設定値に近づくよう
に、各種パラメータを調整する。If YES in S8, or in S7
After the execution of (1), the beam setup process is performed so that the beam current falls within the range of ± 3% (predetermined range) with respect to the set value (S11). That is, the controller 18
Adjusts various parameters so that the target current approaches the set value while monitoring the beam current (target current) at the implantation position.
【００６１】上記ビームセットアップ処理によってビー
ム電流が上記の適正範囲に入れば（Ｓ１０においてＹＥ
Ｓ）、ビーム監視動作に移行する（Ｓ１２）。このビー
ム監視動作とは、予め定められた時間、ビーム電流を監
視してビームの安定性を確認するものである。例えば、
イオン源１における放電が頻発する等によってビーム電
流が不安定になることがあり、コントローラ１８は、ビ
ーム監視期間中にこのような状態を検出すれば、ビーム
異常表示や警報ブザーを作動させる等の警報動作を行っ
てオペレータにビームの異常を知らせる。上記ビーム監
視動作によってビームの安定性を確認すれば、ビーム立
上げモードを終了し、注入処理モードに移行する。If the beam current falls within the proper range by the beam setup process (YE at S10).
S), and shifts to the beam monitoring operation (S12). The beam monitoring operation is to confirm the beam stability by monitoring the beam current for a predetermined time. For example,
The beam current may become unstable due to frequent discharges in the ion source 1, and if the controller 18 detects such a state during the beam monitoring period, a beam abnormality display or an alarm buzzer is activated. An alarm action is performed to notify the operator of the beam abnormality. If the stability of the beam is confirmed by the beam monitoring operation, the beam start-up mode is ended and the implantation process mode is entered.
【００６２】以上のように、本実施例のイオン注入装置
は、イオン源１に形成されたビーム引出孔１１ａと対向
して配され、該ビーム引出孔１１ａからイオンを引き出
すための引出電極２１と、上記引出電極２１のイオン源
１に対する位置を変える引出電極駆動手段と、上記引出
電極２１に形成されたビーム通過孔２１ａを通過したイ
オンビームから、磁場を用いた質量分析法により特定の
質量のイオンのみを選択的に取り出す質量分析部３と、
ターゲットに到達するイオンビームの重心位置を検出す
るビーム重心位置検出手段（ビームキャッチプレート１
５、ビーム計測部１７、ビーム重心位置演算部１８ａ）
と、イオン源１から引き出されたイオンビームが引出電
極２１の電極面にあたって発生するロス電流ＩL を検出
するロス電流検出手段と、ターゲットに到達するイオン
ビームの電流が設定値になるように各種パラメータを制
御してビーム電流調整を行うコントローラ１８とを備
え、上記コントローラ１８は、上記イオンビームの重心
位置が予め定められた適正範囲内にあるか否かを判断す
る重心位置ずれ判断部１８ｂと、上記ロス電流ＩL が予
め定められた適正範囲内にあるか否かを判断し、適正範
囲から外れているとき引出電極２１のイオン源１に対す
る位置にずれがあると判断する引出電極ずれ判断部１８
ｃと、上記の両判断部１８ｂ・１８ｃの判断結果に基づ
いて、引出電極制御処理とマス追従制御処理との実行の
要否を判断する制御実行要否判断部１８ｄとを備えてい
る構成である。As described above, the ion implantation apparatus of this embodiment is arranged so as to face the beam extraction hole 11a formed in the ion source 1 and has the extraction electrode 21 for extracting ions from the beam extraction hole 11a. The extraction electrode driving means for changing the position of the extraction electrode 21 with respect to the ion source 1 and the ion beam passing through the beam passage hole 21a formed in the extraction electrode 21 are used to determine a specific mass of the specific mass by a mass spectrometry method using a magnetic field. A mass spectrometric section 3 for selectively extracting only ions,
Beam center of gravity position detecting means (beam catch plate 1) for detecting the center of gravity of the ion beam reaching the target
5, beam measurement unit 17, beam center of gravity position calculation unit 18a)
And a loss current detecting means for detecting a loss current I L generated by the ion beam extracted from the ion source 1 on the electrode surface of the extraction electrode 21, and various types so that the current of the ion beam reaching the target becomes a set value. A controller 18 for controlling a parameter to adjust a beam current, and the controller 18 for determining whether the center of gravity of the ion beam is within a predetermined appropriate range or not. , Extraction electrode displacement determination for determining whether or not the loss current I L is within a predetermined appropriate range, and determining that the position of the extraction electrode 21 with respect to the ion source 1 is displaced when the loss current I L is out of the appropriate range. Part 18
c, and a control execution necessity determination unit 18d that determines whether or not the extraction electrode control processing and the mass follow-up control processing are required to be performed based on the determination results of both the determination units 18b and 18c. is there.
【００６３】これにより、引出電極制御処理および／ま
たはマス追従制御処理が不必要な状態のときには、不必
要な制御処理を省略してビーム電流調整を行うので、ビ
ーム電流調整時間の短縮化が図れ、短時間でのビームの
立上げが可能となる。As a result, when the extraction electrode control process and / or the mass follow-up control process are unnecessary, the beam current adjustment is performed by omitting the unnecessary control process, so that the beam current adjustment time can be shortened. The beam can be started up in a short time.
【００６４】また、本実施例のイオン注入装置は、先
ず、引出電極制御処理およびマス追従制御処理の必要性
を判定し、制御処理が必要な場合にはそれを実行して引
出電極ずれや質量分析部３の不適正を解消し、その後、
ビームセットアップ処理を行うようになっているので、
安定した状態で正確なビームセットアップ処理が行え
る。例えば、引出電極２１がずれた状態では、イオンビ
ームが引出電極２１の電極面に多量にあたり、電極面か
ら多量の２次電子が放出されることになる。このため、
引出電極２１とイオン源１との間の絶縁破壊を招来して
放電が発生し易く、正確なビームセットアップ処理が行
えない。本実施例では、上記のようにビームセットアッ
プ処理に先立って引出電極ずれが解消されているので、
正確なビームセットアップ処理が可能となっている。In the ion implantation apparatus of this embodiment, first, the necessity of extraction electrode control processing and mass follow-up control processing is judged, and if control processing is required, it is executed to shift the extraction electrode displacement and mass. After eliminating the inadequacy of the analysis unit 3,
Since it is designed to perform beam setup processing,
Accurate beam setup processing can be performed in a stable state. For example, when the extraction electrode 21 is displaced, a large amount of the ion beam hits the electrode surface of the extraction electrode 21, and a large amount of secondary electrons are emitted from the electrode surface. For this reason,
Insulation breakdown occurs between the extraction electrode 21 and the ion source 1 and discharge is likely to occur, and accurate beam setup processing cannot be performed. In this embodiment, since the extraction electrode displacement is eliminated prior to the beam setup process as described above,
Accurate beam setup processing is possible.
【００６５】尚、上記実施例では、ビームキャッチプレ
ート１５と、ビーム計測部１７と、コントローラ１８の
ビーム重心位置演算部１８ａとによってビーム重心位置
検出手段が構成されているが、ビーム計測部１７がビー
ム重心位置を演算してその演算結果をコントローラ１８
へ送るようにしてもよい。上記実施例は、あくまでも、
本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのよ
うな具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきもので
はなく、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろ
と変更して実施することができるものである。In the above embodiment, the beam catch plate 15, the beam measuring section 17, and the beam center of gravity position calculating section 18a of the controller 18 constitute the beam center of gravity position detecting means. The position of the center of gravity of the beam is calculated and the calculation result is calculated by the controller 18
You may send it to. The above embodiment is
It is intended to clarify the technical content of the present invention and should not be construed in a narrow sense by limiting only to such specific examples, and various modifications may be made within the spirit of the present invention and the scope of the claims. Can be carried out.
【００６６】[0066]
【発明の効果】本発明のイオン注入装置は、以上のよう
に、ターゲットに到達するイオンビームの重心位置を検
出するビーム重心位置検出手段と、イオン源から引き出
されたイオンビームが引出電極の電極面にあたって発生
するロス電流を検出するロス電流検出手段と、ビーム電
流調整を行うビーム電流調整手段とを備え、上記ビーム
電流調整手段は、上記イオンビームの重心位置が予め定
められた適正範囲内にあるか否かを判断する重心位置ず
れ判断手段と、上記ロス電流が予め定められた適正範囲
内にあるか否かを判断し、適正範囲から外れているとき
引出電極のイオン源に対する位置にずれがあると判断す
る引出電極ずれ判断手段と、上記重心位置ずれ判断手段
および引出電極ずれ判断手段の判断結果に基づいて、引
出電極駆動手段を制御して引出電極のイオン源に対する
位置を調整する引出電極制御処理と質量分析手段の磁場
強度を調整する質量分析手段制御処理との実行の要否を
判断する制御実行要否判断手段とを備えている構成であ
る。As described above, the ion implantation apparatus of the present invention includes a beam center of gravity position detecting means for detecting the center of gravity of the ion beam reaching the target, and an electrode for extracting the ion beam extracted from the ion source. A loss current detecting means for detecting a loss current generated on the surface and a beam current adjusting means for adjusting a beam current are provided, and the beam current adjusting means has a barycentric position of the ion beam within a predetermined appropriate range. A center-of-gravity position shift determination means for determining whether or not there is a position, and whether or not the loss current is within a predetermined appropriate range, and when the loss current is out of the appropriate range, shifts to a position of the extraction electrode with respect to the ion source. The extraction electrode displacement determining means for determining that there is a presence, and the extraction electrode driving means based on the determination results of the center-of-gravity position displacement determination means and the extraction electrode displacement determination means. Control extraction necessity control means for determining whether the extraction electrode control processing for adjusting the position of the extraction electrode with respect to the ion source and the mass analysis means control processing for adjusting the magnetic field strength of the mass analysis means are necessary. It has a structure.
【００６７】それゆえ、引出電極制御処理および／また
は質量分析手段制御処理が不必要な状態のときには、そ
れを的確に判断することができ、したがって、不必要な
制御処理を省略してビーム電流調整を行うことが可能と
なり、ビーム電流調整時間の短縮化を図ることができる
という効果を奏する。Therefore, when the extraction electrode control process and / or the mass spectrometric means control process is unnecessary, it can be accurately determined, and therefore, the unnecessary control process can be omitted to adjust the beam current. This makes it possible to shorten the beam current adjustment time.
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、イオン注
入装置のコントローラによるビーム電流調整動作を示す
フローチャートである。FIG. 1 is a flow chart showing a beam current adjusting operation by a controller of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記イオン注入装置の概略構成を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the ion implantation apparatus.
【図３】上記イオン注入装置におけるビームの引き出し
を説明するための要部断面図である。FIG. 3 is a main-portion cross-sectional view for explaining extraction of a beam in the ion implantation apparatus.
【図４】上記イオン注入装置の注入位置付近の構成を説
明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a configuration near an implantation position of the ion implantation apparatus.
【図５】上記イオン注入装置のビームキャッチプレート
の構成を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a beam catch plate of the ion implantation apparatus.
【図６】上記イオン注入装置において、引出電極ずれが
生じている場合のイオンビームの軌道を説明するための
説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the trajectory of the ion beam when the extraction electrode shift occurs in the ion implantation apparatus.
【図７】上記イオン注入装置において、質量分析部の磁
場強度が不適正である場合のイオンビームの軌道を説明
するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the trajectory of the ion beam when the magnetic field strength of the mass spectrometric section is inappropriate in the ion implantation apparatus.
【図８】上記イオン注入装置において、引出電極ずれが
生じており、且つ、質量分析部の磁場強度が不適正であ
るにも関わらず、ビームの重心位置にずれが生じない場
合のイオンビームの軌道を説明するための説明図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing an ion beam of the ion beam when the extraction electrode is displaced in the ion implantation apparatus and the position of the center of gravity of the beam is not displaced even though the magnetic field intensity of the mass spectrometric section is inappropriate. It is an explanatory view for explaining an orbit.
【図９】上記イオン注入装置のコントローラの機能モジ
ュール構成を示す機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram showing a functional module configuration of a controller of the ion implantation apparatus.
【図１０】従来のイオン注入装置のコントローラによる
ビーム電流調整動作を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a beam current adjusting operation by a controller of a conventional ion implantation apparatus.
【図１１】上記イオン注入装置におけるビームの引き出
しを説明するための要部断面図である。FIG. 11 is a main-portion cross-sectional view for explaining extraction of a beam in the ion implantation apparatus.
１ イオン源 ２ 引出電極部 ３ 質量分析部（質量分析手段） ７ 引出電源 ８ 減速電源 １５ ビームキャッチプレート（ビーム重心位置検出
手段） １７ ビーム計測部（ビーム重心位置検出手段） １８ コントローラ（ビーム電流調整手段） １８ａ ビーム重心位置演算部（ビーム重心位置検出手
段） １８ｂ 重心位置ずれ判断部（重心位置ずれ判断手段） １８ｃ 引出電極ずれ判断部（引出電極ずれ判断手段） １８ｄ 制御実行要否判断部（制御実行要否判断手段） ２１ 引出電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source 2 Extraction electrode part 3 Mass analysis part (mass analysis means) 7 Extraction power supply 8 Deceleration power supply 15 Beam catch plate (beam center of gravity position detection means) 17 Beam measurement part (beam center of gravity position detection means) 18 Controller (beam current adjustment) 18a Beam center of gravity position calculation unit (beam center of gravity position detection unit) 18b Center of gravity position shift determination unit (center of gravity position shift determination unit) 18c Extraction electrode displacement determination unit (extraction electrode displacement determination unit) 18d Control execution necessity determination unit (control) Execution necessity determination means) 21 Extraction electrode
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/05 Ｈ０１Ｌ 21/265 Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01J 37/05 H01L 21/265
Claims (1)
ーム引出孔と対向して配され、該ビーム引出孔からイオ
ンを引き出すための引出電極と、 上記引出電極のイオン源に対する位置を変える引出電極
駆動手段と、 上記引出電極に形成されたビーム通過孔を通過したイオ
ンビームから、磁場を用いた質量分析法により特定の質
量のイオンのみを選択的に取り出す質量分析手段と、 上記質量分析手段を通過してターゲットに到達するイオ
ンビームの電流が設定値になるように各種パラメータを
制御してビーム電流調整を行うビーム電流調整手段とを
備えているイオン注入装置において、 ターゲットに到達するイオンビームの重心位置を検出す
るビーム重心位置検出手段と、 イオン源から引き出されたイオンビームが上記引出電極
の電極面にあたって発生するロス電流を検出するロス電
流検出手段とを備え、 上記ビーム電流調整手段は、 上記イオンビームの重心位置が予め定められた適正範囲
内にあるか否かを判断する重心位置ずれ判断手段と、 上記ロス電流が予め定められた適正範囲内にあるか否か
を判断し、適正範囲から外れているとき引出電極のイオ
ン源に対する位置にずれがあると判断する引出電極ずれ
判断手段と、 上記重心位置ずれ判断手段および引出電極ずれ判断手段
の判断結果に基づいて、上記引出電極駆動手段を制御し
て引出電極のイオン源に対する位置を調整する引出電極
制御処理と上記質量分析手段の磁場強度を調整する質量
分析手段制御処理との実行の要否を判断する制御実行要
否判断手段とを備えている。1. An extraction electrode arranged to face a beam extraction hole formed in an ion source for generating ions, for extracting ions from the beam extraction hole, and extraction for changing the position of the extraction electrode with respect to the ion source. An electrode driving means, a mass spectrometric means for selectively extracting only ions of a specific mass by a mass spectrometric method using a magnetic field from an ion beam that has passed through a beam passage hole formed in the extraction electrode, and the mass spectrometric means An ion implantation apparatus equipped with beam current adjusting means for adjusting the beam current by controlling various parameters so that the current of the ion beam passing through the target and reaching the target becomes a set value. The beam center of gravity position detecting means for detecting the center of gravity position of the ion beam, and the ion beam extracted from the ion source on the electrode surface of the extraction electrode. Loss current detecting means for detecting a loss current that is generated, and the beam current adjusting means determines a gravity center position deviation determining means for determining whether or not the gravity center position of the ion beam is within a predetermined appropriate range. And an extraction electrode displacement determination means for determining whether or not the loss current is within a predetermined proper range, and determining that the position of the extraction electrode with respect to the ion source is displaced when out of the proper range, Extraction electrode control processing for controlling the extraction electrode driving means to adjust the position of the extraction electrode with respect to the ion source based on the determination results of the center-of-gravity position shift determination means and the extraction electrode shift determination means, and the magnetic field strength of the mass analysis means. And a mass spectrometric means control process for adjusting and a control execution necessity judgment means for judging necessity of execution.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14348994A JP3344086B2 (en) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | Ion implanter |
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| JPH087822A true JPH087822A (en) | 1996-01-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1994
- 1994-06-24 JP JP14348994A patent/JP3344086B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN114914150B (en) * | 2021-02-09 | 2024-11-26 | 广州禾信仪器股份有限公司 | Ion Traps and Mass Spectrometers |
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