JPS6212624B2 - - Google Patents
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- JPS6212624B2 JPS6212624B2 JP52123481A JP12348177A JPS6212624B2 JP S6212624 B2 JPS6212624 B2 JP S6212624B2 JP 52123481 A JP52123481 A JP 52123481A JP 12348177 A JP12348177 A JP 12348177A JP S6212624 B2 JPS6212624 B2 JP S6212624B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の利用分野
本発明は、イオン打込み(イオン注入)、イオ
ンビームデポジシヨン、イオンビーム加工、イオ
ンプレーテイング、等のイオンビーム応用分野に
於て、均一なイオンビーム照射を行なう方法およ
び装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (1) Field of Application of the Invention The present invention is applicable to uniform ion beam application fields such as ion implantation, ion beam deposition, ion beam processing, and ion plating. The present invention relates to a method and apparatus for performing ion beam irradiation.
(2) 従来技術
イオン打込み法に於ては、通常、イオンビーム
の断面積に比し被照射試料の面積は大きいので、
均一性の良い打込みを行なうためにイオンビーム
もしくは被照射試料を走査する方法がとられてい
る。ビーム走査方法には電磁的な方法と機械的な
方法がある。(2) Prior art In the ion implantation method, the area of the sample to be irradiated is usually large compared to the cross-sectional area of the ion beam.
In order to perform implantation with good uniformity, a method is used in which the ion beam or the irradiated sample is scanned. Beam scanning methods include electromagnetic methods and mechanical methods.
ところで、走査により均一な打込みが達成でき
るか否かは、走査歪、ビーム電流の変動など種々
の要因により必ずしも常に保証されているもので
はない。このため、打込み中にも均一な照射を行
ない得るように走査を制御することが望ましい。
走査を制御する試みは、従来、機械的走査に於て
のみなされており、次の方式が既知である。即
ち、静止ビームを用い、被照射試料を回転運動と
平行移動の組合せで走査する方式に於ては、回転
運動は一定としておき、平行移動の速度あるいは
距離を被照射試料に流入するビーム電流あるいは
その積分値により制御するという方式、および、
2方向の平行移動の組合せで被照射試料を走査す
る方式に於ては、平行移動速度あるいは移動距離
を上記と同様の方法で制御する方式である。これ
ら機械的走査方式に於ては、静止ビームを用いて
いるので、被照射試料に対するビーム中心の相対
位置をモニタすることが容易であるために、走査
の制御は比較的容易である利点があるが、走査速
度が遅いため走査回数が多くとれないので、低濃
度打込みには適さないという機械的走査に避けら
れない欠点を有する。また、機械的走査は機構が
複雑であるという欠点もある。然も、機械的走査
で走査速度が最も大きい回転運動に対しては一般
に制御が困難であり、往復走査ができないために
回転方向に関して傾向的な不均一性が生ずること
があり得る。 However, whether or not uniform implantation can be achieved by scanning is not always guaranteed due to various factors such as scanning distortion and beam current fluctuations. For this reason, it is desirable to control scanning so that uniform irradiation can be performed even during implantation.
Attempts to control scanning have so far been made only in mechanical scanning, and the following methods are known. In other words, in a method that uses a stationary beam to scan the irradiated sample with a combination of rotational movement and parallel movement, the rotational movement is kept constant and the speed or distance of the parallel movement is determined by the beam current flowing into the irradiated sample or A method of controlling based on the integral value, and
In the method of scanning the irradiated sample by a combination of parallel movements in two directions, the speed of parallel movement or the distance of movement is controlled in the same manner as described above. In these mechanical scanning methods, since a stationary beam is used, it is easy to monitor the relative position of the beam center with respect to the irradiated sample, so the scanning control has the advantage of being relatively easy. However, since the scanning speed is slow and the number of scans cannot be increased, mechanical scanning has the disadvantage that it is not suitable for low-density implantation. Mechanical scanning also has the disadvantage of a complicated mechanism. However, in mechanical scanning, it is generally difficult to control the rotational movement where the scanning speed is the highest, and since reciprocating scanning cannot be performed, a tendency toward non-uniformity in the rotational direction may occur.
一方、走査速度が大きく低濃度打込みに適当な
電磁的走査方式に於ては、従来、イオン打込みの
分野では走査の制御はなされていない。電磁的走
査の制御に最も近い従来技術は電子線描画技術と
同様なイオン線描画技術であろうが、イオン線描
画技術は現在開発途上にあり、とくにイオン打込
み法の様に大面積照射に適用するには走査歪の問
題、装置価格が高いなど実用化には程遠い段階に
ある。 On the other hand, in the electromagnetic scanning method which has a high scanning speed and is suitable for low concentration implantation, scan control has not been conventionally performed in the field of ion implantation. The closest conventional technology to electromagnetic scanning control is probably ion beam lithography, which is similar to electron beam lithography, but ion beam lithography is currently under development and is particularly applicable to large area irradiation, such as ion implantation. However, it is still far from practical use due to the problem of scanning distortion and the high cost of the equipment.
(3) 発明の目的
本発明は、イオン打込み法に於て均一性良くイ
オン照射を行なうための電磁的走査を制御する手
段を提供することを目的とする。(3) Object of the invention An object of the present invention is to provide means for controlling electromagnetic scanning in order to perform ion irradiation with good uniformity in an ion implantation method.
(4) 発明の総括説明
本発明の均一照射の制御原理を、一次元の場合
について、第1図を用いて説明する。いま、ビー
ム強度分布形状1は∫∞ −∞F(s)ds=1で規格
化された関数F(s)で表わされるものとし、ま
た、時刻tに於けるビーム電流強度をI(t)、
ビームの中心位置2のX軸上の座標をξ(t)と
する。ここにビーム中心位置とはF(s)の左右
の面積が等しいような、ビーム強度分布の重心位
置をいう。X方向の一次元走査によつて、上記関
数FとIの積で表わされるビームがX軸上をξ
(t)で表わされる走査を受けているわけであ
る。このとき、X軸上の着目点3の座標をxとす
れば、時間Tの間に点3に照射されるイオン量D
(x,T)はεを素電荷としてD(x,T)=1/ε∫T 0
I(t)F(x−ξ(t)dtで与えられる。こ
こでもし、ビームの中心位置の移動距離とビーム
電流の積分値がkを比例定数とした比例関係ξ
(t)−ξ(0)=k∫t 0I(s)dsにあるように制
御されており、かつ、点3は走査領域の端よりビ
ームの広がり分を除いた中央領域4内にあり、時
間Tの間にビームは領域4を1回だけ横切るもの
とすれば、上記式
ξ(t)−ξ(o)=K∫t 0I(s)dsから、I
(t)=1/kdξ(t)/dt
なる関係が得られる。この関係を用いると、D
(x,T)=1/kε∫x−〓(o) x−〓(t)F(
s)dsとなり、ま
た、実質的にx−ξ(t)を−∞,x−ξ(o)
を+∞に、それぞれすることができるから、D
(x,T)=1/kεとxに無関係に一定となる。
即ち、領域4内では均一照射となる訳である。ビ
ームが領域4を繰返し横切る場合でも、一回横切
る毎に上記関係を満足するような制御を行なうこ
とによつて均一照射となることは明白であろう。
即ち、電荷量Q毎にビームが領域4を横切るよう
な走査をするには、走査幅を2Lとしてk=2L/
Qと選ぶ、勿論2Lは領域4を含むものである。
ここで注意すべきは、照射開始時刻t=0に於け
るビーム中心位置ξ(0)を任意に選べることで
ある。制御に好都合な選び方は、仮りに走査をし
ないとしたとき、即ち、ビームを電磁的に偏向し
ないとき、ビーム中心位置があるX軸上の点を座
標の原点とし、ξ(0)=−Lとするものであ
る。一方、ビーム電流の積分∫I(t)dtは値が
Qになる毎にリセツトされるようにする。こうす
ると、制御された走査によつてビーム中心位置は
−Lから出発し、制御された速度で領域4を横切
りLに達すると瞬間的に−Lに戻り再び同様の運
動を繰返す。しかし、この様な走査ではLから−
Lに戻る帰線は不均一照射の原因となる心配が残
る。そこで、ビーム電流の積分∫I(t)dtがQ
に達したら積分符号を逆転させ、QよりI(t)
dtに応じて徐々に0に戻るように、0に達すれ
ば、また、積分符号を逆転させ最初の状態に戻す
ことを繰返すようにする。こうすると、ビーム中
心位置は−Lより出発し、Lに達した後、Lより
再び制御された速度で−Lに戻る往復運動を繰返
すことになる。均一照射のためには、領域4を丁
度整数回横切るようにするか、充分多数回横切る
ように走査回数を選ぶことは云うまでもない。以
上述べたように上述の原理に従つた制御により、
静電偏向電圧と偏向距離が正確に比例しないよう
な走査歪、ビーム電流の時間的変動にかかわら
ず、さらにはビーム強度分布形状Fに関する詳細
な情報がなくても、均一照射が可能となる。(4) General explanation of the invention The control principle of uniform irradiation of the present invention will be explained in a one-dimensional case using FIG. 1. Now, assume that the beam intensity distribution shape 1 is expressed by a function F(s) normalized by ∫ ∞ −∞ F(s) ds = 1, and the beam current intensity at time t is expressed as I(t) ,
Let ξ(t) be the coordinate of the beam center position 2 on the X axis. Here, the beam center position refers to the center of gravity of the beam intensity distribution where the left and right areas of F(s) are equal. By one-dimensional scanning in the X direction, the beam represented by the product of the above functions F and I moves along the X axis
This means that it is being scanned as represented by (t). At this time, if the coordinate of the point of interest 3 on the X-axis is x, the amount of ions irradiated to the point 3 during time T is D
(x, T) is given by D(x, T)=1/ε∫ T 0 I(t)F(x−ξ(t)dt, where ε is the elementary charge.Here, if the center position of the beam The integral value of the moving distance and beam current is proportional to k, where k is the proportionality constant ξ
(t) - ξ (0) = k∫ t 0 I(s) ds, and point 3 is within the central region 4 excluding the beam spread from the edge of the scanning region. , if the beam crosses region 4 only once during time T, then from the above equation ξ(t)−ξ(o)=K∫ t 0 I(s) ds, I
The following relationship is obtained: (t)=1/kdξ(t)/dt. Using this relationship, D
(x, T)=1/kε∫ x− 〓 (o) x− 〓 (t) F(
s) ds, and in effect, x−ξ(t) becomes −∞, x−ξ(o)
can be made to +∞, respectively, so D
(x, T)=1/kε, which is constant regardless of x.
That is, uniform irradiation is achieved within region 4. It is clear that even when the beam crosses the region 4 repeatedly, uniform irradiation can be achieved by performing control to satisfy the above relationship each time it crosses the region 4.
That is, in order to scan such that the beam crosses region 4 for each charge amount Q, the scanning width is 2L and k = 2L/
Choose Q, and of course 2L includes region 4.
What should be noted here is that the beam center position ξ(0) at the irradiation start time t=0 can be arbitrarily selected. A convenient choice for control is that if scanning is not performed, that is, the beam is not electromagnetically deflected, the point on the X axis where the beam center is located is the origin of the coordinates, and ξ (0) = -L. That is. On the other hand, the beam current integral ∫I(t)dt is reset every time the value becomes Q. In this way, by controlled scanning, the beam center position starts from -L, crosses region 4 at a controlled speed, reaches L, instantaneously returns to -L, and repeats the same movement again. However, in such a scan, from L to -
There remains a concern that the return line returning to L may cause non-uniform irradiation. Therefore, the integral ∫I(t)dt of the beam current is Q
When , the integral sign is reversed and I(t) is obtained from Q.
It is arranged so that it gradually returns to 0 according to dt, and when it reaches 0, the integral sign is reversed to return to the initial state, and this is repeated. In this way, the beam center position starts from -L, reaches L, and then returns to -L again at a controlled speed, repeating a reciprocating motion. In order to achieve uniform irradiation, it goes without saying that the number of scans should be selected so that the area 4 is traversed just an integral number of times or a sufficiently large number of times. As mentioned above, by controlling according to the above-mentioned principle,
Uniform irradiation is possible regardless of scanning distortion such that the electrostatic deflection voltage and deflection distance are not accurately proportional, temporal fluctuations in the beam current, and even without detailed information regarding the beam intensity distribution shape F.
さて上述の原理に従つて、被照射試料と小さな
断面を有するイオンビームを相対的に走査する場
合に於て、均一照射を行なうために走査を制御し
ようとするには、照射中に、被照射試料に対する
ビームの位置と照射イオン量を同時に検出し、か
つ、これらを制御しなければならない。 Now, according to the above principle, when scanning the irradiated sample and the ion beam having a small cross section relative to each other, in order to control the scanning to achieve uniform irradiation, it is necessary to The position of the beam relative to the sample and the amount of irradiated ions must be detected and controlled simultaneously.
本発明は、走査方式の場合に、ビーム中心の位
置と照射イオン量を同時に検出し得るモニタとし
て、例えば、第2図aに示すような1次元の均一
な抵抗体とほぼ等価な機能を有する、抵抗により
相互に連結された多数の分割されたコレクタを有
する、フアラデーカツプをモニタとして用い、上
述の原理に従つて、このフアラデーカツプに流入
するビーム電流量の積分値とビーム中心の移動距
離が比例関係にあるように静電偏向電圧を制御す
ることにより均一打込みを行なう。 In the case of a scanning method, the present invention has a function almost equivalent to that of a one-dimensional uniform resistor as shown in FIG. , a Faraday cup having a large number of divided collectors interconnected by resistors is used as a monitor, and according to the above-mentioned principle, the integral value of the amount of beam current flowing into the Faraday cup is proportional to the distance traveled by the beam center. Uniform implantation is achieved by controlling the electrostatic deflection voltage as shown in .
上述のことは、磁気的走査に対しても容易に適
用できることは明白であろう。また、2次元走査
を制御するには、上記の1次元方向の制御を2方
向に組合せることによつても良いし、ひとつの方
向の走査を、上記の論理で制御された機械的平行
移動走査によつても良い。このように、1次元方
向に機械的走査を用いても、少なくとも1次元方
向の走査が電磁的方法により高速で走査される限
り、低濃度打込みに適用することは可能である。 It will be obvious that what has been described above can easily be applied to magnetic scanning as well. In addition, to control two-dimensional scanning, the above-mentioned one-dimensional direction control may be combined in two directions, or scanning in one direction may be controlled by mechanical translation controlled by the above logic. It may also be done by scanning. In this way, even if mechanical scanning is used in one-dimensional direction, it is possible to apply it to low-density implantation as long as at least one-dimensional scanning is performed at high speed by an electromagnetic method.
(5) 実施例
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。モニタとして用いるフアラデーカツプの構造
を模式的に第2図bに示す。フアラデーカツプの
開口面積は、制御方向yに15cm、それに直角な方
向xに0.5cmの、15×0.5cm2である。コレクタ21
は、x方向に平行で、かつ、ビーム入射方向Zに
約15度傾けて置かれた金属平板22をy方向に2
mm間隔で並べ、約1kΩの抵抗23で連結された
ものである。理想的には、コレクタは均一な抵抗
体であれば良いが、ビーム照射による変質や、2
次電子放出による位置分解能の低下を避けるため
に、同図の構造としたものである。もちろん、こ
のフアラデーカツプも2次電子抑制電極24を有
する。(5) Examples Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to examples. The structure of a Faraday cup used as a monitor is schematically shown in FIG. 2b. The opening area of the Faraday cup is 15 x 0.5 cm 2 with 15 cm in the control direction y and 0.5 cm in the direction x perpendicular thereto. collector 21
is a flat metal plate 22 placed parallel to the x direction and tilted approximately 15 degrees to the beam incidence direction Z, and
They are arranged at intervals of mm and connected through a resistor 23 of approximately 1 kΩ. Ideally, the collector should be a uniform resistor, but due to deterioration due to beam irradiation or
In order to avoid deterioration of positional resolution due to secondary electron emission, the structure shown in the figure is adopted. Of course, this Faraday cup also has a secondary electron suppression electrode 24.
第3図は上記モニタの構造の具体例をより詳細
に説明したものである。同図aは立面図、bは側
面図、cは上面図である。コレクタを構成する金
属平板32、金属皮膜抵抗33、2次電子制御電
極34はセラミツクスを介して接地電位容器35
に固定されている。容器35の上面には開口部3
6が設けられている。 FIG. 3 illustrates a specific example of the structure of the monitor in more detail. Figure a is an elevational view, b is a side view, and c is a top view. A metal flat plate 32, a metal film resistor 33, and a secondary electronic control electrode 34 constituting the collector are connected to a ground potential container 35 through ceramics.
is fixed. An opening 3 is provided on the top surface of the container 35.
6 is provided.
なお、モニタとして、チヤンネルプレートやイ
メージセンサのようなものを応用することも可能
であろう。 Note that it would also be possible to use something like a channel plate or an image sensor as a monitor.
次に、均一照射のための走査の制御例を第4図
を用いて説明する。イオン源より引出され、質量
分析されたビーム51は四重極レンズ52により
約1cm2の略円形の断面を有するように調整され
る。このビームは、上記構造を有するモニタ53
の位置に於て走査電極55によりx方向に約2cm
の幅に10kHzで、また、走査電極55′によりy
方向に約8cmの幅に約100Hzで走査されている。
モニタ53よりの電流出力は、回路56によりy
方向のビーム中心位置と電流の積分値に対応する
電圧に変換される。 Next, an example of scanning control for uniform irradiation will be explained using FIG. 4. A beam 51 extracted from the ion source and subjected to mass analysis is adjusted by a quadrupole lens 52 to have a substantially circular cross section of about 1 cm 2 . This beam is transmitted to the monitor 53 having the above structure.
Approximately 2 cm in the x direction by the scanning electrode 55 at the position of
10kHz to the width of y
It is scanned at about 100Hz in a width of about 8cm in the direction.
The current output from the monitor 53 is controlled by the circuit 56.
It is converted into a voltage corresponding to the beam center position in the direction and the integral value of the current.
ここで回路56の詳細な実施例を第5図に示し
たブロツクダイアグラムを用いて説明する。 A detailed embodiment of the circuit 56 will now be described using the block diagram shown in FIG.
先ずモニタ53よりの電流出力i2,i2のビーム
中心位置に対応する電圧への変換であるが、i1,
i2はは第4図の電極55によるx方向の走査によ
り脈流であるので、回路56の入力信号を電流・
電圧変換器101,101′により電圧に変換し
た後、パルス伸幅器102,102′により適当
な幅のプラトーを有する波形に整形し、加算器1
03、割算器104によりi2/(i1+i2)の演算を
施し、i1,i2入力の時間差にかかわらず、安定し
た演算値のみをゲート付出力発生器105を用い
てピークホルダー106に供給し、x方向の走査
の影響を最小にした形でビーム中心位置に対応す
る電圧信号とする。この位置信号電圧を更に、第
4図の走査電極55′に電圧が印加されていない
ときのビーム中心位置に対応する電圧信号が雰で
あるように、一定電圧だけ引算器107で差引い
たものが、回路56によるビーム中心位置に対応
する電圧信号出力である。このとき、雑音レベル
以上の入力のみを演算し、かつ、安定した演算値
のみをピークホルダー106に送り、更には一回
の演算を終了するまでは後続の入力による影響を
除去するためのタイミング回路108が必要であ
る。このようなタイミング回路108は原子核計
測に於ける位置敏感検出器の信号処理にしばしば
用いられているものと同様のもので、第5図のパ
ルス伸巾器102、出力発生器105のゲートを
開閉し、かつ、パルス伸巾器102のリセツトを
行なうものである。動作開始時点より、その動作
を説明する。先ず、I=(i1+i2)がノイズレベル
以上で、かつ、ある一定値以上のプラトーが検出
されていなければ、パルス伸巾器102のゲート
が開かれ、割算が開始される。このとき、出力発
生器105のゲートは閉じられている。次いで、
プラトーが検出されれば、パルス伸巾器102の
ゲートは閉じられる。このとき、i2がノイズレベ
ル以上であれば、割算値は安定していると見做さ
れるので、ある一定時間の後、出力発生器のゲー
トが開かれ、割算値がピークホルダーに保持され
ると同時に、パルス伸巾器102はリセツトされ
る。この一連の動作が全て終了するまでは、パル
ス伸巾器102のゲートは開かない。上記一連の
動作が終了すれば、割算値をピークホルダに保持
したまま、割算回路104は初期状態に戻ること
になり、同様の動作を繰返すのである。なお、タ
イミング回路108において、110,110′
はノイズデイスクリ、111はプラトー検出器、
112は遅延出力単安定F・F、113はリセツ
ト用単安定F・F、114はゲート用単安定F・
Fであり、これらの機能は上述から明らかであ
る。 First, the current outputs i 2 , i 2 from the monitor 53 are converted into voltages corresponding to the beam center position.
Since i 2 is a pulsating current caused by scanning in the x direction by the electrode 55 in FIG. 4, the input signal of the circuit 56 is
After converting into voltage by voltage converters 101 and 101', the waveform is shaped into a waveform having a plateau of an appropriate width by pulse stretchers 102 and 102'.
03, the divider 104 calculates i 2 /(i 1 + i 2 ), and regardless of the time difference between the i 1 and i 2 inputs, only the stable calculated value is converted to a peak holder using the gated output generator 105. 106 to produce a voltage signal corresponding to the beam center position in a manner that minimizes the influence of scanning in the x direction. This position signal voltage is further subtracted by a constant voltage using a subtracter 107 so that the voltage signal corresponding to the beam center position when no voltage is applied to the scanning electrode 55' in FIG. is the voltage signal output by circuit 56 corresponding to the beam center position. At this time, a timing circuit is used to calculate only inputs that are above the noise level, send only stable calculated values to the peak holder 106, and further remove the influence of subsequent inputs until one calculation is completed. 108 is required. Such a timing circuit 108 is similar to one often used for signal processing of position-sensitive detectors in nuclear measurements, and is used to open and close the gates of the pulse stretcher 102 and output generator 105 shown in FIG. In addition, the pulse stretcher 102 is reset. The operation will be explained from the start of the operation. First, if I=(i 1 +i 2 ) is equal to or higher than the noise level and a plateau equal to or higher than a certain value is not detected, the gate of the pulse stretcher 102 is opened and division is started. At this time, the gate of output generator 105 is closed. Then,
If a plateau is detected, the gate of pulse stretcher 102 is closed. At this time, if i 2 is above the noise level, the division value is considered stable, so after a certain period of time, the gate of the output generator is opened and the division value becomes the peak holder. While being held, pulse stretcher 102 is reset. The gate of the pulse stretcher 102 does not open until this series of operations is completed. When the series of operations described above is completed, the division circuit 104 returns to the initial state while holding the division value in the peak holder, and repeats the same operation. Note that in the timing circuit 108, 110, 110'
is the noise disk, 111 is the plateau detector,
112 is a delay output monostable FF, 113 is a reset monostable FF, and 114 is a gate monostable FF.
F, and these functions are clear from the above.
一方、積分値への変換では、ビーム電流に応じ
て設定された値Qになる毎に積分符号が反転され
るようになつており、積分値は略三角波に変換さ
れ、その周波数が約100kHzになるように設定値
Qが選ばれている。115は加算器、116はイ
ンバータ、117はアナログ積分器、118,1
18′はコンパレータ、119は2安定F・Fで
ある。 On the other hand, when converting to an integral value, the sign of the integral is inverted every time the value Q set according to the beam current is reached, and the integral value is converted into an approximately triangular wave whose frequency is approximately 100kHz. The setting value Q is selected so that 115 is an adder, 116 is an inverter, 117 is an analog integrator, 118,1
18' is a comparator, and 119 is a bistable F.F.
次いでこの略三角波の波高の半分のところが
0Vとなるように、Q/2に相当する直流電圧だ
け引算器120により差引いたものが回路56に
よる電流の積分値に対応する電圧出力となる。こ
の略三角波を第2図のモニタ3の位置で走査幅が
8cmになるようにイオンのエネルギに応じて高電
圧に増幅し、走査電極5に印加するのであるが、
もし、走査歪がなければ電圧の形に変換されたビ
ーム中心位置と電圧の形に変換されたビーム電流
積分値とは比例する筈であるが、現実には走査歪
が存在するために差が生ずる。この差を補正する
ように回路57によつて走査電極55′に印加す
る電圧を制御してやれば、y方向に均一なビーム
走査が出来る。回路57のブロツクダイアグラム
を第6図に示す。121,122とも引算器であ
る。なお、理想的な平行平板偏向電極に印加する
電圧と走査距離が比例することは周知のことであ
る。なお、64は増幅器、65は三角波発生器で
ある。 Next, the half of the wave height of this approximately triangular wave is
The DC voltage corresponding to Q/2 is subtracted by the subtracter 120 so that the voltage is 0V, and the voltage output by the circuit 56 corresponds to the integrated value of the current. This approximately triangular wave is amplified to a high voltage according to the energy of the ions so that the scanning width is 8 cm at the position of the monitor 3 in FIG. 2, and is applied to the scanning electrode 5.
If there were no scanning distortion, the beam center position converted into voltage form and the beam current integral value converted into voltage form should be proportional to each other, but in reality, there is a difference due to the presence of scanning distortion. arise. By controlling the voltage applied to the scanning electrode 55' by the circuit 57 so as to correct this difference, uniform beam scanning in the y direction can be achieved. A block diagram of circuit 57 is shown in FIG. Both 121 and 122 are subtractors. It is well known that the voltage applied to ideal parallel plate deflection electrodes is proportional to the scanning distance. Note that 64 is an amplifier and 65 is a triangular wave generator.
上記のようにしてy方向に均一走査された短冊
形ビームのうち、ビームからみて第7図に示す配
置でモニタ53の位置に置かれた幅1cmのスリツ
ト58により阻止されない部分が被照射試料の方
に有効に導かれる。走査電極55によるx方向の
走査は確実にビームの一部をモニタ53に受ける
ためのものである。スリツト58を通過したビー
ムはx方向に曲つた平行走査電極59により、中
性ビームを除くため、約7度偏向させるととも
に、試料位置に於てx方向に約12cmの幅に約1Hz
で走査される。走査電極55′によるy方向の走
査は試料位置に於て約15cmの幅の走査になつてい
る。試料位置にはモニタ3と同じ構造を有するモ
ニタ60が、走査電極59に印加する電圧を制御
するために、置かれている。回路61、及び62
は回路56及び57と同様の機能を有しx方向の
均一照射を行なうためのものである。こうして、
x,y2次元に制御されたビームが約10cmφの被
照射試料63に照射され、走査歪及びビーム電流
変動を補正した形で均一打込みが達成される。 Of the rectangular beam uniformly scanned in the y direction as described above, the portion of the sample to be irradiated that is not blocked by the 1 cm wide slit 58 placed at the position of the monitor 53 in the arrangement shown in FIG. be guided effectively. The scanning in the x direction by the scanning electrode 55 is for ensuring that a portion of the beam is received by the monitor 53. The beam that has passed through the slit 58 is deflected by about 7 degrees to remove neutral beams by a parallel scanning electrode 59 bent in the x direction, and the beam is deflected by about 1 Hz to a width of about 12 cm in the x direction at the sample position.
is scanned. The scanning in the y direction by the scanning electrode 55' has a width of approximately 15 cm at the sample position. A monitor 60 having the same structure as the monitor 3 is placed at the sample position in order to control the voltage applied to the scanning electrode 59. circuits 61 and 62
has the same function as the circuits 56 and 57 and is for uniform irradiation in the x direction. thus,
A beam controlled in two dimensions, x and y, is irradiated onto an irradiated sample 63 with a diameter of approximately 10 cm, and uniform implantation is achieved with scanning distortion and beam current fluctuations corrected.
また、もし、走査電極がうまく設計されてお
り、走査歪が殆んど無い場合には、第8図に示す
ように、被照射試料保持具81をひとつのフアラ
デーカツプ82のコレクタとし、そこに流入した
電流の積分値のみを検出することによつて、ビー
ム電流変動を補正するための非常に簡単な均一走
査の制御を行なうことができる。即ち、回路80
によつて、上述したようにビーム電流積分値をx
走査用の2つの適当な周波数の略三角波に変換し
た後増幅し、x方向走査電極55及びy方向走査
電極55′に印加するだけで良い。83,84は
増幅器である。回路80のブロツクダイアグラム
を第9図に示す。本回路の動作は第5図の説明か
ら容易に理解される。91は電流・電圧変換器、
92,92′はインバータ、93,93′はアナロ
グ積分器、94,94′は引算器、95,95′,
96,96′はコンパレータ、97,97′は2安
定F・Fである。 In addition, if the scanning electrode is well designed and there is almost no scanning distortion, the irradiated sample holder 81 can be used as the collector of one Faraday cup 82, as shown in FIG. By detecting only the integrated value of the current, it is possible to perform very simple uniform scanning control for correcting beam current fluctuations. That is, circuit 80
As mentioned above, the beam current integral value is x
It is only necessary to convert the signal into approximately triangular waves of two appropriate frequencies for scanning, amplify the signal, and apply the signal to the x-direction scanning electrode 55 and the y-direction scanning electrode 55'. 83 and 84 are amplifiers. A block diagram of circuit 80 is shown in FIG. The operation of this circuit can be easily understood from the explanation of FIG. 91 is a current/voltage converter;
92, 92' are inverters, 93, 93' are analog integrators, 94, 94' are subtracters, 95, 95',
96 and 96' are comparators, and 97 and 97' are bistable F.F.
上記の実施例ではアナログ制御を用いている
が、場合によつては小型計算機によるデイジタル
制御を行なうことも可能である。 Although analog control is used in the above embodiment, digital control using a small computer may be possible in some cases.
(6) まとめ
以上説明したごとく、本発明によれば、イオン
打込み法に於て、走査歪やビーム電流変動の影響
を除去して均一照射を行なうためのビーム走査の
制御が、従来、制御がなされていなかつた電磁走
査に対しても、可能となり、低濃度領域のイオン
打込みに対して半導体プロセス技術としてのイオ
ン打込み法制御性の向上が期待される。(6) Summary As explained above, according to the present invention, in the ion implantation method, beam scanning control for eliminating the influence of scanning distortion and beam current fluctuation and performing uniform irradiation can be performed in a manner that has not been previously possible. It is now possible to perform electromagnetic scanning, which has not been done before, and it is expected to improve the controllability of ion implantation as a semiconductor process technology for ion implantation in low concentration regions.
第1図は本発明の原理を説明するための図、第
2図、第3図は本発明に用いるモニタの一構成例
図、第4図、第8図本発明の実施例を示す図、第
5図、第6図、第7図、第9図は本発明の実施例
の要部を示す図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing one configuration example of a monitor used in the present invention, and FIGS. 4 and 8 are diagrams showing embodiments of the present invention. FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 9 are diagrams showing main parts of embodiments of the present invention.
Claims (1)
と上記被照射物もしくは所望の場所に配置された
ビームモニタに入射するビーム電流の積分値が比
例関係にあるように上記ビームの走査を電磁的に
制御する手段をそなえたことを特徴とするイオン
ビーム照射装置。1. Electromagnetically controlling the scanning of the beam so that the relative moving distance of the beam center with respect to the object to be irradiated and the integral value of the beam current incident on the object to be irradiated or the beam monitor placed at a desired location are in a proportional relationship. An ion beam irradiation device characterized by having a means for
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12348177A JPS5457862A (en) | 1977-10-17 | 1977-10-17 | Ion-beam irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12348177A JPS5457862A (en) | 1977-10-17 | 1977-10-17 | Ion-beam irradiation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5457862A JPS5457862A (en) | 1979-05-10 |
| JPS6212624B2 true JPS6212624B2 (en) | 1987-03-19 |
Family
ID=14861691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12348177A Granted JPS5457862A (en) | 1977-10-17 | 1977-10-17 | Ion-beam irradiation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5457862A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61250953A (en) * | 1985-04-27 | 1986-11-08 | Jeol Ltd | Ion beam lithography equipment |
| JPS6212040A (en) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Ulvac Corp | Beam sensor for ion implanting apparatus |
| ATE227884T1 (en) * | 1986-04-09 | 2002-11-15 | Varian Semiconductor Equipment | ION BEAM SCANNING METHOD AND APPARATUS |
| US7683348B2 (en) * | 2006-10-11 | 2010-03-23 | Axcelis Technologies, Inc. | Sensor for ion implanter |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3778626A (en) * | 1972-07-28 | 1973-12-11 | Western Electric Co | Mechanical scan system for ion implantation |
| JPS5330633B2 (en) * | 1974-06-25 | 1978-08-28 |
-
1977
- 1977-10-17 JP JP12348177A patent/JPS5457862A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5457862A (en) | 1979-05-10 |
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