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JPH11154485A - Mass spectrograph and ion implantation device equipped with it - Google Patents

Mass spectrograph and ion implantation device equipped with it

Info

Publication number
JPH11154485A
JPH11154485A JP9336338A JP33633897A JPH11154485A JP H11154485 A JPH11154485 A JP H11154485A JP 9336338 A JP9336338 A JP 9336338A JP 33633897 A JP33633897 A JP 33633897A JP H11154485 A JPH11154485 A JP H11154485A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
ion
ion beam
separator
mass separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9336338A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Takahashi
正人 高橋
Shigeki Sakai
滋樹 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP9336338A priority Critical patent/JPH11154485A/en
Publication of JPH11154485A publication Critical patent/JPH11154485A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately conduct ion beam mass spectrometry by suppressing the arrival of secondary ions generated in a mass separator and left the mass separator at an ion detector. SOLUTION: In this mass spectrometer 20a, a reflection electrode 46 equipped with an ion passing through hole 48 and having a positive voltage V3 applied from a DC power source 50 is provided between a mass separator 26 and an ion detector 32. The level of the positive voltage V3 is set to be smaller than a voltage V1 obtained by converting the kinetic energy of an incident ion beam 6 to a mass separator 26 into an acceleration voltage, and is set to be larger than a voltage V2 obtained by converting the kinetic energy of secondary ions 44 generated in the mass separator 26 into an accelerating voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、イオンビームの
質量分析を行って当該イオンビームの組成等を測定する
質量分析装置およびそれを備える非質量分離型のイオン
注入装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass spectrometer for performing mass spectrometry of an ion beam to measure the composition and the like of the ion beam, and a non-mass separation type ion implantation apparatus including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の質量分析装置を備えるイオン注
入装置の一例を図4に示す。なお、これと同様のイオン
注入装置が、例えば特開平6−36737号公報に開示
されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an example of an ion implantation apparatus provided with such a mass spectrometer. A similar ion implantation apparatus is disclosed in, for example, JP-A-6-36737.

【0003】このイオン注入装置は、いわゆる非質量分
離型の装置であり、基本的には、真空排気装置10によ
って真空排気される処理室8内において、その上部に取
り付けたイオン源2から引き出したイオンビーム6を、
質量分離(即ち特定のイオン種のみを選別すること)す
ることなく被処理物(例えば半導体ウェーハやその他の
基板)12に照射して、当該被処理物12にイオン注入
を行うよう構成されている。4はイオン源2のイオンビ
ーム引き出し用の電極であり、図示例のように1枚の場
合もあれば複数枚の場合もある。
[0003] This ion implantation apparatus is a so-called non-mass separation type apparatus, and is basically drawn from an ion source 2 mounted on an upper part thereof in a processing chamber 8 which is evacuated by an evacuation apparatus 10. Ion beam 6
Irradiation is performed on an object (for example, a semiconductor wafer or another substrate) 12 without mass separation (that is, selection of only a specific ion species), and ion implantation is performed on the object 12. . Reference numeral 4 denotes an electrode for extracting an ion beam from the ion source 2, which may be a single electrode as shown in the illustrated example or a plurality of electrodes.

【0004】このイオン注入装置は、イオン源2から引
き出したイオンビーム6を質量分離することなくそのま
ま被処理物12に照射するため、被処理物12への所望
のイオンの注入量(ドーズ量)を測定するためには、イ
オン源2から引き出したイオンビーム6の組成を知る必
要があり、そのために、処理室8のイオン源2に対向す
る部分に、開口部14を介して連通するように、質量分
析装置20を設け、それにイオン源2から引き出したイ
オンビーム6の一部を入射させるようにしている。
In this ion implantation apparatus, the ion beam 6 extracted from the ion source 2 is directly irradiated onto the object 12 without mass separation, so that the desired ion implantation amount (dose amount) into the object 12 is obtained. In order to measure the composition, it is necessary to know the composition of the ion beam 6 extracted from the ion source 2. For this purpose, a portion of the processing chamber 8 facing the ion source 2 is communicated through the opening 14. , A mass spectrometer 20, and a part of the ion beam 6 extracted from the ion source 2 is made incident on the mass spectrometer 20.

【0005】従来の質量分析装置20は、図5に示すよ
うに、前記イオンビーム6が入射され、当該イオンビー
ム6の質量分離を行う質量分離器26と、この質量分離
器26の下流側に設けられていて、質量分離器26から
導出されるイオンを受けるイオン検出器32とを備えて
いる。更にこの質量分析装置20は、上記質量分離器2
6の一部または全部およびイオン検出器32を収納する
筒状の真空容器24と、その入口部に設けられていてイ
オンビーム6の入射を制限するマスク22とを備えてい
る。
[0005] As shown in FIG. 5, the conventional mass spectrometer 20 has a mass separator 26 for receiving the ion beam 6 and separating the mass of the ion beam 6, and a mass separator 26 downstream of the mass separator 26. An ion detector 32 provided to receive the ions extracted from the mass separator 26. Further, the mass spectrometer 20 is provided with the mass separator 2.
The apparatus includes a cylindrical vacuum vessel 24 that accommodates a part or all of 6 and an ion detector 32, and a mask 22 that is provided at an entrance of the vacuum vessel 24 and restricts the incidence of the ion beam 6.

【0006】質量分離器26は、この例では、直交電磁
界(E×B)を用いてイオンビーム6の質量分離を行う
ものであり、イオンビーム6の入射方向に直交する方向
に電界(静電界)Eを発生する一対の電極28と、この
電界Eに直交する磁界Bを発生する一対の磁石30(紙
面の表側の磁石は図に表れていない)とを備えている。
この質量分離器26は、E×B分離器またはウィーンフ
ィルタとも呼ばれる。電極28は、真空容器24内に設
けている。磁石30は、真空容器24の内外どちらに設
けても良い。
In this example, the mass separator 26 separates the mass of the ion beam 6 by using an orthogonal electromagnetic field (E × B), and an electric field (static) is applied in a direction orthogonal to the incident direction of the ion beam 6. A pair of electrodes 28 for generating an electric field (E) E and a pair of magnets 30 for generating a magnetic field B orthogonal to the electric field E (the magnets on the front side of the paper are not shown in the drawing).
This mass separator 26 is also called an ExB separator or Wien filter. The electrode 28 is provided in the vacuum vessel 24. The magnet 30 may be provided inside or outside the vacuum vessel 24.

【0007】イオン検出器32は、この例では、質量分
離器26から導出されるイオンを受けてそれを電流とし
て計測するためのファラデーカップ38を備えている。
更にこの例では、イオン電流計測をより正確に行うため
に、ファラデーカップ38のすぐ上流側に設けられてい
て、イオンがファラデーカップ38内に入射した際に発
生する二次電子がファラデーカップ38から漏れるのを
抑制するサプレッサ電極36と、このサプレッサ電極3
6のすぐ上流側に設けられていて、通過するイオンを制
限するマスク34とを備えている。ファラデーカップ3
8には電流計40が接続されており、それによってファ
ラデーカップ38に流れるイオン電流を計測することが
できる。サプレッサ電極36には、サプレッサ電源42
から負の抑制電圧が印加される。
In this example, the ion detector 32 includes a Faraday cup 38 for receiving ions derived from the mass separator 26 and measuring them as a current.
Further, in this example, in order to perform ion current measurement more accurately, a secondary electron that is provided immediately upstream of the Faraday cup 38 and generated when ions enter the Faraday cup 38 is transmitted from the Faraday cup 38. A suppressor electrode for suppressing leakage and a suppressor electrode
6 and a mask 34 which is provided immediately upstream of the mask 6 and restricts passing ions. Faraday cup 3
An ammeter 40 is connected to 8 so that an ion current flowing through the Faraday cup 38 can be measured. The suppressor electrode 36 has a suppressor power supply 42
A negative suppression voltage is applied.

【0008】この質量分析装置20の動作例を説明する
と、質量分離器26に入射するイオンビーム6を構成す
るイオンは、その質量に応じて、磁界Bによって一定方
向(この例では図中の右方向)に曲げる力を受けると共
に、電界Eによってそれとは逆方向(この例では図中の
左方向)に曲げる力を受ける。従って、イオンの質量に
応じた適切な磁界Bおよび電界Eを印加することによっ
て、両者からイオンが受ける力の大きさは等しくなり、
当該イオンは質量分離器26内を直進してイオン検出器
32(より具体的にはそのファラデーカップ38)に入
射するので、そのイオンの強度(量)をイオン電流とし
て計測することができる。
An example of the operation of the mass spectrometer 20 will be described. The ions constituting the ion beam 6 incident on the mass separator 26 are directed in a certain direction by a magnetic field B (in this example, rightward in FIG. Direction), and an electric field E causes it to bend in the opposite direction (to the left in the figure). Therefore, by applying an appropriate magnetic field B and electric field E according to the mass of the ions, the magnitude of the force received by the ions from both becomes equal,
Since the ions travel straight through the mass separator 26 and enter the ion detector 32 (more specifically, the Faraday cup 38), the intensity (amount) of the ions can be measured as an ion current.

【0009】イオンが質量分離器26内を直進する条件
は、周知のように、次式で表される。ここで、vはイオ
ンの速度、mはイオンの質量、qはイオンの電荷、V1
はイオンのイオン源2での加速電圧である。
The condition under which ions travel straight in the mass separator 26 is expressed by the following equation, as is well known. Here, v is the velocity of the ion, m is the mass of the ion, q is the charge of the ion, V 1
Is the accelerating voltage of the ions in the ion source 2.

【0010】[0010]

【数1】v=E/B ただしmv2 /2=qV1 [Number 1] v = E / B However mv 2/2 = qV 1

【0011】また、このE/Bを変化させることによっ
て、質量分離器26を直進してイオン検出器32に入射
するイオンの種類(具体的にはq/mの違い)を変化さ
せることができる。それによって、イオンビーム6の質
量分析を行うことができる。例えば、イオンビーム6中
にどのような質量のイオンがどの程度含まれているかを
表す質量スペクトルを得ることができ、それによってイ
オンビーム6の組成や組成比を測定することができる。
Further, by changing the E / B, it is possible to change the type of ions (specifically, the difference of q / m) which goes straight through the mass separator 26 and enters the ion detector 32. . Thereby, mass analysis of the ion beam 6 can be performed. For example, it is possible to obtain a mass spectrum that indicates what mass of ions are included in the ion beam 6 and how much, and thereby the composition and the composition ratio of the ion beam 6 can be measured.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記質量分離器26を
含む質量分析装置20の内部は、一般的に真空度があま
り良くない。これは、質量分析装置20の内部は、前述
した真空排気装置10によって処理室8と一括して、し
かも入口部にあるマスク22を介して真空排気されるの
で、質量分析装置20内の圧力は、処理室8内の圧力よ
りも少なくともマスク22のコンダクタンス分だけ高く
なる(即ち真空度が悪くなる)からである。その結果、
質量分離器26内において、入射したイオンビーム6と
残留ガスとの衝突や荷電変換によって、低エネルギー
(例えば300eV〜500eV程度)の二次イオン4
4が発生する。
The inside of the mass spectrometer 20 including the mass separator 26 is generally not very good in vacuum. This is because the inside of the mass spectrometer 20 is evacuated together with the processing chamber 8 by the above-described evacuation unit 10 and through the mask 22 at the entrance, so that the pressure in the mass spectrometer 20 is reduced. This is because the pressure inside the processing chamber 8 becomes higher by at least the conductance of the mask 22 (that is, the degree of vacuum becomes worse). as a result,
In the mass separator 26, the secondary ions 4 having low energy (for example, about 300 eV to 500 eV) are generated by collision between the incident ion beam 6 and the residual gas and charge conversion.
4 occurs.

【0013】あるいは、上記原因以外にも、入射したイ
オンビーム6が質量分離器26内において磁界Bや電界
Eによって曲げられ、真空容器24内の例えば電極28
に衝突して、当該電極28を構成している元素のイオン
を叩き出したり、当該電極28の表面に付着しているガ
スをイオン化し、それによって低エネルギーの二次イオ
ン44が発生する。
Alternatively, besides the above cause, the incident ion beam 6 is bent by the magnetic field B or the electric field E in the mass separator 26 and the
To strike out the ions of the elements constituting the electrode 28 or ionize the gas adhering to the surface of the electrode 28, thereby generating low-energy secondary ions 44.

【0014】質量分離器26内で発生した二次イオン4
4は、その質量に対して磁界Bおよび電界Eが適当な条
件になったとき、下流側に向かってドリフト運動をして
質量分離器26を抜け出してイオン検出器32に到達し
て検出されることになる。
The secondary ions 4 generated in the mass separator 26
4, when the magnetic field B and the electric field E satisfy appropriate conditions with respect to the mass, drift movement is performed toward the downstream side, exits the mass separator 26, reaches the ion detector 32, and is detected. Will be.

【0015】そうなると、イオン検出器32において、
イオンビーム6中には本来存在しないイオン種を誤って
検出することになるので、イオンビーム6の質量分析が
不正確になり、この質量分析装置20によって測定する
イオンビーム6の組成や組成比が本来のものとは異なっ
たものになる。
Then, in the ion detector 32,
Since an ion species that does not originally exist in the ion beam 6 is erroneously detected, the mass analysis of the ion beam 6 becomes inaccurate, and the composition and composition ratio of the ion beam 6 measured by the mass spectrometer 20 are reduced. It will be different from the original one.

【0016】そうなると、例えば図4に示したイオン注
入装置においては、前述したように、質量分析装置20
で測定したイオンビーム6の組成比に基づいて、被処理
物12への所望のイオンの注入量を測定して、当該注入
量が所望の値になるように制御しているので、注入量過
多(オーバードーズ)が生じる。詳述すると、イオン源
2から例えば所望のイオンの組成比が1(100%)の
イオンビーム6が引き出されてそれが被処理物12に照
射されているのに、質量分析装置20では前述した二次
イオン44を誤って検出するために、質量分析装置20
で測定するイオンビーム6中の所望のイオンの組成比は
例えば0.9(90%)になる。そうすると、この差だ
け被処理物12に余分に注入することになるので、注入
量過多が生じる。
In this case, for example, in the ion implantation apparatus shown in FIG.
Is measured based on the composition ratio of the ion beam 6 measured in the step (a), and the amount of implantation is controlled so that the implantation amount becomes a desired value. (Overdose) occurs. More specifically, for example, an ion beam 6 having a desired ion composition ratio of 1 (100%) is extracted from the ion source 2 and irradiates the workpiece 12, but the mass spectrometer 20 described above. In order to erroneously detect the secondary ions 44, the mass spectrometer 20
The composition ratio of the desired ions in the ion beam 6 measured by the above is, for example, 0.9 (90%). Then, since the difference is excessively injected into the processing object 12, the injection amount is excessive.

【0017】そこでこの発明は、質量分離器内で発生し
て当該質量分離器を出た二次イオンがイオン検出器に到
達することを抑制して、イオンビームの質量分析を正確
に行うことができる質量分析装置を提供することを主た
る目的とする。
[0017] Therefore, the present invention suppresses secondary ions generated in the mass separator and exiting the mass separator from reaching the ion detector, and enables accurate mass analysis of the ion beam. It is a main object to provide a mass spectrometer that can be used.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明の質量分析装置
は、前記質量分離器とイオン検出器との間に、イオン通
過孔を有していて正電圧が印加される反射電極を設け、
しかもこの正電圧の大きさが、前記質量分離器に入射す
るイオンビームの運動エネルギーを加速電圧に換算した
電圧よりも小さく、かつ前記質量分離器内で発生する二
次イオンの運動エネルギーを加速電圧に換算した電圧よ
りも大きいことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a mass spectrometer provided with a reflection electrode having an ion passage hole and applied with a positive voltage between the mass separator and the ion detector.
Moreover, the magnitude of the positive voltage is smaller than the voltage obtained by converting the kinetic energy of the ion beam incident on the mass separator into an acceleration voltage, and the kinetic energy of the secondary ions generated in the mass separator is reduced by the acceleration voltage. It is characterized by being larger than the voltage converted to.

【0019】上記構成によれば、質量分離器内で発生し
て当該質量分離器を出た二次イオンは、下流側に配置さ
れた反射電極に印加される正電圧の大きさが、当該二次
イオンの運動エネルギーをその加速電圧に換算した電圧
よりも大きいので、反射電極によってはね返されて、イ
オン検出器に到達しなくなる。
According to the above configuration, the secondary ions generated in the mass separator and exiting the mass separator have the magnitude of the positive voltage applied to the reflection electrode arranged on the downstream side of the secondary ions. Since the kinetic energy of the next ion is larger than the voltage obtained by converting the kinetic energy to the acceleration voltage, the ion is repelled by the reflection electrode and does not reach the ion detector.

【0020】一方、質量分離器においてそこに入射する
イオンビームから質量分離された本来の(所望の)イオ
ンは、反射電極に印加される正電圧の大きさが、当該質
量分離されたイオンの、即ち上記イオンビームの運動エ
ネルギーをその加速電圧に換算した電圧よりも小さいの
で、反射電極のイオン通過孔を通過してイオン検出器に
到達して検出される。
On the other hand, the original (desired) ions mass-separated from the ion beam incident thereon in the mass separator have the magnitude of the positive voltage applied to the reflecting electrode, That is, since the kinetic energy of the ion beam is smaller than a voltage obtained by converting the kinetic energy into an acceleration voltage, the kinetic energy passes through the ion passage hole of the reflection electrode and reaches the ion detector, where it is detected.

【0021】その結果、質量分離器内で発生して当該質
量分離器を出た二次イオンがイオン検出器に到達するこ
とを抑制して、イオンビームの質量分析を正確に行うこ
とができる。
As a result, secondary ions generated in the mass separator and exiting the mass separator are prevented from reaching the ion detector, and the mass analysis of the ion beam can be performed accurately.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る質量分析
装置の一例を示す断面図である。図5の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a mass spectrometer according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional example of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and differences from the conventional example will be mainly described below.

【0023】この実施例の質量分析装置20aは、前述
した真空容器24内であって質量分離器26とイオン検
出器32との間に、イオン通過孔48を有していて直流
電源50から接地電位に対して正電圧V3 が印加される
反射電極46を設けている。
The mass spectrometer 20a of this embodiment has an ion passage hole 48 in the vacuum vessel 24 between the mass separator 26 and the ion detector 32, and is grounded from a DC power supply 50. and the reflective electrode 46 provided a positive voltage V 3 is applied to the potential.

【0024】反射電極46のイオン通過孔48は、質量
分離器26およびイオン検出器32と同軸上に設けてお
り、質量分離器26で質量分離された所望のイオンが直
進して通過することができるようにしている。
The ion passage hole 48 of the reflection electrode 46 is provided coaxially with the mass separator 26 and the ion detector 32, so that desired ions separated by mass at the mass separator 26 can pass straight. I can do it.

【0025】この反射電極46のイオン通過孔48は、
例えば図2に示すような単孔でも良いし、例えば図3に
示すような多孔でも良い。あるいは反射電極46を、多
数の小さなイオン通過孔を有するメッシュ状にしても良
い。
The ion passage hole 48 of the reflection electrode 46 is
For example, a single hole as shown in FIG. 2 may be used, or a single hole as shown in FIG. 3 may be used. Alternatively, the reflection electrode 46 may be formed in a mesh shape having many small ion passage holes.

【0026】この反射電極46に印加する正電圧V3
大きさは、質量分離器26に入射するイオンビーム6の
運動エネルギーをその加速電圧に換算した電圧V1 より
も小さく、かつ質量分離器26内で発生する前述した低
エネルギーの二次イオン44の運動エネルギーをその加
速電圧に換算した電圧V2 よりも大きくしている。即ち
数2の関係にしている。
The magnitude of the positive voltage V 3 applied to the reflection electrode 46 is smaller than the voltage V 1 obtained by converting the kinetic energy of the ion beam 6 incident on the mass separator 26 into its acceleration voltage, and It is greater than the voltage V 2 obtained by converting the low energy of the kinetic energy of the secondary ions 44 described above occurring within 26 to its acceleration voltage. That is, the relation of the equation 2 is satisfied.

【0027】[0027]

【数2】V2 <V3 <V1 [Equation 2] V 2 <V 3 <V 1

【0028】例えば、質量分離器26に入射するイオン
ビーム6の運動エネルギーをXeVとした場合、それを
加速電圧に換算した電圧V1 はXである。より具体例を
挙げれば、前述したイオン源2から引き出すイオンビー
ム6の運動エネルギーは例えば5keV〜50keV程
度であるので、これを換算した電圧V1 は5kV〜50
kVである。同様に、質量分離器26内で発生する二次
イオン44の運動エネルギーをYeVとした場合、それ
を加速電圧に換算した電圧V2 はYである。より具体例
を挙げれば、この二次イオン44のエネルギーは前述し
たように300eV〜500eV程度であるので、これ
を換算した電圧V2 は300V〜500Vである。従っ
てこの実施例の質量分析装置20aでは、数3の関係に
している。
For example, when the kinetic energy of the ion beam 6 incident on the mass separator 26 is XeV, the voltage V 1 obtained by converting the kinetic energy into an acceleration voltage is X. To give a more specific example, the kinetic energy of the ion beam 6 drawn from the ion source 2 described above is, for example, about 5KeV~50keV, voltages V 1 obtained by converting this 5kV~50
kV. Similarly, if the kinetic energy of the secondary ions 44 generated in the mass separator 26 is YeV, the voltage V 2 converted to the acceleration voltage is Y. To give a more specific example, the energy of the secondary ions 44 is about 300eV~500eV As described above, the voltage V 2 obtained by converting this are 300V~500V. Therefore, in the mass spectrometer 20a of this embodiment, the relationship of Expression 3 is satisfied.

【0029】[0029]

【数3】 (300V〜500V)<V3 <(5kV〜50kV)(3) (300 V to 500 V) <V 3 <(5 kV to 50 kV)

【0030】その場合、電圧V3 を電圧V1 に比べて十
分に小さくする方が好ましく、そのようにすれば、質量
分離器26においてイオンビーム6から質量分離された
本来のイオンが反射電極46を通過することにこの電圧
3 が殆ど影響を与えなくなるので、イオン検出器32
における本来のイオンの検出に殆ど悪影響を与えなくな
る。例えば数3の条件の場合、電圧V3 は1kV〜3k
V程度にするのが好ましい。
In this case, it is preferable that the voltage V 3 is sufficiently smaller than the voltage V 1 , so that the original ions mass-separated from the ion beam 6 in the mass separator 26 are reflected by the reflection electrode 46. Since the voltage V 3 has almost no effect on passing through the ion detector 32,
Has almost no adverse effect on the detection of the original ions at For example, under the condition of Equation 3 , the voltage V3 is 1 kV to 3 k.
It is preferably about V.

【0031】この質量分析装置20aにおいては、質量
分離器26内で発生して当該質量分離器26を出た二次
イオン44は、その下流側に配置された反射電極46に
印加される正電圧V3 の大きさが、当該二次イオン44
の運動エネルギーを加速電圧に換算した電圧V2 よりも
大きいので、反射電極46によって(より具体的には当
該反射電極46に印加される正電圧V3 によって)はね
返されて(反射されて)、イオン検出器32に到達しな
くなる。
In the mass spectrometer 20a, the secondary ions 44 generated in the mass separator 26 and leaving the mass separator 26 are supplied to a positive electrode 46 applied to a reflection electrode 46 disposed downstream thereof. The magnitude of V 3 depends on the secondary ion 44
Since the kinetic energy is greater than the voltage V 2 in terms of the acceleration voltage, reflected by the electrode 46 (the positive voltage V 3 which is more specifically applied to the reflective electrode 46) bounced by (is reflected), It does not reach the ion detector 32.

【0032】一方、質量分離器26においてそこに入射
するイオンビーム6から質量分離された本来の(所望
の)イオンは、反射電極46に印加される正電圧V3
大きさが、当該質量分離されたイオンの運動エネルギ
ー、即ち上記イオンビーム6の運動エネルギーを加速電
圧に換算した電圧V1 よりも小さいので、反射電極46
によって(より具体的には当該反射電極46に印加され
る正電圧V3 によって)はね返されることなく、反射電
極46のイオン通過孔48を通過してイオン検出器32
に到達して正常に検出される。
On the other hand, the original (desired) ions that have been mass-separated from the ion beam 6 incident thereon in the mass separator 26 are different in the magnitude of the positive voltage V 3 applied to the reflection electrode 46 from the mass separation. The kinetic energy of the ions, ie, the kinetic energy of the ion beam 6 is smaller than the voltage V 1 obtained by converting the kinetic energy into an acceleration voltage.
(More specifically, by the positive voltage V 3 applied to the reflective electrode 46), and passes through the ion passage hole 48 of the reflective electrode 46 without being repelled.
And is detected normally.

【0033】その結果、質量分離器26内で発生して当
該質量分離器26を出た二次イオン44がイオン検出器
32に到達することを抑制して、イオンビーム6の質量
分析を正確に行うことができる。
As a result, the secondary ions 44 generated in the mass separator 26 and exiting the mass separator 26 are prevented from reaching the ion detector 32, and the mass analysis of the ion beam 6 can be accurately performed. It can be carried out.

【0034】特に、図4に示したような非質量分離型の
イオン注入装置においては、前述したように、被処理物
12に照射されるイオンビーム6の組成や組成比の正確
な測定が重要であるので、そのようなイオン注入装置
に、従来の質量分析装置20の代わりにこの質量分析装
置20aを用いれば(図4参照)、イオンビーム6の組
成や組成比の正確な測定が可能になり、ひいては被処理
物12に対する注入量(ドーズ量)の制御の精度を向上
させることができる。
In particular, in the non-mass separation type ion implantation apparatus as shown in FIG. 4, as described above, it is important to accurately measure the composition and the composition ratio of the ion beam 6 applied to the object 12 to be processed. Therefore, if the mass spectrometer 20a is used instead of the conventional mass spectrometer 20 for such an ion implanter (see FIG. 4), accurate measurement of the composition and the composition ratio of the ion beam 6 becomes possible. In other words, the accuracy of controlling the injection amount (dose amount) with respect to the processing target 12 can be improved.

【0035】なお、反射電極46は、質量分離器26と
当該反射電極46との間で発生する低エネルギーの二次
イオンも上記二次イオン44と同様にはね返す作用を奏
するので、このような二次イオンをはね返すことをも期
待する場合は、反射電極46は、その正電圧V3 がイオ
ン検出器32でのイオンの検出に悪影響を及ぼさない範
囲で(図1の例のように接地したマスク34を設けてお
れば近づけても悪影響は及ばない)、イオン検出器32
に近づけて配置する方が好ましい。
The reflecting electrode 46 has a function of repelling low-energy secondary ions generated between the mass separator 26 and the reflecting electrode 46 in the same manner as the secondary ions 44. When it is also expected that the next ion is repelled, the reflection electrode 46 should be set within a range in which the positive voltage V 3 does not adversely affect the detection of ions by the ion detector 32 (a mask grounded as in the example of FIG. 1). 34 has no adverse effect even if approached.
It is preferable to dispose them closer to the camera.

【0036】また、質量分離器26は、上記例のE×B
型のものが、直線型の装置にすることができるので好ま
しいけれども、それ以外のものでも良く、例えば磁界の
みによってイオンビーム6を偏向させて質量分離する磁
界偏向型のものでも良い。
Further, the mass separator 26 is provided in the above-described example of the E × B
The type is preferable because it can be a linear type apparatus, but other types may be used. For example, a magnetic field deflection type in which the ion beam 6 is deflected only by the magnetic field to separate the mass may be used.

【0037】イオン検出器32も、上記例のマスク3
4、サプレッサ電極36およびファラデーカップ38か
ら成るものが検出精度が高いので好ましいけれども、そ
れ以外のものでも良く、例えばファラデーカップ38の
みで構成しても良いし、単なる平板で構成しても良い。
The ion detector 32 is also the mask 3 of the above example.
4. The one composed of the suppressor electrode 36 and the Faraday cup 38 is preferable because of its high detection accuracy, but may be other than that. For example, it may be composed only of the Faraday cup 38 or may be composed of a simple flat plate.

【0038】[0038]

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0039】請求項1記載の質量分析装置によれば、質
量分離器内で発生して当該質量分離器を出た二次イオン
を反射電極によってはね返し、質量分離器で質量分離し
た本来のイオンは反射電極を通過させることができるの
で、上記二次イオンがイオン検出器に到達することを抑
制して、イオンビームの質量分析を正確に行うことがで
きる。
According to the mass spectrometer of the first aspect, secondary ions generated in the mass separator and exiting the mass separator are repelled by the reflection electrode, and the original ions separated by the mass separator in the mass separator are Since the secondary ions can pass through the reflective electrode, the secondary ions can be prevented from reaching the ion detector, and the mass analysis of the ion beam can be performed accurately.

【0040】請求項2記載のイオン注入装置によれば、
請求項1記載の質量分析装置を設けたことによって、イ
オン源から引き出して被処理物に照射するイオンビーム
の質量分析を正確に行うことができるので、被処理物に
照射されるイオンビームの組成や組成比の正確な測定が
可能になり、ひいては被処理物に対する注入量制御の精
度を向上させることができる。
According to the ion implantation apparatus of the second aspect,
Since the mass spectrometer according to claim 1 is provided, it is possible to accurately perform mass analysis of an ion beam that is extracted from an ion source and irradiates an object to be processed. In addition, accurate measurement of the composition ratio can be performed, and the accuracy of controlling the injection amount with respect to the object to be processed can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る質量分析装置の一例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a mass spectrometer according to the present invention.

【図2】図1中の反射電極の一例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an example of a reflective electrode in FIG.

【図3】図1中の反射電極の他の例を示す正面図であ
る。
FIG. 3 is a front view showing another example of the reflective electrode in FIG.

【図4】質量分析装置を備えるイオン注入装置の一例を
示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an ion implantation apparatus including a mass spectrometer.

【図5】従来の質量分析装置の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 イオン源 6 イオンビーム 8 処理室 12 被処理物 20a 質量分析装置 26 質量分離器 32 イオン検出器 44 二次イオン 46 反射電極 48 イオン通過孔 50 直流電源 2 Ion source 6 Ion beam 8 Processing chamber 12 Object to be processed 20a Mass spectrometer 26 Mass separator 32 Ion detector 44 Secondary ion 46 Reflecting electrode 48 Ion passage hole 50 DC power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁界および電界の少なくとも一方を用い
てイオンビームの質量分離を行う質量分離器と、この質
量分離器の下流側に設けられていて当該質量分離器から
導出されるイオンを受けるイオン検出器とを備えていて
イオンビームの質量分析を行う質量分析装置において、
前記質量分離器とイオン検出器との間に、イオン通過孔
を有していて正電圧が印加される反射電極を設け、しか
もこの正電圧の大きさが、前記質量分離器に入射するイ
オンビームの運動エネルギーを加速電圧に換算した電圧
よりも小さく、かつ前記質量分離器内で発生する二次イ
オンの運動エネルギーを加速電圧に換算した電圧よりも
大きいことを特徴とする質量分析装置。
1. A mass separator for mass-separating an ion beam using at least one of a magnetic field and an electric field, and ions provided downstream of the mass separator for receiving ions derived from the mass separator In a mass spectrometer that includes a detector and performs mass analysis of an ion beam,
A reflection electrode having an ion passage hole and applied with a positive voltage is provided between the mass separator and the ion detector, and the magnitude of the positive voltage is controlled by an ion beam incident on the mass separator. A mass spectrometer characterized in that the kinetic energy of the secondary ions generated in the mass separator is smaller than a voltage obtained by converting the kinetic energy of the secondary ions generated in the mass separator into an acceleration voltage.
【請求項2】 真空に排気される処理室内において、イ
オン源から引き出したイオンビームを質量分離すること
なく被処理物に照射して、当該被処理物にイオン注入を
行う装置において、前記処理室のイオン源に対向する部
分に請求項1記載の質量分析装置を設け、この質量分析
装置内に前記イオン源から引き出したイオンビームの一
部を入射させるよう構成したことを特徴とするイオン注
入装置。
2. An apparatus for irradiating an object to be processed with an ion beam extracted from an ion source without mass separation in a processing chamber evacuated to a vacuum and performing ion implantation on the object to be processed. 2. An ion implantation apparatus, wherein the mass spectrometer according to claim 1 is provided in a portion facing the ion source, and a part of the ion beam extracted from the ion source is made to enter the mass spectrometer. .
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