JP4432003B2

Time of flight energy measurement apparatus for an ion beam implanter

Abstract

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JP4432003B2, drawing sheet 1
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Expired 7 September 2019, 7 years ago.

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22 claims: 7 independent, 15 dependent

  1. 1
    イオンビーム(14)を加工物(21)に指向させるイオンビーム注入装置(10)であって、(a) 内部に加工物(21)が支持される注入室(22)を形成する注入ステーション(16)と、(b) 所定の時間間隔(T)を置いた一連のイオンパルス(P0,Pi,....,P(n+1))を含み、かつイオン源(12)から前記注入室(22)に伸びているイオン注入装置(10)の内部領域(52)を通過するイオンビーム(14)を発生するためのイオン源(12)及びイオン加速器(18)と、(c) 前記イオンビームの選択されたイオンパルスに含まれるイオ ンの 平均運動エネルギーを測定するための飛行時間エネルギー測定装置(200)とを含み、 このエネルギー測定装置(200)が、 1) イオンビームに隣接 しか つ所定の距離 だけ離れて配置された 第1,第2センサ(210,310;220,320)を含み、第2センサが第1センサの下流側にあり、前記第1センサ(210,310)は、イオンビームのイオンパルスが第1センサを通過するとき信号を発生し、前記第2センサ(220,320)は、イオンビームのイオンパルスが第2センサを通過するとき信号を発生し、 2) さらに、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)に電気的に連結されたタイミング回路(204)を含み、 (a) 前記第1,第2センサ(210,310;220,320)間のイオンビーム内におけるイオンパルスの平均数(N) をイオンビームエネルギーの概算 値に 基づいて計算し、 (b) 公式t (offset) =N×Tを用い て、 選択されたイオンパルスに対するオフセット時間t (offset) を計算し、 (c) 前記選択されたイオンパルスが前記第1,第2センサによって発生した信号と前記計算されたオフセット時間を利用して前記第1,第2センサ間の所定の距離を通過する経過時間tを 決定 し, 3) 前記選択されたイオンパルスに対する前記経過時間tを、イオンビームのエネルギ ーの 測定値に変換するための変換回路(206) を含むことを特徴とする、イオンビーム注入装置。
  2. 2
    イオンビームに磁界を加えて注入ステーション(16)に向かう所定のアーチ状径路に沿ってイオンビームを湾曲させる最終エネルギー磁石(32)と、前記加えられた磁界の大きさに基づいてイオンビームエネルギーの概算 値を 発生する回路(40)を更に含んでいることを特徴とする請求項1記載のイオンビーム注入装置。
  3. 3
    前記タイミング回路(204) は、デジタルオシロスコープ(230)を含み、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)によって発生した複数の信号が前記オシロスコープ(230)に入力することを特徴とする請求項1記載のイオンビーム注入装置。
  4. 4
    前記タイミング回路(204) は、(a) 前記選択されたイオンパルスが第1センサを通過した時の時間と次のイオンパルスが前記第2センサ(220,320)を通過した時の次の最先時間との間における遅延時間Δtを決定し、(b) 次式 t=[N×T]+Δtを用い て、 選択されたパルスに対する経過時間 t を計算することを特徴とする請求項3記載のイオンビーム注入装置。
  5. 5
    前記第1,第2センサは、容量性センサ(310,320)であり、各センサは、アノードとして機能するイオンビームに対して、1つのキャパシタのカソードとして機能する金属コア(316)を有することを特徴とする請求項1記載のイオンビーム注入装置 。
  6. 6
    前記第1,第2センサは、誘導性センサ(210,220)であることを特徴とする請求項1記載のイオンビーム注入装置 。
  7. 7
    イオンビーム(14)を加工物(21)に指向させるイオンビーム注入装置(10)であって、 (a) 内部に加工物(21)が支持される注入室(22)を形成する注入ステーション(16)と、 (b) 所定の時間間隔(T) を置いた一連のイオンパルス(P0,Pi,....,P(n+1))を含み、かつイオン源(12)から前記注入室(22)に伸びているイオン注入装置(10)の内部領域(52)を通過するイオンビーム(14)を発生するためのイオン源(12)及びイオン加速器(18)と、 (c) 前記イオンビームの選択されたイオンパルスに含まれるイオンの平均運動エネルギーを測定するための飛行時間エネルギー測定装置(400)とを含み、 このエネルギー測定装置(200)が、 1) イオンビームに隣接しかつ所定の距離だけ離れて配置された第1,第2センサ(210,310;220,320)を含み、第2センサが第1センサの下流側にあり、前記第1センサ(210,310)は、イオンビームのイオンパルスが第1センサを通過するとき信号を発生し、前記第2センサ(220,320)は、イオンビームのイオンパルスが第2センサを通過するとき信号を発生し、 2) さらに、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)に電気的に連結されかつ第1タイミング差分器(430)、第2タイミング差分器(440)、および遅延回路(408)を有するタイミング回路(404)を含み、 (a) 前記第1,第2センサ(210,310;220,320)間のイオンビーム内におけるイオンパルスの平均数(N)をイオンビームエネルギーの概算値に基づいて計算し、 (b) 公式t (offset) =N×Tを用いて、選択されたイオンパルスに対するオフセット時間t (offset) を計算し、 (c) 前記第1タイミング差分器(430)は、前記第1センサに電気的に接続され、かつ前記第1センサから信号を受けるとき第1信号を発生し、 (d) 前記第2タイミング差分器(440)は、前記第2センサに電気的に接続され、かつ前記第2センサから信号を受けるとき第2信号を発生し、 (e) 前記遅延回路(408)は、前記第1,第2タイミング差分器に電気的に接続され、かつ前記第1,第2タイミング差分器と前記オフセット時間とによって発生した第1,第2信号を入力しかつ、 (イ) 前記1タイミング差分器から、前記第1センサを通過する選択されたイオンパルスに対応する信号を受けるとき、開始信号を発生し、 (ロ) 前記オフセット時間t (offset) に等しい時間だけ待ち、 (ハ) 続いて前記オフセット時間に等しい時間が経過した後、前記第2センサを通過するイオンパルスに対応する次の信号を受けるとき、停止信号を発生し、 (f) 前記タイミング回路(404)は、前記開始信号及び停止信号を用いて、前記選択されたイオンパルスが前記第1,第2センサ間の所定の距離を通過するための経過時間tを計算し、 3) さらに、前記選択されたイオンパルスに対して、前記経過時間tを前記イオンビームのエネルギーの測定値に変換する変換回路(206)を含むことを特徴とするイオンビーム注入装置 。
  8. 8
    前記タイミング回路(400)は、さらに、前記第1タイミング差分器に電気的に接続されたタイマ(470)を備えていることを特徴とする請求項7記載のイオンビーム注入装置 。
  9. 9
    前記第1,第2センサは、容量性センサ(310,320)であり、各センサは、アノードとして機能するイオンビームに対して、1つのキャパシタのカソードとして機能する金属コア(316) を有することを特徴とする請求項7記載のイオンビーム注入装置 。
  10. 10
    前記第1,第2センサは、誘導性センサ(210,220) であることを特徴とする請求項7記載のイオンビーム注入装置 。
  11. 11
    前記第1,第2タイミング差分器は、ゼロクロス検出器であることを特徴とする請求項7記載のイオンビーム注入装置 。
  12. 12
    イオン注入装置(10)のイオンビーム(14)の選択されたイオンパルスに含まれるイオンの平均運動エネルギーを測定するための飛行時間エネルギー測定装置(200) であって、 1) イオンビームに隣接しかつ所定の距離だけ離れて配置された第1,第2センサ(210,310;220,320)を含み、第2センサが第1センサの下流側にあり、前記第1センサ(210,310)は、イオンビームのイオンパルスが第1センサを通過するとき信号を発生し、前記第2センサ(220,320)は、イオンビームのイオンパルスが第2センサを通過するとき信号を発生し、 2) さらに、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)に電気的に接続されるタイミング回路を含み、 (a) 前記第1,第2センサ(210,310;220,320)間のイオンビーム内におけるイオンパルスの平均数(N)をイオンビームエネルギーの概算値に基づいて計算し、 (b) 公式t (offset) =N×T(ここで、Tは、イオンパルス間の所定時間間隔)を用いて、選択されたイオンパルスに対するオフセット時間t (offset) を計算し、 (c) 前記選択されたイオンパルスが前記第1,第2センサによって発生した信号と前記計算されたオフセット時間を利用して前記第1,第2センサ間の所定の距離を通過する経過時間tを計算し, 3) 前記選択されたイオンパルスに対する前記経過時間tを、イオンビームのエネルギーの測定値に変換するための変換回路(206)を含むことを特徴とする、エネルギー測定装置 。
  13. 13
    前記タイミング回路(204) は、デジタルオシロスコープ(230)を含み、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)によって発生した複数の信号が前記オシロスコープ(230)に入力されることを特徴とする請求項12記載のエネルギー測定装置 。
  14. 14
    前記タイミング回路(204)は、 (a) 前記選択されたイオンパルスが前記第1センサを通過した時の時間と次のイオンパルスが前記第2センサ(220,320)を通過した時の次の最先時間との間における遅延時間Δtを決定し、 (b) 次式 t=[N×T]+Δt(ここで、Nはイオンパルスの平均数であり、Tはイオンパルス間の所定時間間隔)を用いて、選択されたパルスに対する経過時間tを計算することを特徴とする請求項13記載のエネルギー測定装置 。
  15. 15
    前記第1,第2センサは、容量性センサ(310,320)であり、各センサは、アノードとして機能するイオンビームに対して、1つのキャパシタのカソードとして機能する金属コア(316)を有することを特徴とする請求項12記載のエネルギー測定装置 。
  16. 16
    前記第1,第2センサは、誘導性センサ(210,220)であることを特徴とする請求項12記載のエネルギー測定装置 。
  17. 17
    イオン注入装置(10)のイオンビーム(14)の選択されたイオンパルスに含まれるイオンの平均運動エネルギーを測定するための飛行時間エネルギー測定装置(400)であって、 1) イオンビームに隣接しかつ所定の距離だけ離れて配置された第1,第2センサ(210,310;220,320)を含み、第2センサが第1センサの下流側にあり、前記第1センサ(210,310)は、イオンビームのイオンパルスが第1センサを通過するとき信号を発生し、前記第2センサ(220,320)は、イオンビームのイオンパルスが第2センサを通過するとき信号を発生し、 2) さらに、前記第1,第2センサ(210,310;220,320)に電気的に連結されかつ 第1タイミング差分器(430)、第2タイミング差分器(440)、および遅延回路(408) を有するタイミング回路(404)を含み、 (a) 前記第1,第2センサ(210,310;220,320)間のイオンビーム内におけるイオンパルスの平均数(N)をイオンビームエネルギーの概算値に基づいて計算し、 (b) 公式t (offset) =N×T(ここで、Tは、イオンパルス間の所定時間間隔)を用いて、選択されたイオンパルスに対するオフセット時間t (offset) を計算し、 (c) 前記第1タイミング差分器(430)は、前記第1センサに電気的に接続され、かつ前記第1センサから信号を受けるとき第1信号を発生し、 (d) 前記第2タイミング差分器(440)は、前記第2センサに電気的に接続され、かつ前記第2センサから信号を受けるとき第2信号を発生し、 (e) 前記遅延回路(408)は、前記第1,第2タイミング差分器に電気的に接続され、かつ前記第1,第2タイミング差分器と前記オフセット時間とによって発生した第1,第2信号を入力しかつ、 (イ) 前記1タイミング差分器から、前記第1センサを通過する選択されたイオンパルスに対応する信号を受けるとき、開始信号を発生し、 (ロ) 前記オフセット時間t (offset) に等しい時間だけ待ち、 (ハ) 続いて前記オフセット時間に等しい時間が経過した後、第2センサを通過するイオンパルスに対応する次の信号を受けるとき、停止信号を発生し、 (f) 前記タイミング回路(404)は、前記開始信号及び停止信号を用いて、前記選択されたイオンパルスが前記第1,第2センサ間の所定の距離を通過するための経過時間tを計算し、 3) さらに、前記選択されたイオンパルスに対して、前記経過時間tを前記イオンビームのエネルギーの測定値に変換する変換回路(406)を含むことを特徴とするエネルギー測定装置 。
  18. 18
    前記タイミング回路(404)は、さらに、前記第1タイミング差分器(430) に電気的に接続されたタイマ(470)を備えていることを特徴とする請求項17記載のエネルギー測定装置 。
  19. 19
    前記第1,第2センサは、容量性センサ(310,320)であり、各センサは、アノードとして機能するイオンビームに対して、1つのキャパシタのカソードとして機能する金属コア(316) を有することを特徴とする請求項17記載のエネルギー測定装置 。
  20. 20
    前記第1,第2センサは、誘導性センサ(210,220)であることを特徴とする請求項17記載のエネルギー測定装置 。
  21. 21
    イオン注入装置(10)のイオンビーム(14)の選択されたイオンパルスに含まれるイオンの平均運動エネルギーを測定するための方法であって、 (a) イオンビームに沿ってかつ所定の距離だけ離れて配置された第1,第2センサ(210,310;220,320)を設け、第2センサが第1センサの下流側にあり、前記第1センサ(210,310)は、イオンビームのイオンパルスが第1センサを通過するとき信号を発生し、前記第2センサ(220,320)は、イオンビームのイオンパルスが第2センサを通過するとき信号を発生する工程と、 (b) 前記第1,第2センサ(210,310;220,320)間のイオンビーム内におけるイオンパルスの平均数(N)をイオンビームエネルギーの概算値に基づいて計算し、公式t (offset) =N×T(ここで、Tは、イオンパルス間の所定時間間隔)を用いて、選択されたイオンパルスに対するオフセット時間t (offset) を計算する工程と、 (c) 前記計算されたオフセット時間と、前記第1,第2センサによって発生した信号を用いて、前記選択されたイオンパルスに対する経過時間tを決定する工程とを含むことを特徴とする測定方法 。
  22. 22
    前記経過時間tを決定する工程は、 (a) 前記選択されたイオンパルスが前記第1センサを通過した時の時間と次のイオンパルスが前記第2センサ(220,320) を通過した時の次の最先時間との間における遅延時間Δtを決定し、 (b) 次式 t=[N×T]+Δt(ここで、Nはイオンパルスの平均数であり、Tはイオンパルス間の所定時間間隔)を用いて、選択されたパルスに対する経過時間tを計算する、各ステップを含むことを特徴とする請求項21に記載の測定方法 。
Independent claims22