JPH08233998A - High-speed atomic beam device - Google Patents
High-speed atomic beam deviceInfo
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- JPH08233998A JPH08233998A JP3455395A JP3455395A JPH08233998A JP H08233998 A JPH08233998 A JP H08233998A JP 3455395 A JP3455395 A JP 3455395A JP 3455395 A JP3455395 A JP 3455395A JP H08233998 A JPH08233998 A JP H08233998A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を製造する
際のドーパント注入等において、従来のイオンを注入す
る方法に代わって中性の高速原子の注入を行うための高
速原子線注入装置等の高速原子線装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed atomic beam implanter or the like for implanting neutral fast atoms in place of the conventional ion implantation method in the dopant implantation in manufacturing a semiconductor device. High-speed atomic beam equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体の製造工程において、半導体基板
上に集積回路を形成するために、基板に異種元素を打ち
込むいわゆる不純物ドーピングが行われる。このための
方法として、従来はイオン注入法が用いられている。し
かし、この方法では、集積度の向上に従い、イオン電荷
の蓄積に起因する絶縁膜の破壊や、クーロン力による入
射イオンの軌道の偏向に起因する打ち込み精度の低下、
イオン注入により流れる電流に起因するジュール熱によ
る素子の破壊などの問題が顕著になった。2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, in order to form an integrated circuit on a semiconductor substrate, so-called impurity doping is performed to implant a different element into the substrate. As a method for this purpose, an ion implantation method has been conventionally used. However, in this method, as the degree of integration is improved, the insulation film is destroyed due to the accumulation of ionic charges, and the implantation accuracy is reduced due to the deflection of the trajectory of incident ions due to Coulomb force.
Problems such as element destruction due to Joule heat caused by the current flowing by ion implantation have become prominent.
【０００３】そこで、高速のイオンビームをターゲット
に向う途中で中性化して原子線の流れとし、これをター
ゲットの半導体基板に注入することが行われている。こ
れは、例えば特開平３−１５２８４８号公報に示すよう
に、イオン源から加速されてターゲットに向かう高速イ
オンビームの経路が形成される真空チャンバの一部に、
アルゴンのような不活性ガスを導入する中性化室を設
け、ここでガスとイオンの接触により電荷を交換してイ
オンを電気的に中性化し、中性である高速原子線を形成
するものである。Therefore, a high-speed ion beam is neutralized on the way to the target to form a stream of atomic beams, which is then injected into the semiconductor substrate of the target. This is, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 1552848/1993, in a part of a vacuum chamber where a path of a high-speed ion beam accelerated from an ion source toward a target is formed,
A neutralization chamber for introducing an inert gas such as argon is provided, in which the ions are electrically neutralized by contact between the gas and ions to electrically neutralize the ions and form a neutral fast atom beam. Is.
【０００４】イオンビームの経路は他の分子等との衝突
を避けるため、真空中に設けられており、一方、中性化
室は所定の圧力のガスが封入されており、中性化室には
ビームを流入及び流出させるための開口が形成されてい
る。中性化室にガス供給路と排気路を設け、ガス中性化
室の内部にガスを供給すると共に排気することにより一
定のガス圧を維持している。又、中性化室の外に開口か
ら漏れ出るガスは全体の真空系の真空ポンプで排気する
ようにしている。The path of the ion beam is provided in a vacuum in order to avoid collision with other molecules and the like. On the other hand, the neutralization chamber is filled with a gas having a predetermined pressure, and the neutralization chamber is filled with the gas. Has openings for inflow and outflow of the beam. A gas supply passage and an exhaust passage are provided in the neutralization chamber, and a constant gas pressure is maintained by supplying and exhausting the gas into the gas neutralization chamber. The gas leaking from the opening to the outside of the neutralization chamber is exhausted by the vacuum pump of the entire vacuum system.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオン注入
においては半導体基板に注入したイオンの量は、半導体
基板に注入したイオン電流を積分することにより容易に
測定することができる。しかしながら中性化された高速
原子線は、電気的に中性であるため、ビームの流量を電
流として直接測定することができない。このため、半導
体基板に注入した原子の注入量も直接測定することがで
きず、間接的な方法に頼らざるを得なかった。By the way, in the ion implantation, the amount of ions implanted in the semiconductor substrate can be easily measured by integrating the ion current implanted in the semiconductor substrate. However, since the neutralized fast atom beam is electrically neutral, the flow rate of the beam cannot be directly measured as a current. For this reason, the injection amount of the atoms injected into the semiconductor substrate cannot be directly measured, and an indirect method has to be used.
【０００６】即ち、従来の代表的な高速原子線の流量の
測定方法は、原子線が半導体基板に注入されるときに発
生する二次電子又は二次イオンを、ターゲットである基
板の周辺に配置した収集電極で収集し、二次電子又はイ
オンの電流を測定することにより間接的に測定するもの
であった。このため、二次電子等の発生量はターゲット
である基板の表面状態等によっても異なり、正確な高速
原子線の流量を測定することができなかった。又、収集
電極をターゲットの近傍に配置すると二次電子等の捕集
は容易となるが、高速原子線が収集電極に当たることに
より汚染ガスを発生させるという問題があった。That is, in the conventional typical method for measuring the flow rate of a high-speed atomic beam, secondary electrons or secondary ions generated when an atomic beam is injected into a semiconductor substrate are arranged around a target substrate. It was measured indirectly by collecting with a collecting electrode and measuring the current of secondary electrons or ions. For this reason, the amount of secondary electrons generated varies depending on the surface state of the target substrate, etc., and it has been impossible to accurately measure the flow rate of the fast atom beam. Further, when the collecting electrode is arranged in the vicinity of the target, collection of secondary electrons and the like becomes easy, but there is a problem that a high-speed atom beam hits the collecting electrode to generate a pollutant gas.
【０００７】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、汚染ガスを発生させることなく、より正確に高速
原子線の流量又は注入量を測定することのできる高速原
子線装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a high-speed atom beam apparatus capable of measuring the flow rate or injection amount of a high-speed atom beam more accurately without generating a pollutant gas. With the goal.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の高速原子線装置
は、イオン源から加速されてターゲットに向かう高速イ
オンビームの経路に沿って、該ビームが通過する開口を
備えた中性化室を設け、該中性化室でイオンビームの電
荷を交換することにより高速原子線に変換して前記ター
ゲットに導く高速原子線装置において、前記イオンビー
ム又は高速原子線を取囲むように配置された磁性材と、
該磁性材中の周方向に沿って発生する磁束を検出する磁
気検出素子とを備えたことを特徴とする。A fast atom beam apparatus of the present invention comprises a neutralization chamber having an opening through which a fast ion beam accelerated from an ion source and directed toward a target passes. A high-speed atom beam apparatus which is provided and converts the charge of an ion beam in the neutralization chamber into a high-speed atom beam to guide the target to the target. Wood and
A magnetic detection element for detecting a magnetic flux generated along the circumferential direction in the magnetic material.
【０００９】又、前記磁気検出素子を備えたリング状の
磁性材を前記ビームの中性化室の上流側と下流側に配置
したことを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the ring-shaped magnetic material provided with the magnetic detection element is arranged on the upstream side and the downstream side of the neutralizing chamber of the beam.
【００１０】又、前記磁気検出素子を備えたリング状の
磁性材を中性化室の下流側のイオン偏向除去装置の更に
下流側に配置したことを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the ring-shaped magnetic material provided with the magnetic detection element is arranged further downstream of the ion deflection removing device on the downstream side of the neutralization chamber.
【００１１】又、前記磁気検出素子を備えた磁性材を前
記ビームが形成される真空容器内に配置したことを特徴
とする。Further, the magnetic material provided with the magnetic detection element is arranged in a vacuum container in which the beam is formed.
【００１２】本発明のイオンビーム流量の測定装置は、
イオン源から加速されてターゲットに向かう高速イオン
ビームの経路に沿って、該ビームが通過する開口を備え
た中性化室を設け、該中性化室でイオンビームの電荷を
交換することにより高速原子線に変換して前記ターゲッ
トに導く高速原子線装置におけるイオンビーム流量の測
定装置であって、前記イオンビーム又は高速原子線を取
囲むように配置されたリング状の磁性材と、該磁性材中
に間挿されその周方向に沿って発生する磁束を検出する
ＳＱＵＩＤ素子とを備えたことを特徴とする。The ion beam flow rate measuring device of the present invention is
Along with the path of the high-speed ion beam that is accelerated from the ion source toward the target, a neutralization chamber having an opening through which the beam passes is provided, and the charge of the ion beam is exchanged in the neutralization chamber to achieve high-speed A device for measuring an ion beam flow rate in a high-speed atom beam device which converts an atomic beam and guides it to the target, comprising a ring-shaped magnetic material arranged so as to surround the ion beam or the high-speed atomic beam, and the magnetic material. And a SQUID element that is inserted inside and detects a magnetic flux generated along the circumferential direction.
【００１３】又、前記磁性材には、測定対象の前記イオ
ンビーム流量によって生じる磁束以外の外部要因に起因
する磁束を打ち消すための第１コイルを備え、該磁性材
中の磁束をゼロとした状態で前記イオンビーム流量に起
因した磁束の測定を行うことを特徴とする。Further, the magnetic material is provided with a first coil for canceling a magnetic flux caused by an external factor other than the magnetic flux generated by the flow rate of the ion beam to be measured, and the magnetic flux in the magnetic material is set to zero. The magnetic flux resulting from the flow rate of the ion beam is measured in Step 1.
【００１４】又、前記磁性材には、該磁性材を取り巻く
イオンビーム流量測定のための第２コイルを備え、前記
イオンビーム流量に起因する該磁性材中の磁束を前記コ
イルに電流を流すことによって打ち消し、前記電流値か
ら前記イオンビーム流量を測定することを特徴とする。Further, the magnetic material is provided with a second coil for measuring the ion beam flow rate surrounding the magnetic material, and a magnetic flux in the magnetic material due to the ion beam flow rate is caused to flow through the coil. And the ion beam flow rate is measured from the current value.
【００１５】[0015]
【作用】イオンビーム又は高速原子線を取囲む磁性材
と、その磁性材の切欠き部に配置され、円周方向に沿っ
て発生する磁束を検出する磁気検出素子とを備えたこと
から、磁性材にはビーム中に含まれるイオンの流れに比
例した磁束が発生して、磁気検出素子によりこの信号を
取り出すことができる。Since the magnetic material surrounding the ion beam or the high-speed atom beam and the magnetic detecting element arranged in the notch of the magnetic material to detect the magnetic flux generated along the circumferential direction, A magnetic flux proportional to the flow of ions contained in the beam is generated in the material, and this signal can be taken out by the magnetic detection element.
【００１６】磁気検出素子を備えた磁性材をビームの径
路中の中性化室の上流側と下流側に配置したことによ
り、中性化室の上流側では中性化前のイオン流量に比例
した信号を測定でき、中性化室の下流側においては中性
化後の高速原子線に含まれている残留イオンの流量に比
例した信号を測定できる。従って、この差分をとること
により中性原子に変換されたビーム流量に比例した信号
を測定することができる。そして、中性化したビーム流
量と中性化室の上流側のイオンの流量との比をとること
により、中性化率を測定することができる。By arranging the magnetic material having the magnetic detection element on the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber in the beam path, the upstream side of the neutralization chamber is proportional to the ion flow rate before neutralization. A signal proportional to the flow rate of residual ions contained in the fast atom beam after neutralization can be measured downstream of the neutralization chamber. Therefore, by taking this difference, a signal proportional to the beam flow rate converted into neutral atoms can be measured. Then, the neutralization rate can be measured by taking the ratio of the flow rate of the neutralized beam and the flow rate of the ions on the upstream side of the neutralization chamber.
【００１７】又、残留イオンの偏向除去装置の下流側に
磁気検出素子を備えた磁性材を配置することにより、残
留イオン偏向除去装置で除去されなかったターゲットに
向かう残留イオンの量を測定することができる。Further, by disposing a magnetic material having a magnetic detection element on the downstream side of the residual ion deflection removal device, it is possible to measure the amount of residual ions directed to the target which has not been removed by the residual ion deflection removal device. You can
【００１８】又、中性化室の上流側と下流側の磁気検出
素子からの差分信号を取り出して、積分回路により時間
で積分することで、中性化された原子のターゲットへの
注入量を測定することができる。Further, the difference signal from the magnetic detecting elements on the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber is taken out and integrated by the time by the integrating circuit, so that the injection amount of the neutralized atoms into the target is determined. Can be measured.
【００１９】又、磁気検出素子としてＳＱＵＩＤ素子を
用いたので、極めて微弱なイオンビーム流量による磁束
を検出することができる。そして、イオンビーム又は高
速原子線に含まれるイオンビーム流量によって生じる磁
場よりもはるかに大きな地磁気あるいは偏向用磁石によ
って生じる外部磁場を打ち消す第１コイルを備えたこと
から、これらの外部磁場等に埋もれることなく微弱なイ
オンビームあるいは高速原子線に含まれる残留イオンビ
ーム流量による磁束を検出することができる。Further, since the SQUID element is used as the magnetic detection element, it is possible to detect a magnetic flux due to an extremely weak ion beam flow rate. Further, since the first coil that cancels the external magnetic field generated by the geomagnetism or the deflection magnet, which is much larger than the magnetic field generated by the ion beam flow rate contained in the ion beam or the fast atom beam, is buried in these external magnetic fields, etc. It is possible to detect the magnetic flux due to the flow rate of the residual ion beam contained in the weak ion beam or the fast atom beam.
【００２０】又、前記磁性材を取り巻く第２コイルを備
え、イオン流量による磁束を打ち消す電流を印加し、磁
性材中の磁束がゼロとなることを前記ＳＱＵＩＤ素子で
検出し、その電流値からイオンビーム流量を測定するこ
とにより、イオンビーム流量の測定のダイナミックレン
ジを広く取ることが可能となり、広い範囲で高精度の測
定が可能となる。Further, a second coil surrounding the magnetic material is provided, a current for canceling the magnetic flux due to the ion flow rate is applied, and it is detected by the SQUID element that the magnetic flux in the magnetic material becomes zero. By measuring the beam flow rate, the dynamic range of the ion beam flow rate measurement can be widened, and highly accurate measurement can be performed in a wide range.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。尚、各図中同一符号は同一又は相
当部分を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【００２２】図１は、本発明の一実施例の高速原子線注
入装置を示すもので、図中、符号１は全体がほぼＬ字型
の真空チャンバであり、主ポンプ２によって排気されて
所定の高真空度に保たれている。その屈曲する一端側に
は、イオン源３が設けられ、イオン源３の近傍には高電
圧が印加される電極５からなる加速部が設けられてい
る。真空チャンバの屈曲部６には、図示しない磁石によ
って磁場を形成し、これによってイオンビーム１２を偏
向させて所要のイオンのみを中性化部の方向に向ける分
離部が設けられている。FIG. 1 shows a high-speed atomic beam implanter according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a vacuum chamber having a substantially L-shape as a whole, which is evacuated by a main pump 2 to a predetermined size. Maintained at a high degree of vacuum. An ion source 3 is provided on one end of the bent portion, and an accelerating portion including an electrode 5 to which a high voltage is applied is provided near the ion source 3. The bending portion 6 of the vacuum chamber is provided with a separating portion that forms a magnetic field by a magnet (not shown) and deflects the ion beam 12 to direct only desired ions toward the neutralizing portion.
【００２３】真空チャンバ１の長手部中央には、中性化
室７を有する中性化部が設けられ、その出口側には、や
はり磁石により残留イオンを偏向させて取り除く除去装
置８が設けられている。長手部の末端部には、高速原子
線のターゲットとなる半導体基板１０を回転させながら
保持する回転台９が設けられている。A neutralization part having a neutralization chamber 7 is provided at the center of the longitudinal portion of the vacuum chamber 1, and a removal device 8 for removing residual ions by deflecting residual ions by a magnet is provided at the exit side thereof. ing. At the end of the longitudinal portion, there is provided a turntable 9 for holding the semiconductor substrate 10 which is the target of the high-speed atom beam while rotating it.
【００２４】中性化室７は、イオンビーム１２の走行す
る線に沿って設けられ、ビームが通過する開口を備えて
いる。中性化室７はオリフィスによって区切られた複数
の部屋からなっており、この例では三つの部屋からなっ
ている。オリフィスはそれぞれの部屋の中心軸線上に形
成され、その径は必要とされるビームの径よりもやや大
きな値となっている。そして三つの部屋の中央の部屋に
は、不活性ガスの供給源と連絡された供給管１５が接続
されており、これには流量調整弁１６が設けられてい
る。一方、これに隣接する二つの部屋にはターボ分子ポ
ンプ１７の吸気側が連結されている。The neutralization chamber 7 is provided along the traveling line of the ion beam 12 and has an opening through which the beam passes. The neutralization chamber 7 is composed of a plurality of rooms separated by orifices, and in this example, is composed of three rooms. The orifice is formed on the central axis of each room, and its diameter is slightly larger than the required beam diameter. A supply pipe 15 connected to a supply source of an inert gas is connected to the center of the three chambers, and a flow rate adjusting valve 16 is provided in the supply pipe 15. On the other hand, the intake side of the turbo molecular pump 17 is connected to the two adjacent chambers.
【００２５】真空チャンバ１の内部は、主ポンプ２によ
って例えば１×１０-5Torr以下の真空状態に保たれてい
る。この状態でイオン源３よりイオンが発生させられ、
このイオンは加速部５によって加速されて一定のエネル
ギを得る。このように形成されたイオンビームは分離部
６において磁界により力を受けてその質量とエネルギの
関係で決まる一定の角度だけ曲げられる。これによっ
て、分離部の磁界を調整することによって、必要とされ
る種類のイオンのみが軌道を９０度曲げられて中性化部
に向かう。The inside of the vacuum chamber 1 is maintained in a vacuum state of, for example, 1 × 10 -5 Torr or less by the main pump 2. In this state, ions are generated from the ion source 3,
The ions are accelerated by the accelerating unit 5 to obtain constant energy. The ion beam thus formed is subjected to a force by the magnetic field in the separating section 6 and bent at a constant angle determined by the relationship between the mass and the energy. As a result, by adjusting the magnetic field of the separation part, only the ions of the required type have their trajectories bent by 90 degrees toward the neutralization part.
【００２６】中性化室７においては、不活性ガス源より
供給管１５を通して流量制御弁１６によって制御された
量のアルゴン等の不活性ガスが導入され、一方、ターボ
分子ポンプ１７の作用によって排気される不活性ガスの
流れが形成されている。ターボ分子ポンプの排気量は十
分大きく設定されているので、ガスが供給される部屋と
隣接する部屋の間には、約１０2 程度の圧力差ができ、
従ってこのような多段の部屋と循環排気系を設けること
によって中性化室７の中央部分の部屋は、真空チャンバ
の真空状態に比べて約１０4 程度高いガス圧力が保たれ
ている。In the neutralization chamber 7, an amount of an inert gas such as argon controlled by the flow control valve 16 is introduced from an inert gas source through the supply pipe 15, while the turbo molecular pump 17 exhausts the gas. A flow of inert gas is formed. Since the displacement of the turbo molecular pump is set large enough, there is a pressure difference of about 10 2 between the room to which the gas is supplied and the adjacent room.
Therefore, by providing such a multi-stage chamber and the circulation exhaust system, the gas pressure in the central chamber of the neutralization chamber 7 is maintained at about 10 4 higher than the vacuum state of the vacuum chamber.
【００２７】このような圧力状態で保たれている不活性
ガスの中にイオンビームが通過することによってイオン
と不活性ガス原子との接触によりイオンがガス原子の電
荷を受けて、即ち電荷交換により中性化され、中性原子
線のビームとして中性化室７の後段の開口をターゲット
方向に向かって出て行く。高速イオンが電荷交換により
中性化された原子は、イオンが有していた運動エネルギ
をほとんど失わないので、高速原子線１３として走行し
てターゲットである半導体ウエハ１０内に注入される。When the ion beam passes through the inert gas maintained under such a pressure state, the ions receive the charge of the gas atoms due to the contact between the ions and the inert gas atoms, that is, by the charge exchange. It is neutralized and exits in the rear opening of the neutralization chamber 7 toward the target as a beam of neutral atomic rays. The atoms neutralized by the high-speed ions by charge exchange hardly lose the kinetic energy possessed by the ions, and therefore travel as the high-speed atom beam 13 and are injected into the semiconductor wafer 10 as the target.
【００２８】この原子線１３の流れの中に含まれる中性
化されずに残った残留イオンは、残留イオン除去装置８
において磁界中を通過する際に磁気力を受けて軌道を変
更させられて除去される。高速原子線１３はそのまま直
進して回転台９に取り付けられたターゲットに注入され
て半導体基板１０のドーピング作用を行う。この装置に
おいては、中性化室７における不活性ガスの圧力を所定
の値に保つことが重要であり、この圧力が高すぎる場合
には、中性化されて原子となるイオンの量は多くなる
が、ビームとガスの相互作用による散乱も多くなって最
終的にターゲットに到達する原子線の量は少なくなる。
一方、ガスの圧力が低すぎる場合には、ガスとイオンの
接触が少なくなって、中性化率自体が低下してしまう。Residual ions remaining in the flow of the atomic beam 13 without being neutralized are removed by the residual ion removing device 8
At the time of passing through a magnetic field, the orbit is changed by the magnetic force and is removed. The high-speed atom beam 13 goes straight as it is and is injected into a target mounted on the turntable 9 to perform the doping action of the semiconductor substrate 10. In this device, it is important to keep the pressure of the inert gas in the neutralization chamber 7 at a predetermined value, and if this pressure is too high, the amount of ions neutralized to become atoms is large. However, the amount of atomic beams that finally reach the target is reduced due to the increased scattering due to the interaction between the beam and the gas.
On the other hand, when the pressure of the gas is too low, the contact between the gas and the ions is reduced and the neutralization rate itself is lowered.
【００２９】図１において符号２１，２２，２３は、イ
オンビーム１２又は高速原子線１３を取り囲むように配
置されたリング状の磁性体である。図２（Ａ）は、ビー
ムの走行方向に向かって見たリング状の磁性材の断面図
であり、図２（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った拡大断
面図である。リング状の磁性材２１，２２，２３は、円
周方向に異方性を有する磁性体、例えばＦｅ／Ｃｏ系パ
ーメンジュール、スパーメンジュール、又はＦｅ／Ｎｉ
系スーパマロイ等であり、イオンビーム１２又は高速原
子線１３を取り囲むように、ビームに対して垂直に配置
されている。そして、磁性材２１，２２，２３は、その
一部に切欠きを備え、半導体ホール効果素子２７が、磁
性材中の円周方向に沿って発生する磁束を検出するよう
に、円周方向にその表面が垂直となるように挿入されて
いる。In FIG. 1, reference numerals 21, 22, and 23 are ring-shaped magnetic bodies arranged so as to surround the ion beam 12 or the fast atom beam 13. 2A is a cross-sectional view of the ring-shaped magnetic material as viewed in the beam traveling direction, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The ring-shaped magnetic materials 21, 22, and 23 are magnetic bodies having anisotropy in the circumferential direction, such as Fe / Co-based permendur, spermendur, or Fe / Ni.
It is a system supermalloy or the like, and is arranged perpendicularly to the beam so as to surround the ion beam 12 or the fast atom beam 13. The magnetic materials 21, 22, 23 are provided with notches in a part thereof, and the semiconductor Hall effect element 27 is arranged in the circumferential direction so as to detect the magnetic flux generated along the circumferential direction in the magnetic material. It is inserted so that its surface is vertical.
【００３０】ホール効果素子２７の信号線は、図１に点
線で示すように制御装置２５に接続されている。ホール
効果素子２７は、イオンビーム１２又は高速原子線１３
を取り囲むリング状の磁性材２１，２２，２３の中にそ
の磁束を検出するように配置されているので、ビーム１
２，１３中のイオンの流量に比例した磁束が磁性材２
１，２２，２３中に生じ、その磁束に比例したホール電
圧を検出する。従って、ホール効果素子２７の出力信号
は、ビーム１２，１３中に含まれるイオンの流量に比例
したものとなる。The signal line of the Hall effect element 27 is connected to the control device 25 as shown by the dotted line in FIG. The Hall effect element 27 includes an ion beam 12 or a fast atom beam 13
Since it is arranged so as to detect the magnetic flux in the ring-shaped magnetic materials 21, 22, 23 surrounding the beam 1,
A magnetic flux proportional to the flow rate of ions in
The Hall voltage that is generated in the magnets 1, 22, and 23 and is proportional to the magnetic flux is detected. Therefore, the output signal of the Hall effect element 27 is proportional to the flow rate of the ions contained in the beams 12 and 13.
【００３１】図１に示す本実施例においては、ビーム１
２，１３の径路において、中性化室７の上流側、下流
側、更に残留イオン除去装置８の下流側にホール効果素
子を備えた磁性材２１，２２，２３がそれぞれ配置され
ている。磁性材２１は、中性化室７の上流側に配置され
ているので、イオンビームの全流量を測定する。磁性材
２２は、中性化室７の下流側に配置されているので、高
速原子線１３中に含まれる残留イオンの流量を測定す
る。In the embodiment shown in FIG. 1, the beam 1
In the paths 2 and 13, magnetic materials 21, 22 and 23 having Hall effect elements are arranged on the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber 7, and further on the downstream side of the residual ion removing device 8. Since the magnetic material 21 is arranged on the upstream side of the neutralization chamber 7, the total flow rate of the ion beam is measured. Since the magnetic material 22 is arranged on the downstream side of the neutralization chamber 7, the flow rate of residual ions contained in the fast atom beam 13 is measured.
【００３２】上述したように中性化室で高速イオンビー
ム１２は高速原子線１３に変換されるが、その変換率は
概略数十％程度であり、高速原子線１３中には多少の中
性化されずに残った残留イオンを含んでいる。残留イオ
ンは、残留イオン除去装置８の磁気力でその軌道を曲げ
られ、残留イオンビーム１４として高速原子線１３から
除去される。残留イオン除去装置８の下流側に配置され
た磁性材２３には、残留イオンが除去された後なので、
本来高速原子線１３中には残留イオンは含まれない。従
って、磁性材２３に配置されたホール効果素子に信号が
検出されるならば、高速原子線１３中にイオンの流れが
含まれていることになり、残留イオン除去装置系の異常
を示しているものとなる。As described above, the fast ion beam 12 is converted into the fast atom beam 13 in the neutralization chamber, but the conversion rate is about several tens of percent, and the neutral atom in the fast atom beam 13 is somewhat neutral. It contains residual ions that were left unconverted. The residual ions have their trajectories bent by the magnetic force of the residual ion removing device 8 and are removed from the fast atom beam 13 as a residual ion beam 14. Since the residual ions are removed from the magnetic material 23 arranged on the downstream side of the residual ion removing device 8,
Originally, the fast atom beam 13 does not contain residual ions. Therefore, if a signal is detected by the Hall effect element arranged on the magnetic material 23, it means that the ion flow is contained in the fast atom beam 13, which indicates an abnormality in the residual ion removing system. Will be things.
【００３３】磁性材２１，２２，２３の各ホール効果素
子の信号は制御装置２５に伝達され、制御装置２５内に
おいてその信号がコンピュータ等により分析処理され
る。制御装置２５には積分回路を備え、磁性材２１と磁
性材２２のそれぞれのホール効果素子の差分信号を時間
で積分するようになっている。磁性材２１と磁性材２２
の差分信号は、イオンビーム流量から高速原子線中の残
留イオン流量の差分であり、中性原子に変換された流量
を示している。従って、この差分信号を積分することに
より、半導体基板中に注入された高速原子の注入量を測
定することができる。The signals of the Hall effect elements of the magnetic materials 21, 22, and 23 are transmitted to the control device 25, and the signals are analyzed by a computer or the like in the control device 25. The control device 25 is provided with an integrating circuit so that the differential signals of the Hall effect elements of the magnetic material 21 and the magnetic material 22 are integrated over time. Magnetic material 21 and magnetic material 22
Is a difference between the ion beam flow rate and the residual ion flow rate in the fast atom beam, which indicates the flow rate converted into neutral atoms. Therefore, by integrating this difference signal, the implantation amount of fast atoms implanted in the semiconductor substrate can be measured.
【００３４】尚、図１に示す実施例においては磁性材２
１，２２，２３は真空チャンバ１内に設置されている
が、真空チャンバ１外に設置するようにしても良い。イ
オンビーム１２又は高速原子線１３中のイオン流量Ｉ0
に対して、ビームからの距離をｒとすると磁界の強さＨ
は、 Ｈ＝Ｉ0 ／２πｒ であるから、リング状の磁性材の半径ｒを小さくすると
磁界の強さＨは強くなり、ホール効果素子の検出感度が
良くなる。しかしながら、磁性材２１，２２，２３を真
空チャンバ１外に配置することにより、検出感度は真空
チャンバ内に磁性材を配置するのと比較して低下する
が、測定系の設置及び保守が容易となる。The magnetic material 2 is used in the embodiment shown in FIG.
Although 1, 22, 23 are installed inside the vacuum chamber 1, they may be installed outside the vacuum chamber 1. Ion flow rate I 0 in the ion beam 12 or the fast atom beam 13
On the other hand, if the distance from the beam is r, the magnetic field strength H
Since H = I 0 / 2πr, the magnetic field strength H becomes stronger when the radius r of the ring-shaped magnetic material is made smaller, and the detection sensitivity of the Hall effect element improves. However, by disposing the magnetic materials 21, 22, and 23 outside the vacuum chamber 1, the detection sensitivity is lower than that when the magnetic material is arranged in the vacuum chamber, but the installation and maintenance of the measurement system are easy. Become.
【００３５】又、上述の実施例においては残留イオンの
除去を偏向用磁石を用いて行っているが、静電偏向板を
用いて電界により残留イオンの軌道を曲げて高速原子線
から分離するようにしてもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, although the residual ions are removed by using the deflecting magnet, the trajectory of the residual ions is bent by the electric field by using the electrostatic deflection plate so that the residual ions are separated from the fast atom beam. You may
【００３６】尚、上述の実施例においてはホール効果素
子を備えた磁性材２１，２２，２３をビームの経路に沿
って３ヶ所配置するようにしたが、中性化室の上流側と
下流側の２ヶ所としても良く、又、中性化室下流側の１
ヶ所としてもよい。中性化室の下流側の１ヶ所にのみ本
実施例のホール効果素子を用いたリング状の磁性材を配
置することによっても、中性原子線流量を測定すること
が可能である。例えば、あらかじめ中性化室におけるイ
オンの中性化を行わない状態でイオンビームに対応した
流量を測定しておく。次に中性化室の下流で同じイオン
流量に対応した中性化後の残留イオン量を測定すること
により、その差分である高速原子線流量を測定すること
ができる。In the above-mentioned embodiment, the magnetic materials 21, 22 and 23 having the Hall effect element are arranged at three places along the beam path, but the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber. There may be two locations, and one on the downstream side of the neutralization chamber
You can set it in several places. It is also possible to measure the neutral atomic beam flow rate by disposing a ring-shaped magnetic material using the Hall effect element of this embodiment only at one location on the downstream side of the neutralization chamber. For example, the flow rate corresponding to the ion beam is measured in advance without neutralizing the ions in the neutralization chamber. Then, by measuring the amount of residual ions after neutralization corresponding to the same ion flow rate downstream of the neutralization chamber, it is possible to measure the difference in the fast atom beam flow rate.
【００３７】図３は、本発明の一実施例のイオンビーム
流量の測定装置を示す。リング状の磁性材２１，２２，
２３の中をイオンビーム１２又は高速原子線１３が通過
すると、イオンビーム流量又は残留イオンビーム流量に
対応した磁束が磁性材２１，２２，２３中に生じる。磁
性材２１，２２，２３には切欠きが設けられており、磁
性材中の円周方向の磁束に鎖交するようにＳＱＵＩＤ素
子３１が配置されている。ＳＱＵＩＤ素子とは、Superc
onducting Quantum Interference Device の略で、超伝
導デバイスの一種であり、磁束の変化分に対応した信号
を出力する高感度磁気検出素子である。FIG. 3 shows an ion beam flow rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Ring-shaped magnetic materials 21, 22,
When the ion beam 12 or the fast atom beam 13 passes through 23, magnetic fluxes corresponding to the ion beam flow rate or the residual ion beam flow rate are generated in the magnetic materials 21, 22, 23. The magnetic members 21, 22, 23 are provided with notches, and the SQUID element 31 is arranged so as to interlink with the magnetic flux in the circumferential direction in the magnetic members. SQUID element is Superc
An abbreviation for onducting Quantum Interference Device, which is a type of superconducting device and is a high-sensitivity magnetic detection element that outputs a signal corresponding to the change in magnetic flux.
【００３８】この実施例で用いられるＳＱＵＩＤ素子３
１は、高温超伝導タイプのデバイスであるため、容器３
０中に密閉され液体窒素で冷却される。容器３０には図
示しない液体窒素の供給管と気化ガスの排出管が備えら
れ、真空チャンバ１外から液体窒素が供給される。この
ＳＱＵＩＤ素子３１は、１０-8 Gauss程度の微弱磁場を
検出する感度を有している。SQUID element 3 used in this embodiment
Since 1 is a high temperature superconducting type device, the container 3
It is sealed at 0 ° C. and cooled with liquid nitrogen. The container 30 is provided with a liquid nitrogen supply pipe and a vaporized gas discharge pipe (not shown), and liquid nitrogen is supplied from outside the vacuum chamber 1. The SQUID element 31 has a sensitivity of detecting a weak magnetic field of about 10 −8 Gauss.
【００３９】コイル３２は外部磁場を補償するための数
百ターンの第１コイルで、このコイル３２に精密に制御
された電流を供給することにより磁性材２１，２２，２
３中に任意の大きさの磁束を形成することができる。The coil 32 is a first coil of several hundred turns for compensating for an external magnetic field. By supplying a precisely controlled current to this coil 32, the magnetic materials 21, 22, 2
It is possible to form a magnetic flux having an arbitrary size in 3.
【００４０】同様にコイル３３は、測定対象のイオンビ
ーム流量による磁場を補償するためのもので、数ターン
の第２コイルである。ＳＱＵＩＤ素子３１の出力はゼロ
出力検出アンプ３５に接続され、その出力は制御装置３
６を介して可変電流電源３７，３８に伝達される。可変
電流電源３７，３８は、１／１０００以上の分解能を有
する可変電流電源である。従って、例えば１００μＡ程
度の電流を０．１μＡの精度でコイル３２，３３への供
給を制御することができる。電流測定装置３９は、測定
磁場補償用の第２コイル３３へ供給される電流を１／１
０００以上の精度の分解能で測定できる電流測定装置で
ある。Similarly, the coil 33 is for compensating the magnetic field due to the flow rate of the ion beam to be measured, and is a second coil of several turns. The output of the SQUID element 31 is connected to the zero output detection amplifier 35, and its output is the control device 3
It is transmitted to the variable current power sources 37 and 38 via 6. The variable current power sources 37 and 38 are variable current power sources having a resolution of 1/1000 or more. Therefore, for example, a current of about 100 μA can be controlled to be supplied to the coils 32 and 33 with an accuracy of 0.1 μA. The current measuring device 39 reduces the current supplied to the second coil 33 for compensating the measurement magnetic field by 1/1
It is a current measuring device capable of measuring with a resolution of 000 or more.
【００４１】イオンビーム又は高速原子線に含まれる残
留イオンの流量が５ｍＡ程度であるとすると、磁性材２
１，２２，２３中に形成される磁束密度は１０-4 Gauss
程度の微弱なものとなる。しかしながら、磁性材２１，
２２，２３中には測定対象のイオンの流量に起因する磁
場のほかに、それよりもはるかに大きな外部磁場が存在
しているのが普通である。この外部磁場は、地磁気また
は偏向用磁石の漏洩磁界等によるものであり、これは１
０-2 Gauss程度となることもあり、測定対象のイオンの
流量に起因する磁場よりもはるかに大きい。このため、
この外部磁場の影響を軽減するために、円周方向以外の
磁場をシールドする磁気シールドを磁性材２１，２２，
２３及びＳＱＵＩＤ素子３１に施してもよい。Assuming that the flow rate of residual ions contained in the ion beam or fast atom beam is about 5 mA, the magnetic material 2
The magnetic flux density formed in 1, 22, 23 is 10 -4 Gauss
It will be very weak. However, the magnetic material 21,
In addition to the magnetic field caused by the flow rate of the ions to be measured, an external magnetic field much larger than the magnetic fields 22 and 23 is usually present. This external magnetic field is due to the leakage magnetic field of the geomagnetism or the deflection magnet, etc.
It may be about 0 -2 Gauss, which is much larger than the magnetic field due to the flow rate of the ions to be measured. For this reason,
In order to reduce the influence of this external magnetic field, a magnetic shield for shielding the magnetic field other than the circumferential direction is used as the magnetic material 21, 22 ,.
23 and the SQUID element 31 may be applied.
【００４２】まず、１０-2 Gauss程度の地磁気等の外部
磁場を補正するために、数百ターン巻きの外部磁場補償
用コイル３２に、１００μＡ程度の電流を流し外部磁場
を打ち消す。数百ターン巻きの外部磁場補償用の第１コ
イル３２に、１００μＡ程度の電流を０．１μＡ程度の
精度で外部磁場に起因する磁束を打消す方向に供給す
る。供給する電流を例えば０．１μＡずつステップ状に
増加してゆき、磁場の大きさの変化に対するＳＱＵＩＤ
素子３１の出力を絶えずゼロにするように可変電流電源
３７の電流を制御する。First, in order to correct an external magnetic field of about 10 -2 Gauss such as geomagnetism, a current of about 100 μA is passed through the external magnetic field compensation coil 32 having several hundred turns to cancel the external magnetic field. A current of about 100 μA is supplied to the first coil 32 for compensating the external magnetic field of several hundred turns in a direction of canceling the magnetic flux caused by the external magnetic field with an accuracy of about 0.1 μA. The current to be supplied is increased in steps of 0.1 μA, for example, to increase the SQUID against changes in the magnitude of the magnetic field.
The current of the variable current power supply 37 is controlled so that the output of the element 31 is constantly zero.
【００４３】次にイオンビーム流量の測定を行う。イオ
ンビーム流量が５ｍＡ程度であると、１０-4 Gauss程度
の円周方向の磁束密度が磁性材２１，２２，２３中に生
じる。数ターン巻きの測定磁場補償用コイル３３に、１
００μＡ程度の電流を０．１μＡ程度の精度でビーム流
量に起因する磁束を打消す方向に供給する。供給する電
流を例えば０．１μＡずつステップ状に増加してゆき、
磁場の大きさの変化に対するＳＱＵＩＤ素子３１の出力
を絶えずゼロにするように可変電流電源３８の電流を制
御する。このとき測定磁場補償用コイル３３に流れる電
流を電流測定装置３９で高精度に測定する。可変電流電
源３８は１／１０００以上の分解能を有するので、イオ
ンビーム流量によって生じる１０-4 Gauss程度の磁場
を、１０-7Gauss程度の分解能で測定できる。従って、
５ｍＡ程度のイオンビーム流量を５μＡ（０．１％）程
度の分解能で測定することができる。Next, the ion beam flow rate is measured. When the ion beam flow rate is about 5 mA, a magnetic flux density in the circumferential direction of about 10 −4 Gauss is generated in the magnetic materials 21, 22, 23. 1 for the measuring magnetic field compensation coil 33 wound several turns
A current of about 00 μA is supplied with a precision of about 0.1 μA in the direction of canceling the magnetic flux caused by the beam flow rate. The current to be supplied is increased stepwise by 0.1 μA,
The current of the variable current power supply 38 is controlled so that the output of the SQUID element 31 constantly becomes zero with respect to the change in the magnitude of the magnetic field. At this time, the current flowing through the measuring magnetic field compensation coil 33 is measured with high accuracy by the current measuring device 39. Since the variable current power supply 38 has a resolution of 1/1000 or more, a magnetic field of about 10 −4 Gauss generated by the ion beam flow rate can be measured with a resolution of about 10 −7 Gauss. Therefore,
An ion beam flow rate of about 5 mA can be measured with a resolution of about 5 μA (0.1%).
【００４４】上述した測定手順によれば、外部磁場の磁
束密度が１０-2 Gauss程度の中に埋もれた、１０-4 Gau
ss程度の微弱な測定対象のイオンビーム流量による磁場
を高精度で検出できる。従って、イオンビーム又は高速
原子線中の残留イオンビーム流量を非接触で正確に検出
できる。更に、ＳＱＵＩＤ素子を用いて測定対象のイオ
ンビーム流量に起因する磁場を打消してゼロとするのに
必要な電流値から、イオンビーム流量を算定しているの
で、ＳＱＵＩＤ素子を最も感度の高いところで使用でき
る。従って、磁性材の磁気特性の非直線性の問題を避け
て、測定対象のイオンビーム流量のダイナミックレンジ
を広く取ることができる。According to the above-mentioned measurement procedure, the magnetic flux density of the external magnetic field is buried in about 10 -2 Gauss, and 10 -4 Gau is buried.
It is possible to detect the magnetic field due to the ion beam flow rate of a weak measurement target of about ss with high accuracy. Therefore, the flow rate of the residual ion beam in the ion beam or the fast atom beam can be accurately detected without contact. Furthermore, since the ion beam flow rate is calculated from the current value required to cancel the magnetic field due to the ion beam flow rate of the measurement target to zero by using the SQUID element, the SQUID element can be used at the most sensitive position. Can be used. Therefore, the dynamic range of the flow rate of the ion beam to be measured can be widened while avoiding the problem of non-linearity of the magnetic characteristics of the magnetic material.
【００４５】又、上述の説明は磁気検出素子として高温
超伝導タイプＳＱＵＩＤ素子の例について説明したが、
他の種類の磁気検出素子を用いることにより、同様の測
定を行うことができる。例えば、低温超伝導タイプＳＱ
ＵＩＤ素子、ホール効果素子、半導体磁気抵抗素子、磁
気ダイオード等が利用可能である。In the above description, an example of a high temperature superconducting type SQUID element has been described as a magnetic detection element.
The same measurement can be performed by using another type of magnetic detection element. For example, low temperature superconducting type SQ
UID elements, Hall effect elements, semiconductor magnetoresistive elements, magnetic diodes, etc. can be used.
【００４６】又、上述の各実施例はイオン注入に代えて
高速原子を注入する高速原子線注入装置に関するもので
あるが、高速原子線によるスパッタリング、エッチン
グ、マイクロマシニング等を行う各種高速原子線装置に
利用可能であることも言う迄もない。このように本発明
の趣旨を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能で
ある。Although each of the above-described embodiments relates to a high-speed atom beam implantation apparatus for injecting high-speed atoms instead of ion implantation, various high-speed atom beam apparatuses for performing sputtering, etching, micromachining, etc. by high-speed atom beams. Needless to say that it is available for. As described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上に説明したように本発明の高速原子
線装置は、イオンビーム又は高速原子線を取り囲むよう
に配置された磁性材と、該磁性材の切欠きに配置され円
周方向に沿って発生する磁束を検出する磁気検出素子を
備えたものである。従って、磁性材内を通過するイオン
の流量を非接触で測定することができ、高速原子線装置
におけるイオンビームの中性化率、及びイオンビームか
ら変換された高速原子線の流量等を測定することができ
る。更に高速原子線の流量を積分することにより、半導
体基板等への原子線の注入量を測定することができる。As described above, the high-speed atomic beam device of the present invention has a magnetic material arranged so as to surround an ion beam or a high-speed atomic beam, and a magnetic material arranged in a notch in the circumferential direction. A magnetic detection element for detecting magnetic flux generated along the magnetic field is provided. Therefore, the flow rate of ions passing through the magnetic material can be measured in a non-contact manner, and the neutralization rate of the ion beam in the high-speed atom beam device and the flow rate of the high-speed atom beam converted from the ion beam can be measured. be able to. Further, by integrating the flow rate of the high-speed atomic beam, the injection amount of the atomic beam into the semiconductor substrate or the like can be measured.
【００４８】従って、従来の高速原子線の流量をターゲ
ットから発生する二次電子等を測定することと比較し
て、従来の二次電子等の検出のための測定系等からの汚
染ガスの発生の問題を防止でき、極めて清浄な環境下で
より正確に高速原子線流量及び半導体基板等への注入量
を測定することが可能となる。Therefore, as compared with the conventional method of measuring the flow rate of a high-speed atomic beam with the measurement of secondary electrons or the like generated from a target, the generation of pollutant gas from a measurement system or the like for the detection of conventional secondary electrons or the like. It is possible to prevent the above problem, and to measure the high-speed atomic beam flow rate and the injection amount into the semiconductor substrate and the like more accurately in an extremely clean environment.
【００４９】更に本発明のイオンビーム流量の測定装置
によれば、外部磁場に埋もれる程度の微弱なイオンビー
ム又は高速原子線の残留イオンの流量を高精度で測定す
ることができる。Further, according to the ion beam flow rate measuring device of the present invention, the flow rate of the residual ion of the ion beam or the fast atom beam, which is weak enough to be buried in the external magnetic field, can be measured with high accuracy.
【図１】本発明の一実施例の高速原子線注入装置の説明
図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a high-speed atomic beam implanter according to an embodiment of the present invention.
【図２】リング状の磁性材の構造を示す説明図であり、
（Ａ）はビームに垂直な面の断面を示し、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った拡大断面を示す。FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of a ring-shaped magnetic material,
(A) shows a cross section of a plane perpendicular to the beam, and (B) shows an enlarged cross section taken along line AA of (A).
【図３】本発明の一実施例のイオン流量測定装置の説明
図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an ion flow rate measuring device according to an embodiment of the present invention.
１ 真空チャンバ ７ 中性化室 １２ イオンビーム １３ 高速原子線ビーム ２１，２２，２３ リング状の磁性材 ２５ 制御装置 ２７ ホール効果素子 ３１ ＳＱＵＩＤ素子 ３２，３３ コイル 1 Vacuum Chamber 7 Neutralization Chamber 12 Ion Beam 13 High Speed Atomic Beam Beam 21,22,23 Ring-shaped Magnetic Material 25 Controller 27 Hall Effect Element 31 SQUID Element 32,33 Coil
Claims (16)
かう高速イオンビームの経路に沿って、該ビームが通過
する開口を備えた中性化室を設け、該中性化室でイオン
ビームの電荷を交換することにより高速原子線に変換し
て前記ターゲットに導く高速原子線装置において、前記
イオンビーム又は高速原子線を取囲むように配置された
磁性材と、該磁性材中の周方向に沿って発生する磁束を
検出する磁気検出素子とを備えたことを特徴とする高速
原子線装置。1. A neutralization chamber having an opening through which the beam is accelerated is provided along a path of a fast ion beam accelerated from an ion source toward a target, and the charge of the ion beam is charged in the neutralization chamber. In a high-speed atom beam device that converts the high-speed atom beam to guide the target by exchanging, a magnetic material arranged so as to surround the ion beam or the high-speed atom beam, and along the circumferential direction in the magnetic material. A high-speed atom beam device, comprising: a magnetic detection element that detects a generated magnetic flux.
ビームの中性化室の上流側と下流側に配置したことを特
徴とする請求項１記載の高速原子線装置。2. The fast atom beam apparatus according to claim 1, wherein magnetic materials having the magnetic detection elements are arranged on the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber of the beam.
化室の下流側のイオン偏向除去装置の更に下流側に配置
したことを特徴とする請求項２記載の高速原子線装置。3. The high-speed atom beam device according to claim 2, wherein the magnetic material provided with the magnetic detection element is arranged further downstream of the ion deflection removing device downstream of the neutralization chamber.
ビームが形成される真空容器内に配置したことを特徴と
する請求項１乃至３記載の高速原子線装置。4. The high-speed atom beam device according to claim 1, wherein a magnetic material having the magnetic detection element is arranged in a vacuum container in which the beam is formed.
ビームが形成される真空容器外に配置したことを特徴と
する請求項１乃至３記載の高速原子線装置。5. The high-speed atom beam device according to claim 1, wherein the magnetic material having the magnetic detection element is arranged outside the vacuum container in which the beam is formed.
徴とする請求項１乃至５記載の高速原子線装置。6. The high speed atom beam device according to claim 1, wherein the magnetic material has a ring shape.
に前記磁気検出素子を配置したことを特徴とする請求項
１乃至６記載の高速原子線装置。7. The high-speed atom beam device according to claim 1, wherein a cutout is provided in the magnetic material, and the magnetic detection element is arranged in the cutout.
る磁性体であることを特徴とする請求項１乃至７記載の
高速原子線装置。8. The high-speed atom beam device according to claim 1, wherein the magnetic material is a magnetic body having anisotropy in a circumferential direction.
下流側に配置したそれぞれの磁性材に備えた磁気検出素
子から、差分信号を取り出して該差分信号を積分する手
段を更に備えたことを特徴とする請求項２記載の高速原
子線装置。9. A means for extracting a differential signal from a magnetic detection element provided on each of the magnetic materials arranged on the upstream side and the downstream side of the neutralization chamber of the beam path and integrating the differential signal. The high-speed atom beam device according to claim 2, characterized in that.
向かう高速イオンビームの経路に沿って、該ビームが通
過する開口を備えた中性化室を設け、該中性化室でイオ
ンビームの電荷を交換することにより高速原子線に変換
して前記ターゲットに導く高速原子線装置において、前
記イオンビーム及び高速原子線を取囲むように磁性材
と、該磁性材に磁気検出素子とを備え、該磁気検出素子
によりイオンビーム流量及び高速原子線中の残留イオン
ビーム流量を測定し、両者の流量の差から高速原子線流
量を測定することを特徴とする高速原子線流量の測定方
法。10. A neutralization chamber having an opening through which the beam is accelerated is provided along the path of a fast ion beam accelerated from an ion source toward a target, and the charge of the ion beam is charged in the neutralization chamber. A high-speed atom beam device that converts the high-speed atom beam by exchange to lead to the target, comprises a magnetic material so as to surround the ion beam and the high-speed atom beam, and a magnetic detection element on the magnetic material. A method for measuring a high-speed atomic beam flow rate, which comprises measuring an ion beam flow rate and a residual ion beam flow rate in a high-speed atomic beam with a detection element, and measuring the high-speed atom beam flow rate from a difference between the flow rates.
に対応した信号を積分することにより、前記ターゲット
に導いた高速原子の総量を測定することを特徴とする高
速原子線注入量の測定方法。11. A method for measuring the amount of fast atom beam implantation, wherein the total amount of fast atoms guided to the target is measured by integrating the signal corresponding to the fast atom beam flow rate according to claim 10. .
向かう高速イオンビームの経路に沿って、該ビームが通
過する開口を備えた中性化室を設け、該中性化室でイオ
ンビームの電荷を交換することにより高速原子線に変換
して前記ターゲットに導く高速原子線装置におけるイオ
ンビーム流量の測定装置であって、前記イオンビーム又
は高速原子線を取囲むように配置されたリング状の磁性
材と、該磁性材中に間挿されその周方向に沿って発生す
る磁束を検出するＳＱＵＩＤ素子とを備えたことを特徴
とするイオンビーム流量の測定装置。12. A neutralizing chamber having an opening through which the beam is accelerated is provided along a path of a fast ion beam accelerated from an ion source toward a target, and the charge of the ion beam is charged in the neutralizing chamber. A device for measuring an ion beam flow rate in a high-speed atomic beam device which is converted into a high-speed atomic beam and is guided to the target, the ring-shaped magnetic material being arranged so as to surround the ion beam or the high-speed atomic beam And an SQUID element that is inserted in the magnetic material and that detects a magnetic flux generated along the circumferential direction of the magnetic material.
ンビーム流量によって生じる磁束以外の外部要因に起因
する磁束を打ち消すための第１コイルを備え、該コイル
に電流を供給して前記磁性材中の磁束をゼロとした状態
で前記イオンビーム流量に起因した磁束の測定を行うこ
とを特徴とする請求項１２記載のイオンビーム流量の測
定装置。13. The magnetic material includes a first coil for canceling a magnetic flux caused by an external factor other than the magnetic flux generated by the flow rate of the ion beam to be measured, and supplying a current to the coil to supply the magnetic material. 13. The ion beam flow rate measuring device according to claim 12, wherein the magnetic flux due to the ion beam flow rate is measured in a state where the magnetic flux therein is zero.
定のための第２コイルを備え、前記イオンビーム流量に
起因する該磁性材中の磁束を前記コイルに電流を流すこ
とによって打ち消し、該電流値から前記イオンビーム流
量を測定することを特徴とする請求項１３記載のイオン
ビーム流量の測定装置。14. The magnetic material is provided with a second coil for measuring an ion beam flow rate, and the magnetic flux in the magnetic material caused by the ion beam flow rate is canceled by passing a current through the coil, thereby eliminating the current. 14. The ion beam flow rate measuring device according to claim 13, wherein the ion beam flow rate is measured from a value.
向かう高速イオンビームの経路に沿って、該ビームが通
過する開口を備えた中性化室を設け、該中性化室でイオ
ンビームの電荷を交換することにより高速原子線に変換
して前記ターゲットに導く高速原子線装置におけるイオ
ンビーム流量の測定方法であって、前記イオンビーム又
は高速原子線を取囲むように配置されたリング状の磁性
材と、該磁性材中に間挿されその周方向に沿って発生す
る磁束を検出するＳＱＵＩＤ素子とを備え、該磁性材に
第１コイルを巻回し、該第１コイルに外部磁場を補償す
る磁束を発生する電流を供給して該磁性材中の磁束をゼ
ロとした状態で、前記測定対象のイオンビーム流量を前
記ＳＱＵＩＤ素子により測定することを特徴とするイオ
ンビーム流量の測定方法。15. A neutralization chamber having an opening through which the beam is accelerated is provided along a path of a fast ion beam accelerated from an ion source toward a target, and the charge of the ion beam is charged in the neutralization chamber. A method for measuring an ion beam flow rate in a high-speed atomic beam device, which is converted into a high-speed atomic beam and is guided to the target, the ring-shaped magnetic material being arranged so as to surround the ion beam or the high-speed atomic beam. And a SQUID element which is inserted in the magnetic material and detects a magnetic flux generated along the circumferential direction thereof, a first coil is wound around the magnetic material, and a magnetic flux for compensating an external magnetic field in the first coil. The flow rate of the ion beam is measured by the SQUID element while the magnetic flux in the magnetic material is set to zero by supplying a current that generates Method.
前記磁性材に第２コイルを巻回し、前記イオンビーム流
量による磁場を補償する磁束を発生する電流を供給し
て、該磁性材中の磁束をゼロとする電流値から測定する
ことを特徴とする請求項１５記載のイオンビーム流量の
測定方法。16. The ion beam flow rate of the measurement target is:
A second coil is wound around the magnetic material, a current for generating a magnetic flux for compensating the magnetic field due to the ion beam flow rate is supplied, and measurement is performed from a current value at which the magnetic flux in the magnetic material is zero. The method for measuring an ion beam flow rate according to claim 15.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3455395A JPH08233998A (en) | 1994-12-28 | 1995-01-31 | High-speed atomic beam device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-338886 | 1994-12-28 | ||
| JP33888694 | 1994-12-28 | ||
| JP3455395A JPH08233998A (en) | 1994-12-28 | 1995-01-31 | High-speed atomic beam device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233998A true JPH08233998A (en) | 1996-09-13 |
Family
ID=26373368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3455395A Pending JPH08233998A (en) | 1994-12-28 | 1995-01-31 | High-speed atomic beam device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08233998A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190617A (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Fujitsu Ltd | Device for neutral particle ray beam |
| CN100367830C (en) * | 2005-09-27 | 2008-02-06 | 友达光电股份有限公司 | Atomic beam generator and its method |
| US7488932B2 (en) | 2005-09-13 | 2009-02-10 | Au Optronics Corp. | Apparatus for producing atomic beam |
| WO2012137787A1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 株式会社パスカル | Neutral beam formation device, surface analysis device, neutral beam formation method, and surface analysis method |
| CN113154953A (en) * | 2021-03-05 | 2021-07-23 | 中国科学院近代物理研究所 | Target collimation positioning module, device and target shooting system |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP3455395A patent/JPH08233998A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006190617A (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Fujitsu Ltd | Device for neutral particle ray beam |
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| CN113154953B (en) * | 2021-03-05 | 2022-12-02 | 中国科学院近代物理研究所 | Target collimation positioning module, device and target shooting system |
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