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Diese
Anmeldung nimmt die Priorität
der
koreanischen Patentanmeldung
Nr. 2000-73012 , eingereicht am 4. Dezember 2000, in Anspruch
und nimmt im Folgenden hierauf voll inhaltlich Bezug.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterwaferverarbeitungssystem,
und insbesondere eine Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine Hochspannungskammer
bei einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem, welches eine Hochspannung verwendet.
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Da
die Elemente, die auf einer Halbleitervorrichtung zu integrieren
sind, immer mehr werden, sind immer präzisere Halbleiterherstellungsverfahren erforderlich.
Dies kommt daher, daß auch
kleinste Fehler oder Defekte einen Wafer von verminderter Qualität verursachen
können.
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In
jüngster
Zeit werden bei Halbleiterwaferverarbeitungssystemen Ionenimplantationsvorrichtungen
(im folgenden als Ionenimplantierer bezeichnet) verwendet, um ionisierte
Dotiermittel durch Verwendung großer Energien auf eine hohe
Geschwindigkeit zu beschleunigen, und beschleunigte Dotiermittel
in eine maskierte Oberfläche
eines Wafers zu implantieren. Der Grund dafür ist, daß der Ionenimplantierer den
Vorteil besitzt, daß er
die Menge und die Verteilung von Störstellen genau und leicht steuern kann.
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Beispiele
für Ionenimplantierer
sind in dem
US-Patent
5,834,786 A an White et al., erteilt November 1998 mit
dem Titel "High
Current Ribbon Beam Ion Implanter";
US-Patent 5,883,393 A von Tien et al., erteilt
November 1999 mit dem Titel "Source Inner Shield
for Eaton NV-10 High Current Implanter" und dem
US-Patent 6,084,240 A an Lin et al., erteilt
Januar 2000 mit dem Titel "Ion
Implanter offenbart.
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Gemäß 1 wird
dort ein herkömmlicher Ionenimplantierer 10 dargestellt.
Der Ionenimplantierer 10 weist eine Hochspannungskammer 11,
eine Verarbeitungs- bzw. Prozeßkammer 16 und
eine Ladeverriegelungskammer 18 auf. Die Hochspannungskammer 11 enthält eine
Quellkammer zum Erzeugen von Ionenstrahlen und eine Strahlenleitungskammer
zum Steuern der Strahlstärke
und um die Ionen zu beschleunigen. Die Quellkammer, die von der Strahlenleitungskammer
isoliert ist, weist eine große Potentialdifferenz
auf, beispielsweise ungefähr
40 kV bezüglich
der Strahlenleitungskammer. Die Strahlenleitungskammer, die zur
Erde hin isoliert ist, weist eine große Potentialdifferenz auf,
beispielsweise ungefähr
200 kV bezüglich
Erde.
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Im
allgemeinen ist es bei dem Halbleiterwaferverarbeitungssystem, das
eine Ionenimplantationstechnik verwendet, wichtig, die Effizienz
und Genauigkeit der Ionenimplantation bei gleichbleibender Qualität und ohne
eine Erhöhung
der Verfahrenskosten zu verbessern. Um die Effizienz und Genauigkeit der
Ionenimplantation zu verbessern, ist ein Messen verschiedener Parameter
im folgenden INPUT, die aus der Anzahl an Umdrehungen pro Minute
(Umin) des Wafers, der Spannung, dem Strom, dem Druck und der Temperatur
in der Hochspannungskammer, der Menge an Quellgasen, der Innenmasse,
der Menge an Ionen und so weiter bestehen, in Echtzeit erforderlich.
Dies ist deshalb erforderlich, da aufgrund der Werte der Parameter
in der Hochspannungskammer, die Tiefe und die Genauigkeit der Ionenimplantation
sich verändert,
wodurch sie einen großen
Einfluß auf
die Eigenschaften der Halbleitervorrichtungen haben, die auf dem
Wafer hergestellt werden.
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Bis
jetzt jedoch konnten die Werte der Parameter in der Hochspannungskammer
während
des Waferherstellungsverfahrens nicht in Echtzeit überwacht
werden. Die Parameterüberwachung
für eine gleichmäßige Aufrechterhaltung
der Parameter in der Hochspannungskammer wurde im allgemeinen wie folgt
durchgeführt.
Zunächst
wurde der Betrieb des Ionenimplantierers gestoppt. Die Hochspannungskammer 11 wurde dann
geöffnet,
um ein Parametermeßgerät 30 mit
Parametermeßsensoren
in der Hochspannungskammer 11 zu verbinden. Hierbei wurde
die Parametermeßvorrichtung 30 in
einem sicheren Abstand zu der Hochspannungskammer 11 angeordnet.
Anschließend
wurde der Ionenimplantierer zum Messen der Parameter durch die Parametermeßvorrichtung 30 teilweise
betrieben. Folglich konnte ein Bediener die Parameter in der Hochspannungskammer 11 bestimmen.
Da jedoch die Hochspannungskammer 11 eine sehr hohe Potentialdifferenz
von 40 bis 200 kV aufweist, ist es möglich, daß ein elektrischer Lichtbogen
aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Hochspannungskammer 11 und der
Parametermeßvorrichtung 30 auftreten
kann, wenn Signale, die von der Hochspannungskammer erzeugt worden
sind, zu der Parametermeßvorrichtung übertragen
werden. Der elektrische Lichtbogen kann dabei die Parametermeßvorrichtung 30 schwer beschädigen.
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Weiterer
Stand der Technik wird in
US 6,138,054
A ,
JP 08007821
A ,
DD 129184
A ,
US 5,864,591
A ,
US 3,590,250 und
US 5,737,111 A offenbart.
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US 6,138,054 A offenbart
ein Steuersystem für
eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, die eine optische Glasfaserverbindungsleitung
verwendet. Dabei enthält
eine Ionenimplantationsvorrichtung, ein Paar von Steuereinrichtungen,
die jeweils in Bereichen mit niedriger und hoher Spannung der Vorrichtung
angeordnet sind und mittels einer optischen Glasfaserverbindung
angeschlossen sind. Die Steuervorrichtung, die in dem Hochspannungsbereich
angeordnet ist, verwendet ein CPU-Paar zum Sammeln von Statusangaben
der Prozessparameter und Steuerelemente in dem Hochspannungsbereich
und zum Vorsehen von Steuersignalen für steuerbare Elemente, wie
etwa Flusssteuerventile. Die Steuervorrichtung in dem Niederspannungsbereich
ist ebenfalls ein CPU-Paar
zum Erzeugen von Steuersignalen, die über die Glasfaserverbindung
an der ersten Steuervorrichtung vorgesehen werden und zum Empfangen von
Statussignalinformation von der ersten Steuervorrichtung. Die Glasfaserverbindung
stellt eine Hochspannungsisolation zwischen den zwei Steuervorrichtungen
dar und verringert den Einfluss von Rauschen auf das Signal.
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JP 08007821 A offenbart
eine Ionenimplantationsvorrichtung zum Verbessern der Zuverlässigkeit
der Messung des Strahlstroms und der Ionenimplantation. Wenn ein
negativer Strahlstrom auf einen Wafer trifft, wird die Ausgangsspannung
eines Strom-/Spannungs-Wandlers
negativ, diese Spannung jedoch anschließend in eine positive Spannung durch
den Vollweggleichrichter umgewandelt. Folglich wird am Spannungseingang
des Spannungs-/Frequenz-Wandlers eine konstant positive Spannung
eingestellt. Diese positive Spannung wird mittels des Spannungs-/Frequenz-Wandlers
in ein Frequenzsignal gewandelt und weiter, durch den Lichtwandler
in ein optisches Signal gewandelt und schließlich durch eine optische Faser
an die Implantationsstärkensteuervorrichtung
gesendet. In einer Implantationsmengensteuervorrichtung wird die
Implantationsmenge gemäß der zuvor
erwähnten
Spannung gesteuert, welche der Strahlstrom ist. Dabei wird die Ausgangsspannung
des Strom-/Spannungs-Wandlers durch den Polarisationsfeststellkomparator
festgestellt und, wenn das Feststellungsergebnis eine negative Spannung
liefert, eine Steuerung zum Ablenken des Ionenstrahls durch eine
Ablenkungssteuervorrichtung ausgeführt, so dass eine Implantationssperrvorrichtung
betrieben wird.
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DD 129184 A beschreibt
eine Anordnung zur Übertragung
elektrischer Signale auf Hochspannungspotential. Dabei ist es das
Ziel, die Anwendungsmöglichkeiten
von Elektronenstrahlanlagen zu erweitern. Aufgabengemäß soll die
Signalübertragung
technisch so gestaltet werden, dass die auf Erdpotential befindlichen
elektrische Signale durch eine geeignete, durchschlagssichere Trennung
von Hoch- und Niederspannungskreis praktisch verzerrungsfrei auf
Hochspannungspotential angehoben werden. Dabei ist in einem durch
ein als Steuerspannung vorliegendes Mess-, Steuer- oder Regelsignal
angesteuerter Anpassungsverstärker
ein Halbleiterlaser insbesondere eine Lumineszenzdiode nachgeordnet, welche
in überschlagssicherer
Entfernung mit Hilfe einen gegebenenfalls von einem Ölbad aufgenommenen
Lichtkabels mit einem photoelektrischen Bauelement, insbesondere
mit einer Photodiode gekoppelt ist, wobei die Photodiode mit einem
Spannungsverstärker
in Wirkverbindung steht, welcher unmittelbar oder über einen
Schmitt-Trigger eine Elektronenröhre
zur Gewinnung einer Steuerspannung für einen Strahler ansteuert.
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US 5,864,591 A offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterdrücken eine Rückkopplung bei einem Nachrichtenempfänger. Dabei
wird eine Empfängerschaltung
und ein Verfahren offenbart, bei der eine automatische Verstärkungssteuerschaltung
des Empfängers
von dem Eingang des Empfängers
in Reaktion auf das Ausgangssignal von dem Empfänger isoliert wird, um den
Effekt der Rückkopplung
von dem Ausgangssignal auf den Eingang des Empfängers zu unterdrücken.
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US 3,590,250 betrifft eine
pulsweitenmodulierte Datenverbindung zum Steuern von Überwachung
der Leistungsversorgung von einem Modulator eines Hochenergie-Linearbeschleunigers
unter Verwendung von Infrarotlicht. Das Verfahren und die Vorrichtung
zum Senden von Information über
eine Hochspannungsschnittstelle mittels Lichtpulsweitenmodulation
zur entfernten Überwachung,
Steuer und/oder Erregung der Hochspannungsvorrichtung wird hier
offenbart.
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US 5,737,111 A betrifft
eine optische Empfangsvorrichtung. Dabei wird eine optische Empfangsvorrichtung
vorgesehen, welche derart aufgebaut ist, dass sie einen Anstieg
des Offset-Werts, der der Niederfrequenzantwort einer Lichtempfangsvorrichtung
zugeordnet ist, kompensieren kann. Eine Offset-Erfassungsschaltung
erfasst die Menge an Elektrizität,
die indikativ für
eine Offset-Strommenge ist, welche mit den Null-Wert eines optischen
Signals innerhalb des Strommengenausgangs von der Lichtempfangsvorrichtung
korrespondiert, und eine Stromsubtraktionsschaltung gibt die Offset-Strommenge
basierend auf der erfassten Menge an Elektrizität wieder, subtrahiert die wiedergegebene
Offset-Strommenge von dem Strommengenausgang der Lichtempfangsvorrichtung
und führt
das Ergebnis einem Vorverstärker
zu.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine
Hochspannungskammer in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem
zu schaffen, welche Parameter in der Hochspannungskammer in Echtzeit überwachen
kann, wodurch die Produktionsrate von Halbleiterwafern erhöht wird.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine
Hochspannungskammer in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem
zu schaffen, welche verhindern kann, daß Parametermeßvorrichtungen
aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Hochspannungskammer
und den Meßvorrichtungen
während
der Parametermessung beschädigt
werden.
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Diese
und andere Aufgaben werden gemäß Anspruch
1 der vorliegenden Erfindung durch eine Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine
Hochspannungskammer in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem
geschaffen, die einen elektro-optischen Wandler zum Umwandeln eines
elektrischen Signals, das von der Hochspannungskammer erzeugt worden ist,
in ein optisches Signal, einen opto-elektrischen Wandler zum Wandeln
des optischen Signals von dem elektro-optischen Wandler in ein elektrisches
Signal, und zumindest eine Meßvorrichtung
zum Messen des elektrischen Signals aufweist, das durch den opto-elektrischen
Wandler umgewandelt worden ist.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
der elektro-optische
Wandler eine Eingangsschaltung zum Aufnehmen des von der Hochspannungskammer
erzeugten Signals, eine Verstärkungsschaltung
zum Verstärken
eines Stroms und einer Spannung des Signals von der Eingangsschaltung,
eine Modulationssignalerzeugungsschaltung zum Erzeugen eines Modulationssignals
für ein Modulieren
des verstärkten
Signals, eine Modulationsschaltung zum Modulieren des verstärkten Signal in
Reaktion auf das Modulationssignal, und eine Ausgangsschaltung zum
Umwandeln des modulierten Signals in ein optisches Signal und Ausgeben
desselben.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
der opto-elektrische Wandler eine Eingangsschaltung zum Empfangen
des optischen Signals von dem elektro-optischen Wandler und zum Umwandeln
dieses optischen Signals in ein elektrisches Signal, eine Demodulationsschaltung
zum Demodulieren des Signals von der Eingangsschaltung, um eine
Wellenform aus dem ursprünglichen
Signal zu extrahieren, eine Offset-Anpassungsschaltung zum Anpassen
einer Offset-Spannung des demodulierten Signals, und eine Ausgangsschaltung
zum Ausgeben des demodulierten Signals mit der angepaßten Offset-Spannung.
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Die
vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
davon, die im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung gemacht wird,
besser ersichtlich. Es zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm einer herkömmlichen
Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine Hochspannungskammer
in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem,
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2 ein
Blockdiagramm einer Parameterüberwachungsvorrichtung
für eine
Hochspannungskammer in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem
in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 ein
Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines elektro-optischen Wandlers
darstellt, der in 2 gezeigt ist,
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4 ein
Schaltdiagramm, das ein Beispiel eines opto-elektrischen Wandlers
darstellt, der in 2 gezeigt ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
begleitende Zeichnung, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung gezeigt ist, eingehender beschrieben. Diese Erfindung
kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein
und sollte nicht so ausgelegt werden, das sie auf die hier dargelegte
Ausführungsform
beschränkt
sei; vielmehr ist diese Ausführungsform dazu
vorge sehen, die Erfindung sorgfältig
und vollständig
zu offenbaren, und vermittelt einem Fachmann den Umfang der Erfindung
vollständig. Ähnliche
Bezugszeichen bezeichnen dabei ähnliche
Elemente.
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Eine
Parameterüberwachungsvorrichtung für eine Hochspannungskammer
in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden überwacht
Parameter in der Hochspannungskammer durch Umwandeln der von der
Hochspannungskammer erzeugten elektrischen Signale in optische Signale
durch einen elektro-optischen Wandler und anschließendes Wandeln
der optischen Signale von dem elektro-optischen Wandler zurück in elektrische Signale
durch einen opto-elektrischen Wandler. Da somit die Parameter in
der Hochspannungskammer nicht unter den Einfluß der Potentialdifferenz aufgrund
der Hochspannung geraten, können
sie, ohne Schäden
an den Parametermeßvorrichtungen
zu verursachen in Echtzeit überwacht
werden und dadurch kann die Produktionsrate der Halbleiterwafer erhöht werden.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Parameterüberwachungsvorrichtung für eine Hochspannungskammer
in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher ein Ionenimplantierer verwendet
wird.
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Gemäß 2 weist
ein in einem Halbleiterwaferverarbeitungssystem verwendeter Ionenimplantierer 100 auf:
eine Hochspannungskammer 110 zum Erzeugen einer hohen Energie
zum Anregen von Ionen und zum Implantieren dieser Ionen in einen
Wafer während
der Ionenimplantation, einen elektro-optischen Wandler 150 zum
Empfangen eines Parameters INPUT, wie beispielsweise die Umdrehungen
pro Minute (Umin) des Wafers, die Spannung, der Strom, der Druck
und die Temperatur in der Hochspannungskammer, die Menge an Quellgasen, die
Innenmasse oder die Menge an Ionen, und zum Wandeln dieses/dieser
Parameter in ein optisches Signal, und eine Hochspannungsleistungsversorgung 170,
die mit der Hochspannungskammer 110 zum Zuführen einer
Hochspannung V, beispielsweise 5 kV bis 650 kV, die bei der Ionenimplantation
verwendet wird, zu der Hochspannungskammer 110 verbunden
ist.
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Wenn
der Parameter INPUT von der Hochspannungskammer als ein analoges
Signal in den elektro-optischen Wandler 150 eingegeben
wird, führt
der elektro-optische Wandler 150 eine Pulsweitenmodulation
(PWM) mit dem eingegebenen Parameter INPUT aus und wandelt das modulierte
Signal in ein auszugebendes optisches Signal. Der elektro-optische
Wandler 150 weist eine elektro-optische Vorrichtung, wie
beispielsweise einen Opto- oder Photokoppler, zum elektro-optischen
Wandeln auf, der an seinem Ende angeordnet ist. Demgemäß wird, obgleich
die Hochspannungsleistungsversorgung 170 die Hochspannung
V von 5 kV bis 650 kV zuführt,
der Parameter INPUT in der Hochspannungskammer 110, d.
h. das Signal, das durch den elektro-optischen Wandler 150 übertragen
wird, nicht von der Potentialdifferenz aufgrund der hohen Spannung beeinflußt.
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Außerhalb
des Ionenimplantierers 100 ist ein opto-elektrischer Wandler 250 mit
dem elektro-optischen Wandler 150 durch eine optische Faserleitung 200 verbunden.
Wenn der elektro-optische Wandler 150 den Parameter INPUT
in der Hochspannungskammer 110 moduliert und anschließend in
der Form eines optischen Signals ausgibt, empfängt der opto-elektrische Wandler 250 das
optische Signal in Form eines elektrischen Signals und demoduliert
es in ein ursprüngliches
Signal zurück.
Der opto-elektrische
Wandler 250 weist ebenso eine opto-elektrische Vorrichtung,
wie beispielsweise einen Opto- oder Photokoppler, zur opto-elektrischen
Umwandlung auf, die an seinem Eingangsende angeordnet ist.
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Somit
können
die Wandler 150, 250 der vorliegenden Erfindung
den Parameter in der Hochspannungskammer 110 ohne eine
Beeinflussung durch die darin erzeugte Hochspannung V modulieren
und demodulieren. Dementsprechend kann die Parameterüberwachungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verschiedene in der Hochspannungskammer 110 erzeugte
Parameter in Echtzeit ohne eine Beschädigung einer Parametermeßvorrichtung 300 überwachen.
Dementsprechend kann ein Bediener die Hochspannungskammer 110 steuern,
um sicherzustellen, daß der
Ionenimplantierer 100 unter geeigneten Bedingungen betrieben
wird.
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Die
Wandler 150, 250 zum Modulieren und Demodulieren
der von der Hochspannungskammer 110 erzeugten Parameter
wird im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
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3 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für den in 2 gezeigten
elektro-optischen Wandler 150 darstellt. Gemäß 3 weist
der elektro-optische Wandler 150 auf,: eine Eingangsschaltung 151 zum
Empfangen eines Parameters INPUT, wie beispielsweise die Umdrehungen
pro Minute des Wafers (Umin), der Spannung, des Stroms, des Drucks
und der Temperatur der Hochspannungskammer 110, der Menge
an Quellgasen, der Innenmasse oder der Menge an Ionen, der von der
Hochspannungskammer 110 in der Form eines Analogsignals
erzeugt wird, eine Verstärkungsschaltung 152 zum
Verstärken
der Spannung und des Stroms des empfangenen Signals, eine Modulationssignalerzeugungsschaltung 155 zum
Erzeugen eines Modulationssignals, die bei dem Modulieren des verstärkten Signals
verwendet wird, eine Modulations/Negativsignalentfernungsschaltung 158 zum
Modulieren des verstärkten
Signals in Reaktion auf das von der Modulationssignalerzeugungsschaltung 155 erzeugte
Modulationssignal und zum Entfernen eines negativen Werts in dem
modulierten Signal, und eine Ausgangsschaltung 159 zum
Umwandeln des modulierten Signals, das einen positiven Wert aufweist,
in ein optisches Signal und zum Ausgeben desselben.
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Die
Verstärkungsschaltung 152 ist
aus Strom- und Spannungsverstärkungsschaltungen 153, 154 zum
Verstärken
des Stroms und der Spannung des Signals, das durch die Eingangsschaltung 151 eingegeben
worden ist, aufgebaut. Die Stromverstärkungsschaltung 153 enthält einen
Bipolartransistor zum Verstärken
des eingegebenen Stroms und zum Ausgeben desselben. Alternativ kann
der Bipolartransistor durch unipolare Transistoren, beispielsweise
MOS-Transistoren, gemäß dem Schaltungsentwurf
ersetzt werden. Ebenso kann bei der Spannungsverstärkungsschaltung 154 ein
Operationsverstärker
OP-AMP einen Standardoperationsverstärker, wie beispielsweise NE5532,
verwenden.
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Die
Modulationssignalerzeugungsschaltung 155 weist eine Impulserzeugungsschaltung 156 zum Erzeugen
eines rechteckförmigen
Impulssignals und eine Dreiecksimpuls- oder Sägezahnwellenerzeugungsschaltung 157 zum
Umwandeln der Impulswelle, die von der Impulserzeugungsschaltung 156 erzeugt
worden ist, in eine Dreiecksimpulswelle auf. Die Modulationssignalerzeugungsschaltung 155 kann
aus einem Zeitgeber 555, der aus einer Modellreihe, wie beispielsweise
LM555, NE555, LM556 oder NE556, stammt, aufgebaut sein. Die datailierte Spezifikation
des 555-Zeitgebers wird in einem "555-Timer Data Sheet", Seiten 1–7 ff. offenbart, daß von Philips
Halbleiter vom 31. August 1994 veröffentlicht worden ist. Die
Dreiecksimpulserzeugungsschaltung 157 zum Umwandeln der
Impulswelle, die von der Impulserzeugungsschaltung 156 erzeugt worden
ist, in die Dreiecksimpulswelle kann aus einem Standardoperationsverstärker ausgebildet
sein. Da die Schaltungskonstruktion der Dreiecksimpulserzeugungsschaltung 157 für den Fachmann
wohl bekannt ist, wird auf eine Erklärung verzichtet.
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Wenn
der Parameter INPUT in der Hochspannungskammer 110 in die
Modulations/Negativspannungsentfernungsschaltung 158 eingegeben wird,
nachdem er durch die Verstärkungsschaltung 152 verstärkt worden
ist, führt
die Modulations/Negativspannungsentfernungsschaltung 158 die Pulswellenmodulation
in Reaktion auf das Modulationssignal in der Form der Dreiecksimpulswelle,
die von der Modulationssignalerzeugungsschaltung 155 erzeugt
worden ist, durch. Hierbei weist das Modulationssignal eine Frequenz
von ungefähr
10 kHz auf. Das durch die Verstärkungsschaltung 152 verstärkte Signal
wird derart moduliert, daß es
eine Impulsbreite gemäß der Neigung
bzw. Steigung des Modulationssignals aufweist. Nachdem die PWM (Pulsweitenmodulation)
abgeschlossen ist, wird ein Teil, der einen positiven Wert aufweist,
aus dem modulierten Signal durch eine Diode D11 extrahiert und in
die Ausgangsschaltung 159 ausgegeben. Bei der Modulations/Negativspannungsentfernungsschaltung 158 kann
eine Vorrichtung zum Modulieren des Signals aus einem dualen Differenzvergleicher,
wie beispielsweise der durch Fairchird Semiconductor Co. hergestellte
KA393, ausgebildet sein. Die detaillierte Spezifikation für diesen
ist in "KA393/KA393A
Data Sheet", Seiten
1–10 ff.,
veröffentlicht
durch Fairchird Semiconductors Co. am 13, Juli 2000, offenbart.
Die Ausgangsschaltung 159 ist aus einer Vorrichtung zum
optischen Übertragen,
wie beispiels weise einer Photodiode oder einer Laserdiode, in einer
Schaltung aufgebaut, die Optokoppler oder Photokoppler genannt wird.
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4 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für den in 2 gezeigten
opto-elektrischen Wandler 250 ist. Gemäß 4 weist
der opto-elektrische Wandler 250 auf: eine Eingangsschaltung 251 zum
Empfangen des optischen Signals, das durch den elektro-optischen
Wandler 150 übertragen worden
ist, und zum Wandeln dieses optischen Signals in ein elektrisches
Signal, eine Demodulationsschaltung 252 zum Demodulieren
des durch die Eingangsschaltung 251 eingegebenen Signals,
um daraus eine Wellenform eines ursprünglichen Signals zu extrahieren,
eine Offset-Anpassungschaltung 253 zum
Anpassen der Offset-Spannung des demodulierten Signals und eine
Ausgangsschaltung 254 zum Ausgeben eines Signals mit einer
angepaßten
Offset-Spanung.
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Die
Eingangsschaltung 251 ist aus einer Vorrichtung zum optischen
Empfangen, wie beispielsweise einem Phototransistor, in einer Schaltung
aufgebaut, die als ein Optokoppler bzw. Photokoppler bezeichnet
wird. Die Eingangsschaltung 251 empfängt das optische Signal, das
von dem elektro-optischen Wandler 150 in den Ionenimplantierer 100 ausgegeben
wird und wandelt es in ein elektrisches Signal um. Das optische
Signal, das von dem elektro-optischen Wandler 150 ausgegeben
worden ist, wird durch die optische Faserleitung 200 übertragen und
empfangen, wie es in 2 gezeigt ist. Alternativ kann
das optische Signal durch eine drahtlose optische Übertragungs-
und Empfangsvorrichtung übertragen
und empfangen werden.
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Wenn
das optische Signal in das elektrische Signal durch die Eingangsschaltung 251 umgewandelt
worden ist, demoduliert die Demodulationsschaltung 252 das
umgewandelte elektrische Signal. Da, wie vorhergehend beschrieben,
der elektro-optische Wandler 150 die PWM zum Zweck der Übermittlung des
Signals ausführt,
ist es notwendig, das modulierte Signal zu demodulieren, um die
Trägerwelle,
die bei der Modulation verwendet worden ist, zu entfernen und sein
ursprüngliches
Signal zu erhalten. Da der Parameter INPUT in der Hochspannungskammer 110,
der das ursprüngliche
Signal ausbildet, ein niederfrequentes Signal ist und die Trägerwelle
ein hochfrequentes Signal von ungefähr 10 kHz ist, kann die gleiche
Wellenform wie das ursprüngliche
Signal INPUT durch ein Durchlaufenlassen des modulierten Signals
durch ein Tiefpaßfilter
erzielt werden. Dementsprechend ist die Demodulationsschaltung 252 aus
einem herkömmlichen
Tiefpaßfilter
aufgebaut.
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Wenn
die gleiche Wellenform wie das ursprüngliche Signal INPUT durch
die Demodulationsschaltung 252 erhalten worden ist, paßt die Offset-Anpassungschaltung 253 eine
Offset-Spannung an das erhaltene Signal an. Hierbei kann die Offset-Spannung
innerhalb des Bereichs von –5
bis +5 V angepaßt
werden. Nachdem die Offset-Spannung angepaßt worden ist, wird das Signal
INPUT mit einer vorgegebenen Verstärkung verstärkt und durch die Ausgangsschaltung 254 ausgegeben.
Ein Signal OUTPUT, das durch die Ausgangsschaltung 254 ausgegeben
wird, wird in die Meßvorrichtung 300 eingegeben
und Meßergebnisse
werden in Echtzeit angegeben. Wenn hierbei der gemessene Parameter in
der Hochspannungskammer 110 von einem vorgegebenen Bereich
abweicht, erzeugt die Meßvorrichtung 300 einen
Alarm oder steuert den Ionenimplantierer 100 derart, daß das Beladen
mit Wafern stoppt. Demgemäß können die
Betriebsbedingungen der Hochspannungskammer 110, beispielsweise
die Umdrehungen eines Siliziumwafers pro Minute, die Spannung, der
Strom, der Druck und die Temperatur in der Hochspannungskammer,
die Menge an Quellgasen, die Innenmasse, die Menge an Ionen und
dergleichen gesteuert werden.
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Wenn
somit die Parameter in der Hochspannungskammer 110 durch
die Wandler 150, 250 der vorliegenden Erfindung
gemessen werden, werden sie durch die Potentialdifferenz aufgrund
der hohen Spannung V nicht beeinflußt. Daher können die Parameter der Hochspannungskammer 110 ohne
einem Beschädigen
der Hochspannungsvorrichtung in Echtzeit überwacht werden und dadurch
kann die Produktionsrate der Halbleiterwafer erhöht werden.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, ist zu beachten,
daß die
Parameterüberwachungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Parameter in der Hochspannungskammer
des Halbleiterwafersverarbeitungssystems in Echtzeit überwachen
kann.
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Ebenso
kann die Parameterüberwachungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung verhindern, daß die Meßvorrichtung aufgrund der hohen
Potentialdifferenz zwischen der Hochspannungskammer und der Meßvorrichtung
beschädigt
wird.
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In
der Beschreibung und der Zeichnung ist eine typische bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung offenbart worden, und obwohl bestimmte Ausdrücke verwendet
worden sind, sind diese in einer lediglich allgemeinen und beschreibenden
Weise verwendet worden, und nicht im Sinne einer Beschränkung des
Umfangs der Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche dargelegt
ist.