JP2010205477A - Gas control device, method of controlling gas control device and ion implantation device using them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン注入装置等の半導体製造装置におけるイオン源等の減圧可能なチャンバーへのガスの流入を制御するガス制御装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a gas control apparatus that controls the inflow of gas into a depressurizable chamber such as an ion source in a semiconductor manufacturing apparatus such as an ion implantation apparatus, and a control method therefor.
複数の会社から半導体の製造を請け負うファウンドリーにおいては、１種類の半導体を一日中作り続けることはあまりなく、むしろ、小ロットで多品種の半導体を製造することが多い。このような多品種の半導体の製造工程において、イオン注入により半導体の特性を改質させる等する場合には、半導体の種類ごとにイオン注入量や注入するイオン種を短時間で変更できることが求められている。 In a foundry that manufactures semiconductors from a plurality of companies, one type of semiconductor is not continuously produced all day, but rather, many types of semiconductors are manufactured in small lots. In the manufacturing process of such a wide variety of semiconductors, when the characteristics of the semiconductor are modified by ion implantation, it is required that the ion implantation amount and the ion species to be implanted can be changed in a short time for each type of semiconductor. ing.
イオン種の変更は、減圧可能なチャンバーであるイオン源に流入させるガスの種類を変更することによって行われる。このガスの切り替え及び流量制御を行うために、前記イオン源とガス供給手段を接続するガスライン上には、上流から１次側バルブ、マスフローコントローラ、２次側バルブをこの順で設けたガス制御装置が備えられている。 The change of the ion species is performed by changing the type of gas flowing into the ion source which is a chamber capable of depressurization. In order to perform this gas switching and flow rate control, a gas control in which a primary side valve, a mass flow controller, and a secondary side valve are provided in this order on the gas line connecting the ion source and the gas supply means. A device is provided.
このような構成のガス制御装置における従来のガス変更手順は、前記チャンバーへのガスの流入を止め、当該チャンバー内のガスを排気させる閉処理と、ガス供給手段においてガスの種類を切り替える処理と、チャンバーへのガスの流入を開始させる開処理と、から構成される。 The conventional gas change procedure in the gas control apparatus having such a configuration includes a closing process for stopping the gas flow into the chamber and exhausting the gas in the chamber, and a process for switching the type of gas in the gas supply means, And an opening process for starting the inflow of gas into the chamber.
より具体的な手順としては、閉処理は、図１に示されるように１次側バルブを全閉し（ステップＯＳ１）、マスフローコントローラによりガスラインを流れるガス流量の低下を確認し（ステップＯＳ２）、その後に２次側バルブを全閉させ（ステップＯＳ３）、チャンバー内の真空度の低下によりガスが排気されたことを確認して終了する（ステップＯＳ４）。一方、開処理は、図２に示されるように２次側バルブを開放し（ステップＯＳ５）、所定時間経過した後に１次側バルブを開放するとともに、マスフローコントローラの流量制御を開始させて終了する（ステップＯＳ６）。 As a more specific procedure, in the closing process, as shown in FIG. 1, the primary side valve is fully closed (step OS1), and a decrease in the flow rate of the gas flowing through the gas line is confirmed by the mass flow controller (step OS2). Thereafter, the secondary side valve is fully closed (step OS3), and it is confirmed that the gas has been exhausted due to a decrease in the degree of vacuum in the chamber (step OS4). On the other hand, as shown in FIG. 2, the opening process opens the secondary side valve (step OS5), opens the primary side valve after a predetermined time has elapsed, and starts the flow control of the mass flow controller and ends. (Step OS6).
ところで、このような処理手順では、上述したように閉処理時にはマスフローコントローラ内の流量可変バルブの開度について特に考慮されていないため、閉処理終了時に前記流量可変バルブの開度がどのような開度になっているのかは分からない。例えば、閉処理終了時に前記流量可変バルブが全開になっており、その状態が維持されていると、開処理時において前記２次側バルブを開放した後に前記１次側バルブを開放した時に、前記チャンバーへ突発的に大流量のガスが流入する突入が発生してしまう。すると、前記チャンバー内の圧力は、ガスをプラズマ化しイオンビームとして引き出すのに適当な所定圧力（真空度）に対して非常に大きなオーバーシュートを起こしてしまい、所定圧力に安定するまでにかかる時間が長くなってしまう。つまり、イオン種の切り替えのためにガスの種類を変更する度に、チャンバー内の圧力が安定するのを待つ必要があるので、段取り替えの時間が長くなり、半導体の製造効率が低下してしまうという不具合が発生する。 By the way, in such a processing procedure, as described above, the opening degree of the flow variable valve in the mass flow controller is not particularly considered during the closing process. I don't know if it's time. For example, when the flow rate variable valve is fully opened at the end of the closing process and the state is maintained, when the primary side valve is opened after the secondary side valve is opened during the opening process, A rush in which a large amount of gas flows into the chamber suddenly occurs. Then, the pressure in the chamber causes a very large overshoot with respect to a predetermined pressure (degree of vacuum) appropriate for extracting the gas into plasma and extracting it as an ion beam, and the time taken to stabilize at the predetermined pressure. It will be long. In other words, every time the gas type is changed to switch the ion species, it is necessary to wait for the pressure in the chamber to stabilize, so the time for changing the setup becomes longer and the semiconductor manufacturing efficiency decreases. This problem occurs.
このようなガス供給開始時にチャンバー内へのガスの突入を防止することを目的としたガス制御装置が、特許文献１に示されるようなプラズマ処理装置において開示されている。このガス制御装置は、開処理時において、マスフローコントローラに全閉するように指令し、その後に１次側バルブ及び２次側バルブを開放するように指令する制御部を備えている。 A gas control device for preventing gas entry into the chamber at the start of gas supply is disclosed in a plasma processing apparatus as disclosed in Patent Document 1. This gas control device includes a control unit that instructs the mass flow controller to be fully closed during the opening process, and then instructs the primary side valve and the secondary side valve to be opened.
しかしながら、この特許文献１には、開処理時に先立ってマスフローコントローラを全閉させると記載されているものの、この特許文献１記載の構成では実際にマスフローコントローラが常に全閉になるとは限らない。具体的には、この特許文献１ではマスフローコントローラに全閉指令を入力して内部のバルブを閉じさせようとしているが、マスフローコントローラは、流路を流れる流体の測定流量をフィードバックし、設定流量との差分に応じて流量可変バルブの開度を制御するものであり、例えば、マスフローコントローラの前後に差圧がほとんどなく、流量がほぼ０の場合には、全閉指令すなわち流量を０とする指令値が入力されたとしても、差分がほとんどないので流量可変バルブの開度を閉じる方向にほとんど制御されず、その時点の開度が維持されてしまう。また、全閉指令がフィードバック指令によらない強制的なものであったとしても、機種や流量可変バルブの構造によっては、マスフローコントローラの前後に差圧が存在しない限り、完全にバルブが全閉されるとは限らないことを本発明者らは実験によって確かめている。 However, although Patent Document 1 describes that the mass flow controller is fully closed prior to the opening process, the configuration described in Patent Document 1 does not always always fully close the mass flow controller. Specifically, in Patent Document 1, a full-close command is input to the mass flow controller to close the internal valve. However, the mass flow controller feeds back the measured flow rate of the fluid flowing through the flow path, and sets the set flow rate. For example, when there is almost no differential pressure before and after the mass flow controller and the flow rate is almost 0, a fully closed command, that is, a command to set the flow rate to 0 is controlled. Even if a value is input, since there is almost no difference, the opening degree of the variable flow valve is hardly controlled in the closing direction, and the opening degree at that time is maintained. Even if the full close command is compulsory not based on the feedback command, depending on the model and the structure of the variable flow valve, the valve will be fully closed unless there is a differential pressure before and after the mass flow controller. The present inventors have confirmed by experiments that this is not always the case.
言い換えると、特許文献１では、マスフローコントローラの前後の差圧が存在するかどうかについて何ら考慮されておらず、単にマスフローコントローラに全閉する指令を入力しているだけなので、開処理時におけるチャンバーへのガスの突入を完全に防ぐことができず、チャンバー内の圧力が所定圧力に安定するまでにかかる時間を常に短縮できるとは限らない。従って、このようなガス制御方法では、実際にイオン種切り替え等の段取り替えに要する時間を短縮する事は難しい。特に１次側バルブと２次側バルブが全閉されており、１次側バルブと２次側バルブとの間の流路等で形成される容積に残存ガスがあり、圧力一定の密閉空間となっている場合には、流量可変バルブを閉じたとしても、流量可変バルブと２次側バルブとの間に残存しているガスによってチャンバーへの突入が起こってしまい、圧力が安定するまでに時間がかかってしまう。また、残存ガスがある状態においてマスフローコントローラの流量可変バルブを閉じさせると、バルブがその密閉空間内の残存ガスを押しのけた分だけ内圧が上昇し、可変流量バルブには開放される方向に力が働いてしまうので、完全に全閉できない。従って、マスフローコントローラに対して全閉信号を入力したとしても、開処理時に全閉できていないので１次側バルブとマスフローコントローラとの間の空間ないにあった残存ガスの突入も発生しチャンバー内の圧力が安定するのに時間がかかってしまう。 In other words, Patent Document 1 does not consider at all whether or not there is a differential pressure before and after the mass flow controller, and simply inputs a command to fully close the mass flow controller. It is not possible to completely prevent the gas from entering, and it is not always possible to reduce the time required for the pressure in the chamber to stabilize to a predetermined pressure. Therefore, in such a gas control method, it is difficult to actually reduce the time required for the setup change such as ion species switching. In particular, the primary side valve and the secondary side valve are fully closed, there is residual gas in the volume formed by the flow path between the primary side valve and the secondary side valve, etc. In this case, even if the flow rate variable valve is closed, the gas remaining between the flow rate variable valve and the secondary side valve will enter the chamber, and it will take time for the pressure to stabilize. It will take. Also, if the flow rate variable valve of the mass flow controller is closed in the presence of residual gas, the internal pressure will increase by the amount that the valve has pushed the residual gas in the sealed space, and there will be a force in the direction of opening the variable flow rate valve. Because it works, it cannot be completely closed. Therefore, even if a fully closed signal is input to the mass flow controller, it cannot be fully closed during the opening process, and therefore, a residual gas intrusion that occurs in the space between the primary side valve and the mass flow controller also occurs. It takes time for the pressure to stabilize.
本発明は、上述したような問題点を鑑みてなされたものであり、可変流量バルブを備え、減圧可能なチャンバーとガス供給手段を接続するガスライン上に、上流から１次側バルブ、マスフローコントローラ、２次側バルブをこの順で設けたガス制御装置であって、開処理時において確実にマスフローコントローラが全閉状態となっており、チャンバー内へガスが突入するのを防ぐことができ、段取り替えに要する時間を短縮することができるガス制御装置、ガス制御装置の制御方法、及びそれらを用いたイオン注入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-described problems, and includes a primary flow valve and a mass flow controller from upstream on a gas line that includes a variable flow valve and connects a depressurizable chamber and gas supply means. A gas control device in which secondary valves are provided in this order, the mass flow controller is surely fully closed during the opening process, and gas can be prevented from entering the chamber. It is an object of the present invention to provide a gas control device, a control method for the gas control device, and an ion implantation apparatus using them, which can shorten the time required for replacement.
すなわち、本発明のガス制御装置は、ガス供給手段と、減圧可能なチャンバーと、を接続するガスラインに設けられるガス制御装置であって、可変流量バルブを備え、前記チャンバーに流入するガスの流量を設定流量となるように制御するマスフローコントローラと、前記マスフローコントローラの上流に設けられる１次側バルブと、前記マスフローコントローラの下流に設けられる２次側バルブと、を具備し、前記チャンバーへのガスの流入を止めるガス閉処理時において、前記マスフローコントローラ、前記１次側バルブ、前記２次側バルブをこの順で全閉させる、又は、前記１次側バルブを全閉させてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラを全閉させ、その後に前記２次側バルブを全閉させる制御部を備えたことを特徴とする。 That is, the gas control device of the present invention is a gas control device provided in a gas line connecting a gas supply means and a depressurizable chamber, comprising a variable flow valve, and a flow rate of gas flowing into the chamber A mass flow controller for controlling the flow rate to a set flow rate, a primary side valve provided upstream of the mass flow controller, and a secondary side valve provided downstream of the mass flow controller. In the gas closing process for stopping the inflow of the gas, the mass flow controller, the primary side valve, and the secondary side valve are fully closed in this order, or the primary side valve is fully closed for a first predetermined time. A control unit that fully closes the mass flow controller and then fully closes the secondary valve. To.
また、本発明のガス制御装置の制御方法は、ガス供給手段と、減圧可能なチャンバーと、を接続するガスラインに設けられるガス制御装置の制御方法であって、前記ガス制御装置は、前記チャンバーに流入するガスの流量を設定流量となるように制御するマスフローコントローラと、前記マスフローコントローラの上流に設けられる１次側バルブと、前記マスフローコントローラの下流に設けられる２次側バルブと、を具備し、前記チャンバーへのガスの流入を止めるガス閉処理時において、前前記マスフローコントローラ、前記１次側バルブ、前記２次側バルブをこの順で全閉させる、又は、前記１次側バルブを全閉させてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラを全閉させ、その後に前記２次側バルブを全閉させるステップを備えたことを特徴とする。 The control method of the gas control device of the present invention is a control method of a gas control device provided in a gas line connecting a gas supply means and a depressurizable chamber, wherein the gas control device includes the chamber A mass flow controller that controls the flow rate of the gas flowing into the gas flow rate to a set flow rate, a primary valve provided upstream of the mass flow controller, and a secondary valve provided downstream of the mass flow controller. In the gas closing process for stopping the gas flow into the chamber, the mass flow controller, the primary side valve, and the secondary side valve are fully closed in this order, or the primary side valve is fully closed. A step of fully closing the mass flow controller within a first predetermined time and then fully closing the secondary valve Characterized by comprising.
なお、前記１次側バルブを全閉させてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラを全閉させるとは、前に第１所定時間が０の場合も含むものであり、前記１次側バルブと前記マスフローコントローラを同時に全閉させる概念を含むものである。また、第１所定時間とは、例えば、前記マスフローコントローラの前後に差圧が存在している時間等を含む概念である。 Note that the phrase “the mass flow controller is fully closed within a first predetermined time after the primary side valve is fully closed” includes the case where the first predetermined time is zero before. And the concept of fully closing the mass flow controller at the same time. The first predetermined time is a concept including, for example, a time during which a differential pressure exists before and after the mass flow controller.
このようなものであれば、前記マスフローコントローラが前記１次側バルブよりも先に全閉される、又は、前記１次側バルブが全閉されてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラが全閉されるので、前記マスフローコントローラの前後に差圧があるようにすることができ、確実に前記マスフローコントローラを全閉にすることできる。また、前記１次側バルブ及び前記マスフローコントローラを全閉させた後に、前記２次側バルブを全閉させるので、前記１次側バルブと前記マスフローコントローラとの間の空間における圧力よりも、前記マスフローコントローラと前記２次側バルブとの間の空間の圧力は、前記チャンバーによって低い圧力に減圧された後に、前記２次側バルブは全閉される。つまり、閉処理が終了した後では、マスフローコントローラの前後に差圧がある状態が維持されるので、マスフローコントローラも全閉状態が維持され続ける。 If this is the case, the mass flow controller is fully closed before the primary side valve, or the mass flow controller is fully closed within a first predetermined time after the primary side valve is fully closed. Since it is closed, there can be a differential pressure before and after the mass flow controller, and the mass flow controller can be surely fully closed. In addition, since the secondary side valve is fully closed after the primary side valve and the mass flow controller are fully closed, the mass flow is higher than the pressure in the space between the primary side valve and the mass flow controller. After the pressure in the space between the controller and the secondary valve is reduced to a low pressure by the chamber, the secondary valve is fully closed. In other words, after the closing process is completed, the state where there is a differential pressure before and after the mass flow controller is maintained, so that the mass flow controller is also maintained in the fully closed state.
従って、次の開処理を行う時には、確実にマスフローコントローラが全閉の状態であるので、２次側バルブを開放した時に前記チャンバーにガスが突入するのを防止することができ、チャンバー内の所望の圧力に対するオーバーシュート量を低減させ、その所望の圧力に安定するまでの時間を短くすることができる。すなわち、ガスの種類を変更する場合等において、前記チャンバー内の圧力を短時間で安定させることが可能であるので、段取り替えに必要な時間を短縮し、装置の稼働効率を高めることができるようになる。 Therefore, when the next opening process is performed, the mass flow controller is surely fully closed, so that the gas can be prevented from entering the chamber when the secondary valve is opened, and the desired amount in the chamber can be prevented. The amount of overshoot with respect to the pressure can be reduced, and the time to stabilize at the desired pressure can be shortened. That is, when changing the type of gas, etc., the pressure in the chamber can be stabilized in a short time, so that the time required for setup change can be shortened and the operating efficiency of the apparatus can be increased. become.
閉処理によって、前記マスフローコントローラの前後に差圧がある状態で前記可変流量バルブを全閉にし、その状態のまま長時間経過すると、前記可変流量バルブが食い込んでいくため、再び可変流量バルブを開放するには大きな力が必要となる。また、最初に２次側バルブを開放してしまうと、前記マスフローコントローラの前後の差圧をさらに大きくしてしまうため、その後にマスフローコントローラの流量制御を開始すると、前記可変流量バルブの開度をさらに大きくするように制御が行われてしまう。これらのようなことが重なると、可変流量バルブの開度は、摩擦等によって最初は一定時間の間、全閉状態で変化せず、動き出すと急激に大きな開度になってしまい、前記チャンバーにガスが突入してしまう。このような問題を解決し、短時間で緩やかにチャンバー内へガスが流入するようにするには、前記制御部は、前記チャンバーへのガスの流入を開始させるガス開処理時において、前記閉処理時からの経過時間が所定時間を超えている場合には、前記マスフローコントローラに流量制御を開始させた後に、前記２次側バルブを開放させるものであればよい。 Due to the closing process, the variable flow valve is fully closed in a state where there is a differential pressure before and after the mass flow controller, and after a long time in that state, the variable flow valve is bitten, so the variable flow valve is opened again. To do that, you need a lot of power. If the secondary valve is first opened, the differential pressure before and after the mass flow controller is further increased. Therefore, when the flow control of the mass flow controller is started thereafter, the opening of the variable flow valve is increased. Control will be performed to make it even larger. When these things overlap, the opening of the variable flow valve does not change in the fully closed state for a certain period of time due to friction or the like. Gas will rush. In order to solve such a problem and allow gas to slowly flow into the chamber in a short time, the control unit performs the closing process during the gas opening process for starting the gas flow into the chamber. When the elapsed time from the time exceeds a predetermined time, the secondary valve may be opened after the mass flow controller starts the flow control.
閉処理の後、あまり時間が経過していない場合には、前記可変流量バルブはそれほど食い込んでいないので、すぐに開度を変更することができる。このような状態において、前述したように先にマスフローコントローラの流量制御を開始し、その後に２次側バルブを開放するようにすると、前記可変流量バルブの開度が大きくなりすぎるため、チャンバー内の圧力が所望の圧力に足して大きくオーバーシュートしていまい、安定するまでに時間がかかってしまう。このような問題が生じるのを防ぐには、前記制御部は、前記チャンバーへのガスの流入を開始させるガス開処理時において、前記閉処理時からの経過時間が所定時間以下の場合には、前記２次側バルブを開放させた後に、前記マスフローコントローラに流量制御を開始させればよい。 If not much time has passed after the closing process, the variable flow valve does not bite so much, so the opening can be changed immediately. In such a state, if the flow control of the mass flow controller is started first as described above, and then the secondary valve is opened, the opening of the variable flow valve becomes too large. The pressure greatly overshoots the desired pressure and takes time to stabilize. In order to prevent such a problem from occurring, the control unit, when the gas opening process for starting the inflow of gas into the chamber, when the elapsed time from the closing process is a predetermined time or less, After the secondary valve is opened, the mass flow controller may start flow control.
イオン注入装置において、イオン種の切り替えを短時間で行うことができるようにし、半導体の製造効率を向上させることができるようにするには、上述したようなガス制御装置を備えたイオン注入装置であればよい。 In an ion implantation apparatus, in order to enable switching of ion species in a short time and to improve semiconductor manufacturing efficiency, an ion implantation apparatus having the gas control apparatus as described above is used. I just need it.
このように、本発明のガス制御装置、その制御方法、それらを用いたイオン注入装置によれば、マスフローコントローラの前後に差圧がある状態で可変流量バルブを全閉させるように構成されているので、開処理時において確実にマスフローコントローラを全閉状態とすることができる。従って、次に行われる開処理時において、２次側バルブが開放されても、チャンバー内へガスが突入するのを防ぐ、又は、その突入する量を小さくすることができ、チャンバー内の圧力が所望の圧力に安定するまでの時間を短くできる。従って、ガスの種類を変更するといった段取り替えに要する時間を短縮することができ、装置の稼働効率を向上させることができる。 Thus, according to the gas control device of the present invention, the control method thereof, and the ion implantation apparatus using them, the variable flow rate valve is configured to be fully closed in a state where there is a differential pressure before and after the mass flow controller. Therefore, the mass flow controller can be surely fully closed during the opening process. Therefore, even when the secondary valve is opened during the next opening process, gas can be prevented from entering the chamber, or the amount of the gas can be reduced, and the pressure in the chamber can be reduced. The time until the pressure becomes stable can be shortened. Therefore, the time required for the setup change such as changing the type of gas can be shortened, and the operating efficiency of the apparatus can be improved.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明のガス制御装置１０を用いたイオン注入装置１００は、例えば、シリコン基板などの表面に様々な種類のイオンを所定の角度や深さ、濃度で注入することによって、その特性を変化させたり、改質させたりするために用いられるものである。 The ion implantation apparatus 100 using the gas control apparatus 10 of the present invention changes its characteristics by implanting various types of ions at a predetermined angle, depth, and concentration, for example, on the surface of a silicon substrate or the like. It is used for reforming.
本実施形態のイオン注入装置１００は、図３に示されるようなイオン源１からある電圧で引き出されたイオンビームＩＢを分析磁石２によって所望の種類のイオンだけを選択し、前記分析磁石２を通過した後のイオンビームＩＢを静電加速管３に通過させることによって、所望のエネルギーにするとともに偏向させて所定の入射角度でターゲットＴに入射させるものである。 The ion implantation apparatus 100 of the present embodiment selects only a desired type of ions from the ion beam IB extracted at a certain voltage from the ion source 1 as shown in FIG. By passing the ion beam IB after passing through the electrostatic accelerator tube 3, the ion beam IB is made to have desired energy and deflected so as to be incident on the target T at a predetermined incident angle.
前記イオン源１は、排気機構を備えた減圧可能なチャンバーであって、図４に示すようにガス供給手段５たるガスボンベとガスラインによって接続されており、流入したガスをプラズマ化することによってイオンビームＩＢを引き出すものである。 The ion source 1 is a depressurizable chamber having an exhaust mechanism and is connected to a gas cylinder as a gas supply means 5 by a gas line as shown in FIG. The beam IB is extracted.
前記ガスライン上には、図４に示すようにガス供給手段５から前記イオン源１に流入するガスの流量を制御するためのガス制御装置１０が設けてある。前記ガス制御装置１０は、可変流量バルブ４１を備え、前記ガスラインを流れるガスの流量を設定流量となるように制御するマスフローコントローラ４と、前記マスフローコントローラ４の上流に設けてある１次側バルブ６と、前記マスフローコントローラ４の下流に設けてある２次側バルブ７と、それらのバルブの開度を制御する制御部８とから構成してある。 On the gas line, there is provided a gas control device 10 for controlling the flow rate of the gas flowing into the ion source 1 from the gas supply means 5 as shown in FIG. The gas control device 10 includes a variable flow valve 41, a mass flow controller 4 that controls the flow rate of the gas flowing through the gas line to a set flow rate, and a primary valve provided upstream of the mass flow controller 4. 6, a secondary side valve 7 provided downstream of the mass flow controller 4, and a control unit 8 that controls the opening degree of these valves.
前記マスフローコントローラ４は、内部流路を流れる流体の差圧に基づいて、流量を測定する流量計４２を備えており、前記流量計４２にて測定された測定流量が設定されている設定流量となるように、それらの偏差が小さくなる方向へ前記可変流量バルブ４１の開度を制御するように構成してある。 The mass flow controller 4 includes a flow meter 42 that measures the flow rate based on the differential pressure of the fluid flowing through the internal flow path, and a set flow rate in which the measured flow rate measured by the flow meter 42 is set. Thus, the opening degree of the variable flow valve 41 is controlled in such a direction that these deviations become smaller.
前記可変流量バルブ４１は、例えば、図５（ａ）の断面図に示すようなソレノイド型の流量制御用バルブであり、弁体Ｖ１を電磁力によって動作させることにより、弁座Ｖ２との間に形成される隙間の大きさを調節することで、通過する流体の流量を制御するものである。前記弁座Ｖ２は、その表面を摩擦抵抗が大きくなるようにコーティングを施す又は弁体Ｖ１との接触する部分を若干柔らかくするよう加工が施してある。このような加工を施すのは、図５（ｂ）に示すように弁体Ｖ１を完全に弁座Ｖ２に接触させた状態では、多少の圧力変動に対しても全閉状態が維持されるようにするためである。 The variable flow rate valve 41 is, for example, a solenoid type flow rate control valve as shown in the cross-sectional view of FIG. 5A, and is operated between the valve seat V2 by operating the valve body V1 by electromagnetic force. The flow rate of the fluid passing therethrough is controlled by adjusting the size of the gap formed. The valve seat V2 is coated so that the frictional resistance is increased, or the portion in contact with the valve body V1 is slightly softened. Such processing is performed so that the fully closed state is maintained even with a slight pressure fluctuation when the valve body V1 is completely in contact with the valve seat V2 as shown in FIG. 5 (b). It is to make it.
前記１次側バルブ６及び前記２次側バルブ７は、全開又は全閉のいずれかの状態となるように構成されているオン−オフ制御用のバルブである。 The primary side valve 6 and the secondary side valve 7 are valves for on-off control configured to be in a fully open state or a fully closed state.
前記制御部８は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏチャネル、ディスプレイ等の出力機器、キーボードなどの入力機器、ＡＤコンバータ等を有したいわゆるコンピュータであり、前記メモリに格納したプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器が動作することによって、少なくとも閉時間測定部８１、開度設定部８２としての機能を発揮するものである。なお、制御部８は、前記マスフローコントローラ４に設けられるものであってもよいし、別の場所に設けてあるコンピュータ等であってもよい。 The control unit 8 is a so-called computer having a CPU, a memory, an I / O channel, an output device such as a display, an input device such as a keyboard, an AD converter, and the like, and the CPU and its peripherals according to a program stored in the memory. When the device operates, at least functions as the closing time measuring unit 81 and the opening setting unit 82 are exhibited. In addition, the control part 8 may be provided in the said massflow controller 4, and the computer etc. which were provided in another place may be sufficient as it.
前記閉時間測定部８１は、閉処理が行われてからの経過時間を測定し、記憶しているものであり、この測定された経過時間は、開処理時においてバルブを開放する順番を決定するために前記開度設定部８２にて使用される。 The closing time measuring unit 81 measures and stores the elapsed time since the closing process is performed, and the measured elapsed time determines the order in which the valves are opened during the opening process. Therefore, the opening setting unit 82 is used.
前記開度設定部８２は、前記イオン源１へのガスの流入を止める閉処理及び前記イオン源１へのガスの流入を再び開始する開処理において、前記マスフローコントローラ４、前記１次側バルブ６、予め定めてある順番又は条件に従って、前記２次側バルブ７の開閉させるものである。 In the closing process for stopping the gas inflow to the ion source 1 and the opening process for restarting the gas inflow to the ion source 1, the opening degree setting unit 82 includes the mass flow controller 4 and the primary valve 6. The secondary valve 7 is opened and closed according to a predetermined order or condition.
より具体的には、前記開度設定部８２は、閉処理において前記マスフローコントローラ４の設定流量を０ｃｃとして全閉させるとともに前記１次側バルブ６を略同時に全閉させた後に、前記２次側バルブ７を全閉させるものである。また、開処理時には、閉処理終了時から長時間経過している場合、例えば、前記時間測定部８１で測定された経過時間が第２所定時間である２０分を超えている場合には、前記マスフローコントローラ４に設定流量を０ｃｃから別の値に変更して流量制御を開始させた後に、前記２次側バルブ７を開放させる。一方、閉処理終了時から短時間しか経過していない場合、例えば、前記時間測定部８１で測定された経過時間が２０分以内である場合には、前記第２バルブを開放させた後に、前記マスフローコントローラ４に流量制御を開始させるものである。
なお、開度設定部８２の別の態様としては、マスフローコントローラの設定流量を０ｃｃとする代わりに、全閉信号を入力するものであってもよい。この場合、再び流量制御を開始させる場合には、まず、全閉指令を解除し、その後に流量制御を開始させるようにする。
More specifically, the opening setting unit 82 fully closes the set flow rate of the mass flow controller 4 at 0 cc and closes the primary side valve 6 substantially simultaneously in the closing process, and then closes the secondary side. The valve 7 is fully closed. Further, at the time of the opening process, when a long time has passed since the end of the closing process, for example, when the elapsed time measured by the time measuring unit 81 exceeds the second predetermined time of 20 minutes, After the mass flow controller 4 changes the set flow rate from 0 cc to another value and starts flow rate control, the secondary valve 7 is opened. On the other hand, when only a short time has passed since the end of the closing process, for example, when the elapsed time measured by the time measuring unit 81 is within 20 minutes, the second valve is opened, The mass flow controller 4 starts flow control.
In addition, as another aspect of the opening degree setting part 82, instead of setting the set flow rate of the mass flow controller to 0 cc, a fully closed signal may be input. In this case, in order to start the flow control again, first, the full-close command is canceled, and then the flow control is started.
このように構成されたイオン注入装置１００において、イオン種を切り替えてイオン注入条件を変更するために、前記ガス供給手段５から前記イオン源１へ供給されるガスの切り替える場合のガス制御装置１０の動作について説明する。 In the ion implantation apparatus 100 configured as described above, the gas control apparatus 10 in the case of switching the gas supplied from the gas supply means 5 to the ion source 1 in order to change the ion implantation conditions by switching the ion species. The operation will be described.
前記ガス供給手段５からの供給されるガスの切り替えは、真空排気を行いながら、前記イオン源１へガスが流入するのを止める閉処理を行い、ガス供給手段５の切り替え又は交換をした後に、再び前記イオン源１へ新たなガスの流入を開始させる開処理とから構成される。以下では、特に閉処理及び開処理での各機器の動作について図６及び図８に示されるフローチャートを参照しながら詳述する。 Switching of the gas supplied from the gas supply means 5 is performed by performing a closing process for stopping the gas from flowing into the ion source 1 while performing vacuum evacuation, and after switching or replacing the gas supply means 5, And an opening process for starting a new gas flow into the ion source 1 again. Hereinafter, the operation of each device in the closing process and the opening process will be described in detail with reference to the flowcharts shown in FIGS.
図６に示すように、閉処理では、まず前記開度設定部８２は、前記１次側バルブ６及び前記２次側バルブ７が開放されており、前記ガスラインにガスが流れ、前記マスフローコントローラ４の前後に差圧が存在している状態で、前記マスフローコントローラ４に対してその設定流量を０ｃｃに変更する（ステップＳ１）。すると、前記マスフローコントローラ４はフィードバック制御により前記可変流量バルブ４１の開度を全閉状態にする方向へ動作させることになる。 As shown in FIG. 6, in the closing process, first, the opening setting unit 82 has the primary side valve 6 and the secondary side valve 7 opened, gas flows into the gas line, and the mass flow controller In the state where the differential pressure exists before and after 4, the set flow rate is changed to 0 cc with respect to the mass flow controller 4 (step S1). Then, the mass flow controller 4 is operated in a direction to fully open the variable flow valve 41 by feedback control.
次に、前記開度設定部８２は、前記１次側バルブ６の開度を全閉に設定する（ステップＳ２）。ここで、前記マスフローコントローラ４はフィードバック制御により全閉状態に近づいていくので、全閉になるまでに若干の時間遅れが存在するための前記マスフローコントローラ４と前記１次側バルブ６は略同時に全閉になる（ステップＳ３）。 Next, the opening setting unit 82 sets the opening of the primary valve 6 to be fully closed (step S2). Here, since the mass flow controller 4 approaches the fully closed state by feedback control, the mass flow controller 4 and the primary side valve 6 are almost all at the same time because there is a slight time delay until the mass flow controller 4 is fully closed. It is closed (step S3).
前記開度設定部８２は、前記マスフローコントローラ４内の流量計４２にて流量が所定の値よりも低下していることを確認する（ステップＳ４）。この動作は、マスフローコントローラが確実に全閉状態であることを確認するために行うものである。その確認が終わった後に２次側バルブ７を全閉させる（ステップＳ５）。最後に、イオン源１に設けてある真空度を測定するためのＩＧ計（図示しない）により、真空度の低下を確認して閉処理を終了する。この時点から前記時間測定部８１は、閉処理終了時からの経過時間の測定を開始する（ステップＳ６）。 The opening setting unit 82 confirms that the flow rate is lower than a predetermined value by the flow meter 42 in the mass flow controller 4 (step S4). This operation is performed to confirm that the mass flow controller is fully closed. After the confirmation is completed, the secondary side valve 7 is fully closed (step S5). Finally, a decrease in the degree of vacuum is confirmed by an IG meter (not shown) for measuring the degree of vacuum provided in the ion source 1, and the closing process is terminated. From this time point, the time measuring unit 81 starts measuring the elapsed time from the end of the closing process (step S6).
ここで、このような閉処理を行うことによる効果について説明する。前述したように前記マスフローコントローラ４の設定流量を０ｃｃとするのを最初に行っているため、マスフローコントローラ４の前後に差圧が存在するので、前記可変流量バルブ４１は確実に全閉状態となる。また、前記１次側バルブ６と前記マスフローコントローラ４が略同時に全閉となった後に、真空排気によって前記マスフローコントローラ４の下流は低圧にされた後に前記２次側バルブ７は全閉されるので、終了時点でもマスフローコントローラ４の前後には差圧が存在するため、全閉状態が維持され続けることになる。従って、後述する開処理の初期状態では、マスフローコントローラ４を確実に全閉状態にしておくことができる。 Here, the effect by performing such a closing process will be described. As described above, since the set flow rate of the mass flow controller 4 is initially set to 0 cc, there is a differential pressure before and after the mass flow controller 4, so that the variable flow valve 41 is reliably fully closed. . Further, after the primary side valve 6 and the mass flow controller 4 are fully closed substantially simultaneously, the secondary side valve 7 is fully closed after the downstream of the mass flow controller 4 is made low pressure by evacuation. Even at the end time, since the differential pressure exists before and after the mass flow controller 4, the fully closed state is maintained. Therefore, in the initial state of the opening process described later, the mass flow controller 4 can be surely kept in the fully closed state.
さらに、前記イオン源１の真空度が略ゼロになり、安定するまでにかかる時間も短縮することができる。図７に従来のようにマスフローコントローラ４に何ら流量設定を行わずに、１次側バルブ６を全閉した後に、２次側バルブ７を全閉した場合の真空度の変化と、本実施形態の閉処理方法による真空度の変化を示す。従来であれば、開処理時においてマスフローコントローラ４の開度が分からないので、閉処理時に残存ガスを無くすことで開処理時のガスの突入を防ぐようにしている。このため、１次側バルブ６よりも下流における全ての容積のガスを真空引きしているので、多量のガスを真空引きする必要から安定するまでに時間がかかってしまっている。それに対して、本実施形態の閉処理方法によれば、開処理を行う時点でマスフローコントローラ４を確実に全閉にしているので、前記１次側バルブ６と前記流量可変バルブ４１間に残存ガスがあったとしても、イオン源１にガスが突入することを防ぐことができる。つまり、前記マスフローコントローラ４が全閉又はそれに近い状態で前記１次側バルブ６が全閉して、前記１次側バルブ６と前記流量可変バルブ４１間の容積に存在する残存ガスの真空引きを行わないようにしたとしても問題が生じない。従って、従来に比べて前記１次側バルブ６と前記流量可変バルブ４１間の容積だけ真空引きするガスの量を大幅に減らすことができるので短時間で略０ｃｃに安定させることができる。 Furthermore, the degree of vacuum of the ion source 1 becomes substantially zero, and the time required for stabilization can be shortened. FIG. 7 shows the change in the degree of vacuum when the secondary valve 7 is fully closed after the primary valve 6 is fully closed without setting the flow rate to the mass flow controller 4 as in the prior art. The change in the degree of vacuum by the closing method is shown. Conventionally, since the opening degree of the mass flow controller 4 is not known at the time of the opening process, the entry of gas at the time of the opening process is prevented by eliminating the residual gas at the time of the closing process. For this reason, since all the volumes of gas downstream from the primary side valve 6 are evacuated, it takes time to stabilize since a large amount of gas needs to be evacuated. On the other hand, according to the closing processing method of the present embodiment, the mass flow controller 4 is surely fully closed at the time of performing the opening processing, so that the residual gas is between the primary side valve 6 and the flow rate variable valve 41. Even if there is, gas can be prevented from entering the ion source 1. That is, the primary valve 6 is fully closed with the mass flow controller 4 fully closed or close to it, and the residual gas existing in the volume between the primary valve 6 and the flow rate variable valve 41 is evacuated. There is no problem even if it is not performed. Accordingly, the amount of gas to be evacuated by the volume between the primary side valve 6 and the flow rate variable valve 41 can be greatly reduced as compared with the prior art, so that it can be stabilized to approximately 0 cc in a short time.
次に開処理時の動作について図８を参照しながら説明する。 Next, the operation during the opening process will be described with reference to FIG.
開処理時の各バルブを開放させる順番は、前述した閉処理が終了してからの経過時間に応じて選択される。これは、前記可変流量バルブ４１は差圧がある状態で全閉のまま長時間経過すると、その差圧によって弁座Ｖ２に対して弁体Ｖ１が低圧側である下流側へ引き込まれていき、弁体Ｖ１が弁座Ｖ２に対して食い込んでしまい、抜けにくくなってしまう。すると、初動時に弁体Ｖ１が弁座Ｖ２から離間するのに通常よりも大きな力が必要となるため、しばらくの間、設定流量が０ｃｃでなかったとしても全閉状態が維持されてしまい、開放されると一気に摩擦抵抗がなくなるため、今度は大きく開きすぎてしまい、ガスの突入が行ってしまうことがある。このような不具合を鑑みて、開処理においては、前記可変流量バルブ４１の食い込み量を考慮して、各バルブの開放する順番を決めてある。 The order in which the valves are opened during the opening process is selected according to the elapsed time from the end of the closing process described above. This is because when the variable flow valve 41 is fully closed for a long time with a differential pressure, the valve body V1 is drawn to the downstream side, which is the low pressure side, with respect to the valve seat V2 due to the differential pressure. The valve body V1 bites into the valve seat V2, making it difficult to remove. Then, since a larger force than usual is required to separate the valve body V1 from the valve seat V2 at the time of initial movement, even if the set flow rate is not 0 cc, the fully closed state is maintained and opened. If this happens, the frictional resistance disappears all at once, so that it opens too much, and gas may enter. In view of such problems, in the opening process, the opening order of the valves is determined in consideration of the amount of biting of the variable flow valve 41.
具体的な各バルブの開放方法としては、前記時間測定部８１によって測定された経過時間が２０分を超えている場合には（ステップＳ７）、前記開度設定部８２は、まず、前記マスフローコントローラ４に０ｃｃ以外の設定流量を設定し（ステップＳ８）、食い込みに対して徐々に可変流量バルブ４１が開放されるようにしておき、その後、前記２次側バルブ７を開放させる（ステップＳ９）。最後に、前記１次側バルブ６を開放して（ステップＳ１０）、開処理を終了する。 As a specific method for opening each valve, when the elapsed time measured by the time measuring unit 81 exceeds 20 minutes (step S7), the opening setting unit 82 first sets the mass flow controller. 4 is set to a set flow rate other than 0 cc (step S8), the variable flow valve 41 is gradually opened with respect to bite, and then the secondary valve 7 is opened (step S9). Finally, the primary valve 6 is opened (step S10), and the opening process is terminated.
前記時間測定部８１によって測定された経過時間が２０分以内の場合には（ステップＳ７）、前記開度設定部８２は、まず、前記２次側バルブ７を開放し（ステップＳ１０）、その後、前記マスフローコントローラ４に０ｃｃ以外の設定流量を設定する（ステップＳ１１）。最後に、前記１次側バルブ６を開放して、開処理を終了する（ステップＳ１２）。 When the elapsed time measured by the time measuring unit 81 is within 20 minutes (step S7), the opening setting unit 82 first opens the secondary valve 7 (step S10), and then A set flow rate other than 0 cc is set in the mass flow controller 4 (step S11). Finally, the primary valve 6 is opened and the opening process is finished (step S12).
ここで、前述した閉処理を前提とした上で、このような開処理を行うことによる効果について説明する。 Here, on the premise of the above-described closing process, the effect of performing such an opening process will be described.
図９に、閉処理後に長時間経過した状態で開処理を行った時のイオン源１における真空度の変化を示す。 FIG. 9 shows a change in the degree of vacuum in the ion source 1 when the opening process is performed after a long time has elapsed after the closing process.
図９には、測定結果が閉処理においてマスフローコントローラ４を全閉にせず、開処理において、２次側バルブ７を開放した後に１次側バルブ６及びマスフローコントローラ４を同時に開放して、流量制御を開始した場合の従来の測定結果Ａと、本実施形態の閉処理を行った後に、前述した従来の開処理方法を行った場合の測定結果Ｂと、本実施形態の開処理、閉処理を行った場合の測定結果Ｃを示してある。 In FIG. 9, the mass flow controller 4 is not fully closed in the closing process, and the primary valve 6 and the mass flow controller 4 are simultaneously opened after the secondary valve 7 is opened in the opening process. The measurement result B when the conventional open processing method described above is performed after performing the conventional measurement result A when the process is started and the closing process of the present embodiment, and the opening process and the closing process of the present embodiment are performed. The measurement result C when performed is shown.
測定結果Ａでは、ガスの突入が起こるため目標の真空度に対して大きくオーバーシュートを起こし、安定するまでに時間がかかっているのに対して、測定結果Ｂではオーバーシュートは起こっておらず、目標の真空度に安定するために係る時間も短くなっているものの、立ち上がりまでに時間がかかっていることが分かる。測定結果Ｂでは、可変流量バルブ４１が食い込んでいる状態で第２バルブ及び第１バルブが開放されていることから、マスフローコントローラ４の前後の差圧がより大きくなってしまい、可変流量バルブ４１を開放しようとする力に対して、逆方向の食い込ませようとする力が大きくなる。つまり、立ち上がりに時間がかかるのは、実際に開放させるように働く力の大きさが小さくなってしまうので、可変流量バルブ４１が開放されるまでに時間がかかってしまうためであると考えられる。 In measurement result A, a gas rush occurs, so a large overshoot occurs with respect to the target degree of vacuum, and it takes time to stabilize, whereas in measurement result B, no overshoot occurs, It can be seen that although the time required to stabilize the target vacuum degree is shortened, it takes time to rise. In the measurement result B, since the second valve and the first valve are opened with the variable flow valve 41 biting in, the differential pressure before and after the mass flow controller 4 becomes larger, and the variable flow valve 41 is The force to bite in the opposite direction becomes larger than the force to open. In other words, the reason why it takes time to start up is considered to be because it takes time until the variable flow rate valve 41 is opened because the magnitude of the force that is actually opened is reduced.
測定結果Ｃでは、差圧が大きくなる前に、可変流量バルブ４１を開放させようとしているので、測定結果Ｂの場合に比べてより可変流量バルブ４１により大きい力をかけることができる。このため、測定結果Ａの場合のオーバーシュートに比べて実用上無視できる程度のオーバーシュートに抑えつつ、測定結果Ｂの場合よりも短時間で可変流量バルブ４１の食い込みを解消し、立ち上がり時間を短縮することができている。 In the measurement result C, since the variable flow valve 41 is opened before the differential pressure increases, a larger force can be applied to the variable flow valve 41 than in the measurement result B. For this reason, compared with the overshoot in the case of the measurement result A, it suppresses the bite of the variable flow valve 41 in a shorter time than the case of the measurement result B, and shortens the rise time while suppressing the overshoot to a level that can be ignored in practice. Have been able to.
図１０に、閉処理後に短時間しか経過していない場合に開処理を行った時のイオン源１における真空度の変化を示す。図１０には本実施形態の閉処理及び閉処理からの経過時間が短時間の場合の開処理を行った場合のイオン源１における真空度の測定結果Ｄとともに、比較として従来の測定結果Ａを示してある。測定結果Ｄは、従来の測定結果Ａに対してオーバーシュート量を実用上無視できる程度に小さくすることができているので、前述した測定結果Ｃと略同じに扱うことができ、また、短時間で目標値に安定している事が分かる。 FIG. 10 shows a change in the degree of vacuum in the ion source 1 when the opening process is performed when only a short time has passed after the closing process. FIG. 10 shows a conventional measurement result A as a comparison with the measurement result D of the degree of vacuum in the ion source 1 when the closing process and the opening process when the elapsed time from the closing process is short in this embodiment. It is shown. Since the measurement result D can be reduced to a practically negligible amount with respect to the conventional measurement result A, the measurement result D can be handled in substantially the same manner as the measurement result C described above, and can be used for a short time. It can be seen that the target value is stable.
また、仮に可変流量バルブ４１の食い込み量が少ない状態で測定結果Ｃと同様の方法で開処理を行うと、２次側バルブ７が開放される前にマスフローコントローラ４が略全開となってしまい、従来の測定結果Ａと略同様になってしまう。従って、閉処理から短時間しか経過していない場合には、本実施形態のように、２次側バルブ７を開放した後にマスフローコントローラ４の流量制御を開始することが効果的であることが分かる。 Further, if the opening process is performed in the same manner as the measurement result C with the amount of biting of the variable flow valve 41 being small, the mass flow controller 4 is substantially fully opened before the secondary valve 7 is opened, It becomes almost the same as the conventional measurement result A. Therefore, when only a short time has elapsed since the closing process, it is effective to start the flow control of the mass flow controller 4 after opening the secondary side valve 7 as in this embodiment. .
このように本実施形態のイオン注入装置１００及びガス制御装置１０によれば、閉処理において、差圧が存在するうちにマスフローコントローラ４を全閉させるようにしてあるので、次の開処理時の初期状態においてマスフローコントローラ４が確実に全閉されているようにすることができる。従って、開処理においてイオン源１に突入するガスの量を無くす、又は、非常に小さくすることができ、所定の真空度に安定するまでにかかる時間を短くすることができる。 As described above, according to the ion implantation apparatus 100 and the gas control apparatus 10 of the present embodiment, in the closing process, the mass flow controller 4 is fully closed while the differential pressure exists. It is possible to ensure that the mass flow controller 4 is fully closed in the initial state. Therefore, the amount of gas that enters the ion source 1 in the opening process can be eliminated or made extremely small, and the time taken to stabilize to a predetermined degree of vacuum can be shortened.
また、閉処理において最初にマスフローコントローラ４が全閉されることから、１次側バルブ６を全閉することによる真空度の変動を防ぐことができ、従来に比べて１次側バルブ６と流量可変バルブ４１間の容積分だけのガス量だけ真空引きを行う必要がないので、真空度が安定し閉処理が終了するまでにかかる時間も短くすることができる。 In addition, since the mass flow controller 4 is first fully closed in the closing process, fluctuations in the degree of vacuum due to the primary side valve 6 being fully closed can be prevented, and the primary side valve 6 and the flow rate can be reduced as compared with the prior art. Since it is not necessary to perform evacuation by the amount of gas corresponding to the volume between the variable valves 41, the time required until the degree of vacuum is stabilized and the closing process is completed can be shortened.
さらに、開処理においては、閉処理からの経過時間に応じて各バルブを開放する順序を変更しているので、上述したように前記可変流量バルブ４１の食い込み量を考慮した開処理を行うことができ、所望の真空度で安定するまでにかかる時間を短くすることができる。 Furthermore, in the opening process, the order in which the valves are opened is changed according to the elapsed time from the closing process, so that the opening process in consideration of the amount of biting of the variable flow valve 41 can be performed as described above. It is possible to shorten the time required to stabilize at a desired degree of vacuum.
以上のように、閉処理及び開処理において、その作業にかかる時間を大幅に短縮することができるので、小ロット、多品種の半導体にイオン注入を行う場合でも、短時間で段取り替えを行うことができ、半導体の生産効率を向上させることができる。また、短時間でイオンビームＩＢを引き出すのに適した真空度にすることができるので、無駄に流れていくガスの量も少なくなり、ガス消費量を減らすことができ、運用コストを下げることができる。 As described above, the time required for the work in the closing process and the opening process can be greatly shortened. Therefore, even when ion implantation is performed on a small lot and a variety of semiconductors, the setup can be changed in a short time. And the production efficiency of semiconductors can be improved. Moreover, since the degree of vacuum suitable for extracting the ion beam IB can be achieved in a short time, the amount of gas flowing unnecessarily can be reduced, the gas consumption can be reduced, and the operation cost can be reduced. it can.
その他の実施形態について説明する。 Other embodiments will be described.
前記実施形態では、閉処理時において、前記マスフローコントローラと前記１次側バルブを略同時に全閉にしていたが、前記マスフローコントローラが先に全閉し、前記１次側バルブがその次に全閉するように構成してもよい。また、先に１次側バルブを全閉させて、その後にマスフローコントローラを全閉させるようにしてもよい。この場合は、１次側バルブが全閉してから、真空排気によってマスフローコントローラの前後に差圧が無くなってしまう前にマスフローコントローラを全閉させればよい。すなわち、前記１次側バルブが全閉してから第１所定時以内に前記マスフローコントローラが全閉するようにしても構わない。このようなものでも、前後に差圧がある状態でマスフローコントローラを確実に全閉できる。 In the embodiment, the mass flow controller and the primary side valve are fully closed at the same time during the closing process. However, the mass flow controller is fully closed first, and the primary side valve is then fully closed. You may comprise. Alternatively, the primary valve may be fully closed first, and then the mass flow controller may be fully closed. In this case, the mass flow controller may be fully closed after the primary side valve is fully closed and before the differential pressure is lost before and after the mass flow controller due to evacuation. That is, the mass flow controller may be fully closed within a first predetermined time after the primary side valve is fully closed. Even in such a case, the mass flow controller can be fully closed reliably in a state where there is a differential pressure before and after.
前記実施形態では、マスフローコントローラを全閉にするために、設定流量を０ｃｃとして、フィードバック制御により全閉とするようにしたものであったが、前記マスフローコントローラがフィードバック制御によらず、強制全閉できるものであっても構わない。強制全閉できるものであっても、機構や構造によっては、マスフローコントローラの前後に差圧が存在しないと、完全には全閉にはならず、ガスの突入を防ぐことができない。例えば、強制全閉モードでは弁体への支持力を無くし、流体の流れによって弁座に嵌り込むように構成してあるピボット型のバルブ等では、差圧が無い場合には全閉にすることができない。また、外力によって弁体を弁座に嵌り込ませることによって全閉にするバルブであっても、通常、弁座が壊れない程度の力でしか押さえつけていない。従って、差圧が無い状態で全閉にできたとしても、２次側バルブが全閉した時に、その押しのけたガスが逆圧となってかかった場合等に弁体が弁座から外れてしまい、全閉状態を維持することができなくなってしまうことも考えられる。従って、強制全閉ができるマスフローコントローラであったとしても、前後に差圧がある状態で全閉にすることは重要であり、前記実施形態の閉処理の方法を用いることによって、開処理時に確実に全閉状態にし、イオン源へのガスの突入を防ぐことができる。 In the above embodiment, in order to fully close the mass flow controller, the set flow rate is set to 0 cc, and the mass flow controller is fully closed by feedback control. However, the mass flow controller is forced to fully close regardless of feedback control. You can do it. Even if it can be forcibly fully closed, depending on the mechanism and structure, if there is no differential pressure before and after the mass flow controller, it cannot be fully closed, and gas entry cannot be prevented. For example, in the forced fully closed mode, in the pivot type valve that is configured so that the supporting force to the valve body is lost and the valve seat is fitted by the flow of fluid, the valve body is fully closed when there is no differential pressure. I can't. Further, even a valve that is fully closed by fitting the valve body into the valve seat by an external force is usually pressed only by a force that does not break the valve seat. Therefore, even if the valve can be fully closed in the absence of differential pressure, the valve body may come off the valve seat when the secondary valve is fully closed and the gas that has been pushed away becomes counter pressure. It is also conceivable that the fully closed state cannot be maintained. Therefore, even if the mass flow controller can be forcibly fully closed, it is important that the mass flow controller be fully closed with a differential pressure before and after. It is possible to prevent the gas from entering the ion source.
例えば、マスフローコントローラが流すことができる流量がフルスケールで５ｃｃであり、実際に流す流量が常用において１ｃｃ程度であるような、常に全閉に近い状態で使用する場合には、本発明のガス制御方法は特に効果を発揮する。 For example, when the flow rate that can be flowed by the mass flow controller is 5 cc in full scale, and the flow rate that is actually flowed is about 1 cc in normal use, the gas control of the present invention is always used in a state close to full closure. The method is particularly effective.
また、前記実施形態のマスフローコントローラは、差圧によって流量を測定するものであった、サーマル式のものであっても構わない。また、本発明のガス制御装置はイオン注入装置のみ適用されるものと限らない。プラズマ処理装置等に用いられても構わない。 The mass flow controller of the above embodiment may be a thermal type that measures the flow rate by differential pressure. Further, the gas control device of the present invention is not necessarily applied only to the ion implantation device. You may use for a plasma processing apparatus etc.
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形が可能である。 In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・イオン注入装置
１０・・・ガス制御装置
１・・・イオン源（チャンバー）
４・・・マスフローコントローラ
４１・・・可変流量バルブ
５・・・ガス供給手段
６・・・１次側バルブ
７・・・２次側バルブ
８・・・制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ion implantation apparatus 10 ... Gas control apparatus 1 ... Ion source (chamber)
4 ... Mass flow controller 41 ... Variable flow valve 5 ... Gas supply means 6 ... Primary valve 7 ... Secondary valve 8 ... Control unit
Claims (7)
可変流量バルブを備え、前記チャンバーに流入するガスの流量を設定流量となるように制御するマスフローコントローラと、
前記マスフローコントローラの上流に設けられる１次側バルブと、
前記マスフローコントローラの下流に設けられる２次側バルブと、を具備し、
前記チャンバーへのガスの流入を止めるガス閉処理時において、前記マスフローコントローラ、前記１次側バルブ、前記２次側バルブをこの順で全閉させる、又は、前記１次側バルブを全閉させてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラを全閉させ、その後に前記２次側バルブを全閉させる制御部を備えたことを特徴とするガス制御装置。 A gas control device provided in a gas line connecting a gas supply means and a depressurizable chamber,
A mass flow controller comprising a variable flow valve and controlling the flow rate of the gas flowing into the chamber to be a set flow rate;
A primary valve provided upstream of the mass flow controller;
A secondary valve provided downstream of the mass flow controller,
In the gas closing process for stopping the gas flow into the chamber, the mass flow controller, the primary side valve, and the secondary side valve are fully closed in this order, or the primary side valve is fully closed. A gas control apparatus comprising: a control unit that fully closes the mass flow controller within a first predetermined time and then fully closes the secondary valve.
前記ガス制御装置は、可変流量バルブを備え、前記チャンバーに流入するガスの流量を設定流量となるように制御するマスフローコントローラと、前記マスフローコントローラの上流に設けられる１次側バルブと、前記マスフローコントローラの下流に設けられる２次側バルブと、を具備し、
前記チャンバーへのガスの流入を止めるガス閉処理時において、前記マスフローコントローラ、前記１次側バルブ、前記２次側バルブをこの順で全閉させる、又は、前記１次側バルブを全閉させてから第１所定時間以内に前記マスフローコントローラを全閉させ、その後に前記２次側バルブを全閉させるステップを備えたことを特徴とするガス制御装置の制御方法。 A control method of a gas control device provided in a gas line connecting a gas supply means and a depressurizable chamber,
The gas control device includes a variable flow valve, a mass flow controller that controls a flow rate of gas flowing into the chamber to be a set flow rate, a primary valve provided upstream of the mass flow controller, and the mass flow controller A secondary side valve provided downstream of the
In the gas closing process for stopping the gas flow into the chamber, the mass flow controller, the primary side valve, and the secondary side valve are fully closed in this order, or the primary side valve is fully closed. A method for controlling a gas control device comprising the steps of: fully closing the mass flow controller within a first predetermined time and then fully closing the secondary valve.
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