JP2530398Y2 - イオン注入装置の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、イオン注入装置の自動による立上げを含
む制御を行う制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は、イオン注入装置の一例を示すブロック図で
ある。

このイオン注入装置は、基本的には、イオン源２から
引き出したイオンビーム４を分析マグネット６および分
析スリット10を通して所要のイオン種（マス値）のみを
選択的に導出し、そのようなイオン種から成るイオンビ
ーム４を加速管12で加速し、Ｑレンズ14で収束、整形を
行い、スキャナ（走査電極）16でXY方向に走査し、そし
てマスク18を通してエンドステーション20中のホルダ24
に装着されたウエハのようなターゲット22に、所定のビ
ームエネルギーＥおよびビーム電流Ｉで照射してイオン
注入を行うよう構成されている。

イオン源２には、ガスボックス26からイオン源ガス
（ガス流量Ｇ）が、イオン源電源28からフィラメント加
熱用電力、アーク放電用電力（アーク電流Ia）およびソ
ースマグネット励磁用電力（ソースマグネット電流Is）
が引出し電源30から引出し電圧がそれぞれ供給される。

また、分析マグネット６には分析マグネット電源32か
ら励磁用電力が、加速管12には加速電源34から加速電圧
が、Ｑレンズ14にはＱレンズ電源36から電圧が、スキャ
ナ16にはスキャナ電源38から走査電圧がそれぞれ供給さ
れる。

一方、このようなイオン注入装置の制御は、この例で
は本体コントローラ40、ビームコントローラ42、Ｑ・ス
キャナコントローラ44およびエンドステーションコント
ローラ46によって局部的に分散させて行い、かつ全体の
統括制御および監視等をホストコントローラ50によって
行うようにしている。もっとも、分散のさせ方等につい
てはこの例以外にも種々あり、また全ての機能をホスト
コントローラ50内に持たせる等しても良い（後述する実
施例の場合も同様）。

本体コントローラ40は、ガスボックス26、イオン源電
源28、引出し電源30、加速電源34その他の制御を行う。
ビームコントローラ42は、分析マグネット電源32の制御
を行う。Ｑ・スキャナコントローラ44は、Ｑレンズ電源
36およびスキャナ電源38の制御を行う。エンドステーシ
ョンコントローラ46は、エンドステーション20の制御を
行う。また、ターゲット22に流れるビーム電流Ｉはビー
ムモニタ48によって計測される。

従来のホストコントローラ50を用いてこのイオン注入
装置を制御する動作の一例を第６図のフローチャートを
参照して説明する。ステップ101〜109が立上げモードで
あり、ステップ110〜112が注入モードである。

まずステップ101において、ホストコントローラ50に
対して目標とするイオン種、ビーム電流Ｉおよびビーム
エネルギーＥを含むレシピを設定する。このレシピの設
定は、ホストコンピュータからの指示、あるいはキーボ
ードによって行われる。

次いでステップ102において、イオン注入装置の運転
モードがセミオートか否か（即ちフルオートか）の判断
が行われる。セミオートとは、装置を注入可能状態まで
立上げるのはオペレータによる手動操作で行い、注入中
の各値の監視および管理等は自動で行うモードを言い、
その場合は処理はステップ110に進む。これに対してフ
ルオートとは、装置の立上げを含めて全てオペレータの
手を介さずに運転を行うモードを言い、その場合は処理
はステップ103に進む。

ステップ103においては、装置が初回立上げが否かが
判断される。初回立上げとは装置が全くの停止状態から
立上げる場合を言い、この場合は処理はステップ104に
進む。これに対して、初回立上げでない場合というの
は、一旦装置が立上がった状態からのスタートで、後述
するステップ104、105、106のいずれかの処理まで完了
されている場合であり、その場合は処理ステップは既に
完了している先まで進む。

ステップ104において、イオン源２におけるアーク確
立が行われる。即ち、イオン源電源28を制御してイオン
源２に対するフィラメント電流、アーク電流Iaおよびソ
ースマグネット電流Isの制御を行うと共に、ガスボック
ス26を制御してガス流量Ｇの制御を行い、イオン源２内
に（より具体的にはそのアークチャンバー内に）所定の
イオン源ガスによるアーク放電を確立し、イオンビーム
４の引出しを可能にする。

次いでステップ105において、ターゲット22に対する
注入エネルギーが設定される。即ち、加速電源34から加
速管12に印加する加速電圧を制御して、ターゲット22に
照射するイオンビーム４のビームエネルギーＥが設定さ
れる。

次いでステップ106において、マス分析が行われる。
即ち、分析マグネット電源32から分析マグネット６に供
給する電流を制御して分析マグネット６における磁束密
度を制御し、所望のイオン種のみが分析スリット10を通
過するようにコントロールする。更にステップ107にお
いて、上記制御の微調整であるマス追従が行われる。

次いでステップ108において、イオンビーム４の波形
整形が行われる。即ち、Ｑレンズ電源36およびスキャナ
電源38からＱレンズ14およびスキャナ16にそれぞれ印加
する電圧を調整することによってイオンビーム４のスポ
ット形状および走査状態を調整し、それによってマスク
18を通過してターゲット22に照射されるイオンビーム４
の波形が所定のものになるように調整する。

次いでステップ109において、ターゲット22に対する
注入電流の調整、即ちイオンビーム４のビーム電流Ｉの
調整が行われる。これは基本的には、イオン源２に対す
るアーク電流Iaを調整することによって行われる。

以上の処理によって、ターゲット22に照射されるイオ
ンビーム４のイオン種、ビーム電流Ｉおよびビームエネ
ルギーＥがレシピとして設定されたものに一致し、これ
で立上げモードは終了し、次の注入モードに進む。

即ちステップ110においてターゲット22に対するイオ
ン注入が開始され、ステップ111においてドーズ量等の
注入状態が監視され、ステップ112において同じロット
の注入が終了したか否かが判断され、終了していなけれ
ばステップ110に戻り、終了していれば処理は終了す
る。

その後は、必要に応じて上記のような動作が繰り返さ
れる。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来のホストコントローラ50は上記のような制御を行
うため、設定されたレシピがどんなものでも、フルオー
トによる立上げ処理は、必ず同じ一連の手順（即ちステ
ップ101〜109）で行われる。

ところがレシピの内容によっては、改めて調整を必要
としない処理ステップとか、処理ステップ内における調
整パラメータ（例えばステップ104におけるガス流量Ｇ
とかソースマグネット電流Is等）がある場合があるが、
その場合でも従来は必ず所定の処理ステップを通過する
ことになり、従って無駄な時間を費やすという問題があ
った。

そこでこの考案は、上記のようなホストコントローラ
に相当する制御装置であって、イオン注入装置を自動で
立上げる際に、立上げの信頼性を維持しつつ、立上げ時
間の短縮を図ることができる制御装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案の制御装置は、第１図を参照して、目標とす
るイオン種、ビーム電流およびビームエネルギーを含む
レシピを設定する設定手段61と、イオン種、ビーム電流
およびビームエネルギーの各組合わせに対する幾つかの
設定パラメータであってイオン注入装置を予め手動操作
で立上げることによって得られた基本運転パラメータを
格納している格納手段62と、この格納手段62中に、設定
されたレシピ中のイオン種、ビーム電流およびビームエ
ネルギーと完全に同一の条件下の基本運転パラメータが
あるか否かを判断する第１の判断手段63と、前記のよう
な同一条件下の基本運転パラメータが無い場合に、設定
されたレシピ中のイオン種について、格納手段中に格納
済みの基本運転パラメータに基づいて補間を行ってレシ
ピ中のビーム電流およびビームエネルギーに対応する設
定パラメータを求める補間手段64と、この補間によって
求めた設定パラメータに基づいて、イオン注入装置を立
上げる一連の調整処理を制御する立上げ制御手段65と、
前記のような同一条件下の基本運転パラメータがある場
合に、イオン注入装置の各パラメータを当該基本運転パ
ラメータの各値に合わせ込む制御を行う合わせ込み手段
66と、この合わせ込みの後、イオン注入装置におけるビ
ームエネルギー、イオン種およびビーム電流の内で既に
レシピ中の値と一致しているものがあるか否かを判断
し、一致しているものがあれば前記立上げ制御手段65に
おける当該一致しているものに関する調整処理をスキッ
プさせる（即ち飛ばす）第２の判断手段62とを備えるこ
とを特徴とする。

〔作用〕

設定手段61によってレシピが設定されると、この設定
されたレシピ中のイオン種、ビーム電流およびビームエ
ネルギーと完全に同一条件下の基本運転パラメータが格
納手段62中に格納されているか否かが第１の判断手段63
によって判断される。

判断の結果、そのような同一条件下の基本運転パラメ
ータが無い場合は、補間手段64によって、レシピ中のイ
オン種について格納済みの基本運転パラメータに基づい
て補間を行ってレシピ中のビーム電流およびビームエネ
ルギーに対応する設定パラメータが求められ、それに基
づいて、立上げ制御手段65によって、イオン注入装置を
立上げる一連の調整処理が制御される。

このように、基本運転パラメータの補間によって設定
パラメータを求め、それに基づいて調整処理が行われる
ため、従来のように一から調整処理を行う場合に比べて
短時間で立上げることができる。しかも、補間によって
求めた設定パラメータは最良値に近いものになるため、
立上げの信頼性も高い。

一方、上記判断の結果、同一条件下の基本運転パラメ
ータがある場合は、合わせ込み手段66によって、イオン
注入装置の各パラメータが基本運転パラメータ値に合わ
せ込まれ、その後、イオン注入装置の状態でレシピと既
に一致しているものがあるか否かが第２の判断手段67で
判断され、あれば立上げ制御手段65におけるそれに関す
る調整処理がスキップされる。従ってこの点からも、従
来のように必ず同一手順で立上げる場合に比べて、立上
げ時間を短縮することができる。

〔実施例〕

第２図は第１図の制御装置の一実施例であるホストコ
ントローラの構成を示すブロック図であり、この実施例
では、このようなホストコントローラ70を第５図におい
て従来のホストコントローラ50の代わりに用いている。
従って、このホストコントローラ70以外の部分は第５図
を参照するものとし、ここでは重複説明を省略する。

このホストコントローラ70は、バス71によって互いに
接続されたCPU72、メモリ73、フロッピディスクコント
ローラ74、インタフェース75、76およびI/Oポート77を
有している。また、フロッピディスクコントローラ74に
はフロッピディスク78が装着され、インタフェース75に
はキーボード79が接続され、インタフェース76にはホス
トコンピュータが接続され、I/Oポート77には前述した
本体コントローラ40、ビームコントローラ42、Ｑ・スキ
ャナコントローラ44、エンドステーションコントローラ
46およびビームモニタ48が接続されている。

大まかに言えば、インタフェース75、76およびキーボ
ード79の部分が前述した設定手段61に相当し、フロッピ
ディスクコントローラ74およびフロッピディスク78の部
分が前述した格納手段62に相当し、CPU72およびメモリ7
3の部分が前述した残りの手段63〜67に相当する。

フロッピディスク78には、基本運転パラメータが、例
えば第３図に示すような各イオン種ごとの基本運転パラ
メータテーブル80の形で格納されている。基本運転パラ
メータは、この例では、イオン種、ビームエネルギーＥ
およびビーム電流Ｉの各組合わせに対する前述したよう
なガス流量Ｇ、ソースマグネット電流Is、アーク電流I
a、Ｑレンズのポテンショ値Pqおよびスキャナのポテン
ショ値Ps（即ちＱレンズ電源36およびスキャナ電源38の
出力電圧を調整するＱ・スキャナコントローラ44におけ
るポテンショメータの各値）であり、これらは、当該イ
オン注入装置を予めオペレータが手動操作で最適状態に
立上げることによって採取したデータである。

このようなホストコントローラ70を用いて、第５図の
イオン注入装置を制御する動作の一例を第４図のフロー
チャートを用いて説明する。

ステップ201〜216が立上げモードであり、ステップ21
7〜219が注入モードである。但し、ステップ201、202、
204、207〜209、211および217〜219における処理内容
は、第６図のステップ101〜112における同じ処理内容を
記したものと互いに同じであるのでここでは重複説明を
省略するものとし、以下においては第６図のものとの相
違点を主に説明する。

即ち、ステップ202においてイオン注入装置の運転モ
ードがセミオートでない、即ちフルオートと判断された
場合、ステップ203において、設定されたレシピ中のイ
オン種、ビーム電流ＩおよびビームエネルギーＥと完全
に同一条件下の基本運転パラメータ（第３図の基本運転
パラメータテーブル80参照）がフロッピディスク78中に
格納されているか否かが判断される。

この判断の結果、そのような同一条件下の基本運転パ
ラメータが無い場合は、ステップ204を経て初回立上げ
の場合はステップ205に進む。

ステップ205においては、レシピとして与えられたイ
オン種について、基本運転パラメータテーブル80として
格納済みの基本運転パラメータに基づいて補間を行い、
それによってレシピとして与えられたビーム電流Ｉおよ
びビームエネルギーＥに対する各設定パラメータ（基本
運転パラメータに相当するもの）を求める。

この補間は次のようにして行われる。

即ちまず、与えられたイオン種について、前述したよ
うな基本運転パラメータテーブル80を参照して、次式
（１）が最小となるような基準で、格納済みのビーム電
流ＩとビームエネルギーＥとで決まる点であって、レシ
ピとして与えられたビーム電流Irおよびビームエネルギ
ーErに最も近い点を２点求める。

｛（Ｉ−Ir）/Id｝²＋｛（Ｅ−Er）/Ed｝² ・・・（１） ここで、IdおよびEdはビーム電流およびビームエネルギ
ーの分散値であり、基本運転パラメータテーブル80中の
それらの値と値との間の間隔に相当する。

次いで、上記のようにして見つけられた２点、即ちビ
ーム電流I₁、I₂およびビームエネルギーE₁、E₂より、次
式（２）または（３）で目的の設定パラメータを得る。

（Ir−I₁）（Ｘ−X₂）＝（I₂−Ir）（Ｘ−X₁） ・・・（２） ここでＸは、目的のガス流量Ｇ、ソースマグネット電流
Isとまたはアーク電流Iaの値である。つまりこれらは、
ビーム電流Ｉとは相関があるがビームエネルギーＥとは
相関は無い。

（Er−E₁）（Ｙ−Y₂）＝（E₂−Er）（Ｙ−Y₁） ・・・（３） ここでＹは、目的のＱレンズポテンショ値Pqまたはスキ
ャナポテンショ値Psである。つまりこれらは、ビームエ
ネルギーＥとは相関があるがビーム電流Ｉとは相関は無
い。

そしてステップ206において、上記補間によって求め
たガス流量Ｇ、ソースマグネット電流Isおよびアーク電
流Iaになるようにガスボックス26およびイオン源電源28
の制御を行い、それによってイオン源２内に所定のイオ
ン源ガスによるアーク放電を確立し、イオンビーム４の
引出しを可能にする。

その場合、補間によって求めた設定パラメータを用い
るため、従来のように一からアーク確立を行う場合に比
べて、短時間でこれを行うことができる。しかも補間に
よって求めた設定パラメータは最良値に近いものになる
ため、確実にアーク確立を行うことができ、立上げの信
頼性が高い。

その後は従来と同様の処理内容であるステップ207、2
08および209を経てステップ210へと進む。

そしてこのステップ210においても、上記補間によっ
て求めたＱレンズポテンショ値Pqおよびスキャナポテン
ショ値PsになるようにＱ・スキャナコントローラ44の制
御を行ってイオンビーム４の波形整形を行うので、同上
の理由から、短時間でしかも確実に波形整形、即ち立上
げを行うことができる。

一方、前述したステップ203における判断の結果、レ
シピと同一条件下の基本運転パラメータがある場合は、
ステップ212において、イオン注入装置の各パラメータ
を基本運転パラメータの値に直接合わせ込む。そしてそ
の後、ステップ213〜216において、イオン注入装置のそ
のときのビームエネルギーＥ、イオン種（マス値）、ビ
ーム波形およびビーム電流Ｉに関する状態の内で、レシ
ピで指定された値の状態に既になっているものがあるか
どうかが判断され（例えば、似た内容のレシピが続いて
設定される場合は上記のように既になっている場合が多
い）、全てOKであれば一連の調整処理を全てスキップし
てステップ217に進む。OKでない場合は、必要な処理ス
テップ207a〜211aに進み、必要な調整処理を行う。ステ
ップ207a〜211aにおける処理内容は、ステップ207〜211
における処理内容とそれぞれ同じである。

従ってこれらの点からも、従来のように必ず同一手順
で立上げる場合に比べて、立上げ時間を短縮することが
できる。

例えば、一つの注入条件まで立上げるのに従来は15〜
20分程度かかっていたものが、この実施例によれば10分
程度で済むようになる。

尚、ステップ211およびステップ217以降については第
６図の例と同様である。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、設定されたレシピと
同一条件下の基本運転パラメータが格納手段中にあるか
否かが第１の判断手段によって判断され、無い場合は補
間手段による補間によってレシピの条件に対応する設定
パラメータが求められ、それに基づいて立上げ制御手段
によってイオン注入装置の立上げが行われるが、補間に
よって求めた設定パラメータは基本運転パラメータに基
づくものであるため最良値に近いものになり、従ってそ
れを用いることによって、従来のように一から立上げ制
御を行う場合に比べて、立上げ時間の短縮を図ることが
できる。しかも、補間によって求めた設定パラメータは
上記のように最良値に近いものになるため、それを用い
ることによって、イオン注入装置を最良に近い状態に確
実に立上げることができるので、立上げの信頼性も高
い。

また、設定されたレシピと同一条件下の基本運転パラ
メータが格納手段中に有る場合は、イオン注入装置の各
パラメータが合わせ込み手段によって当該基本運転パラ
メータの各値に直接合わせ込まれると共に、改めて調整
する必要のない処理が第２の判断手段によってスキップ
されるので、従来のように毎回必ず同一手順で立上げる
場合に比べて、立上げ時間を短縮することができる。

このようにこの考案によれば、イオン注入装置を設定
されたイオン種、ビーム電流およびビームエネルギーに
なるように自動で立上げる際に、立上げの信頼性を維持
しつつ、立上げ時間の短縮を図ることができる。その結
果、例えば、当該イオン注入装置を含む半導体製造ライ
ンにおける工程の効率化等を図ることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る制御装置の要部の構成を示す
ブロック図である。第２図は、第１図の制御装置の一実
施例であるホストコントローラの構成を示すブロック図
である。第３図は、基本運転パラメータテーブルの一例
を部分的に示す図である。第４図は、第２図のホストコ
ントローラを用いて第５図のイオン注入装置を制御する
動作の一例を示すフローチャートである。第５図は、イ
オン注入装置の一例を示すブロック図である。第６図
は、従来のホストコントローラを用いて第５図のイオン
注入装置を制御する動作の一例を示すフローチャートで
ある。 61……設定手段、62……格納手段、64……第１の判断手
段、64……補間手段、65……立上げ制御手段、66……合
わせ込み手段、67……第２の判断手段、70……実施例に
係るホストコントローラ、80……基本運転パラメータテ
ーブル。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン注入装置の自動による立上げを含む
   制御を行う制御装置であって、目標とするイオン種、ビ
   ーム電流およびビームエネルギーを含むレシピを設定す
   る設定手段と、イオン種、ビーム電流およびビームエネ
   ルギーの各組合わせに対する幾つかの設定パラメータで
   あってイオン注入装置を予め手動操作で立上げることに
   よって得られた基本運転パラメータを格納している格納
   手段と、この格納手段中に、設定されたレシピ中のイオ
   ン種、ビーム電流およびビームエネルギーと完全に同一
   の条件下の基本運転パラメータがあるか否かを判断する
   第１の判断手段と、前記のような同一条件下の基本運転
   パラメータが無い場合に、設定されたレシピ中のイオン
   種について、格納手段中に格納済みの基本運転パラメー
   タに基づいて補間を行ってレシピ中のビーム電流および
   ビームエネルギーに対応する設定パラメータを求める補
   間手段と、この補間によって求めた設定パラメータに基
   づいて、イオン注入装置を立上げる一連の調整処理を制
   御する立上げ制御手段と、前記のような同一条件下の基
   本運転パラメータがある場合に、イオン注入装置の各パ
   ラメータを当該基本運転パラメータの各値に合わせ込む
   制御を行う合わせ込み手段と、この合わせ込みの後、イ
   オン注入装置におけるビームエネルギー、イオン種およ
   びビーム電流の内で既にレシピ中の値と一致しているも
   のがあるか否かを判断し、一致しているものがあれば前
   記立上げ制御手段における当該一致しているものに関す
   る調整処理をスキップさせる第２の判断手段とを備える
   ことを特徴とするイオン注入装置の制御装置。