JP3900917B2 - イオン注入装置 - Google Patents
イオン注入装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3900917B2 JP3900917B2 JP2001375806A JP2001375806A JP3900917B2 JP 3900917 B2 JP3900917 B2 JP 3900917B2 JP 2001375806 A JP2001375806 A JP 2001375806A JP 2001375806 A JP2001375806 A JP 2001375806A JP 3900917 B2 JP3900917 B2 JP 3900917B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- source
- magnet
- power
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板（例えば半導体基板。以下同じ）にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置に関し、より具体的には、当該イオン注入装置運転の省エネルギー化を実現する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン注入装置では、基板に対してイオン注入を行っていない期間中は、例えば一つのロットの注入処理完了後で次のロットの注入処理開始までの間は、装置の運転状態は、（イ）目的とするイオン種のイオンビームを発生させたままで、当該イオンビームが基板に照射されないことを除いては、注入処理中と同じ状態を保つか、あるいは、（ロ）イオン注入装置を構成する機器の殆ど全てを停止させるかのいずれかであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、イオン注入装置においても、環境対策の一環として、電力消費の低減を含む省エネルギー化が求められている。より広く言えば、電力消費のみならず、原料ガス消費、機器の消耗、メインテナンス費用等を含めたＣＯＯ（Cost of Ownership ：装置の運転および維持に係わる総合的な維持費用）の低減が求められている。
【０００４】
ところが、上記（イ）に示す方法では、目的とするイオン種のイオンビームを発生し続けているので、無駄な電力やイオン源用の原料ガスを消費するだけでなく、イオン源や、排気ガス中に含まれる有害物質を除去するガス除害装置、その他の機器の消耗・劣化等を速めて寿命を短くするので、ＣＯＯの低減を図ることはできない。
【０００５】
一方、上記（ロ）に示す方法では、ＣＯＯの低減を図ることはできるものの、殆ど全ての機器を停止させているので、注入処理を再開するときのイオン注入装置の立ち上がりが非常に遅いという課題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりの速いイオン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るイオン注入装置は、原料ガスを電離させてプラズマを生成して当該プラズマからイオンビームを引き出すイオン源と、このイオン源に前記原料ガスを供給するガス供給装置と、前記イオン源にプラズマ生成用の電力を供給するプラズマ生成用電源と、前記イオン源にイオンビーム引き出し用の電圧を印加するイオンビーム引出し用電源と、前記イオン源から引き出されたイオンビームから特定の質量数および価数のイオンを選別して導出する質量分離マグネットと、この質量分離マグネットに質量分離用の電力を供給する質量分離マグネット電源と、前記質量分離マグネットから導出されたイオンビームを加速または減速する加速管と、この加速管に加速または減速用の電圧を印加する加速電源と、前記加速管から導出されたイオンビームから特定のエネルギーのイオンを選別して導出するエネルギー分離マグネットと、このエネルギー分離マグネットにエネルギー分離用の電力を供給するエネルギー分離マグネット電源と、前記エネルギー分離マグネットから導出されたイオンビームを走査する走査マグネットと、この走査マグネットに走査用の電力を供給する走査マグネット電源と、前記走査マグネットから導出されたイオンビームを基準軸に対して平行になるように曲げるビーム平行化マグネットと、このビーム平行化マグネットにビーム平行化用の電力を供給するビーム平行化マグネット電源と、前記ビーム平行化マグネットから導出されたイオンビームを基板に照射して当該基板にイオン注入を行う注入室とを備えるイオン注入装置において、前記基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、（ａ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させるトワイライトモードと、（ｂ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させ、かつ前記エネルギー分離マグネット電源、前記走査マグネット電源および前記ビーム平行化マグネット電源の出力を停止するマグネットオフモードと、（ｃ）前記ガス供給装置からの原料ガスの供給を停止し、かつ前記全ての電源の出力を停止するシャットダウンモードとの内から選択される任意のモードの状態に制御する制御装置を備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中のイオン注入装置の運転状態を、（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができる。
【０００９】
トワイライトモードは、三つのモードの内でＣＯＯの低減量は一番少ないけれども、それでも少なくとも原料ガスおよびプラズマ生成用電源の電力の消費に関するＣＯＯを低減することができる。しかも、イオン源においてプラズマ生成状態を維持することができるので、注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番速い。
【００１０】
シャットダウンモードは、原料ガス供給および主要な電源の殆ど全てを停止させるので、三つのモードの内で注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番遅いけれども、ＣＯＯの低減量は一番大きい。
【００１１】
マグネットオフモードは、トワイライトモードとシャットダウンモードとの中間のモードであり、ＣＯＯの低減量と装置の立ち上がり速度は、共に両モードの中間となる。
【００１２】
このようにこのイオン注入装置によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、ユーザの要求等に応じて、上記三つのモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができるので、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりを速くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一例を示す平面図である。この種のイオン注入装置は、制御装置５８によって以下に述べる省エネルギー運転モードの制御を行うことを除いて、例えば特開平８−１１５７０１号公報、特開２００１−１４３６５１号公報に記載されている。
【００１７】
図１に示すイオン注入装置は、イオン源２から引き出されたイオンビーム４を電界または磁界によってＸ方向（例えば水平方向。以下同じ）に往復走査すると共に、注入対象物である基板４８をＸ方向と実質的に直交するＹ方向（例えば垂直方向。以下同じ）に機械的に往復走査する、いわゆるハイブリッドスキャン方式の場合の例である。より具体的には、イオンビーム４を基準軸４３に沿って平行走査する、ハイブリッドパラレルスキャン方式の場合の例である。
【００１８】
このイオン注入装置は、原料ガス６を電離させてプラズマ７２（図２参照）を生成して当該プラズマ７２からイオンビーム４を引き出すイオン源２と、このイオン源２に原料ガス６を供給するガス供給装置１２と、イオン源２にプラズマ生成用の電力を供給するプラズマ生成用電源１４と、イオン源２にイオンビーム４の引き出し用の電圧を印加するイオンビーム引出し用電源１６とを備えている。
【００１９】
ガス供給装置１２は、この例では、原料ガス６を供給するガス源１０と、この原料ガス６の流量を調節する流量調節器８とを備えている。このガス供給装置１２は、固体物質を気化させてその蒸気を原料ガス６として供給する方式のものでも良い。
【００２０】
イオン源２およびそれ用の電源の詳細例を図２に示す。このイオン源２は、例えば特開平９−３５６４８号公報に記載されているのと同様のバーナス型イオン源であり、イオン引出し孔６７を有するプラズマ生成容器６６を備えている。
【００２１】
プラズマ生成容器６６内には、熱電子を放出してプラズマ生成容器６６との間でアーク放電を生じさせて、導入された原料ガス６を電離させてプラズマ７２を生成するフィラメント６８と、このフィラメント６８から放出された電子を反射させる反射電極７０とが相対向して設けられている。このプラズマ生成容器６６内には、その外部のソースマグネット７４によって、フィラメント６８と反射電極７０とを結ぶ線に沿う方向の磁界７５が印加される。この磁界７５および反射電極７０は、原料ガス６の電離効率を高めて密度の高いプラズマ７２を生成する働きをする。
【００２２】
上記フィラメント６８を加熱するフィラメント電源８０、上記アーク放電を生じさせるアーク電源８２および上記ソースマグネット７４を励磁するソースマグネット電源８４が、この例では上記プラズマ生成用電源１４を構成している。
【００２３】
プラズマ生成容器６６内のプラズマ７２から、この例では引出し電極７６および接地電極７８を通して、電界の作用によってイオンビーム４が引き出される。そのために、プラズマ生成容器６６には引出し電源８６から正の高電圧（例えば数十ｋＶ程度）が印加される。引出し電極７６には、下流側からの逆流電子抑制用に抑制電源８８から負の電圧（例えば数ｋＶ程度）が印加される。接地電極７８は接地されている。この引出し電源８６および抑制電源８８が、この例では上記イオンビーム引出し用電源１６を構成している。
【００２４】
再び図１を参照して、このイオン注入装置は、更に、イオン源２から引き出されたイオンビーム４から特定の質量数および価数のイオンを選別して導出する質量分離マグネット２６と、それに質量分離用の電力を供給する質量分離マグネット電源２８と、質量分離マグネット２６から導出されたイオンビーム４を加速（加速モードの場合）または減速（減速モードの場合）する加速管３０と、それに加速または減速用の高電圧（例えば数十ｋＶ〜百ｋＶ程度）を印加する加速電源３２と、加速管３０から導出されたイオンビーム４から特定のエネルギーのイオンを選別して導出するエネルギー分離マグネット３４と、それにエネルギー分離用の電力を供給するエネルギー分離マグネット電源３６と、エネルギー分離マグネット３４から導出されたイオンビーム４を磁界によって前記Ｘ方向を含む平面内で往復走査する走査マグネット３８と、それに走査用の電力を供給する走査マグネット電源４０と、走査マグネット３８から導出されたイオンビーム４を基準軸４３に対して平行になるように曲げ戻して走査マグネット３８と協働してイオンビーム４の平行走査を行うビーム平行化マグネット４２と、それにビーム平行化用の電力を供給するビーム平行化マグネット電源４４と、ビーム平行化マグネット４２から導出されたイオンビーム４を基板４８に照射して当該基板４８にイオン注入を行う注入室４６とを備えている。
【００２５】
更に、注入室４６内において、イオンビーム４の照射領域内で基板４８を前記Ｙ方向に機械的に往復走査する走査機構５２を備えている。基板４８は、この走査機構５２のホルダ５０に保持される。
【００２６】
注入室４６内は、図示しない真空ポンプによって高真空（例えば１０-3Ｐａ〜１０-4Ｐａ程度）に真空排気される。この注入室４６には、当該注入室４６とその外の大気中との間で基板４８を出し入れするための真空予備室（エアロック室とも呼ばれる）５４が、図示しない真空弁を介して隣接されている。真空予備室５４はこの例ではスループット向上のために二つ設けているけれども、一つでも良い。上記のような走査機構５２および真空予備室５４の例が、例えば特公平７−７０２９８号公報に記載されている。
【００２７】
各真空予備室５４には、その内部を注入室４６よりも低真空（例えば１Ｐａ〜１０-1Ｐａ程度）に真空排気（これを粗引きと呼ぶ場合もある）する真空予備室ポンプ５６がそれぞれ接続されている。この真空予備室ポンプ５６は、例えばドライポンプである。
【００２８】
また、イオン源２の出口側には、中をイオンビーム４が通るビームライン真空容器１８が接続されている。このビームライン真空容器１８およびそれに接続されたイオン源２内は、ビームライン真空容器１８に接続された主ポンプ２０および粗引きポンプ２２によって、所定の高真空に排気される。例えば、原料ガス６の導入前の状態で、１０-3Ｐａ〜１０-4Ｐａ程度の高真空に排気される。主ポンプ２０は例えばターボ分子ポンプであり、粗引きポンプ２２は例えば、この主ポンプ２０の排気口側を排気するドライポンプである。
【００２９】
粗引きポンプ２２からの排気ガスは、イオン源２に導入された原料ガス６が含まれているので、例えば特開２００１−２１６９３０号公報にも記載されているように、排気ガス中に含まれる有害物質を除去するガス除害装置２４を通して排出される。例えば、後述する排気ダクト６４に排出される。
【００３０】
上記各機器は、キャビネット６０内に収納されている。上記各機器および次に述べる排気弁６２を制御して、後述するような省エネルギー運転モードの制御も含めて、このイオン注入装置の制御を行う制御装置５８も、キャビネット６０内に収納されている。
【００３１】
キャビネット６０（例えばその上部）には、排気弁６２を介して、排気ダクト６４が接続される。この排気ダクト６４の先には、図示しない排気ファンが接続されている。キャビネット６０内で発生した熱は、排気ダクト６４を通して排出される。
【００３２】
制御装置５８は、この例では、省エネルギー運転モードとして、（１）ビーム発生に関するモード、（２）真空ポンプ運転に関するモード、および、（３）熱排気に関するモードの各モードを実行する機能を有している。以下に各モードを詳述する。
【００３３】
（１）ビーム発生に関するモード
制御装置５８は、当該イオン注入装置を、所望のイオン種（質量数および価数）のイオンビーム４を発生させる状態に立ち上げた後であって、基板４８に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、次の（ａ）〜（ｃ）のモードの内から選択される任意のモードの状態に制御する機能を有している。各モードの状態を表１にまとめて示し、その説明を以下に述べる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
（ａ）トワイライトモード
このモードは、イオン源２にガス供給装置１２から供給する原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４から供給（出力）する電力を、基板４８にイオン注入を行うときの値より小さく、しかもイオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる値に、より具体的にはプラズマ７２が消えない程度の小さい値に減少させるモードである。
【００３６】
プラズマ生成用電源１４から出力する電力を減少させるということは、より具体的には、図２に示したフィラメント電源８０からフィラメント６８に流すフィラメント電流を減少させて、アーク電源８２から出力されるアーク電流を減少させると共に、ソースマグネット電源８４から出力するソースマグネット電流を減少させることである。
【００３７】
上記以外の各電源１６、２８、３２、３６、４０および４４は、基板４８にイオン注入を行うときの状態（これを「注入状態」と呼ぶ）を維持しておく。
【００３８】
このトワイライトモードは、機器の出力を停止させる訳ではないので三つのモードの内でＣＯＯの低減量は一番少ないけれども、それでも少なくとも原料ガス６およびプラズマ生成用電源１４の電力の消費に関するＣＯＯを低減することができる。しかも、イオン源２においてプラズマ生成状態を維持することができるので、注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番速い。原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４の出力を規定量に立ち上げるだけで良いからである。
【００３９】
（ｂ）マグネットオフモード
このモードは、イオン源２にガス供給装置１２から供給する原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４から供給する電力を、基板４８にイオン注入を行うときの値より小さく、しかもイオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる値に、より具体的にはプラズマ７２が消えない程度の小さい値に減少させ、かつエネルギー分離マグネット電源３６、走査マグネット電源４０およびビーム平行化マグネット電源４８の出力を停止するモードである。
【００４０】
上記以外の各電源１６、２８および３２は、基板４８にイオン注入を行うときの状態（注入状態）を維持しておく。
【００４１】
なお、このモードでイオンビーム引出し用電源１６および質量分離マグネット電源２８の出力を停止しないのは、質量分離マグネット２６で所望のイオン種を質量分離するのに必要な電流に調整するのに比較的長時間を要するので、このモードではイオンビーム引出し用電源１６は停止させず、かつ質量分離マグネット２６への電流は変えずにおいて、装置の立ち上がりを速くするためである。
【００４２】
加速電源３２の出力を停止しないのは、原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４の出力を、イオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる程度に小さく絞れば、イオン源２からイオンビーム４は殆ど引き出されなくなり、そのような状態では加速電源３２に負荷は殆どかからないので、敢えてその出力を停止させる必要がないからである。但し、加速電源３２の出力を停止させるようにしても良い。
【００４３】
このマグネットオフモードは、トワイライトモードとシャットダウンモードとの中間のモードであり、ＣＯＯの低減量と装置の立ち上がり速度は、共に両モードの中間となる。
【００４４】
（ｃ）シャットダウンモード
このモードは、ガス供給装置１２からの原料ガス６の供給を停止し、かつプラズマ生成用電源１４、イオンビーム引出し用電源１６、質量分離マグネット電源２８、加速電源３２、エネルギー分離マグネット電源３６、走査マグネット電源４０およびビーム平行化マグネット電源４４の全ての電源の出力を停止するモードである。
【００４５】
このシャットダウンモードは、原料ガス供給および主要な電源の殆ど全てを停止させるので、三つのモードの内で注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番遅いけれども、殆ど全ての機器を停止させるので原料ガス消費、電力消費等を含めたＣＯＯの低減量は一番大きい。
【００４６】
なお、上記（ａ）〜（ｃ）の各モードからの復帰は、基板４８に対してイオン注入を再開するときに（例えば注入再開直前に）、例えば制御装置５８による自動制御によって、または手動操作等によって行われる。
【００４７】
（２）真空ポンプ運転に関するモード
上記制御装置５８は、この例では更に、真空ポンプ運転に関するモードとして、次の（ｄ）および（ｅ）に示す運転モードを実行する機能を有している。
【００４８】
（ｄ）粗引きポンプ低速モード
このモードは、（Ａ）ビームライン真空容器１８内が前述したような所定の高真空状態にあり、かつ、（Ｂ）ガス供給装置１２からイオン源２に原料ガス６を供給していない状態のときに、粗引きポンプ２２の回転数を定常回転数よりも下げて運転する制御を行うモードである。これは、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件のときは、粗引きポンプ２２を敢えて定常回転数で運転する必要はないからである。
【００４９】
このとき、粗引きポンプ２２が、化学装置用のドライポンプのように、運転中に希釈用の窒素ガスを導入するタイプのポンプであるときは、その窒素ガスの導入を停止しても良く、この実施例では停止させる。このときは、イオン源２には原料ガス６が導入されないので、原料ガス６の排気を考慮する必要がないからである。
【００５０】
このモードからの復帰は、例えば、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件の内のいずれか一方が成立しなくなったときに、自動的に行われる。
【００５１】
この運転モードを採用することによって、粗引きポンプ２２の運転用の電力消費を主体とするＣＯＯの低減を図ることができる。上記希釈用窒素ガス導入を停止する場合は、窒素ガス使用量の低減も可能になる。しかも、粗引きポンプ２２は停止させる訳ではないので、必要時の復帰は速い。
【００５２】
（ｅ）真空予備室ポンプ低速モード
このモードは、真空予備室５４内が前述したような所定の真空度に達している状態のときに、オペレータ等による外部からの指令に応答して、真空予備室ポンプ５６の回転数を定常回転数よりも下げて運転する制御を行うモードである。これは、真空予備室５４を閉じたままで基板４８を通過させない期間が長く続くときは、真空予備室ポンプ５６を敢えて定常回転数で運転する必要はないからである。
【００５３】
このモードからの復帰は、例えば、注入室４６と真空予備室５４との間の前述した真空バルブ（図示省略）を開ける直前に自動的に行う。より具体的には、注入室４６内において基板４８に所定のドーズ量のイオン注入を行うときに基板４８をＹ方向に複数回走査する場合、規定回数の走査動作が終了する直前（例えば２回走査前）に真空予備室ポンプ５６を定常回転数に復帰させる。２回走査前に復帰させるのは、若干の時間的な余裕を持たせて復帰させるためである。
【００５４】
この運転モードを採用することによって、真空予備室ポンプ５６の運転用の電力消費を主体とするＣＯＯの低減を図ることができる。しかも、真空予備室ポンプ５６は停止させる訳ではないので、必要時の復帰は速い。
【００５５】
このイオン注入装置では、制御装置５８によって、上記（ｄ）および（ｅ）の両方のモードの運転を選択して両モードを実行することができるようにしているけれども、少なくとも一方のモードの運転を実行可能にするだけでも良く、それでもＣＯＯ低減が可能であることは上記説明から明らかである。
【００５６】
（３）熱排気に関するモード
上記制御装置５８は、この例では更に、熱排気に関するモードを実行する機能を有している。このモードは、排気弁６２を、（Ａ）ビームライン真空容器１８内が前述したような所定の高真空状態では半開にし、（Ｂ）イオンビーム４を発生させて注入室４６に導入している状態では全開にする制御を行うモードである。（Ｂ）の状態の判断は、例えば、エネルギー分離マグネット３４、走査マグネット３８およびビーム平行化マグネット４２のマグネット電流値がいずれも規定値以上であるアンド条件で行う。
【００５７】
上記（Ａ）の状態でのキャビネット６０内での発熱量は少なく、上記（Ｂ）の状態での発熱量は最大近くになる。従って、排気弁６２を上記のように制御し、その情報を排気ダクト６４の先に設けられている排気ファン（図示省略）の回転数制御に利用することによって、排気ファンの回転数を、イオン注入装置の運転状況に応じて下げて運転することができる。その結果、排気ファン運転用の電力消費を主体とするＣＯＯを低減することができる。
【００５８】
上記（１）のビーム発生に関するモード、（２）の真空ポンプ運転に関するモード、（３）の熱排気に関するモードをそれぞれ実行するか否か、更には（１）のビーム発生に関するモードの内の上記（ａ）〜（ｃ）の三つのモードの内のどれを選択するか、あるいは（２）の真空ポンプ運転に関するモードの内の上記（ｄ）および（ｅ）のモードの一方を実行するのか両方を実行するのか、等のモードの選択ないし切り換えは、例えば、（イ）制御装置５８に対するホスト（上位）制御装置からの指令、（ロ）制御装置（より具体的にはそのディスプレイ）上でのオペレータによる指令、（ハ）制御装置５８（より具体的にはそのディスプレイ）上でのオペレータによって設定されたタイマーの時間経過による指令、の内の一つまたは複数併用によって行うことができる。
【００５９】
上記（１）のビーム発生に関するモード、（２）の真空ポンプ運転に関するモード、（３）の熱排気に関するモードの各運転モードは、それぞれ個別に単独で実行しても良いし、任意の組み合わせで実行しても良いし、全てを実行しても良い。この実施例の制御装置５８では、これらのいずれの実行形態をも採り得るようにしている。多く実行するほど、ＣＯＯの低減効果は大きくなる。
【００６０】
また、上記（１）のビーム発生に関するモードの内の（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードは、上記指令等に応じて当該（ａ）〜（ｃ）の内の所望のモードにいきなり入るようにしても良いし、例えばタイマーの時間経過に応じて（ａ）のモード→（ｂ）のモード→（ｃ）のモードへと順に入るようにしても良い。
【００６１】
なお、図２に示したイオン源２、それ用の電源１４および１６の構成、更には図１に示したイオン注入装置全体の構成は、あくまでも一例であり、上に説明した以外のものでも良い。
【００６２】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００６３】
請求項１記載の発明によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、ユーザの要求等に応じて、上記（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができるので、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりを速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１中のイオン源およびそれ用の電源の詳細例を示す図である。
【符号の説明】
２ イオン源
４ イオンビーム
６ 原料ガス
１２ ガス供給装置
１４ プラズマ生成用電源
１６ イオンビーム引出し用電源
１８ ビームライン真空容器
２０ 主ポンプ
２２ 粗引きポンプ
２６ 質量分離マグネット
２８ 質量分離マグネット電源
３０ 加速管
３２ 加速電源
３４ エネルギー分離マグネット
３６ エネルギー分離マグネット電源
３８ 走査マグネット
４０ 走査マグネット電源
４２ ビーム平行化マグネット
４４ ビーム平行化マグネット電源
４６ 注入室
４８ 基板
５２ 走査機構
５４ 真空予備室
５６ 真空予備室ポンプ
５８ 制御装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板（例えば半導体基板。以下同じ）にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置に関し、より具体的には、当該イオン注入装置運転の省エネルギー化を実現する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン注入装置では、基板に対してイオン注入を行っていない期間中は、例えば一つのロットの注入処理完了後で次のロットの注入処理開始までの間は、装置の運転状態は、（イ）目的とするイオン種のイオンビームを発生させたままで、当該イオンビームが基板に照射されないことを除いては、注入処理中と同じ状態を保つか、あるいは、（ロ）イオン注入装置を構成する機器の殆ど全てを停止させるかのいずれかであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、イオン注入装置においても、環境対策の一環として、電力消費の低減を含む省エネルギー化が求められている。より広く言えば、電力消費のみならず、原料ガス消費、機器の消耗、メインテナンス費用等を含めたＣＯＯ（Cost of Ownership ：装置の運転および維持に係わる総合的な維持費用）の低減が求められている。
【０００４】
ところが、上記（イ）に示す方法では、目的とするイオン種のイオンビームを発生し続けているので、無駄な電力やイオン源用の原料ガスを消費するだけでなく、イオン源や、排気ガス中に含まれる有害物質を除去するガス除害装置、その他の機器の消耗・劣化等を速めて寿命を短くするので、ＣＯＯの低減を図ることはできない。
【０００５】
一方、上記（ロ）に示す方法では、ＣＯＯの低減を図ることはできるものの、殆ど全ての機器を停止させているので、注入処理を再開するときのイオン注入装置の立ち上がりが非常に遅いという課題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりの速いイオン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るイオン注入装置は、原料ガスを電離させてプラズマを生成して当該プラズマからイオンビームを引き出すイオン源と、このイオン源に前記原料ガスを供給するガス供給装置と、前記イオン源にプラズマ生成用の電力を供給するプラズマ生成用電源と、前記イオン源にイオンビーム引き出し用の電圧を印加するイオンビーム引出し用電源と、前記イオン源から引き出されたイオンビームから特定の質量数および価数のイオンを選別して導出する質量分離マグネットと、この質量分離マグネットに質量分離用の電力を供給する質量分離マグネット電源と、前記質量分離マグネットから導出されたイオンビームを加速または減速する加速管と、この加速管に加速または減速用の電圧を印加する加速電源と、前記加速管から導出されたイオンビームから特定のエネルギーのイオンを選別して導出するエネルギー分離マグネットと、このエネルギー分離マグネットにエネルギー分離用の電力を供給するエネルギー分離マグネット電源と、前記エネルギー分離マグネットから導出されたイオンビームを走査する走査マグネットと、この走査マグネットに走査用の電力を供給する走査マグネット電源と、前記走査マグネットから導出されたイオンビームを基準軸に対して平行になるように曲げるビーム平行化マグネットと、このビーム平行化マグネットにビーム平行化用の電力を供給するビーム平行化マグネット電源と、前記ビーム平行化マグネットから導出されたイオンビームを基板に照射して当該基板にイオン注入を行う注入室とを備えるイオン注入装置において、前記基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、（ａ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させるトワイライトモードと、（ｂ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させ、かつ前記エネルギー分離マグネット電源、前記走査マグネット電源および前記ビーム平行化マグネット電源の出力を停止するマグネットオフモードと、（ｃ）前記ガス供給装置からの原料ガスの供給を停止し、かつ前記全ての電源の出力を停止するシャットダウンモードとの内から選択される任意のモードの状態に制御する制御装置を備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中のイオン注入装置の運転状態を、（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができる。
【０００９】
トワイライトモードは、三つのモードの内でＣＯＯの低減量は一番少ないけれども、それでも少なくとも原料ガスおよびプラズマ生成用電源の電力の消費に関するＣＯＯを低減することができる。しかも、イオン源においてプラズマ生成状態を維持することができるので、注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番速い。
【００１０】
シャットダウンモードは、原料ガス供給および主要な電源の殆ど全てを停止させるので、三つのモードの内で注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番遅いけれども、ＣＯＯの低減量は一番大きい。
【００１１】
マグネットオフモードは、トワイライトモードとシャットダウンモードとの中間のモードであり、ＣＯＯの低減量と装置の立ち上がり速度は、共に両モードの中間となる。
【００１２】
このようにこのイオン注入装置によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、ユーザの要求等に応じて、上記三つのモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができるので、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりを速くすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一例を示す平面図である。この種のイオン注入装置は、制御装置５８によって以下に述べる省エネルギー運転モードの制御を行うことを除いて、例えば特開平８−１１５７０１号公報、特開２００１−１４３６５１号公報に記載されている。
【００１７】
図１に示すイオン注入装置は、イオン源２から引き出されたイオンビーム４を電界または磁界によってＸ方向（例えば水平方向。以下同じ）に往復走査すると共に、注入対象物である基板４８をＸ方向と実質的に直交するＹ方向（例えば垂直方向。以下同じ）に機械的に往復走査する、いわゆるハイブリッドスキャン方式の場合の例である。より具体的には、イオンビーム４を基準軸４３に沿って平行走査する、ハイブリッドパラレルスキャン方式の場合の例である。
【００１８】
このイオン注入装置は、原料ガス６を電離させてプラズマ７２（図２参照）を生成して当該プラズマ７２からイオンビーム４を引き出すイオン源２と、このイオン源２に原料ガス６を供給するガス供給装置１２と、イオン源２にプラズマ生成用の電力を供給するプラズマ生成用電源１４と、イオン源２にイオンビーム４の引き出し用の電圧を印加するイオンビーム引出し用電源１６とを備えている。
【００１９】
ガス供給装置１２は、この例では、原料ガス６を供給するガス源１０と、この原料ガス６の流量を調節する流量調節器８とを備えている。このガス供給装置１２は、固体物質を気化させてその蒸気を原料ガス６として供給する方式のものでも良い。
【００２０】
イオン源２およびそれ用の電源の詳細例を図２に示す。このイオン源２は、例えば特開平９−３５６４８号公報に記載されているのと同様のバーナス型イオン源であり、イオン引出し孔６７を有するプラズマ生成容器６６を備えている。
【００２１】
プラズマ生成容器６６内には、熱電子を放出してプラズマ生成容器６６との間でアーク放電を生じさせて、導入された原料ガス６を電離させてプラズマ７２を生成するフィラメント６８と、このフィラメント６８から放出された電子を反射させる反射電極７０とが相対向して設けられている。このプラズマ生成容器６６内には、その外部のソースマグネット７４によって、フィラメント６８と反射電極７０とを結ぶ線に沿う方向の磁界７５が印加される。この磁界７５および反射電極７０は、原料ガス６の電離効率を高めて密度の高いプラズマ７２を生成する働きをする。
【００２２】
上記フィラメント６８を加熱するフィラメント電源８０、上記アーク放電を生じさせるアーク電源８２および上記ソースマグネット７４を励磁するソースマグネット電源８４が、この例では上記プラズマ生成用電源１４を構成している。
【００２３】
プラズマ生成容器６６内のプラズマ７２から、この例では引出し電極７６および接地電極７８を通して、電界の作用によってイオンビーム４が引き出される。そのために、プラズマ生成容器６６には引出し電源８６から正の高電圧（例えば数十ｋＶ程度）が印加される。引出し電極７６には、下流側からの逆流電子抑制用に抑制電源８８から負の電圧（例えば数ｋＶ程度）が印加される。接地電極７８は接地されている。この引出し電源８６および抑制電源８８が、この例では上記イオンビーム引出し用電源１６を構成している。
【００２４】
再び図１を参照して、このイオン注入装置は、更に、イオン源２から引き出されたイオンビーム４から特定の質量数および価数のイオンを選別して導出する質量分離マグネット２６と、それに質量分離用の電力を供給する質量分離マグネット電源２８と、質量分離マグネット２６から導出されたイオンビーム４を加速（加速モードの場合）または減速（減速モードの場合）する加速管３０と、それに加速または減速用の高電圧（例えば数十ｋＶ〜百ｋＶ程度）を印加する加速電源３２と、加速管３０から導出されたイオンビーム４から特定のエネルギーのイオンを選別して導出するエネルギー分離マグネット３４と、それにエネルギー分離用の電力を供給するエネルギー分離マグネット電源３６と、エネルギー分離マグネット３４から導出されたイオンビーム４を磁界によって前記Ｘ方向を含む平面内で往復走査する走査マグネット３８と、それに走査用の電力を供給する走査マグネット電源４０と、走査マグネット３８から導出されたイオンビーム４を基準軸４３に対して平行になるように曲げ戻して走査マグネット３８と協働してイオンビーム４の平行走査を行うビーム平行化マグネット４２と、それにビーム平行化用の電力を供給するビーム平行化マグネット電源４４と、ビーム平行化マグネット４２から導出されたイオンビーム４を基板４８に照射して当該基板４８にイオン注入を行う注入室４６とを備えている。
【００２５】
更に、注入室４６内において、イオンビーム４の照射領域内で基板４８を前記Ｙ方向に機械的に往復走査する走査機構５２を備えている。基板４８は、この走査機構５２のホルダ５０に保持される。
【００２６】
注入室４６内は、図示しない真空ポンプによって高真空（例えば１０-3Ｐａ〜１０-4Ｐａ程度）に真空排気される。この注入室４６には、当該注入室４６とその外の大気中との間で基板４８を出し入れするための真空予備室（エアロック室とも呼ばれる）５４が、図示しない真空弁を介して隣接されている。真空予備室５４はこの例ではスループット向上のために二つ設けているけれども、一つでも良い。上記のような走査機構５２および真空予備室５４の例が、例えば特公平７−７０２９８号公報に記載されている。
【００２７】
各真空予備室５４には、その内部を注入室４６よりも低真空（例えば１Ｐａ〜１０-1Ｐａ程度）に真空排気（これを粗引きと呼ぶ場合もある）する真空予備室ポンプ５６がそれぞれ接続されている。この真空予備室ポンプ５６は、例えばドライポンプである。
【００２８】
また、イオン源２の出口側には、中をイオンビーム４が通るビームライン真空容器１８が接続されている。このビームライン真空容器１８およびそれに接続されたイオン源２内は、ビームライン真空容器１８に接続された主ポンプ２０および粗引きポンプ２２によって、所定の高真空に排気される。例えば、原料ガス６の導入前の状態で、１０-3Ｐａ〜１０-4Ｐａ程度の高真空に排気される。主ポンプ２０は例えばターボ分子ポンプであり、粗引きポンプ２２は例えば、この主ポンプ２０の排気口側を排気するドライポンプである。
【００２９】
粗引きポンプ２２からの排気ガスは、イオン源２に導入された原料ガス６が含まれているので、例えば特開２００１−２１６９３０号公報にも記載されているように、排気ガス中に含まれる有害物質を除去するガス除害装置２４を通して排出される。例えば、後述する排気ダクト６４に排出される。
【００３０】
上記各機器は、キャビネット６０内に収納されている。上記各機器および次に述べる排気弁６２を制御して、後述するような省エネルギー運転モードの制御も含めて、このイオン注入装置の制御を行う制御装置５８も、キャビネット６０内に収納されている。
【００３１】
キャビネット６０（例えばその上部）には、排気弁６２を介して、排気ダクト６４が接続される。この排気ダクト６４の先には、図示しない排気ファンが接続されている。キャビネット６０内で発生した熱は、排気ダクト６４を通して排出される。
【００３２】
制御装置５８は、この例では、省エネルギー運転モードとして、（１）ビーム発生に関するモード、（２）真空ポンプ運転に関するモード、および、（３）熱排気に関するモードの各モードを実行する機能を有している。以下に各モードを詳述する。
【００３３】
（１）ビーム発生に関するモード
制御装置５８は、当該イオン注入装置を、所望のイオン種（質量数および価数）のイオンビーム４を発生させる状態に立ち上げた後であって、基板４８に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、次の（ａ）〜（ｃ）のモードの内から選択される任意のモードの状態に制御する機能を有している。各モードの状態を表１にまとめて示し、その説明を以下に述べる。
【００３４】
【表１】
（ａ）トワイライトモード
このモードは、イオン源２にガス供給装置１２から供給する原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４から供給（出力）する電力を、基板４８にイオン注入を行うときの値より小さく、しかもイオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる値に、より具体的にはプラズマ７２が消えない程度の小さい値に減少させるモードである。
【００３６】
プラズマ生成用電源１４から出力する電力を減少させるということは、より具体的には、図２に示したフィラメント電源８０からフィラメント６８に流すフィラメント電流を減少させて、アーク電源８２から出力されるアーク電流を減少させると共に、ソースマグネット電源８４から出力するソースマグネット電流を減少させることである。
【００３７】
上記以外の各電源１６、２８、３２、３６、４０および４４は、基板４８にイオン注入を行うときの状態（これを「注入状態」と呼ぶ）を維持しておく。
【００３８】
このトワイライトモードは、機器の出力を停止させる訳ではないので三つのモードの内でＣＯＯの低減量は一番少ないけれども、それでも少なくとも原料ガス６およびプラズマ生成用電源１４の電力の消費に関するＣＯＯを低減することができる。しかも、イオン源２においてプラズマ生成状態を維持することができるので、注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番速い。原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４の出力を規定量に立ち上げるだけで良いからである。
【００３９】
（ｂ）マグネットオフモード
このモードは、イオン源２にガス供給装置１２から供給する原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４から供給する電力を、基板４８にイオン注入を行うときの値より小さく、しかもイオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる値に、より具体的にはプラズマ７２が消えない程度の小さい値に減少させ、かつエネルギー分離マグネット電源３６、走査マグネット電源４０およびビーム平行化マグネット電源４８の出力を停止するモードである。
【００４０】
上記以外の各電源１６、２８および３２は、基板４８にイオン注入を行うときの状態（注入状態）を維持しておく。
【００４１】
なお、このモードでイオンビーム引出し用電源１６および質量分離マグネット電源２８の出力を停止しないのは、質量分離マグネット２６で所望のイオン種を質量分離するのに必要な電流に調整するのに比較的長時間を要するので、このモードではイオンビーム引出し用電源１６は停止させず、かつ質量分離マグネット２６への電流は変えずにおいて、装置の立ち上がりを速くするためである。
【００４２】
加速電源３２の出力を停止しないのは、原料ガス６の流量およびプラズマ生成用電源１４の出力を、イオン源２においてプラズマ生成を維持することのできる程度に小さく絞れば、イオン源２からイオンビーム４は殆ど引き出されなくなり、そのような状態では加速電源３２に負荷は殆どかからないので、敢えてその出力を停止させる必要がないからである。但し、加速電源３２の出力を停止させるようにしても良い。
【００４３】
このマグネットオフモードは、トワイライトモードとシャットダウンモードとの中間のモードであり、ＣＯＯの低減量と装置の立ち上がり速度は、共に両モードの中間となる。
【００４４】
（ｃ）シャットダウンモード
このモードは、ガス供給装置１２からの原料ガス６の供給を停止し、かつプラズマ生成用電源１４、イオンビーム引出し用電源１６、質量分離マグネット電源２８、加速電源３２、エネルギー分離マグネット電源３６、走査マグネット電源４０およびビーム平行化マグネット電源４４の全ての電源の出力を停止するモードである。
【００４５】
このシャットダウンモードは、原料ガス供給および主要な電源の殆ど全てを停止させるので、三つのモードの内で注入処理再開時の装置の立ち上がりは一番遅いけれども、殆ど全ての機器を停止させるので原料ガス消費、電力消費等を含めたＣＯＯの低減量は一番大きい。
【００４６】
なお、上記（ａ）〜（ｃ）の各モードからの復帰は、基板４８に対してイオン注入を再開するときに（例えば注入再開直前に）、例えば制御装置５８による自動制御によって、または手動操作等によって行われる。
【００４７】
（２）真空ポンプ運転に関するモード
上記制御装置５８は、この例では更に、真空ポンプ運転に関するモードとして、次の（ｄ）および（ｅ）に示す運転モードを実行する機能を有している。
【００４８】
（ｄ）粗引きポンプ低速モード
このモードは、（Ａ）ビームライン真空容器１８内が前述したような所定の高真空状態にあり、かつ、（Ｂ）ガス供給装置１２からイオン源２に原料ガス６を供給していない状態のときに、粗引きポンプ２２の回転数を定常回転数よりも下げて運転する制御を行うモードである。これは、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件のときは、粗引きポンプ２２を敢えて定常回転数で運転する必要はないからである。
【００４９】
このとき、粗引きポンプ２２が、化学装置用のドライポンプのように、運転中に希釈用の窒素ガスを導入するタイプのポンプであるときは、その窒素ガスの導入を停止しても良く、この実施例では停止させる。このときは、イオン源２には原料ガス６が導入されないので、原料ガス６の排気を考慮する必要がないからである。
【００５０】
このモードからの復帰は、例えば、上記（Ａ）および（Ｂ）の条件の内のいずれか一方が成立しなくなったときに、自動的に行われる。
【００５１】
この運転モードを採用することによって、粗引きポンプ２２の運転用の電力消費を主体とするＣＯＯの低減を図ることができる。上記希釈用窒素ガス導入を停止する場合は、窒素ガス使用量の低減も可能になる。しかも、粗引きポンプ２２は停止させる訳ではないので、必要時の復帰は速い。
【００５２】
（ｅ）真空予備室ポンプ低速モード
このモードは、真空予備室５４内が前述したような所定の真空度に達している状態のときに、オペレータ等による外部からの指令に応答して、真空予備室ポンプ５６の回転数を定常回転数よりも下げて運転する制御を行うモードである。これは、真空予備室５４を閉じたままで基板４８を通過させない期間が長く続くときは、真空予備室ポンプ５６を敢えて定常回転数で運転する必要はないからである。
【００５３】
このモードからの復帰は、例えば、注入室４６と真空予備室５４との間の前述した真空バルブ（図示省略）を開ける直前に自動的に行う。より具体的には、注入室４６内において基板４８に所定のドーズ量のイオン注入を行うときに基板４８をＹ方向に複数回走査する場合、規定回数の走査動作が終了する直前（例えば２回走査前）に真空予備室ポンプ５６を定常回転数に復帰させる。２回走査前に復帰させるのは、若干の時間的な余裕を持たせて復帰させるためである。
【００５４】
この運転モードを採用することによって、真空予備室ポンプ５６の運転用の電力消費を主体とするＣＯＯの低減を図ることができる。しかも、真空予備室ポンプ５６は停止させる訳ではないので、必要時の復帰は速い。
【００５５】
このイオン注入装置では、制御装置５８によって、上記（ｄ）および（ｅ）の両方のモードの運転を選択して両モードを実行することができるようにしているけれども、少なくとも一方のモードの運転を実行可能にするだけでも良く、それでもＣＯＯ低減が可能であることは上記説明から明らかである。
【００５６】
（３）熱排気に関するモード
上記制御装置５８は、この例では更に、熱排気に関するモードを実行する機能を有している。このモードは、排気弁６２を、（Ａ）ビームライン真空容器１８内が前述したような所定の高真空状態では半開にし、（Ｂ）イオンビーム４を発生させて注入室４６に導入している状態では全開にする制御を行うモードである。（Ｂ）の状態の判断は、例えば、エネルギー分離マグネット３４、走査マグネット３８およびビーム平行化マグネット４２のマグネット電流値がいずれも規定値以上であるアンド条件で行う。
【００５７】
上記（Ａ）の状態でのキャビネット６０内での発熱量は少なく、上記（Ｂ）の状態での発熱量は最大近くになる。従って、排気弁６２を上記のように制御し、その情報を排気ダクト６４の先に設けられている排気ファン（図示省略）の回転数制御に利用することによって、排気ファンの回転数を、イオン注入装置の運転状況に応じて下げて運転することができる。その結果、排気ファン運転用の電力消費を主体とするＣＯＯを低減することができる。
【００５８】
上記（１）のビーム発生に関するモード、（２）の真空ポンプ運転に関するモード、（３）の熱排気に関するモードをそれぞれ実行するか否か、更には（１）のビーム発生に関するモードの内の上記（ａ）〜（ｃ）の三つのモードの内のどれを選択するか、あるいは（２）の真空ポンプ運転に関するモードの内の上記（ｄ）および（ｅ）のモードの一方を実行するのか両方を実行するのか、等のモードの選択ないし切り換えは、例えば、（イ）制御装置５８に対するホスト（上位）制御装置からの指令、（ロ）制御装置（より具体的にはそのディスプレイ）上でのオペレータによる指令、（ハ）制御装置５８（より具体的にはそのディスプレイ）上でのオペレータによって設定されたタイマーの時間経過による指令、の内の一つまたは複数併用によって行うことができる。
【００５９】
上記（１）のビーム発生に関するモード、（２）の真空ポンプ運転に関するモード、（３）の熱排気に関するモードの各運転モードは、それぞれ個別に単独で実行しても良いし、任意の組み合わせで実行しても良いし、全てを実行しても良い。この実施例の制御装置５８では、これらのいずれの実行形態をも採り得るようにしている。多く実行するほど、ＣＯＯの低減効果は大きくなる。
【００６０】
また、上記（１）のビーム発生に関するモードの内の（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードは、上記指令等に応じて当該（ａ）〜（ｃ）の内の所望のモードにいきなり入るようにしても良いし、例えばタイマーの時間経過に応じて（ａ）のモード→（ｂ）のモード→（ｃ）のモードへと順に入るようにしても良い。
【００６１】
なお、図２に示したイオン源２、それ用の電源１４および１６の構成、更には図１に示したイオン注入装置全体の構成は、あくまでも一例であり、上に説明した以外のものでも良い。
【００６２】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００６３】
請求項１記載の発明によれば、基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、ユーザの要求等に応じて、上記（ａ）トワイライトモード、（ｂ）マグネットオフモードおよび（ｃ）シャットダウンモードの内から選択される任意のモードの状態に制御することができるので、ＣＯＯの低減を図ることができ、しかも注入処理再開時の装置の立ち上がりを速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１中のイオン源およびそれ用の電源の詳細例を示す図である。
【符号の説明】
２ イオン源
４ イオンビーム
６ 原料ガス
１２ ガス供給装置
１４ プラズマ生成用電源
１６ イオンビーム引出し用電源
１８ ビームライン真空容器
２０ 主ポンプ
２２ 粗引きポンプ
２６ 質量分離マグネット
２８ 質量分離マグネット電源
３０ 加速管
３２ 加速電源
３４ エネルギー分離マグネット
３６ エネルギー分離マグネット電源
３８ 走査マグネット
４０ 走査マグネット電源
４２ ビーム平行化マグネット
４４ ビーム平行化マグネット電源
４６ 注入室
４８ 基板
５２ 走査機構
５４ 真空予備室
５６ 真空予備室ポンプ
５８ 制御装置
Claims (1)
- 原料ガスを電離させてプラズマを生成して当該プラズマからイオンビームを引き出すイオン源と、このイオン源に前記原料ガスを供給するガス供給装置と、前記イオン源にプラズマ生成用の電力を供給するプラズマ生成用電源と、前記イオン源にイオンビーム引き出し用の電圧を印加するイオンビーム引出し用電源と、前記イオン源から引き出されたイオンビームから特定の質量数および価数のイオンを選別して導出する質量分離マグネットと、この質量分離マグネットに質量分離用の電力を供給する質量分離マグネット電源と、前記質量分離マグネットから導出されたイオンビームを加速または減速する加速管と、この加速管に加速または減速用の電圧を印加する加速電源と、前記加速管から導出されたイオンビームから特定のエネルギーのイオンを選別して導出するエネルギー分離マグネットと、このエネルギー分離マグネットにエネルギー分離用の電力を供給するエネルギー分離マグネット電源と、前記エネルギー分離マグネットから導出されたイオンビームを走査する走査マグネットと、この走査マグネットに走査用の電力を供給する走査マグネット電源と、前記走査マグネットから導出されたイオンビームを基準軸に対して平行になるように曲げるビーム平行化マグネットと、このビーム平行化マグネットにビーム平行化用の電力を供給するビーム平行化マグネット電源と、前記ビーム平行化マグネットから導出されたイオンビームを基板に照射して当該基板にイオン注入を行う注入室とを備えるイオン注入装置において、
前記基板に対してイオン注入を行っていない期間中の当該イオン注入装置の運転状態を、（ａ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させるトワイライトモードと、（ｂ）前記イオン源に前記ガス供給装置から供給する原料ガス流量および前記プラズマ生成用電源から供給する電力を、前記基板にイオン注入を行うときの値より小さくしかも前記イオン源においてプラズマ生成を維持することのできる値に減少させ、かつ前記エネルギー分離マグネット電源、前記走査マグネット電源および前記ビーム平行化マグネット電源の出力を停止するマグネットオフモードと、（ｃ）前記ガス供給装置からの原料ガスの供給を停止し、かつ前記全ての電源の出力を停止するシャットダウンモードとの内から選択される任意のモードの状態に制御する制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375806A JP3900917B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | イオン注入装置 |
| US10/314,117 US6800862B2 (en) | 2001-12-10 | 2002-12-09 | Ion implanting apparatus and ion implanting method |
| CNB021540683A CN1225004C (zh) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | 离子注入设备及离子注入方法 |
| KR1020020078102A KR100607720B1 (ko) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | 이온주입장치 및 이온주입방법 |
| TW091135723A TW571352B (en) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | Ion implanting apparatus and ion implanting method |
| CNB2005100980299A CN100505140C (zh) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | 离子注入设备及离子注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375806A JP3900917B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | イオン注入装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003178708A JP2003178708A (ja) | 2003-06-27 |
| JP3900917B2 true JP3900917B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=19184114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001375806A Expired - Lifetime JP3900917B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | イオン注入装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6800862B2 (ja) |
| JP (1) | JP3900917B2 (ja) |
| KR (1) | KR100607720B1 (ja) |
| CN (2) | CN1225004C (ja) |
| TW (1) | TW571352B (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030206837A1 (en) | 1998-11-05 | 2003-11-06 | Taylor Charles E. | Electro-kinetic air transporter and conditioner device with enhanced maintenance features and enhanced anti-microorganism capability |
| US7695690B2 (en) | 1998-11-05 | 2010-04-13 | Tessera, Inc. | Air treatment apparatus having multiple downstream electrodes |
| US20050210902A1 (en) | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Sharper Image Corporation | Electro-kinetic air transporter and/or conditioner devices with features for cleaning emitter electrodes |
| US6176977B1 (en) | 1998-11-05 | 2001-01-23 | Sharper Image Corporation | Electro-kinetic air transporter-conditioner |
| US7906080B1 (en) | 2003-09-05 | 2011-03-15 | Sharper Image Acquisition Llc | Air treatment apparatus having a liquid holder and a bipolar ionization device |
| US7724492B2 (en) | 2003-09-05 | 2010-05-25 | Tessera, Inc. | Emitter electrode having a strip shape |
| US7767169B2 (en) | 2003-12-11 | 2010-08-03 | Sharper Image Acquisition Llc | Electro-kinetic air transporter-conditioner system and method to oxidize volatile organic compounds |
| US7078710B2 (en) * | 2004-06-15 | 2006-07-18 | International Business Machines Corporation | Ion beam system |
| US20060016333A1 (en) | 2004-07-23 | 2006-01-26 | Sharper Image Corporation | Air conditioner device with removable driver electrodes |
| JP4452848B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2010-04-21 | 独立行政法人放射線医学総合研究所 | 荷電粒子線照射装置および回転ガントリ |
| US7833322B2 (en) | 2006-02-28 | 2010-11-16 | Sharper Image Acquisition Llc | Air treatment apparatus having a voltage control device responsive to current sensing |
| JP4240109B2 (ja) * | 2006-10-31 | 2009-03-18 | 日新イオン機器株式会社 | イオン注入装置 |
| US7655928B2 (en) * | 2007-03-29 | 2010-02-02 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Ion acceleration column connection mechanism with integrated shielding electrode and related methods |
| JP5242937B2 (ja) * | 2007-04-10 | 2013-07-24 | 株式会社Ｓｅｎ | イオン注入装置及びイオン注入方法 |
| JP5289721B2 (ja) * | 2007-04-10 | 2013-09-11 | 株式会社Ｓｅｎ | イオン注入装置 |
| JP4568768B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2010-10-27 | 株式会社フェローテック | プラズマ生成装置及びプラズマ処理装置 |
| CN102379005B (zh) | 2009-04-13 | 2016-08-24 | 应用材料公司 | 用离子和中性束注入改变膜的磁性 |
| TW201133537A (en) * | 2010-03-16 | 2011-10-01 | Kingstone Semiconductor Co Ltd | Ion injection apparatus and method |
| CN102637572A (zh) * | 2011-02-15 | 2012-08-15 | 上海凯世通半导体有限公司 | 离子注入设备 |
| JP5669659B2 (ja) | 2011-04-14 | 2015-02-12 | 住友重機械工業株式会社 | クライオポンプ及び真空排気方法 |
| CN103187231A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 北京中科信电子装备有限公司 | 一种离子注入机自动建立束线与靶室高真空的方法 |
| CN104593744A (zh) * | 2013-11-01 | 2015-05-06 | 韦学运 | 一种等离子体处理盾构刀具的自动化设备 |
| CN104051211A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-17 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种高温高能离子注入机离子光学系统 |
| CN105551922B (zh) * | 2015-12-11 | 2018-07-24 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种SiC高温高能铝离子注入机 |
| JP6816260B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-01-20 | 株式会社Ｆｕｊｉ | プラズマ発生装置 |
| CN110418489B (zh) * | 2019-07-17 | 2021-11-23 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种离子源束流稳定性控制系统及方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4016421A (en) * | 1975-02-13 | 1977-04-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Analytical apparatus with variable energy ion beam source |
| JPS63266755A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-02 | Nec Corp | イオン注入装置 |
| JP2530398Y2 (ja) * | 1988-10-20 | 1997-03-26 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置の制御装置 |
| JPH0451516A (ja) * | 1990-06-19 | 1992-02-20 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入方法 |
| JPH05231381A (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-07 | Hitachi Ltd | ドライ真空ポンプの真空排気容量制御方法とその装置並びにドライ真空ポンプおよび半導体製造用真空処理装置 |
| JPH07105901A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-21 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置 |
| JP3358336B2 (ja) * | 1994-10-14 | 2002-12-16 | 日新電機株式会社 | イオン注入装置における注入条件異常検出方法 |
| JP3355869B2 (ja) * | 1995-04-28 | 2002-12-09 | 日新電機株式会社 | イオン源制御装置 |
| KR100532364B1 (ko) * | 1998-09-08 | 2006-02-01 | 삼성전자주식회사 | 반도체 이온주입기의 가속에너지 실시간 감시장치 |
| JP2000184585A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源制御システム |
| KR100567051B1 (ko) * | 1999-11-26 | 2006-04-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 전압검출을 이용한 이온주입장치 |
| JP2001216930A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-10 | Nissin Electric Co Ltd | イオン注入装置およびその運転方法 |
-
2001
- 2001-12-10 JP JP2001375806A patent/JP3900917B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-12-09 US US10/314,117 patent/US6800862B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-10 CN CNB021540683A patent/CN1225004C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-12-10 KR KR1020020078102A patent/KR100607720B1/ko active IP Right Grant
- 2002-12-10 TW TW091135723A patent/TW571352B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-12-10 CN CNB2005100980299A patent/CN100505140C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100505140C (zh) | 2009-06-24 |
| JP2003178708A (ja) | 2003-06-27 |
| KR100607720B1 (ko) | 2006-08-01 |
| CN1427446A (zh) | 2003-07-02 |
| CN1794411A (zh) | 2006-06-28 |
| US6800862B2 (en) | 2004-10-05 |
| KR20030047836A (ko) | 2003-06-18 |
| CN1225004C (zh) | 2005-10-26 |
| TW571352B (en) | 2004-01-11 |
| TW200300970A (en) | 2003-06-16 |
| US20030127606A1 (en) | 2003-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3900917B2 (ja) | イオン注入装置 | |
| JP5482981B2 (ja) | イオン注入における微粒子の防止 | |
| JP2010509714A (ja) | 半導体材料に対して高周波四重極リニア加速器を用いて微粒子を導入する装置及び方法 | |
| TWI698899B (zh) | 離子生成裝置及離子生成裝置的控制方法 | |
| US8742362B2 (en) | Laser ion source | |
| US4851668A (en) | Ion source application device | |
| US20120085941A1 (en) | Ion implantation apparatus and method | |
| JP7161052B2 (ja) | 電子線装置 | |
| KR20000048121A (ko) | 이온빔 가공장치 및 그 이온원의 운전방법 | |
| JP2014137901A (ja) | イオン注入装置およびイオン注入装置の運転方法 | |
| JP3405321B2 (ja) | イオン源の運転方法およびイオンビーム照射装置 | |
| JP3560154B2 (ja) | イオンビーム照射装置の運転方法 | |
| JPH10208652A (ja) | イオン電流安定化方法及びそれを用いたイオンビーム装置 | |
| JPH07262961A (ja) | イオン注入装置 | |
| JP2003272554A (ja) | イオン注入装置及びその稼動制御方法 | |
| TWI835756B (zh) | 基板處理方法及基板處理裝置 | |
| JP2654769B2 (ja) | イオン注入装置 | |
| JP2007317491A (ja) | クラスターのイオン化方法及びイオン化装置 | |
| JP2008152941A (ja) | イオン発生装置 | |
| JP2000306542A (ja) | イオン注入装置 | |
| JP2013187017A (ja) | 半導体装置の製造装置および製造方法 | |
| JPH11202099A (ja) | 電子線加速器のクリーニング方法 | |
| JPH03233835A (ja) | イオン発生装置 | |
| JPH0631060U (ja) | イオン注入装置 | |
| JPH0734548U (ja) | イオン注入装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040421 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050331 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050427 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050331 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050727 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050809 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050928 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3900917 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140112 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |