JP5805930B2 - Ion beam control method for abnormal recovery - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

〔技術分野〕
本発明は、概してイオン注入システムに関し、より詳細には、イオン注入システムにおける高電圧電極間で形成されるアークを消滅させるアーク消滅回路、および、より均一なイオン注入を実現するために、アーク放電時における損失を補うためにイオンビームを再塗布する方法に関する。
〔Technical field〕
The present invention relates generally to ion implantation systems, and more particularly, arc extinguishing circuits that extinguish arcs formed between high voltage electrodes in an ion implantation system, and arc discharge to achieve more uniform ion implantation. The present invention relates to a method of recoating an ion beam to compensate for a loss in time.

〔背景技術〕
イオン注入システムは、ドーパント元素などで知られる不純物を半導体基板もしくはウェハ(以下、「加工品」と称する)に添加するために用いられる。このようなシステムにおいては、イオン源が所望のドーパント元素をイオン化し、このイオン化された不純物がイオンのビームとして上記イオン源から引き出される。このイオンビームは、イオン化されたドーパントを加工品に添加するために、各加工品に導かれる(例えば、通過する)。ドーパントイオンは、所望の電気的特性を有するように加工品の組成を変化させ、基板上にトランジスタなどの個々の半導体装置を形成する。
[Background Technology]
The ion implantation system is used to add impurities known as a dopant element or the like to a semiconductor substrate or wafer (hereinafter referred to as “processed product”). In such a system, the ion source ionizes the desired dopant element and the ionized impurities are extracted from the ion source as a beam of ions. This ion beam is directed to (eg, passes through) each workpiece to add ionized dopant to the workpiece. Dopant ions change the composition of the workpiece to have the desired electrical characteristics and form individual semiconductor devices such as transistors on the substrate.

現在のトレンドは、より小さな電子装置に向かっており、この電子装置は、個々のウェハにおける、非常に小さく、より出力が大きく、よりエネルギー効率が高い半導体装置である。これは、半導体製造工程時に細心の制御が必要であるとともに、当該半導体製造工程におけるイオン注入において、特にウェハへの均一なイオン注入が必要となる。さらに、半導体装置は、生産歩留りの上昇のために、大きな加工品上で製造される。例えば、ウェハは、1つのウェハで多数の装置が製造できるように、300mmあるいはそれ以上の寸法を有している。このようなウェハは高価であり、それゆえに、イオン注入が不均一であることによりウェハ全体を廃棄するなどの無駄を軽減することが強く望まれている。より大きなウェハおよび高密度特性は、均一なイオン注入に関して有利であるが、ウェハ周辺に届くようにイオンビームを大きな角度および距離でスキャンする必要があり、未だ導入されていない。   The current trend is towards smaller electronic devices, which are very small, higher power, and more energy efficient semiconductor devices on individual wafers. This requires careful control during the semiconductor manufacturing process, and also requires uniform ion implantation into the wafer, particularly in ion implantation in the semiconductor manufacturing process. Furthermore, the semiconductor device is manufactured on a large processed product in order to increase the production yield. For example, the wafer has a dimension of 300 mm or more so that a large number of devices can be manufactured with one wafer. Such wafers are expensive, and therefore it is highly desirable to reduce waste, such as discarding the entire wafer due to non-uniform ion implantation. Larger wafers and high density properties are advantageous for uniform ion implantation, but the ion beam needs to be scanned at large angles and distances to reach the periphery of the wafer and has not yet been introduced.

加えて、このようなイオンビームのためにはイオン源に高電圧を供給する必要があり、それゆえに、時折、様々な引き出し・抑制電極−他の近傍の部品間でアーク放電が生じる。このアーク放電の傾向は、しばしば、アーク放電が過度の低電圧で自然的に自己消滅するまで、1つ以上の影響を受けたHV電源を完全に放電させる。アーク放電時、上記ビーム電流は、非常に不安定となり、もしくは供給電圧が元に戻るまで中断され、イオン注入が断続的なものとなる、もしくは非均一となる。したがって、イオンビームの大きな注入角度および距離で均一なイオン注入を提供するためには、イオン注入装置のイオン源もしくは電極に関連するHVアーク放電の影響を軽減する必要がある。   In addition, such an ion beam requires a high voltage to be supplied to the ion source, and thus arcing occurs occasionally between the various extraction and suppression electrodes and other nearby components. This arcing tendency often causes one or more affected HV power supplies to be completely discharged until the arc discharge naturally self-extinguishes at an excessively low voltage. During arc discharge, the beam current becomes very unstable, or is interrupted until the supply voltage returns, and ion implantation becomes intermittent or non-uniform. Therefore, to provide uniform ion implantation at large ion beam implantation angles and distances, it is necessary to mitigate the effects of HV arcing associated with the ion source or electrode of the ion implanter.

〔発明の概要〕
以下に、本発明の一以上の局面の基本的な理解のための簡単な概要を示す。この概要は、本発明の広い観念ではないとともに、本発明の特徴を理解する(もしくは、重要な構成を理解する)こと、および本発明の範囲を限定することを意図したものではない。むしろ、この概要の主要な目的は、後述するより詳細な説明の導入部として、簡単な形態で、本発明のいくつかの内容を示すことにある。
[Summary of the Invention]
The following is a brief summary for a basic understanding of one or more aspects of the present invention. This summary is not an extensive overview of the invention, and is not intended to understand features of the invention (or to understand key features) and to limit the scope of the invention. Rather, the primary purpose of this summary is to present some content of the invention in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

本発明は、例えば、アークの持続時間を短くするために、イオン注入の非均一性を軽減するために、および一定でないイオンビーム電流を軽減するために、イオン注入システムのイオン源に結合されている高電圧(HV)電極間で形成されるアークを消滅させる回路に関する。いくつかの高電圧高速(HVHS)スイッチ回路構成は、有害なアークを急速に消滅させるために、各高電圧電源とイオン源に結合されているその各電極との間に直列に追加したHVHSスイッチを導入することを開示している。これらの領域の異なった形態のアークは、例えば、イオン源、引き出し電極電源電圧(Vext)、もしくは抑制電極電源電圧(Vsup)のために、HV電源における高電圧キャパシタを実質的に放電させる傾向がある。   The present invention is coupled to an ion source of an ion implantation system, for example, to reduce arc duration, to reduce ion implantation non-uniformity, and to reduce non-constant ion beam current. The present invention relates to a circuit for extinguishing an arc formed between high voltage (HV) electrodes. Some high voltage high speed (HVHS) switch circuit configurations have added an HVHS switch added in series between each high voltage power supply and its respective electrode coupled to the ion source to rapidly extinguish harmful arcs. Has been disclosed. Different forms of arcs in these regions tend to substantially discharge the high voltage capacitors in the HV power supply due to, for example, the ion source, extraction electrode power supply voltage (Vext), or suppression electrode power supply voltage (Vsup). is there.

したがって、イオンビーム電流(Ibeam)におけるこれらの“異常”によってイオンビーム電流が劇的に影響され、それゆえに、電源電圧とイオンビーム電流Ibeamとが回復するために、かなりの時間を要する。よって、本発明のアーク消滅回路は、イオンビーム遮断およびビーム電流回復スピードを軽減する。   Thus, these “anomalies” in the ion beam current (Ibeam) dramatically affect the ion beam current, and therefore it takes considerable time for the power supply voltage and the ion beam current Ibeam to recover. Thus, the arc extinguishing circuit of the present invention reduces ion beam interruption and beam current recovery speed.

さらに、上記回路および上記方法は、アーク放電時における投与損失を回復させるために、アークが検出されたそれらの領域においてイオンビームを再塗布することを促進させる。上記回路はまた、イオン注入装置によって注入されるウェハの水平および垂直スキャン動作を制御し、アークの検出に関連して水平および垂直スキャン位置を監視し、かつ、当該アークの検出に関連してスキャンを初期位置に戻すことを開始させることが可能である動作制御システムを含む。   Furthermore, the circuit and method facilitate reapplying the ion beam in those areas where an arc is detected to recover the dose loss during arcing. The circuit also controls the horizontal and vertical scan operations of the wafer implanted by the ion implanter, monitors the horizontal and vertical scan positions in relation to arc detection, and scans in relation to the arc detection. A motion control system capable of initiating the return to the initial position.

本発明の上記トリガ制御回路はまた、上記動作制御システムから再塗布命令を受け取るとともに、上記アークの検出に関連した最初のスキャン位置と最後のスキャン位置との間で上記イオンビームを再塗布するために、上記再塗布命令に応じて上記HVスイッチを強制オンもしくはオフさせて、アーク放電時における投与損失を回復させる。   The trigger control circuit of the present invention also receives a recoat command from the motion control system and recoats the ion beam between a first scan position and a last scan position associated with the detection of the arc. In addition, the HV switch is forcibly turned on or off in response to the recoating command to recover the administration loss during arc discharge.

本発明の一以上の局面によれば、イオン注入システムのイオン源のためのアーク消滅回路は、一以上の加工品へのイオン注入に好適に使用できると開示されている。本発明の一つの局面では、アークを消滅させるために、イオン源(もしくは、いくつかのHV引き出しまたは抑制電極)のために高電圧電源(HVPS)に直列に接続され、上記イオン源もしくは上記電極へのHV電源電流の遮断、および回復を実行可能な高電圧高速(HS)スイッチを含む。イオン源からイオンビームの形で引き出される大量のイオンは、ビーム電流を有する。上記システムはまた、イオン源もしくはHV電極に関連した電流変化または電圧変化を検出するとともに、当該検出に基づいて、上記一以上のHVスイッチの開閉を制御するトリガ制御回路を含む。一以上の保護回路はまた、各HVHSスイッチを保護するとともに、上記各HVスイッチの外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収し、かつ上記スイッチにて生じる過電圧をクランプする。   According to one or more aspects of the present invention, it is disclosed that an arc extinguishing circuit for an ion source of an ion implantation system can be suitably used for ion implantation into one or more workpieces. In one aspect of the invention, the ion source or electrode is connected in series to a high voltage power supply (HVPS) for an ion source (or several HV extraction or suppression electrodes) to extinguish the arc. Including a high voltage high speed (HS) switch capable of shutting down and recovering the HV power supply current. A large amount of ions extracted from the ion source in the form of an ion beam has a beam current. The system also includes a trigger control circuit that detects current or voltage changes associated with the ion source or HV electrode and controls opening and closing of the one or more HV switches based on the detection. One or more protection circuits also protect each HVHS switch, absorb energy from reactance elements external to each HV switch, and clamp overvoltages generated at the switch.

本発明の他の局面によれば、上記システムは、二以上の高電圧スイッチの開閉のための、二以上のアーク消滅回路のトリガ制御回路を同期化するとともに時間を計測する同期回路をさらに含む。   According to another aspect of the present invention, the system further includes a synchronization circuit that synchronizes the trigger control circuit of two or more arc extinguishing circuits and measures time for opening and closing two or more high voltage switches. .

本発明のさらに他の局面によれば、上記イオン源に関連して検出された電流変化または電圧変化の検出は、上記HV電源の電流サージ、イオンビーム電流の減少、抑制電極電圧の下降、および引き出し電極電圧の下降のうちの1つを含む。   According to yet another aspect of the present invention, the detection of a current change or voltage change detected in connection with the ion source includes a current surge of the HV power supply, a decrease in ion beam current, a decrease in suppression electrode voltage, and Including one of the drop in the extraction electrode voltage.

本発明のさらに他の局面によれば、上記保護回路の1つは、それが保護する上記HVスイッチと直列に接続されている。   According to yet another aspect of the invention, one of the protection circuits is connected in series with the HV switch that it protects.

本発明のさらに他の局面によれば、上記保護回路の1つは、それが保護する上記HVスイッチと並列に接続されている。   According to yet another aspect of the invention, one of the protection circuits is connected in parallel with the HV switch that it protects.

本発明のさらに他の局面によれば、上記システムは、イオン源に密接して配置された引き出し抑制電極をさらに含む。   According to yet another aspect of the invention, the system further includes an extraction suppression electrode disposed in close proximity to the ion source.

本発明のさらに他の局面によれば、上記電流または電圧の検出は、上記イオン源の電流または電圧を調節するフィードバックまたは閉ループを助長する(facilitate)上記イオン注入工程の間に実行される。   According to yet another aspect of the invention, the detection of the current or voltage is performed during the ion implantation step facilitates a feedback or closed loop that regulates the current or voltage of the ion source.

本発明のさらに他の局面によれば、上記電流または電圧の検出は、上記イオン源の電流または電圧を調節する開ループを助長する(facilitate)上記イオン注入工程の前に実行される。   According to yet another aspect of the invention, the detection of the current or voltage is performed prior to the ion implantation step facilitates an open loop that regulates the current or voltage of the ion source.

本発明のさらに他の局面によれば、上記電流または電圧の検出は、上記イオンビーム電流を調節する開ループを助長する(facilitate)上記イオン注入工程の間に実行される。   According to yet another aspect of the present invention, the detection of the current or voltage is performed during the ion implantation step facilitates an open loop that regulates the ion beam current.

本発明の一以上の局面によれば、イオン注入システムの高電圧電源のためのアーク消滅回路であって、上記イオン注入システム内に生成されたアークを消滅させるために、イオン注入装置に結合されている電極のために高電圧電源に直列に接続され、上記電極への電流の遮断および回復を実行可能な高電圧(high voltage)スイッチを含む。上記システムはまた、上記電極に関連した電流変化または電圧変化を検出するとともに、当該検出に基づいて、上記一以上のHVスイッチの開閉を制御するトリガ制御回路を含む。最後に、上記システムは、上記高電圧スイッチの一つに結合されており、上記HVスイッチの外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収するとともに、上記スイッチにおける過電圧を制限する、一以上の保護回路を含む。   In accordance with one or more aspects of the present invention, an arc extinguishing circuit for a high voltage power source of an ion implantation system coupled to an ion implanter to extinguish an arc generated in the ion implantation system. A high voltage switch connected in series to a high voltage power supply for the electrode being active and capable of interrupting and restoring current to the electrode. The system also includes a trigger control circuit that detects current or voltage changes associated with the electrodes and controls opening and closing of the one or more HV switches based on the detection. Finally, the system includes one or more protection circuits coupled to one of the high voltage switches and absorbing energy from reactance elements external to the HV switch and limiting overvoltage at the switch. .

本発明の他の局面によれば、イオン注入システムの電極のために、高電圧電源に結合されているアーク消滅回路を用いて、上記イオン注入システムにおけるアークを消滅させるとともに、アーク放電時の投与損失を回復させるためにイオンビームを再塗布する方法であって、上記イオンビーム前に、ウェハを水平スキャンする工程と、上記イオンビーム前に、ウェハを垂直スキャンする工程と、上記電極において、アークに関連した電流変化もしくは電圧変化を検出する工程と、上記アークの検出に関連した最初の検出位置および最後の検出位置を取得するために、水平および垂直スキャン動作を監視する工程とを有する。上記方法はさらに、上記アークが検出された場合、上記アークを消滅させるとともに、上記電極へのアーク電流を遮断するために、上記電極と上記高電圧電源との間に接続されているHVスイッチが開くように制御する工程と、上記アークが検出されない場合、上記イオンビームを回復させるとともに、上記電極と上記高電圧電源との接続を回復させるために、上記HVスイッチが閉じるように制御する工程と、アーク後、上記イオンビームを再塗布する工程とを有する。   According to another aspect of the present invention, an arc extinguishing circuit coupled to a high voltage power supply is used for the electrodes of the ion implantation system to extinguish the arc in the ion implantation system and to administer during arc discharge. A method of recoating an ion beam to recover a loss, the step of horizontally scanning a wafer before the ion beam, the step of vertically scanning the wafer before the ion beam, and an arc at the electrode Detecting a current change or a voltage change associated with, and monitoring a horizontal and vertical scan operation to obtain an initial detection position and a final detection position associated with the arc detection. The method further includes an HV switch connected between the electrode and the high voltage power source to extinguish the arc and interrupt the arc current to the electrode when the arc is detected. Controlling to open, and controlling to close the HV switch to restore the ion beam and to restore the connection between the electrode and the high voltage power source when the arc is not detected. And re-applying the ion beam after the arc.

本発明のさらに他の局面によれば、上記方法はさらに、上記再塗布する工程は、上記アークの検出に関連した上記最初の検出位置へ上記ウェハを移動させる工程と、上記イオンビームを有効化するために上記HVスイッチを閉じる工程と、上記アークの検出に関連した上記最後の検出位置へ遭遇するまで、上記イオンビーム前に、上記ウェハを水平および垂直スキャンする工程と、上記イオンビームを無効化するために上記HVスイッチを開く工程とを有する。   According to yet another aspect of the present invention, the method further comprises the step of recoating, moving the wafer to the first detection position associated with the arc detection, and enabling the ion beam. Closing the HV switch to scan, scanning the wafer horizontally and vertically before the ion beam until the last detection position associated with the arc detection is encountered, and disabling the ion beam. And opening the HV switch in order to make it easier.

本発明のさらに他の局面によれば、上記方法はさらに、イオン注入装置のニ以上の各高電圧電源の電極間のアークを消滅させるために用いられている、ニ以上の高電圧スイッチを備えている、ニ以上のアーク消滅回路を同期化する工程と、上記電極からのアーク後、上記イオンビームを再塗布する工程とを有する。   According to yet another aspect of the present invention, the method further comprises two or more high voltage switches used to extinguish an arc between the electrodes of each of the two or more high voltage power supplies of the ion implanter. A step of synchronizing two or more arc extinguishing circuits and a step of recoating the ion beam after the arc from the electrode.

本発明のさらに他の局面によれば、上記再塗布する工程は、上記検出されたアークの持続時間が所定の間隔より長い場合は、唯一行われる。   According to still another aspect of the present invention, the re-coating step is performed only if the detected arc duration is longer than a predetermined interval.

本発明のさらに他の局面によれば、上記再塗布する工程は、上記ウェハの装填および非装填位置へ上記イオンビームのスキャンが戻るまで、遅延される。   According to yet another aspect of the invention, the re-coating step is delayed until the ion beam scan returns to the wafer loading and unloading position.

本発明のさらに他の局面によれば、上記再塗布する工程は、上記イオンビームのスキャンが電流水平スキャン動作を完了させるまで、遅延される。   According to yet another aspect of the invention, the re-coating step is delayed until the ion beam scan completes a current horizontal scan operation.

本発明のさらに他の局面によれば、上記水平および垂直スキャンは、上記アークの検出後、続行される。   According to yet another aspect of the invention, the horizontal and vertical scans are continued after detection of the arc.

本発明のさらに他の局面によれば、上記再塗布する工程は、上記イオンビームのスキャンの終点まで遅延され、一以上のアーク検出は、一以上の連続スキャン動作時、共同で再塗布される。   According to yet another aspect of the invention, the recoating step is delayed to the end of the ion beam scan, and the one or more arc detections are co-reapplied during one or more continuous scanning operations. .

上述の、および関係する目的を達成するために、以下の説明、および本発明の形態および実施を詳細に図示した添付図面を用いる。これらは、利用される本発明の原則をいくつかの様々な方法で示したものである。他の局面、有利な点、および本発明の新規な特徴は、図面を参照して考慮される場合、本発明の以下の詳細は説明から離れて理解されるであろう。   In order to accomplish the above and related ends, the following description and accompanying drawings illustrating in detail the form and implementation of the present invention will be used. These illustrate the principles of the invention utilized in several different ways. Other aspects, advantages, and novel features of the invention will be understood from the following details of the invention when considered in conjunction with the drawings.

〔図面の簡単な説明〕
図1は、イオン注入装置のイオン源に関連するアークを消滅させる本発明の一以上の局面(aspect)に基づくイオン注入システムの構成を示す概略的なブロック図である。
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating the configuration of an ion implantation system according to one or more aspects of the present invention that extinguishes an arc associated with an ion source of an ion implanter.

図2は、本発明のアーク消滅回路を用いた、模範的なイオン注入システムを示す簡略化したブロック図である。   FIG. 2 is a simplified block diagram illustrating an exemplary ion implantation system using the arc extinguishing circuit of the present invention.

図3は、図2に示すイオン注入システムの高電圧電極のアーク放電時におけるイオン注入装置のビーム電流、および引き出し・抑制電圧の変化をプロットした図である。   FIG. 3 is a graph plotting changes in the beam current of the ion implanter and the extraction / suppression voltage during arc discharge of the high voltage electrode of the ion implantation system shown in FIG.

図4は、イオン注入システムに用いられる、従来のアーク抑制回路を有する、模範的な抑制電極高電圧供給回路を示す簡略化した概略図である。   FIG. 4 is a simplified schematic diagram illustrating an exemplary suppression electrode high voltage supply circuit having a conventional arc suppression circuit for use in an ion implantation system.

図5は、本発明に基づくイオン注入システムに用いられる、イオン源の高電圧供給に結合して用いられる、模範的なアーク消滅回路を示す簡略化したブロック図である。   FIG. 5 is a simplified block diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit used in conjunction with a high voltage supply of an ion source used in an ion implantation system according to the present invention.

図6Aおよび図6Bは、イオン源に結合された引き出し電極のアーク放電時に、空気中もしくは真空中でそれぞれ試験された、本発明のアーク消滅回路のHVHSスイッチを開閉した際のアーク消滅結果を示すグラフである。   6A and 6B show arc extinction results when the HVHS switch of the arc extinguishing circuit of the present invention is opened and closed, respectively, tested in air or in vacuum during arc discharge of the extraction electrode coupled to the ion source. It is a graph.

図7は、イオン注入装置の3つの高電圧電源におけるHVHSスイッチを利用した、かつ、3つの電極のそれぞれ、図示した高電圧供給回路、および関連するイオン注入システムへの電流および電圧の回復を順序付けおよび同期化する同期回路を利用した、イオン注入装置に用いた模範的なアーク消滅回路を示す簡略化した概略図である。   FIG. 7 utilizes HVHS switches in the three high voltage power supplies of the ion implanter and orders the current and voltage recovery to each of the three electrodes, the illustrated high voltage supply circuit, and the associated ion implantation system. And a simplified schematic diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit used in an ion implanter utilizing a synchronizing circuit to synchronize.

図8は、本発明の一以上の局面に基づく、各HVHSスイッチの外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収するために、および、当該スイッチの過電流を制御するために、当該スイッチが直列に、もしくは横断して(across)用いられている、模範的な保護回路を示す概略図である。   FIG. 8 illustrates the switch in series to absorb energy from a reactive element external to each HVHS switch and to control the overcurrent of the switch, according to one or more aspects of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an exemplary protection circuit being used across.

図9Aおよび図9Bは、模範的なイオンビームおよびウェハの間の相対的なスキャン動作を示す簡略化した図である。ここで、ウェハは、動作制御システムによって水平・垂直方向に自動的に動かされる。アークに遭遇した場合、イオンビームは、一時的に異常穴(glitch hole)を生成する、もしくは長期間投与に対応する損失を有する異常溝(glitch strip)を生成する可能性がある。このような領域は、本発明の一以上の局面に基づいて再塗布される。   9A and 9B are simplified diagrams illustrating an exemplary ion beam and relative scan operation between the wafer. Here, the wafer is automatically moved in the horizontal and vertical directions by the motion control system. When an arc is encountered, the ion beam may temporarily create a glitch hole or a glitch strip with a loss corresponding to long-term administration. Such areas are reapplied based on one or more aspects of the present invention.

図10Aは、本発明に基づくイオン注入システムに用いられる、イオン源の高電圧供給に結合して用いられる、他の模範的なアーク消滅回路を示す簡略化したブロック図である。ここで、トリガ制御回路は、例えばファラデーカップ電流入力とともに、HVHSスイッチのトリガを外部から制御するための外部トリガ入力を有する。   FIG. 10A is a simplified block diagram illustrating another exemplary arc extinguishing circuit used in conjunction with an ion source high voltage supply for use in an ion implantation system according to the present invention. Here, the trigger control circuit has an external trigger input for controlling the trigger of the HVHS switch from the outside, for example, together with the Faraday cup current input.

図10Bは、本発明の一以上の局面に基づいて用いられる、図10Aに示した模範的なアーク消滅回路の外部トリガ入力にトリガ電圧を供給するために用いられるファラデーカップ電流の波形を示す図である。   FIG. 10B illustrates a waveform of a Faraday cup current used to supply a trigger voltage to the external trigger input of the exemplary arc extinguishing circuit shown in FIG. 10A, used in accordance with one or more aspects of the present invention. It is.

図11は、高電圧電源−注入装置の電極間のHVHSスイッチの利用と、順序付け(sequence)、制御、一以上の電極への電流または電圧の回復の同期化、およびアーク損失の持続時間を決定するスイッチ制御回路の利用と、動作制御システムからの再塗布命令、もしくは本発明の一以上の局面に基づくイオン注入システムからの強制スイッチ制御命令の調整とを行う、イオン注入装置に用いられる、模範的なアーク消滅コントローラを示す簡略化した概略的なブロック図である。   FIG. 11 determines the utilization, sequence, control, synchronization of current or voltage recovery to one or more electrodes, and duration of arc loss, between HVHS switches between the high voltage power supply-injector electrodes. A model used in an ion implanter that uses a switch control circuit to perform and adjusts a reapplication command from an operation control system or a forced switch control command from an ion implantation system according to one or more aspects of the present invention. FIG. 2 is a simplified schematic block diagram illustrating a typical arc extinguishing controller.

図12は、本発明のいくつかの局面に基づく、本発明のアーク消滅回路を用いたイオン注入システムにおける、模範的なアーク消滅方法を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart illustrating an exemplary arc extinguishing method in an ion implantation system using the arc extinguishing circuit of the present invention according to some aspects of the present invention.

図13は、本発明の一以上の局面に基づく、図11に示したアーク消滅コントローラを用いたイオン注入システムにおける、模範的なアーク消滅方法を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an exemplary arc extinguishing method in the ion implantation system using the arc extinguishing controller shown in FIG. 11 in accordance with one or more aspects of the present invention.

〔発明の詳細な説明〕
本発明について、図面を参照しながら説明する。この図面では、同じ参照番号が最後まで同じ要素に用いられている。図面および以下の説明は、本質的に模範例であり、これに制限されるわけではない。このように、図示されたシステムおよび方法の変形、並びに、ここで示されたものから離れた他の実施などは、本発明および付加されたクレームの範囲内にあるものとして考えられることは理解されるであろう。
Detailed Description of the Invention
The present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same elements throughout. The drawings and the following description are exemplary in nature and are not intended to be limiting. Thus, it is understood that variations to the systems and methods illustrated, as well as other implementations apart from those shown herein, are considered to be within the scope of the invention and the appended claims. It will be.

本発明は、例えば、イオン注入システムのイオン源に関連した、高電圧引き出し電極間、もしくは高電圧抑制電極間で形成されるアークの消滅に関する。アーク消滅回路は、アークの持続時間を短くする。それゆえに、例えば、不安定なイオンビームの継続を軽減でき、またイオン注入の非均一を最小化できる。   The present invention relates to the disappearance of an arc formed between high voltage extraction electrodes or high voltage suppression electrodes, for example, associated with an ion source of an ion implantation system. The arc extinguishing circuit shortens the arc duration. Therefore, for example, the continuation of an unstable ion beam can be reduced, and non-uniformity of ion implantation can be minimized.

さらに、上記回路および方法は、イオンビームの再塗布を促進する。アークは、このアーク放電時の損失を補うために検出される。1つの局面では、上記回路は、イオン注入装置によって注入されるウェハの水平・垂直スキャン動作を制御する、アークの検出に関連して水平・垂直スキャン位置を監視する、および、アークの検出に関連してスキャンを初期位置に戻す初期化を行うことが可能である動作制御回路を含んでいる、もしくは当該動作制御回路と通信する。   Furthermore, the circuit and method facilitates ion beam reapplication. The arc is detected to make up for the loss during the arc discharge. In one aspect, the circuit controls horizontal and vertical scan operations of a wafer implanted by an ion implanter, monitors horizontal and vertical scan positions in relation to arc detection, and relates to arc detection. Thus, an operation control circuit capable of performing initialization for returning the scan to the initial position is included or communicated with the operation control circuit.

本発明に基づけば、高電圧高速(high voltage high speed:HVHS)スイッチング回路は、HVHSスイッチ(例えば、200MHzのMOSFETで65KV)を備えている。このHVHSスイッチは、直列に接続され、有害なアークを消滅させるために、例えば、抑制および/または引き出し電極、もしくはGND電極に高電圧を供給する。このようなHVアークが生じた場合、HV電源の高電圧コンデンサは、実質的に放電する。この規模の大きい放電は、劇的にイオンビーム電流に影響し、電源電圧およびイオンビーム電流の復旧にかなりの時間を要する。このようなHVHSスイッチは、近年、製造アイテムとして利用可能となり、それゆえに、このようなアプリケーションにおいて本発明のアーク消滅回路を即座に用いることができる。   In accordance with the present invention, a high voltage high speed (HVHS) switching circuit includes an HVHS switch (eg, 65 KV for a 200 MHz MOSFET). This HVHS switch is connected in series and supplies, for example, a high voltage to the suppression and / or extraction electrode or the GND electrode in order to extinguish harmful arcs. When such an HV arc occurs, the high voltage capacitor of the HV power supply is substantially discharged. This large-scale discharge dramatically affects the ion beam current and requires a considerable amount of time to restore the power supply voltage and ion beam current. Such HVHS switches have recently become available as manufacturing items and therefore the arc extinguishing circuit of the present invention can be used immediately in such applications.

これらのHVHSスイッチはまた、任意に、かつ簡単にイオンビームのON・OFFを切り替えることができるイオン注入装置を提供できる点で有利である。この切り替えは、注入装置制御システム、そのコンピュータ、もしくは外部入力のいずれかからの命令、もしくはスイッチを用いて自動的に行われる。イオン注入装置は、起動時、および、注入に用いられるイオンビームのレベルを安定させるための準備時を経て順序付けすることにかなりの時間を要する。これは、上記準備時後、例えば、新しいウェハが用意されている/用意されていない場合、ウェハスキャンの開始時/終了時、および、必要に応じて、ウェハの列スキャンの余分な移動領域部分において、上記ビームのON・OFFを切り替えることができるために、非常に有利である。この結果、本発明の上記システムは、“ビームデューティ係数”として知られるこの有利な特徴を助長させる。なお、“ビームデューティ係数”は、イオンビームのON時間とOFF時間との比である。このビームデューティ係数を低減するために、本発明者らはまた、ウェハ上の粒子総数を低減することを考えている。なぜなら、ビームは、そのほとんどが、ウェハに隣接する周辺装置表面ではなく、ウェハ上で有効に利用されているであろうということによる。   These HVHS switches are also advantageous in that they can provide an ion implanter that can arbitrarily and easily switch the ion beam on and off. This switching is done automatically using commands from either the infusion device control system, its computer, or an external input, or a switch. The ion implanter takes a considerable amount of time to order through startup and preparation time to stabilize the level of ion beam used for implantation. This is because, after the above preparation, for example, when a new wafer is prepared / not prepared, at the start / end of a wafer scan, and, if necessary, an extra moving area part of the wafer column scan , The beam can be switched on and off, which is very advantageous. As a result, the system of the present invention facilitates this advantageous feature known as the “beam duty factor”. The “beam duty factor” is a ratio between the ON time and the OFF time of the ion beam. To reduce this beam duty factor, we also consider reducing the total number of particles on the wafer. This is because most of the beam will be effectively utilized on the wafer rather than the peripheral surface adjacent to the wafer.

高電圧スイッチは、HV電源から電極への電流もしくは電圧変化を検出するトリガ回路によって制御される。この変化は、電極でのアーク形成に関連して生じる。上記アーク消滅回路はまた、HVHSスイッチ周囲のリアクタンス成分から過多のエネルギーを吸収するとともに、HVHSスイッチからの過電圧をクランプする、1つまたはそれ以上のHVスイッチのための保護回路を備えている。この保護回路は、HVHSスイッチと並列に、および/または直列に接続される。本発明のアーク消滅回路はさらに、3つの電極のそれぞれ、およびイオン注入システムに関連する高電圧電源回路への電流および電圧の復旧を順序付けおよび同期化する同期回路を備えている。   The high voltage switch is controlled by a trigger circuit that detects a current or voltage change from the HV power supply to the electrode. This change occurs in connection with arc formation at the electrodes. The arc extinguishing circuit also includes a protection circuit for one or more HV switches that absorbs excess energy from the reactive components around the HVHS switch and clamps the overvoltage from the HVHS switch. This protection circuit is connected in parallel and / or in series with the HVHS switch. The arc extinguishing circuit of the present invention further includes a synchronization circuit that sequences and synchronizes the restoration of current and voltage to each of the three electrodes and the high voltage power supply circuit associated with the ion implantation system.

アークが生じている領域へのイオンビームの再塗布を促進するために、本発明の上記回路はまた、イオン注入装置の動作制御システムと通信する。特に、典型的な注入スキャン時において、イオンビーム前に、ウェハの水平(例えば、列)および垂直動作が、動作制御システムによって典型的に監視される。アークが生じた場合、例えば、アーク検出に関連した初期および最終の水平位置および垂直位置が、次の再塗布工程のために記録される。その後、粒子列スキャンの終わりにおいて、あるいは、ウェハスキャンの終わりにおいて、例えば、ロード/非ロード位置周辺で、動作制御システムは、上記再塗布工程を初期化する。   In order to facilitate re-application of the ion beam to the arced area, the circuit of the present invention also communicates with an ion implanter operational control system. In particular, during a typical implant scan, the horizontal (eg, column) and vertical motion of the wafer is typically monitored by the motion control system prior to the ion beam. If an arc occurs, for example, the initial and final horizontal and vertical positions associated with arc detection are recorded for the next repainting step. Thereafter, at the end of the particle train scan or at the end of the wafer scan, for example, around the load / unload position, the motion control system initializes the re-application process.

再塗布工程では、まず、イオンビームがHVHSスイッチを開くことにより無効にされ、そしてウェハが、アークの初期検出に関連して第1水平・垂直スキャン位置へ移動される。状況に応じては、注入装置がこのタイプのスキャンを容易にするものであれば、上記ビームは上記ウェハをスキャンしてもよい。あるいは、再塗布工程は、ウェハ動作を列(水平)スキャンの初めに戻してもよい。ここで、アークは初期検出されており、スキャン動作は通常、初期アーク検出位置より前の列から始めることができる。この変形例は、アークが初期検出された場合に、スキャン動作が完全に同速度で加速される点で、好ましい。その後、イオンビームが初期アーク検出位置である場合、ウェハがアークの最終検出に関連する第2水平・垂直スキャン位置まで、水平・垂直にスキャンされている間、ビームはHVHSスイッチを閉じることにより有効にされる。この最終検出点に達した場合、HVHSスイッチは、イオンビームを無効にするために開かれる。   In the recoating process, the ion beam is first disabled by opening the HVHS switch, and the wafer is moved to the first horizontal and vertical scan position in connection with the initial detection of the arc. Depending on the circumstances, the beam may scan the wafer if the implanter facilitates this type of scan. Alternatively, the recoating process may return the wafer operation to the beginning of the row (horizontal) scan. Here, the arc is initially detected, and the scanning operation can usually start from a row before the initial arc detection position. This modification is preferable in that the scanning operation is accelerated at the same speed when the arc is initially detected. Subsequently, if the ion beam is at the initial arc detection position, the beam is enabled by closing the HVHS switch while the wafer is being scanned horizontally and vertically to the second horizontal and vertical scan position associated with the final detection of the arc. To be. When this final detection point is reached, the HVHS switch is opened to disable the ion beam.

本発明によるHVHSアーク消滅回路について、イオン源およびイオン注入装置に照らして図示および説明を行っているが、当業者であれば、このような高電圧高速アーク消滅回路が、HV高速アーク消滅回路を必要とする他のアプリケーション(例えば、X線装置、加速器、他のイオン源アプリケーション)に適用可能であることは十分に理解できるであろう。この場合、望ましくない高電圧電源のアーク短絡回路は、高電圧電源が十分に放電する前に消滅させてしまい、関係するシステム(例えば、イオン注入装置のイオン源)の出力に影響する虞がある。   The HVHS arc extinguishing circuit according to the present invention is illustrated and described in the light of an ion source and an ion implantation apparatus. However, those skilled in the art will recognize that such a high voltage fast arc extinguishing circuit is an HV fast arc extinguishing circuit. It will be appreciated that it is applicable to other applications that require it (eg, x-ray equipment, accelerators, other ion source applications). In this case, the undesired high voltage power supply arc short circuit may be extinguished before the high voltage power supply is sufficiently discharged, affecting the output of the associated system (eg, the ion source of the ion implanter). .

図1は、本発明の1つもしくはそれ以上の局面として好適な、イオン源の高電圧電源のための模範的なアーク消滅回路100を示すブロック図である。アーク消滅回路100は、高電圧電源102と、高電圧高速HVHSスイッチ104と、イオン源120がイオンビーム130として引き出される大量のイオンを生成するために、高電圧電源102の電流変化を検出するための電流変圧器(CT)106とを備えている。イオン源120の供給電流の変化はCT106によって検出され、サージ電流が検出された場合にトリガ制御回路108がHVHSスイッチ104を開かせる。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit 100 for a high voltage power supply for an ion source suitable as one or more aspects of the present invention. The arc extinguishing circuit 100 detects a current change in the high voltage power supply 102 in order to generate a large amount of ions that are extracted as the ion beam 130 by the high voltage power supply 102, the high voltage high speed HVHS switch 104, and the ion source 120. Current transformer (CT) 106. A change in the supply current of the ion source 120 is detected by the CT 106, and the trigger control circuit 108 opens the HVHS switch 104 when a surge current is detected.

HVHSスイッチ104は、過電圧損傷からスイッチを保護するために、および、スイッチ104周囲のリアクタンス成分からエネルギーを吸収するために、並列保護回路110および直列保護回路115によってそれぞれ保護される。保護回路110,115はまた、スイッチングトランジスタおよびHVHSスイッチ104に外付けのリアクタンス成分によって誘導される信号を減衰させることにより、スイッチ104およびイオン注入装置の他の構成を保護する。   The HVHS switch 104 is protected by a parallel protection circuit 110 and a series protection circuit 115, respectively, to protect the switch from overvoltage damage and to absorb energy from reactive components around the switch 104. Protection circuits 110 and 115 also protect the switch 104 and other configurations of the ion implanter by attenuating signals induced by external reactance components in the switching transistor and HVHS switch 104.

例えば、アーク消滅回路100は、イオンビーム電流として、イオン源120の出力で、もしくは引き出し電極で、イオン源120内でアークが生じた場合、CT106におけるサージ電流を検出することにより動作する。トリガ制御回路108は、CT106から検出されたサージ電流を受け取り、順にHVHSスイッチ104が開くように制御する。HVHSスイッチ104が開いた場合、アーク電流がCT106を介してゼロ付近となり、アークを消滅させる(extinguish or quench)。   For example, the arc extinguishing circuit 100 operates by detecting a surge current in the CT 106 when an arc occurs in the ion source 120 as an ion beam current at the output of the ion source 120 or at the extraction electrode. The trigger control circuit 108 receives the surge current detected from the CT 106 and controls the HVHS switch 104 to open in order. When the HVHS switch 104 is opened, the arc current becomes close to zero via the CT 106 and extinguishes or quenches the arc.

本願発明の発明者らはさらに、HVHSスイッチが再び閉じる前の限定された期間にアークが残存すること、あるいはその領域に残存していたアークからの、より導電性のガス状の副産物によって、アークが再発することを発見した。それゆえに、上記トリガ制御回路あるいは上記同期回路(例えば、図7の参照番号740)内で遅延時間が、遅延を生じさせる。詳細は後述する。上記スイッチが、アークの再発がなくなるまで、急速に開閉してもよい。   The inventors of the present invention have further found that the arc remains due to a limited period of time before the HVHS switch is closed again, or a more conductive gaseous by-product from the arc that remains in the area. Found to recur. Therefore, a delay time causes a delay in the trigger control circuit or the synchronization circuit (for example, reference numeral 740 in FIG. 7). Details will be described later. The switch may open and close rapidly until the arc does not recur.

図2は、本発明に係る、図1に示したアーク消滅回路100と同様なアーク消滅回路に利用できる、模範的なイオン注入システム200を示す図である。例えば、イオン注入システム200は、注入システム200のイオンビーム130としてのイオンの源を提供する、複数の引き出し電極208を有するイオン源120を備えている。イオンビーム130におけるイオンは、まず第1領域において、望ましくない質量もしくはエネルギーのイオンをフィルタリングする、磁場検出による質量分析磁石212によって分析される。質量分析磁石212は、質量に基づく変化軌道(例えば、電荷質量比)において、イオンビーム130からイオンを検出できるように、ビーム経路130にわたって磁場を提供するように動作する。磁場を経たイオンの移動には、ビーム経路130に沿って所望の質量の個々のイオンが導かれる力が作用し、そらされた、非所望の質量のイオンがビーム経路から離れていく。   FIG. 2 is a diagram illustrating an exemplary ion implantation system 200 that can be used in an arc extinguishing circuit similar to the arc extinguishing circuit 100 shown in FIG. 1 according to the present invention. For example, the ion implantation system 200 includes an ion source 120 having a plurality of extraction electrodes 208 that provide a source of ions as the ion beam 130 of the implantation system 200. The ions in the ion beam 130 are first analyzed in the first region by a mass analysis magnet 212 with magnetic field detection that filters out ions of undesirable mass or energy. The mass analysis magnet 212 operates to provide a magnetic field across the beam path 130 so that ions can be detected from the ion beam 130 in a mass-based changing trajectory (eg, charge mass ratio). The movement of ions through the magnetic field is influenced by the force that guides individual ions of the desired mass along the beam path 130, and the deflected ions of the undesired mass move away from the beam path.

所望の質量およびエネルギーを有するイオンビーム130のイオンは、その後、第2の領域220において加速もしくは減速され、決定した開口(resolve aperture)・減速プレート232によって焦点合わせがなされ、セットアップファラデーカップ234によって測定される。また、領域230において、上記ビームは、空間電荷中性化のために設けられているプラズマシャワー236によって調整される。最後に、イオンビーム130は、ディスクファラデーカップ244によって測定されたレベルでウェハ242に注入するための端末ステーション240に入力される。   The ions of the ion beam 130 having the desired mass and energy are then accelerated or decelerated in the second region 220 and focused by the determined resolve aperture / deceleration plate 232 and measured by the setup Faraday cup 234. Is done. In the region 230, the beam is adjusted by a plasma shower 236 provided for neutralizing the space charge. Finally, the ion beam 130 is input to a terminal station 240 for implantation into the wafer 242 at the level measured by the disk Faraday cup 244.

イオン注入時、アーク205は、イオン源に関連する、例えば、高 電圧引き出し電極、高電圧抑制電極、もしくはGND電極間で生じる可能性がある。従来の注入システムにおいて、このアークは、アーク自己消滅前に、高電圧電源を完全に放電する傾向がある。図1に示したアーク消滅回路は、例えば、この問題を回避する。   During ion implantation, the arc 205 can occur between, for example, a high voltage extraction electrode, a high voltage suppression electrode, or a GND electrode associated with the ion source. In conventional injection systems, this arc tends to completely discharge the high voltage power supply before the arc self-extinguishes. The arc extinguishing circuit shown in FIG. 1 avoids this problem, for example.

図3は、図2に示したイオン注入システムと同様なイオン注入装置の高電圧引き出し・抑制電極にアークが生じた場合におけるビーム電流の変化のプロット300を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a plot 300 of changes in beam current when an arc is generated in the high voltage extraction / suppression electrode of the ion implantation apparatus similar to the ion implantation system shown in FIG.

図3のプロット300は、例えば、アークが、時間315において約0msで、約2.2KVから0V付近へ引き出し電圧310を放電する。ほぼ同時刻において、ビーム電流Ibeam330が0mA付近へ降下している間、抑制電圧320が約−9.3KVから0V付近へ降下する。引き出し電圧310および抑制電圧320は、それぞれ0V付近となり、アークが自己消滅し、それゆえに、これらの電圧がそれらの元の電圧レベルに再充電されることが可能となる。参照番号340にて示すように、引き出し電圧310はこの元の電圧をオーバーシュートし、時間345まで約67msで、ビーム電流Ibeam330の回復が不利に遅れる。ここで、引き出し電圧310は一般的には回復する。プロット300から、電極電圧変化が、比較的大きく、そしてビーム電流に長く影響することが読み取れる。この結果、図3は、イオンビームのための電極間での高電圧経路を急速に開くことが有効であること、また、HV電源前の高電圧電源が大きな放電を生じることを証明した。本発明のHVHSスイッチは、この目的を達成する。   In the plot 300 of FIG. 3, for example, the arc discharges the extraction voltage 310 from about 2.2 KV to around 0 V in about 0 ms at time 315. At approximately the same time, while the beam current Ibeam 330 drops to near 0 mA, the suppression voltage 320 drops from about −9.3 KV to about 0 V. The extraction voltage 310 and the suppression voltage 320 are each near 0V and the arc self-extinguishes, thus allowing these voltages to be recharged to their original voltage level. As indicated by reference numeral 340, the extraction voltage 310 overshoots this original voltage, and the recovery of the beam current Ibeam 330 is disadvantageously delayed in about 67 ms until time 345. Here, the extraction voltage 310 generally recovers. It can be seen from plot 300 that the electrode voltage change is relatively large and has a long effect on the beam current. As a result, FIG. 3 demonstrates that it is effective to rapidly open the high voltage path between the electrodes for the ion beam, and that the high voltage power supply before the HV power supply produces a large discharge. The HVHS switch of the present invention achieves this goal.

図4は、引き出しスリット404を供給する高正電圧引き出し電源403と、GND電極409に隣接する抑制電極408を供給する高負電圧抑制電源406とを有する、典型的なイオン注入システム400の一部を示す図である。HV抑制電源406は、従来のアーク抑制または保護回路410を有している。このアーク抑制または保護回路410は、抑制電極408へのアーク電流を制限するための電流制限抵抗412と、電源の電圧をフィルタリングするとともに安定化するためのコンデンサ414と、アークがオンオフを繰り返している間、回路のリアクタンス素子から生成された逆電圧を制限するためのフライバックダイオード416とを用いている。本発明では、アーク保護基板410もまた、損傷からHVHSスイッチを保護するために、本発明のHVHSスイッチ(例えば、図1の参照番号104)に関連して用いられる。   FIG. 4 shows a portion of a typical ion implantation system 400 having a high positive voltage extraction power supply 403 that provides an extraction slit 404 and a high negative voltage suppression power supply 406 that provides a suppression electrode 408 adjacent to the GND electrode 409. FIG. The HV suppression power supply 406 includes a conventional arc suppression or protection circuit 410. The arc suppression or protection circuit 410 includes a current limiting resistor 412 for limiting the arc current to the suppression electrode 408, a capacitor 414 for filtering and stabilizing the power supply voltage, and the arc repeatedly turning on and off. Meanwhile, a flyback diode 416 is used to limit the reverse voltage generated from the reactance element of the circuit. In the present invention, arc protection substrate 410 is also used in connection with the HVHS switch of the present invention (eg, reference numeral 104 in FIG. 1) to protect the HVHS switch from damage.

図5は、本発明に係るイオン注入システムで用いられるようなイオン源の高電圧電源に結合されて用いられる、模範的なアーク消滅回路500を示す図である。例えば、アーク消滅回路500は、HVHSスイッチ504(例えば、MOSFETトランジスタの直列積み重ね)、および負荷(例えばイオン源120)を駆動する直列スイッチ保護回路510が直列に接続された、高電圧負電源(Vb)503を含む。アーク消滅回路500は、例えば、イオンビーム(例えば、図1のイオンビーム130)の形で引き出される多量のイオンを生成するために用いられるイオン源120への、電源503の電流の変化を検出する電流変圧器CT506をさらに含む。   FIG. 5 is a diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit 500 used in conjunction with a high voltage power supply of an ion source as used in an ion implantation system according to the present invention. For example, the arc extinguishing circuit 500 includes a high voltage negative power supply (Vb) in which an HVHS switch 504 (eg, a series stack of MOSFET transistors) and a series switch protection circuit 510 that drives a load (eg, ion source 120) are connected in series. ) 503. The arc extinguishing circuit 500 detects a change in the current of the power supply 503 to the ion source 120 that is used to generate a large amount of ions that are extracted, for example, in the form of an ion beam (eg, the ion beam 130 of FIG. 1). It further includes a current transformer CT506.

また、回路500は、イオン源120への供給電流(Iext)509の電流変化を検出するトリガ制御ユニット508を含む。電流サージがアークを示す場合、CT506により供給電流(Iext)509が検出され、次いでトリガ制御回路508がHVHSスイッチ504を開くように、およびアークが消滅するように制御する。それゆえ、負荷(例えばイオン源120)内のコンデンサC1 518、および負荷(Va)での電圧が、高電圧電源503の電圧VbからHVHSスイッチ504により絶縁される。よって、負荷のC1 514でのVaがアークの発生のために放電するが、一般に負電源電圧VbはHVHSスイッチ504による絶縁のために電圧で充電された状態となる。   The circuit 500 also includes a trigger control unit 508 that detects a current change in the supply current (Iext) 509 to the ion source 120. If the current surge indicates an arc, a supply current (Iext) 509 is detected by CT 506 and then trigger control circuit 508 controls to open HVHS switch 504 and extinguish the arc. Therefore, the capacitor C1 518 in the load (eg, ion source 120) and the voltage at the load (Va) are isolated from the voltage Vb of the high voltage power supply 503 by the HVHS switch 504. Therefore, Va at C1 514 of the load is discharged due to the occurrence of an arc, but in general, the negative power supply voltage Vb is in a state of being charged with a voltage for insulation by the HVHS switch 504.

再度、HVHSスイッチ504が、スイッチ504の外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収し、これにより過電圧ダメージからスイッチを保護する、並列の保護回路510および直列の保護回路515により保護される。本発明のアーク消滅回路500は、任意のイオン注入装置、または、電源の出力においてアーク放電の対象となる高電圧電源を使用するような、他のアプリケーションなどで用いられるであろう。   Again, the HVHS switch 504 is protected by a parallel protection circuit 510 and a series protection circuit 515 that absorbs energy from reactance elements external to the switch 504, thereby protecting the switch from overvoltage damage. The arc extinguishing circuit 500 of the present invention may be used in any ion implanter or other application that uses a high voltage power source subject to arcing at the output of the power source.

図6Aおよび図6Bは、イオン源に結合された引き出し電極のアーク放電時に、空気中(例えば、図6Aの600)もしくは真空中(例えば、図6Bの650)でそれぞれ試験された、本発明のアーク消滅回路のHVHSスイッチを開閉した際のアーク消滅効果を示すグラフである。プロットにより示されるように、図6Bのプロット650で示されるアークは、空気中で試験されたアークよりも、実際の真空環境にて非常に、より簡単に消滅されている。これは、実際の真空環境中のアークと比較して、空気中で生成されたアークの周りのイオン化された空気で生成された余分な熱のためである。しかしながら、図6Aのプロット600は、HVHSスイッチ回路が、このより複雑な空気が満たされた環境でさえVb負電源電圧を維持するという、安定した影響を示すのに有用である。   FIGS. 6A and 6B are diagrams of the present invention tested in air (eg, 600 in FIG. 6A) or in vacuum (eg, 650 in FIG. 6B), respectively, during arc discharge of an extraction electrode coupled to an ion source. It is a graph which shows the arc extinction effect at the time of opening and closing the HVHS switch of an arc extinction circuit. As shown by the plot, the arc shown by plot 650 in FIG. 6B is much more easily extinguished in an actual vacuum environment than the arc tested in air. This is due to the extra heat generated in the ionized air around the arc generated in air compared to the arc in the actual vacuum environment. However, the plot 600 of FIG. 6A is useful to show the stable effect that the HVHS switch circuit maintains the Vb negative supply voltage even in this more complex air filled environment.

図6Aは、空気中での試験時において、イオン源(例えば、図1および図5の参照番号120)に結合された引き出し電極(例えば、図2の参照番号208)のアーク放電時、本発明のアーク消滅回路(例えば、図5の参照番号500)のHVHSスイッチ610(例えば、図5の参照番号504)を開閉するときのアーク消滅の影響を示すプロット600を示す図である。図6Aは、例えば、閉鎖610aおよび開放610bのときのHVHSスイッチ504における電圧610と、電源503の高電圧電源Vb630と、負荷(例えば参照番号120)で確認できる高電圧Va620とを示す。   FIG. 6A shows the present invention during arc discharge of an extraction electrode (eg, reference numeral 208 in FIG. 2) coupled to an ion source (eg, reference numeral 120 in FIGS. 1 and 5) during testing in air. 6 is a plot 600 showing the effect of arc extinction when opening and closing the HVHS switch 610 (eg, reference numeral 504 of FIG. 5) of the arc extinguishing circuit (eg, reference numeral 500 of FIG. 5). FIG. 6A shows, for example, the voltage 610 in the HVHS switch 504 when closed 610a and open 610b, the high voltage power supply Vb 630 of the power supply 503, and the high voltage Va 620 that can be identified by a load (eg, reference numeral 120).

時間0.0以前では、高電圧電源Vb630は約−6KVであり、負荷での高電圧源Va620もまた約−6KVである。時間0.0において、アークは、負荷での高電圧源Va620で発生する。そして、電圧は、参照番号620aの約6KVから参照番号620bの約1.6KVまで急速に下降する。これを受けて、CT506により検出された電流をトリガ制御回路508が受けとり、参照番号610bに示すようにHVHSスイッチ504が開くように制御する。約0.6ms後、アークは、HVHSスイッチが開くので消滅し始める。そして、負荷での電源電圧が、Va620cおよびスイッチ電圧610cにより示されるようにいくらか回復し始める。アークは完全に消えず、HVHSスイッチは今閉められているので、アークが回復し、約0.7〜1.2msの間で、スイッチ電圧610bおよびVa620bにより示されるように、スイッチ504を再び開くために、再度十分な電流が取り出され始める。   Prior to time 0.0, the high voltage power supply Vb 630 is about -6 KV and the high voltage source Va 620 at the load is also about -6 KV. At time 0.0, an arc occurs at high voltage source Va 620 at the load. The voltage then drops rapidly from about 6 KV of reference number 620a to about 1.6 KV of reference number 620b. In response to this, the trigger control circuit 508 receives the current detected by the CT 506 and controls the HVHS switch 504 to open as indicated by reference numeral 610b. After about 0.6 ms, the arc begins to disappear as the HVHS switch opens. The power supply voltage at the load then begins to recover somewhat as indicated by Va 620c and switch voltage 610c. Since the arc is not completely extinguished and the HVHS switch is now closed, the arc recovers and reopens the switch 504, as indicated by the switch voltages 610b and Va 620b, between approximately 0.7 and 1.2 ms. Therefore, a sufficient current starts to be taken out again.

再度、およそ0.6ms後、時間1.2msにおいて、HVHSスイッチが開くので、アークは消滅し始める。そして、負荷の電源電圧が、Va620b、およびスイッチ504が再び閉じるときのスイッチ電圧610dにより示されるようにいくらか回復し始める。しかしながらこのとき、Va620は十分に回復する機会を得ず、参照番号610dにてスイッチが再び閉じる際、Va620は約0Vまで放電する。アーク消滅回路は、およそ時間1.3msにて、参照番号610bでHVHSスイッチ504を開くことにより再度応答する。そして、Va620dは、HVHSスイッチ504がスイッチ電圧610aにより示され再度閉じ、Va620が620aで約6KVに再充電するときのおよそ時間1.75msまで、620bで約1.6KVを維持する。Va620の急速な回復は、HV電源503の高電圧Vb630が比較的安定を保ち、本発明のアーク消滅回路500により制御されるHVHSスイッチ504の素早いスイッチ動作により絶縁されるので、可能である。   Again, approximately 0.6 ms later, at time 1.2 ms, the HVHS switch opens, so the arc begins to disappear. The load power supply voltage then begins to recover somewhat as indicated by Va 620b and switch voltage 610d when switch 504 is closed again. At this time, however, Va 620 does not have a chance to fully recover and when the switch is closed again at reference numeral 610d, Va 620 discharges to approximately 0V. The arc extinguishing circuit responds again at about 1.3 ms by opening the HVHS switch 504 at reference number 610b. Va 620d then remains at about 1.6 KV at 620b until approximately 1.75 ms when HVHS switch 504 is closed again as indicated by switch voltage 610a and Va 620 recharges to about 6 KV at 620a. Rapid recovery of Va 620 is possible because the high voltage Vb 630 of the HV power supply 503 remains relatively stable and is isolated by the rapid switching action of the HVHS switch 504 controlled by the arc extinguishing circuit 500 of the present invention.

同様に、図6Bは、例えばイオン注入装置の実際の真空環境での試験時において、イオン源(例えば、図1および図5の参照番号120)に結合された引き出し電極(例えば、図2の参照番号208)のアーク放電時、本発明に係るアーク消滅回路(例えば、図5の参照番号500)によって提供された信号の相対振幅レベルのプロット650を示す。また、図6Bは、高負電源電圧により供給される抑制電圧Vsup690を有し、Vex電源(例えば、CT506から)の電流により導き出されたVexトリガ制御信号680によってトリガされ、高正電源電圧により供給される引き出し電極電圧Vex670で測定された、HVHSスイッチ(例えば、図5の参照番号504)の開閉の間で検出されたファラデー電流660を示す。さらに、図6Bは、スイッチが670aで閉鎖し、スイッチが670bで開放するときにHVHSスイッチ504における電圧670と、電源503の高電圧源Vb630と、負荷(例えば、参照番号120)で確認できる高電圧Va620とを示す。   Similarly, FIG. 6B illustrates an extraction electrode (eg, see FIG. 2) coupled to an ion source (eg, reference numeral 120 in FIGS. 1 and 5), for example when testing the ion implanter in an actual vacuum environment. FIG. 6 shows a plot 650 of the relative amplitude level of a signal provided by an arc extinguishing circuit according to the present invention (e.g., reference numeral 500 in FIG. 5) during an arc discharge at number 208). FIG. 6B also has a suppression voltage Vsup 690 supplied by a high negative power supply voltage, triggered by a Vex trigger control signal 680 derived from the current of a Vex power supply (eg, from CT 506) and supplied by a high positive power supply voltage. Fig. 6 shows a Faraday current 660 detected during opening and closing of an HVHS switch (e.g., reference numeral 504 in Fig. 5), measured at an extracted electrode voltage Vex670. Further, FIG. 6B shows that the voltage 670 at the HVHS switch 504, the high voltage source Vb 630 of the power supply 503, and the load (eg, reference number 120) can be confirmed when the switch is closed at 670a and opened at 670b. Voltage Va620 is shown.

時間0.0以前においてアークが発生した場合、検出したファラデー電流I-faraday660は、高レベル660aであり、電極電圧Vex670の高正電源電圧は高正電圧レベル670aにあり、電極電圧Vsup690の高負電源電圧は、高正電圧レベル690aであり、Vexトリガ制御信号680は、高レベル680aである。時間0.0において、アークは、例えば、Vex電極において高電圧源(例えばVa620)に発生する。そして、Vex670およびVsup690電圧は、参照番号670bおよび参照番号690bに示すように低レベル電圧に急速に下降する。これを受けて、CT506により検出された電流を、例えばトリガ制御回路508が受けとり、参照番号670bに示されるように、HVHSスイッチ504を開くように制御するために、Vexトリガ制御信号680が低レベル680bとなる。さらに、検出したファラデー電流I-faraday660は、低電流レベル660bに下降する。HVHSスイッチの開放で、約0.3ms後、Vexトリガ制御信号680は、アークが消えたことを示す680aレベルに戻る。そして、Vexトリガ制御信号680は、HVHSスイッチを再び閉めるように制御し、これに応じてVex670は670aレベルに戻る。   When an arc occurs before time 0.0, the detected Faraday current I-faraday 660 is at the high level 660a, the high positive power supply voltage of the electrode voltage Vex670 is at the high positive voltage level 670a, and the high and negative of the electrode voltage Vsup690 is high. The power supply voltage is at a high positive voltage level 690a, and the Vex trigger control signal 680 is at a high level 680a. At time 0.0, an arc occurs at a high voltage source (eg, Va 620), for example, at the Vex electrode. The Vex 670 and Vsup 690 voltages then rapidly drop to a low level voltage as indicated by reference numbers 670b and 690b. In response, the current detected by the CT 506 is received by, for example, the trigger control circuit 508, and the Vex trigger control signal 680 is set to a low level to control the HVHS switch 504 to open as indicated by reference numeral 670b. 680b. Further, the detected Faraday current I-faraday 660 falls to the low current level 660b. After approximately 0.3 ms with the HVHS switch open, the Vex trigger control signal 680 returns to the level 680a indicating that the arc has disappeared. The Vex trigger control signal 680 controls the HVHS switch to close again, and in response, the Vex 670 returns to the 670a level.

その後、0.6ms付近において、アークが消えたことにより、負荷での電源電圧が、Vsep690aレベルに再度回復するために、Vsup690への十分な回復を開始する。つまり、その後、0.65ms〜0.7msにおいて、ビーム電流は、660aレベルに回復するI-faraday660により示されるように回復する。よって、本発明のアーク消滅回路は、イオン注入装置の高電圧電極におけるアークを消滅することが可能となり、例えば、イオンビームの異常期間を約0.7msに縮小化することが可能となることがわかる。   Thereafter, in the vicinity of 0.6 ms, since the arc disappears, the power supply voltage at the load recovers again to the Vsep 690a level, so that sufficient recovery to Vsup 690 is started. That is, thereafter, at 0.65 ms to 0.7 ms, the beam current recovers as indicated by I-faraday 660 recovering to the 660a level. Therefore, the arc extinguishing circuit of the present invention can extinguish the arc at the high voltage electrode of the ion implantation apparatus, and for example, the abnormal period of the ion beam can be reduced to about 0.7 ms. Recognize.

図7は、本発明のいくつかの局面に係るイオン注入装置において用いられる、模範的なアーク消滅回路700の簡略化した概略図を示す。アーク消滅回路700は、図1、図4、および図5の回路と類似しており、簡略化のために完全には再度説明しない。回路700は、イオン注入装置の3つの分離した高電圧電源(Vext703、−Vsup1 731、および−Vsup2 732)で、HVHSスイッチ(A、B、およびC)704(例えば、MOSFETトランジスタの直列積み重ね)を利用している。また、アーク消滅回路700は、電流変圧器(CT1、CT2、およびCT3)706を含む。電流変圧器(CT1、CT2、およびCT3)706は、各イオンビーム電極、例えば、引き出し電極またはアークスリット720、抑制電極721,722、あるいは、GND電極724において、アーク725を示す電流サージを検出することで、スイッチA,B,C704を開くように制御するトリガ制御回路708により受け取られ、各高電圧源での電流サージを検出する。図示のように、本発明の一形態によれば、各独立電極電源(例えば、Vext703、−Vsup1 731、および−Vsup2 732)は、GND電極または他の電極に独立でアークを生じる。よって、各HV電源は、他のHVHSスイッチにより保護されるであろう。   FIG. 7 shows a simplified schematic diagram of an exemplary arc extinguishing circuit 700 used in an ion implanter according to some aspects of the present invention. The arc extinguishing circuit 700 is similar to the circuits of FIGS. 1, 4 and 5 and will not be fully described again for the sake of brevity. Circuit 700 is an HVHS switch (A, B, and C) 704 (eg, a series stack of MOSFET transistors) with three separate high voltage power supplies (Vext 703, -Vsup1 731, and -Vsup2 732) of the ion implanter. We are using. Arc extinguishing circuit 700 also includes current transformers (CT1, CT2, and CT3) 706. Current transformers (CT1, CT2, and CT3) 706 detect current surges indicative of arc 725 at each ion beam electrode, eg, extraction electrode or arc slit 720, suppression electrode 721, 722, or GND electrode 724. Thus, it is received by a trigger control circuit 708 that controls to open the switches A, B, C 704, and detects a current surge at each high voltage source. As shown, according to one aspect of the invention, each independent electrode power source (eg, Vext 703, -Vsup1 731, and -Vsup2 732) independently arcs the GND electrode or other electrodes. Thus, each HV power supply will be protected by another HVHS switch.

アーク消滅回路700は、アーク保護回路715をさらに含む。アーク保護回路715は、一時的なスイッチングや各HV電源に結合された回路のリアクタンス素子により生じる過電圧ダメージなどからHVHSスイッチ704を保護するために、電流制限抵抗(R1、R2、およびR3)712、フィルタコンデンサ(C1、C2、およびC3)714、並びにフライバックダイオード(D1、D2、およびD3)716を有する。   Arc extinguishing circuit 700 further includes arc protection circuit 715. The arc protection circuit 715 includes current limiting resistors (R1, R2, and R3) 712 to protect the HVHS switch 704 from temporary switching and overvoltage damage caused by reactance elements of the circuit coupled to each HV power source. It has a filter capacitor (C1, C2, and C3) 714 and a flyback diode (D1, D2, and D3) 716.

また、回路700は、3つの各高電圧電極720,721,722への電源電圧の再適用(reapplication)を同期化および順序付けする同期回路740を用いている。例えば、同期回路740は、スイッチAを再び閉じる前に、スイッチBおよびC704を再び閉じるべきであると論議される。さらに、同期回路740は、各個別のHV電源の再適用に適した遅延時間を与える。電源間のいくつかの連続またはタイミングの関係は、互いに、または、各HV電源に、直列または並列に接続されたいくつかのHVHSスイッチを有する、複合スイッチの再適用および/または再開放を含みつつ、予想される。   The circuit 700 also uses a synchronization circuit 740 that synchronizes and orders the reapplication of the power supply voltage to each of the three high voltage electrodes 720, 721, 722. For example, it is discussed that the synchronization circuit 740 should close switches B and C704 again before closing switch A again. Furthermore, the synchronization circuit 740 provides a delay time suitable for re-application of each individual HV power supply. Some continuous or timing relationships between the power supplies include re-application and / or re-opening of composite switches with several HVHS switches connected in series or in parallel to each other or to each HV power supply. ,is expected.

本発明では同期回路740の変形として用いられる(変化する電流、電圧、赤外線もしくは他の波長の光エネルギー、または、アーク725を示すもしくはアーク725に関連した他の変化など)、自身で適応可能なスイッチングおよび同期制御は、監視され、アークが生じた電源の変化をさらに軽減する、もしくは補償するための同期化の順序および/またはタイミングを調整するために用いられることが理解されるであろう。   It is used in the present invention as a variation of the synchronization circuit 740 (such as changing current, voltage, infrared or other wavelengths of light energy, or other changes that indicate or are associated with the arc 725) and can adapt itself. It will be appreciated that the switching and synchronization control is monitored and used to adjust the order and / or timing of synchronization to further reduce or compensate for arcing power supply changes.

また、HVHSスイッチは、いくつかの電極電圧、および/または、アークの検出に応じたビーム電流のダイナミックパルス幅制御を供給するまたは変調するために、一以上の特定の周波数でスイッチングできることが理解される。電極アークの検出および消滅に加えて、HV電源変調はまた、システム(例えば、特定のビーム電流が予測可能な不均一な結果を生じる)の周知の不均一性に応じて供給される。変調などの使用が、ウェハへ均一な投与の達成であり、均一性は全体ケースの部分集合である、予め定められたドーパントプロファイルを達成させられる。   It is also understood that the HVHS switch can be switched at one or more specific frequencies to provide or modulate several electrode voltages and / or dynamic pulse width control of beam current in response to arc detection. The In addition to electrode arc detection and extinction, HV power supply modulation is also provided in response to known non-uniformities of the system (eg, specific beam currents produce predictable non-uniform results). The use of modulation or the like is the achievement of uniform dosing to the wafer, and uniformity is achieved by a predetermined dopant profile that is a subset of the entire case.

また、本発明のアーク消滅回路は、注入の間と同様に注入の前に用いられることが理解されるであろう。   It will also be appreciated that the arc extinguishing circuit of the present invention is used prior to implantation as well as during implantation.

また、ビーム電流は、アーク消滅回路を制御するために監視されるか、または、電極アークが発生するときにHV電源の変形に応じて相対的に一定のビーム電流を規定するために監視される。   Also, the beam current is monitored to control the arc extinguishing circuit, or to define a relatively constant beam current in response to deformation of the HV power source when an electrode arc occurs. .

図8は、各HVスイッチ804の外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収するために、また、本発明の一以上の局面に係るスイッチにおける過電圧を制限するために、HVHSスイッチ804を横切ってまたは直列に用いられるような、模範的な保護回路810を示す。保護回路810は、HVHSスイッチ804から一時的なスイッチングにより引き起こされるリンギングを弱めることによって、スイッチ804および他の関連部品を保護する。保護回路810は、図1の保護回路110、および図5の保護回路510と同様である。保護回路810は、直列ダイオードDsおよび直列抵抗Rsの並列組合せに直列に接続された直列コンデンサCsを含む。保護回路810は、HVHSスイッチ804に並列に配線されている。HVHSスイッチ804は、HVHSスイッチ(例えば、MOSFETトランジスタの直列積み重ね)と、スイッチに並列に接続されたダイオードDpとを含む。HVHSスイッチ804は、例えば、並列ダイオードDpを有し、または無しで、設けられる。   FIG. 8 illustrates a cross-over or series across HVHS switch 804 to absorb energy from reactance elements external to each HV switch 804 and to limit overvoltage in the switch according to one or more aspects of the present invention. An exemplary protection circuit 810, as used, is shown. Protection circuit 810 protects switch 804 and other related components by attenuating ringing caused by temporary switching from HVHS switch 804. The protection circuit 810 is similar to the protection circuit 110 in FIG. 1 and the protection circuit 510 in FIG. Protection circuit 810 includes a series capacitor Cs connected in series with a parallel combination of series diode Ds and series resistor Rs. The protection circuit 810 is wired in parallel with the HVHS switch 804. The HVHS switch 804 includes an HVHS switch (eg, a series stack of MOSFET transistors) and a diode Dp connected in parallel to the switch. The HVHS switch 804 is provided, for example, with or without a parallel diode Dp.

二以上のHVHSスイッチなどは、例えば、イオン源、イオン注入装置、または、高電圧電源を用いる他の設備などに関連して発生するアークを消滅するために、互いに、または、HV電源に、直列または並列に接続されることが、本発明では理解されるであろう。   Two or more HVHS switches, etc., are connected in series with each other or with the HV power supply to extinguish arcs generated in connection with, for example, an ion source, an ion implanter, or other equipment using a high voltage power supply. Or it will be understood in the present invention that they are connected in parallel.

図9Aは、模範的なイオンビーム130とウェハ910との間の相対的なスキャン動作のウェハスキャンを示す簡略図900を示している。図9Bは、模範的なイオンビーム130とウェハ910との間の相対的なスキャン動作のウェハスキャンを示す簡略図950を示している。ウェハは、動作制御システムによって垂直方向920および水平方向930に同時に動かされる。図示の垂直スキャン動作920は、水平スキャン動作930より遅い。この模範的な動作制御システムによって提供されるスキャン動作は、ウェハ910にわたって、いくらか斜めのスキャンベクトル936を含む動作となる。各水平スキャンの水平の列およびウェハ910の端部を越えたオーバースキャンをロード(load)/非ロード位置935まで繰り返すこれらのスキャンは、垂直スキャン920の1つの終点であるウェハ910の端部を過ぎて達成される。点線937は、イオンビーム130が垂直スキャン920の下側の終点であるロード(load)/非ロード位置935に達した後の次のスキャン937の模範的な経路を示している。スキャンに沿ってアークに遭遇した場合、イオンビーム130は、一時的に異常穴940(短期の中断)を生成する、もしくは長期間投与に対応する損失を有する異常溝960を生成する可能性がある。このような投与損失の領域は、本発明の一以上の局面に基づいて再塗布される。   FIG. 9A shows a simplified diagram 900 illustrating a wafer scan of a relative scan operation between an exemplary ion beam 130 and a wafer 910. FIG. 9B shows a simplified diagram 950 illustrating a wafer scan of a relative scan operation between the exemplary ion beam 130 and the wafer 910. The wafer is moved simultaneously in the vertical direction 920 and the horizontal direction 930 by the motion control system. The illustrated vertical scan operation 920 is slower than the horizontal scan operation 930. The scan operation provided by this exemplary motion control system results in an operation that includes a scan vector 936 that is somewhat oblique across the wafer 910. These scans repeat the horizontal scan of each horizontal scan and the overscan beyond the edge of the wafer 910 up to the load / unload position 935. These scans are performed at the end of the wafer 910, one endpoint of the vertical scan 920. To be achieved. Dotted line 937 shows an exemplary path for the next scan 937 after the ion beam 130 reaches the load / unload position 935, the lower endpoint of the vertical scan 920. If an arc is encountered along the scan, the ion beam 130 may temporarily generate an abnormal hole 940 (short break) or an abnormal groove 960 with a loss corresponding to long-term administration. . Such dose loss areas are reapplied in accordance with one or more aspects of the present invention.

例えば、注入時にアークが生じた場合、動作制御システムによる水平・垂直モータ駆動のエンコーダ位置が監視され、それゆえに、アークに関連した最初の検出位置940aおよび最後の検出位置940bが記録される。アーク消滅回路は、最初の検出位置940aと最後の検出位置940bとの間のアークを消滅させるために、上述のように機能する。アークの検出および消滅後、ウェハスキャンおよびイオン注入が通常とおり続けられる。その後、例えばロード(load)/非ロード位置935などの垂直スキャン920の終点において、もしくは個々の列スキャン936の終点において、上述のように、トリガ制御回路(例えば、図5の参照番号508、もしくは図7の参照番号708)もしくは同期回路(例えば、図7の参照番号740)を変調することにより、再塗布工程が開始される。このような変調は、再塗布工程を開始するために、注入装置のコンピュータもしくは動作制御回路からの命令(図10Aの参照番号506、および図11の参照番号1108参照)をトリガ制御回路が受け取ることにより行われる。   For example, if an arc occurs at the time of injection, the horizontal and vertical motor driven encoder positions by the motion control system are monitored, and therefore the first detection position 940a and the last detection position 940b associated with the arc are recorded. The arc extinguishing circuit functions as described above to extinguish the arc between the first detection position 940a and the last detection position 940b. After arc detection and extinction, wafer scanning and ion implantation continue as usual. Thereafter, at the end of a vertical scan 920, eg, load / unload position 935, or at the end of an individual column scan 936, as described above, a trigger control circuit (eg, reference numeral 508 in FIG. 5 or The recoating process is started by modulating the reference number 708 in FIG. 7 or a synchronization circuit (eg, reference number 740 in FIG. 7). Such modulation is triggered by the trigger control circuit receiving instructions (see reference numeral 506 in FIG. 10A and reference numeral 1108 in FIG. 11) from the infusion device computer or motion control circuit to initiate the recoating process. Is done.

再塗布工程は、まず、HVHSスイッチ(例えば、参照番号504,704)を介して、例えばイオン源(例えば、図5の参照番号120)および引き出し/抑制電極720,722からのイオンビーム130をOFFする工程を含む。その後、イオンビーム130もしくはウェハ910が、例えばアークがまず検出された列(水平)スキャン936の始めにビームを第1リターンニングすることにより、アークがまず検出された第1水平・垂直スキャン位置(例えば、参照番号940aもしくは参照番号940b)へ動かされ、もしくは再スキャン945される。このようにして、スキャン動作は、最初のアーク検出位置に遭遇する以前の、通常通りに列から始めることができる。この結果、その後ウェハは、アークが最初に検出された場合と同速度に完全に加速されるであろう。かつての最初のアーク検出940a,960aの位置において、イオンビーム130の前に、ウェハ910が垂直スキャン920および水平スキャン930をそれぞれ行われている間、イオンビーム130がHVHSスイッチ(例えば、参照番号504,704)を閉じることにより有効にされる。アークの最後の検出に関連した第2水平・垂直スキャン位置(例えば、参照番号940bもしくは960b)に遭遇した場合、HVHSスイッチ504,704はイオンビーム130を再び無効にするために開かれる。   In the recoating step, first, the ion beam 130 from, for example, the ion source (for example, reference number 120 in FIG. 5) and the extraction / suppression electrodes 720 and 722 is turned off via the HVHS switch (for example, reference numbers 504 and 704). The process of carrying out is included. Thereafter, the ion beam 130 or wafer 910, for example, first returns the beam at the beginning of a row (horizontal) scan 936 where the arc was first detected, thereby providing a first horizontal / vertical scan position where the arc was first detected ( For example, moved to reference number 940a or reference number 940b) or rescanned 945. In this way, the scanning operation can be started from the row as usual before the first arc detection position is encountered. As a result, the wafer will then be fully accelerated to the same speed as when the arc was first detected. While the wafer 910 is performing a vertical scan 920 and a horizontal scan 930, respectively, in front of the ion beam 130 at the position of the former initial arc detection 940a, 960a, the ion beam 130 is switched to the HVHS switch (eg, reference numeral 504). , 704) is enabled. If a second horizontal and vertical scan position (eg, reference number 940b or 960b) associated with the last detection of the arc is encountered, the HVHS switches 504 and 704 are opened to disable the ion beam 130 again.

イオンビームは、最初のスキャン方向とは反対方向へ再スキャン945してもよく、例えば、最終の検出位置940bもしくは960bからのスタート、最初の検出位置940aもしくは960aの方向へのスキャンの続行でもよい。しかしながら、この方向は、元のスキャン方向(短い異常穴940および長い異常溝960の矢印によって示される元の方向参照)と同方向へイオンビーム130を再塗布することによって達成されるほど正確な投与の損失を再生できない可能性がある。   The ion beam may be rescanned 945 in a direction opposite to the initial scan direction, for example, starting from the last detection position 940b or 960b, or continuing the scan in the direction of the first detection position 940a or 960a. . However, this direction is as accurate as achieved by recoating the ion beam 130 in the same direction as the original scan direction (see original direction indicated by arrows in short abnormal holes 940 and long abnormal grooves 960). May not be able to play the loss.

図10Aは、本発明に基づくイオン注入システム(例えば、図2の参照番号200)に用いられるイオン源120の高電圧電源503に結合されて用いられる、模範的なアーク消滅回路を示す図である。トリガ制御回路508は、例えばイオンビーム電流(Ibeam)のサンプルとして用いられるファラデーカップ電流(Ifaraday)入力とともに、HVHSスイッチ回路504のトリガを外部から制御する外部トリガ入力1010を有している。   FIG. 10A is a diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit used in conjunction with a high voltage power supply 503 of an ion source 120 used in an ion implantation system (eg, reference numeral 200 of FIG. 2) according to the present invention. . The trigger control circuit 508 has an external trigger input 1010 for controlling the trigger of the HVHS switch circuit 504 from the outside together with a Faraday cup current (Ifaraday) input used as a sample of, for example, an ion beam current (Ibeam).

図10Bは、本発明の一以上の局面に基づく、図10Aの模範的なアーク消滅回路1000の外部トリガ入力1010のためにトリガ電圧1070を供給するために用いられるなどのファラデーカップ電流(Ifaraday)波形1060を示す図である。例えば、ある瞬間、イオンビーム130が、高レベルのファラデー電流1060aを生成すること、および低レベルのトリガ電圧1070aを生成することが望まれる。しかしながら、アークの発達に代えて、ファラデー電流1070が低レベルのファラデー電流1060aのみを生成し、この結果、外部トリガ入力1010に供給された場合、アークを消滅させるためにHVHSスイッチ504をOFFに切り替える、高レベルのトリガ電圧1070bを生成する。   FIG. 10B illustrates a Faraday cup current (Ifaraday), such as used to provide a trigger voltage 1070 for the external trigger input 1010 of the exemplary arc extinguishing circuit 1000 of FIG. 10A, in accordance with one or more aspects of the present invention. It is a figure which shows the waveform 1060. FIG. For example, at some instant, it is desired that the ion beam 130 generate a high level Faraday current 1060a and a low level trigger voltage 1070a. However, instead of arc development, when the Faraday current 1070 only generates a low-level Faraday current 1060a and, as a result, applied to the external trigger input 1010, the HVHS switch 504 is switched OFF to extinguish the arc. , A high level trigger voltage 1070b is generated.

図11は、イオン注入装置(例えば、図2の参照番号200)に用いられ、当該装置200の高電圧電源503と電極(不図示)との間のHVHSスイッチ504を用いるアーク消滅回路1102(例えば、図2の参照番号200)を有する、模範的なアーク消滅コントローラ1100を示す図である。アーク消滅コントローラ1100は、図5、図7、および図10Aに示したアーク消滅回路と同様であるので、便宜上、再び完全には説明しない。アーク消滅コントローラ1100は、他のスイッチ1110から一以上の電極への電流および電圧の回復を順序付け、制御、および同期化する、また、長期異常検出装置1120によるアーク損失の持続時間を判定する、また、本発明の一以上の局面に基づくイオン注入システムからの強制スイッチ制御命令1140、もしくは動作制御システム1150からの再塗布命令1130を調整するためのスイッチ制御回路1108を用いている。   11 is used in an ion implantation apparatus (for example, reference numeral 200 in FIG. 2), and an arc extinguishing circuit 1102 (for example, using an HVHS switch 504 between a high voltage power supply 503 and an electrode (not shown) of the apparatus 200. FIG. 3 shows an exemplary arc extinguishing controller 1100 having the reference number 200) of FIG. The arc extinguishing controller 1100 is similar to the arc extinguishing circuit shown in FIGS. 5, 7, and 10A and will not be fully described again for convenience. Arc extinction controller 1100 orders, controls, and synchronizes current and voltage recovery from other switches 1110 to one or more electrodes, and determines the duration of arc loss by long-term anomaly detector 1120, and A switch control circuit 1108 is used to adjust a forced switch control command 1140 from an ion implantation system or a recoat command 1130 from an operation control system 1150 according to one or more aspects of the present invention.

任意で、他のHVHSスイッチ1110は、同じイオン注入装置の他の電極電源からでもよいし、もしくは他の同様なアーク消滅回路(AQCs)の他のHVHSスイッチ(不図示)からでもよい。これらのスイッチは、スイッチ1110を開閉するための所望の順番およびタイミングを確定するための同期化が必要となる。上述のように、異常の持続時間、もしくはイオンビームの損失は、上述した再塗布処理を必要とする十分に長い異常であるかを判定するために、長期異常検出装置1120によって検出される。逆に言えば、異常が十分に短ければ、損失は無視すると判定される。このような判定のレベルが、例えばイオン注入装置のユーザ側で設定される。長い異常(図9Bの参照番号960)が検出された場合、イオンビーム130の再塗布が必要であり、HVHSスイッチ504は、アークを消滅させるために、異常時、強制OFFとなる。   Optionally, other HVHS switches 1110 may be from other electrode power sources of the same ion implanter, or from other HVHS switches (not shown) of other similar arc extinguishing circuits (AQCs). These switches need to be synchronized to establish the desired order and timing for opening and closing the switch 1110. As described above, the abnormality duration or the loss of the ion beam is detected by the long-term abnormality detection device 1120 in order to determine whether the abnormality is a sufficiently long abnormality that requires the recoating process described above. Conversely, if the abnormality is sufficiently short, it is determined that the loss is ignored. Such a determination level is set, for example, on the user side of the ion implantation apparatus. When a long abnormality (reference number 960 in FIG. 9B) is detected, the ion beam 130 needs to be reapplied, and the HVHS switch 504 is forcibly turned off at the time of abnormality to extinguish the arc.

さらに、長い異常960が、長期異常検出装置1120によって検出された場合、再塗布工程が、スキャン動作制御システム1150からの再塗布命令1130により、最初に行われる。この再塗布工程時、HVHSスイッチ制御は、上述のとおり、動作制御システム1150によって達成される位置に応じて、再塗布命令1130に応じて強制ON/OFFされる。   Further, when a long abnormality 960 is detected by the long-term abnormality detection device 1120, the reapplication process is first performed according to a reapplication command 1130 from the scan operation control system 1150. During this re-coating process, the HVHS switch control is forcibly turned on / off according to the re-coating command 1130 according to the position achieved by the operation control system 1150 as described above.

加えて、HVHSスイッチ504がアークを消滅させるための本発明の回路に存在しているので、注入システムはまた、手動で切り替えるか、もしくは、そのコンピュータまたは外部入力による注入装置制御システムの1つからの命令1140により、任意でイオンビーム130のON/OFFを簡単に切り替えることを提供する。これは、実質的なウォームアップ時間後、新しいウェハ910の装填もしくは非装填時、様々な種類のウェハ交換時、各ウェハスキャン936の開始時/終了時、もしくはウェハ910の各列スキャン936の余分な移動領域965において、ビーム130をON/OFFすることができるために、特に有益である。したがって、本発明のアーク消滅コントローラ1100は、注入装置の他の表面ウェハの粒子カウントを減少するはずの「ビームデューティファクタ」の減少を促進する。これは、ビームが、ウェハ910に隣接する注入装置の他の表面(例えば、余分な移動領域965)では少なく、ウェハ上で大きなパーセンテージで有効に用いられているからである。   In addition, since the HVHS switch 504 is present in the circuit of the present invention for extinguishing the arc, the injection system can also be switched manually or from one of its computer or external input control system. The command 1140 in FIG. 1 can optionally switch the ion beam 130 on and off easily. This is because after a substantial warm-up time, when loading or unloading a new wafer 910, when changing various types of wafers, at the start / end of each wafer scan 936, or extra for each column scan 936 of the wafer 910 This is particularly advantageous because the beam 130 can be turned on and off in the smooth movement region 965. Thus, the arc extinguishing controller 1100 of the present invention facilitates a reduction in “beam duty factor” that should reduce the particle count of other surface wafers of the implanter. This is because the beam is used effectively on a large percentage on the wafer, with less on other surfaces of the implanter adjacent to the wafer 910 (eg, extra moving area 965).

本発明のアーク消滅回路およびアーク消滅コントローラは、イオン源および引き出し電極のHV電源電圧に関連して図示している。このような回路は、本発明を鑑みれば、イオン注入装置の電極および他のHV電源電圧、もしくは、HVアーク放電の対象となる他のHVアプリケーションを含む他のイオン源および加速器に関連して(結合されて)用いられてもよいことが理解・予想できるであろう。   The arc extinguishing circuit and arc extinguishing controller of the present invention are illustrated in relation to the HV power supply voltage of the ion source and extraction electrode. Such a circuit, in view of the present invention, is associated with other ion sources and accelerators, including ion implanter electrodes and other HV power supply voltages, or other HV applications subject to HV arcing ( It will be understood and anticipated that they may be used in combination.

本発明の一つの局面では、アーク消滅およびイオンビーム再塗布方法を開示している。本発明の一つの実施では、イオンビームを制御するための電位を供給する高電圧電源と電極との間に直列に配線した高電圧高速スイッチを開くことにより、イオン注入装置の電極で生じる高電圧アークを効率的に消滅させる。その後アークが消滅した場合、HV電源が完全に放電する前に、上記電位は回復する。   In one aspect of the invention, an arc extinguishing and ion beam recoating method is disclosed. In one implementation of the present invention, the high voltage generated at the electrode of the ion implanter is opened by opening a high voltage fast switch wired in series between the electrode and a high voltage power supply that supplies the potential for controlling the ion beam. Eliminate arcs efficiently. Thereafter, when the arc disappears, the potential is restored before the HV power supply is completely discharged.

その後、アークが生じている位置へイオンビーム/ウェハを戻し、このような領域にイオンビームを再塗布し、かつ、同じHVHSスイッチを用いた再塗布動作時にイオンビームをON/OFFすることにより、アーク放電時に被った投与損失が回復する。   Thereafter, the ion beam / wafer is returned to the position where the arc is generated, the ion beam is reapplied to such an area, and the ion beam is turned ON / OFF during the recoating operation using the same HVHS switch, The dose loss incurred during the arc discharge is restored.

図12は、本発明のいくつかの局面に基づく、本発明のアーク消滅コントローラ(例えば、図11の参照番号1100)、もしくは本発明のアーク消滅回路(例えば、図5の参照番号500、図7の参照番号700、図10Aの参照番号1000)を用いたイオン注入装置における、模範的なアーク消滅方法を示している。模範的な方法1200は、一連の行為もしくは事象として図示、および以下に開示するが、本発明は、図示されたこのような行為もしくは事象の順序に限定されるわけではない。これに関して、いくつかの行為は、本発明に基づけば、図示されたおよび/またはここに開示されたものとは別の他の行為もしくは事象と共におよび/または異なる順番で生じてもよい。加えて、全ての図示された工程が、本発明に基づく方法を用いる必要があるわけではない。さらに、本発明に基づく方法は、図示されてない他の装置および構造のみならず、図示された、ウェハ、ウェハカセット、ウェハセンサ、ウェハ手動システム、およびモデリングシステムに関連して用いられてもよい。   FIG. 12 illustrates an arc extinguishing controller of the present invention (eg, reference number 1100 in FIG. 11) or an arc extinguishing circuit of the present invention (eg, reference numbers 500 and 7 in FIG. 5) according to some aspects of the invention. FIG. 10A shows an exemplary arc extinguishing method in the ion implantation apparatus using the reference number 700 of FIG. 10 and the reference number 1000 of FIG. 10A. Although the exemplary method 1200 is illustrated and disclosed below as a series of actions or events, the present invention is not limited to the order of such actions or events illustrated. In this regard, some acts may occur with other acts or events illustrated and / or different from those disclosed herein and / or in a different order in accordance with the present invention. In addition, not all illustrated steps require the use of the method according to the invention. Furthermore, the method according to the present invention may be used in connection with the illustrated wafers, wafer cassettes, wafer sensors, wafer manual systems, and modeling systems as well as other devices and structures not shown.

方法1200は、図10Aの回路1000と同様なアーク消滅回路を用いて、イオン注入装置(例えば、図2の参照番号200)のイオンビーム制御電極に生じるアークを消滅させるための、模範例のアーク消滅方法を示している。例えば、任意で、参照番号1210において、ウェハ910がイオンビーム130(ウェハもしくはイオンビーム移動のいずれか)による垂直920・水平930スキャンされる。参照番号1220において、アークに関連した電流変化もしくは電圧変化(例えば、図6AのVa620)が、注入装置200の電極(例えば、図2の引き出し電極208)において検出される(図5、図10A、および図11のCT506によって、もしくはイオンビーム電流Ibeamに関連した図10BのI-faraday1060を供給するためのファラデーカップ244によって)。   The method 1200 uses an arc extinguishing circuit similar to the circuit 1000 of FIG. 10A to extinguish an exemplary arc for extinguishing the arc generated at the ion beam control electrode of an ion implanter (eg, reference numeral 200 in FIG. 2). It shows how to disappear. For example, optionally, at reference numeral 1210, a wafer 910 is scanned vertically 920 and 930 by an ion beam 130 (either wafer or ion beam movement). At reference numeral 1220, a current or voltage change associated with the arc (eg, Va 620 of FIG. 6A) is detected at the electrode of the implanter 200 (eg, the extraction electrode 208 of FIG. 2) (FIGS. 5, 10A, And by the CT 506 of FIG. 11 or by the Faraday cup 244 for supplying the I-faraday 1060 of FIG. 10B in relation to the ion beam current Ibeam).

その後、注入時にアークが生じた場合、注入装置200の動作制御システム(例えば、図11の参照番号1150)による水平・垂直動作駆動のエンコーダ位置が、参照番号1230において監視され、それゆえ、アークに関連した最初の検出位置940aおよび最後の検出位置940bが任意の再塗布工程のために記録される。参照番号1240において、このようなアークの持続時間が任意で検出され(例えば、図11の検出装置1120によって)、次の再塗布が望まれるのであれば、判定のために用いられる。アークの検出後、参照番号1250において、注入装置200の高電圧電源503と電極208との間に接続されたHVHSスイッチ504を開くことにより、電極208へのアーク電流を遮断してアークを消滅させる。アークが検出されなくなった場合、参照番号1260において、HVHSスイッチ504が再び閉じられて高電圧電源と電極とが再接続されて、イオンビームを回復させる。   Thereafter, if an arc occurs during implantation, the encoder position of the horizontal and vertical motion drive by the motion control system of the implanter 200 (eg, reference number 1150 in FIG. 11) is monitored at reference number 1230 and therefore The associated first detection position 940a and last detection position 940b are recorded for any reapplication process. At reference numeral 1240, the duration of such an arc is optionally detected (eg, by the detection device 1120 of FIG. 11) and used for determination if the next re-application is desired. After detection of the arc, at reference numeral 1250, the arc current to the electrode 208 is cut off and the arc is extinguished by opening the HVHS switch 504 connected between the high voltage power supply 503 of the injection device 200 and the electrode 208. . If the arc is no longer detected, at reference numeral 1260, the HVHS switch 504 is closed again and the high voltage power source and electrode are reconnected to restore the ion beam.

任意で、ウェハスキャンおよびイオン注入が通常通りに、例えば、列スキャン936の終点まで、垂直スキャン920の終点まで、ロード/非ロード位置935まで、もしくはウェハ910の予想される全てのスキャンの終点まで続けられる。その後、再塗布工程が、例えば、上述したように、変調された同期回路(例えば、図7の参照番号740)もしくはスイッチ制御ユニット1108によって、開始される。スイッチ制御回路1108は、再塗布工程を開始するために、動作制御システム1150、もしくは注入装置のコンピュータから命令(図10Aの参照番号508および図11の参照番号1108参照)を受信する。   Optionally, wafer scan and ion implantation are performed as usual, for example, to the end of column scan 936, to the end of vertical scan 920, to load / unload position 935, or to the end of all expected scans of wafer 910. I can continue. Thereafter, the re-coating process is initiated, for example, by a modulated synchronization circuit (eg, reference numeral 740 in FIG. 7) or switch control unit 1108, as described above. The switch control circuit 1108 receives instructions (see reference number 508 in FIG. 10A and reference number 1108 in FIG. 11) from the motion control system 1150 or the computer of the infusion device to initiate the re-application process.

図13は、本発明の一以上の局面に基づく、例えば図11のアーク消滅コントローラ1100を用いた、イオン注入装置200におけるアーク放電に起因した投与損失を回復させるためにイオンビーム130を再塗布する、模範的な方法1300を示している。   FIG. 13 reapplies an ion beam 130 to recover a dose loss due to arcing in the ion implanter 200 using, for example, the arc extinguishing controller 1100 of FIG. 11, in accordance with one or more aspects of the present invention. An exemplary method 1300 is shown.

方法1300は、図11の模範的なアーク消滅コントローラ1100を用いた、イオン注入装置(例えば、図2の参照番号200)における放電時のイオン投与損失を回復させるために用いられる、模範例の再塗布方法を含む。アークが消滅した後、再塗布工程は、例えば、水平スキャン930の終点において、もしくは垂直スキャン920の終点において、開始される。まず、参照番号1310において、例えばHVHSスイッチ(例えば、参照番号504,704)を用いて、例えばイオン源(例えば、図5の参照番号120)および引き出し/抑制電極720,722へのイオンビーム130が再びOFFにされる。   The method 1300 uses an exemplary arc extinction controller 1100 of FIG. 11 to reconstruct the exemplary dose re-use that is used to recover the ion dose loss during discharge in an ion implanter (eg, reference numeral 200 of FIG. 2). Includes application methods. After the arc is extinguished, the recoating process is started, for example, at the end of the horizontal scan 930 or at the end of the vertical scan 920. First, at reference numeral 1310, an ion beam 130 to, for example, an ion source (eg, reference numeral 120 in FIG. 5) and extraction / suppression electrodes 720, 722 is generated using, for example, an HVHS switch (eg, reference numerals 504, 704). It is turned off again.

その後、イオンビーム130もしくはウェハ910が、参照番号1320において、例えばアークがまず検出された第1水平・垂直スキャン位置(例えば、参照番号940aもしくは参照番号960a)へ動かされ、もしくは再スキャン945される。最初のスキャン位置940a/960aへのこの動作は、アークがまず検出された列(水平)スキャン936の始めにビームを第1リターンニングすることにより行われる。このようにして、スキャン動作は、最初のアーク検出位置(例えば、参照番号940a,960a)に遭遇する以前の、通常通りに列から始めることができる。この結果、その後ウェハは、アークが最初に検出された場合と同速度に完全に加速されるであろう。かつての最初のアーク検出940a,960aの位置において、イオンビーム130はまた、参照番号1320において、HVHSスイッチ(例えば、参照番号504,704)を閉じることにより有効にされる。参照番号1330において、イオンビーム130の前に、ウェハ910が垂直スキャン920および水平スキャン930をそれぞれ行われている間、アークの最後の検出に関連した第2水平・垂直スキャン位置(例えば、参照番号940bもしくは960b)に遭遇した場合、HVHSスイッチ504,704はイオンビーム130を再び無効にするために開かれる。   Thereafter, the ion beam 130 or wafer 910 is moved at reference numeral 1320 to a first horizontal / vertical scan position (eg, reference number 940a or reference number 960a) where, for example, an arc was first detected, or rescanned 945. . This operation to the first scan position 940a / 960a is performed by first returning the beam at the beginning of the row (horizontal) scan 936 where the arc was first detected. In this way, the scanning operation can be started from the row as usual before encountering the first arc detection position (eg, reference numbers 940a, 960a). As a result, the wafer will then be fully accelerated to the same speed as when the arc was first detected. In the former initial arc detection 940a, 960a position, the ion beam 130 is also enabled at reference numeral 1320 by closing the HVHS switch (eg, reference numerals 504, 704). At reference numeral 1330, prior to the ion beam 130, a second horizontal and vertical scan position (eg, reference number) associated with the last detection of the arc while the wafer 910 is performing a vertical scan 920 and a horizontal scan 930, respectively. If 940b or 960b) is encountered, the HVHS switches 504, 704 are opened to disable the ion beam 130 again.

その後、イオン注入時に生じる、他のアーク検出穴940もしくは溝960が、同様な方法により再塗布され、必要に応じて、単一のスキャンが共同で、もしくは複数のスキャンが個々で行われる。   Thereafter, other arc detection holes 940 or grooves 960 that occur during ion implantation are reapplied in the same manner, and a single scan is performed jointly or a plurality of scans are individually performed as necessary.

ここで説明された形態は、非アーク放電源と同様に、「ソフトイオン化」イオン源、RF、RFのマイクロ波電源、またはマイクロ波イオン源における主な電子ビーム電流に等しく適用できることが理解される。   It will be appreciated that the configurations described herein are equally applicable to main electron beam currents in “soft ionization” ion sources, RF, RF microwave power sources, or microwave ion sources, as well as non-arc discharge sources. .

本発明について、特定の形態および実施に関して図示および説明を行ったが、当業者が、本明細書および添付図面を理解することで、同等の変更および改良を行うであろうことが理解される。特に、上述した構成(アセンブリ、装置、回路、システムなど)によって実行される各種機能を考慮すれば、このような構成を説明するために用いられたターム(「手段」を含む)は、示さない限り、図示された本発明の模範的な実施における機能を実行する、開示された構造と構造的に同等でなかったとしても、開示された構成(すなわち、機能的に同等)の特定の機能を行う任意の構成と対応していることを意図している。加えて、発明の特定の特徴は、いくつかの実施の1つのみに対して開示されており、このような特徴は、他の実施の一以上の特徴と結合され、規定もしくは特定のアプリケーションに有利である。さらに、ターム“includes”、“including”、“has”、“having”、“with”、並びにそれらの変形が、詳細な説明またはクレームのいずれかで用いられる範囲において、これらのタームは、ターム“comprising”と同様の用法に含めて示されている。また、本明細書で用いられているターム“exemplary”は、最適な実施というよりむしろ、簡単な例を意味する。   Although the invention has been illustrated and described with respect to specific forms and implementations, it will be understood that those skilled in the art will make equivalent modifications and improvements upon understanding the specification and the accompanying drawings. In particular, the terms (including “means”) used to describe such a configuration are not shown, given the various functions performed by the configuration described above (assemblies, devices, circuits, systems, etc.). As long as a particular function of the disclosed configuration (ie, functionally equivalent) is performed, even if not structurally equivalent to the disclosed structure, which performs the functions of the illustrated exemplary implementation of the invention. It is intended to correspond to any configuration that is to be performed. In addition, certain features of the invention are disclosed for only one of a number of implementations, and such features may be combined with one or more features of other implementations for specific or specific applications. It is advantageous. Further, to the extent that the terms “includes”, “including”, “has”, “having”, “with” and variations thereof are used in either the detailed description or the claims, these terms are term “ It is included in the same usage as “comprising”. Also, as used herein, the term “exemplary” refers to a simple example rather than an optimal implementation.

イオン注入装置のイオン源に関連するアークを消滅させる本発明の一以上の局面(aspect)に基づくイオン注入システムの構成を示す概略的なブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating the configuration of an ion implantation system according to one or more aspects of the present invention that extinguishes an arc associated with an ion source of an ion implanter. 本発明のアーク消滅回路を用いた、模範的なイオン注入システムを示す簡略化したブロック図である。FIG. 3 is a simplified block diagram illustrating an exemplary ion implantation system using the arc extinguishing circuit of the present invention. 図2に示すイオン注入システムの高電圧電極のアーク放電時におけるイオン注入装置のビーム電流、および引き出し・抑制電圧の変化をプロットした図である。It is the figure which plotted the change of the beam current of the ion implantation apparatus at the time of arc discharge of the high voltage electrode of the ion implantation system shown in FIG. 2, and the extraction / suppression voltage. イオン注入システムに用いられる、従来のアーク抑制回路を有する、模範的な抑制電極高電圧供給回路を示す簡略化した概略図である。1 is a simplified schematic diagram illustrating an exemplary suppression electrode high voltage supply circuit having a conventional arc suppression circuit for use in an ion implantation system. FIG. 本発明に基づくイオン注入システムに用いられる、イオン源の高電圧供給に結合して用いられる、模範的なアーク消滅回路を示す簡略化したブロック図である。FIG. 3 is a simplified block diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit used in conjunction with a high voltage supply of an ion source used in an ion implantation system according to the present invention. イオン源に結合された引き出し電極のアーク放電時に、空気中で試験された、本発明のアーク消滅回路のHVHSスイッチを開閉した際のアーク消滅結果を示すグラフである。It is a graph which shows the arc extinction result at the time of opening and closing the HVHS switch of the arc extinction circuit of this invention tested in the air at the time of the arc discharge of the extraction electrode couple | bonded with the ion source. イオン源に結合された引き出し電極のアーク放電時に、真空中で試験された、本発明のアーク消滅回路のHVHSスイッチを開閉した際のアーク消滅結果を示すグラフである。It is a graph which shows the arc extinction result when opening and closing the HVHS switch of the arc extinction circuit of the present invention tested in a vacuum at the time of arc discharge of the extraction electrode coupled to the ion source. イオン注入装置の3つの高電圧電源におけるHVHSスイッチを利用した、かつ、3つの電極のそれぞれ、図示した高電圧供給回路、および関連するイオン注入システムへの電流および電圧の回復を順序付けおよび同期化する同期回路を利用した、イオン注入装置に用いた模範的なアーク消滅回路を示す簡略化した概略図である。Order and synchronize current and voltage recovery to HVHS switches in the three high voltage power supplies of the ion implanter and to each of the three electrodes, the illustrated high voltage supply circuit, and the associated ion implantation system. FIG. 6 is a simplified schematic diagram illustrating an exemplary arc extinguishing circuit used in an ion implanter utilizing a synchronous circuit. 本発明の一以上の局面に基づく、各HVHSスイッチの外部のリアクタンス素子からエネルギーを吸収するために、および、当該スイッチの過電流を制御するために、当該スイッチが直列に、もしくは横断して(across)用いられている、模範的な保護回路を示す概略図である。In order to absorb energy from reactance elements external to each HVHS switch and to control the overcurrent of the switch, in accordance with one or more aspects of the invention, the switch is in series or across ( 1 is a schematic diagram illustrating an exemplary protection circuit used. 模範的なイオンビームおよびウェハの間の相対的なスキャン動作を示す簡略化した図である。ここで、ウェハは、動作制御システムによって水平・垂直方向に自動的に動かされる。アークに遭遇した場合、イオンビームは、一時的に異常穴(glitch hole)を生成する、もしくは長期間投与に対応する損失を有する異常溝(glitch strip)を生成する可能性がある。このような領域は、本発明の一以上の局面に基づいて再塗布される。FIG. 5 is a simplified diagram illustrating an exemplary ion beam and relative scanning operation between a wafer. Here, the wafer is automatically moved in the horizontal and vertical directions by the motion control system. When an arc is encountered, the ion beam may temporarily create a glitch hole or a glitch strip with a loss corresponding to long-term administration. Such areas are reapplied based on one or more aspects of the present invention. 模範的なイオンビームおよびウェハの間の相対的なスキャン動作を示す簡略化した図である。ここで、ウェハは、動作制御システムによって水平・垂直方向に自動的に動かされる。アークに遭遇した場合、イオンビームは、一時的に異常穴(glitch hole)を生成する、もしくは長期間投与に対応する損失を有する異常溝(glitch strip)を生成する可能性がある。このような領域は、本発明の一以上の局面に基づいて再塗布される。FIG. 5 is a simplified diagram illustrating an exemplary ion beam and relative scanning operation between a wafer. Here, the wafer is automatically moved in the horizontal and vertical directions by the motion control system. When an arc is encountered, the ion beam may temporarily create a glitch hole or a glitch strip with a loss corresponding to long-term administration. Such areas are reapplied based on one or more aspects of the present invention. 本発明に基づくイオン注入システムに用いられる、イオン源の高電圧供給に結合して用いられる、他の模範的なアーク消滅回路を示す簡略化したブロック図である。ここで、トリガ制御回路は、例えばファラデーカップ電流入力とともに、HVHSスイッチのトリガを外部から制御するための外部トリガ入力を有する。FIG. 6 is a simplified block diagram illustrating another exemplary arc extinguishing circuit used in conjunction with a high voltage supply of an ion source for use in an ion implantation system according to the present invention. Here, the trigger control circuit has an external trigger input for controlling the trigger of the HVHS switch from the outside, for example, together with the Faraday cup current input. 本発明の一以上の局面に基づいて用いられる、図10Aに示した模範的なアーク消滅回路の外部トリガ入力にトリガ電圧を供給するために用いられるファラデーカップ電流の波形を示す図である。FIG. 10B illustrates a waveform of a Faraday cup current used to supply a trigger voltage to the external trigger input of the exemplary arc extinguishing circuit shown in FIG. 10A used in accordance with one or more aspects of the present invention. 高電圧電源−注入装置の電極間のHVHSスイッチの利用と、順序付け(sequence)、制御、一以上の電極への電流または電圧の回復の同期化、およびアーク損失の持続時間を決定するスイッチ制御回路の利用と、動作制御システムからの再塗布命令、もしくは本発明の一以上の局面に基づくイオン注入システムからの強制スイッチ制御命令の調整とを行う、イオン注入装置に用いられる、模範的なアーク消滅コントローラを示す簡略化した概略的なブロック図である。HVHS switch between high voltage power supply-injector electrodes, switch control circuit to determine sequence, control, synchronization of current or voltage recovery to one or more electrodes, and duration of arc loss And an exemplary arc extinction used in an ion implanter that re-applies and adjusts a re-application command from an operation control system or a forced switch control command from an ion implantation system in accordance with one or more aspects of the present invention. FIG. 2 is a simplified schematic block diagram illustrating a controller. 本発明のいくつかの局面に基づく、本発明のアーク消滅回路を用いたイオン注入システムにおける、模範的なアーク消滅方法を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an exemplary arc extinguishing method in an ion implantation system using the arc extinguishing circuit of the present invention, according to some aspects of the present invention. 本発明の一以上の局面に基づく、図11に示したアーク消滅コントローラを用いたイオン注入システムにおける、模範的なアーク消滅方法を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an exemplary arc extinguishing method in an ion implantation system using the arc extinguishing controller shown in FIG. 11 in accordance with one or more aspects of the present invention.

Claims (8)

イオン注入システムの電極に高電圧を供給するHV電源に結合されているアーク消滅回路を用いて、上記イオン注入システムにおけるアークを消滅させるとともに、アーク放電時のドーズロスを回復させるためにイオンビームをリペインティングする方法であって、
上記イオンビームを用いて、ウェハを水平スキャンする工程と、
上記イオンビームを用いて、ウェハを垂直スキャンする工程と、
上記電極において、アークに関連した電流変化もしくは電圧変化を検出する工程と、
スキャンが続行しているときにアークが検出された場合に、上記アークの検出に関連した最初の検出位置および最後の検出位置を取得するために、水平および垂直スキャン動作を監視する工程と、
上記アークが検出された場合、上記アークを消滅させるとともに、上記電極へのアーク電流を遮断するために、上記電極と上記HV電源との間に接続されているHVスイッチを開く工程と
その後、上記アークが検出されなくなった場合、上記イオンビームをオンさせるとともに、上記電極と上記HV電源とを接続させるために、上記HVスイッチを閉じる工程と、
記イオンビームをリペインティングする工程とを有し、
上記リペインティングする工程は、
上記HVスイッチを開くことにより上記イオンビームをオフする工程と、
上記アークの検出に関連した上記最初の検出位置へ上記ウェハを移動させる工程と、
上記イオンビームをオンするために上記HVスイッチを閉じる工程と、
上記アークの検出に関連した上記最後の検出位置へ達するまで、上記イオンビームを用いて、上記ウェハを水平および垂直スキャンする工程と、
上記イオンビームをオフするために上記HVスイッチを開く工程とを有し、
アークが検出された1以上の領域は、1つの連続スキャンの間に、1つ以上のイオンビームによりリペインティングされる方法。
An arc extinction circuit coupled to an HV power supply that supplies a high voltage to the electrodes of the ion implantation system is used to extinguish the arc in the ion implantation system and to restore the ion beam in order to recover the dose loss during arc discharge. A method of painting,
Using the ion beam to horizontally scan the wafer;
Using the ion beam to vertically scan the wafer;
Detecting a current change or voltage change associated with the arc in the electrode;
Monitoring horizontal and vertical scan operations to obtain a first detection position and a last detection position associated with the detection of an arc when an arc is detected while the scan is continuing ;
When the arc is detected , opening the HV switch connected between the electrode and the HV power source to extinguish the arc and interrupt the arc current to the electrode;
Then, when the above-mentioned arc is no longer detected, along with turning on the ion beam, in order to connecting the electrode and the HV power supply, a step of closing the HV switch,
On SL ion beam and a step of re-painting,
The repainting step is
Turning off the ion beam by opening the HV switch;
Moving the wafer to the first detection position associated with the detection of the arc;
Closing the HV switch to turn on the ion beam;
Scanning the wafer horizontally and vertically with the ion beam until the last detection position associated with the detection of the arc is reached;
Opening the HV switch to turn off the ion beam,
A method in which one or more regions in which an arc is detected are repainted by one or more ion beams during one continuous scan .
イオン注入装置の2以上の各HV電源の電極間のアークを消滅させるために用いられている、2以上のHVスイッチを備えている、2以上のアーク消滅回路を同期化する工程とをさらに有する請求項1に記載の方法。   And further comprising the step of synchronizing two or more arc extinguishing circuits comprising two or more HV switches used to extinguish an arc between the electrodes of each of the two or more HV power supplies of the ion implanter. The method of claim 1. 上記検出されたアークの持続時間を監視する工程をさらに有し、
上記リペインティングする工程は、上記検出されたアークの持続時間が所定の間隔より長い場合に行われる請求項1に記載の方法。
Further comprising monitoring the duration of the detected arc;
The method of claim 1, wherein the repainting step is performed when the duration of the detected arc is longer than a predetermined interval.
上記リペインティングする工程は、上記イオンビームが垂直スキャンの1つの終点であるウェハの端部を過ぎた後開始される請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the repainting step begins after the ion beam has passed the edge of the wafer, which is one endpoint of a vertical scan. 上記リペインティングする工程は、上記イオンビームのスキャンが水平スキャン動作を完了した後開始される請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the repainting step is started after the scanning of the ion beam completes a horizontal scanning operation. 上記イオンビームは、上記HVスイッチによって強制オンもしくはオフされる請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ion beam is forcibly turned on or off by the HV switch. 上記アークの検出に関連した水平および垂直スキャン位置を監視する工程は、
水平および垂直スキャンモータに結合されているエンコーダを監視する工程と、
上記アークの最初の検出および上記アークの最後の検出に関連したエンコーダ位置データを記録する工程とを有する請求項1に記載の方法。
Monitoring the horizontal and vertical scan positions associated with the detection of the arc,
Monitoring encoders coupled to horizontal and vertical scan motors;
The method of claim 1 including the step of recording encoder position data associated with a first detection of the arc and a last detection of the arc.
(a)垂直スキャンの1つの終点であるウェハの端部を過ぎたとき、
(b)手動でイオンビームをオフするとき、および、
(c)ウェハ交換時、
のいずれか1つの場合に上記イオンビームをオフするために、かつ、
(A)手動でイオンビームをオンするとき、
(B)次のウェハ交換時、装填動作後、および
(C)他のウェハの注入命令時、
のいずれか1つの場合に上記イオンビームをオンするために、動作制御システムもしくは上記イオン注入システムのどちらかからの、ビームデューティファクタを低減させるビームデューティファクタ命令に応じて、上記イオンビームが強制オンもしくはオフされる請求項1に記載の方法。
(A) When the end of the wafer, which is one end point of the vertical scan, is passed,
(B) when manually turning off the ion beam; and
(C) During wafer replacement,
To turn off the ion beam in any one of the cases, and
(A) When manually turning on the ion beam,
(B) At the next wafer exchange, after the loading operation, and (C) At the time of another wafer injection command
In order to turn on the ion beam in any one of the cases, the ion beam is forcibly turned on in response to a beam duty factor command to reduce the beam duty factor from either the operation control system or the ion implantation system. The method of claim 1, wherein the method is turned off.
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