JPS62145637A

JPS62145637A - イオン注入装置用制御装置

Info

Publication number: JPS62145637A
Application number: JP60286771A
Authority: JP
Inventors: Soji Nishimura; 荘治西村; Shigeo Sato; 重夫佐藤; Yoshihiko Tanigawa; 谷川　善彦
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はイオン注入装置の制御、特にイオン源のビー
ム立上げの制御を行うイオン注入装置用制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

いわゆる静電スキャン型のイオン注入装置は、第４図に
示すように、イオンを発生するイオン源１と、イオンａ
ｌから引き出されたイオンビーム２から必要なイオン種
を選択する質量分析器３と、この質量分析器３から出た
イオンビーム２を加速する加速管４と、加速管４を出た
イオンビーム２をウェハ５に当ててイオン注入を行うエ
ンドステーション６とで構成され、これらの内部は真空
となっている。イオンａｔには、ガスを供給するガスボ
ックス７と各種電圧、電流を供給するイオン淵電源８と
、イオンビーム２を引き出すための引出電源９がつなが
れている。質量分析器３には、質量分析マグネフト（図
示せず）に給電するための分析マグネット電源１０が、
加速管４には、加速型ａｌｌがそれぞれつながれている
。

イオン源ｌは、例えば固体オープン付属の熱陰極ＰＩＧ
型であって、フィラメント（図示せず）とアーク電極（
図示せず）とソースマグネット（図示せず）とを存し、
イオン源電縣（フィラメント電源、アーク電源、ソース
マグネットＩ！源。

オープン電源等）８からフィラメント（図示せず）。

アーク電極（図示せず）、ソースマグネット（図示せず
）等にそれぞれ給電されることにより、ガスボックス７
からアークチャンバに供給されるガスをイオン化する。

具体的には、フィラメントからの熱電子放出をトリガと
してアーク放電を行うことによりプラズマを作る。そし
て、引出型ａ９から供給される。引出電圧によってスリ
ー／　）状のイオン引き出し口１ａからイオンビーム２
を引き出す、なお、ソースマグネットはアークの走行距
離を長くするためにアークチャンバに磁界を印加する。

このイオン源１は、イオン源物質として、ガスだけでな
（、固体（Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ等）の使用も可能であり、固
体を使用する場合には、固体のイオン源物質を固体オー
プンで蒸発させてアークチャンバに導くとともに、ガス
ボックス７からキャリアガス（Ａｒ等）をアークチャン
バに導き、固体イオン物質をイオン化する。

ガスボックス７は、上記したイオン源１に接続され、伊
１えば４１１１のガスボトル（例えばＡｒ。

Ｓ　ｉ　Ｆ４　、ＢＣｌ３．ＰＣＩ等）を内蔵し、必要
なイオン種に対応していずれかの種類のガスを選択的に
イオン＃ｌへ供給する。

質量分析器３は、分析マグネット電源１０から９０度偏
向の質量分析マグネットに給電され、イオン源１から引
き出されたイオンビーム２の中から必要なイオン種を選
択するとともに、質量分析マグネットの磁気集束作用を
利用してイオンビーム２を分析スリット３ａに絞り込ん
で加速管４°へ導く。

加速管４は、例えば絶縁物と金属製１橿とを多段に接着
した構造で、各電極には加速電源１１から抵抗（図示せ
ず）を通して一定の加速電圧が印加され、イオンビーム
２は前記した引出電圧とこの加速電圧とを合わせた電圧
で加速されてエンドステーション６に入ることになる。

この加速電圧は注入エネルギに応じて設定される。

加速管４を出たイオンビーム２は、Ｑレンズ１２によっ
て集束され、さらに走査電極１３によって走査され、エ
ンドステーション６内のウェハ５の全面にスキャン照射
される。

１４はＱレンズ電源、１５は走査電源、１６はカレント
インテグレータである。

上記のようなイオン注入装置におけるイオンビームの立
上げを自動制御する従来のイオン注入装置用制御装置は
、第５図に示すように、オペレータがＣＲＴなどのｌ１
ＩｒＩ！表示器２３を見ながらキーボードなどの設定器
２４によって設定した注入条件（イオン種、エネルギ、
ビーム電流）またはホストコンピュータから与えられた
注入条件をマンマシンコントローラ２１が受は取り伝送
ライン３１を通してビームコントローラ２２へ送す、ビ
ームコントローラ２２が与えられた注入条件に基づきイ
オンビームの自動立上げアルゴリズムを実行するように
なっている。

ビームコントローラ２２は、具体的には、自動立上げア
ルゴリズムに従って、ソースマグネット電流の増減、フ
ィラメント電流の増減、ガス選択。

引出電圧の増減１分析マグネット電流の増減、カレント
インテグレータによるビーム電流の計測等を行いながら
イオンビームの自動立上げを行う。

フィラメント電ｆＭ２５は、ビームコントローラ２２か
らの指示に従ってフィラメント電流の増減を行うととも
に、フィラメント電流値をビームコントローラ２２へ送
る。

ソースマグネット電源２６は、ビームコントローラ２２
からの指示に従ってソースマグネット電流の増減を行う
とともに、ソースマグネット電流値ヲビームコントロー
ラ２２へ送ル。

ガス選択器２７は、ビームコントローラ２２からの指示
に従ってガス棟を選択する。

引出電源２８は、ビームコントローラ２２からの指示に
従って引出電圧の増減を行うとともに、引出電圧値をビ
ームコントローラ２２へ送る。

分析マグネット電源２９は、ビームコントローラ２２か
らの指示に従って分析マグネット電流の増減を行うとと
もに、分析マグネット電流値をビームコントローラ２２
へ送る。

カレントインテグレータ３０はビーム電流値をビームコ
ントローラ２２へ送ル。

ここで、イオンビームの自動立上げアルゴリズムについ
て詳しく説明する。この自動立上げアルゴリズムは、ガ
ス用と固体用との２種類があるが、ここではガス用につ
いての一例を第６図（Ａ）。

ＣＢ）により説明する。

この自動立上げアルゴリズムは、まず最初にイオン源電
源を投入し、ついでソースマグネット電流を例えば２Ａ
まで増加させ、ついでフィラメント電流を例えば５０Ａ
まで増加させる。

ついで、例えば２分間待機し、この後フィラメント電流
を例えば１００Ａまで増加させ、ついで例えば２分間待
機する。

ついで、フィラメント電流を例えばＩＯＡ増加させ、こ
の後例えば３〜４分待機し、この後イオン源の真空監視
を行い、その真空度が所定値より低い（気圧が２ｘｌＯ
Ｔｏｒｒ以上）ときはフィラメント電流の増加を行わず
に真空監視を行い、真空度が所定値より高くなったとき
に、フィラメント電流のＩＯＡ増加、３〜４分待機、真
空監視を順次繰返し行いながら、フィラメント電流を上
躍りミントの例えば１８０ＡまでＩＯＡずつ増加させる
。

ついで、ガス選択を行い、１５秒程度待機してイオン源
までガスが到達するのを待つ。

ついで、ガス流量を例えば２ｃｃ／■ｉｎ程度増加させ
、この後イオン源の真空監視を行い、真空度が低ければ
、ガス流量増加を行わずに真空監視を行い、真空度が所
定値を超えたときにアークが点灯したかどうかを検知し
、アークが点灯するまで。

真空監視を行いながらガス流量を２ｃｃ／層ｉ１程度ず
つ増加させ、アークが点灯した時点でガス流量の増加を
停止させる。

ついで、引出電源を投入し、引出電極のギャップ位置を
読み込み、ギャップ位置を設定位置に調節する。

ついで、引出電圧を引出電圧の所定値まで増加させ、つ
いで引出電圧と分析マグネント電流とによって演算され
るマス値を読み込み、このマス値が任意の設定値になる
まで分析マグネット電流を増減させる。

ついで、ビーム電流値を読み込み、希望するビーム量に
達していなければ、アーク電流の増減。

ソースマグネット電流の増減、引出電極のギャップ、角
度、水平位置の増減１分析マグネット電流の微調増減を
行ってビーム電流を増加させ、希望するビーム量になれ
ば、終了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

イオンビームの自動立上げアルゴリズムについては、種
々の注入条件にそれぞれ対応して、時間。

電゛圧値、電流値等の自動立上げ用パラメータに兼通な
数値があると考えられるが、種々の注入条件における自
動立上げ用パラメータの最適な数値が現在発見されてい
ない。

このため、従来のイオン注入装置用制御装置は、自動立
上げアルゴリズムの自動立上げ用パラメータとして、種
々の注入条件のすべてに対して支障なく自動立上げを行
うことができるような最大公約数的な数値を自動立上げ
用パラメータとして有する自動立上げ用アルゴリズムを
ビームコントロ−ラ２２に内蔵プログラムとして組込ん
であり、オペレータは種々の注入条件に対し、同一の自
動立上げ用パラメータでしか自動立上げアルゴリズムを
実行できない。

このため、自動立上げは、一般にオペレータが手動で立
上げを行う場合に比べて、立上げ時間を多く要し、効率
が悪く、またビーム量も手動立上げの半分程度しか出せ
なかった。

この発明の目的は、種々の注入条件に対し、十分なビー
ム電流を引き出すことができるとともにイオンビームの
自動立上げを効率良く行うことができるイオン注入装置
用制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のイオン注入装置用制御装置は、与えられる複
数の自動立上げ用パラメータからなる立上げ条件に基づ
きイオンビームの自動立上げアルゴリズムを実行するビ
ームコントローラと、前記立上げ条件を設定する設定器
と、この設定器により設定された立上げ条件を記憶装置
に複数変更可能に登録し、与えられる注入条件に応して
いずれかひとつの立上げ条件を前記記憶装置から呼び出
して前記ビームコントローラへ与えるマンマシンコント
ローラとを備えている。

〔作用〕

この発明の構成によれば、オペレータが設定器で種々の
注入条件に応して設定した立上げ条件をマンマシンコン
トローラが種々の注入条件に応シて複数記憶装置に変更
可能に登録し、マンマシンコントローラが与えられた注
入条件に応じた立上げ条件を呼出してビームコントロー
ラへ送す、ビームコントローラが与えられた立上げ条件
に基づいて自動立上げアルゴリズムを実行するので、オ
ペレータが種々の注入条件に対し、自動立上げ状態を監
視しながら立上げ条件を最適な数値に設定して登録させ
ることができ、この結果、種々の注入条件に対し、十分
なビーム電流を引き出すことができるとともにイオンビ
ームの自動立上げを短時間に効率良く行うことができる
。

〔実施例１〕この発明の第１の実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。このイオン注入装置用制御装置は、第１図
に示すように、与えられる複数の自動立上げ用パラメー
タからなる立上げ条件に基づきイオンビームの自動立上
げアルゴリズムを実行するビームコントローラ２２と、
前記立上げ条件を設定するキーボードなどの設定器２４
と、この設定器２４により設定された条件を記憶袋Ｗｔ
３２に複数変更可能に登録し、与えられる注入条件に応
じていずれかひとつの立上げ条件を前記記憶装置３２か
ら呼び出して前記ビームコントローラ２２へ与えるマン
マシンコントローラ２１とを備えている。

この場合、前記マンマシンコントローラ２１は、第２図
に示すように、前記立上げ条件の各自動立上げ用パラメ
ータの項目を表示する項目表示領域と前記立上げ条件の
各自動立上げ用パラメータの項目にそれぞれ対応する設
定値を表示する設定値表示領域とからなり前記設定値表
示領域を空白にしたテーブルパターンＰ！をＣＲＴなど
の画像表示器２３に表示させるとともに、前記設定器２
４により設定される前記立上げ条件の各自動立上げ用パ
ラメータの設定値を前記テーブルパターンＰ１の設定値
表示領域に重ねて表示させるようにしている。

上記のテーブルパターンには、設定範囲を表示する設定
範囲表示領域が合わせて設けられている。

また、設定値の単位を示す記号はテーブルパターンＰ１
として予め表示されている。

ビームコントローラ２２は、具体的には、マンマシンコ
ントローラ２１から与えられる自動立上げ用パラメータ
に基づき自動立上げアルゴリズムに従って、ソースマグ
ネット電流の増減、フィラメント電流の増減、ガス選択
、引出電圧の増減。

分析マグネット電流の増減、カレントインテグレータに
よるビーム電流の計測等を行いながらイオンビームの自
動立上げを行う。

フィラメント電源２５は、ビームコントローラ２２から
の指示に従ってフィラメント電流の増減を行うとともに
、フィラメント電流値をビームコントローラ２２へ送る
。

ソースマグネット電′ｔＡ２６は、ビームコントローラ
２２からの指示に従ってソースマグネット電流の増減を
行うとともに、ソースマグネット電流値ヲビームコント
ローラ２２へ送ル。

ガス選択器２７は、ビームコントローラ２２からのｔ誇
示に従ってガス種を選択する。

３Ｈｊｉ−マグ７ツト！１ＦＩｉ！２９は、ビームコン
トローラ２２からの指示に従って分析マグネット電流の
増減を行うとともに、分析マグネット電流値をビームコ
ントローラ２２へ送る。

カレントインテグレータ３０はビーム電流値をビームコ
ントローラ２２へ送る。

ビームコントローラ２２が実行する自動立上げアルゴリ
ズムは、自動立上げ用パラメータの設定値が異なるだけ
で、その他は第６図（Ａ）、　　（Ｂ）に示したものと
同様であり、文中における立上げ条件には、注入条件も
一部含んでいる。

このイオン注入装置用制御装置は、予めまたは立上げ開
始前に、オペレータが画像表示器２３に表示されるテー
ブルパターンＰ１を見ながら、各項目に対応する自動立
上げ用パラメータの設定値（注入条件も含む）を設定器
２４により入力してテーブルパターンＰ１中の設定値表
示１域に表示させることにより、マンマシンコントロー
ラ２１がテーブルパターンＰｌ中の設定値表示領域に表
示される設定値を記憶装置３２に登録することになる。

この自動立上げ用パラメータの設定値の入力は、オペレ
ータが種々の注入条件毎に行い、マンマシンコントロー
ラ２１は、複数の自動立上げ用パラメータからなる立上
げ条件を注入条件毎に記憶装置３２に個別に登録するこ
とになる。

そして、ホストコンビエータから、あるいは設定器２４
から注入条件がマンマシンコントローラ２１に入力され
ると、マンマシンコントローラ２１は、注入条件に対応
した立上げ条件の各自動立上げ用パラメータの設定値を
記憶装置３２から呼び出してビームコントローラ２２へ
送ることになる。

ビームコントローラ２２は、マンマシンコントローラ２
１から送られる立上げ条件の各自動立上げ用パラメータ
の設定値に基づいてイオンビームの自動立上げアルゴリ
ズムを実行することになる。

この際、オペレータがイオンビームの立上げ状況に基づ
き、その注入条件における立上げ条件の自動立上げ用パ
ラメータの設定値を変更して再注入を行うという手段を
繰返すことにより、種々の注入条件に対して、それぞれ
最適な設定値を記憶装置３２に登録でき、この最適な設
定値に基づいて自動立上げアルゴリズムを実行すること
により、種々の注入条件に対し、十分なビーム電流を引
き出すことができるとともにイオンビームの自動立上げ
を短時間に効率良く行うことができる。

〔実施例２〕この発明の第２の実施例を第３図に基づいて説明する。

このイオン注入装置用制御装置は、マンマシンコントロ
ーラが前述の実施例のようなテーブルパターンＰ１を画
像表示器２３に表示させて立上げ条件の各自動立上げ用
パラメータの設定値を入力するのに代えて、自動立上げ
アルゴリズムのフローチャートパターンＰ２を画像表示
器２３に表示して立上げ条件の自動立上げ用パラメータ
の設定値を設定器２４で入力するようにしたものである
。

このために、前記マンマシンコントローラ２１は、前記
立上げ条件の各自動立上げ用パラメータの設定値表示領
域を空白にした前記自動立上げアルゴリズムのフローチ
ャートパターンＰ２を画像表示器２３に表示させるとと
もに、前記設定器２４により設定される前記立上げ条件
の各自動立上げ用パラメータの設定値を前記フローチャ
ートパターンＰ２の設定値表示領域に重ねて表示するよ
うにしている。この場合、自動立上げアルゴリズムのフ
ローチャートパターンＰ２の各設定値表示領域の近傍に
設定範囲という文字および設定範囲を示すデータが表示
されている０図中Ｃはカーソルを示す。

上記以外は、前述の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

この発明のイオン注入装置用制御装置によれば、オペレ
ータが設定器で種々の注入条件に応じて設定した立上げ
条件をマンマシンコントローラが種々の注入条件に応じ
て複数記憶装置に変更可能に登録し、マンマシンコント
ローラが与えられた注入条件に応じた立上げ条件を呼出
してビームコントローラへ送り、ビームコントローラが
与えられた立上げ条件に基づいて自動立上げアルゴリズ
ムを実行するので、オペレータが種々の注入条件に対し
、自動立上げ状態を監視しながら立上げ条件を最適な数
値に設定して登録させることができ、この結果、種々の
注入条件に対し、十分なビーム電流を引き出すことがで
きるとともにイオンビームの自動立上げを短時間に効率
良く行うことができる。

なお、この発明では、その精神および範囲を逸脱しない
限りで種々の変形例が考えられるので、この発明は上述
の実施例に限定されるものではない、またこの発明は、
メカニカルスキャン型のイオン注入装置にも通用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示すブロック
図、第２図は画像表示器の表示内容を示す概略図、第３
図はこの発明の第２の実施例における画像表示器の表示
内容を示す概略図、第４図は従来のイオン注入装置の構
成を示す概略図、第５図は従来のイオン注入装置用制御
装置の構成を示すブロック図、第６図（Ａ）、　　（Ｂ
）は自動立上げアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。２１・・・マンマシンコントローラ、２２・・・ビーム
コントローラ、２３・・・画像表示器、２４・・・設定
器特許出願人　　日新電機株式会社５Ｆ−７゜よｒ’：：一、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）与えられる複数の自動立上げ用パラメータからな
る立上げ条件に基づきイオンビームの自動立上げアルゴ
リズムを実行するビームコントローラと、前記立上げ条
件を設定する設定器と、この設定器により設定された立
上げ条件を記憶装置に複数変更可能に登録し、与えられ
る注入条件に応じていずれかひとつの立上げ条件を前記
記憶装置から呼び出して前記ビームコントローラへ与え
るマンマシンコントローラとを備えたイオン注入装置用
制御装置。
（２）前記マンマシンコントローラは、前記立上げ条件
の各自動立上げ用パラメータの項目を表示する項目表示
領域と前記立上げ条件の各自動立上げ用パラメータの項
目にそれぞれ対応する設定値を表示する設定値表示領域
とからなり前記設定値表示領域を空白にしたテーブルパ
ターンを画像表示器に表示させるとともに、前記設定器
により設定される前記立上げ条件の各自動立上げ用パラ
メータの設定値を前記テーブルパターンの設定値表示領
域に重ねて表示させるようにした特許請求の範囲第（１
）項記載のイオン注入装置用制御装置。
（３）前記マンマシンコントローラは、前記立上げ条件
の各自動立上げ用パラメータの設定値表示領域を空白に
した前記自動立上げアルゴリズムのフローチャートパタ
ーンを画像表示器に表示させるとともに、前記設定器に
より設定される前記立上げ条件の各自動立上げ用パラメ
ータの設定値を前記フローチャートパターンの設定値表
示領域に重ねて表示させるようにした特許請求の範囲第
（１）項記載のイオン注入装置用制御装置。