JPS6391949A - イオン注入制御装置 - Google Patents

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
ム立上げおよびイオンの注入の制御を行うイオン注入制
御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、いわゆる静電スキャン型のイオン注入装置の
一例を示している。このイオン注入装置は、イオンを発
生するイオン源１と、イオン源１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、刑速管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。イオン源
１には、ガス供給をコントロールするガスコントローラ
７と各種電圧、電流を供給するイオン源電源８と、イオ
ンビーム２を引き出すための引出電源９が設けられてい
る。質量分析器３には、質量分析電磁石（図示せず）に
給電するための分析電磁石を源１０が、加速管４には、
加速電源１１および減速電源１２がそれぞれ設けられて
いる。

イオン源１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Ｈ？ｉ
（図示せず）とソースマグネット（図示せず）とを有し
、イオン源電源（フィラメントを源、アークを源、ソー
スマグネット電源。

オープン電源等）８からフィラメント、アーク電極５ソ
ースマグネツト等にそれぞれ給電されることにより、ガ
スコントローラ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１Ｈ［９から供給される引出
電圧によってスリット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ａ１は、イオンＢ物質として、ガスだけでな
く、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
コントローラ７からキャリアガス（Ａｒ等）をアークチ
ャンバに専き、固体イオン源物質をイオン化する。

ガスコントローラ７は、上記したイオン源１に接続され
、例えば４個のガスボトル（例えばＡｒ。

ＳｉＦ４．５ｃ１３．ＰＣｌ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
源１へ供給する。

質量分析器３は、分析電磁石電源１０から９０度偏向の
質量分析電磁石に給電され、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、質量分析電磁石の磁気集束作用を利用してイオ
ンビーム２を分析スリン）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電極とを多段に接着
した構造で、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１３によっ
て集束され、さらに走査電極１４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。

１５はＱレンズ１３に給電するＱレンズ’ｉｔｓ、１６
は走査電極Ｉ４に給電する走査電源、１７はビームのモ
ード（スキャンモード、スポットモード等）の切換を行
うモード／ファラディコントローラ、１８はエンドステ
ーションコントローラ、１９は真空コントローラ、２０
はマスコントローラ、２１は加速コントローラ、２２は
カレントインテグレータ、２３は大地側テレメータ、２
４は高圧側テレメータ、２５は絶縁変圧器である。

上記に述べたイオン注入装置ｌは、イオン注入制御装置
ｎ′によってイオンａ１の自動立上げ制御、イオン注入
制御等が行われる。

第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は、イオン注入制御
装置■′における制御動作の一例を示すフローチャート
である。

このイオン注入制御装置■′の制御動作を第４Ａ図、第
４Ｂ図、第４Ｃ図のフローチャートに基づいて説明する
。

ステップＭ１：電源を投入する。

ステップＭ２　：マス値、加速電圧、ドーズ旦などの注
入条件を入力する。

ステップＭ３　：電源投入後の初回の実行であるかどう
かを判定する。

ステップＭ４　ニステップＭ、の判定結果がＹＥＳであ
るときに、イオン源１へ供給するガスをマス値に基づい
て選択する。

ステップＭ、：イオン源１へ供給するガスのガス流量を
初期設定する。

ステップＭｂ　　：イオン源１の真空度が規定範囲にな
っているかどうかを判定する。

ステップＭ、ニステップＭ６の判定結果がＹＥＳである
ときに、イオン［１のソースマグネット電流を初期設定
する。

ステップＭ、：イオン源１のフィラメント電流を初期設
定する。

ステップＭ、：イオン源１内のアークはふらつきなく安
定しているかどうかを判定する。

ステップＭ　＋　（１ニステップＭ９の判定結果がＹＥ
Ｓであるときに、引出電源９を投入する。

ステップＭ、：加速電圧を初期設定する（標準状態、例
えば７５ＫＶ）。

ステップＭ＋ｚ：Ｑレンズバランスポテンショメータお
よびＱレンズトリムポテンショメータを初期設定する。

ステップＭ１３：Ｘ軸、Ｙ軸のビームオフセットポテン
ショメータを初期設定する。

ステップＭ、４：目的のマス値になるように質量分析を
磁石電流を制御する。

ステップＭ　１　ｇ　？ビームＴｉ、’ａは十分に流れ
ているかどうかを判定する。

ステップＭＩａニステップＭ１．の判定結果がＮＯであ
るときに、エラー処理（エラー表示等）を行う。

ステップＭ、、ニステップＭ、Ｓの判定結果がＹＥＳで
あるときに、加速電圧を目的値に設定する。

ステップＭ１．：ドーズ量、照射面積（ウェハサイズ）
、注入時間より目的とするビーム電流の値を演算する。

ステップＭ１．：ビーム電流がステップＭＩｓで求めた
目的のビーム電流値となるようにアーク電流を調整する
。

ステップＭ２゜：最大ビーム電流が得られるように質量
分析を磁石電流を微調整する。

ステップＭｃ＋：Ｘ軸、Ｙ軸のビームオフセットポテン
ショメータの設定値を目的の加速電圧値より演算する。

ステップＭ２□：Ｑレンズバランスポテンショメータを
５０％に設定する。

ステップＭｚｘ：Ｑレンズトリムポテンショメータを調
整し、最大ビーム電流が得られる値に固定する。

ステップＭＺ４：Ｑレンズバランスポテンショメータを
微調整し、最大ビーム電流が得られる値に固定する。

ステップＭ２．：ビームが中央にくるようにＸ軸。

Ｙｌｔｌｌのビームオフセットポテンショメータを１１
１整し、その値を固定する。

ステップＭ２．ニオーバースキャン量が１３０％になる
ようにＸ軸、Ｙ軸のスキャン幅ポテンショメータを制御
する。

ステッフ″Ｍ２．：目的のビーム電流になるようにアー
ク電流値を微調整する。

ステップＭ２．：イオン注入を実行し、ステ・ノブＭｔ
へもどる。

ステップＭ２．ニステップＭ、の判定結果がＮＯである
ときに、注入条件が前回と同一であるかどうかを判定し
、判定結果がＹＥＳであるときには、ステップｐＪ１２
　Ｂへ移る６ ステップＭ、。ニステップＭＨの判定結果がＮ。

であるときに、イオン種が前回と同一であるかどうかを
判定する。

ステンプＭ、１ニステップＭ、。の判定結果がＹＥＳで
あるときに、加速電圧が前回と同一であるかどうかを判
定し、判定結果がＹＥＳであるときにはステップＭ１．
へ移り、判定結果がＮＯであるときにはステップＭ　＋
　ｑへ移る。

ステップＭ３！ニステップＭ、。の判定結果がＮ。

のときに、イオン注入装置ＬＩの立下げ処理を行い、ス
テップＭ４へもどる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来のイオン注入制御装置■′においては、例
えばロットが変わって注入条件が変更される毎に、イオ
ン注入装置Ｉの各種パラメータ（ガス流量、ソースマグ
ネットＴｌ　ｍ　、フィラメント電流、アーク電流、オ
フセットポテンショメータ値、Ｑレンズバランスポテン
ショメータ値、Ｑレンズトリムポテンショメータｆ直、
スキャン幅ポテンショメータ値等）を初期値から徐々に
変化させながらイオン注入袋ＷＩを制御し、各種パラメ
ータを与えられた注入条件に対して最適値に調整し、こ
の後でイオン注入を行わせていた。このため、イオン注
入前の前処理時間を多く要するという問題があった。

この発明の目的は、イオン注入前の前処理時間を短（す
ることができるイオン注入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制御■装置は、与えられた注入条
件に従ってイオン注入装置を制御するイオン注入制御装
置であって、 注入条件およびこれに対応する各種パラメータの最適値
を記憶する記憶手段と、前記与えられた注入条件の前記
記憶手段における記４１の有無を判定する注入条件判定
手段と、この注入条件判定手段の判定結果に基づき前記
与えられた注入条件が前記記憶手段に記憶されていない
ときに前記与えられた注入条件に対応して各種パラメー
タを変化させながら前記イオン注入装置を制御し各種パ
ラメータを前記与えられた注入条件に対して最適値に調
整するパラノー２８周整手段と、このパラメータ調整手
段によって調整された各種パラメータの最適値を注入条
件と合わせて前記記憶手段に記憶させる登録手段と、前
記注入条件判定手段の判定結果に基づき前記与えられた
注入条件が前記記憶手段に記ｔ９されているときに前記
与えられた注入条件に対応した各種パラメータの最適値
を前記記憶手段から読み出すパラメータ読出手段と、こ
のパラメータ読出手段により読み出された各種パラメー
タの最適値で前記イオン注入装置を制御する制御手段と
を備えている。

〔作用〕

この発明の構成によれば、与えられた注入条件に対する
各種パラメータの最適値を記憶手段によって注入条件と
合わせて記憶させ、与えられた注入条件が記憶手段に記
憶されておれば記１９手段から与えられた注入条件に対
応する各種バラメークを読み出し、これに基づいてイオ
ン注入１を制御するため、イオン注入装置の各種パラメ
ータを同じ注入条件での２回目のイオン注入以後は、与
えられた注入条件に対し各種パラメータを即座に最適値
にすることができ、イオン注入前の前処理時間を短くす
ることができる。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図、第２Ａ図、第２Ｂ図、第
２Ｃ回、第２Ｄ図および第２Ｅ図に基づいて説明する。

このイオン注入制御装置■は、第１図に示すように、与
えられた注入条件に従ってイオン注入ＩＩＩを制御する
ものであって、記憶手段３１．注入条件判定手段３２．
パラメータ調整手段３３．登録手段３４．パラメータ読
出手段３５、制御手段３６で構成されている。

記憶手段３１は、注入条件およびこれに対応する各種パ
ラメータの最適値を記憶する。

注入条件判定手段３２は、与えられた注入条件の記憶手
段３１における記憶の有無を判定する。

パラメータ調整手段３３は、注入条件判定手段３２０判
定結果に基づき与えられた注入条件が記憶手段３１に記
憶されていないときに与えられた注入条件に対応してイ
オン注入装置■の各種パラメータを変化させながらイオ
ン注入装置Ｉを制御し各種パラメータを与えられた注入
条件に対して最適値に調整する。

登録手段３４は、パラメータ調整手段３３によって調整
された各種パラメータの最適値を注入条件と合わせて記
憶手段３１に記憶させる。

パラメータ読出手段３５は、注入条件判定手段３２の判
定結果に基づき与えられた注入条件が記憶手段３１に記
憶されているときに与えられた注入条件に対応した各種
パラメータの最適値を記ｊ１７手段３１から読み出す。

制御手段３６は、パラメータ読出手段により読み出され
た各種パラメータの最適値で前記イオン注入装置Ｉを制
御する。

このイオン注入制御袋にＨにおいては、注入条件が与え
られたときに、その注入条件が記１９手段３１に登録さ
れていないと注入条件判定手段３２が判定すれば、パラ
メータ調整手段３３が与えられた注入条件に従って各種
パラメータを調整しながら、各種パラメータを最適値に
もっていき、その後イオン注入が行われることになる。

なお、このときの各種パラメータは、登録手段３４によ
って注入条件と合わせて記憶手段３エヘ送られる。

一方、注入条件が与えられたときに、その注入条件が記
憶手段３１に登録されていると注入条件判定手段３２が
判定すれば、パラメータ読出手段３５によって与えられ
た注入条件に対応する各種パラメータが読み出され、制
御手段３６がそれに基づいてイオン注入装置Ｉを制御ｎ
することになる。

なお、イオン注入装置Ｉの方は従来例と同様の構成であ
る。

第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図、第２Ｄ図、第２Ｅ図は
、上記イオン注入制御袋２ｎにおける制御動作の一例を
示すフローチャートである。

つぎに、このイオン注入制御装置の制御動作を第２Ａ図
、第２Ｂ図、第２Ｃ図、第２Ｄ図、第２Ｅ図のフローチ
ャートに基づいて説明する。

ステップＳ、：電源を投入する。

ステップＳ２　：マス値、加速電圧、ドーズ景などの注
入条件を入力する。

ステップＳ、：電源投入後の初回の実行であるかどうか
を判定する。

ステップＳワニステップＳ、の判定結果がＹＥＳである
ときに、イオン源１へ供給するガスをマス値に基づいて
選択する。

ステップＳ、：イオン源１へ供給するガスのガス流量を
初期設定する。

ステップＳ、：イオン源１の真空度が規定範囲になって
いるかどうかを判定する。

ステップＳワニステップＳ６の判定結果がＹＥＳである
ときに、イオン源１のソースマグネット電流を初期設定
する。

ステップＳｌｌ　：イオン源１のフィラメント電流を初
期設定する。

ステップＳ、：イオン源１内のアークはふらつきなく安
定しているかどうかを判定する。

ステップＳ１゜ニステップＳ、の判定結果がＹＥＳであ
るときに、引出電源を投入する。

スナレブＳ１．：加速電圧を初期設定する（標準状態、
例えば７５ＫＶ）。

ステップＳ＋ｚ：Ｑレンズバランスポテンショメータお
よびＱレンズトリムポテンショメータを初期設定する。

ステップｓ＋３ｊｘ軸、Ｙ軸のビームオフセットポテン
ショメータを初期設定する。

ステップＳ１４二目的のマス値になるように質量分析電
磁石電流を制御する。

ステップＳ、５：ビーム電流は十分に流れているかどう
かを判定する。

ステップＳ、６：ステツプＭ１．の判定結果がＮＯであ
るときに、エラー処理（エラー表示等）を行う。

ステップＳｌワニステップＭＩ５の判定結果がＹＥＳで
あるときに、加速電圧を目的値に設定する。

ステフプＳｘｅ：ドーズ量、照射面積（ウェハサイズ）
、注入時間より目的とするビーム電流の値を演算する。

ステップＳ１ｇ＝ビーム電流がステップＳ１．で求めた
目的のビーム電流値となるようにアーク電流を調整する
。

ステップ８つ。：最大ビーム電流が得られるように質量
分析電磁石電流を微調整する。

ステップＳｚ＋：Ｘ軸、Ｙ軸のビームオフセットポテン
ショメータの設定値を目的の加速電圧値より演算する。

ステップＳｚｔ：Ｑレンズバランスポテンショメータを
５０％に設定する。

ステップＳ２３：Ｑレンズトリムポテンショメータを調
整し、最大ビーム電流が得られる値に固定する。

ステップＳ、、：Ｑレンズバランスポテンシジメータを
微調整し、最大ビーム電流が得られる値に固定する。

ステップＳ２５；ビームが中央にくるようにＸ軸。

Ｙ軸のビームオフセットポテンショメータを微調整し、
その値を固定する。

ステップｓｏｌ、ニオーバースキャン量が１３０％にな
るようにＸ軸、Ｙ軸のスキャン幅ポテンショメータを制
御する。

ステッフ゛Ｓ２．：目的のビーム電流になるようにアー
ク電流値を微調整する。

ステップＳ２．；注入条件および現在セットされている
各種パラメータ（ガス流量、ソースマグネット電流、フ
ィラメント電流、アーク電流、Ｙ軸。

Ｙ軸のオフセットポテンショメータの値、Ｑレンズトリ
ムポテンショメータの値、Ｙ軸、Ｙ軸のスキャン幅ポテ
ンショメータの値等）を記憶手段３１であるフロッピー
ディスク装置に格納する。このステップＳ、が登録手段
３４を構成する。

ステップＳｘｑ：イオン注入を実行し、ステップＳ２へ
もどる。このイオン注入動作中は、マス値。

加速電圧、注入の均一性などを常時監視する。

ステップＭ、。ニステップＳ、の判定結果がＮ。

であるときに、注入条件を登録済かどうかを判定し、判
定結果がＮＯであるときに、ステップＳａｔへ移る。こ
のステップＳ３゜が注入条件判定手段３２を構成する。

ステップ５ｆｆｌ：ステップＭ、。の判定結果がＹＥＳ
のときに、加速電圧を目的値に設定する。

ステ７ブ３３１：目的のマス（直になるように、質量分
析電磁石電流を制御する。

ステップＳ３３：与えられた注入条件に対応する各種パ
ラメータをフロッピディスク装置から読み出す。このス
テップＳ３２がパラメータ読出手段３５を構成する。

ステップ３，４．ｉｌみ出した各種パラメータを各々設
定してイオン注入装置Ｉを制御する。このステップＳ３
３が制御手段３６を構成する。

ステップＳ３．：目的のヒ゛−ム電流となるようにアー
ク電流を微調整し、ステップ３２９へ移る。

この実施例のイオン注入制御装置■は、与えられた注入
条件に対する各種パラメータの最適値を記ｔ９手段３１
によって注入条件と合わせて記憶させ、与えられた注入
条件が記憶手段３１に記憶されておれば記憶手段３１か
ら与えられた注入条件に対応する各種パラメータを読み
出し、これに基づいてイオン注入装置Ｉを制御するため
、注入ロフト等が変更されて注入条件が変更されても、
イオン注入装置■の各種パラメータを同し注入条件での
２回目のイオン注入以後は、与えられた注入条件に対し
各種パラメータを即座に最適値にすることができ、イオ
ン注入前の前処理時間を短くすることができる。

なお、上記実施例は静電スキャン型のイオン注入装置に
本発明を適用したものを示したが、メカニカルス千ヤン
型のものにも、同様に適用できる。

〔発明の効果〕

この発明のイオン注入制御装置によれば、与えられた注
入条件に対する各種パラメータの最適値を記（１手段に
よって注入条件と合わせて記ｊＱさせ、与えられた注入
条件が記憶手段に記憶されておれば記憶手段から与えら
れた注入条件に対応する各種パラメータを読み出し、こ
れに基づいてイオン注入装置を制御するため、イオン注
入装置の各種パラメータを同じ注入条件での２回目のイ
オン注入以後は、与えられた注入条件に対し各種パラメ
ータを即座に最適値にすることができ、イオン注入前の
前処理時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の機能ブロック図、第２Ａ
図、第２Ｂ図、第２Ｃ図、第２Ｄ図および第２Ｅ図はそ
れぞれ実施例におけるイオン注入制御装置の制御動作を
示すフローチャート、第３図は従来例を示すブロック回
、第４八図、第４Ｂ図および第４Ｃ図それぞれ従来例に
おけるイオン注入制御装置の制御動作を示すフローチャ
ートである。 Ｉ・・・イオン注入装置、■・・・イオン注入制御装置
、３１・・・記憶手段、３２・・・注入条件′同定手段
、３３・・・パラメータ調整手段、３４・・・登録手段
、３５・・・パラメータ読出手段、３６・・・制御手段
特許出願人　　日新電機株式会社 小 第２Ｃ図 第２Ｅ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 与えられた注入条件に従ってイオン注入装置を制御する
   イオン注入制御装置であって、 注入条件およびこれに対応する各種パラメータの最通値
   を記憶する記憶手段と、前記与えられた注入条件の前記
   記憶手段における記憶の有無を判定する注入条件判定手
   段と、この注入条件判定手段の判定結果に基づき前記与
   えられた注入条件が前記記憶手段に記憶されていないと
   きに前記与えられた注入条件に対応して各種パラメータ
   を変化させながら前記イオン注入装置を制御し各種パラ
   メータを前記与えられた注入条件に対して最適値に調整
   するパラメータ調整手段と、このパラメータ調整手段に
   よって調整された各種パラメータの最適値を注入条件と
   合わせて前記記憶手段に記憶させる登録手段と、前記注
   入条件判定手段の判定結果に基づき前記与えられた注入
   条件が前記記憶手段に記憶されているときに前記与えら
   れた注入条件に対応した各種パラメータの最適値を前記
   記憶手段から読み出すパラメータ読出手段と、このパラ
   メータ読出手段により読み出された各種パラメータの最
   適値で前記イオン注入装置を制御する制御手段とを備え
   たイオン注入制御装置。