JPH0633348U - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ｑレンズ電源４および走査電源５には、光通
信モジュールを搭載した通信用変換器６が隣接設置され
ている。Ｑレンズ電源４および走査電源５の動作を制御
する集束・走査コントローラ７と通信用変換器６との
間、および通信用変換器６・６同士の間は光通信が行わ
れるようになっており、Ｑレンズ電源４、走査電源５お
よび集束・走査コントローラ７による光ネットワークが
形成されている。 【効果】 集束・走査コントローラ７からＱレンズ電源
４および走査電源５へ送信される制御信号がノイズの影
響を受け難くなり、ビーム集束・走査系の制御精度が向
上すると共に、サージによるデバイスの破損が回避さ
れ、ビーム集束・走査系の信頼性が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ウエハ等のイオン照射対象物内に不純物イオンを均一注入するイオ ン注入装置に関し、特に４極子レンズ等で静電的に集束されたイオンビームを、 高周波走査電圧が印加された走査電極により静電的に走査する静電走査方式のイ オン注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

イオン注入装置は、真空中でイオンを発生させた後、イオンビームとして引出 し、これを磁界を用いた質量分析法により所望のイオンビームのみを選択的に取 り出し、さらに上記イオンビームを所定のエネルギーまで加速してウエハ等のイ オン照射対象物に照射することで、イオン照射対象物内に不純物を注入するもの であり、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定する不純物を任意の量お よび深さに制御性良く注入できることから、現在の集積回路の製造に重要な装置 になっている。

【０００３】 上記イオン注入装置には、加速管により所定のエネルギーまで加速されたイオ ンビームをスポット状に集束した後、静電的にＸ方向（例えば水平方向）および Ｘ方向と直交するＹ方向（例えば垂直方向）に高周波電圧で走査する静電走査方 式のものがある。

【０００４】 この静電走査方式のイオン注入装置は、図３に示すように、ビーム走査の前段 階でイオンビームをスポット状に集束する複数段構成（同図では３段）の４極子 レンズ（Ｑレンズ）５１…と、上記Ｑレンズ５１…により集束されたイオンビー ムをＹ方向に走査するＹ走査電極５２と、Ｘ方向に走査するＸ走査電極５３とを 有しており、上記Ｑレンズ５１にはＱレンズ電源５４からＱレンズ電圧が、また 、上記Ｙ走査電極５２およびＸ走査電極５３には走査電源５５から高周波走査電 圧が印加されるようになっている。

【０００５】 上記Ｑレンズ電源５４および走査電源５５は、通常、同軸ケーブル５７・５７ により集束・走査コントローラ５６と接続されている。そして、これらＱレンズ 電源５４および走査電源５５の電圧出力・停止動作および出力電圧は、上記波形 整形器５６から出力され、上記同軸ケーブル５７・５７により伝送されるアナロ グ信号ｐ・ｑに基づいて制御されるようになっている。

【０００６】 上記集束・走査コントローラ５６は、Ｑレンズポテンショメータ値データを格 納する領域を有するメモリ５６ｂと、走査電圧波形データを格納する領域を有す るメモリ５６ｃとを有している。上記メモリ５６ｂには、注入条件（イオン種、 エネルギー、ビーム電流、およびイオン注入角度等）に応じた複数のＱレンズポ テンショメータ値データが、また、上記メモリ５６ｃには、注入条件に応じた複 数の走査電圧波形データが予め記憶されている。そして、上記集束・走査コント ローラ５６のＣＰＵ５６ａは、注入条件が設定されると、その注入条件に応じた 各データをメモリ５６ｂ・５６ｃから読み出すようになっており、メモリ５６ｂ ・５６ｃから読み出された各データはＤ／Ａ変換回路５６ｄ・５６ｅによりアナ ログ量に変換された上で、アイソレーションアンプ５６ｆ・５６ｇを介して同軸 ケーブル５７・５７へ送出されるようになっている。

【０００７】 そして、上記同軸ケーブル５７・５７に伝送されたアナログ信号ｐ・ｑを受信 したＱレンズ電源５４および走査電源５５は、信号ｐに応じたレベルのＱレンズ 電圧を発生すると共に、信号ｑに応じた波形の走査電圧を発生する。そして、Ｑ レンズ電圧がＱレンズ５１…に、また、走査電圧がＹ走査電極５２およびＸ走査 電極５３に印加され、注入条件に応じた最適な（即ち、均一注入が行われるよう な）イオンビームの集束・走査がなされる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記静電走査方式のイオン注入装置においては、上記のビーム集束 ・走査系の制御精度や動作信頼性が装置の性能を決定する重要な要因の一つとな る。特に、イオン注入装置は、真空ポンプ、高電圧電源、モータ等のノイズ発生 部が多い周囲環境を持つものであり、このような悪環境の中でも、ビーム集束・ 走査系の制御精度や信頼性を充分に確保することが要求される。

【０００９】 しかしながら、上記従来のイオン注入装置では、Ｑレンズ電源５４および走査 電源５５と集束・走査コントローラ５６との間を接続する信号伝送媒体としてノ イズが乗り易い同軸ケーブル５７が用いられているので、同軸ケーブル５７によ り伝送されるアナログ信号ｐ・ｑがノイズの影響を受け、ビーム集束・走査系の 制御精度の低下を招くことになる。また、信号ラインにサージが乗った場合、コ ントローラ制御回路等のデバイスの破損が生じ易く、ビーム集束・走査系の信頼 性の低下を招くことになる。

【００１０】 したがって、上記従来イオン注入装置では、サージによる制御回路破損防止の ため、ディジタル信号に対してはフォトカプラ、アナログ信号に対してはアイソ レーションアンプを用いるという一般的な方法で信号伝送経路における絶縁を行 っている。しかしながら、ビーム集束・走査系にアイソレーションアンプ５６ｆ ・５６ｇを使用した場合、その応答特性や再現特性が影響し、ビーム集束・走査 系の制御精度の低下を招く。

【００１１】 本考案は、上記に鑑みなされたものであり、その目的は、ビーム集束・走査系 の制御精度および信頼性の向上を図ることができるイオン注入装置を提供するこ とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案に係るイオン注入装置は、上記の課題を解決するために、イオ ンビームを走査するための走査電極と、上記走査電極に走査電圧を印加する走査 電源と、上記走査電源に制御信号を送信して走査電源の動作（電圧出力開始・停 止動作および出力電圧波形整形動作等）を制御する走査電源制御手段とを備えた ものであり、以下の手段を講じたことを特徴としている。

【００１３】 即ち、上記走査電源と上記走査電源制御手段との間の信号伝送を光信号により 行う光通信手段を有している。

【００１４】 請求項２の考案に係るイオン注入装置は、上記の課題を解決するために、イオ ンビームを集束させるビーム集束手段と、上記ビーム集束手段に集束電圧を印加 する集束電源と、上記集束電源に制御信号を送信して集束電源の動作（電圧出力 開始・停止動作および出力電圧レベル調整動作等）を制御する集束電源制御手段 とを備えたものであり、以下の手段を講じたことを特徴としている。

【００１５】 即ち、上記集束電源と上記集束電源制御手段との間の信号伝送を光信号により 行う光通信手段を有している。

【００１６】

【作用】

上記請求項１の構成によれば、イオンビームは走査電源から走査電圧が印加さ れる走査電極によって走査される。この走査電源の動作制御は走査電源制御手段 の送信する制御信号により行われるようになっており、これら走査電源と走査電 源制御手段との間では、光通信手段による光通信が行われる。

【００１７】 したがって、制御信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム走査系の制御精 度が向上する。また、信号伝送が光通信により行われるので、サージによるデバ イスの破損が回避され、ビーム走査系の信頼性が向上する。

【００１８】 上記請求項２の構成によれば、イオンビームは集束電源から集束電圧が印加さ れるビーム集束手段によって集束される。この集束電源の動作制御は集束電源制 御手段の送信する制御信号により行われるようになっており、これら集束電源と 集束電源制御手段との間では、光通信手段による光通信が行われる。

【００１９】 したがって、制御信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム集束系の制御精 度が向上する。また、信号伝送が光通信により行われるので、サージによるデバ イスの破損が回避され、ビーム集束系の信頼性が向上する。

【００２０】

【実施例】

本考案の一実施例について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通り である。

【００２１】 本実施例に係るイオン注入装置は、イオンビームを静電的にＸ方向（例えば水 平方向）およびＸ方向と直交するＹ方向（例えば垂直方向）に高周波電圧で走査 する静電走査方式のものであり、図１に示すように、加速管（図示せず）により 所定のエネルギーまで加速されたイオンビームをスポット状に集束する集束手段 としての３重４極子レンズ（Ｑレンズ）１…と、スポット状のイオンビームをＹ 方向に走査する走査電極としての一対のＹ走査電極２およびイオンビームをＸ方 向に走査する走査電極としての一対のＸ走査電極３を有している。

【００２２】 上記３段構成のＱレンズ１…には、集束電源としてのＱレンズ電源４からＱレ ンズ電圧（集束電圧）が印加されるようになっている。また、一対のＸ走査電極 ３には、走査電源５から互いに１８０°位相が異なり正負逆の高周波走査電圧が 印加されるようになっている。同様に、上記走査電源４からは、一対のＹ走査電 極２にも互いに１８０°位相が異なり正負逆の高周波走査電圧が供給される。

【００２３】 上記Ｑレンズ電源４および走査電源５には、光通信モジュールを搭載した後述 の通信用変換器６・６が隣接設置されている。また、上記のＱレンズ電源４の電 圧出力開始・停止動作およびＱレンズ電圧４のレベル、並びに上記走査電源５の 電圧出力開始・停止動作および出力電圧波形は、集束・走査コントローラ（集束 電源制御手段、走査電源制御手段）７により制御されるようになっている。

【００２４】 上記集束・走査コントローラ７は、上記通信用変換器６・６との間の通信制御 を行うネットワークインターフェースボード（NET I/F BOARD)７ｃおよび電気信 号を光信号に変換すると共に、受信した光信号を電気信号に変換する光通信モジ ュール７ｄを有している。そして、上記集束・走査コントローラ７と通信用変換 器６との間、および通信用変換器６・６同士の間では光通信が行われるようにな っており、いわゆる光ネットワークが形成されている。上記通信用変換器６と、 上記集束・走査コントローラ７に設けられたネットワークインターフェースボー ド７ｃおよび光通信モジュール７ｄにより光通信手段が構成されている。

【００２５】 また、上記集束・走査コントローラ７は、Ｑレンズポテンショメータ値データ および走査電圧波形データを格納する領域を有するメモリ７ｂおよび各部の動作 を制御するＣＰＵ７ａおよび光通信モジュール７ｄを有している。

【００２６】 上記集束・走査コントローラ７のメモリ７ｂには、イオン種、エネルギー、ビ ーム電流、およびイオン注入角度等の注入条件に応じた複数のＱレンズポテンシ ョメータ値データおよび複数の走査電圧波形データが予め記憶されている。尚、 上記Ｑレンズ電圧波形データおよび走査電圧波形データは、イオン注入角度、イ オン種、エネルギー、ビーム電流等の注入条件毎に採取された最適データであり 、実際のイオン注入処理を実験的に行うことにより得られたウエハ面内注入均一 性結果、または、ファラデーを用いたビーム走査速度の測定結果から、Ｑレンズ ポテンショメータ値の補正および、三角波を歪ませる波形補正を繰り返し行うこ とにより求められたものである。

【００２７】 上記通信用変換器６は、図２に示すように、光通信モジュール６ａ、通信を制 御するためのゲートアレイ６ｂ、各部の動作を制御するＣＰＵ６ｃ、上記集束・ 走査コントローラ７から送られてきたデータを格納する領域が形成されたＲＡＭ ６ｄおよびＲＡＭ６ｄから読み出されたデータをアナログ量に変換するＤ／Ａ変 換回路６ｅを備えている。上記Ｄ／Ａ変換回路６ｅから出力されるアナログ信号 は、通信用変換器６に接続されているＱレンズ電源４または走査電源５に送られ る。

【００２８】 上記の構成において、イオン注入装置の動作を以下に説明する。

【００２９】 図示しない入力装置より、イオン種、エネルギー、ビーム電流、およびイオン 注入角度等の注入条件が装置に入力されることにより、集束・走査コントローラ ７のＣＰＵ７ａはスイープスタート信号出力と同時に、設定注入条件に応じたＱ レンズポテンショメータ値データおよび走査電圧波形データをメモリ７ｂから読 み出す。上記メモリ７ｂから読み出されたデータ列は、ネットワークインターフ ェースボード７ｃにおいて光ネットワークに対応するプロトコルに変換され、光 通信モジュール７ｄから光信号として送信される。

【００３０】 また、上記集束・走査コントローラ７のＣＰＵ７ａは、スイープスタート信号 （制御信号）を光通信モジュール７ｄから光信号として送信させる。上記集束・ 走査コントローラ７からのスイープスタート信号はＱレンズ電源４および走査電 源５に隣接設置された通信用変換器６・６において受信され、Ｑレンズ電源４お よび走査電源５の電圧出力動作が開始される。

【００３１】 上記のように光信号に変換されて集束・走査コントローラ７から送信された制 御信号としてのＱレンズポテンショメータ値データ信号および走査電圧波形デー タ信号は、図２に示すように、通信用変換器６の光通信モジュール６ａにおいて 受信され、ゲートアレイ６ｂを介してＣＰＵ６ｃに取り込まれる。上記Ｑレンズ 電源４に隣接設置された通信用変換器６のＣＰＵ６ｃは、Ｑレンズポテンショメ ータ値データ信号を受信したとき、Ｑレンズポテンショメータ値データをＲＡＭ ６ｄに一旦格納すると共に、所定の読み出し速度でＲＡＭ６ｄから格納データを 読み出す。また、上記走査電源５に隣接設置された通信用変換器６のＣＰＵ６ｃ は、走査電圧波形データ信号を受信したとき、走査電圧波形データをＲＡＭ６ｄ に一旦格納すると共に、所定の読み出し速度でＲＡＭ６ｄから格納データを読み 出す。

【００３２】 上記ＲＡＭ６ｄから読み出されたＱレンズポテンショメータ値データまたは走 査電圧波形データは、Ｄ／Ａ変換回路６ｅによりアナログ量に変換された上でＱ レンズ電源４または走査電源５に送られる。

【００３３】 そして、上記通信用変換器６のＤ／Ａ変換回路６ｅから出力されたアナログ信 号を受信したＱレンズ電源４および走査電源５は、受信信号に応じたレベルのＱ レンズ電圧を発生すると共に、受信信号に応じた波形の走査電圧を発生する。こ のとき、上記Ｑレンズ電源４で発生されたＱレンズ電圧はＱレンズ１…に、また 、走査電源５で発生された走査電圧はＹ走査電極２およびＸ走査電極３に印加さ れる。

【００３４】 これにより、イオン源（図示せず）から高真空中に引き出された後、質量分析 装置（図示せず）により所定のイオンのみが選別され、さらに加速管（図示せず ）により所定エネルギーまで加速されたイオンビームは、Ｑレンズ１…により集 束された後、Ｙ走査電極２およびＸ走査電極３により走査され、ウエハの全面に 照射される。

【００３５】 尚、上記Ｑレンズ電源４および走査電源５の動作は、集束・走査コントローラ ７より通信用変換器６・６にスイープストップ信号（制御信号）が送信されるこ とにより停止される。

【００３６】 上記のように、本イオン注入装置では、走査電源５には通信用変換器６が隣接 設置され、また、集束・走査コントローラ７にはネットワークインターフェース ボード７ｃおよび光通信モジュール７ｄが設けられており、走査電源５と集束・ 走査コントローラ７との間で、通信用変換器６を介した光通信が行われるように なっている。

【００３７】 したがって、本イオン注入装置では、集束・走査コントローラ７から送信され る制御信号としてのスイープスタート信号、スイープストップ信号および走査電 圧波形データ信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム走査系の制御精度が向 上する。また、本イオン注入装置では、従来のようにフォトカプラやアイソレー ションアンプを使用した信号伝送経路の絶縁を行う必要がないので、サージによ るデバイスの破損が回避され、ビーム走査系の信頼性が向上する。

【００３８】 また、本イオン注入装置では、Ｑレンズ電源４にも通信用変換器６が隣接設置 され、Ｑレンズ電源４と集束・走査コントローラ７との間でも、通信用変換器６ を介した光通信が行われるようになっている。

【００３９】 したがって、本イオン注入装置では、集束・走査コントローラ７から送信され る制御信号としてのスイープスタート信号、スイープストップ信号およびＱレン ズポテンショメータ値データ信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム集束系 の制御精度が向上すると共に、従来のようなサージによるデバイスの破損が回避 され、ビーム走査系の信頼性が向上する。

【００４０】 以上のように、本イオン注入装置は、ビーム集束・走査系に光ネットワークを 導入することにより、真空ポンプ、高電圧電源、モータ等のノイズ発生部が多い という悪環境の中でも、ビーム集束・走査系の制御精度や信頼性を充分に確保す ることができるものとなっている。

【００４１】 また、従来では、走査電圧波形データおよびＱレンズポテンショメータ値デー タは、リアルタイムで集束・走査コントローラより送信されるようになっている ので、ノイズの影響を受け易いという問題を有している。これに対し、本実施例 のイオン注入装置では、走査電圧波形データおよびＱレンズポテンショメータ値 データは、注入条件が決定されたときに、集束・走査コントローラ７から一括し て送信されるだけであり、この後、Ｑレンズ電源４および走査電源５は、集束・ 走査コントローラ７から送信されるスイープスタート信号、スイープストップ信 号のみによりコントロールされる。即ち、集束・走査コントローラ７から一括し て送信された各データは、Ｑレンズ電源４および走査電源５に隣接設置された通 信用変換器６のＲＡＭ６ｄに一旦格納され、集束・走査コントローラ７からスイ ープスタート信号が送信されたときに、ＲＡＭ６ｄから順次読み出され、Ｄ／Ａ 変換回路６ｅでアナログ量に変換されてリアルタイムでＱレンズ電源４および走 査電源５に取り込まれるようになっている。このため、走査電圧波形データおよ びＱレンズポテンショメータ値データは、ノイズの影響を受け難く、ビーム走査 系およびビーム集束系の制御精度が向上する。

【００４２】 尚、本実施例では、光ネットワークを形成することにより、Ｑレンズ電源４と 集束・走査コントローラ７との間、および走査電源５と集束・走査コントローラ ７との間の信号伝送を可能にしているが、これに限定されるものではなく、Ｑレ ンズ電源４と集束・走査コントローラ７との間、および走査電源５と集束・走査 コントローラ７との間で、それぞれ独立した光通信がなされるようになっていて もよい。

【００４３】 また、本実施例では、通信用変換器６をＱレンズ電源４や走査電源５とは別体 としてこれらに隣接設置しているが、通信用変換器６をＱレンズ電源４や走査電 源５に組み込むことによって一体構造としてもよい。

【００４４】

【考案の効果】

請求項１の考案のイオン注入装置は、以上のように、イオンビームを走査する ための走査電極と、上記走査電極に走査電圧を印加する走査電源と、上記走査電 源に制御信号を送信して走査電源の動作を制御する走査電源制御手段とを備えた ものであって、上記走査電源と上記走査電源制御手段との間の信号伝送を光信号 により行う光通信手段を有している構成である。

【００４５】 それゆえ、制御信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム走査系の制御精度 の向上が図られると共に、サージによるデバイスの破損が回避され、ビーム走査 系の信頼性の向上が図られるという効果を奏する。

【００４６】 請求項２の考案のイオン注入装置は、以上のように、イオンビームを集束させ るビーム集束手段と、上記ビーム集束手段に集束電圧を印加する集束電源と、上 記集束電源に制御信号を送信して集束電源の動作を制御する集束電源制御手段と を備えたものであり、上記集束電源と上記集束電源制御手段との間の信号伝送を 光信号により行う光通信手段を有している構成である。

【００４７】 それゆえ、制御信号がノイズの影響を受け難くなり、ビーム集束系の制御精度 の向上が図られると共に、サージによるデバイスの破損が回避され、ビーム集束 系の信頼性の向上が図られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すものであり、イオン注
入装置におけるビーム集束・走査系の要部の構成を示す
ブロック図である。

【図２】上記ビーム集束・走査系に用いられている通信
用変換器の要部の構成を示すブロック図である。

【図３】従来例を示すものであり、イオン注入装置にお
けるビーム集束・走査系の要部の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ ４極子レンズ（ビーム集束手段） ２ Ｘ走査電極（走査電極） ３ Ｙ走査電極（走査電極） ４ Ｑレンズ電源（集束電源） ５ 走査電源 ６ 通信用変換器（光通信手段） ７ 集束・走査コントローラ（集束電源制御手段、走
査電源制御手段） ７ｃ ネットワークインターフェースボード（光通信手
段） ７ｄ 光通信モジュール（光通信手段）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】イオンビームを走査するための走査電極
   と、上記走査電極に走査電圧を印加する走査電源と、上
   記走査電源に制御信号を送信して走査電源の動作を制御
   する走査電源制御手段とを備えたイオン注入装置におい
   て、 上記走査電源と上記走査電源制御手段との間の信号伝送
   を光信号により行う光通信手段を有していることを特徴
   とするイオン注入装置。
2. 【請求項２】イオンビームを集束させるビーム集束手段
   と、上記ビーム集束手段に集束電圧を印加する集束電源
   と、上記集束電源に制御信号を送信して集束電源の動作
   を制御する集束電源制御手段とを備えたイオン注入装置
   において、 上記集束電源と上記集束電源制御手段との間の信号伝送
   を光信号により行う光通信手段を有していることを特徴
   とするイオン注入装置。