(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン・ビームの帯電効果をオフセットするために電子を発生する電子シャワー・フィラメントと、イオン・ビームと前記電子シャワー・フィラメントから発せられた電子とがターゲット・ウエハに接触する開いた位置と前記イオン・ビームが前記ターゲット・ウエハとの接触を遮断される閉じた位置との間で選択的に移動可能なファラデー・フラグと、を有するイオン注入装置を使用して達成されるイオン注入の間に、実質的に連続的にディスク電流を制御することによって前記ターゲット・ウエハ上のデバイスの破壊的な誘電ブレークダウンを最小化する制御システムにおいて、
前記ターゲット・ウエハを電気的に絶縁する手段と、
前記ディスク電流をモニタする手段と、
前記電子シャワー・フィラメントを、前記ファラデー・フラグを閉じるのに要求される時間周期の間にディスク電流の制御を提供しながらディスク電流の急速な調整を可能にするレベルに維持する手段と、
を備えていることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
電子を発することのできる電子シャワー・フィラメントと、イオン・ビームと前記電子シャワー・フィラメントから発せられた電子とがターゲット・ウエハに接触する開いた位置と前記イオン・ビームが前記ターゲット・ウエハとの接触を遮断される閉じた位置との間で選択的に移動可能なファラデー・フラグと、を有するイオン注入装置を用いるイオン注入の間に、実質的に連続的にディスク電流を制御することによって前記ターゲット・ウエハ上のデバイスの破壊的な誘電ブレークダウンを最小化する制御回路において、
前記ターゲット・ウエハを流れる電流をモニタし、前記モニタされた電流を比例電圧に変換する手段と、
前記比例電圧をオペレータが選択した設定点と比較する手段であって、電流をモニタする前記手段と前記比例電圧をオペレータが選択した設定点と比較する前記手段とは協働して、前記ディスク電流を連続的にモニタし前記ディスク電流を前記設定点を維持するのに要求されるように調節することによって、注入の間、前記ターゲット・ウエハの前記ディスク電流を実質的に連続的に制御する手段と、
前記電子シャワー・フィラメント電流を、電子を発することはできるが前記ディスク電流又は急速な動作に要求される最小のパワーに影響するには不十分なレベルに、維持する手段と、
前記ファラデー・フラグの任意の移動に起因する電子のサージを補償する手段と、
前記ファラデー・フラグの前記開いた位置への移動の間にオンセット制御を提供し、前記ファラデー・フラグが閉じる間に制御を維持する手段と、
前記フィラメント電流を制御するのに十分な出力を維持しながら、振動を回避する減衰手段と、
を備えていることを特徴とする制御回路。
【請求項３】
電子を発することのできる電子シャワー・フィラメントと、イオン・ビームと前記電子シャワー・フィラメントから発せられた電子とがターゲット・ウエハに接触する開いた位置と前記イオン・ビームが前記ターゲット・ウエハとの接触を遮断される閉じた位置との間で選択的に移動可能なファラデー・フラグと、を有するイオン注入装置を用いるイオン注入の間に、連続的にディスク電流を制御することによって前記ターゲット・ウエハ上のデバイスの破壊的な誘電ブレークダウンを最小化する方法において、
前記ターゲット・ウエハを流れる電流をモニタするステップと、
前記モニタされた電流を比例電圧に変換するステップと、
前記比例電圧をオペレータが選択した設定点と比較し、前記ターゲット・ウエハの注入の間に前記ディスク電流を前記設定点を維持するように連続的に調節するステップと、
前記電子シャワー・フィラメント電流を、電子を発することはできるが急速な動作に要求される最小のパワーの基本電流に影響するのに十分なレベルに、維持するステップと、
前記ファラデー・フラグが開いている間に電子サージ制御を提供するステップと、
前記ファラデー・フラグが閉じている間に電子サージ制御を維持するステップと、
前記ファラデー・フラグのが開いている間にオンセット制御を提供するステップと、
前記ファラデー・フラグが閉じている間に制御を維持するステップと、
前記フィラメント電流を制御するのに十分な出力を維持しながら、振動を回避するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
電子を発することのできる電子シャワー・フィラメントとファラデー・フラグとを有するイオン注入装置を用いるイオン注入の間に、実質的に連続的にディスク電流を制御することによってターゲット・ウエハ上のデバイスの破壊的な誘電ブレークダウンを最小化する方法において、
前記ターゲット・ウエハを流れるディスク電流をモニタするステップと、
前記ディスク電流をオペレータが予め規定した設定点に実質的に連続的に調節するステップと、
前記ファラデー・フラグの運動の間、前記電子サージを制御するステップと、
前記ファラデー・フラグを動作するのに要求される時間間隔の間、前記ディスク電流を制御するステップと、
前記電子シャワー・フィラメント電流を、前記電子シャワーの急速な変化を許容するレベルに維持するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
閉じた位置と開いた位置との間で選択的に移動可能なファラデー・フラグとイオン・ソールとを含み、電子シャワーは内部的フィラメントであって前記フィラメントを通った電流に応答して単調に増加する速度で電子を発生する内部的フィラメントと前記イオン・ソースで発生したイオン・ビームを前記ファラデー・フラグが前記開いた位置にある場合には前記イオンと共に注入されるようにターゲット・ウエハに方向付けるイオン加速度手段とを有しており、ディスク電流感知手段は二次的な電子源、前記イオン・ビーム、及び前記ターゲット・ウエハとを前記イオン・ソースと電気シャワーから前記イオン・ビームと電子シャワーの電子とを介して前記ターゲット・ウエハへの電荷の転送のネット速度に等しいディスク電流が前記ターゲット・ウエハ内へのイオンの注入の間に流れる電気回路に形成するタイプのイオン注入装置のための制御回路において、
前記ターゲット・ウエハをイオン注入の間は電気的に絶縁する手段と、
前記ディスク電流を測定し、前記ディスク電流の大きさを示すディスク電流指示信号を発生するディスク電流感知手段と、
前記ディスク電流感知手段と前記フィラメントとの間に電気的に接続されており、電流を前記設定値と前記ディスク電流との差に反比例の関係で流し、前記ファラデー・フラグの開閉の間は前記フィラメントを流れる電流の制御を維持するフィラメント電流制御手段と、
を備えていることを特徴とする制御回路。
【発明の詳細な説明】
1.発明の分野
本発明は、ターゲット材料上へのイオン注入のためのシステムに関し、これへの限定を意味するのではないが更に詳しくは、電子シャワーの出力を調整してイオン注入の間のディスク電流の実質的に連続的な制御を維持する制御システムに関する。
2.従来技術の説明
半導体の製造では、注入装置は、シリコンのディスク・ウエハの導電特性を決定する材料の中にイオンを導入するのに用いられる。典型的な注入装置は、イオン・ソースと、分析装置と、ファラデー・フラグと、電子シャワーと、ディスク・アセンブリと、から成る。イオン・ソースは、注入されるべきイオンを供給する。これらのイオンは、異なる複数の化学元素から構成されていることがあり、分析装置内の磁界を通過する。分析装置は、発生されるイオンの質量対電荷比率に基づき、注入のためにターゲット・ウエハに到達させるイオンを選択する。ファラデー・フラグは、注入に先立つ測定及びセットアップのためのモニタリング・アセンブリである。ファラデー・フラグは、典型的にはグラファイトから作られており、注入が開始される前にイオンの流れを遮断（ブロック）するのに用いられ、物理的に移動されて注入の間にイオンがターゲット・ウエハに到達することを可能にする。閉じた位置では、ファラデー・フラグは、その作用により二次電子の放射を引き起こすイオン・ビームを遮断する。ビーム電流の不正確な測定を結果的に生じさせ得るこれらの二次電子の損失を回避させるために、磁石がファラデー・フラグに接着されて二次電子の漏れを防止する。電子シャワーはターゲット・ウエハの帯電を中性化し、ディスク・アセンブリが、ターゲット・ウエハを保持し、また、イオン・ビームを介して走査する。
ターゲット・ウエハの表面が導電性でない場合には、イオン・ソースから生じる高エネルギのイオン・ビームによって、正の電荷がターゲット・ウエハの表面上に集積する。この電荷は、絶縁破壊（dielectric  breakdown）を引き起こすのに充分なレベルまで上昇して、ターゲット・ウエハ上のデバイスを損傷し得る。電子シャワーは、ターゲット・ウエハ上のイオン・ビームの正の帯電効果を最小化する。負に帯電した電子が電子シャワー内のフィラメントを加熱することによって発生され、それによって電子がボイルオフされ、真空中に二次電子を生じさせる。これらの電子は正に帯電したターゲット・ウエハに引き寄せられ、イオン・ビームによって生じる電荷を中性化する。
ターゲット・ウエハ上の予め設定した電圧レベル又は電荷レベルを維持するために、発生した電子をモニタし、フィラメント電流を制御する制御システムが種々提案されてきた。従来技術のある制御システムでは、注入装置はターゲット・ウエハを電気的に絶縁するように修正されており、それによって、ターゲット・ウエハを通ってグランドに流れる電流（ディスク電流）をモニタすることができる。正のディスク電流は発生している電子が少なすぎることを示し、負のディスク電流は発生している電子が多すぎることを示している。そのような制御システムでの電子シャワーの出力は、全体の動作に対して一回だけ調整され、電荷の集積が制御されていないことの結果として、このような制御システムを用いても、ターゲット・ウエハ上で帯電する電荷によって生じる破壊を完全には排除できない。
上述した従来技術による制御システムは、所望の注入がいったん達成され電子シャワーが停止された場合に生じる別の内在的な欠陥を被る。これはすなわち、電子シャワーを停止させる動作の際に注入が停止するその瞬間に、ファラデー・フラグが閉じられてイオン・ビームを遮断するのであるが、その物理的な質量のために、ファラデー・フラグは瞬間的には閉じることなく、その閉鎖における遅延によって、正の帯電が生じる余地があり、それに伴いターゲット・ウエハが破壊されるのである。
また、ファラデー・フラグは、これ以外にも望まない結果を生じさせる。ファラデー・フラグは、磁石を有しているので、その移動によって、電子シャワーからの電子をターゲット・ウエハの方向にサージ（surge）させる。このサージは、ファラデー・フラグの開閉とは無関係に過剰な負のディスク電流を生じさせる。また、このサージは、負の帯電を生じさせ、ターゲット・ウエハの破壊を引き起こす。
ターゲット・ウエハへの損傷を回避しながら注入の間とその後でターゲット・ウエハの帯電を制御する従来技術によるもう１つの制御システムは、上述の制御システムの修正である。この修正された制御システムでは、ディスク電流がイオン・ビームの各走査の開始時に調整され、それによって、電子シャワーが走査の全体を通じて一定に保たれる。しかし、これには、複雑で高価な装置を必要とするし、走査の間のターゲット・ウエハの帯電を制御するものではない。
これらの従来技術による制御システムは部分的には成功しているが、ターゲット・ウエハの望まない帯電に伴う問題と、注入の終了時におけるターゲット・ウエハの破壊に関する問題とが残っている。したがって、ターゲット・ウエハの帯電による破壊効果が実質的に除去されている制御システムに対する必要が存在する。この出願は、そのような制御システムに関するものである。
発明の概要
本発明によれば、電子シャワー・フィラメントとファラデー・フラグとを有するイオン注入装置のための制御システムが提供される。電子シャワー・フィラメントの出力は、ターゲット・ウエハの注入の間のディスク電流の実質的に連続的な制御を維持するように調節される。広くは、注入の間のターゲット・ウエハのディスク電流の連続的な制御が、ターゲット・ウエハを電気的に絶縁し、ディスク電流をモニタし、イオン注入装置の電子シャワー・フィラメント電流をディスク電流を所定のレベルに維持するレベルに制御することによって、達成される。この制御は、ファラデー・フラグと電子のそれに付随するサージを閉じる時間を含むように拡張するされる。
ターゲット・ウエハを流れるディスク電流がモニタされ、ディスク電流をオペレータが選択した設定点と比較される比例電圧に変換する。このようにして、注入の間のターゲット・ウエハのディスク電流は、シャワー・フィラメント電流を連続的にモニタし調節し、ディスク電流をオペレータが選択した設定点に維持することによって制御される。電子シャワー・フィラメント電流は、このフィラメントが電子を発することができ、一方でディスク電流に実質的に影響せず、又は、一定した急速な動作に要求される最小のパワーより多くは引き出さないレベルに維持される。制御のオンセットは、ファラデー・フラグの開いている間は維持され、ファラデー・フラグを閉じるのに要求される時間の間は維持される。
【図面の簡単な説明】
図１は、イオン注入の間にディスク電流の実質的に連続的な制御を維持する本発明による制御システムを用いたイオン注入装置の、部分的に断面図を含む平面図である。
図２は、本発明による制御システムの一部を図解している図１のイオン注入装置の電子シャワーの概観図である。
図３は、図２の制御システムの回路図である。
詳細な説明
図面、特に図１を参照すると、本発明による電子シャワー制御システム12を有するイオン注入装置10が図解されている。電子シャワー制御システム12とそのイオン注入装置10への接続に関してこの明細書で以下で述べることを例外として、イオン注入装置10は、ソース・アセンブリ14、ビーム・ガイド・アセンブリ16、ポスト加速度アセンブリ18、フラグ・アセンブリ20、電子シャワー・アセンブリ22、及び、ディスク又はターゲット・ウエハ処理アセンブリ24を有する従来型のユニットである。以下で更に詳細に述べるように、電子シャワー制御システム12は、電子シャワー・アセンブリ22に接続されており、それによって、ソース・アセンブリ14の出力を調節しイオン注入の間にディスク電流の実質的に連続的な制御が得られるようになっている。
ソース・アセンブリ14は、ソース・ハウジング26、イオン・ソース28、抽出電極アセンブリ30、電極操作装置（マニピュレータ）32、及び、拡散ポンプ34を含む。ソース定義アパーチャ36が、実質的に示されているようにソース・ハウジング26のハウジング・ウォール38内に設置されている。真空弁40がソース定義アパーチャ36とビーム・ガイド・アセンブリ16との間に配置されている。
ビーム・ガイド・アセンブリ16は、イオン・ビーム42をディスク処理アセンブリ24においてサポートされているターゲット・ウエハ44へのアーチ状の経路に沿って方向付けるのであるが、ビーム・ガイド46、このビーム・ガイド46のそれぞれ上下に位置する２つの分析器磁気コイル48、50、及び、ストライカ・プレート52を含む。イオン・ビーム42内のイオンは、その電荷対質量の比率に基づき、分析器磁気コイル48、50によって選択的に偏向される。ポスト加速度絶縁ブッシング54が、ビーム・ガイド・アセンブリ16とポスト加速度アセンブリ18との間に配置されている。
ポスト加速度アセンブリ18は、ポスト加速度ハウジング60、その一端66に設置された分解（resolving）アパーチャ64を有するポスト加速度チューブ62、２つの低温ポンプ68、70、及び、ポスト加速度電極アセンブリ72を含む。フラグ・アセンブリ20はファラデー・フラグ73を含むが、ポスト加速度ハウジング60内に設置され、それによって、ポスト加速度電極アセンブリ72と電子シャワー・アセンブリ22との間に配置されている。
ファラデー・フラグ73は、第１の又は閉じた位置と第２の又は開いた位置との間で選択的に移動可能である。閉じた位置では、ファラデー・フラグ73は、イオン・ビーム42をターゲット・ウエハ44との接触からブロックする。開いた位置では、ファラデー・フラグ73は、イオン・ビーム42がターゲット・ウエハ44に到達し接触することを許容する。しかし、ファラデー・フラグ73が開いた位置から閉じた位置に移動する際には、イオン・ビーム42のブロックは瞬間的ではない。すなわち、ファラデー・フラグ73が閉じた位置に移動するにつれて、最初はゼロ、次に一部が、そしてすべてのイオンがインターセプトされることになる。
電子シャワー・アセンブリ22は、ポスト加速度ハウジング60の中でサポートされており、それによって、イオン・ビーム42はファラデー・フラグ73が開いた位置にある場合には電子シャワー・アセンブリ22を通過する方向に向けられる。電子シャワー・アセンブリ22は、電子シャワー・パワー・アセンブリ74に接続されている。図２及び図３を参照して更に詳細に説明されるように、電子シャワー・パワー・アセンブリ74を含む制御システム12は、電子シャワー・アセンブリ22に接続されており、それによって、ソース・アセンブリ14の出力を調節することができ、よって、イオン注入の間にディスク電流の実質的に連続的な制御が得られる。
真空弁76がポスト加速度ハウジング60の壁部（ウォール）78に隣接して配置されており、電子シャワー・アセンブリ22を通過するイオン・ビーム42は、ディスク処理アセンブリ24内にサポートされているターゲット・ウエハ44のような注入されるターゲット・ウエハに衝突することができる。
上述のように、制御システム12とそのイオン注入装置10への接続とを除いて、イオン注入装置10は、イートン・セミコンダクタ・イクイップメント社のイオン・ビーム・システム部門の製造による、高電流注入システム・モデルの、Nova  NV−10−160などの市販されている従来型のユニットである。しかし、本発明の制御システム12をイオン注入装置10と共にその電子シャワー・アセンブリ22への接続を介して用いる場合には、電子シャワー・アセンブリ22の出力を調節して、ターゲット・ウエハ44へのイオン注入の間にディスク電流の実質的に連続的な制御を提供することができる。
次に図２を参照すると、電子シャワー・アセンブリ22と電子シャワー・パワー・アセンブリ74との概略が図解されている。電子シャワー・アセンブリ22はフィラメント80と電子シャワー・ターゲット82とから成り、電子シャワー・パワー・アセンブリ74は低電圧電源84、300ボルトの電源86、電子シャワー一次放射電流測定抵抗88（以下では、単に、一次抵抗88と称する）、及び、電子シャワー二次放射電流測定抵抗90（以下では、単に、二次抵抗と称する）から成る。
フィラメント80は、低電圧電源84と電源86とに接続され、それによって、付勢の際にフィラメント80は低電圧電源84によって加熱され、その結果として、フィラメント80から一次電子92の放射が生じる。一次電子92は、電子シャワー・アセンブリ22の電子シャワー・ターゲット82の方向にグランドされたアパーチャを通過する。一次電子92が電子シャワー・ターゲット82に衝突する際には、その一次電子92大部分は、電子シャワー・ターゲット82に吸収され、一次電子92の小さな部分がターゲット82から二次電子96として放出される。そして、二次電子96はターゲット・ウエハ44に衝突してイオン・ビーム42に起因する電荷を中性化する。
ターゲット・ウエハ44上に生じる電荷のイオン・ビーム42による中性化のモニタリングは、一次及び二次抵抗88、90を電子シャワー・パワー・アセンブリ74へ組み込むことによって構成される。一次抵抗88は１Ωの抵抗であり、二次抵抗も１Ωの抵抗である。一次抵抗88は電子シャワー・パワー・アセンブリ74の−300ボルトの電源86と電子シャワー・アセンブリ22の電子シャワー・パワー・ターゲット82との間に接続されており、それによって、フィラメント80によって発せられる一次電子92による電流は一次抵抗88を流れ、二次抵抗90は電子シャワー・ターゲット82とグランド98との間に接続され、それによって、電子シャワー・ターゲット82による二次電子96の放射に伴う電流は二次抵抗90を流れる。
次に図３を参照すると、制御回路100が図示されており、本発明によるイオン注入の間にターゲット・ウエハ44のディスク電流の実質的に連続的な制御を維持するように電子シャワー出力を調節する。制御回路100は、次の機能上の回路ブロックから成る。すなわち、ターゲット・ウエハ44からグランドへの電流を測定しその電流に比例する電圧を生じる第１の回路102と、オペレータの制御によって選択された設定点の値とディスク電流との差に比例する電圧を生じる第２の回路104と、注入の開始時に電子シャワー・アセンブリ22を急速にオンし注入の終了時には電子シャワー・アセンブリ22をゆっくりとオフしてフラグ・アセンブリ20のファラデー・フラグ73が閉じることを可能にする第３の回路106と、電子シャワー・アセンブリ22における最小の電流をフィラメント80が比較的少ない電子を放射するがフィラメント80は暖められており付加的な電流を与えられた場合には電子を放射する準備があるようなスタンドバイ（準備完了）モードにあるレベルに維持する第４の回路108と、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80への出力における急速な揺らぎを減衰し電子シャワー・パワー・アセンブリ74の低電圧電源84を駆動するのに十分なパワーを提供する第５の又は出力バッファ回路110と、である。これらの回路それぞれの動作を以下で説明する。
上述のように、第１の回路102は、ディスク電流を電圧に変換する。第１の回路102への入力は、好ましくは１Ωの抵抗であってある接続（図示せず）を介して電気的に絶縁されたターゲット・ウエハ44に接続された二次抵抗111からである。ダイオード112、114、116、118は入力をクランプし、種々の電気的なイベントに起因する過渡現象が回路を損傷するのを防止する。任意の適切な市販のダイオードをこれらのダイオード112〜118として用いることができ、たとえば、カリフォルニア州サンタクララのナショナル・セミコンダクタ社の製造による1N4001ダイオードを使用できる。この入力は、次に、演算増幅器又は計測増幅器120に印加される。この演算増幅器120のゲインは、好ましくは、抵抗122、124、126、128などの複数の抵抗によって−100に設定されている。演算増幅器120の出力は、ウエハ・ディスク電流に−100を乗じたものに等しい電圧であるが、10kΩの抵抗130を介して第２の回路104の負の入力132に印加される。第２の回路は、ディスク電流のアナログを電圧134を設定するサムホイール・スイッチ（図示せず）によって選択される電圧から減算する。
サムホイール・スイッチの出力電圧は、10kΩの抵抗136を介して演算増幅器140の正の入力に印加され、そこで、この入力は、演算増幅器140によって減算される。電圧134は、ターゲット・ウエハ44上のデバイスの破壊を減少させ、ディスク電流が約−2mAと−4mAとの間に、更に好ましくは約−2.5mAに維持されるように設定されている場合の、それに続くターゲット・ウエハ44自体とターゲット・ウエハ44上のデバイスの破壊を減少させる。約−2.5mAのディスク電流は、演算増幅器120の−100のゲインのために約250mAの電圧134に対応する。この電圧は、次に、負荷抵抗142に印加されることによって、出力は機能ブロック106のFET114によってグランドに短絡され得る。演算増幅器140、負荷抵抗142、FET144の出力は、次に、更に10kΩの抵抗146によってローディングされて、機能ブロック108の動作を可能にする。
第３の回路106は、ターゲット・ウエハ44の注入の間だけディスク電流の連続的な制御を提供する。第３の回路106への入力信号は、参照番号136で示されているが、イオン注入装置10がフラグ・アセンブリ20のファラデー・フラグ73を開き始める瞬間まで12ボルトである。その瞬間に、第３の回路106への入力信号136は、ゼロボルトに落下する。ダイオード148、２つの抵抗150、152、及びコンデンサ154は、第３の回路の中にサブ回路160を提供し、その出力がローになり急速にディスク電流の連続的で迅速な制御を可能にするが、ファラデー・フラグ73が閉じた位置に移動する間にディスク電流の制御を継続させるためにゆっくりとハイになる。すなわち、第３の回路106への入力信号がハイである場合にはダイオード148は逆バイアスされ不導通となって、1kΩの抵抗である抵抗150をサブ回路160から効果的に除去する。この結果として、サブ回路160が10.3秒のオーダーの大きな時定数を有することになる。他方で、機能ブロック106によって表される第３の回路への入力信号がローになると、ダイオード148は導通し抵抗150を介して220kΩの抵抗である抵抗152を短絡し、１秒の20〜30分の１のオーダーの時定数を与える。時定数の正確な値は、ダイオード148の導通曲線に依存する。正確な値は、ファラデー・フラグ73がターゲット・ウエハ44の帯電を許容するのに十分なほどに開く前にそれによりFET144が有効にオンされる限りは、重要ではない。これに対応して、抵抗152によって調節された時定数は、ファラデー・フラグ73が閉じた位置に移動する時間を許容するほどには大きな必要はない。たとえば、抵抗152に対する220kΩの値は、FET144をオフのモードに２〜３秒の間だけ維持するが、これは、ファラデー・フラグ73が閉じた位置に移動するのを許容するのに十分な時定数である。
第３の回路106は、また、ツェナー・ダイオード154と抵抗156とを含む。これらの組み合わせを用いて、FET144をバイアスする。よって、第３の回路106のネットの効果は、当初に注入が開始される前には第３の回路106への入力信号は12ボルトであり、FET144のゲートをドレインに対して正にし、それをオンし、第１の回路102の出力をグランドに短絡して、ディスク電流の増加を防止する。しかし、ファラデー・フラグ73が閉じた位置に移動し始めるときに、第３の回路に対する入力信号はローになり、FET144を急速にオフにし、よって、ディスク電流の制御を可能にする。
第４の回路108は、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80における最小の実質的に非放射電流を維持する。第４の回路への入力158は、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80が実際に発した電子に比例する電圧である。これは、１Ωの一次抵抗88を流れ10のファクタで増幅された電流によって生じる。したがって、約400mAの最大の電子シャワー出力が、第４の回路の入力信号として４ボルトの電圧を生じる。第４の回路108の入力158は、抵抗159を通過して、分圧器162（これは、約27mVの電位を演算増幅器160の正の入力に与える）とダイオード164とを有する演算増幅器160に至る。分圧器は、抵抗165、166から成る。演算増幅器160の出力は、抵抗167によってローディングされる。
演算増幅器160への正の入力は、機能ブロック110の第５の又は出力バッファ回路と組合わされ、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80の最小の放射をその最大の出力のほぼ0.67％である約2.7mAに維持する制御ループを形成する。ダイオード164によって、機能ブロック102、104、106、110の第１、第２、第３、及び第４の回路それぞれが電子シャワーの出力を27mAよりも下に低下させてダイオード164が電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80の出力をこの最小レベルに保持することのない場合には、第３の回路（機能ブロック106）は全く効果を有しないことになる。
第５の又は出力バッファ回路110は、トランジスタ169、エミッタ電流制限抵抗168、抵抗170、及びコンデンサ172を含む。この出力バッファ回路は、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80への制御を駆動するのに十分なパワーを供給する。動作においては、（抵抗170及びコンデンサ172を含む）RC回路での時定数は、電子シャワー・アセンブリ22のフィラメント80の温度を物理的に変更させるのにかかる比較的大きな時間に起因するリンギングを防止するのに十分に大きくなるまで、調節される。
上述した制御システム100は、電子シャワー・フィラメント80の出力が、イオン注入の間にディスク電流の連続的な制御を維持するように調節されることを可能にする。よって、本発明の制御システム100は、イオン注入の間のウエハ帯電の破壊的な効果を除去する。
上述の説明から、本発明が上で述べた目的を実行すると同時に、本発明に内在的なものに加えてこの明細書で述べた目的及び効果を達成することは明らかである。ここでは、開示の目的で好適実施例を説明したが、複数の変更を本発明の範囲内で行い得ることは当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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