(57)【要約】【課題】半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法を提供する。【解決手段】ある態様では、本発明は、半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法を提供し、その方法は、半導体処理活動中の電力変動事象の発生を検出するために半導体処理装置に供給される電力を監視する過程を含む。電力変動事象を検出すると、半導体処理は、中断されてよい。電力変動事象の終了の後に、半導体処理装置の少なくとも一つの動作パラメーター、例えば、排気された処理チャンバ内の真空レベル、が測定されてよく、半導体処理は、測定された動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合には、再開されてよい。測定された動作パラメーターは、好ましくは、電力変動事象によって悪影響を及ぼされた場合に他の動作パラメーターよりもゆっくりと回復する動作パラメーターを含んでいてよい。【選択図】図１
2008521260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法において、
前記半導体処理装置に供給される前記電力を監視する過程と、
半導体処理活動中の電力変動事象を検出する過程と、
前記電力変動事象を検出したときに前記半導体処理活動を中断する過程と、
前記電力変動事象の終了後に、前記半導体処理装置の少なくとも一つの動作パラメーターを測定する過程と、
前記少なくとも一つの動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、前記半導体処理を再開する過程と、
を具備する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記半導体処理は、半導体ウェハーへのイオンの注入を含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記半導体処理は、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記半導体処理は、プラズマエッチングプロセスを含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記半導体処理は、スパッタリングプロセスを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
前記少なくとも一つの動作パラメーターは、その中で前記半導体処理が実行される、排気されたチャンバ内の真空レベルを含む、方法。
【請求項７】
イオンビームによる基板への注入の間のイオン注入装置に供給される電力の変動を補償する方法において、
動作中に前記注入装置に供給される前記電力を監視する過程と、
イオン注入の間、前記イオンビームに悪影響を及ぼす可能性のある電力変動事象を検出する過程と、
前記電力変動事象が検出されたときに前記イオンビームを中断する過程と、
前記電力変動事象の終了を検出する過程と、
前記電力変動事象の前記終了の後に前記注入装置の少なくとも一つの動作パラメーターを測定する過程と、
前記電力変動事象の前記終了の後に前記注入装置の前記少なくとも一つの動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に前記イオンビームを復元する過程と、
を具備する、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記電力変動事象の間に前記電力の監視を続ける過程、
をさらに具備する、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、
前記電力変動事象を検出する前記過程は、
選択された閾値より低い値への電圧の低下を検出する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、
前記イオンビームは、マイクロ波イオン供給源によって生み出され、
前記イオンビームを中断する前記過程は、前記マイクロ波発生器の機能を一時的に停止する過程を含む、方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
前記動作パラメーターが受容可能な範囲内にあるか否かを判定するために前記動作パラメーターを測定する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
その中を通ってイオンビームが前記基板に到達する、前記イオン注入装置の排気されたチャンバの真空レベルを測定する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
イオン供給源によって生み出された前記イオンビームを磁気的に制御するための前記イオン注入装置の少なくとも一つの磁石によって生み出された磁界を測定する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
前記制御磁石は、分析器磁石である、方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
イオン供給源からイオンを抽出するために前記イオン供給源に結合された少なくとも一つの抽出電極に加えられる電圧を測定する過程、
をさらに含む、方法。
【請求項１６】
請求項７に記載の方法において、
前記電力変動事象が持続する間に前記注入装置の少なくとも選択されたコンポーネントの性能を保つように、前記電力変動事象の間に前記注入装置の複数のコンポーネントに電力を割り当てる過程、
をさらに具備する、方法。
【請求項１７】
基板へのイオン注入の間にイオン注入装置に供給される電力の変動を調整するシステムにおいて、
前記注入装置に供給される前記電力、および、前記注入装置の少なくとも一つの他の動作パラメーター、を監視するためのセンサーモジュールと、
前記イオン注入装置の動作に悪影響を及ぼす可能性のある電力変動を検出するための、前記センサーモジュールと通信を行う、電力調整システムであって、前記電力調整システムは、前記電力変動が検出されたときに前記注入装置のイオン供給源を非活動状態にし、前記電力変動が終了したときに前記他の動作パラメーターが受容可能な値に戻っている場合に前記イオン供給源を再び活動状態にする、電力調整システムと、
を具備する、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記イオン供給源は、マイクロ波発生器を含む、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、
前記電力調整システムは、前記マイクロ波発生器の機能を一時的に停止することによって、前記イオン供給源を非活動状態にする、システム。
【請求項２０】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、その中を通ってイオンが前記基板に到達するチャンバを、低圧に維持するための一つ以上の真空ポンプを含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、排気された前記チャンバ内の圧力を含む、システム。
【請求項２１】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、前記イオン供給源によって生み出されたイオンビームを磁気的に制御するための磁石を含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、前記磁石によって生み出された磁界を含む、システム。
【請求項２２】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、前記イオン供給源からイオンを抽出するために前記イオン供給源に結合された一つ以上の抽出電極を含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、前記抽出電極に加えられる電圧を含む、システム。
【請求項２３】
請求項１７に記載のシステムにおいて、
前記センサーモジュールが、
前記注入装置に供給された電力を電力閾値と比較し、前記電力が前記電力閾値より低い値に低下した場合に出力信号を生み出す、比較器、
を含む、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、
前記電力調整システムは、
前記イオン供給源、および前記比較器に結合された供給源コントローラ、
を含み、
前記供給源コントローラは、前記比較器からの前記出力信号を受信したときに前記イオン供給源を非活動状態にする、システム。
【請求項２５】
半導体処理装置に供給される電力を管理するシステムにおいて、
前記半導体処理装置に供給される電力、および、前記半導体処理装置の少なくとも一つの他の動作パラメーター、を監視するセンサーモジュールと、
半導体処理活動の間に電力変動事象を検出するための、前記センサーモジュールと通信を行う、電力調整モジュールであって、前記電力調整モジュールは、電力変動事象が検出されたときに前記半導体処理活動を中断し、前記電力変動事象が終了したときに前記少なくとも一つの他の動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に前記半導体処理活動を再開する、電力調整モジュールと、
を具備する、システム。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
本発明は、全般的に、半導体処理に関し、より詳しく言うと、半導体処理に用いられる装置に供給される電力の変動を管理する方法およびシステムに関する。
【０００２】
イオン注入法、プラズマエッチング法、または、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、のような、さまざまな半導体処理方法が知られている。そのような半導体処理方法の適正な性能は、少なくとも部分的に、処理活動中の一つ以上の動作パラメーター、例えば、真空レベル、堆積速度、温度、または、注入投与量（implant dosage）、などの安定性に依存している。そして、動作パラメーターの安定性は、処理を実行するために用いられている装置に供給される電力／電圧の安定性に依存する可能性がある。
【０００３】
ほとんどすべての半導体処理活動中に発生する電力変動事象は、有害である可能性があるが、特にイオン注入に損害を与える可能性がある。イオン注入装置は、半導体ウェハーにイオンを注入するために日常的に用いられている。そのようなイオン注入装置は、典型的には、低圧に維持された排気されたハウジングと、複数のイオンを生み出すイオン供給源と、イオン供給源からイオンを抽出してイオンビームを形成するための、イオン供給源に結合された、抽出電極と、望ましい範囲内のエネルギーを有するイオンを選択して選択したイオンを基板に向けて操縦できるようにするための一つ以上の磁石と、を含んでいる。イオン注入装置のこれらのおよびその他の要素が適正に機能を果たすかは、少なくとも部分的に、イオン注入装置に供給される電力／電圧の安定性に依存している。例えば、磁石に加えられる電圧の低下は、イオンビームの軌道の望ましくない変化を導くことがあり、そして、イオンビームの軌道の望ましくない変化は、ウェハーの劣化、ならびに、イオン注入装置のハウジングの汚染、を導くことがある。電力のそのような変動は、例えば、線間電圧が一時的にその正常値より低下した場合に、起こり、そのような線間電圧が低下した状態は、「電力垂下（power sag）」と一般的に呼ばれる。
【０００４】
そのような電力変動を補償する一つの可能な方法は、注入装置に、キャパシターまたはバッテリーのような、供給電力を受容可能なレベルに維持するために電力の低下が起きたときに活動状態にすることができる、バックアップ電力貯蔵装置を備え付けることである。しかし、イオン注入装置は、典型的には、大量の電力を必要とする。そうなので、そのような補償方法は、多数個のキャパシターおよび／またはバッテリー、ならびに、それらに付随するコスト、を典型的に必要とするであろう。いくつかの極端な場合では、電力変動の事象の期間は、そのような備え付けられたバックアップ装置のエネルギー貯蔵容量を使い果たすほど長いことがある。より大きな容量性装置が、より長い電力変動を乗り越えるのを助けることができるが、すべての「バックアップ電力」システムは、限界を有し、一旦、システムの能力を超えると、システムは、電力変動が起きたときのイオン注入にさらされるウェハーに（もしあったとしても、）限られた保護しか提供しない。
【０００５】
したがって、半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する新たな方法およびシステムが必要とされている。
【０００６】
さらに、特に半導体処理中に、イオン注入装置に供給される電力の変動を管理するそのような方法およびシステムが必要とされている。
【０００７】
〔発明の概要〕
ある態様では、本発明は、半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法を提供し、その方法は、半導体処理活動（semiconductor processing session）中の電力変動事象の発生を検出するために半導体処理装置に供給される電力を監視する過程を含む。電力変動事象を検出すると、半導体処理は、中断される。電力変動事象が終了した後に、装置の少なくとも一つの動作パラメーター（operational parameter）、例えば、排気された処理チャンバ内の真空レベル、が測定されてよく、半導体処理は、測定された動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、再開されてよい。測定される動作パラメーターは、好ましくは、電力変動事象によって悪影響を受けた場合に、他の動作パラメーターよりもゆっくりと回復する動作パラメーターを含んでいてよい。
【０００８】
ある関連する態様では、半導体処理は、以下に限定されないが、イオン注入法、プラズマエッチング法またはスパッタリング法、および、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、が含まれていてよい。当業者は、本発明の方法およびシステムが、さまざまな種類の半導体処理技術および装置に適用可能で、本明細書に特別に記載されたものに限定されないことを適正に評価するはずである。
【０００９】
別の態様では、本発明は、イオンビームによる基板への注入の間にイオン注入装置に供給される電力の変動を管理する方法を提供し、その方法は、動作中に注入装置に供給される電力を監視する過程と、イオン注入の間にイオンビームの特性（例えば、軌道または電流密度）に悪影響を及ぼす可能性のある電力変動事象を検出する過程と、を含む。電力変動事象を検出した場合に、イオンビームが中断される。電力変動事象の終了を検出した後に、注入装置の少なくとも一つの動作パラメーターが測定され、イオンビームは、測定された動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、復元（restored）される。
【００１０】
ある関連する態様では、電力変動事象は、注入装置に供給される電圧が、例えば線間電圧が、選択された時間間隔に亘って、選択された閾値より低い値に低下したことを検出することによって、識別されてよい。例えば、ほぼ５０ミリ秒（ｍ秒）からほぼ１秒までの範囲内の時間間隔に亘る、閾値電圧よりほぼ１０％からほぼ２０％までの範囲内の値だけ低い電圧の低下が、電力変動事象の発生を知らせてよい。大まかに言って、ほぼ５０ミリ秒より長く持続しない電力変動は、真正な電力変動事象とはみなされず、その理由は、そのような一時的な変化は、調節を必要とするほどには注入プロセスに影響を及ぼさないからである。さらに、そのような解決方法は、本明細書に記載されている電力管理方法があまりにも頻繁に作動させられないようにし、それによって、システムの不安定さを防止している。電力変動事象を知らせることになる閾値および時間間隔の選択は、イオン注入装置の具体的な要件に依存し、いくつかの場合には、本明細書に記載されている閾値および時間間隔とは異なることもある、ことが、もちろん、適正に評価されるはずである。
【００１１】
多くのイオン注入装置で、イオンビームを生み出すために、マイクロ波イオン供給源またはアーク供給源が用いられてよい。そのような注入装置では、電力変動事象の検出に応答したイオンビームの中断は、イオン供給源の機能を一時的に停止することによって、行われてよい。
【００１２】
さらに別の態様では、動作パラメーターが、イオンビームが復元される前にその動作パラメーターが受容可能な範囲内にあることを確かめるために測定され、その中を通ってイオンビームが基板に到達する、イオン注入装置の排気されたチャンバの真空レベル、生み出されたイオンビームを磁気的に制御するための少なくとも一つの磁石によって生み出された磁界、または、イオンを注入装置のイオン供給源から抽出するためにイオン注入装置のイオン供給源に結合された少なくとも一つの抽出電極に加えられた電圧、のうちのいずれかであってよい。磁石は、注目される一つ以上のイオン種を選択するために用いられる分析器磁石、または、イオンビームが向けられている基板表面に亘ってイオンビームを動かすのを容易にすることができる操縦磁石、であってよい。
【００１３】
ある関連する態様では、電力変動事象の間に注入装置に供給される電力は、電力変動が持続する間に選択されたコンポーネントの性能を維持するように、注入装置の別のコンポーネントに割り当てられてよい。
【００１４】
別の態様では、本発明は、半導体処理装置に供給される電力の管理システムを提供し、そのシステムは、半導体処理装置に供給される電力、および半導体処理装置の少なくとも一つの他の動作パラメーターを監視するためのセンサーモジュールを、含む。電力調整モジュールは、センサーモジュールと通信を行い、処理活動中にもし電力変動事象があればその電力変動事象を検出することができる。そのような電力変動事象を検出すると、電力調整モジュールは、その処理活動を中断してよい。電力変動事象が終了すると、電力調整モジュールは、他の動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合には、その処理活動を再開してよい。
【００１５】
関連する態様では、本発明は、基板にイオンを注入する間にイオン注入装置に供給される電力の変動に応答するシステムを提供し、そのシステムは、イオン注入装置に供給される電力、およびイオン注入装置の少なくとも一つの他の動作パラメーターを監視するためのセンサーモジュールを、含む。そのシステムは、イオン注入装置の動作に悪影響を及ぼす可能性のある電力変動事象を検出するための、センサーモジュールと通信を行う、電力フィードバックシステムを、さらに含む。電力フィードバックシステムは、電力変動事象を検出したときにイオン注入装置のイオン供給源を非活動状態にしてよく、その電力変動が終了したときに他の動作パラメーターが受容可能な範囲内に戻っている場合にイオン供給源を再び活動状態にしてよい。
【００１６】
ある関連する態様では、上記のシステムでは、イオン供給源は、変動事象を検出したときに、イオン供給源を非活動状態にするように、フィードバックシステムによって機能を一時的に停止される（disabled）ことが可能なマイクロ波発生器を含む。
【００１７】
〔詳細な説明〕
図１は、半導体処理装置３に供給される電力を管理するための、本発明のある実施形態に基づく、システム１を模式的に示している。電力管理システム１は、電力供給源７、例えば、ローカルな電力送電網から受け取られる電力線電力（line power）、から半導体処理装置に供給される電力を監視するためのセンサーモジュール５と、半導体処理活動の間に電力変動事象を検出するための、センサー５と通信を行う、電力調整モジュール９と、を含んでいる。電力変動事象を検出すると、電力調整モジュールは、電力処理活動を中断する。変動事象が終了すると、センサーモジュールは、装置の動作パラメーター、好ましくは、変動事象の間に悪影響を及ぼされた場合に他のパラメーターよりもゆっくりと回復するパラメーター、を測定する。そして、電力調整モジュールは、測定されたパラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、処理活動を再開する。
【００１８】
図２Ａのフロー図１ａを参照すると、ある態様では、本発明は、半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法を提供する。ステップＡでは、装置に供給される電力は、半導体処理活動中に電力変動事象の発生を検出するために、監視される。ステップＢでは、電力変動事象が検出されると、半導体処理が中断される。電力変動事象の終了が検出された（ステップＣ）後に、装置の少なくとも一つの動作パラメーター（好ましくは、電力変動事象によって悪影響を及ぼされた場合に他のパラメーターよりもゆっくりと回復するパラメーター）が、測定される（ステップＤ）。測定された動作パラメーターが、受容可能な範囲内にある場合、半導体処理活動が再開される（ステップＥ）。測定された動作パラメーターが、受容可能な範囲内にない場合、動作パラメーターの測定は、半導体処理を再開するための受容可能なレベルが示されるまで、繰り返される。
【００１９】
上記の電力管理方法は多くのさまざまな半導体処理用途に用いられてよいが、上記の電力管理方法は、イオン注入の用途で特に有益である。例として、図２Ｂのフロー図１ｂを参照して、イオン注入装置に供給される電力を管理する例示的な方法では、ステップＡＡで、イオン注入装置に供給される電力が、イオン注入の間にイオンビーム（例えば、軌道、または、電流密度）に悪影響を及ぼす可能性のあるいずれの電力変動をも検出するために、監視されてよい。そのような電力変動事象が検出されると、ステップＢＢでは、イオンビームが、例えば、イオンビームを生み出すイオン供給源の機能を一時的に停止することによって、中断される。電力変動事象の終了が検出された（ステップＣＣ）後に、イオン注入装置の少なくとも一つの動作パラメーターが、測定される（ステップＤＤ）。測定された値が受容可能な範囲内にある場合、イオンビームが復元される（ステップＥＥ）。測定された値が受容可能な範囲内にない場合、動作パラメーターは、イオンビームが復元される前に、受容可能な範囲が示されるまで、再び測定される。監視される可能性のあるいくつかの例示的な動作パラメーターには、以下により詳しく記載されるように、イオン注入装置のハウジング内の真空レベル、分析器磁石の磁界強度、または、イオン供給源からイオンを抽出するために抽出電極に加えられる電圧、が含まれる。
【００２０】
上述されたように、本発明の電力管理方法は、さまざまな半導体処理用途に用いることができ、さまざまな異なる方法で実現されてよい。以下に記載される実施形態では、電力管理方法の実現例が、主にイオン注入装置に関連して記載される。しかし、本明細書の教示内容が、他の半導体処理装置にも適用されてよいことが、理解されるはずである。
【００２１】
例として、図３は、例示的なイオン注入装置１０を模式的に示していて、そのイオン注入装置１０には、本発明のある例示的な実施形態に基づく電力管理システム１２が組み込まれている。イオン注入装置１０は、一つ以上の選択された種のイオンを生み出すために高電位に維持されたイオン供給源１４を含んでいる。イオン供給源は、マイクロ波発生器１６からマイクロ波放射線を受け取り、イオン供給源内に含まれた気体内、例えば、酸素内で電子サイクロトロン共鳴（ＥＲＣ）プラズマを生み出して、イオン供給源の一つ以上の成分をイオン化する。いくつかの他のイオン注入装置では、アークイオン供給源が用いられてよい。
【００２２】
一つ以上の抽出電極１８が、イオン供給源の出口１４ａの近くに位置付けられていて、イオン供給源のプラズマ中に存在する選択されたイオンを加速および抽出して、イオンビーム２０を生み出す。調節可能な電圧電源２２が、抽出電極１８に選択された電圧を加えて、抽出電極１８をイオン供給源に対して選択された電圧差に維持する。この例示的な実施形態では、抽出電極に加えられる電圧は、例えば、ほぼ５ｋｅＶからほぼ１００ｋｅＶまでの範囲内にあってよい。電圧差は、イオン供給源から抽出されるイオンの電荷の符号に応じて、正または負であってよい。
【００２３】
分析器電磁石２４は、扇形の電磁石の形態であり、イオンビームを受け入れ、所与の磁界強度に対するイオンの運動量対電荷量の比に基づいて、注目されるイオンの種類に属するイオンを選択する。より詳しく言うと、電荷量（ｑ）、速度（ｖ）、質量（Ｍ）、を有するイオンの曲げ半径（ｒ）は、以下の式に基づいて、磁界強度（Ｂ）に応じて変わる。
【数１】
2008521260.tif 000003
【００２４】
この例示的な実施形態では、分析器磁石に結合された分解スリット２６は、注目されるイオンの種類の選択をさらに強化する。電源２８は、望ましい磁界強度を生み出すのに適した選択された電圧または電流を、電磁石２４に供給する。この実施形態では、センサー３０が、分析器磁石によって生み出された磁界の強度（すなわち、分析器磁石を通過するイオンがさらされる磁界強度）を直接測定する。センサーは、ホール効果センサーであってよく、ホール効果センサーは、当該分野でよく知られていて、例えば、アメリカ合衆国インディアナ州インディアナポリス（Indianapolis, IN）のマグネティック・インスツルメンテイション・インコーポレイテッド（Magnetic Instrumentation, Inc.）、または、その他の売主、から市販されている。
【００２５】
図３を続けて参照して、加速後ステージ３２は、イオンビーム中の最終的な望ましいエネルギーのイオンを得るために、用いられてよい。より詳しく言うと、この例示的な実施形態では、図面中の複数の加速電極３４ａ、３４ｂ、および３４ｃが、全体で加速電極３４と呼ばれ、加速電極３４は、電源３６および抵抗要素３８によって互いに選択された電圧差に維持されていて、イオンビームを、望ましいエネルギー、例えば、ほぼ１０ｋｅＶからほぼ２００ｋｅＶまでの範囲内のエネルギー、に加速する。加速後ステージ３２は、２つの磁気４重要素４０，４２をさらに含み、２つの磁気４重要素４０，４２は、電極３４を通過する前および通過した後に、イオンビームをさらに収束させて、イオンビームの物理的寸法およびイオンビームの角度分散の制御を強化する。電源（図示されていない。）は、イオンビームに加えられるべき望ましい磁界を生み出すために、磁気４重要素４０，４２に必要な電力を供給してよい。
【００２６】
走査磁石４４は、電源４６によってエネルギーを供給され、イオン注入装置の終了ステーション５２内の回転ラック５０に取り付けられた複数のウェハー４８に対して走査方向にイオンビームを偏向するために、振動磁界を供給することができる。各ウェハーは、回転ラックが回転する間、ビームの走査方向にほぼ垂直な円弧上でイオンビームを通り抜ける。コリメーター磁石５４は、電源（図示されていない。）によって、適切な電気的波形でエネルギーを供給されて、スキャナーの一次磁界と同期した振動磁界を生み出して、イオンビームによってウェハーがほぼ均一に照射されるのを確実にする。
【００２７】
例示的なイオン注入装置１０は、スキャナー４４とコリメーター５４との間に配置された曲げ磁石５６をさらに含むことができ、曲げ磁石５６は、ビーム内に残留するいずれの中性粒子をもほぼ消去することができ、ビームイオンの運動量の均一性をさらに強化することができる。磁石５６によって終了ステーションに向けて曲げられない粒子は、もし存在すれば、ビームストップ５８によって停止させられることもできる。
【００２８】
イオンビーム２０は、イオン供給源から上記のさまざまなステージを通って終了ステーション５２に取り付けられたウェハー４８まで、排気されたエンクロージャー／ハウジング６０を通って移動する。より詳しく言うと、この実施形態では、２つの真空ポンプ６２，６４が、ハウジング６０内の環境を、低圧に、例えば、１．３３３２×１０-4パスカル（１０-6トル）に、維持する。より詳しく言うと、ポンプ６２は、ターボ分子ポンプであってよく、ポンプ６４は、機械的なポンプであってよく、ポンプ６４は、ターボ分子ポンプの排出圧力を大気圧よりも低くする。ハウジング６０内に配置された真空ゲージ６６は、ハウジング内の真空のレベルに関する情報を提供してよい。
【００２９】
例示的なイオン注入装置１０は、電力線６８から、例えば、ローカルな電力送電網から、電源２２，２８，４６、および、マイクロ波発生器１６、などのさまざまなコンポーネントにエネルギーを供給するために、電力を受け取る。しかし、電力線６８上の入力電力は、変動を、例えば、電力レベルの垂下（a sag in power level）を、示すことがあり、その変動は、イオン注入装置の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、電力垂下は、分析器磁石２４によって生み出される磁界の強度を低下させる可能性があり、磁界の強度の低下は、ハウジング内を通るイオンビームの軌道に悪影響を及ぼす可能性がある。ハウジング内を通るイオンビームの伝播のそのような不安定さは、イオンがハウジングの内側表面に衝突する結果を潜在的にもたらす可能性があり、イオンのハウジングの内側表面への衝突は、汚染を増加する可能性がある。さらに、そのような電力垂下は、ウェハーに埋め込まれるイオンのエネルギーに影響を及ぼす可能性があり、それによって、イオン注入されたウェハーの質を劣化させる可能性がある。
【００３０】
図３を続けて参照しながら、電力管理システム１２は、以下により詳しく記載される方法で、電力ライン６８を通してイオン注入装置１０に供給される電力の変動に適応できる。この例示的な実施形態では、イオン注入装置の動作中に、予め決められた閾値を超える入力電力の変動事象が検出されると、電力管理システム１２は、例えば、マイクロ波発生器１６をオフ状態に切り替えることによって、イオンビームを中断する。電力変動事象は、例えば、選択された時間間隔より長く持続する電力（例えば、瞬時値電力または二乗平均平方根（ｒｍｓ）電力の減少）の垂下（例えば、数ミリ秒より長く持続する電力垂下）に対応するように定義されてよい。電力管理システム１２は、イオン注入装置の選択された動作パラメーター、例えば、分析器磁石２４によって生み出される磁界の強度、および、ハウジング内の真空のレベル、など、の監視をも行う。電力変動事象の終了が検出された後に、電力管理システム１２は、少なくとも一つの動作パラメーターが、そして、より好ましくはすべての動作パラメーターが、受容可能な範囲内にある場合には、例えば、マイクロ波発生器をオン状態に切り替えることによって、イオンビームを復元する。
【００３１】
より詳しく言うと、例示的な電力管理システム１２は、例えば線間電圧（line voltage）を閾値電圧と比較するために比較器を用いて入力電力のレベルを監視する電力センサーモジュール１２ａを含んでいてよい。センサーが、選択された時間間隔より長く持続する電力線電力の変動を、例えば電力垂下を、検出すると、センサーは、イオン供給源のイオンの生成を中断するために、管理システムの制御モジュール１２ｂを作動させて、マイクロ波発生器１６への電力を遮断する。いくつかの実施形態では、電力垂下は、例えば、ほぼ５０ミリ秒からほぼ２００ミリ秒までの範囲内の時間間隔に亘って持続する線間電圧の正常値よりほぼ５０％低い線間電圧の低下として定義され、ほぼ２００ミリ秒からほぼ５００ミリ秒までの範囲内の時間間隔に亘って持続する線間電圧の正常値よりほぼ３０％低い線間電圧の低下として定義され、または、ほぼ５００ミリ秒からほぼ１秒までの範囲内の時間間隔に亘って持続する線間電圧の正常値よりほぼ２０％低い線間電圧の低下として定義される。以下の表は、電圧垂下（電力変動事象）を特徴付ける、例示的な電圧の低下および電圧の低下に関連する時間間隔、を示している。
【表１】
2008521260.tif 000004
当業者は、電圧の低下および関連する時間間隔のその他の組み合わせも、注目される具体的な半導体処理用途の要件に基づいて、電力変動事象を定義するために用いられてよいことを、適正に評価するはずである。
【００３２】
例示的な電力管理システム１２は、状態監視モジュール１２ｃをも含んでいてよく、状態監視モジュール１２ｃは、例えば、ハウジング内の真空のレベル、または、分析器磁石によって生み出された磁界の強度、などの選択された動作パラメーターに関する情報を受け取るために、イオン供給源マイクロ波発生器に電力を供給する電源１６、抽出電極１８に電力を供給する電源２２、加速電極３２に電力を供給する電源３６、および、分析器磁石に電力を供給するための電源２８、ならびに、真空ゲージ６６、との通信を行ってよい。さらに、いくつかの実施形態では、状態監視モジュールは、分析器磁石によって生み出された磁界の強度の直接的な測定値に関して、ホール効果プローブ３０から、情報を受け取ってよい。状態監視モジュールが、電源４６のような、上記に列挙されていないコンポーネントを含む任意の望ましいコンポーネントから状態情報を受け取ってよいことが、理解されるはずである。逆に、状態モニターは、上記の列挙されたコンポーネントの部分集合から情報を受け取ることができる。
【００３３】
この例示的な実施形態では、センサーモジュール１２ｃは、公知のプロトコルを用いて、電源、ならびに、さまざまなセンサー、例えば、真空ゲージ６６およびホールプローブ３０、と、それらの通信インターフェース（図示されていない）を介して、通信を行うことができる。例えば、多くの市販の電源は、命令を受信し状態情報を外部の制御および監視モジュールに供給するためのそのようなインターフェースを含んでいる。
【００３４】
センサーモジュール１２ｃによって受信された情報は、変動事象が終了したときに、選択された動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合にのみ、制御モジュール１２ｂがイオンビームを復元することを許容する。例えば、ハウジング内の真空のレベルが、電力変動事象の間に低下する可能性がある。そうなので、真空レベルの監視は、イオンビームがハウジング内の受容可能な圧力を検出したときにのみ復元されることを確実にできる。さらに、分析器磁石に供給される電力は、分析器磁石によってイオンビームに加えられる磁界の強度のインジケータでありえ、磁界の強度は、イオンビームの軌道に影響を及ぼすことができる。そうなので、いくつかの実施形態では、イオンビームを復元する前に、磁石に加えられる電圧または電流は、磁界が受容可能な範囲内にあることを確実にするために、測定される。磁界を直接測定することが、ヒステリシス効果に起因する潜在的な不確実さを回避するために望ましい、用途では、ホールプローブ３０が用いられてよい。注目される別の動作パラメーターは、抽出電極１８に加えられる電圧、または、加速電極３２間の電圧差であってもよい。イオンビームを復元する前に監視される一つ以上の動作パラメーターの選択は、上記のパラメーターの選択と異なることがあり、そして、一般的に、イオン注入装置の具体的な構造特性、および／または、イオン注入の用途の特定の要件、に応じて変わりうる、ことが理解されるはずである。
【００３５】
より詳しく言うと、図３の参照を続けながら、電力モニターが、電力変動事象の終了を感知すると、電力モニターは、制御モジュールを作動させてイオンビームを復元する。いくつかの実施形態では、電力変動事象は、電力レベルが受容可能なレベルに戻り、選択された閾値よりも長い時間間隔に亘って受容可能な範囲内に留まるときに、終了したとみなされる。このような電力変動事象の終了の認定は、迅速な電力の変化の結果として生ずることがある潜在的な不安定さを有益に防止することができる。変動事象の終了を感知すると、制御モジュールは、センサーモジュールに、選択された動作パラメーター、例えば、真空レベル、がイオンビームを復元するための受容可能な範囲内にあるか否かを判定するように呼びかけを行う。動作パラメーターが受容可能な範囲内にあれば、制御モジュールは、例えば、マイクロ波電力発生器１６をオン状態に切り替えることによって、イオンビームを復元する。動作パラメーターが受容可能な範囲内になければ、制御モジュールは、イオンビームを復元するための適切な状態が検出されるまで、センサーへの呼びかけを続ける。この例示的な実施形態では、以下の動作パラメーター、すなわち、注入装置のハウジング内の真空レベル、分析器磁石２４によって生み出される磁界の強度、および抽出電極１８に加えられる電圧、の少なくとも一つの動作パラメーターが、そして、任意にさらに別の動作パラメーターが、イオンビームを復元する前に測定される。
【００３６】
状態モニターは、イオン注入装置の選択された動作パラメーターを連続的に監視でき、または、その代わりに、状態モニターは、制御モジュールによって作動させられて、必要な場合にそのような監視を行うこともできる。例えば、いくつかの実施形態では、電力変動事象が終了したときに、電力監視モジュールが、センサーモジュールを作動させて、選択された動作パラメーターを測定してよい。さらに、上記の実施形態では、個別の電源が注入装置の異なるコンポーネントに電力を供給するために図示されているが、他のいくつかの実施形態では、複数のチャンネルを備えた単一の電源が異なるコンポーネントに電力を供給する目的のために用いられてよいことが、理解されるはずである。
【００３７】
上記の電力管理システムは特定の例示的なイオン注入装置に関連して記載されたが、上記の電力管理システムは他の半導体処理装置にも適用可能であることが理解されるはずである。例えば、上記の電力管理システムは、イオンを生成するために、マイクロ波によって活性化された供給源ではなく、アーク供給源を用いるイオン注入装置で用いることができる。そのようなイオン注入装置では、アーク供給源は、電力変動事象が検出されたときに、無効にされ、電力変動事象の終了が検出されたときに、少なくとも一つの測定された動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、再び活性状態にされることもできる。同様に、電力管理システムは、例えば、プラズマエッチング装置またはスパッタリング装置で用いられてよい。
【００３８】
別の用途では、本発明の教示に基づく電力管理システムは、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）を実行するための装置で用いられてよい。典型的なＰＥＣＶＤ反応炉内では、プラズマが基板表面の近くで生み出されて、一つ以上の気体の反応物の分解と、分解された生成物の基板表面への堆積と、を引き起こす。電力管理システムは、処理活動中にＰＥＣＶＤ反応炉に加えられる電力を監視し、例えば、電力変動事象が検出されたときに、プラズマを消すことによって、処理活動を中断することができる。処理は、電力変動事象が終了したときに、少なくとも一つの動作パラメーター（例えば、反応炉内の真空レベル）が受容可能な範囲内にある場合に、再開されてよい。
【００３９】
当業者は、さまざまな変更が本発明の範囲を逸脱せずに上記の実施形態に行われることを適正に評価するはずである。
【００４０】
〔実施の態様〕
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（１）半導体処理装置に供給される電力の変動を管理する方法において、
前記半導体処理装置に供給される前記電力を監視する過程と、
半導体処理活動中の電力変動事象を検出する過程と、
前記電力変動事象を検出したときに前記半導体処理活動を中断する過程と、
前記電力変動事象の終了後に、前記半導体処理装置の少なくとも一つの動作パラメーターを測定する過程と、
前記少なくとも一つの動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に、前記半導体処理を再開する過程と、
を具備する、方法。
（２）実施態様（１）に記載の方法において、
前記半導体処理は、半導体ウェハーへのイオンの注入を含む、方法。
（３）実施態様（１）に記載の方法において、
前記半導体処理は、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）を含む、方法。
（４）実施態様（１）に記載の方法において、
前記半導体処理は、プラズマエッチングプロセスを含む、方法。
（５）実施態様（１）に記載の方法において、
前記半導体処理は、スパッタリングプロセスを含む、方法。
（６）実施態様（１）に記載の方法において、
前記少なくとも一つの動作パラメーターは、その中で前記半導体処理が実行される、排気されたチャンバ内の真空レベルを含む、方法。
（７）イオンビームによる基板への注入の間のイオン注入装置に供給される電力の変動を補償する方法において、
動作中に前記注入装置に供給される前記電力を監視する過程と、
イオン注入の間、前記イオンビームに悪影響を及ぼす可能性のある電力変動事象を検出する過程と、
前記電力変動事象が検出されたときに前記イオンビームを中断する過程と、
前記電力変動事象の終了を検出する過程と、
前記電力変動事象の前記終了の後に前記注入装置の少なくとも一つの動作パラメーターを測定する過程と、
前記電力変動事象の前記終了の後に前記注入装置の前記少なくとも一つの動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に前記イオンビームを復元する過程と、
を具備する、方法。
（８）実施態様（７）に記載の方法において、
前記電力変動事象の間に前記電力の監視を続ける過程、
をさらに具備する、方法。
（９）実施態様（７）に記載の方法において、
前記電力変動事象を検出する前記過程は、
選択された閾値より低い値への電圧の低下を検出する過程、
をさらに含む、方法。
（１０）実施態様（７）に記載の方法において、
前記イオンビームは、マイクロ波イオン供給源によって生み出され、
前記イオンビームを中断する前記過程は、前記マイクロ波発生器の機能を一時的に停止する過程を含む、方法。
【００４１】
（１１）実施態様（７）に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
前記動作パラメーターが受容可能な範囲内にあるか否かを判定するために前記動作パラメーターを測定する過程、
をさらに含む、方法。
（１２）実施態様（７）に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
その中を通ってイオンビームが前記基板に到達する、前記イオン注入装置の排気されたチャンバの真空レベルを測定する過程、
をさらに含む、方法。
（１３）実施態様（７）に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
イオン供給源によって生み出された前記イオンビームを磁気的に制御するための前記イオン注入装置の少なくとも一つの磁石によって生み出された磁界を測定する過程、
をさらに含む、方法。
（１４）実施態様（１３）に記載の方法において、
前記制御磁石は、分析器磁石である、方法。
（１５）実施態様（７）に記載の方法において、
前記動作パラメーターを測定する前記過程は、
イオン供給源からイオンを抽出するために前記イオン供給源に結合された少なくとも一つの抽出電極に加えられる電圧を測定する過程、
をさらに含む、方法。
（１６）実施態様（７）に記載の方法において、
前記電力変動事象が持続する間に前記注入装置の少なくとも選択されたコンポーネントの性能を保つように、前記電力変動事象の間に前記注入装置の複数のコンポーネントに電力を割り当てる過程、
をさらに具備する、方法。
（１７）基板へのイオン注入の間にイオン注入装置に供給される電力の変動を調整するシステムにおいて、
前記注入装置に供給される前記電力、および、前記注入装置の少なくとも一つの他の動作パラメーター、を監視するためのセンサーモジュールと、
前記イオン注入装置の動作に悪影響を及ぼす可能性のある電力変動を検出するための、前記センサーモジュールと通信を行う、電力調整システムであって、前記電力調整システムは、前記電力変動が検出されたときに前記注入装置のイオン供給源を非活動状態にし、前記電力変動が終了したときに前記他の動作パラメーターが受容可能な値に戻っている場合に前記イオン供給源を再び活動状態にする、電力調整システムと、
を具備する、システム。
（１８）実施態様（１７）に記載のシステムにおいて、
前記イオン供給源は、マイクロ波発生器を含む、システム。
（１９）実施態様（１８）に記載のシステムにおいて、
前記電力調整システムは、前記マイクロ波発生器の機能を一時的に停止することによって、前記イオン供給源を非活動状態にする、システム。
（２０）実施態様（１７）に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、その中を通ってイオンが前記基板に到達するチャンバを、低圧に維持するための一つ以上の真空ポンプを含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、排気された前記チャンバ内の圧力を含む、システム。
【００４２】
（２１）実施態様（１７）に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、前記イオン供給源によって生み出されたイオンビームを磁気的に制御するための磁石を含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、前記磁石によって生み出された磁界を含む、システム。
（２２）実施態様（１７）に記載のシステムにおいて、
前記イオン注入装置は、前記イオン供給源からイオンを抽出するために前記イオン供給源に結合された一つ以上の抽出電極を含み、
前記センサーモジュールによって監視される前記動作パラメーターは、前記抽出電極に加えられる電圧を含む、システム。
（２３）実施態様（１７）に記載のシステムにおいて、
前記センサーモジュールが、
前記注入装置に供給された電力を電力閾値と比較し、前記電力が前記電力閾値より低い値に低下した場合に出力信号を生み出す、比較器、
を含む、システム。
（２４）実施態様（２３）に記載のシステムにおいて、
前記電力調整システムは、
前記イオン供給源、および前記比較器に結合された供給源コントローラ、
を含み、
前記供給源コントローラは、前記比較器からの前記出力信号を受信したときに前記イオン供給源を非活動状態にする、システム。
（２５）半導体処理装置に供給される電力を管理するシステムにおいて、
前記半導体処理装置に供給される電力、および、前記半導体処理装置の少なくとも一つの他の動作パラメーター、を監視するセンサーモジュールと、
半導体処理活動の間に電力変動事象を検出するための、前記センサーモジュールと通信を行う、電力調整モジュールであって、前記電力調整モジュールは、電力変動事象が検出されたときに前記半導体処理活動を中断し、前記電力変動事象が終了したときに前記少なくとも一つの他の動作パラメーターが受容可能な範囲内にある場合に前記半導体処理活動を再開する、電力調整モジュールと、
を具備する、システム。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】半導体処理装置に供給される電力を管理するための、本発明のある実施形態に基づく、システムを模式的に示す図である。
【図２Ａ】半導体処理装置での電力変動を管理するための、本発明のある実施形態に基づく、方法のさまざまな過程を示すフロー図である。
【図２Ｂ】イオン注入装置に供給される電力の変動を管理するための、本発明のある実施形態に基づく、方法のさまざまな過程を示す別のフロー図である。
【図３】本発明のある実施形態に基づく電力管理システムが組み込まれた、ある例示的なイオン注入装置を模式的に示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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