(57)【要約】【課題】イオン電極装置において、イオン源電極の電極寿命の個体差に応じて、適切にイオン源電極を交換できるようにする。【解決手段】イオン注入装置に、前記イオン源電極の負荷短絡の発生を検知する検知部１３と、前記検知した負荷短絡の事実を発生時刻と関連付けて記憶する記憶部１９と、前記記憶部１９に記憶している負荷短絡の事実と発生時刻から、過去の特定時間当たりの負荷短絡発生頻度を算出し、該負荷短絡発生頻度から、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断する判断部１８と、前記判断部１８が前記イオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、該イオン源電極の交換を促すデータを出力する警告データ出力部１７と、を設ける。【選択図】  図１
2004207169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源電極によりイオン源から引き出されたイオンビームから所望のイオン種を取り出し、予め載置されたターゲットに照射するイオン注入装置であって、
前記イオン源電極の負荷短絡の発生を検知する検知手段と、
前記検知した負荷短絡の事実を発生時刻と関連付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶している負荷短絡の事実と発生時刻から、過去の特定時間当たりの負荷短絡発生頻度を算出し、該負荷短絡発生頻度から、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断する判断手段と、
前記判断手段が前記イオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、該イオン源電極の交換を促すデータを出力する出力手段と、を有すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載のイオン注入装置であって、
前記判断手段は、前記イオンビームの照射開始から予め定めた時間内における平均負荷短絡発生頻度を算出し、該平均負荷短絡発生頻度に基づいて前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断するための判断基準を求め、該求めた判断基準と前記負荷短絡発生頻度との比較により、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
請求項１に記載のイオン注入装置であって、
前記イオンビームのビーム電流値を計測する計測手段を有し、
前記判断手段は、前記計測手段が計測したビーム電流値に基づいて、イオン源電極を交換するか否かを判断する基準を変更すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のイオン注入装置において、
前記出力手段は、前記判断手段がイオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、イオン源電極の交換を促すデータと予め定めた該イオン源電極の残寿命時間を示すデータを画像表示すること
を特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
イオン源電極によりイオン源から引き出されたイオンビームから所望のイオン種を取り出し、予め載置されたターゲットに照射するイオン注入装置における該イオン源電極の交換を促す方法であって、
前記イオン源電極の負荷短絡の発生を検知する検知処理を実行し、
前記検知した負荷短絡の事実を発生日時と関連付けて記憶する記憶処理を実行し、
前記記憶処理が記憶している負荷短絡の事実と発生日時から、過去の特定時間当たりの負荷短絡発生頻度を算出し、該負荷短絡発生頻度から、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断する判断処理を実行し、
前記判断処理がイオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、該イオン源電極の交換を促すデータを出力する処理を実行すること
を特徴とするイオン注入装置における該イオン源電極の交換を促す方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体基板の製作プロセスに用いられるイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板の製作プロセスに用いられる装置に、不純物ドーピングや表面改質に用いられるイオン注入装置がある。そして、従来のイオン注入装置には、イオン源から高圧に印加したイオン源電極（引き出し電極）により、イオンビームを引き出し、その引き出したイオンビームをイオンターゲットに照合することで、ターゲットを加工等するものがある（例えば特許文献１）。そして、このイオン注入装置のイオン源電極は、使用により消耗する消耗品であることから、例えば、予め定めた期間毎に交換している。
【特許文献１】
特開平１０−３８７３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、イオン注入装置のイオン源電極は、その電極寿命に個体差がある。そのため、イオン源電極に特定の交換サイクル期間を定めた場合、その設定した交換サイクル期間により不都合が生じることがある。例えば、経験則からイオン源電極の平均寿命を算出し、その平均寿命をイオン源電極の交換サイクル期間とした場合、平均寿命より前に、電極寿命がくるイオン源電極がある（上述のようにイオン源電極の電極寿命には固体差があるため）。そのため、負荷短絡が頻繁に起こり、イオンビームの途切れによる注入不均一等に起因する製品不良を発生させるという問題が生じることがある。また、このような製品不良の発生を防ぐために、イオン源電極の平均寿命と比較して短いサイクル期間で、イオン源電極を交換することも考えられる。しかし、この場合は、イオン源電極を寿命まで使いきらずに交換する場合が生じる。そのため、イオン注入の対象である半導体基板等のターゲットの生産コストを増大させるという問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、イオン源電極の電極寿命の個体差に応じて、適切にイオン源電極を交換できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、イオン注入装置のイオン源電極の単位時間当たりの負荷短絡の回数とイオン源電極の残寿命時間が密接に関連していることに着目したものである。そして、イオン源電極によりイオン源から引き出されたイオンビームから所望のイオン種を取り出し、予め載置されたターゲットの照射するイオン注入装置に、イオン源電極の負荷短絡回数をモニタする手段と、モニタした負荷短絡回数から負荷短絡発生頻度を求め、該求めた負荷短絡発生頻度から、予め定めた規則に基づいてイオン源電極の交換が必要で有るか否かを判断する手段と、前記イオン源電極の交換が必要で有ると判断した場合、その交換を促すデータを出力する手段と、を設けている。
【０００６】
例えば、本発明の一態様のイオン注入装置は、前記イオン源電極の負荷短絡の発生を検知する検知手段と、前記検知した負荷短絡の事実を発生時刻と関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶している負荷短絡の事実と発生時刻から、過去の特定時間当たりの負荷短絡発生頻度を算出し、該負荷短絡発生頻度から、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断する判断手段と、前記判断手段が前記イオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、該イオン源電極の交換を促すデータを出力する出力手段と、を有する。
【０００７】
また、前記判断手段は、前記イオンビームの照射開始から予め定めた時間内における平均負荷短絡発生頻度を算出し、該平均負荷短絡発生頻度に基づいて前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断するための判断基準を求め、該求めた判断基準と前記負荷短絡発生頻度との比較により、前記イオン源電極の交換をする必要が有るか否かについて判断することとしてもよい。
【０００８】
また、前記イオン注入装置に、さらに前記イオンビームのビーム電流値を計測する計測手段を設け、前記判断手段は、前記計測手段が計測したビーム電流値に基づいて、イオン源電極を交換するか否かを判断する基準を変更することとしてもよい。
【０００９】
また、前記出力手段は、前記判断手段がイオン源電極を交換する必要が有ると判断した場合、イオン源電極の交換を促すデータと予め定めた該イオン源電極の残寿命時間を示すデータを画像表示することとしてもよい。
【００１０】
このように、本発明の一態様のイオン注入装置によれば、イオン源電極の電極寿命を、イオン注入装置の載置されたイオン源電極ごとに個別に判断している。そのため、ユーザに対し、イオン源電極の電極寿命の個体差に応じて、イオン源電極の交換を促すことができる。したがって、イオン注入処理の途中でのイオン源電極の寿命による負荷短絡の発生を防止することが出来る。また、イオン源電極の寿命による負荷短絡が発生することに起因する製品不良を減らすことができることから、イオン注入装置の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の一態様のイオン注入装置によれば、装着されたイオン源電極ごとに適切な交換時期を判断できる。したがって、イオン源電極を効率よく使用することが可能となる。そのため、イオン注入装置により製造されるターゲット（例えば半導体基板等）の生産コストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態が適用されたイオン注入装置の構成を示す図である。
【００１４】
図示するように、第１の実施形態のイオン注入装置は、イオン源１と、質量分離磁石２と、加速管３と、四重極磁石４と、偏向磁石５と、イオン注入室６と、イオン源電極７と、高圧電源８と、電源制御ユニット９と、制御ユニット１０と、を有する。
【００１５】
イオン源１は、純粋なガス及び不純物元素を含むガス、または固体から蒸発させた不純物蒸気をイオン化する部分である。なお、このイオン源１の構造については本実施形態では特に限定しない。イオンを発生させるように構成されていればよい（イオン源１は熱電子放電タイプでもマイクロ波放電タイプでもかまわない）。また、図示するように、イオン源１の前方に、高圧電源８により高電圧が印加されているイオン源電極７が配置されている。そして、イオン源１で発生したイオンは、イオン源電極７により引き出される（この引き出されたイオンビーム２０は、目的とするイオン以外の種々の不要なイオンが含まれている）。
【００１６】
質量分離磁石２は、特定の質量と電荷の比を持つイオンだけを取り出すものであり（ここで不要なイオンは除かれる）、水平方向にイオンビーム２０を偏向させるように構成されている。その後、イオンビーム２０は、加速管３でイオン注入に必要なエネルギーを持つように加速される。
【００１７】
そして、その後、イオンビーム２０は、四重極磁石４によりターゲット付近に収束するように成形され、さらに、偏向磁石５により中性分子が除かれ（イオンの進行方向だけを曲げることにより中性分子が除かれる）、イオン注入室６の中のイオンホルダー１１に載置されているターゲット２１に照射される。また、イオン注入室６は、ターゲット２１に照射されたイオンビーム２０を測定するビーム電流測定装置１２を有している。このビーム電流測定装置１２で測定された電流値のデータは制御ユニット１０に送信されるように構成されている。
【００１８】
また、電源制御ユニット９は、イオン源電極７における負荷短絡の発生の有無を検知する検知部１３と、検知部１３が検知した負荷短絡発生の事実を示すデータを制御ユニット１０に送信する送信部１４と、高圧電源８がイオン源電極７に供給する電圧を制御する高圧電源制御部１５と、を有する。なお、このように、電源制御ユニット９にイオン源電極７における負荷短絡の発生を検知する手段を設けたのは、イオン源電極７の寿命と、イオン源電極７の単位時間当たりの負荷短絡回数とが密接に関連しているからである（イオン源電極７の寿命と、イオン源電極７の負荷短絡回数との関係については後段で説明する）。
【００１９】
検知部１３は、高圧電源８がイオン源電極７に供給する電圧値を監視し、その電圧値が予め定めている範囲の値（負荷短絡を検知するために予め設定している値）である場合、イオン源電極７における負荷短絡が発生したものと判断する。そして、検知部１３は、送信部１４を介してイオン源電極７の負荷短絡の事実を示すデータ（以下「負荷短絡データ」と云う）を制御ユニット１０に送信する。
【００２０】
なお、この電源制御ユニット９には、プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、各種プログラム等が予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、周辺装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースと、を有する一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、電源制御ユニット９の上記各機能構成は、一般的なコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵが、補助記憶装置に記憶されている特定のプログラム（ＯＳ、検知プログラム、送信プログラム、高圧電源制御プログラム）を、主記憶装置にロードし、実行することにより実現される。
【００２１】
制御ユニット１０は、図示するように、電源制御ユニット９から送信される負荷短絡データを受信する受信部１６と、受信した負荷短絡データが格納される記憶部１９と、イオン源電極７の交換が必要か否かを判断する判断部１８と、判断部１８がイオン源電極７の交換が必要であると判断した場合、イオン源電極７の交換を促すデータを制御ユニット１０に接続された表示装置（図示せず）に出力する警告データ出力部１７と、を有する。なお、判断部１８は、日時を計測するタイマを有している。
【００２２】
受信部１６は受信した負荷短絡データを判断部１８に送信する。そして、判断部１８は、受信部１６から送信される負荷短絡データを受信した場合、受信した負荷短絡データを該受信した日時と対応付けて記憶部１９に格納する（受信した日時データは上記タイマより取得する）。
【００２３】
また、この記憶部１９は、上述する負荷短絡データに加えて、イオン源電極７の交換が必要か否かを判断するための判断条件データ（例えば、本実施形態では、イオン源電極７の交換を促すか否かを判断するための「閾値ｉ´」、過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数「Ｎ」「ΔＮ」が格納されている）と、前記「閾値ｉ´」に関連付けて予め定めているイオン源電極７の残寿命時間を示すデータとが格納されている。
【００２４】
また、判断部１８は、受信部１６が負荷短絡データを受信した場合、後述する予め定めた規則に従って、記憶部１９に格納されているデータ（負荷短絡データ及び判断条件データ）を利用し、イオン源電極７
の交換が必要であるか否かを判断する。そして、判断部１８は、イオン源電極７の交換が必要であると判断した場合、イオン源電極７の交換を促す警告データおよび記憶部１９から読み出したイオン源電極７の残寿命時間を示すデータを警告データ出力部１７に送信する。
【００２５】
そして、警告データ出力部１７は、受信したデータに基づいて、イオン源電極７の交換を促すデータを出力する。なお、警告データ出力部１７の行うイオン源電極７の交換を促すデータの出力は、イオン源電極７の交換が行われるまで、継続して行われるものとする。
【００２６】
例えば、上記交換を促すデータが出力された後にイオン注入処理が終了したとする。そして、その後、イオン源電極７が交換されることなく、イオン注入装置が、制御ユニット１０に接続されている入力装置（図示せず）からのイオン注入処理の要求を受付けた場合、警告データ出力部１７は、再度、イオン源電極７の交換を促すデータを出力する。また、例えば、上記の場合において、入力装置から入力されたイオン注入処理の注入処理時間が、前記予め定めているイオン源電極７の残寿命時間より長い場合、判断部１８は、電源制御ユニット９の高圧電源制御部１５を制御（高圧電源８を作動せないように制御する）し、該入力されたイオン注入処理の要求を受付けないこととしてもよい。
【００２７】
なお、この制御ユニット１０には、プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを一時的に記憶する主記憶装置と、各種プログラム等が予め記憶されているハードディスク等の補助記憶装置と、周辺装置とのデータの送受信の制御を行うインタフェースと、を有する一般的なコンピュータシステムを用いることができる。そして、制御ユニット１０の上記各機能構成は、一般的なコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵが、補助記憶装置に記憶されている特定のプログラム（ＯＳ、受信プログラム、判断プログラム、警告データ出力プログラム、記憶プログラム）を、主記憶装置にロードし、実行することにより実現される。また、記憶部１９に格納されている負荷短絡データ、判断条件データ及び残寿命時間を示すデータは、補助記憶装置に格納されているものとする。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、イオン注入装置が、製品寿命に固体差があるイオン源電極７の交換時期を、該イオン注入装置に装着されたイオン源電極７ごとに個別に判断している。すなわち、本実施形態によれば装着されたイオン源電極７に対応して適切な交換時期を判断できる。したがって、イオン注入処理の途中でのイオン源電極７の寿命による負荷短絡の発生を防止することが出来る。そのため、負荷短絡が発生することに起因する製品不良を減らすことができ、イオン注入装置の信頼性を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば装着されたイオン源電極７に対応して適切な交換時期を判断できる。したがって、イオン源電極７を効率よく使用することが可能となる。そのため、イオン注入装置により製造されるターゲット（例えば半導体基板等）の生産コストを低減することができる。
【００３０】
続いて、イオン源電極７の残寿命時間と負荷短絡発生頻度（１時間当たりの負荷短絡発生回数）との関係を説明する。図２は、イオン源電極７の残寿命時間と負荷短絡発生頻度との関係を説明するための図である。図示するように、イオン源電極７の残寿命時間は、負荷短絡発生頻度が異常（通常時の負荷短絡発生頻度を基準に予め定めた回数を超える値）であった回数の増加に応じて減少している。このように、イオン源電極の負荷短絡発生頻度は、イオン源電極７の残寿命時間と密接な関係を有している（イオン源電極７の負荷短絡発生頻度は、イオン源電極７の残寿命時間を予測するための重要な要素になる）。本実施形態は、この関係に着目し（イオン源電極の総使用時間を計測しても、イオン源電極の寿命には固体差があるため、正確な残寿命を予測することができない）、イオン源電極７の負荷短絡回数をモニタし、その負荷短絡発生頻度を求め、求めた負荷短絡発生頻度から、予め定めた規則に基づいてイオン源電極７の交換が必要か否かについて判断し、イオン源電極７の交換を促す警告を行っている。
【００３１】
次に、本実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明する。図３は、制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【００３２】
初めに、制御ユニット１０の判断部１８は、イオン注入装置に新しいイオン源電極７が設置された場合（イオン源電極７が交換された場合）、そのことを認識して、自身が保持する「イオン源電極７の交換を促すか否かを判断するための変数i」を初期化（i＝０）する処理を行う（ステップ３１）。なお、判断部１８が、イオン源電極７が交換されたことを認識する処理については、本実施形態は、特に限定しない。例えば、電源制御ユニット９の検知部１３に、イオン源電極７が交換された場合に、そのことを検知することが出来る手段を設けておく。そして、検知部１３は、イオン源電極７が交換されたことを示すデータを、送信部１４を介して受信部１６に送信することとする。そして、判断部１８は受信部１６を介して、イオン源電極７が交換されたことを認識する。また、例えば、制御ユニット１０に、ユーザから手動操作のよる「変数ｉ」の初期化要求を受付ける操作部を設けておいて、該操作部が受付けた初期化要求のデータにより、イオン源電極７が交換されたことを認識することとしてもよい。
【００３３】
そして、イオン注入処理が開始されると、制御ユニット１０は、イオン源電極７で、負荷短絡が発生（電源制御ユニット９から送信される負荷短絡データを受信するまで）するまでそのまま待機する（ステップ３２）。
【００３４】
続いて、イオン源電極７の負荷短絡が発生した場合、制御ユニット１０の受信部１６は、送信部１４が送信する負荷短絡データ（電源制御ユニット９の検知部１３が検知し、送信部１４に送信させたデータ）を受信する。また、受信部１６は、前記受信した負荷短絡データを判断部１８に送信する。そして、判断部１８は、受信部１６から送信される負荷短絡データを受信し、該受信した負荷短絡データを該受信した日時と対応付けて記憶部１９に格納する（ステップ３３）。
【００３５】
続いて、判断部１８は、現時点（ステップ３３において負荷短絡データを受信した時点）を基準に過去1時間以内に発生した負荷短絡のデータを、記憶部１９に格納されている負荷短絡データから検索し、その数「ＮBD（過去1時間以内の負荷短絡回数）」をカウントする（ステップ３４）。
【００３６】
その後、判断部１８は、記憶部１９に予め格納されている以下の判断条件データ（Ｎ、ΔＮ）を読み出し、上記カウントしたＮBDが、以下の（式１）を満たすか否かを判定する（ステップ３５）。
【００３７】
ＮBD＞Ｎ＋ΔＮ・・・（式１）
なお、上記Ｎは、イオン注入装置の正常運転時の１時間当たりの負荷短絡発生頻度のことを云い、予め記憶部１９に格納されているものとする（本実施形態では、Ｎの値は限定しない。例えば、２〜５程度の数値を予め定めておくこととしてもよい）。また、上記ΔＮは、過去1時間以内の負荷短絡回数が正常か否かを判断するために用いる定数のことを云い、予め記憶部１９に格納されているものとする（本実施形態では、ΔＮの値のついては、特に限定しない。例えば、２〜５程度の数値を予め定めておくこととしてもよい）。
【００３８】
そして、判断部１８は、上記カウントしたＮBDが、（式１）を満足する場合、自身が保持している変数ｉに「１」を加算し、ステップ３７に進む（ステップ３６）。一方、判断部１８は、上記カウントしたＮBDが、（式１）を満足しない場合、ステップ３３に戻り、上述した各処理（ステップ３３〜ステップ３４）を行う。
【００３９】
そして、ステップ３７において、判断部１８は、記憶部１９に予め格納されている「イオン源電極７の交換を促すか否かを判断するための閾値ｉ´」を読み出し、変数ｉが以下の（式２）を満たすか否かを判定する。
【００４０】
ｉ＞ｉ´・・・（式２）
なお、この閾値「ｉ´」の値は特に限定しない。イオン源電極７の交換を促す時期に応じてユーザが特定することができるものとする。例えば、イオン源電極７の残寿命時間が「２０時間」になった場合、イオン源電極７の交換を促す出力が行われるようにイオン注入装置を設定するには、図２で例示したイオン源電極７と負荷短絡頻度との関係から閾値「ｉ´」の値を「５」としておけばよい（図２では、負荷短絡頻度の異常を５回検出した場合、イオン源電極７の残寿命時間が「２０時間」であることを示している）。
【００４１】
また、例えば、イオン源電極７の交換を促す出力が早めに行われるようにイオン注入装置を設定するには、例えば、閾値「ｉ´」を、「３」「４」等に設定しておくこととしてもよい。また、例えば、イオン源電極７を、寿命ぎりぎりまで使用したい場合は、閾値「ｉ´」を、「６」「７」等に設定しておくこととしてもよい。
【００４２】
また、この閾値「ｉ´」との関係で定まる残寿命時間のデータは、この閾値「ｉ´」を設定する際（記憶部１９に格納する際）に、併せて記憶部１９に格納しておくものとする。
【００４３】
そして、判断部１８は、上記（式２）を満足する場合、イオン源電極７の交換が必要であると判断し（ステップ３８）、ステップ３９に処理を進める。
【００４４】
その後、判断部１８は、記憶部１９に格納されているイオン源電極７の残寿命時間データを読み出す。そして、判断部１８は、該読み出した残寿命時間データ及びイオン源電極７の交換を促す警告データを警告データ出力部１７に送信する。その後、警告データ出力部１７は、イオン源電極７の交換を促すことを示す警告データ及び残寿命時間データを受信し、該受信したデータに基づいて、予め定められたイオン源電極７の交換を促すデータを出力する（ステップ３９）。なお、本実施形態では、この警告データを出力する方法は特に限定しない。例えば、制御ユニット１０に接続される表示装置に交換を促す警告画面を画像表示させることとしてもよい（この場合、警告画面には、例えば、イオン源電極７の残寿命時間及び交換を促すデータを表示させる）。
【００４５】
一方、判断部１８は、上記（式２）を満足しない場合、ステップ３３に戻り、上述した各処理（ステップ３３〜ステップ３６）を行う。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、イオン源電極７の個体差に関係なく、負荷短絡の発生頻度を基に、的確にイオン源電極７の交換時期を判断し、そして、イオン源電極７の交換を促すことが出来る。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態の構成は、制御ユニット１０の判断部１８が行うイオン源電極７の交換を促す処理が異なる以外は、図１に示す第１の実施形態の構成と同じである。
【００４８】
具体的には、第２の実施形態は、イオン源電極７の交換を判断するための「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」を、第１の実施形態のようにユーザが、予め記憶部１９に格納しておくのではなく（第１の実施形態では、例えばユーザは、経験則に基づいて定数Ｎを定める）、実際に装着されたイオン源電極７で発生した負荷短絡回数から算出することとしている。すなわち、判断部１８は、イオン注入処理開始から予め定めた期間に発生した負荷短絡発生回数を利用し、平均負荷短絡発生頻度（１時間当たりの平均負荷短絡発生回数）を求め、該求めた値を「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」とし、その後は、上述の図３で示したステップ３３〜３９と同様の処理を行う。なお、第２の実施形態の説明では、上記第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いることとする。
【００４９】
このように、本発明の第２の実施形態によれば、「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」を、装着された個々のイオン源電極７の負荷短絡回数の実測値に基づいて算出している。そのため、装着されたイオン源電極７のイオン寿命の個体差に影響を受けることなく、過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常であるか否かを判断するための定数Ｎを算出できる。
【００５０】
次に、第２の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明する。図４は、第２の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【００５１】
さて、本発明の第２の実施形態の判断部１８は、上述した変数ｉに加えて、さらに、予め定めた時間を経過するまでの間の負荷短絡発生回数をカウントするための変数ＮALLを保持している。そして、判断部１８は、イオン注入装置のイオン源電極７が交換された場合、自身が保持する変数ｉの初期化の加えて、変数ＮALLを初期化（ＮALL＝０）する処理を行う（ステップ４１）。
【００５２】
そして、イオン注入処理が開始されると、判断部１８は自身が保持するタイマを利用して注入処理累計時間の計測を開始する（ステップ４２）。続いて、イオン源電極７で負荷短絡が発生した場合、図３で説明した処理と同様の処理を行う。すなわち、受信部１６は、送信部１４から送信される負荷短絡データを受信し、該受信した負荷短絡データを判断部１８に送信する。そして、判断部１８は、受信部１６から送信される負荷短絡データを受信し、該受信した負荷短絡データを該受信した日時と対応付けて記憶部１９に格納する（ステップ４３）。
【００５３】
その後、判断部１８は、ステップ４３において負荷短絡データを受信した時点を基準にして、上記ステップ４２で計測を始めたイオン注入処理累計時間が、「予め定めた時間」を経過したか否かを判定する（ステップ４４）。この「予め定めた時間」とは、「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」を求めるために定めた時間のことを云う。なお、以下において「予め定めた時間」を「５００時間」として説明することとするが、本実施形態は特にこれを限定するものではない。
【００５４】
そして、判断部１８は、予め定めた時間である「５００時間」を経過していないと判断した場合、ＮALLに「１」を加算し（ステップ４６）、ステップ４３に戻る。
【００５５】
一方、判断部１８は、予め定めた「５００時間」を経過したと判断した場合、以下の（式３）に自身が保持するＮALLの値を代入して、「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」を算出する（ステップ４５）。そして、判断部１６は前記算出した定数Ｎを記憶部１９に格納する。
【００５６】
Ｎ＝ＮALL/５００・・・（式３）
その後の判断部１８は、図３で示したステップ３３〜ステップ３９と同じ処理のフローを行う。
【００５７】
このように、本発明の第２の実施形態によれば、「過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かを判断するための定数Ｎ」を、実際にイオン注入装置に装着されたイオン源電極７の負荷短絡発生回数に基づいて算出している。そのため、装着されたイオン源電極７ごとに個々に対応した上記「定数Ｎ」を算出でき、イオン注入装置の寿命の個体差に影響を受けない、適切なイオン源電極７の交換時期を判断することができる。また、本発明の第２の実施形態によれば、上記「定数Ｎ」を判断するための十分な経験値を有さないユーザであっても、第２の実施形態のイオン注入装置を利用すれば、イオン源電極７を適切な交換時期を判断することができる。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態の構成は、制御ユニット１０の判断部１８が行うイオン源電極７の交換を促す処理が異なる以外は、図１に示す第１の実施形態の構成と同じである。
【００５９】
具体的には、第３の実施形態は、過去1時間当たりの負荷短絡回数が正常か否かの判断に、イオン注入装置が実際に注入処理した際のイオンビーム２０のビーム電流値を考慮することとしている。これは、イオン源電極７での負荷短絡の発生頻度は、加速電圧やイオンビーム２０のビーム電流により変化することから、実際のイオン注入装置の運転状況を考慮して負荷短絡回数の正常か否かを判断することとしたものである。
【００６０】
すなわち、第３の実施形態では、ビーム電流が少ない程、イオン源電極７での負荷短絡が発生しやすいことに着目し、ビーム電流が予め定めた値以下の場合、過去１時間当たりの負荷短絡回数が正常値か否かの判断を、上述の（式１）の右辺に特定の係数（１より大きい数）を乗じてから行うこととして、運転状況の変化に対応することとした。なお、第３の実施形態の説明では、上記第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いることとする。
【００６１】
次に、第３の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明する。図５は、第３の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【００６２】
まず、図３で示したステップ３１〜ステップ３４と同じフローが図５においても行われる。その後、判断部１８はイオン注入室６のビーム電流測定装置１２で測定されたビーム電流値のデータ「Ｉ」を、受信部１６を介して受信し、該受信したビーム電流値のデータ「Ｉ」が、予め定めた電流値より大きいか否かを判定する（なお、以下において「予め定めた電流値」を「１００ｍＡ」とおいて説明するが、本実施形態は特にこれを限定するものではない）。具体的には取得した電流値が、以下の（式４）を満たすか否かを判定する（ステップ５１）。
【００６３】
Ｉ＞１００ｍＡ・・・（式４）
そして、（式４）を満足しない場合、ステップ５２の処理に進む。ステップ５２では、以下に示す（式５）に基づいて、過去1時間以内の負荷短絡回数ＮBDが正常か否かを判断する。
【００６４】
ＮBD＞（Ｎ＋ΔＮ）×１．５・・・（式５）
そして、判断部１８は、上記（式５）を満足しない場合、ステップ３３に戻る。また、判断部１８は、上記（式５）を満足する場合、図３で説明したステップ３６と同じ処理を行う。なお、（式５）は、ビーム電流が「１００ｍＡ」以下の場合の、過去1時間以内の負荷短絡回数ＮBDが正常か否かを判断するための条件式の一例を示したものであり、本実施形態は特にこれに限定されるものではない。
【００６５】
一方、判断部１８は、ステップ５１において、上記（式４）を満足すると判断した場合、図３で説明したステップ３５〜ステップ３９と同じ処理を行う。
【００６６】
このように、本発明の第３の実施形態では、ビーム電流値により１時間当たりの負荷短絡回数が正常であるか否かの判断基準を変更している。すなわち、本発明の第３の実施形態のイオン注入装置によれば、イオン注入装置の実際の運転状況を考慮に入れて、イオン源電極７の交換時期を判断することが出来る。
【００６７】
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明の第４の実施形態の構成は、判断部１８が行う処理が異なる以外は、図１に示す第１の実施形態の構成と同じである。なお、第４の実施形態の説明では、上記第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を用いることとする。
【００６８】
具体的には、第４の実施形態のイオン注入装置は、イオン源電極７の負荷短絡の発生頻度が「特定の値Ｎmax（例えば１時間当たり１０回以上）」以上の場合、判断部１８が、イオン源電極７の寿命がきたものと判断する。なお、上記「特定の値Ｎmax」は、予め記憶部１９に格納されているものとする。
【００６９】
そして、判断部１８は、電源制御ユニット９の高圧電源制御部１５を制御し、イオン注入処理を中断させる。また、判断部１８は、イオン注入室６が有するターゲット設置装置（図示せず）に、処理途中のターゲット２１をターゲットホルダ１１から回収させる処理を行わせる。その後、判断部１８は、イオン源電極７が交換されたことを認識した場合、交換したイオン源電極７のならしを行わせる（上記ターゲット設置装置にダミーターゲットをターゲットホルダ１１に載置させ、交換したイオン源電極７で、イオン注入処理を行う）。そして、イオン源電極７のならしが終了した後、判断部１８は、上記設置装置に処理途中のターゲット２１をターゲットホルダ１１に戻させ、かつ、高圧電源制御部１５を制御し、イオン注入処理を再開させる。
【００７０】
このように、本発明の第４の実施形態によれば、イオン注入処理の途中にイオン源電極の寿命が来たことを、個々のイオン源電極７の負荷短絡発生頻度に応じて判断している。また、イオン源電極７の寿命が来たことを判断した場合、イオン注入処理を中止することとしている。すなわち、イオン注入処理の途中にイオン源電極７の寿命が来て負荷短絡が頻発に発生した場合であっても、イオン源電極寿命を適切に判断し、イオン注入処理を中止するため、負荷短絡の発生を起因とする製品不良を減らすことができる。
【００７１】
次に、第４の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換処理のフローを説明する。図６は、第４の実施形態のイオン注入装置の制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換処理のフローを説明するための図である。
【００７２】
最初に、図３で示したステップ３２〜ステップ３４と同じフローが図６においても行われる。その後、判断部１８は、記憶部１９に予め格納されている上記説明した「特定の値Ｎmax」を読み出し、上記カウントしたＮBDが、以下の（式６）を満たすか否かを判定する（ステップ６１）。
【００７３】
ＮBD＞Ｎmax・・・（式６）
そして、判断部１８は、上記（式６）を満たす場合に、イオン源電極７の寿命が来ているものと判断し、イオン注入処理を中止させる指示を電源制御ユニット９に送信する（ステップ６２）。また、イオン注入装置６の上記設置装置に、処理途中のターゲット２１をターゲットホルダ１１から回収させる処理を行わせる（ステップ６３）。
【００７４】
さらに、判断部１８は、警告データ出力部１７にイオン源電極７が寿命であること及び交換を促すことを示すデータを送信する。その後、警告データ出力部１７は、イオン源電極７の交換を促すことを示すデータを受信し、該受信したデータに基づいて、予め定められたイオン源電極７の交換を促すデータを出力する。
【００７５】
その後、判断部１８は、イオン源電極７が交換されたことを認識した場合、上述したイオン源電極７のならしを行わせる指示を行う（ステップ６４）。また、イオン源電極７のならしが終了した後、判断部１８は、上記設置装置に処理途中のターゲット２１をターゲットホルダ１１に戻させる（ステップ６５）。その後は、ステップ３２の処理に戻る。
【００７６】
このように、本発明の第４の実施形態によれば、イオン源電極７の電極寿命を、個体差に応じて判断するため、イオン注入処理の途中に適切にイオン注入処理を中止することが出来る。すなわち、イオン注入処理の途中にイオン源電極７の寿命が来た場合であっても、イオン注入処理を中止するため、負荷短絡が発生することに起因する製品不良を減らすことができる。
【００７７】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、イオン注入装置において、イオン源電極の電極寿命の個体差に応じて、適切にイオン源電極を交換することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態が適用されたイオン注入装置の構成図である。
【図２】イオン源電極の残寿命時間と負荷短絡発生頻度との関係を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態が適用された制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態が適用された制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【図５】本発明の第３実施形態が適用された制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換を促す処理のフローを説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施形態が適用された制御ユニット１０が行うイオン源電極７の交換処理のフローを説明するための図である。
【符号の説明】
１…イオン源、２…質量分離磁石、３…加速管、４…四重極磁石、５…変更磁石、６…イオン注入装置、７…イオン源電極、８…高圧電源、９…電源制御ユニット、１０…制御ユニット、１１…ターゲットホルダ、１２…ビーム電流測定装置、１３…検知部、１４…送信部、１５…高圧電源制御部、１６…受信部、１７…警告データ出力部、１８…判断部、１９…記憶部、２０…イオンビーム、２１…ターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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