JP2010161007A - Method and device for cleaning ion implantation device - Google Patents

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Toshiaki Hamaguchi
敏昭 濱口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for cleaning an ion implantation device, capable of further widely cleaning the inside surface of a mass analyzer. <P>SOLUTION: The method for cleaning an ion implantation device including a drawing electrode for drawing ion beam and a mass analyzer for deflecting the track of the ion beam by a magnetic field includes a step of irradiating the inside surface of the mass analyzer with the ion beam. In the step of irradiating with the ion beam, a drawing voltage to be applied to the drawing electrode is fluctuated, and the intensity of the magnetic field is also fluctuated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン注入装置のクリーニング方法及びクリーニング装置に関するものであり、詳しくは、イオン注入装置に備えられた質量分析器の内側表面を、イオンビームを用いてクリーニングする技術に関するものである。   The present invention relates to a cleaning method and a cleaning apparatus for an ion implantation apparatus, and more particularly to a technique for cleaning an inner surface of a mass analyzer provided in the ion implantation apparatus using an ion beam.

イオンビームを引出す引出し電極を有するイオン源と、偏向磁界を発生する質量分析用磁石を有する質量分析器と、を備えたイオン注入装置が既に知られている。
このイオン注入装置を用いて、イオン源において一次的に生成したイオンをウエハ等の材料表面に注入する際、質量分析器を用いて所望の質量を有するイオンのみを選別して注入したにも関わらず、材料表面には意図しないイオンが注入される場合がある。これは、性能が均一な製品を大量に生産する上で課題となる。
An ion implantation apparatus including an ion source having an extraction electrode for extracting an ion beam and a mass analyzer having a mass analysis magnet for generating a deflection magnetic field has already been known.
Using this ion implantation apparatus, when ions produced primarily in an ion source are implanted into the surface of a material such as a wafer, only ions having a desired mass are selected and implanted using a mass analyzer. In some cases, unintended ions may be implanted into the material surface. This is a problem when mass-producing products with uniform performance.

このような課題が発生する主な原因は、質量分析器によりイオン選別をする際に、意図しないイオン(即ち、不純物イオン)が質量分析器の内側表面に衝突し、その結果、不純物イオンに起因する副生成物が前記した内側表面に堆積することにある。質量分析器の内側表面において、副生成物の堆積が進行すると、イオン選別時に不純物イオンが副生成物に衝突する。この衝突により前記の副生成物が分解することで、副生成物の構成元素を含んだ新たなイオンが二次的に生成され易くなる。この新たに生成したイオンがウエハ等の材料表面に到達すると、不純物イオンによる表面汚染やドーピング等が起こる。
このような課題を回避するために、従来技術では、偏向磁界の強度のみを変動させることで、質量分析器の内側表面にイオンビームを意図的に照射して、内側表面から副生成物を取り除くことが行われてきた。この様なクリーニング方法として、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。
The main cause of this problem is that when ions are selected by the mass analyzer, unintended ions (ie, impurity ions) collide with the inner surface of the mass analyzer, resulting in impurity ions. The by-product is deposited on the inner surface. As deposition of by-products proceeds on the inner surface of the mass spectrometer, impurity ions collide with the by-products during ion sorting. As the by-products are decomposed by this collision, new ions containing the constituent elements of the by-products are easily generated secondarily. When the newly generated ions reach the surface of a material such as a wafer, surface contamination or doping due to impurity ions occurs.
In order to avoid such a problem, in the prior art, by changing only the strength of the deflection magnetic field, the inner surface of the mass analyzer is intentionally irradiated with an ion beam to remove by-products from the inner surface. Things have been done. As such a cleaning method, for example, a technique described in Patent Document 1 is known.

特開平9−36059号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-36059

しかしながら、従来技術では、質量分析器の内側表面においてクリーニングすることができる領域には限界があり、内側表面のより広い領域をクリーニングすることができていなかった。
そこで、本発明の幾つかの態様は、このような課題に鑑みてなされたものであって、質量分析器の内側表面をより広くクリーニングできるようにしたイオン注入装置のクリーニング方法及びクリーニング装置を提供することを目的としている。
However, in the prior art, there is a limit to the area that can be cleaned on the inner surface of the mass analyzer, and a wider area on the inner surface cannot be cleaned.
Accordingly, some aspects of the present invention have been made in view of such problems, and provide a cleaning method and a cleaning apparatus for an ion implantation apparatus that can clean the inner surface of a mass analyzer more widely. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るイオン注入装置のクリーニング方法では、イオンビームを引出す引出し電極と、磁界により前記イオンビームの軌道を偏向させる質量分析器と、を備えるイオン注入装置のクリーニング方法であって、前記質量分析器の内側表面に前記イオンビームを照射する工程を含み、前記イオンビームを照射する工程では、前記引出し電極に印加する引出し電圧を変動させるとともに、前記磁界の強度を変動させることを特徴としている。   In order to achieve the above object, an ion implantation apparatus cleaning method according to an aspect of the present invention includes an extraction electrode that extracts an ion beam, and a mass analyzer that deflects the trajectory of the ion beam using a magnetic field. An apparatus cleaning method comprising the step of irradiating the inner surface of the mass analyzer with the ion beam, wherein in the step of irradiating the ion beam, the extraction voltage applied to the extraction electrode is varied, and the magnetic field It is characterized by varying the intensity of the.

このようなクリーニング方法によれば、前記引出し電圧及び前記偏向磁界の強度をパラメーターとして、それぞれ独立に変動させることができる。2つのパラメーターから導かれる組み合わせの数は多様であり、従来技術と比べて、質量分析器の内側表面のより広い領域にイオンビームを照射することができる。従って、内側表面のより広い領域をクリーニングすることができる。これにより、例えばウエハ等の材料の表面汚染や意図しないイオンのドーピング等を抑制することが可能となる。
また、上記のクリーニング方法において、前記イオンビームを照射する工程では、前記引出し電圧を周期的に変動させることを特徴としても良い。
このようなクリーニング方法によれば、質量分析器の内側表面へのイオンビームの照射を反復して実施することができるので、より効果的に副生成物を取り除くことができる。
According to such a cleaning method, the extraction voltage and the intensity of the deflection magnetic field can be varied independently as parameters. The number of combinations derived from the two parameters varies, and the ion beam can be irradiated to a wider area on the inner surface of the mass analyzer compared to the prior art. Thus, a wider area of the inner surface can be cleaned. Thereby, for example, surface contamination of a material such as a wafer or unintended ion doping can be suppressed.
In the cleaning method, the extraction voltage may be periodically changed in the step of irradiating the ion beam.
According to such a cleaning method, since the irradiation of the ion beam onto the inner surface of the mass analyzer can be repeatedly performed, the by-product can be more effectively removed.

さらに、上記のクリーニング方法において、前記イオンビームを照射する工程では、前記磁界の強度を周期的に変動させることを特徴としても良い。
このようなクリーニング方法によれば、質量分析器の内側表面へのイオンビームの照射を反復して実施することができるので、さらに効果的に副生成物を取り除くことができる。
さらに、上記のクリーニング方法において、前記イオンビームを照射する工程では、前記磁界の強度を周期的に変動させるとともに、前記磁界の強度の変動周期を前記引出し電圧の変動周期と異ならせることを特徴としても良い。
Furthermore, in the cleaning method described above, in the step of irradiating the ion beam, the intensity of the magnetic field may be periodically changed.
According to such a cleaning method, irradiation of the ion beam onto the inner surface of the mass analyzer can be repeatedly performed, so that by-products can be more effectively removed.
Furthermore, in the cleaning method, in the step of irradiating the ion beam, the intensity of the magnetic field is periodically changed, and the fluctuation period of the magnetic field intensity is different from the fluctuation period of the extraction voltage. Also good.

このようなクリーニング方法によれば、前記した2つのパラメーターの変動周期は異なるため、そこから導かれるパラメーターの組み合わせの数はより多数化する。故に、質量分析器の内側表面におけるクリーニングイオンの照射領域を拡大させることができるので、効果的に副生成物を取り除くことができる。
さらに、上記のクリーニング方法において、前記イオンビームは希ガスのイオンであることを特徴としても良い。
このようなクリーニング方法によれば、従来技術で用いられてきた反応性の高いガスよりも安価な希ガスをクリーニングイオンとして用いることができるので、低いランニングコストでクリーニングを実施することができる。従って、一定のコストでクリーニングの実施頻度または反復回数を増加させることができるため、より効果的に副生成物を取り除くことができる。
According to such a cleaning method, since the fluctuation periods of the two parameters described above are different, the number of parameter combinations derived therefrom is increased. Therefore, the irradiation region of the cleaning ions on the inner surface of the mass analyzer can be enlarged, so that by-products can be effectively removed.
Further, in the above cleaning method, the ion beam may be rare gas ions.
According to such a cleaning method, since a rare gas that is less expensive than a highly reactive gas used in the prior art can be used as cleaning ions, cleaning can be performed at a low running cost. Therefore, since the frequency of performing cleaning or the number of repetitions can be increased at a constant cost, a by-product can be more effectively removed.

また、上記のクリーニング方法において、前記イオンビームを照射する工程は、第一照射工程と、前記第一照射工程後に実施する第二照射工程と、を含み、前記第一照射工程において照射するイオンビームは希ガスのイオンであるとともに、前記第二照射工程において照射するイオンビームはドーパントのイオンであることを特徴としても良い。
このようなクリーニング方法によれば、クリーニングガスを用いて質量分析器の内側表面から副生成物を取り除いた後に、ドーパントイオンにより前記の内側表面をポストクリーニングすることができる。これにより、ドーパントイオンが内側表面に衝突した際、二次的に生成されるイオンはドーパントと同一の構成元素を有することとなる。従って、ドーパントをウエハ等の材料に注入する際、材料の表面汚染や意図しないイオンのドーピング等を効果的に抑制することが可能となる。
In the cleaning method, the ion beam irradiation step includes a first irradiation step and a second irradiation step performed after the first irradiation step, and the ion beam irradiated in the first irradiation step. Is a rare gas ion, and the ion beam irradiated in the second irradiation step may be a dopant ion.
According to such a cleaning method, after the by-product is removed from the inner surface of the mass analyzer using a cleaning gas, the inner surface can be post-cleaned with dopant ions. Thereby, when a dopant ion collides with an inner surface, the ion produced | generated secondary will have the same component element as a dopant. Therefore, when the dopant is implanted into a material such as a wafer, surface contamination of the material or unintentional ion doping can be effectively suppressed.

本発明の別の態様に係るイオン注入装置では、イオンビームを引出す引出し電極と、磁界により前記イオンビームの軌道を偏向させる質量分析器と、を備えるイオン注入装置であって、前記イオン注入装置をクリーニングする際に、前記引出し電極に印加する引出し電圧を変動させるとともに、前記磁界の強度を変動させる制御部を備えることを特徴としている。
このようなイオン注入装置によれば、前記引出し電圧及び前記偏向磁界の強度をパラメーターとして、それぞれ独立に変動させることができる。これにより、2つのパラメーターから導かれる組み合わせの数は多様となり、従来技術と比べて、質量分析器の内側表面のより広い領域にイオンビームを照射することができる。従って、内側表面のより広い領域をクリーニングすることができる。これにより、前記した材料の表面汚染や意図しないイオンのドーピング等を抑制することが可能となる。
An ion implantation apparatus according to another aspect of the present invention is an ion implantation apparatus comprising: an extraction electrode that extracts an ion beam; and a mass analyzer that deflects a trajectory of the ion beam by a magnetic field. In the cleaning, a control unit is provided for changing the extraction voltage applied to the extraction electrode and changing the intensity of the magnetic field.
According to such an ion implantation apparatus, the extraction voltage and the intensity of the deflection magnetic field can be varied independently as parameters. As a result, the number of combinations derived from the two parameters varies, and the ion beam can be irradiated to a wider area on the inner surface of the mass analyzer as compared with the prior art. Thus, a wider area of the inner surface can be cleaned. Thereby, it is possible to suppress surface contamination of the above-described material, unintended ion doping, and the like.

本発明の実施の一形態に係る、イオン注入装置100の構成を示した図。The figure which showed the structure of the ion implantation apparatus 100 based on one Embodiment of this invention. イオン注入装置100のクリーニング工程を示すフローチャート。5 is a flowchart showing a cleaning process of the ion implantation apparatus 100. 本発明の実施の一形態に係る、引出し電圧と時間との関係を示した図。The figure which showed the relationship between extraction voltage and time based on one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態に係る、偏向磁界強度と時間との関係を示した図。The figure which showed the relationship between deflection magnetic field intensity and time based on one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態に係る、制御部を有するイオン注入装置100’の構成を示した図。The figure which showed the structure of ion implantation apparatus 100 'which has a control part based on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るイオン注入装置100の構成例を示す概念図である。図1に示すように、クリーニングの対象となるイオン注入装置100は、イオン源1と質量分析器2とを含み、イオン源1は熱電子発生用フィラメント111を有するイオン生成部11と引出し電極12とで構成され、質量分析器2は質量分析用磁石21と質量分析管22とで構成される。さらに、質量分析用磁石21は質量分析用磁石ハウジング内(図示せず)に支持されるとともに、質量分析管22の周囲に設置される。ここで、質量分析用磁石21とは、例えば磁気コイル(図示せず)に電流を流すことで偏向磁界を発生させるものを指す。また、質量分析管22とは、例えば、非磁性の材料で形成され、その形状は略扇形の外観を有する管であり、この管の内部をクリーニング用のイオンが移動できるものを指す。さらに、「質量分析器の内側表面」とは、質量分析器2が有する質量分析管22の内側表面、より詳しくは質量分析器2が有する質量分析管22において、クリーニングイオンの移動経路に面した表面を指す。なお、イオン注入装置100の内部は所望する真空度に保たれている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of an ion implantation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an ion implantation apparatus 100 to be cleaned includes an ion source 1 and a mass analyzer 2, and the ion source 1 includes an ion generation unit 11 having a thermoelectron generating filament 111 and an extraction electrode 12. The mass analyzer 2 includes a mass analysis magnet 21 and a mass analysis tube 22. Further, the mass analysis magnet 21 is supported in the mass analysis magnet housing (not shown) and is installed around the mass analysis tube 22. Here, the mass spectrometry magnet 21 refers to a magnet that generates a deflection magnetic field by passing a current through a magnetic coil (not shown), for example. The mass spectrometer tube 22 is a tube made of, for example, a non-magnetic material and having a substantially fan-shaped appearance, and refers to a tube in which cleaning ions can move inside the tube. Further, the “inner surface of the mass analyzer” means the inner surface of the mass analyzer tube 22 included in the mass analyzer 2, more specifically, the cleaning ion moving path in the mass analyzer tube 22 included in the mass analyzer 2. Refers to the surface. Note that the inside of the ion implantation apparatus 100 is maintained at a desired degree of vacuum.

次に、実施の一形態に係るその場クリーニングの工程手順を図2に示したフローチャートを用いて説明する。ここで述べる「その場クリーニング」とは、質量分析器2の使用環境下において、副生成物が堆積した部分に対して実施するクリーニングのことを指す。
図2のA〜Dは、本願発明に係るクリーニング方法における各工程を示す工程図である。本明細書では、図1に示したイオン注入装置100が備える質量分析器2を、イオン源1で生成したクリーニングイオン3を用いて、図2のA〜D工程に沿ってその場クリーニングする場合を想定する。図2に示すように、このクリーニング方法は、ガス導入工程(A)と、イオン化工程(B)と、イオン引出し工程(C)と、イオン衝突工程(D)と、から構成される。
Next, the in-situ cleaning process procedure according to the embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The “in-situ cleaning” described here refers to cleaning performed on a portion where a by-product is deposited in the usage environment of the mass analyzer 2.
2A to 2D are process diagrams showing each process in the cleaning method according to the present invention. In this specification, the mass analyzer 2 included in the ion implantation apparatus 100 shown in FIG. 1 is cleaned in situ along the steps A to D in FIG. 2 using the cleaning ions 3 generated by the ion source 1. Is assumed. As shown in FIG. 2, the cleaning method includes a gas introduction step (A), an ionization step (B), an ion extraction step (C), and an ion collision step (D).

図2のA工程では、イオン生成部11にクリーニングイオン3の原材料となるガス(即ち、クリーニングガス)を所望の流量で連続的に導入する。ここで、用いるクリーニングガスとしては希ガスが好適である。従来技術では、酸素、水素、フッ素といった高い反応性を有するガスがクリーニングガスとして用いられてきた。しかしながら、本発明においては、反応性の高いガスより安価な希ガスをクリーニングガスとして用いることが好ましい。これにより、低いランニングコストでクリーニングを実施することができ、一定のコスト内におけるクリーニングの実施頻度または反復回数を増加させることができる。また、本発明においては、副生成物の構成元素よりも重い元素であっても、これをガスとしてイオン生成部11に導入することで、クリーニングガスとして用いることができる。   In step A of FIG. 2, a gas (that is, a cleaning gas) that is a raw material of the cleaning ions 3 is continuously introduced into the ion generation unit 11 at a desired flow rate. Here, a rare gas is suitable as the cleaning gas to be used. In the prior art, highly reactive gases such as oxygen, hydrogen, and fluorine have been used as cleaning gases. However, in the present invention, it is preferable to use a rare gas that is less expensive than a highly reactive gas as the cleaning gas. As a result, cleaning can be performed at a low running cost, and the frequency of performing cleaning or the number of repetitions can be increased within a certain cost. In the present invention, even an element heavier than a constituent element of a by-product can be used as a cleaning gas by introducing it into the ion generator 11 as a gas.

次に、図2のB工程では、図2のA工程でイオン生成部11に導入したクリーニングガスに、熱電子発生用フィラメント111から発生した熱電子を衝突させる。これにより、導入したクリーニングガスがイオン化する。
そして、図2のC工程では、引出し電極12に所望の電圧を印加することで、図2のB工程で生成したクリーニングイオン3をイオン生成部11から引出し、イオンビーム4を形成する。形成されたイオンビーム4は質量分析器2へ入射される。入射の際、引出し電極12に印加する引出し電圧を周期的に変動させると、イオンビーム4の、質量分析器2への入射エネルギーも周期的に変動する。ここで、周期的変動としては、図3に示したように、引出し電圧は正弦波電圧または三角波電圧で良い。さらに、引出し電圧と変動周期は、例えば印加電圧の最小値を30キロボルト程度、最大値を100キロボルト程度とし、変動周期を1秒程度としても構わない。
Next, in the B process of FIG. 2, the thermal electrons generated from the thermoelectron generating filament 111 are collided with the cleaning gas introduced into the ion generating unit 11 in the A process of FIG. Thereby, the introduced cleaning gas is ionized.
2, by applying a desired voltage to the extraction electrode 12, the cleaning ions 3 generated in the step B of FIG. 2 are extracted from the ion generation unit 11 to form the ion beam 4. The formed ion beam 4 is incident on the mass analyzer 2. When the extraction voltage applied to the extraction electrode 12 is periodically changed at the time of incidence, the incident energy of the ion beam 4 to the mass analyzer 2 is also periodically changed. Here, as the periodic variation, as shown in FIG. 3, the extraction voltage may be a sine wave voltage or a triangular wave voltage. Further, with regard to the extraction voltage and the fluctuation period, for example, the minimum value of the applied voltage may be about 30 kilovolts, the maximum value may be about 100 kilovolts, and the fluctuation period may be about 1 second.

原理的に、質量分析器2内におけるイオンビーム4の軌道の偏向度は、クリーニングイオン3の質量及び電荷が一定の場合、質量分析用磁石21が発生する偏向磁界の強度と、イオン源1からの引出し電圧(即ち、質量分析器2への入射エネルギー)と、の組み合わせに応じて一義的に決定される。ここで述べる「軌道の偏向度」とは、クリーニングイオン3の軌道が磁界によって曲げられる度合いのことを指す。クリーニングイオン3の質量及び電荷が一定の場合であり、かつ偏向磁界の強度が一定の場合には、イオンビーム4の軌道の偏向度は入射エネルギーの値に依存する。従って、引出し電圧を周期的に変動させることで、質量分析器2の内側表面にクリーニングイオン3のイオンビーム4を反復して衝突させることができるので、効果的なクリーニングを実施することができる。   In principle, the degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 in the mass analyzer 2 depends on the intensity of the deflection magnetic field generated by the mass analysis magnet 21 and the ion source 1 when the mass and charge of the cleaning ion 3 are constant. And the extraction voltage (that is, the incident energy to the mass analyzer 2) are uniquely determined. The “orbit deflection degree” described here refers to the degree to which the orbit of the cleaning ions 3 is bent by a magnetic field. When the mass and charge of the cleaning ions 3 are constant and the strength of the deflection magnetic field is constant, the degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 depends on the value of the incident energy. Therefore, by periodically varying the extraction voltage, the ion beam 4 of the cleaning ions 3 can be repeatedly collided with the inner surface of the mass analyzer 2, so that effective cleaning can be performed.

次に、図2のD工程では、クリーニングイオン3のイオンビーム4の軌道を質量分析用磁石21が発生する偏向磁界によって偏向させ、イオンビーム4を質量分析器2の内側表面に衝突させる。この工程では、まず、質量分析用磁石21に備えた磁気コイル(図示せず)に流す電流量を周期的に変動させ、質量分析用磁石21が発生する偏向磁界の強度を周期的に変動させる。磁界強度の変動周期は、引出し電圧の変動周期と異なることが好ましい。ここで述べる「変動周期が異なる」とは、磁界強度の変動周期は引出し電圧の変動周期の一倍よりも長いことを指す。本願発明の実施の一形態においては、例えば、磁界強度の変動周期を引出し電圧の変動周期の10倍よりも長くすることが好ましい。より好ましくは、磁界強度の変動周期を10秒よりも長くするとともに、引出し電圧の変動周期の10倍よりも長くする。つまり、引出し電圧の変動周期を1秒とした場合には、磁界強度の変動周期を10秒よりも長くしてもいいし、引出し電圧の変動周期を10秒とした場合には、磁界強度の変動周期を100秒よりも長くしてもいい。なお、磁界強度の変動周期を10秒よりも長くすることで、磁界強度を変動させる際に発現する残留磁化の影響が少なくなり、より効果的なクリーニングが実施できる。   Next, in step D of FIG. 2, the trajectory of the ion beam 4 of the cleaning ions 3 is deflected by the deflection magnetic field generated by the mass analysis magnet 21, and the ion beam 4 is collided with the inner surface of the mass analyzer 2. In this step, first, the amount of current passed through a magnetic coil (not shown) provided in the mass analysis magnet 21 is periodically changed, and the intensity of the deflection magnetic field generated by the mass analysis magnet 21 is periodically changed. . The fluctuation period of the magnetic field strength is preferably different from the fluctuation period of the extraction voltage. Here, “the fluctuation period is different” means that the fluctuation period of the magnetic field intensity is longer than one time of the fluctuation period of the extraction voltage. In one embodiment of the present invention, for example, it is preferable to make the fluctuation period of the magnetic field intensity longer than 10 times the fluctuation period of the extraction voltage. More preferably, the fluctuation period of the magnetic field strength is made longer than 10 seconds and longer than 10 times the fluctuation period of the extraction voltage. That is, when the fluctuation period of the extraction voltage is 1 second, the fluctuation period of the magnetic field strength may be longer than 10 seconds, and when the fluctuation period of the extraction voltage is 10 seconds, the magnetic field intensity The fluctuation period may be longer than 100 seconds. Note that by making the fluctuation period of the magnetic field intensity longer than 10 seconds, the influence of the residual magnetization that appears when the magnetic field intensity is changed is reduced, and more effective cleaning can be performed.

磁界強度の変動に関しては、例えば図4(a)及び(b)に示したように、単純増加であっても構わないし、単純減少であっても構わない。また、正弦波的に増減させても構わない。原理的に、クリーニングイオン3の質量及び電荷が一定の場合であり、かつ入射エネルギーが一定の場合には、イオンビーム4の軌道の偏向度は偏向磁界の強度に依存する。従って、磁界強度の周期的に変動させることで、質量分析器2の内側表面にクリーニングイオン3のイオンビーム4を反復して衝突させることができる。   Regarding the fluctuation of the magnetic field strength, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, it may be a simple increase or a simple decrease. Moreover, you may increase / decrease sinusoidally. In principle, when the mass and charge of the cleaning ion 3 are constant and the incident energy is constant, the degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 depends on the strength of the deflection magnetic field. Therefore, the ion beam 4 of the cleaning ions 3 can repeatedly collide with the inner surface of the mass analyzer 2 by periodically changing the magnetic field strength.

次に、前記の偏向磁界中を、図2のC工程で引出したイオンビーム4を通過させる。偏向磁界強度の変動周期と引出し電圧の変動周期とを異ならせることで、偏向磁界強度及び引出し電圧の設定値から導かれる組み合わせの数は従来技術の場合と比較して増大し、質量分析管22内におけるイオンビーム4の軌道の偏向度も多様となる。具体的には、偏向磁界強度が大きく、かつ引出し電圧が小さい場合には、イオンビーム4の軌道の偏向度は大きくなるため、図1に示すように、質量分析器2の入射口付近41にイオンビーム4が衝突する。対照的に、偏向磁界強度が小さく、かつ引出し電圧が大きい場合には、イオンビーム4の軌道の偏向度は小さくなるため、質量分析器2の出射口付近42にイオンビーム4が衝突する。つまり、偏向磁界強度及び引出し電圧をともに変動させることで、イオンビーム4を質量分析器2の内側表面のクリーニングすべき領域に反復して衝突させることができる。偏向磁界強度及び引出し電圧の変動を開始するタイミングについては、この2つを同時に変動させても構わないし、偏向磁界強度を変動させた後に引出し電圧を変動させても構わない。また、引出し電圧を変動させた後に偏向磁界強度を変動させても構わない。イオンビーム4の反復衝突を繰り返すことにより、クリーニング領域に付着している副生成物をより効果的に取り除くことができる。故に、前記したイオン注入装置100に設置した材料の表面汚染やドーピング等の問題も解決され、性能が均一である製品を大量に生産することが可能となる。   Next, the ion beam 4 extracted in the step C in FIG. 2 is passed through the deflection magnetic field. By making the fluctuation period of the deflection magnetic field intensity different from the fluctuation period of the extraction voltage, the number of combinations derived from the set values of the deflection magnetic field intensity and the extraction voltage is increased as compared with the case of the prior art, and the mass analysis tube 22 is obtained. The degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 in the inside also varies. Specifically, when the deflection magnetic field strength is large and the extraction voltage is small, the degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 is large, and therefore, in the vicinity of the entrance 41 of the mass analyzer 2 as shown in FIG. The ion beam 4 collides. In contrast, when the strength of the deflection magnetic field is small and the extraction voltage is large, the degree of deflection of the trajectory of the ion beam 4 is small, so that the ion beam 4 collides with the vicinity 42 of the exit port of the mass analyzer 2. That is, by changing both the deflection magnetic field strength and the extraction voltage, the ion beam 4 can repeatedly collide with the region to be cleaned on the inner surface of the mass analyzer 2. With respect to the timing of starting the fluctuation of the deflection magnetic field strength and the extraction voltage, the two may be changed simultaneously, or the extraction voltage may be changed after the deflection magnetic field intensity is changed. Further, the deflection magnetic field intensity may be changed after the extraction voltage is changed. By repeating the repeated collision of the ion beam 4, the by-product adhering to the cleaning region can be more effectively removed. Therefore, problems such as surface contamination and doping of the material installed in the above-described ion implantation apparatus 100 are solved, and a product with uniform performance can be produced in large quantities.

(応用例1)
上記実施形態において、図5に示した制御部31を組み込むことで、前記した引出し電圧及び偏向磁界強度を自動的に変動させることも可能である。制御部31には、本願発明の実施の一形態に係るクリーニング方法の各工程をシーケンス制御するプログラムが組み込まれている。従って、例えば、引出し電圧及び偏向磁界強度の変動周期や引出し電圧の最大値及び最小値、質量分析用磁石21に含まれる磁気コイルに流す電流量等を予め設定することで、自動的にクリーニングを実施することができる。従って、メンテナンス時に、人手による作業負荷を軽減することができる。
(Application 1)
In the above embodiment, by incorporating the control unit 31 shown in FIG. 5, it is possible to automatically vary the above-described extraction voltage and deflection magnetic field strength. The control unit 31 incorporates a program for sequence control of each process of the cleaning method according to the embodiment of the present invention. Accordingly, for example, by automatically setting the extraction voltage and deflection magnetic field strength fluctuation period, the maximum and minimum values of the extraction voltage, the amount of current flowing through the magnetic coil included in the mass analysis magnet 21, etc., cleaning is performed automatically. Can be implemented. Therefore, it is possible to reduce the manual work load during maintenance.

(応用例2)
上記実施形態において、クリーニングガス3を用いてその場クリーニングした質量分析器2の内側表面を、ドーパントイオンを用いて被覆すること(即ち、ポストクリーニング)も可能である。ポストクリーニングする際には上記実施形態と同一の手続きをする。ここで述べる「ドーパント」とは、イオン注入装置100に設置したウエハ等の材料に意図して注入する元素のことを指し、ドーパントイオンとは、前記元素のイオンを指す。
(Application example 2)
In the above embodiment, the inner surface of the mass analyzer 2 cleaned in situ using the cleaning gas 3 can be coated with dopant ions (ie, post-cleaning). When performing post cleaning, the same procedure as in the above embodiment is performed. The “dopant” described here refers to an element that is intentionally implanted into a material such as a wafer installed in the ion implantation apparatus 100, and the dopant ion refers to an ion of the element.

クリーニング後の製品処理で質量分析器2を用いて質量選別する際、予めポストクリーニングされた質量分析器2の内側表面にドーパントイオンが衝突すると、ドーパントと同一元素で構成されたイオンが二次的に生成する。本明細書で述べる「二次的に生成」とは、イオン源1における一次的なイオン生成とは異なり、クリーニングイオン3またはドーパントイオンが質量分析器2の内側表面に衝突し、その結果、前記の内側表面に堆積した副生成物が分解することでイオン生成することを指す。このドーパントと同一元素で構成されたイオンがイオン注入装置100内に設置した材料の表面に到着し付着したとしても、前記の表面汚染やドーピング等の問題は起こりにくい。故に、前記問題も解決され、性能が均一である製品を大量に生産することが可能となるとともに、ウエハ等における不純物混入の可能性をより一層低減することができる。   When mass screening is performed using the mass analyzer 2 in the product processing after cleaning, if a dopant ion collides with the inner surface of the mass analyzer 2 that has been post-cleaned in advance, ions composed of the same element as the dopant are secondary. To generate. The “secondary generation” described in this specification is different from the primary ion generation in the ion source 1, and the cleaning ions 3 or dopant ions collide with the inner surface of the mass analyzer 2. This refers to the generation of ions by decomposition of by-products deposited on the inner surface. Even if ions composed of the same element as the dopant arrive and adhere to the surface of the material installed in the ion implantation apparatus 100, the problems such as surface contamination and doping are unlikely to occur. Therefore, the above problem can be solved, and a product with uniform performance can be produced in a large quantity, and the possibility of contamination of impurities in the wafer or the like can be further reduced.

1 イオン源,2 質量分析器,3 クリーニングガス,4 イオンビーム,11 イオン生成部,12 引出し電極,21 質量分析用磁石,22 質量分析管,31 制御部,41 偏向度が大きい場合にクリーニングガスが衝突する部分,42 偏向度が小さい場合にクリーニングガスが衝突する部分,100,100’ イオン注入装置,111 熱電子発生用フィラメント   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source, 2 Mass analyzer, 3 Cleaning gas, 4 Ion beam, 11 Ion production part, 12 Extraction electrode, 21 Mass analysis magnet, 22 Mass analysis tube, 31 Control part, 41 Cleaning gas when deflection degree is large 42, part where cleaning gas collides when the degree of deflection is small, 100, 100 ′ ion implantation device, 111 filament for generating thermoelectrons

Claims (7)

イオンビームを引出す引出し電極と、
磁界により前記イオンビームの軌道を偏向させる質量分析器と、を備えるイオン注入装置のクリーニング方法であって、
前記質量分析器の内側表面に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記イオンビームを照射する工程では、前記引出し電極に印加する引出し電圧を変動させるとともに、前記磁界の強度を変動させることを特徴とするイオン注入装置のクリーニング方法。
An extraction electrode for extracting an ion beam;
A mass analyzer that deflects the trajectory of the ion beam by a magnetic field, and a cleaning method for an ion implantation apparatus comprising:
Irradiating the inner surface of the mass analyzer with the ion beam;
In the ion beam irradiation step, the extraction voltage applied to the extraction electrode is changed and the intensity of the magnetic field is changed.
前記イオンビームを照射する工程では、前記引出し電圧を周期的に変動させることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。   The method of cleaning an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein in the step of irradiating the ion beam, the extraction voltage is periodically changed. 前記イオンビームを照射する工程では、前記磁界の強度を周期的に変動させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。   3. The cleaning method for an ion implantation apparatus according to claim 1, wherein in the step of irradiating the ion beam, the intensity of the magnetic field is periodically changed. 前記イオンビームを照射する工程では、前記磁界の強度を周期的に変動させるとともに、前記磁界の強度の変動周期を前記引出し電圧の変動周期と異ならせることを特徴とする請求項2に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。   3. The ion according to claim 2, wherein in the step of irradiating the ion beam, the intensity of the magnetic field is periodically changed, and the fluctuation period of the magnetic field intensity is different from the fluctuation period of the extraction voltage. Cleaning method for injection device. 前記イオンビームは希ガスのイオンであることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。   The ion implantation apparatus cleaning method according to claim 1, wherein the ion beam is a rare gas ion. 前記イオンビームを照射する工程は、第一照射工程と、前記第一照射工程後に実施する第二照射工程と、を含み、
前記第一照射工程において照射するイオンビームは希ガスのイオンであるとともに、前記第二照射工程において照射するイオンビームはドーパントのイオンであることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。
The step of irradiating the ion beam includes a first irradiation step and a second irradiation step performed after the first irradiation step,
The ion beam irradiated in the first irradiation step is a rare gas ion, and the ion beam irradiated in the second irradiation step is a dopant ion. A method for cleaning an ion implantation apparatus according to one item.
イオンビームを引出す引出し電極と、
磁界により前記イオンビームの軌道を偏向させる質量分析器と、を備えるイオン注入装置であって、
前記イオン注入装置をクリーニングする際に、前記引出し電極に印加する引出し電圧を変動させるとともに、前記磁界の強度を変動させる制御部を備えることを特徴とするイオン注入装置。
An extraction electrode for extracting an ion beam;
A mass analyzer that deflects the orbit of the ion beam by a magnetic field, and an ion implantation apparatus comprising:
An ion implantation apparatus comprising: a controller that varies an extraction voltage applied to the extraction electrode and varies an intensity of the magnetic field when cleaning the ion implantation apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112439747A (en) * 2019-09-05 2021-03-05 日新离子机器株式会社 Cleaning method for ion beam irradiation apparatus
JP2021040081A (en) * 2019-09-05 2021-03-11 日新イオン機器株式会社 Cleaning method of ion beam irradiation device
JP7385809B2 (en) 2019-09-05 2023-11-24 日新イオン機器株式会社 How to clean ion beam irradiation equipment
CN112439747B (en) * 2019-09-05 2024-03-08 日新离子机器株式会社 Method for cleaning ion beam irradiation device

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