JP2011527486A5

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Publication number: JP2011527486A5
Application number: JP2011514816A
Authority: JP
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2029-06-18

Description

イオンソースチャンバのクリーニングに使用される方法の１つには、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）あるいは六フッ化硫黄（ＳＦ_６）等のクリーニングガスを導入することが含まれるが、これらのクリーニングガスは、プラズマ助長化学反応によって望ましくない堆積物質をエッチング除去し、ガスとしてソースチャンバから排出する。これらのクリーニングガスの導入はｉｎｓｉｔｕで行われ、ドーパント種と同時に導入されるか、あるいは装置の休止時および／または種の変更の間に別個にクリーニングプラズマとして導入されてよい。安定したイオンソースの動作を提供し、クロスコンタミネーションを避けるために、ある種の望ましくない堆積物を除去するためには、４〜５ものクリーニングサイクルが必要となる場合がある。従って、効率を増大させ、不必要な装置休止時間を減少させるために、チャンバクリーニングを向上させることが望ましい。チャンバ内の反応温度および供給ガスの流量を変更することにより、クリーニングプロセスを調整することができる。さらに、クリーニングサイクル中にチャンバ内圧を上げることは、クリーニングプロセスを向上させる別の方法である。より高い圧力でのプラズマ反応は、通常、効果的な堆積物エッチング剤である活性中性種（例えばＦ^＊）の生成を促進する。しかしながら、例えばソースチャンバアパーチャを通したガスの損失のために、十分に高いレベルまでソースチャンバ内の圧力を上げることは困難である。さらに、分子ビームを引出すプロセスにおいて特に重要なことだが、引出し電流はアパーチャの面積に比例するので、クリーニング中にチャンバの圧力を高めるためにアパーチャを縮小することはできない。

高エネルギービームを引出す場合、抑制電極２０と接地電極２５とは、抑制電極２０のスロット２２および接地電極２５のスロット２７がチャンバアパーチャ１１と並ぶようにｙ方向に変位する。低エネルギービームを引出す場合、抑制電極２０と接地電極２５とは、抑制電極２０のスロット２１および接地電極２５のスロット２６がチャンバアパーチャ１１と並ぶようにｙ方向に変位する。抑制電極２０はさらに、スロット２１と２２との間に配置される抑制プラグ２３を備える。抑制プラグ２３は、ソースチャンバ１０のアパーチャ１１の形状に対応する形を持つように構成される。抑制プラグ２３は、抑制電極２０と一体的に形成されてよく、また、例えばタングステンで作られてよい。抑制プラグ２３は、スロット２１および２２の間であって両者から十分離れて構成されなければならない。これは、これらのスロットの一方がアパーチャ１１と並んだ場合に、抑制プラグ２３がソースチャンバ１０から引出されるイオンビームと干渉しないようにするためである。この様子は図２に示されており、抑制電極２０の低エネルギースロット２１および接地電極２５の低エネルギースロット２６を通して、チャンバ１０からイオンビーム３０を引出す様子を示している。低エネルギースロット２１と高エネルギースロット２２との間の抑制プラグ２３の位置はビーム３０とは干渉せず、スロット２１付近の等電位線を変化させない。また従って、関連するビーム光学系を損なわない。あるいは、抑制電極２０および接地電極２５は、高エネルギースロット２２および２７をそれぞれ通してイオンビームを引出すようにソースチャンバ１０と並べられてもよい。さらに、抑制プラグ２３は、低エネルギースロット２１と高エネルギースロット２２との間に配置され、高エネルギースロット２２および２７を通して引出されるイオンビームと干渉しない。上記の記載は、抑制プラグ２３をデュアルモード電極２０および２５と使用する場合を参照しているが、抑制プラグ２３は、単一モードの抑制電極と使用するように構成されてもよい。単一モードの抑制電極と使用される抑制プラグは、単一モードのスロットを通して引出されるイオンビームと干渉しないように位置する。

図６は、ソースチャンバクリーニング中の、抑制プラグ５３と引出し用アパーチャ１１との係合を示す断面図である。特に、抑制電極５０は、抑制プラグ５３がソースアパーチャ１１と並ぶようにｙ方向に変位する。抑制電極５０はさらに、抑制プラグ５３がソースチャンバアパーチャ１１と係合し、アパーチャ１１を通したガスの導入量を調整するように、ｚ方向に変位する。抑制プラグ５３が一旦ソースアパーチャ１１上に位置すると、クリーニングガス（例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）あるいは六フッ化硫黄（ＳＦ_６））がイオンソースチャンバ１０に供給される。次いで、ソースチャンバ１０の内部においてプラズマ助長化学反応が起こり、上記のように、望ましくない堆積物質をチャンバの内壁からエッチング除去する。抑制プラグ５３がアパーチャ１１の近傍に位置することにより、ソースチャンバ１０内のガス圧は、与えられた流量で十分に高められる。チャンバ圧力を、典型的な圧力範囲よりも十分に高い圧力である１００−１０００ｍＴｏｒｒの間に上げることにより、より良好なクリーニング効率が得られることを見出した。チャンバ１０からのクリーニングガスの引出しを抑制あるいは可能にして最適なクリーニングを行うためにソースチャンバ１０内に必要な圧力に応じて、抑制プラグ５３の位置を調整することができる。例えば、クリーニングに対して中程度の圧力が必要な場合は、アパーチャ１１と抑制プラグ５３との間に適度なギャップを設定することで、ソースチャンバ１０内の圧力を増大させるとともに、エッチングガスをリークさせることができる。クリーニングに対して最大の圧力が必要な場合には、アパーチャ１１に対する抑制プラグ５３の近接度を、例えば、ガスがリークしないようにアパーチャ１１を完全に閉じた場合と、エッチングされガス状となった堆積物質がチャンバ１０からリークするようにアパーチャ１１からいくらかの距離を持った場合との間で、クリーニングプロセスの間周期的に調整することができる。アパーチャ１１に対する抑制プラグ５３の位置を調整できることが理解されるべきである。アパーチャ１１に近づいたり離れたりする抑制プラグ５３の周期的な動きは、クリーニングプロセスの間、例えば毎分１−１００回調整されてよい。イオンビームと反応したクリーニングガスはアパーチャ１１を通して排出され、ガス状の廃棄流によって望ましくない堆積物が除去される。このように、抑制プラグは、抑制電極と一体的に形成されてよく、クリーニングサイクル中にイオンソースチャンバから漏れるクリーニングガス／プラズマの量を低減する手段を提供する。これによってイオンソースチャンバ内の圧力が高まり、イオンソースチャンバ内壁の望ましくない堆積物に対するクリーニング効率を向上させる。

Claims

内部表面とイオンビーム引出し用のアパーチャとを有し、前記内部表面から堆積物を除去するクリーニングガスを受け取るイオンソースチャンバと、
前記イオンソースチャンバの外部において前記アパーチャに近接した位置にあり、前記アパーチャを通り抜ける前記イオンビームに対する引出し用の通路を提供する少なくとも１つのスロットを有する電極と、
前記アパーチャに対して変位するように構成される前記電極において、前記スロットから離れた位置に設けられる抑制プラグと
を備え、
前記電極が第１の位置にある場合、前記抑制プラグは、前記スロットを通した前記イオンビームの引出しを妨げず、
前記電極が第２の位置にある場合、前記抑制プラグは、前記アパーチャからの前記イオンビームの引出しを少なくとも部分的に妨げ、前記イオンソースチャンバ内の圧力を増加させるイオン注入装置。
前記電極は抑制電極である請求項１に記載のイオン注入装置。
前記スロットは、高エネルギーイオンビーム引出し用の第１スロットであり、
前記電極は、前記第１スロットから離れた位置に配置される低エネルギーイオンビーム引出し用の第２スロットをさらに有し、
前記抑制プラグは、前記第１スロットと前記第２スロットとの間に配置される請求項１または２に記載のイオン注入装置。
前記スロットは、高エネルギーイオンビーム引出し用の第１スロットであり、
前記電極は、前記第１スロットから離れた位置に配置される低エネルギーイオンビーム引出し用の第２スロットをさらに有し、
前記抑制プラグは、前記第１スロットからの距離がｘかつ前記第２スロットからの距離がｙである前記電極の第１端部に設けられ、ｘ＞ｙである請求項１から３の何れか１項に記載のイオン注入装置。
前記電極は抑制電極であり、
前記イオンソースチャンバから前記抑制電極よりも下流側に位置する接地電極をさらに備える請求項１から４の何れか１項に記載のイオン注入装置。
前記スロットは、低エネルギーイオンビーム引出し用の第１スロットであり、
前記電極は、前記第１スロットから離れた位置に配置される高エネルギーイオンビーム引出し用の第２スロットをさらに有し、
前記抑制プラグは、前記第１スロットからの距離がｘかつ前記第２スロットからの距離がｙである前記電極の第１端部に設けられ、ｘ＜ｙである請求項１から５の何れか１項に記載のイオン注入装置。
内部表面とイオンビーム引出し用のアパーチャとを有し、前記内部表面から堆積物を除去するクリーニングガスを受け取るイオンソースチャンバと、
前記イオンソースチャンバの外部において前記アパーチャに近接した位置にあり、前記アパーチャを通り抜ける前記イオンビームに対する引出し用の通路を提供する少なくとも１つのスロットを有する電極と、
前記アパーチャに対して変位するように構成される前記電極と一体成形され、前記スロットから離れた位置に設けられる抑制プラグと
を備え、
前記電極が第１の位置にある場合、前記抑制プラグは、前記スロットを通した前記イオンビームの引出しを妨げず、
前記電極が第２の位置にある場合、前記抑制プラグは、前記アパーチャからの前記イオンビームの引出しを少なくとも部分的に妨げ、前記チャンバ内の圧力を増加させるイオン注入装置。
前記電極の位置は、前記第１の位置と前記第２の位置との間で周期的に調整される請求項１から７の何れか１項に記載のイオン注入装置。
前記電極が第３の位置にある場合、前記抑制プラグは前記アパーチャと係合する請求項１から８の何れか１項に記載のイオン注入装置。
前記電極の位置は、前記第１の位置、前記第２の位置、および前記第３の位置の間で周期的に調整される請求項９に記載のイオン注入装置。
イオン注入装置のイオンソースチャンバをクリーニングする方法であって、
前記イオンソースチャンバにクリーニングガスを導入する段階と、
前記イオンソースチャンバ内で前記クリーニングガスをイオン化する段階と、
電極に付随する抑制プラグが引出し用アパーチャの近傍に位置し、前記イオンソースチャンバからの前記クリーニングガスの引出しを少なくとも部分的に妨げ、前記イオンソースチャンバ内の圧力を高めるよう、前記電極を前記イオンソースチャンバの前記アパーチャと並べる段階と
を備える方法。
前記イオンソースチャンバからの前記クリーニングガスの引出しをさらに抑制する、または可能とするように、前記アパーチャに対する前記抑制プラグの近接度を調整する段階をさらに備える請求項１１に記載の方法。
前記アパーチャに対する前記抑制プラグの近接度を、前記抑制プラグによって前記アパーチャを閉じる第１の位置から、前記イオンソースチャンバから前記アパーチャを通して前記クリーニングガスが排出するよう前記抑制プラグが前記アパーチャから特定の距離にある第２の位置まで調整する段階をさらに備える請求項１１または１２に記載の方法。
エッチングされた堆積物と共にイオン化したクリーニングガスを前記イオンソースチャンバから排出する段階をさらに備える請求項１１から１３の何れか１項に記載の方法。
電極を前記イオンソースチャンバの引出し用前記アパーチャと並べる前記段階は、前記イオンソースチャンバに前記クリーニングガスを導入する間に行われる請求項１１から１４の何れか１項に記載の方法。
前記クリーニングガスを前記イオンソースチャンバに導入する間、前記イオンソースチャンバの温度を制御する段階をさらに備える請求項１１から１５の何れか１項に記載の方法。
前記イオンソースチャンバへの前記クリーニングガスの流量を制御する段階をさらに備える請求項１１から１６の何れか１項に記載の方法。