JP2935145B2 - クリーニング機能を有するイオン注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン注入装置に関し、
特にイオンビームのビームライン内をクリーニングする
機能を有するイオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、イオン注入装置は、図２に示す
ように、イオンビーム発生部２１とウェハにイオン注入
を行うイオン注入室２２及びこれらの間を結ぶイオンビ
ームのビームライン２３とに大別される。ビームライン
２３内は真空状態に維持され、その途中の外周には質量
分析部２４が設けられている。質量分析部２４はアナラ
イザマグネット（図示せず）を有し、その磁極間にビー
ムライン２３の一部を構成するビームガイド２５が配設
されている。ビームガイド２５内ではアナライザマグネ
ットの作用により、イオン注入室２２内のディスク上に
配置されたウェハに注入すべきイオンビームの選別が行
われる。

【０００３】図３を参照してイオンビームの経路をたど
りながら更に説明すると、イオンビーム発生部２１では
イオンビーム引出口２１−１から出たイオンビームが一
対の電極２１−２の間を通過してデファイニングアパチ
ャ２１−３に至り、ここでビームが一定の方向に設定さ
れてビームガイド２５に入る。ビームガイド２５の入り
口にはソースアイソレーションバルブ２５−１が設けら
れており、イオンビーム発生部２１をその掃除あるいは
イオンソースの交換のために取り外す際にビームガイド
２５より下流側を密封する。

【０００４】ビームガイド２５では、前述したように、
アナライザマグネットの作用により所定の質量、エネル
ギーを有するイオンのみをイオン注入室２２側に送るよ
うにイオンの選別が行われ、規格から外れたイオンは直
進してビームガイド２５の内壁に衝突する。ビームガイ
ド２５を出たイオンビームは、クーリングアパチャ２６
−１を通過する。クーリングアパチャ２６−１を出たイ
オンビームは、レゾルビングアパチャ２７−１を経由し
て計測系２７に入る。ここでは、イオン注入室２２にイ
オンビームを送る前にイオンビームに対して、例えばビ
ームの量を電流の形で計測する。この種の計測のため
に、ファラデーカップ２７−２とグラファイト製のスト
ライカプレート２７−３とが駆動機構２７−４によりイ
オンビームの経路に出退自在に配置されている。すなわ
ち、計測時にはファラデーカップ２７−２とストライカ
プレート２７−３とがイオンビームの経路に位置するよ
うに駆動され、イオンビームはストライカプレート２７
−３で消失する。

【０００５】イオン注入を開始する時には、ファラデー
カップ２７−２とストライカプレート２７−３はイオン
ビームの経路から外れるように移動される。計測系２７
を出たイオンビームは、イオン注入室２２の入り口に配
置されたエレクトロンシャワー部２２−１を通過してウ
ェハ２８に照射される。エレクトロンシャワー部２２−
１はウェハ２８がプラスに帯電するのを防止する機能を
有する。

【０００６】図４を参照して、ビームガイド２５につい
て詳細に説明する。ビームガイド２５は円弧状のイオン
ビーム通路を有するが、その外径側にはアナライザマグ
ネットで選別されなかったイオンを導くためのビームス
トライカ用空間２５−１が形成されている。ビームガイ
ド２５の内壁（側壁に相当する）にはグラファイトのビ
ームガイドライナ２５−２が、空間２５−１の内壁（側
壁に相当する）にもグラファイトのライナ２５−３がそ
れぞれ設けられている。特に、アナライザマグネットで
選別されなかったイオンが衝突する領域の外壁にはビー
ムストライカプレート２５−４が設けられ、その内壁に
設けられたライナはビームストライカプレートライナと
呼ばれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示さ
れたイオン注入室２２では、種々の原因で微細なパーテ
ィクルが発生し、イオン注入に悪影響を及ぼす。そのた
め、これまでは、特に、注入されるウェハの搬送系とイ
オン注入時にイオン注入室２２で発生するパーティクル
を低減することのみに注意が向けられていた。

【０００８】しかしながら、このようなパーティクルは
イオン注入室２２だけで無く、ビームライン２３内でも
発生しており、イオン注入室２２より離れた場合、例え
ばイオンビーム発生部２１近くからでもそれらのパーテ
ィクルは種々の機構でイオン注入室２２に到達すること
を発見した。また、ビームライン２３内で発生するパー
ティクルは、本発明者が調べた結果、イオンビームが衝
突する箇所に多く見られることが確認された。すなわ
ち、イオンビーム引出口２１−１、デファイニングアパ
チャ２１−３、ビームガイド２５、クーリングアパチャ
２６−１、ファラデーカップ２７−２とストライカプレ
ート２７−３の近傍が多い。これらの箇所で発生したパ
ーティクルは真空状態にあるビームライン２３内に浮遊
しており、イオンビームがこのパーティクルをはね飛ば
しながら下流側に運ぶように作用することでイオン注入
室２２に導入してしまうと考えられる。

【０００９】また、パーティクルはビームに伴う電子で
マイナスに帯電することがあり、帯電したパーティクル
はビームに引っ張られてイオン注入室２２のウェハに運
ばれる。特に、イオンビーム発生部２１からイオン注入
室２２のウェハに向かって少し真空圧差があり、その気
流に沿ってパーティクルがウェハに運ばれる。

【００１０】このようなパーティクルは、イオン注入室
２２に運ばれてイオン注入に悪影響を及ぼす。このた
め、ビームライン各部を大気に開放して一部を取り外し
蓄積したパーティクルを除去するしかなく、このために
はイオン注入装置のダウンタイムが増加することは避け
られなかった。また、このようにしても細かいパーティ
クルは除去出来ず、パーティクルがウェハに付着してＬ
ＳＩの歩留まり低下を招いている。

【００１１】それ故、本発明の課題は、イオンビームの
ビームラインの一部を本体から取り外しすること無くク
リーニングする機能を有するイオン注入装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、イオンビーム
発生源とイオン注入室及びこれらの間を結ぶビームライ
ンとを備え、前記ビームラインに、クリーニングガス導
入部と排気部とを設けたイオン注入装置において、前記
クリーニングガス導入部が、クリーニングガスを前記ビ
ームラインの壁側から前記イオンビーム発生源側へ向け
て導入するように設けられることを特徴とする。また、
前記排気部は前記クリーニングガス導入部よりも上流側
に設けられる。

【００１３】なお、前記クリーニングガス導入部、排気
部は前記ビームラインのパーティクル発生部毎に設ける
ことが重要である。

【００１４】

【作用】イオン注入装置のクリーニングは、その動作を
停止した状態で行われる。クリーニングに際しては、ク
リーニングガス導入部からクリーニングガスがビームラ
イン内に導入される。クリーニングガス中にははビーム
ライン内の細かいパーティクルが浮遊する。このクリー
ニングガス中に浮遊したパーティクルは、排気部に接続
された排気ポンプ系によりビームライン外に排出され
る。このクリーニングガスの導入、排気を繰り返すこと
により、細かいパーティクルは除去される。

【００１５】

【実施例】図１を参照して本発明をビームガイド２５に
適用した場合の実施例について説明する。図１（ａ）は
図３（ａ）と同様、ビームガイド２５を上方から見た断
面図であり、図３（ａ）と同一部分には同一番号を付し
ている。本実施例では、ビームストライカプレートライ
ナ２５−３直下のビームガイド２５の底壁に数ミリ程度
の溝によるパーティクル溜まり１１を設けている。ま
た、イオン注入室２２（図２参照）寄りのビームガイド
２５の天井壁には、上流側、すなわちイオンビーム発生
部２１側に向かって傾斜させることでパーティクル溜ま
り１１に向けてクリーニングガス（例えば窒素ガス）を
導入するクリーニングガス導入部１２を設けている。更
に、イオンビーム発生部２１寄りのビームガイド２５の
底壁には、排気ポンプ（図示せず）による排気系に接続
された排気ポート１３を設けている。

【００１６】このような構造とすることにより、ビーム
ガイド２５で発生したパーティクルは、パーティクル溜
まり１１に蓄積しビームガイド２５内に飛散しにくくな
る。クリーニングに際しては、イオンビームの発生を停
止させ、クリーニングガス導入部１２よりクリーニング
ガスを導入すると共に、排気ポート１３の排気系を作動
させる。クリーニングガス導入部１２は、前述したよう
に、イオンビーム発生部２１側に向かって傾斜している
ので、クリーニングガスはパーティクル溜まり１１に蓄
積されているパーティクルを排気ポート１３に吹き寄せ
るように作用すると共に、イオン注入室２２側に飛散す
るのを防止する。排気ポート１３に吹き寄せられたパー
ティクルは排気系によりビームガイド２５外に排出され
る。以上のようにして、ビームガイド２５内に蓄積した
パーティクルはビームガイド２５をイオン注入装置本体
から取り外す事なく除去される。

【００１７】なお、実施例ではビームガイド２５に適用
した場合について説明したが、同様な構造をパーティク
ルの発生しやすい箇所、例えば図３で説明したイオンビ
ーム引出口２１−１、デファイニングアパチャ２１−
３、クーリングアパチャ２６−１、ファラデーカップ２
７−２の近傍毎に設けることで、ビームライン２３全体
についてパーティクル除去を実現することが出来る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明してきたように、イオンビーム
発生源とイオン注入室及びこれらの間を結ぶビームライ
ンとを備え、前記ビームラインに、クリーニングガス導
入部と排気部とを設けたイオン注入装置において、前記
クリーニングガス導入部は、クリーニングガスを前記ビ
ームラインの壁側から前記イオンビーム発生源側へ向け
て導入するように設けることにより、ビームラインを構
成している要素をイオン注入装置本体から取り外しする
こと無くビームライン内に発生した微細な粒子を、クリ
ーニングガスを前記ビームライン壁側から前記イオンビ
ーム発生源側へ向けての導入により、除去することが出
来て、イオン注入室のウェハとは反対の方向に向かって
気流を発生させることにより、気流に沿ってパーティク
ルを除くことが出来る。このことにより、微細な粒子に
よるウェハ汚染をより低減出来ると共に、イオン注入装
置のダウンタイムを短く出来、清掃のためにイオン注入
装置本体をオーバホールするインターバルを長くするこ
とが出来る。また、前記排気部は前記クリーニングガス
導入部よりも上流側に設けることにより、導入部よりも
上流側にある排気ポートに吹き寄せられたパーティクル
は排気系によりビームガイド外に排出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をビームガイドに適用した場合について
示した平面断面図（図ａ）及び平面図（図ｂ）。

【図２】本発明が適用されるイオン注入装置の概略構成
図。

【図３】図２に示されたイオン注入装置の平面断面図。

【図４】図２に示されたビームガイドの従来例を示す平
面断面図。

【符号の説明】

１１ パーティクル溜まり １２ クリーニングガス導入部 １３ 排気ポート ２１ イオンビーム発生部 ２２ イオン注入室 ２３ ビームライン ２４ 質量分析部 ２５ ビームガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 37/317 H01J 37/16 H01L 21/265

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオンビーム発生源とイオン注入室及び
   これらの間を結ぶビームラインとを備え、前記ビームラ
   インに、クリーニングガス導入部と排気部とを設けたイ
   オン注入装置において、前記クリーニングガス導入部
   は、クリーニングガスを前記ビームラインの壁側から前
   記イオンビーム発生源側へ向けて導入するように設けら
   れることを特徴とするクリーニング機能を有するイオン
   注入装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のイオン注入装置におい
   て、前記排気部は前記クリーニングガス導入部よりも上
   流側に設けられることを特徴とするクリーニング機能を
   有するイオン注入装置。