JP5227025B2 - イオン注入装置の構成部品を洗浄するための新規な方法 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ電子デバイスの製造に使用されるイオン注入システムの真空室及びビームラインを洗浄するための方法及び装置に関する。さらに、本発明は、低温ポンプをその場(in−situ)洗浄して、パージ抵抗性の排出物を除去するための方法に関する。
イオン注入は、制御された量のドーパント不純物を半導体ウェハに正確に導入するために集積回路の製造に使用され、マイクロエレクトロニクス/半導体製造における重要な工程である。このような注入システムでは、イオン源は所望のドーパント元素ガスをイオン化し、イオン源からイオンが所望のエネルギーのイオンビームの形態で抽出される。抽出は、抽出されたビームを通過させるための開口を有する適当な形状の抽出電極間に高電圧を印加することによって達成される。次に、ドーパント要素を加工部品に注入するために、イオンビームが半導体ウェハ等の加工部品の表面に向けられる。ビームのイオンは、加工部品の表面を透過して、所望の導電率の領域を形成する。
本発明は、イオン注入ツールの内部構成部品を洗浄するための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、構成部品から残留物を少なくとも部分的に除去し、かつイオン注入装置の構成部品が構成される材料に対し残留物が選択的に除去されるように除去するのに十分な時間の間かつ十分な条件下で、真空室及び/又は構成部品を気相反応性ハロゲン化物組成物、例えばXeF2、と接触させることによって、真空室及びこの真空室に収容された構成部品から残留物をその場(in−situ)除去することに関する。
(a)エッチャント容器から真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(b)真空室内の所定圧力の達成時に、真空室へのエッチャントガスの導入を終了する工程と、
(c)真空室、その中に収容された少なくとも1つの構成部品、又はそれらの組み合わせの内部から残留物を少なくとも部分的に除去するのに十分な時間、エッチャントガスと真空室内の残留物とを反応させる工程と、を含み、
エッチャントガスが、真空室、その中に収容された構成部品、又はそれらの組み合わせの内部と本質的に非反応性でありつつ、真空室内の残留物、その中に収容された構成部品上の残留物、又はそれらの組み合わせと選択的に反応するように選択される方法に関する。好ましくは、エッチャントガスは、XeF2、XeF6、XeF4、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択されたガスを含む。
(a)エッチャント容器から真空室にエッチャント材料を導入する工程と、
(b)所定圧力の達成時に、真空室へのエッチャントガスの導入を終了する工程と、
(c)前記真空室に配置されたプラズマ源を使用して、真空室でエッチャント材料を反応性ハロゲン化物種に解離する工程と、
(d)真空室及び/又は少なくとも1つの内部構成部品から残留物を少なくとも部分的に除去する程度に十分な時間、反応性ハロゲン化物種と真空室内の残留物とを反応させる工程と、を含む方法に関する。好ましくは、不活性ガス源からの不活性ガスは、エッチャント材料を解離する前に真空室に導入される。
(a)内部にエッチャント材料が配置されたエッチャント材料源であって、真空室に連通して接続され、かつ真空室の上流に配置されるエッチャント材料源と、
(b)エッチャント材料源と真空室との間のバルブと、を備え、
前記装置が、次の構成部品(I)及び(II)の少なくとも一方を備えることをさらに特徴とする装置に関する:
(I)前記エッチャント材料源を加熱するためのヒータ、及び
(II)内部に不活性ガスが配置された不活性ガス源であって、エッチャント材料源に連通して接続され、かつエッチャント材料源の上流に配置される不活性ガス源。
好ましくは、エッチャント材料は、XeF2、XeF6、XeF4、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択されたガスを含む。
(a)エッチャント容器から真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(b)真空室を通してエッチャントガスの連続的な流れを実施するために、真空ポンプを使用して真空室から複数のガス種を引く工程と、
(c)真空室、この真空室に収容された少なくとも1つの構成部品、又はそれらの組み合わせから残留物を少なくとも部分的に除去するために、エッチャントガスと残留物とを反応させるのに十分な時間、真空室を通してエッチャントガスを流す工程と、を含み、
エッチャントガスが、XeF2、XeF6、XeF4、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択されたガスを含む方法に関する。好ましくは、エッチャントガスは、真空室又はこの真空室に収容された構成部品の内部と本質的に非反応性でありつつ、真空室の残留物と選択的に反応するように選択される。
(I)(a)時間xの間、本質的に純粋な窒素でパージし、また(b)時間yの間、本質的に純粋である少なくとも1つの反応性ガスでパージする工程、
(II)(a)時間ゼロに、本質的に純粋な窒素でパージし、(b)本質的に純粋な窒素と少なくとも1つの反応性ガスとを混合する工程であって、窒素及び少なくとも1つの反応性ガスがもはや本質的に純粋でない工程、
(III)(a)窒素と少なくとも1つの反応性ガスとの混合気でパージする工程、
前記蓄積された処理排出物が、クライオポンプの内部から実質的に除去される方法に関する。
(a)構成部品をex−situ真空室に配置する工程と、
(b)エッチャント容器から前記ex−situ真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(c)真空室内の所定圧力の達成時に、真空室へのエッチャントガスの導入を終了する工程と、
(d)真空室に収容された少なくとも1つの構成部品から残留物を少なくとも部分的に除去するのに十分な時間、エッチャントガスと真空室内の残留物とを反応させる工程と、を含み、
エッチャントガスが、真空室の内部と本質的に非反応性でありつつ、少なくとも1つの構成部品の残留物と選択的に反応するように選択される方法に関する。
本発明は、マイクロ電子デバイスの製造に使用されるイオン注入システムの真空室及びビームラインを洗浄するための方法及び装置に関する。詳しくは、本発明は、構成部品から残留物を少なくとも部分的に除去し、かつイオン注入装置の構成部品が構成される材料に対し残留物が選択的に除去されるように除去するのに十分な時間の間かつ十分な条件下で、真空室及び/又は構成部品を気相反応性ハロゲン化物組成物、例えばXeF2、NF3、F2、XeF6、XeF4、SF6、C2F6、IF5又はIF7と接触させることによって、イオン注入装置の真空室及びこの真空室に収容された構成部品から残留物をインシチュ除去することに関する。
2XeF2(g)+Si(S)→2Xe(g)+SiF4(g) (1)
重要なことに、シリコン/XeF2反応は、活性化、すなわち、プラズマ又は熱的な加熱、なしに行うことができる。
3XeF2(g)+2B(s)→3Xe(g)+2BF3(g) (2)
ヒ素、リン及びゲルマニウム用のエッチャントとしてのXeF2の使用は、我々の知る限りでは報告されていないが、XeF2は、同様に次の反応(3)−(5)に従って、これらの材料に有効なエッチャントであることが分かる。
5XeF2(g)+2As(s)→5Xe(g)+2AsF5(g) (3)
5XeF2(g)+2P(S)→5Xe(g)+2PF5(g) (4)
2XeF2(g)+Ge(s)→2Xe(g)+GeF4(g) (5)
シリコン/XeF2の反応と同様に、ここに開示した反応は、エネルギ的活性化の有無にかかわらず行うことが可能である。
3F2(g)+2B(s)→2BF3(g) (5)
代わりの方法では、さらにフッ素活性化を誘発するために、プラズマを(前述したように)アーク室内で発生してもよい。
ガラス顕微鏡スライド上へのアルミニウム、ホウ素、タングステン及びシリコンの電子ビーム蒸着を使用して、試験サンプルを準備した。アルミニウムは、ガラススライド上の底部層バリヤとして使用された。いくつかのサンプルは保護シリコン層でキャップし、他のサンプルはキャップされず、酸化可能であった。試験サンプルをex−situXeF2反応器内に順次配置し、室温で300〜400mTorrの圧力で、16回の1分パルスエッチングサイクルでエッチングした。
Claims (29)
- 半導体製造ツール、少なくとも1つの構成部品、又はそれらの組み合わせからなる真空室を洗浄する方法であって、
(a)エッチャント容器から前記真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(b)前記真空室内の所定圧力の達成時に、前記真空室への前記エッチャントガスの導入を終了する工程と、
(c)前記真空室、その中に収容された少なくとも1つの構成部品、又はそれらの組み合わせの内部から残留物を少なくとも部分的に除去するのに十分な時間、前記エッチャントガスと前記真空室内の前記残留物とを反応させる工程と、
を含み、
前記エッチャントガスが、前記真空室、その中に収容された前記構成部品、又はそれらの組み合わせの内部と本質的に非反応性でありつつ、前記真空室内の前記残留物、その中に収容された前記構成部品上の前記残留物、又はそれらの組み合わせと選択的に反応するように選択され、
前記半導体製造ツールがイオン注入装置であり、前記少なくとも1つの構成部品が前記イオン注入装置のイオン源領域の構成部品である、方法。 - 前記少なくとも1つの構成部品が、前記真空室と連通して配置され、かつ、前記真空室をポンピングするために使用されるターボ分子ポンプである、請求項1に記載の方法。
- 前記エッチャント容器が、エッチャント材料を含み、かつ、前記エッチャント容器が、前記エッチャント材料の前記エッチャントガスへの物理的変換速度を増すために、ヒータによって加熱される、請求項1に記載の方法。
- 前記エッチャントガスを前記真空室に搬送するために、不活性ガスがエッチャント容器に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記エッチャント容器が、前記真空室に配置されるか、又は前記真空室の上流に配置される、請求項1に記載の方法。
- 半導体製造ツール、少なくとも1つの内部構成部品、又はそれらの組み合わせからなる真空室を洗浄する方法であって、
(a)エッチャント容器から前記真空室にエッチャント材料を導入する工程と、
(b)所定圧力の達成時に、前記真空室への前記エッチャント材料の導入を終了する工程と、
(c)前記真空室に配置されたプラズマ源を使用して、前記真空室内で前記エッチャント材料を反応性ハロゲン化物種に解離する工程と、
(d)前記真空室、前記少なくとも1つの内部構成部品、又はそれらの組み合わせから残留物を少なくとも部分的に除去するのに十分な時間、前記反応性ハロゲン化物種と前記真空室内の前記残留物とを反応させる工程と、を含む方法。 - 前記エッチャント材料が、XeF2、XeF6、XeF4、NF3、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択された材料を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記エッチャント材料を解離するのに先立って、不活性ガス源から前記真空室に不活性ガスを導入する工程をさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 半導体製造ツール、少なくとも1つの内部構成部品、又はそれらの組み合わせからなる真空室を洗浄する装置であって、
(a)内部にエッチャント材料が配置されたエッチャント材料源であって、前記真空室に連通して接続され、かつ前記真空室の上流に配置されるエッチャント材料源と、
(b)前記エッチャント材料源と前記真空室との間のバルブと、
を有し、
前記装置が、次の構成部品(I)及び(II)の少なくとも一方を有することをさらに特徴とし:、
(I)前記エッチャント材料源を加熱するためのヒータ、及び
(II)内部に不活性ガスが配置された不活性ガス源であって、前記エッチャント材料源に連通して接続され、かつ前記エッチャント材料源の上流に配置され、前記エッチャント材料が、XeF2、XeF6、XeF4、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択される材料を含む、不活性ガス源、
前記半導体製造ツールがイオン注入装置であり、前記少なくとも1つの構成部品が前記イオン注入装置のイオン源領域の構成部品である、装置。 - 半導体製造ツールの少なくとも1つの構成部品をex−situ洗浄する方法であって、
(a)前記構成部品をex−situ真空室に配置する工程と、
(b)エッチャント容器から前記ex−situ真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(c)前記真空室内の所定圧力の達成時に、前記真空室への前記エッチャントガスの導入を終了する工程と、
(d)前記真空室に収容された前記少なくとも1つの構成部品から残留物を少なくとも部分的に除去するのに十分な時間、前記エッチャントガスと前記真空室内の前記残留物とを反応させる工程と、
を含み、
前記エッチャントガスが、前記真空室及び前記構成部品材料それ自体の内部と実質的に非反応性でありつつ、前記少なくとも1つの構成部品上の前記残留物と選択的に反応するように選択され、
前記半導体製造ツールが、イオン注入装置である方法。 - 前記エッチャントガスが、XeF2、XeF6、XeF4、NF3、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択されたガスを含む、請求項1〜8、10いずれか1項に記載の方法。
- 前記所定圧力が、大気圧未満である、請求項1〜8、10いずれか1項に記載の方法。
- 前記所定圧力が、約0.3Torr〜約4.0Torrである、請求項12に記載の方法。
- 前記時間が、約0.5分〜約5分である、請求項1〜8、10いずれか1項に記載の方法。
- (e)前記反応の完了に続き、前記真空室を排気する工程をさらに含む、請求項1〜8、10いずれか1項に記載の方法。
- (b)〜(e)を少なくとも1回繰り返すことをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 半導体製造ツール、少なくとも1つの構成部品、又はそれらの組み合わせからなる真空室を洗浄する方法であって、
(a)エッチャント容器から前記真空室にエッチャントガスを導入する工程と、
(b)前記真空室を通して前記エッチャントガスの連続的な流れを実施するために、真空ポンプを使用して前記真空室から複数のガス種を引く工程と、
(c)前記真空室及び/又は前記真空室に収容された少なくとも1つの構成部品から前記残留物を少なくとも部分的に除去するために、前記エッチャントガスと前記残留物とを反応させるのに十分な時間、前記真空室を通して前記エッチャントガスを流す工程と、を含み、
前記エッチャントガスが、XeF2、XeF6、XeF4、IF5、IF7、SF6、C2F6及びF2からなる群から選択されたガスを含み、また前記エッチャントガスが、前記真空室又は前記真空室に収容された前記構成部品の内部と実質的に非反応性でありつつ、前記真空室内の前記残留物と選択的に反応するように選択される方法。 - 前記半導体製造ツールが、イオン注入装置であり、前記真空室がイオン源領域又はビームライン真空室を含む、請求項6及び17のいずれか1項に記載の方法。
- ドーパント源から前記真空室にドーパントガスを流して、前記真空室のイオン注入を実施する工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- (a)〜(d)を少なくとも1回繰り返すことをさらに含む、請求項1〜8、10〜19いずれか1項に記載の方法。
- エネルギー源を使用して、前記真空室で前記エッチャントガスを反応性ハロゲン化物種に解離する工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記反応性ハロゲン化物種が、前記残留物と反応して、前記真空室から前記残留物を少なくとも部分的に除去する、請求項17に記載の方法。
- 前記残留物が、ホウ素、リン、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、アルミニウム、及びヒ素からなる群から選択された元素を含む、請求項1、6、10及び17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エネルギー源が、プラズマ発生器を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記プラズマ発生器が、傍熱型陰極源、フリーマン源及びベルナス源からなる群から選択されたイオン源を有する、請求項1、6、10及び24に記載の方法。
- 前記エネルギー源が、前記真空室内又は前記真空室の直接上流に配置される、請求項21に記載の方法。
- 前記エッチャントガスと前記残留物との反応が、エネルギー的活性化なしに実施される、請求項1〜8、10〜17いずれか1項に記載の方法。
- 前記エッチャントガスが、アルゴン、窒素、キセノン及びヘリウムからなる群から選択された不活性種をさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記エッチャントガスが、酸化種及び窒素含有種を含まず、前記窒素含有種が、O、F、及びBrからなる群から選択された少なくとも1つの追加元素を含むものである、請求項1〜8、10〜17いずれか1項に記載の方法。
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