JP7512193B2

JP7512193B2 - Ａｅｆ領域におけるインサイチュでのビームラインフィルムの安定化または除去のためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP7512193B2
Application number: JP2020517431A
Authority: JP
Inventors: テン－チャオ，タオ; カークウッド，デビッド
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2024-07-08
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: KR20200067159A; TW202145280A; KR102645373B1; JP2020537285A; CN111149187B; TWI795448B; US10580616B2; CN111149187A; US20190108972A1; WO2019074899A1

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願の参照〕
本出願は、２０１７年１０月９日出願の米国仮出願第６２／５６９，８４６号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＡＮＤＭＥＴＨＯＤＦＯＲＩＮ－ＳＩＴＵＢＥＡＭＬＩＮＥＦＩＬＭＳＴＡＢＩＬＩＺＡＴＩＯＮＯＲＲＥＭＯＶＡＬＩＮＴＨＥＡＥＦＲＥＧＩＯＮ」の利益を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

〔技術分野〕
本発明は、概してイオン注入システムに関し、より具体的には、イオン注入システムにおけるビームラインコンポーネント上に形成されるフィルムを安定化するためのシステムおよび方法、ならびにフィルムをクリーニングし、イオン注入システムの角度エネルギーフィルタから除去するためのシステム、装置および方法に関する。

〔背景〕
半導体デバイスの製造においては、半導体に不純物をドープするためにイオン注入が用いられる。イオン注入システムは、ｎ型材料のドーピングもしくはｐ型材料のドーピングのため、または集積回路の製造中にパッシベーション層を形成するために、半導体ウエハなどのワークピースを、イオンビームからのイオンでドープするためにしばしば利用される。このようなビーム処理は、集積回路の製造中に、所定のエネルギーレベルで、制御された濃度で特定のドーパント材料である不純物をウエハに選択的に注入して、半導体材料を生成するために、しばしば使用される。半導体ウエハをドーピングするために使用される場合、イオン注入システムは、選択されたイオン種をワークピースに注入して、所望の外因性材料（extrinsic material）を生成する。例えば、アンチモン、ヒ素、またはリンなどの原材料から生成されるイオンを注入すると、「ｎ型」の外因性材料ウエハが得られる一方、「ｐ型」の外因性材料ウエハは、ホウ素、ガリウム、またはインジウムなどの原材料で生成されたイオンから得られることが多い。

典型的なイオン注入装置は、イオン源と、イオン引出（抽出）装置と、質量分析装置と、ビーム輸送装置と、ウエハ処理装置とを含む。イオン源は、所望の原子ドーパント種のイオンまたは分子ドーパント種のイオンを生成する。これらのイオンは、イオン源からのイオンの流れを励起し、方向付ける引出システム（典型的には一組の電極）によってイオン源から引き出され、イオンビームを形成する。所望のイオンは、質量分析装置、典型的には引き出されたイオンビームの質量分散または質量分離を行う磁気双極子においてイオンビームから分離される。ビーム輸送装置は、典型的には一連の集束装置を含む真空システムであり、イオンビームの所望の特性を維持しながら、イオンビームをウエハ処理装置に輸送する。最終的に、半導体ウエハは、ウエハハンドリングシステムによって、ウエハ処理装置内に輸送され、またウエハ処理装置から出される。ウエハハンドリングシステムは、イオンビームの前方に処理されるウエハを配置して、処理されたウエハを注入装置から取り外すための１つ以上のロボットアームを含み得る。

〔概要〕
本開示は、概して、システムに関連するコンポーネント上に形成されたフィルムをパッシベート（不動態化：passivate）および／またはクリーニングすることを含む、イオン注入のためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、大量の反応ガスを導入し、イオンビームまたは補助熱源によってコンポーネントを加熱することにより、化学反応によって、イオン注入システムのコンポーネント上に形成されるフィルムを安定化および／または除去するためのシステムおよび方法に関する。

したがって、以下では、本開示のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化された概要を提示する。この概要は、本開示の広範な概要ではない。これは、本発明の重要な要素を特定するものでも、本発明の範囲を規定するものでもない。その目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、本開示のいくつかの概念を簡略化された形式で提示することである。

例示的な一態様によれば、イオンビームを形成するように構成されたイオン源を備えるイオン注入システムが提供される。一例では、角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）などの１つ以上のコンポーネントがイオン注入システム内に設けられる。前記ＡＥＦは、前記ＡＥＦに関連するＡＥＦ領域を有する。例えば、ガス源がさらに設けられ、前記ＡＥＦ領域にガスを供給するようにさらに構成される場合、前記ガスは、前記フィルムと前記ガスとの反応により、前記ＡＥＦ上に存在するフィルムをパッシベートおよび／またはエッチングするように構成される。前記ガス源は、例えば、（ｉ）前記ＡＥＦ領域に酸化性ガスを選択的に供給するように構成される酸化性ガス源、および、（ｉｉ）前記ＡＥＦ領域にフッ素含有ガスを選択的に供給するように構成されるフッ素含有ガス源、のうちの１つ以上を含む。一例では、前記フッ素含有ガスは、ＮＦ_３およびＸｅＦ_２のうちの１つ以上を含み、前記酸化性ガスは、空気および水のうちの１つ以上を含む。

前記ガス源は、例えば、前記イオンビームの形成と同時に前記ＡＥＦ領域に前記ガスを選択的に供給するように構成され、前記イオンビームに関連する熱は、前記ＡＥＦを加熱して、前記ＡＥＦ上に存在するフィルムのパッシベーションおよび／またはエッチングを補助するように構成される。別の例では、補助ヒータが前記ＡＥＦを選択的に加熱し、それにより、前記ＡＥＦ上に存在する前記フィルムのパッシベーションおよび／またはエッチングを補助するように構成される。

別の例では、マニホルドディストリビュータが、１つ以上のＡＥＦ電極を備える前記ＡＥＦに接続されている。前記マニホルドディストリビュータは、例えば、前記ガス源に操作可能に接続され、前記１つ以上のＡＥＦ電極に前記ガスを供給するように構成される。前記マニホルドディストリビュータは、例えば、当該マニホルドディストリビュータ内において画定される複数の穴を有するチューブを備え、当該複数の穴は、前記１つ以上のＡＥＦ電極に前記ガスを分散（disperse）させるように構成される。

別の例によれば、イオン注入システムの１つ以上のコンポーネントにおけるフィルムの堆積を軽減するための方法が提供される。当該方法は、１つ以上のコンポーネントのそれぞれに関連する１つ以上の領域にガスを供給する工程を含み、前記ガスは、前記フィルムと前記ガスとの反応によって、前記１つ以上のコンポーネント上に存在する前記フィルムをパッシベートおよび／またはエッチングするように構成される。例えば、イオンビームに関連する熱は、前記１つ以上のコンポーネントを加熱して、前記１つ以上のコンポーネント上に存在する前記フィルムのパッシベーションおよび／またはエッチングを補助するように構成されてもよい。代替的に、または付加的に、補助ヒータを介して１つ以上のコンポーネントに熱を供給してもよい。

前記イオン注入システムは、さらに真空引きされてもよく、これにより、当該イオン注入システムから、フィルムとガスとの反応の１つ以上の副生成物を除去する。一例では、前記ガスは、インサイチュで（その場で：in-situ）供給されてもよい。

上記の概要は単に、本開示のいくつかの実施形態のいくつかの特徴の簡単な概要を与えることを意図したものであり、他の実施形態は、上記のものに追加の特徴および／または上記のものとは異なる特徴を含んでもよい。特に、この概要は、本出願の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。したがって、前述の目的および関連する目的を達成するために、本開示は、以下に記載され、特に特許請求の範囲で指摘される特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、本開示の特定の例示的な実施形態を詳細に記載する。しかしながら、これらの実施形態は、本開示の原理が採用され得る様々な方法のうちのいくつかを示す。本開示の他の目的、利点、および新規な特徴は、以下の本開示の詳細な説明を図面と併せて考慮することによって明らかになるのであろう。

〔図面の簡単な説明〕
図１は、本開示のいくつかの態様による例示的な真空システムのブロック図である。

図２は、本開示の別の態様による例示的な角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）のブロック図である。

図３は、本開示のさらに別の態様による例示的なＡＥＦの斜視図を示す。

図４は、本開示のさらに別の態様による例示的なＡＥＦの側面図を示す。

図５は、本開示の別の態様による、ガスマニホルドを有する例示的なＡＥＦの斜視図を示す。

図６は、イオン注入システムにおいてフィルムを安定化させ、クリーニングするための例示的な方法を示す。

〔詳細な説明〕
本開示は、概して、関連するコンポーネント上に形成されたフィルムをパッシベートおよび／またはクリーニングすることを含む、イオン注入のための装置、システム、および方法を対象とする。より詳細には、本開示は、イオン注入システムの１つ以上のコンポーネント上に形成されたフィルムの安定化および／または除去のためのシステムおよび方法を対象とする。当該システムおよび方法は、（ｉ）１つ以上のコンポーネントに関連する領域への大量の反応ガスの導入に由来する化学反応、および（ｉｉ）例えば、イオンビームによる、１つ以上のコンポーネントの同時加熱を介する。具体的には、前記１つ以上のコンポーネントは、前記イオン注入システムのビームラインの角度エネルギーフィルタ（Angular Energy Filter：ＡＥＦ）領域内に電極または他のコンポーネントを備えることができる。したがって、本開示は、前記イオン注入システムの通常の動作の一部として有利に組み込むことができ、それにより、前記フィルムの安定化および／または除去を、インサイチュで（in-situ）、または予定された予防保全中に実行することができる。

したがって、本発明は、図面を参照して説明され、ここで、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を指すために使用され得る。これらの態様の説明は単に例示的なものであり、限定的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。以下の説明では、説明目的のために、本発明の完全な理解を提供すべく、様々な特定の内容が記載されている。しかしながら、当業者であれば、本発明は、これらの特定の内容でなくても実施できることが明らかであろう。さらに、本発明の範囲は、添付の図面を参照して以下に記載される実施形態または例によって限定されることを意図されず、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを意図される。

また、図面は、本開示の実施形態のいくつかの態様の例示を与えるために提供され、したがって、概略的なものに過ぎないと見なされるべきであることにも留意されたい。特に、図面に示される要素は必ずしも互いに縮尺通りではなく、図面における様々な要素の配置はそれぞれの実施形態の明確な理解を提供するように選択され、本発明の実施形態による実装形態における様々なコンポーネントの実際の相対位置の表現であると必ずしも解釈されるべきではない。さらに、本明細書で説明される様々な実施形態および例の特徴は、特に断りのない限り、互いに組み合わせることができる。

また、以下の説明では、図面に示された、または本明細書で説明された、機能ブロック、デバイス、コンポーネント、回路要素、または他の物理的ユニットもしくは機能的ユニット間の直接的な接続または結合のいずれも、間接的な接続または結合によって実施され得ることを理解されたい。さらに、図面に示される機能ブロックまたはユニットは、一実施形態では別個の特徴または回路として実装されてもよい。また、代替として、別の実施形態では、共通の特徴または回路において完全にかまたは部分的に実装されてもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの機能ブロックは、シグナルプロセッサのような一般的なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして実装されてもよい。さらに、以下の明細書において有線ベースとして説明される任意の接続は、そうではないと言及されない限り、無線通信として実装されてもよいことが理解されるべきである。

ここで図面を参照すると、本開示の一態様によれば、図１は、例示的なイオン注入システム１００を示す。イオン注入システム１００は、例えば、ターミナル１０２と、ビームラインアセンブリ１０４と、エンドステーション１０６とを備えている。概して、ターミナル１０２内のイオン源１０８は、電源１１０に接続されており、ドーパントガスを複数のイオンにイオン化し、イオンビーム１１２を形成する。本実施例におけるイオンビーム１１２は、質量分析器１１４を通って、開口部（開口）１１６を出て、エンドステーション１０６に向かって導かれる。エンドステーション１０６において、イオンビーム１１２は、チャック１２０（例えば、静電チャックまたはＥＳＣ）に選択的にクランプまたは取り付けられたワークピース１１８（例えば、シリコンウエハ、ディスプレイパネルなどの半導体ワークピース）に衝突する。ワークピース１１８の格子に埋め込まれると、注入されたイオンは、ワークピースの物理的特性および／または化学的特性を変化させる。このため、イオン注入は、半導体デバイスの製造や金属仕上げ、ならびに材料科学研究における様々な用途に使用されている。

本開示のイオンビーム１１２は、ペンシルビームもしくはスポットビーム、リボンビーム、走査ビーム、またはイオンがエンドステーション１０６に導かれている任意の他の形態のような任意の形態をとることができる。このような形態はすべて、本開示の範囲内に入ると考えられる。好ましい実施形態において、イオンビーム１１２は、スポットビームを含む。当該スポットビームは、開口部１１６の下流に配置されたビームスキャナ１２２を介して走査される。ビームスキャナ１２２は、例えば、第１軸１２４に沿って（例えば、ｘ方向に）イオンビーム１１２を静電的又は磁気的に走査して、複数のビームレット１２８を含む走査イオンビーム１２６を概ね（generally）画定する。イオンビーム１１２（例えば、走査されたイオンビーム１２６）の複数のビームレット１２８は、平行化装置１３０によってビームスキャナ１２２の下流でさらに平行化され得る。これにより、走査され平行化されたイオンビーム１３２を画定することができる。さらに、ワークピーススキャナ１３４を利用して、イオンビーム１１２を介してワークピース１１８を走査することができる（例えば、ワークピースは、走査され平行化されたイオンビーム１３２によってｙ方向に機械的に走査される）。

本開示はさらに、イオン注入システム１００に設けられる角度エネルギーフィルタ（angular energy filter）（ＡＥＦ）１３６を導入する。例えば、ＡＥＦ１３６は、ＡｘｃｅｌｉｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．（Ｂｅｖｅｒｌｙ、ＭＡ）によって製造されるＰｕｒｉｏｎＩｏｎＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍにおいて設けられる１つ以上の特徴を備えることができる。ＡＥＦ１３６は、例えば、図２に示されるように、走査され平行化されたイオンビーム１３２を受け入れ、第２軸１４０に沿って（例えば、垂直方向またはｙ方向に）、入射ビームライン軸１３８からワークピース１１８に向かってイオンビームを実質的に偏向するように構成される。これにより中性粒子がワークピースに到達するのを防止する。

例えば、Ｂｅｎｖｅｎｉｓｔｅらの米国特許第６，８８１，９６６号は、ハイブリッド偏向システムを形成するために静電偏向器と共に使用される磁気偏向器を開示している。ハイブリッド偏向システムでは、概ね低いイオンビームエネルギーでの偏向のためには磁気偏向器モジュールが使用される。一方、概ね高いビームエネルギーでは静電偏向モジュールが使用される。ＡＥＦ１３６（例：図１～図５に示すＡＥＦ）は、例えば、図１のＡＥＦ領域１４２に配置されてよい。ＡＥＦ１３６は、イオンビーム１１２の軌道を、当該イオンビーム１１２のエネルギーの関数（function）として変化させ、イオンビームの進行経路に沿って進行する中性イオンに由来する、注入されるべき所望のイオンを偏向させるように制御されてもよい。ＡＥＦシステムのさらなる開示は、例えば、公知となっている、Ｒａｔｈｍｅｌｌらによる米国特許第６，７７７，６９６号および第７，０２２，９８４号、ならびにＧｒａｆらによる米国特許公開第２０１０／００６５７６１号（これらの全体は、参照により本明細書に組み込まれる）において見ることができる。

本開示は、特に、図１に概略的に示されるＡＥＦ１３６に関連するＡＥＦ領域１４２において、これらの操作中に、１つ以上のフィルム１４４が、イオン注入システム１００の種々のコンポーネント１４６（例えば、電極、開口部、または他のビームラインコンポーネント）上に形成され得ることを認識する。本開示は、有利には１つ以上のフィルムとの１つ以上の化学反応を誘導することによって、イオン注入システム１００の種々のコンポーネント１４６上に形成された１つ以上のフィルム１４４を安定化し、パッシベートするか、さもなくば１つ以上のフィルム１４４の除去を補助する。したがって、本開示は、１つ以上のフィルム１４４の層間剥離または劣化によって引き起こされるワークピース１１８の汚染（contamination）のような、通常のイオン注入機動作に関連する１つ以上のフィルム１４４によって引き起こされる様々な有害な問題を軽減するための統合された解決策を提供する。

一例では、ガス供給システム１４８が提供される。ガス供給システム１４８は、ＡＥＦ領域１４２に関連しており、ＡＥＦ領域内に展開（develop）され得る１つ以上のフィルム１４４をパッシベートまたはエッチングするために、ＡＥＦ領域１４２に関連するＡＥＦ環境１５２内に１つ（１種）以上のガス１５０（例えば、酸化性ガスおよび反応ガスのうちの１つ以上）を供給するように構成される。１つ以上のガス１５０は、例えば、ガス源１５４によってイオン注入システム１００に導入される大量の反応ガスを含むことができる。一例では、イオンビーム１１２は、１つ以上のフィルム１４４が形成された種々のコンポーネント１４６に熱を提供することができる。その結果、イオンビームからの熱は、１つ以上のガス１５０との反応と併せて、種々のコンポーネントからの１つ以上のフィルム１４４のパッシベーションまたは除去を補助する。

一例によれば、ガス源１５４によって供給される１つ以上のガス１５０は、空気および／または水（例えば、水蒸気）などの酸化性ガスを含む。当該酸化性ガスは、１つ以上のフィルム１４４をパッシベートするために（例えば、イオンビーム１１２から）熱とともに導入され得ることにより、１つ以上のフィルムを概ね安定化し、それに加えさらなる汚染を軽減する。例えば、ＡＥＦ１３６（またはその種々のコンポーネント）は、イオンビーム１１２からの衝突によってさらに加熱され、したがって、１つ以上のフィルム１４４をパッシベートすることができる。

別の例では、ガス源１５４によって供給される１つ以上のガス１５０がフッ素含有ガス（例えば、ＮＦ_３、ＸｅＦ_２または他のフッ素含有ガス）を含む。当該フッ素含有ガスは、必要に応じて（例えば、イオンビーム１１２からの）熱と組み合わされて、１つ以上のフィルム１４４をエッチングすることができる。結果として生じる反応ガスは、図１に示す真空源１５６（バキューム）を介してイオン注入システム１００からさらに除去される。例えば、真空源１５６（例えば、真空ポンプ）は、イオン注入システム１００をさらに全体的に排気するために設けられてもよい。

別の例では、１つ以上のガス１５０に関連する上述のパッシベーションまたは反応プロセスを強化および／または加速させるために補助熱源１５８が、設けられてもよい。当該補助熱源は、ＡＥＦ１３６などの種々のコンポーネント１４６に関連するか、または種々のコンポーネント１４６に組み込まれる。したがって、例えば、１つ以上のフィルム１４４の加熱は、イオンビーム１１２および補助熱源１５８のうちの１つ以上によって提供され得る。補助熱源１５８は、例えば、ＡＥＦ１３６に関連する１つ以上のヒータ１６０（例えば、１つ以上の抵抗ヒータ、導電ヒータ、流体ベースのヒータ、放射ヒータなど）を含むことができる。

さらに、コントローラ１６２が図１に示される。コントローラ１６２は、ＡＥＦ１３６、ビームスキャナ１２２、ガス源１５４、真空源１５６、補助熱源１５８、および／またはイオン注入システム１００の様々な他のコンポーネントのうちの１つ以上などの、イオン注入システム１００の一部またはすべてを制御するように動作可能である。

本開示のさらに別の例によれば、図１の１つ以上のガス１５０は、図３に示すように、マニホルドディストリビュータ１６４を通して送達される。マニホルドディストリビュータ１６４は、例えば、図３のＡＥＦ１３６に関連する１つ以上のＡＥＦ電極１６５を横切るような、種々のコンポーネント１４６を横切る１つ以上のガス１５０のほぼ均一な流れを提供するように構成される。図４に示されるように、例えば、１つ以上のＡＥＦ電極１６５は、ＡＥＦ頂部プレート１６６、ＡＥＦ底部プレート１６８、末端抑制電極１７０、ＡＥＦ抑制電極１７２、およびＡＥＦ接地開口部１７４のうちの１つ以上を含み得る。

図３のマニホルドディストリビュータ１６４は、例えば、マニホルドディストリビュータ１６４内において画定される複数の孔１７８を有するチューブ１７６を備えてもよい。マニホルドディストリビュータ１６４は、図１のガス源１５４に動作可能に接続され、ＡＥＦ環境１５２内の様々なＡＥＦ電極１６５に１つ以上のガス１５０の分散を提供する。複数の孔１７８は、例えば、図５により詳細に示される。複数の穴１７８は、図１の１つ以上のガス１５０（例えば、フッ素含有ガス、空気、および／または水蒸気）の分散を提供するために、所定の角度（例えば、４５°）だけオフセットされてもよい。

さらに別の例では、高パワー（高出力）イオンビーム１８０（例えば、図１のイオンビーム１１２）は、図４に示されるＡＥＦ電極１６５を横切って掃引され得る。これにより、高パワーイオンビーム１８０に関連する熱は、図１の１つ以上のガス１５０を１つ以上のフィルム１４４と反応させることを補助する。代替的に又は追加的に、図１から図４に示される１つ以上のヒータ１６０（例えば、１つ以上の抵抗ヒータ、導電性ヒータ、流体ベースのヒータ、放射ヒータなど）が、上述の化学反応プロセスを加速するように構成されてもよい。図４に示されるように、例えば、高パワーイオンビーム１８０は、垂直方向および水平方向の両方のような直交方向に掃引されてもよい（例えば、当該イオンビームは、最大幅まで垂直に延在しながら、紙面に向かう方向および紙面から出る方向に走査される）。

したがって、本開示はさらに、イオン注入システム１００のＡＥＦ１３６および／または他のコンポーネントをインサイチュでクリーニングし、イオン注入システム１００内で形成された１つ以上のフィルム１４４をパッシベーションおよび／または除去する技術を提供する。本開示は、例えば、予防保全（preventive maintenance：ＰＭ）、システムポストベントコンディショニング（system Post-Vent Conditioning：ＰＶＣ）、またはパージクリーニングルーチンの一部としてクリーニングを作動させることができるソフトウェアにさらに統合することができる。

別の例示的な態様によれば、本開示は、図１のイオン注入システム１００などの様々なイオン注入システムにおける低エネルギー粒子性能を改善する。例えば、イオン注入は、イオンビーム１１２を低エネルギーで動作させる場合、注入されている注入種によって種々のコンポーネントが飽和される時点まで、種々のコンポーネント１４６上に１つ以上のフィルム１４４を蓄積する傾向を有する場合がある。時間が経つと、１つ以上のフィルム１４４は、剥離するか、さもなければ、ワークピース１１８上に堆積した粒子に関連する欠陥を引き起こし、点欠陥を導く場合がある。本開示のシステムおよび装置は、例えば、そのような欠陥を軽減するために、種々のコンポーネント１４６に空気または湿った空気を有利に提供することができる。例えば、ある期間にわたって、粒子汚染が蓄積する場合、空気または湿った空気を、ガス供給システム１４８を介して導入することができる。これにより、１つ以上のフィルム１４４を酸化プロセスによって安定化させることができる。例えば、大気への通気は、粒子性能をさらに回復させることができる。本開示は、例えば、イオンビーム１１２の形成と同時に所定の間隔でシステム１００に空気を意図的に導入することができる。したがって、１つ以上のフィルム１４４を酸化および／またはパッシベートすることができる。

あるいは、フッ素化ガスなどの異なる化学物質が、フィルムをパッシベートする代わりに、１つ以上のフィルム１４４を変換（convert）して１つ以上のフィルム１４４をエッチングすることができる。例えば、ＡＥＦ領域１４２は、イオンビーム１１２のサイズの変化に特にさらされるため、クリーニングまたは安定化は、より大きな影響を有することができる。さらに、上述のように、注入中に熱を導入することによって、フィルム除去またはクリーニング／パッシベーションプロセスを増加または加速することができる。例えば、パージルーチンは、１つ以上のガス１５０を導入して、イオン注入システム１００を定期的にクリーニングするため実施され得る。当該パージルーチンは、例えば、予防保全として、または注入の間に開始されてもよい。当該パージルーチンは、ビームラインを安定化させるために実行され得る。従って、当該パージルーチンは、イオンビーム１１２が通過する種々のコンポーネント１４６の表面を安定化させる。

本開示は、１つ以上のフィルム１４４からの粒子の脱落を軽減することが所望されるイオン注入システム１００における任意の表面に対する注入を企図する。本開示は、１つ以上のフィルム１４４を、水および／または空気でパッシベートすることを企図し、代替的にまたは追加的に、１つ以上のフィルムをフッ素含有ガスでエッチングして当該フィルムを完全に除去することを含んでもよい。上述のパッシベーションは、例えば、所定の回数実行されてもよく、その後、１回以上のエッチングが続く。例えば、空気／水によるパッシベーションは、１００時間毎に実行されてもよく、一方、フッ素化ガスによるエッチングは、１０００時間又は所定の予防保全（ＰＭ）時間及び／又はポストベントコンディショニング（ＰＶＣ）で実行されてもよい。

１つ以上のガス１５０は、例えば、トンネル領域、またはビームラインアセンブリ１０４に関連する任意の他の上流要素（補正磁石もしくは他の要素など）に導入することができる。１つ以上のガス１５０は、ビームトンネルなどの下流要素に、さらにまたは代替的に導入されてもよい。例えば、本開示は、イオン源１０８の下流で実施することができ、様々なノズル、チューブ、または他のガスディストリビュータを使用して達成することができる。図３のマニホルドディストリビュータ１６４は、所望の領域全体にわたって１つ以上のガス１５０を導くか、または図１のイオン注入システム１００全体にわたって所望の位置に導く、マニホルドまたは任意の導管を備えることができる。別の例では、イオンビーム１１２（例えば、図４の高パワーイオンビーム１８０）は、熱を導入し、かつ／または１つ以上の領域に衝突するように構成されたアルゴンイオンビームを含むことができる。

本開示の別の態様において、図６は、イオン注入システムの１つ以上のコンポーネント上のフィルムの堆積を軽減するための方法２００を示す。例示的な方法が、一連の動作または事象として本明細書に示され、説明されるが、いくつかのステップは、開示に従って、本明細書に示され、説明されたものとは別の他のステップと異なる順序で、および／または同時に起こり得るので、本開示はそのような動作または事象の示された順序によって限定されないことに留意されたい。さらに、本開示による方法を実施するために、図示されたすべてのステップが必要とされるわけではない。さらに、これらの方法は、ここで図示しかつ記載されたシステムと関連させ、また、説明していない他のシステムとも関連させて包含され得る。

図６に示す方法２００は、動作２０２において、イオン注入システム内の１つ以上のコンポーネント上にフィルムを形成することを示している。当該フィルムは、例えば、ワークピース上で実行されるイオン注入の副産物であってもよい。よって、イオンビームの様々な種または他のコンポーネントが、１つ以上のコンポーネント上に堆積されるか、さもなければ形成される。１つ以上のコンポーネントは、例えば、上述のように、様々な電極またはＡＥＦのコンポーネントを含むことができる。

動作２０４では、空気、水蒸気、またはフッ素含有ガスなどのガスが、イオン注入システムの１つ以上のコンポーネントに関連する１つ以上の領域に導入される。動作２０６では、ガスがフィルムと反応し、それによってフィルムがパッシベートおよび／またはエッチングされる。場合により、動作２０８において、１つ以上のコンポーネントは、イオンビームによって（例えば、ビームストライク（ビーム衝突）によって）、または関連するヒータによって加熱される。このイオンビームまたは関連するヒータからの熱は、動作２０６のパッシベーションおよび／またはエッチングを補助する。動作２１０では、動作２０６の反応および動作２０８の加熱の副産物がイオン注入システムから排出され、それによってシステムから汚染物質が除去される。

本発明は、１つ以上の特定の実施形態に関して示され、説明されてきたが、上述の実施形態は本発明のいくつかの実施形態の実行のための例としてのみ役立ち、本発明の適用はこれらの実施形態に限定されないことに留意されたい。特に上述のコンポーネント（アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能に関して、そのようなコンポーネントを説明するために使用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても本発明のここで図示された例示的実施形態においてその機能を果たすものであれば、説明されたコンポーネントの特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかのコンポーネントに相当するものと意図されている。更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施形態のただ一つに対して開示されてきたが、そのような特徴はいずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。したがって、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが意図される。

本開示のいくつかの態様による例示的な真空システムのブロック図である。本開示の別の態様による例示的な角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）のブロック図である。本開示のさらに別の態様による例示的なＡＥＦの斜視図を示す。本開示のさらに別の態様による例示的なＡＥＦの側面図を示す。本開示の別の態様による、ガスマニホルドを有する例示的なＡＥＦの斜視図を示す。イオン注入システムにおいてフィルムを安定化させ、クリーニングするための例示的な方法を示す。

Claims

イオン注入システムであって、
イオンビームを形成するイオン源と、
角度エネルギーフィルタ（ＡＥＦ）と、
ガス源と、を備え、
前記角度エネルギーフィルタは、ＡＥＦ領域を有しており、
前記ガス源は、前記ＡＥＦ領域にガスを供給し、
前記ガス源は、前記ＡＥＦに存在するフィルムと前記ガスとの反応により、前記フィルムをパッシベートおよび／またはエッチングし、
前記イオン注入システムは、マニホルドディストリビュータをさらに備えており、
前記ＡＥＦは、
１つ以上のＡＥＦ電極と、
前記ＡＥＦの内部に組み込まれた補助ヒータと、を備えており、
前記マニホルドディストリビュータは、前記ガス源に動作可能に接続され、前記ガスを前記１つ以上のＡＥＦ電極に供給し、
前記マニホルドディストリビュータは、前記マニホルドディストリビュータ内において画定される複数の孔を有するチューブを備え、
前記複数の孔は、前記１つ以上のＡＥＦ電極に前記ガスを分散させる、イオン注入システム。
前記ガス源は、（ｉ）前記ＡＥＦ領域に酸化性ガスを選択的に供給する酸化性ガス源、および、（ｉｉ）前記ＡＥＦ領域にフッ素含有ガスを選択的に供給するフッ素含有ガス源、のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のイオン注入システム。
前記フッ素含有ガスは、ＮＦ_３およびＸｅＦ_２のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載のイオン注入システム。
前記酸化性ガスは、空気および水のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載のイオン注入システム。
前記ガス源は、前記イオンビームの形成と同時に前記ＡＥＦ領域に前記ガスを選択的に供給し、
前記イオンビームからの熱は、前記ＡＥＦを加熱し、前記ＡＥＦに存在する前記フィルムのパッシベートおよび／またはエッチングを補助する、請求項１に記載のイオン注入システム。