JPH02155147A - イオン注入装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はイオン源クリーニング方法及びイオン注入装置
のクリーニング方法に関する。

（従来の技術） イオン源例えばイオン注入ＴＡｅのイオン源は、チャン
バー内のイオン源のフィラメントに通電し、フィラメン
トの加熱により放出される熱電子が、チャンバー内に導
入したガスをプラズマ化し、このプラズマ中のイオンを
取り出し、ウェハに対するイオン注入を実行している。

ここで、イオン注入実行中にイオン注入用の原料等によ
る汚れがイオン発生チャンバーや引出し電極等に付若し
電極間放電が発生するため、イオン源を定期的に洗ン争
する必要がある。このためイオン源を装置より取り出し
分解し、手作業で、汚染部をヤスリや、高圧によるサン
ドブラストにより削り取って清掃していた。

（発明が解決しようとす％ｙ、Ｂ＞ しかしながら、イオン源のクリーニングは６００℃程に
高温になっているイオン源を十分に冷却した後イオン源
をイオン注入装置から取り出し、分解・ｆＦｉ　婦を行
い、再組み立てし、再びイオン注入装置にセットし、動
作確認等を行う一連のクリニング作業が行われている。

このため１回のクリーニング作業は長時間を要し、また
、クリーニングを行う周間は４〜５日間の短い間隔て行
われる。また、その都度、長時間の作業時間を要するた
め装置の稼働率が下がり生産性が低下する問題があった
。また、イオン注入に使用する原料、例えばＡ　ｓ　Ｈ
３ガス等は有毒物で有るためこれらの生成物等が付着し
たイオン源のクリーニング作業は危険が伴うため安全面
での細心の注意を必要としている。この発明は上記点を
改善するために成されたもので、イオンＲ電Ｆｉ！専の
汚れや付着物等のクリーニングを、イオン源を装置から
取り外すことなく短時間で安全に行えるイオン源クリー
ニング方法を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明はガスを用いてイオン源をトライエツチングし
て洗浄することを特徴とするイオン源りＪ−ニング方法
および、イオンの注入を行う工程以外の工程に上記ガス
を用いたトライエツチング洗浄工程を組み込んだことを
特徴とするイオン注入装置のクリーニング方法を得るも
のである。

（作用〉 三フッ化塩素ガス（ＣＩＦ３）は、プラズマレスて、し
かも低１度でドライエツチングが可能であり、池の物質
をフッ素化する能力が極めて高いため、上記ガスを用い
てイオン源をドライエツチングすることにより、イオン
源を装置から取り外す事なく短時間に安全にクリーニン
グする事ができる。

（実施例） 以下本発明イオン源クリーニング方法をイオン注入装置
に適用した一実施例について図面を讐叩して説明する。

まず、イオン源の構成について説明する。

イオンソース部（１）内のイオン源（２）はイオン源を
取り出す為の取っ手（３）を設けたフランジ（４）に、
平行に離間配置した４本の支持棒（５）によって、アー
クチャンバー（６）を固定している。この、アークチャ
ンバー（６）は例えばモリブデン製で、イオンの通過口
を形成する開口部（７）が設けられ、かつ、その中には
インシュレータ（８）によって両端を絶縁してアークチ
ャンバー（６）に支持された例えばタングステンから成
るフィラメン１＝（９）が設けられている。

このフィラメント（９）に通電するため、上記フィラメ
ント（９）の両端は？ｉｉ極ロプロット０）に電気的接
続例えば、各々ネジ化め固定されている。

この電極ロット（１０〉はその端部がフランジ（４）に
絶縁支持されている。また、上記電極ロッド（］０）の
上記フランジ（４）の取っ手（３）側の突出部はボルト
により大電流例えば５０〜１５０アンペアを流すことが
できる図示しない端子を固定可能となっている。また、
上記アークチャンバー（６）の前方にはアークチャンバ
ー（６）内のイオンを引き出すための１り１１えばカー
ボングラファイトから成る引出し電極（１２）が所定の
間隔例えば１０〜１５市程度離間して設けられている。

そして、この引出し電極（１２）の前方には、引出′シ
ミ極（１２）により引き出されたイオンを加速ずろため
の例えばカーポジグラファイトから成る加速電極（１３
）が設けられ、この加速電極（１３）で加速されたイオ
ンビームの発散を防く為の例えばアルミ製のグラン１ζ
電極く１４）が設けられている。そして、アークチャン
バー（６）と引出し電極（１２）との開には高圧の引出
し電源（１５）が例えばアークチャンバー〈６）側をプ
ラス（＋）として６０　Ｋ　Ｖの直流電圧が印可できる
が如く設ζノられている。また、引出し電極（１２）と
グランドとの間に加速電源（１６）が例えば引出し電極
（１２）側をプラス（＋）として６０　Ｋ　Ｖの直流電
圧が印可できるが如く設けられている。即ちアークチャ
ンバー（６）にはグランドからみると引出し電源（１５
）と加速電源（１６）が加算された電圧例えば６０＋６
０＝１２０Ｋ　Ｖの電圧が印可できるが如く配置されて
いる。

また、加速電極（１３）とグランドとの間にはサプレッ
ション電源（１７）例えば加速Ｎ’％　（１３）側をマ
イナス（−）として１０ＫＶの直流電圧が印可できるが
如く設けられている。そしてプランド電極（１４）はグ
ランドに接地されている。また、イオンソース部（１）
内を排気すると共にドーピングガス等を排出する排気口
（１９）が設けられ、図示しない排″ｊｊｃ装置により
１ノド気処理される。

以上のようにイオン源が構成されている。

また、次にクリーニングの構成に付いて説明する。イオ
ンソース部（１）を１つの気密室として仕切りできるが
如く仕切り例えばゲートバルブく２０）が設けられてい
る。また、上記ドーピングガス導入管（１１）の取っ手
（３）側は配管（２１）により複数のドーピングガス（
２２）例えばＢＦ３．ＰＨ３１ＡｓＨ３や不活性ガス（
２３）例えばＡｒやエツチングガスＣＩ　Ｆ３　（２４
）等のガス供給源と、例えばバルブ等による切り替え及
び流量コントローラ装置（ＮＦＣ）等により制御可能な
如く接続されている。

次に動作について説明する。

イオンソース部（１）内を排気口（１９）より図示しな
い排気措置により所望の圧力例えば１０３〜１０−’Ｔ
ｏｒｒに真空排気する。そして、電極ロッド（１０）を
介し、フィラメント（９）に電流例えば８０〜１５０Ａ
ｌｔ流しフィラメント（９）を加熱し熱電子を放出させ
る。この熱電子にガス導入管（１１）よりドーピングガ
ス（２２）例えばＢＦ３をアークチャンバー（６）内に
導入し、アークチャンバー（６）内にプラズマを発生さ
せる。そして、アークチャンバー（６）と引出し電ｇｔ
（１２）間に引出し電［（１５）により高圧例えばｅ　
ｏ　ｒ＜　ｖ、また、引出し電極（１５〉とグランド間
に加速電ｆｉ（１６）により例えば６０　ｒ（Ｖ、また
、加速電極（１３）とグランド間に負の電圧例えば１０
ＫＶをかける。これらの電圧をかけることによりアーク
チャンバー（６）内のプラズマ中のイオンが引出し電極
（１２）により引き出され、加速電極（１２）で加速さ
れ、グランド１！極（１４）により発散傾向にあるイオ
ンビームが紋り込まれると共に、引出し電圧と加速電圧
の加算された電圧例えば６０＋６０＝１２０ＫＶに加速
されたイオンビームが得られる。このイオンビームによ
りウェハヘイオン注入をおこなう。

ところが、アークチャンバー（６）内へ導入したドーピ
ングガス（２２）例えばＢＦａはプラズマ化されＢＦ３
から解離したフッ素とスパッタリングされ飛散したアー
クチャンバー（６）のモリブデンとの反応生成物例えば
Ｍ　ｏ　Ｆ　３やスパッタリングされたフィラメント（
９）のタングステンの生成物等が高電圧の引出し電極（
１２）表面に付着してゆく。イオン注入操作を続けてゆ
くと、これら付着物が引出し？１ｔｉ（１２）等やアー
クチャンバー表面に付着・堆積してゆき、徐々に剥離、
飛散しやすい状態になってくる。即ち汚れがひどくなっ
てくる。この状態になると例えば剥離、飛散しやすい付
着物の先端部等の電荷が高くなる等種々の要因によりア
ークチャンバー（６）と引出し電極（１２）との間に放
電が起き、適正なイオン注入が出来なくなってしまう現
象が起きる。この様な状態を回赴するため、イオン源の
クリーニングは以下のように行う。

フィラメント（９）への加熱電源、引出し’１４Ｒ（１
５）、加速！［（１６）及びサプレッションｔ［（１７
）を切る。ゲートバルブ（２０）を閉じイオンソース部
（１）だけの気密室を形成する。

（イオンソース部（１）の圧力をほとんど変化させない
ときにはゲートバルブ（２０）は閉じなくてもよい。）
次に、ドーピングガス（２２）の供給を止め、不活性ガ
ス（２３）及びＣｌＦ３（２４，）ガスを所望の希釈し
た濃度例えば５〜３０％に流量コントロール装置により
制御し、ドーピングガス（２２）と同一のガス供給ライ
ン即ち、配管（２１）を介し、ガス導入管（１１）から
アークチャンバー（６）内に供給する。アークチャンバ
ー（６）内に供給されたＣ　Ｉ　Ｆａ　（２４＞ガスは
イオンソース部（１）内のアークチャンバー（６）、引
出し電極（１２）加速電極（１３）グランド電極（１４
）その他部品をドライエツチングし、排気口（１９）よ
り排気・排出される。この様に希釈したＣｌＦ３（２４
）ガスをイオンソース部（１）内に流す事により、アー
クチャンバー（６）や弓出し電極（１２）や他の電極及
び部品類に付着した付着物を取り除くことができる。ま
た、放電の要因と成っている付着物もイオン源構成上引
出し電極（１２）及びアークチャンバー（６）表面に多
く飛散・堆積してゆくが、特に、上記ガス流路によりＣ
Ｉ　Ｆ３　（２４＞ガスが導入されるため、アークチャ
ンバー（６）表面及び引出し電極（１２）表面近傍はガ
スが多く流れエツチング効果もよい。

なお、上記ＣｌＦ３ガスを不活性ガス例えばＡ「ガスで
希釈しているが、これはＣｌＦ３を高濃度例えば１００
％とするとエツチング反応が激しすぎ他の部品例えば気
密保持のためのシーリング部材例えばフッ紫系０−リン
グ等を劣化させてしまう為である。なお、高濃度で使用
するときはシーリング材として耐薬品性及び耐熱性を有
するカルレッツ（デュポン社；商品名〉を使用すること
が望ましい。また、ＣｌＦ３のエツチング反応は常温よ
りも高温例えば１００℃以上の方がエツチング効率が良
く、イオンソース部（１）の運転を止めた直後はイオン
源（２）の周辺の温度は数百度の温度を有し、徐々に冷
え室温になるまでにｌｌ］！１ｍ以上かかるため、この
イオンソース部（１）の高温の期間に例えば３０〜９０
分のエツチングを行うのが効率的である。また、イオン
ソース部（１）内を減圧の状態例えば、イオン源（２）
の運転時の高真空例えば１０〜３程度から１００Ｔｏｒ
ｒ程度の減圧状態でエツチングを行うと効果的である。

また、このクリーニング方）去は、イオンビームを取り
出す為のドーピングガス（２２）を不活性ガス（２３）
とＣｌＦ３ガス（２４）に切り換えるだけで行えるため
、ウェハにイオン注入を行う以外の工程例えば、注入す
るイオン種を換えろ間に、上記ガスの切り替えを行うこ
とにより一連のイオン注入工程内で僅かに時間を増加す
る程度でイオンソース部（１）のクリーニング工程を組
み込む事ができる。また、何回かのイオン注入を行った
後に上記クリーニング工程をマニュアルまたはプログラ
ム（レシピ−）コントロールで行ってもよい。

また、ＢＦ３をドーピングガスとして使用した時の主な
付着物であるＭ　ｏ　Ｆ　３について下記条件にて実験
クリーニング（エツチング）した。処理温度２５℃、処
理圧力１０Ｔｏｒｒ、ＣｌＦ３：　　０．２１／分、Ａ
ｒ：　　１９．８＋／分、希釈度１％、エツチング時間
６０分おこなった結果は殆ど変化なし。次に処理温度５
０℃、圧力及びＣｌＦ３は上記と同じ、希釈度を５％で
２０分、１００％で７分行ったが結果殆ど変化なし。ま
た、処理温度１００℃、圧力及びＣｌＦ３は上記と同じ
、希釈度を１０％で６０分、１００％で３０分行った結
果は処理前の総重量８．８３３ｇから処理後７．１４９
ｇ結果１．８８４ｇがエツチング除去された。上記実験
及び上記以外の目視等の定性的実験から処理温度は高温
例えば１００℃以上、希釈度は１０％以上で良好な結果
かえられた。

上記実施例ではイオン注入装置のイオン源に適用した例
に付いて説明したが、不要な質量のイオンを捕集する質
量分析器のクリーニングを実行してもよいし、その油付
着位置であれば何れでもよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えばＣＶＤや電子ビーム加工用イオン源などにも効果
がある。

以上説明したように本実施例によればイオン源を装置か
ら取り外す事なくガスの切り替えだけで安全にイオンソ
ース部全体をクリーニングでき、またクリーニングだけ
の為の特別な時間を設けなくても他の工程と同時にクリ
ーニングでき、装置の稼働率も向上する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれは゛ＣｌＦ３ガスをイオンソ
ース部に導入しイオン源をトライエツチングすることに
よりイオン源を装置から取り外すことなく短時間に安全
にクリーニングできる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのイオン注入
Ｈａのイオンソース部の構成図である。 ２１．イオン源 ６９．アークチャンバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを用いてイオン源をドライエッチングして洗
   浄することを特徴とするイオン源クリーニング方法。
2. （２）イオンの注入を行う工程以外の工程に上記ガスを
   用いたドライエッチング洗浄工程を組み込んだことを特
   徴とするイオン注入装置のクリーニング方法。
3. （３）ガスが三フッ化塩素ガス（ＣＩＦ＿３）であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のイオン源クリーニング方
   法。