JPH03210746A - イオン処理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、イオン処理装置のクリーニング方法に関する
。

（従来の技術） 一般にイオン処理装置においては、イオン源で発生させ
た所望のイオンを被処理物に作用させて所望の処理を実
施する。例えばイオン注入装置では、イオン源で所望の
イオンを発生させ、このイオンを例えば質量分析マグネ
ットにより選別し、加速管等により加速して所望のイオ
ンビームを形成し、このイオンビームを偏向電極によっ
て走査しながら被処理物例えば半導体ウェハに照射して
ドーピングする。

このようなイオン処理装置に用いるイオン源としては、
従来からフィラメントとアノード電極との間に電圧を印
加するとともに、これらのフィラメントとアノード電極
との間に所定の原料ガスを介在させ、この原料ガスをプ
ラズマ化してイオンを発生させるイオン源、例えばフリ
ーマン型のイオン源等が多く用いられている。

ところで、上述したようなイオン処理装置、例えばイオ
ン注入装置においては、プラズマの作用（スパッタリン
グ、エツチング等）により、例えばタングステン等から
なるイオン源のフィラメントが消耗するとともに、この
ような部材から削られて飛翔した飛翔物（例えばタング
ステン等）が不所望部位例えばイオンを引き出すための
イオン引き出し電極等に付着して汚染を生じさせる。ま
た、このようなイオン引き出し電極等には、例えばリン
、ヒ素等の原料ガスに起因する付着物も付着する。

このため、従来からイオン処理装置においては、例えば
一定使用時間毎に汚染部位のクリーニングを実施してい
る。従来このようなりリーニングは、イオン処理装置を
停止し、イオン引き出し電極等が配置された真空チャン
バを解放してイオン引き出し電極等に付着した付着物を
研磨して除去する方法により実施している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来のイオン処理装置の
クリーニング方法では、装置を停止し、イオン源等の高
真空部位を一旦常圧に戻して汚染箇所の研磨洗浄等を手
作業で長時間かけて行っている。このため狭い部位にお
ける繁雑な作業となり、その作業にも長時間を要すると
ともに、作業終了後の装置の立ち上げにも時間を要し、
イオン処理装置の稼働率の低下を招き、生産性悪化の一
因となっている。

なお、イオン処理装置のクリーニングにおいて、例えば
半導体製造に係るＣＶＤ装置等で実施されている如く、
クリーニング用ガス（エツチングガス）をプラズマ化し
て、エツチングにより付着物を除去するクリーニング方
法を適用し、イオン源に原料ガスの換わりにクリーニン
グ用ガスを供給し、このクリーニング用ガスを放電電極
間に高周波電圧を印加してプラズマ化しクリーニングを
実施することも考えられる。しかしながら、このような
方法をイオン処理装置のクリーニングに用いると、タン
グステン等からなるイオン源のフィラメントが削られて
消耗してしまい、また、削られた飛翔物がイオン引き出
し電極等に付着してしまうため、このような方法をその
ままイオン処理装置のクリーニングに適用することはで
きなかった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べて短時間で容易に汚染箇所のクリーニング
を実施することができ、イオン処理装置の稼働率を向上
させて生産性の向上を図ることのできるイオン処理装置
の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） すなわち、本発明は、イオンを被処理物に作用させて所
望の処理を行うイオン処理装置をクリニングするに際し
、所定のクリーニング用ガスを導入し、このガスに電子
を照射してプラズマを発生させ、このプラズマを作用さ
せてクリーニングすることを特徴とする。

（作　用） 前述した如く、従来のイオン処理装置においてプラズマ
を用いたクリーニングを実施すると、イオン源のフィラ
メントが削られて消耗してしまい、この削られた飛翔物
がイオン引き出し電極等に付着してしまう。このため、
プラズマを用いたクリーニングを実施することは困難で
あった。

ところで、本出願人は、フィラメントとアノード電極と
の間に電圧を印加して所定の放電用ガスから第１のプラ
ズマを発生させ、この第１のプラズマ中から電子を引き
出してイオン発生室内に導入した所定の原料ガスに照射
することにより所望のイオン（第２のプラズマ）を発生
させる電子ビーム励起イオン源を開発している。

そこで、本発明のイオン処理装置のクリーニング方法で
は、所定のクリーニング用ガスに電子を照射してプラズ
マを発生させることにより、フィラメントの消耗および
この消耗に起因する汚染を防止しつつ、プラズマによる
クリーニングを実施するものである。

したがって、従来に較べて短時間で容易に汚染箇所のク
リーニングを実施することができ、イオン処理装置の稼
働率を向上させて生産性の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明をイオン注入装置のクリーニングに適用し
た実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、イオン注入装置の真空容器１内に
は、イオン源２が設けられており、このイオン源２の側
方には、イオン引き出し電極３ａ、３ｂが設けられてい
る。そして、イオン源２内で発生させた所望のイオンを
イオン引き出し電極３ａ、３ｂによって引き出し、周知
の如くイオン引き出し電極３ａｓ３ｂの側方に設けられ
た図示しない質量分析マグネット、加速管、偏向電極等
によってこのイオンを選別、加速、偏向走査し、真空容
器１の端部に設けられたプラテンに保持された被処理物
例えば半導体ウェハに照射して所望のイオンをドーピン
グする如く構成されている。なお、真空容器１には、排
気口４が設けられており、図示しない排気装置により真
空容器１内を真空排気可能に構成されている。

また、上記イオン源２の上部は、導電性高融点材料例え
ばモリブデンから各辺の長さが例えば数センチ程度の矩
形容器状に形成された電子発生室１０とされており、こ
の電子発生室１０内には、例えばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ等か
らなる板状の耐熱性絶縁性部材１１に支持されたフィラ
メント１２が設けられている。このフィラメント１２は
、例えばＵ字状に形成されたタングステン線から構成さ
れている。

さらに、電子発生室１０の上部には、プラズマを生起さ
せ電子を発生させるための放電用ガス、例えばアルゴン
（Ａｒ）ガスを導入するための放電用ガス配管１３が接
続されている。一方、電子発生室１０の下部には、電子
発生室１０内で発生させたプラズマ中から電子を引き出
すための円孔１４が設けられている。

また、上記電子発生室１０の下部には、円孔１４に連続
して隘路１５を形成する如く板状の絶縁性部材１６が設
けられており、この絶縁性部材１６の下部には、複数の
透孔１７を有する電子引き出し電極１８が設けられてい
る。

上記電子引き出し電極１８の下部には、絶縁性部材１９
を介してイオン生成室２０が接続されている。このイオ
ン生成室２０は、導電性高融点材料、例えばモリブデン
から容器状に形成されており、その内部は、直径および
高さが共に数センチ程度の円筒形状とされている。そし
て、イオン生成室２０の底部には、絶縁性部材２１を介
して底板２２が固定されている。また、イオン生成室２
０の側面には、所望のイオンを生成するための原料ガス
例えばＢＦ３等をこのイオン生成室２０内に導入するた
めの原料ガス導入配管２３が設けられており、この原料
ガス導入配管２３に対向する位置にイオン引き出し用ス
リット２４が設けられている。

なお、上記イオン生成室２０は、後述する如くプラズマ
を発生させる際に高温となるが、この実施例では上述し
た如くイオン生成室２０が導電性高融点材料、例えばモ
リブデンから構成されているので、例えば冷却機構等を
必要とせず、したがって、イオン源２を小形化すること
ができる。

さらに、この実施例では、イオン生成室２０内にインナ
ー筒２５が設けられている。このインナー筒２５は、後
述するクリーニング用のプラズマの作用（スパッタリン
グ、エツチング等）を受は難い材質、例えばセラミック
ス等から構成されており、イオン生成室２０内の金属面
を覆い、プラズマから保護するよう構成されている。

上記構成のこの実施例の電子ビーム励起イオン源では、
図示しない磁場生成手段により、図示矢印Ｂｚの如く垂
直方向に電子をガイドするための磁場を印加した状態で
、次のようにして所望のイオンを発生させる。

すなわち、フィラメント１２にフィラメント電圧Ｖｆを
印加し通電加熱するとともに、このフィラメント１２に
対して、抵抗Ｒを介して電子発生室１０に放電電圧Ｖｄ
を印加し、電子引き出し電極１８に放電電圧Ｖｄを印加
し、電子引き出し電極１８とイオン生成室２０との間に
加速電圧Ｖａを印加する。

そして、放電用ガス導入配管１３から電子発生室１０内
に、放電用ガス例えばアルゴンガスを所定流量例えば０
．０５８ＣＣＭ以下で導入し、放電電圧Ｖｄにより放電
を生じさせ、プラズマを発生させる。すると、このプラ
ズマ中の電子は、加速電圧Ｖａにより、円孔１４、隘路
１５、電子引き出し電極１８の透孔１７を通過してイオ
ン生成室２０内に引き出される。

一方、イオン生成室２０内には、原料ガス導入配管２３
から予め所定の原料ガスを所定流量例えば０．１５８Ｃ
ＣＭ以上で導入するとともに排気口４がら排気を実施し
てイオン生成室２ｏ内を所定圧力例えばｏ、ｏｏｉ〜０
．０２　Ｔｏｒｒの原料ガス雰囲気としておく。

したがって、イオン生成室２ｏ内に流入した電子は、加
速電界により加速され、原料ガス分子と衝突し、濃いプ
ラズマを発生させる。そして、イオン引き出し電極３ａ
ｓ３ｂにより、イオン引き出し用スリット２４から、こ
のプラズマ中のイオンを引き出し、所望のイオンビーム
として半導体ウェハ等へ走査照射する。

この時、例えばイオン引き出し用スリット２４の内側部
等インナー筒２５によって覆うことのできない部位は、
イオン生成室２ｏ内のプラズマの作用（スパッタリング
、エツチング等）により削られて消耗し、削られて飛翔
した分子等がイオン引き出し電極３ａ、３ｂおよびその
周囲等に付着する。また、リン、ヒ素等の原料ガスから
生じる物質もイオン引き出し電極３ａｓ３ｂおよびその
周囲等に付着する。

そこで、イオン引き出し電極３　ａ　ｓ　３　ｂおよび
その周囲等に付着した付着物を除去するために次のよう
にしてクリーニングを行う。

すなわち、イオン源２のイオン生成室２０内に、クリー
ニング用ガス（活性ガス）例えばフッ化ホウ素ガス（Ｂ
Ｆ３）、塩素ガス、三フッ化窒素ガス（Ｎ　Ｆ　ｓ・）
等を供給し、上述したイオンドーピング処理を実施する
際と同様にしてこのクリーニング用ガスに電子を照射し
てプラズマ化する。さらに、クリーニング用ガスを供給
し真空容器内の圧力を０．００１〜０．０１　Ｔｏｒｒ
に保持し、イオン引き出し電極３ａｓ３ｂに、真空容器
１内でグロー放電が起こせるだけの電圧を印加する。す
ると、このプラズマは、排気口４からの排気による気体
流によってイオン引き出し用スリット２４からイオン源
２の外へ流出し、イオン引き出し電極３ａ。

３ｂおよびその周囲等に付着した付着物に接触する。し
たがって、付着物は、プラズマのエツチング作用により
除去される。

このように、上記実施例方法によれば、フィラメントの
消耗等を招くことなく、イオン注入装置におけるプラズ
マによるクリーニングを実施することができる。したが
って、イオン注入装置を停止して真空容器ｌ内を一旦常
圧に戻す必要もなく、また、狭い部位における繁雑な作
業も必要としないので、従来の方法に較べて短時間で容
易に汚染箇所のクリーニングを実施することができる。

なお、上記実施例では、本発明をイオン注入装置のイオ
ン発生室のクリーニングに適用した例について説明した
が、イオン処理装置であれば例えばスパッタ装置、プラ
ズマＣＶＤ装置等どのような装置に対しても同様にして
適用することができる。

【発明の効果コ 以上説明したように、本発明のイオン処理装置のクリー
ニング方法によれば、従来に較べて短時間で容易に汚染
箇所のクリーニングを実施することができ、イオン処理
装置の稼働率を向上させて生産性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法を説明するためのイオン
注入装置の要部構成を示す図である。 １・・・・・・真空容器、２・・・・・・イオン源、３
ａ、３ｂ・・・・・・イオン引き出し電極、４・・・・
・・排気口、１０・・・・・・電子発生室、１１・・・
・・・絶縁性部材、１２・・・・・・フィラメント、１
３・・・・・・放電用ガス導入配管、１４・・・・・・
円孔、１５・・・・・・隘路、１６・・・・・・絶縁性
部材、１７・・・・・・透孔、１８・・・・・・電子引
き出し電極、１９・・・・・・絶縁性部材、２０・・・
・・・イオン生成室、２１・・・・・・絶縁性部材、２
２・・・・・・底板、２３・・・・・・原料ガス導入配
管、２４・・・・・・イオン引き出し用スリット、２５
・・・・・・インナー筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンを被処理物に作用させて所望の処理を行う
   イオン処理装置をクリーニングするに際し、所定のクリ
   ーニング用ガスを導入し、このガスに電子を照射してプ
   ラズマを発生させ、このプラズマを作用させてクリーニ
   ングすることを特徴とするイオン処理装置のクリーニン
   グ方法。