(57)【要約】【課題】本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イオン注入装置のメンテナンス時間を短縮する技術を提供する。【解決手段】イオン注入装置は、フッ化化合物ガスをソースガスとして用いるイオン注入装置である。この装置は、ソースガスが導入される真空容器と、真空容器に設けられ、該真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスが導入される導入経路と、クリーニングガスを導入経路に強制的に送入する送入装置と、導入経路のガス流量を調整する第１の調整装置と、真空容器に設けられ、反応生成物ガスがクリーニングガスとともに排気される排気経路と、排気経路のガス流量を調整する第２の調整装置と、送入装置の動作に伴い第１の調整装置および第２の調整装置によるガス流量の調整を制御する制御装置と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンソースのソースガスとしてフッ化化合物ガスを用いるイオン注入装置であって、
ソースガスが導入される真空容器と、
前記真空容器に接続され、該真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスを前記真空容器に導入する導入経路と、
導入経路に接続され、前記クリーニングガスを前記導入経路に強制的に送入する送入装置と、
導入経路に介挿され、前記導入経路のガス流量を調整する第１の調整装置と、
前記真空容器に接続され、前記反応生成物ガスが前記クリーニングガスとともに真空容器から強制的に排気される排気経路と、
排気経路に介挿され、前記排気経路のガス流量を調整する第２の調整装置と、
前記送入装置の動作に伴い前記第１の調整装置および前記第２の調整装置によるガス流量の調整を制御するとともに真空容器の圧力を制御する制御装置と、
を備えるイオン注入装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記送入装置が動作している状態で、前記第１の調整装置を制御して前記クリーニングガスを前記真空容器に導入するとともに、前記第２の調整装置を制御して、前記真空容器から前記反応生成物ガスおよび前記クリーニングガスを排気することを特徴とする請求項１に記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記送入装置が動作している状態で、前記真空容器の圧力を検出することにより、前記真空容器の圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記第１の調整装置により調整されるクリーニングガスの流量と、前記第２の調整装置により調整される排気ガスの流量とを、少なくともクリーニングガスの流量を排気ガスの流量よりも大きくした状態において、前記真空容器内のクリーニングガスとクリーニング反応生成ガスとによる前記真空容器の圧力を検出することにより、前記真空容器の圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記真空容器の圧力を一定に保持することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記真空容器の一定に保持する圧力は、１．０ａｔｍ未満の範囲とすることを特徴とする請求項５に記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記送入装置は、少なくとも１．０ａｔｍから５ａｔｍでクリーニングガスを導入することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記真空容器の内部の圧力が０．１ａｔｍ以上〜１．０ａｔｍ未満の範囲に収まるように、前記制御装置は、前記送入装置が動作している状態で、前記第１の調整装置および前記第２の調整装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記真空容器の内部の圧力が０．１ａｔｍ以上〜１．５ａｔｍ以下の範囲に収まるように、前記制御装置は、前記送入装置が動作している状態で、前記第１の調整装置および前記第２の調整装置の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項２に記載のイオン注入装置。
【請求項１０】
前記真空容器は、前記導入経路の接続部に開口部が設けられており、該開口部から導入されるクリーニングガスを真空容器の壁面に向かって拡散させる拡散部材を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１１】
前記排気経路は、前記反応生成物ガスを強制的に排気する排気装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１２】
前記排気装置は、耐腐食性のドライポンプを有することを特徴とする請求項１１に記載のイオン注入装置。
【請求項１３】
前記導入経路のコンダクタンスをＣ１、前記排気経路のコンダクタンスをＣ２とすると、Ｃ１＜Ｃ２を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１４】
前記導入経路の断面積をＳ１、前記排気経路の断面積をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１５】
前記真空容器を、イオンソースのアークチャンバー、およびアークチャンバーを内部に配置したソースハウジングおよびイオンビームライン、により形成し、該アークチャンバーに前記導入経路を設けるとともに該ソースハウジングまたはイオンビームラインに前記排気経路を設けたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１６】
ソースハウジングまたはイオンビームラインに前記導入経路を設けることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１７】
前記真空容器は、ソースハウジングおよびイオンビームラインの少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１８】
前記送入装置は、陽圧ポンプ、送風機および加圧ガスボトルの少なくともいずれか一つを含んでおり、前記クリーニングガスを大気圧以上に加圧して前記導入経路に送入することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項１９】
前記排気経路は、排気された前記反応生成物ガスの濃度を検出する検出装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のイオン注入装置。
【請求項２０】
フッ化化合物ガスをソースガスとして用いるイオン注入装置のクリーニング方法であって、
真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスを真空容器内に強制的に導入しながら、前記反応生成物ガスを前記クリーニングガスとともに排気することを特徴とするイオン注入装置のクリーニング方法。
【請求項２１】
前記クリーニングガスとして、堆積したフッ化化合物と反応し得る水素含有ガスを使用することを特徴とする請求項２０に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。
【請求項２２】
前記クリーニングガスとして大気を使用し、該大気に含まれる水分と堆積したフッ化化合物とを反応させることで、反応生成物ガスであるＨＦガスを生成させることを特徴とする請求項２０に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。
【請求項２３】
前記大気を水中に通すことまたは前記大気に水分を含む気体もしくは水蒸気を混合することにより、水分の含有量を増加させてから真空容器に導入することを特徴とする請求項２２に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。
【請求項２４】
前記クリーニングガスとして、堆積したフッ化化合物と反応し得る水素系化合物含有ガスを使用することを特徴とする請求項２０に記載のイオン注入装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン注入装置およびイオン注入装置のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、導電性を変化させる目的、半導体ウエハの結晶構造を変化させる目的などのため、半導体ウエハにイオンを注入する工程が標準的に実施されている。この工程で使用される装置は、一般にイオン注入装置と呼ばれる。
【０００３】
このようなイオン注入装置においては、イオンソースのソースガスとして、例えばフッ化化合物ガスが用いられている。そして、このようなソースガスに対してプラズマ放電を起こしたり、電子ビームを照射したりすることで、ソースガスに含まれている原子がイオン化される。イオン化された原子は、イオン注入に用いられるとともに、その一部が装置の内部でフッ化化合物として堆積する。
【０００４】
イオン注入装置は、様々な部品の交換やクリーニングのために定期的にメンテナンスする必要があるが、フッ化化合物が装置内のイオンソースを含む真空容器内部に堆積した状態でそのまま装置内を大気に対して開放すると、流入した大気中の水分とフッ化化合物が反応して腐食性のフッ化水素（ＨＦ）ガスが生じ、メンテナンス作業の妨げとなる。
【０００５】
そこで、装置内を大気に対して開放する前に、堆積しているフッ化化合物の量をある程度低減させておくことが安全上好ましい。具体的には、水分を含んだ大気を装置内の真空容器内部に導入して堆積したフッ化化合物と水分を反応させ、生成したフッ化水素の濃度が許容暴露限界以下となるまで除害装置を介して排気する方法が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法では、大気と装置内の気圧との差圧を利用して装置内に大気を導入するため、差圧の減少に伴い流入する大気が減少する。その結果、フッ化水素の生成速度が徐々に低下し、堆積したフッ化化合物の分解、除去に時間がかかる。また、一度に導入できる大気の量にも限りがあるため、堆積したフッ化化合物を十分除去するためには、装置内への大気の導入と装置内からの大気の排気とを弁を切り替えながら繰り返す必要がある。そのため、堆積したフッ化化合物の除去に多くの時間が必要となり、メンテナンス時間の短縮という観点では更なる改善の余地がある。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、イオン注入装置のメンテナンス時間を短縮する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のイオン注入装置は、イオンソースのソースガスとしてフッ化化合物ガスを用いるイオン注入装置であって、ソースガスが導入される真空容器と、真空容器に接続され、該真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスを真空容器に導入する導入経路と、導入経路に接続され、クリーニングガスを導入経路に強制的に送入する送入装置と、導入経路に介挿され、導入経路のガス流量を調整する第１の調整装置と、真空容器に接続され、反応生成物ガスがクリーニングガスとともに真空容器から強制的に排気される排気経路と、排気経路に介挿され、排気経路のガス流量を調整する第２の調整装置と、送入装置の動作に伴い第１の調整装置および第２の調整装置によるガス流量の調整を制御するとともに真空容器の圧力を制御する制御装置と、を備える。
【００１０】
本発明の別の態様は、イオン注入装置のクリーニング方法である。この方法は、フッ化化合物ガスをソースガスとして用いるイオン注入装置のクリーニング方法であって、真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスを真空容器内に強制的に導入しながら、反応生成物ガスをクリーニングガスとともに排気する。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、イオン注入装置のメンテナンス時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係るイオン注入装置の要部の概略構成を模式的に示した図である。
【図２】図２（ａ）は、比較例に係る真空容器にクリーニングガスを導入する様子を説明するための模式図、図２（ｂ）は、比較例に係る真空容器内の圧力の変化を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、実施例に係る真空容器にクリーニングガスを導入する様子を説明するための模式図、図３（ｂ）は、実施例に係る真空容器内の圧力の変化を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、真空容器に拡散部材が設けられていない場合のクリーニングガスの流れを模式的に示す図、図４（ｂ）は、真空容器に拡散部材が設けられている場合のクリーニングガスの流れを模式的に示す図である。
【図５】本実施の形態の変形例に係るイオン注入装置の要部の概略構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
はじめに、イオン注入におけるイオンソースのソースガスについて説明する。一般的に、Ｓｉ、Ａｓ、Ｐ、Ｂ、Ｇｅ等のフッ化化合物ガスを使用してプラズマを生成し、イオン注入を行うと、イオンソースヘッドであるアークチャンバー及びソースハウジングからビームガイド部分にわたってフッ化化合物が堆積する。イオン注入装置のメンテナンスに際して大気ベントを行うと、流入した大気中の水分とフッ化化合物が反応して腐食性のあるフッ化水素（ＨＦ）ガスが生じ、大気解放時のメンテナンス作業の妨げとなる。
【００１５】
例えば、ソースガスとしてＧｅＦ４を使用して、Ｇｅ＋イオンを用いたイオンビームを発生させると、主にアークチャンバー及びソースハウジングからビームガイド部分にフッ化化合物が堆積する。この状態で、メンテナンスのために装置内を大気解放すると、流入した大気中の水分とフッ化化合物（ＷＦｘ、ＭｏＦｘ、ＧｅＦｘ、・・・）が反応して腐食性のあるＨＦガスが生じ、大気解放時のメンテナンス作業の妨げとなる。
【００１６】
メンテナンス作業時のＨＦガスの発生を最小限にするためには、発生源であるフッ化化合物の絶対量を減らしておく必要がある。そこで、大気水分を含んだ大気を装置内に導入してフッ化化合物と水分を反応させ、堆積しているフッ化化合物を除去するシステム（ＨＦガス排気システム）を使用し、ＨＦガス濃度が許容暴露限界以下になった状態で、安全にソースハウジング等のメンテナンスを実施できるようにしている。
【００１７】
しかしながら、近年、安全性に加えて高い生産性が装置に要求される中で、メンテナンス時間の短縮も重要になってきている。そのため、フッ化化合物の除去にかかる時間についても例外ではなく、短縮が必要である。フッ化化合物の除去にかかる時間を短縮するためには、フッ化化合物と反応させ除去できるクリーニングガス（例えば、水蒸気を含む大気）を、いかに効率的にフッ化化合物の堆積している部分に供給できるかが重要である。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るイオン注入装置の要部の概略構成を模式的に示した図である。図１に示すイオン注入装置１０は、イオンソースヘッドであるアークチャンバー１２と、ソースハウジング１４と、ビームガイド１６と、リゾルビングハウジング１８と、スキャンハウジング２０と、を備える。アークチャンバー１２、ソースハウジング１４、ビームガイド１６、リゾルビングハウジング１８およびスキャンハウジング２０等は、粗引きポンプ２２によりある程度の真空度まで真空粗引きされた後、高真空用のポンプ２４，２６，２８，３０により高真空となるまで排気される。
【００２０】
本実施の形態では、ソースハウジング１４からスキャンハウジング２０までがイオンビームラインの少なくとも一部を構成する。ソースハウジング１４、ビームガイド１６、リゾルビングハウジング１８等が高真空に到達すると、バルブ２９を開け、ソースガスをソースガス室３０からアークチャンバー１２を経てソースハウジング１４まで供給する。本実施の形態に係るソースガスとしては、例えば、フッ化（ハロゲン化）化合物ガスが用いられる。フッ化化合物ガスとしては、例えば、ＳｉＦ４、ＡｓＦ３、ＰＦ３、ＢＦ３、ＧｅＦ４等が挙げられる。
【００２１】
ソースガスが導入されたソースハウジング１４では、プラズマ放電等を利用してイオンを発生させ、ソースハウジング１４から引き出されたイオンはイオンビームとなってスキャンハウジング２０内に載置されている基板上に到達し、イオン注入が行われる。なお、イオン注入装置１０におけるイオン注入の詳細については公知のため説明を省略する。
【００２２】
前述のように、イオン注入が繰り返し行われると、アークチャンバー１２やソースハウジング１４等の内壁において、フッ素と内壁材を構成する金属との化合物（フッ化化合物）が生成し堆積する。そこで、本実施の形態に係るイオン注入装置１０は、真空容器の一部であるアークチャンバー１２に接続され、真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスをアークチャンバー１２に導入する導入経路３２と、導入経路３２に接続され、クリーニングガスを導入経路３２に強制的に送入する送入装置３４と、導入経路３２に介挿され、導入経路３２のガス流量を調整する第１の調整装置としてのバルブ３６と、真空容器の一部であるソースハウジング１４に接続され、反応生成物ガスがクリーニングガスとともにソースハウジング１４から強制的に排気される排気経路３８と、排気経路３８に介挿され、排気経路３８のガス流量を調整する第２の調整装置としてのバルブ４０と、送入装置３４の動作に伴いバルブ３６，４０によるガス流量の調整をするとともにアークチャンバー１２やソースハウジング１４の圧力を制御する制御装置４２と、を備える。
【００２３】
ここで、送入装置３４は、陽圧ポンプ、送風機および加圧ガスボトルの少なくともいずれか一つを含んでいてもよい。これら装置は、クリーニングガスを大気圧以上に加圧（圧縮）して導入経路３２に送入できる。なお、導入経路３２を、ソースガス室３０とアークチャンバー１２との間に三方弁などを介して接続してもよい。
【００２４】
クリーニングガスは、例えば、水や水素を含む大気、水素を含有するガス、水素原子を含有するガス（水素系化合物含有ガス）、等が挙げられる。水素原子を含有するガスとは、例えば、ＡｓＨ３やＰＨ３等である。このように、クリーニングガスに含まれる水素と堆積したフッ化化合物とを反応させることで、反応生成物ガスであるＨＦガスを生成させることができる。
【００２５】
このように構成されたイオン注入装置１０は、送入装置３４によりクリーニングガスが導入経路３２を介してアークチャンバー１２やソースハウジング１４等へ強制的に導入される。そのため、アークチャンバー１２やソースハウジング１４等を迅速にクリーニングガスで満たすことができる。また、クリーニングガスを導入しながら反応生成物ガスを排気するため、クリーニングガスを連続的にアークチャンバー１２やソースハウジング１４等へ導入することが可能となる。その結果、堆積したフッ化化合物をより短時間で減らすことができ、装置を大気に開放させるまでの時間が短縮されることで装置のメンテナンス時間の短縮が図られる。
【００２６】
以下、比較例を参照しながらそのメカニズムについて説明する。図２（ａ）は、比較例に係る真空容器にクリーニングガスを導入する様子を説明するための模式図、図２（ｂ）は、比較例に係る真空容器内の圧力の変化を示す図である。
【００２７】
比較例では、図２（ａ）に示す真空容器４４の外部気圧と真空容器４４の内部気圧との差圧によりクリーニングガスの導入量が変化する。クリーニングガスの導入量をＱ、ガスの導入経路４６のコンダクタンスをＣ、真空容器外部の圧力をＰ０、真空容器内部の圧力をＰ（Ｐ０＞Ｐ）とすると、時間あたりのクリーニングガスの導入量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ（Ｐ０−Ｐ）・・・式（１）
で表せる。
【００２８】
図２（ａ）に示す真空容器４４の内部圧力Ｐは、時間ｔの経過とともに導入されるガスの総和が増加するため、図２（ｂ）に示すラインＬ２のように真空容器の外部気圧Ｐ０（ここでは大気圧１ａｍとする。）に近付く。そのため、ガスの導入量Ｑは、ラインＬ１に示すように徐々に低下する。その結果、一度に真空容器４４に導入できるクリーニングガスの量は、図２（ｂ）の面積Ｓに相当することになる。したがって、導入されるガスの総量は、時間の経過とともにある値（Ｓ）で飽和してしまうとともに、特に後半においては時間をかけても導入量はほとんど増加しない。
【００２９】
次に、本実施の形態に係るイオン注入装置の場合について説明する。図３（ａ）は、実施例に係る真空容器にクリーニングガスを導入する様子を説明するための模式図、図３（ｂ）は、実施例に係る真空容器内の圧力の変化を示す図である。
【００３０】
実施例では、図３（ａ）に示す真空容器４８の外部気圧と真空容器４８の内部気圧との差圧ではなく、ガスを強制的に送入できる送入装置５０によりクリーニングガスの導入を図っている。真空容器４８には、送入装置５０から送入されるクリーニングガスの導入経路５２だけではなく、排気経路５４も設けられている。導入経路５２には、導入されるクリーニングガスの流量を調整するバルブ５６が設けられている。また、排気経路５４には、排気されるクリーニングガスとガス反応生成物ガスの流量を調整するバルブ５８が設けられている。
【００３１】
クリーニングガスの導入量をＱ、ガスの導入経路５２のコンダクタンスをＣ１、ガスの排気経路５４のコンダクタンスをＣ２（Ｃ１＜Ｃ２）、真空容器外部の圧力をＰ０、真空容器内部の圧力をＰ（Ｐ０＞Ｐ）とすると、時間あたりのクリーニングガスの導入量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ１（Ｐ０−Ｐ）・・・式（２）
で表せる。
【００３２】
なお、排気経路５４のコンダクタンスＣ２を導入経路５２のコンダクタンスＣ１より大きくすることで、真空容器４８内からクリーニングガスや反応生成物ガスを排気し易くできる。各コンダクタンスがＣ１＜Ｃ２を満たすようにするためには、例えば、導入経路５２の断面積をＳ１、排気経路５４の断面積をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２を満たすように構成すればよい。
【００３３】
図３（ａ）に示す真空容器４８の内部圧力Ｐは、送入装置５０やバルブ５６，５８を適切に制御することで、時間ｔの経過にかかわらず、一定となっている（ラインＬ４参照）。そのため、送入装置５０から送られるクリーニングガスの圧力Ｐ０（例えば１ａｔｍ以上）を一定とすることで、導入量Ｑも一定となる（ラインＬ３参照）。その結果、一度に真空容器４８に導入できるクリーニングガスの量に制限がなくなり、導入されたクリーニングガスの総和は、図３（ｂ）の面積Ｓ’に相当することになる。そのため、導入されるガスの総量は、時間の経過とともにある値（Ｓ’）で飽和することはなく、常に安定した量のクリーニングガスが真空容器４８の内部に連続的に供給されることになる。
【００３４】
このように、本実施の形態でのクリーニング方法は、フッ化化合物ガスをソースガスとして用いるイオン注入装置に適用できる。そして、このクリーニング方法は、真空容器の内部に堆積したフッ化化合物と反応して反応生成物ガスを生成する成分を含有するクリーニングガスを真空容器内に強制的に導入しながら、反応生成物ガスをクリーニングガスとともに排気する。
【００３５】
この方法によると、クリーニングガスが導入経路を介して真空容器へ強制的に導入される。そのため、真空容器を迅速にクリーニングガスで満たすことができる。また、クリーニングガスを導入しながら反応生成物ガスを排気するため、より多量のクリーニングガスを連続的に真空容器へ導入することが可能となる。その結果、堆積したフッ化化合物をより短時間で減らすことができ、装置を大気に開放させるまでの時間が短縮されることで装置のメンテナンス時間の短縮が図られる。
【００３６】
このように、図１に示すイオン注入装置１０において、制御装置４２は、送入装置３４が動作している状態でバルブ３６を制御してクリーニングガスをアークチャンバー１２やソースハウジング１４に導入するとともに、バルブ４０を制御してソースハウジング１４から反応生成物ガスおよびクリーニングガスを排気するように構成されている。
【００３７】
そして、制御装置４２は、送入装置３４が動作している状態で真空容器の内部の圧力が０．１以上１．０ａｔｍ未満の範囲に収まるように、あるいは０．１以上１．５ａｔｍ以下の範囲に収まるように、バルブ３６およびバルブ４０の少なくとも一方を制御してもよい。これにより、真空容器内に堆積しているフッ化化合物を効率よくクリーニング（除去）できる。ここで、バルブ３６およびバルブ４０の少なくとも一方を制御とは、各バルブを動かす場合だけでなく、各バルブを動かさずに一定の状態に維持することも含まれる。
【００３８】
また、本実施の形態に係るイオン注入装置１０においては、図１に示す排気経路３８には、反応生成物ガスを強制的に継続排気する排気装置としてのポンプ６０が設けられている。これにより、迅速に反応生成物ガスを排気できる。なお、ポンプ６０は、耐腐食性の高いドライポンプが好ましい。これにより、反応生成物ガスが、例えば、腐食性の高いＨＦガスのような場合であっても、長期にわたって所望の排気性能を維持できる。ポンプ６０により排気されたクリーニングガスや反応生成物ガスは、除害装置６２により適切に無害化処理された後、外部へ放出される。
【００３９】
本実施の形態では、送入装置３４として、２〜３気圧で４５ｌ／ｍｉｎのクリーニングガスを導入できる陽圧ポンプを用いている。また、排気経路３８におけるポンプ６０としては、例えば、１０００ｌ／ｍｉｎの排気容量を持つものが用いられる。この場合、導入経路３２や排気経路３８で流量調節をすることによって差圧を調整し、ソースハウジング１４内の圧力を大気圧未満近傍（例えば、０．１ａｔｍ以上、１．０ａｔｍ未満）とすることができるとともに、クリーニングガスの導入量を増やすことができる。なお、導入経路３２、排気経路３８、ソースハウジング１４等のイオン注入装置１０の各部における圧力を直接または間接的に検出するための圧力センサが各部に設けられている。
【００４０】
なお、導入経路３２においては、大気を水中に通し、水分（水蒸気）の含有量を増加させてからアークチャンバー１２やソースハウジング１４に導入してもよい。あるいは、大気に水分を含む気体もしくは水蒸気を混合することにより、水分の含有量を増加させてからアークチャンバー１２やソースハウジング１４などの真空容器に導入してもよい。これにより、クリーニングガス中の水分濃度を確実に高めることができ、堆積したフッ化化合物のクリーニング効率を向上させることができる。また、クリーニングガスを導入しながら不活性ガスを導入し、真空容器の内部をパージしてもよい。これにより、真空容器内部のクリーニング後にすぐに装置を稼働状態にすることができる。
【００４１】
次に、真空容器に設けられた拡散部材について説明する。図４（ａ）は、真空容器に拡散部材が設けられていない場合のクリーニングガスの流れを模式的に示す図、図４（ｂ）は、真空容器に拡散部材が設けられている場合のクリーニングガスの流れを模式的に示す図である。
【００４２】
図４（ａ）に示す真空容器６４の場合、導入経路６６の接続部に開口部６４ａが設けられているが、開口部６４ａから導入されたクリーニングガスは、真空容器６４の内壁６４ｂに余り向かわずに、真っすぐ排気経路６８に向かうことになる。そのため、内壁６４ｂに堆積したフッ化化合物７０にクリーニングガスが接触しにくく、クリーニング効率の向上が望めない。
【００４３】
一方、図４（ｂ）に示す真空容器６４の場合、開口部６４ａから導入されるクリーニングガスを真空容器６４の壁面に向かって拡散させる拡散部材７２を備えている。拡散部材７２は、開口部６４ａから離れた位置で開口部６４ａを遮蔽するように設けられている。これにより、導入経路６６から導入されたクリーニングガスが真っすぐ排気経路６８に向かわなくなる。そのため、例えば、内壁６４ｂに堆積しているフッ化化合物７０に対してクリーニングガスがより接触しやすくなり、フッ化化合物７０とクリーニングガスとの反応が促進されることでクリーニング効率が向上し、堆積したフッ化化合物をより迅速に低減できる。
【００４４】
なお、拡散部材７２はライナーを兼ねていてもよい。これにより、部品点数を低減できる。また、所望の領域にクリーニングガスを吹き付けられるように開口部６４ａにノズルを設けてもよい。
【００４５】
次に、排気される反応生成物ガス、具体的にはＨＦガスの濃度の検出について説明する。従来、生成されたＨＦガスの濃度の測定は、密閉された真空容器から気体をサンプリングして行われていた。このような測定を行っている間もクリーニングガスによるＨＦガスの生成が進んでいくため実測値が高止まりする傾向にある。このため、実際に真空容器内部を大気中で濃度測定を行う場合と、装置に搭載したＨＦガス検知器の測定値とが異なるという現象があった。つまり、ＨＦガス検知器での測定値が実際のＨＦガス濃度よりも高くなることで、既に安全なレベルまで真空容器内がクリーニングされているにもかかわらず、クリーニングを続けている場合があり、メンテナンス時間を無駄に長引かせる一因となる。
【００４６】
そこで、本実施の形態に係るイオン注入装置１０では、図１に示すように、排気経路３８に、排気された反応生成物ガスの濃度を検出する検出装置７４を設けている。例えば、大気導入は、検出されるＨＦガス濃度が許容暴露限界３ｐｐｍ未満になるまで継続される。これにより、真空容器内部のクリーニングが十分か否かを正確に知ることができるため、真空容器の内部を大気に開放するタイミングをより正確に判断できる。つまり、無駄にクリーニング時間を費やす必要がなくなり、メンテナンス時間の短縮化が図られる。
【００４７】
図５は、本実施の形態の変形例に係るイオン注入装置の要部の概略構成を模式的に示した図である。なお、図１に示すイオン注入装置１０と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００４８】
図５に示す注入装置８０は、ビームガイド１６の下流側にビームラインハウジング８２および注入処理ハウジング８４が設けられている。また、アークチャンバー１２およびソースハウジング１４と送入装置３４とは、導入経路８６で接続されている。導入経路８６は、送入装置３４から送入されたクリーニングガスをアークチャンバー１２およびソースハウジング１４の少なくともいずれか一方に導入できるように、経路の切替えを行う三方弁８８が設けられている。この三方弁８８を切り替えることで、アークチャンバー１２やソースハウジング１４に適宜クリーニングガスを導入できる。
【００４９】
また、図５に示すアークチャンバー１２は、導入経路８６と接続する開口部（図４（ｂに示す開口部６４ａを参照。）から導入されるクリーニングガスをアークチャンバー１２の壁面に向かって拡散させる拡散部材９０を備えている。同様に、図５に示すソースハウジング１４は、導入経路８６と接続する開口部から導入されるクリーニングガスをソースハウジング１４の壁面に向かって拡散させる拡散部材９２を備えている。
【００５０】
拡散部材９０，９２は、開口部から離れた位置で開口部を遮蔽するように設けられている。これにより、導入経路８６から導入されたクリーニングガスが真っすぐ排気経路３８に向かわなくなる。そのため、例えば、アークチャンバー１２やソースハウジング１４の内壁に堆積しているフッ化化合物に対してクリーニングガスがより接触しやすくなり、フッ化化合物とクリーニングガスとの反応が促進されることでクリーニング効率が向上し、堆積したフッ化化合物をより迅速に低減できる。
【００５１】
上述のように、本実施の形態に係るイオン注入装置１０やイオン注入装置８０においては、制御装置４２は、送入装置３４が動作している状態で、アークチャンバー１２やソースハウジング１４等の真空容器の圧力を検出することにより、真空容器の圧力を制御するように構成してもよい。
【００５２】
また、第１の調整装置であるバルブ３６により調整されるクリーニングガスの流量と、第２の調整装置であるバルブ４０により調整される排気ガスの流量とを、少なくともクリーニングガスの流量を排気ガスの流量よりも大きくした状態において、真空容器（アークチャンバー１２やソースハウジング１４）内のクリーニングガスとクリーニング反応生成ガスとによる真空容器の圧力を検出することにより、真空容器の圧力を制御するように構成してもよい。この場合、真空容器の圧力を一定に保持するように制御してもよい。また、一定に保持する真空容器の圧力は、１．０ａｔｍ未満の範囲としてもよい。
【００５３】
また、送入装置３４は、少なくとも１．０ａｔｍから数ａｔｍでクリーニングガスを導入してもよい。例えば、１０ａｔｍ未満、または８ａｔｍ未満、または５ａｔｍ未満でクリーニングガスを導入してもよい。
【００５４】
また、真空容器を、イオンソースのアークチャンバー１２、およびアークチャンバーを内部に配置したソースハウジング１４およびイオンビームライン、により形成し、アークチャンバーに導入経路を設けるとともにソースハウジングまたはイオンビームラインに排気経路を設けてもよい。また、イオンビームラインに導入経路を設けてもよい。
【００５５】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  イオン注入装置、  １２  アークチャンバー、  １４  ソースハウジング、  １６  ビームガイド、  ２０  スキャンハウジング、  ３０  ソースガス室、  ３２  導入経路、  ３４  送入装置、  ３６  バルブ、  ３８  排気経路、  ４０  バルブ、  ４２  制御装置、  ４４  真空容器、  ４６  導入経路、  ４８  真空容器、  ５０  送入装置、  ５２  導入経路、  ５４  排気経路、  ５６，５８  バルブ、  ６０  ポンプ、  ６４  真空容器、  ６４ａ  開口部、  ６４ｂ  内壁、  ６６  導入経路、  ６８  排気経路、  ７０  フッ化化合物、  ７２  拡散部材、  ７４  検出装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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