(57)【要約】  イオン源の内部表面から堆積物を除去する堆積物クリーニングシステムは、フッ素源、絞り機構、および、コントローラを備える。フッ素源は、クリーニング材料としてフッ素をイオン源に供給する。絞り機構は、ソースアパーチャを少なくとも部分的に覆うことによって、イオン源のソースアパーチャを介したフッ素の損失を軽減する。コントローラは、フッ素源からイオン源までの供給と流量とを制御すると共に、絞り機構の位置合わせも制御する。
2009521096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部表面およびソースアパーチャを備えるイオン源と、
上記イオン源の上記表面および上記ソースアパーチャから堆積物を除去する、絞り機構を用いた堆積物クリーニングシステムと、
上記イオン源からイオンビームを受け、かつ、上記イオンビームを処理するビームラインアセンブリと、
上記ビームラインアセンブリから上記イオンビームを受ける標的位置とを備える、イオン注入システム。
【請求項２】
上記堆積物クリーニングシステムは、
上記イオン源にフッ素を供給するフッ素源と、
上記ソースアパーチャを介したフッ素の損失を軽減する絞り機構と、
上記フッ素源から上記イオン源に対する供給および流量を制御し、かつ、上記絞り機構の位置合わせを制御するコントローラとを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記絞り機構は、湾曲した上部と下部とを備える絞り部材を備えており、上記湾曲した上部は上記ソースアパーチャを少なくとも部分的に覆う、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記絞り機構は、絞り領域を含む可動式電極を備えており、上記可動式電極は、上記絞り領域が上記ソースアパーチャを少なくとも部分的に覆うように配置される、請求項２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、概して、半導体デバイス製造およびイオン注入に関するものであり、特に、イオン注入システムのイオン源を、フッ素を用いてクリーニングすることに関するものである。
【０００２】
〔発明の背景〕
イオン注入は、半導体材料および／またはウェハ材料の中にドーパントを選択的に注入する半導体デバイス製造において用いられる、物理的プロセスである。従って、注入の作用は、ドーパントと半導体材料との間の化学的相互作用には基づかない。イオン注入では、ドーパント原子／分子は、イオン化され、加速され、ビームに形成され、分析されて、ウェハを掃引させられる。または、ウェハがビームを介して掃引させられる。ドーパントイオンは、ウェハに物理的に衝突し、ウェハの表面に侵入して、イオンエネルギーに関した深度で上記表面よりも下に残留する。
【０００３】
イオン注入機、または、イオン注入システムは、典型的には、イオンチェンバを含んだイオン源を備える。イオンチェンバは、気体状の供給材料からの中性ガス、または、固体状または液体状の供給材料から生成された蒸気からの中性ガスをイオン化し、一群の荷電粒子、すなわちイオンおよび電子（以下ではプラズマと呼ぶ）を製造する。１つの電極または一連の電極と、イオン源プラズマとの間に電界を生成することによって、イオンは、イオン源プラズマから抽出され、イオンビームを形成する。イオンビームは、各電極における特別な形状のアパーチャを介して移動する。典型的なビーム取り出しシステムは、３つまたは４つの電極システムである。とはいえ、他の変形例も可能であり、当該変形例には、最終ビーム減速がウェハの近傍において完了する極めて拡大されたシステムも含まれる。標準的な３つの電極システムは、典型的には、第１の電極（いわゆる、プラズマ電極、または、アークスリット電極、または、イオンチェンバ電極）を備えている。第１の電極は、イオン源と同じ大きさの正電圧に電気的にバイアスされていてもよい。この電位が、ビームのエネルギーを決定する。第２の電極（いわゆる抑制電極）は、電子がイオンチェンバに流れ戻ることを防ぐための適度な負電圧を有する。最後の第３の電極（いわゆる接地電極）は、接地電位を有する。イオンチェンバ電極と抑制電極との間の電位差、これらの詳細な形状、および、これらの間隔によって、電界の引き出しが決定される。多くのイオン注入プロセスでは、異なるドーピング特性のために、極めて異なるエネルギーおよび種類の、ビームを発生させることが必要である。例えば、ソースドレイン拡張部用の５ｋＶのホウ素、パンチスルー防止用の８０ｋＶのヒ素が挙げられる。電極によって発生する電界の強度は、所望の取り出しビーム電流に適合すると共に良好なイオンビーム光学を維持するために、調整および調節される必要がある。このプロセスは、パービアンスマッチングと呼ばれる。良好なパービアンスマッチングを実現する最も一般的な方法の１つは、抑制電極および接地電極を、イオン源に対して、より具体的にはイオンチェンバ電極に対して、相対的に移動させることである。イオンチェンバアパーチャを規定するイオンチェンバ電極と、抑制アパーチャを規定する抑制電極との間の間隔は、取り出しギャップと呼ばれる。
【０００４】
イオン源が分子充填ガスまたは分子充填蒸気を用いて動作される場合には、注入に求められる種類に加えて他の種類も製造される。これら種類のいくつかは、極めて低い蒸気圧を有しており、結果としてイオン源の内側の表面上に凝結することがある。これら固体堆積物は、例えば、壁の電気特性を変動させたり、イオン源電極アパーチャを部分的に遮断したりすることによって、やがてイオン源の動作を妨げることがあり、これによって、入手可能なイオン電流を低減させることがある。これら堆積物を除去する１つの方法は、イオン源をシステムから取り外し、当該イオン源を物理的にクリーニングするという、時間のかかるプロセスである。別の方法は、高反応ガスをイオン源に流すことによって、当該イオン源をその場でクリーニングすることであろう。ここでは、ガスの種類は、堆積された物質と反応して高蒸気圧物質を生じるようなものを選択されており、この高蒸気圧物質は、ガスとしてイオン源を離れてシステムから排出される。所望の特性を有する種類は原子状フッ素であり、原子状フッ素は、典型的に、プラズマ内のＮＦ３の解離によって生成される。しかしながら、イオン源の表面を適切にクリーニングするには、反応ガスの比較的大きな流量が必要とされる。この比較的大きな流量は、用具のコストおよび作業コストに悪影響を及ぼす。
【０００５】
〔発明の概要〕
以下に、本発明の１つ以上の形態についての基本的な理解を提供するために、簡略化した概要を記す。この概要は、本発明の広範な要旨でないし、本発明の主要な構成または決定的な構成を認定することを意図するものでもなく、本発明の範囲を線引きすることを意図するこのでもない。むしろ、本概要の主たる目的は、本発明のいくつかの原理を、後に説明するより詳細な記載の前置きとして、簡略化した形で示すものである。
【０００６】
本発明の特徴は、原子状フッ素などのクリーニング材料を用いてイオン源内の表面のクリーニングを行うことによって、イオン注入プロセスを容易にすることである。例えばイオン源内のフッ素を少なくとも部分的に捕獲して、イオン源をクリーニングすることを容易にする絞り機構を用いることによって、従来のフッ素ベースクリーニングよりも、低い流量によってクリーニングを行うことができる。
【０００７】
イオン源の内面から堆積物を除去する堆積物クリーニングシステムは、フッ素源、絞り機構、および、コントローラを備える。フッ素源は、フッ素をクリーニング材料としてイオン源に供給する。絞り機構は、ソースアパーチャを少なくとも部分的に覆うことによって、当該ソースアパーチャを介したイオン源からのフッ素の損失を軽減する。コントローラは、フッ素源からイオン源までの供給速度および流量を制御すると共に、絞り機構の位置合わせを制御する。他のシステム、他の方法、および、他の検出器についても開示している。
【０００８】
上述した、およびこれに関連する目的を達成するため、本発明は、以下に詳細に記載すると共に、特許請求の範囲において部分的に指摘する特徴を備える。以下の記載および添付の図面は、本発明の特定の実施例および実施形態を詳細に説明するものである。ただし、これらが示すものは、本発明の原理を用いることができる様々な方法のうちの数例である。本発明における他の目的、利点、および新規な特徴は、以下の本発明の詳細な説明を図面と共に考慮すると明確になるだろう。
【０００９】
図１は、ブロック図で示した、本発明の１つ以上の形態を実施するために好適なイオン注入システムである。
【００１０】
図２は、本発明の一形態に係るフッ素ベースクリーニングシステムを示すブロック図である。
【００１１】
図３は、本発明の一形態に係るイオン源堆積物クリーニングシステムを示すブロック図である。
【００１２】
図４Ａは、本発明の一形態に係る絞り機構を示す平面図である。
【００１３】
図４Ｂは、本発明の一形態に係る絞り機構を示す側面図である。
【００１４】
図４Ｃは、本発明の一形態に係る絞り機構を示す別の側面図である。
【００１５】
図４Ｄは、本発明の一形態に係る絞り機構を示す斜視図である。
【００１６】
図５は、本発明の一形態に係る、イオン源内の表面から堆積物をクリーニングする方法を示すフロー図である。
【００１７】
〔発明の詳細な説明〕
ここで、本発明を、添付の図面を参照しながら説明する。ここでは全記載において、類似の参照番号を、類似の部材に対して用いている。本発明が、以下に図示し、かつ説明する典型的な実施形態および形態に限定されないことは、当業者にとって明らかであろう。
【００１８】
イオン源の表面をクリーニングするために、原子状フッ素（フッ素基）を用いることができる。純フッ素は有毒であり、取り扱いが難しい。したがって、通常、ＮＦ３のようなフッ素化合物が、原子状フッ素の源として用いられている。原子状フッ素は、プラズマ内のＮＦ３の解離によって生成される。一実施例では、プラズマは、クリーニングされる表面、および、当該表面に輸送された解離ガスから遠隔にあってもよい。あるいは、原子状フッ素は、表面をクリーニングするイオン源内に形成または発生させられることができる。いずれの場合にも、例えば、遠隔にある源とクリーニングされるイオン源の表面との間の領域における原子状フッ素の再結合のため、および、ソースアパーチャを介してイオン源から流出する結合していない原子状フッ素のために、ＮＦ３の大きな流量が必要とされる。
【００１９】
本発明の形態では、イオン源のソースアパーチャにおいて、または、当該アパーチャの近傍において、絞り機構が用いられる。絞り機構は、アパーチャを介して損失する原子状フッ素の量を低減し、イオン源内のクリーニングされる表面に向けて原子状フッ素を戻す。さらに、絞り機構は、アパーチャの外縁部に原子を方向付け、これによって、この表面のクリーニングを強化することが可能である。絞り機構は、イオン源の通常の動作を妨害しないように配置されている。
【００２０】
まず、図１には、本発明の１つ以上の形態を実施するために好適なイオン注入システム１００をブロック図の形で示している。
【００２１】
システム１００は、ビーム経路に沿ってイオンビーム１０４を発生するイオン源１０２を備えている。イオンビーム源１０２は、例えば、電源１０８につながったプラズマ源１０６を備えている。プラズマ源１０６は、例えば、比較的長いプラズマ閉じ込めチェンバを備え、当該チェンバから、イオンビームが取り出されて加速される。
【００２２】
イオン源１０２が動作している間には、所望の種類に加えて、他の種類も生成され得る。これら種類のうちのいくつかは、極めて低い蒸気圧を有しており、結果として、イオン源１０２の内面に凝結することがある。これら固体堆積物は、例えば壁の電気特性を変動させたり、イオン源電極アパーチャを部分的に遮断したりすることによって、やがてイオン源の動作を妨げ、結果として入手可能なイオン電流を低減させることがある。
【００２３】
イオン源１０２は、イオン源の内面からこれらの堆積物を除去することが可能である、フッ素ベースクリーニングシステム１２２を備えている。フッ素ベースクリーニングシステム１２２は、フッ素などの高反応ガスをイオン源１０２中に流す。ここでは、ガスの種類は、堆積物と反応して高蒸気圧を生じるような種類が選択されている。この高蒸気圧は、ガスとしてイオン源１０２を離れて上記システムから排出される。クリーニングシステム１２２は絞り機構も備え、当該絞り機構は、原子状フッ素などの反応ガスの未反応成分が、堆積物と反応せずにイオン源１０２から離れることを制限または防止している。絞り機構を用いることによって、従来のクリーニングシステムよりも比較的低い流量の反応ガスを用いて、イオン源１０２内の表面の好適なクリーニングを実現することができる。
【００２４】
イオン源１０２内の表面から堆積物を低減または除去するために、クリーニングシステム１２２を定期的または要望に応じて使用することが可能である。しかしながら、イオン注入工程中では、イオンソースアパーチャを介したイオンビームの移動出来るように、クリーニングシステム１２２の絞り機構は一般的に解除されている。その他の場合には、絞り機構を使用して、反応ガスの未反応成分がイオン源１０２からアパーチャを介して離れることを軽減することができる。
【００２５】
イオン源１０２の下流側には、イオン源１０２からのビーム１０４を受けるビームラインアセンブリ１１０が設けられている。ビームラインアセンブリ１１０は、質量分析器１１２、加速構造物１１４を備えており、加速構造物１１４は、例えば１つ以上のギャップを備えてもよい。ビームラインアセンブリ１１０は、ビーム１０４を受け取るための経路に沿って配置されている。質量分析器１１２は、磁石（図示していない）のような磁界発生部材を供えていると共に、ビーム経路中に磁界を生成させるように動作して、様々な軌道におけるイオンビーム１０４からのイオンを、質量（例えば、電荷質量比）に応じて偏向させることができる。磁界を移動するイオンは、所望の質量を有する個々のイオンをビーム経路に沿って方向付け、かつ、望まない質量のイオンをビーム経路から偏向させるような力を受ける。
【００２６】
加速構造物１１４内の加速ギャップは、ワークピースに所望の注入深度を実現するように、ビーム内のイオンを加速および／または減速させるように操作することが可能である。従って、ここでは「加速器」および／または「加速ギャップ」という用語を、本発明の１つ以上の形態を説明するために用いているが、このような用語は、加速の文字通りの解釈に制限されるように狭く解釈されることを意図するものでなく、他の事柄、例えば減速および方向の変動を含むように広く解釈されるべきものであることは明らかであろう。加速手段および減速手段は、質量分析器１１２による磁気分析の前後において適用可能であることも明らかであろう。さらに、加速構造物１１４は、いくつかの形態では、イオン源の一部であってもよく、ビームラインアセンブリの一部として省略されていてもよい。
【００２７】
システム１００では、ビームラインアセンブリ１１０からのイオンビーム１０４に対して、最終ステーション１１８が設けられている。質量分析されたイオンビーム１０４を用いた注入のために、最終ステーション１１８は、半導体ウェハ（図示していない）のような１つ以上のワークピースをビーム経路に沿って支持している。最終ステーション１１８は、１つ以上の標的ワークピースおよびイオンビーム１０４を一方に対して平行移動または走査するための、標的走査システム１２０を有している。標的走査システム１２０は、例えば所定の環境、動作パラメータ、および／または、対象の下での要望に応じて、バッチ注入または連続注入を提供してもよい。
【００２８】
図２は、本発明の一形態に係るフッ素ベースクリーニングシステム２００を示すブロック図である。システム２００は、アパーチャを備えるイオン源２０２の内面から、比較的低減された流量を用いて、堆積物を除去するために用いられる。説明のために、システム２００はフッ素を用いるものとして説明するが、他の好適な材料を用いてもよい。
【００２９】
システム２００は、イオン源２０２において動作し、かつ、絞り機構２０４と、フッ素源２０６と、コントローラ２０８とを備えている。イオン源２０２は、気体状の供給材料からの中性ガス、または、固体状または液体状の供給材料から生成された蒸気からの中性ガスをイオン化し、一群の荷電粒子、すなわちイオンおよび電子（以下ではプラズマと呼ぶ）を製造するイオンチェンバを備えてもよい。イオン源プラズマと１つの電極または一連の電極（図示していない）との間に電界を生成することによって、イオンは、イオン源プラズマから抽出されて、イオンビームを形成する。イオンビームは、各電極内の特別な形状のアパーチャを介して移動する。典型的なビーム取り出しシステムは、３つまたは４つの電極システムである。とはいえ、他の変形例も可能であり、当該変形例には、最終ビーム減速がウェハの近傍において完了する極めて拡大されたシステムも含まれる。標準的な３つの電極システムは、典型的には、第１の電極（いわゆる、プラズマ電極、または、アークスリット電極、または、イオンチェンバ電極）を備える。第１の電極は、イオン源と同じ大きさの正電圧に電気的にバイアスされていてもよい。この電位が、ビームのエネルギーを決定する。第２の電極（いわゆる抑制電極）は、電子がイオンチェンバに流れ戻ることを防ぐための適度な負電圧を有する。最後の第３の電極（いわゆる接地電極）は、接地電位を有する。イオンチェンバ電極と抑制電極との間の電位差、これらの詳細な形状、および、これらの間隔によって、電界の引き出しが決定される。多くのイオン注入プロセスでは、異なるドーピング特性のために、極めて異なるエネルギーおよび種類の、ビームを発生させることが必要である。例えば、ソースドレイン拡張部用の５ｋＶのホウ素、パンチスルー防止用の８０ｋＶのヒ素が挙げられる。電極によって発生する電界の強度は、所望の取り出しビーム電流に適合すると共に良好なイオンビーム光学を維持するために、調整および調節される必要がある。このプロセスは、パービアンスマッチングと呼ばれる。良好なパービアンスマッチングを実現する最も一般的な方法の１つは、抑制電極および接地電極を、イオン源に対して、より具体的にはイオンチェンバ電極に対して、相対的に移動させることである。イオンチェンバアパーチャを規定するイオンチェンバ電極と、抑制アパーチャを規定する抑制電極との間の間隔は、取り出しギャップと呼ばれる。
【００３０】
イオン源２０２が分子充填ガスまたは分子充填蒸気を用いて動作される場合には、注入に求められる種類に加えて他の種類も製造される。これら種類のいくつかは、極めて低い蒸気圧を有しており、結果としてイオン源の内側の表面上に凝結することがある。これら固体堆積物は、例えば、壁の電気特性を変動させたり、イオン源電極アパーチャを部分的に遮断したりすることによって、やがてイオン源の動作を妨げることがあり、これによって、入手可能なイオン電流を低減させることがある。例えば、ホスフィン（ＰＨ３）がイオン源２０２を通過する際には、リン（Ｐ）堆積物がイオン源２０２内の表面上に生じることがある。
【００３１】
フッ素源２０６は、フッ素を保持すると共にイオン源２０２に供給する。フッ素は、イオン源２０２内の表面上に形成された堆積物と反応し、これを除去する。フッ素源２０６は、フッ素を原子状フッ素（フッ素基）として供給するので、イオン源２０２の表面をクリーニングすることができる。しかしながら、純フッ素は、有毒であり、取り扱いが難しい。結果として、通常、ＮＦ３のようなフッ素化合物が、原子状フッ素の源として用いられる。原子状フッ素は、プラズマ内のＮＦ３の解離によって生成される。この解離の結果、ＮＦ３は、窒素原子とフッ素原子とに解離する。これら窒素原子とフッ素原子は、その後、堆積された物質と反応することができる。プラズマは、クリーニングされる表面、および、当該表面に輸送された解離ガスから遠隔にあってもよい。あるいは、原子状フッ素は、表面をクリーニングされるイオン源２０２内に形成または生成されてもよい。
【００３２】
絞り機構２０４は、未反応の原子状フッ素がイオン源２０２から流出することを、防止または軽減する。絞り機構２０４は、例えば、イオン源のアパーチャを少なくとも部分的に覆う遮断部材（図示していない）を備えていてもよい。結果として、未反応の原子状フッ素がアパーチャを介してイオン源２０２から流出することは、少なくとも部分的に防止される。他の一実施形態では、絞り機構２０４は、可動式の抑制電極（図示していない）を備えていてもよい。抑制電極は、クリーニング中にイオン源のアパーチャを少なくとも部分的に覆うが、通常の動作時には移動して、イオンビームの経路を生成することを可能にする。
【００３３】
コントローラ２０８は、イオン源２０６および絞り機構２０４の動作を制御する。この形態では、コントローラ２０８は、イオン源２０２に供給されたクリーニング材料の流量および／または組成と、クリーニング動作の始動および持続時間とを制御する。コントローラ２０８は、絞り機構２０４の使用も制御している。通常、絞り機構２０４はクリーニング動作またはクリーニングサイクル中は使用され、通常の動作時には解除されている。さらに、コントローラ２０８は、イオン源のアパーチャを介した排出率を制御することもできる。例えば、コントローラ２０８は、絞り機構２０４がアパーチャを完全に覆うようにさせるか、または、選択された排出率を提供するためにアパーチャの選択された割合を覆うようにさせることができる。さらに、いくつかの形態（しかし必ずしも全ての形態とは限らない）では、コントローラ２０８は、イオン源２０２内の表面上に堆積された堆積物を検出および／または計測することができる。この計測または検出された堆積物の集積に基づいて、コントローラ２０８は、クリーニングサイクルまたはクリーニング動作を、選択的に、開始または停止することができる。
【００３４】
図３は、本発明の一形態に係るイオン源堆積物クリーニングシステム３００を示す図である。システム３００では、可動式の絞り部材３０８が用いられており、絞り部材３０８は、クリーニング動作またはクリーニングサイクル中に、未反応のクリーニング成分がイオン源３０２から流出することを軽減または防止することができる。
【００３５】
イオン源３０２は、１つ以上の選択されたドーパントを含むイオンビームを製造するように機能する。イオン源３０２は、例えば、電源につながったプラズマ源を備えることができる。プラズマ源は、例えば、比較的長いプラズマ閉じ込めチェンバを備えてもよく、イオンビームは当該プラズマ閉じ込めチェンバから取り出される。イオンビームは、上述の電極を用いることによって、アパーチャ３０６を介して取り出されるか、または、形成される。ドーパントおよび／またはドーパント材料は、イオンビームの動作中または発生中、アパーチャ３０６を備えたイオン源３０２内の表面上に堆積および／または形成されることがある。
【００３６】
インレットまたはバルブ３０４が、ＮＦ３または原子状フッ素のようなクリーニング材料をイオン源３０２に提供する。クリーニング材料は、形成された堆積物と反応し、ガスを発生する。このガスは、その後、イオン源３０２から排出され得る。
【００３７】
絞り部材３０８は、絞り機構として機能し、未反応のクリーニング材料がアパーチャ３０６を介してイオン源３０２から流出することを制限または軽減する。絞り部材３０８は、未反応のクリーニング材料がイオン源３０２に戻ることを容易にする湾曲した上部、および下部またはアームを有するとして示されている。本発明の他の形態は、部分的にアパーチャ３０６を遮断し、かつ、未反応のクリーニング材料がイオン源３０２から流出することを軽減する、様々な形状の絞り部材を含むことに留意されたい。
【００３８】
さらに本実施例では、絞り部材３０８は、実施位置３１０および解除位置３１２を有する。実施位置３１０（クリーニング位置とも呼ぶ）では、部材３０８は、アパーチャ３０６を少なくとも部分的に覆うと共に、未反応のクリーニング材料がイオン源３０２から流出することを軽減するように配置されている。実施位置３１０にある間、一般的には、イオンビームの発生は妨げられることに留意されたい。部材３０８は、ある間隔またはギャップ（絞りギャップ３１４と呼ぶ）をおいて、アパーチャ３０６から離間して配置されている。この間隔の増大はイオン源３０２からの排出をより多くさせることを可能にし、かつ、この間隔の減少はイオン源３０２からの排出をより少なくすることを可能にする。
【００３９】
解除位置では、通常のイオンビーム発生を継続することが可能なように、部材３０８はイオン源アパーチャ３０６から離間して配置されている。部材３０８がアパーチャ３０６から離間するように、部材３０８は、その下部またはアームを中心に旋回または回転されるものとして示されている。しかしながら、他の技術を用いて、部材３０８を適切に動かして通常のイオンビーム発生を可能にしてもよいことは、明らかである。例えば、部材３０８を図示した実施位置３１０の上方または下方にスライドさせる技術が挙げられる。解除位置３１２であっても、クリーニング材料を部材３０８に供給することはできるが、クリーニング材料の流入量が概してより多く必要となることに留意されたい。
【００４０】
図４Ａは、本発明の一形態に係る絞り機構４００を示す平面図である。絞り機構４００は、抑制電極４０２を用いて、未反応のクリーニング材料がアパーチャを介してイオン源から流出することを制限または軽減している。絞り機構４００は、イオン源のアパーチャを制御して絞るために、側軸に沿って移動またはスライドすることができる。
【００４１】
絞り機構４００は、抑制電極４０２および操作アーム４０４を備えている。抑制電極４０２は、イオン源内に配置されたプラズマ電極（図示していない）、および、下流側に配置された接地電流（図示していない）と連動して動作し、ビームを発生させる間、所望の形状および電流などを有するイオンビームを取り出して形成する。操作アーム４０４は、電極４０２を保持して支えている。電極４０２には抑制アパーチャ４０６が規定されており、イオンビームは抑制アパーチャ４０６を介して形成されて通過する。ビーム発生中、抑制アパーチャが、イオン源のアパーチャに、または当該アパーチャの近傍に存在するよう、電極４０２は側軸に沿って配置される。
【００４２】
さらに、抑制電極４０２は、当該電極上／内に規定または形成された絞り領域４０８を備えている。絞り領域４０８は、クリーニング動作またはクリーニングサイクル中に、未反応のクリーニング材料がイオン源から流出することを軽減または制限することができる。絞り領域４０８は、例えば、電極４０２の固体部分とすることができる。あるいは、絞り領域４０８は、所定の外形を有する電極４０２に形成されることができ、および／または、他の材料から形成されることができる。
【００４３】
図４に示す機構４００は、本発明の形態に係る絞り機構に基づいて好適である電極の一例に過ぎないことに留意されたい。例えば、接地電極を同様に用いて、未反応のクリーニング材料の流出を制限することが可能なことは明らかである。
【００４４】
図４Ｂは、本発明の一形態に係る図４Ａの絞り機構４００を示す側面図である。この図は、イオン源４１０を、実施位置４１６または解除位置４１８における絞り機構４００と共に示すものである。絞り機構４００は、抑制電極４０２を用いて未反応のクリーニング材料がアパーチャを介してイオン源から流出することを制限または軽減する。
【００４５】
イオン源４１０はソースアパーチャ４１２を備えており、ドーパントまたはイオンは、当該アパーチャを通り抜けることよって、イオンビームとして形成される。本実施例では、イオンビームの取り出しおよび／または形成には、抑制電極４０２、および、接地電極４１４が利用される。これら電極は、１つのグループとして、アーム４０４に支えられる。
【００４６】
電極４０２上には、抑制アパーチャ４０６が規定され、イオンビームは、当該アパーチャを介して、形成されて通過する。ビーム発生中には、アパーチャ４０６が解除位置４１８に示したイオン源のアパーチャに、または当該アパーチャの近傍に存在するよう、電極４０２は側軸に沿って配置される。抑制電極４０２の絞り領域４０８は、ソースアパーチャ４１２を少なくとも部分的に遮断することによって、クリーニング材料がソースアパーチャ４１２を介してイオン源４１０から流出することを防止または軽減している。実施位置４１６において示されるように、クリーニング動作またはクリーニングサイクル中には、絞り領域４０８はソースアパーチャ４１２の近傍に配置される。本実施例では、絞り領域４０８は、抑制電極４０２に対して平坦であるように示されている。
【００４７】
抑制アパーチャ４０６は、イオン源アパーチャ４１２からギャップ間隔４２０をおいて離間して配置される。通常のイオンビーム発生中には、電極４０２は絞り解除位置４１８にあり、ギャップ間隔４２０は、電流、寸法、形状などの、所望のビーム発生特性のための機能として選択される。クリーニングサイクル中には、電極４０２は、実施位置４１６に配置され、ギャップ間隔４２０は、少なくとも部分的に、所望の排出率またはクリーニング材料封じ込め率に応じて選択され得る。
【００４８】
図４Ｃは、本発明の一形態に係る絞り機構４００を示す別の側面図である。この図は、図４Ｂに示した図と相似しているが、絞り領域４０８は異なる外形を有している。他の部材は、図４Ｂの部材と同一であり、さらなる説明において参照することができる。本実施例では、絞り領域４０８は、クリーニング材料の遮断をより容易にする湾曲または外形を有している。この外形は、流出しているクリーニング材料の向きを変え、イオン源アパーチャ４１２を介して戻すことに役立っている。
【００４９】
絞り領域４０８の他の外形および変形例が、本発明の形態に基づいて想定されることは明らかである。
【００５０】
図４Ｄは、本発明の一形態に係る図４Ａの絞り機構４００を示す斜視図である。この図は、イオンビーム発生を可能にする絞り解除位置４１８にある抑制電極４０２を示すものである。
【００５１】
この図には、イオン源４１０およびソースアパーチャ４１２が含まれている。抑制電極４０２はイオン源の下流側に配置され、接地電極４１４は抑制電極４０２の下流側に配置される。イオンビーム発生中には、ドーパントまたはイオンが、イオン源４１０から、ソースアパーチャ４１２を介して、抑制電極４０２のアパーチャ４０６を通過し、さらに接地電極４１４のアパーチャを通過する。
【００５２】
抑制電極の絞り領域４０８が、クリーニング動作またはクリーニングサイクルのためにイオン源アパーチャ４１２の近傍に配置されるアパーチャ４０６の代わりに、イオン源アパーチャ４１２の近傍に配置されるように、抑制電極４０２は側軸に沿って移動可能である。
【００５３】
図５は、本発明の一形態に係る、イオン源内の表面から堆積物をクリーニングする方法５００を示すフロー図である。方法５００では、クリーニングを容易にし、かつ原子状フッ素などのクリーニング材料の流量を低減することを可能にするために、クリーニングの間に絞り機構が用いられる。この方法５００のさらなる説明において、上述の図面および説明を参照することができる。
【００５４】
方法５００は、ソースアパーチャを備えた、内面を有するイオン源が提供される、ブロック５０２から始まる。ドーパントのいくつかの種類は、イオン源の表面上に凝結または形成され、例えば、壁の電気特性を変動させる、または、イオン源電極アパーチャを部分的に遮断することによって、やがてイオン源の動作を妨げ、これによって入手可能なイオン電流を低減させることがある。例えば、イオン源にホスフィン（ＰＨ３）が通った場合には、リン（Ｐ）が形成される可能性がある。
【００５５】
ブロック５０４では、イオン源アパーチャを少なくとも部分的に覆うことによってクリーニング材料がイオン源から流出することを制限または防止する、絞り機構が使用される。例えば、絞り部材をイオン源アパーチャの上方をスライドさせる、または、絞り領域がイオン源アパーチャの近傍に配置されるように、絞り領域を有する抑制電極を移動させることによって、絞り機構が使用され得る。絞り機構は、選択された排出率またはクリーニング材料封じ込め率に応じて配置され得る。
【００５６】
ブロック５０６では、イオン源の中に、選択された流量のクリーニング材料を導入する。クリーニング材料は、例えば、堆積物と反応する、および／または、堆積物をイオン源の表面から除去するような原子または化合物を含む。一例として、原子状フッ素は、堆積されたホウ素との反応するように助長され、排出されるガスを生じる。この反応は、イオン源アパーチャを介して排出されるガスを生じさせる。
【００５７】
選択された流量は、形成される堆積物の量および所望のクリーニングに応じて変動して得られることができる。絞り機構を使用することによって、クリーニング動作に必要とされる流量が低減することに留意されたい。流量は、クリーニングサイクル中に変動し得ることにも留意されたい。
【００５８】
クリーニング材料によって堆積物の少なくとも一部を除去した後、ブロック５０８において、絞り機構を解除する。除去された堆積物は、所定の継続時間または堆積物検査機構によって識別され得る。さらに、クリーニング材料によって堆積物の少なくとも一部を除去した後、ブロック５１０において、クリーニング材料のイオン源への流れを停止する。ブロック５１０および５０８は、様々な時に実施可能であることに留意されたい。
【００５９】
説明を簡略にするために、方法５００を連続的に実施したものとして示して説明したが、本発明は図示した順番に限定されるものではなく、本発明に係るいくつかの形態では、異なる順番に、および／または、本明細書に図示した他の形態と同時に存在することが可能であることを理解および留意されたい。さらに、本発明の一形態に係る方法論を実施するために、図示した全ての特徴または全ブロックが必要とされる訳ではない。
【００６０】
本発明を、１つ以上の実施形態に関して図示および説明してきたが、当業者は、本明細書を読むと共に添付の図面を理解することによって、同等の変更例または変形例に想到するであろう。特に上述の部材（アセンブリ、デバイス、回路、システム等）によって行われる様々な機能に関して、このような部材について説明するために用いられる用語（「手段」への言及を含む）は、他に指摘がない限り、ここに記載した本発明の典型的な実施形態において機能を実施する開示構造に構造的には一致していなくても、記載した部材の特定の機能を実施する任意の部材に相当する（例えば機能性に等しい）ことが意図されている。さらに、本発明の特定の特徴を、いくつかの実施形態のうちの１つの実施形態に関してのみ説明してきたが、このような特徴を、要望どおりに、他の実施形態の１つ以上の特徴、および、所定のまたは特定のアプリケーションの長所と組み合わせてもよい。さらに、「備える」「有する」という用語またはこれら用語の変形例は、発明の詳細な説明および特許請求の範囲のいずれかで用いられる範囲において、ある程度、用語「包含する」と同じような意味であることを意図している。さらに、「典型的な」という用語は、一例を示すことを意図しており、決して、最善または最良の形態または実施形態を示すことを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の１つ以上の形態を実施するために好適なイオン注入システムを、ブロック図の形に示す図である。
【図２】本発明の一形態に係るフッ素ベースクリーニングシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明の一形態に係るイオン源堆積物クリーニングシステムを示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明の一形態に係る絞り機構を示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明の一形態に係る絞り機構を示す側面図である。
【図４Ｃ】本発明の一形態に係る絞り機構を示す別の側面図である。
【図４Ｄ】本発明の一形態に係る絞り機構を示す斜視図である。
【図５】本発明の一形態に係る、イオン源内の表面から堆積物をクリーニングする方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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