(57)【要約】  ここに開示されたいくつかの技術は、分子ビーム部品から残留物を清浄することを促進する。例えば、典型的な方法では、分子ビームは、ビーム通路に沿って供給され、分子ビーム部品において残留物を増加させる。その残留物を減少させるために、分子ビーム部品は、フッ化炭化水素プラズマにさらされる。フッ化炭化水素プラズマへの接触は、第１の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて終了し、第１の予め定められた条件は、残留物の除去の範囲を示している。他の方法およびシステムについても開示されている。
2013511128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子ビームを抽出するために使用されるイオン源部品から残留物を除去するための方法であって、
前記イオン源部品から残留物の除去を促進するために、フッ素を含む第１プラズマを使用することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第１プラズマを発生させるために使用されるガスは、フッ化炭素種またはフッ化炭化水素種の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１プラズマを発生させるために使用されるガスは、完全な欠如ではないにしても、少なくともＮＦ３が本質的に欠如していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１プラズマは、該第１プラズマにおける第１残光の下流に生じ、前記第１残光は、残留物を除去するために残留物に接触するフッ素原子を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１の予め定められた条件が満たされているかどうかに基づいて、前記第１プラズマへの露光を選択的に終了し、前記第１の予め定められた条件は、残留物の除去の範囲を示すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の条件は、前記プラズマへの露光の開始時間から測定されたとき、予め定められた時間が経過しているかどうかに関連していることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の条件は、前記第１プラズマが前記イオン源部品から残留物を完全に除去したかどうかを、第２プラズマ源を使用する光学的分光分析が示しているどうかに関連していることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の条件は、前記第１プラズマが前記イオン源部品から残留物を完全に除去したかどうかを、残留ガス質量分析が示すかどうかに関連していることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の条件は、前記第１プラズマが前記イオン源から残留物を完全に除去したかどうかを、温度測定が示すかどうかに関連していることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
残留物は、ホウ素に基づいた化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
酸素を含む第２プラズマに前記イオン源部品をさらし、
第２の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて、前記第２プラズマへの露光を選択的に終了することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
残留物は、炭素に基づく化合物を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の条件は、前記第２プラズマへの露光の開始時間から測定されたとき、予め定められた時間が経過しているかどうかに関連していることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の条件は、前記第２プラズマが前記イオン源部品から残留物を完全に除去したかどうかを、第２プラズマ源を使用する光学的分光分析が示しているどうかに関連していることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の条件は、前記第２プラズマが前記イオン源部品から残留物を完全に除去したかどうかを、残留ガス質量分析が示すかどうかに関連していることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
分子ビームを抽出するために使用されるイオン源部品から残留物を除去するための方法であって、
ビーム通路に沿って第１分子ビームを抽出し、前記イオン源部品における第１残留物を増加させ、前記第１分子ビームは、第１分子種を含む第１ガスを使用することによって発生され、
前記ビーム通路に沿って第２分子ビームを抽出し、前記イオン源部品における第２残留物を増加させ、前記第２分子ビームは、第２分子ビームを含む第２ガスを使用することによって発生され、前記第２残留物は、前記第１残留物と構成上異なっており、
第１クリーニングプラズマ放電および第２クリーニングプラズマ放電を選択的に発生させ、前記イオン源部品からの前記第１残留物および前記第２残留物それぞれの除去を促進させることを特徴とする、方法。
【請求項１７】
前記第１クリーニングプラズマ放電および前記第２クリーニングプラズマ放電は、それぞれ前記第１プラズマ放電および前記第２プラズマ放電の下流である第１残光および第２残光を生じさせ、前記第１残光および前記第２残光は、前記第１残留物および前記第２残留物それぞれを除去するために、前記第１残留物および前記第２残留物それぞれに接触することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１ガスは、フッ素を含み、完全な欠如ではないにしても、少なくともＮＦ３が本質的に欠如していることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１分子種は、ホウ素を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２ガスは、酸素を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２分子種は、炭素を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ビーム部品から残留物の除去を促進させるための反応性ガス供給システムであって、
複数の異なるドーパントガス供給と流動的に通じているフロー制御集合体と、複数の異なるクリーニングガス供給と、少なくとも１つのプラズマ室と、
前記異なるドーパントガス供給から１以上の少なくとも１室のプラズマ室にガスを選択的に供給するよう前記フロー制御集合体に指示し、ビームラインに沿った異なるそれぞれの種を有する分子ビームの抽出を促進させるのに適した制御装置とを備え、前記制御装置は、さらに、前記異なるクリーニングガス供給から選択的にガスを供給し、１以上の少なくとも１室のプラズマ室に異なるタイプのプラズマ放電を発生させ、前記異なるタイプのプラズマ放電は、異なる種を有する前記分子ビームが前記ビームラインに沿って抽出されたときに形成された、異なるタイプの残留物の増加を軽減するのに適していることを特徴とする、システム。
【請求項２３】
第１プラズマ室が第２プラズマ室に隣接して配置されるように、該第１プラズマ室を含むイオン源と、
複数のクリーニングガスのうちの１つを前記第１プラズマ室に向けて選択的に供給するのに適したガス供給ラインと、前記ガス供給ラインは、第１伝導性ダクトと第２伝導性ダクトとの間で左右に接続された誘導性ダクトを備え、
前記誘導性ダクトの内部表面によって定められる穴の中でプラズマを発生させるのに適したプラズマ発生部品とを備えることを特徴とする、イオン注入システム。
【請求項２４】
前記プラズマは、前記プラズマの残光が前記第１プラズマ室または前記第２プラズマ室の少なくとも１つにあちこちに飛ぶか、拡散するように発生され、前記イオン源内において形成された残留物を除去することを特徴とする、請求項２３に記載のイオン注入システム。
【請求項２５】
前記誘導性ダクトは、サファイアを含んでいることを特徴とする、請求項２３に記載のイオン注入システム。
【請求項２６】
前記プラズマ発生部品は、誘導性コイルに巻きつけられている無線周波数（ＲＦ）コイルと、
前記ＲＦコイルを駆動するためのＲＦ電源とを含むことを特徴とする、請求項２３に記載のイオン注入システム。
【請求項２７】
前記プラズマ発生部品は、マイクロ波源を備えることを特徴とする、請求項２３に記載のイオン注入システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔開示の分野〕
本発明は、イオン注入システムに関し、より詳細にはそのようなイオン注入システムにおいて形成された残留物を減少させるための改良型システムおよび方法に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
半導体素子および他の製品の製造において、イオン注入システムは、ドーパント元素をワークピース（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、グラス基板）内に注入するために使用される。これらのイオン注入システムは、典型的に「イオン注入装置」と呼ばれる。
【０００３】
イオン線量およびイオンエネルギーは、イオン注入装置によって実行されるイオン注入を特徴付けるために一般的に使用される２つの変数である。イオン線量は、ワークピースの領域に注入されたイオン量に関係し、ワークピース物質（例えば、１０１８のホウ素原子ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）のユニットエリアごとに、多くのドーパント原子として表現される。イオンエネルギーは、ワークピースの表面下にイオンが注入される深さに関係している。例えば、レトログレードウェルのための比較的深い接合の形成は、典型的には数百万エレクトロンボルト以内（ＭｅＶ）イオンエネルギーを要求する。その一方で、比較的浅い接合の形成は、１０００エレクトロンボルト（１ＫｅＶ）より小さいエネルギーを要求する。
【０００４】
これまで、多くのイオン注入は、小さな分子またはいわゆる「単原子種」を使用して実行されている。しかしながら、近年、処理能力における本質的な改良は、分子のホウ素（例えば、デカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）、オクタデカボラン（Ｂ１８Ｈ２２））または分子の炭素（例えば、Ｃ７Ｈ７、Ｃ１６Ｈ１４）のような大きな分子を使用することによって実証されている。大きな分子の使用は、それによって各ウエハが短時間（単原子種から発生したビームに関連している）に投与量を受け取るので、処理能力の観点から重要な利点を与える。
【０００５】
しかしながら、これらの大きな分子を使用することの１つの潜在的な欠点は、イオン化の後に分離しがちである。この分離は、少なくともいくつかの分離した分子がイオン注入装置（例えば、イオン源）内部に「くっつき」、残留物の増加を引き起こす。ある程度の時間（例えば、１０−２０時間）の後に、残留物は、イオン源の動作を妨害し、ビーム電流を低下させる。既存のイオン注入装置は、純粋に物理的手段によって、または、ＮＦ３ガスを使用することでプラズマを発生させることによって、残留物を除去することを試みている。しかしながら、これら上述したアプローチは、著しい欠点を有している。例えば、ビードブラスティングのような純粋な物理的手段は、部品が清浄されるために、典型的に、残留物に覆われた部品がイオン注入装置から除去されることを必要とする。ＮＦ３ガスに基づいたプラズマの使用は、ＮＦ３が特殊な扱いを必要とするので、高価である。さらに、費用にも関わらず、ＮＦ３は、また、いくつかのタイプの残留物（例えば、炭素を使用するプラズマ源による石墨の残留物）を除去することができず、多くの点で環境に対して好ましくない。
【０００６】
したがって、イオン源からの残留物を清浄する方法は、イオン注入産業の要求を満たすために必要性が存在する。
【０００７】
〔要約〕
発明のいくつかの側面の基本的な理解を提示するために発明の簡素化した要約を示す。この要約は、発明の広範囲の外観ではなく、発明のキーまたは重大な要素を特定するよう、または発明の範囲を述べるものでもない。もっと正確に言えば、要約の目的は、後に示されるより詳細な記載に対する前置きとして、単純化された形式において発明のいくつかの概念を提示することである。
【０００８】
ここにおいて開示されたいくつかの技術は、分子ビーム部品から残留物の清浄を促進する。例えば、典型的な方法において、分子ビームは、ビーム通路に沿って供給され、分子ビーム部品上に残留物を増加させる。残留物を減少させるためには、分子ビーム部品は、フッ素を含むプラズマにさらされる。いくつかの方法において、様々な種類のプラズマは、分子ビーム部品における様々な種類の残留物を清浄するために選択的に発生される。典型的なシステムにおいて、反応ガス供給システムは、様々なタイプのガスを１以上のプラズマ室に供給するフロー制御装置を含む。フロー制御装置は、ホウ素化合物や炭素化合物のようないくつかのガスを選択的に供給し、１以上のワークピース内にイオン注入を達成するために連続的に使用されるプラズマ放電を発生させる。ホウ素および／または炭素化合物は、様々なタイプの残留物をシステム内に増加させる。したがって、フロー制御装置は、異なるタイプのクリーニングガスを１以上のプラズマ室に選択的に供給することができることで、システムから様々なタイプの残留物を選択的に除去するために様々なプラズマ放電を発生させる。
【０００９】
次の記述および添付の図面は、発明のある例示の側面および実施を詳細に示している。これらは、発明の原理が利用される少数の様々な方法を示している。
【００１０】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、イオン注入システムの具体例を示す図である。
【００１１】
図２は、いくつかの実施形態に従って、反応性ガス供給システムを含むイオン注入システムの具体例を示す図である。
【００１２】
図３は、実施形態に従ってイオン注入装置の部品から残留物の増加を制限するか清浄する方法を示すフローチャートである。
【００１３】
図４は、具体例に従ってイオン注入装置の部品から残留物の増加を制限するか清浄する別の方法を示すフローチャートである。
【００１４】
図５は、１つの実施形態に従って、分子ビームを発生するための典型的なイオン源の外観を示す図である。
【００１５】
図６は、１つの実施形態に従って、分子ビームを発生するための典型的なイオン源の横断面を示す図である。
【００１６】
図７は、残留物の増加に影響を受けやすいイオン源部品の近傍においてクリーニングプラズマを生成する機構を示す図である。
【００１７】
〔詳細な説明〕
本発明は、イオン注入システムに適応可能な残留物除去技術のために行なわれる。より具体的には、本発明のシステムおよび方法は、大きな分子種によって生成される残留物を軽減するための効率的な方法を提供する。分子種は、例えばカルボラン、デカボラン、Ｃ７Ｈ７およびのＣ１０Ｈ１４ような炭化水素、ホウ素三フッ化物、ホスフィンおよびアルシンのような小さな分子のイオン注入物種（例えばＢＦ２や単原子の種）を生成するための標準のイオン化ガスと同様のオクタカルボラン、アイコサボランである。イオン注入物種の上述のリストは、例示的な目的のために提示されていると理解され、イオン注入物種を発生するために使用されるイオン化ガスの完全なリストを示していると考えられる。したがって、本発明の側面は、図に関して述べられ、類似の参照数字は類似の要素について述べるために使用される。
【００１８】
図１は、ターミナル１２とビームライン集合体１４と末端部１６とを有するイオン注入システム１０を例示している。一般的には、ターミナル１２におけるイオン源１８は、ドーパントガスをイオン化し、かつ、小さな分子（ＢＦ２や単原子の種のようなものである）または大きな分子を使用してイオンビーム２２を形成するために、電力系統２０に結合されている。ビーム２２は、ワークピース２４（例えば、半導体ウエハまたはディスプレイパネル）に衝突する前に、ビームライン集合体１４を通過する。
【００１９】
ターミナル１２からワークピース２４にビーム２２を導くために、ビームライン集合体１４は、ビームガイド２６および質量分析器２８を有する。双極子磁場は、動作中において質量分析器２８内で形成される。不適切な電荷質量比を有するイオンは、側壁３２ａ，３２ｂに衝突する。それによって、分解開口３０を通ってワークピース２４内を通過する、不適切な電荷質量比を有するイオンが残る。ビームライン集合体１４は、イオン源１８と末端部１６との間の間隔を広げる、様々なビーム形成構造およびビーム適合構造を含んでいてもよく、それら構造がイオンビーム２２を維持し、ビーム２２が末端部１６に支持されたワークピース２４に輸送される長方形の内部空洞または通路３６を制限する。真空ポンプ３４は、空気分子との衝突によってイオンがビームの通路からそらされる可能性を減らすために、典型的にイオンビーム輸送通路３６を真空に維持する。
【００２０】
イオン注入システム１０は、様々なタイプの末端部１６を備えていてもよい。例えば、「バッチ」タイプの末端部は、回転する支持構造上において、多くのワークピースを同時に支持することができ、ワークピース２４は、全てのワークピース２４が完全に注入されるまで、イオンビームの通路を通って回転する。一方、「シリアル」タイプの端末部は、注入のためのビーム通路に沿って、単一のワークピース２４を支持し、多数のワークピース２４は、次のワークピース２４の注入が始まる前に、それぞれのワークピース２４が完全に注入されるように、連続的に一つずつ注入される。
【００２１】
対応策がないならば、様々な汚染物質（例えば、ホウ素、炭素またはイオン源１８からの他のドーパント物質）は、１以上のタイプの残留物をビーム２２に隣接する様々なイオン注入装置の部品に堆積させ、形成させることができる。例えば、ホウ素種がビーム２２に存在するとき、ホウ素に基づいた残留物は、イオン源内で増加することができる。一方、炭素種がビーム２２内に存在しているとき、炭素に基づいた残留物は同様に増加することができる。他のタイプの残留物は、実行される注入のタイプによって増加することができる。この開示の側面は、そのような残留物を除去するか、または、制限するための技術に関する。
【００２２】
図２は、残留物の増加を制限するイオン注入システム１５０を例示し、そのため長期間におけるシステムの確実な動作を持続させるのに役立つ。上述の部品に加えて、図２のイオン注入システム１５０は、反応性ガス供給システム２００を含む。反応性ガス供給システム２００は、制御装置２０４の指示によって、イオン注入システム１５０に様々なガスを供給するための、機械的および／または電気機械的な部品（例えばバルブ、ポンプおよびフローチューブ）を備えるフロー制御集合体２０２を含む。特に、様々なガスが選択的に供給され、イオンシステム部品において増加する様々なタイプの残留物を除去するのに適した様々なプラズマ放電を発生させることができる。いくつかの実施形態において、残留物を実際に清浄するプラズマよりも、むしろアフターグロープラズマが残留物を清浄する。当業者によって理解されているように、「プラズマ」という用語は、ＲＦまたはマイクロ波が実際に衝突し、プラズマ（イオン、電子、準安定原子、中性粒子）を形成する活性生成領域をさすのに使用される一方、「アフターグロー（残光）」という用語は、種がもはや形成されず、拡散によって強制的に形成され、効率的に利用される下流領域をさすのに使用される。
【００２３】
例示の実施形態において、フロー制御集合体２０２は、第１および第２クリーニングガス供給（２１０，２１２）と同様に、第１および第２ドーパントガス供給（２０６，２０８）に結合するよう示されている。ガス供給２０６−２１２は、適切な化学反応および／またはイオン化を実行することによって、所望のガスが元の場所で生成されるが、しばしばガスボンベに格納される。例示の実施形態は、第１および第２ドーパントガス供給（２０６，２０８）および第１および第２クリーニングガス供給（２１０，２１２）を示しているが、そのようなガス供給がいくつでも、所望の注入およびクリーニング機能を実行するように含まれていてもよいと理解されるべきである。
【００２４】
動作中において、制御装置２０４は、ドーパントガス供給２０６，２０８から、イオン源１８における真空状態にあるプラズマ室（図示せず）にドーパントガスを供給するよう、フロー制御集合体２０２に指示する。そして、電力系統２０は、プラズマ室にドーパントガス分子をイオン化するようエネルギーが与えられ、それによって、どのドーパントガスがプラズマ室に存在するかに応じて様々なタイプのプラズマを発生させる。例えば、ある実施形態において、第１ドーパントガス供給２０６は、分子のホウ素（例えばデカボラン（Ｂ１０Ｈ１４）、オクタデカボラン（Ｂ１８Ｈ２２））を含み、第２ドーパントガス供給２０８は、分子の炭素（例えばＣ７Ｈ７、Ｃ１６Ｈ１４）を含む。第１ワークピース（または１以上の纏まりのワークピース）の注入の間において、分子のホウ素は、第１プラズマを発生させるために、プラズマ室に供給され、ワークピース上においてｎ−タイプ領域を形成するのに適切な第１タイプのイオンビーム２２を形成するために抽出される。別のワークピース（または別の纏まりのワークピース）が続いて注入されるとき、分子の炭素は、第２プラズマを発生させるために、プラズマ室に供給され、半導体素子中の圧縮歪み領域を形成するのに適した第２タイプのイオンビーム２２を形成するために抽出される。
【００２５】
第１および第２タイプのイオンビームは、様々な分子種を含んでいるため、第１および第２イオンビームは、システムにおいて様々な種類の残留物を形成することができる。適切な手段がとられない限り、これらの様々な種類の残留物は、所望のレベルまでビーム電流を抑制するよう増加する。制御装置２０４は、残留物が存在するか否かに基づいて（および／または予め定められた時間が前のクリーニング動作から経過するならば）、そのような残留物を減少させるために、クリーニング工程を始めることができる。
【００２６】
ホウ素に基づいた残留物のような第１タイプの残留物が存在する場合（および／または予め定められた時間が前のクリーニング動作から経過しているならば）、制御装置２０４は、プラズマ室を真空にし、そして、第１クリーニングガス供給２１０からクリーニングの目的で使用される第２プラズマ源に第１クリーニングガスを供給するよう、フロー制御集合体２０２に指示する。例えば、いくつかの実施形態において、第１クリーニングガスは、フッ化炭素（分子式ＣａＦｂを有し、ａ，ｂは整数である。）および／またはフッ化炭化水素（分子式ＣｘＦｙＨｚを有し、ｘ，ｙ，ｚは整数である。）を含む。第１クリーニングガスがイオン化され、プラズマがそこから発生されると、自由に動き回る反応性フッ素原子は第１タイプの残留物（例えばホウ素に基づく残留物）を除去することができる。いくつかの実施形態において、第１クリーニングガスは、完全ではなくても、本質的にＮＦ３ガスがなくいてもよい。それによって、特別なガス取扱技術の必要性を軽減し、コストを軽減し、ＮＦ３に基づくクリーニング技術よりも本発明の技術をいくつかの点で環境的にやさしくする傾向にある。
【００２７】
反対に、炭素に基づく残留物のように第２タイプの残留物が存在するならば（および／または予め定められた時間が前のクリーニング動作から経過しているならば）、制御装置２０４は、プラズマ室を真空にし、そして、第２クリーニングガス供給２１２から第２プラズマ源に第２クリーニングガスを供給するよう、フロー制御集合体２０２に指示することができる。第２クリーニングガスは酸素を含んでもよく、それによりイオン源部品から第２タイプの残留物（例えば炭素に基づく残留物）を除去する、原子の酸素を含むプラズマを発生させる。第１クリーニングガスのように、第２クリーニングガスは、完全ではなくても、ＮＦ３ガスが本質的になくてもよい。
【００２８】
様々なタイプのプラズマ放電間において様々なタイプの残留物を選択的に清浄するように変化することによって、この開示は、イオン注入システムにとって信頼性のある動作として機能する。この概念は、第１および第２タイプの残留物を清浄するための第１および第２クリーニングプラズマ放電のみに関して議論されているが、残留物のタイプをいくつでも清浄するのに動作可能なクリーニングプラズマ放電の任意の数にそれぞれ拡張可能である。
【００２９】
１以上の残留物がイオン源部品から完全に清浄されているかどうかを決定するのに役立てるために、システムは、残留物検出システムを利用していてよい。例えば、図２は、イオン源１８におけるプラズマ室と流動的に通じている排気システム２１６に位置する残留物検出センサ２１４を示している。図２は、残留物検出センサ２１４が排気システム２１６に存在する実施形態を示しているが、他の実施形態においては、残留物検出センサは、他の位置に配置することができる。例えば、残留物検出センサ２１４は、例えばビームライン集合体１４内のような、イオン源の下流に設けることも可能である。
【００３０】
ある実施形態において、残留物検出センサ２１４は、排気システム２１６内の第２プラズマ源（図示せず）を利用する光学的分光分析を可能とすることができる。したがって、この実施形態において、残留物検出センサ２１４は、イオン源におけるプラズマ室からの排気を分析する。プラズマが第２プラズマ源内で点火されると、残留物（存在する場合）は、残留物を示す予め定められた量子化エネルギー順位で光子／光を放射する。様々なタイプの残留物から放射された光は、様々なタイプの残留物が特定される一種の「特徴」として役立ち、それによって、制御装置２０４に、検出された特定のタイプの残留物を除去するための適切なクリーニングガスを選択させる。また、多くの残留物が清浄されると、排気システムに流れる残留物がより少なくなり、残留物がなくなると、ある予め定められた閾値より光学の特徴が低下する。そして、そのことが制御装置２０４にクリーニング工程の終了を可能にさせる。それによって、要求されたクリーニングの長さ分、リアルタイムで制御する。
【００３１】
他の実施形態において、残留物検出センサ２１４は、第２プラズマ源および排気システム２１６に配置された四重極磁石（図示せず）を利用する残留物の質量分析を可能にする。残留物のガス分析（ＲＧＡ）において、排気に含まれる分子の構成は、再び微量の残留物のために分析されるが、このとき、分子の構成成分の原子質量それぞれに基づいている。したがって、この実施形態において、検出される質量は、様々なタイプの残留物が特定される一種の「特徴」として役立ち、それによって、制御装置２０４に、検出された特定のタイプの残留物を除去するための適切なクリーニングガスを選択させる。
【００３２】
また、他の実施形態において、残留物検出センサ２１４は、温度センサを備えていてもよい。残留物の分子が反応種の存在によって分離すると、化学反応は、典型的に発熱を伴い、残留物が除去されるかどうかを示す特有の温度曲線にしたがって残留物が形成される表面を暖める。イオン源部品に設けられた温度センサは、温度の上昇を示さないならば、残留物と反応性のクリーニングプラズマとの間の発熱を伴う化学反応は完全であり、温度センサのデータは、クリーニングプロセスを止めるために使用される。
【００３３】
イオン注入システムのいくつかの具体例について述べたので、ここで、いくつかの側面に応じた方法３００，４００を図３，４に示す。これらの方法は、一連の処理またはイベントとして下記に例示され、述べられているが、本開示は、そのような例示された処理または結果の順によって制限されない。例えば、いくつかの処理は、異なる順、および／または、例示されたものおよび／またはここに記述されたものとは別に、他の処理または結果と同時に生じてもよい。さらに、すべての例示された処理が要求されるとは限らず、ここに記述された１以上の処理が１以上の分離した処理または段階において実行されてもよい。
【００３４】
図３は、所望の注入ルーチンが選択されているときに、３０２で始まる方法３００を例示している。例えば、所望の注入ルーチンは、所望のｎ−タイプドーピングプロファイル、所望のｐ−タイプドーピングプロファイル、または例えば炭素注入物のようないくつかの他のタイプの注入物を伝えてもよい。
【００３５】
第１タイプの注入ルーチンが選択されているならば、方法は、３０４に進み、１以上のワークピースは、分子のホウ素イオンビームによって注入される。この注入は、１以上のイオンビーム部品上において第１タイプの残留物を増加させる。
【００３６】
３０６において、第１タイプの残留物を有する分子ビーム部品は、第１残光（または第１クリーニングプラズマ）にさらされ、残留物の除去のための反応性の分離した原子状フッ素ラジカルを含む。いくつかの例において、第１残光を生じる第１クリーニングプラズマは、フッ化炭素および／またはフッ化炭化水素を含むガス混合を使用することによって発生される。
【００３７】
３０８において、第１残光（または第１クリーニングプラズマ）にされされたことで、第１の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて選択的に終了する。第１の予め定められた条件は、残留物の除去の範囲を示す。例えば、ある実施形態において、第１条件は、第１残光にさらされた開始時間が測定されたときに予め定められた時間が終了したかどうかに関連している。他の実施形態において、第１条件は、第１残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、排気ラインにおいて好ましく位置している第２プラズマ源を使用する光学分光分析が示すかどうかに関連している。また、他の実施形態において、第１条件は、第１残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、残留ガス質量分析が示すかどうかに関連する。また、他の実施形態において、第１条件は、第１残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、温度測定が示すかどうかに関連している。第１条件は、これらおよび他の実施形態における残留物の不完全な除去に関連していることに留意すべきである。
【００３８】
３１０において、方法は、他の注入が要求されているかどうかを決定する。そうであるならば、方法は、３０２に戻り、前に注入されたときと同じか異なるワークピースに実行するよう、他の注入ルーチンを選択する。
【００３９】
第２ルーチンが、３０２において選択されるとすると、３１２において、１以上のワークピースは、分子の炭素ビームによって注入される。これは、イオンビーム部品に第２残留物を形成する。
【００４０】
３１４において、イオンビーム部品は、反応性の分離した原子状酸素ラジカルを含む第２残光（または第２クリーニングプラズマ）にさらされ、例えば分子の炭素注入の間に形成された第２残留物の除去を促進する。
【００４１】
３１６において、第２残光（または第２クリーニングプラズマ）にさらされたことで、第２の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて選択的に終了する。第２の予め定められた条件は、第２残留物の除去の範囲を示す。例えば、ある実施形態において、第２条件は、第２残光にさらされた開始時間が測定されたときに予め定められた時間が終了したかどうかに関連している。他の実施形態において、第２条件は、第２残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、第２プラズマ源を使用する光学分光分析が示すかどうかに関連する。また、他の実施形態において、第２残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、残留ガス質量分析が示すかどうかに関連する。また、他の実施形態において、第２残光がイオン源部品から完全に残留物を除去したかどうかを、温度測定が示すかどうかに関連している。第２条件は、これらおよび他の実施形態における残留物の不完全な除去に関連していることに留意すべきである。
【００４２】
図３において明示的には示されていないが、様々な種類の残光またはクリーニングプラズマを付加的にさらすことは、イオン源部品に残る任意の残留物を除去するために実行される。それぞれの露光は、イオン源部品から異なるタイプの残留物を除去するために調整され得る。それによって、信頼性のある注入動作が成し遂げられるよう、残留物の増加を軽減することができる。
【００４３】
図４は、いくつかの実施形態に応じた他の方法４００を示す。方法４００は、第１分子ビームが発生されると、４０２で開始し、第１分子ビームは、第１分子種を含む。例示の目的で、方法４００の残りの処理は、他の分子種が使用されてもよいが、第１分子種がホウ素である場合における実施に関して述べられる。
【００４４】
４０４において、第１分子ビームは、ビーム通路にそって供給され、第１残留物を分子ビーム部品上に増加させる。
【００４５】
４０６において、分子ビーム部品は、第１クリーニングプラズマにさらされ、第１残留物の除去を促進する。
【００４６】
今記述された実施例において、第１クリーニングプラズマは、例えばフッ化炭素またはフッ化炭化水素から発生されるようなフッ素イオンおよび／またはフッ素ラジカルを含む。
【００４７】
４０８において、第１クリーニングプラズマへの露光は、第１の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて選択的に終了する。例えば、第１条件は、時間、分光光学的な光学分析、残留ガス質量分析または温度分析に関連している。
【００４８】
４１０において、第２分子種を含む第２分子イオンビームが発生される。ここで述べられた例において、第２分子種は、炭素として述べられているが、この例に限定するものではない。
【００４９】
４１２において、第２分子イオンビームは、ビーム通路に沿って供給され、分子ビーム部品上に第２残留物を増加させる。
【００５０】
４１４において、分子ビーム部品は、第１クリーニングプラズマとは異なる第２クリーニングプラズマに選択的にさらされ、第２残留物の除去を促進する。今述べられた例において、第２クリーニングプラズマは、酸素を含むが、この例に限定するものではない。
【００５１】
４１６において、第２クリーニングプラズマへの露光は、第２の予め定められた条件が満たされたかどうかに基づいて選択的に終了する。例えば、第２条件は、時間、分光光学的な光学分析または残留ガス質量分析または温度分析に関連している。
【００５２】
図４に明示的には示されていないが、他のタイプのイオンビームは、発生され、他のタイプの残留物を増加させる。さらに、他の、様々なタイプのプラズマの露光は、イオン源部品に形成された任意の残留物を除去するために実行される。いくつかの実施形態において、それぞれの露光は、イオン源部品から異なるタイプの残留物を除去するよう調整され、それによって、信頼性のある動作が成し遂げられるよう、残留物の増加を軽減する。
【００５３】
しばしば、図４で例示された方法は、ビーム電流が維持されている限り、１組（多数）のウエハに第１および／または第２種が注入された後、実行される。いくつかの実施形態において、第１および第２クリーニングプロセス（第２種と同様に第１種）の両方は、予め定められたメンテナンス予定（定められた数のウエハが注入される）で一連の方式で利用されてもよい。クリーニングプロセスは、任意の残留物が所望の方式で除去されることを確実にするために数回実行される。
【００５４】
図５，６は、いくつかの実施形態に従って使用されるイオン源５００の具体例を示す。図５，６に示されたイオン源５００は、残留物の増加（例えば、開口５００上における）に影響を受けやすい、単にあるタイプのイオン源として例示的な目的のために設けられ、イオン源の全ての側面、構成および特徴を示すものではない。代わりに、典型的なイオン源５００は、いくつかの実施形態と共に使用されるあるタイプのイオン源のさらなる理解を促進するように記述される。
【００５５】
イオン源５００は、第２プラズマ室５１６に隣接して位置した第１プラズマ室を備える。第１プラズマ室５０２は、ガス源供給ライン５０６を含み、第１ソースガスからプラズマを生成するためのプラズマ発生部品５０４に備えられている。ガス供給ラインは、選択的にドーパントガス（例えば、図２における第１および／または第２ドーパントガス供給２０６，２０８）を運ぶ。第２クリーニングプラズマ源からのプラズマ（例えば、図２における第１および／または第２クリーニングガス供給２１０，２１２から供給されたガスを使用する。）は、ガス／残光ライン５１８を通って第１プラズマ室に運ばれる。
【００５６】
プラズマ発生部品５０４は、図６に示されるように、カソード５０８／アノード５１０の組合せを備える。また、プラズマ発生部品５０４は、イオン化するエネルギーをガス電離ゾーンに伝えるために、ガス制限室内に無線周波数を導くセグメントが直接設けられることで支持されるＲＦ誘導コイルアンテナを含んでいてもよい。
【００５７】
第１または電子源プラズマ室５０２は、イオン注入システムの高い真空領域、例えば、第１プラズマ室５０２内のソースガスの圧力より圧力がずっと低い領域内に通路を形成する開口５１２を定める。
【００５８】
電子源プラズマ室５０２は、電子源プラズマ室５０２から電子を抽出するための抽出開口を形成する開口５１４を定める。好ましい実施形態においては、抽出開口５１４は、図６に示されるように、そこに形成された開口５１４を有する代替可能なアノード５１０として設けられる。そのため、電子源プラズマ室５０２は、いわゆる非反射モードにおけるプラズマから電子を引き付けるために、正にバイアスされた電極５１９（カソード５０８に関連している）を有するよう構成されていると、当業者によって認識される。また、電極５１９は、いわゆる反射モードにおける電子源プラズマ室５０２に電子を戻すために、カソード５０８に対して負にバイアスされている。この反射モードの構成は、電気的に絶縁および独立したように電極５１９にバイアスをかけることと共に、プラズマ室の壁の適切なバイアスを要求していると理解される。
【００５９】
上述したように、イオン源５００は、第２またはイオン源室５１６を含む。第２イオン源プラズマ室５１６は、ソースガスをイオン源プラズマ室５１６に導入するための第２ガス源供給ライン５１８を含み、電子源プラズマ室５０２から電子を受け取るよう構成され、それによって、電子と第２ソースガスとの衝突によってプラズマを形成する。
【００６０】
第２ガス供給源ライン５１８は、選択的にドーパントガス（例えば、図２における第１および／または第２ドーパントガス供給２０６，２０８から）および／またはクリーニングプラズマ源を第２クリーニングプラズマ源から（図２における第１および／または第２クリーニングガス供給２１０，２１２からのガスを使用）第２プラズマ室５１６に運ぶことができる。
【００６１】
第２またはイオン源プラズマ室５１６は、第１プラズマ室５０２の抽出開口５１４に提携された開口５１７を定める。好ましくは、イオン源プラズマ室５１６は、いわゆる非反射モードにおいてイオン源プラズマ室５１６内に注入された電子を引き付けるために正にバイアスされた電極５１９を有するよう構成され、イオン化プラズマを形成するために電子とガス分子との間の所望の衝突を形成する。また、電極５１９は、いわゆる反射モードにおいてイオン源プラズマ室５１６に電子が戻るよう負にバイアスされている。
【００６２】
抽出開口５２０は、第２プラズマ室５１６内に構成され、注入のためのイオンビームを形成するためにイオンを抽出する。
【００６３】
ある実施形態において、第２プラズマ室５１６は、外部バイアス電源５１５（図６）を利用する第１プラズマ室５０２に関して正にバイアスされる。電子は、電子源プラズマ室５０２から抽出され、第１プラズマ室５０２によって与えられた電子と、第２ガス源供給ライン５１８を介して第２プラズマ室５１６に供給された供給ガスとの間の第２プラズマ室５１６に衝突が引き起こされるイオン源プラズマ室５１６に注入され、プラズマを形成する。
【００６４】
第１プラズマ室５０２および第２プラズマ室５１６は３つの開境界を有する。つまり、ガス注入口（例えば、第１ガス供給注入口５２２および第２ガス供給注入口５２４）、高真空領域への開口（例えば、開口５１２および抽出開口５２０）および第１プラズマ室と第２プラズマ室５０４との間の共通の通路を形成する共通の境界開口５１４，５１７。
【００６５】
プラズマ室５０２，５１６の両方は、抽出開口に沿って定められた磁場を共有しており、標準Ａｘｃｅｌｉｓ源磁石によって設けられ、番号５３０で記述されている。イオン化処理（およびこの場合において、電子発生処理）は、プラズマ発生室において垂直な磁場を引き起こすことによって、より効率的になっていることはよく知られている。そのように、ある実施形態において、電磁石部材５３０は、第１および第２プラズマ室５０２，５１６それぞれの外部に位置しており、好ましくは共有される境界軸に沿っている。これらの電磁石要素５３０は、イオン化処理の効率性を改良するよう電子を捕集する磁場を誘導する。
【００６６】
図７は、ガス供給源ライン５１８内に位置する第２プラズマ源７０２内にクリーニングプラズマが実際に発生している、ある実施形態を示している。この実施形態において、反応ガス（図２におけるガスクリーニング供給２１０，２１２から供給される。）は、ガス供給源ライン５１８の長さ分（例えば、およそ２メートル）輸送される。この実施形態において、ガス供給源ライン５１８は、第１伝導性ダクト７０６と第２伝導性ダクト７０８との間で連結された誘導性ダクト７０４を含む。第１伝導性ダクト７０６は、ガス供給ラインとして述べられていてもよく、一方、第２伝導性ダクト７０８は、残光供給ラインとして述べられている。いくつかの実施形態において、誘導性ダクト７０４は、サファイア（フッ素互換性用）および伝導性ダクト７０６を含んでもよい。誘導コイル７１０は、開口５２４に非常に近いガス供給源ライン５１８に巻きつけられている。マッチング回路７１４を介して、誘導コイル７１０に連結されたＲＦ電源７１２が活性化されると、高濃度プラズマは、ガス供給ライン５１８内の領域７１６において発生される。したがって、プラズマは、反応種が残留物を清浄するよう使用される第１および／または第２室５０２，５１６に非常に近接して発生される。図７は、ＲＦコイル７１０を含む実施形態を示しているが、他の実施形態は、開口５２４に近接しているマイクロ波源または他のプラズマ発生部品と共に使用することができる。
【００６７】
図７の構成は、第２プラズマ源がガス／残光源供給ライン５１８の端部に位置している前述の実施に有利である。プラズマがガス／残光源供給ライン５１８の端部に発生したとき（例えば、イオン源から約２メートル）、ガス／残光供給源ライン５１８の壁におけるコンダクタンスおよび表面再結合の損失は、プラズマ源において発生した反応ガス種の重要な割合の損失を引き起こす。したがって、ガス供給源ライン５１８内のプラズマ発生部品を含むことによって、図７の配置は、イオン源に反応ガス分子が効率的に分散し、イオン源において部品から効率的な残留物のクリーニングを促進することを確実にするのに役立つ。推論として、源部品５１６，５２０に近接してクリーニングプラズマを発生させることは、クリーニングガスの大きな流れを要求することなく、または、ＲＦパワー使用法を著しく軽減することによって、効率性を改良する。
【００６８】
発明は、１以上の実施に関して例示され、記述されたが、変更および／または修正は、添付のクレームの精神および範囲から離れることなく、例示された実施例で行なわれてもよい。上述の部品または構造（ブロック、ユニット、エンジン、集合体、装置、回路、システムなど）によって行なわれる様々な機能に関して、そのような部品を記述するために使用される用語は、ここで例示された典型的な発明の実施における機能を行なう開示の機能に構造的に等しくなくても、他に記述されていない限り、記述された部品の特定の機能を行なう任意の部品または構造に一致することを意図している。さらに、発明の特別な特徴は、いくつかの実施のうちほんの１つに関して開示されているかもしれないが、そのような特徴は、望まれるように、与えられまたは特別な発明に利点があるように、他の実施における１以上の特徴と組み合わせてもよい。さらに、「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「有して」という用語、またはそれの変形は、詳細な記載およびクレームにおいて利用される程度まで、そのような用語は、「備えている」という用語に類似の形式において包括的であることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】イオン注入システムの具体例を示す図である。
【図２】いくつかの実施形態に従って、反応性ガス供給システムを含むイオン注入システムの具体例を示す図である。
【図３】実施形態に従ってイオン注入装置の部品から残留物の増加を制限するか清浄する方法を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に従ってイオン注入装置の部品から残留物の増加を制限するか清浄する別の方法を示すフローチャートである。
【図５】１つの実施形態に従って、分子線を発生するための典型的なイオン源の外観を示す図である。
【図６】１つの実施形態に従って、分子線を発生するための典型的なイオン源の横断面を示す図である。
【図７】残留物の増加に影響を受けやすいイオン源部品の近傍において洗浄プラズマを生成する機構を示す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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