(57)【要約】イオン注入のクリーニング方法は、１つ以上の汚染物質が堆積する１つ以上の構成部品を有するイオン注入システムを用意し、このイオン注入システムに処理用イオン種を与える。ここで、イオン種は、加工物にイオンを注入するために用いられるイオン種である。イオンは、イオン源を形成する処理用イオン種から作り出される。イオンビームは、イオン源に関連した引出しアセンブリに引出し電圧を印加することにより、イオン源から引き出される。さらに、引出し電圧は、イオンビームの軌道が所定の範囲内で変動するように調整される。イオンビームは、１つ以上の構成部品を横切って掃引され、その結果、１つ以上の汚染物質が実質的に取り除かれる。
2008527679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の加工物にイオンを注入するのに適したイオン注入システムをクリーンにするための方法であって、
１つ以上の汚染物質が堆積した１つ以上の構成部品からなるイオン注入システムを用意し、
前記イオン注入システムに、１つのイオン源を定める処理用イオン種を供給して、このイオン種からイオンを形成し、
前記イオン源と関連したイオン引出しアセンブリに引出し電圧を印加することにより、前記イオン源からイオンビームを引き出し、
前記イオンビームの軌道が所定の範囲内で変動し、それにより、前記１つ以上の構成部品を横切ってイオンビームを掃引させ、前記構成部品から１つ以上の汚染物質を取り除くように、前記引出し電圧を調整する、各ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記イオンビームを掃引するステップは、１つ以上の汚染物質及び構成部品を周期的に加熱することを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の構成部品から下流のイオンビーム径路にバリアを配置し、該バリア内の前記１つ以上の構成部品から取り除かれた１つ以上の汚染物質を収集する、各ステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記バリアは、イオン注入システムに関連したエンドステーションの上流に配置されたフラグファラデーから構成され、前記１つ以上の汚染物質が前記フラグファラデー内に収集されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の構成部品は、開口を有する分解プレートを含み、この分解プレートをイオンビームが通過し、前記開口は１つ以上の加工物に曝されるイオンビームの一部分を定めることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記開口は、前記イオンビームにほぼ平行な第１表面によって規定され、かつ１つ以上の加工物に曝されるイオンビームの一部分を規定することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記開口は、さらに、上流対向表面によって規定され、この上流対向表面は、イオンビームに対して斜めに方向付けられた第２表面によって定められ、１つ以上の汚染物質の少なくともいくつかは、前記第２表面上に配置されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記開口の上流対向表面は、更に、前記第１表面及び第２表面に対して斜めに方向付けられた第３表面によって定められ、該第３表面は、前記第２表面よりも前記第１表面に平行となるように近接していることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記上流対向表面は、ほぼ丸くなっていることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記イオンビームは、前記開口の前記上流対向表面を少なくとも横切って掃引され、かつ前記開口と前記１つ以上の汚染物質とを急速に熱サイクルさせて、前記１つ以上の汚染物質を前記開口から離脱させることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記引出し電圧は、約６％またはそれ以下に調整されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記引出し電圧は、ほぼ１Ｈｚまたはそれ以上のレートで調整されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記引出し電圧は、約３Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲で調整されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記引出し電圧が調整された後、処理用イオン種から形成されたイオンビームを介して、１つ以上の加工物にイオンを注入するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
所定数の加工物にイオンを注入した後、または所定の時間が経過した後のクリーニング間隔において、引出し電圧を再び調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記クリーニング間隔は、約３０秒〜約４時間の範囲であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記クリーニング間隔は、イオン注入システムに関連した処理法での変化に基づくことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
処理用のイオン種は、砒素、燐、アンチモン、ボロン、ガリウム、インジウムの群から選択される気体からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記引出し電圧は、０ｋＶ〜８０ｋＶの範囲であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、特に、イオン注入システムにおける１つ以上のビーム形成装置をクリーニングするための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び他の製品の製造において、イオン注入システムは、半導体ウエハ、ディスプレイパネル、または他の加工物に、ドーパント成分等の不純物を添加するのに使用される。一般的なイオン注入システム又はイオンビーム注入機は、イオンビームを用いて加工物を処理し、その結果、加工物内に、ｎ型又はｐ型の不純物領域またはパッシベーション層を形成する。半導体に不純物をドーピングするとき、イオン注入システムは、選択されたイオン種を注入して所望の半導体材料を製造する。例えば、アンチモンや砒素や燐等のイオン源材料から生成される注入イオンは、結果的にｎ型の半導体材料のウエハを生じることになり、一方、ｐ型の半導体材料のウエハが必要とされる場合、ボロンやガリウムやインジウム等のイオン源材料から生成されるイオンが注入される。
【０００３】
図１Ａは、典型的なイオン注入システム１０を図示しており、このシステムは、ターミナル１２、ビームラインアセンブリ１４、及びエンドステーション１６を有する。ターミナル１２は、高電圧源２２によって励起されるイオン源２０を含み、このイオン源は、イオンビーム２４を発生し、このビームをビームラインアセンブリ１４に、そして、最終的にエンドステーション１６へと指向させる。ビームラインアセンブリ１４は、ビームガイド３２と質量分析器２６からなり、この質量分析器の双極子磁界が、エンドステーション１６内の加工物３２（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル等）に対してビームガイド２６の出口端にある開口３０を介して、適切な電荷質量比のイオンのみを通過させるようになっている。
【０００４】
加工物３２にイオンを注入する間、種々の汚染物質(図示略)が、一般的に時間の経過とともに発生する。ここで、イオンビーム２４からのイオンは、ビーム径路に沿って配置された開口３０等の種々の構成部品３４に衝突する。種々の構成部品３４または加工物３２それ自体とのイオンの衝突により、汚染物質(図示略)が、ビーム径路に沿う種々の表面上に飛散する。一般的に、イオンビーム径路に沿って配置される構成部品３４は、一般的に、グラファイトからなり、この飛散した汚染物質(図示略)は、炭素、及びイオンビーム２４自体のいくつかのイオン種から構成される。
【０００５】
図１Ｂ及び図１Ｃは、従来の開口３０を示しており、ここで、汚染物質３６は、開口の表面３８上に飛散される。時間経過とともに、汚染物質３６は、成長し堆積する。この汚染物質の部分（自由汚染物質４０）には電位が生じ、表面３８から薄片となって剥離する。このような自由汚染物質４０は、イオンビームと共に移動し、そして、図１Ａの加工物上に衝突することになる。加工物３０に対するこのような汚染物質は、加工物上に形成される多数の素子(図示略)における損傷を導くことになる。その結果、イオン注入システム１０の生産量及び効率が低下する。
【０００６】
より小さい電子部品の要望が絶え間なく続く状況により、ウエハ上により小さく、更に強力でエネルギー効率の良い半導体素子を多数配置できるようになってきた。これは、イオン注入を含む半導体製造処理の注意を要する制御にとって必要であり、特に、イオン注入中に、加工物に付与される汚染物質を最小化させる必要がある。さらに、半導体素子は、生産量を増大させるために、ますます大きな加工物の上に形成される。例えば、ウエハは、３００ｍｍの直径を有し、または、単一ウエハ上により多くの素子を製造することができるように、もっと大きなものが利用されている。このようなウエハは、高価であり、その結果、イオン注入中、ウエハに分与される汚染物質によってウエハ全体をスクラップにするような、浪費をなくすことが望ましい。
【０００７】
結果として、図１Ａのイオン注入機１０内の表面上に形成される汚染物質は、一般的に、イオン注入システムの計画されたメンテナンス中に、オペレータによって、種々の汚染物質を手動でクリーニングすることにより取り除かれる。このような手動によるクリーニングは、コストが掛かり、オペレータにとって、時間と労力がかかるのみならず、メンテナンスに関連した停止時間の増加によるイオン注入システム１０の生産効率を減少させることにもなる。
【０００８】
代わりに、汚染物質と反応性ガスとの化学反応により汚染物質を取り除くために、反応性ガス(図示略)をイオン注入システム１０内に導くことが行われてきた。しかし、この解決法では、一般的に、イオン注入機１０内のガスの変更が必要とされ、加工物３０にイオンを注入するのに用いられるイオン源ガスをイオン注入機から排出して、別の反応性ガスが、汚染物質を取り除くのに用いられる。そして、さらに、別の加工物を処理する前に、この反応性ガスを注入機から排出しなければならない。このようなガスの変更は、イオン注入システム１０の効率を減少させ、その結果、イオン注入機の生産能力を低下させる。
【０００９】
したがって、改良されたイオン注入システムのクリーニング方法は、現在、必要なものであり、効率良く汚染物質を容易に取り除くことができ、さらに、このクリーニング方法は、加工物にイオンを注入する場合にも用いられる、同一のイオン源材料の気体を用いて、その場で実行でき、高い生産能力と、加工物に対して高い信頼性を有するイオン注入を達成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、加工物にイオンを注入するために用いられる同一の処理用イオン種を用いて、その場でイオン注入システムをクリーニングするための方法を提供することにより、従来技術の限界を克服する。
【００１１】
その結果、本発明の基本的ないくつかの構成を理解するために、本発明の単純化した要約を以下に示す。この要約は、本発明を拡張して概要するものではなく、本発明のキーとなる、即ち、重要な要素を識別するものでもないし、また、本発明の範囲を正確に概説するものでもない。むしろ、この要約の目的は、序文として、本発明を単純化した形態でいくつかの構成を表わすことであり、その詳細は後述する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、イオン注入システムの現場でのクリーニング方法を提供し、加工物にイオンを注入するとともに、イオン注入システム内の１つ以上の構成部品を現場でクリーニングするための方法に向けられている。本発明の１つの実施形態によれば、イオン注入システムは、１つ以上の汚染物質がその上に配置される分解プレート等の１つ以上の構成部品を含む。処理用のイオン種は、イオンを形成するためのイオン注入システムに供給され、このイオン種により作られるイオンは、イオン源により形成される。
【００１３】
イオン源に関連したイオン引出アセンブリに引出し電圧が印加されることによって、イオン源からイオンビームが引き出される。例えば、引出しアセンブリは、1つ以上の引出し電極を含み、引出し電圧は、コントローラによって制御された引出し電源から１つ以上の電極に供給される。引出し電圧は、このとき調整され、イオンビームの軌跡が、所定の範囲内で変化し、１つ以上の構成部品を横切ってイオンビームを掃引する。１つ以上の構成部品の上流対向表面に存在する１つ以上の汚染物質は、イオンビームの周期的な掃引によって順次取り除かれる。
【００１４】
本発明の別の実施形態によれば、引出し電圧の調整の前にイオンビームの経路内に１つのバリアが配置される。このバリアは、１つ以上の構成部品から下流に配置される。例えば、バリアは、分解プレートの下流に配置されるフラグファラデー、またはイオン注入システムのエンドステーション内に配置されるファラデーカップから構成される。このバリアは、引出し電圧の調整中に、１つ以上の構成部品から取り除いた１つ以上の汚染物質を収集する。そして、イオン注入システムの他の構成部品が汚染物質で汚染されないようにする。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態によれば、１つ以上の構成部品は、少なくとも第１表面を形成する１つの開口を有する分解プレートを含む。この分解プレートの上流対向表面は、更に、イオンビームに対して斜めに指向する第２表面によって形成され。ここで、１つ以上の汚染物質の少なくともいくつかが、第２表面に配置される。引出し電圧の調整により、イオンビームは、開口の少なくとも上流対向表面を横切って掃引され、そこで、１つ以上の汚染物質と開口を急速に熱循環し、開口から１つ以上の汚染物質を離脱させる。この離脱した汚染物質は、例えば、バリアによって集められ、イオン注入システム内に汚染が生じないように制限する。
【００１６】
上述及び関連した目的を達成するために、本発明は、以下に十分記載され、かつ特許請求の範囲に特定した特徴を含む。以下の記載およびこれに付随する図面によって本発明の例示的構成が記載されている。これらの形態は、例示的なものであり、本発明の原理のために使用する種々の方法のいくつかに過ぎない。本発明の他の目的、利点、及び新規な特徴は、図面とともに説明されるとき、本発明の以下の詳細な記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、イオン注入システムにおけるビーム形成装置をクリーニングするシステム及びその方法を指向する。特に、本発明は、加工物にイオン注入するために用いられるイオン種を用いて、ビーム形成開口をその場でクリーニングする方法を提供する。
したがって、本発明は、図面を参照して説明される。ここで、同等の参照番号は、同等の要素を指すために用いられる。これらの説明図及び以下の記載は、本来的に例示的なものであり、限定されるものではない。以下の記載において、説明の目的で、多数の特定した詳細は、本発明の完全な理解を与えるための設定されたものである。しかし、本発明は、これらの特定した詳細なしで実施できることは、当業者であれば、明らかであろう、
【００１８】
図面を参照すると、図２は、ブロック図の形式で描かれたイオン注入システム１００を示す。この例示的なイオン注入システムは、本発明の１つ以上構成を包含するのに適している。このシステム１００は、イオン注入装置１０１を含み、この装置は、イオンビーム径路Ｐに沿って移動可能な所定量のイオンを生じるイオン源１０２を含み、これにより、加工物１０４にイオンを注入するためのイオンビーム１０３を形成する。イオン源１０２は、プラズマ室１０５、処理ガス源１０６、及び電源１０８を含み、正に荷電したイオンが、電源からの電力の供給によってプラスマ室内の処理ガスから発生する。処理ガス源１０６は、イオン化可能ガスまたは気化した固体源材料、あるいは、予め気化されたイオン種等のイオン源材料からなる。加工物１０４にｎ型のイオン注入をするために、例えば、イオン源材料として、ボロン、ガリウム、またはインジウムが用いられる。また、ｐ型のイオン注入に対しては、例えば、砒素、燐、又はアンチモンが用いられる。
【００１９】
イオン源１０２は、さらに、これに関連した引出しアセンブリ１０９を含む。ここで、引出し電圧Ｖextractの印加により、荷電したイオンが、イオン源から引き出される。引出し電源１１０は、引出し電圧Ｖextractを供給し、以下に論ずるように、更に引出し電圧を調整することができる。さらに、イオン源１０２の下流にビームラインアセンブリ１１２が設けられ、このビームラインアセンブリは、荷電したイオンを受け入れる。ビームラインアセンブリ１１２は、例えば、ビームガイド１１６、質量分析器１１８、及び開口１２０等の１つ以上の構成部品１１４からなり、この構成部品は、イオンビーム１０３を形成及び整形する。
【００２０】
質量分析器１１８は、例えば、磁石(図示略)等の磁界発生要素をさらに含み、この質量分析器は、イオンビーム１０３を横切る磁界を与え、イオンの電荷質量比にしたがって軌道を変えるように、イオンビームのイオンを偏向する。例えば、磁界を通って移動するイオンは、ビーム径路Ｐに沿って所望の電荷質量比の個々のイオンを指向させる力を受け、そして、望まない電荷質量比のイオンをビーム径路から離す方向に偏向させる。一旦、質量分析器１１８を通過すると、イオンビーム１０３は、開口１２０を通って指向し、このイオンビームは、加工物１０４（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル等）内に注入される簡潔なビームを生じさせるように制限される。
【００２１】
イオン注入システム１００は、更に、加工物１０４が存在するエンドステーション１２４を含む。集積回路素子、ディスプレイパネル、および他の製品の製造において、加工物１０４の全表面を横切ってドーパント種を均一に注入することが望ましい。
それゆえ、注入装置１０１は、単一の加工物１０４（例えば、シリアル型イオン注入機）内にイオンを注入するように形作られている。ここで、加工物は、エンドステーション１２４内に位置決められたペデスタルまたはチャック(図示略)上に置かれる。代わりに、イオン注入装置１０１は、多数の加工物１０４（例えば、バッチ型イオン注入機）内にイオンを注入するように形作ることもできる。ここでは、エンドステーション１２４は、回転プラター(図示略)を含み、このプラター上で、いくつかの加工物がイオンビーム１０３に関して並進される。いくつかのイオン注入装置は、イオン源からのイオンを引き出して１つ以上の加工物にイオンを注入するように操作されることに注目すべきであり、これらの装置は、本発明の請求の範囲内に含まれる。
【００２２】
さらに、イオン注入装置１０１は、イオンビーム１０３の経路Ｐに沿って配置されるバリア１２６を含んでいる。一例では、このバリアは、ビームラインアセンブリ１１２とエンドステーション１２４との間にある。例えば、バリア１２６は、エンドステーション１２４にイオンビーム１０３が入るのを選択的に排除するように作動する。例えば、バリア１２６は、イオンビーム径路Ｐに出入りするように、並進および／または回転するように作動し、イオンビーム１０３がエンドステーション１２４に入るのを妨げ、また、加工物１０４に衝突するのを防止する。代わりに、バリア１２６は、エンドステーション１２４内に配置され、加工物１０４の下流位置でイオンビーム径路に沿って存在する。このバリア１２６は、１つ以上の目的のために役立ち、イオンビーム１０３を実質的に阻止したり、および／またはイオンビームを分析するための測定部品を与える。
【００２３】
イオン注入システム１００は、さらに、コントローラ１２８を含み、このコントローラは、イオン注入装置１０１を制御するように作動する。例えば、コントローラ１２８は、引出し電源１１０とともに、さらに、イオンを発生するための電源１０８を制御して、イオンビーム径路Ｐが制御される。コントローラ１２８は、さらに、他のものとともに、質量分析器１１８と関連した磁界の強さ及び方向を調整するように操作できる。別の例では、コントローラ１２８は、イオンビーム径路Ｐに対してバリア１２６の位置を制御でき、また、イオン注入装置１０１内で加工物１０４の位置を制御することができる。このコントローラ１２８は、システム１００の全体の制御のために、プロセッサおよび／またはコンピュータシステム（例えば、オペレータによって入力に接続される）を含めることができることも理解できるであろう。
【００２４】
図３を参照すると、例示的なイオン注入装置２００が、図２の装置１０１と同様に、図示されている。このイオン注入装置２００は、詳細に説明される。イオン注入装置２００は、１つの例として説明されているが、本発明は、イオン注入装置及びシステムの他の種々の形式を用いることができることに注目してほしい。例えば、高エネルギーシステム、低エネルギーシステム、または他の注入システム、及びこのようなシステムの全ては、本発明の範囲に入るものと考えられる。
【００２５】
イオン注入システム２００は、例えば、ターミナル２１２、ビームラインアセンブリ２１４、及びエンドステーション２１６を含み、ターミナル２１２は、電源２２２によって駆動されるイオン源２２０を含む。ターミナル２１２は、さらに、イオン源からイオンを引き出すために、引出し電源２２６によって駆動される引出しアセンブリ２２４を含む。これにより、ビームラインアセンブリ２１４に引き出されたイオンビーム２１０を供給する。この引出しアセンブリ２２４は、ビームラインアセンブリ２１４と関連して、例えば、一定のエネルギーレベルでイオン注入するため、エンドステーション２１６内の支持体２２９上に配置される加工物２２８に向けてイオンを指向することができる。
【００２６】
一例によれば、イオン源２２０は、プラズマ室(図示略)を含み、処理用気体又はイオン種のイオンが、正の高い電位Ｖsourceで励起される。一般的に、正のイオンが発生するが、本発明では、負のイオンがイオン源２２０によって発生するシステムに適用することもできる。引出しアセンブリ２２４は、さらに、プラズマ電極２３０及び１つ以上の引出し電極２３２を含み、プラズマ電極は、１つ以上の引出し電極に対してバイアスされている。しかし、イオン源２２０（例えば、加工物は、一般的に接地されているが、この加工物２２８に対して、プラズマ電極は、１２０ｋＶの電位にある）内のプラズマに対して浮遊する。例えば、１つ以上の引出し電極２３２は、プラズマ電極２３０の電圧よりも低い電圧（例えば、引出し電圧Ｖextract、０〜１００ｋＶ）にバイアスされる。プラズマに対して１つ以上の引出し電極２３２における相対的に負の電位により、イオン源２２０から正のイオンを引き出して加速するように作動する静電界を作り出す。例えば、１つ以上の引出し電極２３２は、これに関連した１つ以上の引出し開口２３４を有し、正に荷電したイオンがイオン源２２０から出て、１つ以上の引出し開口を通過してイオンビーム２１０を形成する。そして、引き出されたイオンの速度は、１つ以上の引出し電極に供給される電位Ｖextractによって決定される。
【００２７】
本発明の１つの構成に従うビームラインアセンブリ２１４は、ビームガイド２３５を含み、このビームガイドは、イオン源２２０（例えば、引出し開口２３４と関連した）の近くに位置する入口と、質量分析器２３８と共に分解プレート２３６を具える出口とを有する。質量分析器は、引き出されたイオンビーム２１０を受け取り、エンドステーション２１６内に配置した加工物２２８に対して、適切な電荷質量比又はその範囲（例えば、質量分析されたイオンビームは、所望の質量範囲のイオンを有する。）のイオンのみを通過させるための双極子磁界を作り出す。イオン源２２０内のイオン源材料のイオン化により、所望の原子量を有する正の荷電イオンの種を発生させる。しかし、所望のイオンの種に加えて、イオン化工程は、他の原子量を有するイオンをも発生させる。適正な原子量よりも上のまたは下の原子量を有するイオンは、イオン注入には適さず、不適当な種と呼ばれる。質量分析器２３８によって発生した磁界は、イオンビーム２１０内に湾曲した軌道を移動するイオンを生じさせ、したがって、この磁界は、所望のイオン種の原子量に等しい原子量を有するイオンのみが、ビーム径路Ｐを横切ってエンドステーション２１６に達するように形成される。
【００２８】
本発明の他の例示的な構成によれば、イオン注入装置２００は、旋回可能に連結されたバリア２３９を含み、このバリアは、イオンビームの特性を測定し、また、エンドステーション２１６にイオンビーム２１０が入るのを妨げるために、イオンビーム２１０の経路Ｐを選択的に横切るように旋回可能に作動できる。例えば、バリアは、ビーム径路Ｐを横切って旋回できるフラグファラデーからなり、ここで、図２のコントローラ１２８が、イオンビームの特性が、イオン注入にとって満足できるものであるか否かを決定するように作動可能である。
【００２９】
このような決定がなされた後、コントローラ１２８は、加工物１２４のイオン注入を妨害しないように、フラグファラデーをビーム径路Ｐから外れるように移動できる。代わりに、図３のバリア２３９は、エンドステーション２１６と関連するファラデーカップ(図示略)からなり、イオンビーム２１０は、加工物２２８がないときに、ファラデーカップに衝突するように作動可能である。
【００３０】
本発明の別の構成によれば、分解プレート２３６が、図３のビームガイド２３５の出口に配置され、この分解プレートは、質量分析器２３８と関連して作動し、イオンビーム２１０から、イオンの所望種の原子量に近いが同一でない原子量を有する不要なイオン種を取り除く。分解プレート２３６は、例えば、ガラス質のグラファイトあるいはタングステン又はタンタル等の別の材料からなり、１つ以上の細長い開口２４０を有する。ここで、イオンビーム２１０内のイオンは、イオンがビームガイド２３５を出るとき、この開口を通過する。分解プレート２３６において、イオンビーム２１０の経路Ｐからのイオンの分散（例えば、Ｐ'で示すように）は、最小値であり、イオンビームの幅（Ｐ'−Ｐ'）は、イオンビーム２１０が分解開口２４０を通過する時、最小である。
【００３１】
本発明の１つの例示的な構成によれば、分解プレート２３６が図４Ａ、図４Ｂに示されている。ここで、分解プレートは、異なる幅を有する３つの分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃを含む。各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃは、例えば、それぞれのイオン注入方法（例えば、特定のイオン種）に関連し、イオン注入の特定種に対する所望の開口幅は、イオンビーム径路Ｐに沿って所望の分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃを配置することによって選択することができる。
【００３２】
本発明の１つの例示的な構成によれば、各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃは、イオンビーム径路Ｐとほぼ平行な第１表面２４１によって定められる。それぞれの第１表面２４１間の各開口２４０Ａ〜２４０Ｃの幅ＷA〜ＷCは、上述したように、図３のイオンビーム２１０の分散の最小値に関連している。
【００３３】
別の例では、各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃは、上流対向表面２４２によって定められ、この上流対向表面は、イオンビーム２１０によって衝突されるように作動可能である。例えば、上流対向表面２４２は、一般的に、イオンビーム２１０に対して斜めに指向した第２表面２４３によって規定され、この第２表面は、第１表面２４１とイオンビームに対して傾斜している。それゆえ、第２表面２４３は、各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃの傾斜した上流対向表面２４２を定める。各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃの上流対向表面２４２は、第１表面２４１と第２表面２４３に対して斜めに指向する第３表面２４４によって更に規定され得る。この第３表面は、第２表面よりも第１表面に平行になるようにより近くにある。各分解開口２４０Ａ〜２４０Ｃの上流対向表面２４２は、多数の表面を有し、各開口は、異なる傾斜角度または形状を有する。更に、多数の上流対向表面２４２は、丸い形状又は他の形状に作ることができ、各上流対向表面がイオンビーム２１０に対する開口２４０により大きな表面を与えて、衝突するようになる。したがって、このような傾斜又は他の形状の、分解開口２４０の上流対向表面２４２のすべては、本発明の範囲内に包含されるものと考える。
【００３４】
上述したように、図３の質量分析器２３８の磁界の強さ及びその方向と、イオン源２２０から引き出されたイオンの速度とは、図２のコントローラによって確立される。その結果、所望種の原子量（即ち、電荷質量比）に等しい原子量を有するイオンのみが、所定の、望ましいイオンビーム径路Ｐを移動して、エンドステーション２１６に達する。所望の原子量よりも大きい、または小さい質量を有する望まない種のイオンは、強く偏向され、そして、図３のビームガイド２３５のハウジング２４５に衝突する。
【００３５】
しかし、望まないイオンの原子量が所望種の原子量に近い場合、望まないイオンの期第は、所望のビーム径路Ｐか、僅かに偏向するだけである。したがって、このように、所望のビーム径路Ｐからわずかに偏向した望まないイオンは、分解プレート２３６の上流対向表面２４２に衝突する傾向にある。時間の経過により、分解プレート２３６に衝突する、このように望まないイオン種は、分解プレート上に堆積する。
【００３６】
たとえば、加工物上のＰ型半導体材料を作るためにボロンイオンを用いるイオン注入において、一般的に所望の注入種は、ボロン１１（即ち、このイオンは、１１原子量単位の質量を有するボロンを含む。）を含むイオンである。しかし、イオン源２２０内で気化したボロンを含むイオン源材料は、別のボロン同位体、ボロン１０（即ち、１０電子量単位を有するボロン）を有するイオンを発生させることが経験上知られている。
【００３７】
２つの同位体（ボロン１０とボロン１１）の原子量は、僅かに１０％だけ異なるので、ボロン１０を含む望まないイオン種の軌道は、所望のボロン１１のイオンビーム径路Ｐの軌道の近くにある。しかし、質量が異なるので、ボロン１０を含むイオンは、所望のビームラインＰから僅かに曲げられ、その結果、分解開口に衝突する。それゆえ、ボロン１０同位体を含むイオンは、イパン的に、分解開口２３６によってエンドステーション２１６に到達するのを妨げられる。この望まないイオンは、更に、加工物２２６内に注入されることが妨げられる。
【００３８】
イオン注入装置２００の作動中、イオン源２２０からのドーパント材料とともに、分解開口２３６、ビームガイド２３５等から炭素を飛散させる望まないイオン種等の汚染物質は、イオンビーム２１０に隣接するイオン注入機の構成部品２５０の表面上に堆積する傾向にある。例えば、分解プレート２３６の上流対向表面２４２は、加工物２２８にイオン注入を繰り返した後、汚染物質(図示略)が堆積する傾向がある。更に、加工物自体からのフォトレジスト材料が、イオン注入装置２００の内部表面に堆積することもある。
【００３９】
分解プレート２３６等の構成部品２５０上に汚染物質材料を堆積させることは、イオン注入中の汚染物質の薄片が剥がれ落ちる結果となり、不利益な電気的な放電及び微粒子問題を引き起こす。さらに、分解開口２４０（例えば、図４Ａ、図４Ｂの分解プレート２３６の上流対向表面２４２）の回りに形成された汚染物質によって、ビーム径路Ｐの外側端部の近くに所望のイオンがこの汚染物質に衝突し、堆積した汚染物質を剥がれ落すことになる。この剥がれた汚染物質は、加工物２２８の表面に移動し、その結果、注入された加工物上に種々の不利益な作用を及ぼす。
【００４０】
それゆえ、本発明の別の例示的な構成によれば、イオンビーム２１０の方向ずれにより、イオンビームが上流対向表面２４２上の汚染物質に衝突し、その結果、構成部品２５０を清掃する。さらに、分解プレート２３６が１つ以上の傾斜した上流対向表面２４２を含む場合、図５で示す分解プレート２３６等の対向表面は、その上に１つ以上の汚染物質２６０を有しており、イオンビーム２１０の繰り返される方向ずれ（例えば、ディザリング）が上流対向表面を横切るイオンビームを掃引させることによって、これらの表面および／または汚染物質の加熱・冷却が繰り返される。１つ以上の汚染物質及び構成部品の表面２４２における、このような熱的サイクルは、汚染物質及び表面間の拡大係数による熱的な不一致を生じる。このような熱的不一致は、多数の表面から汚染物質の薄片を剥がし落す結果となると思われている。イオンビーム２１０の方向ずれは、好ましくは、引出し電圧Ｖextractを調整することによって影響される。その結果、イオンがイオン源２２０から引き出されるとき、イオンの速度が調整される。ロレンツ(Lorenz)方程式に従う、このような速度調整は、イオンビーム２１０が質量分析器２３８を通過する時、イオンビーム２１０の経路を変える傾向があり、その結果、イオンビームがイオン注入装置の種々の構成部品２５０の上流対向表面２４２に衝突する。
【００４１】
したがって、イオンビームを方向ずれさせるために、引出し電圧Ｖextractを繰り返しパターンで調整することによって、イオンビーム２１０の経路Ｐを故意に方向ずれさせることができる。その結果、イオンビームは、汚染物質材料を衝突させるために種々の構成部品２５０上に掃引され、そして、種々の構成部品が実質的にクリーニングされる。引出し電圧Ｖextractの調整は、図２のコントローラ１２８によってさらに実行される。そして、引出し電圧Ｖextractの調整は、汚染された構成部品の表面に堆積した全ての汚染物質を剥ぎ取るために十分な時間をかけて実行することができる。
【００４２】
それゆえ、本発明の別の構成にしたがって、図６は、図３のイオン注入装置２００の分解プレート２３６の上流対向表面２４２及び他の構成部品２５０に堆積した汚染物質等の、汚染物質材料の現場クリーニングの方法３００を示す。この例示的な方法では、ここに、一連の動作または事象が図示されかつ記載されており、本発明は、このような図示された動作または事象の順序によって制限されるものではなく、いくつかのステップは、ここで図示されかつ記載されたものとは順序を異にし、あるいは同時に他のステップを含ませることができる。更に、例示されたステップではなくても、本発明に従う方法論を実現することができる。さらに、これらの方法は、ここで図示されかつ記載されたシステムに関連し、また同様に、例示されていない他のシステムと関連して実行することができる。
【００４３】
図５に示すように、方法３００は、動作３０５において、イオン注入システムを開始する。ここで、イオン注入システムは、１つ以上の汚染物質を有する１つ以上の構成部品を含む。例えば、図２及び図３のイオン注入システム１００及び装置２００は、図５の動作３０５で与えられる。ここで、分解プレート２３６は、その上流対向表面２４２に配置された１つ以上の汚染物質２６０を有する。図５は、さらに、分解開口２４０の上流対向表面２４２に配置された１つ以上の汚染物質２６０を有する例示的な分解プレート２３６を示す。図５の動作３１０において、処理用イオン種が、イオン注入システムに供給され、そして、イオン源がこのイオン種により形作られる。たとえば、プラズマは、イオン源電圧Ｖsourceをプラズマ室(図示略)内のイオン種に印加して、加工物２２８内にイオンを注入するために用いられるイオン種から、図３のイオン源２２０内に形成される。
【００４４】
図５の動作３１５において、イオンビームは、イオン源に関連した引出しアセンブリに引出し電圧Ｖextractを印加することによって、イオン源から引き出される。例えば、引出し電圧Ｖextractは、図３の引出しアセンブリ２２４に印加され、ここで、イオンがイオン源２２０から引き出されて、ビームラインアセンブリ２１４を介してエンドステーションの方向にイオンを方向付ける。本発明の１つの例示的な構成によれば、正味の引出し電圧ＶextractNomは、イオンビーム２１０の経路Ｐに関連している。この経路Ｐは、イオンビーム２１０の分散の最小値に関係する。そして、さらに、加工物２２８にイオンを注入するとき、印加される引出し電圧Ｖextractに関係する。
【００４５】
動作３２０は、引出し電圧Ｖextractの調整を示し、ここで、イオンビームの軌道は、ＶextractNomの所定範囲内で振動する。１つ以上の構成部品を横切ってイオンビームを掃引し、そして、１つ以上の汚染物質を実質的に取り除く。１つの例では、引出し電圧Ｖextractの調整は、一般的に、１つ以上の汚染物質及び構成部品の周期的な加熱を与える。そして、１つ以上の汚染物質と構成部品との間の熱的な拡大係数の差を与える。その結果、構成部品の上流対向表面から１つ以上の汚染物質の除去を容易にする。
【００４６】
１つの例によれば、正味の引出し電圧ＶextractNomは、０ｋＶ〜８０ｋＶの範囲であり、引出し電圧Ｖextractは、正味の引出し電圧ＶextractNomのほぼ６％またはそれ以下に調整される。そして、１つ以上の構成部品を横切るイオンビームの効果的な掃引を与える。別の例では、引出し電圧Ｖextractは、約１Ｈｚまたはそれ以上、例えば、約３Ｈｚ〜１０Ｈｚの間のレートで調整される。このような調整は、１つ以上の汚染物質と１つ以上の構成部品との間の熱的不一致を与え、構成部品の上流対向表面から汚染物質の薄片をはぎ落し、即ち、汚染物質の除去を容易にする。
【００４７】
本発明の別の例示的な構成によれば、バリアは、１つ以上の構成部品から下流に位置するイオンビームの経路に配置される。ここで、１つ以上の構成部品から除去される１つ以上の汚染物質は、一般的にバリアに収集される。例えば、バリア２３９は、図３に示すように、フラグファラデーであり、このフラグファラデーは、イオン注入装置２００のクリーニングの前に、イオンビーム２１０の経路Ｐ内で旋回される。その結果、イオンビーム（はぎ落された汚染物質−図示略）が、エンドステーション２１６に入るのを防止する。装置２００が一旦クリーニングされると、フラグファラデーは、イオンビーム２１０の経路Ｐから外れて旋回できる。その結果、加工物２２８にイオン注入することを容易にする。代わりに、バリアは、エンドステーション２１６に関連したファラデーカップ(図示略)から構成される。ここで、１つ以上の汚染物質は、ファラデーカップ内に収集される。このファラデーカップは、例えば、加工物２２８に対して支持体２２９の下流に配置され、イオン注入システムのクリーニングは、エンドステーション２１６に配置された加工物の有るなしに関係なく実行することができる。
【００４８】
本発明の別の例示によれば、引出し電圧が調整された後、１つ以上の加工物は、更に、１つ以上の構成部品をクリーニングするのに用いられるのと同一のイオン種を用いるイオン源から形成されたイオンビームを介して、イオンが注入される。例えば、多数の加工物が、イオン源からのイオン種のイオンを用いて注入される。そして、図６の方法３００が、イオン源野のためのイオン種と同一のイオン種を用いてイオン注入システムの１つ以上の構成部品から１つ以上の汚染物質を清浄するために実行される。方法３００が実行された後、別の多数の加工物がイオン源からのイオンで注入される。例えば、所定数の加工物にイオンを注入した後で、または所定の時間が経過した後、すなわち、クリーニング間隔を定めて、引出し電圧Ｖextractが調整される。このクリーニング間隔は、例えば、３０秒〜４時間の間の範囲とすることができる。代わりに、クリーニング間隔は、処理方法の変化（例えば、イオン源のイオン種の変化またはイオン注入システムに関係した他のパラメータにおける変化）に関係する。
【００４９】
本発明は、ある好ましい１つのまたは複数の実施形態に関して記載してきたが、添付の明細書の及び図面を見てかつ理解に基づき、当業者であれば、等価な修正例及び変更例を作ることができる。特に上述の構成部品（アセンブリ、装置、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成部品を説明するために使用される用語（「手段」と呼ばれるもの含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ、ここで、本発明の例示した実施形態における機能を実施する構造が構造的に同等でなくても、ここで記載した構成部品の特定の機能（即ち、機能的に同等である）を果たす、いずれかの構成部品に相当するものと意図されている。
【００５０】
更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施形態のただ一つに対して開示されてきたが、このような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】従来例のイオン注入システムを示す平面図である。
【図１Ｂ】形成された汚染物質を有する従来の開口の斜視図である。
【図１Ｃ】形成された汚染物質を有する従来の開口の平面図である。
【図２】本発明の構成に従う、例示的なイオン注入システムのシステム段階を示すブロック図である。
【図３】本発明の別の構成に従う、例示的なイオン注入装置の平面図である。
【図４】図４Ａ及び４Ｂは、本発明の別の構成に従う、複数の分解開口を有する分解プレートの平面図及び断面図である。
【図５】本発明の別の構成に従う、１つ以上の汚染物質が形成された分解開口を有する例示的な分解プレートを示す図である。
【図６】本発明の別の例示的な構成に従う、イオン注入システムの現場クリーニングのための例示的な方法を示すブロック図である。
【図１Ａ】
2008527679.tif 000003
【図１Ｂ】
2008527679.tif 000004
【図１Ｃ】
2008527679.tif 000005
【図２】
2008527679.tif 000006
【図３】
2008527679.tif 000007
【図４Ａ】
2008527679.tif 000008
【図４Ｂ】
2008527679.tif 000009
【図５】
2008527679.tif 000010
【図６】
2008527679.tif 000011
【国際調査報告】
2008527679.tif 000012
2008527679.tif 000013