(57)【要約】【課題】エネルギーの大きすぎるイオン４１、小さすぎるイオン４３は分析管４０の内壁に衝突し、堆積物４２、４４となる。堆積物４２、４４は剥離して塵４５となり分析管４０の中に浮遊し放電などを引き起こす。また塵４５の一部はイオンビーム３４により運ばれてウェハ３８まで到達し、不良の原因となる。【解決手段】本発明のイオン注入装置１０では、堆積物２３、２５がある程度たまったとき、正規のイオン注入を中止し、ヒーター２１をＯＮして分析管２０を３５０℃〜５００℃程度に加熱する。同時に不活性ガスを真空容器１９内に流してパージする。昇華した堆積物２３、２５とパージ後の不活性ガスは真空ポンプから排出される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともイオンソースで発生させたイオンビームを引き出し、前記のイオンビームの中で不要なものを分析マグネットにより分離し、目的のイオンビームのみをウェハに注入するプロセスを含むイオン注入装置において、真空容器を前記のイオンソースの物質の昇華する温度以上に加熱することができることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
請求項１記載のイオン注入装置において、前記の真空容器のうちで特に分析管を前記のイオンソースの物質の昇華する温度以上に加熱することができることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
請求項１〜２記載のイオン注入装置において、前記の真空容器の加熱温度が３５０℃〜５００℃であることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
少なくともイオンソースで発生させたイオンビームを引き出し、前記のイオンビームの中で不要なものを分析マグネットにより分離し、目的のイオンビームのみをウェハに注入するプロセスを含むイオン注入装置の清掃方法において、真空容器内面の堆積物を清掃するため、前記の真空容器を堆積物の昇華する温度以上に加熱し、同時に不活性ガスを前記の真空容器内に流してパージし、昇華した前記の堆積物を前記のパージガスと一緒に真空ポンプから排出することを特徴とするイオン注入装置の清掃方法。
【請求項５】
請求項４記載のイオン注入装置の清掃方法において、真空容器のうちで特に分析管を堆積物の昇華する温度以上に加熱し、同時に不活性ガスを前記の分析管内に流してパージし、昇華した前記の堆積物をパージガスと一緒に真空ポンプから排出することを特徴とするイオン注入装置の清掃方法。
【請求項６】
請求項４〜５記載のイオン注入装置の清掃方法において、排出されたパージガス中の堆積物成分を連続的または間欠的に分析して監視し、堆積物成分がほとんど無くなった時点で清掃完了とすることを特徴とするイオン注入装置の清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置の内面に付着した堆積物の除去に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置は、ｎ型不純物（Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなど）またはｐ型不純物（Ｂ、Ｇａ、Ｉｎなど）の原子をイオン化して加速し、そのイオンをＳｉウェハに注入する装置である。図４は従来の標準的なイオン注入装置３０の説明図である。イオンソース３１で作られたイオンは引き出し電極３２により引き出される。引き出されたイオンのうち不要なものは分析マグネット３３により分離され、所望のイオンビーム３４のみが可変スリット３５を通過して、加速管３６により所定のエネルギーにまで加速される。加速されたイオンビーム３４は収束レンズ３７により収束し、ウェハ３８に衝突してその内部に侵入する。このプロセスをイオン注入と呼ぶ。
【０００３】
イオンビーム３４の通り道は真空容器３９により高真空に保たれている。その真空容器３９のうち分析マグネット３３に挟まれた部分を分析管４０と呼ぶ。分析管４０の中を通るイオンビーム３４は分析マグネット３３の磁界により直角に曲げられ（設定曲げ角度は装置により異なる）可変スリット３５に向かう。しかしこれは所望のエネルギーを持ったイオンだけに当てはまることである。
【０００４】
引き出し電極３２を通過したイオンは広いエネルギー分布を持っているので、分析マグネット３３の磁界により直角に曲がるものばかりではない。エネルギーの大きすぎるイオンは直角まで曲がらないし、エネルギーの小さすぎるイオンは曲がりすぎる。どちらのイオンも分析管４０の内壁に衝突し付着する。その状況を示したのが図５である。
【０００５】
図５に示すように、エネルギーの大きすぎるイオン４１は曲がり切れず、分析管４０の外側の内壁に衝突し、堆積物４２となる。またエネルギーの小さすぎるイオン４３は曲がりすぎて分析管４０の内側の内壁に衝突し、堆積物４４となる。これら堆積物４２、４４がそのままじっとしていれば問題無いが、実際はその一部が剥離して塵４５となり分析管４０の中に浮遊し放電などを引き起こす。また塵４５の一部はイオンビーム３４により運ばれてウェハ３８まで到達し、不良の原因となる。
【０００６】
このような不具合を避けるため、従来は定期的に分析管４０の内面に溜まった堆積物４２、４４を清掃していた。しかしこの清掃は時間と手間がかかる上に危険でもある。清掃のためにはまず真空をリークしてイオン注入装置３０を分解しなければならない。しかし堆積物４２、４４は非常に毒性が強いので、現場で清掃するわけにいかない。そのため強力な局所排気のある清掃室に運び、溶剤や研磨剤で清掃し、再び現場に運ぶ。次にイオン注入装置３０を組み立て直し、真空引きする。清掃中にイオン注入装置３０の内部に空気中の水分子が付着しているので真空引きにも時間がかかる。最後にテストウェハにイオン注入を行ない、そのテストウェハの評価が完了して初めて再稼動できるようになる。その間は生産に使用できない。清掃にはこのように長い時間がかかるためイオン注入装置３０の稼動率が低下し、コスト負担が大きい。
【０００７】
この問題の一つの解決手段が特開平９−３６０５９号公報に開示されている。その要点は、酸素、水素、弗素などの反応性ガスをイオンソース３１として使用し、そのイオンビームを堆積物４２、４４に当てて化学反応させ、堆積物４２、４４を揮発性の反応物に変え、真空ポンプを通して排除することである。なおイオンビームを各所に万遍なく当てるため、分析マグネット３３の磁界の強さを適切に変化させなければならない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−３６０５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−３６０５９号公報の解決手段も有効と思われるが、イオンソース３１を清掃用のものに変更しなければならないこと、分析マグネット３３の磁界の強さを適切に変化させるプログラムが必要なことなど清掃の準備に手間がかかることが難点である。
【００１０】
本願発明者はもっと簡便で、製造現場で容易に実施できる清掃手段を考案し、それを具体化したイオン注入装置を提案する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のイオン注入装置の特徴は分析管の周囲を取り囲むヒーターを備えたことである。ヒーターは分析管を５００℃程度まで加熱することができる。ヒーターはイオン注入装置の清掃のときだけに使い、正規のイオン注入時には使わない。イオンソースは約３５０℃で昇華するので、分析管の内側の堆積物（イオンソースと同じ物質）も３５０℃以上に加熱されれば昇華する。
【００１２】
本発明のイオン注入装置においては、堆積物がある程度たまったら正規のイオン注入作業を中止し、ヒーターをＯＮして分析管を３５０℃〜５００℃程度に加熱する。同時に不活性ガス（例えばＡｒ）を真空容器内に流してパージする。昇華した堆積物は不活性ガスと一緒に真空ポンプから排出する。これが本発明の特徴の清掃方法である。
【００１３】
堆積物の減少度合いは直接は見えないから、排出されたパージガス中の堆積物成分を連続的または間欠的に分析して監視し、それがほとんど無くなった時点で清掃完了とする。
【００１４】
本発明の清掃方法の第一のメリットは、ヒーターをＯＮして分析管を加熱し、同時に不活性ガスを真空容器内に流してパージするだけであるから、装置も取り扱いも非常に簡便で、製造現場で使い易いことである。また排出ガス中の堆積物成分を分析・監視するのは当初の条件出しの時だけで良く、その後はヒーターのＯＮ時間を管理すれば済むから、これも製造現場で好都合である。
【００１５】
本発明の清掃方法の第二のメリットは、イオン注入装置を分解する必要がないから、装置の停止時間が短いことである。さらに再稼動後のテストウェハによる確認も必要無い。このため高価なイオン注入装置の稼動率をあまり下げないで気軽に頻度多く清掃できる。
【００１６】
請求項１記載の発明は、少なくともイオンソースで発生させたイオンビームを引き出し、イオンビームの中で不要なものを分析マグネットにより分離し、目的のイオンビームのみをウェハに注入するプロセスを含むイオン注入装置において、真空容器をイオンソースの物質の昇華する温度以上に加熱することができることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のイオン注入装置において、前記の真空容器のうちで特に分析管をイオンソースの物質の昇華する温度以上に加熱することができることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１〜２記載のイオン注入装置において、真空容器の加熱温度が３５０℃〜５００℃であることを特徴とするイオン注入装置である。
【００１９】
請求項４記載の発明は、少なくともイオンソースで発生させたイオンビームを引き出し、イオンビームの中で不要なものを分析マグネットにより分離し、目的のイオンビームのみをウェハに注入するプロセスを含むイオン注入装置の清掃方法において、真空容器内面の堆積物を清掃するため真空容器を堆積物の昇華する温度以上に加熱し、同時に不活性ガスを真空容器内に流してパージし、昇華した堆積物をパージガスと一緒に真空ポンプから排出することを特徴とするイオン注入装置の清掃方法である。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のイオン注入装置の清掃方法において、真空容器のうちで特に分析管を堆積物の昇華する温度以上に加熱し、同時に不活性ガスを分析管内に流してパージし、昇華した堆積物をパージガスと一緒に真空ポンプから排出することを特徴とするイオン注入装置の清掃方法である。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項４〜５記載のイオン注入装置の清掃方法において、排出されたパージガス中の堆積物成分を連続的または間欠的に分析して監視し、堆積物成分がほとんど無くなった時点で清掃完了とすることを特徴とするイオン注入装置の清掃方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明のイオン注入装置の一例１０の説明図である。イオンソース１１で作られたイオンは引き出し電極１２により引き出される。引き出されたイオンのうち不要なものは分析マグネット１３により分離され、所望のイオンビーム１４のみが可変スリット１５を通過して、加速管１６により所定のエネルギーにまで加速される。加速されたイオンビーム１４は収束レンズ１７により収束し、ウェハ１８に衝突してその内部に侵入する。
【００２３】
イオンビーム１４の通り道は真空容器１９により高真空に保たれている。その真空容器１９のうち分析マグネット１３に挟まれた部分を分析管２０と呼ぶ。分析管２０の中を通るイオンビーム１４は分析マグネット１３の磁界により直角に曲げられ（曲げ角度は装置により異なる）可変スリット１５に向かう。しかしこれは所望のエネルギーを持ったイオンだけに当てはまる。
【００２４】
本発明のイオン注入装置１０の特徴は分析管２０の周囲を取り囲むヒーター２１を備えたことである。ヒーター２１は分析管２０を５００℃程度まで加熱することができる。ヒーター２１はイオン注入装置１０の清掃のときだけに使い、正規のイオン注入時には使わない。
【００２５】
本発明のイオン注入装置１０においても、引き出し電極１２を通過したイオンは広いエネルギー分布を持っているので、分析マグネット１３の磁界により直角に曲がるものばかりではない。エネルギーの大きすぎるイオンは直角まで曲がらないし、エネルギーの小さすぎるイオンは曲がりすぎる。従来のイオン注入装置３０と同様、どちらのイオンも分析管２０の内壁に衝突し付着する。その状況を示したのが図２である。
【００２６】
図２に示すように、エネルギーの大きすぎるイオン２２は曲がり切れず、分析管２０の外側の内壁に衝突し、堆積物２３となる。またエネルギーの小さすぎるイオン２４は曲がりすぎて分析管２０の内側の内壁に衝突し、堆積物２５となる。このままイオン注入装置１０を使い続けると、従来と同様、堆積物２３、２５が剥離して塵となり、分析管２０の中に浮遊したり、ウェハ１８まで到達したりする。
【００２７】
そこで本発明のイオン注入装置１０においては、そのような問題が発生する前に次に述べる清掃をする。
【００２８】
本発明のイオン注入装置１０においては、堆積物２３、２５がある程度たまったとき（剥離するほどたまる前）、いったん正規のイオン注入作業を中止し、ヒーター２１をＯＮして分析管２０を３５０℃〜５００℃程度に加熱する。同時に不活性ガス（例えばＡｒ）を真空容器１９内に流してパージする。パージ後の不活性ガスは真空ポンプ（図示せず）から排出する。これが本発明の特徴の清掃方法である。
【００２９】
図３に本発明の清掃の様子を示す。分析管２０の温度上昇（３５０℃〜５００℃程度）により堆積物２３、２５が昇華し、Ａｒガスの流れにのり、最終的に真空ポンプ（図示せず）から排出される。堆積物２３、２５の減少度合いは直接は見えないが、排出ガス中の堆積物２３、２５成分を連続的または間欠的に分析して監視し、それがほとんど無くなった時点で清掃完了とする。その時点に堆積物２３、２５が完全に消滅したとは限らないが、実用的にはこれで十分である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の清掃方法の第一のメリットは、ヒーター２１をＯＮして分析管２０を３５０℃〜５００℃程度に加熱し、同時に不活性ガスを真空容器１９内に流してパージするだけであるから、装置も取り扱いも非常に簡便であって、製造現場で使い易いことである。排出ガス中の堆積物２３、２５成分を分析・監視するのは当初の条件出しの時だけで良く、その後はヒーター２１のＯＮ時間だけを管理すれば済む。
【００３１】
本発明の清掃方法の第二のメリットは、イオン注入装置１０を分解する必要がないから、装置の停止時間が短いことである。さらに再稼動後のテストウェハによる確認も必要無い。このため高価なイオン注入装置の稼動率をあまり下げないで清掃ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン注入装置の一例１０の説明図
【図２】イオンが分析管２０の内壁に衝突し付着する説明図
【図３】分析管２０内壁の堆積物２３、２５が昇華する説明図
【図４】従来の標準的なイオン注入装置３０の説明図
【図５】イオンが分析管４０の内壁に衝突し付着する説明図
【符号の説明】
１０  本発明のイオン注入装置の一例
１１  イオンソース
１２  引き出し電極
１３  分析マグネット
１４  イオンビーム
１５  可変スリット
１６  加速管
１７  収束レンズ
１８  ウェハ
１９  真空容器
２０  分析管
２１  ヒーター
２２  イオン
２３  堆積物
２４  イオン
２５  堆積物
３０  従来のイオン注入装置
３１  イオンソース
３２  引き出し電極
３３  分析マグネット
３４  イオンビーム
３５  可変スリット
３６  加速管
３７  収束レンズ
３８  ウェハ
３９  真空容器
４０  分析管
４１  イオン
４２  堆積物
４３  イオン
４４  堆積物
４５  塵
【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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