▶ ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッドの特許一覧
特許7068412イオン注入システム及びその場（ｉｎ ｓｉｔｕ）プラズマクリーニング方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-06
(45)【発行日】2022-05-16
(54)【発明の名称】イオン注入システム及びその場（ｉｎ ｓｉｔｕ）プラズマクリーニング方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/317 20060101AFI20220509BHJP
H01J 49/48 20060101ALI20220509BHJP
【ＦＩ】
H01J37/317 Z
H01J49/48
【請求項の数】
10
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020166447
(22)【出願日】2020-09-30
(62)【分割の表示】P 2017563593の分割
【原出願日】2016-06-02
(65)【公開番号】P2021009842
(43)【公開日】2021-01-28
【審査請求日】2020-10-12
(31)【優先権主張番号】62/174,906
(32)【優先日】2015-06-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】14/820,747
(32)【優先日】2015-08-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500239188
【氏名又は名称】ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100134577
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 雅章
(72)【発明者】
【氏名】ケビン アングリン
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム デイビス リー
(72)【発明者】
【氏名】ピーター クルンツィ
(72)【発明者】
【氏名】ライアン ドウニー
(72)【発明者】
【氏名】ジェイ ティ シェアー
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー リクハンスキ
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム エム ホルバー
【審査官】大門 清
(56)【参考文献】
【文献】特表２００８－５１８４８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５０６３８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００８６３７６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２５２０９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－３１７１７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／３０－３７／３６
Ｈ０１Ｊ ４９／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオンビームを作るように構成されたイオン源と、ビームラインコンポーネントと、
前記ビームラインコンポーネントにガスを供給するように構成されたガス源と、を備え、
前記ガス源は、堆積物と前記ガスとの反応を介して、前記ビームラインコンポーネントの表面に存在する前記堆積物をエッチングするように構成される、
前記ガス源は、前記イオンビームを介して前記ビームラインコンポーネントへのイオン照射中に前記ビームラインコンポーネントに前記ガスを供給するように構成され、前記イオン照射は、前記ビームラインコンポーネントの前記表面の加熱を引き起こし、該ビームラインコンポーネントの前記表面に存在する前記堆積物の化学エッチング速度を促進する、イオン注入システム。
【請求項2】
前記ガス源がエッチャントガスを含む、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項3】
前記ビームラインコンポーネントは、静電フィルタ（EF）.である、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項4】
前記ガス源は、前記ビームラインコンポーネントのチャンバ部分に前記ガスを供給するように構成される、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項5】
前記ガスが、H、He、N、O、F、Ne、Cl、Ar、Kr、およびXe、またはこれらの組み合わせを含む原子種または分子種を含む、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項6】
前記ガスは、NF3、O2、ArとF2の混合物、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項7】
前記ビームラインコンポーネントに関連付けられたチャンバをさらに備え、前記チャンバが１つまたは複数の電極を備え、前記チャンバが前記ガス源に結合され、前記１つまたは複数の電極に前記ガスを供給するように構成される、請求項１記載のイオン注入システム。
【請求項8】
イオン注入システムのビームラインコンポーネント上の堆積物を除去するための方法であって、前記方法は、イオンビームを介して前記ビームラインコンポーネントのイオン照射中に前記ビームラインコンポーネントに関連付けられた１つまたは複数の領域にガスを供給するステップを有し、
前記イオン照射が前記ビームラインコンポーネントの表面を加熱して、前記ガスと前記ビームラインコンポーネントの前記表面上の堆積物との化学反応を促進する、方法。
【請求項9】
前記ガスを供給するステップは、前記ビームラインコンポーネントのチャンバ部分に前記ガスを供給するステップを有し、前記チャンバ部分は、前記ビームラインコンポーネントの少なくとも１つの電極を備える、請求項８記載の方法。
【請求項10】
前記ガスが、H、He、N、O、F、Ne、Cl、Ar、Kr、およびXe、またはこれらの組み合わせを含む原子種または分子種を含む、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本願は２０１５年６月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／１７４，９０６号の通常特許出願に基づいて優先権を主張し、その全内容が参照することにより本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本発明は一般的に電子装置を製造する技術に関し、より詳しくは、プロセスチャンバ内
の、性能を向上し、コンポーネントの耐用年限を延ばすための技術に関する。
の、性能を向上し、コンポーネントの耐用年限を延ばすための技術に関する。
【背景技術】
【0003】
イオン注入は、照射によりドーパント又は不純物を基板に導入するプロセスである。半
導体製造において、ドーパントは、電気的、光学的又は機械的特性を変えるために、導入
される。例えば、ドーパントは、基板の導電性のタイプ及びレベルを変えるために、真性
半導体基板に導入することができる。集積回路（IC）の製造において、正確なドーピング
プロファイルは、向上したIC性能を提供する。所望のドーピングプロファイルを達成する
ために、１つ以上のドーパントは、様々なドーズで、及び、様々なエネルギーレベルで、
イオンの形状で注入することができる。
導体製造において、ドーパントは、電気的、光学的又は機械的特性を変えるために、導入
される。例えば、ドーパントは、基板の導電性のタイプ及びレベルを変えるために、真性
半導体基板に導入することができる。集積回路（IC）の製造において、正確なドーピング
プロファイルは、向上したIC性能を提供する。所望のドーピングプロファイルを達成する
ために、１つ以上のドーパントは、様々なドーズで、及び、様々なエネルギーレベルで、
イオンの形状で注入することができる。
【0004】
イオン注入システムは、イオン源及び一連のビームラインコンポーネントを備えること
ができる。イオン源は、所望のイオンが生成されるチャンバを備えることができる。イオ
ン源は、また、チャンバの近くに配置される電力源及び引き出し電極アセンブリも備える
ことができる。ビームラインコンポーネントは、例えば、質量分析器、第１の加速又は減
速ステージ、コリメータ、及び、第２の加速又は減速ステージを含むことができる。光ビ
ームを操作する一連の光学レンズによく似て、ビームラインコンポーネントは、所望の種
、形状、エネルギー及び他の属性を有するイオン又はイオンビームをフィルタし、集束し
、及び、操作することができる。イオンビームは、ビームラインコンポーネントを通過し
、プラテン又はクランプの上に搭載された基板の方へ向けることができる。基板は、ropl
atとして呼ばれることもある装置により、１以上の次元（例えば、平行移動させる、回転
させる及び傾ける）で、動かすことができる。
ができる。イオン源は、所望のイオンが生成されるチャンバを備えることができる。イオ
ン源は、また、チャンバの近くに配置される電力源及び引き出し電極アセンブリも備える
ことができる。ビームラインコンポーネントは、例えば、質量分析器、第１の加速又は減
速ステージ、コリメータ、及び、第２の加速又は減速ステージを含むことができる。光ビ
ームを操作する一連の光学レンズによく似て、ビームラインコンポーネントは、所望の種
、形状、エネルギー及び他の属性を有するイオン又はイオンビームをフィルタし、集束し
、及び、操作することができる。イオンビームは、ビームラインコンポーネントを通過し
、プラテン又はクランプの上に搭載された基板の方へ向けることができる。基板は、ropl
atとして呼ばれることもある装置により、１以上の次元（例えば、平行移動させる、回転
させる及び傾ける）で、動かすことができる。
【0005】
イオン注入機システムは、様々な異なるイオン種及び引き出し電圧に対して、安定した
、きちんと定められたイオンビームを生成する。ソースガス（AsH3, PH3, BF3,及び他の
種など）を用いる数時間の動作の後、ビーム構成物質は、ビーム光学系の上に堆積物を最
終的に創生する。ウエハーの視線内のビーム光学系は、また、Si及びフォトレジスト化合
物を含むウエハーからの残留物で覆われる。これらの残留物は、ビームラインコンポーネ
ントの上に増大し、（例えば、電気的にバイアスされたコンポーネントの場合に、）動作
中、DC電位にスパイクを引き起こす。最終的に、残留物は、はがれ落ち、ウエハーの上に
微粒子の汚染の可能性が高いことを引き起こす。
、きちんと定められたイオンビームを生成する。ソースガス（AsH3, PH3, BF3,及び他の
種など）を用いる数時間の動作の後、ビーム構成物質は、ビーム光学系の上に堆積物を最
終的に創生する。ウエハーの視線内のビーム光学系は、また、Si及びフォトレジスト化合
物を含むウエハーからの残留物で覆われる。これらの残留物は、ビームラインコンポーネ
ントの上に増大し、（例えば、電気的にバイアスされたコンポーネントの場合に、）動作
中、DC電位にスパイクを引き起こす。最終的に、残留物は、はがれ落ち、ウエハーの上に
微粒子の汚染の可能性が高いことを引き起こす。
【0006】
材料の蓄積の効果を防ぐための１つの方法は、イオン注入システムのビームラインコン
ポーネントを断続的に交換することである。あるいは、ビームラインコンポーネントを、
手作業で、きれいにすることができる。けれども、手作業のクリーニングは、イオン源の
電源を切り、システム内の真空を解除することを伴う。ビームラインコンポーネントの交
換又はクリーニングの後に、システムは、次いで、動作条件に達するために、排気され、
電源が投入される。したがって、これらのメンテナンスプロセスは、非常に時間がかかり
得る。さらに、ビームラインコンポーネントは、メンテナンスプロセス中、用いられない
。そのようなものとして、頻繁なメンテナンスプロセスにより、IC製造に利用できる時間
を低減し得て、したがって、全体の製造コストを増大する。
ポーネントを断続的に交換することである。あるいは、ビームラインコンポーネントを、
手作業で、きれいにすることができる。けれども、手作業のクリーニングは、イオン源の
電源を切り、システム内の真空を解除することを伴う。ビームラインコンポーネントの交
換又はクリーニングの後に、システムは、次いで、動作条件に達するために、排気され、
電源が投入される。したがって、これらのメンテナンスプロセスは、非常に時間がかかり
得る。さらに、ビームラインコンポーネントは、メンテナンスプロセス中、用いられない
。そのようなものとして、頻繁なメンテナンスプロセスにより、IC製造に利用できる時間
を低減し得て、したがって、全体の製造コストを増大する。
【発明の概要】
【0007】
前述に鑑みて、本明細書において、イオン注入システムコンポーネント（例えば、イオ
ンビーム光学系）のその場（in situ）プラズマクリーニングのためのシステム及び方法
が提供され、その場（in situ）プラズマクリーニングは、通風し、及び／又は、前記イ
オンビーム光学系を手動で洗浄する、必要性を避けて、短時間に実施することができる。
さらに、本明細書において、イオンビーム光学系のその場（in situ）プラズマクリーニ
ングのためのシステム及び方法が提供され、プラズマは、洗浄される、まさに、それらの
コンポーネントの周りの領域に局所的に生成され、したがって、他のコンポーネントに対
する意図的でないエッチングを低減する。
ンビーム光学系）のその場（in situ）プラズマクリーニングのためのシステム及び方法
が提供され、その場（in situ）プラズマクリーニングは、通風し、及び／又は、前記イ
オンビーム光学系を手動で洗浄する、必要性を避けて、短時間に実施することができる。
さらに、本明細書において、イオンビーム光学系のその場（in situ）プラズマクリーニ
ングのためのシステム及び方法が提供され、プラズマは、洗浄される、まさに、それらの
コンポーネントの周りの領域に局所的に生成され、したがって、他のコンポーネントに対
する意図的でないエッチングを低減する。
【0008】
本発明による例示的イオン注入システムは、該イオン注入システムのチャンバ内のコン
ポーネントと、該コンポーネントと連通する電源とを含んでもよい。該電源は、洗浄モー
ド中、前記コンポーネントへ電圧及び電流を供給するように構成されてもよく、前記電圧
及び前記電流が前記コンポーネントの導電ビーム光学系に印加され、該導電ビーム光学系
の周りにプラズマを生成する。前記イオン注入システムは、前記導電ビーム光学系のエッ
チングを可能にするために、前記コンポーネントへ供給されるエッチャントガスを、さら
に、含んでもよい。
ポーネントと、該コンポーネントと連通する電源とを含んでもよい。該電源は、洗浄モー
ド中、前記コンポーネントへ電圧及び電流を供給するように構成されてもよく、前記電圧
及び前記電流が前記コンポーネントの導電ビーム光学系に印加され、該導電ビーム光学系
の周りにプラズマを生成する。前記イオン注入システムは、前記導電ビーム光学系のエッ
チングを可能にするために、前記コンポーネントへ供給されるエッチャントガスを、さら
に、含んでもよい。
【0009】
本発明による例示的システムは、プラズマの生成のためのチャンバを含み、イオンビー
ムラインに沿って配置された複数の導電ビーム光学系を含むエネルギー純化モジュール（
EPM）を含んでもよい。前記システムは、該EPMと連通する電源であって、該電源は、処理
モード中、前記複数の導電ビーム光学系へ第１の電圧及び第１の電流を供給するように構
成され、洗浄モード中、前記複数の導電ビーム光学系へ第２の電圧及び第２の電圧及び第
２の電流を供給するように構成され、前記第２の電圧及び前記第２の電流が１つ以上の前
記複数の導電ビーム光学系に供給され、前記１つ以上の前記複数の導電ビーム光学系の周
りにプラズマを生成する、電源を、さらに、含んでもよい。前記システムは、前記１つ以
上の前記複数の導電ビーム光学系のエッチングを可能にするために、前記EPMへ供給され
るエッチャントガスと、前記EPMへ供給される前記エッチャントガスの注入速度を調整す
るための流れコントローラと、を、さらに、含んでもよい。前記システムは、前記EPMの
周りの環境の圧力を調整するためのポンプを、さらに、含んでもよい。
ムラインに沿って配置された複数の導電ビーム光学系を含むエネルギー純化モジュール（
EPM）を含んでもよい。前記システムは、該EPMと連通する電源であって、該電源は、処理
モード中、前記複数の導電ビーム光学系へ第１の電圧及び第１の電流を供給するように構
成され、洗浄モード中、前記複数の導電ビーム光学系へ第２の電圧及び第２の電圧及び第
２の電流を供給するように構成され、前記第２の電圧及び前記第２の電流が１つ以上の前
記複数の導電ビーム光学系に供給され、前記１つ以上の前記複数の導電ビーム光学系の周
りにプラズマを生成する、電源を、さらに、含んでもよい。前記システムは、前記１つ以
上の前記複数の導電ビーム光学系のエッチングを可能にするために、前記EPMへ供給され
るエッチャントガスと、前記EPMへ供給される前記エッチャントガスの注入速度を調整す
るための流れコントローラと、を、さらに、含んでもよい。前記システムは、前記EPMの
周りの環境の圧力を調整するためのポンプを、さらに、含んでもよい。
【0010】
本発明による例示的方法は、プロセスチャンバのコンポーネントを提供するステップで
あって、前記プロセスチャンバはプラズマを生成するためである、ステップを含んでもよ
い。前記方法は、処理モード中、第１の電圧及び第１の電流を前記コンポーネントへ供給
するステップと、洗浄モード中、第２の電圧及び第２の電流を前記コンポーネントへ供給
するステップであって、前記第２の電圧及び前記第２の電流は、前記コンポーネントの導
電ビーム光学系へ印加され、前記導電ビーム光学系の周りにプラズマを生成するステップ
と、をさらに、含んでもよい。
あって、前記プロセスチャンバはプラズマを生成するためである、ステップを含んでもよ
い。前記方法は、処理モード中、第１の電圧及び第１の電流を前記コンポーネントへ供給
するステップと、洗浄モード中、第２の電圧及び第２の電流を前記コンポーネントへ供給
するステップであって、前記第２の電圧及び前記第２の電流は、前記コンポーネントの導
電ビーム光学系へ印加され、前記導電ビーム光学系の周りにプラズマを生成するステップ
と、をさらに、含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態によるイオン注入システムを例示する概略図である。
【図2】図２Ａは、本発明の実施形態による図１に示すイオン注入システムのコンポーネントを例示する半透明等角図である。図２Ｂは、本発明の実施形態による図１に示すイオン注入システムのコンポーネントを例示する半透明等角図である。
【図5】図５Ａは、本発明の実施形態による図２に示すコンポーネントのイオンビーム光学系の回りのプラズマの生成の例示である。図５Ｂは、本発明の実施形態による図２に示すイオン注入システムのコンポーネントの回りのプラズマの生成の例示である。
【図8】本発明の実施形態による例示的方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図面は必ずしも縮尺比に従っているとは限らない。図面は単に表現であり、本発明の特
定のパラメータを描くことを意図していない。図面は、本発明の例示的実施形態を描写す
ることを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとして考慮されない。図面
において、同様の番号は同様の要素を表す。
定のパラメータを描くことを意図していない。図面は、本発明の例示的実施形態を描写す
ることを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとして考慮されない。図面
において、同様の番号は同様の要素を表す。
【0013】
本発明によるシステム及び方法を、システム及び方法の実施形態を示す添付図面を参照
して本明細書の以下に、もっと充分に説明する。システム及び方法は、多くの異なった形
態に具体化することが可能であり、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈すべ
きではない。むしろ、これらの実施形態は、本発明を完全かつ完璧に、当業者に対してシ
ステムと方法の範囲を充分に伝えられるように提供される。
して本明細書の以下に、もっと充分に説明する。システム及び方法は、多くの異なった形
態に具体化することが可能であり、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈すべ
きではない。むしろ、これらの実施形態は、本発明を完全かつ完璧に、当業者に対してシ
ステムと方法の範囲を充分に伝えられるように提供される。
【0014】
利便性及び明確性のために、「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「垂直な」、
「水平な」、「側部の」及び「長手方向の」などの用語が本明細書において用いられ、こ
れらのコンポーネント及びそれらの構成部品の各々の図に示す半導体製造装置のコンポー
ネントの形状及び方向付けに対する相対的な配置及び方向付けが説明される。用語は、特
別に挙げた語、その派生語及び類似の意味の語を含む。
「水平な」、「側部の」及び「長手方向の」などの用語が本明細書において用いられ、こ
れらのコンポーネント及びそれらの構成部品の各々の図に示す半導体製造装置のコンポー
ネントの形状及び方向付けに対する相対的な配置及び方向付けが説明される。用語は、特
別に挙げた語、その派生語及び類似の意味の語を含む。
【0015】
本明細書で用いられるように、単数で挙げられ、語「a」又は「an」に続く要素又は動
作は、そのような除外が明示的に挙げられるまで、複数の要素又は動作を除外するもので
はないとして、理解される。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙した特徴
も含む追加の実施形態の存在を除外するとして、解釈することを意図するものではない。
作は、そのような除外が明示的に挙げられるまで、複数の要素又は動作を除外するもので
はないとして、理解される。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙した特徴
も含む追加の実施形態の存在を除外するとして、解釈することを意図するものではない。
【0016】
上述のように、本明細書において提供するのは、イオン注入システムのコンポーネント
のその場（in situ）プラズマクリーニングのためのアプローチである。１つのアプロー
チにおいて、コンポーネントは、１つ以上の導電性ビーム光学系を有するビームラインコ
ンポーネントを含む。システムは、さらに、処理モード中に第１の電圧及び第１の電流を
コンポーネントへ供給し、クリーニングモード中に第２の電圧及び第２の電流をコンポー
ネントへ供給するための電源を含む。第２の電圧及び電流は、１つ以上の導電性ビーム光
学系のうちの１つ以上の周りに選択的にプラズマを生成するために、コンポーネントの導
電性ビーム光学系に、並行して（例えば、個々に）、印加することができる。システムは
、さらに、コンポーネントに供給されるエッチャントガスの噴射率を調整するための流量
制御器、及び、コンポーネントの環境の圧力を調整するための真空ポンプを含むことがで
きる。圧力及び噴射率を最適化することにより、コンポーネントを包囲するプラズマのも
っと制御した分布を達成することができ、したがって、イオン注入システム内の後続のエ
ッチングの精度を増大する。
のその場（in situ）プラズマクリーニングのためのアプローチである。１つのアプロー
チにおいて、コンポーネントは、１つ以上の導電性ビーム光学系を有するビームラインコ
ンポーネントを含む。システムは、さらに、処理モード中に第１の電圧及び第１の電流を
コンポーネントへ供給し、クリーニングモード中に第２の電圧及び第２の電流をコンポー
ネントへ供給するための電源を含む。第２の電圧及び電流は、１つ以上の導電性ビーム光
学系のうちの１つ以上の周りに選択的にプラズマを生成するために、コンポーネントの導
電性ビーム光学系に、並行して（例えば、個々に）、印加することができる。システムは
、さらに、コンポーネントに供給されるエッチャントガスの噴射率を調整するための流量
制御器、及び、コンポーネントの環境の圧力を調整するための真空ポンプを含むことがで
きる。圧力及び噴射率を最適化することにより、コンポーネントを包囲するプラズマのも
っと制御した分布を達成することができ、したがって、イオン注入システム内の後続のエ
ッチングの精度を増大する。
【0017】
さて、図１を参照するに、本発明によるイオン注入システムの１つ以上のコンポーネン
トのその場（in situ）プラズマクリーニングを実施するためのシステム１０を実証する
例示的実施形態が示される。イオン注入システム（以下、「システム」）１０は、数ある
コンポーネントの中でも、イオンビーム１８を作るためのイオン源１４、イオン注入機及
び一連のビームラインコンポーネントを含むプロセスチャンバを表す。イオン源１４は、
ガス２４の流れを受け入れるためのチャンバを備えることができ、イオンを生成する。イ
オン源１４は、また、チャンバの近くに配置される電源及び引き出し電極アセンブリも備
えることができる。ビームラインコンポーネント１６は、例えば、質量分析器３４、第１
の加速又は減速ステージ３６、コリメータ３８、及び、第２の加速又は減速ステージに対
応するエネルギー純化モジュール（EPM）４０を含むことができる。説明のために、ビー
ムラインコンポーネント１６のEPM４０に対して、以下に記載したけれども、その場（in
situ）プラズマクリーニングのため、本明細書で説明した実施形態は、また、システム１
０の異なる／追加のコンポーネントに適用することもできる。
トのその場（in situ）プラズマクリーニングを実施するためのシステム１０を実証する
例示的実施形態が示される。イオン注入システム（以下、「システム」）１０は、数ある
コンポーネントの中でも、イオンビーム１８を作るためのイオン源１４、イオン注入機及
び一連のビームラインコンポーネントを含むプロセスチャンバを表す。イオン源１４は、
ガス２４の流れを受け入れるためのチャンバを備えることができ、イオンを生成する。イ
オン源１４は、また、チャンバの近くに配置される電源及び引き出し電極アセンブリも備
えることができる。ビームラインコンポーネント１６は、例えば、質量分析器３４、第１
の加速又は減速ステージ３６、コリメータ３８、及び、第２の加速又は減速ステージに対
応するエネルギー純化モジュール（EPM）４０を含むことができる。説明のために、ビー
ムラインコンポーネント１６のEPM４０に対して、以下に記載したけれども、その場（in
situ）プラズマクリーニングのため、本明細書で説明した実施形態は、また、システム１
０の異なる／追加のコンポーネントに適用することもできる。
【0018】
例示的実施形態において、ビームラインコンポーネント１６は、所望の種、形状、エネ
ルギー及び他の性質を有するように、イオン又はイオンビーム１８をフィルタし、集束し
、操作することができる。ビームラインコンポーネント１６を通過するイオンビーム１８
は、プロセスチャンバ４６内のプラテン又はクランプの上に載せられた基板の方へ、向け
ることができる。基板は、１つ以上の次元で（例えば、平行移動させる、回転させる、及
び、傾ける）動かすことができる。
ルギー及び他の性質を有するように、イオン又はイオンビーム１８をフィルタし、集束し
、操作することができる。ビームラインコンポーネント１６を通過するイオンビーム１８
は、プロセスチャンバ４６内のプラテン又はクランプの上に載せられた基板の方へ、向け
ることができる。基板は、１つ以上の次元で（例えば、平行移動させる、回転させる、及
び、傾ける）動かすことができる。
【0019】
図示のように、イオン源１４のチャンバと共に動作可能な１つ以上の供給源２８があり
得る。いくつかの実施形態において、供給源２８から供給される材料は原料及び／又は追
加の材料を含むことができる。原料は、イオンの形で基板に導入されるドーパント種を含
むことができる。その一方で、追加の材料は、原料と共にイオン源１４のイオン源チャン
バに導入される希釈剤を含むことができ、イオン源１４のチャンバの中の原料の濃度を希
釈する。追加の材料は、また、イオン源１４のチャンバに導入され、システム１０内を運
ばれる洗浄剤（例えば、エッチャントガス）を含むことができ、１つ以上のビームライン
コンポーネント１６を洗浄する。
得る。いくつかの実施形態において、供給源２８から供給される材料は原料及び／又は追
加の材料を含むことができる。原料は、イオンの形で基板に導入されるドーパント種を含
むことができる。その一方で、追加の材料は、原料と共にイオン源１４のイオン源チャン
バに導入される希釈剤を含むことができ、イオン源１４のチャンバの中の原料の濃度を希
釈する。追加の材料は、また、イオン源１４のチャンバに導入され、システム１０内を運
ばれる洗浄剤（例えば、エッチャントガス）を含むことができ、１つ以上のビームライン
コンポーネント１６を洗浄する。
【0020】
様々な実施形態において、異なる種を、原料及び／又は追加の材料として用いることが
できる。原料及び／又は追加の材料の例は、ホウ素（B）、炭素（C）、酸素（O）、ゲル
マニウム（Ge）、リン（P）、ヒ素（As）、シリコン（Si）、ヘリウム（He）、ネオン（N
e）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、窒素（N）、水素（H）、フッ素（F）、塩素（
Cl）を含む原子の又は分子の種を含むことができる。当業者は、上記に掲載された種は限
定されず、他の原子の又は分子の種も用いることができることを認識するであろう。アプ
リケーションによって、種はドーパント又は追加の材料として用いることができる。特に
、あるアプリケーションでドーパントとして用いられた種を、別のアプリケーションで追
加の材料として用いることができ、又は、逆の場合も同じである。
できる。原料及び／又は追加の材料の例は、ホウ素（B）、炭素（C）、酸素（O）、ゲル
マニウム（Ge）、リン（P）、ヒ素（As）、シリコン（Si）、ヘリウム（He）、ネオン（N
e）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）、窒素（N）、水素（H）、フッ素（F）、塩素（
Cl）を含む原子の又は分子の種を含むことができる。当業者は、上記に掲載された種は限
定されず、他の原子の又は分子の種も用いることができることを認識するであろう。アプ
リケーションによって、種はドーパント又は追加の材料として用いることができる。特に
、あるアプリケーションでドーパントとして用いられた種を、別のアプリケーションで追
加の材料として用いることができ、又は、逆の場合も同じである。
【0021】
例示的実施形態において、原料及び／又は追加の材料は、ガス又は蒸気の形でイオン源
１４のイオン源チャンバの中へ供給される。原料及び／又は追加の材料がガスでない又は
蒸気でない形である場合、気化器（図示せず）を供給源２８の近くに備えることができ、
材料をガス又は蒸気の形に変える。その量及び速度を制御するために、原料及び／又は追
加の材料をシステム１０の中に供給し、流速コントローラ３０を提供することができる。
１４のイオン源チャンバの中へ供給される。原料及び／又は追加の材料がガスでない又は
蒸気でない形である場合、気化器（図示せず）を供給源２８の近くに備えることができ、
材料をガス又は蒸気の形に変える。その量及び速度を制御するために、原料及び／又は追
加の材料をシステム１０の中に供給し、流速コントローラ３０を提供することができる。
【0022】
EPM４０は、イオンビーム１８の、偏向、減速及び焦点を独立に制御するように構成さ
れるビームラインコンポーネントである。一実施形態において、EPM４０は垂直静電エネ
ルギーフィルタ（VEEF）又は静電フィルタ（EF）である。以下にもっと詳細に説明するよ
うに、EPM４０は、イオンビーム１８の上に配置される一組の上部電極及びイオンビーム
１８の下に配置される一組の下部電極を備える電極構成を含むことができる。一組の上部
電極及び一組の下部電極は、固定することができ、一定の位置を有する。一組の上部電極
と一組の下部電極との間の電位の差は、また、中央イオンビームの軌道に沿って変えるこ
とができ、イオンビームの、偏向、減速及び／又は焦点を独立に制御するために、イオン
ビームのエネルギーを、中央イオンビームの軌道に沿う各点で、反射する。
れるビームラインコンポーネントである。一実施形態において、EPM４０は垂直静電エネ
ルギーフィルタ（VEEF）又は静電フィルタ（EF）である。以下にもっと詳細に説明するよ
うに、EPM４０は、イオンビーム１８の上に配置される一組の上部電極及びイオンビーム
１８の下に配置される一組の下部電極を備える電極構成を含むことができる。一組の上部
電極及び一組の下部電極は、固定することができ、一定の位置を有する。一組の上部電極
と一組の下部電極との間の電位の差は、また、中央イオンビームの軌道に沿って変えるこ
とができ、イオンビームの、偏向、減速及び／又は焦点を独立に制御するために、イオン
ビームのエネルギーを、中央イオンビームの軌道に沿う各点で、反射する。
【0023】
図２Ａ～２Ｂを参照して、例示的実施形態によるEPM４０をもっと詳細に説明する。図
示のように、EPM４０は、EPM４０の上に延び、EPM４０を部分的に包み込むEPMチャンバ５
０を含む。EPMチャンバ５０は、ガスを受け、その中にプラズマを生成するように構成さ
れる。一実施形態において、図２Ａに示すように、EPMチャンバ５０は、側壁５４を通り
抜けるガス注入口５２で、イオン源１４からガス２４（図１）の流れを受けることができ
る。別の実施形態において、図２Ｂに示すように、EPMチャンバ５０は、EPMチャンバ５０
の上部分６０を通り抜けるガス注入口５８で、ガス５６の流れを受けることができる。ガ
ス５６は、イオン源１４からのガス２４の流れから分離している補充ガス源６２から供給
することができる。本実施形態において、ガス５６のEPMチャンバ５０の中への注入速度
を、流れコントローラ６４（例えば、バルブ）により制御することができる。
示のように、EPM４０は、EPM４０の上に延び、EPM４０を部分的に包み込むEPMチャンバ５
０を含む。EPMチャンバ５０は、ガスを受け、その中にプラズマを生成するように構成さ
れる。一実施形態において、図２Ａに示すように、EPMチャンバ５０は、側壁５４を通り
抜けるガス注入口５２で、イオン源１４からガス２４（図１）の流れを受けることができ
る。別の実施形態において、図２Ｂに示すように、EPMチャンバ５０は、EPMチャンバ５０
の上部分６０を通り抜けるガス注入口５８で、ガス５６の流れを受けることができる。ガ
ス５６は、イオン源１４からのガス２４の流れから分離している補充ガス源６２から供給
することができる。本実施形態において、ガス５６のEPMチャンバ５０の中への注入速度
を、流れコントローラ６４（例えば、バルブ）により制御することができる。
【0024】
EPM４０は、さらに、１つ以上の真空ポンプ６６（図１）と共に動作して、EPMチャンバ
５０の圧力を調整する。例示的実施形態において、真空ポンプ６６は処理チャンバ４６に
連結し、１つ以上の流路６８により、EPMチャンバ５０内の圧力を調整する。別の実施形
態において、EPM４０は、EPMチャンバ５０にもっと直接に連結した１つ以上の追加のポン
プを含むことができる。
５０の圧力を調整する。例示的実施形態において、真空ポンプ６６は処理チャンバ４６に
連結し、１つ以上の流路６８により、EPMチャンバ５０内の圧力を調整する。別の実施形
態において、EPM４０は、EPMチャンバ５０にもっと直接に連結した１つ以上の追加のポン
プを含むことができる。
【0025】
図３～４を参照するに、本発明によるEPM４０の構造及び動作を実証する例示的実施形
態が示される。図に示すように、EPM４０は、イオンビームライン／軌道７２に沿って配
置された複数の黒鉛ロッドを含む１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎを含む。本実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは対称の構成で配置され、導電ビーム光学系
７０Ａ～Ｂは一組の入り口電極を表し、導電ビーム光学系７０Ｃ～Ｄは一組の出口電極を
表し、残りのビーム光学系７０Ｅ～Ｎはいくつかの組の抑制／集束電極を表す。別の実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは非対称の構成で配置することができる。図
示のように、電極対の各組は、空間／開口を提供し、イオンビーム（例えば、リボンビー
ム）が通過することを可能にする。例示的実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～
Ｎは、ハウジング７４の中に設けられる。上記のように、真空ポンプ６６は、ハウジング
７４に直接的に又は間接的に接続することができ、ハウジング７４の中の環境７５の圧力
を調整する。
態が示される。図に示すように、EPM４０は、イオンビームライン／軌道７２に沿って配
置された複数の黒鉛ロッドを含む１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎを含む。本実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは対称の構成で配置され、導電ビーム光学系
７０Ａ～Ｂは一組の入り口電極を表し、導電ビーム光学系７０Ｃ～Ｄは一組の出口電極を
表し、残りのビーム光学系７０Ｅ～Ｎはいくつかの組の抑制／集束電極を表す。別の実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは非対称の構成で配置することができる。図
示のように、電極対の各組は、空間／開口を提供し、イオンビーム（例えば、リボンビー
ム）が通過することを可能にする。例示的実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～
Ｎは、ハウジング７４の中に設けられる。上記のように、真空ポンプ６６は、ハウジング
７４に直接的に又は間接的に接続することができ、ハウジング７４の中の環境７５の圧力
を調整する。
【0026】
例示的実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは互いに電気的に連結される導
電ピースの対を含む。あるいは、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、各々がイオンビームが
通過するためのアパーチャを含む一連の単一の構造であり得る。図示の実施形態において
、各電極対の上部及び下部の部分は、各電極対を通過するイオンビームを偏向させるため
に、異なる電位0（例えば、分離導電ピースにおける）を有することができる。導電ビー
ム光学系７０Ａ～Ｎは、７つの対（例えば、五組の抑制／集束電極をを有する）として描
かれるけれども、異なる数の要素（すなわち、電極）を利用することができる。例えば、
導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの構成は、３から１０の範囲の組の電極を利用することがで
きる。
電ピースの対を含む。あるいは、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、各々がイオンビームが
通過するためのアパーチャを含む一連の単一の構造であり得る。図示の実施形態において
、各電極対の上部及び下部の部分は、各電極対を通過するイオンビームを偏向させるため
に、異なる電位0（例えば、分離導電ピースにおける）を有することができる。導電ビー
ム光学系７０Ａ～Ｎは、７つの対（例えば、五組の抑制／集束電極をを有する）として描
かれるけれども、異なる数の要素（すなわち、電極）を利用することができる。例えば、
導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの構成は、３から１０の範囲の組の電極を利用することがで
きる。
【0027】
いくつかの実施形態において、イオンビームライン７２に沿う電極を通過するイオンビ
ームは、ホウ素又は他の元素を含むことができる。イオンビームの静電集束は、いくつか
の薄い電極（例えば、導電ビーム光学系７０Ｅ～Ｎの抑制／集束電極）を用いることによ
り、達成することができ、イオンビームライン７２に沿う電位の勾配を制御する。図示の
導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの構成において、高減速比も提供することができる。結果と
して、入力イオンビームの使用は、非常に低エネルギーの出力ビームに対してさえ、より
高品質のビームを可能にするエネルギー範囲で使用することができる。１つの限定されな
い例において、イオンビームは導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの電極を通過するので、イオ
ンビームは、６keVから０．２keVへ減速することができ、１５°に偏向させることができ
る。この限定されない例において、エネルギー比は３０／１とすることができる。
ームは、ホウ素又は他の元素を含むことができる。イオンビームの静電集束は、いくつか
の薄い電極（例えば、導電ビーム光学系７０Ｅ～Ｎの抑制／集束電極）を用いることによ
り、達成することができ、イオンビームライン７２に沿う電位の勾配を制御する。図示の
導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの構成において、高減速比も提供することができる。結果と
して、入力イオンビームの使用は、非常に低エネルギーの出力ビームに対してさえ、より
高品質のビームを可能にするエネルギー範囲で使用することができる。１つの限定されな
い例において、イオンビームは導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの電極を通過するので、イオ
ンビームは、６keVから０．２keVへ減速することができ、１５°に偏向させることができ
る。この限定されない例において、エネルギー比は３０／１とすることができる。
【0028】
上記のように、システム１０（図１）の劣化の１つの原因は、使用中のビーム構成要素
により生成される堆積物又は副生成物の過度の蓄積であり得る。例えば、堆積物は、シス
テム１０の他のコンポーネントの上だけでなく、EPM４０の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎ
の上にも蓄積し得る。いくつかの実施形態において、この物質の蓄積は、例えば、原料と
してカルボラン、SiF4又はGef4が用いられるときに、もっと重大になり得る。過度の蓄積
を防ぐために、本実施形態のシステム１０は、処理モード及び洗浄モードの２つのモード
で動作することができる。処理モード中、システム１０は、イオンビーム１８を生成する
ために、通常に動作することができる。洗浄モード中、EPM４０、又は、ビームラインコ
ンポーネント１６などのシステム１０の任意の他のコンポーネントは、その場（in situ
）洗浄することができる。
により生成される堆積物又は副生成物の過度の蓄積であり得る。例えば、堆積物は、シス
テム１０の他のコンポーネントの上だけでなく、EPM４０の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎ
の上にも蓄積し得る。いくつかの実施形態において、この物質の蓄積は、例えば、原料と
してカルボラン、SiF4又はGef4が用いられるときに、もっと重大になり得る。過度の蓄積
を防ぐために、本実施形態のシステム１０は、処理モード及び洗浄モードの２つのモード
で動作することができる。処理モード中、システム１０は、イオンビーム１８を生成する
ために、通常に動作することができる。洗浄モード中、EPM４０、又は、ビームラインコ
ンポーネント１６などのシステム１０の任意の他のコンポーネントは、その場（in situ
）洗浄することができる。
【0029】
再び図３を参照するに、処理モード中、電源７６（例えば、DC電源）は、第１の電圧及
び第１の電流をEPM４０に供給する。もっと具体的に言うと、EPMチャンバ５０（図２Ａ～
２Ｂ）内にプラズマを生成するために、電圧／電流を導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎに供給
する。様々な実施形態において、電源７６により供給される電圧及び電流は、一定又は変
動とすることができる。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、０．１ke
Vから１００keVの一連のDC電位に保持される。
び第１の電流をEPM４０に供給する。もっと具体的に言うと、EPMチャンバ５０（図２Ａ～
２Ｂ）内にプラズマを生成するために、電圧／電流を導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎに供給
する。様々な実施形態において、電源７６により供給される電圧及び電流は、一定又は変
動とすることができる。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、０．１ke
Vから１００keVの一連のDC電位に保持される。
【0030】
再び図４を参照するに、本発明の一実施形態による洗浄モード下で動作するEPM４０を
示す。本実施形態において、EPM４０は処理モードから洗浄モードへ切り替えられる。こ
れを達成するために、システム１０は、手動で電力ケーブルを切り替えなければならない
ことを避けるために、処理モードと洗浄モードとの間を切り替えるためのリレースイッチ
（図示せず）を含むことができる。一実施形態において、処理モードから洗浄モードへの
切り替えは、例えば、所定の閾値（例えば、ビーム異常の設定回数）が得られた場合、自
動的に実施される。別の実施形態において、切り替えはオペレータにより動作させること
ができる。
示す。本実施形態において、EPM４０は処理モードから洗浄モードへ切り替えられる。こ
れを達成するために、システム１０は、手動で電力ケーブルを切り替えなければならない
ことを避けるために、処理モードと洗浄モードとの間を切り替えるためのリレースイッチ
（図示せず）を含むことができる。一実施形態において、処理モードから洗浄モードへの
切り替えは、例えば、所定の閾値（例えば、ビーム異常の設定回数）が得られた場合、自
動的に実施される。別の実施形態において、切り替えはオペレータにより動作させること
ができる。
【0031】
洗浄モード中、第２の電圧及び第２の電流をEPM４０の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎに
供給する。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、並列に（例えば、個々
に）又は直列に電気的に駆動することができ、それらの均一な及び／又は独立の洗浄を可
能にする。第２の電圧及び第２の電流は、DC電源７６又は無線周波（RF）電源８０により
供給することができる。処理モードのDC電源７６から洗浄モード中のRF電源８０への切り
替えにより、洗浄サイクル中に破壊的にアーチ状に曲げる機会を最小にすることができる
。
供給する。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、並列に（例えば、個々
に）又は直列に電気的に駆動することができ、それらの均一な及び／又は独立の洗浄を可
能にする。第２の電圧及び第２の電流は、DC電源７６又は無線周波（RF）電源８０により
供給することができる。処理モードのDC電源７６から洗浄モード中のRF電源８０への切り
替えにより、洗浄サイクル中に破壊的にアーチ状に曲げる機会を最小にすることができる
。
【0032】
例示的実施形態において、EPM４０は、洗浄モード中、その場（in situ）洗浄すること
ができる。これを達成するために、エッチャントガス（例えば、ガス２４、５６）を、選
択した流速／注入速度でEPM４０に導入することができる。例えば、エッチャントガスを
、約２５立方センチメートル毎分（SCCM）から約２００SCCMの流速で導入することができ
る。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの回りの高圧流を保持するために
、エッチャントガスを、約５０SCCMから約１００SCCMで導入することができる。
ができる。これを達成するために、エッチャントガス（例えば、ガス２４、５６）を、選
択した流速／注入速度でEPM４０に導入することができる。例えば、エッチャントガスを
、約２５立方センチメートル毎分（SCCM）から約２００SCCMの流速で導入することができ
る。一実施形態において、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの回りの高圧流を保持するために
、エッチャントガスを、約５０SCCMから約１００SCCMで導入することができる。
【0033】
様々な種を、エッチャントガスの洗浄剤として導入することができる。洗浄剤は、化学
反応種を含む原子種又は分子種とすることができる。そのような種は、イオン化されると
、１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの上に蓄積された堆積物と化学反応を起こすこ
とができる。化学反応種を有する洗浄剤を本明細書で説明するけれども、本発明は、化学
不活性種を利用することを除外しない。別の実施形態において、洗浄剤は、イオン化され
た時に、高い原子質量単位（amu）を有するイオンを形成するために、重い原子種を含む
ことができる。洗浄剤の限定されない例は、H、He、N、O、F、Ne、Cl、Ar、Kr、及び、Xe
、又はそれらの組合せを含む原子種又は分子種を含むことができる。一実施形態において
、NF3、O2、又は、Ar及びF２の混合物、又は、それらの組合せを洗浄剤として用いること
ができる。
反応種を含む原子種又は分子種とすることができる。そのような種は、イオン化されると
、１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの上に蓄積された堆積物と化学反応を起こすこ
とができる。化学反応種を有する洗浄剤を本明細書で説明するけれども、本発明は、化学
不活性種を利用することを除外しない。別の実施形態において、洗浄剤は、イオン化され
た時に、高い原子質量単位（amu）を有するイオンを形成するために、重い原子種を含む
ことができる。洗浄剤の限定されない例は、H、He、N、O、F、Ne、Cl、Ar、Kr、及び、Xe
、又はそれらの組合せを含む原子種又は分子種を含むことができる。一実施形態において
、NF3、O2、又は、Ar及びF２の混合物、又は、それらの組合せを洗浄剤として用いること
ができる。
【0034】
エッチャントガスの組成は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの上に形成される堆積物の組成に基づいて、化学エッチングを最適化するように選択することができる。例えば、フッ素ベースのプラズマは、B、P又はAsを含むビーム化学成分をエッチングするために用いることができ、一方、酸素ベースのプラズマは、フォトレジスト材料をエッチングするために用いることができる。一実施形態において、Ar又は他の重い種をプラズマ混合物に加えることにより、イオンの照射を増大し、化学的に改良されたイオンスパッタリングプロセスを用いる時に、堆積物を導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎから除去する速度の向上という結果になる。プラズマ又はイオンの照射は、また、化学エッチング速度を促進し、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの表面から堆積物をかき混ぜるのに役立つように、表面の加熱を引き起こす。
【0035】
図４、５Ａ～５Ｂを参照するに、例示的実施形態によるEPM４０内のプラズマ８２の生
成が示される。本実施形態において、プラズマ８２は、連続の又はパルス状のAC/DC電圧
を導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの黒鉛電極へ供給することにより、ハウジング７４により
画定される容積の中に創生することができる。例えば、約１Ａから約５Ａの電流で約４０
０Ｖから１ｋＶを、DC電源７６又はRF電源８０を用いて、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎへ
供給することができる。電力は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎに対するAC電圧又はパルス
状のDC電圧の形にすることができる。上述のように、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの各々
は、プラズマ８２の独立的かつ選択的生成を可能にするために、並列に駆動することがで
きる。
成が示される。本実施形態において、プラズマ８２は、連続の又はパルス状のAC/DC電圧
を導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの黒鉛電極へ供給することにより、ハウジング７４により
画定される容積の中に創生することができる。例えば、約１Ａから約５Ａの電流で約４０
０Ｖから１ｋＶを、DC電源７６又はRF電源８０を用いて、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎへ
供給することができる。電力は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎに対するAC電圧又はパルス
状のDC電圧の形にすることができる。上述のように、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの各々
は、プラズマ８２の独立的かつ選択的生成を可能にするために、並列に駆動することがで
きる。
【0036】
EPM４０内のプラズマ８２の密度及び局所化を増大するために、EPM４０内の圧力を増大
することができる。具体的に言うと、図５Ａ～５Ｂに示すように、EPM４０に対する、ガ
ス注入速度を増大するか、それとも、ポンプを使う速度を低減するかにより、洗浄プロセ
スに対する圧力設定点を増大することにより、プラズマ８２は、導電ビーム光学系７０Ａ
～Ｎから、電圧／電流を受ける（‘Ｘ’により示す）それらの電極ロッドの周りに局所化
される。例えば、図５Ａに示すプラズマ分布は２０mTorrでの拡散プラズマ８２を実証し
、一方、図５Ｂに示すプラズマ分布は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの４つの電力を供給
された電極ロッドの周りの領域８６において、１Torrでの局所プラズマ８２を実証する。
することができる。具体的に言うと、図５Ａ～５Ｂに示すように、EPM４０に対する、ガ
ス注入速度を増大するか、それとも、ポンプを使う速度を低減するかにより、洗浄プロセ
スに対する圧力設定点を増大することにより、プラズマ８２は、導電ビーム光学系７０Ａ
～Ｎから、電圧／電流を受ける（‘Ｘ’により示す）それらの電極ロッドの周りに局所化
される。例えば、図５Ａに示すプラズマ分布は２０mTorrでの拡散プラズマ８２を実証し
、一方、図５Ｂに示すプラズマ分布は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの４つの電力を供給
された電極ロッドの周りの領域８６において、１Torrでの局所プラズマ８２を実証する。
【0037】
重い金属（例えば、鋼）の部分の腐食及び損傷を防ぐために、選択的プラズマ生成は、
有害なラジカル（例えば、フッ素）のEPM４０の他の部分への影響を最小にするのに有用
である。EPM４０を通る流速をより高くすることにより、エッチング副生成物を新たな反
応物質にもっと速く替えることができ、もっと効率的な洗浄プロセスを生じる。
有害なラジカル（例えば、フッ素）のEPM４０の他の部分への影響を最小にするのに有用
である。EPM４０を通る流速をより高くすることにより、エッチング副生成物を新たな反
応物質にもっと速く替えることができ、もっと効率的な洗浄プロセスを生じる。
【0038】
さらに、１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの近くで、プラズマを生成することに
より、かつ、最適流速でEPM４０へエッチャントガスを供給することにより、導電ビーム
光学系７０Ａ～Ｎは、効率的に洗浄することができる。例えば、図６Ａ～６Ｂに示すよう
に、プラズマ８２に含まれる化学反応性ラジカルは、化学反応により、導電ビーム光学系
７０Ｅ～Ｎの１つの表面上に蓄積された堆積物９０を除去することができる。例示的実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ｅ～Ｎは、例えば、図６Ａに示すように、Si、リン
及びフォトレジストなどの表面堆積物９０を含む黒鉛電極ロッドである。表面堆積物９０
は、例えば、図６Ｂに示すように、洗浄プロセスにより除去される。
より、かつ、最適流速でEPM４０へエッチャントガスを供給することにより、導電ビーム
光学系７０Ａ～Ｎは、効率的に洗浄することができる。例えば、図６Ａ～６Ｂに示すよう
に、プラズマ８２に含まれる化学反応性ラジカルは、化学反応により、導電ビーム光学系
７０Ｅ～Ｎの１つの表面上に蓄積された堆積物９０を除去することができる。例示的実施
形態において、導電ビーム光学系７０Ｅ～Ｎは、例えば、図６Ａに示すように、Si、リン
及びフォトレジストなどの表面堆積物９０を含む黒鉛電極ロッドである。表面堆積物９０
は、例えば、図６Ｂに示すように、洗浄プロセスにより除去される。
【0039】
いくつかの実施形態において、プラズマ８２の中のイオンは、イオンスパッタリングプ
ロセスにより蓄積された堆積物９０を除去することができる。洗浄プラズマ８２から発生
する熱は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの上に蓄積された堆積物が、熱により除去するこ
とができ、又は、温度の増大と共にもっと揮発性になることができるので、洗浄プロセス
も向上することができる。例えば、上記のように、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、１Ａ
と５Ａとの間の電流で４００Ｖと１０００Ｖとの間の電圧を有することができる。したが
って、最大約５ｋＷまでの熱を発生することができる。高度に反応性の及び／又は重い洗
浄種を提供し、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの近くでプラズマ８２を生成することにより
、効果的なプラズマ洗浄を実施することができる。上記のように、EPM４０に導入される
洗浄材料の高い流速は、洗浄プロセスを向上することができる。
ロセスにより蓄積された堆積物９０を除去することができる。洗浄プラズマ８２から発生
する熱は、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの上に蓄積された堆積物が、熱により除去するこ
とができ、又は、温度の増大と共にもっと揮発性になることができるので、洗浄プロセス
も向上することができる。例えば、上記のように、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎは、１Ａ
と５Ａとの間の電流で４００Ｖと１０００Ｖとの間の電圧を有することができる。したが
って、最大約５ｋＷまでの熱を発生することができる。高度に反応性の及び／又は重い洗
浄種を提供し、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの近くでプラズマ８２を生成することにより
、効果的なプラズマ洗浄を実施することができる。上記のように、EPM４０に導入される
洗浄材料の高い流速は、洗浄プロセスを向上することができる。
【0040】
図７を参照して、ハウジング７４内の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎの断面図をもっと詳
しく説明する。本実施形態において、洗浄モード中、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎとハウ
ジング７４との間に配置された電極グリッド９２に、第２の電圧（DC、AC、RFなど）を増
加的に又は交互に印加することができる。例えば、電極グリッド９２は、ハウジング７４
と共に、処理モード中、接地されたグリッド入りライナーとすることができる。導電ビー
ム光学系７０Ａ～Ｎは、洗浄モード中、電極グリッド９２への電源７６、８０から供給さ
れる電力に対して、０ボルト（又は、別の一定のボルト）にすることができる。処理モー
ドが洗浄モードに切り替えられる時、図示のように、プラズマ８２が生成される。
しく説明する。本実施形態において、洗浄モード中、導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎとハウ
ジング７４との間に配置された電極グリッド９２に、第２の電圧（DC、AC、RFなど）を増
加的に又は交互に印加することができる。例えば、電極グリッド９２は、ハウジング７４
と共に、処理モード中、接地されたグリッド入りライナーとすることができる。導電ビー
ム光学系７０Ａ～Ｎは、洗浄モード中、電極グリッド９２への電源７６、８０から供給さ
れる電力に対して、０ボルト（又は、別の一定のボルト）にすることができる。処理モー
ドが洗浄モードに切り替えられる時、図示のように、プラズマ８２が生成される。
【0041】
ハウジング７４内のプラズマ８２の密度及び局所化を増大するために、環境７５の圧力
を増大することができる。具体的に言うと、ハウジング７４に対する、ガス注入速度を増
大するか、それとも、ポンプを使う速度を低減するかにより、洗浄プロセスに対する圧力
設定点を増大することにより、プラズマ８２は、１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎ
の周りに局所化することができる。
を増大することができる。具体的に言うと、ハウジング７４に対する、ガス注入速度を増
大するか、それとも、ポンプを使う速度を低減するかにより、洗浄プロセスに対する圧力
設定点を増大することにより、プラズマ８２は、１つ以上の導電ビーム光学系７０Ａ～Ｎ
の周りに局所化することができる。
【0042】
さて、図８を参照するに、本発明によるイオン注入システムの１つ以上のコンポーネン
トのその場（in situ）プラズマクリーニングのための例示的方法１００を例示するフロ
ー図が示される。方法１００を図１～７に示す表示と併せて説明する。
トのその場（in situ）プラズマクリーニングのための例示的方法１００を例示するフロ
ー図が示される。方法１００を図１～７に示す表示と併せて説明する。
【0043】
ブロック１０１に示すように、方法１００は、プラズマを生成するためのイオン注入機
のチャンバと共に動作できるコンポーネントを提供することを含む。いくつかの実施形態
において、コンポーネントは、エネルギー純化モジュール（EPM）などのビームラインコ
ンポーネントである。いくつかの実施形態において、EPMは１つの導電ビーム光学系を含
む。いくつかの実施形態において、EPMは複数の導電ビーム光学系を含む。いくつかの実
施形態において、複数の導電ビーム光学系は複数の電極ロッドを含む。
のチャンバと共に動作できるコンポーネントを提供することを含む。いくつかの実施形態
において、コンポーネントは、エネルギー純化モジュール（EPM）などのビームラインコ
ンポーネントである。いくつかの実施形態において、EPMは１つの導電ビーム光学系を含
む。いくつかの実施形態において、EPMは複数の導電ビーム光学系を含む。いくつかの実
施形態において、複数の導電ビーム光学系は複数の電極ロッドを含む。
【0044】
ブロック１０３に示すように、方法１００は、さらに、処理モード中、コンポーネント
に第１の電圧及び第１の電流を供給することを含む。いくつかの実施形態において、第１
の電圧及び第１の電流は、直流（DC）電源により供給される。
に第１の電圧及び第１の電流を供給することを含む。いくつかの実施形態において、第１
の電圧及び第１の電流は、直流（DC）電源により供給される。
【0045】
ブロック１０５に示すように、方法１００は、さらに、処理モードから洗浄モードへの
切り替えを含む。いくつかの実施形態において、方法１００は、所定の閾値（例えば、ビ
ーム異常の最大許容数）が得られた場合、処理モードから洗浄モードへの自動切り替えを
含む。
切り替えを含む。いくつかの実施形態において、方法１００は、所定の閾値（例えば、ビ
ーム異常の最大許容数）が得られた場合、処理モードから洗浄モードへの自動切り替えを
含む。
【0046】
ブロック１０７に示すように、方法１００は、さらに、洗浄モード中、コンポーネント
に第２の電圧及び第２の電流を供給することを含む。いくつかの実施形態において、第２
の電圧及び第２の電流は、導電ビーム光学系の周りにプラズマを生成するために、コンポ
ーネントの導電ビーム光学系に印加される。いくつかの実施形態において、第２の電圧及
び第２の電流は、直流（DC）電源又は無線周波（RF）電源から供給される。
に第２の電圧及び第２の電流を供給することを含む。いくつかの実施形態において、第２
の電圧及び第２の電流は、導電ビーム光学系の周りにプラズマを生成するために、コンポ
ーネントの導電ビーム光学系に印加される。いくつかの実施形態において、第２の電圧及
び第２の電流は、直流（DC）電源又は無線周波（RF）電源から供給される。
【0047】
ブロック１０９に示すように、方法１００は、さらに、複数の導電ビーム光学系のエッ
チングを可能にするために、エッチャントガスをビームラインコンポーネントに供給する
ことを含む。いくつかの実施形態において、エッチャントガスの注入速度が調整される。
いくつかの実施形態において、コンポーネントの表面の上に形成された堆積物の組成に基
づいて、コンポーネントのエッチングを最適にするように、エッチャントガスの組成を選
択する。
チングを可能にするために、エッチャントガスをビームラインコンポーネントに供給する
ことを含む。いくつかの実施形態において、エッチャントガスの注入速度が調整される。
いくつかの実施形態において、コンポーネントの表面の上に形成された堆積物の組成に基
づいて、コンポーネントのエッチングを最適にするように、エッチャントガスの組成を選
択する。
【0048】
ブロック１１１に示すように、方法１００は、さらに、コンポーネントの環境の圧力を
調整することを含む。いくつかの実施形態において、コンポーネントの周りの環境の圧力
は、１つ以上の導電ビーム光学系の周りの領域のプラズマを局所化するために、増大にす
る。
調整することを含む。いくつかの実施形態において、コンポーネントの周りの環境の圧力
は、１つ以上の導電ビーム光学系の周りの領域のプラズマを局所化するために、増大にす
る。
【0049】
ブロック１１３に示すように、方法１００は、さらに、処理モード中、導電ビーム光学
系の上に形成された堆積物を除去するために、コンポーネントをエッチングすることを含
む。いくつかの実施形態において、導電ビーム光学系はイオンスパッタリングプロセスを
用いてエッチングされる。
系の上に形成された堆積物を除去するために、コンポーネントをエッチングすることを含
む。いくつかの実施形態において、導電ビーム光学系はイオンスパッタリングプロセスを
用いてエッチングされる。
【0050】
前述に鑑みて、少なくとも以下の優位性が、本明細書で開示する実施形態により達成さ
れる。第１に、プラズマ洗浄は、通風し、及び／又は、コンポーネントを手動で洗浄する
、必要性を避けて、短時間に実施することができる。第２に、その場（in situ）プラズ
マクリーニング中、プラズマ密度は、洗浄されるそれらのコンポーネントの周りよりも、
もっと大きく、したがって、ビームライン及び／又はシステムの他のコンポーネントに対
する意図的でないエッチングを低減する。
れる。第１に、プラズマ洗浄は、通風し、及び／又は、コンポーネントを手動で洗浄する
、必要性を避けて、短時間に実施することができる。第２に、その場（in situ）プラズ
マクリーニング中、プラズマ密度は、洗浄されるそれらのコンポーネントの周りよりも、
もっと大きく、したがって、ビームライン及び／又はシステムの他のコンポーネントに対
する意図的でないエッチングを低減する。
【0051】
本発明の特定の実施形態を本明細書で説明したが、本発明は、技術が可能であり、本明
細書が同様に読むことができるのと同じくらい範囲は広いので、本発明はそれらに限定さ
れない。したがって、上記の説明は限定的であると解釈すべきではない。当業者は、本明
細書に添付の特許請求の範囲及び精神内で他の変更を想定するであろう。
細書が同様に読むことができるのと同じくらい範囲は広いので、本発明はそれらに限定さ
れない。したがって、上記の説明は限定的であると解釈すべきではない。当業者は、本明
細書に添付の特許請求の範囲及び精神内で他の変更を想定するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】