JPS6077340A - 真空処理チェンバ内の汚染を減少させるための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェーッ・の真９処理に関し、特に、
汚染物をイオン注入畝瞳〃・ら除去するための新規な方
法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

イオン注入が、不純物を半導体ウェーッ・中に導入する
ための標準的技術になっている。イオンのビームが、イ
オン源内で先生して、加速度の変化とともにターゲット
ウェーハへに回けられる０不ボ８物が、半導体物質の結
晶格子中に不純物を埋め込む手段として活性イオンの連
動カセを用いることによって、半導体ウェーッ・の大部
分の中に沈積（ｄｅｐｏｓｉｔ）されるＯ代表的に、イ
オンビームは、半導体ウェー・・よりも小さい寸法をイ
ロし、その麩め半導体ウェーッ・に対するイオンビーム
の運動を必要とし、ウェーッー面の一様な適用範囲會イ
勢る。

相対的運動は、クエーノ−の機椋的運動によって又はイ
オンビームの偏向によって或いはその両方によって、達
成可能である。更に、ウェーッ・は、１度に１個（一連
の処理）或いはバッチモード（ｂａｔｃｈ　ｍｏｄｅ）
　でイオンビームに提供され得る。

あるパッチ装置で、２５個までのウェーハが、イオンビ
ームに対して回転させられるディスク上に取り付けられ
る。少なくとも幾らかのオーバースキャン（ｏｖｅｒｓ
ｃａｎ）が、一連の処理装置で必要とされて、注入量の
一様性を保証する。パッチ装置で、イオンビームは、タ
ーゲットウェーハを含む回転ディスクの環状部分に亘っ
て走査される。従って、不純物イオンは、ウェーハ上だ
けでなくウェーハ保持機構の上及びウェーハに隣接する
イオン注入チェンバの壁土にも沈積され又は注入される
。時間につれて、これらの不純物沈積物は、実質的に＃
積し得る。引続くイオン注入で、沈積物は、イオンビー
ムによってスパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）されてイオンビ
ームにょｐ生じた上昇温度のために気化されるワスバッ
タされて気化した沈積物の一部が、半導体ウェーハの表
面へ運ばれてその表面上に汚染物として現れる。

ＬＳＩ及びＶＬ８Ｉ回路の製造で、回路を楢成する個々
のデバイスは、非常に小さくて慎重に制御された処理を
必要とする。注入された不純物の注入量は、適切な動作
パラメータを保証すべくしつかり制御されねばならない
。更に、そのような小さいデバイス上の少量の汚染物さ
えもが、回路の劣化又は破壊を引き起こし得る。従って
、前述したイオン注入チェンバの壁及び他の成分上の沈
積物の問題は、重大となっている。その問題は、ｉｂ々
のイオンが注入装置内で異なる回数で駆動されるという
事実によって作られる。従って、沈積物は、幾つかの異
なる種を含むことがでさ、一般に、注入場れるべき種と
同じではない。

多数の技術が、イオン注入ＨＷ内の汚染の問題を＠減す
べく進展して−る。使用者の中には、イオン注入装置を
１つのイオン種のみの駆動に制限する者がいる。しかし
ながら、この技術は、幾つかの冒価なイオン注入装置全
焼つかの種を駆動するために必要とし、生産適応性を制
限する。取シ外し可能な真空チェンバライナーもまた、
第１」用されている。しかしながら、ライナーは高価で
ろつて、取替えは時間を消費する工程である。更に他の
技術が、沈積物を除去するためにチェンバの物理的洗浄
を含んでいる。機械的洗浄及び溶剤クリーニングが、用
りられている。沈ｌＪｔ物は有壽でるると思われるので
、いずれの方法も、時間を浪費し、安全性の問題を示す
。イオンビームスパッタリングが、沈積物を除去するの
に用いられている。

沈積物は除去されるよシむしろＡ、空チェンバのまわシ
に広がるので、この技術は、効果的ではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の全体的目的は、真空処理チェンバ内の汚染を減
少させるための新規な方法及び装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、処理チェンバの部品の取外し又は
分解全必要としない、真空処理チェンバから汚染物を除
去するための方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、短時間で真空処理チェンバから汚
染物を除去するための方法及び装ｆｊ！ｔｔ−提供する
ことである。

本発明の他の目的は、操作人員の安全性が危険にさらさ
れない、真空処理チェンバから汚染物を除去するための
方法及び４５　ｔを提供することであるＯ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に従って、とｔ′Ｌらの及び他の目的及び利点が
、真空処理チェンバから汚染物を除去するための方法で
達成される。その方法は、汚？物と反応してその汚染物
より揮発性の化合物を形成すべく選択されたガスを真空
チェンバ内に導入し、その揮発性の化合物ｆｆ：、真空
チェンバから除去する工程から成る。一実施例で、兵望
チェンバはイオン注入チェンバであり、汚染物はリンで
あり、ガスは水蒸気である。そのガスは、リンと反応し
てホスフィンガス又は他の「８１い蒸気圧のリン含７ｇ
物質を形成する。除去技術は、真空ボングケ用いる排気
である。

本発明の他の特色に従って、汚染物全真空処理チェンバ
から除去するための装ｕｔが、提供で９．ている。その
装置は、汚染物と反Ｌ６シてより揮発性の化合物を形成
するように選択されたガスｔｌｃ９チェンバ内に導入す
るための手段及びその揮発性化合物を真空チェンバから
除去するための手段を含む。

本発明の他の特色に従って、汚染物と反応して低い揮発
性の非常に安定な化合物を形成するように選択されたガ
ス會チェンノく内に導入する工程から成る、加工品の汚
染上減少させるための方法が捉供恣れるＣ 〔実廊例〕 本発明の方法及び装置が使用されるイオン注入装置が、
第１図で概略的に図示されている。その装置は、イオン
源１０、イオン源ｌＯへ所望のド−パント種のガスを供
給するイオン源屯力及びガス供給装置１２、高圧電源１
４並ひに運動量分析器１６を含む。イオンビーム２０が
、イオン源１０内で発生させられて所望のボテンシャル
壕で加速させられる。イオンビーム２０は、磁石組立体
２４を通過する＾磁石組立体２４は、走査磁石２６及び
角度補正磁石２Ｂ、３０を含む。走査磁石２６は既定の
角度偏位だけビーム２０を走査し、角度補正磁石２Ｂ、
３０は走査されたビーム２０を最初のビームの方向に平
行な方向へ偏向させる。磁石組立体２４の効果は、角度
の変化なしにイオンビーム２０の移行又は走査を生じる
ことである。

磁石組立体２４は、電源３２．３４によって付勢されて
走査イオンビーム３６又は走査イオンビーム３８を形成
する。ニュートラルトラップ４０が、イオンビーム２０
の中性部分を集める。二端装置（ｄｕａｌ　ｅｎｄ　５
ｔａｔｉｏｎ）　が、回転ディスク組立体４２．４４及
び制御パネル４６會貧ひ。半導体ウェーッー４８が、手
動で又は自動ウェーハ積戦装ｆｌｉｔによって回転ディ
スク５０上に取り付けら几る。第１図で、ディスク組立
体４２Ｉ／ｉ閉じた位置又は注入位置で示され、一方デ
ィスクホ１を立体４４は開Ｉ／′また位置又はクエーハ
交換位置で足場れる。クエーハが取り付けられるディス
ク組立体４２．４４の環状領域は、それぞれイオンビー
ム３６．３８によって走査される。しかしながら、ディ
スク組立体４２．４４の１つだけが、１度に走査される
。代衣的に、回転ディスク組立体４２．４４の１つがイ
オンビームによって走査される一方、ウェーハは他のデ
ィスク組立体で取り換えられる。イオン源１０とウェー
ハ４８との間のビームライン全体は、高真竪で維持され
る。第１図で示し前述した装置の例が、マサチューセッ
ツ州グロスターのパリアン／エクストリオンデビジョン
によって製造販売されル％チル８　ｏ　−１０イオン注
入ｍＷである。

第２図を参照すれば、二端装置の１つ及び第１図の装置
のビームラインの＠僧都の簡略図が示される。回転ディ
スク組立体４２は、ウェーハ６２を上に取り付けた回転
ディスク６０ｆｔ営む。回転ディスク６０は、モータ６
４によってＩＪＡ　Ｅｔｉ＋される。

ハウジング７０が、注入チェンバ７２及びファラデーチ
ェンバ７３を画成する。ファラデーチェンバ７３は、ゲ
ートバルブ７６によってビームライン７４から隔てられ
得る。ファラデーユニット７日が、イオンビーム３６の
経路内に位置づけられてターゲットへ射出式れたイオン
注入量を測定する。

真空ポンプ８０が、遮断バルブ８２を通じてファラデー
チェンバ７３へ連結される。真９ボング８４が、遮断バ
ルブ８６を通じてビームライン７４へ連結される。ゲー
トバルブ７６は、ディスク組立体“４２がウェーハを交
換するために開いているとき、二端装置をビームライ／
７４から遮断する性能を備えている。ウェーハの変換後
、ディスク組立体４２は注入チェンバ７２を気密し、注
入チェンバ７２及び７アラデーチエンバ７３は機械ポン
プ粗引きサイクルの後ボンダ８ｏによって真空排気され
る。次に、ゲートバルブ７６は開かれ、イオンビーム３
６は回転ディスク６０の上に取り付けられたウェーハ６
２に注入する。

イオンビーム３６は、ウェーハ６２の走ｉ中、回転ディ
スク６０の環状領域及び７アラデーユニツト７８の一部
の上に衝突する。次に、これらの面上の沈積物は、ハウ
ジング７０の壁及び装置の他の種々の要素の上にスパッ
タされて再び沈積させられ得る。結果として、イオンビ
ーム物質の沈積物は、これらの要素の上に蓄積する。引
続くイオン注入で、沈積物は、イオンと一部によってス
パッタされ、イオンビームにより発生した上昇温度のた
めに気化する。スパッタされ気化した沈積物の一部は、
ウェーハの表面へ運ばれる。沈積物が注入されるべきイ
オンと異なる種であるとき、ウェーハの汚染が生じる。

沈積物が同じ種であるとしても、その沈積物は、総注入
量及び接合部の深度に悪影響を及ばずでめろう。ファラ
デーユニット７Ｂは装置の主要構造から熱を絶縁してお
り比較的茜温に達するので、７アラデーユニツト７８は
、特定の汚染源である。従って、沈積物は、ファラデー
ユニット７８の表面からよｐ容易に気化される。

本発明に従って、ガス源９０４又はガス金形成すべく揮
発可能な他の初値が、遮断バルブ９２全通してビームラ
イン７４に連結される。沈積物を除去するために、ガス
が沈積物と反応して揮発性化合物を形成すべく選択され
、そのガスは、ガス源９０からビームライン７４内に導
入されるＣガスがビームライン７４、ファラデーチェン
バ７３及び注入チェンバ７２全体に亘って拡散して沈積
物と反応するのに十分な時間の後、揮発性反応化合物は
、真空ポンプ８０．８４によって除去される。

変形的には、揮発性反応化合物は、不活性雰囲気とフラ
ッシング（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）することによって除去さ
れ得る０フラツシングするために用いられる反応性ガス
又は不活性ガスは、揮発性化合物の除去の速度を増加す
るために加熱され得る。沈積物とガスの反応によって形
成される−又は複数の化合物は、沈積物よｐもｒ４１発
性であり、好適には実質的に沈積物よりも揮発性である
べ秩である。ガスをビームライン７４内に導入する処理
はカスが沈積物と反応するの奮弓龍にし、次にビームラ
イン７４、ファラデーチェンバ７３及び注入チェンバ７
２の真空排気又は７ツンシングは、沈積物が除去烙れる
のを確実にするために４りｌ１！り返芒れ得る。変形笑
側例で、ガスは、沈積物と反応して非常ＶＣ高い融点を
有する物質、すなわち、低い揮発性の非常に安定な物質
會形成すべく選択でれる。

碩夾上、沈積物は、汚染を防止するために安定化される
。

本発明に従う処理の一例で、不純物沈積物は、リンイオ
ンを用いるウェーハのイオン注入中に沈積されているリ
ンである。装置δが他のイオン種、例えばヒ素をウェー
ハに注入するように変更させられるとき、リン沈積物は
、ヒ素を注入されるべきウェーハ６２を汚染すると思わ
れる。本発明に従う洗浄処１里がヒ素を用いるウェーハ
６２の注入よシ前に行なわれるとき、汚染の問題は、顕
著に減少される仁とが、わがって粘る。リン沈積物の場
合に、水蒸気が、ガス源９ｏがらビームライン７４内に
導入される。ビームライン７４、ファラデーチェンバ７
３及び注入チェンバ７２は、５０ＴＯｒｒと５００Ｔｏ
ｒｒとの間の範囲の圧力、０（適には１５０Ｔｏｒｒと
２００Ｔｏｒｒとの間の範囲の圧力で維持される。脱イ
オン水が、ニードルバルブであシ得るパルプ９２を通し
て導入される。水蒸気は、ビームライン７４、ファラデ
ーチェンバ７３及び注入チェンバ７２内に１５０乃至２
ｏｏＴｏｒｒの間の範囲の圧力でほぼ１０分間残留可能
で心る。

水蒸気は、以下の式に従ってリンと反応してポスフィン
ガスを形成する。

ｌ／４　Ｆ、　＋　３　ＨｔＯ＋　３ｅ−＝Ｐ’ｆＬｑ
　＋　３０Ｈ−他の高い蒸気圧のリン含有物質もまた形
成可能であり、他の反応式が可能である。次に、真空ポ
ンプ８０．８４は、ホスフィンガスを除去するために１
００Ｔｏｒｒ以下の圧力までビームライン７４、ファラ
デーチェンバ７３及び注入チェンバ７２を排気＝’Ｊ能
である。前述の処理は、数回繰り返されてリン沈積物が
除去されるのを確実にすることが可能である。処理の最
終任意エイ￥として、ダミーウェーハが回転ディスク６
０の上に配置可能であって、アルゴンのイオンビーム３
６がディスク６０へ適用されてその表面全清掃しガス放
出（ｏｕｔｇａｓ）することができる。

不純物沈積物を真空チェンバから除去するための処理の
パラメータは、真空チェンバの大きさ、沈積物の強度（
ｓｅｖｅｒｌｔｙ）及び要求さｔＬ、２）清妥度のよう
な多数の因子に依存することが、理解でれるであろう。

浄化ガスの圧力は、凝縮を回避するのに十分な程低く保
たれなけれｄ″ならないが、所望の反応が合理的速度で
起こるのに十分な程高くなければならなＩ／−１゜必要
ならば、上昇温度は、反応速度を増大させるために用い
られ得る。浄化ガスが真空チェンバ内で凝縮するならば
、ガスの除去は、より困しになる。時間は、反応速度及
び沈積物の−ｉｔに依存する。種々のガスが、種々の型
の沈積物と反応させるのに利用できる。基準は、ガスが
沈積物と反応して沈着物よシ揮発性の化合物を形成し、
従って、真９装置電によって除去ｉ］能であるというこ
とである。好適には、反応化合物は、沈積物よ！ｌｌ顕
著に揮発性であるべきでめる。前述したように、変形実
施例で、ガスは、沈積物と反応して非常に商い融点を有
する物賀金形成１−るように選択可能で必る。

現在考えられる本発明の好適実施例に示し且つ説明して
いるが、竹許請求の範囲によって限定される本発明の範
囲を外れることなく、種々の変形及び修正がかでれ得る
ことは、当業者にとって明白であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法及び装Ｐｉを使用可能であるバ
ッチイオン注入装置の概略図である。 第２図は、本発明の方法及び装（Ｊ　ｆ示す第１図のイ
オン注入装置の一部の簡略化した断面図である０ 〔主要符号の説明〕 １０−−イオン源　１２−−イオン諒１姪力及びガス供
給装置１４−一高圧寛源　１６一一運動量分析器２０−
−イオンビーム　２４−一磁石１．ロ立体２６−−走査
磁石　２８．３０−一角度補正磁石３２．３４−一電源
　３６．３８−一走査イオンビーム４０−−ニュートラ
ルトラップ　４２．４４−−ディスク紺立体４６−−制
御パネル　４８．６２−一半滞１体ウェーハ５０．６０
−一回転ディスク　６４−−モータ７０−−ハウジング
　７２−一注入チエンバフ３−−フアラチーチェンバ　
７４−−ビームライン７ローーゲートバルブ　７Ｂ−一
フアラデーユニット８０、８４−一莫窒ボンプ　８２．
９２−−ノー断パルプ９０−−ガス源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空処理チェンバから汚染物を除去するための方法
   であって： 前記真空チェンバ内に前記汚染物と反応して該汚染物よ
   り揮発性の化合物を形成すべく選択されたガスを導入す
   る工程；並びに前記真空チェンバから前に２揮発性化付
   物全除去する工程； から成るところの方法。 ２　＃！ｆ許請求の範囲第１項に記載された方法であっ
   て： 前記揮発性化合物を除去する前記工程が、前記チェンバ
   全真空排気する工程を含むところの方法。 ３、％許錆求の範囲第２項に記載式れた方法であって： 前記汚染物はリンであり、前記ガスは水蒸気であるとこ
   ろの方法。 ４、　特許請求の範囲第３項に記載濱れた方法であって
   ： 前記水蒸気は、５０Ｔｏｒｒと５００Ｔｏｒｒ　との間
   の圧力で前記真空チェンバ内に導入されるところの方法
   。 ５、特許請求の範囲第１項に記載された方法であって： 前記真空チェンバは、不純物ドーパントを半導体ウェー
   ハ中にイオン注入するために適合しているところの方法
   。 ６、特許請求の範囲 あって： 更に、不活性物置のイオンビーム全円いて前記真空チェ
   ンバの堀面の少なくともー，Ｊを処理し、前記Ｘ窒チェ
   ンバの表面を清グにしてガス放出する工程を含むところ
   の方法。 ７、　真空処理チェンバから汚染物を除去するための装
   置でちって： 前記真空チェンバ内に前記汚染物と反応して該汚染物よ
   り揮発性の化合物を形成すべく選択されたガスを導入す
   るための手段；並びに 前記Ａ？チェンバから前記揮発性化合物を除去するため
   の手段； から成るところの装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であって： 前記チェンバから前記揮発性化合物を除去するための前
   記手段が、前記真空チェンバに連結した真空排気手段を
   含むところの装置。 ９　真空処理チェンバ内の汚染物による加工物の汚染を
   械少させるための方法であって：前記真空チェンバ内に
   前記汚染物と反応して低い揮発性の非常に安定な化合物
   を形成すべく選択されたガスを導入する工程から成ると
   ころの方法。