离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法
离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法
【专利摘要】本发明提供一种离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法，本发明是鉴于如下状况而完成的，其目的在于提供缩短离子注入装置的维护时间的技术。该离子注入装置为将氟化物气体用作源气体的离子注入装置。该装置具备：真空容器，导入源气体；导入路径，设置于真空容器并导入清洗气体，该清洗气体含有与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体的成分；送入装置，向导入路径强制性地送入清洗气体；第1调整装置，调整导入路径的气体流量；排气路径，设置于真空容器，反应生成物气体与清洗气体一同被强制性地排出；第2调整装置，调整排气路径的气体流量；及控制装置，伴随送入装置的工作，控制由第1调整装置及第2调整装置进行的气体流量的调整。
【专利说明】离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法
【技术领域】
[0001] 本申请主张基于2013年3月19日申请的日本专利申请第2013-056306号的优先 权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002] 本发明涉及一种离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法。
【背景技术】
[0003] 在半导体制造工序中，以改变导电性、改变半导体晶圆的结晶结构为目的，规范地 实施向半导体晶圆注入离子的工序。该工序中使用的装置一般被称为离子注入装置。
[0004] 在这种离子注入装置中，作为离子源的源气体使用例如氟化物气体。并且，通过对 这种源气体进行等离子体放电或照射电子束，包含于源气体中的原子被离子化。被离子化 的原子用于离子注入，并且其一部分作为氟化物而堆积在装置的内部。
[0005] 离子注入装置为了更换各种部件和清洗而需要定期进行维护，然而，在氟化物堆 积在装置内的含有离子源的真空容器内部的状态下，若直接将装置内部向大气开放，则所 流入的大气中的水分与氟化物反应而生成腐蚀性氟化氢（HF)气体，影响维护作业。
[0006] 由此，从安全上考虑，优选在将装置内部对大气开放之前使所堆积的氟化物减少 一定量。具体而言，提出有如下方法，将含有水分的大气导入装置内的真空容器内部，以使 所堆积的氟化物与水分进行反应并经由除害装置排出，直到所生成的氟化氢的浓度成为容 许暴露界限以下(参考专利文献1)。
[0007] 专利文献1 :日本特开2001-167728号公报
[0008] 然而，在以往的方法中，利用大气与装置内气压的差压向装置内导入大气，因此随 着差压的减少而所流入的大气减少。其结果，氟化氢的生成速度逐渐降低，分解和去除所堆 积的氟化物需要较长时间。并且，一次能导入的大气量也有限，因此为了充分地去除所堆积 的氟化物，需要边切换阀门，边反复地进行向装置内导入气体和从装置内部排出大气。因此 去除所堆积的氟化物需要很多时间，从缩短维护时间的观点来看仍有进一步改善的余地。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种缩短离子注入装置的维护 时间的技术。
[0010] 为了解决上述课题，本发明的一种方式的离子注入装置将氟化物气体用作离子源 的源气体，该离子注入装置具备：真空容器，导入源气体；导入路径，与真空容器连接，并向 真空容器导入清洗气体，该清洗气体含有与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生 成反应生成物气体的成分；送入装置，与导入路径连接，并向导入路径强制性地送入清洗气 体；第1调整装置，插装于导入路径并调整导入路径的气体流量；排气路径，与真空容器连 接，反应生成物气体与清洗气体一同从真空容器被强制性地排出；第2调整装置，插装于排 气路径，并调整排气路径的气体流量；及控制装置，伴随送入装置的工作，控制由第1调整 装置及第2调整装置进行的气体流量的调整，并且控制真空容器的压力。 toon] 本发明的另一方式为离子注入装置的清洗方法。该方法为将氟化物气体用作源气 体的离子注入装置的清洗方法，其中，边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边排出反应 生成物气体和清洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成 反应生成物气体的成分。
[0012] 另外，将以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现，在方法、装置以及 系统等之间相互替换，作为本发明的方式仍有效。
[0013] 发明效果：
[0014] 根据本发明，能够缩短离子注入装置的维护时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是示意地表示本实施方式所涉及的离子注入装置的主要部分的概要结构的 图。
[0016] 图2 (a)是用于说明比较例所涉及的向真空容器导入清洗气体的状态的示意图， 图2 (b)是表示比较例所涉及的真空容器内的压力变化的图。
[0017] 图3 (a)是用于说明实施例所涉及的向真空容器导入清洗气体的状态的示意图， 图3 (b)是表示实施例所涉及的真空容器内的压力变化的图。
[0018] 图4 (a)是示意地表示在真空容器中未设有扩散部件时的清洗气体的流动的图， 图4 (b)是示意地表示在真空容器中设有扩散部件时的清洗气体的流动的图。
[0019] 图5是示意地表示本实施方式的变形例所涉及的离子注入装置的主要部分的概 要结构的图。
[0020] 图中：10_离子注入装置，12-电弧室，14-离子源室，16-束流导件，20-扫描室， 30-源气体室，32-导入路径，34-送入装置，36-阀门，38-排气路径，40-阀门，42-控制装 置，44-真空容器，46-导入路径，48-真空容器，50-送入装置，52-导入路径，54-排气路径， 56、58_阀门，60-泵，64-真空容器，64a-开口部，64b-内壁，66-导入路径，68-排气路径， 70-氟化物，72-扩散部件，74-检测装置。
【具体实施方式】
[0021] 首先，对离子注入时的离子源的源气体进行说明。一般，使用Si、As、P、B、Ge等氟 化物气体生成等离子体，若进行离子注入，则氟化物从作为离子源头的电弧室及离子源室 遍及至束流导件部分而堆积。若在维护离子注入装置时进行大气通风，则所流入的大气中 的水分与氟化物进行反应而生成具有腐蚀性的氟化氢（HF)气体，妨碍大气开放时的维护作 业。
[0022] 例如，若将66?4用作源气体而产生利用Ge+离子的离子束，则氟化物主要从电弧室 及离子源室到束流导件部分堆积。在该状态下，若为了进行维护而将装置内部向大气开放， 则所流入的大气中的水分与氟化物（WFx、MoFx、GeFx、……）进行反应而生成具有腐蚀性的 HF气体，妨碍大气开放时的维护作业。
[0023] 为了将进行维护作业时的HF气体的产生限制为最小，需要减少作为产生源的氟 化物的绝对量。因此，使用向装置内部导入含大气水分的大气以使氟化物与水分进行反应 并去除所堆积的氟化物的系统（HF气体排出系统)，在HF气体浓度成为容许暴露界限以下 的状态下能够安全地实施离子源室等的维护。
[0024] 然而，近年来，除了安全性之外还要求装置的高生产率，其中，缩短维护时间也逐 渐变得重要。因此，关于去除氟化物所需要的时间也不例外也需要缩短。为了缩短去除氟 化物所需要的时间，重要的是如何能够向堆积有氟化物的部分有效地供给能够与氟化物反 应并去除的清洗气体(例如，含水蒸气的大气)。
[0025] 以下，参考附图，详细地说明本发明的实施方式。另外，对于【专利附图】
【附图说明】中的相同的 要件附加相同的符号，并适当地省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，对本发明的 范围不进行任何限定。
[0026] 图1是示意地表示本实施方式所涉及的离子注入装置的主要部分的概要结构的 图。图1所示的离子注入装置10具备作为离子源头的电弧室12、离子源室14、束流导件 16、分辨室18、及扫描室20。电弧室12、离子源室14、束流导件16、分辨室18、及扫描室20 等在由粗抽泵22真空粗抽到一定程度的真空度之后，通过高真空用泵31进行排气直到成 为1?真空。
[0027] 在本实施方式中，从离子源室14到扫描室20构成离子束线的至少一部分。若离 子源室14、束流导件16、分辨室18等达到高真空，则打开阀门29,将源气体从源气体室30 经由电弧室12供给到离子源室14。作为本实施方式所涉及的源气体，例如使用氟化（卤化） 物气体。作为氟化物气体可举出例如SiF 4、AsF3、PF3、BF3、GeF4等。
[0028] 在导入有源气体的离子源室14中，利用等离子体放电等而使离子产生，从离子源 室14抽取的离子成为离子束而到达载置于扫描室20内的基板上，进行离子注入。另外，关 于离子注入装置10的离子注入的详细说明，因已公知而省略说明。
[0029] 如上所述，若反复进行离子注入，则在电弧室12、离子源室14等的内壁生成并堆 积氟与构成内壁材料的金属的化合物(氟化物)。因此，本实施方式所涉及的离子注入装置 10具备：导入路径32,与作为真空容器的一部分的电弧室12连接，并向电弧室12导入清 洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物反应而生成反应生成物气体的成 分；送入装置34,与导入路径32连接，并向导入路径32强制性地送入清洗气体；阀门36,作 为第1调整装置，插装于导入路径32,并调整导入路径32的气体流量；排气路径38,与作为 真空容器的一部分的离子源室14连接，反应生成物气体与清洗气体一起从离子源室14被 强制性地排出；阀门40,作为第2调整装置，插装于排气路径38,并调整排气路径38的气体 流量；及控制装置42,伴随送入装置34的工作，控制由阀门36、40调节的气体流量，并且控 制电弧室12、离子源室14的压力。
[0030] 在此，送入装置34也可以包含正压泵、送风机以及加压气瓶中的至少任一个。这 些装置能够将清洗气体加压(压缩)至大气压以上而送入导入路径32。另外，也可以经由三 通阀等将导入路径32与源气体室30和电弧室12之间进行连接。
[0031] 清洗气体可举出例如含有水和氢的大气、含有氢的气体、含有氢原子的气体(含氢 类化合物气体）等。含有氢原子的气体例如为八8!1 3、?!13等。如此通过使包含在清洗气体中 的氢与所堆积的氟化物反应而能够生成作为反应生成物气体的HF气体。
[0032] 如此构成的离子注入装置10中，清洗气体通过送入装置34经由导入路径32强制 性地被向电弧室12和离子源室14等中导入。因此能够迅速地以清洗气体来填满电弧室12 和离子源室14等。并且，由于边导入清洗气体，边排出反应生成物气体，因此能够连续地向 电弧室12和离子源室14等导入清洗气体。其结果，能够在更短时间内减少所堆积的氟化 物，使装置向大气开放的时间被缩短，从而实现缩短装置的维护时间。
[0033] 以下，参照比较例说明其机理。图2 (a)是用于说明比较例所涉及的向真空容器 导入清洗气体的状态的示意图，图2 (b)是表示比较例所涉及的真空容器内的压力变化的 图。
[0034] 在比较例中，清洗气体的导入量因图2 (a)所示的真空容器44的外部气压与真空 容器44的内部气压的差压而发生变化。将清洗气体的导入量设为Q，气体的导入路径46的 传导率设为C，真空容器外部压力设为P0,真空容器内部压力设为P (P0 > P)，则每单位时 间的清洗气体的导入量Q用下式表示。
[0035] Q=C (Ρ0-Ρ)......式（1)
[0036] 随着时间t的经过被导入的气体总和增加，因此图2 (a)所示的真空容器44的内 部压力P如同图2 (b)所示的线L2那样接近真空容器的外部气压P0 (在此将大气压设为 lam)。因此，气体的导入量Q如线L1所示逐渐降低。其结果，一次能够导入到真空容器44 中的清洗气体的量相当于图2 (b)的面积S。从而，被导入的气体总量随着时间的经过在某 一值（S)饱和，并且，尤其在后半部，即使时间经过，导入量也几乎不增加。
[0037] 接着，说明本实施方式所涉及的离子注入装置的情况。图3 (a)是用于说明实施 例所涉及的向真空容器中导入清洗气体的状态的示意图，图3 (b)是表示实施例所涉及的 真空容器内的压力变化的图。
[0038] 在实施例中，不是通过图3(a)所示的真空容器48的外部气压与真空容器48的内 部气压的压差，而是通过能够强制性地送入气体的送入装置50实现导入清洗气体。真空容 器48中不仅设有从送入装置50送入的清洗气体的导入路径52,而且还设有排气路径54。 在导入路径52上设有对所导入的清洗气体的流量进行调整的阀门56。并且，在排气路径 54上设有对所排出的清洗气体和反应生成物气体的流量进行调整的阀门58。
[0039] 在将清洗气体的导入量设为Q、将气体的导入路径52的传导率设为C1、将气体的 排气路径54的传导率设为C2 (Cl < C2)、将真空容器外部压力设为P0、将真空容器内部压 力设为P (P0 > P)时，每单位时间的清洗气体的导入量Q用下式表示。
[0040] Q=C1 (Ρ0-Ρ)......式（2)
[0041] 另外，通过将排气路径54的传导率C2设为大于导入路径52的传导率C1，能够从 真空容器48内部容易地排出清洗气体和反应生成物气体。为了使各传导率满足Cl < C2， 只要如下构成即可，即例如将导入路径52的截面积设为S1、将排气路径54的截面积设为 S2时，满足SI < S2。
[0042] 通过适当地控制送入装置50和阀门56、58,即使经过时间t，图3 (a)所示的真空 容器48的内部压力P也成为恒定(参考线L4)。因此，通过使从送入装置50传送的清洗气 体的压力P0 (例如latm以上）恒定，导入量Q也成为恒定(参考线L3)。其结果，一次能够 导入到真空容器48中的清洗气体的量没有限定，所导入的清洗气体的总和成为相当于图3 (b)的面积S'。因此，所导入的气体的总量不会随着时间的经过而在某一值（S'）饱和，而 向真空容器48的内部连续地供给始终稳定量的清洗气体。
[0043] 如此，本实施方式中的清洗方法适用于将氟化物气体用作源气体的离子注入装 置。并且，该清洗方法边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边排出反应生成物气体和清 洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体 的成分。
[0044] 根据该方法，清洗气体经由导入路径被强制性地导入真空容器中。因此能够迅速 地以清洗气体填满真空容器。并且，因为边导入清洗气体，边排出反应生成物气体，所以能 够向真空容器连续地导入更多量的清洗气体。其结果，能够在更短时间内减少所堆积的氟 化物，使装置向大气开放的时间缩短，从而实现缩短装置的维护时间。
[0045] 如此，在图1所示的离子注入装置10中，控制装置42构成为，在送入装置34工作 的状态下，控制阀门36而向电弧室12和离子源室14导入清洗气体，并且控制阀门40而从 离子源室14排出反应生成物气体及清洗气体。
[0046] 并且，控制装置42也可以控制阀门36以及阀门40中的至少一方，以便在送入装 置34工作的状态下，将真空容器内部的压力控制在0. 1以上且小于l.Oatm的范围内，或者 控制在0.1以上且1.5atm以下的范围内。由此能够有效地清洗(去除）堆积在真空容器内 的氟化物。在此，控制阀门36以及阀门40中的至少一方，不仅包括使各阀门工作的情况， 还包括使各阀门不工作而维持恒定的状态。
[0047] 并且，在本实施方式所涉及的离子注入装置10中，在图1所示的排气路径38上设 有作为强制性连续排出反应生成物气体的排气装置的泵60。由此能够迅速地排出反应生成 物气体。另外，优选泵60为耐腐蚀性强的干式真空泵。由此，即使在反应生成物气体为例 如腐蚀性强的HF气体的情况下，也能够长时间维持所希望的排气性能。由泵60排出的清 洗气体和反应生成物气体，通过除害装置62而适当地进行无害化处理之后向外部排放。
[0048] 在本实施方式中，作为送入装置34,使用能够以2?3气压导入451/min的清洗气 体的正压泵。并且，作为排气路径38中的泵60,使用例如具有10001/min的排气容量的泵。 在该情况下，通过用导入路径32或排气路径38进行流量调节而调整差压，能够使离子源室 14内的压力接近小于大气压(例如，0. latm以上、小于1. Oatm)，并且能够增加清洗气体的 导入量。另外，在导入路径32、排气路径38、离子源室14等离子注入装置10的各部分，设 有用于直接或间接地检测各部分的压力的压力传感器。
[0049] 另外，在导入路径32中，也可以使大气在水中通过，使水分(水蒸气)的含量增加之 后导入到电弧室12和离子源室14。或者也可以通过在大气中混合含有水分的气体或水蒸 气，使水分的含量增加之后导入到电弧室12和离子源室14等真空容器中。由此，能够可靠 地提高清洗气体中的水分浓度，并且能够有效地提高所堆积的氟化物的清洗效率。并且，也 可以边导入清洗气体边导入惰性气体,净化真空容器的内部。由此，能够在清洗真空容器内 部之后即刻将装置设为运转状态。
[0050] 接着，对设置在真空容器内的扩散部件进行说明。图4 (a)是示意地表示在真空 容器中未设有扩散部件时的清洗气体的流动的图，图4 (b)是示意地表示在真空容器中设 有扩散部件时的清洗气体的流动的图。
[0051] 图4 (a)所示的真空容器64的情况下，在导入路径66的连接部设有开口部64a， 从开口部64a导入的清洗气体不大会朝向真空容器64的内壁64b，而是径直朝向排气路径 68。因此清洗气体不易接触堆积在内壁64b上的氟化物70,不能期待清洗效率的提高。
[0052] 另一方面，在图4 (b)所示的真空容器64的情况下，具备使从开口部64a导入的 清洗气体朝向真空容器64的壁面而扩散的扩散部件72。扩散部件72设置成在离开开口部 64a的位置遮蔽开口部64a。由此，从导入路径66导入的清洗气体不会径直朝向排气路径 68。因此，例如清洗气体更容易接触堆积在内壁64b上的氟化物70,通过促进氟化物70与 清洗气体的反应，清洗效率提高，而且能够更迅速地减少所堆积的氟化物。
[0053] 另外，扩散部件72可兼作衬垫。由此能够减少部件数量。并且，也可以在开口部 64a设置喷嘴以便向所希望的区域吹出清洗气体。
[0054] 接着，对所排出的反应生成物气体、具体而言，对HF气体的浓度检测进行说明。以 往，所生成的HF气体浓度的测定是从密闭的真空容器采样气体而进行的。在进行这种测定 期间也因清洗气体而仍生成HF气体，因此有实测值居高不下的倾向。由此存在实际上在大 气中测定真空容器内部浓度的情况和搭载于装置中的HF气体检测器所测定的值不同的现 象。即，HF气体检测器中的测定值高于实际的HF气体浓度，由此，存在即使真空容器内部 已经被清洗到安全级别仍继续进行清洗的情况，成为不必要地延长维护时间的一个原因。
[0055] 由此，如图1所示，在本实施方式所涉及的离子注入装置10中，在排气路径38上 设有检测所排出的反应生成物气体的浓度的检测装置74。例如，继续导入大气直到检测到 的HF气体浓度小于容许暴露界限3ppm。由此，能够准确地获知真空容器内部的清洗是否充 分，因此能够更正确地判断向大气开放真空容器内部的时间。即，无需不必要地浪费清洗时 间而能够实现缩短维护时间。
[0056] 图5是示意地表示本实施方式的变形例所涉及的离子注入装置的主要部分的概 要结构的图。另外，关于与图1所示的离子注入装置10相同的结构附加相同的符号并适当 地省略说明。
[0057] 图5所示的离子注入装置80在束流导件16的下游侧设有束线室82以及注入处 理室84。并且，电弧室12及离子源室14通过导入路径86与送入装置34连接。导入路径 86中设有进行路径切换的三通阀88,以便能够将从送入装置34送入的清洗气体导入到电 弧室12以及离子源室14中的至少任一方。通过切换该三通阀88而能够向电弧室12和离 子源室14适当地导入清洗气体。
[0058] 并且，图5所示的电弧室12具备使从与导入路径86连接的开口部(参考图4 (b) 所示的开口部64a。）导入的清洗气体朝向电弧室12的壁面扩散的扩散部件90。同样，图5 所示的离子源室14具备使从与导入路径86连接的开口部导入的清洗气体朝向离子源室14 的壁面扩散的扩散部件92。
[0059] 扩散部件90、92设置成在尚开开口部的位置遮蔽开口部。由此，从导入路径86导 入的清洗气体不会径直朝向排气路径38。从而，清洗气体更容易地接触堆积在例如电弧室 12和离子源室14的内壁上的氟化物，通过促进氟化物与清洗气体的反应，清洗效率提高， 而且能够迅速地减少所堆积的氟化物。
[0060] 如上所述，在本实施方式所涉及的离子注入装置10和离子注入装置80中，控制装 置42也可以构成为，在送入装置34工作的状态下，通过检测电弧室12和离子源室14等真 空容器的压力而控制真空容器的压力。
[0061] 并且，也可以构成为，在将由作为第1调整装置的阀门36调整的清洗气体的流量 和由作为第2调整装置的阀门40调整的排出气体的流量设为至少使清洗气体的流量大于 排出气体的流量的状态下，通过检测由真空容器（电弧室12和离子源室14)内的清洗气体 和反应生成物气体产生的真空容器的压力来控制真空容器的压力。在该情况下，也可以将 真空容器的压力控制成保持恒定。并且，保持恒定的真空容器的压力也可以在小于l.Oatm 的范围内。
[0062] 并且，送入装置34也可以至少以l.Oatm到数atm导入清洗气体。例如也可以以 小于lOatm、或小于8atm、或小于5atm导入清洗气体。
[0063] 并且，真空容器也可以由离子源的电弧室12、及内部配置有电弧室的离子源室14 以及离子束线形成，也可以在电弧室设置导入路径，并且在离子源室或离子束线上设置排 气路径。并且，也可以在离子束线上设置导入路径。
[〇〇64] 以上，参考上述实施方式说明了本发明，然而，本发明并不限定于上述实施方式， 适当地组合或替换实施方式的结构也包含在本发明中。并且，根据本领域技术人员的知 识可以适当地重组各实施方式的组合和处理顺序，或对各实施方式追加各种设计变更等变 形，追加这种变形的实施方式也包括在本发明的范围内。
【权利要求】
1. 一种离子注入装置，其将氟化物气体用作离子源的源气体，其中，该离子注入装置具 备： 真空容器,导入源气体； 导入路径，与所述真空容器连接，并向所述真空容器导入清洗气体，所述清洗气体含有 与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体的成分； 送入装置，与导入路径连接，并向所述导入路径强制性地送入所述清洗气体； 第1调整装置，插装于导入路径，并调整所述导入路径的气体流量； 排气路径，与所述真空容器连接，所述反应生成物气体与所述清洗气体一同从真空容 器被强制性地排出； 第2调整装置，插装于排气路径，并调整所述排气路径的气体流量；及 控制装置，伴随所述送入装置的工作，控制由所述第1调整装置及所述第2调整装置进 行的气体流量的调整，并且控制真空容器的压力。
2. 根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置而向所述真空容 器导入所述清洗气体，并且控制所述第2调整装置而从所述真空容器排出所述反应生成物 气体以及所述清洗气体。
3. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置通过检测所述真空容器的压力而控制所 述真空容器的压力。
4. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 将由所述第1调整装置调整的清洗气体的流量和由所述第2调整装置调整的排出气体 的流量设为至少使清洗气体的流量大于排出气体的流量的状态下，通过检测由所述真空容 器内的清洗气体和反应生成物气体产生的所述真空容器的压力来控制所述真空容器的压 力。
5. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述真空容器的压力保持为恒定。
6. 根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器的保持为恒定的压力在小于1. Oatm的范围内。
7. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 所述送入装置至少以1. Oatm至5atm送入清洗气体。
8. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置以及所述第2调 整装置的至少一方，以将所述真空容器的内部压力控制在〇. latm以上?小于1. Oatm的范 围内。
9. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置以及所述第2调 整装置的至少一方，以将所述真空容器的内部压力控制在〇. latm以上?1. 5atm以下的范 围内。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器在所述导入路径的连接部设有开口部，并且具备使从该开口部导入的清 洗气体向真空容器的壁面扩散的扩散部件。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气路径上设有强制性地排出所述反应生成物气体的排气装置。
12. 根据权利要求11所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气装置具有耐腐蚀性干式真空泵。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述导入路径的传导率设为C1，将所述排气路径的传导率设为C2时，满足Cl < C2。
14. 根据权利要求1至12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述导入路径的截面积设为S1，将所述排气路径的截面积设为S2时，满足SI < S2。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器由离子源的电弧室、及内部配置有电弧室的离子源室以及离子束线形 成，在该电弧室中设置所述导入路径，并且在该离子源室或离子束线上设置所述排气路径。
16. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 在离子源室或离子束线上设置所述导入路径。
17. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器构成离子源室以及离子束线的至少一部分。
18. 根据权利要求1至17中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述送入装置包括正压泵、送风机以及加压气瓶中的至少任一个，将所述清洗气体加 压至大气压以上而送入到所述导入路径。
19. 根据权利要求1至18中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气路径设有对所排出的所述反应生成物气体的浓度进行检测的检测装置。
20. -种离子注入装置的清洗方法，所述离子注入装置将氟化物气体用作源气体，该清 洗方法的特征在于， 边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边一同排出所述反应生成物气体和所述清洗 气体，所述清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体 的成分。
21. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体，使用能够与所堆积的氟化物反应的含氢气体。
22. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体使用大气，并通过使该大气中含有的水分与所堆积的氟化物反应而 生成作为反应生成物气体的HF气体。
23. 根据权利要求22所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 通过使所述大气在水中通过或者在所述大气中混合含有水分的气体或水蒸气，从而使 水分的含量增加之后导入到真空容器中。
24. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体，使用能够与所堆积的氟化物反应的含氢类化合物气体。
【文档编号】B08B13/00GK104064426SQ201310684549
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】永井孝幸, 佐藤正辉 申请人:斯伊恩股份有限公司
【专利摘要】本发明提供一种离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法，本发明是鉴于如下状况而完成的，其目的在于提供缩短离子注入装置的维护时间的技术。该离子注入装置为将氟化物气体用作源气体的离子注入装置。该装置具备：真空容器，导入源气体；导入路径，设置于真空容器并导入清洗气体，该清洗气体含有与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体的成分；送入装置，向导入路径强制性地送入清洗气体；第1调整装置，调整导入路径的气体流量；排气路径，设置于真空容器，反应生成物气体与清洗气体一同被强制性地排出；第2调整装置，调整排气路径的气体流量；及控制装置，伴随送入装置的工作，控制由第1调整装置及第2调整装置进行的气体流量的调整。
【专利说明】离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法
【技术领域】
[0001] 本申请主张基于2013年3月19日申请的日本专利申请第2013-056306号的优先 权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002] 本发明涉及一种离子注入装置以及离子注入装置的清洗方法。
【背景技术】
[0003] 在半导体制造工序中，以改变导电性、改变半导体晶圆的结晶结构为目的，规范地 实施向半导体晶圆注入离子的工序。该工序中使用的装置一般被称为离子注入装置。
[0004] 在这种离子注入装置中，作为离子源的源气体使用例如氟化物气体。并且，通过对 这种源气体进行等离子体放电或照射电子束，包含于源气体中的原子被离子化。被离子化 的原子用于离子注入，并且其一部分作为氟化物而堆积在装置的内部。
[0005] 离子注入装置为了更换各种部件和清洗而需要定期进行维护，然而，在氟化物堆 积在装置内的含有离子源的真空容器内部的状态下，若直接将装置内部向大气开放，则所 流入的大气中的水分与氟化物反应而生成腐蚀性氟化氢（HF)气体，影响维护作业。
[0006] 由此，从安全上考虑，优选在将装置内部对大气开放之前使所堆积的氟化物减少 一定量。具体而言，提出有如下方法，将含有水分的大气导入装置内的真空容器内部，以使 所堆积的氟化物与水分进行反应并经由除害装置排出，直到所生成的氟化氢的浓度成为容 许暴露界限以下(参考专利文献1)。
[0007] 专利文献1 :日本特开2001-167728号公报
[0008] 然而，在以往的方法中，利用大气与装置内气压的差压向装置内导入大气，因此随 着差压的减少而所流入的大气减少。其结果，氟化氢的生成速度逐渐降低，分解和去除所堆 积的氟化物需要较长时间。并且，一次能导入的大气量也有限，因此为了充分地去除所堆积 的氟化物，需要边切换阀门，边反复地进行向装置内导入气体和从装置内部排出大气。因此 去除所堆积的氟化物需要很多时间，从缩短维护时间的观点来看仍有进一步改善的余地。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种缩短离子注入装置的维护 时间的技术。
[0010] 为了解决上述课题，本发明的一种方式的离子注入装置将氟化物气体用作离子源 的源气体，该离子注入装置具备：真空容器，导入源气体；导入路径，与真空容器连接，并向 真空容器导入清洗气体，该清洗气体含有与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生 成反应生成物气体的成分；送入装置，与导入路径连接，并向导入路径强制性地送入清洗气 体；第1调整装置，插装于导入路径并调整导入路径的气体流量；排气路径，与真空容器连 接，反应生成物气体与清洗气体一同从真空容器被强制性地排出；第2调整装置，插装于排 气路径，并调整排气路径的气体流量；及控制装置，伴随送入装置的工作，控制由第1调整 装置及第2调整装置进行的气体流量的调整，并且控制真空容器的压力。 toon] 本发明的另一方式为离子注入装置的清洗方法。该方法为将氟化物气体用作源气 体的离子注入装置的清洗方法，其中，边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边排出反应 生成物气体和清洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成 反应生成物气体的成分。
[0012] 另外，将以上构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现，在方法、装置以及 系统等之间相互替换，作为本发明的方式仍有效。
[0013] 发明效果：
[0014] 根据本发明，能够缩短离子注入装置的维护时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是示意地表示本实施方式所涉及的离子注入装置的主要部分的概要结构的 图。
[0016] 图2 (a)是用于说明比较例所涉及的向真空容器导入清洗气体的状态的示意图， 图2 (b)是表示比较例所涉及的真空容器内的压力变化的图。
[0017] 图3 (a)是用于说明实施例所涉及的向真空容器导入清洗气体的状态的示意图， 图3 (b)是表示实施例所涉及的真空容器内的压力变化的图。
[0018] 图4 (a)是示意地表示在真空容器中未设有扩散部件时的清洗气体的流动的图， 图4 (b)是示意地表示在真空容器中设有扩散部件时的清洗气体的流动的图。
[0019] 图5是示意地表示本实施方式的变形例所涉及的离子注入装置的主要部分的概 要结构的图。
[0020] 图中：10_离子注入装置，12-电弧室，14-离子源室，16-束流导件，20-扫描室， 30-源气体室，32-导入路径，34-送入装置，36-阀门，38-排气路径，40-阀门，42-控制装 置，44-真空容器，46-导入路径，48-真空容器，50-送入装置，52-导入路径，54-排气路径， 56、58_阀门，60-泵，64-真空容器，64a-开口部，64b-内壁，66-导入路径，68-排气路径， 70-氟化物，72-扩散部件，74-检测装置。
【具体实施方式】
[0021] 首先，对离子注入时的离子源的源气体进行说明。一般，使用Si、As、P、B、Ge等氟 化物气体生成等离子体，若进行离子注入，则氟化物从作为离子源头的电弧室及离子源室 遍及至束流导件部分而堆积。若在维护离子注入装置时进行大气通风，则所流入的大气中 的水分与氟化物进行反应而生成具有腐蚀性的氟化氢（HF)气体，妨碍大气开放时的维护作 业。
[0022] 例如，若将66?4用作源气体而产生利用Ge+离子的离子束，则氟化物主要从电弧室 及离子源室到束流导件部分堆积。在该状态下，若为了进行维护而将装置内部向大气开放， 则所流入的大气中的水分与氟化物（WFx、MoFx、GeFx、……）进行反应而生成具有腐蚀性的 HF气体，妨碍大气开放时的维护作业。
[0023] 为了将进行维护作业时的HF气体的产生限制为最小，需要减少作为产生源的氟 化物的绝对量。因此，使用向装置内部导入含大气水分的大气以使氟化物与水分进行反应 并去除所堆积的氟化物的系统（HF气体排出系统)，在HF气体浓度成为容许暴露界限以下 的状态下能够安全地实施离子源室等的维护。
[0024] 然而，近年来，除了安全性之外还要求装置的高生产率，其中，缩短维护时间也逐 渐变得重要。因此，关于去除氟化物所需要的时间也不例外也需要缩短。为了缩短去除氟 化物所需要的时间，重要的是如何能够向堆积有氟化物的部分有效地供给能够与氟化物反 应并去除的清洗气体(例如，含水蒸气的大气)。
[0025] 以下，参考附图，详细地说明本发明的实施方式。另外，对于【专利附图】
【附图说明】中的相同的 要件附加相同的符号，并适当地省略重复说明。并且，以下叙述的结构为示例，对本发明的 范围不进行任何限定。
[0026] 图1是示意地表示本实施方式所涉及的离子注入装置的主要部分的概要结构的 图。图1所示的离子注入装置10具备作为离子源头的电弧室12、离子源室14、束流导件 16、分辨室18、及扫描室20。电弧室12、离子源室14、束流导件16、分辨室18、及扫描室20 等在由粗抽泵22真空粗抽到一定程度的真空度之后，通过高真空用泵31进行排气直到成 为1?真空。
[0027] 在本实施方式中，从离子源室14到扫描室20构成离子束线的至少一部分。若离 子源室14、束流导件16、分辨室18等达到高真空，则打开阀门29,将源气体从源气体室30 经由电弧室12供给到离子源室14。作为本实施方式所涉及的源气体，例如使用氟化（卤化） 物气体。作为氟化物气体可举出例如SiF 4、AsF3、PF3、BF3、GeF4等。
[0028] 在导入有源气体的离子源室14中，利用等离子体放电等而使离子产生，从离子源 室14抽取的离子成为离子束而到达载置于扫描室20内的基板上，进行离子注入。另外，关 于离子注入装置10的离子注入的详细说明，因已公知而省略说明。
[0029] 如上所述，若反复进行离子注入，则在电弧室12、离子源室14等的内壁生成并堆 积氟与构成内壁材料的金属的化合物(氟化物)。因此，本实施方式所涉及的离子注入装置 10具备：导入路径32,与作为真空容器的一部分的电弧室12连接，并向电弧室12导入清 洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物反应而生成反应生成物气体的成 分；送入装置34,与导入路径32连接，并向导入路径32强制性地送入清洗气体；阀门36,作 为第1调整装置，插装于导入路径32,并调整导入路径32的气体流量；排气路径38,与作为 真空容器的一部分的离子源室14连接，反应生成物气体与清洗气体一起从离子源室14被 强制性地排出；阀门40,作为第2调整装置，插装于排气路径38,并调整排气路径38的气体 流量；及控制装置42,伴随送入装置34的工作，控制由阀门36、40调节的气体流量，并且控 制电弧室12、离子源室14的压力。
[0030] 在此，送入装置34也可以包含正压泵、送风机以及加压气瓶中的至少任一个。这 些装置能够将清洗气体加压(压缩)至大气压以上而送入导入路径32。另外，也可以经由三 通阀等将导入路径32与源气体室30和电弧室12之间进行连接。
[0031] 清洗气体可举出例如含有水和氢的大气、含有氢的气体、含有氢原子的气体(含氢 类化合物气体）等。含有氢原子的气体例如为八8!1 3、?!13等。如此通过使包含在清洗气体中 的氢与所堆积的氟化物反应而能够生成作为反应生成物气体的HF气体。
[0032] 如此构成的离子注入装置10中，清洗气体通过送入装置34经由导入路径32强制 性地被向电弧室12和离子源室14等中导入。因此能够迅速地以清洗气体来填满电弧室12 和离子源室14等。并且，由于边导入清洗气体，边排出反应生成物气体，因此能够连续地向 电弧室12和离子源室14等导入清洗气体。其结果，能够在更短时间内减少所堆积的氟化 物，使装置向大气开放的时间被缩短，从而实现缩短装置的维护时间。
[0033] 以下，参照比较例说明其机理。图2 (a)是用于说明比较例所涉及的向真空容器 导入清洗气体的状态的示意图，图2 (b)是表示比较例所涉及的真空容器内的压力变化的 图。
[0034] 在比较例中，清洗气体的导入量因图2 (a)所示的真空容器44的外部气压与真空 容器44的内部气压的差压而发生变化。将清洗气体的导入量设为Q，气体的导入路径46的 传导率设为C，真空容器外部压力设为P0,真空容器内部压力设为P (P0 > P)，则每单位时 间的清洗气体的导入量Q用下式表示。
[0035] Q=C (Ρ0-Ρ)......式（1)
[0036] 随着时间t的经过被导入的气体总和增加，因此图2 (a)所示的真空容器44的内 部压力P如同图2 (b)所示的线L2那样接近真空容器的外部气压P0 (在此将大气压设为 lam)。因此，气体的导入量Q如线L1所示逐渐降低。其结果，一次能够导入到真空容器44 中的清洗气体的量相当于图2 (b)的面积S。从而，被导入的气体总量随着时间的经过在某 一值（S)饱和，并且，尤其在后半部，即使时间经过，导入量也几乎不增加。
[0037] 接着，说明本实施方式所涉及的离子注入装置的情况。图3 (a)是用于说明实施 例所涉及的向真空容器中导入清洗气体的状态的示意图，图3 (b)是表示实施例所涉及的 真空容器内的压力变化的图。
[0038] 在实施例中，不是通过图3(a)所示的真空容器48的外部气压与真空容器48的内 部气压的压差，而是通过能够强制性地送入气体的送入装置50实现导入清洗气体。真空容 器48中不仅设有从送入装置50送入的清洗气体的导入路径52,而且还设有排气路径54。 在导入路径52上设有对所导入的清洗气体的流量进行调整的阀门56。并且，在排气路径 54上设有对所排出的清洗气体和反应生成物气体的流量进行调整的阀门58。
[0039] 在将清洗气体的导入量设为Q、将气体的导入路径52的传导率设为C1、将气体的 排气路径54的传导率设为C2 (Cl < C2)、将真空容器外部压力设为P0、将真空容器内部压 力设为P (P0 > P)时，每单位时间的清洗气体的导入量Q用下式表示。
[0040] Q=C1 (Ρ0-Ρ)......式（2)
[0041] 另外，通过将排气路径54的传导率C2设为大于导入路径52的传导率C1，能够从 真空容器48内部容易地排出清洗气体和反应生成物气体。为了使各传导率满足Cl < C2， 只要如下构成即可，即例如将导入路径52的截面积设为S1、将排气路径54的截面积设为 S2时，满足SI < S2。
[0042] 通过适当地控制送入装置50和阀门56、58,即使经过时间t，图3 (a)所示的真空 容器48的内部压力P也成为恒定(参考线L4)。因此，通过使从送入装置50传送的清洗气 体的压力P0 (例如latm以上）恒定，导入量Q也成为恒定(参考线L3)。其结果，一次能够 导入到真空容器48中的清洗气体的量没有限定，所导入的清洗气体的总和成为相当于图3 (b)的面积S'。因此，所导入的气体的总量不会随着时间的经过而在某一值（S'）饱和，而 向真空容器48的内部连续地供给始终稳定量的清洗气体。
[0043] 如此，本实施方式中的清洗方法适用于将氟化物气体用作源气体的离子注入装 置。并且，该清洗方法边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边排出反应生成物气体和清 洗气体，该清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体 的成分。
[0044] 根据该方法，清洗气体经由导入路径被强制性地导入真空容器中。因此能够迅速 地以清洗气体填满真空容器。并且，因为边导入清洗气体，边排出反应生成物气体，所以能 够向真空容器连续地导入更多量的清洗气体。其结果，能够在更短时间内减少所堆积的氟 化物，使装置向大气开放的时间缩短，从而实现缩短装置的维护时间。
[0045] 如此，在图1所示的离子注入装置10中，控制装置42构成为，在送入装置34工作 的状态下，控制阀门36而向电弧室12和离子源室14导入清洗气体，并且控制阀门40而从 离子源室14排出反应生成物气体及清洗气体。
[0046] 并且，控制装置42也可以控制阀门36以及阀门40中的至少一方，以便在送入装 置34工作的状态下，将真空容器内部的压力控制在0. 1以上且小于l.Oatm的范围内，或者 控制在0.1以上且1.5atm以下的范围内。由此能够有效地清洗(去除）堆积在真空容器内 的氟化物。在此，控制阀门36以及阀门40中的至少一方，不仅包括使各阀门工作的情况， 还包括使各阀门不工作而维持恒定的状态。
[0047] 并且，在本实施方式所涉及的离子注入装置10中，在图1所示的排气路径38上设 有作为强制性连续排出反应生成物气体的排气装置的泵60。由此能够迅速地排出反应生成 物气体。另外，优选泵60为耐腐蚀性强的干式真空泵。由此，即使在反应生成物气体为例 如腐蚀性强的HF气体的情况下，也能够长时间维持所希望的排气性能。由泵60排出的清 洗气体和反应生成物气体，通过除害装置62而适当地进行无害化处理之后向外部排放。
[0048] 在本实施方式中，作为送入装置34,使用能够以2?3气压导入451/min的清洗气 体的正压泵。并且，作为排气路径38中的泵60,使用例如具有10001/min的排气容量的泵。 在该情况下，通过用导入路径32或排气路径38进行流量调节而调整差压，能够使离子源室 14内的压力接近小于大气压(例如，0. latm以上、小于1. Oatm)，并且能够增加清洗气体的 导入量。另外，在导入路径32、排气路径38、离子源室14等离子注入装置10的各部分，设 有用于直接或间接地检测各部分的压力的压力传感器。
[0049] 另外，在导入路径32中，也可以使大气在水中通过，使水分(水蒸气)的含量增加之 后导入到电弧室12和离子源室14。或者也可以通过在大气中混合含有水分的气体或水蒸 气，使水分的含量增加之后导入到电弧室12和离子源室14等真空容器中。由此，能够可靠 地提高清洗气体中的水分浓度，并且能够有效地提高所堆积的氟化物的清洗效率。并且，也 可以边导入清洗气体边导入惰性气体,净化真空容器的内部。由此，能够在清洗真空容器内 部之后即刻将装置设为运转状态。
[0050] 接着，对设置在真空容器内的扩散部件进行说明。图4 (a)是示意地表示在真空 容器中未设有扩散部件时的清洗气体的流动的图，图4 (b)是示意地表示在真空容器中设 有扩散部件时的清洗气体的流动的图。
[0051] 图4 (a)所示的真空容器64的情况下，在导入路径66的连接部设有开口部64a， 从开口部64a导入的清洗气体不大会朝向真空容器64的内壁64b，而是径直朝向排气路径 68。因此清洗气体不易接触堆积在内壁64b上的氟化物70,不能期待清洗效率的提高。
[0052] 另一方面，在图4 (b)所示的真空容器64的情况下，具备使从开口部64a导入的 清洗气体朝向真空容器64的壁面而扩散的扩散部件72。扩散部件72设置成在离开开口部 64a的位置遮蔽开口部64a。由此，从导入路径66导入的清洗气体不会径直朝向排气路径 68。因此，例如清洗气体更容易接触堆积在内壁64b上的氟化物70,通过促进氟化物70与 清洗气体的反应，清洗效率提高，而且能够更迅速地减少所堆积的氟化物。
[0053] 另外，扩散部件72可兼作衬垫。由此能够减少部件数量。并且，也可以在开口部 64a设置喷嘴以便向所希望的区域吹出清洗气体。
[0054] 接着，对所排出的反应生成物气体、具体而言，对HF气体的浓度检测进行说明。以 往，所生成的HF气体浓度的测定是从密闭的真空容器采样气体而进行的。在进行这种测定 期间也因清洗气体而仍生成HF气体，因此有实测值居高不下的倾向。由此存在实际上在大 气中测定真空容器内部浓度的情况和搭载于装置中的HF气体检测器所测定的值不同的现 象。即，HF气体检测器中的测定值高于实际的HF气体浓度，由此，存在即使真空容器内部 已经被清洗到安全级别仍继续进行清洗的情况，成为不必要地延长维护时间的一个原因。
[0055] 由此，如图1所示，在本实施方式所涉及的离子注入装置10中，在排气路径38上 设有检测所排出的反应生成物气体的浓度的检测装置74。例如，继续导入大气直到检测到 的HF气体浓度小于容许暴露界限3ppm。由此，能够准确地获知真空容器内部的清洗是否充 分，因此能够更正确地判断向大气开放真空容器内部的时间。即，无需不必要地浪费清洗时 间而能够实现缩短维护时间。
[0056] 图5是示意地表示本实施方式的变形例所涉及的离子注入装置的主要部分的概 要结构的图。另外，关于与图1所示的离子注入装置10相同的结构附加相同的符号并适当 地省略说明。
[0057] 图5所示的离子注入装置80在束流导件16的下游侧设有束线室82以及注入处 理室84。并且，电弧室12及离子源室14通过导入路径86与送入装置34连接。导入路径 86中设有进行路径切换的三通阀88,以便能够将从送入装置34送入的清洗气体导入到电 弧室12以及离子源室14中的至少任一方。通过切换该三通阀88而能够向电弧室12和离 子源室14适当地导入清洗气体。
[0058] 并且，图5所示的电弧室12具备使从与导入路径86连接的开口部(参考图4 (b) 所示的开口部64a。）导入的清洗气体朝向电弧室12的壁面扩散的扩散部件90。同样，图5 所示的离子源室14具备使从与导入路径86连接的开口部导入的清洗气体朝向离子源室14 的壁面扩散的扩散部件92。
[0059] 扩散部件90、92设置成在尚开开口部的位置遮蔽开口部。由此，从导入路径86导 入的清洗气体不会径直朝向排气路径38。从而，清洗气体更容易地接触堆积在例如电弧室 12和离子源室14的内壁上的氟化物，通过促进氟化物与清洗气体的反应，清洗效率提高， 而且能够迅速地减少所堆积的氟化物。
[0060] 如上所述，在本实施方式所涉及的离子注入装置10和离子注入装置80中，控制装 置42也可以构成为，在送入装置34工作的状态下，通过检测电弧室12和离子源室14等真 空容器的压力而控制真空容器的压力。
[0061] 并且，也可以构成为，在将由作为第1调整装置的阀门36调整的清洗气体的流量 和由作为第2调整装置的阀门40调整的排出气体的流量设为至少使清洗气体的流量大于 排出气体的流量的状态下，通过检测由真空容器（电弧室12和离子源室14)内的清洗气体 和反应生成物气体产生的真空容器的压力来控制真空容器的压力。在该情况下，也可以将 真空容器的压力控制成保持恒定。并且，保持恒定的真空容器的压力也可以在小于l.Oatm 的范围内。
[0062] 并且，送入装置34也可以至少以l.Oatm到数atm导入清洗气体。例如也可以以 小于lOatm、或小于8atm、或小于5atm导入清洗气体。
[0063] 并且，真空容器也可以由离子源的电弧室12、及内部配置有电弧室的离子源室14 以及离子束线形成，也可以在电弧室设置导入路径，并且在离子源室或离子束线上设置排 气路径。并且，也可以在离子束线上设置导入路径。
[〇〇64] 以上，参考上述实施方式说明了本发明，然而，本发明并不限定于上述实施方式， 适当地组合或替换实施方式的结构也包含在本发明中。并且，根据本领域技术人员的知 识可以适当地重组各实施方式的组合和处理顺序，或对各实施方式追加各种设计变更等变 形，追加这种变形的实施方式也包括在本发明的范围内。
【权利要求】
1. 一种离子注入装置，其将氟化物气体用作离子源的源气体，其中，该离子注入装置具 备： 真空容器,导入源气体； 导入路径，与所述真空容器连接，并向所述真空容器导入清洗气体，所述清洗气体含有 与堆积在该真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体的成分； 送入装置，与导入路径连接，并向所述导入路径强制性地送入所述清洗气体； 第1调整装置，插装于导入路径，并调整所述导入路径的气体流量； 排气路径，与所述真空容器连接，所述反应生成物气体与所述清洗气体一同从真空容 器被强制性地排出； 第2调整装置，插装于排气路径，并调整所述排气路径的气体流量；及 控制装置，伴随所述送入装置的工作，控制由所述第1调整装置及所述第2调整装置进 行的气体流量的调整，并且控制真空容器的压力。
2. 根据权利要求1所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置而向所述真空容 器导入所述清洗气体，并且控制所述第2调整装置而从所述真空容器排出所述反应生成物 气体以及所述清洗气体。
3. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置通过检测所述真空容器的压力而控制所 述真空容器的压力。
4. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 将由所述第1调整装置调整的清洗气体的流量和由所述第2调整装置调整的排出气体 的流量设为至少使清洗气体的流量大于排出气体的流量的状态下，通过检测由所述真空容 器内的清洗气体和反应生成物气体产生的所述真空容器的压力来控制所述真空容器的压 力。
5. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述真空容器的压力保持为恒定。
6. 根据权利要求5所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器的保持为恒定的压力在小于1. Oatm的范围内。
7. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 所述送入装置至少以1. Oatm至5atm送入清洗气体。
8. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置以及所述第2调 整装置的至少一方，以将所述真空容器的内部压力控制在〇. latm以上?小于1. Oatm的范 围内。
9. 根据权利要求2所述的离子注入装置，其特征在于， 在所述送入装置工作的状态下，所述控制装置控制所述第1调整装置以及所述第2调 整装置的至少一方，以将所述真空容器的内部压力控制在〇. latm以上?1. 5atm以下的范 围内。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器在所述导入路径的连接部设有开口部，并且具备使从该开口部导入的清 洗气体向真空容器的壁面扩散的扩散部件。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气路径上设有强制性地排出所述反应生成物气体的排气装置。
12. 根据权利要求11所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气装置具有耐腐蚀性干式真空泵。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述导入路径的传导率设为C1，将所述排气路径的传导率设为C2时，满足Cl < C2。
14. 根据权利要求1至12中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 将所述导入路径的截面积设为S1，将所述排气路径的截面积设为S2时，满足SI < S2。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器由离子源的电弧室、及内部配置有电弧室的离子源室以及离子束线形 成，在该电弧室中设置所述导入路径，并且在该离子源室或离子束线上设置所述排气路径。
16. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 在离子源室或离子束线上设置所述导入路径。
17. 根据权利要求1至14中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述真空容器构成离子源室以及离子束线的至少一部分。
18. 根据权利要求1至17中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述送入装置包括正压泵、送风机以及加压气瓶中的至少任一个，将所述清洗气体加 压至大气压以上而送入到所述导入路径。
19. 根据权利要求1至18中任一项所述的离子注入装置，其特征在于， 所述排气路径设有对所排出的所述反应生成物气体的浓度进行检测的检测装置。
20. -种离子注入装置的清洗方法，所述离子注入装置将氟化物气体用作源气体，该清 洗方法的特征在于， 边向真空容器内强制性地导入清洗气体，边一同排出所述反应生成物气体和所述清洗 气体，所述清洗气体含有与堆积在真空容器内部的氟化物进行反应而生成反应生成物气体 的成分。
21. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体，使用能够与所堆积的氟化物反应的含氢气体。
22. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体使用大气，并通过使该大气中含有的水分与所堆积的氟化物反应而 生成作为反应生成物气体的HF气体。
23. 根据权利要求22所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 通过使所述大气在水中通过或者在所述大气中混合含有水分的气体或水蒸气，从而使 水分的含量增加之后导入到真空容器中。
24. 根据权利要求20所述的离子注入装置的清洗方法，其特征在于， 作为所述清洗气体，使用能够与所堆积的氟化物反应的含氢类化合物气体。
【文档编号】B08B13/00GK104064426SQ201310684549
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】永井孝幸, 佐藤正辉 申请人:斯伊恩股份有限公司
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