JP6889181B2 - A method of injecting a treatment species into a workpiece, a method of injecting a dopant into the workpiece, and a device for processing the workpiece. - Google Patents

A method of injecting a treatment species into a workpiece, a method of injecting a dopant into the workpiece, and a device for processing the workpiece. Download PDF

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Description

本実施形態は、イオン注入システムにおけるイオンビームの品質を向上するための装置及び方法に関するものであり、特に、一酸化炭素ガスを用いることにより、ホウ素のイオンビームの品質を向上することに関するものである。 The present embodiment relates to an apparatus and method for improving the quality of an ion beam in an ion implantation system, and more particularly to improving the quality of an ion beam of boron by using carbon monoxide gas. is there.

所望の電動度を創生するために、ドーパント種を用いて半導体ワークピースに注入することがよくある。例えば、太陽電池は、エミッタ領域を創生するために、ドーパント種を用いて注入することができる。この注入は、様々な異なる機構を用いてすることができる。一実施態様において、イオン源が用いられる。 Dopant species are often injected into semiconductor workpieces to create the desired electrical power. For example, solar cells can be injected with dopant species to create an emitter region. This injection can be done using a variety of different mechanisms. In one embodiment, an ion source is used.

いくつかの実施態様における、プロセス効率及びより低コストを向上するための努力において、イオン源から引き出されたイオンは、質量分析をせずに、ワークピースの方へ、直接に加速される。言い換えれば、イオン源において生成されるイオンは、ワークピースの中へ、直接に加速され注入される。質量分析器は、好ましくない種をイオンビームから除去するために、用いられる。質量分析器の除去は、イオン源から引き出された全てのイオンが、ワークピースの中へ注入されることを意味する。その結果、イオン源の中で同様に生成され得る好ましくないイオンが、次いで、ワークピースの中へ注入される。 In an effort to improve process efficiency and lower cost in some embodiments, the ions drawn from the ion source are accelerated directly towards the workpiece without mass spectrometry. In other words, the ions produced at the ion source are directly accelerated and injected into the workpiece. Mass spectrometers are used to remove unwanted species from the ion beam. Removal of the mass spectrometer means that all the ions drawn from the ion source are injected into the workpiece. As a result, unwanted ions that can also be produced in the ion source are then injected into the workpiece.

この事実は、ソースガスが、フッ化物などのハロゲンベースの化合物であるときに、最も顕著になり得る。フッ素イオン及び中性物（準安定の又は励起した）は、イオン源の内面と反応することができ、不純物元素として存在するシリコン、酸素、炭素、アルミニウム及び重金属などの好ましくないイオンを放出する。さらに、ハロゲンイオンをワークピースの中へ注入することにもなり得る。 This fact can be most noticeable when the source gas is a halogen-based compound such as fluoride. Fluoride ions and neutrals (metastable or excited) can react with the inner surface of the ion source, releasing unwanted ions such as silicon, oxygen, carbon, aluminum and heavy metals that are present as impurity elements. In addition, halogen ions can be injected into the workpiece.

したがって、特に、ハロゲンベースのソースガスを用いる実施形態に対して、ビームの品質を向上する装置及び方法が有益であろう。 Therefore, devices and methods for improving beam quality would be beneficial, especially for embodiments using halogen-based source gases.

ハロゲンベースのソースガスのイオンビームの品質を向上する装置及び方法が開示される。予想外に、アルゴン又はネオンなどの希ガスのイオン源チャンバへの導入は、汚染物質及びハロゲンを含むイオンの量を低減しながら、所望のイオン種の百分率を増大することができる。これは、全てのイオンがワークピースの中に注入される、質量分析をしない注入機において、特に、有益である。一実施態様において、処理種及びハロゲンを含む第１のソースガスがイオン源チャンバの中へ導入され、水素化物を含む第２のソースガス、及び、希ガスを含む第３のソースガスも導入される。これらの３つのソースガスの組合せは、第３のソースガスを用いない場合に起きるよりも、純粋な処理種のイオンのより高い百分率を有するイオンビームを生じることができる。 Devices and methods for improving the quality of ion beams of halogen-based source gases are disclosed. Unexpectedly, the introduction of a noble gas, such as argon or neon, into the ion source chamber can increase the percentage of the desired ionic species while reducing the amount of contaminants and ions containing halogen. This is especially useful in non-mass spectrometric injection machines where all ions are injected into the workpiece. In one embodiment, a first source gas containing the treated species and halogen is introduced into the ion source chamber, a second source gas containing hydrides and a third source gas containing noble gases are also introduced. To. The combination of these three source gases can produce an ion beam with a higher percentage of pure treated species ions than would occur without a third source gas.

一実施態様において、ワークピースの中に処理種を注入する方法が開示される。であって、該方法は、チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有し、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大する。特定の実施態様において、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。特定の実施態様において、前記プラズマから引き出した処理種のイオンに対するフッ素イオンの比率は、前記基線と比べて、少なくとも５％だけ低減する。特定の実施態様において、純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。 In one embodiment, a method of injecting a treatment species in workpieces are disclosed. The method is a step of energizing a first source gas and neon containing a treatment species and fluorine in the chamber to generate plasma in the chamber, and ions from the plasma. The amount of pure treated species ions drawn from the plasma, as a percentage of the ions containing all treated species, has a step of drawing the ions towards the workpiece and using neon. It increases by at least 5% compared to the baseline when not present. In certain embodiments, the amount of pure treated species ions drawn from the plasma, as a percentage of the ions containing all treated species, is increased by at least 10% relative to the baseline. In certain embodiments, the ratio of fluoride ions to the ions of the treated species drawn from the plasma is reduced by at least 5% as compared to the baseline. In certain embodiments, the beam current of the pure treated ion is increased by at least 10% as compared to said baseline.

別の実施態様において、ワークピースにドーパントを注入する方法が開示される。該方法は、チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、ドーパント及びフッ素を含む第１のソースガス、水素並びにゲルマニウム及びシリコンの内の少なくとも１つを含む第２のソースガス、並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、前記プラズマからのイオンを、質量分析を用いないで前記ワークピースの方へ加速するステップと、を有し、導入されるガスの全体の体積の２０％と９０％との間にネオンを含み、前記プラズマから引き出される前記イオンの組成は、ネオンの導入により影響を受ける。特定の実施態様において、導入されるガスの全体の体積の２５％と５０％との間にネオンを含む。特定の実施態様において、前記ドーパントはホウ素を含む。 In another embodiment, a method of injecting a dopant into a workpiece is disclosed. The method comprises a first source gas containing dopants and fluorine, hydrogen and a second source gas containing at least one of germanium and silicon in the chamber to generate plasma in the chamber. , And the step of energizing the neon and accelerating the ions from the plasma towards the workpiece without using mass analysis, 20% of the total volume of gas introduced. The composition of the ions, which contain neon between and 90% and are drawn from the plasma, is affected by the introduction of neon. In certain embodiments, neon is included between 25% and 50% of the total volume of gas introduced. In certain embodiments, the dopant comprises boron.

別の実施態様において、ワークピースを処理する装置が開示される。該装置は、チャンバ壁により画定されるチャンバを有し、該チャンバの中にプラズマを発生する、イオン源と、処理種及びフッ素を含み、前記チャンバと連通する、第１のソースガス容器と、水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含み、前記チャンバと連通する、第２のソースガス容器と、ネオンを含み、前記チャンバと連通する、第３のソースガス容器と、前記ワークピースを保持する、ワークピースサポートと、を備え、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量が、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大するために十分な量のネオンを、前記装置は、前記チャンバに導入するように、構成される。特定の実施態様において、前記ドーパントはホウ素を含む。特定の実施態様において、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける。特定の実施態様において、導入されるガスの全体の量の２０％と９０％との間にネオンを含む。特定の実施態様において、ネオンの量は、純粋な処理種のイオンのビーム電流を、前記基線に対して、少なくとも１０％だけ増大するために十分である。 In another embodiment, an apparatus for processing a workpiece is disclosed. The device has a chamber defined by a chamber wall, a first source gas container containing an ion source, a treatment species and fluorine, which generates plasma in the chamber, and communicates with the chamber. A second source gas container containing hydrogen and at least one of silicon and germanium and communicating with the chamber, a third source gas container containing neon and communicating with the chamber, and the workpiece. The amount of pure treated species ions drawn from the plasma, as a percentage of the ions containing all treated species, with a retained workpiece support, is at least compared to the baseline without neon. The device is configured to introduce into the chamber an amount of neon sufficient to increase by 5%. In certain embodiments, the dopant comprises boron. In certain embodiments, the ions are directed towards the workpiece without mass spectrometry. In certain embodiments, neon is included between 20% and 90% of the total amount of gas introduced. In certain embodiments, the amount of neon is sufficient to increase the beam current of the ions of the pure treated species by at least 10% with respect to the baseline.

本発明をより良く理解するために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面を参照する。 For a better understanding of the present invention, reference is made to the accompanying drawings incorporated herein by reference.

異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。A work piece processing system according to a different embodiment is shown. 異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。A work piece processing system according to a different embodiment is shown. 異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。A work piece processing system according to a different embodiment is shown. アルゴンガス濃度の関数としてのイオンビーム電流の代表的グラフである。It is a typical graph of an ion beam current as a function of an argon gas concentration. アルゴンガス濃度の関数としてのイオンビーム電流の第２のグラフである。2 is a second graph of ion beam current as a function of argon gas concentration. 別の実施形態による注入システムを示す。An injection system according to another embodiment is shown. ネオンガス濃度の関数としてのイオン電流の代表的グラフである。It is a typical graph of an ion current as a function of a neon gas concentration. ネオンガス濃度の関数としてのイオン電流の第２のグラフである。2 is a second graph of ion current as a function of neon gas concentration. ワークピース処理システムの別の実施形態を示す。Another embodiment of the workpiece processing system is shown. ワークピース処理システムの別の実施形態を示す。Another embodiment of the workpiece processing system is shown.

上述のように、フッ化物などのハロゲンベースの種のイオン化は、イオン源の内面から粒子を放出することを引き起こし得て、ワークピースの中へ注入し得る。これらの汚染物質は、アルミニウム、炭素、酸素、シリコン、フッ素ベースの化合物、及び他の好ましくない種（不純物元素として存在する重金属を含む）を含み得る。自由ハロゲンイオンにより引き起こされる損傷に対処する１つのアプローチは、追加のソースガスを導入することであり得る。 As mentioned above, ionization of halogen-based species such as fluoride can cause the release of particles from the inner surface of the ion source and can be injected into the workpiece. These contaminants may include aluminum, carbon, oxygen, silicon, fluorine-based compounds, and other unfavorable species, including heavy metals present as impurity elements. One approach to addressing the damage caused by free halogen ions may be to introduce additional source gas.

図１Ａ〜１Ｃは、多数のソースガスをイオン源に導入することができるワークピース処理システムの種々の実施形態を示す。これらの図の各々において、イオン源１００がある。このイオン源１００は、黒鉛又は別の適切な材料から構築することができるプラズマチャンバ壁１０７により画定されるチャンバ１０５を含む。このチャンバ１０５には、ガス注入口１１０経由の第１のソースガス容器１７０などの１つ以上のソースガス容器に格納された１つ以上のソースガスを供給することができる。このソースガスには、プラズマを発生するために、ＲＦアンテナ１２０又は別のプラズマ発生機構により、エネルギーを与えることができる。ＲＦアンテナ１２０は、電力をＲＦアンテナ１２０に供給するＲＦ電源（図示せず）と電気通信する。石英又はアルミナの窓などの誘電体窓１２５は、ＲＦアンテナ１２０とチャンバ１０５の内側との間に配置することができる。チャンバ１０５は、そこをイオンが通過することができるアパーチャ１４０も含む。アパーチャ１４０の外側に配置された引出し抑制電極１３０に負の電圧が印加され、引出し抑制電極１３０は、チャンバ１０５内のプラズマからアパーチャ１４０を通って、イオンビームの形状で、正の荷電イオンを引出し、ワークピースサポート１６５の上に配置することができるワークピース１６０の方へ向ける。接地電極１５０も使用することができる。いくつかの実施形態において、アパーチャ１４０は、誘電体窓１２５を含む側と反対側のチャンバ１０５の側に配置される。図１Ａに示すように、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、第２のガス注入口１１１を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができ、第３のガス注入口１１２を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。図１Ｂに示す別の実施形態において、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができる。第２のソースガス及び第３のソースガスを、共に、第１のガスにより用いたのと同じガス注入口１１０を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。図１Ｃに示すさらに別の実施形態において、第２のソースガス及び第３のソースガスは、第１のガスに混合して、単一のガス容器１７８に入れることができる。このガスの混合は、次いで、ガス注入口１１０を通ってチャンバ１０５へ導入される。 FIGS. 1A-1C show various embodiments of a workpiece processing system capable of introducing a large number of source gases into an ion source. In each of these figures, there is an ion source 100. The ion source 100 includes a chamber 105 defined by a plasma chamber wall 107 that can be constructed from graphite or another suitable material. The chamber 105 can be supplied with one or more source gases stored in one or more source gas containers such as the first source gas container 170 via the gas inlet 110. The source gas can be energized by the RF antenna 120 or another plasma generation mechanism to generate plasma. The RF antenna 120 telecommunicationss with an RF power source (not shown) that supplies power to the RF antenna 120. A dielectric window 125, such as a quartz or alumina window, can be placed between the RF antenna 120 and the inside of the chamber 105. Chamber 105 also includes an aperture 140 through which ions can pass. A negative voltage is applied to the extraction suppression electrode 130 arranged outside the aperture 140, and the extraction suppression electrode 130 extracts positively charged ions in the form of an ion beam from the plasma in the chamber 105 through the aperture 140. , Aim towards workpiece 160, which can be placed on workpiece support 165. The ground electrode 150 can also be used. In some embodiments, the aperture 140 is located on the side of the chamber 105 opposite to the side containing the dielectric window 125. As shown in FIG. 1A, the second source gas can be stored in the second source gas container 171 and introduced into the chamber 105 through the second gas inlet 111. The third source gas can be stored in the third source gas container 172 and introduced into the chamber 105 through the third gas inlet 112. In another embodiment shown in FIG. 1B, the second source gas can be stored in the second source gas container 171 and the third source gas can be stored in the third source gas container 172. Both the second source gas and the third source gas can be introduced into the chamber 105 through the same gas inlet 110 used by the first gas. In yet another embodiment shown in FIG. 1C, the second source gas and the third source gas can be mixed with the first gas and placed in a single gas container 178. This gas mixture is then introduced into chamber 105 through the gas inlet 110.

これらの実施形態のいずれにおいても、第１のソースガス、第２のソースガス及び第３のソースガスは、同時に、又は、連続的に、チャンバ１０５へ導入することができる。これらの図は、３つの異なるソースガスの使用を示すが、本発明は、任意の特定の数に限定されない。これらの図は、多数のソースガスを、チャンバ１０５へ導入することができる様々な実施形態を示すことを意図する。しかしながら、他の実施形態も可能であり、本発明の範囲内である。 In any of these embodiments, the first source gas, the second source gas and the third source gas can be introduced into the chamber 105 simultaneously or continuously. These figures show the use of three different source gases, but the invention is not limited to any particular number. These figures are intended to show various embodiments in which a large number of source gases can be introduced into the chamber 105. However, other embodiments are also possible and are within the scope of the present invention.

図１Ａ〜１Ｃはワークピース処理システムの実施形態を示す。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されない。例えば、図５は、ビームライン注入機５００であり得るワークピース処理システムの別の実施形態を示す。ビームライン注入機５００は、ソースガスが導入されるイオン源５１０を備える。イオン源５１０は、そこを通ってイオンを引出すことができるアパーチャを有するチャンバを備えることができる。第１のソースガスを第１のソースガス容器１７０に格納することができ、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、かつ、第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができる。これらのソースガスは、ガス注入口１１０を通ってイオン源５１０へ導入することができる。もちろん、これらのソースガスは、図１Ａ及び１Ｃに示すものなど、他の方法で導入することができる。 1A-1C show embodiments of a workpiece processing system. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, FIG. 5 shows another embodiment of a workpiece processing system that could be the beamline injector 500. The beamline injector 500 includes an ion source 510 into which the source gas is introduced. The ion source 510 can include a chamber having an aperture through which ions can be drawn. The first source gas can be stored in the first source gas container 170, the second source gas can be stored in the second source gas container 171 and the third source gas can be stored in the third source gas. Can be stored in the source gas container 172. These source gases can be introduced into the ion source 510 through the gas inlet 110. Of course, these source gases can be introduced by other methods, such as those shown in FIGS. 1A and 1C.

イオン源５１０は、ソースガスにエネルギーを与えることにより、イオンを生成してプラズマに入れる。特定の実施形態において、プラズマを発生するために、他の機構を用いることができるけれども、傍熱型陰極（IHC）を用いることができる。プラズマからのイオンは、次いで、イオンビーム１８０として、イオン源５１０のアパーチャを通って加速される。このイオンビーム１８０は、次いで、イオンビーム１８０を操作する１組のビームラインコンポーネント５２０の方へ向けられる。例えば、ビームラインコンポーネント５２０は、イオンをイオンビーム１８０から、加速し、減速し、又は、方向を変えることができる。特定の実施形態において、ビームラインコンポーネント５２０は、質量分析器を含むことができる。質量分析器は、不必要な種がワークピース１６０に衝突する前に、イオンビーム１８０から、不必要な種を除去するために、用いることができる。ワークピース１６０は、ワークピースサポート１６５の上に配置することができる。 The ion source 510 generates ions by giving energy to the source gas and puts them into the plasma. In certain embodiments, indirect heating cathodes (IHCs) can be used, although other mechanisms can be used to generate the plasma. Ions from the plasma are then accelerated as an ion beam 180 through the aperture of the ion source 510. The ion beam 180 is then directed towards a set of beamline components 520 that operate the ion beam 180. For example, the beamline component 520 can accelerate, decelerate, or redirect ions from the ion beam 180. In certain embodiments, the beamline component 520 can include a mass spectrometer. A mass spectrometer can be used to remove unwanted species from the ion beam 180 before the unwanted species collide with the workpiece 160. The workpiece 160 can be placed on the workpiece support 165.

図６は、本発明と共に用いることができる別のワークピース処理装置を示す。このワークピース処理装置６００は、プラズマチャンバ壁６０７により画定されるチャンバ６０５を含む。図１Ｂのように、チャンバ６０５は、ガス注入口１１０により、第１のソースガス容器１７０、第２のソースガス容器１７１及び第３のソースガス容器１７２に連通することができる。しかしながら、他の実施形態において、ソースガスは、図１Ａ又は１Ｃに示すように、構成することができる。さらに、図１Ｂのように、ワークピース処理装置は、その上に配置されるＲＦアンテナ６２０を有する誘電体窓６２５を含むことができる。図１Ｂのように、ＲＦアンテナ６２０は、チャンバ６０５内にプラズマを発生するために、用いられる。もちろん、他のプラズマ発生器も用いることができる。このワークピース処理装置６００において、ワークピース１６０はチャンバ６０５内に配置される。プラテン６１０が、ワークピース１６０を保持するために、用いられる。特定の実施形態において、プラズマからワークピース１６０の方へ、イオンビーム１８０の形状で、イオンを加速するために、プラテン６１０にバイアスをかけることができる。 FIG. 6 shows another workpiece processing apparatus that can be used with the present invention. The workpiece processing device 600 includes a chamber 605 defined by a plasma chamber wall 607. As shown in FIG. 1B, the chamber 605 can communicate with the first source gas container 170, the second source gas container 171 and the third source gas container 172 by the gas inlet 110. However, in other embodiments, the source gas can be configured as shown in FIG. 1A or 1C. Further, as shown in FIG. 1B, the workpiece processing apparatus can include a dielectric window 625 having an RF antenna 620 disposed on it. As shown in FIG. 1B, the RF antenna 620 is used to generate plasma in the chamber 605. Of course, other plasma generators can also be used. In this workpiece processing apparatus 600, the workpiece 160 is arranged in the chamber 605. Platen 610 is used to hold the workpiece 160. In certain embodiments, the platen 610 can be biased from the plasma towards the workpiece 160 in the form of an ion beam 180 to accelerate the ions.

供給ガスともいわれる第１のソースガスは、フッ素との併用でのホウ素などのドーパントを含むことができる。したがって、供給ガスは、DFn又はDmFnの形状にすることができ、Dは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は、別の第３族若しくは第４族元素であり得るドーパント原子を表す。他の実施形態において、第１のソースガスは、フッ素との併用の処理種を含むことができる。したがって、用語「ドーパント」は、本開示の初めから終わりまで用いられるけれども、ドーパントではなく、用いることができる、他の処理種があることが理解される。したがって、第１のソースガスは、処理種及びフッ素を含む。特定の実施形態において、処理種はドーパントである。 The first source gas, also referred to as the supply gas, can contain a dopant such as boron in combination with fluorine. Thus, the feed gas can be in the form of DF n or D m F n , where D is a dopant atom that can be boron, gallium, phosphorus, arsenic, or another Group 3 or Group 4 element. Represent. In other embodiments, the first source gas can include treated species in combination with fluorine. Therefore, it is understood that although the term "dopant" is used from beginning to end of the present disclosure, there are other processing species that can be used rather than dopants. Therefore, the first source gas contains the treated species and fluorine. In certain embodiments, the treatment species is a dopant.

第２のソースガスは、Hが水素であるXHn又はXmHnの化学式を有する分子とすることができる。Xは、上記のいずれかなどのドーパント種とすることができる。あるいは、Xは、ワークピース１６０の導電率に影響を与えない原子とすることもできる。例えば、ワークピース１６０がシリコンを含む場合、Xは、シリコン及びゲルマニウムなどの第４族元素とすることができる。第３のソースガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン及びキセノンなどの希ガスとすることができる。 The second source gas can be a molecule having the chemical formula of X H n or X m H n where H is hydrogen. X can be a dopant species such as any of the above. Alternatively, X can be an atom that does not affect the conductivity of the workpiece 160. For example, if the workpiece 160 contains silicon, X can be a Group 4 element such as silicon and germanium. The third source gas can be a noble gas such as helium, argon, neon, krypton and xenon.

言い換えれば、第１のソースガスは、BF3又はB2F4にすることができ、一方、第２のソースガスは、例えば、PH3、SiH4、NH3、GeH4、B2H6又はAsH3 にすることができる。第３のソースガスは、これらの実施形態の各々において、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン又はキセノンなどの希ガスとすることができる。このリストは、用いることができる可能性のある種を表す。他の種も可能であると理解される。 In other words, the first source gas can be BF 3 or B 2 F 4 , while the second source gas is, for example, PH 3 , SiH 4 , NH 3 , GeH 4 , B 2 H 6 Or it can be AsH 3. The third source gas can be a noble gas such as helium, argon, neon, krypton or xenon in each of these embodiments. This list represents the species that may be used. It is understood that other species are also possible.

第１のソースガスを第２のソースガスと組み合わせることにより、フッ素イオンの有害効果を低減することができる。例えば、どんな特定の理論に制限されることもなく、水素の導入は、誘電体窓１２５にフィルム又は、コーティングを創生することができる。これにより、誘電体窓１２５を保護することに役立ち、誘電体窓１２５から生じ、引き出されたイオンビーム１８０に含まれる汚染物質の量を低減する。さらに、第２のソースガスは、汚染物質の別の源であり得るプラズマチャンバ壁１０７の内面を覆うことができる。このコーティングにより、フッ素イオンとプラズマチャンバ壁１０７の内面との間の相互作用を低減することができ、発生する汚染物質の量を低減する。 By combining the first source gas with the second source gas, the harmful effects of fluoride ions can be reduced. For example, without being limited to any particular theory, the introduction of hydrogen can create a film or coating on the dielectric window 125. This helps protect the dielectric window 125 and reduces the amount of contaminants generated from the dielectric window 125 and contained in the extracted ion beam 180. In addition, the second source gas can cover the inner surface of the plasma chamber wall 107, which can be another source of contaminants. This coating can reduce the interaction between fluoride ions and the inner surface of the plasma chamber wall 107, reducing the amount of contaminants generated.

第２のソースガスの導入により、汚染物質の創生、及び、これらの汚染物質のイオンビーム１８０の中への混入、を低減することができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、第１のソースガス及び第２のソースガスを用いて作られた結果のイオンビームは、所望のイオンの十分な量を含まない可能性がある。 By introducing the second source gas, it is possible to reduce the creation of pollutants and the contamination of these pollutants into the ion beam 180. However, in some embodiments, the resulting ion beam made with the first source gas and the second source gas may not contain a sufficient amount of the desired ions.

図２Ａは、本実施形態において、第３のソースガスとして役立つ各種量のアルゴンを有する、第１のソースガスとしてのBF3、及び、第２のソースガスとしてのGeH4、を用いるイオン源により、作られるイオン種を示す、複数の棒グラフを示す。これらの棒グラフの各々において、ＲＦ電力は８ｋＷであり、並びに、BF3及びGeH4の複合流速は、１８sccmであった。さらに、BF3対GeH4の比は９：１で一定に保たれた。 FIG. 2A shows, in this embodiment, by an ion source using BF 3 as a first source gas and GeH 4 as a second source gas, which have various amounts of argon serving as a third source gas. , Shows multiple bar graphs showing the ion species produced. In each of these bar graphs, the RF power was 8 kW and the combined flow velocity of BF 3 and GeH 4 was 18 sccm. In addition, the ratio of BF 3 to GeH 4 remained constant at 9: 1.

棒グラフの各々において、BFXがBF、BF2及びBF3を含むBFX +イオンだけでなく、ホウ素イオン（すなわち、B+）も形成するために、イオン源１００がBF3をイオン化することを見ることができる。さらにフッ素イオンが創生される。最後に、第２のソースガスのコンポーネントであり得る、又は、不純物であり得る、複数の他のイオン種も創生される。 In each bar graph, BF X is BF, not only BF X + ions containing BF 2 and BF 3, boron ions (i.e., B +) to be formed, that the ion source 100 ionizes the BF 3 You can see it. Furthermore, fluorine ions are created. Finally, a number of other ionic species, which can be components of the second source gas or can be impurities, are also created.

上記のように、第２のソースガスの導入により、イオンビームに導入される汚染物質の量を低減することができる。上述のように、質量分析器なしでワークピースに注入するために、イオンビームを用いるときに、これは、重要であり得る。 As described above, the introduction of the second source gas can reduce the amount of pollutants introduced into the ion beam. As mentioned above, this can be important when using an ion beam to inject into the workpiece without a mass spectrometer.

棒グラフ２５０は、基線としても参照されるが、アルゴンの導入されない、イオンビームの組成を示す。本構成におけるライン２００に見られるように、イオンビームのイオンのほとんど６９％は、ドーパントを含むイオンであり、本例において、ドーパントはホウ素である。この計量はホウ素の比率又はドーパントの比率と呼ばれる。しかしながら、ドーパントを含むイオンの多くは、BF+、BF2 +及びBF3 +の形式などのフッ化物も含む。実際に、ライン２１０に示すように、ドーパントを含むイオンの約４５％のみが純粋なドーパント（すなわち、B+）である。この比率は、ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率と呼ばれる。他の実施形態において、この比率は、処理種の純度百分率と呼ぶことができる。最後に、イオンビームの６９％がホウ素を含むが、イオンの非常に大きい百分率はフッ素も含む。実際に、ライン２２０は、イオンビーム１８０の一部として引き出されたフッ素イオンの、ドーパントイオンに対する比率を示す。この比率で用いるフッ素イオンは、引き出されるフッ素イオンの全ての計量である。言い換えれば、これは、BFX +などの他の種を含むイオンだけでなく、純粋なフッ素イオン（FX +）も含む。各フッ素イオンは、個々に、数えられ、したがって、例えば、BF2 +は２つのフッ素イオンとして数えられる。ドーパントイオンの数は、同じ方法で計算される。ライン２２０は、実際に、ホウ素イオンより多くのフッ素イオンがあることを示す。この計量はF/B比率と呼ばれる。 Bar graph 250, also referred to as the baseline, shows the composition of the ion beam without the introduction of argon. As seen in line 200 in this configuration, most of the ions in the ion beam are ions containing a dopant, in this example the dopant is boron. This measurement is called the ratio of boron or the ratio of dopant. However, many of the ions including dopant include BF +, also fluorides such as BF 2 + and BF 3 + form. In fact, as shown in line 210, only about 45% of the dopant-containing ions are pure dopants (ie, B + ). This ratio is called the purity percentage of boron or the purity percentage of the dopant. In other embodiments, this ratio can be referred to as the purity percentage of the treated species. Finally, 69% of the ion beam contains boron, but a very large percentage of ions also contains fluorine. In fact, line 220 shows the ratio of fluoride ions extracted as part of the ion beam 180 to dopant ions. Fluoride ions used in this ratio are all measurements of the extracted fluoride ions. In other words, this is not only ions include other species such as BF X +, pure fluorine ions (F X +) also contains. Each fluorine ions, individually counted, therefore, for example, BF 2 + are counted as two fluoride ions. The number of dopant ions is calculated in the same way. Line 220 actually shows that there are more fluoride ions than boron ions. This measurement is called the F / B ratio.

棒グラフ２６０は、イオンビームの組成を示し、イオンチャンバへ導入される全体のガスの約１９％は、本実施形態においてアルゴンとすることができる第３のソースガスである。なお、ドーパントを含むイオン（すなわち、B+及びBFX +）の全体のビーム電流は、約３６０ｍＡでほとんど変わらないままである。しかしながら、イオンビームの組成には変化がある。特に、ライン２００で見られるように、ホウ素の比率は、主に創生された追加のアルゴンイオンにより、少し低減する。しかしながら、驚いたことに、ライン２１０に示されるように、ドーパントを含むイオンの全体の数と比較した純粋なドーパントイオンの百分率（ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率）は、実際に、増大している！実際に、純粋なホウ素イオンのビーム電流も増大している。さらに、フッ素イオンの、イオンビームの一部として引き出されたホウ素イオンに対する比率（すなわち、F/B比率）は、ライン２２０に示すように、予想外に、また、約１００％に低減している。さらに、フッ素イオンのビーム電流は、同様に、低減している。言い換えれば、第３のガスとしてのアルゴンの導入は、結果としてイオンビームの組成に影響を与えた。特に、アルゴンの導入は、ホウ素を含むイオンの全体の数と比べて、純粋なホウ素イオンの形成を増大した。興味深いことに、アルゴンの導入は、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率も低減した。上述のように、質量分析を実施しない実施形態において、これらの変化は注入されるワークピースの性能を向上することができる。 Bar graph 260 shows the composition of the ion beam, and about 19% of the total gas introduced into the ion chamber is a third source gas that can be argon in this embodiment. Note that the overall beam current of the dopant-containing ions (ie, B + and BF X + ) remains almost unchanged at about 360 mA. However, there are changes in the composition of the ion beam. In particular, as seen in line 200, the proportion of boron is slightly reduced by the additional argon ions created primarily. Surprisingly, however, as shown in line 210, the percentage of pure dopant ions (boron purity percentage, or dopant purity percentage) relative to the total number of ions containing the dopant is, in fact, It's increasing! In fact, the beam current of pure boron ions is also increasing. Furthermore, the ratio of fluoride ions to the boron ions extracted as part of the ion beam (ie, the F / B ratio) is unexpectedly reduced to about 100%, as shown in line 220. .. Moreover, the beam current of fluoride ions is similarly reduced. In other words, the introduction of argon as a third gas resulted in an effect on the composition of the ion beam. In particular, the introduction of argon increased the formation of pure boron ions compared to the total number of ions containing boron. Interestingly, the introduction of argon also reduced the ratio of fluoride ions to boron ions. As mentioned above, in embodiments where mass spectrometry is not performed, these changes can improve the performance of the injected workpiece.

より多くの百分率のアルゴンが導入されるにつれて、これらのトレンドの多くは継続する。棒グラフ２７０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約３２％がアルゴンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、３６０ｍＡから約３２０ｍＡまで少し低減し始める。ホウ素の比率も、アルゴンイオンの増大した数により、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ホウ素の純度百分率は、実際に、ほとんど５０％へ増大した。さらに、F/B比率は約９５％へ低減した。興味深いことに、ホウ素を含むイオンではない全てのイオン、フッ素イオン又はアルゴンイオンを含む他の種の量は、実際に、このアルゴンの百分率において、低減する。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡより小さくなるまで低減する。 Many of these trends continue as more percentages of argon are introduced. Bar graph 270 shows the composition of the ion beam when about 32% of all gas introduced into chamber 105 contains argon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron begins to decrease slightly from 360 mA to about 320 mA. The ratio of boron was also slightly reduced due to the increased number of argon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron has actually increased to almost 50%. Furthermore, the F / B ratio was reduced to about 95%. Interestingly, the amount of all non-boron-containing ions, fluoride ions or other species containing argon ions, is actually reduced at this percentage of argon. The beam current of fluoride ions is also reduced to less than about 20 mA.

棒グラフ２８０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約４８％がアルゴンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、再び、３２０ｍＡから約２９０ｍＡまで少し低減する。ホウ素の比率も、アルゴンイオンの増大した数により、約６０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上し続けた。特に、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５０％へ増大した。さらに、F/B比率は約９０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１０ｍＡへ低減する。 Bar graph 280 shows the composition of the ion beam when about 48% of all the gas introduced into chamber 105 contains argon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron is again slightly reduced from 320 mA to about 290 mA. The ratio of boron was also slightly reduced to about 60% due to the increased number of argon ions. However, other metrics continued to improve. In particular, the purity percentage of boron has actually increased to about 50%. Furthermore, the F / B ratio was reduced to about 90%. Again, the beam currents of other species were reduced as well. The beam current of fluorine ions is also reduced to about 10 mA.

驚いたことに、最大で約５０％までなどの非常に多くの百分率のアルゴンの導入は、多くのイオンビームの計量において、なお、向上をもたらす。図２Ｂは、異なるフォーマットで表される多くのこれらの計量を示す。特に、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流をライン２９０に示す。なお、アルゴンの量が、チャンバ１０５に導入される全体のガスの約４７％へ増大するときでさえ、ホウ素を含むビーム電流の全体は約２９０ｍＡを超えたままである。しかしながら、アルゴンの量が約２０％を超えるとき、ホウ素を含むビーム電流の全体の低減がある。興味深いことに、ライン２９１で示される純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、チャンバ１０５に導入されるアルゴンの量が約２０％へ増大するときに、増大する。しかしながら、アルゴンのより大きい百分率において、純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、少し、低減する。実際に、純粋のホウ素のビーム電流は、アルゴンがないときに、約１６０ｍＡであり、全体のガスの約２０％がアルゴンであるときに、約１７２ｍＡへ増大する。純粋のホウ素のビーム電流は、次いで、アルゴンの百分率が増大し続けるときに、約１４５ｍＡへ低減する。F/B比率は、図２Ａのライン２２０と同一のライン２９２として示される。上記のように、F/B比率は、アルゴンの量がその範囲の全体にわたって増大するにつれて、低減する。同様に、ホウ素の比率は、図２Ａのライン２００と同一のライン２９３として示される。最後に、ホウ素の純度の比率は、ライン２９４で示され、図２Ａのライン２１０と同一である。チャンバ１０５に導入されるアルゴンの百分率が増大するにつれて、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流（ライン２９０）は、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減することを、図２Ｂは示す。純粋なホウ素のビーム電流（ライン２９１）も、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減する。しかしながら、ホウ素の純度の比率（ライン２９４）は、この全体の範囲にわたって増大する。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（ライン２９２として示すF/B比率）は、この範囲の全体にわたって低減する。最後に、ホウ素の比率（ライン２９３）の一定の低減があるが、ホウ素を含むイオンの百分率は、範囲の全体にわたって、約６０％を超えたままである。 Surprisingly, the introduction of so many percentages of argon, such as up to about 50%, still brings about improvements in the weighing of many ion beams. FIG. 2B shows many of these measurements represented in different formats. In particular, the total beam current of the ions containing boron is shown on line 290. It should be noted that even when the amount of argon increases to about 47% of the total gas introduced into the chamber 105, the total beam current containing boron remains above about 290 mA. However, when the amount of argon exceeds about 20%, there is an overall reduction in beam current containing boron. Interestingly, the beam current of the pure boron- containing ion shown in line 291 increases as the amount of argon introduced into chamber 105 increases to about 20%. However, at a larger percentage of argon, the beam current of pure boron- containing ions is slightly reduced. In fact, the beam current of pure boron is about 160 mA in the absence of argon and increases to about 172 mA in the absence of about 20% of the total gas is argon. The beam current of pure boron is then reduced to about 145 mA as the percentage of argon continues to increase. The F / B ratio is shown as line 292, which is the same as line 220 in FIG. 2A. As mentioned above, the F / B ratio decreases as the amount of argon increases across the range. Similarly, the boron ratio is shown as line 293, which is the same as line 200 in FIG. 2A. Finally, the purity of the boron ratio is shown by line 294, it is identical to the line 2 10 of Figure 2A. FIG. 2B shows that as the percentage of argon introduced into chamber 105 increases, the overall beam current of the ions containing boron (line 290) decreases when the percentage of argon exceeds about 20%. .. The beam current of pure boron (line 291) is also reduced when the percentage of argon exceeds about 20%. However, the ratio of boron purity (line 294) increases over this entire range. In addition, the ratio of fluoride ions to boron ions (F / B ratio shown as line 292) is reduced throughout this range. Finally, although there is a constant reduction in the proportion of boron (line 293), the percentage of ions containing boron remains above about 60% throughout the range.

他の希ガスも用いることができる。例えば、アルゴンを用いるよりもむしろ、第３のソースガスとして、ネオンを用いることができる。 Other noble gases can also be used. For example, rather than using argon, neon can be used as the third source gas.

図４Ａ〜４Ｂは、本実施形態において、第３のソースガスとして役立つ各種量のネオンを有する、第１のソースガスとしてのBF3、及び、第２のソースガスとしてのGeH4、を用いるイオン源により、作られるイオン種を示す、複数の棒グラフを示す。アルゴンのように、第３のソースガスとしてのネオンの導入は、イオンビームの組成及び他の計量にプラスの利益を有する。しかしながら、驚いたことに、なお、これらの利益を達成しながら導入することができるネオンの量は、アルゴンに対してよりはるかに多い。実際に、以下にもっと詳細に示されるように、チャンバ１０５へ導入される総計のガスの８０％を超えるものがネオンである！ときでさえ、プラスの利益は達成される。 4A-4B show, in this embodiment, ions using BF 3 as the first source gas and GeH 4 as the second source gas, which have various amounts of neon serving as the third source gas. Multiple bar graphs are shown showing the ion species produced by the source. The introduction of neon as a third source gas, such as argon, has a positive benefit in the composition of the ion beam and other measurements. Surprisingly, however, the amount of neon that can be introduced while achieving these benefits is still much higher than for argon. In fact, more than 80% of the total gas introduced into chamber 105 is neon, as shown in more detail below! Even when, positive profits are achieved.

これらの棒グラフの各々において、ＲＦ電力は８ｋＷであり、並びに、BF3及びGeH4の複合流速は、１８sccmであった。さらに、BF3対GeH4の比は９：１で一定に保たれた。 In each of these bar graphs, the RF power was 8 kW and the combined flow velocity of BF 3 and GeH 4 was 18 sccm. In addition, the ratio of BF 3 to GeH 4 remained constant at 9: 1.

上記のように、棒グラフの各々において、BFXがBF、BF2及びBF3を含むBFX +イオンだけでなく、ホウ素イオン（すなわち、B+）も形成するために、イオン源１００がBF3をイオン化することを見ることができる。さらにフッ素イオンが創生される。最後に、第２のソースガスのコンポーネントであり得る、又は、不純物であり得る、複数の他のイオン種も創生される。 As described above, in each of the bar graphs, BF X not only BF X + ions containing BF, BF 2 and BF 3, boron ions (i.e., B +) to be formed, the ion source 100 is BF 3 Can be seen to ionize. Furthermore, fluorine ions are created. Finally, a number of other ionic species, which can be components of the second source gas or can be impurities, are also created.

棒グラフ４５０は、基線としても参照されるが、ネオンの導入されない、イオンビームの組成を示す。本構成におけるライン４００に見られるように、イオンビームのイオンのほとんど７５％は、ドーパントを含むイオンであり、本例において、ドーパントはホウ素である。上記のように、この計量はホウ素の比率又はドーパントの比率と呼ばれる。しかしながら、ドーパントを含むイオンの多くは、BF+、BF2 +及びBF3 +の形式などのフッ化物も含む。実際に、ライン４１０に示すように、ドーパントを含むイオンの約４１％のみが純粋なドーパント（すなわち、B+）である。この比率は、ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率と呼ばれる。他の実施形態において、この比率は、処理種の純度百分率と呼ぶことができる。最後に、イオンビームの７５％がホウ素を含むが、イオンの非常に大きい百分率はフッ素も含む。実際に、ライン４２０は、イオンビーム１８０の一部として引き出されたフッ素イオンの、ドーパントイオンに対する比率を示す。この比率で用いるフッ素イオンは、引き出されるフッ素イオンの全ての計量である。言い換えれば、これは、BFX +などの他の種を含むイオンだけでなく、純粋なフッ素イオン（FX +）も含む。各フッ素イオンは、個々に、数えられ、したがって、例えば、BF2 +は２つのフッ素イオンとして数えられる。ドーパントイオンの数は、同じ方法で計算される。ライン４２０は、実際に、ホウ素イオンより多くのフッ素イオンがあることを示す。この計量はF/B比率と呼ばれる。 Bar graph 450 shows the composition of an ion beam, also referred to as a baseline, without the introduction of neon. As seen in line 400 in this configuration, most of the ions in the ion beam are ions containing a dopant, and in this example the dopant is boron. As mentioned above, this metric is called the boron ratio or the dopant ratio. However, many of the ions including dopant include BF +, also fluorides such as BF 2 + and BF 3 + form. In fact, as shown in line 410, only about 41% of the dopant-containing ions are pure dopants (ie, B + ). This ratio is called the purity percentage of boron or the purity percentage of the dopant. In other embodiments, this ratio can be referred to as the purity percentage of the treated species. Finally, 75% of the ion beam contains boron, but a very large percentage of ions also contains fluorine. In fact, line 420 shows the ratio of fluoride ions extracted as part of the ion beam 180 to dopant ions. Fluoride ions used in this ratio are all measurements of the extracted fluoride ions. In other words, this is not only ions include other species such as BF X +, pure fluorine ions (F X +) also contains. Each fluorine ions, individually counted, therefore, for example, BF 2 + are counted as two fluoride ions. The number of dopant ions is calculated in the same way. Line 420 actually shows that there are more fluoride ions than boron ions. This measurement is called the F / B ratio.

棒グラフ４５５は、イオンビームの組成を示し、イオンチャンバへ導入される全体のガスの約３７．８％は、本実施形態においてネオンとすることができる第３のソースガスである。図４Ａは、第３のソースガスとして、全体のガスの少なくとも３７．８％を用いるデータを示すが、ネオンの百分率が２０％と同じくらいである場合に、プラスの利益が観察されると認められる。なお、ドーパントを含むイオン（すなわち、B+及びBFX +）の全体のビーム電流は、ネオンを用いないときの約４２０ｍＡから約４４０ｍＡへ増大している。さらに、イオンビームの組成には変化がある。特に、ライン４００で見られるように、ホウ素の比率は、主に創生された追加のネオンイオンにより、少し低減する。しかしながら、驚いたことに、ライン４１０に示されるように、ドーパントを含むイオンの全体の数と比較した純粋なドーパントイオンの百分率（ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率）は、実際に、増大している！実際に、純粋なホウ素イオンのビーム電流も増大している。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（すなわち、F/B比率）は、ライン４２０に示すように、予想外に、また、約１０５％に低減している。さらに、フッ素イオンのビーム電流は、同様に、低減している。言い換えれば、第３のガスとしてのネオンの導入は、結果としてのプラズマから引き出されたイオンビームの組成に影響を与えた。特に、ネオンの導入は、ホウ素を含むイオンの全体の数と比べて、純粋なホウ素イオンの形成を増大した。興味深いことに、ネオンの導入は、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率も低減した。上述のように、質量分析を実施しない実施形態において、これらの変化は注入されるワークピースの性能を向上することができる。 The bar graph 455 shows the composition of the ion beam, and about 37.8% of the total gas introduced into the ion chamber is a third source gas that can be neon in this embodiment. FIG. 4A shows data using at least 37.8% of the total gas as the third source gas, but admits that a positive benefit is observed when the neon percentage is as high as 20%. Be done. The total beam current of the ions containing the dopant (ie, B + and BF X + ) has increased from about 420 mA without neon to about 440 mA. In addition, there are changes in the composition of the ion beam. In particular, as seen in line 400, the proportion of boron is slightly reduced by the additional neon ions created primarily. Surprisingly, however, as shown in line 410, the percentage of pure dopant ions (boron purity percentage, or dopant purity percentage) relative to the total number of ions containing the dopant is, in fact, It's increasing! In fact, the beam current of pure boron ions is also increasing. Furthermore, the ratio of fluoride ions to boron ions (ie, the F / B ratio) is unexpectedly reduced to about 105%, as shown in line 420. Moreover, the beam current of fluoride ions is similarly reduced. In other words, the introduction of neon as a third gas affected the composition of the resulting ion beam drawn from the plasma. In particular, the introduction of neon increased the formation of pure boron ions compared to the total number of ions containing boron. Interestingly, the introduction of neon also reduced the ratio of fluoride ions to boron ions. As mentioned above, in embodiments where mass spectrometry is not performed, these changes can improve the performance of the injected workpiece.

より多くの百分率のネオンが導入されるにつれて、これらのトレンドの各々は継続する。棒グラフ４６０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約５４．９％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、４４０ｍＡから約４３０ｍＡまで少し低減し始める。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線より大きい。ライン４００として示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、ほとんど５０％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約１００％へ低減した。興味深いことに、ホウ素を含むイオンではない全てのイオン、フッ素イオン又はネオンイオンを含む他の種の量は、実際に、このネオンの百分率において、低減する。フッ素イオンのビーム電流も、約４０ｍＡより小さくなるまで低減する。 Each of these trends continues as more percentages of neon are introduced. Bar graph 460 shows the composition of the ion beam when about 54.9% of all gas introduced into chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron begins to decrease slightly from 440 mA to about 430 mA. However, the beam current of the ions containing boron is still greater than the baseline. The proportion of boron, shown as line 400, was also slightly reduced due to the increased number of neon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron shown in line 410 has actually increased to almost 50%. In addition, the F / B ratio shown on line 420 was reduced to about 100%. Interestingly, the amount of all non-boron-containing ions, fluoride ions or other species containing neon ions, is actually reduced in this neon percentage. The beam current of fluoride ions is also reduced to less than about 40 mA.

棒グラフ４６５は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約６４．６％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、再び、４３０ｍＡから約４２０ｍＡまで少し低減する。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線におけるより大きい。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約７０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約４８％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約１００％より下へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡで比較的一定のままである。 Bar graph 465 shows the composition of the ion beam when about 64.6% of all gas introduced into chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron is again slightly reduced from 430 mA to about 420 mA. However, the beam current of boron-containing ions is still greater at the baseline. The proportion of boron shown in line 400 was also slightly reduced to about 70% due to the increased number of neon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron shown in line 410 has actually increased to about 48%. In addition, the F / B ratio shown at line 420 was reduced below about 100%. Again, the beam currents of other species were reduced as well. The beam current of fluoride ions also remains relatively constant at about 20 mA.

棒グラフ４７０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約７０．９％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４２０ｍＡで比較的一定のままである。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線におけるより大きいままである。ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約７０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５０％を超えて増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約９５％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡで比較的一定のままである。 Bar graph 470 shows the composition of the ion beam when about 70.9% of all gas introduced into chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron remains relatively constant at about 420 mA. However, the beam current of boron-containing ions still remains higher at the baseline. The ratio of boron was also slightly reduced to about 70% due to the increased number of neon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron shown in line 410 has actually increased by more than about 50%. In addition, the F / B ratio shown on line 420 was reduced to about 95%. Again, the beam currents of other species were reduced as well. The beam current of fluoride ions also remains relatively constant at about 20 mA.

棒グラフ４７５は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約７５．３％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４２０ｍＡで比較的一定のままである。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、７０％より下に、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５２％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約９０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１５ｍＡへ少し低減した。 Bar graph 475 shows the composition of the ion beam when about 75.3% of all gas introduced into chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron remains relatively constant at about 420 mA. The proportion of boron shown in line 400 was also slightly reduced below 70% due to the increased number of neon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron shown in line 410 has actually increased to about 52%. In addition, the F / B ratio shown at line 420 was reduced to about 90%. Again, the beam currents of other species were reduced as well. The beam current of fluorine ions was also slightly reduced to about 15 mA.

棒グラフ４８０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約８３．０％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４１０ｍＡへ少し低減した。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約６８％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５６％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約８０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１５ｍＡへ少し低減した。驚いたことに、全部のガスの８３％がネオンであるときでさえ、ネオンのイオンビームは約４０ｍＡより低いままである。これは、ネオンの大きいイオン化エネルギーによる可能性がある。 Bar graph 480 shows the composition of the ion beam when about 83.0% of all gas introduced into chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the ions containing boron was slightly reduced to about 410 mA. The proportion of boron shown in line 400 was also slightly reduced to about 68% due to the increased number of neon ions. However, other weighings have improved. In particular, the purity percentage of boron shown in line 410 has actually increased to about 56%. In addition, the F / B ratio shown on line 420 was reduced to about 80%. Again, the beam currents of other species were reduced as well. The beam current of fluorine ions was also slightly reduced to about 15 mA. Surprisingly, even when 83% of the total gas is neon, the neon ion beam remains below about 40 mA. This may be due to the large ionization energy of neon.

驚いたことに、２０％と９０％との間などの非常に多くの百分率のネオンの導入は、多くのイオンビームの計量において、なお、向上をもたらす。アルゴンの導入は、特定の百分率まで、ビームの計量を向上し、次いで、これらの計量を低下したことで、ネオンの導入はアルゴンの導入とは対照的である。ネオンの量は８３％以上と同じ大きさにできる事実は、予想外の結果である。図４Ｂは、異なるフォーマットで表される多くのこれらの計量を示す。特に、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流をライン４９０に示す。なお、ネオンの量が、チャンバ１０５に導入される全体のガスの約８３％へ増大するときでさえ、ホウ素を含むビーム電流の全体は約４００ｍＡを超えたままである。興味深いことに、ライン４９１で示される純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、チャンバ１０５に導入されるネオンの量が増大するときに、増大する。実際に、純粋のホウ素のビーム電流は、ネオンが用いられないときに、基線において約１７５ｍＡであり、全体のガスの８３％がネオンであるときに、約２３０ｍＡへ増大する。もっと正確に言えば、３７．８％のネオンが導入されるとき、純粋のホウ素のビーム電流は、基線に対して、１０％より多く増大する。基線において、純粋のホウ素のビーム電流は約１７５ｍＡである。３７．８％のネオンが導入されるとき、これが、約１９５ｍＡへ増大する。このトレンドは、ネオンの量の増大と共に、続く。例えば、６４．６％のネオンが導入されるとき、基線に対して、純粋のホウ素のビーム電流の１５％の増大がある。この増大は、ネオンの増大レベルに対して、２０％以上である。F/B比率は、図４Ａのライン４２０と同一のライン４９２として示される。上記のように、F/B比率は、ネオンの量がその範囲の全体にわたって増大するにつれて、低減する。特に、ネオンが用いられないときに、F/B比率は、基線において、１１２．６％である。３７．８％のネオンの導入と共に、F/B比率は、６％より多く低下して１０５．７％になる。ネオンの量が増大するにつれて、F/B比率は低下し続ける。例えば、５４．９％のネオンにおいて、F/B比率は、基線と比べて、ほとんど１０％、より小さい。７５．３％のネオンにおいて、F/B比率は、基線と比べて、２０％より多く低下する。同様に、ホウ素の比率は、図４Ａのライン４００と同一のライン４９３として示される。最後に、ホウ素の純度の比率は、ライン４９４で示され、図４のライン４１０と同一である。このホウ素の純度の比率は、純粋な処理種のイオンの全体の処理種のイオンに対する比率を表すが、３７．８％のネオンが導入されるとき、基線に比べて、６％より多く増大する。５４．９％のネオンにおいて、ホウ素の純度の比率は、基線と比べて、ほとんど１０％増大する。実際に、高レベルのネオンの希釈において、基線に対するホウ素の純度の比率の向上は、２０％より多い！さらに、純粋なドーパントの比率と呼ばれる、全体のイオンの百分率としての、純粋なドーパントのイオンの数、又は、純粋な処理種のイオンの数も、ネオンがより多くの量が導入されるにつれて、増大する。この純粋なドーパントの比率は、ライン４９５に示される。例えば、基線において、イオンの全ての内の約３１％は純粋なドーパントイオンである。しかしながら、３７．８％のネオンにおいて、その純粋なドーパントの比率は、約４％だけ増大して３２．２％になる。ネオンのより高いレベルにおいて、純粋なドーパントのイオンの百分率は、基線に対して、１０％以上、増大することができる。チャンバ１０５に導入されるネオンの百分率が増大するにつれて、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流（ライン４９０）は、おおよそ一定のままであることを、図４Ｂは示す。しかしながら、純粋なホウ素のビーム電流（ライン４９１）、ホウ素の純度の比率（ライン４９４）及び純粋なドーパントの比率（ライン４９５）などの計量は、全て、この全体の範囲にわたって向上する。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（ライン４９２として示すF/B比率）は、ネオンの百分率が約６０％を超えるにつれて、この範囲の全体にわたって大きく低減する。最後に、ホウ素の比率（ライン４９３）の一定の低減があるが、ホウ素を含むイオンの百分率は、範囲の全体にわたって、７０％を超えたままである。 Surprisingly, the introduction of so many percentages of neon, such as between 20% and 90%, still brings about improvements in the measurement of many ion beams. The introduction of argon contrasts with the introduction of argon by improving the beam metric up to a certain percentage and then lowering these metric. The fact that the amount of neon can be as large as 83% or more is an unexpected result. FIG. 4B shows many of these measurements represented in different formats. In particular, the total beam current of the ions containing boron is shown on line 490. It should be noted that even when the amount of neon increases to about 83% of the total gas introduced into the chamber 105, the total beam current containing boron remains above about 400 mA. Interestingly, the beam current of the pure boron-containing ion shown in line 491 increases as the amount of neon introduced into chamber 105 increases. In fact, the beam current of pure boron is about 175 mA at the baseline when neon is not used and increases to about 230 mA when 83% of the total gas is neon. More precisely, when 37.8% neon is introduced, the beam current of pure boron increases by more than 10% with respect to the baseline. At the baseline, the beam current of pure boron is about 175 mA. When 37.8% neon is introduced, this increases to about 195mA. This trend continues with increasing amounts of neon. For example, when 64.6% neon is introduced, there is a 15% increase in the beam current of pure boron with respect to the baseline. This increase is more than 20% relative to the increase level of neon. The F / B ratio is shown as line 492, which is the same as line 420 in FIG. 4A. As mentioned above, the F / B ratio decreases as the amount of neon increases throughout the range. Especially when neon is not used, the F / B ratio is 112.6% at the baseline. With the introduction of 37.8% neon, the F / B ratio drops by more than 6% to 105.7%. As the amount of neon increases, the F / B ratio continues to decline. For example, at 54.9% neon, the F / B ratio is almost 10% less than the baseline. At 75.3% neon, the F / B ratio drops by more than 20% compared to the baseline. Similarly, the boron ratio is shown as line 493, which is the same as line 400 in FIG. 4A. Finally, the ratio of boron purity is shown in line 494 and is identical to line 410 in FIG. This boron purity ratio represents the ratio of pure treated species ions to the total treated species ions, but increases by more than 6% compared to the baseline when 37.8% neon is introduced. .. At 54.9% neon, the ratio of boron purity is increased by almost 10% compared to the baseline. In fact, at high levels of neon dilution, the increase in the ratio of boron purity to baseline is more than 20%! In addition, the number of pure dopant ions, or the number of pure treated species ions, as a percentage of the total ions, called the pure dopant ratio, also increases as more amounts of neon are introduced. Increase. The ratio of this pure dopant is shown in line 495. For example, at the baseline, about 31% of all ions are pure dopant ions. However, at 37.8% neon, the proportion of its pure dopant increases by about 4% to 32.2%. At higher levels of neon, the ionic percentage of the pure dopant can be increased by more than 10% with respect to the baseline. FIG. 4B shows that as the percentage of neon introduced into chamber 105 increases, the overall beam current (line 490) of the ions containing boron remains approximately constant. However, measurements such as pure boron beam current (line 491), boron purity ratio (line 494) and pure dopant ratio (line 495) are all improved over this entire range. In addition, the ratio of fluoride ions to boron ions (F / B ratio shown as line 492) is significantly reduced throughout this range as the neon percentage exceeds about 60%. Finally, although there is a constant reduction in the proportion of boron (line 493), the percentage of ions containing boron remains above 70% throughout the range.

図２Ａ〜２Ｂ及び図４Ａ〜４Ｂに示すこれらの予想外の結果は、多くの利益を有する。 These unexpected results shown in FIGS. 2A-2B and 4A-4B have many benefits.

第１に、BF+、BF2 +及びBF3 +などの、より重いドーパントを含むイオンは、B+などの純粋なドーパントイオンよりもっと浅い深さで、注入される傾向がある。後続の熱処理中、これらの浅く注入されたイオンは、ワークピースから外へ拡散する可能性が高い。言い換えれば、全てのドーパントを含むイオンの全体のビーム電流は、実際にワークピースに注入され保持されるドーパントの量を示さないかもしれない。どんな特定の理論に束縛されることも望まないが、プラズマの中のアルゴン及びネオンの準安定状態は、より大きいドーパントを含むイオンを、もっと望ましい純粋なドーパントイオンに、分解することができると、信じられる。 To a 1, BF +, BF 2 + and BF 3 +, such as, ions containing heavier dopant, B + at shallower depths than the pure dopant ions such as tend to be injected. During the subsequent heat treatment, these shallowly injected ions are likely to diffuse out of the workpiece. In other words, the total beam current of the ion, including all dopants, may not indicate the amount of dopant that is actually injected and retained in the workpiece. Although not bound by any particular theory, the metastable states of argon and neon in the plasma can decompose ions containing larger dopants into more desirable pure dopant ions. Believable.

第２に、フッ素の注入は、任意の形式において、有害な効果であり得る。フッ素イオンの注入は、ワークピースの中に、欠陥を引き起こし得て、その性能に影響を与える。注入されたフッ素は、また、ドーパントにワークピースから外へ拡散させ得る。フッ素は、ワークピースの中へのドーパントの拡散を遅らせることでも知られ、アニールされたドーパントのプロファイルを浅くさせ、これは、太陽電池の応用に好ましくない。 Second, the injection of fluorine can be a detrimental effect in any form. Injection of fluoride ions can cause defects in the workpiece, affecting its performance. The injected fluorine can also diffuse out of the workpiece into the dopant. Fluorine is also known to slow the diffusion of the dopant into the workpiece, shallowing the profile of the annealed dopant, which is not preferred for solar cell applications.

第３に、アルゴン及び／又はネオンの導入は、生成される汚染物質とも呼ばれる、他の種の生成を制限する効果を有する。どんな特定の理論に束縛されることも望まないが、これらのガスは、プラズマを安定化し、チャンバ壁のスパッタリングの低減をもたらすと、信じられる。その大きいイオン化断面により、アルゴン及びネオンは、放出をイオン化し安定化するのに、比較的、容易である。このため、プラズマは、比較的、低いプラズマ電位で維持され、したがって、壁の材料からのイオンスパッタリングを低減することができる。 Third, the introduction of argon and / or neon has the effect of limiting the production of other species, also called pollutants produced. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that these gases stabilize the plasma and result in reduced sputtering of the chamber walls. Due to its large ionized cross section, argon and neon are relatively easy to ionize and stabilize the release. This allows the plasma to be maintained at a relatively low plasma potential, thus reducing ion sputtering from the wall material.

第４に、ワークピースの注入中、アルゴン及び／又はネオンのイオンは、ワークピースの表面堆積層の上に、スパッタすることができる。これにより、注入プロセス中に堆積したどんな材料も、除去するのに役立つことができる。これらの材料のいくつかは、注入後の湿式化学プロセスにより除去するのに困難であり得る。 Fourth, during the injection of the workpiece, argon and / or neon ions can be sputtered onto the surface deposit layer of the workpiece. This can help remove any material deposited during the injection process. Some of these materials can be difficult to remove by a wet chemical process after injection.

第５に、ネオンの場合に、高イオン化エネルギーは、ネオンイオンが創生されるのは少ないことを示唆する。さらに、これらのイオンは、比較的、小質量であり、したがって、ワークピースに対する損傷を最小にさせる。したがって、わずかな不利の効果もなく、ビームの組成を向上するために、用いることができる。 Fifth, in the case of neon, the high ionization energy suggests that neon ions are rarely created. In addition, these ions are relatively small in mass and therefore minimize damage to the workpiece. Therefore, it can be used to improve the composition of the beam without any adverse effect.

したがって、ビームの不純度を低減し、ドーパントの純度を増大したイオンビームを、３つのソースガスを用いることにより、創生することができる。第１のソースガス、又は、供給ガスは、BF3又はB2F4などのドーパント及びフッ素を共に含む、種にすることができる。第２のソースガスは、シラン（SiH4）又はゲルマン（GeH4）などの水素及びシリコン又はゲルマニウムのいずれかを含む、種にすることができる。第３のソースガスは、アルゴン、ネオン又は別の希ガスにすることができる。これらの３つのソースガスは、それらがイオン化される場合、同時に、又は、連続的に、イオン源１００のチャンバの中へ導入される。イオン源は、ＲＦアンテナ１２０により生成されたＲＦエネルギーを用いることができる。別の実施形態において、イオン源は、IHCを用いて、電子の熱イオンの放射を利用することができる。ガスをイオン化する他の方法は、イオン源により、用いることもできる。全ての３つのソースガスからのイオンは、ワークピース１６０へ向けられ、それらはワークピース１６０の中へ注入される。より前に説明したように、これらのイオンは質量分析されなくともよく、全ての引き出されたイオンは、ワークピース１６０の中へ注入されることを意味する。 Therefore, an ion beam with reduced beam purity and increased dopant purity can be created by using three source gases. The first source gas, or supply gas, can be seeded with both dopants such as BF 3 or B 2 F 4 and fluorine. The second source gas can be a seed containing either hydrogen such as silane (SiH 4 ) or German (GeH 4) and either silicon or germanium. The third source gas can be argon, neon or another noble gas. These three source gases are introduced into the chamber of ion source 100 simultaneously or continuously when they are ionized. As the ion source, the RF energy generated by the RF antenna 120 can be used. In another embodiment, the ion source can utilize IHC to utilize the radiation of hot ions of electrons. Other methods of ionizing the gas can also be used with an ion source. Ions from all three source gases are directed at the workpiece 160 and they are injected into the workpiece 160. As previously described, these ions do not have to be mass spectrometrically performed, meaning that all extracted ions are injected into the workpiece 160.

別の例において、第２のソースガスは、反対の導電度を有するドーパントを含むことができる。例えば、第１のソースガス、又は、供給ガスは、例えば、BF3又はB2F4などのホウ素及びフッ素を共に含む種にすることができる。第２のソースガスは、水素、及び、リン、窒素又はヒ素などの第５族元素を含む種にすることができる。 In another example, the second source gas can contain dopants with opposite conductivity. For example, the first source gas or supply gas can be a species containing both boron and fluorine , such as BF 3 or B 2 F 4. The second source gas can be a species containing hydrogen and Group 5 elements such as phosphorus, nitrogen or arsenic.

図２Ａ〜２Ｂ及び図４Ａ〜４Ｂは、第１のソースガスにおいて、ドーパントとしてホウ素を用いたときの結果を示すが、本発明は、この実施形態に限定されない。ガリウム、リン、ヒ素、又は、他の第３族及び第５族の元素などの他のドーパントは、用いることができる。 2A-2B and 4A-4B show the results when boron is used as the dopant in the first source gas, but the present invention is not limited to this embodiment. Other dopants such as gallium, phosphorus, arsenic, or other Group 3 and Group 5 elements can be used.

上記開示は、第３のソースガスが、アルゴンに対して、約１９％から約４８％の範囲の量で、ネオンに対して、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができることを論じる。しかしながら、本発明はこの範囲に限定されない。いくつかの実施形態において、第３のソースガスが、約１５％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。他の実施形態において、第３のソースガスがアルゴンである場合、第３のソースガスは、約１５％から約４０％の範囲の量で、導入することができる。他の実施形態において、第３のソースガスがアルゴンである場合、第３のソースガスは、約１５％から約５０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、約２５％から約６０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、４０％と９０％との間などの４０％より大きい量で、導入することができる。さらに、他の比率も用いることができるけれども、第１のソースガス対第２のソースガスの比が約９：１にすることができる。第１のソースガス及び第２のソースガスの複合流速は、１０ sccmと２０ sccmとの間にすることができる。 The above disclosure states that the third source gas is introduced in an amount in the range of about 19% to about 48% with respect to argon and in an amount in the range of about 20% to about 90% with respect to neon. Discuss what you can do. However, the present invention is not limited to this range. In some embodiments, a third source gas can be introduced in an amount in the range of about 15% to about 90%. In other embodiments, if the third source gas is argon, the third source gas can be introduced in an amount in the range of about 15% to about 40%. In other embodiments, if the third source gas is argon, the third source gas can be introduced in an amount in the range of about 15% to about 50%. In certain embodiments, if the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 20% to about 90%. In certain embodiments, if the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 25% to about 60%. In certain embodiments, if the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount greater than 40%, such as between 40% and 90%. Further, although other ratios can be used, the ratio of the first source gas to the second source gas can be about 9: 1. The combined flow velocity of the first source gas and the second source gas can be between 10 sccm and 20 sccm.

上記は３つのソースガスの使用を開示しているが、他の実施形態において、２つのソースガスを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、上記のように、第１のソースガスは、DFn又はDmFnの形状にすることができ、Dは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は、別の第３族もしくは第５族元素であり得るドーパント（もしくは処理種）原子を表す。特定の実施形態において、第２のソースガスは用いられない。代わりに、第１のソースガス及び第３のソースガスのみが、イオン源１００において、組み合わせられる。本実施形態において、第１のソースガスの流速は、１０ sccmと３０sccmとの間にすることができる。第３のソースガスがアルゴンである一実施形態において、第３のソースガスは、チャンバ１０５へ導入される全体のガスの１５％と４０％との間の構成にすることができる。第３のソースガスがアルゴンであるいくつかの実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約３０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約４０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約５０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、約２５％から６０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、４０％と９０％との間などの、４０％より大きい量で、導入することができる。 Although the above discloses the use of three source gases, in other embodiments two source gases can be used. For example, in some embodiments, as described above, the first source gas can be in the form of DF n or D m F n , where D is boron, gallium, phosphorus, arsenic, or another. Represents a dopant (or treated species) atom that can be a Group 3 or Group 5 element of. In certain embodiments, no second source gas is used. Instead, only the first source gas and the third source gas are combined in the ion source 100. In this embodiment, the flow velocity of the first source gas can be between 10 sccm and 30 sccm. In one embodiment where the third source gas is argon, the third source gas can be configured between 15% and 40% of the total gas introduced into the chamber 105. In some embodiments where the third source gas is argon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 15% to about 30%. In other embodiments where the third source gas is argon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 15% to about 40%. In other embodiments where the third source gas is argon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 15% to about 50%. In certain embodiments where the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount ranging from about 20% to about 90%. In certain embodiments where the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount in the range of about 25% to 60%. In certain embodiments where the third source gas is neon, the third source gas can be introduced in an amount greater than 40%, such as between 40% and 90%.

上記のように、BFXガスと共に、アルゴン又はネオンなどの第３のソースガスの導入は、結果としてのイオンビームの組成に影響を及ぼし得る。特に、F/B比率は低減し得るが、ホウ素の純度百分率は増大し得る。言い換えれば、第２のソースガスを用いることなく、イオンビームの組成の変更が起こり得る。 As described above, with BF X gas, introduction of the third source gas, such as argon or neon may affect the composition of the ion beam as a result. In particular, the F / B ratio can be reduced, but the purity percentage of boron can be increased. In other words, changes in the composition of the ion beam can occur without the use of a second source gas.

図３は別の実施形態を示す。本実施形態において、イオン源３００は、チャンバを第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂへ効果的に分離する、チャンバ内に配置されたチャンバセパレータ３９０を有する。第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂの各々は、それぞれのアパーチャ３４０ａ、３４０ｂを有する。さらに、接地電極３５０及び引出し抑制電極３３０は、アパーチャ３４０ａ、３４０ｂに対応して、２つの開口を有するように変えることができる。前のように、チャンバは、その上に配置される誘電体窓１２５及びＲＦアンテナ１２０を有する。本実施形態において、第１のソースガスは第１のソースガス容器１７０に格納され、ガス注入口１１０を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第１のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。第２のソースガスは第２のソースガス容器１７１に格納され、第２のガス注入口１１１を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第２のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。図１Ｂに対する上記のように、いくつかの実施形態において、第１のソースガス容器１７０及び第２のソースガス容器１７１は単一のガス注入口に接続することができる。図１Ｃに例示される別の実施形態において、第１のソースガス及び第２のソースガスは、単一のソースガス容器の中で混合することができる。さらに、いくつかの実施形態において、上記のように、第２のソースガスは用いられない。上記のように、他の比を用いることができるけれども、第１のソースガスの第２のソースガスに対する比は、約９：１にすることができる。第１のソースガス及び第２のソースガスの複合流速は、１０sccmと２０ccmとの間にすることができる。アルゴンは、第３のソースガス容器１７２に格納することができ、第３のガス注入口１１２を通って、第１のサブチャンバ３０５ａに導入することができる。 FIG. 3 shows another embodiment. In this embodiment, the ion source 300 has a chamber separator 390 arranged within the chamber that effectively separates the chamber into a first subchamber 305a and a second subchamber 305b. Each of the first subchamber 305a and the second subchamber 305b has its own apertures 340a and 340b. Further, the ground electrode 350 and the withdrawal suppression electrode 330 can be changed to have two openings corresponding to the apertures 340a and 340b. As before, the chamber has a dielectric window 125 and an RF antenna 120 disposed on it. In this embodiment, the first source gas is stored in the first source gas container 170 and introduced into the second subchamber 305b through the gas inlet 110. The first source gas can be any of the above species. The second source gas is stored in the second source gas container 171 and introduced into the second subchamber 305b through the second gas inlet 111. The second source gas can be any of the above species. As described above for FIG. 1B, in some embodiments, the first source gas container 170 and the second source gas container 171 can be connected to a single gas inlet. In another embodiment illustrated in FIG. 1C, the first source gas and the second source gas can be mixed in a single source gas container. Moreover, in some embodiments, the second source gas is not used, as described above. As mentioned above, the ratio of the first source gas to the second source gas can be about 9: 1, although other ratios can be used. The combined flow velocity of the first source gas and the second source gas can be between 10 sccm and 20 ccm. Argon can be stored in the third source gas container 172 and can be introduced into the first subchamber 305a through the third gas inlet 112.

本実施形態において、アルゴンイオンビーム３８０ａは、アパーチャ３４０ａを通って引き出される。同時に、ドーパントイオンビーム３８０ｂは、アパーチャ３４０ｂを通って引き出される。このドーパントイオンビーム３８０ｂは、フッ素イオン及び他のイオン種だけでなく、ホウ素を含むイオンも含む。 In this embodiment, the argon ion beam 380a is drawn out through the aperture 340a. At the same time, the dopant ion beam 380b is drawn through the aperture 340b. The dopant ion beam 380b contains not only fluoride ions and other ion species, but also ions containing boron.

図３において、アルゴンイオンビーム３８０ａ及びドーパントイオンビーム３８０ｂは、互いに平行であり、したがって、ワークピース１６０を異なる位置で当てる。本実施形態において、ワークピースは、矢印３７０により示される方向にスキャンされる。このように、ワークピース１６０上の各位置は、最初に、ドーパントイオンビーム３８０ｂにより注入され、次いで、アルゴンイオンビーム３８０ａにより当てられる。上記のように、アルゴンイオンビーム３８０ａは、ドーパントイオンビーム３８０ｂの注入中に堆積した堆積層の材料を、ワークピース１６０の表面からスパッタするのに役立つことができる。 In FIG. 3, the argon ion beam 380a and the dopant ion beam 380b are parallel to each other and therefore the workpiece 160 is applied at different positions. In this embodiment, the workpiece is scanned in the direction indicated by arrow 370. Thus, each position on the workpiece 160 is first injected by the dopant ion beam 380b and then applied by the argon ion beam 380a. As mentioned above, the argon ion beam 380a can help sputter the material of the sedimentary layer deposited during the injection of the dopant ion beam 380b from the surface of the workpiece 160.

上で説明したように、アルゴンの注入は、表面堆積層から材料を除去することができるが、これは、湿式化学を用いて除去することは困難である。 As explained above, injection of argon can remove the material from the surface sedimentary layer, which is difficult to remove using wet chemistry.

別の実施形態において、アルゴンイオンビーム３８０ａ及びドーパントイオンビーム３８０ｂは、同時に、ワークピース１６０上の位置を当てるように、向けられ、又は、集束させられる。本実施形態において、ワークピース１６０は、任意の方向にスキャンすることができる。 In another embodiment, the argon ion beam 380a and the dopant ion beam 380b are simultaneously directed or focused so that they are positioned on the workpiece 160. In this embodiment, the workpiece 160 can be scanned in any direction.

さらに別の実施形態において、全体のワークピース１６０がドーパントイオンビーム３８０ｂにより注入されるように、２つの注入は連続してすることができる。もっと後の時間で、アルゴンイオンビーム３８０ａはワークピース１６０の方へ向けられる。 In yet another embodiment, the two injections can be continuous so that the entire workpiece 160 is injected by the dopant ion beam 380b. At a later time, the argon ion beam 380a is directed towards the workpiece 160.

本明細書で説明され、図３に関連する実施形態の各々において、引き出したイオンの全てがワークピースに当たるように、注入は、質量分析をしないで、実施することができる。 Injectation can be performed without mass spectrometry such that in each of the embodiments described herein and related to FIG. 3, all of the extracted ions hit the workpiece.

図３の実施形態は、アルゴンを用いて説明したが、ネオンなどの他のガスを、同じ効果を達成するために、アルゴンと置き換えることができる。 Although the embodiment of FIG. 3 has been described with argon, other gases such as neon can be replaced with argon to achieve the same effect.

さらに、本明細書に開示した実施形態は、アルゴン及びネオンの使用を説明したけれども、本発明は本実施形態に限定されない。上述のように、ヘリウム、クリプトン及びキセノンなどの他の希ガスも、第３のソースガスとして用いることができる。あるいは、希ガスの組合せを第３のソースガスとして役立てることができる。 Further, although the embodiments disclosed herein have described the use of argon and neon, the invention is not limited to this embodiment. As mentioned above, other noble gases such as helium, krypton and xenon can also be used as the third source gas. Alternatively, the combination of noble gases can be used as a third source gas.

さらに、本明細書に開示した実施形態は、ドーパントなどの処理種がワークピース１６０に注入される注入プロセスを説明する。しかしながら、本発明は本実施形態に限定されない。例えば、本明細書に説明したソースガスの組合せを用いて、他のプロセスをワークピースに実施することができる。例えば、開示したソースガスの組合せを用いて、堆積又はエッチングプロセスも、ワークピースに実施することができる。 Further, the embodiments disclosed herein describe an injection process in which a treatment species such as a dopant is injected into the workpiece 160. However, the present invention is not limited to this embodiment. For example, other processes can be performed on the workpiece using the source gas combinations described herein. For example, using the disclosed source gas combinations, a deposition or etching process can also be performed on the workpiece.

本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したけれども、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈しなければならない。 The present invention is not limited in scope by the particular embodiments described herein. Indeed, in addition to the embodiments described herein, various other embodiments and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art from the aforementioned description and accompanying drawings. Therefore, such other embodiments and modifications are intended to be included within the scope of the present invention. Moreover, although the present invention has been described herein in the context of a particular implementation for a particular purpose in a particular environment, those skilled in the art are not limited to those of use in the present invention. It will be appreciated that the invention can be beneficially implemented for any number of purposes in any number of environments. Therefore, the claims described below must be construed in light of the full scope and spirit of the invention described herein.

Claims (12)

ワークピースの中に処理種を注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス、シラン（SiH 4 ）又はゲルマン（GeH 4 ）を含む第２のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの中に注入するステップと、
前記チャンバに導入されるネオンの体積量を選択して、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出して前記ワークピースの中に注入された純粋な処理種のイオンの数が、ネオンを用いないときの基線と比べて、５％〜２０％増大するようにする、方法。 A method of injecting a treated species into a workpiece, the method of which is
To generate plasma in the chamber, the first source gas containing the treated species and fluorine, the second source gas containing silane (SiH 4 ) or Germanium (GeH 4 ), and neon in the chamber. , Energizing steps and
A step of drawing ions from the plasma and injecting the ions into the workpiece.
The number of pure treated species ions drawn from the plasma and injected into the workpiece , as a percentage of the ions containing all treated species , is selected by selecting the volume of neon introduced into the chamber. , as compared to baseline when using no neon, so as to increase from 5% to 20%, method. 請求項１に記載の方法であって、前記イオンを、量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける、方法。 The method according to claim 1, wherein the ions are directed toward the workpiece without quantitative analysis. 請求項１に記載の方法であって、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出して前記ワークピースの中に注入された純粋な処理種のイオンの数は、前記基線と比べて、１０％〜２０％増大する、方法。 The method according to claim 1, wherein the number of pure treated species ions drawn from the plasma and injected into the workpiece as a percentage of the ions containing all treated species is the baseline. A method that increases by 10% to 20% as compared. 請求項１に記載の方法であって、前記プラズマから引き出して前記ワークピースの中に注入された前記純粋な処理種のイオンの数に対するフッ素イオンの数の比率は、前記基線と比べて、６％〜２０％低減する、方法。 The method according to claim 1 , wherein the ratio of the number of fluoride ions to the number of ions of the purely treated species drawn from the plasma and injected into the workpiece is 6 as compared to the baseline. A method that reduces by% to 20%. 請求項１に記載の方法であって、前記ワークピースの中に注入された純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、１０％〜２０％増大する、方法。 The method according to claim 1 , wherein the beam current of the purely treated ion injected into the workpiece is increased by 10% to 20% as compared to the baseline. 請求項１に記載の方法であって、前記ネオンは、前記チャンバに導入される全体のガスの体積の２０〜９０％の間から成る、方法。 The method of claim 1, wherein the neon comprises between 20 and 90% of the total volume of gas introduced into the chamber. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のソースガスは、BF3又はB2F4を含む、方法。 The method according to claim 1, wherein the first source gas comprises BF 3 or B 2 F 4 . ワークピースにドーパントを注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、ホウ素及びフッ素を含む第１のソースガス、シラン（SiH4）又はゲルマン（GeH4）を含む第２のソースガス、及びネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからのイオンを、質量分析を用いないで前記ワークピースの方へ加速し、前記イオンを前記ワークピースの中に注入するステップと、を有し、
前記チャンバの中に導入されるガスの全体の体積の２０％と９０％との間にネオンを含み、
ネオンの量は、前記ワークピースの中に注入された純粋なホウ素を含むイオンのビーム電流が、ネオンを用いないときの基線と比べて、５％〜２０％増大するようにする、方法。 A method of injecting a dopant into a workpiece, the method of which is
To generate plasma in the chamber, a first source gas containing boron and fluorine, a second source gas containing silane (SiH 4 ) or Germanium (GeH 4 ), and neon in the chamber. , Energizing steps and
It comprises a step of accelerating ions from the plasma towards the workpiece without using mass spectrometry and injecting the ions into the workpiece.
Neon is contained between 20% and 90% of the total volume of gas introduced into the chamber.
The amount of neon, the ion beam current containing the injected pure boron into the workpiece, as compared to baseline when using no neon, so as to increase from 5% to 20%, method. 請求項８に記載の方法であって、導入されるガスの全体の体積の２５％と５０％との間に前記ネオンを含む、方法。 The method according to claim 8, wherein the neon is included between 25% and 50% of the total volume of the gas to be introduced. ワークピースを処理する装置であって、該装置は、
チャンバ壁により画定されるチャンバを有し、該チャンバの中にプラズマを発生する、イオン源と、
ホウ素及びフッ素を含み、前記チャンバと連通する、第１のソースガス容器と、
シラン（SiH4）又はゲルマン（GeH4）を含み、前記チャンバと連通する、第２のソースガス容器と、
ネオンを含み、前記チャンバと連通する、第３のソースガス容器と、
前記ワークピースを保持する、ワークピースサポートと、を備え、
全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋なホウ素を含むイオンの量が、ネオンを用いないときの基線と比べて、５％〜２０％増大するために十分な体積量のネオンを、前記装置は、前記チャンバに導入するように、構成される、装置。 A device that processes workpieces, the device
An ion source that has a chamber defined by a chamber wall and generates plasma in the chamber.
A first source gas container that contains boron and fluorine and communicates with the chamber.
A second source gas container containing silane (SiH 4 ) or German (GeH 4 ) and communicating with the chamber.
A third source gas container that contains neon and communicates with the chamber.
With a work piece support, which holds the work piece,
Volume sufficient for the amount of pure boron-containing ions extracted from the plasma, as a percentage of ions containing all treated species, to increase by 5% to 20% compared to the baseline without neon. A device in which the device is configured to introduce an amount of neon into the chamber. 請求項１０に記載の装置であって、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ加速し、前記イオンを前記ワークピースの中に注入する、装置。 A device according to claim 1 0, the ions, accelerated towards the workpiece without mass analysis, you inject the ions into the workpiece, device. 請求項１０に記載の装置であって、導入されるガスの全体の量の２０％と９０％との間にネオンを含む、装置。 A device according to claim 1 0, including neon between 20% and 90% of the total amount of gas introduced, device.
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