KR101600546B1 - 게르마늄 및 붕소 이온 주입들을 위한 ｃｏ-가스의 실행 - Google Patents

게르마늄 및 붕소 이온 주입들을 위한 ｃｏ-가스의 실행 Download PDF

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Abstract

이온 소스의 성능을 개선하고 수명을 연장하기 위한 이온 주입 시스템이 설명된다. 불소 함유 도펀트 가스 소스는 하나 또는 그 초과의 co-가스들과 함께 이온 챔버 내로 도입된다. 하나 또는 그 초과의 co-가스들은 수소 또는 크립톤을 포함할 수 있다. co-가스들은 이온 소스 챔버 내의 자유 라디칼 이온들에 의한 유발되는 효과들을 경감시켜 이온 소스 고장을 유도한다.

Description

게르마늄 및 붕소 이온 주입들을 위한 ＣＯ-가스의 실행 {IMPLEMENTATION OF CO-GASES FOR GERMANIUM AND BORON ION IMPLANTS}
본 발명은 일반적으로 반도체 소자 제작 및 이온 주입에 관한 것이며, 더 구체적으로는 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능을 개선하고 수명을 연장시키는 방법에 관한 것이다.
이온 주입은 도펀트를 반도체 및/또는 웨이퍼 재료 내로 선택적으로 주입하기 위해서 반도체 소자 제작에 사용되는 물리적 프로세스이다. 따라서, 주입하는 행위는 도펀트와 반도체 재료 사이의 화학적 반응에 의존하지 않는다. 이온 주입을 위해서, 도펀트 원자들/분자들은 이온화되고, 가속되고, 빔으로 형성되고 분석되고, 그리고 웨이퍼를 가로질러 스위프되거나(swept), 웨이퍼는 빔을 통해 스위프된다. 도펀트 이온들은 웨이퍼와 물리적으로 충돌하며, 표면으로 들어가서 그 표면 아래에 이온들의 에너지와 관련된 깊이로 놓여 지게 된다.
도 1을 참조하면, 이온 주입기들 또는 이온 주입 시스템들은 통상적으로, 3 개의 섹션들 또는 하위시스템들, 즉 (ⅰ) 이온 빔을 출력시키기 위한 이온 소스를 포함하는 이온 소스 챔버(102), (ⅱ) 이온 빔을 질량 분해하기 위한(mass resolving) 질량 분석 마그네트를 포함하는 빔라인 조립체(110), 및 (ⅲ) 반도체 웨이퍼(114) 또는 이온 빔에 의해 주입될 다른 기판과 같은, 빔 라인 조립체로부터 이온 빔을 수용하는 타겟 로케이션(target location)을 포함하는 프로세스 챔버(112)를 포함한다. 보다 작은 반도체 소자들을 향한 지속적인 추세는 저 에너지들에서 고 빔 전류들을 분배하는 역할을 하는 빔라인 구성을 필요로 한다. 고 빔 전류는 필요한 용량 수준(dosage level)들을 제공하는 반면에, 저 에너지는 얕은 주입(shallow implant)들을 허용한다. 예를 들어, 반도체 소자들에서 소스/드레인 접합들은 그와 같은 고전류, 저에너지의 적용을 필요로 한다.
이온 주입기들 내의 이온 소스들은 통상적으로, 그의 성분이 바람직한 도펀트 원소인 소스 가스를 소스 챔버(102) 내에서 이온화하고 그 이온화된 소스 가스를 이온 빔 형태로 추출함으로써 이온 빔을 발생시킨다. 이온 소스는 통상적으로 고전류 이온 주입 장비에서 사용되는 유도 가열식 캐소드(IHC)의 형태를 취할 수 있다.
소스 가스가 포함되는 바람직한 도펀트 원소들의 예들은 붕소(B), 게르마늄(Ge), 인(P), 또는 실리콘(Si)을 포함한다. 소스 가스는 예를 들어, 다른 것들 중에서도 3불화 붕소(BF3), 4불화 게르마늄(GeF4), 3불화 인(PF3), 또는 4불화 규소(SiF4)와 같은 불소 함유 가스일 수 있다.
이온 소스가 분자 소스 가스로 작동될 때, 주입에 바람직한 종들 이외의 종들이 종종 생성되어서, 소스 가스들의 분해/이온화 중에 발생되는 이들 종들의 퇴적 또는 부식 특성들로 인해 이온 소스 고장을 초래한다. 이들 종들의 몇몇은 매우 낮은 증기 압력을 가질 수 있으며 그 결과 소스의 내측 표면들 상에서 응결될 수 있다. 이들 고체 퇴적물들은 예를 들어, 벽들의 전기 특징들을 변경시키거나 이온 소스 전극 구멍을 부분적으로 차단함으로써 오랜 시간 동안 이온 소스 작동을 방해할 수 있으며, 그에 의해 이용가능한 이온 전류를 감소시킨다.
게르마늄 및 붕소 이온 주입에 사용된 이온 소스들의 감소된 수명은 4불화 게르마늄(GeF4) 및 3불화 붕소(BF3) 소스 가스의 분해 중에 불소 자유 라디칼들의 발생 탓일 수 있다. 이들 불소 라디칼들은 700 ℃ 또는 그 초과의 높은 작동 온도에서 구조적 무결성을 제공하기 위해서 이온 소스 챔버들을 구성하는데 흔히 사용되는 텅스텐 및 몰리브덴과 같은 내화 금속들과 반응한다. 6불화 텅스텐(WF6) 또는 6불화 몰리브덴(MoF6) 분자들은 고온 표면들에서 분해되어 캐소드 표면에서 응결되는데, 이는 할로겐 사이클로서 공지되어 있다. WF6 및 MoF6 분자들은 각각 6 개의 추가의 불소 자유 라디칼들을 발생함으로써, WF6 및 MoF6의 형성을 촉진한다. 이들 분자들은 불소 원자들을 제거하기 위한 환원제의 존재 없이는 챔버 표면들에서 자연적으로 분해되지 않는다. 텅스텐 및 몰리브덴 분자들은 캐소드 표면들 상에 퇴적되어서, 캐소드의 크기를 증가시키고 캐소드의 표면으로부터 전자 방출들의 열화를 초래한다.
추가로, 이온 소스 챔버(102) 내의 과잉의 불소 자유 라디칼들은 챔버 하우징 재료 및 내측 구성요소들의 에칭을 초래할 수 있다. 취성의 주상 구조(fragile columnar structure)들이 쌓이고 파괴되어서, 접지에 대한 캐소드나 반발판(repeller)의 어느 하나를 가교 연결함으로써 방전의 원인이 되거나 방전에 의한 추출/추출 억제 고전압 필드로 이동되게 된다. 그 후 이러한 재료는 빔라인에서 웨이퍼로 아래로 이송될 수 있다. 이온 소스 챔버 내측에서 발생되는 재료나 파편이 추출되어 기판으로 이송될 수 있다는 것이 알려져 있다. 이들 입자들은 반도체 소자 수율에 직접적인 영향을 끼칠 수 있다.
이들 퇴적물들을 제거하는 하나의 방법은 시스템으로부터 이온 소스를 제거하고 이온 소스를 물리적으로 세정하거나 몇몇 예정된 간격으로 아크 챔버를 스퍼터 세정하기 위해서 가스 종들을 이동시키는 시간 소모적인 프로세스이다. 이러한 프로세스는 아주 비효율적이며 어느 경우에 있어서는 툴 생산성이 심각하게 영향을 받는다. 다른 방법은 소스를 통해 고반응성 가스를 유동시킴으로써 소스를 제위치에서 세정하는 것인데, 이때 가스 종들은 불소 가스 라디칼들이 포획되고 이들이 내외부 이온 소스 구성요소들을 침식시키기 이전에 펌핑 제거되도록 선택된다.
다음은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 양태들에 대한 기본 이해를 제공하기 위해서 간단한 개요를 제시한다. 이러한 개요는 본 발명의 광범위한 개관이 아니며 본 발명의 핵심 또는 중요한 구성 요소들을 식별하고자 하는 것도, 그의 범주를 한정하고자 하는 것도 아니다. 오히려, 개요의 주 목적은 이후에 제시되는 더욱 상세한 설명에 대한 전제부로서 간단한 형태로 본 발명의 몇몇 개념들을 제시하고자 하는 것이다.
본 발명의 양태들은 적어도 하나의 co-가스가 불소-함유 도펀트 소스 가스와 함께 이온 소스 챔버 내로 도입되는 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능을 개선하기 위한 방법을 제공함으로써 이온 주입 프로세스들을 촉진시키며, 이때 co-가스는 소스 가스의 분해되고 이온화된 불소 구성성분들과 반응하여 이온 소스 챔버에 대한 손상을 감소시키고 이온 소스 수명을 증가시킨다. 상기 방법을 수행하기 위한 관련 장치 및 이온 주입 시스템이 본 명세서에서 설명된다.
전술한 목적들 및 관련 목적들의 달성을 위해서, 본 발명은 이후에 충분히 설명되고 특허청구범위에 상세히 지적된 특징들을 포함한다. 이후의 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 임의의 예시적인 양태들 및 구현예들을 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명의 원리들이 사용될 수 있는 다양한 방식들 중의 불과 일부만을 나타낸다. 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 신규한 특징들은 도면들과 연관하여 숙고할 때 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 블록 선도 형태로 본 발명의 하나 또는 그 초과의 양태들을 구현하는데 적합한 이온 주입 시스템이며,
도 2a는 본 발명의 양태에 따른 이온 소스 조립체의 일 실시예를 도시하는 이온 주입 시스템이며,
도 2b는 본 발명의 양태에 따른 이온 소스 조립체의 대체 실시예를 도시하는 이온 주입 시스템이며,
도 2c는 본 발명의 양태에 따른 이온 소스 조립체의 다른 실시예를 도시하는 이온 주입 시스템이며,
도 2d는 본 발명의 양태에 따른 이온 소스 조립체의 또 다른 실시예를 도시하는 이온 주입 시스템이며,
도 3은 본 발명의 양태에 따른 방법을 도시하는 흐름도이며,
도 4는 co-가스의 유속이 증가함에 따라 F-진폭(이온 전류)이 감소되고 HF가 증가되는 AMU-19의 불소 피크 및 AMU-20의 HF 피크를 도시하는 그래프화된 도면이며,
도 5는 불소에 의한 입계의 에칭으로 인한 아크 슬릿 및 아크 챔버 라이너들로부터의 W의 주상 형성들을 제거함으로써 입자들의 감소를 도시하는 그래프화된 도면이다.
본 발명은 이후, 전체적으로 동일한 도면 부호들이 동일한 구성요소들을 지칭하는데 사용된 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 본 발명이 이후에 도시되고 설명된 예시적인 구현예들 및 양태들에 한정되지 않는다는 것은 본 기술분야의 당업자들에 의해 이해될 것이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 하나 또는 그 초과의 양태들을 구현하는데 적합한 이온 주입 시스템(200)이 블록 선도 형태로 묘사되어 있다.
시스템(200)은 빔 경로를 따라 이온 빔(204)을 생성하기 위한 이온 소스 조립체(202)를 포함한다. 이온 소스 조립체(202)는 예를 들어, 관련 동력원(208)을 갖춘 플라즈마 소스(206)를 포함한다. 플라즈마 소스(206)는 예를 들어, 상대적으로 긴 플라즈마 가둠 챔버를 포함하며, 그 챔버로부터 이온 빔이 추출되고 가속된다.
불소 함유 도펀트 가스 소스(216)의 공급은 입구(224)를 경유하여 이온 소스 챔버(206)에 커플링된다. 도펀트 가스 제어기(218)는 이온 소스 챔버(206)로의 도펀트 가스 소스(216)의 유동 및 속도를 작동가능하게 제어한다. 하나 이상의 co-가스(220)의 공급이 입구(224)를 통해서 이온 소스 챔버(206)에 커플링된다. co-가스 제어기(222)는 이온 소스 챔버(206)로 공급될 co-가스의 유동 및 속도를 작동가능하게 제어한다.
불소 함유 도펀트 가스는 3불화 붕소(BF3), 4불화 게르마늄(GeF4), 3불화 인(PF3), 또는 4불화 규소(SiF4) 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 co-가스는 수소(H) 또는 크립톤(Kr) 중 하나 또는 둘을 포함할 수 있다.
이온 소스 챔버(206)의 작동 중에, 불소 함유 도펀트 가스 소스(216) 및 하나 이상의 co-가스(220)가 입구(224)를 통해서 이온 소스 챔버 내로 도입된다. 불소 함유 도펀트 가스 소스(216)는 도펀트 이온들과 불소 이온들을 함유하는 대전 입자들의 플라즈마를 형성하도록 분해 및/또는 이온화된다. 자유 불화 이온들은 이온 소스 챔버 본체와 그의 구성요소들 사이의 아크 슬릿 및/또는 갭들로부터 이탈함으로써 상기 챔버(206)로부터 제거되는 불화수소 분자들을 형성하도록 수소 co-가스(220)와 반응한다. 양전하 분자들의 일부분이 추출 전극(207)에 의해 추출되며 AMU 빔 가이드(211)로 이송된다. 두 경우들에서, 이는 진공 펌프 시스템(234)에 의해 펌프된다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 대체 실시예들을 도시한다. 불소 함유 도펀트 가스 소스 및 하나 이상의 co-가스가 별도의 공급원들로부터 얻어지고 이전의 실시예에서 이온 소스 챔버(206)로 진입하기 이전에 입구(224) 내에서 혼합되는 경우에, co-가스가 하나 이상의 co-가스, 예를 들어 수소 및 크립톤을 포함한다면 co-가스 소스가 도 2b에 도시된 바와 같이, 예비-혼합된 생성물로서 얻어질 수 있으며 단일 생성물로서 이온 소스 챔버로 공급될 수 있다는 것이 또한 고려된다. 도 2b에서, 이온 주입 시스템(200)은 불소 함유 도펀트 소스 가스(216)및 단일 소스 내로 공급되는 co-가스들의 혼합물(226)을 포함하는 이온 소스 조립체(202)를 포함한다. 불소 함유 도펀트 소스 가스(216)는 입구(224)를 통해서 이온 소스 챔버(206)로 공급되며, 이때 도펀트 가스 제어기(218)는 이온 소스 챔버(206) 내로의 도펀트 가스 소스(216)의 유동 및 속도를 제어한다. co-가스들의 단일 소스 혼합물(226)은 입구(224)를 통해서 이온 소스 챔버(206)로 진입하며, 이때 co-가스 제어기(222)는 이온 소스 챔버(206) 내로의 혼합물(226)의 유동 및 속도를 제어한다. 도 2b의 실시예가 단일 입구(224)를 도시하며, 그 입구에 의해서 불소 함유 도펀트 가스 소스(216) 및 co-가스 혼합물(226) 모두가 이온 소스 챔버(206)로 진입하고 있지만, 가스 소스(216) 및 co-가스 혼합물(226)이 별도의 입구, 예를 들어 가스 소스(216)용 입구 및 co-가스 혼합물(226)용 입구를 통해서 이온 소스 챔버로 진입할 수 있다는 것이 또한 고려된다.
이온 소스 챔버(206)의 작동 중에, 불소 함유 도펀트 가스 소스(216) 및 co-가스 혼합물(226)은 입구(224)를 통해서 이온 소스 챔버(206) 내로 방출된다. 불소 함유 도펀트 가스 소스는 도펀트 이온들 및 불화물 이온들을 함유하는 대전 입자들의 플라즈마를 형성하도록 분해 및/또는 이온화된다. 자유 불화 이온들은 진공 펌프 시스템(234)에 의해 챔버(206)로부터 제거되는 불화 수소 분자들을 형성하도록 co-가스 혼합물(226)로부터의 수소 이온들과 반응한다. co-가스 혼합물(226)의 크립톤 가스는 이온화되어서 음으로 하전된(negatively charged) 캐소드 및 반발판으로 가속된다. 이러한 충돌은 캐소드 및 반발판 원자들이 이들 중요한 표면들로부터 스퍼터되어 이온 소스 챔버(206) 내의 덜 중요한 다른 표면들에 재증착되게 한다. 이온화된 크립톤은 또한, 추출 전극(207)을 통해서 아크 챔버로부터 추출되며, 중성 크립톤 이온들이 아크 챔버 구성요소들 사이의 다른 갭들 및 아크 슬릿 밖으로 누출되고 진공 펌프 시스템(234)에 의해 펌프되도록 작용한다.
도 2c는 별도의 입구(219,239,244)들, 즉 소스 가스(216)용 입구(219), 수소 co-가스용 입구(239) 및 크립톤 co-가스(240)용 입구(244)가 제공된 추가의 실시예를 도시한다. 가스(216,236,240)들은 그 후에 이온 소스 챔버(206) 내에서 혼합된다. 이온 소스 챔버(206) 내로의 불소 함유 도펀트 가스 소스(216)의 속도 및 유동은 도펀트 가스 제어기(218)에 의해 제어된다. 수소 co-가스(236)는 입구(239)를 통해서 이온 소스 챔버(206)로 진입하며, 그 속도 및 유동은 co-가스 제어기(238)에 의해 제어된다. 크립톤 co-가스(240)는 입구(244)를 통해 이온 소스 챔버(206)로 진입하며, 그 속도 및 유동은 co-가스 제어기(242)에 의해 제어된다.
이온 소스 시스템(200)의 또 다른 실시예가 도 2d에 도시되며, 여기서 도펀트 가스 소스 및 호환성 co-가스 혼합물이 단일 소스(246)로서 제공된다. 불소 함유 도펀트 가스 및 co-가스들의 단일 소스 혼합물(246)이 입구(250)를 통해 이온 소스 챔버(206)로 진입하며, 이때 제어기(248)가 이온 소스 챔버(206) 내로의 혼합물(246)의 유동 및 속도를 제어한다.
도 3은 본 발명의 양태에 따라서 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 방법(300)을 도시하는 흐름도이다. 상기 방법(300)은 불소 함유 도펀트 소스 가스가 사용될 때 발생되는 자유 불화 이온들의 제거를 촉진시키기 위해서 이온 주입 시스템의 작동 중에 하나 이상의 co-가스를 사용한다. 전술한 도면들 및 설명이 추가의 설명을 위해 본 방법(300)에 또한 참조될 수 있다.
상기 방법(300)은 불소 함유 도펀트 소스 가스 및 하나 이상의 co-가스가 공급되는 블록(302)에서 시작된다. 상기 방법은 불소 함유 소스 가스 및 하나 이상의 co-가스가 이온 소스 챔버 내로 도입되는 블록(306)으로 계속된다. 캐소드들에 의해 방출되는 전자들은 가속되며 블록(308)에서, 불소 함유 도펀트 가스를 열분해하여 바람직한 이온들을 형성하도록 이온 소스 챔버 내에서 불소 함유 도펀트 가스의 가스 분자들을 이온화한다. 블록(310)에서, co-가스는 불화 이온들과 반응된다. 이온화된 도펀트 이온들, 도펀트 동위원소 불화물들 및 불화 수소가 블록(312)에서 추출된다. 분해되고 이온화된 불소 이온 구성성분들은 하나 이상의 co-가스와 반응된다. co-가스가 수소를 포함하는 경우에, 불화 수소 분자들이 형성될 것이며 블록(314)에서 이온 소스 챔버로부터 제거된다. 양전하를 띠지 않는 가스는 아크 챔버로부터 누출될 것이며 그 후에 진공 펌프 시스템에 의해 펌프된다. 블록(316)에서, 추출된 도펀트 이온들은 이온 빔으로부터 실리콘 웨이퍼와 같은 피가공재 내로 주입된다.
간단한 설명의 목적으로, 상기 방법(300)이 연속적으로 실행되는 것으로 묘사되고 설명되었지만, 본 발명이 도시된 순서에 의해 한정되지 않는다고 이해되고 인정되어야 하는데, 이는 본 발명에 따른 몇몇 양태들이 본 명세서에 묘사되고 설명된 것과 다른 순서들로 이루어질 수 있고/있거나 본 발명의 다른 양태와 동시에 이루어질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 이온 소스 챔버 내로의 불소 함유 도펀트 가스와 하나 이상의 co-가스의 유동이 동시에 이루어질 수 있다고 고려된다. 다른 실시예에서, 불소 함유 도펀트 가스가 이온 소스 챔버 내로 도입되고 이온 소스 챔버 내로 하나 이상의 co-가스의 유동이 이어지도록 이들 가스들의 유동이 순차적으로 이루어질 수 있다고 고려된다. 게다가, 도시되지 않은 모든 특징들 또는 블록들이 본 발명의 양태에 따른 방법론을 실시하는데 요구될 수 있다.
최대 빔 전류 및 양호한 생산성을 달성하는데 요구되는 하나 이상의 co-가스의 선택된 유속들은 경험적으로 설정될 수 있다. 불소 함유 도펀트 소스 가스에 비례하여 너무 낮은 co-가스의 유동은 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장의 이득을 위해서 자유 불소 이온들을 효과적으로 제거하지 못할 것이다. 너무 높은 co-가스의 유동은 플라즈마 내의 도펀트 이온들의 수율 감소 및 이용가능한 도펀트 이온 전류의 감소를 초래할 수 있다. 또한, 너무 높은 조합된 가스들의 유속은 소스 압력을 증가시켜서 추출 전극들에 대한 아킹 위험을 증가시킬 것이다. 따라서, 빔 전류에 악영향을 끼침이 없이 최대량의 불화물 라디칼들이 제거되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 co-가스의 유속은 co-가스의 사용 없이 요구되는 빔 전류들을 분배하는 레시피를 규정하고 나서 빔 전류가 강하하기 시작할 때까지 증분식으로 co-가스 유동을 도입함으로써 미리 결정될 수 있다. 소스의 수명 전반에 걸쳐서 안정한 빔 전류 성능을 보장하기 위해서 유동은 임계값보다 몇 퍼센트 미만으로 설정될 수 있다. 또한, 레시피는 AMU 빔 스펙트럼을 수행하고 바람직하지 않은 가스의 감소 대 co-가스와의 반응 후에 형성된 증가된 최종 가스를 비교함으로써 더욱 유효화될 수 있다. 이러한 방식으로, 이온 소스 챔버 내로의 co-가스의 속도 및 유동이 이온 주입 시스템의 작동 중에 조정될 수 있다.
도 4에서 co-가스의 유속이 증가함에 따라 F 진폭(이온 전류)이 감소되고 HF가 증가되는 AMU-19에서의 불소 피크 및 AMU-20에서의 HF 피크를 도시하는 그래프화된 도면이 도시된다. 질량 스펙트럼 분석이 co-가스 유동의 각각의 레벨에 대해 진행되었다. (0 sccm의 가스 유동에 의해 도시된 바와 같이)co-가스의 사용 없이 레시피가 먼저 최적화된다. 도 4를 참조하면, 불소의 최고 피크(AMU 19)가 AMU 19에서 그리고 최저 HF 피크가 AMU 20에서 얻어졌다. co-가스의 유동이 증가됨에 따라서 F 피크가 감소되고 HF 피크가 증가되었다. 따라서 2.5 sccm의 co-가스에서 빔 전류가 하강하기 시작했음이 결정되었으며 이온 소스 챔버의 수명 전반에 걸쳐서 안정한 빔 전류들을 보장하기 위해서 2 sccm으로 진행하기로 결정되었다.
도 5는 불소에 의한 입계들의 에칭으로 인한 아크 슬릿 및 아크 챔버 라이너들로부터 W의 주상 형성물들을 제거함으로써 입자들의 감소를 도시하는 그래프화된 도면이다. 본 발명의 방법에 따라서 주상 형성물들의 제거 후의 입자들의 감소(평균치)뿐만 아니라, 각각의 주입 후에 웨이퍼 상의 0.065 ㎛ 초과로 측정된 입자들의 양이 측정되었다.
본 발명이 하나 또는 그 초과의 구현예들에 관해 도시되고 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부 도면을 읽고 이해할 때 균등한 수정들 및 변형들이 본 기술 분야의 당업자들에게 일어날 것이다. 특히 전술한 구성요소들(조립체들, 장치들, 회로들, 시스템들 등)에 의해 수행된 다양한 기능들에 관해서, 그와 같은 구성요소들을 설명하는데 사용된 ("수단"으로 언급된 것을 포함한)용어들은 비록 여기에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예들에서 기능을 수행하는 설명된 구조와 구조적으로 균등하지 않더라도 달리 나타내지 않는 한, (예를 들어, 기능적으로 균등한)설명된 구성요소의 특정 기능을 수행하는 임의의 구성요소에 대응하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 특이한 특징이 여러 구현예들 중의 단지 하나에 관하여 설명되었더라도, 그와 같은 특징은 임의의 주어진 분야나 특이한 분야에 바람직하고 유리한 한, 다른 구현예들의 하나 또는 그 초과의 다른 특징들과 조합될 수 있다. 게다가, 용어들 "포함하는(including)", "포함하다(include)", "가지는(having)", "가지다(have)", "구비한(with)" 또는 이들의 파생어들이 상세한 설명과 특허청구범위 중 어느 하나에 사용되었다면, 그와 같은 용어들은 용어 "포함하는(comprising)"과 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다. 추가로, 용어 "예시적인"은 하나의 예를 나타내는 것이지 최선 또는 우수한 양태나 구현예를 나타내는 것이 아닌 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템으로서,
    도펀트 가스 제어기, co-가스 제어기 및 이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스 조립체,
    상기 이온 소스로부터 이온 빔을 수용하고 그 이온 빔을 처리하는 빔 라인 조립체, 및
    상기 빔 라인 조립체로부터 이온 빔을 수용하는 타겟 로케이션(location)을 포함하며,
    상기 도펀트 가스 제어기는 상기 이온 소스 챔버 내로의 불소 함유 도펀트 가스 소스의 속도 및 유동을 제어하며, 상기 co-가스 제어기는 상기 이온 소스 챔버 내로의 co-가스의 속도 및 유동을 제어하며, 상기 co-가스는 불소 함유 도펀트 가스와 반응하고, 상기 이온 소스 챔버 내로의 co-가스의 속도 및 유동이 상기 이온 주입 시스템의 작동 중에 조정되고, 상기 co-가스 제어기는 상기 이온 소스 챔버 내로 co-가스를 증분식으로 도입하도록 구성되는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 co-가스 제어기는 하나 또는 그 초과의 co-가스 소스들로부터 이온 소스 챔버로 co-가스를 방출시키는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 co-가스 및 도펀트 가스는 동시에 상기 이온 소스 챔버 내로 방출되는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 co-가스 및 도펀트 가스는 순차적으로 상기 이온 소스 챔버 내로 방출되는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 불소 함유 도펀트 가스 소스는 3불화 붕소, 4불화 게르마늄, 3불화 인, 또는 4불화 실리콘 중의 하나 또는 그 초과인,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 co-가스는 수소를 포함하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 co-가스는 불화 수소를 형성하도록 상기 불소 함유 도펀트 가스와 반응하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 co-가스는 크립톤을 더 포함하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선 및 수명 연장을 위한 이온 주입 시스템.
  9. 이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선을 위한 장치로서,
    불소 함유 가스를 포함하는 도펀트 가스를 이온 소스 챔버 내로 도입하기 위한 도펀트 가스 제어기, 및
    상기 이온 소스의 성능을 개선하기 위해서 상기 도펀트 가스 내의 불소와 반응하는 하나 이상의 co-가스를 상기 이온 소스 챔버 내로 도입하기 위한 co-가스 제어기를 포함하고,
    상기 이온 소스 챔버 내로의 co-가스의 속도 및 유동이 이온 주입기의 작동 중에 조정되고, 상기 co-가스 제어기는 상기 이온 소스 챔버 내로 co-가스를 증분식으로 도입하도록 구성되는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 co-가스는 불화 수소를 생성하기 위해 불소 함유 도펀트 가스와 반응하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선을 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 co-가스는 수소를 포함하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선을 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 co-가스는 크립톤을 더 포함하는,
    이온 주입기 내의 이온 소스의 성능 개선을 위한 장치.
  13. 이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법으로서,
    내부에 플라즈마를 생성하기 위해서 불소 함유 도펀트 가스 소스를 이온 소스 챔버로 도입하는 단계와,
    상기 이온 소스 챔버 내의 오염물들의 형성을 감소시키기 위해 플라즈마 내의 불소 이온들과 반응하도록 작동하는 하나 이상의 co-가스를 소정의 유동 속도로 상기 이온 소스 챔버로 도입하는 단계와,
    분해 및 이온화된 도펀트 및 불소 라디칼들의 구성성분들의 플라즈마를 만들어 내도록 상기 챔버 내에서 불소 함유 가스 소스를 여기시키는 단계,
    상기 이온 소스 챔버의 오염화(poisoning)를 감소시키고 이온 소스 수명을 증가시키기 위해 상기 가스 소스의 분해 및 이온화된 불소 구성성분들을 상기 하나 이상의 co-가스와 반응시키는 단계, 및
    상기 방법의 실행 중에 상기 co-가스의 유동 속도(flow rate)를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 co-가스는 상기 이온 소스 챔버로 증분식으로 도입되는,
    이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스 소스는 3불화 붕소, 4불화 게르마늄, 3불화 인, 또는 4불화 실리콘 중의 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 co-가스는 수소를 포함하는,
    이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 co-가스는 크립톤을 더 포함하는,
    이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스 소스의 분해 및 이온화된 불소 구성성분들을 상기 하나 이상의 co-가스와 반응시키는 단계는, 불화 수소를 형성하는 단계를 포함하는,
    이온 소스 챔버를 포함하는 이온 소스의 생산성을 개선하기 위한 방법.
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