KR20200089764A - 플라즈마 플러드 건(pfg) 작동을 위해 불소 함유 가스 및 불활성 가스를 사용하는 방법 및 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 플라즈마 플러드 건으로 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 포함하는 가스를 전달하기 위한 가스 공급 어셈블리에 관한 것으로서, 상기 어셈블리는, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하인 불소-함유 가스의 부피를 플러드 건으로 전달하도록 구성된다. 상기 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건에서 물질 침착물로부터 휘발성 반응 생성물 가스를 생성할 수 있고, 상기 플라즈마 플러드 건에서 플라즈마 생성 필라멘트의 재-금속화를 수행할 수 있다. 상기 가스량과 함께, 상기 어셈블리 및 방법은 가스 유량을 사용하여 세정 효과를 최적화하고 사용 중 플라즈마 플러드 건으로부터의 필라멘트 물질 손실을 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 이온 주입 장비 및 방법에 관한 것이고, 더 특히 이온 주입 플라즈마 플러드 건의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 분야에서, 이온 주입은 반도체 소자 제작의 기본 단위 작업이다. 이온 주입 장비는 매우 다양한 유형일 수 있고, 빔 이온 주입 시스템, 플라즈마 침지 시스템, 및 다른 다양한 유형의 시스템을 포함할 수 있다.
빔 이온 주입 시스템을 사용하는 경우에, 양으로 하전된 이온은 주입되는 웨이퍼 기재 상에 충돌하고, 이러한 충돌로 인해 웨이퍼 기재의 절연된 영역 상에 양전하가 축적되어 양성 표면 전위가 형성될 수 있다. 웨이퍼 하전은 또한 웨이퍼 기재로부터의 전자의 2차 방출로부터 초래될 수 있다. 웨이퍼 기재 표면 전하는 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 회로와 같은 웨이퍼의 집적 회로 특징부에 나쁜 영향을 미치거나 심지어는 그것을 영구적으로 손상시킬 정도로 충분히 강할 수 있다.
플라즈마 플러드 건 장치는 저-에너지 전자를 포함하는 플라즈마를 발생시킴으로써 저-에너지 전자가 이온 빔에 분산되게 하여 웨이퍼 표면으로 이동할 수 있게 해서 그렇지 않은 경우에 생기는 전하 축적물을 중화함으로써 이러한 표면 전하 축적을 해결하는 데 사용될 수 있다.
플라즈마 플러드 건 장치는 다양한 유형일 수 있지만, 특징적으로 이온화 필라멘트 요소를 갖고서 배열되고 솔레노이드 코일에 의해 둘러싸인 플라즈마 튜브와 결합되고 이온 빔 챔버와 연통하는 아크 챔버를 포함한다. 아크 챔버 내의 이온화 필라멘트 요소는 내화성 금속, 흔히는 텅스텐으로 만들어지고, 저-에너지 전자 플라즈마를 형성하는 데 사용되는 가스는 다른 가능한 가스들 중에서도 특징적으로 불활성 가스, 예컨대 아르곤, 크립톤, 또는 제논이다. 패러데이 어셈블리가 중화 전자를 웨이퍼 근처에 속박하여 웨이퍼 기재 하전을 줄이는 것을 돕기 위해 포함될 수 있고, 전형적으로 전자 도스(dose), 균일도, 및 전하 측정 및 모니터링 부품을 포함한다.
따라서, 플라즈마 플러드 건 장치는 빔 플라즈마 전하를 중화하여 입자 상승을 제어하고 웨이퍼 기재 상의 전하축적(charge-up) 전압을 감소시켜 박막 집적 회로 요소의 정전 파괴(electrostatic destruction)를 방지하는 기능을 함으로써, 빔 이온 주입 시스템의 작동상 문제를 해결한다.
플라즈마 플러드 건 시스템의 작동 중에, 전하-중화 저-에너지 전자는 이온 빔으로 도입되어 웨이퍼 상에 축적되는 양 전하를 중화시키도록 기재 웨이퍼 상에서 작용한다. 그러나, 이 공정 동안, 불활성 가스는 우연히 플라즈마 플러드 건 필라멘트를 스퍼터링하고 천천히 이의 열화를 일으킬 수 있다. 스퍼터링된 필라멘트 물질은 침착된 오염물로서 이온 주입 시스템의 절연체 및 흑연 부품 상에 침착될 수 있는 가스상 물질이 된다. 더 일반적으로, 작동이 계속됨에 따라, 이온 빔 및 응축 가능한 가스 증기가 플라즈마 플러드 건 아크 챔버 및 그것의 부품 내에, 상에, 및 주위에 침착된다. 이러한 증기는 또한 플라즈마 플러드 건과 전기적으로 결합한 패러데이(도스 측정) 어셈블리 상에 침착된다. 그러한 침착물은 그것의 특정한 원천과는 상관없이 플라즈마 플러드 건 시스템의 성능에 해롭고 시스템의 작동 수명에 해롭다. 예를 들어, 성능의 양태에서, 이러한 침착물은 전기적 단락으로 인한 전기적 고장을 초래하기 쉽다. 또한 성능에 관해서, 스퍼터링된 필라멘트 물질, 예를 들어, 텅스텐은 이온 주입되는 웨이퍼 기재에 도달하여, 스퍼터링된 필라멘트 물질, 예를 들어 텅스텐은 기재에서 오염물로서 작용하므로, 이온 주입 시스템 및 방법의 생성물 수율이 감소될 수 있다.
이러한 침착물은 또한 플라즈마 플러드 건 방출 전류를 감소시키고, 필라멘트 누설 전류를 증가시키며, 플라즈마 플러드 건이 도스 측정 시스템의 일부이기 때문에, 패러데이 누설 전류를 생성할 수 있다. 플러드 건의 아크 챔버 내의 침착된 오염물의 이러한 모든 효과는 작동 동안에 누적 효과를 가질 수 있으므로, 침착된 오염물의 세정을 비롯한 정기적인 관리가 필요할 수 있고, 시간이 경과함에 따라 플라즈마 플러드 건의 유효 수명이 감소할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 이온 주입 장비 및 방법에 관한 것이고, 더 특히 이온 주입 플라즈마 플러드 건의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양태는, 가스를 플라즈마 플러드 건으로 전달하기 위한 가스 어셈블리를 제공한다. 상기 어셈블리는, 불활성 가스를 플라즈마 플러드 건에 전달하도록 구성된 유체 공급 패키지를 포함하며, 이는 이온 주입 작업에서 기재의 표면 전하를 조절하기 위한 전자를 포함하는 불활성 가스 플라즈마를 생성하는 데 사용된다. 상기 어셈블리는 또한, 불활성 가스의 플라즈마 플러드 건으로의 전달에 대해 동시에 또는 순차적으로 불소-함유 가스를 전달하도록 구성된, 불활성 가스와 혼합물 형태의, 또는 별개의 가스 공급 패키지 내의 불소-함유 가스를 포함한다. 상기 어셈블리는, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하인 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된다.
이와 관련하여, 본 발명은 또한, 플라즈마 플러드 건(PFG) 성능을 개선하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 (a) 불소-함유 가스를, 필라멘트를 포함하는 PFG에 도입하는 단계, 및 (b) 불활성 가스를 상기 PFG에 도입하는 단계를 포함한다. 이 방법에서, 도입된 불소-함유 가스는, 도입되는 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하이다.
작동 중에 플러드 건의 아크 챔버로 도입될 때, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하의 양의 불소-함유 가스는, 플러드 건 아크 챔버 내에서 원하는 효과를 생성할 수 있고, 이어서, 플라즈마 플러드 건 성능과 수명을 향상시킬 수 있다.
본원에 기술된 양으로 사용된 불소-함유(≤ 10 %) 및 불활성 가스는 아크 챔버 내의 표면에 존재하는 잔류물을 휘발시킬 수 있다. 플라즈마 플러드 건의 필라멘트로부터 유래되고 불소-함유 가스의 사용에 의해 휘발된 잔류물이 필라멘트 상에 재-침착될 수 있어서 플라즈마 플러드 건 내의 필라멘트를 효과적으로 재-금속화시킬 수 있다는 것이다. 그 결과, 불소-함유 가스의 부재 하에 사용되는 필라멘트의 수명에 비해 플라즈마 플러드 건 필라멘트의 필라멘트 수명이 연장될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 세정 효과(cleaning effect)는 불소-함유 가스가 필라멘트의 스퍼터링을 저감하기에 효과적이라는 것일 수 있다. 스퍼터링된 필라멘트 물질(예를 들어, 텅스텐)은 플라즈마 플러드 건을 사용하는 방법에 의해 이온 주입되는 기재 내에 오염물로서 주입될 수 있어서, 방법의 수율의 감소를 초래할 수 있다. 필라멘트의 스퍼터링이 저감되면, 필라멘트 물질의 이온 주입에 의한 기재 오염의 가능성이 저감될 것이고, 그로 인해 기술된 바와 같은 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 사용하여 작동되는 플라즈마 플러드 건을 사용하는 이온 주입 방법의 수율이 증가할 것이다.
필라멘트에 대한 불소-함유 가스의 유리한 효과는, 플라즈마 플러드 건의 사용 기간 후에 관찰될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 플러드 건을 작동하는 기간 동안, 불소-함유 가스를 도입하고 불활성 가스를 도입하면서 필라멘트를 통해 전류가 흐른다. 이 기간의 끝에서, 필라멘트는, 불소-함유 가스 도입이 없는 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트의 중량 손실보다 적은 중량 손실을 갖는다. 예를 들어, 이상적인 조건 하에서 불소-함유 가스는 필라멘트로부터의 임의의 중량 손실을 제거하거나 필라멘트로부터의 임의의 중량 손실을 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 불소-함유 가스를 사용하면, 중량 손실 감소가, 불소-함유 가스 사용이 없는 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트 중량 손실의 50 % 이상 또는 25 % 이상일 수 있다.
본 발명의 다양한 신규성 및 진보성이 있는 청구 대상의 다른 양태, 특징, 및 실시양태는 후속 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더 명백해질 것이다.
도 1은 플라즈마 플러드 건 장치의 구조의 세부를 도시하는, 플라즈마 플러드 건 장치의 개략도이다.
도 2는 이온 주입되는 웨이퍼 기재의 상류에 있는 빔라인 구조부 내의 플라즈마 플러드 건 장치를 이용하는 빔 이온 주입 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시양태에 따른, 가스를 플라즈마 플러드 건에 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리의 개략도이다.
도 2는 이온 주입되는 웨이퍼 기재의 상류에 있는 빔라인 구조부 내의 플라즈마 플러드 건 장치를 이용하는 빔 이온 주입 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시양태에 따른, 가스를 플라즈마 플러드 건에 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리의 개략도이다.
본 발명은 일반적으로 이온 주입 장비 및 방법에 관한 것이고, 더 특히 이온 주입 플라즈마 플러드 건의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는, 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 플라즈마 플러드 건으로 전달하기 위한 가스 공급 어셈블리를 제공한다. 상기 어셈블리는, 불활성 가스를 플라즈마 플러드 건에 전달하도록 구성된 유체 공급 패키지를 포함하며, 이는 이온 주입 작업에서 기재의 표면 전하를 조절하기 위한 전자를 포함하는 불활성 가스 플라즈마를 생성하는 데 사용된다. 상기 어셈블리는 또한, 불활성 가스의 플라즈마 플러드 건으로의 전달에 대해 동시에 또는 순차적으로 불소-함유 가스를 전달하도록 구성된, 불활성 가스와의 혼합물 형태의, 또는 별개의 가스 공급 패키지 내의 불소-함유 가스를 포함한다. 상기 어셈블리는, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하인 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된다.
본원에 사용된 "불소-함유 가스"는, 플라즈마 플러드 건 작동 조건 하에서 가스 형태이고 하나 이상의 불소 원자를 포함하는 화합물이다. 실시양태에서, 예시적인 불소-함유 기체는 F2, HF, SiF4, GeF4, PF3, PF5, BF3, B2F4, NF3, N2F4, N2F2,SF6, MoF6, WF6, CF4; COF2, C2F4H2, 및 CxOzHyFw(여기서, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이거나 0이 아닌 화학양론적으로 적절한 값임)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 불소-함유 가스는 각각 질소- 또는 텅스텐-함유 가스, 예컨대 NF3 또는 WF6이다.
가스 공급 어셈블리에서, 불소-함유 가스는 단일 불소-함유 가스 또는 불소 가스의 혼합물로 나타날 수 있다.
불소-함유와 관련하여, 단일 불소-함유 가스로 본질적으로 이루어지는 가스 공급 어셈블리는, 이것이 어셈블리 내에서 주요한(predominant) 불소-함유 가스임을 의미한다. 즉, 불활성 가스를 제외하고, 어셈블리의 불소-함유 가스 부분에, 불소-함유 가스와 혼합된 다른 가스가 거의 없거나(2 % 이하) 다른 가스가 없다. 어셈블리의 불소-함유 가스 부분에 대한 출발 물질로서, 플루오르화수소와 같은 불소-함유 가스를 고순도(예를 들어, 98 % 이상, 99 % 이상), 매우 고순도(예를 들어, 99.9 % 이상) 또는 초순도(99.99 % 이상)로 사용할 수 있다.
마찬가지로, 일부 실시양태에서, 불소-함유 가스는, 본질적으로 불소 가스, 예컨대 F2, HF, SiF4, GeF4, PF3, PF5, BF3, B2F4, NF3, N2F4, N2F2,SF6, MoF6, WF6, CF4; COF2, C2F4H2, 및 CxOzHyFw(여기서, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이거나 0이 아닌 화학양론적으로 적절한 값임) 중 2 개 이상으로 이루어진 혼합물로 나타낼 수 있고, 상기 혼합물에서, 불소-함유 가스의 혼합물 이외의 다른 가스는 거의 없거나(1 % 이하) 또는 없다. 예시적인 혼합물은 질소- 및 불소-함유 가스 및 텅스텐-불소-함유 가스의 혼합물, 예컨대 각각 NF3 또는 WF6의 혼합물일 수 있다. 마찬가지로, 이들 가스의 혼합물에 대한 출발 물질로서, 예를 들어 고순도, 매우 고순도 또는 초순도의 불소-함유 가스가 사용될 수 있다.
불활성 가스는, 이온 주입 시스템에서 웨이퍼 표면에서 전하 중화를 위해 저-에너지 전자를 발생시키기 위해 플라즈마 플러드 건 어셈블리에 유용하게 사용되는 임의의 적합한 유형일 수 있다. 특정 실시양태에서, 불활성 가스는 예를 들어 아르곤, 헬륨, 네온, 질소, 제논, 크립톤 등, 또는 이들 불활성 가스 중 둘 이상의 혼합물을 포함하거나, 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다.
이러한 가스 공급 어셈블리에서, 불소-함유 가스는 다양한 실시양태에서 불활성 가스와 혼합된 형태로 불활성 가스 유체 공급 패키지 내에 있을 수 있다. 이러한 공급 패키지는 불활성 가스 및 불소-함유 가스 패키지로 지칭될 수 있다. 가스 혼합물을 갖는 그러한 패키지에서, 불소-함유 가스는 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하의 양으로 존재한다. 따라서, 패키지에서 불활성 가스의 양은 불소-함유 기체 및 불활성 가스의 총 부피의 90 % 이상이다.
대안적으로, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 양은, (a) 불소 가스의 불소 대 (b) 불활성 가스의 몰비 (a:b)와 관련하여 기술될 수 있다. 일부 실시양태에서, (a) 불소 기체의 불소 대 (b) 불활성 가스의 몰비 (a:b)는 1:9 내지 1:999의 범위이다.
본 발명의 양태에서, 가스 공급 어셈블리는, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 약 0.1 내지 10 %, 약 0.5 내지 약 5 %, 또는 약 1 내지 약 3 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된다. 예시적인 가스는 NF3과 같은 질소- 및 불소-함유 가스 및/또는 WF6과 같은 텅스텐- 및 불소-함유 가스를 포함한다.
실시양태에서, 상기 패키지는, 총 부피의 90 % 내지 99.9 % 범위의 양의 제논과 같은 하나 이상의 불활성 가스(들) 및 총 부피의 0.1 % 내지 10 % 범위의 양의 하나 이상의 불소-함유 가스(들)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 패키지는, 총 부피의 95 % 내지 99.5 % 범위의 양의 하나 이상의 불활성 가스(들) 및 총 부피의 0.1 % 내지 10 % 범위의 양의 하나 이상의 불소-함유 가스(들)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 패키지는, 총 부피의 96 % 내지 99.25 % 범위의 양의 하나 이상의 불활성 가스(들) 및 총 부피의 0.75 % 내지 4 % 범위의 양의 하나 이상의 불소-함유 가스(들)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 패키지는, 총 부피의 97 % 내지 99 % 범위의 양의 하나 이상의 불활성 가스(들) 및 총 부피의 1 % 내지 3 % 범위의 양의 하나 이상의 불소-함유 가스(들)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 패키지는, 총 부피의 97.5 % 내지 98.5 % 범위의 양의 하나 이상의 불활성 가스(들) 및 총 부피의 1.5 % 내지 2.5 % 범위의 양의 하나 이상의 불소-함유 가스(들)를 포함할 수 있다. 불활성 가스 및 불소-함유 가스 패키지로부터의 가스 혼합물은 플라즈마 플러드 건으로 직접 전달되어 임의의 기술된 범위 내에서 원하는 양으로 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 제공할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 별도의 불소-함유 가스 공급 패키지 내에 있을 수 있고, 어셈블리는, 불소-함유 가스 공급 패키지로부터의 불소-함유 가스 및 불활성 가스 유체 공급 패키지로부터의 불활성 가스를 수용하여, 이들을 혼합하여 플라즈마 플러드 건에 분배하기 위한 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 혼합물을 형성하도록 구성된, 유동 회로를 추가로 포함한다.
유동 회로는, 불활성 가스 및 불소-함유 가스가 플라즈마 플러드 건에 존재할 때, 이들은 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 % 범위의 양이 되도록 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 분배하도록 구성될 수 있다. 유동 회로는 임의적으로, 불활성 가스 및 불소-함유 가스가 플라즈마 플러드 건에 존재할 때, 이들은 각각 총 부피의 95 %-99.5 % 및 0.5 %-5 %, 96 %-99.25 % 및 0.75 %-4 %, 97 %-99 % 및 1 %-3 %, 또는 97.5 %-98.5 % 및 1.5 %-2.5 % 범위의 양이 되도록 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 분배하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 유동 회로는, 각각의 유체 공급 패키지로부터 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 수용하여, 이들을 혼합하여 플라즈마 플러드 건으로 분배시키기 위한 불소-함유 가스와 불활성 가스의 혼합물을 형성하도록 배치된 혼합 챔버를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 유동 회로는, 혼합 챔버에서 불소-함유 가스와 불활성 가스를 혼합하는 것을 선택적으로 가능하게 하거나, 다르게는, 불소-함유 가스와 불활성 가스가 별도로 플라즈마 플러드 건으로 유동하는 것이 선택적으로 가능하게 하도록 구성된 밸브를 포함할 수 있다. 상기 밸브는, 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양이 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위, 또는 본원에 기재된 임의의 더욱 구체적인 범위 내에 있도록 가스의 유동을 조절하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 유동 회로는, 튜빙과 같은 가스 유동 도관을 포함할 수 있으며, 여기서 불활성 가스용 도관은 불소-함유 가스용 도관보다 크며, 튜빙의 보다 큰 크기(sizing)는 불소-함유 가스에 대한 불활성 가스의 더 큰 부피를 제공하는 유동을 허용한다. 이와 같이, 도관의 크기는, 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양이 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위 또는 본원에 기재된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있도록 가스의 유동을 제공할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 가스 공급 어셈블리는, 불소-함유 가스 공급 패키지로부터의 불소-함유 가스의 분배를 제어하고 불활성 가스 공급 패키지로부터의 불활성 가스의 분배를 분리하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 어셈블리에서, 프로세서는 이온 주입 동안 불활성 가스가 연속적으로 분배되도록 불활성 가스의 분배를 제어하도록 구성될 수 있고, 프로세서는 불소-함유 가스가 간헐적으로 분배되도록 또는 불활성 가스의 분배 후에 불소-함유 기체가 순차적으로 분배되도록 불소-함유 가스의 분배를 제어하도록 구성될 수 있다. 연속적 또는 간헐적 분배를 사용하여, 프로세서는, 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양이 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위 또는 본원에 기술된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있도록 가스를 분배하도록 구성될 수 있다.
작동 중에 플러드 건의 아크 챔버로 도입될 때, 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하의 양의 불소-함유 가스는, 작동 중에 플러드 건 아크 챔버 내에서 원하는 효과를 생성할 수 있고, 이어서 플라즈마 플러드 건 성능과 수명을 향상시킬 수 있다. 불소-함유 가스 또는 이로부터 유래된 화학 성분은, 단기 성능 특징, 장기 성능 특징, 또는 플라즈마 플로우 건 또는 부속 이온 주입 시스템의 수명 중 하나 이상을 향상시키는 방식으로 플라즈마 플러드 건의 하나 이상의 부분 또는 아크 챔버의 내부에 침착된 잔류물과 상호 작용할 수 있다.
상기에 다양하게 기술된 가스 공급 어셈블리에서, 다양한 방법 실시양태에서, 불소-함유 가스는, 플라즈마 플러드 건 내에 존재하는 경우에, 플라즈마 플러드 건 내의 물질 침착물로부터 휘발성 반응 생성물 가스를 발생시키기에 효과적이다. 그 결과, 물질 침착물이 휘발되게 하여 아크 챔버의 표면으로부터 제거되게 하고 임의로 또한 아크 챔버로부터 떨어져 나갈 수 있게 하는(예를 들어, 펌핑되어 나가게 함) "세정 효과"가 있을 수 있다. 불소-함유 가스는 아크 챔버의 벽 표면, 절연체, 또는 다른 표면에 존재하는 침착물을 제거하기에 효과적일 수 있다. 이러한 세정 효과에 의해, 사용 동안에 아크 챔버 내의 표면 상에 존재하고 축적된 잔류물의 양은, 불소-함유 가스가 부재한다는 것을 제외하고는 동일한 방식의 플라즈마 플러드 건의 작동에 의해 표면 상에 존재하는 동일한 잔류물의 양에 비해 감소된다. 아크 챔버 내의 잔류물의 존재가 저감되면, 플라즈마 플러드 건의 성능의 개선이 달성될 수 있다. 한 예로서, 절연체에 존재하는 잔류물은 절연체 상에 축적된 잔류물에 의해 직접 초래될 수 있는 단락에 의한 전기적 고장의 발생을 저감 또는 방지할 수 있다.
추가로 또는 대안으로서, 아크 챔버의 표면으로부터 침착물을 제거하면, 또한 필라멘트 성능 또는 필라멘트 수명을 개선할 수 있다. 예를 들어, 아크 챔버 내의 표면에 존재하는 잔류물을 휘발시키면, 플라즈마 플러드 건의 필라멘트로부터 유래된 그러한 잔류물이 아크 챔버에 재-진입하여 필라멘트 상에 재-침착되어서 플라즈마 플러드 건 내의 필라멘트를 효과적으로 재-금속화할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 플러드 건 필라멘트의 필라멘트 수명이, 반응 챔버 내에 불소-함유 가스를 갖지 않는다는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 작동하는 동일한 플라즈마 플러드 건의 동일한 필라멘트의 필라멘트 수명에 비해, 연장될 수 있다.
예를 들어, PFG를 작동시키는 기간 동안, 불소-함유 가스를 도입하고 불활성 가스를 도입하면서 필라멘트를 통해 전류가 흐른다. 필라멘트 물질의 임의의 손실(예컨대, 작동 기간 전후에 필라멘트의 중량을 비교함으로써 결정될 수 있음)이 있는 경우, 중량 손실은, 불소-함유 가스 도입이 없는 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트의 중량 손실보다 적다. 예를 들어, 불소-함유 가스를 사용한 중량 손실은, 불소-함유 가스의 사용이 없는 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트 중량 손실의 약 50 % 미만 또는 약 25 % 미만일 수 있다.
대안으로서 또는 추가로, 다른 잠재적 세정 효과는 불소-함유 가스가 작동 동안에 플라즈마 플러드 건의 필라멘트의 스퍼터링을 저감하기에 효과적이라는 것일 수 있다. 사용 동안에 스퍼터링되어 아크 챔버에 진입하는 필라멘트 물질(예를 들어, 텅스텐)은 플라즈마 플러드 건과 연계하여 작동되는 주입 빔에 도달할 수 있다. 일단 이온 주입 빔에 도달하면, 필라멘트 물질은 이온 주입되고 있는 기재 내에 오염물로서 주입될 수 있다. 필라멘트 물질은, 기재 내에 존재하는 경우에, 이온 주입 방법의 수율을 감소시키는 오염물이다. 본 발명의 이러한 세정 효과, 즉 아크 챔버 내로의 필라멘트 물질의 스퍼터링의 저감으로 인해, 필라멘트 물질에 의한 이온 주입 기재의 기재 오염의 가능성이 저감될 것이며, 그로 인해, 기술된 바와 같은 불소-함유 가스를 사용하여 작동되는 플라즈마 플러드 건을 사용하는 이온 주입 방법의 수율이 플라즈마 플러드 건에서 불소-함유 가스를 사용하지 않는 동일한 방법에 비해 증가할 것이다.
불소-함유 가스가 불소-함유 가스와 불활성 가스의 혼합물로서 플라즈마 플러드 건에 공급되는 실시양태에서, 상기 혼합물은 전술된 바와 같은 예시적인 불소-함유 가스(단일 불소-함유 가스 또는 둘 이상의 조합) 및 전술된 바와 같은 불활성 가스를 포함하거나, 이로 이루어지거나 또는 이로 본질적으로 이루어질 수 있다. 불소-함유 가스 및 불활성 가스로 본질적으로 이루어진 혼합물(예를 들어, 패키지 형태 또는 다르게는 전술된 시스템 또는 방법에 사용된 형태)은, 전술된 불소-함유 가스 및 불활성 가스 이외의 임의의 성분을 비실질적(insubstantial) 양보다 많이 함유하지 않는 혼합물이다.
플라즈마 플러드 건 장치는 본 발명의 광범위한 실시 내에서 본원에 다양하게 기술된 바와 같은 가스 공급 어셈블리를 포함하도록 다양하게 구성될 수 있다. 유사하게, 본 발명은, 다양하게 구성되는 바와 같은 이러한 플라즈마 플러드 건 장치를 포함하는 이온 주입 시스템이 고려된다.
본 발명에서는 추가의 양태에서, 불활성 가스 공급원으로부터 플라즈마 플러드 건으로 유동하는 불활성 가스를 수용하고 이온 주입되는 기재의 표면 전하를 중화하도록 에너지 측면에서 조정된(adapted) 전자를 포함하는 불활성 가스 플라즈마를 상기 불활성 가스로부터 발생시키도록 구성된 플라즈마 플러드 건의 작동 방법이 고려되며, 상기 방법은 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 간헐적으로, 연속적으로, 또는 순차적으로 플라즈마 플러드 건에 도입시키는 것을 포함한다.
전하-중화 저-에너지 전자를 발생시키기 위한 플라즈마 플러드 건 시스템의 작동에 있어서, 불활성 가스는 플라즈마 플러드 건 필라멘트를 스퍼터링한다. 스퍼터링된 물질은 이온 주입 시스템의 절연체 및 흑연 부품 상에 침착물을 형성할 수 있는 가스상 필라멘트 물질이 된다. 작동이 계속됨에 따라, 이온 빔 및 응축 가능한 가스 증기가 플라즈마 플러드 건 아크 챔버 및 그것의 부품 내에, 상에, 및 주위에 침착된다. 이러한 증기는 또한 플라즈마 플러드 건과 전기적으로 결합한 패러데이(도스 측정) 어셈블리 상에 침착된다. 본원에 기술된 방법 및 불소-함유 가스는 본원에 기술된 바와 같은 세정 효과를 제공함으로써 이러한 효과를 저감, 해소 또는 개선하기에 효과적이다. 세정 효과의 한 유형은, 불소-함유 가스가, 본원에 기술된 바와 같은 방법에서 사용되는 경우에, 플라즈마 플러드 건 내의 물질 침착물로부터 휘발성 반응 생성물 가스를 발생시키기에 효과적일 수 있다는 것이다. 이로 인해 아크 챔버 내에 이러한 물질 침착물의 존재의 감소, 즉 불소-함유 가스를 사용하지 않는다는 것만 제외하고는 동일하게 작동되는 동일한 아크 챔버에 비해 더 깨끗한 아크 챔버가 초래될 수 있다. 물질 침착물의 저감으로 인해, 또한 플라즈마 플러드 건의 단기간 성능이 개선될 수 있고 플라즈마 플러드 건의 생성물 수명이 연장될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 불소-함유 가스의 세정 효과는 플라즈마 플러드 건 내의 플라즈마 발생 필라멘트의 재-금속화를 달성한다는 것일 수 있다.
본 발명의 방법에서, 불활성 가스는 단독으로 또는 불소-함유 가스와 혼합되어 하나 이상의 원하는 유량으로 플라즈마 플러드 건으로 유동될 수 있다. 가스 또는 가스 혼합물의 유량은 표준 입방 센티미터/분(SSCM)의 유량 단위로 측정할 수 있다. 본 발명의 방법 실시양태에서, PFG에 도입되는 불활성 가스의 유동은 3 SSCM 이하의 유량이다. 보다 구체적인 실시양태에서, 불활성 가스는 0.1 내지 3 SSCM 범위의 유량, 0.5 내지 2 SSCM 범위의 유량, 또는 0.75 내지 1.75 SSCM 범위의 유량으로 PFG에 도입된다.
이러한 방법의 다양한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 간헐적으로 플라즈마 플러드 건에 도입될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 불소-함유 가스는, 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 간헐적으로 플라즈마 플러드 건에 도입될 수 있으며, 이때 PFG에 도입된 불활성 가스는 3 SSCM 이하, 0.1 내지 3 SSCM, 0.5 내지 2 SSCM, 또는 0.75 내지 1.75 SSCM의 범위의 유량이고, 도입되는 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양은 각각 총 부피의 90 % 내지 99.9 % 및 0.1 % 내지 10 %의 범위 또는 본원에 기술된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있다.
상기 방법의 다양한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 플라즈마 플러드 건으로 연속적으로 도입될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 불소-함유 가스는, 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 플라즈마 플러드 건에 연속적으로(예를 들어, 상이한 유동 스트림으로부터 동시에) 도입될 수 있으며, 여기서 PFG에 도입된 불활성 가스는 3 SSCM 이하, 0.1 내지 3 SSCM, 0.5 내지 2 SSCM 또는 0.75 내지 1.75 SSCM 범위의 유량이고, 도입되는 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양은 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위, 또는 본원에 기술된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있다.
계내 불소-함유 가스 및 불활성 가스가 (적어도 초기에) 별도의 스트림으로 공급될 때, 각각의 개별 스트림의 유량은, 본원에 기술된 세정 효과을 생성하기에, 예컨대 불활성 가스로부터의 저-에너지 전자의 전하 중화 생성을 또한 수행하면서 플라즈마 플러드 건 어셈블리에서 침전물을 제거하고, 내부의 필라멘트를 재-금속화(예를 들어, 재-텅스텐화)시키기에 충분한, 이러한 스트림으로부터 유도된 가스의 상대적 농도를 달성하기 위해 상응하게 변화되고 결정될 수 있다.
상기 방법의 다양한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 플라즈마 플러드 건으로 순차적으로 도입될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동에 대해 순차적으로 플라즈마 플러드 건으로 도입될 수 있으며, 이때 PFG 내로 도입된 불활성 가스는 3 SSCM 이하, 0.1 내지 3 SSCM, 0.5 내지 2 SSCM, 또는 0.75 내지 1.75 SSCM의 범위의 유량이고, 도입되는 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양은 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위, 또는 본원에 기술된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있다.
상기 방법의 다양한 실시양태에서, 불소-함유 가스는 불활성 가스와 혼합하여 플라즈마 플러드 건으로 유동될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 불소-함유 기체 및 불활성 가스의 혼합물은 3 SSCM 이하, 0.1 내지 3 SSCM, 0.5 내지 2 SSCM, 또는 0.75 내지 1.75 SSCM의 유량으로 PFG에 도입되고, 도입되는 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 양은 각각 총 부피의 90 %-99.9 % 및 0.1 %-10 %의 범위, 또는 본원에 기술된 임의의 보다 구체적인 범위 내에 있다.
상기-논의된 방법은 개별 가스 공급 패키지로부터 플라즈마 플러드 건에 제공되는 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 불소-함유 가스와 불활성 가스는 플라즈마 플러드 건의 외부에서 서로 혼합될 수 있다. 예시적 방법에 의해, 상기 혼합물은 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 제외한 임의의 가스를 상당량으로 함유하지 않을 수 있으며, 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 제외한 어떤 다른 가스도 플라즈마 플러드 건에 공급되지 않고, 즉 플라즈마 플러드 건에 예를 들어 개별적으로 또는 혼합물로서 공급되는 가스는 불소-함유 가스 및 불활성 가스로 이루어지거나 본질적으로 이루어진다.
본 발명에서는 불소-함유 가스의 사용을 비롯하여 본원에 다양하게 기술된 임의의 모드에 따라 플라즈마 플러드 건을 작동시키는 것을 포함하는, 관리 작업들 사이의 작동 수명을 증가시키기 위해 플라즈마 플러드 건을 포함하는 이온 주입 시스템을 작동시키는 방법이 고려된다.
본 발명의 배경기술 섹션에서 논의된 바와 같이, 작동상 문제는 이온 주입 시스템의 절연체 및 흑연 부품 상에의 필라멘트-유래된 텅스텐 또는 다른 내화성 금속의 침착 및 이러한 이온 주입 시스템 내의 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버 및 패러데이 어셈블리 영역에서의 다른 원치 않는 물질의 침착을 비롯하여, 빔 이온 주입 시스템에서의 플라즈마 플러드 건 장치의 사용을 특징으로 한다.
일반적 작동 프로토콜로서, 플라즈마 플러드 건은 주기적으로, 예를 들어 역년 기준으로 분기별로 관리되도록 설계되지만, 매우 흔히 그것은 대략 단지 수주일일 수 있는 단지 짧은 기간의 작동 후에 조기 교체를 필요로 한다. 이는 불리한데, 왜냐하면 플라즈마 플러드 건은 이온 주입 시스템의 패러데이, 도스, 균일도 및 전하 모니터 부품의 일부이고 웨이퍼의 적격성 재평가(requalification)는 각각의 플라즈마 플러드 건 진공 브레이크(vacuum break)를 필요로 하기 때문이다.
본 발명은 이러한 작동상 문제에 대한 다양한 해법을 제공한다. 다양한 실시양태에서, 계내 불소-함유 가스가 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버로 유동하는 불활성 가스와 혼합된다. 이러한 혼합물은 불활성 공급원 가스(불활성 가스)를 플라즈마 플러드 건 아크 챔버에 제공하는 데 사용되는 단일 가스 공급 용기에서 상응하는 혼합물을 제공하는 것과 연관될 수 있고, 그래서 상기 혼합물은 이러한 단일 가스 공급 용기로부터 플라즈마 플러드 건에 분배된다. 다른 실시양태에서, 불활성 공급원 가스 및 계내 불소-함유 가스의 개별 가스 공급 용기가 사용될 수 있고, 여기서 불소-함유 가스 및 불활성 공급원 가스는 개별 라인에서 아크 챔버로 공-유동(co-flow)하여 아크 챔버에서 혼합되어 혼합 가스를 형성하거나, 각각의 불소-함유 가스 및 불활성 공급원 가스는 혼합 챔버로 유동하여 혼합 가스를 형성하고 이어서 혼합 가스는 하나의 공급 라인에서 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버로 유동하거나, 불소-함유 가스가 개별 가스 공급 용기로부터, 불활성 가스를 개별 가스 공급 용기로부터 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버로 수송하는 가스 공급 라인으로 유동하여, 불소-함유 가스가 공급 라인 내의 불활성 공급원 가스와 혼합되고 혼합 가스로서 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버로 전달된다. 추가의 변형양태에서, 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건 아크 챔버 또는 아크 챔버로의 불활성 가스 공급 라인으로 주기적으로 투입될 수 있다. 상기 방법의 결과, 즉 세정 효과는 작동 동안에 플라즈마 플러드 건의 표면 또는 부품에 침착된 잔류물의 계속된 또는 진행되고 있는 축적을 저감하는 것; 플라즈마 플러드 건 아크 챔버 필라멘트의 (예를 들어, 주기적인) 재-금속화(예를 들어, 재-텅스텐화)를 달성하는 것; 또는 플라즈마 플러드 건 및 관련 이온 주입 시스템 구조부로부터의, 원치않는 침착물의 주기적인 제거를 달성하는 것일 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 플라즈마 플러드 건 아크 챔버로의 불소-함유 가스의 연속적 유동 및 그 동안 이러한 아크 챔버로의 불활성 공급원 가스의 동시적 및 연속적 유동을, 예를 들어 그것들을 함유하는 공급원 용기로부터 예비혼합된 가스 혼합물로서 제공하거나, 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 개별 가스 공급 용기가 그것의 각각의 가스를 아크 챔버에 직접 공급하거나 아크 챔버의 상류에 있는 혼합 구조부(전용 혼합 챔버 또는 불소-함유 가스를 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버로 유동하는 불활성 가스를 위한 공급 라인에 투입함)로 공급하는 것인 다양한 공-유동 배열로서 제공하는 것을 포함하는 방법 실시양태가 고려된다. 본 발명에서는 또한 불활성 공급원 가스를 플라즈마 플러드 건 아크 챔버로 연속적 또는 간헐적으로 유동시키는 동안에 불소-함유 가스를 이러한 아크 챔버에 주기적으로(예를 들어, 사이클에 따라 또는 사이클에 따르지 않고서) 전달하는 것이 고려된다.
따라서, 본 발명에서는, 요망되는 세정 효과를 제공하기 위해, 예를 들어, 텅스텐과 같은 필라멘트 물질을 플라즈마 플러드 건 필라멘트로 수송하거나 더 일반적으로 침착물과의 반응으로부터 휘발성 반응 생성물 가스, 예를 들어, 불소-함유 가스의 경우에 휘발성 불화물을 형성하여 그 결과의 반응 생성물 가스를 이온 주입 시스템으로부터 용이하게 제거할 수 있게 하기 위해, 계내 불소-함유 가스를 불활성 가스와 혼합하기 위한 다양한 기술이 고려된다. 특정한 실시양태에 의해, 플라즈마 플러드 건 아크 챔버로부터의 휘발성 반응 생성물 가스의 제거는 이온 주입 시스템으로부터의 유출 가스의 통상적인 배출에 의해 달성될 수 있고, 이때 휘발성 반응 생성물 가스는 시스템으로부터의 다른 유출 가스에 혼입되어 그것과 함께 배출된다. 추가로, 또는 대안적으로, 이러한 휘발성 반응 생성물 가스를 제거하기 위해, 펌핑 작업이, 예컨대 플라즈마 플러드 건 아크 챔버로 유동하는 불활성 가스에 불소-함유 가스를 주기적으로 투입하는 단계 동안에 아크 챔버로부터 가스를 펌핑함으로써 수행될 수 있다.
언급된 바와 같은 불소-함유 가스와 불활성 가스는 단일 가스 공급 용기에서 혼합될 수 있고, 각각의 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 위한 개별 용기가 사용될 수 있다. 어떤 경우에도 가스 공급 용기는 임의의 적합한 유형일 수 있고, 예를 들어 고압 가스 실린더, 또는 내부 압력-조절식 가스 공급 용기, 예컨대 엔테그리스, 인크.(미국 매사추세츠주 빌레리카 소재)로부터 상표 VAC® 하에 상업적으로 입수 가능한 것, 또는 흡착제-기반 가스 공급 용기, 예컨대 엔테그리스, 인크.(미국 매사추세츠주 빌레리카 소재)로부터 상표 SDS® 하에 상업적으로 입수 가능한 것을 포함할 수 있다.
따라서, 상기에 논의된 바와 같이, 다양한 실시양태에서, 첫 번째 경우에 불활성 가스 및 계내 불소-함유 가스는 단일 가스 공급 용기로부터 가스 혼합물로서 공급될 수 있다. 다른 실시양태에서, 불활성 가스 및 계내 불소-함유 가스는 플라즈마 플러드 건 및 이온 주입 장치 주위의 개별 용기에 제공될 수 있고, 이때 개별 용기는 장치 내에서의 혼합을 위해 그것의 각각의 가스를 플라즈마 플러드 건 및 이온 주입기 장치로의 개별 유동 라인에 분배한다. 대안적으로, 개별 분배 라인은 플라즈마 플러드 건 및 이온 주입기 장치의 상류에 있는 공통의 공급 라인에 가스를 분배할 수 있어서, 각각의 가스는 공통의 공급 라인을 통해 유동하면서 혼합된다. 그 밖의 추가의 대안으로서, 개별 용기는 각각의 가스를 혼합 챔버에 분배할 수 있고, 혼합 챔버로부터 혼합된 가스는 단일 공급 라인을 통해 플라즈마 플러드 건 및 이온 주입기 장치를 통해 유동한다. 따라서, 단일 가스 혼합물 유체 공급뿐만 아니라 공-유동 배열이 고려되는데, 불활성 가스로부터의 저-에너지 전자의 발생뿐만 아니라 플라즈마 플러드 건의 세정, 플라즈마 플러드 건 필라멘트의 재-금속화 또는 둘 다를 위해, 각각의 가스가 플라즈마 플러드 건 및 이온 주입기 장치에서 또는 그것의 상류에서 배합되어 혼합 가스를 형성하는 것만이 필수적이다.
계내 불소-함유 가스 및 불활성 가스가 개별 공급원으로부터 공급되고 플라즈마 플러드 건 장치의 사용 시점에서 혼합되는 것인 다른 경우에, 플라즈마 플러드 건의 고강도 세정을 제공하기 위해, 가스 공급 회로에 있어서 계내 불소-함유 가스만을 이온 주입 장치 내로 유동시키고 불활성 가스를 유동시키지 않을 가능성을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이는 계내 불소-함유 가스를 플라즈마 플러드 건 장치 내로 퍼지 유동시켜 장치로부터 다른 가스를 없애고 플라즈마 플러드 건의 세정 작업을 간헐적 세정 작업으로서 수행할 수 있도록 구성된 공급 용기 및 매니폴드 배열에 의해 지원될 수 있다.
이러한 간헐적 고강도 세정은 다양한 실시양태에서 장치의 작동 수명을 증가시키기 위해 바람직할 수 있고, 플라즈마 플러드 건 이온 주입 장치를 위한 예방적 관리의 일부로서 통합될 수 있다.
다른 작동 모드에서, 혼합된 계내 불소-함유 가스와 불활성 가스를 동시적으로 공급함으로써 전용 세정 작업을 수행하는 대신에, 특정량의 계내 불소-함유 가스를 통상의 플라즈마 발생 작업을 위해 플라즈마 플러드 건 이온 주입 장치 내로 유동하는 불활성 가스에 주기적으로 사이클 퍼징하거나, 특정량의 계내 불소-함유 가스를 플라즈마 플러드 건의 아크 챔버 내로 직접 주기적으로 사이클 퍼징하여 계내 불소-함유 가스에 의한 계내 세정을 자동적으로 및 주기적으로 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 예를 들어, 불소-함유 가스/불활성 가스 혼합물 중 불소-함유 가스의 미리 결정된 농도를 달성하기 위해 계내 불소-함유 가스를 불활성 가스에 혼합 첨가하도록 구성된 사이클 타이머 프로그램 및 가스 캐비넷 또는 밸브 매니폴드 박스(VMB)를 이용함으로써 지원될 수 있다.
계내 불소-함유 가스를 불활성 공정 가스와 동시적, 간헐적 또는 순차적(교호적)으로 사용하여, 텅스텐과 같은 스퍼터링된 필라멘트 물질의 침착된 축적물 및 다른 침착된 잔류물을 반응적으로 제거하고, 플라즈마 플러드 건 및 주입기 성능의 개선, 플라즈마 플러드 건 내의 필라멘트의 재금속화 또는 둘 다를 달성하는, 본 발명의 방안은 관련 기술분야에서 상당한 발전을 달성한다. 본원에 기술된 바와 같은 불소-함유 가스를 사용하지 않고서 작동되는 동일한 플라즈마 플러드 건의 동일한 작동에 비해, 불소-함유 가스의 사용의 이점은 이온 주입기 내의 플라즈마 플러드 건의 작동 사용 수명을 개선하고, 이러한 장비를 위한 관리 작업을 저감하고, 주입기 성능을 현저하게 저하시킬 수 있는 플라즈마 플러드 건의 해로운 작동의 발생을 저감한다는 것을 포함한다.
이제 도면을 보자면, 도 1은 플라즈마 플러드 건 장치(100)의 구조의 세부를 도시하는, 플라즈마 플러드 건 장치의 개략도이다.
플라즈마 플러드 건 장치는 아크 챔버(120)를 포함하고, 여기에는 상기 아크 챔버의 벽에서 절연체(140)에 의해 지지되고 전기 회로에 의해 필라멘트 전원(260)에 연결된 필라멘트(130)가 위치한다. 필라멘트(130)는 에너지를 받으면, 아크 챔버(120) 내에서 플라즈마(150)를 발생시킨다. 아크 챔버는 그것의 외부 표면에 자석(122)을 구비한다. 아크 챔버는 도시된 바와 같이 아크 전원(250)과 전기적으로 결합된다. 아크 챔버는 솔레노이드 코일 전원(230)에 의해 에너지를 받는 솔레노이드 코일(170)에 의해 둘러싸인 플라즈마 튜브(160)와 결합된다. 플라즈마 튜브(160)에는 플라즈마 튜브를 위한 관리 밸브(180)가 장착된다. 또한 플라즈마 튜브는 빔 플라즈마(210)를 함유하는 이온 빔 챔버(200)와 연통한다. 플라즈마 튜브(160)로부터 방출된 자기장(190)은 이온 빔 챔버 내의 이온 빔(220)의 방향으로 각지게 인도된다. 이온 빔 챔버(200)는 플라즈마 플러드 건 장치의 전원 회로의 일부로서의 외부 전원(240)과 결합된다. 플라즈마 튜브(160)는 격리부에 의해 이온 빔 챔버(200)로부터 전기적으로 격리된다.
작동 시, 도 1의 플라즈마 플러드 건 장치는 에너지를 받으면 아크 챔버에 도입된 불활성 가스로부터 저-에너지 전자를 함유하는 플라즈마를 형성하는 필라멘트에 의해 작동되고, 이때 저-에너지 전자는 웨이퍼 기재(도 1에는 도시되어 있지 않음)의 표면에서의 전하 중화를 위해 이온 빔 챔버(200) 내의 이온 빔에 분산된다.
불활성 가스 및 불소-함유 가스가 플라즈마 플러드 건으로 유입되는 것과 관련하여 다양한 플라즈마 플러드 건 작동 조건이 사용될 수 있다. 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 도입하면서 플라즈마 플러드 건을 작동시키는 방법에서, 아크 전압은 0 내지 90 볼트 범위, 30 내지 70 볼트 범위, 또는 40 내지 60 볼트 범위의 전압일 수 있다. 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 도입하면서 플라즈마 플러드 건을 작동시키는 방법에서, 아크 전류는 0 내지 10 암페어 범위의 전류, 0.1 내지 5 암페어 범위의 전류, 또는 0.25 내지 2.5 암페어 범위의 전류일 수 있다. 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 도입하면서 플라즈마 플러드 건을 작동시키는 방법에서, 추출 전압은 0 내지 30 킬로볼트 범위의 전압, 0 내지 12 킬로볼트 범위의 전압, 또는 0 내지 8 킬로볼트의 범위의 전압일 수 있다. 불활성 가스 및 불소-함유 가스를 도입하면서 플라즈마 플러드 건을 작동시키는 방법에서, 억제 전압은 0 내지 5 킬로볼트 범위의 전압, 0 내지 4 킬로볼트 범위의 전압, 또는 1 내지 4 킬로볼트의 범위일 수 있다. 본원에 기술된 임의의 범위 내의 아크 전압, 아크 전류, 추출 전압 및 억제 전압의 조합이 사용될 수 있다.
도 2는 이온 주입되는 웨이퍼 기재의 상류에 있는 빔라인 구조부 내의 플라즈마 플러드 건 장치를 이용하는 빔 이온 주입 시스템(300)의 개략도이다.
예시된 시스템(300)에서, 이온 주입 챔버(301)는 라인(302)으로부터 도판트 공급원 가스를 수용하여 이온 빔(305)을 발생시키는 이온 공급원(316)을 갖는다. 이온 빔(305)은 필요한 이온을 선택하고 선택되지 않은 이온을 거부하는 물질 분석기 유닛(322)을 통과한다.
선택된 이온은 가속 전극 어셈블리(324) 및 이어서 편향 전극(326)을 통과한다. 이어서 그 결과의 집속 이온 빔은 저-에너지 전자를 이온 빔에 분산시키도록 작동하는 플라즈마 플러드 건(327)을 통과하고, 이어서 이러한 저-에너지 전자로써 증강된 이온 빔은 스핀들(332) 상에 적재된 회전 가능한 홀더(330) 상에 위치한 기재 요소(328) 상에 충돌한다. 그로 인해 도판트 이온의 이온 빔은 요망하는 대로 기재를 도핑하여 도핑된 구조를 형성하고, 저-에너지 전자는 기재 요소(328)의 표면 상의 전하 축적물을 중화하는 역할을 한다.
이온 주입 챔버(301)의 각각의 섹션은 각각 펌프(320, 342 및 346)에 의해 라인(318, 340 및 344)을 통해 배기된다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시양태에 따른, 가스를 플라즈마 플러드 건에 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리의 개략도이다.
플라즈마 플러드 건(480)은, 도 3에서는, 가스 공급 어셈블리의 다양한 작동 양상을 보여주기 위해, 세 개의 가스 공급 패키지(414, 416, 및 418)에 대한 유체 수용 관계로 배열된 것으로 도시되어 있다. 가스 공급 패키지(418)는 가스 공급 라인(460)에 연결된 배출구(436)를 갖는 밸브 헤드 어셈블리(434)를 갖는 용기(432)를 포함한다. 밸브 헤드 어셈블리(434)에는 밸브 헤드 어셈블리 내의 밸브를 완전 개방 상태 및 완전 폐쇄 상태 사이에서 요망하는 대로 전환시켜 용기(432) 내의 가스 혼합물의 분배 작업 또는 대안적으로 밀폐 저장을 달성하기 위한, 밸브의 수동 조작을 위한 핸드 휠(442)이 장착된다. 핸드 휠(442)은 밸브 헤드 어셈블리 내의 밸브의 설정을 변화시키도록 자동적으로 제어되는, CPU(478)에 작동 가능하게 연결된 밸브 작동기, 예를 들어, 공압식 밸브 작동기에 의해 대체될 수 있다.
용기(432)는 예를 들어 계내 불소-함유 가스로서 5 부피%의 플루오린 가스, 및 불활성 가스로서 95 부피%의 제논을 포함할 수 있는 계내 불소-함유 가스/불활성 가스 혼합물을 함유한다. 도시된 바와 같은 가스 공급 라인(460)은 내부에 유동 제어 밸브(462)를 갖는다. 유동 제어 밸브(462)에는 자동 밸브 작동기(464)가 장착되고, 상기 작동기는 작동기를 CPU(478)에 연결하는 신호 전송 라인(466)을 갖고 신호 전송 라인에 의해 CPU(478)는 신호 전송 라인(466) 내의 제어 신호를 밸브 작동기에 전송하여 밸브(462)의 상태를 변화시킴으로써 용기(432)로부터 플라즈마 플러드 건 어셈블리(480)로의 불소-함유 가스/불활성 가스 혼합물의 유동을 상응하게 제어할 수 있다.
용기(432) 내에 예비혼합된 형태로 존재하는 계내 불소-함유 가스/불활성 가스 혼합물을 플라즈마 플러드 건에 공급하는 것의 대안으로서, 도 3의 가스 공급 어셈블리는 유체 공급 패키지(414)가 용기(420) 내에 불활성 가스를 포함하고 유체 공급 패키지(416)가 용기(426) 내에 불소-함유 가스를 포함하는 것인 대안적 배열을 포함한다.
유체 공급 패키지(414)는 이전에 기술된 바와 같이 용기(420)로부터 불활성 가스를 분배하기 위한, 가스 공급 라인(444)에 연결된 배출구(424)를 갖는 밸브 헤드 어셈블리(422)를 갖는 용기(420)를 포함한다. 밸브 헤드 어셈블리에는 핸드 휠(438)이 장착되고, 상기 핸드 휠은 유체 공급 패키지(418)의 경우에서와 같이 CPU(478)에 작동 가능하게 연결된 자동 밸브 작동기로 대체될 수 있다.
마찬가지로, 유체 공급 패키지(416)는 이전에 기술된 바와 같이 용기(426)로부터 불소-함유 가스를 분배하기 위한, 가스 공급 라인(452)에 연결된 배출구(430)를 갖는 밸브 헤드 어셈블리(428)를 갖는 용기(426)를 포함한다. 밸브 헤드 어셈블리에는 핸드 휠(440)이 장착되고, 상기 핸드 휠은 CPU(478)에 작동 가능하게 연결된 자동 밸브 작동기로 대체될 수 있다.
도 3의 시스템에서, 불활성 가스 공급 라인(444)은 신호 전송 라인(450)에 의해 CPU(478)에 작동 가능하게 연결된 작동기(448)가 장착된 유동 제어 밸브(446)를 갖는다. 상응하게, 불소-함유 가스 공급 라인(452)은 신호 전송 라인(458)에 의해 CPU(478)에 작동 가능하게 연결된 밸브 작동기(456)가 장착된 유동 제어 밸브(454)를 갖는다. 이러한 배열에 의해, CPU(478)는 불활성 가스 공급 용기(420)로부터의 불활성 가스의 분배 작업 및 불소-함유 가스 공급 용기(426)로부터의 불소-함유 가스의 분배 작업을 요망하는 대로 수행하도록 프로그래밍 가능하게 구성될 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 유동 제어 밸브(446)의 하류에 있는 불활성 가스 공급 라인(444)은 혼합 챔버(486)에 연결된 말단 공급 라인 섹션(482)을 포함한다. 마찬가지로, 유동 제어 밸브(454)의 하류에 있는 불소-함유 가스 공급 라인(452)은 혼합 챔버(486)에 연결된 말단 공급 라인 섹션(484)을 포함한다. 이러한 배열에 의해, 불활성 공급 가스 및 불소-함유 가스는 각각의 말단 공급 라인 섹션에서 혼합을 위해 혼합 챔버에 도입되고 후속적으로 가스 공급 라인(488) 내의 혼합 챔버(486)로부터 플라즈마 플러드 건(480)으로 유동할 수 있다. 혼합 챔버(486)로부터 배출된 혼합물의 각각의 불활성 가스 및 불소-함유 가스 성분의 상대적 비율은 각각의 가스 공급 라인(444 및 452)에서 유동 제어 밸브(446 및 454)를 적절하게 변화시킴으로써 제어 가능하게 설정될 수 있다.
도 3의 시스템의 추가의 대안으로서, 불활성 가스 공급 라인(444)은, 불활성 가스를 플라즈마 플러드 건 장치로 직접 도입시키기 위한, 예를 들어 이러한 장치의 아크 챔버로 직접 도입시키기 위한, 점선으로 도시된 불활성 가스 공급 라인(490)에 연결될 수 있다. 상응하게, 불소-함유 가스 공급 라인(452)은, 불소-함유 가스를 플라즈마 플러드 건 장치로 직접 도입시키기 위한, 예를 들어 이러한 장치의 아크 챔버로 직접 도입시키기 위한, 점선으로 도시된 불소-함유 가스 공급 라인(492)에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 공-유동된 불활성 가스 및 불소-함유 가스 스트림은 플라즈마 플러드 건에 직접 도입되고 상기 장치의 아크 챔버 내에서 서로 혼합된다.
도 3의 시스템은 또한, 플라즈마 플러드 건(480)이 위치한 주입기 장치의 이온 주입 작업 동안에 용기(420)로부터의 불활성 가스가 연속적으로 플라즈마 플러드 건(480)으로 유동하고 그와 동시에 용기(426)로부터의 불소-함유 가스가 단지 간헐적으로만, 예를 들어 미리 결정된 사이클 간격으로 플라즈마 플러드 건에 도입되도록 작동될 수 있고, 세정 작용 및 필라멘트의 재-금속화는 이러한 미리 결정된 사이클 간격으로, 또는 달리 주기적인 방식으로 달성된다.
도 3의 시스템에서의 작동의 그 밖의 추가의 개질양태로서, 불소-함유 가스는 불소-함유 가스 공급 라인(452, 492) 내의 적절한 밸브, 및/또는 말단 공급 라인 섹션(484)에 의해 개별적으로 플라즈마 플러드 건으로, 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 동시적 유동 동안에 주기적 간격으로 또는 필요하다면 달리 유동할 수 있거나, 대안적으로 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 유동이 종결된 후에 유동할 수 있어서, 단지 불소-함유 가스만이 플라즈마 플러드 건 장치로 유동하게 된다. 밸브는 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 동시적 유동 없이 불소-함유 가스 유동의 이러한 개별 독립적 작동을 지원할 수 있고, 밸브는 예를 들어, 또 다른 작동 모드로서, CPU(478)로의 적절한 연결에 의해, 혼합 챔버로 유동한 불활성 가스와의 혼합을 위해 혼합 챔버(486)로 불소-함유 가스를 전향시키도록 변화될 수 있다.
그러므로, 도 3의 시스템은 단일 가스 공급 용기로부터의 예비혼합된 불활성 가스/불소-함유 가스의 유동, 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 공-유동, 플라즈마 플러드 건의 상류에 있는 혼합 챔버로의 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 공-유동, 플라즈마 플러드 건으로의 불활성 가스의 동시적 유동의 존재 또는 부재 하의, 플라즈마 플러드 건으로의 불소-함유 가스의 주기적 도입(주기적 또는 일정 간격의 세정 모드), 또는 혼합 챔버를 통한 불활성 가스 스트림으로의 불소-함유 가스의 주기적 도입을 비롯한 다수의 작동 모드를 지원하도록 다양하게 구성될 수 있다는 것을 알 것이다. 이러한 시스템에서 예시적으로 도시된 CPU(478)는 특수한 목적으로 프로그래밍된 컴퓨터, 프로그래밍 가능한 논리 제어기, 마이크로프로세서 등을 비롯한 임의의 적합한 유형 또는 유형들의 처리기를 포함할 수 있고 CPU는 불소-함유 가스를 사용한 임의의 전술된 작동 모드를 수행하도록 프로그래밍 가능하게 구성될 수 있다는 것을 상응하게 알 것이다.
마지막으로, 본원에 다양하게 개시된 바와 같은 플라즈마 플러드 건 작업에서 불소-함유 가스를 이용하면, 플라즈마 플러드 건의 작동 수명을 상당히 증가시키고 이온 주입 시스템의 전체 효율을 향상시키는 데 있어서, 관련 기술분야에서 상당한 발전을 달성한다는 것을 알 것이다.
본원에서 본 발명에서는 특정한 양태, 특징 및 예시적 실시양태가 설명되었지만, 본 발명의 활용성은 그것으로 제한되지 않고, 오히려 본원 설명에 근거하여 본 발명의 분야의 통상의 기술자에게 그 자체로 시사되는 바와 같이, 수많은 다른 변형양태, 개질양태 및 대안적 실시양태로 확장되고 그것을 포괄한다는 것을 알 것이다. 상응하게, 이하에 청구되는 바와 같은 본 발명은 이러한 모든 변형양태, 개질양태 및 대안적 실시양태를 그것의 개념 및 범주 내에 포함하는 것으로서 광범위하게 해석되고 이해되도록 의도된다.
실시예 1
Xe 가스를 사용한 빔 전류 시험
흑연 아크 챔버를 갖는 베르나스(Bernas) 이온 공급원(source)이 사용되었다. 빔 조건은 다음과 같았다: 아크 전압: 50V; 아크 전류: 0.75A; 추출 전압: 20 kV; 억제 전압: 3kV. 사용된 불활성 가스는 아르곤이고, 이는 1 sccm 또는 1.5 sccm의 유량으로 아크 챔버로 유입되었다. 불소-함유 가스는 0.021 sccm(1 sccm Ar 유량에서) 또는 0.031 sccm(1.5 sccm Ar 유량에서)의 유량에 상응하는, 2 %의 가스 혼합물(Ar + NF3)에서 사용된 NF3이었다. 아크 챔버는 명시된 가스 유동 하에서 총 11 시간 동안 가동되었으며, 가동 기간 후에 공급원을 검사하고 필라멘트 중량을 측정하였으며, 결과는 표 1에 제시되어 있다.
| 공급원 # | 아르곤 (sccm) | NF3 (%) | 필라멘트 중량 변화 (g) |
| 1 | 1 | 0 | -0.037 |
| 2 | 1 | 2% | -0.021 |
| 3 | 1.5 | 0 | -0.030 |
| 4 | 1.5 | 2% | -0.006 |
모든 필라멘트 중량 변화는 필라멘트 중량 손실과 상관 관계가 있는 음의 값이었다. 불소 가스 NF3의 존재 하에서 필라멘트 중량 손실이 상당히 감소되었다. 필라멘트 중량 손실의 추가 감소는 아르곤 유량을 1 sccm에서 1.5 sccm으로 증가시킴으로써 관찰되었으며, 이는 중량 손실을 0에 가깝게 이동시켰다.
Claims (27)
- 가스를 플라즈마 플러드 건(plasma flood gun, PFG)에 전달하기 위한 가스 공급 어셈블리로서,
이온 주입 작업에서 기재의 표면 전하를 조절(modulating)하기 위한 전자를 포함하는 불활성 가스 플라즈마를 발생시키기 위해 불활성 가스를 PFG에 전달하도록 구성된 유체 공급 패키지, 및
상기 PFG로의 불활성 가스의 전달에 대해 동시적으로 또는 순차적으로 불소-함유 가스를 전달하도록 구성된, 상기 불활성 가스와의 혼합물 형태의 또는 별개의 가스 공급 패키지 내의 불소-함유 가스
를 포함하고, 이때
상기 어셈블리는 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10% 이하인 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 0.1 내지 10 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 0.5 내지 5 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리. - 제 3 항에 있어서,
불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 0.75 내지 4 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리. - 제 4 항에 있어서,
불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 1 내지 3 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리. - 제 5 항에 있어서,
불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 1.5 내지 2.5 % 범위의 불소-함유 가스의 부피를 전달하도록 구성된 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 F2, HF, SiF4, GeF4, PF3, PF5, BF3, B2F4, NF3, N2F4, N2F2,SF6, MoF6, WF6, CF4; COF2, C2F4H2, 및 CxOzHyFw(여기서, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이거나 0이 아닌 화학양론적으로 적절한 값임)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 질소- 또는 텅스텐-함유 가스인, 가스 공급 어셈블리. - 제 8 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 NF3 또는 WF6인, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불활성 가스가 아르곤, 헬륨, 네온, 질소, 제논 및 크립톤 중 하나 이상을 포함하는, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 불활성 가스와의 혼합물 형태로 불활성 가스 유체 공급 패키지 내에 있는, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 별도의 불소-함유 가스 공급 패키지 내에 있고,
상기 어셈블리가, 불소-함유 가스 공급 패키지로부터의 불소-함유 가스 및 불활성 가스 유체 공급 패키지로부터의 불활성 가스를 수용하여, 이들을 혼합하여 플라즈마 플러드 건에 분배하기 위한 불활성 가스 및 불소-함유 가스의 혼합물을 형성하도록 구성된, 유동 회로(flow circuitry)를 추가로 포함하는, 가스 공급 어셈블리. - 제 12 항에 있어서,
상기 유동 회로가
(i) 각각의 유체 공급 패키지로부터의 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 수용하여, 이들을 혼합하여 PFG에 분배하기 위한 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 혼합물을 형성하도록 배치된(arranged), 혼합 챔버, 또는
(ii) 상기 혼합 챔버에서 불소-함유 가스 및 불활성 가스를 혼합하는 것을 선택적으로 가능하게 하고, 다르게는, 불소-함유 가스 및 불활성 가스가 상기 PFG로 별도로 유동되는 것을 선택적으로 가능하게 하도록 구성된 밸브
를 포함하는, 가스 공급 어셈블리. - 제 12 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스 공급 패키지로부터의 불소-함유 가스의 분배 및 상기 불활성 가스 공급 패키지로부터의 불활성 가스의 분배를 제어하도록 구성된 프로세서를 추가로 포함하는 가스 공급 어셈블리. - 제 14 항에 있어서,
상기 프로세서가, 이온 주입 동안 불활성 가스가 연속적으로 분배되도록 불활성 가스의 분배를 제어하도록 구성되고,
상기 프로세서가, 불활성 가스의 분배 중에 불소-함유 가스가 간헐적으로 분배되도록 또는 불활성 가스의 분배 후에 불소-함유 가스가 순차적으로 분배되도록 불소-함유 가스의 분배를 제어하도록 구성된, 가스 공급 어셈블리. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스가 상기 플라즈마 플러드 건에서 물질 침착물로부터 휘발성 반응 생성물 가스를 발생시키거나, 상기 플라즈마 플러드 건에서 플라즈마 생성 필라멘트의 재-금속화를 수행하거나, 둘다에 효과적인, 가스 공급 어셈블리. - 플라즈마 플러드 건(PFG) 성능을 개선하는 방법으로서,
필라멘트를 포함하는 PFG에 불소-함유 가스를 도입하는 단계; 및
상기 PFG에 불활성 기체를 도입하는 단계
를 포함하며, 이때
도입된 불소-함유 가스는 도입되는 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 10 % 이하인, 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 불활성 기체가 3 표준 입방 센티미터/분(SSCM) 이하의 유량(flow rate)으로 상기 PFG에 도입되는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 불활성 가스가 0.1 내지 3 SSCM 범위의 유량으로 상기 PFG에 도입되는, 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 불활성 가스가 0.5 내지 2 SSCM 범위의 유량으로 상기 PFG에 도입되는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 불활성 가스가 0.75 내지 1.75 SSCM 범위의 유량으로 상기 PFG에 도입되는, 방법. - 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 불소-함유 가스 및 불활성 가스가 도입되어, (i) 불소-함유 가스 및 불활성 가스의 총 부피의 0.1 % 내지 10 % 범위의 불소-함유 가스의 부피; 또는 (ii) 1:9 내지 1:999 범위의 (a) 불소 가스의 불소 대 (b) 불활성 가스의 몰비 (a:b)가 존재하는, 방법. - 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PFG가 다음 조건들 중 하나 이상에서 작동되는 방법:
0 내지 90 볼트 범위의 아크 전압, 0 내지 10 암페어 범위의 아크 전류, 0 내지 30 킬로볼트 범위의 추출 전압(extraction), 및 0 내지 5 킬로볼트 범위의 억제(suppression) 전압. - 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PFG를 작동시키는 기간 동안, 불소-함유 가스를 도입하고 불활성 가스를 도입하면서 상기 필라멘트를 통해 전류가 흐르고, 상기 필라멘트는, 불소-함유 가스 도입이 없는 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트의 중량 손실보다 적은 중량 손실을 갖는, 방법. - 제 24 항에 있어서,
중량 손실이, 상기 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트의 중량 손실과 비교하여 50 % 초과만큼 감소되는, 방법. - 제 25 항에 있어서,
중량 손실이, 상기 동일 기간 및 작동 조건에 대한 필라멘트의 중량 손실과 비교하여 25 % 초과만큼 감소되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 공급 패키지가 내부 압력-조절식(internally pressure-regulated) 가스 공급 용기 또는 흡착제-기반 가스 공급 용기인, 가스 공급 어셈블리.
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