JP2004508681A - イオン注入機のための大量ガス送出システム - Google Patents

Abstract

【課題】イオン注入システム、特にシステムのための大量ガス送出システム、及びガス搬送システム並びにイオン注入システム又は他のシステムでの電圧ギャップを越えてガスを供給する方法。
【解決手段】イオン注入システムのためのガス送出システム（１００）は、第１電圧の電位にあるガス源及び第１電圧の電位よりも高い第２電圧の電位にあるイオン源を含む。さらに、システム（１００）は、ガス源とイオン源の間に連結された電気絶縁コネクター（１０８）を含む。また、本発明は、イオン注入システムのイオン源で第２電圧の電位より低い第１電圧の電位にある貯蔵位置で供給源ガスの電位を維持する工程（２０２）、及び供給源ガスを貯蔵位置からイオン源へ送出する工程（２０４）含む、イオン注入システムへのガス送出方法（２００）に関する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、及びより具体的にはガス送出システム及びイオン注入システムまたは他の種類の装置での電圧ギャップを越えてガスを供給するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入機はシリコンウエハに不純物を注入または添加して、ｎ型またはｐ型の半導体材料を製造するのに使用される。ｎ型またはｐ型の半導体材料は、半導体集積回路の製造に活用される。名前が示すように、イオン注入機はシリコンウエハに選択されたイオン核種を添加して、所望の半導体材料を製造する。アンチモン、砒素や燐等のイオン源材料から発生される注入イオンは、結果的にｎ型半導体材料ウエハを生むことになる。これに対して、もしｐ型半導体材料ウエハが望まれるのならば、ボロン、ガリウムまたはインジウム等のイオン源材料から発生されたイオンが注入されるであろう。
【０００３】
イオン注入機はイオン化可能材料から正電荷イオンを発生させるためのイオン源を含む。発生されたイオンはビームに形成され、そして所定のビーム経路に沿って注入ステーションへと加速される。イオン注入機は、イオン源と注入ステーションの間に延びたビーム形成及び整形構造体を含んでいる。ビーム形成及び整形構造体は、イオンビームを維持し、そしてビームが注入ステーションへの途上で通過する細長い内部キャビティーまたは領域の境界を定める。イオン注入機を作動させる時には、内部領域は、イオンが空気分子との衝突の結果、所定のビーム経路から偏向させられる確率を低減するために排気されていなければならない。
【０００４】
高電流イオン注入機のために、注入ステーションのウエハは回転支持体の表面に取り付けられる。支持体が回転するにつけ、ウエハはイオンビームの間を通過する。ビーム経路に沿って流れるイオンは、回転するウエハと衝突し、そして注入される。ロボットアームは、処理されるべきウエハをウエハカセットから抜き取り、そしてそのウエハを支持体表面の所定位置に置く。処理が終了した後、ロボティクスアームは前記ウエハをウエハ支持体表面から取り外し、そして前記処理されたウエハをウエハカセットに再挿入する。
【０００５】
図１は、一般的に参照符号１０に示されているように、典型的なイオン注入機を図示し、イオンビーム１４を形成するイオンを発生するイオン源１２と注入ステーション１６を含む。制御電子機器１１は、注入ステーション１６の処理チャンバー１７内のウエハが受け入れるイオン線量の監視及び制御のために設けられている。イオンビーム１４は、イオン源１２と注入ステーション１６間の距離を移動する。
【０００６】
イオン源１２は、イオン源材料が射出される内部領域を明確にしているプラズマチャンバー１８を含む。このイオン源材料はイオン化可能ガスまたは気化源材料を含んでいても良い。固体形態のイオン源材料は、一組の気化機１９中へ堆積されても良い。二者択一的に、高圧または低圧型容器の何れかに収納されているガス源が使用されても良い。ガス状水素化アルシン（ＡｓＨ_３）やホスフィン（ＰＨ_３）が、イオン注入機の砒素（Ａｓ）及び燐（Ｐ）源として通常使用される。これ等の毒性のために、このようなガス状源は、イオン源１２の近距離で、低圧ＳＤＳ（安全送出システム）容器に収納されていることが多い。
【０００７】
イオン源材料はプラズマチャンバー内に射出され、そしてエネルギーがイオン源材料に当てられて、プラズマチャンバー１８内で荷電イオンを発生する。荷電イオンは、プラズマチャンバー１８の開放側に覆い被さるカバープレート２０の楕円形弧状スリットからプラズマチャンバー内部を出て行く。
【０００８】
イオンビーム１４は、イオン源１２から、例えば真空ポンプ２１等により又排気されている注入ステーション１７へと、排気経路を通り移動する。プラズマチャンバー１８内のイオンは、プラズマチャンバーのカバープレート２０にある弧状スリットから抽出され、そしてプラズマチャンバーのカバープレート２０に隣接する一組の電極２４により、質量分析磁石２２方向に加速される。イオンビーム１４を形成する複数のイオンは、イオン源１２から質量分析磁石２２により形成される磁界内に移動する。質量分析磁石は、イオンビーム形成並びに整形構造体１３の一部であり、そして磁石ハウジング３２の中に維持されている。磁界強度は、制御電子機器１１により、磁石の界磁コイルを通して電流を調節することによって制御される。質量分析磁石２２は，イオンビーム１４に沿って移動しているイオンを、曲線状軌道へと変える原因となる。適当な原子質量を持つこれらのイオンのみが、イオン注入ステーション１６に到達する。質量分析磁石２２から注入ステーション１６へのイオンビーム通過経路に沿って、イオンビーム１４は、質量分析磁石ハウジング３２の高電圧から、接地された注入チャンバーへの電圧降下により、更に整形され、測定され、加速される。
【０００９】
イオンビーム形成並びに整形構造体１３は、四極子集束装置４０、可動ファラデーカップ４２及びイオンビーム中和装置４４を付加的に含む。四極子集束装置４０は、イオンビーム１４のまわりに配置された一揃いの磁石４６を含み、この磁石は、イオンビーム１４の高さを調節するために制御電子機器（図示されていない）により選択的に励磁されている。四極子集束装置４０は、ハウジング５０の中に収納されている。
【００１０】
ファラデーフラッグ４２に向いている四極子集束装置４０の端部に連結されているのは、イオンビーム分解プレート５２である。分解プレート５２は、イオンビーム中のイオンが四極子集束装置４０から出る時に通過する延長開口部５６を含む。分解プレート５２は又、４個の座ぐりされた穴５８を含む。ねじ（図示されていない）は、分解プレート５２を四極子集束装置４０に固定する。分解プレート５２では、範囲Ｄ’、Ｄ”の幅により定義されているイオンビーム分散はその最低値にある、即ちＤ’、Ｄ”の幅はイオンビーム１４が分解プレート開口部５６通過する位置で最低である。
【００１１】
分解プレート５２は質量分析磁石２２と共に、イオンビーム１４から望ましくないイオン核種を排除するように機能する。四極子集束装置４０は支持ブラケット６０と支持プレート６２により支持されている。この支持ブラケット６０は分解ハウジング５０の内部表面に連結されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、イオン源材料は種々の異なった方法でイオン源１２に供給されている。固体のイオン源材料の交換は比較的に時間の掛かる工程なので、ガス源材料の使用が頻繁に利用される。ガス状のイオン源材料の幾つかは有毒なので、漏出時の安全性を高めるために加圧されていないＳＤＳ容器が頻繁に利用される。これ等の容器は典型的にはイオン注入機に隣接してか、またはイオン注入機と一体化したガス用鋼製容器に保管される。この結果、イオン源補充の目的でのＳＤＳ容器の交換は、イオン注入機が設置されているクリーンルームへの立入が必要になり、機械停止時間及び潜在的粒子汚染の一因となる。それ故、現存のイオン源の送出システムの更なる改良が望まれるのである。
【００１３】
本発明は、ガス状のイオン源材料が、イオン注入機から離れた場所で電気的に隔離及び／または配置されているイオン注入機のためのガス送出システムに関する。イオン源材料は中央ガス庫のようなイオン注入機から遠隔位置にあって良く、そして接地電位のような第１電位の所で維持される。ガス状イオン源材料は、その後、ガス送出ネットワークを経て第２電位にあるイオン注入機のイオン源に送出される。このイオン源は電気絶縁コネクタを介してイオン注入機に連結されている。電気絶縁コネクタは、第１電圧の電位が与えられるガス貯蔵及び／または送出ネットワークと、第２電圧の電位で作動するイオン注入機のイオン源間の電圧アイソレータとして役立つ。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス送出システムは、従来技術のガス送出システムに比べて様々な長所を与える。例えば、ガス状イオン源はガス庫のように遠隔位置に貯蔵されそして移動されるので、イオン源材料の交換に関連する機械停止時間は実質上減少する。更に、イオン源材料の交換は注入機から離れた所から実施可能なので、クリーンルーム内でのガス用エンクロージャの取扱いによる潜在的粒子汚染は排除される。加えて、イオン注入機に隣接して設置されているガス・ボックスは最早個々のガス容器（即ち、ＳＤＳ容器）を保有しないので、ガス・ボックスのサイズはかなり縮小されて良い。
【００１５】
本発明の第１の特徴によると、第１電圧の電位にあるガス源、及び第１電圧の電位より高い第２電圧の電位にあるイオン源を含む、ガス送出システムが開示されている。ガス送出システムは更に、ガス源とイオン源の間の流体連通を促進し、そして電気的に第１電圧の電位を第２電圧の電位から絶縁する、ガス源とイオン源の間に連結された電気絶縁コネクタを含む。
【００１６】
本発明の他の特徴によると、ガス送出のための高電圧用アイソレータの構造体が開示されている。アイソレータの構造体は、はめ込み式配置での、第２の電気絶縁チューブにより取巻かれた第１の電気絶縁チューブを含む。アイソレータ構造体は、各端部を例えばステンレス鋼アダプターのようなアダプターにより終結されていて、そして例えばＶＣＲ型取付具に溶接により結合されている。第１チューブは第１圧力でガス状イオン源材料を運び、そして第１と第２チューブの間の間隙は第１圧力とは異なる（即ち、高い）第２圧力で不活性遮断層ガスを運ぶ。アイソレータの構造体は更に、そこに関連しているモニターポートを含み、ここで第２圧力がモニターされ、そしてアイソレータに関連した漏洩を検出するのに使用される。アイソレータの構造体は又、両端の間の弧状形状を防止するのに十分な長さがあっても良いが、ここでそれら両端にはその間に電位差が存在する。
【００１７】
本発明の更なる別の特徴によると、イオン注入システムへガスを送出する方法が開示されている。該方法は、イオン注入システムのイオン源の第２電圧の電位よりも低い第１電圧の電位にある貯蔵位置で供給源ガスを維持することを含む。該方法は、供給源を貯蔵位置からイオン源へ送出することを更に含む。この送出方法は、例えば、大量ガス移送システムとイオン源の間に高電圧用アイソレータの構造体を連結することにより達成される。大量ガスの送出システムは、例えば接地回路の第１電位で維持されるが、他方イオン源は例えば８０ＫＶのような第２電位に維持される。アイソレータの構造体は注入システムから離れた位置にある源材料の貯蔵及び交換を可能にし、それにより、イオン源材料の容易な交換並びに転換を促進する。
【００１８】
前述技術と関連目的の達成に関しては、本発明は以下に十分に記載され、及び特に請求項で示された特徴を含む。以下の記載並びに付随図面は、本発明の特定の図示的な態様を詳細に開示している。しかしながらこれ等の態様は，本発明の理念が使用され得るかもしれない種々の方法のほんの一部を示すに過ぎない。本発明の他の目的、利点及び新規特徴は、図面と共に考察される時、下記に記載の発明の詳細な説明から明白になるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
ここでは本発明は、同様参照符号が明細書全体に渡って同様構成要件を参照するために使用されている図面に関して記載されている。本発明は、貯蔵場所及びイオン源が異なった電圧の電位にあるとき、イオン源ガスを貯蔵場所からイオン注入システムのイオン源へ送出するシステム及び方法を含む。本発明のシステムは、例えば中央ガス庫のようなイオン注入システムから離れた場所にある貯蔵位置に維持されているガスキャニスター内の例えば加圧ガスのようなイオン源ガスを含む。イオン源ガスは、第１電圧の電位、例えば接地回路の電位にある貯蔵場所に維持される。
【００２０】
その後イオン源ガスは、他の種類の処理装置へのガス移動と同等の方法で、大量ガス分配ネットワークを経てイオン注入システムへと移動される。一端イオン源ガスが第２電圧の電位（即ち、約８０ＫＶまたはそれ以上）にあるイオン注入システムに隣接された所に来ると、ガスはイオン源ガスが第１電圧の電位から第２電圧の電位へと別々に増加されることを可能にする１個またはそれ以上の高電圧用アイソレータの構造体を経てイオン注入システムのガス用鋼製容器へと連結される。その後イオン源ガスは必要に応じて第２電圧の電位でイオン注入機に供給される。本発明のシステム及び方法は、イオン注入システムの電位から異なった電位でイオン源ガスの遠隔貯蔵を可能にし、それによりイオン源ガス材料の容易な貯蔵、補充及び交換を促進する。
【００２１】
ここで図面に目を向けると、図２は本発明の例示的な特徴によるイオン源材料送出システム１００を図示するブロック図である。送出システム１００は、イオン注入装置が設置されている例えばクリーンルーム外のようなイオン注入システムから離れた位置にあるガス庫１０２を含む。本発明の一つの特徴によれば、ガス庫１０２は、そこでの多様な処理工程に必要な種々の処理ガスを収容する組立て施設内の中央ガス貯蔵場所である。ガス庫１０２は、多数のキャニスター及びＳＤＳ系容器のみに貯蔵されているのとは異なり、例えば加圧キャニスターのような様々な種類の容器に収納されているかも知れない違う種類の処理ガス類の貯蔵空間を含む。その結果、空のガスキャニスターを交換することは、単純にキャニスターを用途次第で切り離し、そしてガスの送出を中断することなしに新しい物に交換するだけで実施できる。本発明の例示的特徴によれば、ガス庫１０２内の処理ガスは、例えば回路の接地電位のような第１電位で維持される。
【００２２】
送出システム１００は更に、ガス庫１０２から処理ガスを、例えばイオン注入システムのような様々な異なった処理装置に移動させるために、ガス庫１０２に連結して作動する大量ガス移送システム１０４を含む。例えば、大量ガス移送システム１０４は、処理ガスをガス庫１０２から処理装置へ分配するために、弁、ゲージ、その他が関連している複数のガス管路を含んでいても良い。例えば、大量ガス移送システム１０４は、イオン源ガスの容易な切替を促進する（即ち、ｎ型ドーパントからｐ型ドーパントへの切替を可能にする）ために、異なった供給源ガスがそこに存在することを可能にするのと同様な方法で、イオン源ガスの複数の異なった種類をガス庫１０２からイオン注入システムへ送出するために使える。大量ガス移送システム１０４の弁、ゲージ、その他は、用途次第でガス送出システムの領域を分離し、ガス管路の漏出をモニターし、ガス管路をパージしたりするのに利用されても良い。本発明の一つの例示的な特徴によると、多量ガス移送システム１０４に関連するガス管路は、電気的に絶縁されており、そしてガス庫１０２と関連する第１電圧の電位でその中を通過するガス送出を維持するために操作される。
【００２３】
イオン源ガスは、大量ガス移送システム１０４を経て、イオン注入機械（図示略）に隣接し、そして関連していて、時にはイオン注入機ガス庫と呼ばれる排気用エンクロージャへと移動される。エンクロージャまたはガス用鋼製容器１０６の中では、イオン源ガスは、例えば回路の接地電位のような第１電圧の電位から、ガス送出のための高電圧用アイソレータの構造体１０８を経て、イオン注入機が作動する第２電圧の電位（即ち、約８０ＫＶ）へと高められる。図２に図示したように、１個またはそれ以上のアイソレータ（電気絶縁コネクタ）１０８が、種々の異なったイオン源ガスをイオン注入機へ連結するために使用されても良い。それ故、高電圧用アイソレータの構造体１０８は、ガス庫の低電圧部分１１０ａを高電圧部分１１０ｂに、安全でかつ信頼性が高い方法で連結する。
【００２４】
高電圧用アイソレータの構造体１０８は、複数のイオン源処理ガスを、例えば、回路の接地電位のような便利な電位で貯蔵され、そして維持され、及び又、このようなガスを複数のイオン源ガスのコストを低減できるように例えば高圧で便利に貯蔵することを可能にする。
【００２５】
図２は、異なった電圧にある２つのガス庫の間に連結された高電圧用アイソレータ１０８を図示するけれど、他のシステム構成も又使用可能であり、そして本発明の範囲に入ると企図されている。例えば、イオン注入機に関連する高電圧の１つのガス庫も存在し得るし、そしてアイソレータの構造体１０８は、ガスを低電圧で大量ガス移送システム１０４から高電圧ガス庫へと連結しても良い。二者択一的に、１個のガス庫は、例えば接地回路のような低電圧におかれて良く、そしてアイソレータの構造体１０８は、ガスを低電圧のガス庫から高電圧のイオン源へと連結しても良い。
【００２６】
図３は、図２のシステム１００で使用するための、大量ガス移送システム１０４の一部の例示的な概略図である。図３の大量ガス移送システム１０４は、イオン源ガスの４つの異なった種類の送出を供給するシステムを図示しているが、しかしながら、もっと多くのまたは少ない数のイオン源ガスを供給するシステムも又使用されても良く、そして本発明の範囲に入ると企図されている。送出システム１０４は、イオン源ガスをガス庫１０２から、イオン注入システムに関連する組立て施設内の領域へ運送する一組のイオン源ガス投入管路１２０ａ〜１２０ｄを含む。図３のシステム１０４は、ただ１箇所のイオン注入システムへの分配を図示しているが、しかしながら、複数のイオン注入システムへの送出も使用され得、そして本発明の範囲に入ると企図されていることに注意されたい。
【００２７】
他のガス投入管路１２２も又、例えば窒素のような不活性ガスを、連続した弁１２４ａ〜１２４ｄを通過して、多数の管路１２０ａ〜１２０ｄ各々へ運んでいる送出システム１０４で提供されている。不活性ガス管路１２２は又、アイソレータ逆止弁１２６並びに逆止弁１２７ａ〜１２７ｄを経て、高電圧用アイソレータ１０８の各々と連結している。更に、不活性ガス管路１２２は、下記に詳細に渡って説明されるように、高電圧用アイソレータ１０８に関連した漏洩をモニターするのに利用されうる圧力ゲージ１２８またはそれに関連しているモニター装置を有する。
【００２８】
例示的に、もっと詳細なイオン源ガス送出システム部分１０４’は、図４に示されている。４個の管路１２０ａ〜１２０ｄの各々は同様な方法で作動するので、これ等管路のただ一つのみを単純化及び簡潔さを達成する目的で説明する。イオン源ガス管路１２０ａは、万が一にも内側のガス管路１３０から漏洩したような場合にも安全な封じ込めを与えるような外側の封じ込めチューブ１３２によって取り囲まれた内側のガス管路１３０を含む。上記の方法では、いかなる潜在的に有毒または腐蝕性イオン源ガスは、安全に封じ込められ、そして内側のガス管路１３０は、構造的に保護される。二者択一的に、複数の内側ガス管路は、その方が良い場合には、単一の封じ込めチューブの中にあっても良い。イオン源ガス管路１２０ａは、イオン源ガス圧力のモニター／調整のために圧力スイッチ１３６が連結されているカップリング集成装置１３４に取り付けられる。ガス管路１２０ａは又、連結チューブ１３８を経て、それぞれの高電圧用アイソレータ構造体１０８へ、イオン源ガスの特定の流体連通を可能にする、例えば空気ＯＰ型弁のような弁１２１ａを含む。
【００２９】
例えば、窒素ガスのような不活性ガスは、不活性ガス管路１２２を通って供給され、そしてＴ型集成装置１４０を通って分配される。不活性ガスは、弁１２４ａを通って図４の連結チューブ１３８に選択的に連結されても良い。手動遮断弁１２６は又、連結チューブ１４２と逆止弁１２７ａを経て、不活性ガスを高電圧用アイソレータ１０８の外側部分に選択的に連結するために、不活性ガス管路１２２に連結される。
【００３０】
カップリング集成装置は、以下のような例示的な方法で作動されても良い。イオン源ガスがイオン注入機に移動させられている時に、弁１２１ａは開いており、それによりイオン源ガスを高電圧用アイソレータの構造体１０８と流体連通の状態にする。この時点で、管路１２０ａに関連する不活性ガス供給弁１２４ａは閉じられており、それにより不活性ガスがイオン源ガスを希釈するのを妨げる。しかしながら手動弁１２６はその前に開けられており、不活性ガスが高電圧用アイソレータ構造体１０８の例えばその外側チューブの中へと侵入するのを許す。それ故、構造体１０８の内側チューブ内にあるイオン源ガスは、前に開けられている弁１２６を経て外側チューブの中で不活性ガスにより取り囲まれている。好ましくは、不活性ガス圧力はイオン源ガス圧力よりも大きいので、それにより構造体１０８の内側チューブに関連するいかなる漏洩も内側チューブ上へとの不活性ガスの漏洩を起こし、かくして内側チューブから出てくる潜在的に腐蝕性イオン源ガスの漏洩を防止する。更に、いかなるこのような漏洩も、圧力ゲージ１２８、圧力変換器または他の種類の分析モニタリングツールを経てモニターされても良い。もし管路１４２内の不活性ガス圧力が変化（即ち、低下）すれば、それは不活性ガスが高電圧用アイソレータの構造体１０８の内側チューブ内へまたは内側チューブから漏れているのである。不活性ガス圧力は、多種類の弁の操作をモニター及び調整する助けになるように、ゲージ１２８及び微調整器（図示されていない）によりモニターされても良い。例えば、微調整器は、圧力ゲージ１２８を経て圧力の低下が検出された時には（即ち、図５にある内側封じ込めチューブ１５０の破壊を意味している）、弁１２１ａ〜１２１ｄを閉じ、そして弁１２４ａ〜１２４ｄを開き、こうして不活性ガスにより源ガスが希釈されるのを排除する。
【００３１】
不活性ガス管路１２２は又、必要に応じてイオン源ガス管路をパージするために利用されても良い。このような場合には、イオン源ガス管路弁１２１ａ〜１２１ｄは閉じられ、そして不活性ガス管路弁１２４ａ〜１２４ｄが開かれる。不活性ガスは、その後管路１３８を通って高電圧用アイソレータの構造体１０８の内側チューブ領域へと流れることができ、そしてこのようにしてイオン注入機側でイオン源ガス管路をフラッシュする。二者択一的にまたはこれに加えて、イオン源ガス管路弁（図示されていない）の他の組は閉じられ、そして不活性ガスが管路１２０ａ〜１２０ｄを通ってガス庫１０２へと戻されても良い。いずれにしろ、図３及び図４のガス移送システム１０４、１０４’は、イオン源ガスをイオン源ガスがガス庫１０２に貯蔵されている所での電位と同等であり得る第１電圧の電位にある高電圧用アイソレータの構造体１０８へ供給する。
【００３２】
図５は図２のガス用エンクロージャ１０６を詳細に図示した透視図である。特に、図５は１つまたはそれ以上の高電圧用アイソレータの構造体１０８は、イオン源ガスを第１電圧の電位（即ち、接地回路）にあるガス用エンクロージャの第１部分１１０ａから、第２電圧の電位（即ち、イオン注入機の作動電位）にあるガス用エンクロージャの第２部分１１０ｂへ連結するために使用されても良い。図５に図示されているように、ガス移送システム１０４の一部分は、ガス用エンクロージャ１０６の第１部分１１０ａに入る。イオン源ガスは、例えばＶＣＲ型の取付具のようなカップリング１５２を経て高電圧用アイソレータの内側チューブ１５０に入る。カップリング１５２は金属／絶縁物転移１５４を経て内側チューブ１５０へと連結する。内側チューブ１５０は、一端（第１部分１１０ａ）の第１電位を、他端（第２部分１１０ｂ）の第２電位から分離するのを助けるために、例えばガラス、セラミック、石英、ガラス／セラミック、叉は他の誘電体のような絶縁材料で作られている。
【００３３】
高電圧用アイソレータ１０８は又、イオン注入機への連結を可能にするその他端上にカップリング１５６を有する。外側チューブ１５８は高電圧用アイソレータ１０８の内側チューブ１５０を取り巻いており、そしてその中であらかじめ設定されていた圧力を有する不活性ガスが流れる不活性ガス管路１４２と流体的に連結される。上記に説明したように、不活性ガスは、内側チューブ１５０における漏洩の負の衝撃を軽減するために使われ、そして圧力ゲージ１２８、叉は他のモニター装置はいかなるそのような漏洩をも容易にモニターするのを促進する。
【００３４】
図６ａは、本発明の１つの例示的特徴による高電圧用アイソレータの構造体１０８の断面を図示する。上記に簡単に説明したように、高電圧用アイソレータの構造体１０８は、一般的に円筒形外側チューブ部分１６２（図５のチューブ１５８に相当する）により取り巻かれている一般的に円筒形内側チューブ部分１６０（図５のチューブ１５０に相当する）を有する細長い一般的に円筒形チューブを含む。内側チューブ部分１６０は、第１端部１６４からその第２端部１６６を通過してイオン源ガスを移送する。特に、第１端部１６４はＶＣＲ型取付具のようなカップリング１６８で終結し、そしてガス用エンクロージャ１０６の低電圧部分１１０ａにあるガス移送システム１０４へと高電圧用アイソレータ１０８を連結する。更に、第２端部１６６は、ＶＣＲ型取付具のようなカップリング１７０で終結し、そしてアイソレータ１０８をガス用エンクロージャ１０６の高電圧部分１１０ｂを経てイオン注入機に連結する。
【００３５】
内側チューブ１６０は、例えば硼珪酸ガラスのような電気的に絶縁材料で作られている。しかしながら二者択一的に、他の電気絶縁材料も使用可能であり、そして本発明の範囲に入ると企図されている。例えば、他の例示的な材料は、珪酸アルミニュームガラス、セラミック材料、その他（即ち、商品名パイレックス（Ｐｙｒｅｘ）（Ｒ）、デュラン（Ｄｕｒａｎ）（Ｒ）、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）（Ｒ）７７４０他）を含んでいても良いが、これらに限定されない。外側チューブ１６２は、はめ込み式配置で内側チューブ１６２を取り巻き、そして内側チューブよりも大きな直径を有し、それ故にその間の間隙１７２を定義している。間隙１７２は、不活性ガスが外側チューブ１６２と内側チューブ１６０の外側の中を流れるのを可能にするが、もし内側チューブ１６０の中のイオン源ガスに関連する圧力と違う（即ち、大きな）圧力で維持される場合には、内側チューブ１６０からイオン源ガスの漏洩を防止するように作動される。外側チューブ１６２は又、例えばポリプロピレン、テフロン（Ｒ）、そのほかの電気絶縁材料で作られている。
【００３６】
図６ａの高電圧用アイソレータ１０８は又、例えば図５のガス管路１４２を経て、例えば窒素のような不活性ガスが間隙１７２に注入されるのを可能にする外側チューブ１６２に関連するポート１７４を含む。一つの例示的なポートの形状は、図６ｂに詳細が図示されているが、これは端部１６４の例示的な断面図を表す。ポート１７４は、端部キャップ１７８の孔により定義されている穴を含む。穴１７６は、例えば不活性ガス管路１４２に連結するフレキシブルチューブのようなチューブ１８０に嵌り合う。
【００３７】
内側チューブ１６０と外側チューブ１６２の間隙１７２は、端部キャップ１７８によって封止される。端部キャップ１７８は、内側チューブ１６０に関連するガラス−金属転移部品１８４をそこで取り囲むまたは係合する内側内腔１８２を有し、そしてその中を通してカップリングを受け入れる。また、端部キャップ集成装置１７８は、高電圧用アイソレータ１０８に関連する漏洩を防止するように流体密封を与えるために、外側チューブ１６２、端部キャップ１７８及び蓋１８８に取り付けられていてかみ合うように作動する１個またはそれ以上のＯリングを含む。二者択一的に、これ等の部品は溶接して一体化されていても良い。
【００３８】
高電圧用アイソレータ１０８は、イオン源ガスの電圧を第１電位から第２電位へと上げるのを促進するように作動する。例えば、イオン源ガスは回路の接地電位のガス庫１０２で貯蔵され、そして貯蔵電位（即ち、第１電位）のイオン注入機のガス用エンクロージャ１０６の第１部分１１０ａに移動させられても良い。イオン注入機は高電圧（即ち、約８０ＫＶ）で作動するので、高電圧用アイソレータ１０８は、イオン源ガスが安全にしかも信頼度高くイオン注入機の作動電圧（即ち、第２電位）へと上げられる構造体を提供する。本発明の一つの例示的な特徴によると、高電圧用アイソレータ１０８は、その間が弧状形状になることなしにその両端１６４、１６６を横切って存在する電位差に耐えられるに十分な長さを有する。一般的経験則は、約１０ＫＶの電位差毎に約１インチ（約２．５４ｃｍ）の長さを許容する。それ故、もし約８０ＫＶ電位差が両端１６４、１６６間に存在するならば、約８インチまたはそれ以上の長さがあることが望ましいであろう。しかしながら、弧状形状を阻止するどのような長さが利用されても良いし、またこれは本発明の範囲に入ると企図されている。
【００３９】
本発明の他の特徴によると、イオン注入システムへイオン源ガスを送出する方法が図７に図示されており、そして参照符号２００で明示されているように開示されている。方法２００は、イオン源ガスを第１電圧の電位２０２にある貯蔵位置に維持すること、及びその後イオン源ガスを第２電圧の電位にあるイオン源２０４に送出することを含む。例えば、イオン源ガスは、回路の接地電位で図２のガス庫１０２に貯蔵され、そしてその後、高電圧（即ち、約８０ＫＶ）で作動するイオン注入システムのイオン源へと送出されても良い。
【００４０】
本発明の一つの例示的な特徴によると、イオン源ガスを送出することは、図８のフローチャート通りに実施されても良い。イオン源ガスはその貯蔵位置から、例えば図２の大量ガス移送システム１０４を使用してイオン注入システムに関連しているガス用エンクロージャへと移動され、そして工程２０６で、高電圧用アイソレータの構造体（即ち、図６ａ及び６ｂの構造体１０８）に連結される。高電圧用アイソレータは、工程２０８でイオン源ガスがそこを通ってイオン注入システムへとの移動を与える注入システムのイオン源へ連結する。高電圧用アイソレータは、イオン源ガスの電位を、安全で信頼性の高い方法で、例えばシステムガス用エンクロージャ（即ち、図２のガス用エンクロージャ１０６）の中のような一般的にイオン注入システムに隣接した位置で、第１電位から第２電位へと上げるのを促進する。
【００４１】
イオン源ガス送出は、ガス送出が漏洩し易いシステム条件の下で継続されないことを保証するために、工程２１０でモニターされても良い。例えば、高電圧用アイソレータは、不活性ガスを含んでいる外側チューブが内側チューブを取巻いている図６ａ及び６ｂの構造体１０８と同じような方法で配列されていても良い。外側チューブの不活性ガスは、そこで内側チューブのイオン源の圧力よりも高い圧力で維持される。その結果、もし内側チューブに関連するいかなる漏洩が存在しても、イオン源ガスはその中に封じ込められるであろう。外側チューブの不活性ガスの圧力をモニターすることにより、例えば仮に圧力があらかじめ決められていた閾値より下に下がった場合のように圧力が降下すれば、漏洩は検出される。
【００４２】
もし圧力があらかじめ決められていた閾値より下がった場合には、アイソレータ構造体に関連する漏洩が存在するとの決定が下される。イオン源ガス移動はその後その決定に基づいて、例えば図２の多量ガス移送システム１０４に関連する移動弁を閉鎖することにより、工程２１２で中止される。
【００４３】
本発明は正確な態様に関して示され又記載されているが、しかし、本の明細書と添付の図面を読み、そして理解した当業者には同様の改変及び変更が起こるであろうことは認識できるであろう。特に上記に記載された構成部品（集成装置、装置、回路、システム、その他）により実施される様々な機能に関しては、このような構成部品を説明するために使用される用語（「手段」に関する参照を含めて）は、他に説明が無い限り、それが仮に開示された構造体に構造的に同等で無いような場合でも、本発明の図示された例示的な態様での機能を実施する記載された構成部品の特定の機能を実施するいかなる構成部品（即ち、機能的に同等）にも相当すると企図されている。その上、本発明の特別な特徴は、複数の態様のただ一つだけに関して開示されているかも知れないが、このような特徴は、如何なる特定のまたは特別な出願に必要であり、そして利点があるならば、他の態様の一つまたはそれ以上の他の特徴と結合されても良い。更に、用語「含む」「含んでいる」「有する」「有している」及びそれらの変形が発明の詳細な説明または請求項に使用されている範囲に関しては、これ等の用語は用語「含む」と同等な意味を包含していると企図されている。
【００４４】
（産業上の利用可能性）
本発明のシステム及び方法は、安全で、効果的でそして経済的な源ガス送出をイオン注入システムへ提供するイオン注入のような半導体処理の分野で使用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】
イオン注入システムにおける従来の水平ダイアグラムを示す図である。
【図２】
本発明の一つの例示的な特徴によるイオン源材料の送出システムを図示する構成図である。
【図３】
本発明の一つの特徴による第１電圧の電位に維持されているイオン源ガスの送出モジュールの一部を図示する概略図である。
【図４】
本発明の一つの特徴による図３のイオン源ガスの送出モジュール部分を図示する概略図である。
【図５】
本発明の一つの特徴による異なった電位に維持されている２個の排気用エンクロージャの間に連結された複数の高電圧用アイソレータの構造体を図示する複合透視図及び概略図である。
【図６ａ】本発明の一つの特徴による高電圧用アイソレータの構造体を示す横断面図である。
【図６ｂ】本発明の一つの特徴による図６ａの高電圧用アイソレータの構造体における端部部分を示す相互関係を与える横断面図である。
【図７】本発明の一つの特徴によるイオン源材料をイオン注入システムへ送出する方法を図示したフローチャート図である。
【図８】本発明による貯蔵位置及びイオン源位置が異なった電圧レベルで維持されている場合の、イオン源ガスを貯蔵位置からイオン源へ送出する方法を図示した別のフローチャート図である。

Claims (26)

1. イオン注入システムのためのガス送出システム（１００）であって、
   第１電圧の電位にあるガス源（１０２）と、
   前記第１電圧の電位よりも大きな第２電圧の電位にあるイオン源と、
   前記ガス源と前記イオン源との間に接続された電気絶縁コネクタ（１０８）とを有することを特徴とするガス送出システム。
2. 前記第１電圧の電位は、回路の接地電位として構成されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記ガス源は、加圧されたガスを供給することを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 電気絶縁コネクタ（１０８）は、第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）を含んでいることを特徴とする請求項１記載のシステム。
5. 前記第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）は、硼珪酸ガラス、珪酸アルミニウムガラス、石英、またはセラミック材料を含んでいることを特徴とする請求項４記載のシステム。
6. 電気絶縁コネクタ（１０８）は、前記第１の電気絶縁チューブの外側にはめ込まれた第２の電気絶縁チューブ（１５８，１６２）を更に含み、前記はめ込み式配置が、チューブ間に間隙（１７２）を形成し、これにより前記間隙（１７２）内における加圧ガスの送出を容易にすることを特徴とする請求項４記載のシステム。
7. 前記間隙（１７２）内のガス圧力は、前記第１の電気絶縁チューブ内のガス圧力よりも大きく、これにより、前記第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）から前記間隙（１７２）へのガスの漏洩を防止することを特徴とする請求項６記載のシステム。
8. 前記第２の電気絶縁チューブ（１５８，１６２）に関連したポートに連結された圧力モニター装置（１２８）を更に含み、この圧力モニター装置（１２８）が、前記間隙内の圧力変化を検出するように操作可能であることを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 前記圧力モニター装置（１２８）に関連した安全コントローラを更に含み、前記安全コントローラが、前記圧力モニター装置（１２８）により与えられた圧力情報に基づいて、前記電気絶縁コネクタ（１０８）からガス源を切り離すことができることを特徴とする請求項８記載のシステム。
10. 前記間隙（１７２）内のガス圧力は、前記第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）内のガス圧力とは異なり、前記電気絶縁コネクタ（１０８）に接続したモニター装置を更に含んでおり、このモニター装置（１２８）が、前記電気絶縁コネクタ（１０８）に関連した漏洩を検出するように作動可能であることを特徴とする請求項６記載のシステム。
11. 前記電気絶縁コネクタ（１０８）は、ガス送出用の複数の高電圧用アイソレータを含み、これらのアイソレータの各々は、さらに、
    前記ガス源から前記イオン源へガスの移動を可能にする内側延長チューブ（１５０，１６０）と、
    この内側延長チューブ（１５０，１６０）に、はめ込み式で配置される外側延長チューブ（１５８，１６２）とを含み、
    前記はめ込み式配置は、それぞれ前記内側延長チューブ（１５０，１６０）と前記外側延長チューブ（１５８，１６２）の間の間隙（１７２）を形成し、前記間隙（１７２）内に不活性保護ガスを含むように構成されている請求項１記載のシステム。
12. 前記アイソレータの各々は、他のアイソレータ内のガスとは異なるガスを移動するように構成されており、これにより、前記イオン源からの供給ガスを迅速に切り替えることを容易にすることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
13. 前記アイソレータの各第１端部を取り囲み、イオン源に接続される第１の排気用エンクロージャ（１１０ａ）と、前記アイソレータの各第２端部にあって前記イオン源に接続されている第２の排気用エンクロージャ（１１０ｂ）を更に含み、それぞれの前記第１の排気用エンクロージャ（１１０ａ）は前記第１電圧の電位に維持され、かつ第２の排気用エンクロージャ（１１０ｂ）は、前記第２電圧の電位に維持されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
14. 前記第１、第２の排気用エンクロージャ（１１０ａ、１１０ｂ）に連結された弁装置（１２１，１２４，１３８）をさらに含み、
    前記第１、第２の排気用エンクロージャは、それぞれ第１の形態において、前記ガス源に向かって第１方向に供給源ガスを放出し、また、第２の形態において、前記イオン源に向かって第２方向に前記供給源ガスを放出するように構成されていることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
15. イオン注入システムにガスを送出する方法（２００）であって、
    ある貯蔵位置における電位を、前記イオン注入システムのイオン源での第２電圧の電位よりも低い第１電圧の電位に維持する工程（２０２）と、
    前記貯蔵位置からイオン源に供給源ガスを送出する工程（２０４）とを含むことを特徴とする方法。
16. 前記貯蔵された供給源ガスは加圧されていることを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 前記第１電圧の電位は、ほぼ接地回路の電位であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
18. 前記第２電圧の電位は、約８０ＫＶであることを特徴とする請求項１５記載の方法。
19. 前記貯蔵された供給源ガスを送出する工程（２０４）は、
    第１電圧の電位にあるガス移送システムを介して、前記供給源ガスが前記イオン源の方向に流れるように弁装置を係合させる工程（２０６）と、
    高電圧用アイソレータを介して前記ガス移送システムを前記イオン源に連結する工程（２０８）とを含んでいることを特徴とする請求項１５記載の方法。
20. 前記高電圧用アイソレータを介して前記ガス移送システムを前記イオン源に連結する工程は、
    前記高電圧用アイソレータの第１端部を前記ガス移送システムに連結して、前記第１端部が第１電圧の電圧となり、
    前記高電圧用アイソレータの第２端部を前記イオン源に連結して、前記第２端部が第１電圧の電位となることを含んでいる請求項１９記載の方法。
21. 前記高電圧用アイソレータは、前記第１電圧の電位と前記第２電圧の電位との電位差である所定の電圧に十分耐えられる長さを有する第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）を含んでいることを特徴とする請求項１９記載の方法。
22. 前記高電圧用アイソレータは、さらに、第２の電気絶縁チューブ（１５８，１６２）を含み、この第２の電気絶縁チューブ（１５８，１６２）は、前記第１の電気絶縁チューブ（１５０，１６０）の外側にはめ込み式に配置され、このはめ込み式配置が、チューブ間の間隙（１７２）を形成していることを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 前記貯蔵位置から前記イオン源に前記供給源ガスを送出する工程は、
    供給源ガスを第１圧力で前記第１電気絶縁チューブ（１５０，１６０）内に移送し、
    前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記第１、第２の電気絶縁チューブ間の前記間隙（１７２）内に不活性ガスを移送する各工程を含み、
    これにより、前記供給源ガスが間隙内に漏洩するのを防止することを特徴とする請求項２２記載の方法。
24. 前記間隙（１７２）内における前記不活性ガスの前記第２圧力をモニターする工程（２１０）をさらに有し、これにより、前記第２圧力が所定の閾値圧力より低下する場合に漏洩が検出されることを特徴とする請求項２３記載の方法。
25. 前記高電圧用アイソレータを第１方向にパージする工程をさらに含み、前記供給源ガスが前記ガス移送システムから排気されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
26. 前記高電圧用アイソレータを第２方向にパージする工程は、を更に含み、前記供給源ガスは前記イオン源に近くの領域から排気されることを特徴とする請求項１９記載の方法。

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