JP6469700B2 - イオン注入システムのための、金属汚染が微量に低減されたイオン源 - Google Patents
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Description
本開示は、概して、イオン注入システムに関し、より具体的には、イオン源のアークチャンバ内での改善された耐食性を示す、イオン注入システムに典型的に使用されるタイプの、金属汚染が微量に低減されたイオン源に関する。
本明細書では、イオン注入システムで使用するための金属汚染が微量に低減されたイオン源が開示されている。ある実施形態においては、イオン注入システムのためのイオン源チャンバであって、上記イオン源チャンバは、高エネルギー電子がカソードから移動するときに通過するイオン化領域の境界を少なくとも部分的に定めるハウジングであって、当該ハウジングの内部に注入されたガス分子をイオン化するためのハウジングと、上記ハウジングの内部の1つ以上の内壁を画定し、それぞれ、上記イオン注入システムの動作中に、上記イオン化領域に露出する内側に面した表面を含んでいる直線部と、カソードの周りに配置されるカソードシールドと、上記カソードから離れている反射電極と、上記イオン源チャンバからイオンを放出するためのソース開口部を有しているプレートとを備えており、上記反射電極、上記直線部、上記カソードシールド、上記プレート、または上記ソース開口部を画定する上記プレートにおける挿入部の少なくとも1つが炭化ケイ素を含み、上記炭化ケイ素は、式SiCxである非化学量論的な焼結物質であり、式中のxは、1.1〜1.45の範囲である。
ここで図面(同様の要素には同様の番号が付されている)を参照する。
本明細書においては、耐食性が向上したイオン源チャンバを提供するイオン注入システムが開示されている。上記イオン注入システムは、一般的に、イオン源チャンバ内の耐火金属および/またはグラファイト成分の1つ以上を、同様の寸法の炭化ケイ素(SiC)成分と交換することを含んでいる。本開示での使用に適した炭化ケイ素は、式SiCxの非化学量論的な導電性焼結炭化ケイ素であり、xは炭素とケイ素とのモル比であって、炭素を過剰に含んでおり、グラファイト、非晶質炭素、またはその混合物として存在し得る。多くの実施形態においては、xは1よりも大きく、一般的に、約1.1よりも大きいが、約1.45よりも小さい。いくつかの実施形態においては、炭素のモル比が1.45を超えてもよいが、このような実施形態においては、機械的特性が、特定のイオン源チャンバの要素についての検討事項となり得る。多くの実施形態においては、粒径は、一般的に、4〜10ミクロンである。
本実施例では、アクセリス・テクノロジーズ社(Axcelis Technologies, Inc.)より市販されている、タングステン反射電極を有しているOptima HDxイオン注入システム、およびタングステン反射電極を同じ寸法の炭化ケイ素反射電極に交換した同じイオン注入システムにおける、14keVでのBF2の高用量注入の表面金属汚染を測定した。SiCはHexoloy SGであった。熱的に成長させた酸化物200オングストロームを有するベアウエハに、14mAのビーム電流で5×1015イオン/cm2の用量を注入した。BF2イオンは、BF3から生成された。他の全ての試験パラメータは、タングステン反射電極と炭化ケイ素反射電極とで同一であった。各サンプルのテストを実施する前に、イオン源チャンバは、高出力のアルゴンビームに30分間曝された。気相分解誘導結合プラズマ質量分析(VPD ICP−MS)を使用して、表面汚染を測定した。結果を表1に示す。
Claims (21)
- イオン注入システムのためのイオン源チャンバであって、
高エネルギー電子がカソードから移動するときに通過するイオン化領域の境界を少なくとも部分的に定めるハウジングであって、当該ハウジングの内部に注入されたガス分子をイオン化するためのハウジングと、
上記ハウジングの内部の1つ以上の内壁を画定し、それぞれ、上記イオン注入システムの動作中に、上記イオン化領域に露出する内側に面した表面を含んでいる直線部と、
上記カソードの周りに配置されるカソードシールドと、
上記カソードから離れている反射電極と、
上記イオン源チャンバからイオンを放出するためのソース開口部を有しているプレートと、を備えており、
上記反射電極、上記直線部、上記カソードシールド、上記プレート、または上記ソース開口部を画定する上記プレートにおける挿入部の少なくとも1つが炭化ケイ素を含み、上記炭化ケイ素は、式SiCxである非化学量論的な焼結物質であり、式中のxは、1.1〜1.45であることを特徴とするイオン源チャンバ。 - 上記ソース開口部は、スリットであることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記炭化ケイ素は、コーティングであることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記炭化ケイ素は、モノリシック構造であることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、10オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、2.0オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、1.0オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、4ミクロン〜10ミクロンの粒径を有していることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記直線部の上記内側に面した表面は、炭化ケイ素のコーティングを備えていることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- 上記ソース開口部は楕円形状であることを特徴とする、請求項1に記載のイオン源チャンバ。
- イオン源チャンバと、
上記イオン源チャンバの一方の端部のカソードと、
上記カソードの正反対にある、炭化ケイ素から形成された反射電極と、を備え、
上記炭化ケイ素は、式SiCxである非化学量論的な焼結物質であり、式中のxは、1.1〜1.45であることを特徴とするイオン注入システム。 - 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、10オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項11に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、2.0オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項11に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、1.0オーム・cm未満の電気抵抗をもたらすように構成されていることを特徴とする、請求項11に記載のイオン源チャンバ。
- 上記非化学量論的な焼結炭化ケイ素は、4ミクロン〜10ミクロンの粒径を有していることを特徴とする、請求項11に記載のイオン源チャンバ。
- 上記イオン源チャンバは、上記イオン源チャンバの内部の1つ以上の内壁を画定する直線部を備え、上記直線部は、それぞれ、上記イオン注入システムの動作中に、イオン化領域に露出する内側に面した表面を含み、上記直線部は、それぞれ、上記炭化ケイ素を含んでいることを特徴とする、請求項11に記載のイオン注入システム。
- 上記炭化ケイ素を含む上記直線部は、コーティングであることを特徴とする、請求項16に記載のイオン注入システム。
- 上記直線部は、上記炭化ケイ素のモノリシック構造を備えていることを特徴とする、請求項16に記載のイオン注入システム。
- 上記カソードは、上記炭化ケイ素から形成された上記カソードを環状に囲むカソードシールドをさらに備えていることを特徴とする、請求項16に記載のイオン注入システム。
- イオン注入システムのためのイオン源であって、
イオン化領域と、
上記イオン源内の上記イオン化領域に露出する1つ以上の表面と、を備え、上記1つ以上の表面は炭化ケイ素を含み、上記炭化ケイ素は、炭素を過剰に有する非化学量論的な焼結物質であり、
上記炭素を過剰に有する炭化ケイ素は、式SiC x であり、式中のxは、1.1〜1.45であることを特徴とする、イオン源。 - 上記1つ以上の表面は、反射電極、直線部、カソードシールド、上記イオン源からイオンを放出するためのソース開口部を含んでいるプレート、上記ソース開口部を画定する上記プレートにおける挿入部、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される上記イオン源の要素であることを特徴とする、請求項20に記載のイオン源。
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