JP6802277B2 - 改善されたイオン源のカソードシールド - Google Patents
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Description
本願は、「改善されたイオン源のカソードシールド」(INPROVED ION SOURCE CATHODE SHIELD)というタイトルが付された米国仮出願No.62/280,567(2016年1月19日出願)の利益を主張する。当該出願の全体の内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般的にはイオン注入システムに関し、より具体的には、イオン源のカソード(陰極)のための改善されたシールドに関する。当該シールドは、ボロンナイトライドシール(窒化ホウ素のシール)(boron nitride seal)の寿命を改善し、その結果、イオン源からのガスの漏出を概ね防止できる。
半導体デバイスの製造において、イオン注入は、半導体に不純物をドープ(ドーピング)するために用いられている。多くの場合、イオン注入システムは、集積回路の製造時に、(i)n型材料またはp型材料のドーピングを生じさせるために、または、(ii)パッシベーション層を形成するために、イオンビームに由来するイオンによってワークピース(例:半導体ウェハ)をドープすることを目的として使用される。多くの場合、集積回路の製造時に、半導体材料を生成するために、所定のエネルギーレベルで、かつ、制御された濃度によって、ウェハに特定のドーパント材料の不純物を選択に注入するために、このようなビーム処理が利用される。イオン注入システムが半導体ウェハをドーピングするために使用される場合、イオン注入システムは、所望の外因性材料(extrinsic material)を生成するために、ワークピースの内部に選択されたイオン種を注入する。アンチモン、砒素、またはリン等のソース材料に由来して生成されたイオンを注入することにより、例えば「n型」の外因性材料のウェハが得られる。一方、多くの場合、「p型」の外因性材料のウェハは、ボロン(ホウ素)、ガリウム、またはインジウム等のソース材料を用いて生成されたイオンから得られる。
本開示は、イオン源の寿命を増加させるためのシステムおよび装置を提供する。そこで、以下では、本発明の一部の態様についての基本的な理解を提供するために、本開示についての簡略的な概要を示す。本概要は、本発明の広範囲に亘る総括ではない。本概要は、本発明の主要な点または重要な要素を特定することを意図しているわけではないし、本発明の範囲を規定することを意図しているわけでもない。本概要の目的は、後述するより詳細な説明の序文として、簡略化された形態によって、本発明の一部のコンセプトを示すことにある。
図1は、本開示の様々な態様に基づくイオン源のカソードシールドを利用した例示的な真空システムのブロック図である。
本開示は、イオン注入システム、および、当該イオン注入システムに関連付けられたイオン源を全般的に対象としている。より具体的には、本開示は、(i)イオン源の寿命を向上させ、(ii)メンテンナンスを低減させ、かつ、(iii)イオン源の生産性を向上させるための、システムおよび装置を対象としている。本開示では、当該イオン源に対して、改善されたカソードシールドが提供される。
Claims (16)
- イオン源のためのカソードシールドであって、
本体と、
上記本体の第1端部に関連付けられた第1ガスコンダクタンスリミッタと、
上記本体の第2端部に関連付けられた第2ガスコンダクタンスリミッタと、を備えており、
上記本体は、概ね円筒状であり、かつ、当該本体を貫くように規定された軸方向の穴を有しており、
上記軸方向の穴は、電極に当該軸方向の穴を通らせるように構成されており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第1外径から半径方向に外向きに延びており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1端部から当該本体の上記第2端部に向かって軸方向に延びているU字形リップを含み、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1外径から半径方向に内向きに延びており、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、シールを受容するように構成された表面を有しており、
上記表面は、上記シールの少なくとも一部を概ね囲むように構成されている、カソードシールド。 - 上記U字形リップは、上記イオン源のライナ内の凹部と係合するように構成されており、
ギャップが、上記U字形リップと上記ライナとの間に規定されており、
上記U字形リップは、上記ギャップ内に侵入するガスのコンダクタンスを実質的に低下させる、請求項1に記載のカソードシールド。 - 上記ギャップは、上記カソードシールドとアークチャンバ本体内の穴との間に、さらに規定されている、請求項2に記載のカソードシールド。
- 上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第2外径によって概ね規定されるラビリンスシールを含み、
上記シールは、ボロンナイトライドシールを含み、
上記ラビリンスシールは、上記ボロンナイトライドシールを受容するように構成されている、請求項1に記載のカソードシールド。 - 上記ラビリンスシールは、
上記ラビリンスシールに関連付けられたエリア内に侵入する腐食性ガスのガスコンダクタンスを低下させることにより、
上記ボロンナイトライドシールに関連付けられたシール面を、上記イオン源に関連付けられた上記腐食性ガスから概ね保護する、請求項4に記載のカソードシールド。 - イオン源のためのアークチャンバであって、
アークチャンバ本体と、
上記アークチャンバ本体の内部領域へと延びている電極と、
カソードシールドと、
上記アークチャンバ本体に関連付けられたライナと、を備えており、
上記カソードシールドは、
本体と、
上記本体の第1端部に関連付けられた第1ガスコンダクタンスリミッタと、を備えており、
上記本体の第2端部に関連付けられた第2ガスコンダクタンスリミッタと、
上記本体は、概ね円筒状であり、かつ、当該本体を貫くように規定された軸方向の穴を有しており、
上記軸方向の穴は、上記電極に当該軸方向の穴を通らせるように構成されており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第1外径から半径方向に外向きに延びており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1端部から当該本体の上記第2端部に向かって軸方向に延びているU字形リップを含み、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1外径から半径方向に内向きに延びており、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、シールを受容するように構成された表面を有しており、
上記表面は、上記シールの少なくとも一部を概ね囲むように構成されており、
上記ライナは、開口を有しており、
上記開口は、上記カソードシールドに当該開口を通らせるように構成されており、
上記ライナは、当該ライナの内部に規定された凹部を有しており、
ギャップが、上記U字形リップと上記ライナとの間に規定されており、
上記U字形リップは、上記ギャップ内に侵入するガスのコンダクタンスを実質的に低下させる、アークチャンバ。 - 上記ギャップは、上記カソードシールドとアークチャンバ本体内の穴との間に、さらに規定されている、請求項6に記載のアークチャンバ。
- 上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第2外径によって規定されるラビリンスシールを含んでいる、請求項7に記載のアークチャンバ。
- 上記シールは、上記ラビリンスシールと上記アークチャンバ本体との間に配置されたボロンナイトライドシールを含み、
上記ボロンナイトライドシールは、上記電極を上記アークチャンバ本体から電気的に絶縁する、請求項8に記載のアークチャンバ。 - 上記ラビリンスシールは、
上記ラビリンスシールに関連付けられたエリア内に侵入する腐食性ガスのガスコンダクタンスを低下させることにより、
上記ボロンナイトライドシールに関連付けられたシール面を、上記イオン源に関連付けられた上記腐食性ガスから概ね保護する、請求項9に記載のアークチャンバ。 - イオン源であって、
アークチャンバ本体を有するアークチャンバと、
上記アークチャンバ本体の内部領域へと延びている電極と、
カソードシールドと、
上記アークチャンバ本体の上記内部領域へとガスを導入するように構成されたガス源と、
上記アークチャンバ本体に関連付けられたライナと、を備えており、
上記カソードシールドは、
本体と、
上記本体の第1端部に関連付けられた第1ガスコンダクタンスリミッタと、
上記本体の第2端部に関連付けられた第2ガスコンダクタンスリミッタと、を備えており、
上記本体は、概ね円筒状であり、かつ、当該本体を貫くように規定された軸方向の穴を有しており、
上記軸方向の穴は、上記電極に当該軸方向の穴を通らせるように構成されており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第1外径から半径方向に外向きに延びており、
上記第1ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1端部から当該本体の上記第2端部に向かって軸方向に延びているU字形リップを含み、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の上記第1外径から半径方向に内向きに延びており、
上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、シールを受容するように構成された表面を有しており、
上記表面は、上記シールの少なくとも一部を概ね囲むように構成されており、
上記ライナは、開口を有しており、
上記開口は、上記カソードシールドに当該開口を通らせるように構成されており、
上記ライナは、当該ライナの内部に規定された凹部を有しており、
ギャップが、上記U字形リップと上記ライナとの間に規定されており、
上記U字形リップは、上記ギャップ内に侵入するガスのコンダクタンスを実質的に低下させる、イオン源。 - 上記ギャップは、上記カソードシールドとアークチャンバ本体内の穴との間に、さらに規定されている、請求項11に記載のイオン源。
- 上記第2ガスコンダクタンスリミッタは、上記本体の第2外径によって規定されるラビリンスシールを含んでいる、請求項12に記載のイオン源。
- 上記シールは、上記ラビリンスシールと上記アークチャンバ本体との間に配置されたボロンナイトライドシールを含み、
上記ボロンナイトライドシールは、上記電極を上記アークチャンバ本体から電気的に絶縁する、請求項13に記載のイオン源。 - 上記ラビリンスシールは、
上記ラビリンスシールに関連付けられたエリア内に侵入する腐食性ガスのガスコンダクタンスを低下させることにより、
上記ボロンナイトライドシールに関連付けられたシール面を、上記イオン源に関連付けられた上記腐食性ガスから概ね保護する、請求項14に記載のイオン源。 - リペラと、
アークスリットと、をさらに備えた、請求項11に記載のイオン源。
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