KR101562785B1 - 이중 플라즈마 이온 소오스 - Google Patents

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Abstract

이온 소오스가 개시되며, 이 이온 소오스는 제 1 플라즈마 챔버(102) 및 제 2 플라즈마 챔버(116)를 포함하며, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 플라즈마 발생 부품(104) 및 제 1 가스를 수용하기 위한 제 1 가스 유입구(122)를 구비하여, 상기 플라즈마 발생(104) 부품 및 상기 제 1 가스가 상기 제 1 플라즈마 챔버(102) 내에 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구(114)를 더 형성하며, 상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 제 2 가스를 수용하기 위한 제 2 가스 유입구(124)를 구비하며, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)의 개구(114)와 유체 소통하며 상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 추출된 전자를 수용하기 위한 개구(117)를 더 형성하여서, 상기 전자 및 제 2 가스가 상기 제 2 플라즈마 챔버(116) 내에 제 2 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 상기 제 2 플라즈마로부터 이온을 추출하기 위한 추출 개구(120)를 더 형성한다.

Description

이중 플라즈마 이온 소오스{DOUBLE PLASMA ION SOURCE}
본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템 및 보다 상세하게는 이온 주입을 위해 이중 플라즈마 이온 소오스를 사용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 추가의 생산물의 제조시, 반도체 워크피스, 디스플레이 패널, 유리 기판 등에 도펀트 원소(dopant elements)를 주입하는데 이온 주입 시스템이 사용된다. 통상의 이온 주입 시스템 또는 이온 주입기는 n-형 및/또는 p-형의 도핑된 영역을 생산하거나 워크피스에 부동화 층을 형성하기 위해, 불순물의 이온 빔으로 워크피스를 주입시킨다. 반도체를 도핑하는데 사용될 때, 이온 주입 시스템은 원하는 외인성 재료 특성을 발생시키기 위해 워크피스에 선택된 이온 종을 주입시킨다. 통상적으로 도펀트 원자 또는 분자는 이온화되고 격리되며, 가속 및/또는 감속되고, 빔으로 형성되며, 워크피스로 주입된다. 도펀트 이온은 물리적으로 워크피스의 표면에 충격을 주고 워크피스의 표면으로 들어가며, 통상적으로 워크피스 표면 아래에서 그 결정성 격자 구조 내에 놓이게 된다.
통상적인 이온 주입 시스템은 일반적으로 정교한 하위 시스템의 수집체이며, 각각의 하위 시스템은 도펀트 이온 상에 특정한 작용을 실행한다. 도펀트 원소들은 가스 형태(예를 들면, 프로세스 가스) 또는 후속하여 증발되는 고체 형태로 도입될 수 있으며, 도펀트 원소들은 이온화 챔버 내에 위치되며, 적합한 이온화 프로세스에 의해 이온화된다. 지난 10년간, 소위 "버나스 스타일(Bernas-style)"의 이온 소오스가 고급 및 중급의 현행 이온 주입 시스템 모두에 대한 산업 표준으로서 일반적으로 받아들여져 왔다. 예를 들면, 이온화 챔버는 낮은 압력(예를 들면, 진공)에서 유지되며, 예를 들면 필라멘트는 이온화 챔버 내에 위치되어 전자가 필라멘트로부터 방출되는 시점까지 가열된다. 필라멘트로부터 음으로 대전된 전자들은 그 후 챔버 내의 반대로 대전된 애노드에 부착되며, 필라멘트로부터 애노드로 이동하는 동안, 전자들은 도펀트 소오스 원소들(예를 들면, 분자 또는 원자)과 충돌하며, 이는 소오스 가스 물질로부터 전자의 분리를 초래하며, 그에 따라 소오스 가스를 이온화시키고 플라즈마, 즉 도펀트 소오스 원소들로부터의 복수의 양으로 대전된 이온 및 음으로 대전된 전자를 생성시킨다. 양으로 대전된 이온들은 추출 슬릿 또는 개구를 통하여 추출 전극에 의해 챔버로부터 계속하여 "추출"되며, 이온들은 일반적으로 이온 빔 경로를 따라 워크피스를 향하여 지향된다.
전술된 유형의 가열된 필라멘트 캐소드는 통상적으로 시간이 지남에 따라 급속하게 품질이 저하된다. 결과적으로, 이러한 유형의 이온 소오스에 대한 공통적인 변형예가 개발되어 간접적으로 가열되는 캐소드(Indirectly Heated Cathode; IHC)를 사용하는 시판용 이온 주입 시스템에 배치되었으며, 이때 전자 방출기는 이온화 챔버 내에 위치되며 통상적으로 직경이 10mm이고 두께가 5mm인 원통형 캐소드이다. 이러한 캐소드는 캐소드 뒤에 위치되는 필라멘트로부터 추출되는 전자 빔에 의해 가열됨으로써, 이온화 챔버의 거친 환경으로부터 보호된다. IHC 이온 소오스의 일례는 예를 들면 다른 특허들 중에서도 일반 양도된 US 특허 제5,497,006호에서 설명된다.
필라멘트 캐소드의 경우, 캐소드 히터 전력은 통상적으로 약 수백 와트이며, IHC의 경우 통상적으로 약 1킬로와트이다. 보론 트리플루오라이드(BF3), 포스핀(PH3) 및 비소(AsH3)와 같은 표준 주입 가스(standard implant gas)와의 작동시, 통상적인 최대 추출된 이온 빔 전류는 수백 와트의 방전 전력(캐소드 전압 x 캐소드 전류)을 요하는 50 내지 100mA의 범위 이내이다. 이들 캐소드 히터 전력 및 방전 전력으로 인해, 이온 소오스의 벽은 통상적으로 400℃를 초과하는 온도에 도달한다. 표준 가스와의 작동에 대하여, 이들 높은 벽 온도는 벽 상의 인(phosphorous) 및 비소(arsenic)의 응결이 방지되어 종을 변경할 때 교차 오염을 매우 감소시키기 때문에 유리하다.
처리량의 실질적인 향상은, 예를 들면 데카보란(B10H14) 및 옥타데카보란(B18H22)과 같은 거대한 1가로 대전된 이온들을 사용하는 낮은 에너지의 붕소 주입에 대해 나타났다. 이러한 거대 분자 플라즈마 내의 방전 전력 및 플라즈마 밀도는 분자들의 분리를 방지하기 위해 표준 주입 가스에 대한 것보다 훨씬 낮은 레벨로 유지되어야 한다. 통상적으로, 추출된 이온 전류는 방전 전력의 수십 와트만을 요구하는 5 내지 10mA이다. 전술된 표준 소오스는 이들 낮은 전력에서 표준 주입 가스와 안정적으로 흐르지만, 데카보란 또는 옥타데카보란이 흐를 때 문제가 발생된다. 필라멘트가 가스와 접촉하는 버나스 소오스의 경우, 필라멘트가 붕소에 의해 끌어 당겨지며, 안정적인 방전이 유지될 수 없다. IHC의 경우, 방전은 훨씬 더 안정적이지만, 거대 분자의 열 해리(thermal dissociation)가 허용할 수 없도록 높다. 해리는 캐소드의 높은 방사성 전력으로 인해 낮은 온도에서 유지되기 어려운 벽 및 고온 캐소드 모두에서 일어난다.
데카보란 및 옥타보란과 같은 가스와 작동할 때 발생되는 전술된 문제들은 이온화 챔버로부터 전자 소오스를 제거함으로써 극복될 수 있다. 이러한 한가지 방법은 US특허 제6,686,595호에 기재되어 있으며, 여기서 통상적인 브로드 빔 전자 건(broad beam electron gun)이 이온화 챔버의 외부에 장착되며, 전자 빔은 개구를 통하여 이온화 챔버로 안내된다. 그러나 이러한 소오스 형태에서, 이온화 챔버로 주입되는 전자 전류는 전자 건 디자인의 기본적인 제한으로 인해 수십 밀리 암페어(milliamps)로 제한된다. 50 내지 100mA의 표준 이온 빔 전류에서 표준 주입 가스를 이용하는 작동은 수백 밀리 암페어 내지 암페어의 전자 전류를 필요로 하기 때문에, 이러한 이온 소오스 형태는 전술한 작동에 적합하지 않다. 게다가, 이러한 문제는 이온 주입 시스템 제조업자에게 충분히 인지되었으며, 하나 이상의 방법이 예로서 US 특허 제7,022,999호에 기재되었으며, 이 특허에서 낮은 전자 전류 이온화 적용을 위한 한가지 모드와; 높은 전자 전류 이온화 적용을 위한 한가지 모드인: 2가지 별개의 작동 모드로 이온화 챔버를 형성하는 것이 제안되었다. 대안적으로 이온 소오스 형태는 US특허출원공개 제US 2006/0169915호에서 제안되었으며, 이때 제 1 및 제 2 전자 소오스는 아크 챔버의 대향 단부들에 위치되며, 각각의 전자 소오스는 소위 "고온" 작동 모드와 "저온" 작동 모드 중 하나에서 여기된다.
따라서, 이온 주입 업계의 요구를 더 많이 충족시키기 위해, 거대 분자 가스(large molecule gas)(소위 "분자종(molecular species)")를 위해 낮은 소오스 벽 온도 및 낮은 방전 전력 및 표준 주입 가스(소위 "단량체 종(monomer species)")를 위해 높은 벽 온도 및 높은 방전 전력으로 작동할 수 있는 이온 소오스에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 BF3, PH3 및 AsH3와 같은 표준 주입 가스뿐 아니라 데카보란 및 옥타보란과 같은 거대 분자를 사용할 수 있는 이온 소오스를 효율적으로 작동시키는 2개의 플라즈마 또는 이중 플라즈마 이온 소오스 시스템 및 방법을 제공함으로써 종래 기술의 제약을 극복한다. 결과적으로, 본 발명의 일부 양태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 이하 본 발명의 간략화된 요약이 제공된다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 이는 본 발명의 핵심 또는 중요한 요소들과 동일하지도 않으며 본 발명의 범주를 서술하지도 않을 것이다. 그 목적은 하기에 제공되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 간략한 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제공하고자 하는 것이다. 본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에서 사용하기 위한 이온 소오스에 관한 것이며, 이온 소오스는 둘 또는 그보다 많은 플라즈마 챔버를 통합시킴으로써, 제 1 플라즈마 챔버는, 제 2 플라즈마 챔버가 이온 주입 시스템의 이온 빔 라인으로 주입하기 위한 이온들을 효율적이며 효과적으로 발생시킬 수 있도록, 제 2 플라즈마 챔버 내로 주입하기 위한 전자들을 발생시키도록 작동 가능하다.
본 발명의 예시적인 일 양태에 따르면, 이하 전자 소오스 플라즈마 챔버로 지칭되는 제 1 플라즈마 챔버로서, 제 1 소오스 가스의 이온화로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 부품을 포함하는, 제 1 플라즈마 챔버; 및 이하 이온 소오스 플라즈마 챔버로 지칭되는 제 2 플라즈마 챔버로서, 내부로 전자 소오스 플라즈마 챔버로부터의 전자가 주입되며, 제 2 소오스 가스로부터 플라즈마를 생성시키는, 제 2 플라즈마 챔버;를 포함하는 이온 소오스가 제공된다. 상기 이온 소오스는 이온 소오스 플라즈마 챔버로부터 그 내부에 형성된 추출 개구를 통하여 이온을 추출하도록 형성되는 전극 시스템을 포함하는 고전압 추출 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 양태에서, 이온 발생을 위한 방법이 제공되며, 이 방법은: 제 1 플라즈마 챔버 내에 전자 소오스 플라즈마를 형성하는 단계; 상기 제 1 플라즈마 발생 챔버 내에 형성된 플라즈마로부터 전자를 추출하는 단계; 추출된 상기 전자를 제 2 플라즈마 챔버로 지향시킴으로써 상기 제 2 플라즈마 챔버 내에 제 2 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 제 2 플라즈마 챔버 내에 위치되는 추출 개구를 통하여 이온을 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 워크피스로의 주입을 위한 이온 빔 라인으로 이온을 주입하기 위한 이온 소오스를 포함하는 이온 주입 시스템이 제공되며, 상기 이온 소오스는: 제 1 소오스 가스의 이온화로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 제 1 플라즈마 챔버(전자 소오스 플라즈마 챔버); 및 제 2 소오스 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 전자 소오스 플라즈마 챔버로부터의 전자들이 내부로 주입되는 제 2 플라즈마 챔버(이온 소오스 플라즈마 챔버);를 포함한다. 이온 주입 시스템은 이온 소오스 플라즈마 챔버로부터 그 내부에 형성되는 추출 개구를 통하여 이온을 추출하도록 형성되는 전극을 구비하는 추출 시스템을 포함한다.
전술한 관련 목적들의 성취를 위해, 본 발명은 하기에 충분히 설명되며 특허청구범위에 특히 지적되는 특징들을 포함한다. 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 특정한 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 다양한 방법들 중 몇 가지를 나타낸다. 본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징들은 도면과 함께 고려할 때 본 발명의 하기의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 이온 소오스의 등각 사시도를 도시하고;
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 이온 소오스의 횡단면 사시도를 도시하며;
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 양태에 따른 이온 소오스로부터 이온을 생성하여 추출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이며;
도 4는 본 발명의 다른 양태에 따른 예시적인 이온 소오스를 활용하는 예시적인 이온 주입 시스템의 개략도이다.
본 발명은 일반적으로 이온 주입에 사용되는 개선된 이온 소오스 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본원발명의 시스템 및 방법은 예를 들면: 카르보란(carborane); 데카보란(decaborane); 옥타데카보란(octadecaborane) 및 이코사보란(icosaboranes)과 같은 분자 이온 주입종의 생산을 위한 거대 분자 이온화 가스 및 보론 트리플루오라이드(boron trifluoride), 포스핀(phosphine) 및 비소(arsine)와 같은 단량체 이온 주입종의 생산을 위한 표준 이온화 가스를 이온화시키는 효율적인 방법을 제공한다. 전술된 이온 주입종의 목록은 예시적인 목적만을 위해 제공되며, 이온 주입종을 발생시키는데 사용될 수 있는 이온화 가스의 완전한 목록을 나타내는 것으로 간주되지 않아야 함이 이해될 것이다. 따라서, 이제 도면을 참조로 본 발명이 설명될 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 전체에 걸쳐서 동일한 요소들을 지칭하는데 사용된다. 이들 양태에 대한 설명은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 이들 양태는 제한의 의미로 받아들여져서는 안 된다. 하기의 상세한 설명에서, 설명의 목적을 위해 다수의 특정한 세부 사항들이 본 발명의 충분한 이해를 제공하도록 설명된다. 그러나 본 발명은 이들 특정한 세부 사항 없이도 실행될 수 있음이 당업자에게 명확할 것이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 간략화된 예시적인 이온 소오스(100)를 도시하며, 이온 소오스(100)는 본 발명의 하나 또는 그보다 많은 양태를 실행하기에 적합하다. 도 1에 도시된 이온 소오스(100)는 예시적인 목적을 위해 제공되며, 이온 소오스의 모든 양태, 구성 요소 및 특징을 포함하고자 하지 않음에 주의하여야 한다. 그 대신, 예시적인 이온 소오스(100)는 본 발명의 더욱 깊은 이해를 돕도록 도시된다.
이온 소오스(100)는, 예를 들면 제 2 플라즈마 챔버(116)에 인접하여 놓이는 제 1 플라즈마 챔버(102)를 포함한다. 제 1 플라즈마 챔버(102)는 가스 소오스 공급 라인(106)을 포함하며, 제 1 소오스 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 발생 부품(104)을 갖도록 구성된다. 소오스 가스는 가스 공급 라인(106)에 의해 제 1 플라즈마 챔버(102)로 도입된다. 소오스 가스는: 아르곤(Ar) 및 크세논(Xe)과 같은 불활성 가스, 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3) 및 포스핀(PH3)과 같은 표준 이온 주입 가스, 및 산소(O2) 및 삼불화질소(NF3)와 같은 반응성 가스 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다시 한번, 전술한 소오스 가스 목록은 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제 1 플라즈마 챔버로 전달될 수 있는 소오스 가스의 완전한 목록을 나타내는 것으로 간주되지 않아야 함이 이해될 것이다.
플라즈마 발생 부품(104)은 캐소드(108)/애노드(110)의 결합을 포함할 수 있으며, 캐소드(108)는 단순한 버나스 형의 필라멘트 구성 또는 도 1 및 도 2에 도시된 유형의 간접적으로 가열되는 캐소드를 포함할 수 있다. 대안적으로, 플라즈마 발생 부품(104)은 RF 유도 코일 안테나를 포함할 수 있으며, RF 유도 코일 안테나는 직접적으로 가스 제한 챔버(gas confinement chamber) 내에 장착되는 무선 주파수 전도 세그먼트(radio frequency conducting segment)를 가지며, 예를 들면 일반 양도된 US특허 제5,661,308호에 기재된 바와 같은 가스 이온화 구역으로 이온화 에너지를 전달하도록 지지된다.
제 1 또는 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)는 이온 주입 시스템의 고 진공 영역, 즉 압력이 제 1 플라즈마 챔버(102) 내의 소오스 가스의 압력보다 훨씬 낮은 영역으로 통로를 형성하는 개구(112)를 형성한다. 개구(112)는 하기에 더 논의되는 바와 같이, 소오스 가스의 순도를 높은 레벨로 유지하기 위한 펌핑 개구를 제공한다.
전자 소오스 플라즈마 챔버(102)는 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)로부터 전자를 추출하기 위한 추출 개구를 형성하는 개구(114)를 또한 형성한다. 바람직한 실시예에서, 추출 개구(114)는 내부에 형성되는 개구(114)를 가지며 도 2에 도시된 바와 같은 교체 가능한 애노드 요소(110)의 형태로 제공된다. 따라서, 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)는 소위 비-반사 모드(non-reflex mode)로 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위해 (캐소드(108)에 대해) 양으로 바이어스된 전극(119)을 갖도록 형성될 수 있음이 당업자에게 인정될 것이다. 대안적으로, 전극(119)은 캐소드(108)에 대해 음으로 바이어스되어서, 전자들을 소위 반사 모드(reflex mode)에서 전자 소오스 플라즈마 챔버(102) 내로 다시 반발시킬 수 있다. 이러한 반사 모드 구성은 전극(119)의 전기 절연 및 독립적인 바이어싱과 함께, 플라즈마 챔버 벽의 적절한 바이어싱을 요구할 것임이 이해될 것이다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 이온 소오스(100)는 또한 제 2 또는 이온 소오스 챔버(116)를 포함한다. 제 2의 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)는 소오스 가스를 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 도입하기 위한 제 2 가스 소오스 공급 라인(118)을 포함하며, 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)로부터 전자를 수용하도록 더 형성되며, 이에 따라 전자와 제 2 소오스 가스 사이의 충돌을 통하여 제 2의 이온 소오스 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성시킨다. 제 2 소오스 가스는 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)에 대해 전술된 가스 중 임의의 가스 또는 카르보란(C2B10H12), 데카보란(B10H14) 및 옥타데카보란(B18H22) 또는 이코사데카보란(icosadecaborane)과 같은 임의의 거대 분자 가스를 포함할 수 있다. 다시 한번, 전술한 소오스 가스의 목록은 단지 예시적인 목적을 위해 제공되며, 제 2 플라즈마 챔버(116)로 전달될 수 있는 소오스 가스의 완전한 목록을 나타내는 것으로 간주되어서는 안 됨이 이해될 것이다.
제 2 또는 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)는 개구(117)를 형성하며, 이 개구는 제 1 플라즈마 챔버(102)의 추출 개구(114)와 정렬되고, 이들 사이에 제 1 플라즈마 챔버(102)로부터 추출된 전자가 제 2 플라즈마 챔버(116) 내로 유동하게 하기 위해 통로를 형성한다. 바람직하게, 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)는 양으로 바이어스된 전극(119)을 갖도록 형성되며, 이 전극은 이온화 플라즈마를 생성하기 위해 전자와 가스 분자 사이에 목표 충돌을 일으키도록 소위 비-반사 모드로 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내로 주입된 전자들을 끌어당기기 위한 것이다. 대안적으로, 전극(119)은 전자들이 소위 반사 모드로 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 다시 반발되게 하기 위해 음으로 바이어스될 수 있다.
추출 개구(120)는 제 2 플라즈마 챔버(116) 내에 형성되어, 통상의 방식으로 주입을 위한 이온 빔의 형성을 위해 이온을 추출한다.
제 2 플라즈마 챔버(116)는 바람직하게 외부 바이어스 전력 공급원(115)을 사용하는 제 1 플라즈마 챔버(102)에 대해 양으로 바이어스됨에 주의하는 것이 중요하다. 따라서, 전자는 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)로부터 추출되어, 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 주입되며, 이때 제 2 플라즈마 챔버(116) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해, 제 2 가스 소오스 공급 라인(118)을 통하여 제 2 플라즈마 챔버(116)로 공급되는 공급 가스와 제 1 플라즈마 챔버(102)에 의해 제공되는 전자들 사이에 충돌이 야기된다.
제 1 플라즈마 챔버(102) 및 제 2 플라즈마 챔버(116)는 3개의 개방된 경계: 가스 유입구(예를 들면, 제 1 가스 공급 유입구(122) 및 제 2 가스 공급 유입구(124)), 고진공 영역으로의 구멍(예를 들면, 펌핑 개구(112) 및 추출 개구(120)) 및 제 1 플라즈마 챔버(102)와 제 2 플라즈마 챔버(104) 각각의 사이에 공통의 통로를 형성하는 공통의 경계 개구(114, 117)를 가질 수 있음에 주의하여야 한다. 바람직하게, 공통의 경계 개구(114, 117)는 고진공 영역으로의 개구(112, 120), 즉 하기에 논의될 것인 이유로 제 1 플라즈마 챔버 개구(112) 및 제 2 플라즈마 챔버 개구(120)에 비해 작게 유지된다.
본 발명에 따른 하나의 예시적인 이온 소오스 구성에서, 본 발명의 이온 소오스는 매사추세츠 비벌리의 Axcelis Technologies에 의해 제조 및 시판되는 유형의 표준 IHC 이온 소오스의 구성요소들을 포함하며, 이 이온 소오스 플라즈마 챔버는 표준 애노드, 추출 시스템 및 소오스 공급관을 갖도록 형성되는 표준 아크 챔버를 포함한다. 표준 IHC 소오스의 내부에서 가열되는 캐소드 요소는 제거되어 적소에 장착되는 소형 전자 소오스 플라즈마 챔버로 대체되며, 이 소형 전자 소오스 플라즈마 챔버는 아크 챔버, 표준 내부 가열 캐소드 요소 및 소오스 공급관을 포함하는, Axcelis Technologies에 의해 제조 및 시판되는 유형의 표준 IHC 이온 소오스와 유사한 구성요소들을 포함한다.
양쪽 플라즈마 챔버는 추출 개구를 따라 배향되고, 참조 부호 130으로 도시되는 표준 Axcelis 소오스 마그넷에 의해 제공되는 자기장을 또한 공유한다. 이온화 과정 (및 이 경우 전자 발생 과정)은 플라즈마 발생 챔버 내에 수직한 자기장을 야기함으로써 보다 효율적이 되는 것이 널리 공지되어 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 전자석 부재(130)는 제 1 플라즈마 챔버(102) 및 제 2 플라즈마 챔버(116)의 외부에, 바람직하게는 이들 사이의 공유된 경계의 축선을 따라 위치된다. 이들 전자석 부재(130)는 이온화 과정의 효율을 향상시키기 위해 전자를 끌어들이는(traps) 자기장을 야기한다.
전자 소오스 챔버(102)는 바람직하게 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로부터 이들 사이에 위치되는 절연 부재(126)를 통하여 단열되며, 이때 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)에 결합되는 전력만이 캐소드(108)로부터 개구(114, 117)에 의해 형성되는 공통의 경계 개구를 통하여 제공되는 비교적 적은 양의 상대 전력, 통상적으로 약 10W이며, 방전 전력은 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 주입되는 전자 전류와 결합되며, 통상적으로 데카보란 또는 옥타보란 방전에 대해 10W이다. 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)에 결합되는 적은 양의 전력은 거대 분자 가스의 해리(dissociation)를 방지하기에 충분히 낮은 벽 온도를 유지하는 것을 돕는다. 전자 소오스 챔버(102)는 절연 부재(126)에 의해 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로부터 전기적으로 절연된다.
바람직한 실시예에서, 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)는 약 300mm2(5mmX60mm)의 면적을 갖는 추출 개구(120)를 갖도록 형성된다. 전자 소오스 챔버(102)는 또한 총 300mm2의 펌핑 개구(112)를 갖도록 형성된다. 2개의 플라즈마 챔버에 의해 공유되는 개구(114, 117)에 의해 형성되는 공통의 경계 개구는 약 30mm2(4X7.5mm)의 면적을 갖는다. 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)에 결합되는 아르곤 가스 소오스 및 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)에 결합되는 데카보란 또는 옥타데카보란과 작동하는 이러한 구성에서, 약 5mA의 추출된 이온 빔 전류가 추출 개구(120)를 통하여 용이하게 얻어진다. 이러한 조건 하에서, 40v에서 통상적으로 약 0.2A인 전자 소오스 챔버(102) 내의 아르곤 방전 전류 및 전압은 (바이어스 전력 공급원(115) 상에 100V의 전압 설정을 갖는) 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 주입되는 0.1A의 전자 전류를 산출한다. 동일한 물리적 구성에서, 60V에서 5A로 전자 소오스 플라즈마 방전 파라미터를 증가시키는, 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내의 가스 소오스로서 포스핀을 전환하는 것은 이온 소오스 플라즈마로 주입되는 전자 전류를 바이어스 공급원에 대해 120V의 설정에서 3A로 증가할 수 있게 하며, 이때 이온 빔 전류는 추출 개구(120)를 통해 추출되는 50mA를 초과한다.
전술한 바와 같이, 전자 소오스 플라즈마 챔버의 펌핑 개구(112) 및 이온 소오스 플라즈마 챔버의 추출 개구(120)는 바람직하게 개구(114, 117)에 의해 생성되는 공통의 경계 개구에 비해 크게 선택되며, 이는 각각의 챔버(102, 116) 내에 비교적 높은 가스 순도를 가져온다. 상기 예시를 참조하면, 아르곤은 30mm2의 공통 추출 개구(114)를 통하여 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내부로 및 300mm2의 추출 개구(120)를 통하여 외부로 유동한다. 결과적으로, 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내의 아르곤의 밀도는 전자 소오스 플라즈마 챔버(102) 내의 아르곤의 밀도의 단지 10%이다. 같은 이유로 인해, 가스 공급 라인(118)을 통해 이온 소오스 플라즈마 챔버(116)로 공급되며 전자 소오스 플라즈마 챔버(102)로 유동할 수 있는 제 2 가스의 밀도는 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내에서의 밀도의 단지 10%이다. 통상적인 적용시, 전자 소오스 플라즈마 챔버(102) 내의 아르곤의 밀도 및 이온 소오스 플라즈마 챔버(116) 내의 제 2 가스의 밀도는 각각의 플라즈마 챔버 가스가 약 90% 순도가 되도록 거의 동일하다.
전술한 이온 소오스의 하드웨어 구성의 결과로서, 발명자는 제 1 플라즈마 챔버(102)로부터의 전자를 사용하는 제 2 플라즈마 챔버(116) 내의 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H12)과 같은 분자 이온종의 형성이 캐소드와 관련된 통상적인 이온 소오스 오염 문제를 방지할 수 있으며, 예를 들면, 이러한 하드웨어의 전력 분산 특성들은 통상적으로 분자종 이온화와 관련된 광범위한 전자 전류 이온화 적용뿐 아니라, 통상적으로 단량체 종 이온화와 관련된 높은 전자 전류 이온화의 적용을 가능하게 할 수 있음을 인지하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 방법(200)은 가스 공급 라인(106)을 통하여 진공 상태인 제 1 플라즈마 챔버(102)로 제 1 가스를 공급하고(도 1 참조), 제 2 가스 소오스 공급 라인(118)을 통하여 또한 진공 상태인 제 2 플라즈마 챔버(116)로 제 2 가스를 공급함으로써(도 1 참조), 단계(202)에서 시작한다. 이온 소오스(100)(도 1)는, 예를 들면 제 1 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 부품(104)(도 1)을 갖도록 형성되며 제 1 가스를 포함하는 제 1 플라즈마 챔버(102)를 포함한다.
단계(204)에서, 플라즈마 발생 부품(104)(도 1 참조)은 플라즈마 발생 부품(104)과 제 1 소오스 가스(예를 들면, 아르곤)의 상호작용으로부터 제 1 플라즈마 챔버(102)(도 1 참조) 내에 플라즈마를 생성하도록 여기된다. 예를 들면, 플라즈마는 0.4밀리암페어의 방전 전류 및 60볼트의 방전 전압을 갖는 DC 방전에 의해 생성될 수 있다. 단계(206)에서, 전자들은 제 1 플라즈마 챔버(102)(도 1 참조) 내에 생성된 플라즈마로부터 추출되며 제 1 플라즈마 챔버(102)와 제 2 플라즈마 챔버(116) 각각에 형성된 개구(114, 117)에 의해 형성되는 공통의 경계 영역을 통하여 제 2 플라즈마 챔버(116)(도 1 참조)로 주입되어서, 이들 사이에 유체 (예를 들면, 전자, 이온 및 플라즈마를 포함하는 유체) 소통을 허용한다. 가스 라인(118)을 통해 공급되는 제 2 플라즈마 챔버(116) 내의 제 2 가스는 제 1 플라즈마 챔버(102)(도 1 참조)로부터 추출된 전자에 의해 충돌되며, 그에 따라 단계(208)에서 제 2 플라즈마 챔버(116)(도 1 참조) 내에 제 2 플라즈마를 형성한다. 마지막으로, 이온은 단계(210)에서 추출 개구(120)(도 1)를 통하여 제 2 플라즈마 챔버(116) 내의 플라즈마로부터 추출된다.
따라서, 본 발명은 "이중 플라즈마 이온 소오스"를 설명한다. 설명되는 이러한 이중 플라즈마 이온 소오스는 사용을 위해 도 4의 예시적인 이온 주입 시스템(300)에 도시된 바와 같은 이온 주입 시스템으로 통합될 수 있음이 이해될 것이다. (이온 주입기로도 지칭되는) 이온 주입 장치(300)는 이온 주입 장치(300)에서 실행되는 다양한 작업 및 과정들을 제어하기 위한 제어기(302)에 작동적으로 결합된다. 본 발명에 따르면, 이온 주입 장치(300)는 전술된 이중 플라즈마 이온 소오스 조립체(306)를 포함하며, 이중 플라즈마 이온 소오스 조립체는 워크피스 지지 플래튼(312) 상에 유지되는 워크피스(310)(예를 들면, 반도체 워크피스, 디스플레이 패널 등)에 이온을 주입하기 위한 이온 빔 경로(P)를 따라 이동하는 이온 빔(308)을 발생시키기 위해 다량의 이온을 생산하기 위한 것이다. 이온은 아르곤(Ar) 및 크세논(Xe)과 같은 불활성 가스, 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3) 및 포스핀(PH3)과 같은 표준 이온 주입 가스, 산소(O2) 및 삼불화질소(NF3)와 같은 반응성 가스, 및 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H12)과 같은 거대 분자 가스로부터 형성될 수 있다.
이온 소오스 조립체(306)는 제 1 플라즈마 챔버(314)(예를 들면, 플라즈마 챔버 또는 아크 챔버) 및 제 2 플라즈마 챔버(316)를 포함하며, 제 1 플라즈마 챔버(314)는 플라즈마 발생 부품(318)을 갖도록 형성되며, 플라즈마 발생 부품은 제 1 가스 공급원(301)으로부터의 제 1 가스 공급 라인(322)을 통하여 제 1 플라즈마 챔버(314)로 도입되는 제 1 가스로부터 플라즈마를 발생시키기 위해 캐소드(108)(도 2 참조) 및 애노드(110)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 부품(318)은 대안에서 예를 들면 RF 유도 코일을 포함할 수 있다. 제 1 가스는: 아르곤(Ar) 및 크세논(Xe)과 같은 불활성 가스, 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3) 및 포스핀(PH3)과 같은 표준 이온 주입 가스, 산소(O2) 및 삼불화질소(NF3)와 같은 반응성 가스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제 2 플라즈마 챔버(316)는 제 1 플라즈마 챔버(314)와 제 2 플라즈마 챔버(316) 사이에 형성된 공통의 경계 개구(326)를 통하여 제 1 플라즈마 챔버(314)와 유체 소통하도록 놓이며, 제 2 플라즈마 챔버(316)는 제 2 가스 공급원(320)으로부터 제 2 가스 공급 라인(328)에 의해 도입되는 제 2 가스를 포함한다. 제 2 가스는: 아르곤(Ar) 및 크세논(Xe)과 같은 불활성 가스, 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3) 및 포스핀(PH3)과 같은 표준 이온 주입 가스, 산소(O2) 및 삼불화질소(NF3)와 같은 반응성 가스, 및 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H12)과 같은 거대 분자 가스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제 2 플라즈마 챔버(316)는 바람직하게 제 2 플라즈마 챔버(316)로의 주입을 위해 제 1 플라즈마 챔버(314)로부터 전자를 추출할 수 있게 하는 바이어스 전력 공급원(332)에 의해 제 1 플라즈마 챔버(314)에 대해 양으로 바이어스된다. 추출된 전자는 제 2 플라즈마 챔버(316) 내의 제 2 가스와 충돌할 때, 제 2 플라즈마 챔버(316) 내에 플라즈마를 생성한다. 추출 개구(334)는 제 2 플라즈마 챔버(316) 내에 제공되어 제 2 플라즈마 챔버(316) 내에 형성된 플라즈마로부터 이온을 추출한다.
이온 주입 시스템(300)은 소오스 조립체(306)와 결합되는 추출 전극 조립체(331)를 더 포함하며, 추출 전극 조립체(331)는 추출 개구를 통한 추출을 위해 소오스 조립체(306)로부터 대전된 이온들을 끌어당기도록 바이어스된다. 빔 라인 조립체(beamline assembly; 336)는 이온 소오스 조립체(306)의 하류에 또한 제공되며, 빔 라인 조립체(336)는 일반적으로 소오스(306)로부터 대전된 이온들을 수용한다. 빔 라인 조립체(336)는, 예를 들면 빔 가이드(342), 질량 분석기(338) 및 변형 개구(resolving aperture; 340)를 포함하며, 빔 라인 조립체(336)는 워크피스(310)로의 주입을 위해 이온 빔 경로(P)를 따라 이온을 운반하도록 작동할 수 있다.
질량 분석기(338)는, 예를 들면 마그넷(미도시)과 같은 장 발생 부품(field generating component)을 더 포함하며, 질량 분석기(338)가 일반적으로 이온 빔(308)을 가로질러 자기장을 제공하며, 그에 따라 소오스(306)로부터 추출된 이온과 연관되는 질량비에 대해 전하에 따라 변화하는 궤도에서 이온 빔(308)으로부터의 이온을 편향시킨다. 예를 들면, 자기장을 통해 이동하는 이온들은 빔 경로(P)를 따라 질량비에 대해 목표 전하의 개별적인 이온들을 지향시키고 빔 경로(P)로부터 떨어져서 질량비에 대해 목표하지 않는 전하의 이온들을 빗나가게 하는 힘을 경험한다. 일단 질량 분석기(338)를 통과하면, 이온 빔(308)은 변형 개구(340)를 통하여 지향되며, 이온 빔(308)은 단부 스테이션(344) 내에 위치되는 워크피스(310)로 주입하기 위해 가속되거나, 감속되거나, 초점이 맞춰지거나 그렇지 않으면 변형될 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 대해 설명되었지만, 이러한 상세한 설명 및 첨부 도면을 읽고 이해할 때, 당업자는 동등한 대안예 및 변형예를 생각할 수 있을 것이다. 특히 전술된 구성요소(조립체, 장치, 회로 등)에 의해 실행되는 다양한 기능들에 대해, 이러한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 ("수단"에 대한 참조를 포함하는) 용어는, 본 명세서에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에서 기능을 실행하는 개시된 구조에 대해 구조상 동등하지는 않더라도, 설명된 (즉, 기능적으로 동등한) 구성요소의 특정한 기능을 실행하는 임의의 구성요소에 대응하거나 그렇지 않으면 이를 지시한다. 또한, 본 발명의 특정한 특징은 몇몇 실시예들 중 단 하나에 대해 설명될 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 적용에 대해 유리하고 요구될 수 있는 바와 같이 다른 실시예들의 하나 또는 그보다 많은 특징들과 결합될 수 있다.

Claims (25)

  1. 이온 소오스로서:
    제 1 플라즈마 챔버 및 제 2 플라즈마 챔버를 포함하며,
    상기 제 1 플라즈마 챔버는 플라즈마 발생 부품 및 제 1 가스를 수용하기 위한 제 1 가스 유입구를 구비하여, 상기 플라즈마 발생 부품 및 상기 제 1 가스가 상기 제 1 플라즈마 챔버 내에 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 1 플라즈마 챔버는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구를 더 형성하며,
    상기 제 2 플라즈마 챔버는 제 2 가스를 수용하기 위한 제 2 가스 유입구를 구비하며, 상기 제 2 플라즈마 챔버는 상기 제 1 플라즈마 챔버의 개구와 실질적으로 정렬되며 상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 추출된 전자를 수용하기 위한 개구를 더 형성하여서, 상기 전자 및 제 2 가스가 상기 제 2 플라즈마 챔버 내에 제 2 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하며, 상기 제 2 플라즈마 챔버는 상기 제 2 플라즈마로부터 이온을 추출하기 위한 추출 개구를 더 형성하고,
    상기 제 1 플라즈마 챔버는 고 진공 영역으로의 통로를 형성하는 펌핑 개구를 더 형성하고, 상기 펌핑 개구는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구와 연관되는 면적의 치수(area dimension)보다 더 큰 면적의 치수를 갖는
    이온 소오스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 부품은 캐소드 및 애노드를 포함하는
    이온 소오스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 부품은 RF 안테나를 포함하는
    이온 소오스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 상기 제 2 플라즈마 챔버로 추출된 전자들을 운반시키기 위해 상기 제 1 플라즈마 챔버와 상기 제 2 플라즈마 챔버 사이에 상대 전압차(relative voltage differential)를 일으키기 위한 바이어싱 전력 공급원(biasing power supply)을 더 포함하는
    이온 소오스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3 또는 O2 중 하나 이상을 포함하는
    이온 소오스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3, O2, 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H22) 중 하나 이상을 포함하는
    이온 소오스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출 개구와 결합되는 추출 전극 조립체를 더 포함하며, 상기 추출 전극 조립체는 이온 빔을 일반적으로 형성하기 위해 이온 소오스로부터 이온을 추출하도록 작동 가능한
    이온 소오스.
  8. 이온 소오스에서 이온을 발생시키는 방법으로서:
    고 진공 영역으로의 통로를 형성하는 펌핑 개구를 포함하는 제 1 플라즈마 챔버를 제공하는 단계;
    상기 제 1 플라즈마 챔버 내에서 제 1 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 제 1 플라즈마 챔버에 의해 형성된 개구를 통하여 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하는 단계로서, 상기 제 1 플라즈마 챔버에 의해 형성된 개구는 상기 펌핑 개구와 연관되는 면적의 치수보다 더 작은 면적의 치수를 갖는, 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하는 단계;
    추출된 상기 전자를 제 2 플라즈마 챔버로 지향시킴으로써 상기 제 2 플라즈마 챔버 내에 제 2 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    상기 제 2 플라즈마 챔버에 의해 형성된 추출 개구를 통하여 상기 제 2 플라즈마로부터 이온을 추출하는 단계;를 포함하는
    이온 소오스에서 이온을 발생시키는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자를 추출하는 단계는 상기 제 1 플라즈마 챔버와 상기 제 2 플라즈마 챔버 사이의 전압차에 의해 실행되는
    이온 소오스에서 이온을 발생시키는 방법.
  10. 이온 소오스(100)를 포함하는 이온 주입 시스템으로서:
    제 1 플라즈마 챔버(102) 및 제 2 플라즈마 챔버(116)를 포함하며,
    상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 플라즈마 발생 부품(104) 및 제 1 가스를 수용하기 위한 제 1 가스 유입구(122)를 구비하여, 상기 플라즈마 발생(104) 부품 및 상기 제 1 가스가 상기 제 1 플라즈마 챔버(102) 내에 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구(114)를 더 형성하며,
    상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 제 2 가스를 수용하기 위한 제 2 가스 유입구(124)를 구비하며, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)의 개구(114)와 유체 소통하며 상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 추출된 전자를 수용하기 위한 개구(117)를 더 형성하여서, 상기 전자 및 제 2 가스가 상기 제 2 플라즈마 챔버(116) 내에 제 2 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 상기 제 2 플라즈마로부터 이온을 추출하기 위한 추출 개구(120)를 더 형성하고,
    상기 제 1 플라즈마 챔버는 고 진공 영역으로의 통로를 형성하는 펌핑 개구를 더 형성하고, 상기 펌핑 개구는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구와 결합되는 면적의 치수보다 더 큰 면적의 치수를 갖는
    이온 주입 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 부품은 캐소드 및 애노드를 포함하는
    이온 주입 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 부품은 RF 안테나를 포함하는
    이온 주입 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 상기 제 2 플라즈마 챔버로 추출된 전자들을 운반시키기 위해 상기 제 1 플라즈마 챔버와 상기 제 2 플라즈마 챔버 사이에 상대 전압차(relative voltage differential)를 일으키기 위한 바이어싱 전력 공급원(biasing power supply)을 더 포함하는
    이온 주입 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3 또는 O2 중 하나 이상을 포함하는
    이온 주입 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3, O2, 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H22) 중 하나 이상을 포함하는
    이온 주입 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 추출 개구와 결합되는 추출 장치를 더 포함하며, 상기 추출 장치는 이온 빔을 일반적으로 형성하기 위해 이온 소오스로부터 이온을 추출하도록 작동 가능한
    이온 주입 시스템.
  17. 이온 주입 시스템으로서:
    이온 빔을 발생시키기 위한 이중 플라즈마 이온 소오스(100);
    상기 이온 소오스로부터의 상기 이온 빔을 수용하기 위한 질량 분석기를 구비하며, 목표 질량 에너지 범위의 이온을 포함하는 질량 분석된 이온 빔을 제공하는 빔 라인 조립체;
    가속도, 감속도 및 초점을 포함하는 상기 이온 빔의 특성들을 변화시키기 위한 변형 개구; 및
    상기 이온 빔을 워크피스로 주입하도록 형성되는 단부 스테이션;을 포함하고,
    상기 이중 플라즈마 이온 소오스(100)는:
    제 1 플라즈마 챔버(102) 및 제 2 플라즈마 챔버(116)를 포함하며,
    상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 플라즈마 발생 부품(104) 및 제 1 가스를 수용하기 위한 제 1 가스 유입구(122)를 구비하여, 상기 플라즈마 발생(104) 부품 및 상기 제 1 가스가 상기 제 1 플라즈마 챔버(102) 내에 제 1 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구(114)를 더 형성하며,
    상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 제 2 가스를 수용하기 위한 제 2 가스 유입구(118)를 구비하며, 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)의 개구(112)와 실질적으로 정렬되며 상기 제 1 플라즈마 챔버로부터 추출된 전자를 수용하기 위한 개구(117)를 더 형성하여서, 상기 전자 및 제 2 가스가 상기 제 2 플라즈마 챔버(116) 내에 제 2 플라즈마를 발생시키도록 상호 작용하고, 상기 제 2 플라즈마 챔버(116)는 상기 제 2 플라즈마로부터 이온을 추출하기 위한 추출 개구(120)를 더 형성하고,
    상기 제 1 플라즈마 챔버는 고 진공 영역으로의 통로를 형성하는 펌핑 개구를 더 형성하고, 상기 펌핑 개구는 상기 제 1 플라즈마로부터 전자를 추출하기 위한 개구와 결합되는 면적의 치수보다 더 큰 면적의 치수를 갖는
    이온 주입 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이온 소오스의 제 1 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3 또는 O2 중 하나 이상을 포함하는
    이온 주입 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 이온 소오스의 제 2 가스는: 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 보론 트리플루오라이드(BF3), 비소(AsH3), 포스핀(PH3), NF3, O2, 데카보란(B10H14) 또는 옥타데카보란(B18H22) 중 하나 이상을 포함하는
    이온 주입 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 이중 플라즈마 이온 소오스(100)는 상기 추출 개구(120)와 결합되는 추출 장치를 더 포함하며, 상기 추출 장치는 상기 이온 빔을 일반적으로 형성하기 위해 상기 이온 소오스(100)로부터 이온을 추출하도록 작동 가능한
    이온 주입 시스템.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 이중 플라즈마 이온 소오스(100)는 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)로부터 상기 제 2 플라즈마 챔버(116)로 추출된 전자들을 운반시키기 위해 상기 제 1 플라즈마 챔버(102)와 상기 제 2 플라즈마 챔버(116) 사이에 상대 전압차를 일으키기 위한 바이어싱 전력 공급원을 더 포함하는
    이온 주입 시스템.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 이중 플라즈마 이온 소오스(100)는 캐소드 히터 필라멘트, 애노드 및 RF 안테나를 구비하는 플라즈마 발생 부품(104)을 더 포함하는
    이온 주입 시스템.
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