KR102356511B1 - 이온 주입 시스템을 위한 미량 금속들 오염을 저감시킨 이온 소스 - Google Patents

이온 주입 시스템을 위한 미량 금속들 오염을 저감시킨 이온 소스 Download PDF

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Abstract

이온 주입 시스템을 위한 이온 소스 챔버(120)는, 이온화 영역을 적어도 부분적으로 한정하는 하우징 ― 이러한 이온화 영역을 통해, 고에너지 전자들이 캐소드(124)로부터 이동하여 하우징의 내부 내로 분사된 가스 분자들을 이온화함 ―; 하우징 내부의 하나 이상의 내부 벽들을 규정하는 라이너 섹션(133, 135, 137, 139) ― 각각의 라이너 섹션은 이온 주입 시스템의 작동 동안에 이온화 영역에 노출된 내부로 향하는 표면을 포함함 ―; 캐소드 주위에 배치된 캐소드 실드(153); 캐소드로부터 이격된 리펠러(180); 이온 소스 챔버로부터 이온들을 방출하기 위한 소스 구멍(126)을 포함하는 플레이트(128)를 포함하며, 리펠러, 라이너 섹션, 캐소드 실드; 플레이트, 또는 소스 구멍을 규정하는 플레이트 내의 인서트 중 적어도 하나는 탄화규소를 포함하고, 이 탄화규소는 과잉 탄소를 갖는 화학식 SiCx의 비화학양론적 소결 재료이다.

Description

이온 주입 시스템을 위한 미량 금속들 오염을 저감시킨 이온 소스{REDUCED TRACE METALS CONTAMINATION ION SOURCE FOR AN ION IMPLANTATION SYSTEM}
본 개시는 일반적으로 이온 주입 시스템들(ion implantation systems)에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이온 소스(ion source)의 아크 챔버 내에서 개선된 내식성을 나타내는, 이온 주입 시스템들에 전형적으로 사용되는 유형의 미량 금속(trace metal) 오염을 저감시킨 이온 소스에 관한 것이다.
이온 주입 시스템들 또는 이온 주입기들은 집적 회로 제조뿐만 아니라, 평판 디스플레이들(flat panel displays)의 제조에 있어서 반도체들을 불순물들로 도핑하는데 널리 사용되고 있다. 그러한 시스템들에 있어서, 이온 소스는 원하는 도펀트 원소(dopant element)를 이온화하고, 이러한 도펀트 원소는 소스로부터 원하는 에너지의 이온 빔의 형태로 추출된다. 그 후에, 이온 빔은 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스(workpiece)의 표면으로 지향되어 도펀트 원소를 워크피스에 주입한다. 빔의 이온들은 워크피스의 표면에 침투하여, 웨이퍼 내의 트랜지스터 디바이스들의 제조에서와 같이, 원하는 전도성의 영역을 형성한다. 주입 프로세스는 전형적으로 고진공 프로세스 챔버 내에서 수행되는데, 이는 잔류 가스 분자들과의 충돌들에 의한 이온 빔의 분산을 방지하고, 부유 입자들(airborne particles)에 의한 워크피스의 오염 위험성을 최소화한다. 전형적인 이온 주입기는 이온 빔을 생성하기 위한 이온 소스, 이온 빔을 질량 분석하기 위한 질량 분석 마그넷(mass analysis magnet)을 포함하는 빔라인(beamline), 및 이온 빔에 의해 주입될 반도체 웨이퍼, 혹은 다른 기판 또는 워크피스를 보유하는(containing) 타겟 챔버(target chamber)를 포함하지만, 평판 디스플레이 주입기들은 전형적으로 질량 분석 장치를 포함하지 않는다. 고에너지 주입 시스템들의 경우에는, 고에너지들에 대해 이온들을 가속하기 위해 타겟 챔버와 질량 분석 마그넷 사이에 가속 장치가 제공될 수도 있다.
통상의 이온 소스들은, 이온화될 가스를 플라즈마 내로 도입하기 위한 입구 구멍(inlet aperture) 및 출구 구멍 개구(exit aperture opening) ― 이 출구 구멍 개구를 통해, 이온 빔을 형성하기 위한 플라즈마가 추출됨 ―를 갖는 플라즈마 봉입 챔버(plasma confinement chamber)를 포함한다. 도펀트 가스의 하나의 예는 포스핀(phosphine)이다. 포스핀이 고활성 전자들(energetic electrons) 또는 고주파(RF) 에너지와 같은 에너지 소스에 노출되는 경우, 포스핀은 워크피스를 도핑하기 위한 양전하인 인(P+) 이온들뿐만 아니라, 해리된 수소 이온들을 형성하도록 해리될 수 있다. 전형적으로, 포스핀은 플라즈마 봉입 챔버 내로 도입되고, 그 후에 전자 소스에 노출되어 인 이온들 및 수소 이온들 모두를 생성한다. 플라즈마는 워크피스 내로 주입하기에 바람직한 이온들뿐만 아니라, 해리 및 이온화 프로세스들의 부생성물인 바람직하지 않은 이온들을 포함한다. 그 후에, 인 이온들 및 수소 이온들은 통전된 추출 전극들(energized extraction electrodes)을 포함하는 추출 장치를 사용하여 출구 개구를 통해 이온 빔으로 추출된다. 소스 가스를 구성하는 다른 전형적인 도펀트 원소들의 예들은 인(P), 비소(As) 또는 붕소(B), 및 많은 다른 원소들을 포함한다.
주입되는 이온들의 주입량(dosage) 및 에너지는 주어진 응용에 대해 원하는 주입에 따라 변한다. 이온 주입량은 주어진 반도체 재료에 대해 주입되는 이온들의 농도를 제어한다. 전형적으로, 고전류(high current) 주입기들은 고주입량 주입들에 사용되는 반면, 중전류(medium current) 주입기들은 저주입량 응용들에 사용된다. 이온 에너지는 반도체 디바이스들에 있어서의 접합 깊이(junction depth)를 제어하는데 사용되며, 여기서 빔 내의 이온들의 에너지 레벨들은 주입되는 이온들의 깊이 정도를 결정한다. 반도체 디바이스들의 소형화에 대한 지속적인 추세는 저에너지들에서 높은 빔 전류들을 전달하는 역할을 하는 빔라인 구조를 요구한다. 높은 빔 전류는 필요한 주입량 레벨들을 제공하는 반면, 저에너지는 얕은 주입들을 허용한다. 또한, 디바이스의 고복잡성에 대한 지속적인 추세는 워크피스를 가로질러 주사되는 주입 빔들의 균일성에 대한 주의깊은 제어를 요구한다.
이온 소스에서의 이온화 프로세스는 전자들의 여기에 의해 달성되며, 그 후에 이 전자들은 이온 소스 챔버 내의 이온화가능 재료들과 충돌한다. 이러한 여기는 이전에는 가열 캐소드들(heated cathodes) 또는 RF 여기 안테나들을 이용하여 성취되었다. 캐소드는, 이온화 프로세스를 위해 이후에 충분한 에너지로 가속되는 전자들을 방출하도록 가열되는 한편, RF 안테나는 이온화 프로세스를 지속하기에 충분한 에너지로 플라즈마 전자들을 가속하는 전기장들을 생성한다. 안테나는 이온 소스의 플라즈마 봉입 챔버 내에 노출될 수도 있거나, 유전체 윈도우에 의해 분리된 플라즈마 챔버의 외측에 위치될 수도 있다. 안테나는 플라즈마 봉입 챔버 내에 시변 자기장(time varying magnetic field)을 유도하는 RF 교류 전류에 의해 통전된다. 결국, 이러한 자기장은 소스 챔버 내에서 자연적으로 발생한 자유 전자들에 의해 점유된 영역에 전기장을 유도한다. 이들 자유 전자들은 유도된 전기장으로 인해 가속되고, 이온 소스 챔버 내의 이온화가능 재료들과 충돌하여, 안테나의 전기 전류들과 대체로 평행하고 방향이 반대인 플라즈마 전류들을 이온 챔버 내에 발생시킨다. 그 후에, 이온들은 작은 출구 개구에 근접하게 위치된 하나 이상의 통전가능한 추출 전극들에 의해 플라즈마 챔버로부터 추출되어, (워크피스의 크기에 비해) 작은 단면의 이온 빔을 제공할 수 있다.
배치식 이온 주입기들(batch ion implanters)은 이온 빔을 통해 다수의 실리콘 웨이퍼들을 이동시키기 위한 회전 디스크 지지체를 포함한다. 이온 빔은 지지체가 이온 빔을 통해 웨이퍼를 회전시킴에 따라 웨이퍼 표면에 충돌한다.
시리얼 주입기들(serial implanters)은 한번에 하나의 웨이퍼를 처리한다. 웨이퍼들은 카세트(cassette) 내에 지지되고, 하나씩 인출되어 지지체 상에 배치된다. 그 후에, 웨이퍼는 이온 빔이 단일의 웨이퍼를 타격하도록 주입 배향으로 배향된다. 이들 시리얼 주입기들은 빔 쉐이핑 전자장치(beam shaping electronics)를 사용하여 빔을 그 초기 궤도로부터 편향시키고, 흔히, 조정된 웨이퍼 지지체 이동들과 협력하여 전체 웨이퍼 표면을 선택적으로 도핑하거나 처리하는데 사용된다.
기존의 주입기들에 사용된 이온 빔들을 생성하는 이온 소스들은 전형적으로 소위 아크 이온 소스들이고, 웨이퍼 처리에 적절한 이온 빔으로 쉐이핑되는 이온들을 생성하기 위한 가열 필라멘트 캐소드들을 포함할 수 있다. 스펄라조(Sferlazzo) 등의 미국 특허 제 5,497,006 호는, 베이스에 의해 지지되고, 가스 봉입 챔버 내로 이온화 전자들을 분출하도록 가스 봉입 챔버에 대해 배치되는 캐소드를 갖는 이온 소스에 관한 것이다. '006 특허의 캐소드는 가스 봉입 챔버 내로 부분적으로 연장되는 단부 캡(endcap) 및 튜브형 전도성 본체이다. 필라멘트는 튜브형 본체 내에 지지되고 전자 충격(electron bombardment)을 통해 단부 캡을 가열하는 전자들을 방출한다. 그 후에, 가열된 단부 캡은 이온화 전자들을 가스 봉입 챔버 내로 열이온적으로 방출한다.
클라우티어(Cloutier) 등의 미국 특허 제 5,763,890 호는 또한, 이온 주입기에 사용하기 위한 아크 이온 소스를 개시한다. 이온 소스는 가스 이온화 구역을 한정하는 전도성 챔버 벽들을 갖는 가스 봉입 챔버를 포함한다. 가스 봉입 챔버는 이온들이 챔버를 빠져나갈 수 있게 하는 출구 개구를 포함한다. 베이스는 가스 봉입 챔버를 빠져나가는 이온들로부터 이온 빔을 형성하기 위한 구조체에 대해 가스 봉입 챔버를 배치한다.
이온 소스 챔버를 규정하는 현재 재료들은 전형적으로 내화 금속들(refractory metals) 및/또는 흑연으로 형성되고, 보다 일반적으로 사용되는 내화 금속들은 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨 등을 포함한다. BF3, GeF4, SiF4, B2F4와 같은 불소계 화합물들, 및/또는 CO 및 CO2와 같은 산소계 화합물들을 이온화하는 경우에 이들 재료들의 부식이 발생할 수 있어, 이들 재료들의 수명들을 극히 단축시킬 뿐만 아니라, 이온 주입 동안에 불순물들을 유해하게 도입할 수 있다. 예를 들면, 불소 함유 화합물들의 이온화는 F-를 생성할 수 있고, 이러한 F-는 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨, 흑연 등의 현재 이용되는 내화 금속을 함유하는 노출된 표면들과 반응할 수 있다. 예를 들면, MoFx, WFx, TaFx 등은 F- 이온들에의 노출시에 형성될 수 있으며, 여기서 x는 대부분의 경우들에서 1 내지 6의 정수이다. 이들 재료들은 그 자체로 부식성이고, 챔버 내에서의 이들 부식성 재료들의 존재는 이온 소스 챔버 내의 이들 재료들의 증착이 발생할 수도 있는 할로겐 사이클(halogen cycle)을 더욱 증식시킬 수 있으며, 이는 이들 구성요소들의 작동 수명들을 크게 단축시킨다. CO 및 CO2와 같은 산소계 화합물들을 이온화하는 경우에, 대응하는 내화 산화물의 형성은, 캐소드, 라이너들, 캐소드 실드(cathode shield)(즉, 캐소드 리펠러(cathode repeller)), 리펠러(즉, 반-캐소드(anti-cathode)), 소스 구멍 슬릿((즉, 이온 소스 광학 플레이트) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 이온 소스 챔버 내의 이온 소스 구성요소들의 침식(erosion)을 또한 야기할 수 있으며, 이에 의해 작동 수명들이 단축되고 교체가 필요해진다.
작동 수명들에 영향을 미치는 전술한 부식 문제들에 부가하여, 이온화된 불소 및/또는 산소 종들에의 노출시에 생성되는 내화 금속 불화물 및/또는 내화 금속 산화물들은 때때로 그 자체로 휘발성이다. 불행하게도, 이들 휘발성 화합물들은 처리될 기판에 원하는 도펀트 이온들과 함께 이송될 수 있어, 디바이스 성능 및 수율(yield)에 직접적인 영향을 미친다.
그러므로, 이온 주입 시스템들에서의 이온 소스 챔버 구성요소들의 개선에 대한 필요성이 존재하며, 여기서 개선은, 예를 들어 텅스텐계, 몰리브덴계 등의 내화물계 재료들과 같은 현재 이용되는 재료들과 동등하거나 보다 양호한 성능을 제공하지만, 프로세싱 동안에 대체로 불활성이어서, 디바이스 성능 및 수율에 영향을 미치는 휘발성 화합물들을 생성하지 않고서 연장된 작동 수명들을 제공하는 것이다.
본원에는 이온 주입 시스템들에 사용하기 위한 미량 금속 오염을 저감시킨 이온 소스가 개시되어 있다. 일 실시예에 있어서, 이온 주입 시스템을 위한 이온 소스 챔버로서, 이러한 이온 소스 챔버는, 이온화 영역을 적어도 부분적으로 한정하는 하우징 ― 이러한 이온화 영역을 통해 고에너지 전자들이 캐소드로부터 이동하여, 하우징의 내부 내로 분사된 가스 분자들을 이온화함 ―; 하우징 내부의 하나 이상의 내부 벽들을 규정하는 라이너 섹션 ― 각각의 라이너 섹션은 이온 주입 시스템의 작동 동안에 이온화 영역에 노출된 내부로 향하는 표면을 포함함 ―; 캐소드 주위에 배치된 캐소드 실드; 캐소드로부터 이격된 리펠러; 이온 소스 챔버로부터 이온들을 방출하기 위한 소스 구멍을 포함하는 플레이트를 포함하며, 리펠러, 라이너 섹션, 캐소드 실드; 플레이트, 또는 소스 구멍을 규정하는 플레이트 내의 인서트 중 적어도 하나는 탄화규소를 포함하고, 이 탄화규소는 화학식 SiCx의 비화학양론적 소결 재료이고, 여기서 x는 1.1 내지 1.45의 범위이다.
다른 실시예에 있어서, 이온 주입 시스템은 이온 소스 챔버; 이 이온 소스 챔버의 일 단부에 있는 캐소드; 및 탄화규소로 형성되고 캐소드로부터 직경방향으로 대향하는 리펠러를 포함하며, 이 탄화규소는 화학식 SiCx의 비화학양론적 소결 재료이고, 여기서 x는 1.1 내지 1.45의 범위이다.
또 다른 실시예에 있어서, 이온 주입 시스템을 위한 이온 소스로서, 이러한 이온 소스는, 이온화 영역; 및 이온 소스 내의 이온화 영역에 노출되는 하나 이상의 표면들을 포함하며, 하나 이상의 표면들은 탄화규소를 포함하고, 이 탄화규소는 과잉 탄소를 갖는 비화학양론적 소결 재료이다.
본 개시의 다양한 특징들 및 그 내에 포함된 예들의 하기의 상세한 설명을 참조하면 본 개시가 보다 용이하게 이해될 수도 있다.
이제, 유사한 요소들에 유사한 부호가 부여되는 도면들을 참조하면:
도 1은 회전 지지체 상에 장착된 실리콘 웨이퍼와 같은 워크피스의 이온 빔 처리를 위한 이온 주입 시스템의 개략도이고;
도 2는 본 개시에 따른 이온 소스의 사시도이고;
도 3은 본 개시에 따른 이온 소스 챔버의 단면도이고;
도 4는 도 3의 선 4-4에 의해 규정된 평면에서의 단면도이다.
본원에는, 개선된 내식성을 갖는 이온 소스 챔버를 제공하는 이온 주입 시스템들이 개시되어 있다. 이온 주입 시스템들은 일반적으로 이온 소스 챔버 내의 내화 금속 및/또는 흑연 구성요소들 중 하나 이상을 유사하게 치수설정된 탄화규소(SiC) 구성요소들로 교체하는 것을 포함한다. 본 개시에 사용하기에 적합한 탄화규소는 화학식 SiCx의 비화학양론적 전기 전도성 소결 탄화규소이며, 여기서 x는 규소에 대한 탄소의 몰비(molar ratio)이며, 흑연, 비정질 탄소 또는 그 혼합물들로서 존재할 수도 있는 과잉 탄소를 함유한다. 대부분의 실시예들에 있어서, x는 1 초과, 대체로 약 1.1 초과이지만, 약 1.45 미만이다. 일부 실시예들에서, 탄소의 몰비는 1.45를 초과할 수도 있지만, 이들 실시예들에서, 기계적 특성들은 특정 이온 소스 챔버 구성요소를 위한 고려 사항이 될 수도 있다. 입도(grain size)는 일반적으로 대부분의 실시예들에서 4 내지 10 미크론이다.
적합한 비화학양론적 전기 전도성 소결 탄화규소는 미국 특허 제 5,594,963 호에 따라 제조될 수 있으며, 이 특허문헌은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다. 적합한 SiC는 또한 생 고뱅 세라믹스(Saint Gobain Ceramics)로부터 상표명 Hexoloy® SG로 상업적으로 입수가능하며, 이는 자유 규소 금속을 갖지 않는 비화학양론적 전기 전도성 소결 탄화규소이다.
유리하게는, 이온 소스 챔버 내에서의 SiC 구성요소들의 사용은 그들 구성요소들에 개선된 내식성을 제공하고, 또한 유리하게는, SiC는, 다른 특성들 중에서도, 이온 주입에 적합한 전기 전도도를 제공하도록 구성될 수 있다. 비교로서, SiC에 대한 산화 속도는 1200 ℃에서 0.045 gm/120 시간인 것으로 보고되어 있고, 이것은 흑연 산화(650 ℃에서 개시하고, 1000 ℃에서 0.069 분당 그램(gm/분)의 산화 속도를 갖는 것으로 보고됨) 및 텅스텐 산화(산화 속도가 1300 ℃에서 5E-8 ㎝/초인 것으로 보고되고, 이는 약 10-3 torr의 압력의 건조 산소 내에서 약 5 옹스트롬/초 또는 1.8 시간당 미크론으로 변환됨)에 대해 보고된 것보다 현저하게 양호한 것이다. SiC의 전기 비저항은 대체로 10 오옴-㎝ 미만이다. 대부분의 경우들에 있어서, 특히 최대 허용량에 가까운 과잉 탄소의 양이 존재하는 경우, 또는 타겟의 밀도가 재료의 이론적인 밀도이거나 그에 근접한 경우에, 비저항은 작고, 전형적으로 약 2.0 오옴-㎝ 이하일 것이다. 또 다른 실시예들에 있어서, 비화학양론적 탄화규소의 탄소 함유량은 1.0 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 선택된다. 개시된 바와 같은 전기 전도도는 알루미늄의 약 절반의 DC-마그네트론 스퍼터링 속도들을 허용한다. 다른 재료들과 비교하여, 본원에 개시된 바와 같은 탄화규소는 또한 우수한 열 전도도를 제공한다.
현저하게 개선된 내산화성에 부가하여, 탄화규소의 사용은, 텅스텐, 탄탈륨, 흑연, 몰리브덴이 고활성 불소 또는 산소 이온들에 노출되었을 때 관찰되고 있던 것과 같은 휘발성 화합물들의 생성을 저감시킨다. 배경기술 부분에 기술된 바와 같이, 텅스텐은 휘발성 텅스텐 불화물, 텅스텐 산화물 등을 형성할 수 있으며, 이들은 이온 주입 프로세스 동안에 기판으로 이송될 수 있다. 마찬가지로, 몰리브덴 불화물 및 몰리브덴 산화물이 형성되고, 그 이후에 기판으로 이송될 수 있다. 자유 규소를 갖지 않는 탄화규소의 격자 구조 때문에, 불소 및 산소와 같은 이온들에의 노출시에 생성되는 휘발성 화합물들이 현저하게 감소된다. 탄화규소는 이온 소스 챔버에 사용하기 위한 구성요소의 형상에서 코팅 또는 모놀리식 구조(monolithic structure)의 형태일 수 있다.
특정 이온 주입 시스템은 이 시스템이 이온 소스 챔버를 포함하는 한에는 한정되는 것으로 의도되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, 적합한 이온 주입 시스템들은 고전류 또는 중전류 시스템들일 수도 있다. 고전류 시스템들은, 전형적으로 200 eV 내지 60 또는 80 keV에서 작동하는 저에너지 및/또는 고주입량 응용들에 사용되는 것이 전형적이다. 중전류 시스템들은 저주입량 응용들에 사용되고, 전형적으로 약 2 keV 내지 900 keV인 가장 폭넓은 에너지 범위를 갖는다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 예시적인 이온 빔 주입 시스템(10)의 개략도를 도시한다. 주입기는 이온 빔(14)을 형성하는 이온들을 생성하기 위한 이온 소스(12)를 포함하며, 이러한 이온 빔(14)은 단부 또는 주입 스테이션(20)까지의 빔 경로를 통과하도록 쉐이핑되고 선택적으로 편향된다. 주입 스테이션은 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스(24)가 이온 빔(14)을 구성하는 이온들에 의한 주입을 위해 배치되는 내부 영역을 규정하는 진공 또는 주입 챔버(22)를 포함한다. 제어기(41)로서 개략적으로 나타낸 제어 전자장치는 워크피스(24)에 의해 수용되는 이온 주입량을 모니터링 및 제어하기 위해 제공된다. 제어 전자장치에의 작업자 입력은 단부 스테이션(20) 근처에 위치된 사용자 제어 콘솔(26)을 거쳐서 수행된다. 이온 빔(14) 내의 이온들은 빔이 소스와 주입 챔버 사이의 영역을 통과함에 따라 발산하는 경향이 있다. 이러한 발산을 감소시키기 위해서, 그 영역은 하나 이상의 진공 펌프들(27)에 의해 낮은 압력으로 유지된다.
이온 소스(12)는 소스 재료들이 그 내부로 분사되는 내부 영역을 규정하는 플라즈마 챔버를 포함한다. 소스 재료들은 이온화가능 가스 또는 기화된 소스 재료를 포함할 수도 있다. 플라즈마 챔버 내에서 생성된 이온들은 이온 가속 전기장을 생성하기 위한 다수의 금속 전극들을 포함하는 이온 빔 추출 조립체(28)에 의해 챔버로부터 추출된다.
빔 경로(16)를 따라서 분석 마그넷(30)이 배치되어 있고, 이 분석 마그넷(30)은 이온 빔(14)을 구부리고, 그것을 빔 셔터(beam shutter)(32)를 통해 지향시킨다. 빔 셔터(32) 이후에, 빔(14)은 이 빔(14)을 집속시키는 사중극 렌즈 시스템(quadrupole lens system)(36)을 통과한다. 그 후에, 빔은 제어기(41)에 의해 제어되는 편향 마그넷(40)을 통과한다. 제어기(41)는 마그넷(40)의 전도성 권선들에 교류 전류 신호를 제공하고, 그 결과 이온 빔(14)이 수백 헤르츠의 주파수로 좌우로 반복적으로 편향하거나 주사할 수 있게 한다. 하나의 개시된 실시예에 있어서, 200 내지 300 헤르츠의 주사 주파수들이 사용된다. 이러한 편향 또는 좌우 주사는 얇은 팬 형상의 리본 이온 빔(14a)을 생성한다.
팬 형상의 리본 빔 내의 이온들은 마그넷(40)으로부터 나온 후에 발산하는 경로들을 따른다. 이온들은 평행화 마그넷(parallelizing magnet)(42)으로 들어가고, 빔(14a)을 구성하는 이온들은 다양한 양들로 다시 구부러져서 평행화 마그넷(42)을 빠져나와 대체로 평행한 빔 경로들을 따라 이동한다. 그 후에, 이온들은 에너지 필터(44)로 들어가고, 이 에너지 필터(44)는 이온들을 그 전하로 인해 하향(도 1에서 y-방향)으로 편향시킨다. 이것은 일어나는 상류 빔 쉐이핑 동안에 빔에 들어간 중성 입자들을 제거한다.
평행화 마그넷(42)을 빠져나가는 이온 빔(14a)은 본질적으로 매우 좁은 직사각형을 형성하는 단면을 갖는 이온 빔, 즉 일방향으로 연장되는 빔이며, 예를 들어 이러한 빔은 제한된 수직 범위(예를 들면, 대략 1/2 인치)를 갖고, 실리콘 웨이퍼와 같은 워크피스의 직경을 완전히 커버하기 위해 마그넷(40)에서 유발된 주사 또는 편향으로 인해 외측으로 넓어지는 직교 방향으로의 범위를 갖는다.
일반적으로, 리본 이온 빔(14a)의 범위는 주사시에 워크피스(24)의 전체 표면에 주입하기에 충분하다. 워크피스(24)가 300 ㎜의 수평 치수(또는 300 ㎜의 직경)를 갖는다고 가정하자. 마그넷(40)은 주입 챔버(22) 내의 워크피스(24)의 주입 표면을 타격할 때의 리본 이온 빔(14a)의 수평 범위가 적어도 300 ㎜가 되도록 빔을 편향시킬 것이다.
워크피스 지지 구조체(50)는 워크피스(24)의 전체 주입 표면이 이온들로 균일하게 주입되도록 주입 동안에 리본 이온 빔(14)에 대해 워크피스(24)를 (y-방향 상하로) 지지 및 이동시킨다. 주입 챔버 내부 영역이 배기되기 때문에, 워크피스들은 로드록(loadlock)(60)을 통해 챔버에 출입해야 한다. 주입 챔버(22) 내에 장착된 로봇 아암(62)은 웨이퍼 워크피스들을 로드록(60)으로 그리고 로드록(60)으로부터 자동으로 이동시킨다. 워크피스(24)는 도 1에서 로드록(60) 내에서 수평 위치에 도시되어 있다. 아암은 워크피스를 아치형 경로를 통해 회전시킴으로써 워크피스(24)를 로드록(60)으로부터 지지체(50)로 이동시킨다. 주입 이전에, 워크피스 지지 구조체(50)는 주입을 위한 수직 또는 거의 수직 위치로 워크피스(24)를 회전시킨다. 워크피스(24)가 수직으로 있는 경우, 즉 이온 빔(14)에 대해 수직인 경우, 주입 각도, 또는 이온 빔과 워크피스 표면에 대한 법선 사이의 입사 각도는 0 도이다.
전형적인 주입 작동시에, 비도핑된 워크피스들(전형적으로 반도체 웨이퍼들)은 워크피스(24)를 오리엔터(orienter)(84)로 이동시키는 2 개의 로봇들(80, 82) 중 하나에 의해 다수의 카세트들(70 내지 73) 중 하나로부터 인출되고, 이러한 오리엔터(84)에서 워크피스(24)가 특정 배향으로 회전된다. 로봇 아암은 배향된 워크피스(24)를 인출하여, 로드록(60) 내로 이동시킨다. 로드록은 폐쇄되어 원하는 진공으로 펌핑되고, 그 후에 주입 챔버(22) 내로 개방된다. 로봇 아암(62)은 워크피스(24)를 파지하여, 주입 챔버(22) 내로 가져가고, 워크피스 지지 구조체(50)의 정전 클램프 또는 척 상에 배치한다. 정전 클램프는 주입 동안에 워크피스(24)를 제위치에 유지하도록 통전된다. 적합한 정전 클램프들은 1995년 7월 25일자로 블레이크(Blake) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,436,790 호, 및 1995년 8월 22일자로 블레이크 등에게 허여된 미국 특허 제 5,444,597 호에 개시되어 있으며, 이들 특허들 모두는 본 발명의 양수인에게 양도된 것이다. '790 및 '597 특허들 모두는 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
워크피스(24)의 이온 빔 프로세싱 후에, 워크피스 지지 구조체(50)는 워크피스(24)를 수평 위치로 복귀시키고, 정전 클램프는 통전되지 않아 워크피스를 해제한다. 아암(62)은 그러한 이온 빔 처리후에 워크피스(24)를 파지하고, 그것을 지지체(50)로부터 로드록(60) 내로 복귀 이동시킨다. 대안적인 디자인에 따르면, 로드록은 독립적으로 배기 및 가압되는 상부 및 하부 영역을 구비하며, 이러한 대안적인 실시예에서, 주입 스테이션(20)에 있는 제 2 로봇 아암(도시되지 않음)은 주입된 워크피스(24)를 파지하고, 그것을 주입 챔버(22)로부터 로드록(60)으로 복귀 이동시킨다. 로드록(60)으로부터, 로봇들 중 하나의 로봇 아암은 주입된 워크피스(24)를 카세트들(70 내지 73) 중 하나로 그리고 가장 전형적으로는 주입된 워크피스(24)가 초기에 인출되었던 카세트로 복귀 이동시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이온 생성 소스(12)는 핸들들(114)을 갖는 플랜지(112)에 의해 지지된 소스 블록(110)을 포함하며, 이 핸들(114)에 의해서 소스(12)가 주입기로부터 제거될 수 있다. 소스 블록(110)은 120으로 포괄적으로 도시된 플라즈마 아크 챔버를 지지한다. 고밀도 플라즈마 아크 챔버(120)는 기다랗고 대체로 타원 형상인 출구 소스 구멍(126)을 플레이트(128)에 구비하며, 이러한 출구 소스 구멍(126)을 통해 이온들이 소스를 빠져나간다. 하나의 종래 기술의 이온 소스에 관한 추가적인 상세내용들은 방브니스트(Benveniste) 등의 미국 특허 제 5,026,997 호에 개시되어 있으며, 이러한 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되고, 인용에 의해 본원에 포함된다. 이온들이 아크 챔버(120)로부터 이동함에 따라, 이 이온들은 출구 구멍에 대해 배치된 빔 추출 조립체에 의해 설정된 전기장들에 의해 챔버(120)로부터 멀어지게 가속된다.
아크 이온 소스는, 교과서 ["이론 및 응용에서의 플라즈마 물리학(Plasma Physics in Theory and Application)"(Ed. W. Kunkel, MacGraw-Hill, 1966)]에서, "eVc < E[Vc는 캐소드 전압 강하이고, E는 이온화 에너지임]를 갖는 모든 [전기] 방전들은 플라즈마의 바디에서 또는 캐소드에서의 특정 상태들과 무관하게 전기 아크들로서 분류될 것이다. [...] 명백하게는, 이러한 방식으로, 아크들의 범주는 매우 넓은데, 이는 가스 압력 또는 전류 밀도에 대해 제한을 가하지 않기 때문이다. 사실상, 모든 열이온 다이오드들은 공간 전하의 상당한 중화를 초래하기에 충분한 가스 이온화가 발생하는 한 여기에 포함되어야 하며, 그에 따라 방출 플라즈마라는 용어가 여전히 적절할 수도 있다. 가스 밀도, 전류 밀도 및 캐소드에서의 상태들에 따라서, 아크 방전들은 그들의 특정 특성들이 크게 상이할 수 있다." 라고 언급함으로써 정의된다. 이러한 정의는 충분한 에너지의 전자들이 직접 통전된 필라멘트(그에 따라 캐소드로서 작용함)로부터 방출되는 경우나, 통전된 필라멘트로부터의 전자들이 아크 챔버 내의 가스를 이온화하기에 충분한 에너지의 전자들을 방출하는 캐소드에 충격을 가하는 경우로서 "고온 필라멘트" 이온 소스를 언급하면서 본원에서 요약된다.
소스 마그넷(도시되지 않음)은 플라즈마 아크 챔버(120)를 둘러싸서 챔버(120) 내의 엄격하게 제한된 이동 경로들에 대해 플라즈마 생성 전자들을 한정한다. 소스 블록(110)은 비소와 같은 기화가능 고체들로 충전될 수 있는 기화기 오븐들을 수용하는 공동들을 규정하며, 이러한 고체들은 가스로 기화되고, 그 후에 전달 노즐들(delivery nozzles)에 의해 플라즈마 챔버 내로 분사된다.
도 3 및 도 4에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 플라즈마 아크 챔버(120)는 내부 이온화 영역(R)을 규정하는 기다란 기계가공된 내화 금속 또는 흑연 블록이며, 이러한 내부 이온화 영역(R)은 2 개의 기다란 측벽들(130a, 130b), 상부 및 하부 벽들(130c, 130d), 후방 벽(130e), 및 이온화 영역(R)에 접하는 전방 플레이트(128)에 의해 경계지어진다. 탄화규소의 내부 라이너 섹션들(133, 135, 137, 139)은 벽들 주위에 배치된다. 도시되지는 않았지만, 라이너 섹션이 후방 벽(130e)을 커버한다. 전방 플레이트(128)는 탄화규소로 형성되는, 이온화 영역(R) 내부로 향하는 표면을 갖는 라이너를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 전방 플레이트 자체가 탄화규소로 형성되거나 탄화규소의 코팅을 가질 수도 있다. 더더욱, 전방 플레이트(128)는 소스 구멍(126)(도 2 참조)을 규정하는 인서트를 포함할 수도 있으며, 인서트는 본 개시에 따른 탄화규소로 형성된다. 소스 블록의 전방 근처에서는, 아크 챔버(120)를 지지하는 지지 플랜지(132)가 외측으로 연장되어 있다.
핀들(140)은 플랜지(132)의 코너들에 있는 개구들을 통해 연장되어 플레이트(128)를 지지하고 출구 구멍(126)을 배치한다. 스프링들(도시되지 않음)은 플레이트를 아크 챔버와 결합하도록 바이어스(bias)시킨다. 기화된 재료는 전달 튜브(142)에 의해 지지 블록(110)으로부터 플라즈마 아크 챔버(120)의 내부 내로 분사되며, 이러한 전달 튜브(142)는 아크 챔버의 측부에 부착된 가스 연결 매니폴드(143)에 의해 기화된 재료를 챔버 내부 내로 보낸다. 대안적으로, 챔버의 후방 벽(130e)의 포트 또는 개구(도시되지 않음)에 의해서 가스가 아크 챔버 내부 영역(R) 내로 직접 보내질 수 있다. 그러한 대안적인 구성에 있어서, 노즐(도시되지 않음)은 그러한 개구와 접하고, 이온 소스 외부에 있는 공급부 또는 소스로부터 아크 챔버 내로 직접 가스를 분사한다.
단부 벽(130c) 및 라이너(137)는 개구(144)를 규정하며, 이러한 개구(144)는 이 개구(144)를 규정하는 챔버 벽(130c) 또는 라이너(137)에 접촉하지 않고서 플라즈마 아크 챔버의 내부 내로 캐소드(124)가 연장될 수 있게 하도록 크기설정된다. 캐소드(124)는 이 캐소드(124)를 지지하는 아크 챔버의 단부에 대하여 소스 블록(110)에 부착되는 절연 장착 블록(150)에 의해 지지된다. 개구(144) 내로 끼워맞춰지는 캐소드 본체는 절연 장착 블록(150)에 의해 지지된 흑연 금속 장착 플레이트(152)에 장착된다. 절연 블록(150)은 전형적으로 99% 순수 알루미나(Al2O3)로 구성된 기다란 세라믹 전기 절연 블록이다.
캐소드 본체는 3 개의 금속 부재들로 구성된다. 캐소드(124)의 외부 튜브형 부재는 몰리브덴 합금 재료로 제조되고, 장착 플레이트(152)와 접하는 하단부를 구비한다. 내부 튜브형 부재는 또한 몰리브덴 합금 재료로 제조되고, 장착 플레이트(152)의 나사형 개구 내로 나사결합되는 나사형 하단부 부분을 구비한다. 튜브형 부재들은 전형적으로 원통형이다. 캐소드(124)의 단부 캡(154)은 전도성이며, 전형적으로 텅스텐 재료로 제조된다. 캡(154)은 튜브형 부재들 중 하나의 일 단부의 카운터보어(counterbore) 내에 끼워맞춰진다. 카운터보어는 캡(154)의 직경보다 약간 작은 내경을 갖는 내측으로 연장되는 리지(ridge)를 구비한다. 캐소드(124)의 조립 동안에, 캡은 튜브형 부재 상에 압착 끼워맞춤(press fit)되고, 이온 주입기(10)의 작동 동안에 마찰식으로 제위치에 유지된다. 내부 및 외부 튜브형 부재들의 길이는 단부 캡(154)이 외부 튜브형 부재의 단부를 지나서 아크 챔버 내로 상향으로 연장되도록 선택된다.
2 개의 전도성 장착 아암들(170, 171)은 캐소드(124) 내측의 필라멘트(178)를 지지한다. 아암들(170, 171)은 커넥터들(172)에 의해 절연 블록(150)에 직접 부착되고, 이러한 커넥터들(172)은 블록(150)의 나사형 개구들과 결합하도록 아암들을 통과한다. 전도성 클램프들(173, 174)은 필라멘트에 결합되고, 아암들에 연결된 전기 피드스루들(electrical feedthroughs)을 통해 보내진 신호들에 의해 통전된다.
2 개의 클램프들은 캐소드의 최내측 튜브형 부재에 의해 규정된 공동 내에 텅스텐 필라멘트(178)를 고정한다. 필라멘트(178)는 나선형 루프를 형성하도록 구부러진 텅스텐 와이어로 제조된다. 필라멘트(178)의 단부들은 클램프들(173, 174)에 의해 2 개의 아암들(170, 171)과 전기 접촉 상태로 유지된 탄탈륨 레그들(legs)에 의해 지지된다. 캐소드 실드(153)는 캐소드(124)를 환형으로 둘러싼다. 캐소드 실드는 탄화규소로 형성될 수도 있다.
텅스텐 와이어 필라멘트(178)가 2 개의 아암들(170, 171)에 걸리는 전위차의 인가에 의해 통전되는 경우, 필라멘트는 캐소드(124)의 캡(154)을 향해 가속되어 그와 충돌하는 전자들을 방출한다. 캡(154)이 전자 충격에 의해 충분하게 가열되는 경우, 이 캡(154)은 결국 아크 챔버의 내부 내로 전자들을 방출하고, 그 후에 이 전자들은 가스 분자들을 타격하여 아크 챔버 내에 이온들을 생성한다. 이온 플라즈마가 생성되고, 이러한 플라즈마 내의 이온들이 개구(126)를 빠져나가서 이온 빔을 형성한다. 캡(154)은 챔버 내의 이온 플라즈마와의 접촉으로부터 필라멘트를 차폐하여 필라멘트의 수명을 연장시킨다.
아크 챔버 내로 방출되지만 가스 이온화 구역 내의 가스 분자와 결합하지 않는, 캐소드(124)에 의해 생성된 전자들은 헤드 부분(184) 및 스템 부분(stem portion)(182)을 포함하는 리펠러(180)의 근처로 이동한다. 리펠러(180)는 전자들을 가스 이온화 영역(R) 내로 다시 편향시켜서 가스 분자와 접촉시킨다. 리펠러(180)는 전형적으로 몰리브덴 또는 텅스텐으로 제조되고, 리펠러 스템(182)의 외경보다 큰 내경을 갖는 원통형 개구(183)에 의해 규정된 갭에 의해 플라즈마 아크 챔버(120)의 벽(130d)으로부터 이격되어 있다. 그러므로, 캐소드(124) 및 리펠러(180)는 모두 아크 챔버 벽들과 전기적으로 절연된다. 본 개시에 있어서, 리펠러는 탄화규소로 형성될 수 있다.
챔버(120)의 벽들은 국부 접지 또는 기준 전위로 유지된다. 캐소드 단부 캡(154)을 포함하는 캐소드는 챔버 벽들의 국부 접지보다 50-150 볼트 낮은 전위로 유지된다. 이러한 전위는 캐소드를 지지하는 플레이트(152)에 전기 전도체를 부착하기 위해 파워 피드스루에 의해 플레이트(152)에 결합된다. 필라멘트(178)는 전형적으로 단부 캡(154)의 전압보다 200 내지 600 볼트 낮은 전압으로 유지된다. 필라멘트와 캐소드 사이의 큰 전압차는, 단부 캡(164)을 가열하여 전자들을 챔버(120) 내로 열이온적으로 방출하기에 충분한 고에너지를 필라멘트로부터 나오는 전자들에게 부여한다. 리펠러(180)는 양쪽 조립체들을 공통의 DC 전원에 연결하는 스트랩(strap)으로 인해 캐소드 전위에 있으며, 선택사항으로서, 별개의 DC 전원에 연결되고 독립적인 전압 레벨로 설정될 수 있다.
본 개시에 있어서, 이온 소스 챔버(120)의 내부 표면들을 규정하는 라이너들중 하나 이상의 라이너는 탄화규소로 형성된다. 이것은 하기의 이온 소스 챔버 구성요소들, 예를 들어 캐소드 실드(153), 리펠러(180), 상부, 하부, 측부 및 라이너 섹션들(133, 135, 137 및 139), 플레이트, 플레이트를 차폐하는 라이너 섹션, 및/또는 아크 개구(126)를 규정하는 플레이트의 부분 중 적어도 하나 이상을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 아크 개구(126)를 규정하는 플레이트(128)의 부분과 관련하여, 2 피스 구성이 비용들을 최소화하는데 이용될 수도 있으며, 개구(126)를 포함하는 인서트가 플레이트에 부착된다. 도시되지는 않았지만, 후방으로 향하는 벽(130e)을 커버하는 라이너 섹션은 또한 탄화규소로 형성될 수도 있다.
본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명을 예시하도록 의도되지만 그 범위를 한정하지는 않는 하기의 예들이 참조된다.
예들
본 예에 있어서, BF2 14 keV 고주입량 주입들의 표면 금속 오염은, 텅스텐 리펠러를 구비하는, 액셀리스 테크롤로지스, 인크(Axcelis Technologies, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 Optima HDx 이온 주입 시스템, 및 텅스텐 리펠러가 동일한 치수들의 탄화규소 리펠러로 교체된 동일한 이온 주입 시스템에서 측정되었다. SiC는 Hexoloy SG이었다. 200 옹스트롬의 열 성장 산화물을 갖는 베어 웨이퍼들(bare wafers)은 14 ㎃의 빔 전류에서 5x1015 이온들/㎠의 주입량으로 주입되었다. BF2 이온들은 BF3으로부터 생성되었다. 모든 다른 시험 파라미터들은 텅스텐 및 탄화규소 리펠러들 양자에서 동일하였다. 각 샘플 작업 이전에, 이온 소스 챔버는 30 분 고파워 아르곤 빔에 노출되었다. 표면 오염은 증기상 분해 유도 결합형 플라즈마 질량 분광법(VPD ICP-MS)을 사용하여 측정되었다. 그 결과들이 하기의 표 1에 나타나 있다.
리펠러 조성 순수 텅스텐 탄화규소
표면 오염
(x1010 원자들/㎠)		 14.5 5.8
상기에 나타낸 바와 같이, 상업적으로 입수가능한 이온 주입 시스템에 있어서의 텅스텐 리펠러를 본 개시에 따른 탄화수소 리펠러로 교체함으로써, 표면 오염은 약 86%만큼 현저하게 감소되었다.
이러한 기술된 설명은, 예들을 이용하여, 최상의 모드를 비롯한 본 발명을 개시하고, 또한 당업자가 본 발명을 실시 및 사용할 수 있게 한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구범위에 의해 규정되고, 본 기술분야에 숙련된 자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예들은, 청구범위의 문언과 상이하지 않은 구조적 요소들을 구비하는 경우, 또는 청구범위의 문언과 약간의 차이들을 갖는 동등한 구조적 요소들을 포함하는 경우, 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 이온 주입 시스템(ion implantation system)을 위한, 이온 소스 챔버(ion source chamber)으로서,
    이온화 영역을 적어도 부분적으로 한정하는(bound) 하우징(housing) ― 상기 이온화 영역을 통해 고에너지 전자들이 캐소드로부터 이동하여 상기 하우징의 내부 내로 분사된 가스 분자들을 이온화함 ―;
    상기 하우징 내부의 하나 이상의 내부 벽들을 규정하는 라이너 섹션(liner section) ― 각각의 라이너 섹션은 상기 이온 주입 시스템의 작동 동안에 상기 이온화 영역에 노출된 내부로 향하는 표면을 포함함 ―;
    상기 캐소드 주위에 배치된 캐소드 실드(cathode shield);
    상기 캐소드로부터 이격된 리펠러(repeller);
    상기 이온 소스 챔버로부터 이온들을 방출하기 위한 소스 구멍(source aperture)을 포함하는 플레이트(plate)를 포함하며,
    상기 리펠러, 상기 라이너 섹션, 상기 캐소드 실드; 상기 플레이트, 또는 상기 소스 구멍을 규정하는 상기 플레이트 내의 인서트 중 적어도 하나는 탄화규소를 포함하고, 상기 탄화규소는 화학식 SiCx의 비화학양론적 소결 재료(non-stoichiometric sintered material)이고, 여기서 x는 1.1 내지 1.45인,
    이온 소스 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 구멍은 슬릿(slit)인,
    이온 소스 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화규소는 코팅(coating)인,
    이온 소스 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화규소는 모놀리식 구조(monolithic structure)인,
    이온 소스 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 10 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 구성되는,
    이온 소스 챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 2.0 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항(electrical resistivity)을 제공하도록 구성되는,
    이온 소스 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 1.0 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 구성되는,
    이온 소스 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 4 미크론(micron) 내지 10 미크론의 입도(grain size)를 갖는,
    이온 소스 챔버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너의 내부로 향하는 표면은 탄화규소 코팅을 포함하는,
    이온 소스 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 구멍은 타원 형상인,
    이온 소스 챔버.
  11. 이온 주입 시스템으로서,
    이온 소스 챔버;
    상기 이온 소스 챔버의 일 단부에 있는 캐소드; 및
    탄화규소로 형성되고 상기 캐소드로부터 직경방향으로 대향하는 리펠러를 포함하며, 상기 탄화규소는 화학식 SiCx의 비화학양론적 소결 재료이고, 여기서 x는 1.1 내지 1.45인,
    이온 주입 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 10 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 2.0 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 1.0 오옴-㎝ 미만의 전기 비저항을 제공하도록 구성되는,
    이온 주입 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 비화학양론적 소결 탄화규소는 4 미크론 내지 10 미크론의 입도를 갖는,
    이온 주입 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 이온 소스 챔버는 상기 챔버 내부의 하나 이상의 내부 벽들을 규정하는 라이너 섹션을 포함하며, 각각의 라이너 섹션은 상기 이온 주입 시스템의 작동 동안에 이온화 영역에 노출된 내부로 향하는 표면을 포함하고, 각각의 라이너 섹션은 상기 탄화규소를 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 탄화규소를 포함하는 상기 라이너 섹션은 코팅인,
    이온 주입 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 섹션은 상기 탄화규소의 모놀리식 구조를 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 캐소드는 상기 캐소드를 환형으로 둘러싸고 상기 탄화규소로 형성된 캐소드 실드를 더 포함하는,
    이온 주입 시스템.
  20. 이온 주입 시스템을 위한, 이온 소스로서,
    이온화 영역; 및
    상기 이온 소스 내의 상기 이온화 영역에 노출되는 하나 이상의 표면들을 포함하며, 상기 하나 이상의 표면들은 탄화규소를 포함하고, 상기 탄화규소는 과잉 탄소를 갖는 비화학양론적 소결 재료이고, 상기 과잉 탄소를 갖는 상기 탄화규소는 화학식 SiCx를 갖고, 여기서 x는 1.1 내지 1.45인,
    이온 소스.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 이온 소스는 소스 챔버를 포함하고, 상기 하나 이상의 표면들은, 리펠러, 라이너, 캐소드 실드, 상기 이온 소스로부터 이온들을 방출하기 위한 소스 구멍을 포함하는 플레이트, 상기 소스 챔버를 규정하는 상기 플레이트 내의 인서트, 및 이들의 조합들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 상기 이온 소스의 구성요소들인,
    이온 소스.
  22. 삭제
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