KR20090029211A - 증발기 - Google Patents

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KR20090029211A
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조지 사코
더글라스 알. 아담스
드로어 오브드
토마스 엔. 호르스키
데이비드 제이. 하트넷
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세미이큅, 인코포레이티드
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Abstract

이온화될 증기를 생성하는 온도로, 특히 반도체 제조를 위해 클러스터 분자를 포함하는 물질인 고체 공급 물질을 가열하는 증발기 유닛은 효과적인 구성 및 다수의 효과적인 안전 특징을 갖는다. 히터는 착탈식 상부 차단 부재에 위치하고, 고체 물질이 가열되는 온도보다 높은 온도로 상부 차단 부재에 있는 밸브를 유지하도록 한다. 상부 섹션은 하부 섹션과의 인터페이스로의 열 분배기이고, 측벽 및 하부 벽은 인터페이스로부터 공급 물질에 노출된 개구의 표면으로 수용된 열을 분배한다. 기계적 및 전자적 코딩의 로킹, 접근-방지 및 효과적인 이용은 안전을 제공한다. 보란, 데카보란, 탄소 클러스터 및 다른 큰 분자는 이온 주입을 위해 증발된다. 새로운 증기 전달 시스템 및 이온 소스와 협력하는 그러한 증발기가 도시된다.

Description

증발기{VAPORIZER}
본 발명은 증기의 생성 및 고 진공 챔버 내에 증기-수용 디바이스로의 증기의 전달에 관한 것이다. 본 발명은 또한 반도체 디바이스 및 물질의 제조시 이온 주입을 위한 이온 빔을 제공하는 고전압 이온 소스로 이온가능 증기를 전달하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히 해당 종의 다수의 원자를 포함하는 분자 이온을 형성하는 물질을 증발 및 이온화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
산업계에서, 증기 형태의 매우 유독하고 불안정한 물질을 고 진공 시스템 내에서 디바이스 또는 기판 물질로 전달하는 것이 종종 바람직하다. 부분의 세척 또는 대체를 위한 그러한 디바이스를 주기적으로 서비스하고, 증기 소스를 보충하거나 교체하고 유지 보수(maintenance) 서비스를 수행할 필요가 있다. 보충 또는 서비스의 각 경우는 진공 씰(seal)의 해제 및 재-맞물림과, 안전을 보장하기 위한 재-증명 테스트의 성능을 필요로 한다.
많은 엄격한 요건을 갖는, 그러한 증기 전달의 특히 중요한 예는 반도체 디바이스의 생성을 위한 도핑 물질의 취급(handling)이다. 이 경우에, 실온에서 낮은 증기 압력을 갖는 매우 유독한 고체 물질로부터 정확히 제어된 흐름에서 증기 스트림을 생성할 필요가 있다. 이것은 승화를 생성하기 위해 고체의 조심스런 가열과, 분리(disassociation) 흐름 경로에서의 불필요한 응축과, 다른 요소와 접촉하게 되는 경우 증기의 반응의 위험으로 인해 증기의 조심스런 취급을 필요로 한다. 개인 안전을 보장하기 위한 준비가 또한 필요하다. 그러한 증기 전달에 대한 개선된 시스템이 필요하다.
특히, 이온 소스에서 이온화된 증기가 가속화되고, 질량-분석되고, 목표 기판으로 전달된 이온 빔을 생성하는 이온 빔 주입 시스템에 대한 개선된 증기 전달이 필요하다. 그러한 증기화 시스템을 통해, 특히 가동 시간(uptime), 즉 필요한 서비스 동안의 시간을 연장하는 동안 모든 요건을 충족하는 것이 바람직하다. 이를 행하는 유리한 방식은, 높은 반응제를 이용하여 시스템의 구성요소의 원 위치(in situ)에서 세척하는 것이지만, 이것은 추가적인 안전 문제를 야기한다.
동일한 기기가 상이한 증발 온도를 갖는 상이한 다수의 소스 물질로 사용하도록 하는 안전하고 신뢰성있는 증기 전달 시스템이 또한 필요하다.
판매자(vendor)로부터 얻어진 공급 물질을 공급 물질로 충전된 증발기의 증기 수용 시스템의 연결부로의 전달로부터 효율적이고 안전하게 진행하는 방식이 추가로 필요하다. 이것이 표준화 방식으로 이루어져, 개인에 대한 친밀함을 보장하는 것이 바람직하다.
전술한 모든 필요성을 갖는 상황 중에는, 붕소 주입물(implant)을 생성하기 위해 이온 빔 주입을 수행하는데 적합한 흐름으로, 데카보란 및 옥타데카보란 증기, 및 카보란 증기의 흐름을 이온 소스에 제공하는 경우가 있다.
그 필요성은 또한 더 일반적으로 반도체 제조를 위해 큰 분자의 증기 흐름을 제공할 때 발생한다. 예는 증기 흐름을 포함하는데, 이러한 증기 흐름은 n-형 도핑을 위한 큰 분자, 예를 들어 비소 및 인을 갖고; 탄소가 주입된 도핑 종의 확산을 방지하거나, 또는 불순물을 게터링(getter)(트랩)하거나, 또는 기판의 결정 격자를 비결정화하는 공동-주입 프로세스를 위한 탄소의 큰 분자를 갖고; 결정 구조의 소위 "응력 엔지니어링(stress engineering)"을 위한 큰 탄소 분자 또는 다른 분자(예를 들어 PMOS 트랜지스터를 위한 결정 압축, 또는 NMOS 트랜지스터에 대한 결정 장력을 적용하기 위해)를 갖고; 반도체 제조시 어닐링 단계 동안 열 버짓(budget) 및 불필요한 확산의 감소를 포함하는 다른 목적을 위해 큰 분자를 갖는다.
이러한 필요성은, 이온 빔 주입을 이용하는 구현, 및 적용가능한 경우, 원자 층 증착 또는 다른 유형의 층 또는 증착물을 생성하기 위한 붕소 및 다른 종의 큰 분자 증착에 적용된다. 이것에 대한 기술은, 예를 들어 PLAD(플라즈마 도핑), PPLAD(펄싱된 플라즈마 도핑), 및 PI3(플라즈마 침지 이온 주입)을 포함하는 플라즈마 침지; 원자 층 증착(ALD); 또는 화학 증기 증착(CVD)을 이용할 수 있다.
방금 설명된 필요성, 및 이제 설명될 본 발명의 양상은, 반도체 기판에서 얕은 깊이로 고밀도 반도체 디바이스의 제조에 중요하게 적용되며, 이러한 기판은, 컴퓨터 칩, 컴퓨터 메모리, 플랫 패널 디스플레이, 광전지 디바이스 및 다른 제품의 제조시 CMOS 및 NMOS 트랜지스터 및 메모리 IC를 포함한다.
증기 또는 가스 소모 디바이스로의 증기 또는 프로세스 가스의 생성 및 전달을 수반하는 산업계에서의 다른 절차는 또한 본 명세서에 제공된 특징으로부터 또 한 이익을 얻을 수 있다.
본 발명의 양상은, 이온화될 증기를 생성하는 온도로 고체 공급 물질을 포함하고 가열하도록 구성되고 히터를 갖는 증발기 유닛이다. 증발기 유닛은 수직으로 매달려지도록 구성되고, 고체-수용 체적을 갖는 캐니스터(canister) 바디 및 착탈식 상부 차단(closure) 부재를 포함하고, 상부 차단 부재는 장착 스테이션에서 캐니스터를 위한 장착 표면과, 캐니스터로부터 장착 스테이션으로의 증기 흐름을 허용하는 밸브를 한정하고, 캐니스터의 바디에서 고체 물질을 증발시키기 위한 히터는 착탈식 상부 차단 부재에 위치하고, 고체 물질이 가열되는 온도보다 더 높은 온도에서 상부 차단 부재의 밸브를 유지하도록 작용한다.
구현은 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
밸브는 열 전도성 알루미늄으로 구성되고, 증발되는 고체 물질의 온도보다 더 높은 온도에서 밸브를 통한 증기 통로를 유지하기 위해 히터와 전도 열을 전달가능하게 배치된다.
증발기는 상부 차단 부재에 의해 장착된 하나 이상의 가열 요소를 포함하는 단일 가열 지역을 갖는다.
히터는 상부 차단 부재에서 용기(receptacle) 내에 카트리지 히터를 포함한다.
장착 스테이션에서 증발기를 장착하기 위한 착탈식 고정부(fastening)는 수동-동작가능 차단 디바이스와 결합되고, 차단 디바이스는 증발기로부터 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관된다.
착탈식 고정부는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 부속품(mating fitting)과 맞물릴 수 있는 고정 나사 또는 너트를 고정하는 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 독립적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 증발기를 분리하기 위한 고정 나사 또는 너트로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열된다.
스프링-장전된, 공압식으로 동작가능한 밸브는 증발기로부터 증기의 흐름을 허용하도록 증발기 상에 장착되고, 차단 디바이스는 공압식 압력의 존재에 상관없이 공압식으로 동작가능한 밸브를 차단 위치로 가하도록 구성된 기계적 오버라이딩(overriding) 디바이스이다.
증발기는 증발기 제어 시스템에 응답하여 증발기로부터 증기 흐름을 제어하기 위한 통상적으로 차단된 공압 밸브를 포함하고, 공압 연결을 위해, 증발기의 대응하는 씰링 표면과 짝을 이루도록 적응된 씰링 표면을 갖는 장착 스테이션과 연관된 압축 공기를 위한 통로에 연결가능하고, 각 씰링 표면은, 공압 밸브를 개방하기 위한 압축 공기에 대한 충분한 연결이 대응하는 씰링 표면을 함께 씰링하는 것에 따라 증기가 대기로 흐를 수 있는 조건 하에 공압 밸브의 개방을 방지하는 방식으로 증기 흐름 및 압축 공기 모두를 위한 포트를 둘러싼다.
증발기는 상이한 고체 공급 물질을 운반하는 상이한 증발기 세트와 함께 사용되도록 구성된 시스템과 사용하기 위해 구성되고, 증발기는 그 내용을 나타내는 특징적인 물리적 특성을 갖고, 물리적 특성은 인식 시스템에 의한 인식에 적합하여, 증발기 제어 시스템은 인식된 증발기의 내용물에 적절한 조건 하에 동작할 수 있다.
증발기는, 작동가능한 스위치 세트를 포함하는 인식 시스템과의 상호 작용에 적합한, 증발기가 지정되는 내용물에 따라 고유 패턴으로 하나 이상의 스위치 엑추에이터 구성을 구비한다.
증발기는, 인식을 위해 상이한 증발 온도 및 상이한 특징적인 물리적 특성을 갖는 상이한 고체 공급 물질에 각각 지정된 세트를 포함한다.
세트에서의 하나의 증발기는 데카보란 및 또 다른 증발가능 옥타데카보란에 지정된다.
세트에서의 하나의 증발기는 보란에 지정되고, 세트에서의 다른 증발기는 카보란에 지정된다.
증발기는, 증발기가 지정되는 각 고체 물질에 대한 통상적인 증발 온도보다 높고 위험 온도보다 낮은 안전 온도에 설정된 온도 한계 스위치를 갖는다.
세트에서의 하나의 증발기는 데카보란 및 또 다른 옥타데카보란에 지정되고, 한계 스위치의 온도 설정은 각각 약 50℃ 및 140℃이다.
본 발명의 다른 양상은, 공급 물질을 증발시키고 증기를 추가 디바이스에 공급하도록 감소 압력 하에 동작가능한 가열된 증발기 유닛이며, 증발기 유닛은 내부 표면에 의해 공급 물질-수용 증발 공동을 한정한 측벽 및 하부 벽을 갖는 하부 섹션과, 증기를 유닛으로부터 추가 디바이스로 전달하기 위해 제거가능한 차단 및 증기 통로를 한정하는 상부 섹션을 포함하고, 상부 및 하부 섹션은, 조립할 때 증기-밀폐 인터페이스에서 맞물리도록 구성되고, 여기서 증발기 캐니스터 유닛의 상부 및 하부 섹션 모두가 열-전도성 금속으로 구성되고, 전기 저항 히터는 상부 섹션에 위치하고, 상부 섹션은 하부 섹션과의 인터페이스로의 열 분배기가 되도록 구성되고 배열되고, 인터페이스는 공급 물질을 증발하기 위해 열을 하부 섹션에 전달하도록 적응된 열 전도성이고, 하부 섹션의 측벽 및 하부 벽은, 인터페이스로부터 수용된 열을 공급 물질이 열에 대해 노출된 공동의 표면에 분배하고, 물질이 양적인 면에서 감소할 때 물질을 증발시키도록 구성되고, 유닛은 하부 섹션의 하부 벽에서의 증발 온도로부터 상부 섹션에서의 증기 출구 통로에서 더 높은 온도로 일반적으로 양의 열 경사(thermal gradient)를 확립하도록 구성된다.
이러한 양상의 구현은 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다:
증발기 캐니스터의 적어도 하부 섹션은 공급 물질을 위한 선적 컨테이너로서 사용하기 위해 구성된다.
증발기의 상부 섹션에서의 히터는 상부 섹션의 금속 바디에서의 개구부에 단단히 맞춰진 채로 배치된 카트리지 히터 요소 세트를 포함하며, 카트리지 히터 요소는 하부 섹션에서 물질을 증발시키기 위한 실질적으로 유일한 열 소스를 포함한다.
하부 섹션의 공동에 남아있는 증발가능한 공급 물질이 있으며, 그 물질은 실온에서 낮은 증기 압력을 갖는 고체 물질을 포함한다.
증발가능한 고체 물질은 붕소, 탄소, 인 또는 비소의 다수의 원자를 갖는 분자를 포함한다.
고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은 상부 섹션에서 증기 출구 통로에 대한 하부 섹션의 하부 벽 사이에 온도를 약 5℃로 차이나게 유지하도록 구성된다.
고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은 최대 약 40℃의 동작 한계의 데카보란 증발 범위에 걸쳐 하부 섹션의 하부 벽을 가열하도록 제어된 제어 시스템과 연관된다.
고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은, 유닛의 상부 섹션의 과열을 방지하기 위해 안전 디바이스로서 배열된 약 50℃의 설정을 갖는 과도-온도 한계 스위치와 연관된다.
고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은, 상부 섹션에서 증기 출구 통로에 대한 하부 섹션의 하부 벽 사이에 온도를 약 10℃로 차이나게 유지하도록 구성된다.
고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은, 최대 약 120℃의 동작 한계의 옥타데카보란 증발 범위에 걸쳐 하부 유닛의 하부 벽을 가열하도록 구성된 제어 시스템과 연관된다.
고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은, 유닛의 상부 섹션의 과열을 방지하기 위해 안전 디바이스로서 배열된 약 140℃의 설정을 갖는 과도-온도 한계 스위치와 연관된다.
고체 물질은 카보란이다.
이 물질은 C2B10H12이다.
이 물질은 C4B12H22이다.
조립된 유닛의 인터페이스는 진공 씰에 의해 한정되고, 그리고 씰 외부로, 유닛의 상부 및 하부 섹션에 의해 각각 한정된 금속 표면을 직접 접촉함으로써 한정되며, 금속 표면은 대기로부터의 공기에 의해 채워지는 매칭 표면에서 현미경 결함으로 인해 압력, 현미경 개방 틈새와 맞물리고, 맞물린 금속 표면에 의해 한정된 인터페이스의 부분은 상부 섹션으로부터 물질-수용의 증발 공동에 접하는 하부 섹션의 표면까지 주요 열 전달 경로를 제공한다.
상부 및 하부 섹션은 인터페이스에서 실질적으로 평평한 매칭 표면을 한정하고, 매칭 표면은 장착 나사 어레이에 의해 함께 밀려들어가고(forced), 하부 섹션은 실질적으로 균일한 두께로 된 측면 벽을 갖는 일반적으로 원통형 컨테이너를 포함한다.
열 검출기는 유닛의 하부 벽에 위치하고, 선택된 셋포인트에서 유닛의 하부 벽의 온도를 유지하도록 하기 위해 상부 섹션에서 히터에 대한 전력을 제어하도록 연결되도록 적응된다.
전기 신호 컨덕터는 검출기로부터 유닛의 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스로 연장하고, 상부 및 하부 섹션은, 상부 및 하부 섹션의 매칭 표면이 모아질 때 서로 자동적으로 맞물리도록 위치에 있는 매칭 전기 커넥터 부분을 구비한다.
컨덕터는 하부 섹션의 열 전도성 벽의 표면에서 위로 연장하는 그루브에서 오목해진다.
유닛의 하부 벽에서 열 검출기에 응답하는 폐루프 온도 제어기는, 선택된 셋포인트에서 유닛의 하부의 온도를 유지시킬 수 있게 하기 위해 상부 섹션에서 히터로의 전력을 제어한다.
가열된 상부 섹션에서의 증기 통로는 증발 공동으로부터 증기를 수용하도록 노출된 증기-수용 부분을 갖고, 초기 부분은 일반적으로 위로 연장하여, 뒤이어 밴드에 의해 일반적으로 측면으로 연장하는 증기 전달 부분으로 연장한다.
히터는 증기 통로의 위로 연장하는 부분에 일반적으로 평행하게 연장하는 카트리지 히터 요소를 포함하고, 적어도 하나의 카트리지 히터 요소와, 증기 통로의 측면으로 연장하는 전달 부분의 각 측면에 위치하고, 적어도 하나의 카트리지 히터 요소는 통로의 측면으로 연장하는 전달 부분의 방향으로부터 마주보는 상부 섹션의 측면에 위치하며, 히터 요소는 증기 통로를 한정하는 표면에 열 전도성 관계로 있다.
유닛으로부터 증기 흐름을 허용하는 밸브는 증기 통로의 벤드 영역에 남아있고, 밸브의 표면은 히터와의 열 전도 관계에 있다.
밸브는 공압적으로 동작가능한 벨로우스(bellows) 밸브이다.
추가 증기-수용 디바이스의 장착 스테이션에서 유닛을 장착하기 위한 착탈식 고정부, 및 수동-동작 차단 디바이스로서, 상기 유닛의 차단 디바이스는, 벨로우스 밸브를 오버라이드하고 증기 통로를 통해 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 유닛이 분리되는 동안 유닛으로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관된다.
착탈식 고정부는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 부속품과 맞물릴 수 있는 고정 나사의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 종속적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 유닛을 분리(demounting)하기 위해 고정 나사로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열된다.
증기 통로의 전달 부분은 추가 증기-수용 디바이스의 미리 결정된 구조의 용기에 내부에 맞춰지도록 구성된 밖으로의 측면 돌출부를 통해 연장한다.
밖으로의 측면 돌출부는 유닛의 무게를 견디고, 돌출부가 용기에서 맞물릴 때 지지부의 역할을 하도록 구성된다.
밖으로의 측면 돌출부의 단부 표면은 추가 증기-수용 디바이스의 매칭 표면을 갖는 씰을 한정하도록 구성된다.
나사 통로는, 씰을 확립하고 안정력을 제공하도록 단부 표면을 추가 디바이스의 매칭 표면에 가하기 위해 추가 디바이스 안으로 조여질 수 있는 장착 나사를 수용하도록 구성된다.
추가 디바이스는 증발기 유닛의 온도와 다른 온도로 유지되고, 열 절연은 밖으로의 측면 돌출부를 통해 이 유닛과 추가 디바이스 사이의 열 전달을 차단한다.
열 절연은 돌출부를 둘러싸는 절연 슬리브 부분과, 돌출의 단부와 증기-수용 디바이스의 증기-수용 통로를 한정하는 벽 사이에 배치된 절연 단부를 포함한다.
유닛과 외부 제어 및 전력 회로 사이에 전기적 연결을 이루기 위해, 증발기 유닛은 추가 디바이스 상에 미리 결정된 위치의 매칭 커넥터와 맞물리도록 미리 결정된 위치에서 전기적 커넥터를 구비하고, 증발기 유닛 상의 커넥터의 미리 결정된 위치는 측면 돌출부를 추가 디바이스의 용기와 맞물도록 하기 위해 방향으로 증발기 유닛의 이동으로 커넥터의 자동 연결을 가능하게 한다.
커넥터는 유닛의 공압 밸브의 작동을 위해 압축 공기를 유닛에 연결하기 위한 연결 요소를 포함한다.
밖으로의 측면 연장 돌출부는 유닛과 추가 디바이스의 맞물림을 안내하기 위해 추가 디바이스의 용기의 매칭 정렬 표면과 슬라이딩가능하게 맞물리도록 구성된 정렬 표면을 갖는다.
증발기 유닛은 주변의 열 절연이 없을 때 선적 캐니스터의 역할을 하고 증발기로서 사용할 동안 열 절연 내에 배치되도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상은, 물질을 배출하거나 증발하고 배출된 가스 또는 증기를 추가 디바이스에 제공하도록 가열된 배출 베슬 또는 증발기로서 구성된 유닛이며, 유닛은 유닛의 전기 저항 히터에 의해 가열되도록 적응된 물질-수용 영역을 한정하고, 가스 또는 증기를 유닛으로부터 추가 디바이스로 전달하기 위한 가스 또는 증기 통로를 한정하고, 여기서 증기 통로의 전달 부분은 가스 또는 증기-수용 디바이스의 미리 결정된 구성의 용기에 내부에 맞춰지도록 구성된 밖으로의 측면 연장 돌출부를 통해 연장하고, 측면 돌출부는 유닛의 무게를 지지하고 돌출부가 용기에 맞물릴 때 지지부로서 작용하도록 구성되고, 돌출부의 단부 표면은 추가 디바이스의 매칭 표면과의 씰을 한정하도록 구성되고, 유닛과 외부 제어 및 전력 회로 사이의 전기적 연결을 이루기 위해, 유닛은 추가 디바이스 상의 미리 결정된 위치의 매칭 커넥터와 맞물리도록 미리 결정된 위치에서 전기 커넥터를 갖추고, 유닛 상의 커넥터의 미리 결정된 위치는 측면 돌출부를 추가 디바이스의 용기와 맞물리도록 ??향으로 유닛의 이동으로 커넥터의 자동 연결을 가능하게 한다.
본 발명의 이러한 양상의 구현은 하나 이상의 다음의 특징을 가질 수 있다:
유닛은 물질이 분배되거나 증발되는 선적 캐니스터로서 구성된다.
밖으로의 측면 연장 돌출부는 추가 디바이스와 유닛의 맞물림을 안내하기 위해 추가 디바이스의 용기의 매칭 정렬 표면을 슬라이딩가능하게 맞물리도록 구성된 정렬 표면을 갖는다.
커넥터는 유닛의 공압 밸브의 작동을 위해 압축 공기를 유닛에 연결하기 위한 연결 요소를 포함한다.
공압으로 동작가능한 벨로우스 밸브는 통로를 통해 배치된다.
추가 디바이스의 장착 스테이션에서 유닛을 장착하기 위한 착탈식 고정부, 및 수동-동작가능 차단 디바이스가 제공되고, 유닛의 차단 디바이스는, 벨로우스 밸브를 오버라이딩하고 통로를 통한 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 유닛의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 유닛이 분리되는 동안 유닛으로부터 유독 가스 또는 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관된다.
착탈식 고정부는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 부속품과 맞물릴 수 있는 고정 나사의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 종속적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 유닛을 분리시키기 위해 고정 나사로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열된다.
나사 통로는, 씰을 확립하고 안정력을 제공하도록 단부 표면을 추가 디바이스의 매칭 표면에 가하기 위해 추가 디바이스 안으로 조여질 수 있는 장착 나사를 수용하도록 구성된다.
캐니스터 유닛의 온도와 다른 온도로 유지되는 추가 디바이스와의 이용을 위해, 열 절연은 유닛과 추가 디바이스 사이의 열 전달을 차단한다.
내부 표면에 의해 공급 물질-수용 증발 공동을 한정하는 측면 및 하부 벽을 갖는 하부 섹션과, 증기를 유닛으로부터 추가 디바이스로 전달하기 위한 증기 통로 및 제거가능한 차단을 한정하는 상부 섹션을 포함하는 증발기의 형태에서, 상부 및 하부 섹션은 조립될 때 증기-밀폐 인터페이스에서 맞물리도록 구성되며, 밖으로의 측면 연장 돌출부는 상부 섹션으로부터 돌출한다.
본 발명의 다른 양상은 진공형 증기-수용 시스템과 사용하기 위한 고체 물질을 위한 증발기 유닛이며, 상기 유닛은 고체-수용 증발 체적을 한정하는 하부 섹션, 및 차단을 한정하는 상부 섹션을 갖고, 상부 및 하부 유닛은 전도성 금속으로 구성되고, 증발기용 히터는 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스에 걸쳐 열 전도에 의해 하부 섹션의 하부에서, 그리고 하부 섹션을 한정하는 하부 벽 및 주변 벽을 통해 표면을 가열하기 위해 상부 착탈식 차단 섹션에서만 위치한다.
본 발명의 이러한 양상의 구현은 하나 이상의 다음 특성을 가질 수 있다:
히터는 금속 상부 섹션에 있는 오목부에 설치된 카트리지 히터를 포함한다.
증기 통로는 상부 섹션 내에 축방향-연장 입구 섹션 및 밸브를 포함하며, 카트리지 히터는, 입구 섹션에 평행하고 이에 나란히 연장하는 연장된 요소, 및 이와 열 전도 관계에 있는 밸브를 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 증발기를 제거가능하게 수용하고 이에 연통하는 장착 스테이션을 한정하는 흐름 인터페이스 디바이스와 연계하여 증발기를 포함하는 시스템을 포함하고, 연동(interlock) 시스템은 장착 스테이션에서 대기로의 유독 증기의 우발적인 흐름을 방지하는 구조를 갖는다.
본 발명의 이러한 양상의 구현은 하나 이상의 다음 특성을 가질 수 있다.
증발기는 장착 스테이션에서 증발기를 장착하기 위한 착탈식 고정부, 및 수동-동작가능한 차단 디바이스를 포함하고, 차단 디바이스는 증발기로부터 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관된다.
착탈식 패스너는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 부속품과 맞물릴 수 있는 고정 나사 또는 너트의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 종속적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 증발기를 분리하기 위해 고정 나사 또는 너트로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열된다.
스프링 장전된 공압식으로 동작가능한 밸브는 증발기로부터 증기의 흐름을 허용하기 위해 증발기 상에 장착되고, 차단 디바이스는 공압 압력의 존재에 상관없이 공압식 동작가능 밸브를 차단 위치로 가하도록 구성된 기계적 오버라이딩 디바이스이다.
인터페이스 디바이스는 상이한 증발 온도를 갖는 상이한 고체 공급 물질을 운반하는 상이한 증발기 세트와 함께 사용되도록 구성되고, 시스템은, 그 내용물을 나타내는 장착된 증발기의 특징적인 물리적 특성을 인식하고 증발기 제어 시스템이 인식된 증발기의 내용물에 적절한 조건 하에 동작하도록 배열된 인식 시스템을 포함한다.
인식 시스템은, 증발기가 장착 위치에 있을 때 증발기로 노출된 작동가능 스위치 세트를 포함하고, 스위치 세트는 증발기의 내용물에 종속적인 고유한 패턴으로 하나 이상의 스위치 엑추에이터 구성을 구비하는 증발기와 협력하도록 적응된다.
시스템은 2 이상의 증발기 유닛 세트를 포함하고, 세트의 증발기는 상이한 증발 온도를 갖는 각각 상이한 고체 공급 물질을 포함하도록 지정되고, 증발기 유닛은 인식을 위해 차이나는 특징적인 물리적 특성을 갖는다.
이온 소스는 진공 챔버 내에 장착되고, 흐름 인터페이스 디바이스는 이온 소스를 위한 증기를 전달하도록 구성된다.
이온 소스는 주입을 위한 이온을 제공하도록 이온 주입기 시스템에 있다.
이온 소스는 목표 기판에 주입하기 위한 빔 라인에 이온을 제공한다.
본 발명의 다른 양상은 클러스터 분자를 포함하는 이온화가능한 증기를 형성할 수 있는 고체 공급 물질을 포함하는 임의의 이전 설명의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 클러스터 분자를 포함하는 고체 물질로부터 생성된 증기를 이온화할 수 있는 이온 소스와 결합하여 임의의 이전 설명의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 C14H14, C16H10, C16H12, C16H20, C18H14, 또는 C18H38로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 유형의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 N-형 도핑을 위한 화합물로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 유형의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 비소, 인 또는 안티몬 클러스터 화합물로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 유형의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은, 형태 AnHx + 또는 AnRHx +의 이온을 형성할 수 있는 비소 또는 인 화합물로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 유형의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함하며, 여기서 n 및 x는 정수이고, n은 4보다 큰 정수이고, x는 0 이상의 정수이고, A는 As 또는 P 중 어느 하나이고, R은 인 또는 비소를 포함하지 않는 분자이며, 이것은 이온 주입 프로세스에 해롭지 않다.
본 발명의 다른 양상은 포스페인(phosphane), 유기포스페인, 및 포스파이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인 화합물로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 P7H7로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은, 트리메틸스티바인을 포함하는 안티몬 혼합물로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 유형의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 Sb(CH3)C3로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는 전술한 임의의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 반도체 디바이스 또는 물질을 처리하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 클러스터 이온을 생성하기 위해 전술한 임의의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 이용하는 단계와, 처리, 특히 이온 주입과, 특히 이온 빔 주입을 포함하는 처리에서 이온을 이용하는 단계를 포함한다.
전술한 특징의 하나 이상의 구현에 대한 세부사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 상세한 설명 및 도면과 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 외부 증발기, 높은 진공 챔버 내의 증기-수용 디바이스, 및 이들 구성요소 사이에 흐름 인터페이스 시스템을 포함하는 증기 전달 장치의 개략적인 측면도.
도 1a는 도 1의 시스템에서 유용한 증발기의 개략적인 측면도.
도 1b는 다른 증발기의 측면도로서, 또한 증발기를 수용하고 지지하도록 위치한 증기-수용 지지 부재(도 1의 디바이스와 유사한 흐름 인터페이스 디바이스일 수 있는)의 부분을 도시한 도면.
도 1c는 증발기를 지지하도록 내부에 맞춰질 때 도 1b의 구성요소를 도시한 도면.
도 1d는, 제거가능 열 절연체 자켓이 점선으로 도시된, 도 1b 및 도 1c의 증발기의 구현의 측면도.
도 1e는 그 중심을 통하는 증발기의 수직 단면도.
도 1f는 이러한 증발기의 하부 섹션의 측면도.
도 1g는 이러한 증발기의 하부 섹션의 평면도.
도 1h는 도 1e에서 라인 1H-1H를 따라 취한, 증발기의 수평 단면도.
도 1i는 증발기 유닛에서 열 전달 경로를 예시하는 부분 절단선으로 개략적으로 도시한 사시도.
도 1j는 도 1i의 부분을 확대한 도면.
도 2는 도 1과 유사한 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 장치로서, 공통 증기 전달 경로를 통해 증기를 공급하는 2개의 증발기용 장착 스테이션을 제공하는 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3은 도 2와 유사한 흐름 인터페이스 시스템을 구비하는 장치로서, 각 2개의 증발기로부터의 원하는 증기 흐름이 선택적으로 유지될 수 있는 흐름 제어 및 증발기 가열 시스템을 병합하는 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 도 2와 유사한 흐름 인터페이스 시스템을 갖고, 반응식 가스 소스와, 흐름의 공동-왕래를 방지하는 흐름-중단 디바이스를 병합하는 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 고진공 챔버 내의 이온 소스와 일체화되고, 외부 반응식 세척 가스 생성기와, 흐름의 공동-왕래를 방지하는 흐름-중단 디바이스를 갖고, 도 1과 유사한 흐름 인터페이스 시스템을 갖는 장치를 개략적으로 도시한 측면도.
도 6은 도 3의 흐름 제어 및 이중 증발기 특성과 결합된, 도 5의 특징을 갖는 이온 소스 시스템을 갖는 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 6a는 도 6의 특징을 구현하고 정화 가스 장치를 포함하는 밸브 및 통로를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 도 6과 매우 유사하지만, 도 1b 내지 도 1e에 도시된 유형의 설치된 2개의 증발기와, 한번에 하나의 증기 통로만의 선택할 수 있게 하는 스풀-형 밸브를 도시한 도면.
도 7a는 도 7의 흐름 전달 시스템의 구현을 도시한 평면도.
도 7b는 도 7의 흐름 전달 시스템의 구현을 도시한 수평 단면도.
도 7c는 시스템에 설치된 2개의 증발기에 접속하기 위해 수용된 시스템의 커버의 개구부를 도시하는 수용된 시스템을 도시한 사시도.
도 8은 커버가 제거된 도 7c의 시스템의 사시도.
도 9 및 도 10은 흐름 전달 시스템에 유용한 증발기를 반대 방향으로 도시한 사시도.
도 11a 내지 도 11f는 증발기의 공압식 밸브 및 수동 오버라이드(over-ride) 디바이스 및 고정 나사의 상이한 위치를 도시한 일련의 도면.
도 12는 도 1d 및 도 1e의 증발기의 외부를 도시한 사시도.
도 12a는 연결 형상을 축 방향으로 부분적으로 도시한 수직 측면도.
도 12b는 도 12a에 도시된 전기 연결 핀 세트의 상세면.
도 12c는 도 12a에 직교하여 취해진, 도 12 및 도 12a의 증발기를 도시한 횡측면도.
도 12d는 증발기의 평면도.
도 12e는 커버를 증발기의 상부에 조립하고, 상부를 증발기의 하부에 조립하 도록 이용된 기계 나사의 사시도.
도 13은 도 1d의 증발기의 수직 단면도로서, 증발기가 장착되는 흐름 인터페이스 디바이스의 일부분을 더 작은 축척으로 도시한 단면도.
도 13a는 도 13과 같은 증기 수용 디바이스에서 증발기의 돌출 부재의 지지된 단열 연결부를 포함하는 부분을 도시한 분해도.
도 13b는 조립된 부분을 도시한 도면.
도 13c 및 도 13d는 도 13a에 도시된 것으로서, 돌출 부재 및 원주 절연 부재의 단부를 각각 도시한 도면.
도 14 및 도 14a는 도 12d의 라인 14-14 및 14A-14A를 따라 취한, 도 12의 증발기의 직교의 도식적인 수직 단면도로서, 증발기를 흐름 인터페이스 디바이스에 고정하는 수평 나사에 대한 개방-허용가능 바의 관계를 도시한 수직 단면도.
도 15 내지 도 15d는 고객에게 전달하기 전에 재충전할 수 있게 하기 위해 도 1d 및 도 1e의 증발기를 분해하는 단계를 도시한 일련의 사시도.
도 16은 도 5, 도 7 및 도 8에 따라 시스템으로 아래에 언급되는 Horsky에 따른 전자 충돌 이온화로 생성되는 것으로서, 증발기에서 0-C2B10H12 고체 공급 물질을 이용하는 이온의 빔 전류 대 질량을 도시한 그래프.
도 1을 참조하면, 인터페이스 시스템의 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 고 진공 챔버(20)에 연결되고, 진공 챔버의 외부에 위치한 부분(8), 및 진공 챔버로 돌출하는 연장부(extension)(9)를 포함한다. 부분(8)은, 외부 증발기(14)가 가스-밀폐(gas-tight) 인터페이스(1)에 제거가능하게 장착되는 장착 스테이션(12)을 제공한다.
증발기(14)는 증발될 공급 물질의 충전물(charge)을 포함하는 하부 섹션과, 제거가능한 상부 부재를 갖는 캐니스터(canister) 유형이다. 상부 부재는 19로 개략적으로 도시된 증발기 히터와 연관된다. 인터페이스 시스템은 공급 물질로부터 증기를 생성하는 증발기 히터로의 전력(P14)을 제어하는 히터 제어 회로(33)를 포함한다. 증기 흐름 경로(16)는 인접한 상부 밸브(15)를 통해, 이에 따라 부분(8) 및 연장부(9)를 통해, 인터페이스(1)를 거쳐 증발기로부터 인터페이스 디바이스(10)에서 연장한다. 연장부(9)는 진공-밀폐 씰(21)에서 진공 챔버(20)의 하우징에 씰링된다.
씰링된 맞물림 해제(disengaeable) 연결은 고 진공 챔버 내에서 연장부(9)와 증기-수용 디바이스(22) 사이에 형성된다. 이러한 연결점은 인터페이스 Ⅱ로 지칭된다.
이러한 장치를 통해, 외부 증발기(14) 및 증기-수용 디바이스(22) 모두의 신속한 제거 및 서비스(servicing)는 고 진공 챔버(20)와의 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 연결에서 씰(21)의 교란 없이 이루어질 수 있다. 증기-수용 디바이스(22) 상에서 서비스를 수행하기 위해 인터페이스 Ⅱ에서 반복된 흐름 연결 해제 및 재연결에도 불구하고, 인터페이스 Ⅱ는 그 위치로 인해 작업자에게 잠재적으로 누출되 는 위험을 제공하지 않는다. 누출이 발생할 수 있는 어느 정도까지, 누출은 고 진공 챔버(20) 내에 한정되고, 진공 펌프 및 연관된 유출 처리 시스템(35)에 의해 제거된다.
인터페이스 Ⅱ에서 시스템의 바람직한 구현에서, 증기-수용 디바이스의 설치 이동에 의해 고 진공 챔버 내에 연결이 이루어진다. 도 1의 예에서, 증기-수용 디바이스(22)는, 디바이스(22)가 씰링된 착탈식 연결(23)에서 진공 챔버(20)의 표면상에 씰링할 때까지 경로(A)를 따라 이동함으로써 설치된다. 이러한 운동으로 설치됨에 따라, 증기-수용 디바이스(22)는 인터페이스 Ⅱ에서 연장부(9)와 맞물리고 이 연장부로 밀봉하도록 구성된다. 예를 들어, 가까운-부속품 표면에 매칭함으로써 효율적으로 레비린스(labyrinth) 진공 씰을 형성하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 증기 수용 디바이스(22)는, 진공 챔버(20)의 하우징을 갖는 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 씰(21)을 교란시키지 않고도 인터페이스 Ⅱ에서 씰을 훼손시키는 방식으로 경로(A)를 따라 반대 운동에 의해 진공 챔버로부터 제거되도록 구성된다.
다시 도 1을 참조하면, 바람직한 구현에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 증발될 상이한 물질을 포함하는 증발기를 허용하도록 구성된다. 각 증발기는, 증발기의 온도(T14)가 감지되고 인터페이스 시스템의 증발기 히터 제어 회로(33)로 송신되는 온도 센서를 운반한다. 유닛의 상부의 온도를 감지하는 것이 도시되지만, 그 대신 장점을 갖는 하부 근처의 온도를 감지하도록 위치될 수 있거나, 양쪽 위치가 모니터링될 수 있다. 각 증발기는 특정한 소스 물질에 대해서만 사용되고, 식별자 디바이스(30)를 운반한다. 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 상보적인 인식 디바이스(32)를 갖는다. 인식 디바이스(32)는 증발기 히터 제어 회로(33)에 제어 신호(C14)를 제공하고, 이에 응답하여, 제어 회로(33)는 특정 증발기의 히터에 전력을 인가하기 위한 상한계를 포함하는 각 공급 물질을 가열하기 위해 안전 온도 범위를 확립한다. 일례로서, 바람직한 구현에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 각각 데카보란 및 옥타데카보란을 포함하도록 지정된 증발기(14' 및 14")를 수용하도록 구성된다. 증발기는 개별적으로 상이한 식별 디바이스(30)를 운반한다. 증발기가 인터페이스 디바이스(10)에 장착될 때, 인식 디바이스(32)는 증발기(14' 또는 14")를 인식하고, 각 제어 신호(C14 ' 또는 C14 ")를 제공한다. 적합한 구현에서, 데카보란 증발기에 의해 트리거링(triggered)된 인식 신호(C14 ')는 데카보란을 증발시키기 위해 히터 제어 회로(33)를 적절한 가열 범위로 설정하고, 약 35℃보다 높은 증발기의 가열을 방지하는 반면, 옥타데카보란 증발기에 의해 트리거링된 인식 신호(C14 ")는 옥타데카보란을 증발시키기 위해 히터 제어 회로(33)를 적절한 가열 범위로 설정하고, 예를 들어 135℃보다 높은 증발기의 가열을 방지한다. 다른 물질에 지정된 다른 증발기는, 인터페이스 제어 유닛이 다른 온도 또는 다른 적절한 동작 상태를 설정하도록 하기 위해 인식가능한 다른 식별자를 운반한다.
바람직한 구현에서, 흐름 인터페이스 디바이스(10)는 예를 들어 가공된 알루미늄 블록-형성 부분으로 형성된 열 전도성 바디를 포함한다. 밸브가 설치될 때, 열 전도성 블록은 밸브를 위해 밸브 바디로서 효율적으로 작용한다. 바디를 통과하는 진공-밀폐 증기 경로는 인터페이스 Ⅰ로부터 인터페이스 Ⅱ로 연장한다. 바디는 회로(13)에 의해 제어된, 11로 도식적으로 도시된 히터와 열접촉한다. 회로(13)는 증발기(14)로부터의 온도 입력(T14)과, 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 전도성 바디로부터의 온도 입력(T10)을 갖는다. 회로(13)는, 전도성 바디를 제어된 온도에, 예를 들어 각 증발기(14)의 온도보다 높지만 안전 온도보다 낮은 온도, 예를 들어 증발되는 각 물질의 분리(disassociation) 온도보다 낮은 온도에 유지시키기 위해 히터(11)를 제어하도록 적응된다.
시스템의 히터는 예를 들어 종래의 전기 카트리지 또는 밴드 히터와 같은 다양한 형태일 수 있고, 하나 이상의 가열 지역에 배열될 수 있다. 예를 들어, 유리하게, 증발기를 T1로 가열하기 위한 가열 지역(1), 인터페이스 바디(10)를 가열하기 위한 가열 지역(2), 및 증기-수용 디바이스(22)를 위한 가열 지역(3)일 수 있다. 가열 지역은 각 히터 요소 및 온도 센서로 구성되어 있고, 이러한 히터 요소 및 온도 센서는 하나의 장치에서, 증발기로부터 증기 수용 디바이스에서의 인터페이스 Ⅱ로의 경로를 따라 T1로부터 T2로 온도에서 증가하는데, 여기서 모든 이들 온도는 물질이 증발될 안전 한계치보다 낮은 온도(T3)에 제한된다(즉, T1<T2<T3).
도 1a를 참조하면, 바람직한 구현에서, 증발기는 하부 섹션으로서 열-절연 캐니스터 바디(14A) 및 착탈식 상부 부재(14B)를 포함하는 캐니스터이다. 바 디(14A)는 점점 승화되는 고체 공급 물질의 충전물을 유지시키기 위해 예를 들어 1리터의 체적 및 상부 개구부를 갖는다. 착탈식 상부 부재(14B)는 밸브(V1)와 병합한다. 상부 및 하부 부재, 및 바람직하게도 밸브는 예를 들어 알루미늄과 같은 열 전도성 물질로 구성된다. 밸브는 상부 부분의 바디(14B) 내에 위치하고, 이에 의해 밸브는 실질적으로 바디의 온도에 유지된다.
유리하게, 증발기 유닛의 상부 부재만이 전기적으로 가열된다. 캐니스터 바디 내의 고체 물질은 착탈식 상부 및 하부 섹션 사이의 조인트를 통해, 그리고 히터로부터 전도에 의해 가열되는 하부 섹션의 측면 및 하부 벽을 통해 열 전달에 의해 대부분 가열된다. 이러한 방식으로, 상부 부재를 통하는 증기 통로의 온도(T1)가 승화되는 고체 소스 물질의 온도를 초과하는 것이 보장된다.
전술한 바와 같이, 변하는 온도에서 증발될 물질의 충전물이 유닛의 하부에 위치하는 반면, 증발기-캐니스터 유닛의 착탈식 상부 차단 섹션에서의 히터의 배치는 당업자가 실행하기 좋은 것으로 나타나지 않을 수 있다. 착탈식 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스의 열 저항과, 열량과 연관된 열 전달 거리, 및 반응의 느림 뿐 아니라 외부로의 열 손실은 바람직하지 않은 것으로 나타난다. 그러나, 이러한 장치를 통해 상당한 장점이 얻어질 수 있고, 고유한 단점을 적합한 구현에서 피할 수 있거나 중요하지 않은 것으로 볼 수 있다.
적합한 구현의 일례는 이제 설명될 도면에서 예시된다.
설명된 시스템은, 밸브(V1)를 통해 생성점으로부터 흐름 인터페이스 디바이 스(10)로 이동하는 동안 물질로부터 생성된 증기가 증가하는 온도의 통로와 직면하는 것을 보장한다. 유사하게, 증기 이용점보다 앞에 있는 증기 수용 디바이스(22)의 부분은 흐름 인터페이스 디바이스(10)의 온도보다 더 높게 증분적으로 온도에 유지되도록 적응된 다른 가열 지역을 한정할 수 있다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 공급기로부터 증발되는 사이트로 고체 공급 물질을 전달하기 위한 전달 캐니스터로서 또한 작용하도록 구성된 외부 증발기(14')가 도시된다. 증발기-캐니스터(14')는 물질을 증발하도록 적응된 히터를 갖는 상부 차단 섹션(14')과, 증발될 물질의 충전물을 포함하는 하부 섹션(14B')에 의해 형성된 열 전도성 바디를 포함한다. 측면 구조 돌출부(34)는 상부 섹션(14')으로부터의 이러한 구현에서, 증발기의 측면으로부터 캐니스터로서 바깥쪽으로 돌출한다. 돌출부(34)는, 적소에 로킹하기 전에 유닛을 위치시키기 위해 고정 증기-수용 부재(36)의 매칭지지 용기(35)와 맞물리도록 위치되고 배열된다. 돌출부(34)는 내부적으로 캐니스터의 증기 볼륨(V)으로부터 증기 전달 통로(37)를 한정한다. 지지 부재(36)는 증기를 이용 지점으로 전달하기 위해 매칭 증기 통로(38)를 한정한다. 돌출부 및 용기의 매칭 표면은, 맞물림에 의해서만 캐니스터 및 그 내용물의 중량이 고정 방식으로 직립형으로 지지되는 충분한 강성도를 갖는 구조적 물질로 형성된다. 이것은 유닛을 고정시키고 증기 밀봉을 완료하는데 있어서 추가 활동을 수행하기 위해 작업자의 손을 자유롭게 한다.
따라서, 공급기로부터의 전달 이후에, 증발기-캐니스터(14)는 도 1c의 착석된 위치에 도달하기 위해 돌출부 및 용기가 정렬되면서, 화살표(A) 방향으로 우측 으로 이동됨으로써 장착된다. 지지력을 제공하는 것 외에도, 화살표(t 및 t')로 표시된 응답 이동은 중심에서 벗어나-지지된(off-center-supported) 캐니스터의 비틀림을 저지하는 용기(35a 및 35b)의 상부 및 하부 표면에 의해 생성된다. 이에 따라 조립된 후에, 고정 디바이스는 동작 동안 캐니스터를 적소에 로킹하기 위해 힘(F)을 가한다. 탄성 중합체의 o-링은 돌출부(34)의 단부 표면과 매칭 인접 표면 사이에 제공되어, 증기의 배출에 대해 밀봉을 제공하고, 진공을 유지한다. 예시된 구현에서, o-링(39)은 돌출부(34)의 단부 표면(34a)에서 원형 그루브에 제공된다. 압축 상태에서, o-링(39)은 지지 부재쪽으로 돌출한다: 돌출부가 용기에 완전히 설치될 때, o-링(39)은 원하는 밀봉을 형성하기 위해 인접 표면 사이에 압축된다.
단열이 달성되는 바람직한 구현에서, 절연체는 도 13a 내지 도 13d를 참조하여 아래에 설명되는 바와 같이 추가 밀봉으로 돌출부 단부와 지지 부재 사이에 삽입된다.
가이드 특징은 증발기 캐니스터가 직립으로 설치되는 것을 보장하기 위해 돌출부-용기 결합과 연관된다. 도 1b 및 도 1c의 구현에서, 돌출부(34) 및 용기(35)는, 축 방향으로 연장하는 평평한 코드형태(chordal) 표면이 용기(35)의 매칭 표면에 의해 맞물리는 돌출부(34)의 상부 부분을 따라 형성된다는 점을 제외하고, 원형의 횡단면을 갖는다. 또한 도 13a 내지 도 13d를 참조하자.
유리한 구현에서, 조립체는, 증발기 캐니스터의 설치 이동 동안 맞물리는 추가 시스템, 예를 들어 전기 및 압축 공기 연결 시스템 및 기계 코드 시스템을 갖는다. 방금 설명한 바와 같이, 평평한 가이드 표면에 의해 구현된 가이드 특징은 또 한 이들 시스템을 위한 일반적인 정렬도 제공한다.
도 1b 및 도 1c의 구현에서, 증발기는 전기적으로 가열되고, 공압식 밸브를 포함하고, 위치 및 온도 검출기를 갖는다. 이것은 동작을 가능하게 하기 위해 전기 전력, 압축 공기 및 신호 연결을 유닛에 적용하는 것을 요구한다. 캐니스터로부터 증기를 수용하는 지지 부재(36)는 또한 필요한 공기, 전력 및 신호 라인을 지지한다. 지지 부재는 화살표(A)와 같이 캐니스터 장착 운동 동안 증발기 캐니스터의 상보 커넥터와 짝을 이루기 위해 커넥터를 적소에 장착한다. 이것은 지지 부재(36) 상에 장착된 다목적 커넥터(43) 및 캐니스터 상에 장착된 상보적인 다목적 커넥터(44)에 의해 도 1b에 도시되며, 이들 둘은 캐니스터의 장착 운동(A)과 맞물리도록 정렬된다. 그러한 커넥터는 도 12 및 도 12a에 도시된, 예를 들어 독일, Munich 소재의 FCT 일렉트로닉스 GmbH로부터 이용가능하다.
또한, 도 1의 증발기에서와 같이, 기계적 이중 안전 장치는, 적절한 전력 레벨이 증발기에 의해 전달된 공급 물질의 유형으로 유지되는데 있어서 증발기에 인가되는 것을 보장한다. 이를 위해, 지지 부재(36)는 2개의 마이크로스위치(32')를 지지하며, 하나가 도 1b에 도시된다. 캐니스터는 2개의 대응하는 위치를 갖는데, 이중 하나 또는 양쪽 모두에서, 스위치 엑추에이터는, 캐니스터가 지정되는 특정 공급 물질의 코드 지정에 따라 미리 결정된 방식으로 위치한다. 스위치 엑추에이터(30')는 도 1b에 도시된다. 도 1c의 조립된 위치로의 증발기 캐니스터의 방향(A)으로의 안내된 운동은, 존재하는 스위치 엑추에이터(30')가 각 스위치(32')와 맞물리고 이를 작동시키도록 하여, 존재하는 공급 물질의 유형을 제어 시스템에 신호 발신한다; 따라서, 증발기에 대한 전력 제어는, 증발기 캐니스터 유닛이 지정되는 선택된 공급 물질을 위해 디자인된 범위로 증발 온도를 적절히 조절하도록 한다.
도 1d 내지 도 1h 및 도 12 내지 도 12e 및 도 14는 방금 설명한 증발기-캐니스터 특징의 바람직한 구현의 세부사항을 도시한다. 이들 도면은 본 명세서에 나중에 설명될 것이다. 증발기-캐니스터의 착탈식 상부 부분(14B")만이 히터 및 전달 통로와 내부 밸브를 포함한다는 것이 여기서 주지되는 것으로도 족하다; 증발기 바디로부터 캔딜레버로서 돌출하는 지지 돌출부(34')는 단단한 알루미늄으로 구성되고, 캐니스터의 상부 부분의 알루미늄 바디와 일체화되고, 캐니스터에 의해 지지되는 커넥터 모듈(44')은 다목적 유닛인데, 이것은 하나의 하우징 내에서, 전력(A2, A3)을 위한 연결부와, 전기 신호(12개의 핀) 및 압축 공기 튜브 커넥터(50)를 제공한다. 가이드 핀(52)은, 증발기-캐니스터가 코스 정렬을 제공하기 위해 도 1b의 방향(A)으로 이동한 후에, 짝을 이루는 모듈 또는 지지 부재와의 미세한 정렬을 보정하도록 포함된다.
도 1b 및 도 1c의 증발기-캐니스터는 도 1에 개략적으로 도시된 시스템에 사용하는데 매우 적합하다. 이를 위해, 도 1 및 나중에 설명되는 유사한 도면의 흐름 인터페이스 디바이스는 지지 돌출부(34')를 수용하기 위해 짝을 이루는 암의 용기를 제공하도록 변형된다.
이제 도 2의 평면도를 참조하여, 흐름 인터페이스 시스템은 도 1의 시스템의 모든 특징을 갖고, 몇몇 특징은 도시되지 않고, 또한 다수의 증발기 장착 스테이션 을 한정한다. 2개의 스테이션(12A 및 12B)이 도시된다.
개별적인 흐름 경로 세그먼트(16A 및 16B)는 장착 스테이션(12A 및 12B)으로부터 각각 인터페이스 디바이스(10A)의 부분(8)의 길이를 통해 부분적으로 연장한다. 부분(16A 및 16B)은 접합(X)에서 병합한다. 공통 증기 흐름 경로 세그먼트(16C)는 부분(8A)의 나머지를 통해, 그리고 증기가 증기-수용 디바이스(22)로 전달되는 인터페이스 Ⅱ로의 인터페이스 디바이스(10A)의 연장부(9)를 통해 연장한다. 디바이스(10)에서의 정지 밸브(15A 및 15B)는 개별적인 흐름 경로(16A 및 16B)와 연관된다. 링크(17)로 표시된 바와 같이, 밸브(15A 및 15B)는 연동된다. 이것은, 각 밸브가 다른 밸브가 개방될 수 있기 전에 차단되어야 하는 것을 보장하는 방식으로 이루어진다. 이것은 경로(16A 및 16B)로부터의 동시적인 흐름을 방지한다.
이에 따라 흐름 인터페이스 디바이스(10A)는 고진공 챔버(20)와의 인터페이스 디바이스(10A)의 밀봉된 연결부(21)의 교란 없이 2개의 증발기의 제거 및 서비스를 위한 준비된 접근을 제공한다; 흐름 인터페이스 디바이스는 하나의 증발기가 서비스되거나 채워지도록 하는 한편, 동일한 소스 물질을 포함하는 다른 흐름 인터페이스 디바이스는 증기를 생성하고, 2개의 상이한 종의 증발기가 선택적인 이용을 위해 설치되도록 한다. 인터페이스 Ⅰ에서, 시스템의 나머지로부터 증발기-캐니스터의 단열을 제공함으로써, 비활성 유닛은 냉각되도록 하여, 유닛에 남아있는 물질의 어떠한 충전물도 실질적으로 저하되지 않는다.
도 3을 참조하여, 흐름 인터페이스 시스템은 도 2의 시스템의 모든 특징을 갖고, 일부는 도시되지 않는다. 또한, 공통 경로(16C)에서, 도 3의 흐름 인터페이스 디바이스(10B)는 압력 모니터(26)가 후속하는 흐름 제어 디바이스 또는 쓰로틀 밸브(24)를 포함한다. 이들은 인터페이스 시스템의 흐름 및 히터 제어 디바이스(28)에 연결된다. 제어 디바이스(28)는 각 증발기(14A 및 14B)를 위한 온도 감지 라인(T14A 및 T14B) 및 히터 전력 라인(P14B 및 P14B)에 연결된다. 장착 스테이션에서의 인식 디바이스(32A 및 32B)는 특정 소스 물질에 지정된 증발기(14A 및 14B) 상에서 인식 디바이스(30A 및 30B)와 상호 작용한다. 인식 디바이스는 증발기의 유형의 식별자를 흐름 및 히터 제어 시스템(28)에 전달하여, 흐름 및 히터 제어 시스템이 적절한 동작 한계, 및 각 증발기 히터(19)로의 적절한 전력의 인가를 선택하도록 한다.
공통 경로(C)에서의 흐름 제어 디바이스(24)는 통로의 증기 전도도를 변경하는 버터플라이 밸브와 같은 쓰로틀 밸브를 포함할 수 있다. 제어 시스템은, 전체 내용이 본 명세서에 참고용으로 병합되는, 2005년 7월 7일에 "Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids"라는 명칭의 특허 출원 WO 2005/060602에 기재된 프로토콜에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
특히, 원하는 흐름을 전달하기 위한 그러한 쓰로틀 밸브의 동작은 생성되는 증기의 원하는 압력이 있는 것에 의존한다. 주어진 증발기 온도에서, 생성된 증기의 양, 이에 따라 그 압력은 증발 온도로 가열될 위치에 남아있는 공급 물질의 충전량에 의존된다는 것이 주지된다. 물질의 본래 충전량의 점진적인 소모를 보상하 기 위해, 제어 시스템은 전달된 압력을 감지하고, 이에 따라 증발 챔버의 온도를 증가시킨다. 동작 동안, 그리고 특히 동작 압력 및 가열 시스템이 전체 시스템의 원하는 성능을 달성하도록 조정될 때 시동 동안 증발기 시스템이 큰 지연 없이 새로운 온도를 달성할 수 있는 것이 유리하다.
공통 경로 세그먼트(16C)에 위치한 단일 흐름 제어 디바이스(24)는 각 장착 스테이션에서 2개 이상의 증발기로부터 흐름을 선택적으로 제어할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 링크된 밸브(15A 및 15B)의 선택된 위치를 포함하는 연동에 의해, 시스템은 한번에 2개 이상의 증발기로부터 증기를 가열하고 전달하는 것으로부터 방지될 수 있다. 선택된 증발기, 디바이스(10B) 및 디바이스(22)는 적절한 온도, 예를 들어 이들 모든 온도가 선택된 증발기에서 특정한 물질에 대한 안전 한계보다 낮은 온도에 한정되는 T1<T2<T3로 가열되도록 구성된다. 따라서, 선택된 증발기에서 물질에 적절한 미리 결정된 안전 범위에서 가열이 적용되고, 상기 물질에 관련된 다른 상태가 적절히 제어된다는 것이 보장된다.
도 4를 참조하면, 도 2 또는 도 3의 시스템의 모든 특징을 갖지만 일부는 도시되지 않는 시스템이 도시되고, 흐름 인터페이스 디바이스(10C)의 부분(8C)에서 통로(42)와 통하는 반응식 세척 가스 소스(40)를 구비한다. 흐름 인터페이스 디바이스의 연장부(9A)는 고진공 챔버(20A)의 벽에 밀봉되고, 인터페이스 Ⅱ-A로의 챔버(20A) 안으로 돌출한다. 상기 연장부는 증기 수용 디바이스(22A)로의 2개의 분리된 흐름 경로, 즉 공통 증기 경로로부터의 증기의 흐름을 위한 경로(16C), 및 평행 하지만 반응식 세척 가스의 흐름을 위한 분리된 경로(42)를 한정한다. 증기 수용 디바이스(22A)의 대응하는 통로(22V 및 22G)와의 밀봉된 연결부는 인터페이스 Ⅱ-A에서 제거가능하게 형성된다; 각각은 진공 챔버로의 흐름 인터페이스 디바이스의 전달 돌출부를 갖는 라이비린스 밀봉에 의해 형성될 수 있다. 어느 한 밀봉으로부터의 누출은 진공 챔버(20A)에 의해 포함될 수 있다.
도 4의 인터페이스 디바이스(10C)는, 증기 수용 디바이스(22A)로의 증기 및 반응식 세척 가스의 동시적인 흐름을 방지하는 밸브 연동부(50)를 포함한다. 바람직한 구현에서, 이것은 왕복형 스풀 밸브를 통해 달성되며, 이것은 각 경로가 다른 경로가 개방되기 전에 완전히 차단되는 것을 보장한다.
도 5를 참조하여, 증기-수용 디바이스가 증기의 제어된 흐름이 이온화되도록 도입되는 이온화 챔버(90)를 갖는 고전압 이온 소스(22B)를 포함하는 도 1의 일반적인 방식의 적응이 도시된다. 이온은 이온 빔(96)을 형성하기 위해 추출 애퍼처(92)를 통해 추출 전극 및 최종 에너지 조립체(94)의 정전기 인력에 의해 이온화 챔버(90)로부터 끌려온다. 빔은 도시되지 않은 이온 주입기 단부 스테이션으로 빔 라인을 따라 향하게 된다. 도 5의 고진공 챔버는 예를 들어 강화 에폭시로 된 고전압 절연체(62)를 갖는 이온 소스 진공 하우징(70)을 포함한다. 절연체(62)는 이온 소스(22B) 및 증기 공급 시스템에 장착되는 고전압 단부로부터 주 진공 하우징 부재(71)를 절연한다. 진공-밀폐 장착 링(72)은 절연체(62)의 고전압 측면 상에 제공된다. 진공-밀폐 장착 링은 이온 소스(22B)의 장착 플랜지(76)로 제거가능하게 수용하고 밀봉하기 위한 단부 플랜지(74)를 제공한다. 이온 소스는 장착 플랜지로부 터 진공 챔버로 축(A)을 따라 축 방향으로 연장한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 흐름 인터페이스 디바이스(10D)의 연장부(9B)는 21A에서 장착 링(72)에 밀봉되고, 인터페이스 Ⅱ-B로의 고진공 챔버 안으로 돌출한다. 이러한 인터페이스는, 밀봉, 예를 들어, 라이비린스 진공 밀봉을 효과적으로 형성하는 밀접-설치 표면에 의해 밀봉을 효과적으로 형성하는 연결부를 통해 제거가능한 이온 소스를 수용하도록 위치할 수 있다.
도 5의 시스템은, 그 내용이 본 명세서에 완전히 설명된 것처럼 참고용으로 병합되는, "Method and Apparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantion"의 명칭의 공개 공보 WO 2005/05994에 도시된 각 이온 주입기 시스템에 쉽게 병합될 수 있다.
도 6을 참조하여, 도 5와 유사한 이온 소스 및 증기 전달 시스템은 일부가 도시되지 않은 도 1 내지 도 5의 시스템의 모든 특징을 가질 수 있다. 2개의 장착 스테이션은 이온화가능한 증기를 생성하기 위한 고체 증발기(14A 및 14B)에 대해 한정된다. 시스템은 지금까지 설명된 모든 연동 및 안전 특징, 및 증발기의 가열 및 인터페이스 디바이스(10E)를 통하는 흐름을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 가질 수 있다. 이온가능한 가스(100)의 소스는 또한 인터페이스 시스템과 연관된 도관(102)을 갖게 제공된다. 이것은 연동(50)의 하류에 있는 지점에서 반응식 가스 통로(42A)와 연결을 이룬다. 가스 통로(42A)의 하류 부분은 이에 따라 대안적으로 다른 도펀트 종을 제공하기 위해 실온에서 가스화되는 이온화가능한 물질을 도입하기 위해 유용하다. 도시되지 않은 연동은, 이온가능한 증기 또는 세척 가스의 흐름 이 발생할 때 이온화가능한 소스 가스의 흐름을 방지한다.
도 6a의 개략도는, 도 6의 흐름 특성이 전도성 블록(120)에 병합되는 것을 나타낸다. 또한 블록이 가열되는 동안 예를 들어 아르곤으로 블록을 정화시킬 수 있는 정화 가스 통로는 블록에 병합된다. 이것은 시스템을 서비스하기 전에, 또는 다른 종의 증기를 도입하기 전에 유독 또는 반응식 증기의 흔적을 제거할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 특히 이 시스템은 증발기 보틀(bottle)로부터 이온 주입기의 이온 소스(22B)로 붕소 수소화물 증기(Bx), 예를 들어 데카보란 및 옥타데카보란을 제공하는데 적합하다.
도 7a에 개략적으로 도시된 시스템은 이제 설명되는 점을 제외하고 도 6에 도시된 것과 동일하다.
하나의 차이점은, 증발기 캐니스터가 도 1b 및 도 1c에 따라 캐니스터로부터 캔딜레버 돌출부에 의해 지지되어 구성된다는 것이다. 또한, 캐니스터와의 모든 연결은 인터페이스 I에서 형성된다. 이것은 증발기 히터에 전력 공급하기 위한 전기 전력 연결부, 캐니스터 내의 공압식 밸브를 제어하기 위해 증발기 상태 및 압축 공기의 온도 및 다른 파라미터를 신호 발신하기 위한 신호 커넥터를 포함한다.
도 6과의 다른 차이점은, 도 6a와 같이, 도 7에서, 연동된 밸브(V3 및 V4)가 2개의 증발기로부터 증기 통로를 위해 제공된다는 것이다. 도 7에서, 연동은 도 6에 이용된 스풀 밸브(50)와 유사한 스풀 밸브의 부분인 밸브 요소(V3 및 V4)에 의해 구현된다. 정화 가스 특징을 따라 흐름 처리 시스템은 도 7a, 도 7b 및 도 13에 도시된 특징에 의해 구현된다.
도 7a 내지 도 7c는 지금까지 설명된 흐름 인터페이스 디바이스의 모든 특징을 결합하는 구현을 도시한다. 밸브 블록(130)을 포함하는 열 전도성 바디의 형태인 흐름 인터페이스 디바이스는 이온 소스(22B)의 설치-및-제거 경로(A) 아래에 장착된다. 밸브 블록(130)은 가열된 캐니스터 형태의 증발기(132 및 134)를 위한 2개의 장착 스테이션을 한정하고, 이것은 상부 섹션에 병합된 장착 형상에 의해 흐름 인터페이스 디바이스로부터 걸려진다. 밸브 블록(130)은 이들 장착 스테이션으로부터 개별적인 흐름 통로를 갖고, 이것은 고진공 챔버로 이어지는 공통 통로로 병합한다.
이전 도면에 대해 설명된 히터 및 밸브의 안전 및 흐름 가열 및 제어 기능을 수행하는 카트리지 히터 및 밸브는 밸브 블록(130)에 병합된다. 하우징(140)은 이러한 전달 조립체를 둘러싸고, 접근을 위해 개방될 수 있는 증발기 커버(142)를 포함하는 커버를 갖는다. 하우징은 고전압 절연체를 포함하는 피트(feet)에 의해 지지되어 있다. 따라서, 전체 시스템은 이온 소스의 고전압 전위에 유지되도록 적응된다.
도 9 내지 도 11d를 참조하여, 히터를 갖고, 데카보란 또는 옥타데카보란과 같은 고체 공급 물질을 포함하고 이 물질을 이온화될 증기를 생성하는 온도로 가열하도록 구성된 증발기 유닛(132)이 도시된다. 도 1a의 유닛에서와 같이, 증발기 유닛은 일반적으로 약 1리터와 같은 고체-수용 부피를 갖는 캐니스터 바디(132A)와, 착탈식 상부 차단 부재(132B)를 포함한다. 적합한 장착 스테이션에서 상부 차단 부 재(132B)로부터 수직으로 걸려지도록 구성된다. 이 목적을 위해, 상부 차단 부재(132B)는 장착 스테이션의 대응하는 표면과 매칭하기 위해 수직 장착 표면(133)을 한정한다. 상부 부재(132B)는 캐니스터로부터 장착 스테이션으로 증기 흐름을 허용하는 밸브(137)를 또한 병합한다. 상부 부재(132B)는 예를 들어 알루미늄과 같은 열 전도성 물질로 형성된다.
이러한 증발기의 히터는 바람직하게 상부 부재(132B)에 형성된 용기에 끼워진 카트리지 히터 요소(136) 세트를 포함한다. 중요하게, 착탈식 상부 부재에 위치한 이러한 히터는 고체를 적절히 증발시키는데 충분한 열을 제공하는 것으로 발견된다. 그 위치에 의해, 이것은 고체 물질이 가열되는 온도보다 더 높은 온도에서 상부 차단 부재의 밸브를 유지시키는 작용을 한다. 유리하게, 이를 위해, 밸브(137)의 바디는 열 전도성 알루미늄으로 구성되고, 밸브를 통과하는 증기 통로를 실질적으로 더 높은 온도로 유지하기 위해 알루미늄 상부 부재를 통해 히터와의 전도 열을 전달가능하게 배치된다.
바람직한 구현에서, 증발기를 위한 하나의 제어된 가열 지역이 있다.
본 발명의 더 바람직한 구현인 도 1d 내지 도 1e에 도시된 증발기-캐니스터는 이제 도 12 내지 도 12e, 도 13 및 도 14를 참조하여 더 구체적으로 설명될 것이다.
도면들을 참조하여, 증발기-캐니스터의 주 바디는 2개의 알루미늄 부분, 즉 하부 섹션(14A") 및 하부 섹션(14B")으로 구성된다. 적합한 플라스틱으로 된 커버(14C")는 조립체의 상부를 덮는다.
하부 부분(14")은 증발될 고체 물질에 대한 증발 볼륨(V)을 한정한다. 상부 부분(14B")은 3개의 수직으로 연장된 히터 카트리지(13')를 수용하기 위한 오목부(136)를 갖는다. 카트리지는 상부 알루미늄 부분(14B")에 꽉 끼어지고, 상부 부분이 원격 고체 공급 물질을 가열하기 위해 열 분배 기능을 수행하도록 한다. 이것은 주로 제거 인터페이스를 통해 하부 알루미늄 부분의 벽으로의 열 전달에 의해 발생하며, 상기 벽은 다시 고체 공급 물질을 가열한다. 이러한 가열은 상부로부터 고체 물질로의 직접 복사에 의해 사소한 방식으로 보충된다.
도 1e는 물질의 충전물이 상주하는 증발 공동(V)을 한정하는 알루미늄 하부 섹션(14")의 횡단면을 도시하고, 도 1f는 측면도를 도시하고, 도 1g는 평면도를 도시한다. 도 1h는 위로 향하는 수평 평면 장착 표면(S)을 도시한다. 이것은 히터를 포함하고, 유닛의 증기 전달 통로 및 제거가능한 차단부를 한정하는 알루미늄 상부 섹션의 대응하는 장착 표면과의 맞물림을 위해 크기를 갖는다. 이 도면들은, 하부 섹션과, o-링의 외부에 있는 열 전도성 금속 표면의 주 방사상 치수(r1)와, o-링의 내부에 있는 표면의 부 치수로 된 장착 표면(S)에서의 o-링 그루브(G)를 도시한다. 이러한 표면은 상부 섹션의 유사한-치수의 금속 표면을 수용하도록 위로 노출된다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 증발 공동(V)의 높이를 따라 금속 원통형 벽의 단면의 방사상 두께(r1)와 o-링의 외부에 있는 방사상 치수(r1)의 비교에 의해, 장착 인터페이스에서 열 전달을 위한 영역은 증발 공동(V)의 경계에 있는 벽의 수평 단면의 열 전달 영역보다 실질적으로 더 크다. 위, 아래로 경사지는 벽 세그먼트(14t) 는 장착 표면까지 두께에서 증가하고, 2개의 단면 사이의 열 전달 전이를 제공하여, 전체적으로 유닛이 상당한 치수의 열 전달 인터페이스를 가지면서 비교적 낮은 열량을 갖는다. 증발기-캐니스터 유닛의 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스는 약간 복잡한 협력으로 인해 효율적인 열 전달 경로를 제공한다. 더 큰 영역은 짝을 이루는 표면에서 미세한 결점에 기인하는 열 저항을 오프셋하는 한편, 여기서 수평 면 표면인 짝을 이루는 금속 표면은 미세한 개방 공간을 감소시키고 열 접촉을 개선하기 위해 압축된 금속간 접촉을 위해 함께 단단히 압착된다. 여기서 압착력은 제거가능한 장착 나사의 어레이에 의해 가해지며, 도 15b를 참조하자. 이를 보충하여, 주 금속 표면이 o-링 밀봉(G)의 바깥쪽으로 위치되기 때문에, 짝을 이루는 표면의 미세한 표면 결함에서의 틈은 대기로부터 공기로 채워져서, 인터페이스의 열 전달 효율에 기여하는 미세한 틈에서 유체 열 전달 매질을 제공한다.
인터페이스로부터 증발 공동(V)에서 고체 공급 물질의 원격 전하로의 열 전달 경로는 도 1i에 도식적으로 도시된다. 인터페이스에 걸쳐 흐르는 열은 화살표로 표시된 바와 같이 유닛의 모든 측면 상에 아래로 진행한다. 유닛 아래의 각 지점에서, 열은 또한 증발 공동의 경계에 있는 표면으로 아래쪽으로 흐르고, 도 1j를 참조하자. 열 흐름의 안쪽의 이동율은 공급 물질의 충전물에 의해 그러한 영역으로부터 열의 흡수률에 따라 좌우된다. 안쪽의 열 흐름율은, 고체 충전물의 감소하는 양이 안쪽으로 향하는 검은 화살표로 표시된 바와 같이 공동 벽과 직접 접촉하는 지점에서 크게 증가한다. 측벽의 하부에 도달하는 열은 고체 물질과 접촉함으로써 열 흡수에 기초하는 속도로, 증발 공동의 하부와 경계하는 표면으로 위로 이동하는 열 의 증분율로 하부 벽의 두께(tb)를 통해 방사상 안쪽으로 흐른다. 그러므로, 유닛의 가장 냉각된 영역은 신뢰성있게 하부 벽의 중앙 영역에 있고, 그 근처에서, 이러한 바람직한 구현에서, 상부-장착된 히터의 제어를 위한 RTD 센서는 도시된 바와 같이 위치한다.
공급 물질의 충전물의 대부분의 증발은, 물질이 벽과 직접 맞물리는 곳에 또는 이에 가까운 영역에서 발생한다. 고체 공급 물질의 분말 그레인 사이의 불량한 열 접촉 뿐 아니라 몇몇 경우에 고체 요소 자체의 불량한 열 전도도는 벌크(bulk) 물질을 통한 우수한 열 전달을 막는다. 보충적인 열 전달은 유닛의 가열된 상부 표면으로부터의 방사상 열 전달을 통해 그리고 가열된 증기의 대류 효과에 의해 발생한다.
이러한 특징을 조합하면, 증발기-캐니스터의 상부 섹션에 위치한 히터는 충전물이 소모될 때 하부 섹션에서 원격 충전물의 효율적인 증발을 발생시킬 수 있다는 것이 알게된다. 그 구성이, 설정된 온도로의 용인가능하게 빠른 평형이 발생할 수 있는 충분히 낮은 열량을 갖는 것이 알게 된다. 이것은, 조작자가 전체 시스템의 동작을 개시하거나 조정하도록 파라미터를 조정할 때, 적절한 동작 및 충분히 빠른 온도 설정 변화를 허용한다.
특히, 유닛은, 공급 물질의 충전물이 쓰로틀 밸브의 상류에 압력을 유지하도록 소모됨에 따라 증발 온도가 점차 증가되어야 하는 압력-기반의 쓰로틀 밸브(버터플라이) 증기 흐름 제어(24)에 유용한 것으로 알게 되고, 도 3, 도 6 및 도 7 및 관련 설명을 참조하자.
더욱이, 그리고 매우 중요하게, 도 1h를 참조하여, 이러한 열 전달 배열로 얻어질 수 있는 증발기 유닛의 하부로부터 상부로의 양의 온도 경사도는 증기 밸브(V1)(수직으로부터 수평 흐름으로의 전이에 위치함) 및 증기 전달 통로(37){위쪽으로 입구 통로(37A) 및 수평 전달 통로(37B)}에서의 해로운 증착물의 축적 및 증기의 응축을 방지한다. 이러한 특징은 전략상 히터에 가까이 위치하고(본 명세서에 추가로 설명되는 바와 같이), 온도는 신뢰가능하게 원격 증발 공동(V)의 하부에서 물질의 충전물의 온도보다 더 높다.
상부 부분(14B")은 또한 일체형의 캔딜레버 지지 돌출부(34')를 포함하고, 증기 출구 통로를 한정한다. 더 구체적으로, 상승 통로(37A)는 수평 밸브 시트에서 종료하는 수직 관형 차폐물에 의해 한정된다. 그런 후에, 수평 증기 통로(37B)는 캔딜레버 돌출부(34')를 통해 밸브로부터 연장한다. 상부 부분(14")은 공압식 벨로우(bellow) 밸브(도 6a에서 V1 또는 V2), 및 도 14 및 도 14a와 연관하여 추가로 설명될 "개방 허용가능" 메커니즘의 부분을 수용한다. 커버(14C")는 중앙 나사를 지지하고, 이러한 중앙 나사는 회전될 때 "아래로 로킹된(locked down)" 및 "개방 허용가능" 위치 사이에서 "개방 허용가능" 메커니즘을 이동시킨다. 커버(14C")는 추가의 특정한 고정 나사에 의해 고정되며, 도 15 및 도 15a를 참조하자.
특정한 공급 물질은 부적절하게 처리되는 경우 위험하다. 교육받지 않은 개인이 증발기-캐니스터 유닛의 분해를 시도한다는 고려사항 중에서, 5-측면의 헤드를 갖는 특정한 고정 나사(도 12f), 및 시퀀스(도 15 내지 도 15d)는 상부 부 분(14B")을 하부 부분(14A")에 고정하는데 사용되고, 상부 커버(14E")를 상부 부분(14B")에 고정하는데 사용된다. 이것은 공급 물질을 위한 공급자에서 이루어지고, 이 공급자는 또한 하부 섹션에 공급되는 특정 공급 물질에 대한 정확한 온도 한계 스위치 및 코드 표시를 갖는 우측 섹션 부분이 이용되는 것을 보장하는 것을 특히 주의해야 한다.
도 1d 내지 도 1h의 바람직한 구현의 다음의 추가 특징은 다음과 같이 구체적으로 설명된다:
1. 히터 카트리지
증발기-캐니스터 유닛의 상부 차단 섹션(14B")에서 히터를 형성하는 전기 저항 히터 카트리지(136A)는 대략 10cm의 높이 및 0.8cm의 직경을 갖는 원통형 형태를 갖는다. 각 히터 카트리지는 알루미늄 상부 차단 바디(14B")의 실질적으로 전체 깊이에 대해 연장한다. 알루미늄 바디에서의 가공된 웰(well)(136)은 삽입 동안 공기 배출을 가능하게 하기 위해 하부에서 타이트하게 끼워지고 약간 개방되는 히터 카트리지의 삽입을 위해 상부에서 개방된다. 도 1e 및 도 1h에 도시된 바와 같이, 히터 카트리지는 상부 및 하부 섹션(14A" 및 14B")을 밀봉하는 o-링(G)의 위치로부터 방사상 바깥쪽으로 위치한다. 따라서, 그 하부 위치는, 짝을 이루는 표면에서의 미세한 결함을 공기로 채우기 위해 대기에 노출되는 반경(r1)의 주 열 인터페이스 부분의 부분 바로 위에 위치한다. 도 1h 및 도 1k는 이러한 알루미늄 바디와, 바디 및 바디를 통해 연장하는 증기 통로에 대한 카트리지 히터의 관계를 도시한다. 히 터의 축은 증기 통로의 수직 흡입 섹션(37A)의 축에 평행하다. 수평 증기 전달 섹션(37B)은 히터 카트리지 중 2개 사이에 연장하는 한편, 제 3 히터 카트리지는 통로의 증기 전달 섹션의 위치로부터 반대측 상에 위치하며, 도 1h를 참조하자. 이를 통해, 증기 통로는 상부 섹션의 알루미늄 바디를 통해 짧은 열 전달 경로에 걸쳐 히터로부터 직접적인 전도에 의해 가열된다.
적합한 유형의 카트리지 히터는 예를 들어 독일의 Turk & Hillinger로부터 이용가능하다. 유사한 카트리지 히터는 밸브 블록 흐름 인터페이스 디바이스(10)에 이용될 수 있다.
2. 열 검출기
증발기-캐니스터 유닛의 하부 및 시스템의 임의의 곳에서 위치에 대한 적합한 RTD(저항 열 검출기)는 예를 들어 스위스의 Thermocontrol로부터 얻어질 수 있다. 이러한 센서로부터 신호에 대한 전도성 리드(L)는 상부 섹션(14B")과의 인터페이스에서 커넥터(CRTD)로 증발기-캐니스터 유닛의 하부 섹션(14A")의 측면 위에 연장한다. 이러한 커넥터는 장착 나사를 수용하기 위해 유닛의 상부 섹션의 전체 장착 나사 구멍을 하부 섹션의 장착 나사 구멍과 정렬되게 함으로써 상부 섹션의 짝을 이루는 커넥터와 측면으로 정렬된다. 하부 섹션과 맞물리도록 아래로의 정렬된 상부 섹션의 이동은 하부 섹션의 짝을 이루는 커넥터(CRTD) 상에 검출기 회로를 위한 커넥터를 아래로 이동시킨다. 커넥터에 제공된 탄성 컴플리언스(compliance)는, 상부 및 하부 섹션이 마지막으로 놓여지기 전에 전기 연결이 완료되도록 한다. 그 런 후에 컴플라이언스는 하부 섹션에 단단히 조여지는 동안 상부 섹션이 추가 증분으로 아래로 이동하도록 한다.
3. 검출기를 위한 전도성 리드에 대한 그루브
전도체(L)를 위한 수직 와이어 방식의 그루브는 도 1e 및 도 12에 도시된 바와 같이 실질적으로 측벽의 두께로 만입된다. 이것은 예를 들어 전달 캐니스터로서 유닛의 처리 동안, 전기 전도체의 보호를 가능하게 한다. 깊은 만입에도 불구하고, 그루브는 그루브의 좁음으로 인해 공동 벽에 상당한 콜드 스폿(cold spot)을 도입하지 않는다. 설명하기 위해, 하부 섹션에서의 열 전달은 주로 상부 섹션으로부터 아래에 있고, 열 흐름은 일정한 두께의 원통형 벽 주위에 실질적으로 균일하게 분배된다. 그루브에 마주보게 놓이는 공동 표면의 좁은 부분을 가열하기 위해, 측면 열 전달 경로는 전체 두께 벽의 인접한 부분으로부터 그루브의 양쪽 측면으로부터 연장한다. 간단히 말하면, 이러한 점차 좁아지는 열 전달 경로는 열 요구를 덜 제공하고, 필요한 열 전달에 대한 비교적 적은 저항을 제공한다. 그 결과, 온도의 상당한 측면 균일이 발생하고, 그루브의 영역에서의 공동 표면의 온도가 벽의 나머지와 실질적으로 균일하다는 것을 알게된다. 그루브는 또한 수직 방향으로 양의 온도 경사도에 실질적으로 어떠한 영향도 주지 않는다.
4. 과열 스위치
도 12b에 도시된 히터로의 전력 회로에서의 과열 스위치(165")는 잘 알려진 열전쌍 유형이고, 유닛의 상부 섹션에 위치한다. 그 기능은 국부적인 온도를 감지하고, 규칙적인 가열 시스템이 고장나 히터에 전력 공급되는 상태가 되지 않는 경 우에 과열로부터 증발기-캐니스터를 보호하는 것이다. 과열 스위치는 상부 섹션(14B")의 온도를 직접 감지하고, 유닛을 채우는 특정 공급 물질에 따라 선택되는 미리 설정된 온도에서 히터로의 전력을 차단한다. 과열을 야기하는 불일치(discrepancy)가 정정될 때, 스위치는 일반적인 방식으로 버튼을 누름으로써 재설정될 수 있다.
5. 동작 온도
일례에서, 원격 열 제어 유닛에 의해 제어된, RTD 온도 센서에 대한 조절된 온도 범위의 상한은 B10H14에 대해 40℃ 그리고 B18H22에 대해 120℃로 설정될 수 있고, 일례로, 증발기-캐니스터 유닛의 상부에서 과온 한계 스위치는 B10H14 증발기-캐니스터에 50℃로 설정되고, B18H22 증발기-캐니스터에 140℃로 설정될 수 있다. 유사한 온도 설정은 다른 공급 물질에 대해 이용되고, 특정한 값은 선택된 물질의 증발 특성에 따라 좌우된다. 유닛의 열 설계에 의해, 증발기-캐니스터의 동작 동안, 증발기-캐니스터의 하부-상부 양의 열 경사도는 B10H14에 대해 약 5℃(예를 들어 3℃로 낮아질 수 있다)일 수 있고, B18H22에 대해 약 10℃일 수 있다.
6. 증발-수용 디바이스로부터의 단열
증발기-캐니스터에 의해 공급된 증발-수용 디바이스는 동작 동안 몇몇 경우에 증발기보다 더 높은 온도로 유지된다. 증발기-수용 디바이스로부터 증발기 캐니스터로의 열 이주의 방지는 상당한 열 브레이크의 도입에 의해 달성된다.
열 브레이크는 열이 증기-수용 디바이스로부터 들어오지 못하게 하고, 증발기-캐니스터 유닛의 열 제어 시스템과 간섭하지 못하게 한다(또는, 증기-수용 디바이스가 증발기보다 더 냉각되게 동작되는 경우에는 반대로 된다). 또한, 이러한 열 브레이크의 존재로 인해, 장착된 증발기-캐니스터 유닛은, 증발-수용 디바이스가 다른 증발기 유닛으로의 전환 이후에 온도에서 동작을 계속하더라도, 전력 공급 중단(de-energized)되고 외부 단열이 제거된 후에 상대적으로 빠르게 냉각할 수 있다. 따라서, 증기-수용 디바이스의 계속된 가열된 상태에도 불구하고, 작업자는 제거 및 교체를 위해 전력 공급 중단된 증발기-캐니스터 유닛을 곧 다룰 수 있다. 대안적으로, 냉각된 유닛은 공급 물질의 충전물의 임의의 나머지의 상당한 열 저하 발생 없이 적소에 남아있을 수 있다.
바람직한 구현에서, 열 브레이크는 증기-수용 디바이스의 용기를 갖는 증발기-캐니스터의 증기 전달 돌출부의 인터페이스에 직접 제공된다. 도면의 바람직한 구현에서, 이러한 열 브레이크는 단부 방향(endwise)의 열 브레이크 섹션 및 원주의 열 브레이크 섹션에 의해 형성된다. 이러한 특징의 한가지 구현은 도 1d에 도시된다.
7. 절연 특징
단부 방향의 열 브레이크
도 1d에 도시된 바람직한 구현의 단부 방향의 열 브레이크는 측면 증기 전달 돌출부의 단부에 위치한다. 이러한 구현에서, 열 절연체 워셔(TBe)의 형태이다. 절 연 워셔는 돌출부의 단부 표면과, 돌출부를 수용하는 지지 용기의 내부 단부에서의 마주보는 내부 인접 표면 사이에 배치된다. 워셔는 각 o-링에 의해 이들 표면에 대한 각 측면 상에 밀봉된다. 도 13a 및 도 13b의 본 발명의 바람직한 설계에서, 워셔(TBe)는 증기-수용 디바이스의 용기 조립체의 부분을 남겨둔다. 단부 표면 및 절연 워셔는 증기-수용 디바이스 안으로 조여지는 증발기-캐니스터의 장착 나사에 의해 함께 억지로 들어가게(forced) 된다. 워셔는 단단한 물질로 되어 있고, 증기-수용 디바이스로의 증발기 캐니스터의 안정한 연결을 가능하게 한다.하나의 바람직한 구현에서, 워셔는 약 4mm의 축방향 두께를 갖고, PEEK 수지로 구성된다.
원주 열 브레이크, 및 증기 전달 돌출부를 위한 지지부
이러한 열 브레이크(TBc)는 증발기-캐니스터 유닛의 증기 전달 돌출부의 원통형 주변 주위에 형성된다. 이것은 단단한 단열의 마모 방지의 단단한 수지의 짝을 이루는 원통형 부재에 의해 제공되고, 하나의 구현에서, 이것은 애럴다이트 NU 수지의 몰eld을 포함한다. 도 13b에 도시된 구현에서, 원주의 열 절연체(TBc)는 증기-수용 디바이스에 고정되고, 돌출부, 이에 의해 전체 증발기-캐니스터 유닛을 슬라이딩 방식으로 수용하고 지지하도록 구성된다. 가이드 표면은 증발기 캐니스터의 직립 배향을 보장하도록 제공되는 한편, 용기의 고정(anchoring)은 각도 변위를 방지한다. 바람직하게, 짝을 이루는 성분 상에 슬라이딩가능한 가이드 표면의 짝을 이룸으로써 안내가 달성된다. 도 13a 내지 도 13d에 도시된 특정한 구현에서, 가이드 표면(Gs)은 돌출부의 외부와, 슬라이딩되는 원통형 열 절연제의 내부 상의 평면 형성이다. 전기 및 압축 공기 연결을 위해 증발기-캐니스터 및 증발 수용 디바이스 상에 장착된 짝을 이루는 복합 커넥터는 짝을 이루는 용기가 함께 올 때 증기 전달 돌출부 및 짝을 이루는 용기의 가이드 표면에 의해 초기 접촉으로 안내된다.
열 브레이크를 한정하는 것 외에, 원통형 절연 부재는 증기 전달 돌출부, 및 이를 통해 증발기-캐니스터 유닛에 단단한 지지를 제공한다. 도 1b 및 도 1c에 관련하여 전술한 바와 같이, 이러한 장착은 증발기-캐니스터 유닛의 중심에서 벗어난 중량을 안정화하기 위한 반응 토크 및 지지력을 제공한다.
다른 구현에서, 단부 방향의 절연 부분은 원주 부분과 일체형으로 몰딩된다.
8. 주 전기 커넥터
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 복합 커넥터는 예를 들어 전기 전력, 전기 신호 및 압축 공기와 같은 모든 필요한 기능을 연결하도록 이용된다. 그러한 커넥터는 전술한 바와 같이, Munich 소재의 FCT 전기 GmbH로부터 이용가능하다.
9. 커넥터 핀 할당
도 12b를 참조하여, 커넥터 핀의 할당은 다음과 같다:
핀 A2 및 A3은 히터를 한정하기 위해 평행하게 연결되는 3개의 히터 카트리지와의 교류를 위한 고전압 연결부에 연결된다.
핀 3, 4, 5는 센서로부터 직류 신호를 제공하기 위해 유닛의 하부에 있는 RTD 온도 센서에 연결된다(RTD 센서로 나아가는 높은 전압 리드는 이중으로 도시된다).
핀 7, 8은 수동 차단 디바이스의 접근-방지 바의 위치를 검출하기 위해 증발 기-캐니스터 유닛의 상부 섹션에 위치한 마이크로스위치와의 신호 연결이다. 마이크로스위치는 개방-허용가능 메커니즘의 상부(후퇴) 위치를 판독하여, 메커니즘이 증기 흐름을 제어하기 위해 공기압 밸브의 동작 범위의 방식에서 벗어난다는 것을 신호 발신한다. 따라서, 스위치의 닫힘은, 공기압 밸브가 자유롭게 적절히 동작한다는 것을 의미한다.
핀 10, 11 및 12는 공기압 밸브(V1)의 개방 및 차단 위치를 나타내고, 핀 10은 공통 단자이고, 핀 11 및 12는 각각 개방 및 차단 위치에 할당된다. 핀 1 및 2는 유닛에서의 공급 물질의 유형을 전기적으로 나타내는 것과 같이 다른 감지 기능을 위해 이용가능한 여분이다.
10. 압축 공기 연결
전기 연결을 위한 서브-커넥터 부분은 밀봉을 위한 o-링을 지지하는 압축 공기 커넥터 튜브(51)와 함께 도 12에 도시된 복합 커넥터(44')에 병합된다. 가이드 핀(52)은 증기-수용 디바이스 상의 짝을 이루는 커넥터와 복합 커넥터의 최종적인 맞물림을 안내하기 위해 또한 제공된다.
11. 자동 커넥터 맞물림
협력 방식으로 장착되기 때문에, 용기와의 복합 커넥터의 가이드 핀(52)의 조잡한 정렬은 전술한 바와 같이 증기-수용 디바이스 상에 짝을 이루는 용기에 들어갈 때 증기 전달 돌출부의 가이드 표면(Gs)에 의해 제공된다. 모든 기능 핀(전기 전력, 전기 신호, 압축 공기) 및 이들을 수용하는 구멍의 더 정확한 정렬은 커넥터 자체의 테이퍼링된 가이드 핀(52)의 작용에 의해 제공된다. 축방향의 탄성 컨플라이언스는 2개의 커넥터 사이에 제공되어, 먼저 연결을 가능하게 하고, 장착 나사가 증기 수용 디바이스의 용기 내에서 열 브레이크 워셔 및 인접 표면에 대해 증기 전달 돌출부를 가압하도록 꽉 조여질 때 증기 전달 돌출부의 추가 증분적인 이동을 허용한다.
12. 전달 캐니스터로서의 이용
증발기-캐니스터는 전달 캐니스터로서 사용할 동안 보호된 모든 기능 부분을 갖는 러깅된(rugged) 구조이다. 도시되지 않은 보호 플라스틱 캡은 그 표면을 보호하기 위해 측면 돌출부에 스냅 방식으로 끼워진다(snap-fit). 본 발명의 바람직한 구현에서, 증발기 동작에 대한 단열은 제거가능한 자킷으로서 제공되고, 유닛이 공급 물질을 전달하도록 선적될 때 유닛을 수반하지 않는다.
13. 안전 시스템
증발기 유닛은 장착되거나 장착 분리될 때 대기에 유독 증기를 우발적으로 배출하는 것을 방지하도록 구성된 안전 시스템을 포함한다. 상부 부재(132B)는 수동 디바이스와, 장착 스테이션에서 증발기 유닛을 장착하기 위한 착탈식 고정부를 포함한다. 수동 디바이스는 바깥쪽의 흐름을 방지하기 위해 밸브로서 자체적으로 작용하거나 밸브를 오버라이딩함으로써, 증발기 유닛을 차단하기 위한 차단 위치를 갖는다. 수동 디바이스는, 수동 밸브가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하는 방지 디바이스와 연관된다. 따라서, 디바이스가 장착 분리될 수 있기 전에 증발기 캐니스터는 차단되어, 증발 기로부터 유독 증기의 배출을 방지한다.
도 10 및 도 11a 내지 도 11f를 참조하면, 바람직한 버전에서, 증발기는 동작 시스템에 의해 원격으로 제어되도록 구성된 공압식-동작 밸브(137)와, 나사선 형성된 수동 오버라이드 디바이스(차단 디바이스)(139)와, 인터페이스 블록의 장착 스테이션에서 증발기를 장착하기 위한 한 쌍의 고정 나사(141)를 포함하는 착탈식 고정부를 포함한다. 오버라이딩 디바이스(139)는 증발기로부터 증기 흐름을 방지하는 아래쪽의 차단 위치를 갖는다. 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 이러한 차단 위치에 있어서, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지할 때를 제외하고, 장착된 증발기의 착탈식 고정 나사(141)로의 작업자의 접근을 방지하는 접근-방지 메커니즘(143)과 연관된다. 바람직한 형태에서, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재에 의존하여 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하며, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 증발기를 분리시키기 위해 고정 나사(또는 너트)로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열되고, 도 11b, 도 11d 및 도 11f를 참조.
도시된 형태에서, 증발기는 증발기로부터 증기의 흐름을 허용하도록 장착된 스프링 장전된, 공압식으로 동작가능한 밸브(137)를 갖고, 차단 디바이스는 공압식 압력의 존재에 상관없이 공압식으로 동작가능한 밸브를 차단 위치에 강제로 놓도록 구성된 기계적 오버라이딩 디바이스이다. 바람직한 구현에서, 밸브는 스프링-장전된 통상 차단된 공압식 밸브이고, 공압식 연결에 대해, 장착 스테이션과 연관된 압축 공기를 위한 통로에 연결가능하다. 도 1a 및 도 9를 참조하여, 인터페이스 디바 이스의 밀봉 표면과 증발기의 대응하는 밀봉 표면은, 공압식 밸브를 개방하기 위해 압축 공기에 대한 충분한 연결이 대응하는 밀봉 표면과 함께 밀봉하는 것에 의존하는 방식으로 증기 흐름 및 압축 공기에 대한 밀봉 주변 포트를 갖는다. 이것은 증기가 대기로 흐를 수 있는 상태 하에 공압식 밸브의 개방을 방지한다.
증발기는 상이한 고체 공급 물질을 전달하도록 지정되는 상이한 증발기 세트로 사용되도록 구성된 인터페이스 시스템과 함께 사용하도록 적응된다. 증발기는 지정된 내용물을 나타내는 특징적인 물리적 특성을 갖고, 물리적 특성은 인터페이스 디바이tm의 인식 시스템에 의한 인식에 적합하여, 증발기 제어 시스템은 인식된 증발기의 내용물에 적절한 상태 하에 동작할 수 있다. 바람직한 형태에서, 증발기는, 작동가능 마이크로스위치 세트를 포함하는 인식 시스템과의 상호작용에 적합한, 증발기가 지정되는 내용물에 의존하는 고유한 패턴으로 하나 이상의 마이크로스위치 엑추에이터 구성을 지지한다. 따라서, 증발기 및 다른 증발기는 인식을 위해 상이한 증발 온도 및 상이한 특징적인 물리적 특성을 갖는 상이한 고체 물질에 각각 지정된 세트를 포함한다. 예를 들어, 세트에서의 하나의 증발기는 데카보란에 지정되고, 다른 증발기는 옥타데카보란에 지정된다.
바람직한 형태에서, 증발기는, 증발기가 지정되는 각 고체 물질에 대해 정상적인 증발 온도보다 높고 위험 온도보다 낮은 안전 온도로 설정된 온도 한계 스위치를 갖는다.
설명된 시스템은 데카보란(B10H14) 및 옥타데카보란(B18H22)과 같은 큰 분자 붕 소 수소화물(Bxx)로부터 이온 빔의 안전한 생성에 적합한다. 이들 물질은 화학적 위험을 수반하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어:
붕소 수소화물(B10H14, B18H22)은 NF3에 노출되는 경우 충격 민감 화합물을 생성할 것이다. 민감 화합물은 폭바하여 기기에 대한 심한 손상 및 잠재적인 수명 손실을 초래하는 것으로 나타날 수 있다.
B10H14는 60℃보다 높은 온도로 상승할 때 산소의 존재시 점화할 것이다.
B18H22는 180℃보다 높은 온도로 상승할 때 산소의 존재시 점화할 것이다.
B10H14 및 B18H22는 실온에서 고체이고, 인간에게 매우 유독하다. 이 물질은 피부에 쉽게 흡수된다. 피부로의 노출은 방지되어야 한다.
증발기의 부적절한 동작 또는 제거 및 대체가 붕소 수소화물 증발기 안으로 가압되는 NF3를 야기할 수 있는 몇몇 가능한 상태가 있다. 이러한 상태는 붕소 수소화물 물질의 폭발을 초래할 수 있다.
전술한 기기는 Bxx 물질을 가지고 이용될 때 개인 및 기기에 대한 위험을 방지하거나 최소화하는 특징을 갖는다.
설명된 바와 같이, 도 7의 시스템은 2개의 가스 전달 소스를 갖는데, 그 중 하나는 반응식 세척 가스 소스로부터 가스를 전달하고, 다른 하나는 증기 전달 시스템으로부터 붕소 수소화물을 전달한다. NF3/F 및 Bxx를 이온 소스에 전달하는 절연 밸브(V7 및 V8)는 기계적으로 링크되어(예를 들어 스풀 밸브 유닛에 의해 실현 됨), 이들 2개의 가스 스트림은 전혀 교차되지 않게 된다.
도시된 바와 같이, 붕소 수소화물 전달 시스템은 2개의 증발기 보틀(캐니스터)을 갖는다. 이들 보틀은 고전압 영역에 접근할 필요 없이 B10H14 또는 B18H22의 전달을 허용한다. 보틀의 유형은 반도체 공정 방식에 의해 조작자에 의해 선택된다. 다음 특징은 증기 전달 및 유지보수(보틀 교체)와 연관된 위험을 제거한다.
증발기 보틀은 하나 또는 2개의 직렬의, 중복되는, 하나 또는 일체형의 과열 차단 스위치(SW1 및 SW2)를 갖는다. 이들 스위치는 비-재설정 유형 또는 수동 재설정을 가능하게 하는 유형일 수 있다. B10H14로 지정된 보틀에 대해, 하나 이상의 스위치에 대한 스위치 설정 지점은 50℃이고, B18H22에 대해, 설정 지점은 140℃이다. 이러한 안전 차단은, 산소가 부적절한 동작을 통해 도입되는 경우 폭발이 발생할 수 있는 온도에 Bxx가 도달하지 못하게 할 것이다. 증발기를 위한 온도 제어기는 증발기 한계 스위치의 설정으로부터 약 20%의 안전 여유도(margin)로 증발기를 가열하도록 배열된다. 일례로, 허용된 상한 온도는 데카보란에 대해 40℃이고 옥타데카보란에 대해 120℃인 동작 범위에 있다.
도 6a의 증기 전달 시스템은 유독 가스 박스에 사용된 기술과 유사한 정화 성능을 갖는다. 보틀 상의 밸브(V1 또는 V2)는 원격으로 동작가능하게 구성된다. 이것은 증발기 보틀을 절연하도록 원격으로 차단된다. 연동된 증발기 선택기 밸브(V3 및 V4)(예를 들어 스풀 밸브 유닛의 형태로 실현됨)는 보틀로부터 증기 전달 경로를 절연한다. 가스 공동은 보틀 절연 밸브와 증발기 선택기 밸브 사이에 생성 된다. 이러한 가스 공동은 Bxx 증기를 포함할 수 있다. 밸브(V5 또는 V6)의 적절한 작동에 의해 보틀 제거 이전에, 공동은 Bxx 증기의 임의의 트레이스를 제거하기 위해 공통 라인(16C)을 통해 아르곤으로 사이클 정화된다.
설명된 증발기 보틀은 다수의 특징을 갖는다: 보틀 절연 밸브는 원격 공압식 조작자 및 수동 조작자 모두를 갖고, 도 13 내지 도 13f를 참조. 수동 조작자는 2가지 위치를 갖는다: 즉 개방 허용가능 위치 및 차단 위치를 갖는다. 공압식 조작자는 개방하도록 가압되어야 하고, 공압식 압력의 배출시, 스프링 복귀를 통해 차단된다. 가압된 공기는 장착 스테이션에서 보틀 인터페이스에 걸쳐 이러한 엑추에이터에 파이핑(piped)된다. 보틀은, 엑추에이션 공기가 밸브를 열도록 가압하도록 하기 위해 인터페이스에 적절히 놓여져야 한다. 수동 밸브 조작자는 장착 스테이션에 보틀을 고정시키기 위한 고정 디바이스에 연동되어, 보틀은, 수동 밸브 조작자가 개방 허용가능 위치(즉, 차폐물은 놓이지 않은 고정 나사와 간섭한다)에 재위치되기 전에 인터페이스에 완전히 고정되어야 한다. 증발기 보틀은 이에 따라 보틀 절연 밸브가 수동으로 차단되게 로킹될 때만 보틀이 제거가능하도록 설계된다. 이러한 특징은, 보틀 내용물이 환경에 노출되지 않도록 하는 것을 보장한다.
14. 공급 물질
A. 응용
일반적으로, 약 20℃ 내지 150℃의 온도에서, 적어도 1sccm 범위에서의 흐름을 제공할 수 있는 임의의 물질은 증발기 유닛에서 그리고 전술한 원리에 따라 구 성된 증기 전달 시스템과 함께 사용하기 위한 후보(candidate) 물질이다.
증발기 및 특히 전술한 증기 전달 시스템의 실시예는, 특히 비결정질도를 달성하는 붕소를 주입하기 위해, 이온 빔 주입을 수행하는데 적합한 흐름에서 데카보란 및 옥타데카보란 증기 및 카보란의 증기의 흐름을 제공하는데 유효한 것으로 밝혀졌다.
원리는 더 일반적으로 반도체 제작에서의 다수의 응용에서 많은 설명의 큰 분자의 증기 흐름을 제공하는데 적용가능하다. 예는 증기 흐름을 포함하며, 이러한 증기 흐름은 예를 들어 비소 및 인의 n-형 도핑을 위한 큰 분자이고; 탄소가 주입된 도핑 종의 확산을 금지하거나, 불순물을 제거(트랩)하거나, 기판의 결정 래티스를 비결정화하는 공동-주입 공정을 위한 탄소의 큰 분자이고; 결정 구조의 소위 "응력 엔지니어링"(예를 들어 PMOS 트랜지스터에 대한 결정 압축, 또는 NMOS 트랜지스터에 대한 결정 장력을 적용하기 위해)에 대한 탄소 또는 다른 분자의 큰 분자이고; 반도제 제작시 어닐링 단계 동안 불필요한 확산 및 열 버짓의 감소를 포함하는 다른 목적을 위한 큰 분자이다. 원리는 보란, 탄소 클러스터, 카보레인, 트리메틸스티바인, 즉 Sb(CH3)C3, 비소 및 인 물질, 및 다른 물질에 적용하기 위해 실험실에서 시연되었다.
원리는 이온 빔 주입 시스템에서의 구현, 및 예를 들어 PAD(플라즈마 도핑), PPLAD(펄싱된 플라즈마 도핑) 및 PI3(플라즈마 침지 이온 주입)를 포함하는 플라즈마 침지, 원자 층 증착(ALD) 또는 화학 증기 증착(CVD)에 의해, 원자 층 증착 또는 다른 유형의 층 또는 증착물을 생성하기 위한 다른 종 및 붕소의 큰 분자 증착을 위한 시스템에 적용된다.
B. 일반적으로, 클러스터 이온 소스를 위한 공급 물질
이것은 C, Si, Ge 및 Sn의 IV족의 원소의 어느 한 측면 상에 주기율표에 놓이는 원소(B, P, As, Sb, 및 In)와 같은 전기적 도펀트 종의 다수의 원자를 포함하는 분자 이온을 효과적으로 주입하고, 또한 예를 들어 비결정질화, 도펀트 확산 제어, 응력 엔지니어링, 또는 결함 제거를 달성하기 위해 반도체 기판을 변형하는데 유용한 C, Si, 또는 Ge와 같은 원소의 다수의 원자를 포함하는 분자 이온을 효과적으로 주입하는 것에 유용하다. 그러한 분자 이온은 60nm 이하의 임계 치수를 갖는 집적 회로를 제조하는데 유용할 수 있다. 이후부터, 그러한 이온은 집합적으로 "클러스터" 이온이라 불릴 것이다.
단일 대전된 클러스터 이온의 화학 구조는 일반적인 형태인 (1) MmDnRxHy +를 갖고, 여기서 M은 기판의 물질 변형에 유용한 C, Si, 또는 Ge과 같은 원자이고; D는 전하 캐리어를 기판에 주입하기 위한 B, P, As, Sb, 또는 In(주기율표의 Ⅲ 또는 Ⅳ족으로부터)과 같은 도핑 원자이고; R은 라디칼, 라이간드(lagand), 또는 분자이고; H는 수소 원자이다. 일반적으로, R 또는 H는 안정된 이온을 생성하거나 형성하는데 필요한 완전한 화학적 구조의 부분으로서 간단히 존재한다. 특히 주입 공정에 필요하지 않는다. 일반적으로, H는 주입 공정에 크게 해롭지 않다. 이와 동일한 것은 R에 대해서도 그러하다. 예를 들어, R이 Fe와 같은 금속 원자, 또는 Br과 같은 원자를 함유하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 상기 화학식에서, m, n, x, 및 y는 모두 0 이상의 정수이고, m과 n의 합은 2 이상인데, 즉 m+n≥2이다. 이온 주입에서 특정한 관심이 있는 것은 높은 M 및/또는 D 원자 다양성을 갖는 클러스터 이온, 즉 m+n≥4를 갖는 클러스터 이온인데, 이는 낮은 에너지, 높은 선량 주입에 비해 개선된 효율을 갖기 때문이다.
물질 변형에 사용될 수 있는 클러스터 이온의 예는 C7Hy +, C14Hy +, C16Hy +, 및 C18Hy +와 같은 인접하는 벤젠 링으로부터 유도된 것이다. 도핑에 사용될 수 있는 클러스터 이온의 예는 다음과 같다:
- 보로하이드라이드 이온: B18Hy +, B10Hy +
- 카보란 이온: C2B10Hy + 및 C4B18Hy +,
- 인 하이드라이드 이온: P7Hy +, P5(SiH3)5 +, P7(SiCH3)3 +,
- 비소 하이드라이드 이온: As5(SiH3)5 +, As7(SiCH3)3 +.
당업자는, 위의 예에 기술된 것 이외의 다음과 같은 클러스터 이온을 사용하는 가능성을 인식할 것이다: 물질 변형을 위한 Si 및 Ge를 함유하는 이온, 도펀트 원자의 상이한 양 및 상이한 동위 원소를 갖는 이온, 및 상이한 이성체 구조를 갖는 이온. 이중 대전된 클러스터 이온은 또한 일반적으로 훨씬 더 적은 수율로 형성 되며, 이 경우에 이러한 이중 대전된 클러스터 이온은 높은 선량, 낮은 에너지 주입에 유용하지 않다.
예를 들어, 클러스터 주입 방법 및 데카보란에 대한 클러스터 이온 소스는 본 명세서에 참고용으로 병합된 Horsky 등의 미국 특허 6,452,338 및 미국 특허 6,686,595에 의해 설명된다. PMOS 디바이스를 제조할 때 B18Hx +의 이용은 본 명세서에 참고용으로 병합된, Horsky 등의 미국 특허 출원 번호 US 2004/0002202 A1으로서 공개된 계류중인 미국 특허 출원 10/251,491에 개시되어 있다.
C. 큰 카보란 분자
이들 붕소-함유 물질 및 그 이온의 특성은 문헌, 예를 들어 N.I, Vasyukova에 설명되어 있다[모스코바, USSR 과학 아카데미, 헤테로 유기혼합물의 A.N. Neseyanov Institute. 1985년 6월, Seriya Khimicheskaya, Izvestiya Akademii Nauk SSSR, 제 6권, 1337-1340페이지로부터 번역됨. Plenum Pubishing Corporation, 1984년 3월 13일에 제출된 원문].
클러스터 분자 o-C2B10H12는 성공적으로 증발되고 이온화되었다, 도 16을 참조. 약 42℃에서 우수한 증기 흐름이 얻어질 수 있다. C4B18H22는 또한 유용한 물질이다.
D. 큰 분자의 탄소
일반적으로, 형태 CnHy의 화학식(여기서 n≥4 및 y≥0)을 갖는 임의의 탄화 수소는 실리콘으로의 유효 탄소 선량 비율을 증가시키고, 모든 경우에 단량체 탄소 주입보다 더 이익이 있는, 가변적인 비결정질도를 제공한다. 플루오르란탄, C16H10은 전자 충돌 이온 소스에서의 사용에 잘 맞는, 100℃의 온도에서 증발한다. 그 증발 온도는 B18H22의 증발 온도와 유사하다. 0.5mA의 빔 전류는 매우 낮은 에너지에서(탄소 원자당 약 1KeV), 탄소의 8mA의 등량이 웨이퍼 상에 주입되도록 한다. >1mA의 이온 빔 전류는 쉽게 실현된다. 다른 탄소 클러스터 물질이 이용가능하다. 예를 들어, 다음의 탄화수소는 잠재적으로 사용될 수 있다:
2,6 디이소프로필나프탈렌(C16H20)
N-옥타덴(C18H38)
P-테르페닐(C18H14)
바이벤질(C14H14)
1-페닐나프탈렌(C16H12)
E. N-형 도핑에 대한 큰 분자
As, P, 및 Sb는 N-형 도펀트, 즉 "도너(donor)"이다.
Sb에 대해, 트리메티스티바인은 예를 들어 Sb(CH3)C3와 같은 우수한 큰 분자 후보 공급 물질이다.
As 및 P에 대해, 이온은 AnHx+ 또는 AnRHx+의 형태이고, 여기서 n 및 x는 정 수이고, n은 4보다 큰 정수이고, x는 0 이상의 정수이고, A는 As 또는 P 중 어느 하나이고, R은 주입 공정에 해롭지 않는 인 또는 비소를 함유하지 않는 분자이다.
인-지지 혼합물의 화학적 특성
인산염, 또는 유기 인산염 및 인화물과 같은 화합물은 클러스터 인 분자 및 N-형 도핑에 대한 후속 이온을 위한 잠재적인 소스인 것으로 보인다. 예는 (1) 인산염, 예를 들어 헵타포스페인(P7H3), 및 시클로펜타포스페인(P5H5), (2) 유기 인산염, 예를 들어 테트라-테르트부틸헥사포스페인(tBu4P6), 펜타메틸헵타포스페인(Me5P7), (3) 인화물, 예를 들어 폴리포스파이드(Ba3P14, Sr3P14) 또는 모노포스파이드(Li3P7, Na3P7, K3P7, Rb3P7, Cs3P7).
순환 인산염은 헵타포스페인(P7H3)을 이용한 이온화 및 후속 주입에 적합한 도펀트 클러스터의 가장 효과적인 소스인 것으로 나타나며, 헵타포스페인은 이온 빔 주입을 위한 간단한 클러스터 소스를 제공하는 가장 큰 잠재력을 갖는 것으로 나타난다.
PnHx 및 PnRHx 화합물에서 P를 As로 치환
인-함유 종 및 지지 합성 기술은, 외부 셀 전자 구성에서의 유사성 및 동일한 족의 원소가 나타나는 유사한 화학적 반응으로 인해, 유사한 비소 종을 형성하기 위해 인 원자를 비소로 직접 치환하는 것을 허용하도록 이론화되어 있다. 분자 예측 소프트웨어는 또한 인을 비소로 치환할 때 유사성을 나타낸다. As7H3에 대한 예측된 분자 구조는 P7H3과 거의 동일하며, 차이점은 인 및 비소의 개별적인 원자 반경에 한정된다. P7H3 및 As7H3에 대한 합성 경로는 유사하고 교환가능하다. 더욱이, Si 및 H가 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 디바이스에 해롭지 않기 때문에, 화합물 As7(SiH3)3 및 As5(SiH3)5는 매우 매력있고, 안정한 화합물인 것으로 예측된다.
더욱이, AnRHx의 형태의 물질은 나머지 분자 구조(R)와 독립적으로 인 또는 비소 함유 부분의 선택적인 제거를 허용하는 방식으로 구조화될 수 있다. 이러한 특성은, 복잡한 공급 물질이 덜 휘발성이어서, 순수한 성분보다 덜 방출되기 쉽다는 점에서 안전한 운송 레벨을 증가시키도록 이용될 수 있다. 잔여 물질은 운송 용기에 남아있을 수 있고, 정상적인 순환 동작에서 "재충전"될 수 있다. 더욱이, R 분자 부분은 목표 도펀트 함유 종에 앞서 제거될 수 있고, 운송 동안 증가된 안전의 여지를 제공하도록 폐기되거나 재활용될 수 있다. 다수의 유기 금속 화합물을 개발하는 합성 경로는 종래 기술에 잘 설명되고 알려져 있다.
해당 다른 As 및 P-함유 화합물
(P/As)6에서 6-멤버링된(membered) 링 이외에, 5-멤버링된 링은 R=Me, Et, Pr, Ph, CF3, SiH3, GeH3으로 얻어지고, 4-멤버링된 링은 R=CF3, Ph"로 발생한다(1984, Butterworth 및 Heinemann Ltd, Chemistry of the Elements, N.N. Greenwood, A. Earnshaw, 637-697 페이지). 따라서, 카르보닐기는 종래 기술에 잘 알려진 바와 같이, 실리콘 수소화물로 직접 교체될 수 있다. 더욱이, 실리콘 수소 화물은 또한 Si12P5로 식별되었다. 이 물질은 Halos 및 S/D 익스텐션(extension)의 극초-??은 접합 구성, 및 또한 폴리 게이트 도핑에 매우 유용한 것으로 밝혀졌다. Si12P5의 질량은 약 491 amu이다. 따라서, 매우 얇은 주입은 이러한 화합물로 수행될 수 있다. 더욱이, Si가 N-형 드레인 익스텐션 주입을 수행하기 전에 사전-비결정질화에 일상적으로 사용되기 때문에, Si12P5 주입은 자가-비결정질화(self-amorphizing)된다. 이러한 주입에 의해 생성된 유독한 단부-범위(end-of-range) 결점은 없을 수 있는데, 이는 실리콘이 P 원자와 거의 동일한 범위를 가져, 손상을 매우 얕게 유지하기 때문이다. 그러한 결함은 매우 효과적으로 어닐링될 수 있는데, 이는 이러한 결함이 없어졌을 때 표면으로 확산하는 경향이 있기 때문이다.
F. 증발기 및 배출 베슬 유닛의 세트
전술한 바와 같이, 바람직한 형태에서, 설명된 증발기 세트의 하나의 유닛(또는 선적 캐니스터 및 가열된 증발기 또는 배출 베슬로서 사용하도록 구성된 세트의 하나의 유닛)은 하나의 공급 물질에 지정되고 코딩되고, 다른 유닛은 다른 공급 물질에 지정되고 코딩된다. 증기 전달 히터, 안전 차단 및 다른 파라미터에 대한 제어 시스템은 증발기 또는 배출 베슬의 코드의 자동 판독에 의해 인증될 때, 선택된 공급 물질에 따라 설정된다. 하나의 경우에, 물질은 데카보란, 옥타데카보란 및 하나 이상의 선택된 카보란이다. 다른 경우에, 공급 물질은 수동 작업에 따라 위에서 식별된 물질로부터 선택된다. 각 유닛은 유닛에서 각 물질에 대한 통상적인 증발 온도보다 높고 위험 온도보다 낮은 안전 온도로 설정된 온도 한계 스위 치를 병합할 수 있다.
중요한 경우에, 세트 유닛은 이온 주입기로부터 웨이퍼를 제거하지 않고도 시퀀스에서 수행될 이온 주입의 체인에 대한 각 공급 물질에 지정되고, 특히 배치 툴에 대해 상당한 경제적 이익이 제공될 수 있다. 이를 위해, 2개의 증발기 스테이션을 갖는 도면의 흐름 인터페이스 디바이스, 또는 3개 이상의 증발기 스테이션으로 유사하게 구성된 흐름 인터페이스 디바이스를 이용하는 것이 유리하다. 증발기 또는 배출 유닛의 세트는 각 증발기 스테이션에 설치될 수 있고, 주입의 시퀀스는 시퀀스에서 유닛을 선택하고, 설명된 반응식 세척 준비로 각 주입 사이에 세척 사이클을 수행함으로써, 진행될 수 있다. 하나의 경우에, 세트의 유닛은 붕소 주입을 위한 붕소 함유 큰 분자를 포함할 수 있고, 세트의 다른 유닛은 붕소의 확산을 막기 위해 공동 주입될 탄소 함유 큰 분자를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 대응하는, 바람직하게 코딩된, 증발기에서 3개 이상의 물질은 도면의 흐름 인터페이스 디바이스를 이용함으로써 회전식 콘베이어(carousel) 상에 웨이퍼를 분배하지 않고도 시퀀스에서 주입될 수 있다. 이것은, 예를 들어 제 1 증발기를 제 1 증발기 스테이션으로부터 제 2 증발기 스테이션으로 이용을 이동시킨 후에 제 3 증발기로 대체하는 등에 의해 이루어진다.
본 발명의 양상의 다수의 구현이 설명된다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변형이 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 다른 구현은 다음 청구범위 내에 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 또한 반도체 디바이스 및 물질의 제조시 이온 주입을 위한 이온 빔을 제공하는 고전압 이온 소스로 이온가능 증기를 전달하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히 해당 종의 다수의 원자를 포함하는 분자 이온을 형성하는 물질을 증발 및 이온화하기 위한 시스템 및 방법 등에 이용된다.

Claims (87)

  1. 고체 공급 물질을 포함하고 이온화될 증기를 생성하는 온도로 가열하도록 구성된, 히터를 갖는 증발기 유닛에서, 상기 증발기 유닛은 수직으로 걸려있도록 구성되고, 고체-수용 볼륨 및 착탈식 상부 차단 부재를 갖는 캐니스터 바디를 포함하고, 상부 차단 부재는, 캐니스터로부터 장착 스테이션으로 증기 흐름을 허용하는 밸브, 및 장착 스테이션에서 캐니스터에 대한 장착 표면을 한정하는, 증발기 유닛으로서,
    캐니스터의 바디에서 고체 물질을 증발시키는 히터는 착탈식 상부 차단 부재에 위치하고, 고체 물질이 가열되는 온도보다 높은 온도로 상부 차단 부재의 밸브를 유지시키도록 작용하는, 증발기 유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 밸브는 열 전도성 알루미늄으로 구성되고, 증발되는 고체 물질의 온도보다 높은 온도로 밸브를 통과하는 밸브 통로를 유지시키기 위해 히터와 전도 열을 전달가능하게 배치되는, 증발기 유닛.
  3. 제 1항에 있어서, 상부 차단 부재에 의해 장착된 하나 이상의 가열 요소를 포함하는 단일 가열 지역을 구비하는, 증발기 유닛.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 히터는 상부 차단 부재에서 용기 내의 카트리지 히터 를 포함하는, 증발기 유닛.
  5. 제 1항에 있어서, 장착 스테이션에서 증발기를 장착하기 위한 착탈식 고정부와, 수동-동작형 차단 디바이스를 포함하고, 차단 디바이스는 증발기로부터 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관되는, 증발기 유닛.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 착탈식 패스너는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는(mating) 설치부와 맞물릴 수 있는 고정 나사 또는 너트의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 의존적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 증발기를 장착 해제하기 위해 고정된 나사 또는 너트로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열되는, 증발기 유닛.
  7. 제 6항에 있어서, 스프링 장전된, 공압식의 동작가능한 밸브는 증발기로부터 증기의 흐름을 허용하도록 증발기 상에 장착되고, 차단 디바이스는 공압식 압력의 존재에 상관없이 공압식으로 동작가능한 밸브를 차단 위치에 강제로 놓이도록 구성되는 기계적 오버라이딩(over-riding) 디바이스인, 증발기 유닛.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 증발기는 증발기 제어 시스템에 응답하여 증발기로부터 증기 흐름을 제어하기 위해 통상적으로 차단된 공압식 밸브를 포함하고, 공압식 연결을 위해, 증발기의 대응하는 밀봉 표면과 짝을 이루도록 적응된 밀봉 표면을 갖는 장착 스테이션과 연관된 압축 공기를 위한 통로에 연결가능하고, 각 밀봉 표면은, 공압식 밸브를 개방하기 위한 압축 공기에 대한 충분한 연결이 대응하는 밀봉 표면과 함께 밀봉하는 것에 의존하여, 증기가 대기로 흐를 수 있는 상태 하에 공압식 밸브의 개방을 방지하는 방식으로 증기 흐름 및 압축 공기 모두에 대한 포트를 둘러싸는, 증발기 유닛.
  9. 제 1항에 있어서, 상이한 고체 공급 물질을 전달하는 상이한 증발기 세트와 함께 사용되도록 구성된 시스템과 함께 사용하기 위해 구성되고, 상기 증발기는 내용물을 나타내는 특징적인 물리적 특성을 갖고, 물리적 특성은, 증발기 제어 시스템이 인식된 증발기의 내용물에 적절한 상태 하에 동작할 수 있도록 인식 시스템에 의한 인식에 적합한, 증발기 유닛.
  10. 제 9항에 있어서, 작동가능한 스위치 세트를 포함하는 인식 시스템과의 상호작용에 적합한, 증발기가 지정되는 내용물에 의존하는 고유한 패턴에서 하나 이상의 스위치 엑추에이터 구성을 구비하는, 증발기 유닛.
  11. 제 9항에 있어서, 다른 증발기는 인식을 위해 상이한 증발 온도 및 상이한 특징적인 물리적 특성을 갖는 상이한 고체 공급 물질에 각각 지정되는 세트를 포함하는, 증발기 유닛.
  12. 제 11항에 있어서, 세트에서의 하나의 증발기는 데카보란에 지정되고, 다른 증발기는 옥타데카보란에 지정되는, 증발기 유닛.
  13. 제 11항에 있어서, 세트에서의 하나의 증발기는 보란에 지정되고, 세트에서의 다른 증발기는 카보란에 지정되는, 증발기 유닛.
  14. 제 1항에 있어서, 증발기가 지정되는 각 고체 물질에 대해 통상적인 증발 온도보다 높고 위험 온도보다 낮은 안전 온도로 설정된 온도 한계 스위치를 갖는, 증발기 유닛.
  15. 제 14항에 있어서, 세트에서의 하나의 증발기는 데카보란에 지정되고, 다른 증발기는 옥타데카보란에 지정되고, 한계 스위치의 온도 설정은 각각 50℃ 및 140℃인, 증발기 유닛.
  16. 공급 물질을 증발시키고 증기를 추가 디바이스에 제공하기 위해 감소된 압력 하에 동작가능한 가열된 증발기 유닛으로서, 상기 증발기 유닛은 공급 물질 수용 증발 공동을 내부 표면에 의해 한정하는 측면 및 하부 벽을 갖는 하부 섹션을 포함하고, 유닛으로부터 추가 디바이스로 증기를 전달하기 위한 증기 통로 및 제거가능한 차단부를 한정하는 상부 섹션을 포함하고, 상부 및 하부 섹션은 조립시, 증기-밀폐 인터페이스에서 맞물리도록 구성되고,
    증발기 캐니스터 유닛의 상부 및 하부 섹션 모두는 열-전도성 금속으로 구성되고,
    전기 저항 히터는 상부 섹션에 위치하고,
    상부 섹션은 하부 섹션과의 인터페이스에 대한 열 분배자가 되도록 구성되고 배열되고,
    인터페이스는 열 전도성이고, 공급 물질을 증발시키기 위해 열을 하부 섹션으로 전달하도록 적응되고,
    하부 섹션의 측면 및 하부 벽은, 물질의 양이 감소할 때 물질을 가열하여 증발시키기 위해 인터페이스로부터 수용된 열을 공급 물질에 노출된 공동의 표면에 분배하도록 구성되고,
    유닛은 하부 섹션의 하부 벽에서의 증발 온도로부터 상부 섹션에서의 증기 출구 통로에서 더 높은 온도로 일반적으로 양의 열 경사도(gradient)를 확립하도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  17. 제 16항에 있어서, 적어도 하부 섹션은 공급 물질을 위한 선적(shipping) 컨테이너로서 사용하기 위해 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  18. 제 16항에 있어서,
    상부 섹션에서의 히터는 상부 섹션의 금속 바디에서의 개구부에 꽉 끼워지게 배치된 카트리지 히터 요소의 세트를 포함하고,
    카트리지 히터 요소는 하부 섹션에서 물질을 증발시키기 위한 실질적으로 단독 열 소스를 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  19. 제 16항에 있어서, 하부 섹션의 동공에 남아있는 증발가능한 공급 물질이 있고, 상기 물질은 실온에서 낮은 증발 압력을 갖는 고체 물질을 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  20. 제 19항에 있어서, 증발가능한 고체 물질은 붕소, 탄소, 인 또는 비소의 다수의 원자를 갖는 분자를 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  21. 제 20항에 있어서, 고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은 상부 섹션에서 증기 출구 통로에 대한 하부 섹션의 하부 벽 사이의 온도 차이를 약 5℃로 유지하도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  22. 제 20항에 있어서, 고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은 약 40℃ 의 동작 한계까지의 데카보란 증발 범위에 걸쳐 하부 섹션의 하부 벽을 가열하도록 구성된 제어 시스템과 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  23. 제 20항에 있어서, 고체 물질은 데카보란(B10H14)이고, 상기 유닛은 유닛의 상부 섹션의 과열을 방지하기 위해 안전 디바이스로서 배열된 약 50℃의 설정을 갖는 과열 한계 스위치와 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은 상부 섹션에서의 증기 출구 통로로의 하부 섹션의 하부 벽 사이의 온도 차이를 약 10℃로 유지하도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은 약 120℃의 동작 한계까지의 옥타데카보란 증발 범위에 걸쳐 하부 유닛의 하부 벽을 가열하도록 구성된 제어 시스템과 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 고체 물질은 옥타데카보란(B18H22)이고, 상기 유닛은 유닛의 상부 섹션의 과열을 방지하기 위해 안전 디바이스로서 배열된 약 140℃의 설정을 갖는 과열 한계 스위치와 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  27. 제 20항에 있어서, 물질은 카보란인, 가열된 증발기 유닛.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 물질은 C2B10H12인, 가열된 증발기 유닛.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 물질은 C4B12H22인, 가열된 증발기 유닛.
  30. 제 16항에 있어서, 조립된 유닛의 인터페이스는 진공 밀봉부에 의해 한정되고, 상기 밀봉부의 바깥쪽으로, 유닛의 상부 및 하부 섹션에 의해 각각 한정된 금속 표면을 직접적으로 접촉함으로써, 금속 표면은 대기로부터 공기에 의해 채워지는 짝을 이루는 표면에서의 미세한 결함으로 인해 압력의 미세한 개방된 틈과 맞물리고, 인터페이스의 부분은, 상부 섹션으로부터 물질을 수용하는 증발 공동의 경계를 짖는 하부 섹션의 표면으로 주 열 전달 경로를 제공하는 맞물린 금속 표면에 의해 한정되는, 가열된 증발기 유닛.
  31. 제 30항에 있어서, 상부 및 하부 섹션은 인터페이스에서 실질적으로 평평한 짝을 이루는 표면을 한정하고, 상기 짝을 이루는 표면은 장착 나사의 어레이에 의해 함께 강제로 부착되고, 하부 섹션은 실질적으로 일정한 두께로 된 측면 벽을 갖는 일반적으로 원통형 컨테이너를 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  32. 제 16항에 있어서, 유닛의 하부 벽에 위치하고, 선택된 설정 지점에서 유닛의 하부 벽의 온도를 유지하도록 하기 위해 상부 섹션에서 히터로의 전력을 제어하도록 연결되도록 적응되는 열 검출기를 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  33. 제 32항에 있어서, 검출기로부터 유닛의 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스로 연장하는 전기 신호 전도체를 포함하고, 상기 상부 및 하부 섹션은, 상부 및 하부 섹션의 짝을 이루는 표면이 함께 닿을 때 서로 자동적으로 맞물리도록 위치에서 짝을 이루는 전기 커넥터 부분을 구비하는, 가열된 증발기 유닛.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 전도체는 하부 섹션의 열 전도성 벽의 표면에서 위로 연장하는 그루브에서 오목하게 되는, 가열된 증발기 유닛.
  35. 제 32항에 있어서, 선택된 설정 지점에서 유닛의 하부의 온도를 유지하도록 하기 위해 상부 섹션에서의 히터로의 전력을 제어하기 위해 유닛의 하부 벽에서 열 검출기에 응답하는 폐루프 온도 제어기와 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  36. 제 16항에 있어서, 가열된 상부 섹션에서의 증기 통로는 증발 공동으로부터 증기를 수용하도록 노출된 증기-수용 부분을 갖고, 초기 부분은 일반적으로 위로 연장하고, 뒤이어 일반적으로 측면으로 연장하는 증기 전달 부분으로의 휨이 후속하는, 가열된 증발기 유닛.
  37. 제 36항에 있어서, 히터는 증기 통로의 위로 연장하는 부분에 일반적으로 평행하게 연장하는 카트리지 히터 요소를 포함하고, 적어도 하나의 카트리지 히터 요소는 증기 통로의 측면 연장 전달 부분의 각 측면 상에 위치하고, 적어도 하나의 카트리지 히터 요소는 통로의 측면으로 연장하는 전달 부분의 방향과는 반대로 상부 섹션의 측면 상에 위치하고, 히터 요소는 증기 통로를 한정하는 표면과 열 전도 관계에 있는, 가열된 증발기 유닛.
  38. 제 36항에 있어서, 유닛으로부터 증기 흐름을 허용하는 밸브는 밸브 통로의 휨 영역에 있고, 밸브의 표면은 히터와 열 전도성 관계에 있는, 가열된 증발기 유닛.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 밸브는 공압식의 동작가능한 벨로우스(bellows) 밸브인, 가열된 증발기 유닛.
  40. 제 39항에 있어서, 추가 증기-수용 디바이스의 장착 스테이션에서 유닛을 장착하기 위한 착탈식 고정부, 및 수동-동작가능 차단 디바이스를 포함하고, 상기 유닛의 차단 디바이스는 벨로우tm 밸브를 오버라이딩하고 증기 통로를 통해 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하 여, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관되는, 가열된 증발기 유닛.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 착탈식 고정부는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 설치부와 맞물릴 수 있는 고정 나사의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 의존적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 장착 해제하기 위해 고정된 나사의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열되는, 가열된 증발기 유닛.
  42. 제 16항에 있어서, 증기 통로의 전달 부분은 추가 증기-수용 디바이스의 미리 결정된 구조의 용기에 내부 설치(interfit)되도록 구성된 바깥쪽의 측면 돌출부를 통해 연장하는, 가열된 증발기 유닛.
  43. 제 42항에 있어서, 바깥쪽의 측면 돌출부는 유닛의 무게를 지지하고, 돌출부가 용기에 맞물릴 때 지지부로서 작용하도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  44. 제 42항에 있어서, 바깥쪽의 측면 돌출부의 단부 표면은 추가 증기-수용 디바이스의 짝을 이루는 표면을 갖는 밀봉부를 한정하도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  45. 제 44항에 있어서, 밀봉을 확립하고 안정한 힘을 제공하기 위해 추가 디바이스의 짝을 이루는 표면으로 단부 표면을 가압하도록 추가 디바이스 안으로 조여질 수 있는 장착 나사를 수용하도록 구성된 나사 통로를 갖는, 가열된 증발기 유닛.
  46. 제 42항에 있어서, 증발기 유닛의 온도와 다른 온도로 유지되는 추가 디바이스와 함께 사용하기 위해, 단열은 바깥쪽의 측면 돌출부를 통해 유닛과 추가 디바이스 사이의 열 전달에 대해 절연하는, 가열된 증발기 유닛.
  47. 제 46항에 있어서, 단열은 돌출부의 단부와, 진공 수용 디바이스의 증기 수용 통로를 한정하는 벽 사이에 배치된 절연 단부, 및 돌출부를 둘러싸는 절연 슬리브 부분을 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  48. 제 42항에 있어서, 유닛과 외부 제어 및 전력 회로 사이의 전기적 연결을 이루기 위해, 증발기 유닛은 추가 디바이스 상의 미리 결정된 위치의 짝을 이루는 커넥터와 맞물리도록 미리 결정된 위치에서 전기 커넥터를 지지하고, 증발기 유닛 상의 커넥터의 미리 결정된 위치는 추가 디바이스의 용기와 측면 돌출부를 맞물리게 하기 위해 방향으로 증발기 유닛의 이동을 가지고 커넥터의 자동 연결을 가능하게 하는, 가열된 증발기 유닛.
  49. 제 48항에 있어서, 커넥터는 유닛의 공압식 밸브의 작동을 위해 유닛에 압축 공기를 연결시키는 연결 요소를 포함하는, 가열된 증발기 유닛.
  50. 제 48항에 있어서, 바깥쪽의 측면 연장 돌출부는 유닛과 추가 디바이스의 맞물림을 안내하도록 추가 디바이스의 용기의 짝을 이루는 정렬 표면과 슬라이딩가능하게 맞물리도록 구성된 정렬 표면을 갖는, 가열된 증발기 유닛.
  51. 제 16항에 있어서, 주변의 단열이 없을 때 선적 캐니스터로서 작용하고, 증발기로서 사용할 동안 단열 내에 배치되도록 구성되는, 가열된 증발기 유닛.
  52. 물질을 배출하거나 증발시키고, 배출된 가스 또는 증기를 추가 디바이스에 제공하기 위해 가열된 배출 베슬 또는 증발기로서 구성된 유닛으로서, 상기 유닛은 유닛의 전기 저항 히터에 의해 가열되도록 적응된 물질 수용 영역을 한정하고, 유닛으로부터 추가 디바이스로 가스 또는 증기를 전달하기 위한 가스 또는 증기 통로를 한정하는, 유닛에 있어서,
    증기 통로의 전달 부분은, 가스 또는 증기 수용 디바이스의 미리 결정된 구성의 용기에 내부 설치되도록 구성된 바깥쪽의 측면 연장 돌출부를 통해 연장하고, 상기 측면 돌출부는, 돌출부가 용기에 맞물릴 때 유닛의 무게를 지지하고 지지부로서 작용하도록 구성되고, 돌출부의 단부 표면은 추가 디바이스의 짝을 이루는 표면과의 밀봉을 한정하도록 구성되고,
    유닛과 외부 제어 및 전력 회로 사이의 전기적 연결을 이루기 위해, 유닛은 추가 디바이스 상의 미리 결정된 위치의 짝을 이루는 커넥터와 맞물리도록 미리 결정된 위치에서 전기 커넥터를 지지하고, 유닛 상의 커넥터의 미리 결정된 위치는 추가 디바이스의 용기와 측면 돌출부를 맞물리게 하기 위해 방향으로 유닛의 이동을 가지고 커넥터의 자동 연결을 가능하게 하는, 유닛.
  53. 제 52항에 있어서, 분해되거나 증발된 물질을 위한 선적 캐니스터로서 구성되는 유닛.
  54. 제 52항에 있어서, 바깥쪽의 측면 연장 돌출부는, 추가 디바이스와의 유닛의 맞물림을 안내하기 위해 추가 디바이스의 용기의 짝을 이루는 정렬 표면과 슬라이딩가능하게 맞물리도록 하기 위해 구성된 정렬 표면을 갖는, 유닛.
  55. 제 52항에 있어서, 상기 커넥터는 유닛의 공압식 밸브의 작동을 위해 압축 공기를 유닛에 연결하기 위한 연결 요소를 포함하는, 유닛.
  56. 제 55항에 있어서, 공압식으로 동작가능한 벨로우tm 밸브는 통로를 따라 배치되는, 유닛.
  57. 제 56항에 있어서, 추가 디바이스의 장착 스테이션에서 유닛을 장착하기 위한 착탈식 고정부와, 수동-동작가능한 차단 디바이스를 포함하고, 상기 유닛의 차 단 디바이스는 벨로우tm 밸브를 오버라이딩하고 증기 통로를 통해 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 유닛의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 유닛이 분리되는 동안 유닛으로부터 유독 가스 또는 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관되는, 유닛.
  58. 제 57항에 있어서, 상기 착탈식 고정부는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 설치부와 맞물릴 수 있는 고정 나사의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 의존적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 유닛을 장착 해제하기 위해 고정된 나사로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열되는, 유닛.
  59. 제 52항에 있어서, 밀봉을 확립하고 안정한 힘을 제공하기 위해 추가 디바이스의 짝을 이루는 표면으로 단부 표면을 가압하도록 추가 디바이스 안으로 조여질 수 있는 장착 나사를 수용하도록 구성된 나사 통로를 갖는, 유닛.
  60. 제 52항에 있어서, 캐니스터 유닛의 온도와 다른 온도로 유지되는 추가 디바이스와 함께 사용하고, 단열은 유닛과 추가 디바이스 사이의 열 전달을 차단하는, 유닛.
  61. 제 52항에 있어서, 공급 물질 수용 증발 공동을 내부 표면에 의해 한정하는 측면 및 하부 벽을 갖는 하부 섹션과, 유닛으로부터 추가 디바이스로 증기를 전달하기 위한 증기 통로 및 제거가능한 차단부를 한정하는 상부 섹션을 포함하고, 상부 및 하부 섹션은 조립시, 증기-밀폐 인터페이스에서 맞물리도록 구성되고, 바깥쪽의 측면 연장 돌출부는 상부 섹션으로부터 돌출하는, 유닛.
  62. 증발된 증기 수용 시스템과 함께 사용하기 위한 고체 물질을 위한 증발기 유닛으로서, 상기 유닛은 고체 수용 증발 볼륨을 한정하는 하부 섹션과, 차단부를 한정하는 상부 섹션을 갖고, 상기 상부 및 하부 유닛은 전도성 금속으로 구성되고, 증발기를 위한 히터는, 상부 및 하부 섹션 사이의 인터페이스에 걸쳐 열 전도에 의해 하부 섹션의 하부에서, 그리고 하부 섹션을 한정하는 주변 측면 및 하부 벽을 통해 표면을 가열하기 위한 상부 착탈식 차단 섹션에만 위치하는, 증발기 유닛.
  63. 제 62항에 있어서, 히터는 금속 상부 섹션에서의 오목부에 설치된 카트리지 히터를 포함하는, 증발기 유닛.
  64. 제 63항에 있어서, 증기 통로는 축방향으로 연장하는 입구 섹션 및 상부 섹션 내의 밸브를 포함하고, 카트리지 히터는 이와 연관된 열 전도 관계로 입구 섹션과 밸브에 평행하고 이에 따라 연장하는 연장된 요소를 포함하는, 증발기 유닛.
  65. 증발기를 제거가능하게 수용하고 이와 왕래하기 위해 장착 스테인션을 한정하는 흐름 인터페이스 디바이스와 결합하는 증발기와 장착 스테이션에서 대기로의 유독 증기의 우연한 흐름을 방지하는 구조를 갖는 연동 시스템을 포함하는, 시스템.
  66. 제 65항에 있어서, 상기 증발기는, 장착 스테이션에서 증발기를 장착하기 위한 착탈식 고정부와, 수동-동작가능 차단 디바이스를 포함하고, 상기 차단 디바이스는 증발기로부터 증기 흐름을 방지하는 차단 위치를 갖고, 차단 디바이스는, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때를 제외하고 장착된 증발기의 착탈식 고정부로의 작업자의 접근을 방지하여, 증발기가 분리되는 동안 증발기로부터 유독 증기의 흐름을 방지하는 접근-방지 디바이스와 연관되는, 시스템.
  67. 제 66항에 있어서, 상기 착탈식 패스너는 장착 스테이션과 연관된 짝을 이루는 설치부와 맞물릴 수 있는 고정 나사 또는 너트의 패턴을 포함하고, 접근-방지 디바이스는 차단 디바이스의 부재와 의존적으로 이동하는 접근-방지 차폐물을 포함하고, 상기 차폐물은, 차단 디바이스가 차단 위치에 있을 때에만 증발기를 장착 해제하기 위해 고정된 나사 또는 너트로의 접근을 가능하게 하도록 구성되고 배열되는, 시스템.
  68. 제 67항에 있어서, 스프링 장전된, 공압식으로 동작가능한 밸브는 증발기로 부터 증기의 흐름을 허용하도록 증발기 상에 장착되고, 차단 디바이스는 공압식 압력의 존재에 상관없이 공압식으로 동작가능한 밸브를 차단 위치에 강제로 놓이도록 구성되는 기계적 오버라이딩 디바이스인, 시스템.
  69. 제 65항에 있어서, 인터페이스 디바이스는 상이한 증발 온도를 갖는 상이한 고체 공급 물질을 구비하는 상이한 증발기 세트와 함께 사용하도록 구성되고, 상기 시스템은, 내용물을 나타내는 장착된 증발기의 특징적인 물리적 특성을 인식하고, 증발기 제어 시스템이 인식된 증발기의 내용물에 적합한 상태 하에 동작하도록 배열된 인식 시스템을 포함하는, 시스템.
  70. 제 69항에 있어서, 인식 시스템은, 증발기가 장착 위치에 있을 때 증발기에 노출된 작동가능한 스위치 세트를 포함하고, 상기 스위치 세트는 증발기의 내용물에 의존하는 고유 패턴으로 하나 이상의 스위치 엑추에이터 구성을 구비하는 증발기와 협력하도록 적응되는, 시스템.
  71. 제 69항에 있어서, 2 이상의 증발기 유닛의 세트를 포함하고, 상기 세트의 증발기는 상이한 증발 온도를 갖는 각 상이한 고체 공급 물질을 포함하도록 지정되고, 증발기 유닛은 인식을 위해 상이한 특징적인 물리적 특성을 갖는, 시스템.
  72. 제 65항에 있어서, 이온 소스는 진공 챔버 내에 장착되고, 흐름 인터페이스 디바이스는 이온 소스를 위한 증기를 전달하도록 구성되는, 시스템.
  73. 제 65항에 있어서, 이온 소스는 주입을 위해 이온을 제공하기 위해 이온 주입기 시스템에 있는, 시스템.
  74. 제 73항에 있어서, 이온 소스는 목표 기판에 주입하기 위한 빔 라인에 이온을 제공하는, 시스템.
  75. 이온화가능 증기를 형성하고 클러스터 분자를 포함할 수 있는 고체 공급 물질을 포함하는, 제 1항 내지 제 74항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  76. 제 75항에 있어서, 고체 물질로부터 생성된 증기를 이온화할 수 있는 이온 소스와 결합되는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  77. C14H14, C16H10, C16H12, C16H20, C18H14, 또는 C18H38로 구성된 고체 공급 물질을 포함하는, 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  78. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 N-형 도핑을 위한 혼합물을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  79. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 비소, 인 또는 안티몬 클러스터 화합물을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  80. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 AnHx + 또는 AnRHx +의 형태의 이온을 형성할 수 있는 비소 또는 인 혼합물을 포함하며, 여기서 n 및 x는 정수이고, n은 4보다 큰 정수이고, x는 0이상의 정수이고, A는 As 또는 P이고, R은 인 또는 비소를 함유하지 않고 이온 주입 프로세스에 해롭지 않은 분자인, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  81. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 인산염, 유기 인산염 및 인화물로 구성된 그룹으로부터 선택된 인 화합물을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  82. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 P7H7을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  83. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 트리메틸스티바인을 포함하는 안티몬 화합물을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  84. 제 1항 내지 제 76항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템으로서, 고체 공급 물질은 Sb(CH3)C3을 포함하는, 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템.
  85. 클러스터 이온을 생성하기 위해, 제 75항 내지 제 84항 중 어느 한 항의 증발기, 증발기 유닛 또는 증발기 시스템을 사용하는 단계와, 이 처리에서 이온을 이용하는 단계를 포함하는 반도체 디바이스 또는 반도체 물질을 처리하는 방법.
  86. 제 85항에 있어서, 상기 처리 방법은 이온 주입을 포함하는, 반도체 디바이스 또는 반도체 물질을 처리하는 방법.
  87. 제 85항에 있어서, 상기 처리 방법은 이온 빔 주입을 포함하는, 반도체 디바이스 또는 반도체 물질을 처리하는 방법.
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