KR20130124338A - 원격 도펀트 소스를 포함하는 이온 주입기 시스템 및 방법 - Google Patents
원격 도펀트 소스를 포함하는 이온 주입기 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
도펀트 소스 가스 공급 배열체 및 방법이 설명되며, 하나 이상의 도펀트 소스 가스 공급 용기가 이온 주입 시스템의 외측 인클로저 내부에, 예를 들어, 이러한 인클로저 내의 가스 박스 내에 수용된다. 일 구현예에서, 도펀트 소스 가스 공급 용기는 이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하고, 상기 가스 박스 내에 도펀트 소스 가스 국부 용기가 존재하며, 공급 라인이 상기 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 도펀트 소스 가스 공급 용기를 상호연결하고, 상기 공급 라인은, 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성되고, 이온 주입 시스템이 작동 상태에 있을 때 진공화되거나 비활성 가압 가스로 충전되도록 구성된다.
Description
관련 출원의 상호 참조
"Ion Implanter System Including Remote Dopant Source, and Method Comprising Same"에 대한 W. Karl Olander 명의의 2010년 11월 30일자로 출원된 미국 가특허출원 제 61/418,402 호의 35 USC 119 하의 우선권을 본 서면에 의해 주장한다. 이러한 미국 가특허출원 제 61/418,402 호의 개시내용은 모든 용도로 여기에 참고자료로 포함된다.
분야
본 발명은 반도체 기판, 평판 디스플레이 기판, 태양전지 패널 기판 등과 같은 물질의 도핑에 사용하기 위한 이온 주입기에 도펀트 소스 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 이러한 장치 및 방법을 이용하는 이온 주입 시스템에 관한 것이다.
이온 주입은 마이크로일렉트로닉 장치 제품의 제조에서의 기본 단위 작동이다. 반도체 제조 설비의 이온 주입 작동의 기본 성격 및 편재성과 일관되게, 이온 주입기 장비의 효율 및 효과를 개선시키기 위해 실질적인 노력이 계속 경주되고 있다.
이온 주입에 사용되는 거의 모든 종래의 도펀트 피드 스톡 가스가 높은 독성 및 위험성을 갖기 때문에, 앞서의 노력은 도펀트 소스 물질의 공급, 취급 및 이용에서 안전성 개선의 목적에 초점을 맞추고 있다.
최근 15년 동안, 상표명 SDS로 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)로부터 입수 가능한 타입의 물리적 흡착-기반 유체 저장 및 분배 용기의 이온 주입 시스템의 상업화 및 폭넓은 전개는 이러한 안정성 개선 노력에 큰 기여를 해왔다. 아르신, 포스핀, 실레인 및 삼플루오르화붕소와 같은 독성 및 위험성 도펀트 소스 유체를 위한 저장 매체로 유체 저장 및 분배 용기에 물리적 흡착 매체를 제공함으로써, 이러한 유체가 낮은, 예를 들어, 대기압 미만의 압력에서 용기 내에 흡착 방식으로 보유될 수 있고, 분배 상태 하에 물리적 흡착제로부터 쉽게 제거될 수 있다.
따라서, 이러한 저압 저장 및 분배 용기는 3,000 내지 15,000kPa 수준의 높은 초-기압적 압력에서 동일한 도펀스 소스 유체를 보지하는 고압 가스 실린더의 이용에 나타나는 위험을 극복한다. 이러한 위험은 고압 가스 실린더의 밸브 헤드 조립체의 고장 또는 실린더 본체의 파손의 경우에 고압 독성/위험성 유체의 재해적 분산(catastrophic dispersion) 가능성을 포함한다.
이온 주입 시스템은 가스 박스, 도펀트 피드스톡 가스의 이온화를 위한 이온 소스 유닛, 가속기 및 자기 분리 구성요소를 포함한 주입기, 및 관련 유동 회로 및 기기로 특징적으로 구성된다. 이러한 이온 주입 시스템에서, 도펀트 가스 공급 용기는 시스템의 가스 박스에 위치한다. 가스 박스는 작동시 이온 소스 유닛과 동일한 고전압에 연결되는 인클로저다.
종래의 이온 주입 시스템 구조에서, 독성/위험성 도펀트 피드스톡 가스를 수용한 공급 용기는 주기적으로 교체되어야 하고 도펀트 소스 가스로 충전된 새 용기로 대체되어야 한다. 이온 주입 시스템 가스 박스 내에 위치한 가스 공급 용기의 이러한 교체를 수행하기 위해, 기술자들은 자가 호흡 장치(SCBA) 유닛을 착용하고, 가스 박스로부터 소모된 공급 용기를 물리적으로 제거하여, 가스 박스 내에 새 용기를 설치해야한다. 교체 작동을 수행함에 있어서, 반도체 제조 설비 내 이온 주입 시스템의 인근은 교체 작동과 관련된 위험을 수용하기 위해, SCBA를 장착한 기술자 외의 다른 사람들이 없어야 한다.
이온 주입 시스템의 도펀트 소스 가스 공급 용기의 이러한 교체와 관련된 위험에 추가하여, 도펀트 가스 공급 용기가 생산 작동 중 불편한 시기에 소모되어 이온 주입 시스템이 가동 중지되어야하는 경우가 또한 흔히 발생한다. 이온 주입 시스템의 이러한 예정치않은 가동 중단은 부분적으로 처리된 웨이퍼의 고가의 재작업을 요구할 수 있고, 일부 경우에, 웨이퍼 생산물이 프로세싱의 중단 결과로 의도된 용도에 미치지 못하거나 아예 쓸모없을 수도 있다. 이러한 사고는 이온 주입기 시스템이 위치하는 반도체 제조 설비의 경제성과 이온 주입기 시스템에 심각하게 해로운 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 이온 주입 시스템에 도펀트 소스 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이고, 이러한 장치 및 방법을 이용한 이온 주입 시스템에 관한 것이다.
일 형태에서 본 발명은 접지부에 대해 높은 작동 전압에 있는 가스 박스로부터 이온 주입 툴에 도펀트 소스 가스를 전달하기 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 상기 가스 박스 및 이온 주입 툴은 외측 인클로저 내에 위치하고, 상기 도펀트 소스 가스 공급 장치는 장치 배열체 (A) 및 (B)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 배열체로 배열되며,
장치 배열체 (A)는, 외측 인클로저 외부의, 이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기; 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기; 및 도펀트 소스 가스 공급 용기를 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 상호연결하고, 이온 주입 툴이 비-작동 상태에 있고 가스 박스가 높은 작동 전압에 있지 않을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함하고,
장치 배열체 (B)는, 가스 박스 외부의, 외측 인클로저에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 용기; 가스 박스 내에 배치되도록 구성된 유동 회로로서, 가스 박스의 내부에는 도펀트 소스 가스 용기가 배치되어 있지 않은, 상기 유동 회로; 및 도펀트 소스 가스 용기로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록, 그리고 가스 박스가 높은 작동 전압에 있을 때에 가스 박스 내의 유동 회로에 도펀트 소스 가스를 전달하도록 구성된 전기 절연 도펀트 소스 가스 공급 라인을 포함한다.
본 발명의 다른 형태는, 가스 박스와, 가스 박스로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록 구성된 이온 주입 툴을 수용한 외측 인클로저를 포함하는 이온 주입 시스템에 관한 것이고, 이온 주입 시스템은 앞서 설명한 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태는 앞서 설명한 도펀트 소스 가스 공급 장치의 이용을 포함하는 이온 주입 방법에 관한 것이다.
다른 형태에서, 본 발명은 가스 박스를 포함하는 이온 주입 시스템을 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 관한 것이고, 이러한 장치는,
이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기와,
이온 주입 시스템의 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기와,
도펀트 소스 가스 공급 용기를 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 상호연결하고, 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 도펀트 소스 가스를 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함한다.
앞서 설명한 도펀트 소스 가스 공급 장치의 일 실시예에서, 이온 주입 장치가 작동 상태일 때 공급 라인은 진공화되거나 비활성 가압 가스로 충전된다.
본 발명의 다른 형태는 앞서 설명한 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함하는 이온 주입 시스템에 관한 것이다.
다른 형태에서, 본 발명은 가스 박스를 포함하는 이온 주입 처리 시스템의 작동 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 가스 박스 내에 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를 배치하는 단계와, 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를, 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하는 도펀트 소스 가스 공급 용기와 공급 라인에 의해 연결하는 단계와, 이온 주입 처리 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 도펀트 소스 가스를 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 유동시키는 단계를 포함한다.
발명의 다른 형태, 특징 및 실시예는 이어지는 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도펀트 피드 가스 공급 배열체를 이용한 이온 주입 시스템의 개략도이고,
도 2는 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기를 보여주는, 도 1에 도시된 타입의 이온 주입 시스템의 가스 박스의 일부분과, 이온 주입 시스템의 가동 중단 중 도펀트 소스 가스를 그러한 저장 및 분배 용기에 공급하는 것에 관련된 유동 회로의 일부분의 개략도이며,
도 3은 서로 유체 연통되는 복수의 공급 용기 및 복수의 국부 용기를 수용하는 타입의 공급 라인으로서, 그 공급 라인은 중앙 로드 구조체(central rod structure)를 에워싸는 도관을 포함하고, 중앙 로드 구조체는 각각의 통로를 통해 복수의 가스 스트림이 유동할 수 있도록 내부에 복수의 통로를 수용하는 공급 라인의 개략도이며,
도 4는 이온 소스 챔버에 도펀트 피드 가스를 유동시키도록 구성된 가스 매니폴드를 수용한 고전압 단자 인클로저 외부의, 그리고 이온 주입기 외측 인클로저 내의 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기를 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템의 개략도이다.
도 2는 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기를 보여주는, 도 1에 도시된 타입의 이온 주입 시스템의 가스 박스의 일부분과, 이온 주입 시스템의 가동 중단 중 도펀트 소스 가스를 그러한 저장 및 분배 용기에 공급하는 것에 관련된 유동 회로의 일부분의 개략도이며,
도 3은 서로 유체 연통되는 복수의 공급 용기 및 복수의 국부 용기를 수용하는 타입의 공급 라인으로서, 그 공급 라인은 중앙 로드 구조체(central rod structure)를 에워싸는 도관을 포함하고, 중앙 로드 구조체는 각각의 통로를 통해 복수의 가스 스트림이 유동할 수 있도록 내부에 복수의 통로를 수용하는 공급 라인의 개략도이며,
도 4는 이온 소스 챔버에 도펀트 피드 가스를 유동시키도록 구성된 가스 매니폴드를 수용한 고전압 단자 인클로저 외부의, 그리고 이온 주입기 외측 인클로저 내의 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기를 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템의 개략도이다.
본 발명은 이온 주입 시스템의 작동 효율 및 온-스트림 시간을 개선시키는 방식으로 이온 주입 시스템에 도펀트 소스 가스를 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 도펀트 소스 가스 공급 배열체체 및 방법은 이후 더욱 상세하게 설명되며, 하나 이상의 도펀트 소스 가스 공급 용기가 이온 주입 시스템의 외측 인클로저 내부에, 예를 들어, 이러한 클로저 내의 가스 박스 내에 수용된다.
본 발명은 여러 형태에서, 접지부에 대해 높은 작동 전압에 있는 가스 박스로부터 이온 주입 툴에 도펀트 소스 가스를 전달하기 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 관한 것이고, 상기 가스 박스 및 이온 주입 툴은 외측 인클로저 내에 위치하고, 도펀트 소스 가스 공급 장치는 다음의 장치 배열체 (A) 및 (B)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 배열체로 배열되는데,
장치 배열체 (A)는 외측 인클로저 외부의, 이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기; 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기; 및 도펀트 소스 가스 공급 용기를 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 상호연결하고, 이온 주입 툴이 비-작동 상태에 있고 가스 박스가 높은 작동 전압에 있지 않을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함하고,
장치 배열체 (B)는 가스 박스 외부의, 외측 인클로저 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 용기; 가스 박스 내에 배치되도록 구성된 유동 회로로서, 가스 박스의 내부에는 도펀트 소스 가스 용기가 배치되어 있지 않은, 상기 유동 회로; 및 도펀트 소스 가스 용기로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록, 그리고 가스 박스가 높은 작동 전압에 있을 때에 가스 박스 내의 유동 회로에 도펀트 소스 가스를 전달하도록 구성된 전기 절연 도펀트 소스 가스 공급 라인을 포함한다.
다양한 실시예의 도펀트 소스 가스 공급 장치는 장치 배열체 (A)를 포함한다. 다른 실시예에서, 도펀트 소스 가스 공급 장치는 배열체 (B)를 포함하며, 예를 들어, 상기 배열체는 상기 가스 박스 외부에, 외측 인클로저 내에 위치하는 도펀트 소스 가스 용기에 대해 공급 관계로, 외측 인클로저 외부에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기를 더 포함한다.
본 발명의 다른 형태는 가스 박스와, 가스 박스로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록 구성된 이온 주입 툴을 수용한 외측 인클로저를 포함하는 이온 주입 시스템에 관한 것이고, 상기 이온 주입 시스템은 앞서 설명한 바와 같이, 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함하며, 상기 도펀트 소스 가스 공급 장치는 배열체 (A) 또는 배열체 (B)로 배열된다.
다른 형태에서 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 도펀트 소스 가스 공급 장치의 이용을 포함하는 이온 주입 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 예를 들어, 반도체 생산품, 평판 디스플레이 생산품, 및 태양전지 생산품으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 생산품을 제조하기 위한 처리에서 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은, 일 실시예에 따라, 도펀트 소스 가스가 이온 주입 시스템의 원격 공급 용기로부터 국부 용기로 이온 주입 시스템에 제공되는, 이온 주입 시스템의 도펀트 소스 가스 공급을 고려한다. 이러한 배열체에서, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기는 연장된 작동을 위해 적절한 크기를 갖고, 원격 공급 용기 및 국부 용기는 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 원격 공급 용기로부터 국부 용기를 충전시키도록 배열된다.
여기서 사용되는 바와 같이, 그리고 청구범위에서, 단수 형태인 "일", "하나의", "이러한"은 달리 명백히 명시하지 않을 경우 복수의 대상을 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명은 가스 박스를 포함하는 이온 주입 시스템을 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는, 이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기와, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기와, 도펀트 소스 가스 국부 용기에 대해 원격 관계로 도펀트 소스 가스 공급 용기를 상호연결하는 공급 라인으로서, 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 공급 용기로부터 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함한다. 다양한 실시예에서, 공급 라인은 이온 주입 시스템이 작동 상태에 있을 때 진공화되거나 비활성 가압 가스로 충전되도록 또한 구성될 수 있다.
이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 도펀트 소스 가스를 유동시키는 공급 라인의 이러한 구성, 그리고, 이온 주입 시스템이 작동 상태에 있을 때 진공화 또는 비활성 가압 가스로 충전시키는 구성은, 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 구성은 공급 라인을 통한 도펀트 소스 가스의 유동을 제어하도록 구성된 중앙 처리 장치(CPU)를 포함하는 조립체에 의해 수행된다.
CPU는 적절한 방식으로 이러한 용도로 배열될 수 있고, 예를 들어, CPU는, 공급 라인의 적어도 하나의 밸브와 같이, 공급 라인을 통한 도펀트 소스 가스의 유동을 제어하는 적어도 하나의 밸브와 연결된다. 대안으로서 또는 추가적으로, 적어도 하나의 밸브는 도펀트 소스 가스 공급 용기의 밸브 헤드 내 유동 제어 밸브를 포함할 수 있다.
CPU는 이온 주입 시스템을 모니터링하도록, 그리고 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때 가스 박스 내 국부 용기의 충전을 수행하도록, 그리고, 밸브, 유동 컨트롤러 등과 같은 대응하는 제어 구성요소에 전송되는 제어 신호의 CPU 발생에 의해, 국부 용기 충전 작동 완료 후까지 이온 주입 시스템의 파워 업을 방지하도록 구성될 수 있다.
공급 라인은 임의의 적절한 물질로 구성될 수 있고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 다른 비전도성 폴리머, 글라스, 세라믹 또는 합성 물질과 같은 절연 물질로 구성될 수 있다. 공급 라인은 단일 도관을 포함할 수 있고, 또는, 대안으로서, 동축 이중 도관 또는 다른 복수 도관 배열체를 포함할 수 있다. 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기의 충전을 위해 도펀트 소스 가스의 전달 후, 도펀트 소스 가스의 공급 라인을 퍼징하기 위해 가스 퍼징 조립체가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시에 사용되는 공급 용기 및 국부 용기는 임의의 적절한 타입의 용기일 수 있다. 일 실시예에서, 공급 용기는 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기를 포함한다. 다른 실시예에서, 국부 용기는 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성(sorptive affinity)을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 공급 용기는 압력-조절식 가스 저장 및 배출 분배 용기를 포함하고, 국부 용기는 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함한다.
본 발명의 소스 가스 공급 장치는, 이온 주입 시스템의 인-라인 세척을 위한 세척 물질(예를 들어, NF3 또는 XeF2와 같은 세척제)과 함께, 또는 임의의 적절한 도펀트 소스 물질과 함께 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도펀트 소스 물질은 아르신, 포스핀, 삼플루오르화붕소, 디-보론 테트라플루오라이드, 게르마늄 테트라플루오라이드, 실리콘 테트라플루오라이드 및 실레인으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 도펀트 소스 가스를 포함할 수 있다. 본 발명은 도펀트 소스 가스에 추가하여 동-유동제(co-flow agent)를 함유한 도펀트 소스 가스 조성물과, 도펀트 물질의 혼합물을 고려한다. 동-유동제는 도펀트 소스 가스의 이온화 정도 및 성질을 개선시키기 위해 가스 화학종을 포함하여, 이온 주입 시스템을 세척할 수 있고, 또는, 그렇지 않을 경우, 이온 주입 시스템의 작동과, 그 내부에서 수행되는 이온 주입 프로세스에 도움을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 동-유동제는 이온 소스의 동-위치(in situ) 세척을 위해 제논 디플루오라이드를 포함한다.
다른 형태에서 본 발명은 앞서 설명한 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함하는 이온 주입 시스템을 고려한다.
방법 형태의 발명은 가스 박스를 포함하는 이온 주입 처리 시스템의 작동 방법을 고려하며, 이러한 방법은, 가스 박스 내에 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를 배치하는 단계와, 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를, 상기 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하는 도펀트 소스 가스 공급 용기에 공급 라인에 의해 연결하는 단계와, 이온 주입 처리 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 이온 주입 처리 시스템 내의 이온 소스의 여기(energization)를 수반하는 이온 주입 처리 시스템의 작동 중에는 공급 라인을 진공 상태 또는 가압 비활성 가스로 충전된 상태로 유지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는 공급 용기로 수행될 수 있다. 상기 국부 용기는 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 바람직한 실시예는 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 국부 용기와 공급 라인에 의해 상호연결되는 압력-조절식 가스 저장 및 분배 공급 용기의 제공을 포함한다. 상기 방법은 아르신, 포스핀, 삼플루오르화붕소, 디-보론 테트라플루오라이드 등과 같은 적절한 도펀트 소스 가스 화학종으로 수행될 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 도펀트 소스 가스와 함께 공급 용기로부터 공급되는 동-유동제(co-flow agent)로 수행될 수 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기의 충전에 사용되는 공급 용기의 특성화시 "원격"이라는 용어는, 공급 용기가 가스 박스 내 국부 용기로부터 적어도 2미터 정도 가스 박스 외부에 위치함을 의미한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 공급 용기는 이온 주입 시스템의 가스 박스의 국부 용기로부터 적어도 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 미터 또는 그 이상의 거리에 위치할 수 있다.
다양한 실시예에서, 이온 주입 시스템은, 시스템이 이온 주입 시스템의 적어도 주된 구성요소들에 대한 단위체 하우징을 포함하도록, 가스 박스가 배치되는 시스템 인클로저, 이온 소스, 자석, 빔라인 통로, 펌프, 및 이온 주입 시스템의 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 공급 용기는 상기 단위 하우징 외부에 위치하는 것이 유리하지만, 대안으로서, 이러한 단위 하우징 내부에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 공급 용기는 반도체 제조 설비의 바닥 아래 지하에 위치할 수 있고, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기에, 적절한 유동 회로에 의해 연결될 수 있다. 대안으로서, 공급 용기는 반도체 제조 설비의 주-바닥 상의 중앙 위치에 배치될 수 있고, 이온 주입 시스템의 국부 용기에, 적절한 유동 회로에 의해 연결된다.
다른 대안으로서, 공급 용기는 반도체 제조 설비 내 각각의 이온 주입 시스템 내 복수의 국부 용기에, 적절한 유동 회로에 의해 연동될 수 있어서, 복수의 주입 툴에 단일 공급 용기에 의해 도펀트 소스 가스가 공급된다.
이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기와 공급 용기를 상호연결하는 공급 라인은, 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 원격 공급 용기로부터 국부 용기의 충전을 위해 공급 용기로부터 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된다. "비-작동 상태"라는 용어는, 이온 소스가 여기되지 않고 이온 주입 시스템이 실질적으로 접지 전위 상태에 있는 이온 주입 시스템의 상태를 의미한다.
이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기 및 공급 용기와, 공급 용기 및 국부 용기를 상호연결하는 공급 라인이, 공급 용기로부터 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 유동 중 접지 전압 상태에 있기 때문에, 도펀트 소스 가스는, 국부 전위가 고전압에 놓이고 공급 용기가 접지 전위에 놓여 도펀트 소스 가스 공급 라인 간에 대응하는 고전압 구배를 생성하게 될 경우 나타나게 되는 공급 라인에서의 아크 발생 및 플라즈마 방전 위험 없이, 극히 낮은 압력에서, 예를 들어, 대기압 미만의 압력에서 공급 용기로부터 국부 용기로 전달될 수 있다.
따라서, 도펀트 소스 가스 전달은 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 나타나서, 공급 용기로부터 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스의 접지 전압 전달에서 아크 발생 및 플라즈마 방전의 위험이 없게 된다.
공급 용기로부터 공급 라인을 통해 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 전달 완료 후, 공급 라인은 이온 주입 시스템의 후속 파워-업 및 작동을 수용하기 위해 낮은 진공 압력 레벨로 진공화될 수 있고, 가스 박스는 이온 소스의 고전압 레벨에 놓인다.
대안으로서, 공급 용기로부터 공급 라인을 통해 가스 박스 내 국부 용기로의 도펀트 소스 가스 전달 완료 후, 공급 라인은 충분히 높은 압력에서 비활성 가스로 충전되어, 이온 소스의 후속 고전압 작동을 수용할 수 있고, 가스 박스 및 가스 박스 내부의 국부 용기의 대응하는 고전압 상태를 수용할 수 있다.
어느 경우에도, 즉, 낮은 진공 압력으로 진공화되거나, 가압 비활성 가스로 충전되는 경우에, 가스 박스 국부 용기의 충전 완료 후 공급 라인은 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동 중 공급 라인 내 아크 발생 또는 플라즈마 발생을 방지하는 상태 하에 유지된다.
공급 라인은 임의의 적절한 구성 물질로 제조될 수 있고 이러한 유체 전달 구조의 상술한 활용에 적절한 임의의 적절한 구조의 것일 수 있다. 다양한 실시예에서, 공급 라인은 이온 주입 시스템의 고전압 작동을 수용하는 절연 물질로 구성된다. 공급 라인은 예를 들어, 단일 도관 또는 동축 이중 도관 구조로 제조될 수 있고, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리설폰, 폴리아세탈 등, 또는 적절한 글라스 또는 세라믹 물질, 또는 절연 특성을 갖는 다른 적절한 구성 물질로 형성될 수 있다. 동축 이중 도관 구조에서, 각각의 도관 사이의 환형 공간은 진공화될 수 있고, 적절한 압력에서 비활성 가스로 충전될 수 있거나, 또는 내측 도관을 통해 도펀트 소스 가스의 전달 중 연속적으로 퍼징될 수 있다.
전술한 배열체에 의해, 주입기 작동 중 공급 용기를 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기와 상호연결하는 공급 라인은, 충분한 진공 상태 또는 고압 비활성 가스 충전 상태로 유지시켜서 적절한 전압, 예를 들어, 10kV 내지 500kV 또는 그 이상까지의 전압에서 이온 주입 시스템을 안전하게 작동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 공급 라인은, 공급 용기로부터 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 전달 후, 펌핑되어 공급 라인을 진공화하고, 그 후 적어도 110kPa의 압력에서, 예를 들어, 120kPa 내지 150kPa 범위로, 질소 가스(또는 다른 적절한 비활성 가스)로 충전되어, 이온 주입 시스템의 후속 작동을 수용할 수 있게 된다.
공급 라인의 진공 상태 또는 비활성 가압 가스 충전 상태가 이온 주입 시스템의 온-스트림 작동 중 유지된다. 후속하여, 이온 주입 시스템이 파워 다운되어 규칙적으로 편성된 유지관리를 수용하거나 그렇지 않을 경우 오프라인 방식으로 취급될 때, 본 발명의 도펀트 소스 가스 공급 장치 및 방법은, 예를 들어, CPU의 모니터링 및 제어 작동 하에, 가스 박스 국부 용기의 충전을 수행하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 공급 라인은, 이온 주입 시스템의 온-스트림 작동 중 진공 상태 하에 미리 유지되고 있는 경우, 이온 주입 시스템의 파워 다운에 후속하여, 도펀트 소스 가스 공급 용기로부터 도펀트 소스 가스의 유동을 위해 열려서, 도펀트 소스 가스가 공급 용기로부터 가스 박스 내 국부 용기로 유동하게 된다. 대안으로서, 공급 라인이 비활성 가스로 미리 가압된 경우, 이러한 비활성 가스는 이온 주입 시스템의 진공 펌프 또는 다른 전용 진공 펌프의 작용에 의해 공급 라인으로부터 진공화될 수 있고, 이어서 공급 라인이 열려서 도펀트 소스 가스 공급 용기로부터 도펀트 소스 가스를 유동시켜서, 도펀트 소스 가스가 공급 용기로부터 가스 박스 내 국부 용기로 유동하게 된다.
그 후 충전 작동은 이온 주입 시스템의 비-작동 상태 하에 수행되어, 가스 박스 내 국부 용기를 도펀트 소스 가스로 보충하고, 다음 편성된 유지관리 셧다운, 극저온 펌프의 재발생, 또는 다른 편성된 이온 주입 시스템의 작동 차단시까지, 이온 주입 시스템의 연장된 작동을 위해 적절한 재고를 갖게 된다.
본 발명의 도펀트 소스 가스 공급 배열체는 이온 주입 시스템의 비-작동 상태 중에만 도펀트 공급 가스의 전달을 수행하도록 구성된 구성요소들을 포함한다. 이러한 구성요소는 임의의 적절한 타입의 구성요소일 수 있고, 예를 들어, 공급 라인 내 유동 제어 밸브와, 공급 용기 및/또는 국부 용기의 관련 유동 회로와, 공급 라인을 통한 유체 유동을 배제하도록 이온 주입 시스템의 파워-업시 자동적으로 작동하는 인터락 장치와, 마이크로프로세서, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 대응하는 작동에 대해 프로그램 방식으로 배열되는 전용 컴퓨터, 또는 이온 주입 시스템의 비-작동 상태 동안에만 공급 용기로부터 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록, 다른 구성요소들을 제어하기 위한, 그리고, 그렇지 않을 경우 이온 주입 시스템이 고전압 작동 상태에서 이온 소스 가스 박스와 작동할 때 공급용기로부터 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 유동을 방지하기 위한, 다른 프로세서/컨트롤러 장치와 같은, 중앙 처리 유닛(CPU)과, 유체 유동 기능으로부터 공급 라인을 분리시키도록 선택적으로 작동가능한 공급 라인 분리 구조와, 비활성 퍼지 가스 플러싱 시스템과, 진공 펌프와, 공급 용기 분리 구성요소, 등과 같은 구성요소들을 포함할 수 있다.
이온 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기는 이러한 용기 내 흡착된 상태에서 도펀트 소스 가스를 저장하는, 그리고, 분배 상태 하에서 흡착제로부터 도펀트 소스 가스를 제거하는, 물리적 흡착-기반의 유체 저장 및 분배 용기인 것이 바람직하다. 물리적 흡착제는 공급 용기로부터 국부 용기의 재충전이 요구되기 전에 이온 주입 시스템의 연장된 작동을 수용하기 위해 적절한 흡착 기능을 갖는, 예를 들어, 비드(bead) 또는 열분해 단일체 형태의 활성화된 탄소 흡착제를 포함할 수 있다. 이러한 타입의 물리적 흡착제-기반 유체 저장 및 분배 용기는 상표명 SDS 하에 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능하다. 이러한 물리적 흡착제-기반 용기는, 저압에서, 예를 들어, 3 내지 95kPa 범위의 대기압 미만의 압력에서, 흡착제 상에 흡착된 상태로 도펀트 소스 가스를 저장할 수 있고 따라서 이온 주입 시스템의 작동시 높은 수준의 안전도를 실현하기 때문에, 선호된다.
국부 용기는 도펀트 소스 가스의 분배를 포함한 이온 주입 시스템의 연장된 작동을 위한 도펀트 소스 가스 저장 용량 및 크기의 것일 수 있다. 국부 용기의 크기 및 도펀트 소스 가스 저장 용량은, 예를 들어, 이온 주입 시스템의 정규 편성된 유지관리 사이의 작동 주기를 수용하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 도펀트 소스 가스 공급 장치 및 방법은 단일 공급 용기로부터 도펀트 소스 가스가 복수의 국부 용기에 공급될 때 또한 적용될 수 있다. 이러한 측면에서, 반도체 제조 설비는 설비 내 별도의 프로세스 툴로 수많은 이온 주입 시스템을 포함할 수 있고, 각각의 이온 주입 시스템은 관련 유지관리 스케줄을 갖고, 그 빈도는 툴의 타입, 이용되는 구체적 도펀트 소스 가스, 이온 소스 작동 상태, 및 다른 관련 처리 시스템 변수에 따라 결정된다.
이온 주입 시스템용 규칙적 유지관리 스케줄은 며칠 내지 몇 주까지의 주기로 변할 수 있고, 본 발명에 따르면, 구체적 이온 주입 시스템의 국부 용기가, 이와 같이 편성된 유지관리 이벤트들 사이의 주기를 수용하는 능력을 제공하도록 대응하여 선택될 것이다. 국부 용기는, 편성된 유지관리 이벤트들 사이에서 이온 주입 시스템의 온-스트림 작동 중 이온 소스에 분배될 도펀트 소스 가스의 2-4주의 공급을 수용하는 크기 및 흡착제를 구비할 수 있다.
위 논의가 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 하나의 국부 용기에 주로 지향되었으나, 가스 박스는 본 발명에 따른 공급 용기에 의해 서비스되는 복수의 국부 용기를 지닐 수 있다. 이러한 용도를 위해, 가스 박스 내 용기가 제 1 국부 용기가 소모에 접근할 때 가스 박스 내 용기가 교체될 수 있도록, 복수의 국부 용기가 분기되거나 그렇지 않을 경우 적절한 회로를 갖도록 배열될 수 있어서, 이러한 국부 용기는 오프-스트림으로 취급되었고, 그 후 도펀트 소스 가스로 충전된 제 2 국부 용기는 이온 주입 시스템의 이온 소스에 공급될 온-스트림으로 배치된다.
이러한 복수의 국부 용기 배열체에서, 가스 박스 외부의 공급 용기는 공급 라인이 각각의 국부 용기를 상호연결하는 매니폴드와 연결되도록, 배열될 수 있고, 따라서, 국부 용기들이 도펀트 소스 가스로 차후 온-스트림 작동을 위해, 동시에 충전될 수 있으며, 가스 박스 내 제 1 용기로부터 분배되는 도펀트 소스 가스는 제 1 용기의 지정 레벨의 소모시 제 2 용기로부터 분배되도록 교체된다.
가스 박스 내 국부 용기들이, 종래의 고압 가스 실린더, 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기, 또는 흡착제-기반 가스 저장 및 분배 용기를 포함한, 임의의 적절한 타입의 용기일 수 있으나, 안전 고려사항은 상술한 흡착제-기반 가스 저장 및 분배 용기를 국부 용기로 이용하기 위해 매우 선호되는 것임을 보여준다.
가스 박스 내 국부 용기는 따라서, 대기압 미만의 압력 상태에서 이러한 국부 용기 내의 흡착제 상에 저장되는 2-4주 재고의 도펀트 소스 가스를 제공받을 수 있다. 국부 용기는 온도 및 압력 모니터링을 위해 배열될 수 있고, 이러한 용기는 용기의 열 관리를 위한 열 소산을 촉진시키도록 설계될 수 있다. 용기는 가스 박스 내에 영구적으로 설치될 수도 있고, 또는 대안으로서, 제거가능한 특성의 것일 수도 있다.
본 명세서의 발명이 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 단일 국부 용기와 가동 중단 중에만 유체 연통하여 연결되는 단일 공급 용기의 단순화된 배열을 지향하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 이러한 용도로 복수의 분리된 통로를 갖도록 배열되는 공급 라인을 통해, 이온 주입기 시스템의 가동 중단 중 동시에 재충전될 수 있는, 서로 다른 가스, 예를 들어, 아르신, 포스핀, 삼플루오르화붕소, 등을 위한, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내에 복수의 국부 용기가 제공되는 배열체가 고려된다. 일 실시예에서, 공급 라인은 중앙 로드 구조체를 에워싸는 도관을 포함하고, 상기 중앙 로드 구조체는 각각의 통로를 통해 가스의 복수의 스트림의 유동을 위한 복수의 통로를 내부에 지닌다.
대안으로서, 복수의 분리된 공급 라인이 제공될 수 있고, 각각의 공급 라인은 단일 공급 용기를 가스 박스 내 단일 국부 용기와 상호연결한다.
또 다른 대안으로서, 가스 박스 내 복수의 국부 용기는 이온 주입 시스템의 작동의 온-스트림 주기 중 제 1 시간 주기 동안 제 1 용기를 이용할 수 있게 하는 적절한 밸브 작동, 매니폴드 작동, 및 교체 시스템에 의해, 이온 소스에 대한 차후의 순차적 분배를 위해 동일 가스를 수용하도록 구성될 수 있고, 제 1 용기의 가스가 지정 한도로 고갈될 때, 교체 시스템은 제 1 용기를 교체하고 제 2 용기로부터 동일 가스의 분배를 개시하며, 따라서, 이온 주입 시스템의 온-스트림 작동 중 연장된 분배 기능을 제공한다.
하나 이상의 이온 주입 시스템 내 하나 이상의 국부 용기에 도펀트 소스 가스를 제공하는데 이용되는 공급 용기는, 종래의 고압 가스 실린더 공급 용기, 압력-조절식 가스 저장 및 분배 공급 용기, 및 흡착제-기반 가스 저장 및 분배 공급 용기를 포함한, 이온 주입 시스템의 국부 용기에 도펀트 소스 가스를 공급하기 위한 적정 용량을 제공하는 임의의 적절한 타입의 용기일 수 있다.
다양한 선호 실시예에서, 공급 용기는 상표명 VAC 하에 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능한 타입의 하나 또는 복수의 내부-배치형 가스 압력 조절기를 포함하는 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기다. 이러한 타입의 압력-조절식 용기는 내부 조절기의 적정 설정정 압력을 갖도록 배열되어, 대응하는 이온 주입 시스템의 국부 용기에 도펀트 소스 가스를 저압으로 공급할 수 있고, 관련 이온 주입 시스템 툴의 가스 박스 내 용기에 도펀트 소스 가스의 분배시 개선된 안전도를 제공할 수 있다. 예를 들면, 공급 용기는 가스 박스 내 국부 용기에 65 내지 90kPa 범위의 압력에서 도펀트 소스 가스를 공급하도록 압력 조절될 수 있다.
추가적인 안전 개선사항으로서, 공급 용기는, 예를 들어, 반도체 제조 설비의 에어 배출 처리 유닛에 전달되는 스트림에서, 가스 캐비넷으로부터 임의의 누설을 일소시키기 위해 적절한 속도로 통기 가스를 유동시키도록 통기되는 가스 캐비넷 내에 배치될 수 있다. 공급 용기는 과압 상태의 경우에 공급 용기를 분리시키도록 구성 및 배열되는 분배 매니폴드와 추가적으로 연결될 수 있다. 과압 유체 저장 및 분배 용기 분리 배열체는 미국 특허 제 6,857,447 호에 설명된 타입의 것이 이용될 수 있다.
공급 용기는 공급 용기에 유체-수용 관계로 연결되는 국부 용기에 도펀트 소스 가스를 제공하기에 적합한, 임의의 적절한 크기 및 용량의 용기일 수 있다. 공급 용기는 본 발명의 도펀트 소스 가스 공급 배열체가 이용되는, 주어진 반도체 제조 설비에서 필요하거나 요망되는, 40L를 넘는, 예를 들어, 50L, 100L 또는 그 이상의 부피 용량을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 도펀트 소스 가스의 보충은 원격의 중앙 공급 용기로부터 대기압 미만의 압력 상태에서 수행될 수 있고, 이러한 보충은 유지관리 주기, 극저온 펌프 재발생 주기, 또는 이온 주입 시스템이 파워 다운될 때와 비-작동 상태에 있는 다른 시기와 일치하도록 편성/통합될 수 있다. 이러한 배치에 의해, 유체 보충 전환은 이온 주입 시스템에 대한 가동 중단 시기와 일치하고, 유체 보충은 이온 주입 시스템의 가스 박스가 접지에 비해 높은 전위에 있지 않을 때 수행된다.
따라서, 본 발명의 도펀트 소스 가스 공급 배열체가, 이온 주입과 관련된 반도체 제조 작동에서 도펀트 소스 가스의 제공, 취급 및 이용시 상당히 개선된 안전성을 제공함이 명백하다. 도펀트 소스 가스는 이온 주입 시스템으로부터 떨어져 있는(원격의), 그리고, 반도체 제조 설비의 하나 이상의 이온 주입 시스템에 서비스하도록 중앙집중화되는, 공급 용기로부터 제 1 순간에 제공될 수 있다. 도펀트 소스 가스 공급 라인은 이온 주입 시스템에 대한 규칙적으로 편성된 유지관리 이벤트 사이에서 독성 가스 라인의 차단, SCBA 장비의 착용, 또는 설비 내부로부터의 제거가 요구되지 않도록, 영구적으로 설치될 수 있다. 더욱이, 이온 주입 시스템의 가스 박스 내 온보드 용기의 충전은, 다음 이어지는 규칙적-편성 유지관리 이벤트까지 연장된 작동을 위해, 비-작동 상태 하에서, 가스 박스 용기에 충분한 양의 도펀트 소스 가스가 충전되도록, 이와 같은 규칙적-편성 유지관리 이벤트와 조직화될 수 있다. 따라서, 이온 주입 시스템은 가스 박스 내 유체 용기의 변경을 수용하기 위해 예정에 없는 가동중단을 필요로하지 않으면서, 계속적이고 연속적인 작동이 가능하다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 형태에 따라 도펀트 피드 가스 공급 배열체를 이용하는 이온 주입 시스템(10)의 개략도다. 이온 주입 시스템(10)은 이온 주입 프로세스 챔버(12) 및 빔 론치(14), 제어 캐비넷(16), 가스 박스(22), 및 엔드 스테이션, 스토커 및 국소 환경(18)(mini-environment)을 지닌 이온 주입 시스템 인클로저(20)를 포함한다.
도시되는 바와 같은 가스 박스(22)는 유입 도관(68)과 유체 연통되도록 연결된다. 유입 도관(68)은 도펀트 소스 가스 피드 라인(36)과 함께, 도 2를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 공급 용기(24)로부터 가스 박스(22) 내 국부 용기까지 도펀트 소스 가스를 유동시키기 위한 공급 라인을 구성한다.
도펀트 소스 가스 공급 용기(24)는 레귤레이터 조립체 내 하나 이상의 레귤레이터 장치의 압력 설정점과 관련하여, 용기의 방출 포트에서의 압력에 응답하여 내부적으로 배치되는 레귤레이터 조립체를 갖춘 타입인 것이 적절하다. 이러한 타입의 용기는 상표명 VAC로 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능하다.
대안으로서, 용기는 도펀트 소스 가스가 저장되는 물리적 흡착 물질을 그 내부 공간 내에 포함하는 타입의 것일 수 있고, 여기서부터 도펀트 소스 가스가 분배 상태 하에 용기로부터 제거 및 분배된다. 이러한 타입의 용기는 상표명 SDS 하의 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능하다.
또 다른 대안으로서, 도펀트 소스 가스 공급 용기(24)는 고압 가스 실린더를 포함할 수 있다.
설명의 단순화를 위해 도식적으로 도시되지는 않지만, 도펀트 소스 가스 공급 용기(24)는 반도체 제조 설비의, 가스 캐비넷 내에, 또는 가스 공급 볼트(vault) 내에, 또는 다른 분리된 영역 내에 제공될 수 있다.
도시되는 도펀트 소스 가스 공급 용기(24)는 넥 부분에 용기 케이싱(26)을 포함하고, 이러한 넥 부분에, 용기로부터 방출되는 도펀트 소스 가스의 유동을 변조하기 위해 완전 열림과 완전 닫힘 위치 사이에서 선택적으로 전환가능한 밸브 요소(도시되지 않음)를 포함한, 밸브 헤드(28)가 고정된다. 밸브 헤드(28) 내 밸브 요소를 작동시키도록 배열되는 밸브 액추에이터(30)가 밸브 헤드(28)와 연결된다. 밸브 액추에이터(30)는 신호 전송 라인(32)을 통해 송신되는 바와 같이, CPU(34)로부터 신호 전송에 의해 제어된다.
도펀트 소스 가스 피드 라인(36)은 밸브 헤드(28)의 방출 포트에 연결되고, 신호 전송 라인(40)에 의해 CPU(34)에 제어 관계로 연결되는 피드 라인 유동 제어 밸브(38)와, 신호 전송 라인(44)에 의해 CPU(34)에 제어 관계로 연결되는 대량 유동 컨트롤러(42)와, 신호 전송 라인(56)에 의해 CPU(34)에 신호 전송 관계로 연결되는 압력 모니터링 장치(46)(예를 들어, 압력 트랜스듀서) - 압력은 모니터링될 수 있고, 피드 라인(36) 내 도펀트 소스 가스의 압력을 표시하는 모니터링 신호가 CPU에 전달됨 - 와, 신호 전송 라인(60)에 의해 CPU(34)에 제어 관계로 연결되는 피드 라인 유동 제어 밸브(54)를 포함한다.
도펀트 소스 가스 피드 라인(36)은 내부에 유동 제어 밸브(48)를 포함한 퍼지 라인(50)과 유체 연통하여 결합된다. 퍼지 라인(50)은 진공 펌프(52)를 지녀서 벤트 라인(53) 내 시스템으로부터 퍼지 가스 유출물의 방출과, 피드 라인(36)의 퍼징을 촉진시킨다. 피드 라인에 대한 퍼징 기능에 추가하여, 퍼징 및 "새로운" 물질로 충전을 위해, 예를 들어, 유동 라인을 밸브, 분기화, 등에 의해, 공급 및/또는 국부 용기가 구성될 수 있다.
피드 라인(36)의 퍼징은 내부에 유동 제어 밸브(62)를 지닌, 질소 퍼지 피드 라인(58) 내 질소 소스(66)로부터 가스 유동에 의해 수행된다. 유동 제어 밸브(62)는 신호 전송 라인(64)에 의해 CPU(34)에 제어 관계로 연결되고, 피드 라인(36)에 대한 질소 가스의 유동은 퍼징 개시를 위해 유동 제어 밸브(62)의 개방에 의해 수행될 수 있으며, 유동 제어 밸브(62)는 이러한 유동 제어 밸브까지 신호 전송 라인(64)에서 전송되는 CPU(34)로부터의 대응 제어 신호에 의해 퍼징의 완료시 닫힌다.
설명을 쉽게 하기 위해 도시되지 않았으나, CPU(34)는 예를 들어, 규칙적으로 편성된 유지관리를 위해, 극저온 펌프의 재발생을 위해, 또는, 이온 주입 시스템 작동의 중단을 포함한 다른 사건을 위해서와 같이, 이온 주입 시스템이 파워 다운 상태일 때 CPU에 입력을 발생시키도록, 이온 주입 시스템이 유리하게 연결된다. 그 후 CPU(34)는 (신호 전송 라인(32) 내 액추에이터까지 대응 제어 신호의 전송을 통해 밸브 액추에이터(30)의 작동에 의해) 공급 용기(24)의 밸브 헤드(28) 내 밸브를 개방함으로써, 그리고 각각의 신호 전송 라인(40, 60) 내 이러한 밸브에 제어 신호의 전송에 의해 유동 제어 밸브(38, 54)를 개방함으로써, 가스 박스(22) 내 국부 도펀트 가스 소스 용기의 보충을 개시하도록 작동한다. 결과적으로, 대량 유동 컨트롤러(62)는 이러한 컨트롤러에 신호 전송 라인(44)에서 전송되는 CPU(34)로부터의 제어 신호에 의해 조절될 수 있다. 피드 라인(36) 내 도펀트 소스 가스의 압력은 압력 모니터(46)에 의해 모니터링되고, 압력 모니터링 신호는 이에 상관하여 발생되어 신호 전송 라인(56) 내에서 CPU(34)까지 전송되며, CPU(34)는 이에 응답하여, 대응하는 신호 전송 라인에서의 적절한 신호 전송에 의해, 밸브 헤드(28)의 밸브, 유동 제어 밸브(34, 54), 그리고 대량 유동 컨트롤러(42)를 조절할 수 있다.
유동 제어 밸브(62, 48)는 이 시기에 닫힌다. 도펀트 소스 가스는 공급 용기(24)로부터 피드 라인(36) 및 유입 도관(68)을 통해 유동하여 가스 박스(22) 내 국부 용기 내 도펀트 소스 가스의 재고를 보충하게 되고, 이온 주입 시스템은 비-작동 상태에 있다.
가스 박스(22) 내 국부 용기의 요망 충전에 이어서, CPU(34)는 신호 전송 라인(32, 40, 60) 내에서 신호를 전송하여 밸브 헤드(28) 내 관련 밸브와, 유동 제어 밸브(38, 54)를 닫는다. 그 후 CPU(34)는 앞서 닫힌 밸브(62, 48)를 열도록 작동하여(CPU(34)로부터 유동 제어 밸브(48)까지 신호 전송 라인은 도 1에 도시되지 않음), 질소 퍼지 가스가 질소 소스(66)로부터 질소 퍼지 가스 피드 라인(58), 도펀트 소스 가스 피드 라인(36)을 통해, 그리고 퍼지 가스 방출 라인(50)의 진공 펌프(52)를 통해 유동하여, 벤트 라인(53) 내 퍼지 가스 유출물을 방출한다.
퍼징에 후속하여, 도펀트 소스 가스 피드 라인(36)은, 유동 제어 밸브(48)가 닫힌 상태에서, 질소 소스(66)로부터 질소 가스로 충전될 수 있어서, 피드 라인이 질소 가스로 가압되게 된다. 질소 가스로 피드 라인을 충전하는 것은, 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동 중 피드 라인(36) 내 아크 발생 및 플라즈마 형성을 배제하는 요망 압력 레벨로 수행된다. 그 후 유동 제어 밸브(62)는 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동을 위해 이러한 가압 질소 상태를 피드 라인(36) 내에서 유지하도록 닫힌다.
대안으로서, 유동 제어 밸브(62)는 유동 제어 밸브(38, 54)를 닫으면서 닫힐 수 있고, 하지만, 유동 제어 밸브(48)를 연 상태로 진공 펌프(52)는 적절히 낮은 진공 압력 레벨에 도달할 때까지 유동 제어 밸브(38, 54) 사이에서 피드 라인(36)을 펌핑해내도록 작동할 수 있다. 이러한 진공화에 이어, 유동 제어 밸브(48)가 닫히고 펌프(52)가 차단된다. 이러한 방식으로, 진공 압력 상태가 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동 중 피드 라인(36)에서 유지되어, 피드 라인(36) 내 아크 및 플라즈마 발생을 방지할 수 있다.
상술한 배열체에 의해, 가스 박스(22) 내 국부 용기는 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때 가동 중지 주기 동안만 도펀트 소스 가스로 보충되고, 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동 중 어떤 도펀트 소스 가스도 공급 용기(24)로부터 공급되지 않는다.
도 2는 도 1에 도시되는 타입의 이온 주입 시스템의 가스 박스(22)의 일부분의 개략도로서, 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기(82)와, 이온 주입 시스템의 가동 중지 시간 중 이러한 저장 및 분배 용기에 도펀트 소스 가스의 공급과 관련된 유동 회로의 일부분을 보여준다.
도시되는 바와 같이, 가스 박스(22)는 이온 주입 시스템 인클로저(20)의 내부 공간(72)에 배치된다. 국부 용기(82)는 가스 박스(22)의 내부 공간(74) 내에 위치한다. 국부 용기는 도 1과 연계하여 앞서 설명한 바와 같이, 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 대 도펀트 소스 가스의 보충을 위해 유입 도관(68)에 연결되는 충전 포트(80)를 포함한다. 국부 용기(82)는 밸브 액추에이터(86)에 연결되는 밸브 헤드(84)를 포함한다. 밸브 헤드는 방출 포트(88)를 포함하며, 이온 주입 시스템의 이온 소스(도 2에 도시되지 않음)에 도펀트 소스 가스를 유동시키기 위한 도펀트 소스 가스 방출 라인(90)이 방출 포트(88)에 연결된다. 밸브 액추에이터(86)는 이온 주입 시스템의 이온 소스에 대한 도펀트 소스 가스의 유량을 제어하는 용도로, 도 1의 CPU(34)와 같은 CPU에 연결될 수 있다.
도 3은 서로 유체 연통되는 복수의 공급 용기 및 복수의 국부 용기를 수용하는 타입의 공급 라인의 개략적 표현으로서, 공급 라인은 중앙 로드 구조체를 에워싸는 도관을 포함하고, 상기 중앙 로드 구조체는 복수의 통로를 지니며, 각각의 통로를 통해 가스의 복수의 스트림이 유동할 수 있다.
도시되는 바와 같이, 공급 라인(100)은 로드(rod)(106)를 수용한 도관(102)을 포함한다. 로드는 도관(102)의 내부 공간에서 동축이고, 도관 및 환형 공간(104)과 함께 형성된다. 로드(106)는 내부에 통로(108, 110, 112, 114)를 지닌다. 로드 내 이러한 각각의 통로는 서로 다른 도펀트 소스 가스의 유동을 수용할 수 있고, 복수의 공급 용기 및 복수의 국부 용기가 수용될 수 있다. 가스가 공급 용기로부터 국부 용기로 전달되지 않을 때 이온 주입 시스템의 온-스트림 작동 중, 로드(106)와 도관(102) 사이의 환형 공간(104)은 진공화될 수 있고, 또는, 이러한 환경 공간(104)이 비활성 가스로 가압될 수 있다. 이온 주입 시스템의 가동 중단 중, 로드(106)와 도관(102) 사이의 환형 공간(104)은, 공급 용기로부터 이온 주입기 시스템의 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 전달을 위한 추가적인 유동 통로로 또한 이용될 수 있다.
도 3의 공급 라인(100)의 도관(102) 및 로드(106)는, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 다른 적절한 구성 물질로 제조될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시되는 타입의 이온 주입 시스템의 도시되는 실시예에서, 시스템은 도펀트 소스 가스의 2-4주 공급의 가스 박스 내 국부 용기에 대한 공급 용기로부터 도펀트 소스 가스의 가동 중단 유동을 위해 배열될 수 있다. 비소 도펀트 소스로 아르신을 이용하는 이러한 타입의 시스템의 경우에, 도펀트 소스 가스의 이러한 2-4주 공급은 30 내지 100g 수준의 아르신일 수 있다. 인 도펀트 소스로 포스핀을 이용하는 대응 시스템의 경우에, 이러한 도펀트 소스 가스의 2-4주 공급은 12 내지 100g 수준의 포스핀일 수 있다. 삼플루오르화붕소의 경우에, 이러한 도펀트 소스의 2-4주 공급은 70 내지 200g 수준의 BF3일 수 있다.
여기서 설명 및 도시되는 타입의 유체 공급 스트림이 앞서 논의한 특정 구조, 배열체 및 방법과 관련하여 수많은 방식으로 수정 및 변형될 수 있다는 점을 인지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이온 주입 시스템의 가스 박스는 통기 기능이 제공될 수 있어서, 에어 배출물 또는 청정 건식 에어(CDA)와 같은 다른 가스가 가스 박스를 통해 유동하여 가스 박스 내에 발생하는 도펀트 소스 가스 또는 다른 가스의 누설을 일소(sweep)한다. 이러한 시스템 배열체에서, 통기 장치는 가스 박스 내 국부 용기의 가동 정지 충전 중 통기 가스 유량을 증가시키도록 구성되어, 충전 작동을 수용하거나 또는 그렇지 않을 경우 이온 주입 시스템의 충전 및 후속 온-스트림 작동 중 스윕 가스의 유량을 적절히 조정할 수 있다.
추가적인 변형으로서, 공급 라인은, 충전 작동 중 공급 용기로부터 가스 박스 내 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 유동 방향에 대향된 방향으로 공급 라인을 통한 퍼지 가스의 역류 유동을 포함한, 변화하는 지향성 유동 작동을 위해 구성될 수 있고, 예를 들어, 가스 박스 내 흡착제-수용 국부 용기로부터 흡착 물질을 교체하는 것이 유리할 수 있듯이, 흡착 가스가 가스 박스 내 국부 용기로부터 제거되도록, 흡착 가스의 역방향 유동을 위해 구성될 수 있으며, 또는, 그렇지 않을 경우, 이온 주입 시스템의 이온 주입 작동을 위한 프로세스 처방(도펀트)이 변경될 경우 국부 용기로부터 흡착 가스를 제거하기 위해 구성될 수 있다.
이온 주입 시스템의 가동 중단 중, 충전 작동 개시 전에 이온 주입 시스템을 적어도 부분적으로 냉각시키는 것이 필요할 수 있다. 이는 흡착제 수용 국부 용기 내의 물리적 흡착제가 바로 선행하는 온-스트림 작동 중 상당히 가열된 경우에 특히 바람직할 수 있다. 이러한 예에서, 물리적 흡착제의 냉각은 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 능력을 증가시킬 것이다. 이러한 용도로, 용기 및 물리적 흡착제로부터 열을 제거하기 위해 국부 용기 내외로 저온 비활성 퍼지 유동을 유동시키는 것이 유리할 수 있고, 및/또는, 원격 공급 용기로부터 공급 라인을 통해 국부 용기로 저온 도펀트 소스 가스를 유동시켜서, 임의의 열 관련 문제점을 보상하고 내부의 물리적 흡착제에 대한 국부 용기 내의 흡착을 최대화시키는 것이 유리할 수 있다.
물리적 흡착제를 지닐 때 국부 용기의 가동 중단 충전이 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 충전 프로세스는 특정 지정 압력이 용기에서 획득될 때까지 수행될 수 있고, 이때, 국부 용기로 도펀트 소스 가스의 유동이 일시적으로 중단되어 흡착 평형이 이루어질 수 있다. 이 시간 동안, 용기 내 압력이, 예를 들어, 절대 압력 또는 시간에 따른 압력 변화율이, 모니터링될 수 있고, 압력 또는 압력 강하율이 특정 값에 도달할 때, 국부 용기로의 도펀트 소스 가스의 유동이 재개되어, 특정 압력 또는 압력 강하율에 도달할 때까지 계속되고, 충전 작동이 완료될 때까지, 필요할 경우, 그리고 필요에 따라, 이러한 프로세스의 반복이 계속된다.
도펀트 소스 가스의 관련 흡착 착수, 열 흡착 효과의 소실, 열 평형, 등의 관점에서, 다양한 유량-시간-압력 관계가 충전 작동에 이용되어, 이온 주입 시스템의 후속 온-스트림 작동을 위한 국부 용기 내 지정 도펀트 소스 가스 재고와 물리적 흡착제에 대한 요망 유체 로딩을 실현할 수 있다.
도 4는 발명의 이온 소스 챔버(208)에 도펀트 피드 가스를 유동시키도록 구성된 가스 매니폴드(222)를 수용한 고전압 단자 인클로저(220) 외부에서, 그리고, 이온 주입기 외측 인클로저(204)의 내부 공간(206) 내에서, 온-보드 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기(208)를 이용하는, 다른 실시예에 따른 이온 주입 시스템(200)의 개략도다.
도펀트 소스 가스 저장 및 분배 용기(208)는 밸브 헤드 조립체(210)에 연결되는 원통형 컨테이너부의 용기일 수 있다. 밸브 헤드 조립체는 가스 피드 라인(212)으로의 도펀트 소스 가스의 유동을 개시하기 위해 밸브 헤드의 밸브를 열도록 작동가능한 수동 핸드휠을 포함할 수 있다. 대안으로서, 밸브 헤드 조립체는 자동 밸브 액추에이터를 포함할 수 있고, 이는 가스 피드 라인(212)으로의 도펀트 소스 가스의 유동을 개시하기 위해 밸브 헤드 내 밸브를 열도록 배열되는 모니터링 및 제어 조립체(도 4에 도시되지 않음)에 결합될 수 있다.
가스 피드 라인(212)은 절연 가스 공급 라인(216)의 유입구(214)에 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 배열되어, 도펀트 소스 가스는 이러한 가스 공급 라인을 통해 고전압 단자 인클로저(220)로 유동한다. 가스 매니폴드가 고전압 단자 인클로저(220) 내에 배치되어, 이온 소스로의 유동을 위해 전달 라인(226) 내로 가스를 전달하도록 구성된다. 이온 소스 내에서, 도펀트 소스 가스는 이온화되어 이온 빔을 발생시킨다. 따라서 발생된 이온 빔은 이온 주입기(230) 내로 전달되고, 전기장에 의해 가속되어 이온을 기판 내로 주입시킨다.
도 4에 도시되는 예시적 배열체에 의하면, 도펀트 소스 가스는 접지 전압으로 유지되는 주입 시스템 외측 인클로저(204) 내에 제공될 수 있다. 절연 가스 공급 라인은 전기 절연 물질로 제조되어, 도펀트 소스 가스가 "전압 갭을 점프"하여 고전압 단자 인클로저 내로 들어갈 수 있고, 이온 소스 챔버로 후속 전달을 위해 가스 매니폴드 유도 회로 내로 들어갈 수 있다.
도 4의 실시예의 도펀트 소스 가스는 임의의 적절한 타입의 가스일 수 있고, 예를 들어, B2F4 디보레인, 삼플루오르화붕소, 또는 도펀트 소스 가스 혼합물, 예를 들어, B2F4 및 디보레인의 혼합물을 포함할 수 있다. 도펀트 소스 가스는 동위원소 농축형일 수 있고, 또는, 성분 중 적어도 하나가 동위원소 농축형인 도펀트 소스 가스 혼합물을 지닐 수 있다.
앞서의 배열체는 이온 주입 시스템 내 고전압 전위에서 이온 소스 도펀트 가스 공급을 저장하는 문제점을 극복한다. 이러한 문제점은, 고전압 단자 인클로저의 값비싼 공간이 이러한 시스템의 원 장비 제조자에 의해 이온 주입 시스템 내에서 설계되어야 한다는 요건과, 고전압 단자 인클로저 내 도펀트 소스 가스 공급 용기의 크기 및 중량에 대한 대응하는 제한과, 자가 호흡 장치(SCBA)를 포함하고 국부 영역 진공화를 요하는 고전압 단자 인클로저 내 도펀트 소스 가스 공급 용기의 수동 교체의 필요성을 포함한다. 이러한 문제점들은 많은 양의 도펀트 소스 가스를 소모하는, 그리고, 평판 디스플레이 또는 태양전지와 같은 고표면적 주입 응용예에 대한 이온 소스와 같은, 고부피 유량을 필요로 하는, 이온 소스의 경우에 특히 문제가 된다.
상술한 접근법은 고전압 단자 인클로저 내부보다 주입기 외측 인클로저 내부에서 접지 전위에 하나 또는 그보다 많은 도펀트 소스 가스 공급 용기를 위치시킬 수 있다. 공급 용기는 임의의 적절한 타입의 용기일 수 있고, 예를 들어, 도펀트 소스 가스가 흡착 상태로 저장되고 분배 상태 하에 흡착제로부터 제거되는, 흡착-기반 용기를 포함할 수 있다. 이러한 타입의 용기는 상표면 SDS 하에 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능하다. 대안으로서, 공급 용기는 VAC 하에 ATMI, Inc.(미국 코네티컷주 댄버리 소재)으로부터 상용 가능한 것과 같이, 내부 압력-조절식 도펀트 소스 가스 공급 용기를 포함할 수 있다. 이러한 SDS® 및 VAC® 용기는 대기압 미만의 압력에서 도펀트 소스 가스를 전달하는데 유용하게 이용된다.
따라서, 도 4에 도시되는 바와 같은 도펀트 소스 가스 공급 용기는 대기압 미만의 압력에서 도펀트 소스 가스를 전달하도록 구성될 수 있고, 가스가 전압 갭을 거쳐 고전압 단자로 전달될 수 있도록 절연 가스 공급 라인에 연결된다. 실린더와 절연 가스 공급 라인 사이의 연결 라인은 과량의 압력 강하를 피하기 위해 짧은 것이 바람직하다.
이러한 배열체에서, 주입기 외측 인클로저 내부에 하나의 가스 타입의 하나 이상의 도펀트 소스 가스 공급 용기가 존재할 수 있고, 또는, 복수의 연결 라인 및 복수의 절연 가스 공급 라인과 함께 복수의 가스 타입의 복수의 도펀트 소스 가스 공급 용기가 존재할 수 있으며, 복수의 도펀트 소스 가스 중 특정 가스, 또는 서로 다른 도펀트 소스 가스의 특정 혼합물이, 고전압 단자 인클로저 내의 매니폴드에 전달될 수 있다. 모든 도펀트 소스 가스 공급 용기는 주입기 외측 인클로저 내에 배치될 수 있고, 또는 대안으로서, 일부 도펀트 소스 가스 공급 용기가 주입기 외측 인클로저에 배치될 수 있고, 다른 일부는 고전압 단자 인클로저 내부에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 고전압 단자 인클로저는 도 2의 실시예와 연계하여 설명되는 일반 타입의 배열체에서 가스 박스로 이용될 수 있고, 하나 이상의 국부 공급 용기는 가스 박스 내에 구성되고, 재충전 도펀트 소스 가스는 원격 공급 용기로부터 국부 공급 용기로 전달되며, 원격 공급 용기는 도 2의 실시예에 반해, 주입기 외측 인클로저 내부에 위치한다.
절연 가스 공급 라인 내부의 압력은, 안전성 개선을 위해 대기압 미만인 것이 유리하지만, 고전압 항복이 발생하지 않음을 보장하기 위해 충분히 높아야 한다. 도펀트 소스 가스 타입, 절연 가스 공급 라인의 길이, 및 인가 전압에 따라, 절연 가스 공급 라인 내부의 압력은 구체적 실시예에서, 0.1 내지 0.95 기압의 범위에 놓일 수 있다.
가스 연결 라인(가령, 도 4의 가스 피드 라인(212))이 금속이고 절연 가스 공급 라인은 전기 절연 물질(가령, 글라스, 세라믹, 폴리테트라플루오로에틸렌, 등)로 제조되기 때문에, 두 물질 사이에 적절한 시일(seal)이 제공되어야 한다. 따라서, 시일(가령, 글라스-금속, 세라믹-금속, O-링, 등)의 속성은, 특히, 독성 또는 부식성이 큰 도펀트 가스의 이용시, 누설 및/또는 파손의 위험 및 가능성을 최소화시키도록 적절히 선택되어야 한다.
도 4에 도시되는 상술한 구조의 안정 상의 장점은, (i) 금속 공급 라인과 절연 가스 공급 라인 내 압력이 대기압 미만이어서, 가스 공급으로부터 주변 환경으로보다는 외부로부터 가스 공급 시스템 내로 누설이 나타난다는 점과, (ii) 도펀트 소스 가스 공급 용기가 대기압 미만의 압력에서의 유체 공급을 위해 배열되고, 누설율이 본질적으로 제한된다는 점과, (iii) 전체 가스 공급 및 전달 시스템이 기존 벤트 인클로저, 즉, 주입기의 외측 접지 인클로저 내에 수용된다는 점을 포함한다.
가스 박스 내 국부 공급 용기가, "비-전압" 작동 주기 중 원격 공급 용기에 의해 가스 박스 내 국부 공급 용기의 충전을 위해 배열되는 원격 벌크 공급 용기와 함께 사용될 때(즉, 가스 박스가 접지 전위에 비해 높은 전위에 놓이지 않을 때), 앞서 설명한 VAC® 용기와 같이, 내부 압력-조절식 용기를 원격 용기로 이용하는 것이 바람직할 수 있고, 국부 도펀트 가스 공급 용기는 기언급한 SDS® 유체 공급 용기와 같은, 흡착제-기반 유체 공급 용기이며, 도펀트 공급 가스는 용기 내 흡착 매체 상에 흡착식으로 보지되고, 분배 작동 중 흡착제로부터 제거되도록 분리된다.
대안으로서, 두 원격 공급 용기 및 국부 온-보드 용기 모두 흡착제-기반 유체 공급 용기일 수 있다.
용기 타입에 관계없이, 가스 박스 내 온-보드 용기에 유체를 제공하는 원격 공급 용기는 이온 주입 시스템에 인접하여 주입 설비에 배치가능한 별도의 인클로저 구성요소로 가스 캐비넷 내에 제공될 수 있다. 이러한 가스 캐비넷 내의 용기는 일련의 분배 작동을 위해 배열될 수 있어서, 가스 캐비넷 내의 이러한 용기들 중 하나가 소모되거나 지점 고갈 지점에 있을 때, 주입 시스템의 가스 박스 내 국부 용기의 충전을 위해 분배 연속성을 제공하기 위해 분배가 두 번째(또는 다음번 용기)로 전환된다. 따라서, 본 발명이 이온 주입 툴로의 도펀트 소스 가스의 전달을 위한 다양한 잠재적 배열체를 고려하고, 앞서의 배열체들의 조합이 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 배열체들은 가스 박스 내에, 그리고 주입기 외측 인클로저 내에, 그리고, 벌크 공급 또는 소스 용기로부터 온-보드 용기의 충전을 위해 인클로저 외부에, 도펀트 소스 가스 용기를 포함할 수 있다. 가스 박스가 높은 전위에 놓이는, 고전압 작동의 주기들 사이에서 온-보드 가스 박스 용기의 충전을 위한 배열체가 또한 고려되고, 온-보드 공급 용기로부터 보충되는 가스 박스 내 용기로부터 연속적으로 이온 주입 툴에 도펀트 소스 가스가 공급되는 배열체가 또한 고려되며, 가스 박스가 유동 회로만을 지니고, 가스 박스 외부의 소스 용기로부터 공급되는 가스가 "절연 갭을 점프"하여 절연 도펀트 소스 가스 공급 통로를 통과하며, 선택적으로, 가스 박스 외부에, 외측 인클로저에 위치하는 소스 용기에 공급 관계로 외측 인클로저 외부에 위치하도록 추가적인 도펀트 소스 가스 공급 용기가 구성되는 배열체가 또한 고려된다.
본 발명은 그 특징, 형태, 실시예의 관점에서 여기서 다양하게 제시된 바와 같이, 특정 구현예에서, 이러한 특징, 형태, 및 실시예의 일부 또는 전부를 포함하는 것으로, 구성되는 것으로, 또는 본질적으로 구성되는 것으로 구현될 수 있고, 그 요소 및 구성요소들은 발명의 다양한 추가적 구현예를 구현하기 위해 합체될 수 있다. 본 발명은 다양한 치환 및 조합으로 이러한 특징, 형태, 및 실시예를, 발명의 범위 내에 있는 것으로, 고려한다. 따라서, 개시되는 대상은 이러한 구체적 특징, 형태, 및 실시예의 이러한 조합 및 치환을, 또는 그 중 선택된 것을, 포함하는 것으로, 구성되는 것으로, 또는 실질적으로 구성되는 것으로 명시될 수 있다.
본 설명이 발명의 구체적인 형태, 특징, 및 예시적 실시예를 참조하여 앞서 제시되었으나, 발명의 용도는 이에 제한되지 않고, 여기서의 설명에 기초하여 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 제시될, 다른 수많은 변형예, 수정예, 및 대안의 실시예로 확장되고 이를 포괄한다. 이에 대응하여, 이후 청구되는 발명은 이러한 변형예, 수정예, 및 대안의 실시예의 범주에서 가장 넓게 간주 및 해석될 것을 지향한다.
Claims (31)
- 접지부에 대해 높은 작동 전압에 있는 가스 박스로부터 이온 주입 툴에 도펀트 소스 가스를 전달하기 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 있어서,
상기 가스 박스 및 이온 주입 툴은 외측 인클로저 내에 위치하고, 상기 도펀트 소스 가스 공급 장치는 장치 배열체 (A) 및 (B)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 배열체로 배열되며,
상기 장치 배열체 (A)는, 상기 외측 인클로저 외부의, 이온 주입 시스템의 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기; 상기 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기; 및 상기 도펀트 소스 가스 공급 용기를 상기 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 상호연결하고, 상기 이온 주입 툴이 비-작동 상태에 있고 상기 가스 박스가 상기 높은 작동 전압에 있지 않을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함하고,
상기 장치 배열체 (B)는, 상기 가스 박스 외부의, 상기 외측 인클로저 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 용기; 상기 가스 박스 내에 배치되도록 구성된 유동 회로로서, 상기 가스 박스의 내부에는 도펀트 소스 가스 용기가 배치되어 있지 않은, 상기 유동 회로; 및 상기 도펀트 소스 가스 용기로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록, 그리고 상기 가스 박스가 상기 높은 작동 전압에 있을 때에 상기 가스 박스 내의 유동 회로에 상기 도펀트 소스 가스를 전달하도록 구성된 전기 절연형 도펀트 소스 가스 공급 라인을 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치 배열체 (A)를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치 배열체 (B)를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 가스 박스 외부에, 상기 외측 인클로저 내에 위치하는 상기 도펀트 소스 가스 용기에 대해 공급 관계로, 상기 외측 인클로저 외부에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기를 더 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 가스 박스와, 상기 가스 박스로부터 도펀트 소스 가스를 수용하도록 구성된 이온 주입 툴을 수용한 외측 인클로저를 포함하는 이온 주입 시스템에 있어서,
상기 이온 주입 시스템은 제 1 항에 따른 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함하는
이온 주입 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 도펀트 소스 가스 공급 장치는 상기 장치 배열체 (A)로 배열되는
이온 주입 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 도펀트 소스 가스 공급 장치는 상기 장치 배열체 (B)로 배열되는
이온 주입 시스템. - 이온 주입의 방법에 있어서,
제 1 항에 따른 도펀트 소스 가스 공급 장치의 이용을 포함하는
이온 주입 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 이온 주입은 반도체 생산품, 평판 디스플레이 생산품, 및 태양전지 생산품으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 생산품을 제조하기 위한 처리에서 수행되는
이온 주입 방법. - 가스 박스를 포함하는 이온 주입 시스템을 위한 도펀트 소스 가스 공급 장치에 있어서,
상기 이온 주입 시스템의 상기 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 공급 용기와,
상기 이온 주입 시스템의 상기 가스 박스 내에 위치하도록 구성된 도펀트 소스 가스 국부 용기와,
상기 도펀트 소스 가스 공급 용기를 상기 도펀트 소스 가스 국부 용기에 공급 관계로 상호연결하고, 상기 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키도록 구성된 공급 라인을 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 라인은, 상기 공급 라인을 통한 가스의 유동을 제어하도록 마련된 중앙 처리 장치를 포함하는 조립체에 의해, 상기 이온 주입 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 도펀트 소스 가스를 유동시키도록, 그리고 상기 이온 주입 시스템이 작동 상태에 있을 때 진공화되거나 비활성 가압 가스로 충전되도록 구성되는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 중앙 처리 장치는 상기 공급 라인을 통한 가스의 유동을 제어하는 적어도 하나의 밸브와 작동 가능하게(operatively) 연결되는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 밸브는 상기 공급 라인 내에 적어도 하나의 밸브를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 밸브는 상기 도펀트 소스 가스 공급 용기의 밸브 헤드 내에 유동 제어 밸브를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 라인은 절연 물질로 구성되는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 절연 물질은 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 라인은 단일 도관을 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 라인은 동축 이중 도관을 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 라인은 중앙 로드 구조체(central rod structure)를 에워싸는 도관을 포함하고, 상기 중앙 로드 구조체는 각각의 통로를 통해 복수의 가스 스트림을 유동시키도록 내부에 복수의 통로를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
도펀트 소스 가스의 상기 공급 라인을 퍼징하기 위해 가스 퍼징 조립체를 더 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 용기는 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 국부 용기는 상기 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성(sorptive affinity)을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 국부 용기는 상기 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 공급 용기는 아르신, 포스핀, 삼플루오르화붕소 및 실레인으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 도펀트 소스 가스를 수용하는
도펀트 소스 가스 공급 장치. - 제 10 항에 따른 도펀트 소스 가스 공급 장치를 포함하는
이온 주입 시스템. - 가스 박스를 포함하는 이온 주입 처리 시스템을 작동하는 방법에 있어서,
상기 가스 박스 내에 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를 배치하는 단계와,
상기 도펀트 소스 가스 저장 및 분배 국부 용기를, 상기 가스 박스에 대해 원격 관계로 위치하는 도펀트 소스 가스 공급 용기에 공급 라인에 의해 연결하는 단계와,
상기 이온 주입 처리 시스템이 비-작동 상태에 있을 때에만 상기 공급 용기로부터 상기 국부 용기로 도펀트 소스 가스를 유동시키는 단계를 포함하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 이온 주입 처리 시스템 내의 이온 소스의 여기(energization)를 수반하는 상기 이온 주입 처리 시스템의 작동 중에는 상기 공급 라인을 진공 상태 또는 가압 비활성 가스로 충전된 상태로 유지하는 단계를 포함하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 공급 용기는 압력-조절식 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 국부 용기는 상기 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 국부 용기는 상기 도펀트 소스 가스에 대한 흡착 친화성을 갖는 물리적 흡착제를 수용한 가스 저장 및 분배 용기를 포함하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 공급 용기는 아르신, 포스핀, 삼플루오르화붕소 및 실레인으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 도펀트 소스 가스를 수용하는
이온 주입 처리 시스템 작동 방법.
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