【手続補正書】
【提出日】平成29年6月9日(2017.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースにドーパントを注入する方法であって、
イオン源のチャンバ内に供給ガス及び希釈ガスを導入するステップであって、該供給ガスが、第３族元素又は第５族元素を含むドーパントとフッ化物とを含む分子を含み、該希釈ガスが、水素と第４族元素とを含む分子、又は水素と前記ドーパントとは反対の導電性を有する化学種とを含む分子を含み、導入されるガスの総体積の３％〜４０％が前記希釈ガスを含む、ステップと、
前記チャンバ内の前記供給ガス及び前記希釈ガスをイオン化するステップと、
前記チャンバからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースに向けて加速するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記希釈ガスは、水素と第４族元素とを含む分子を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第４族元素は、ケイ素又はゲルマニウムを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ドーパントは、第３族元素を含み、前記希釈ガスは、水素と第５族元素とを含有する分子を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第３族元素はホウ素を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第５族元素は、リン又はヒ素を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ドーパントはホウ素を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
引き出された前記イオンは、質量分析を経ずに前記ワークピースに注入される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導入されるガスの総体積の３〜２０％は、前記希釈ガスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ワークピースにホウ素を注入する方法であって、
イオン源のチャンバ内に供給ガス及び希釈ガスを導入するステップであって、該供給ガスが、ホウ素とフッ素とを含有する分子を含み、該希釈ガスが、水素と第５族元素とを含有する分子を含み、導入されるガスの総体積の３％〜２０％が前記希釈ガスを含む、ステップと、
前記チャンバ内の前記供給ガス及び前記希釈ガスをイオン化するステップと、
前記チャンバからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースに向けて加速するステップとを含み、引き出された前記イオンは、質量分析を経ずに前記ワークピースに注入される方法。
【請求項１１】
前記供給ガスはＢＦ３又はＢ２Ｆ４を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記希釈ガスはＰＨ３又はＡｓＨ３を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ワークピースにホウ素を注入する方法であって、
イオン源のチャンバ内に供給ガス及び希釈ガスを導入するステップであって、該供給ガスが、ホウ素とフッ素とを含有する分子を含み、該希釈ガスが、水素とゲルマニウムとを含有する分子を含み、導入されるガスの総体積の１０％〜２０％が前記希釈ガスを含む、ステップと、
前記チャンバ内の前記供給ガス及び前記希釈ガスをイオン化するステップと、
前記チャンバからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースに向けて加速するステップとを含み、引き出された前記イオンは、質量分析を経ずに前記ワークピースに注入される方法。
【請求項１４】
前記供給ガスはＢＦ３を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記供給ガスはＢ２Ｆ４を含む請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ワークピースにドーパントを注入する方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
イオン注入機のイオンビーム品質を改善する方法を開示する。一部のイオン注入システムでは、イオン源に由来する汚染物質が所望のイオンと共に引き出され、これによりワークピースに汚染物質が導入される。このような汚染物質はイオン源チャンバ内の不純物であることもある。この問題は、引き出しイオンビームの質量分析を行わない場合に悪化するが、所望の供給ガスがハロゲンを含む場合には更に深刻化する。イオン源チャンバ内に希釈ガスを導入することによりチャンバ内面上のハロゲンの悪影響を軽減することができ、引き出されるイオンビーム中の汚染物質を減少させることができる。いくつかの実施態様において、希釈ガスはゲルマン又はシランであってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１のソースガスは供給ガスとも呼び、フッ素と組み合わせたホウ素等のドーパントを含んでもよい。したがって、供給ガスは、ＤＦＮ又はＤｍＦｎ［式中、Ｄは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は他の第３族若しくは第５族元素であってもよいドーパント原子である］の形をとり得る。第２のソースガスは希釈ガスとも呼び、ＸＨｎ又はＸｍＨｎ［式中、Ｈは水素である］の化学式を有する分子であってもよい。Ｘは、例えば上述のドーパント種のいずれかであってもよい。別法として、Ｘは、ワークピース１６０の導電率に影響を及ぼさない原子であってもよい。例えば、ワークピース１６０がシリコンを含む場合、Ｘはシリコン又はゲルマニウム等の第４族元素であってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
換言すると、供給ガスはＢＦ３又はＢ２Ｆ４であってもよく、希釈ガスは例えばＰＨ３、ＳｉＨ４、ＮＨ３、ＧｅＨ４、Ｂ２Ｈ６、又はＡｓＨ３であってもよい。ただし、ここで列挙した化学種は使用可能な選択肢である。他の供給ガス種及び希釈ガス種も可能であることを理解されたい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
意外なことに、汚染物質は希釈ガス濃度の増加に比例して減少するわけではないことが判明した。換言すると、希釈ガスの量が一定の閾値を超えると、ドーパント電流に対する汚染物質電流の比が実際に増加する。これは、一定の閾値を超えたところでチャンバ壁１０７の内面上にコーティングを追加してもフッ素イオンに対する保護は殆ど又は全く改善されないことに起因し得る。また、希釈ガスの割合が高まると高プラズマ電位等のプラズマパラメータが変化し、その結果、希釈ガスイオンによるチャンバ壁１０７の付加的なスパッタリングが引き起こされる可能性がある。チャンバ壁１０７の付加的なスパッタリングは汚染レベルの増加を招くおそれがある。したがって、ドーパント電流が希釈ガス濃度に応じて減少し、且つ汚染物質濃度が一定のままである又は特定の閾値を超えたところで増加に転じる場合、イオンビーム中の汚染物質の割合は必然的に高まることになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図２から分かるように、棒グラフで表されるドーパント電流は希釈ガスが存在しないときに最大となる。本例ではＧｅＨ４である希釈ガスの濃度が増加するにつれて、ドーパント電流はほぼ線形に減少している。このグラフはドーパント電流と希釈ガス濃度の特定の関係を示しているが、この関係は使用される試験条件に応じて異なる可能性があることに留意されたい。例えば、プラズマチャンバ内部の希釈ガス、ＲＦ電力レベル、又は圧力（若しくは流量）が異なれば、結果も異なる可能性がある。したがって、図示の棒グラフは、ドーパント電流と希釈ガス濃度との間の一般的な傾向を表すものとする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
線３００は、ビーム不純物の測定値を示す。この測定値は、上述した化学種のうちの一種又は複数であり得る汚染物質の、イオンビーム中のドーパントに対する百分率として定義される。予想どおり、希釈ガス濃度が０％から１０％まで増加する範囲では、ビーム不純物の減少が確認される。上述したように、このことは希釈ガス中の水素のコーティング作用に起因するものと思われる。場合によっては、希釈ガス中の他の化学種がコーティング作用に影響していることも考えられる。例えばＧｅＨ４の場合、水素分子は軽いため迅速に圧送することができる。しかしながら、ＧｅＨ４は水素が結合した重い分子であり、したがって輸送時間が長くなる可能性があり、チャンバ表面と反応して該表面を被覆する可能性が高い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
しかしながら、意外なことに、ビーム不純物は希釈ガス濃度が約３０％に達するまでは比較的フラットに推移している。換言すると、希釈ガスの導入量が増加しているにも関わらず、ドーパント量に対する汚染物質量は相対的に一定である。約５％〜３０％の範囲にわたって、ビーム不純物は約１％未満である。驚くべきことに、希釈ガス濃度が約３０％を超えるとビーム不純物が劇的に増加し、ガス混合物が６０％希釈ガスである場合は５％を超えるレベルに達する。ビーム不純物は、希釈ガス濃度が５％〜３０％のときに最小となり得る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このように、ビーム不純物が低減された引き出しイオンビーム１８０は、二種のソースガスを使用して形成可能である。第１のソースガス、即ち供給ガスは、ＢＦ３やＢ２Ｆ４のようにホウ素とフッ素の両方を含有する化学種であってもよい。第２のソースガス、即ち希釈ガスは、水素と、シリコン又はゲルマニウム、例えばシラン（ＳｉＨ４）又はゲルマン（ＧｅＨ４）とを含む化学種であってもよい。これら二種のソースガスは、イオン源１００のチャンバ１０５内に同時導入又は順次導入され、該チャンバ内でイオン化される。イオン源は、ＲＦアンテナ１２０によって生成されるＲＦエネルギーを使用してもよい。別の実施形態において、イオン源はＩＨＣを用いた電子の熱電子放出を利用してもよい。イオン源は、他のガスイオン化方法を使用してもよい。これら二種のソースガスは、全ガスの５％〜３０％（体積％）は希釈ガス、残りは供給ガスとなるように導入してもよい。両ソースガスに由来するイオンはそれぞれ電極１３０、１５０を使用して開口１４０から引き出され、ワークピース１６０に向けて加速され、ワークピース１６０に注入される。先述したように、これらのイオンの質量分析を行わなくてもよいということは、全ての引き出されたイオンがワークピース１６０に注入されることを意味する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
別の例において、希釈ガスは反対の導電性を有するドーパントを含んでもよい。例えば、第１のソースガス、即ち供給ガスは、ＢＦ３やＢ２Ｆ４のようにホウ素とフッ素の両方を含有する化学種であってもよい。第２のソースガス、即ち希釈ガスは、水素と、リン、窒素、ヒ素等の第Ｖ族元素とを含む化学種であってもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上記の説明では、ガスの総体積の約５％〜３０％を希釈ガス範囲とする場合について論じた。しかしながら、いくつかの実施形態ではこの範囲は異なることもある。例えば、いくつかの実施形態では、希釈ガス濃度を１〜１０％、２〜１０％、３〜１０％、５〜１０％等の範囲とし、上限を１０％としてもよい。別の実施形態では、希釈ガス濃度を１〜１５％、２〜１５％、３〜１５％、５〜１５％、７〜１５％等の範囲とし、上限を１５％としてもよい。別の実施形態では、希釈ガス濃度を２〜２０％、３〜２０％、５〜２０％、７〜２０％、１０〜２０％等の範囲とし、上限を２０％としてもよい。別の実施形態では、希釈ガス濃度を３〜３０％、５〜３０％、７〜３０％、１０〜３０％、１５％〜３０％等の範囲とし、上限を３０％としてもよい。別の実施形態では、希釈ガス濃度を３〜４０％、５〜４０％、７〜４０％、１０〜４０％、１５〜４０％、２０〜４０％等の範囲とし、上限を４０％としてもよい。別の実施形態では、希釈ガス濃度を５〜５０％、７〜５０％、１０〜５０％、１５〜５０％、２０〜５０％、２５〜５０％等の範囲とし、上限を５０％としてもよい。最後に、別の実施形態では、希釈ガス濃度を５〜６０％、７〜６０％、１０〜６０％、１５〜６０％、２０〜６０％、２５％〜６０％、３０〜６０％の範囲とし、上限を６０％としてもよい。