(57)【要約】半導体基材のドーピングにおいて、低圧ドーパントガスを高電圧イオン源に配送するシステムであって、ガスが高電圧イオン源に入る前に、電子イオン化カスケードを維持する水準より低くなるまで電子加速効果を下げるために、高電圧イオン源の上流側の電子エネルギーを調節することで、低圧におけるガスの望ましくないイオン化を抑制する。具体的適用におけるガス配送システムはガス流路、ガス流路の少なくとも一部と電気的に接続してそこに電場を印加する電圧発生装置、およびガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子の加速長を調節してガス流路中でのイオン化を抑制するために設置される妨害構造物とを有する。
2009507344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧ガスをその供給器から、供給器に比較して高い電圧ポテンシャルで特徴付けられるイオン源へ移送するために適するガス配送器であって、
前記ガス配送器は、ガス流路；少なくともガス流路の一部と電気的に接続していてそこに電場を印加するための電圧発生器；および前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルに関係する前記低圧ガスの電子加速長を調節するように適合した妨害構造物とを有する低圧ガス配送器。  
【請求項２】
妨害構造物が前記ガス流路の非線形形態物、およびガス流路に設置されている衝突構造物から成る群から選ばれる構造物を有する請求項１に記載のガス配送器。
【請求項３】
妨害構造物が前記ガス流路の非線形形態物を有する請求項２に記載のガス配送器。
【請求項４】
前記ガス流路の非線形形態物がループ状のまたはジグザグ状の形態物である請求項３に記載のガス配送器。
【請求項５】
妨害構造物がガス流路に設置された衝突構造物を含む請求項２に記載のガス配送器。
【請求項６】
衝突構造物が、低圧ガスが前記ガス流路を流れる際に前記低圧ガスの電子の加速を抑止するような大きさの細孔寸法を有している多孔質材料体を有する請求項５に記載のガス配送器。
【請求項７】
衝突構造物が、低圧ガスが前記ガス流路を流れるときに、前記低圧ガスの電子の視線上の加速を防止するためにガス流路中に設置されたバッフル部材を有する請求項５に記載のガス配送器。
【請求項８】
衝突構造物が衝突物品の床を有する請求項５に記載のガス配送器。
【請求項９】
衝突物品が絶縁材料の球状粒子を有する請求項８に記載のガス配送器。
【請求項１０】
絶縁材料がセラミックス、ガラスまたはポリマー材料を有する請求項９に記載のガス配送器。 
【請求項１１】
床が、床の全容量に基づいて約２０から約２５％の範囲の空隙容量を有する請求項１０に記載のガス配送器。
【請求項１２】
衝突構造物が主要な入口および出口面を有する多孔質セラミックディスクを有しており、前記多孔質セラミックディスクはガス流路中で、ガスが前記ガス流路を流れるときに多孔質セラミックディスクの主要な入口面を通って主要な出口面に流れるようにするために、その主要な入口および出口面が前記ガス流路をガスが流れる方向と逆向きになるように配置されている請求項５に記載のガス配送器。
【請求項１３】
多孔質セラミックディスクを絶縁器本体に組み込んでおり、入口フランジは多孔質セラミックディスクの主要な入口面に接触し、および出口フランジは多孔質セラミックディスクの主要な出口面に接触しており、前記入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口フランジの開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、前記出口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して前記出口フランジの開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、前記入口フランジに電気的アースが接続し、前記出口フランジに電源が接続している請求項１２に記載のガス配送器。
【請求項１４】
衝突構造物は、開口列を有する空間的に離隔したディスクの集合体を有しており、前記集合体の隣接したディスク対の開口列は互いに一致していないものである請求項５に記載のガス配送器。
【請求項１５】
空間的に離隔しているディスクの前記集合体が、一連の奇数番号の付されたディスクと、それに交互に並んだ一連の偶数番号の付されたディスクとを有しており、前記奇数番号の付されたディスクは同一の第一の開口列を有し、前記偶数番号の付されたディスクは同一の第二の開口列を有している請求項１４に記載のガス配送器。
【請求項１６】
空間的に離隔したディスクの前記集合体が絶縁器本体に組み込まれており、入口フランジは前記集合体の最初のディスクと空間的に離隔した関係にあり、および出口フランジは前記集合体の最終のディスクと空間的に離隔した関係にあり、前記入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口フランジの開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、前記出口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス配送管が結合して前記出口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、前記入口フランジに電気的アースが接続しており、前記出口フランジに電圧源が接続している請求項１５に記載のガス配送器。
【請求項１７】
前記衝突物品の床が前記ガス流路の部分を取り囲んでいる絶縁管中に設置され、入口末端プレートが絶縁管の最初の端を取り囲み、前記入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口末端プレートの開口部と閉じたガス流連絡を形成し、出口末端プレートは絶縁管の第二の端を取り囲み、前記出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して前記出口末端プレートの開口部と閉じたガス流連絡を形成し、電気アースが前記入口末端プレートに接続し、そして電圧源が前記出口末端プレートに接続している、請求項８に記載のガス配送器。
【請求項１８】
前記衝突物品が球、繊維、糸、ストランド、ペレット、および多孔質ウエブから成る群から選ばれた形態を持つ物品を有する請求項１７に記載のガス配送器。
【請求項１９】
前記ガス流路の非線形形態物が、前記ガス流路の部分を取り囲んでいるループ状管によって規定されるループ状形態物であり、入口末端プレートをループ状管の最初の末端に有し、前記入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の前記最初の末端と結合して閉じたガス流連絡を形成しており、出口末端プレートをループ状管の第二の末端に有し、前記出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の前記第二末端と結合して閉じたガス流連絡を形成しており、電気アースが前記入口末端プレートに接続しており、および電圧源が前記出口末端プレートに接続している請求項４に記載のガス配送器。
【請求項２０】
前記ガス流路の非線形形態物が、前記ガス流路の部分を取り囲んでいるループ状管によって規定されるループ状形態物であって、入口末端プレートをループ状管の最初の末端に有し、前記入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の前記第一の末端と結合して閉じたガス流連絡を形成しており、出口末端プレートをループ状管の第二の末端に有し、前記出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の前記第二末端と結合して閉じたガス流連絡を形成しており、電気アースが前記入口末端プレートに接続しており、電圧源が前記出口末端プレートに接続しており、最初の分岐ラインは電気的にアース；電源；および前記ループ状管の第一組のループと相互接続し、前記最初の分岐ラインは前記第一組のループの各々の分岐ラインの両側に抵抗器を有しており、第二の分岐ラインは前記ループ状管の第二組のループと電気的に相互接続し、前記第二の分岐ラインは前記第二組のループに隣接する各ループ対間に抵抗器を有している請求項４に記載のガス配送器。
【請求項２１】
第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中の各抵抗器が同一の抵抗値を有する請求項２０に記載のガス配送器。
【請求項２２】
第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中の抵抗器の少なくとも幾つかが互いに異なる抵抗値を有する請求項２０に記載のガス配送器。
【請求項２３】
請求項１に記載のガス配送器を有する半導体製造設備。
【請求項２４】
半導体製造設備であって、イオン注入装置を有しており、
当該注入装置は、低圧ガス供給器；前記低圧ガス供給器から低圧ガスを受け入れてイオン注入種を製造するのに適したイオン源；前記イオン注入種を受け入れてそれを半導体デバイス基材に衝突させて注入基材物品を製造するのに適した注入室；および前記低圧ガスを前記供給器からイオン源へ移送するのに適したガス配送器とを有しており、
前記ガス配送器は、ガス流路；ガス流路上に電場を印加するためにガス流路の少なくとも一部と電気的に接続している電圧発生器；および前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルに関係する前記低圧ガスの電子加速長を調節するように適合した妨害構造物とを有する半導体製造設備。
【請求項２５】
低圧ガスを、その供給器から、前記供給器に比較して高い電圧ポテンシャルによって特徴付けられるイオン源へ移送するのに適したガス配送器であって、
前記ガス配送器は、ガス流路；ガス流路上に電場を印加するためにガス流路の少なくとも一部と電気的に接続している電圧発生器；前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する前記低圧ガスの電子加速長を調節するように適合した妨害構造物；およびガス流路の種々の部分に沿って電圧降下分布を制御するために前記電圧発生器と電気的に接続している抵抗器の配列とを有するガス配送器。
【請求項２６】
前記妨害構造物は、（i）衝突物品の床、（ii）低圧ガスが前記ガス流路を流れるときに前記低圧ガスの電子の加速を抑止する大きさに成形された細孔寸法を有する多孔質材料体、および（iii）前記低圧ガスの電子の視線上の加速を阻止するためにガス流路中に置かれるバッフル部材の少なくとも一つを有するものである請求項２５に記載のガス配送器。
【請求項２７】
低圧ガスを、その供給器から、前記供給器に比較して高い電圧ポテンシャルによって特徴付けられるイオン源へ配送する方法であって、前記方法はガス流路を備えること、ガス流路の少なくとも一部に電場を印加すること、および前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化を抑制するために、前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する前記低圧ガスの電子加速長を調節することを含むガス配送方法。  
【請求項２８】
前記調節が前記流路中の前記低圧ガスの流れを選択的に妨害することを有する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記選択的に妨害することが、前記ガス流路として非線形なガス流路を提供することを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ガス流路の非線形構造物が、ループ状のまたはジグザグ状の形態物である請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記調節することが、衝突構造物をガス流路に設置することを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
衝突構造物が、前記低圧ガスが前記ガス流路を流れるときに前記低圧ガスの電子の加速を阻止するような大きさの細孔寸法を有する多孔質材料体を有する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
衝突構造物が、前記低圧ガスが前記流路を流れるときに前記低圧ガスの電子の視線上の加速を防止するためにガス流路に設置されるバッフル部材を有する請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
衝突構造物が、衝突物品の床を有する請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
衝突物品が、絶縁材料の球状粒子を有する請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
絶縁材料が、セラミック、ガラスまたはポリマー材料を有する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
床が、床の全容量に基づいて、約２０から約２５％の範囲の空隙空間を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
衝突構造物が、主要入口および出口面を有する多孔質セラミックディスクを有しており、前記多孔質セラミックディスクが、ガスが前記ガス流路を流れるときに多孔質セラミックディスクの主要入口面を通って主要出口面へ流れるようにするために、主要ガス流路中でその主要入口および出口面が前記ガス流路を通るガス流の方向に対して逆方向に向いて配列している請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
多孔質セラミックディスクが絶縁器本体に設置されており、入口フランジが多孔質セラミックディスクの主要入口面に接し、および出口フランジが多孔質セラミックディスクの主要出口面に接しており、前記入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、前記出口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して前記出口フランジと閉じたガス流連絡を形成しており、前記入口フランジに電気アースが接続しており、および前記出口フランジに電圧源が接続している請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
衝突構造物は、開口列を有する空間的に離隔したディスクの集合体を有しており、前記集合体中の隣接したディスク対中の開口列は相互に一致していない請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
空間的に離隔したディスクの前記集合体中で、奇数番号を付された一連のディスクが、偶数番号を付されたディスクと交互になっており、前記奇数番号を付されたディスクの各々は同一の第一の開口列を有し、および偶数番号の付されたディスクの各々は同一の第二の開口列を有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
空間的に離隔したディスクの前記集合体は絶縁器本体中に組み込まれており、入口フランジは前記集合体中で最初のディスクと空間的に隔離された関係にあり、および出口フランジは前記集合体の末端ディスクと空間的に離隔した関係にあり、前記入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成し、前記出口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して前記出口フランジと閉じたガス流連絡を形成し、前記入口フランジに電気アースが接続し、および前記出口フランジに電圧源が接続している請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記衝突物品の床が前記ガス流路の一部を囲んで設置されており、最初の入り口末端プレートが絶縁管の最初の末端を囲んでおり、前記入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して前記入口末端プレート開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、出口末端プレートが絶縁管の第二の末端を囲んでおり、前記出口末端プレートがその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して前記出口末端プレート開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、電気的アースが前記入口末端プレートに接続しており、および電圧源が前記出口末端プレートに接続している請求項３４に記載の方法。
【請求項４４】
前記衝突物品が球、繊維、糸、ストランド、ペレット、および多孔質ウエブから成る群から選ばれた物品を有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ガス流路の非線形形態物が前記ガス流路の一部を囲むループ状の形態物であり、ループ状管の最初の末端に入口末端プレートを有しており、前記入口末端プレートがその中に開口部を有し、そこでループ状管と結合して前記ループ状管の第一末端と閉じたガス流連絡を形成しており、ループ状管の第二の末端に出口末端プレートを有しており、前記出口末端プレートがその中に開口部を有し、そこでループ状管と結合して前記ループ状管の第二末端と閉じたガス流連絡を形成しており、電気的アースが前記入口末端プレートに接続しており、そして電圧源が前記出口末端プレートに接続している請求項３０に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガス流路の非線形形態物が前記ガス流路の一部を囲むループ状の形態物であり、ループ状管の最初の末端に入口末端プレートを有しており、前記入口末端プレートはそこに開口部を有し、そこでループ状管と結合して前記ループ状管の第一末端と閉じたガス流連絡を形成しており、ループ状管の第二の末端に出口末端プレートを有しており、前記出口末端プレートがその中に開口部を有し、そこでループ状管と結合して前記ループ状管の第二末端と閉じたガス流連絡を形成しており、電気的アースが前記入口末端プレートに接続しており、そして電圧源が前記出口末端プレートに接続しており、最初の分岐ラインは電気的にアース；電圧源；および最初の前記ループ状管の最初のループの組と相互に連結しており、前記最初の分岐ラインは分岐ラインの両サイドに前記最初のループの組の一つと相互に連結する抵抗器を有しており、および第二の分岐ラインは前記ループ状管の第二のループの組と相互に連結しており、前記第二の分岐ラインは分前記第二組のループの各隣接するループ間に抵抗器を有している請求項３０に記載の方法。
【請求項４７】
第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中の各抵抗器は同一の抵抗値を有する請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中の抵抗器の幾つかは異なる抵抗値を有する請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
半導体製品を製造する方法であって、当該製造用にガスを配送するために請求項１に記載のガス配送器を用いることを含む方法。
【請求項５０】
前記半導体製品がマイクロエレクトロニックデバイスを有する請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
マイクロエレクトロニクスデバイスがイオン注入されたマイクロエレクトロニクスデバイスを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
半導体製品を製造する方法であって、注入種を形成するために低圧ガスをイオン化すること、および注入された基材物品を製造するためにイオン注入種を半導体デバイス基材上に衝突させることを含む低圧ガスを用いるイオン注入法を含んでおり、
前記方法は、低圧ガスをガス流路を通して前記イオン化のためのイオン源へ流すこと；ガス流路の少なくとも一部分に電場を印加すること；およびガス流路中の前記低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子の加速長を調節することを含む半導体製品の製造方法。
【請求項５３】
基材のドーピングのために高電圧イオン源へ低圧ドーパントガスを配送する方法であり、電子イオン化カスケードを維持する水準より低くなるまで電子加速効果を下げるために、高電圧イオン源の上流側の電子エネルギーを調節することによって、高電圧イオン源に入る前の低圧ドーパントガスの望ましくないイオン化を抑制することを含む方法。
【請求項５４】
低圧ガスをその供給器から、前記供給器に比較して高い電圧ポテンシャルによって特徴付けられるイオン源へ配送する方法であり、
前記方法が、ガス流路を備えること；ガス流路の少なくとも一部に電場を印加すること；および前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子の加速長を調節すること；およびガス流路の種々の箇所に沿っての電圧降下分布を抵抗値的に制御することを含む方法。
【請求項５５】
前記調節は衝突構造物をガス流路中に設置することを含んでおり、前記妨害構造物は（i）衝突物品の床、（ii）低圧ガスが前記ガス流路を流れるときに前記低圧ガスの電子の加速を抑止するような大きさに成形された細孔寸法を有する多孔質材料体、および（iii）前記低圧ガスの電子の視線上の加速を防止するためにガス流路中に置かれるバッフル部材の少なくとも一つを有するものである請求項５４に記載のガス配送器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基質のような材料のドーピングにおいて、低圧ドーパントガスの高電圧イオン源への配送に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５，５１８，５２８号（グレン  エム  トムら（Glenn M. Tom, et al.）に対して１９９６年５月２１日発行）は、例えばイオン注入などの半導体製造操作において有益な吸着剤ベースの流体貯蔵・配送システムを開示している。そのようなシステムにおいて、流体は、流体の貯蔵および配送容器中にある適切な吸着親和性を有する物理的吸着媒体に収着して保持されており、その流体は配送条件下、物理的吸着媒体から脱着される。流体の貯蔵・配送容器は例えば金属シリンダーであることができ、加熱による物理的吸着媒体からの流体の脱着、圧力差に基づく物理的吸着媒体からの流体の脱着、および／またはキャリアーガスを流体の吸着している物理的吸着媒体と接触させるために容器を通過させると云った濃度勾配に基づく物理的吸着媒体からの流体の脱着等の配送条件を含むことができる。
【０００３】
米国特許第５，５１８，５２８号の吸着剤ベースの流体貯蔵・配送システムはエイティエムアイ（ATMI, Inc.）社（ダンバリー，コネクチカット（Danbury, Connecticut））によって登録商標エスディエス（SDS）として商業化されて以来、ドーパントガスをイオン源ユニットへ供給し、イオン注入器へ流入するイオンを発生させるなど、イオン注入への応用に広く使われている。
【０００４】
イオン注入システムはドーパントガス（例えば、アルシン、ホスフィン、ゲルマン、シランなど）の供給、ガスボックス、イオン源ユニット、イオン注入器、および関連した流路網と計装とを有し、このドーパントガス供給は前記のようなドーパントガスを含む通常の高圧ガスシリンダーか、またはそれに代えて、エスディエス（SDS）（登録商標）のような吸着剤ベースの低圧のドーピングガス供給であってよい。イオン注入システムにおいて、ドーパントガスの供給器は常にシステムのガスボックス中に設置される。ガスボックスはイオン源装置に接続されてイオン源装置と同じ高電圧に保たれている囲いである。
【０００５】
前記のイオン注入システムは、一般的には有効であるものの、毒性の、腐食性の、または可燃性のドーパントを接地電位にあるドーパントガス供給器からイオン源装置へ配送することができないという欠陥を含んでいる。具体的には：
（１）ドーパントガス供給器からのガス配送ラインは絶縁材料で作成しなければならないが、高圧のドーパントを供給しようとすると高圧ドーパントガスの配送操作を備えることが求められることから、絶縁ラインおよびそのラインへの接続の信頼性に関わる安全問題のため、高圧ガスを配送するための満足できる方法がない。
（２）一方、前述のエスディエス（SDS）（登録商標）ガス供給設備のような低圧（例えば、常圧以下の）ドーパントガス供給にあっては、低圧ガスの使用において絶縁されたガス配送ラインを跨いで必然的に加えられる高い電圧勾配に由来する低圧ガスのイオン化の結果として、ガスラインのアーク放電やプラズマ放電のような危険性がある。
【０００６】
２００３年２月４日発行のルゼツ（Rzeszut）らの米国特許第６，５１５，２９０号は、第一電位にあるガス供給と第二電位にあるイオン源とを有するイオン注入システムのためのガス配送システムを開示しており、そこでは第二電位は第一電位より大きく、電気絶縁性のコネクターがガス供給とイオン源間を結合している。操作時には、供給ガスは第一電位にある貯蔵場所から第二電位にあるイオン注入システムのイオン源へと配送される。
【０００７】
ルゼツ（Rzeszut）らによって開示されたシステムは、ドーパントガスを高電圧を横切って移送するための高電圧遮断器を利用している。この遮断器は絶縁材料からできた二つの線形な同心円管を有しており、ドーパントガスは内部管を通って流れ、不活性ガスは内部管と外部管との間の環状空間を通って流れる。この配置において、不活性ガスはドーパントガスより高圧状態にあり、そのため、もし漏洩が生じても、ドーパントガスが漏れるよりはむしろ不活性ガスが内部に向かって流れるであろう。しかしながらこの装置は、ドーパントガスのイオン化による破壊を防ぐために、高電圧遮断器を非常に長くする必要があり、またはドーパントガスの圧力を非常に高くする必要があるという欠点を有する。
【０００８】
例として、もしドーパントガスが１トール（torr）において０．５ｍｍの電子平均自由工程を有し１０ｅＶのイオン化ポテンシャルを有するとすれば、１トールのドーパントガス圧で２００ｋＶの電圧ギャップを横切っての破壊を阻止するためには、約１０ｍ長さの管を必要とするであろう。この長さは真直ぐな（直線状の）管としては非実用的なものである。管の長さを減らすためには、ドーパントの最小圧を非常に増やさなければならないことになり、それに応じて低圧のドーパントガス供給器（前述のエスディエス（SDS）（登録商標）ドーパントガス供給器は、例えば、その内容物の大部分を５〜１００トールの圧で配送する）からの利用できるガス量は減らさざるを得ないであろう。代替策としての高圧ガス供給器の使用は、高圧ガスの供給器、高圧遮断器、または関連した流れ循環系（ポンプ、バルブ、付属部品など）からの漏洩事故において、毒性ドーパントガスの潜在的に壊滅的な放出という容認し得ないリスクを生み出すであろう。
【０００９】
それ故に当該技術においては、低圧ドーパントガス供給器を使うことは、高圧供給器に対比してそのようなイオン源に特有な安全性が増加する故に、そして従来システムに特有な高い電圧勾配下でのアーク放電やプラズマ放電への高い感受性がない故に、非常に有益となるであろう。
【００１０】
ドーパントガスが接地電位で配送されるのを可能とするような改良された低圧ドーパントガス供給設備という条件が満たされれば、（ｉ）低圧ガス供給器をガスボックスから離すことができて、それによってイオン注入器の高圧端末内の貴重な空間を解放することができ、（ii）イオン注入器へのドーパントガスの配送を、その特性上より簡単にそしてより効率的にすることができ、そして（iii）大きなドーパントガス容器の使用を可能にし、それによって連続的な容器の切替え操作をより簡単でスピーディなものとする共に、切替え操作間のシステム操作時間（稼働時間）を増加することになるであろう。
【００１１】
「発明の概要」
本発明は、半導体基材のような材料のドーピングに用いる高電圧イオン源への低圧ドーパントガスの配送に関する。
【００１２】
本発明の一つの要旨は低圧ガスをその供給器から、供給器に比較して高電位にあることを特徴とするイオン源へ移送するのに適したガス配送器に関し、そのガス配送器は、ガス流路；その流路に電場を印加するための、電気的に少なくともガス流路の一部と接続している電圧発生器；およびガス流路中での低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節する目的に適した妨害構造物とを有する。
【００１３】
他の要旨として、本発明は前記タイプのガス配送器を有する半導体製造設備に関する。
【００１４】
更に本発明の他の要旨は半導体製造設備に関し、その設備は低圧ガス供給器を有するイオン注入システム；低圧ガスを低圧ガス供給器から受け入れてイオン衝撃種を生成するのに適したイオン源；イオン注入種を受け入れて半導体デバイス基材上にイオン種を打ち込むのに適した注入チャンバー；および低圧ガスをその供給器から前記イオン源へ供給するのに適したガス配送器とを有しており、
そのガス配送器は、ガス流路；その経路に電場を印加するための、電気的に少なくともガス流路の一部と接続している電圧発生器；およびガス流路中での低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節する目的に適した妨害構造物とを有する。
【００１５】
本発明の更なる要旨は低圧ガスを、その供給器から、供給器に比較して高電位にある点で特徴的なイオン源へ配送する方法に関し、その方法は、ガス流路を備えること；その経路の少なくとも一部に電場を印加すること；およびガス流路中での低圧ガスのイオン化を抑制するために、ガス流路中の低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節することを含む。
【００１６】
他の要旨として、本発明は半導体製品を製造する方法に関し、そのような製造のためにガスを配送する前記タイプのガス配送器を有する。
【００１７】
本発明の更なる他の要旨は半導体製品の製造方法に関し、低圧ガスを用いてイオン注入すること；低圧ガスのイオン化によりイオン衝撃種を生成すること；およびそのイオン注入種を半導体デバイス基材表面に衝突させてイオン注入された基材物品を製造することを含んでおり、その方法には低圧ガスを、ガス流路を通って前記のようなイオン化のためにイオン源へと流すこと；ガス流路の少なくとも一部に電場を印加すること；およびガス流路中での低圧ガスのイオン化を抑制する目的で、ガス流路中の低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節することを含む。
【００１８】
更なる要旨として、本発明は低圧ドーパントガスを基材のドーピングのために高圧イオン源に配送する方法に関し、その方法は、低圧ドーパントガスが高圧イオン源に入る前に望ましからざるイオン化を受けることを抑制するために、電子イオン化カスケードを維持する水準より低くなるまで電子加速効果を下げるために、高電圧イオン源の上流側の電子エネルギーを調節することを含む。
【００１９】
本発明の他の要旨、特徴、そして具体的実施態様は以下の開示および請求項から一層完全に明らかになるであろう。
【００２０】
「発明の詳細な説明、および好ましい実施態様」
本発明は半導体基材のような材料のドーピングにおける高電圧イオン源への低圧ドーパントガスの配送に関する。
【００２１】
グレン  エム  トムら（Glenn M. Tom, et al.）らに対して１９９６年５月２１日に発行された米国特許第５，５１８，５２８号、およびルゼツら（Rzeszut, et al.）に対して２００３年２月４日に発行された米国特許第６，５１５，２９０号は、その開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。  
【００２２】
本発明は毒性の、腐食性の、または可燃性のドーパントガスを、接地電位にあるシリンダー容器から高電圧にあるイオン源へ配送することを可能にする。これらのガスは、（ｉ）安全に、即ち、悲惨な漏洩の危険がなく、そして（ii）ガスの電場によるイオン化、これは高電圧の短絡を招き得る、の危険がないように配送されなければならない。
【００２３】
本発明はイオン注入器の外部絶縁層としての電圧として約４ｋＶ／ｃｍの大きさの電場の中を流れる低圧ガスのイオン化放電を防止する。
【００２４】
ここで用いられるように、ガス供給器からイオン源へ配送されるガスについて用いる用語「低圧」は、大気圧以下にあるガスを意味する。本発明の特有な側面および実施態様において、低圧とは７００トール以下の圧力であり得、または多様な他の実施態様では、例えば５００、４００、３００、２００、または１００トールといった具体的な圧力を超えないものであり得る。
【００２５】
電場中にあるガスのイオン化の圧力依存性は、電子がガス分子とイオン化衝突するまでに電子が移動する平均距離、として定義される平均電子自由工程、Ｌｅ、の観点で最も容易に理解できる。Ｌｅは圧力に逆比例し、そしてまた、特定のガス種に依存する。１トールでＬｅはＨｅの約０．７ｍｍから、Ｘｅの約０．１５ｍｍである。イオン化は、衝突が生じた際に分子イオン化ポテンシャルを超える程に電子が電場中で十分に加速された場合に起こる。大抵の種について、イオン化ポテンシャルは５〜２５ｅＶの間である。放電は、イオン化事象のカスケードまたは雪崩が起こったときに生じる。実際にはカスケードでの損失があるため、十分な放電が起きるためには衝突に際しての平均電子エネルギーはイオン化ポテンシャルの約２倍は必要となる。
【００２６】
以下の議論では、Ｋｒを例に使う。Ｋｒのイオン化ポテンシャルは１４ｅＶであり、１トールでＬｅ＝０．２ｍｍである。４ｋＶ／ｃｍの電場中では、電子はイオン化ポテンシャルの２倍を超える約０．１ｍｍまで加速されなければならない。これを「加速長」と称する。１トール（Ｌｅ＝０．２ｍｍ）では、電子は衝突が生じた際に十分なエネルギーを得てイオン化が生じやすく、そして放電も生じ得る。１００トールを超える圧力では（Ｌｅは０．００２ｍｍ未満）、電子が十分なエネルギーを獲得する前に衝突が起こってしまい、イオン化は起こり得ない。０．００１トール未満の圧力では（Ｌｅは２００ｍｍを超える）、電子は十分なエネルギーを獲得するであろうが、衝突が起こる前に配送管や真空チャンバーの壁と衝突することになり、その結果イオン化は稀で放電も起こりそうにない。
【００２７】
本発明の装置は、ガス分子の流れをなお許容しつつ、電子の電場方向への加速を妨げることによって、加速長が電子の平均自由工程とほぼ同程度となる１トール付近の臨界的圧力領域におけるイオン化を妨げる働きをする。
【００２８】
本発明によれば、そのような妨害は表面を電子の視線上の（line-of-sight）通路に配置することによって達成され、そのような配置にあっては、連続する表面間の面間隔は電子加速長の約０．５から約２倍になる。電子加速を妨害することは、電子エネルギーが表面で消失するために、カスケードが拡大するのを防止する。これらの表面は分子の流れを妨害することはない。と言うのは、分子の流れは視線上にない経路による拡散によって生じ得るからである。
【００２９】
本発明はその要旨の一つとして、低圧ガスをその容器から供給器に比較して高電位ポテンシャルにあることを特徴とするイオン源に移送するのに適したガス配送器に関する。ガス配送器は、ガス流路；少なくともガス流路の一部分と電気的に接続してそこに電場を印加する電圧発生器；および前記ガス流路中の低圧ガスのイオン化を抑制するために、前記ガス流路中の前記低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する前記低圧ガスの電子の加速長を調節するように適合した妨害構造物（obstructive structure）を有する。
【００３０】
そのようなガス配送器においては、妨害構造物は、ガス流路の非線形形態物およびガス流路に設置された衝突構造物（impingement stuructures）から選ばれた構造物からなり得る。
【００３１】
妨害構造物は、それがガス流路の非線形形態物から構成されるときには、適切なタイプのいかなる形態物、例えばループ状またはジグザグ状の形態物を有し得る。
【００３２】
更に、またはそれに代えて、妨害構造物はガス流路に設けられた衝突構造物を有することができる。
【００３３】
妨害構造物は適切ないかなるタイプであってもよく、以下の例を含む：低圧ガスがガス流路を流れる際に、低圧ガスの電子の加速をブロックできるような大きさの孔を有する多孔質材料物体；低圧ガスが前記ガス流路を流れる際に、低圧ガスの電子の視線上の加速を阻止するようにガス流路中に置かれるバッフル部材；例えば、ガス流が流路を通過する際にガスが多孔質セラミックスを主入口から入って主出口から抜け出るようにガス流方向に対して横断するような入口面と出口面を備える多孔質セラミックディスク；衝突物品の床、例えばセラミック材料粒子のような絶縁材料の球状粒子の床であって、床全体容量中に約２０〜約２５％の空隙を有するような床；空間的に離隔したディスクの集合体で、各々は開口部の列を有し、当該集合体中で隣接したディスク同士の開口部の列は互いに一致していない（off-register）もの；および／又はその他のいかなる表面要素、構造部材、または物品であって、ガス流路を流れるガスと接触して電子のイオン化カスケードを維持する水準より低くまで電子加速効果を下げるようにするために、高電圧のイオン源に向かって流れるガスの電子エネルギーを調節する表面要素、構造部材または物品。床の空隙容量は、望ましくは、一方では放電を阻止できる程度に電子加速長を制限しつつ、他方ではガスの自由な流通を許容することができる程度に大きい。
【００３４】
一つの具体的実施態様では、多孔質セラミックディスクの主要入口面に接触している入口フランジおよび多孔質セラミックディスクの主要出口面に接触している出口フランジと共に、多孔質セラミックディスクを絶縁器本体に組み込まれた妨害物品として用いることができる。そのような配置において、入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して入口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成している。出口フランジは同様にその中に開口部を有し、そこにガス排出管が結合して出口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成している。ガス配送器の部品として、電気的アースが入口フランジに接続し、電圧源が出口フランジに接続している。
【００３５】
他の実施態様では、ガス配送器は空間的に離隔したディスクの集合体を有しており、その集合体では奇数番のディスクの並びと偶数番のディスクの並びが交互に配列しており、奇数番のディスクは各々同一の第一開口列を構成し、一方偶数番のディスクは各々同一の第二開口列を構成している。
【００３６】
そのような実施態様においては、ディスク集合体中の最初のディスクとの関係において空間的に離隔している入口フランジ、およびディスク集合体中の末端のディスクとの関係において空間的に離隔している出口フランジと共に、空間的に離隔しているディスクの集合体が絶縁器本体に有利に組み込まれている。入口フランジはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して入口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成している。出口フランジは同様にその中に開口部を有し、そこにガス排出管が結合して出口フランジ開口部と閉じたガス流連絡を形成している。この態様では、電気アースは入口フランジに接続しており、電源は出口フランジに接続している。
【００３７】
他の例示的実施態様において、妨害構造物は、絶縁管の最初の末端を取り囲む入口末端プレートを有しガス流路の一部を含む絶縁管中に配置された衝突物品の床を有する。入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこにガス供給管が結合して入口末端プレート開口部と閉じたガス流連絡を形成する。出口末端プレートは絶縁管の二番目の末端を取り囲み、出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこにガス放出管が結合して出口末端プレート開口部と閉じたガス流連絡を形成しており、電気アースは入口末端プレートに連結し、電源は出口末端プレートに連結している。
【００３８】
そのような実施態様における衝突物品は例えばセラミック球、またはウエブ、シート、スクリーン、粒状体、もしくは妨害物品の他の形態物を含む。
【００３９】
他の実施態様ではガス流路の非線形形態物が提供され、それは、ガス流路の一部を取り囲むループ状管で規定されるループ状形態物であって、ループ状管の第一の末端に入口末端プレートを持つ。入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の第一末端と結合して閉じたガス流連絡を形成しており、ループ状管の第二末端には出口末端プレートを備える。出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の第二末端と結合して、閉じたガス流連絡を形成している。電気アースは出口末端プレートに接続し、電源は出口末端プレートに接続している。
【００４０】
更なる具体的実施態様において、ガス配送器は、ガス流路の一部を取り囲むループ状管で規定されるループ状形態物として構成されているガス流路の非線形形態物を含む。ループ状管の第一の末端に入口末端プレートを有する。入口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の第一末端と結合して閉じたガス流連絡を形成している。そして、ループ状管の第二末端には出口末端プレートを備え、出口末端プレートはその中に開口部を有し、そこでループ状管の第二末端と結合して、閉じたガス流連絡を形成している。電気アースは入口末端プレートに接続し、電源は出口末端プレートに接続している。第一分岐ラインは電気的にアース、電源、およびループ状管の第一組のループと相互に連結し、第一分岐ラインは前記ループの第一組と相互結合した分岐ラインの各側に抵抗器を有する。第二分岐ラインはループ状管の第二組のループと電気的に相互連結し、第二分岐ラインは第二組のループに隣接して各対間に抵抗器を有している。
【００４１】
そのような実施態様においては、第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中のそれぞれの抵抗器は同一の抵抗値を有することができ、またはそれに代えて、第一分岐ラインおよび第二分岐ライン中の少なくとも幾つかの抵抗器は互いに異なる抵抗値を持つこともできる。
【００４２】
本発明の他の要旨は、これまでに様々に個別の実施態様として記述してきたようなガス配送器を有する半導体製造設備に関する。
【００４３】
具体的な半導体製造の要旨として、本発明は半導体製造設備に関し、低圧ガス供給器および低圧ガスを低圧ガス供給器から受け入れてイオン衝撃種を発生させるのに適したイオン源を含むイオン注入システム；イオン衝撃種を受け入れてそれを半導体デバイス基質上に衝突させてイオン注入された基質物品を製造するためのイオン注入チャンバー；および低圧ガス供給器からイオン源へ低圧ガスを移送するのに適したガス配送器とを有する。ガス配送器は、ガス流路；ガス流路に電場を印加するために流路の少なくとも一部と電気的に接続した電圧発生器；およびガス流路での低圧ガスのイオン化を抑制するために、低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節するように適合した妨害構造物とを有する。  
【００４４】
更なる要旨として、本発明は低圧ガスをその供給器から、供給器に比較して高い電圧ポテンシャルで特徴付けられるイオン源に配送する方法に関する。この方法はガス流路を提供すること；電場を印加するためにガス流路の少なくとも一部に電場を印加すること；およびガス流路での低圧ガスのイオン化を抑制するために、低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節することを含む。
【００４５】
そのような方法における調節には、ガス流路中の電子の流れを選択的に妨害することを含めることができる。例えば、ループ状やジグザグ状の形態物などのような非線形ガス流路を提供すること、および／又はガス流路中に衝突構造物を設置することである。
【００４６】
衝突構造物としては、上述のように、低圧ガスがガス流路を流れる際に、低圧ガスの電子の加速を阻止するような細孔の大きさにした多孔質材料；低圧ガスがガス流路を流れる際に、低圧ガスの電子の視線上の加速を阻止するためにガス流路中に設置されるバッフル部材；および／又は絶縁材料、例えばセラミック材料などの球状粒子のような衝突物質の床であってもよく、その際、床は望ましい態様でガスがその中を流れるようにするための適切な空隙容量、例えば床全容量の約２０から約２５％の範囲のような空隙容量を有してもよい。
【００４７】
ガスの望ましくないイオン化を抑制するようなガス配送装置と方法を提供するために、上述の多孔質セラミックディスク配列や空間的に離隔した多孔質ディスク集合体などの他の衝突構造物も、電源およびアース部品と組み合わせて採用し得る。
【００４８】
本発明はそれ故、ここに開示されるようなガス配送器を用いる半導体製品の製造を意図する。半導体製品は、イオン注入されたマイクロエレクトロニックデバイスのようなマイクロエレクトロニックデバイスであり得る。
【００４９】
具体的要旨として本発明は、イオン衝撃種を発生させるような低圧ガスのイオン化、
および注入物品を製造するためにそのイオン注入種を半導体デバイス基材上に衝突させることを含む低圧ガスを用いるイオン注入を含む、半導体製品の製造方法に関する。そのような方法は、ガス流路を通して低圧ガスをイオン化のためのイオン源に流すこと；ガス流路の少なくとも一部に電場を印加すること；および低圧ガスのガス流路中でのイオン化を抑制するために、ガス流路中での低圧ガスのイオン化ポテンシャルと関係する低圧ガスの電子加速長を調節することを含む。
【００５０】
本発明のもう一つの方法論的要旨は、低圧ドーパントガスを高電圧のイオン源に基材のドーピングのために配送することに関し、電子イオン化カスケードを維持する水準より低くなるまで電子加速効果を下げるために、高電圧イオン源の上流側の電子エネルギーを調節することによって、基材のドーピングのために高電圧イオン源に入る前の低圧ドーパントガスの望ましくないイオン化を抑制することを含む。
【００５１】
ここで図面に言及すれば、図１は本発明の一つの実施態様に従ったガス流絶縁器１０の略図表示であり、内部流路１４を規定しているガス配送導管１２を有する。ガスは供給管２０中の器具１０の中に、「ガス入る」の矢印で示された方向に流れ込む。供給管２０は製造に適したいかなる材料からでも製作することができ、図示したようにフランジ１８の中に組み込まれ、そのフランジもまた製造に適したいかなる材料からでも製作できる。次にフランジ１８が絶縁器本体１６中に組み込まれ、そしてＯ-リング、ガスケット、その場形成シール、又は他の封止部材のような円周シール２２によって封止される。
【００５２】
供給管２０は多孔質セラミックディスク３０の上昇流面（upstream face）２３で終わる。その下降流面（downstream face）２５において、多孔質セラミックディスク３０は、ガス放出管２６が設置されているフランジ２４に隣接する。そのような配置によって、ガス供給管２０によって導入されたガスは多孔質セラミックディスク３０を通って流れ、「ガス出る」の矢印で示された方向に向かって、ガス配送導管１２の内部流路１４中へ配送されるように、ガス放出管２６に流れ込む。
【００５３】
下降流フランジ２４は、上昇流フランジ１８と同様に、Ｏ-リング、ガスケット、その場形成シール、又は他の封止部材のようなシール２８によって円周状に封止される。管２０および２６はそれぞれ入口、出口フランジ１８および２４へ、溶接、ロウ付け、圧着、溶融結合、または他の適切な固定方法によって固定される。流入側フランジ１８は、接点３８において接地ワイヤ３６に接続し、続いてアース端子に接続して接地電位に保たれる。出口フランジ２４は接点４４においてワイヤ４２に接続し、それが高圧電源４０へと接続することで、出口フランジ２４は高電圧に保たれる。
【００５４】
絶縁器１６はセラミックのようないかなる適当な絶縁材料からも形成される。
【００５５】
多孔質セラミックディスク３０は０．５ｍｍより小さい平均寸法を有する細孔の濃密なネットワークを与えるセラミック材料から形成される。そのような型のセラミック材料はより完全に米国特許第５，９９６，５２８号に開示されており、その開示事項は全て参照する事によって本明細書に組込まれる。セラミック材料の細孔は、電場方向に向かって電子を直線的に視線上に捉えることは許容しないが、ガス分子は細孔ネットワークを通って容易に拡散することができる。一つの実施態様において、多孔質セラミック材料は、ベスビウス  ハイ−テク  セラミックス社（Vesuvius Hi-Tech Ceramics Inc.）、アルフレッド、ニューヨーク（Alfred, New York）、から商業的に入手可能であるような、０．２から１．０ｍｍの細孔寸法およびインチ当たり１０から８０細孔の細孔密度を有する多孔質アルミナである。
【００５６】
図２は本発明のもう一つの実施態様に従ったガス配送器５０の略図表示であり、図１と同一の要素に関しては、各対応する要素はそれぞれ対応するように番号を付してある。図２の器具は、縦方向に（ガス流方向に対して）空間的に離隔して置かれて互いに同軸上に配置された連続する多孔質ディスクの集成体を形成している一連の多孔質セラミックディスク５２、５４、５６、５８、６０、および６２を有する点で、図１の器具とは異なる。そのような集成体において、各構成ディスクは貫通穴を配列として有し、所定のディスク中での穴の配列は、集成体中でその次に続くディスク中の穴の配列とは何の一致もない（out of register）。
【００５７】
この配置は図３中により明確に示されており、図２のＡ−Ａ線に沿って得られたディスク集積体の略図表示であって、最初のディスク５２は、次に続くディスク５４中の穴６７との関係において何ら一致していない穴６６の配列６５を有しており、そのような不一致の多様さが集積体中のディスクの堆積を通して連続している。この配列において、最初のディスク５２中の穴６６のパターンはそれに続くディスク５６および６０中の穴のパターンと同一であり、第二のディスク５４中の穴６７のパターンはそれに続くディスク５８および６２中の穴のパターンと同一である。したがって、その配列中の相隣り合う一対のディスクは、そのようなディスク対の他の穴のパターンとの関係においては何の一致もない穴のパターンを有することになる。
【００５８】
図２および３の配置におけるディスクは、適切な構成材料、例えばセラミック、プラスチック、ステンレススチール等のような、適切な絶縁性のまたは導電性のいかなる材料を用いて、配置中の各ディスクの厚さは約０．５ｍｍより小さく、および隣接ディスク間の間隙は約０．５ｍｍより少なくなるように作成してよい。ディスクはいかなるパターンの穴または隙間を有してもよく、そしてそのような穴は好ましくは、集積体中の隣接ディスク中の穴の視線上配列が無いようにするために、ディスク集成体を通過するガス伝導度は最大化にするように形成され、および配置されてよい。
【００５９】
図１および図２は管１４中における単一のガス流絶縁構造体の配備を説明しているが、複数のガス流絶縁構造体を、十分なイオン源電圧を隔離するために、ガス流路に直列に配置できることは、本発明の広範な実施形態内にあるとして当然である。
【００６０】
更なる実施態様としては、シールからの漏洩またはセラミック容器の破損と係わる付加的安全設備として、ガス流絶縁構造体が排気口囲い（図には示されていない）で囲まれる。ガス流絶縁構造体の直列配置において、各ガス流絶縁体は離隔した排気囲い中に設置されることもあり、またはガス流絶縁構造体の全系列が単一の排気囲いまたはハウジング中に設置されてもよい。
【００６１】
本発明の前述の実施態様は、ドーパントガスを電子の加速を阻止するような大きさの細孔を持つ多孔質材料の中を通して流すことによって、またはドーパントガスの流路中に、視線上の加速が妨げられるようにバッフルを挿入することによって、イオン化を防止している。
【００６２】
本発明のもう一つの要旨では、高い電圧ギャップ中で形成される電場に沿っての電子の加速が、図１〜３の実施態様中に示されたものとは異なるタイプの阻止構造物によって阻止されるような構造的配列によって、ドーパントガスのイオン化が防止される。初めのほうの実施態様にあるように、電子がガス分子のイオン化を生ずるに十分なエネルギーを獲得する前に、電子を阻止することによってイオン化は防止される
【００６３】
図４は、セラミックス球体で満たされた内部容積７４を規定している絶縁管７２を有するガス配送器７０の略図表示である。絶縁管７２はその上流側端で中央開口部８０を持つ端板７８によって閉じられている。ガスはガス供給管中に「ガス入る」矢印で示された方向へ流入する。端板７８は接地ワイヤ８２と連結して次にアース８４へとつながる。多孔質絶縁管７２は、ガス放出管９０が結合している中央開口部８８を有する端板８６によって下流末端で閉じられる。ガスはガス放出管９０から「ガス出る」矢印で示された方向へと流出する。端板８６は高電圧直流電源９２に連結ワイヤ９４で接続している。高圧電源は、例えばスペルマン（Spellman）（ハウプテージ、ニューヨーク（Hauppauge, New York））またはグラスマンハイボルテイジ（Glassman High Voltage）（ハイブリッジ、ニュージャージー（High Bridge, New Jersey））から商業的に入手可能な直流電圧電源のような、適切ないかなる型であってもよい。高電圧源から供給される高電圧のレベルは特有の高電圧イオン源としていかなる適切な特性であることも可能である。一つの実施態様において、高電圧源は５から２００キロボルト（kV）に及ぶ電圧レベルを提供する。
【００６４】
セラミック球体７６はそれに替えて非セラミック絶縁材料その他、いかなる適切なタイプからも構築することができる。球体７６はドーパントガスが床を通って十分に流れることを許容するために、空間（または隙間）スペースのほぼ２０から２５％の容量を持つ密充填床として提供されるが、しかしこれらの球体は、ガスのイオン化を妨げるために、電子飛行最大距離が球体直径の極一部となるような大きさである。管７２の全長はそれ故に、もし絶縁体の球体が管内部容積７４に含まれないとした場合には、実質的に短くすることができる。管の大きさは、その管が採用される特定のガス配送システムと整合性を持ちつつ、いかなる適切な値でよい。ガス配送圧が５から７００トールの領域における一つの実施態様において、管は、約０．１２５インチから約１．０インチまでの範囲の内径、約３インチから約４８インチの長さであり、両端板、各々１インチから８インチの直径を有する多孔質ディスクおよびバッフルディスク、ならびに０．５から３ｍｍの範囲の直径を有するセラミック球体を有する。セラミック球体は、非限定的として、サファイア、アルミナ、および石英を含むいかなる適切な構築材料から形成してよい。他の実施態様では、非伝導性ポリマー球体または粒子、例えば登録商標ベスペル（VESPEL）、デルリン（DELRIN）、およびトレロン（TORLON）として入手可能であるようなポリマー材料から形成されるものが採用し得る。そのようなポリマー材料はまた、本発明の配送システム中で使われるプレートやバッフルの製造にもまた適している。
【００６５】
絶縁材料の球体の使用に替えて、繊維、糸、ストランド、ペレット、多孔質ウエブまたは他の多孔質セラミック、ガラス繊維、ポリマーまたは他の絶縁材料などのような他の不連続性材料を採用してもよい。一般的に、管中の充填物としては、以下の基準を満足する限り、いかなる材料でも使用することができる：（ｉ）管中のガス流が合理的な伝導率で可能なこと、（ii）管長に沿っての電子加速が効果的に抑制されること、および（iii）材料が十分に効果的な電気的絶縁体であること。
【００６６】
図５は本発明のもう一つの実施態様に従ったガス配送器１００の略図表示である。この器具では、絶縁管１０２がその入口および末端間の電圧ギャップＧを横切ってループ状に巻いている。ループ状管１０２の入口端１０４は、「ガス入る」の矢印で示された方向にガスが流入する中央開口部１０８を有する入口板１０６に結合している。入口板１０６は接地ワイヤ１１０でアース１１２に接続している。その反対側端では、ループ状の管１０２が１１４の出口に至って出口板１１６に結合し、そこで「ガス出る」矢印で示された方向にガスが流出する中央開口部１１８に至る。出口板１１６は、電圧ギャップＧを有する配置を完成するために、高電圧源２２とワイヤ１２２を通して接続している。
【００６７】
図５に示す配置によって、絶縁管１０２は電圧ギャップＧを横切ってループ状に巻いており、そうすることによってよりコンパクトな配置を保持しつつ、管の長さを増やしている。同時に、加速された電子が管の内壁を叩き、それによってガスのイオン化を妨げるように、電場方向は管の長さ方向には配向していない。
【００６８】
図６は本発明の他の実施態様に従ったガス配送器１３０の略図表示であり、管１３２の内部通路と連絡している中央開口部１３８を有する入口板１３６と閉じたガス流連絡を形成している最初の端１３４の間から伸び出しているループ状のまたはジグザグ状の絶縁管１３２を有している。絶縁管１３２は入口板１３６といかなる適合した方法、例えばＯ−リング、ガスケット、接着性糊、その場形成シーラント、または他の封止部材もしくは材料でシール結合されてよい。この配置により、ガスは入口板１３６の中央開口部を通って管１３２中に、「ガス入る」矢印で示された方向に導入される。
【００６９】
同様に、絶縁管１３２の第二端１４０は、出口板１４２と閉じたガス流連絡を生じるように結合して、そこに中央開口部１４４を加えることで、管１３２の内部通路と連絡がとれる。管１３２は出口板１４２に、前述の入口板１３６と同様に、どのような適合する方法でシール結合してもよい。
【００７０】
図６の実施態様において、管１３２の各区間を通っての電圧降下は、直列連結鎖として示されたように配置された抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７の高電圧によって固定される。入口プレート１３６は接地ワイヤ１４６によってアース１４８に接続し、出口プレート１４２はライン１５０によって高電圧源１５２に接続している。
【００７１】
分岐ライン１５４は、接地ライン１４６と高圧ライン１５０とを管１３２のループ１５６，１５８、および１６０とで相互に連結している。分岐ライン１５４は、抵抗器Ｒ１を接地ライン１４６と管１３２のループ１５６との間の分岐ライン区間に、抵抗器Ｒ３をループ１５６とループ１５８の間の分岐ライン区間に、抵抗器Ｒ５を管１３２のループ１５８とループ１６０の間の分岐ライン区間に、および抵抗器Ｒ７を管１３２のループ１６０と高圧ライン１５０との間の分岐ライン区間に有する。
【００７２】
第二の分岐ライン１６２は、管１３２のループ１６４，１６６，１６８および１７０相互間を連結している。分岐ライン１６２は、ループ１６４とループ１６６間の分岐ライン区間に抵抗器Ｒ２を、ループ１６６とループ１６８間の分岐ライン区間に抵抗器Ｒ４を、ループ１６８とループ１７０間の分岐ライン区間に抵抗器Ｒ６を有する。
【００７３】
図６に示す配置によって、ドーパントガスのイオン化を阻止するために適合した勾配を与える様に抵抗器の値は選択されてよい。管１３２の異なる区間の電圧勾配を制御するために、必要に応じ、または望ましいように、抵抗器の値は全て同一でもよく、または各独立に変化してもよい。抵抗器の配置は具体的実施態様において広範に変化してよく、ループ状の、コイル状の、またはジグザグ状の絶縁管の種々の部分での全電圧降下の分布を制御するために抵抗器が採用されている。
【００７４】
図７は、低圧ドーパントガス供給器１８２を有する半導体製造設備１８０の略図表示であり、その供給器は例えば、前記米国特許第５，５１８，５２８号に開示されたタイプの吸着剤に基づく流体貯蔵器と配送器とから構成されてよく、ドーパントガスを常圧以下、例えば約１０から約５００トール間の範囲の圧力のような６００トールより低い圧力で供給するように配置されている。ドーパントガスは、例えば、アルシン、ホスフィン、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素など。
【００７５】
ドーパントガスは供給ライン１８４の中をガス配送器１８６へと流れるが、ガス配送器は、イオン源の高電圧注入口１８８の上流側ドーパントガスのイオン化を抑制するように本発明に従って構築され、そして配置されており、イオン源１９０中ではドーパントガスはイオン化されて所望の特性を持つドーパントイオンとなる。
【００７６】
その結果生ずるドーパントイオンはイオン源１９０からイオン注入室１９４に流路１９２を通って移送され、そこにはウエハー（示されていない）が、ドーパントのイオン流との関係でイオン衝突位置に設置されている。
【００７７】
イオン注入室からの副生廃液は、廃液処理ライン１９６を流れて廃液処理器１９８に至り、そこで廃液は処理および／または再生工程に付されてよく、廃液処理器１９８から廃棄される最終廃液を生ずる。
【００７８】
それゆえに、ガスが高電圧イオン源に入る前に、電子イオン化カスケードを維持する水準より低くなるまで電子加速効果を下げるために、高電圧イオン源の上流側の電子エネルギーを調節することで、低圧におけるガスの望ましくないイオン化を抑制するようなガス配送器を備える限りにおいて、本発明の形態および配置が広く変化し得ることは明らかであろう。
【００７９】
本発明を、その具体的要旨、特徴、および具体的実施態様との係わりで説明してきたが、これまでの開示に基づき、本発明の技術分野の通常の知識を有する者には自明なように、本発明の有用性はそれらに限定されるものではなく、むしろその他の変化、改変、およびそれに代わる実施態様へ展開し、およびそれらを包含することは当然のことであろう。従って、以下にクレームされる本発明はその精神と範囲内において、そのような全ての変化、修飾およびそれに替る実施態様を含むように広く解釈されそして理解されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は本発明の一つの実施態様に従ったガス配送器の図解表示である。
【図２】図２は本発明の他の実施態様に従ったガス配送器の図解表示である。
【図３】図３は図２のＡ−Ａ線に沿ったディスクアセンブリーの図解表示である。
【図４】図４は本発明の更なる実施態様に従ったガス配送器の図解表示であり、セラミックス球が充填されている内部容積を規定付ける多孔質の絶縁チューブを含む。
【図５】図５は本発明のまた別の実施態様に従ったガス配送器の図解表示であり、ループ状形態のガス配送チューブを含む。
【図６】図６は本発明の更に別の実施態様に従ったガス配送器の図解表示であり、ループ状のまたはジグザグ状のチューブを含み、それらチューブの相隣接する曲折部間には電気抵抗調節器を備える。
【図７】図７は本発明の他の要旨に従った半導体製造設備の図解表示である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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