(57)【要約】ハロゲンベースのソースガスのイオンビームの品質を向上する装置及び方法が開示される。予想外に、アルゴン又はネオンなどの希ガスのイオン源チャンバへの導入は、汚染物質及びハロゲンを含むイオンの量を低減しながら、所望のイオン種の百分率を増大することができる。これは、全てのイオンがワークピースの中に注入される、質量分析をしない注入機において、特に、有益である。一実施態様において、処理種及びハロゲンを含む第１のソースガスがイオン源チャンバの中へ導入され、水素化物を含む第２のソースガス、及び、希ガスを含む第３のソースガスも導入される。これらの３つのソースガスの組合せは、第３のソースガスを用いない場合に起きるよりも、純粋な処理種のイオンのより高い百分率を有するイオンビームを生じることができる。
2019518325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースに注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有し、
全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、該方法は、更に、
前記チャンバの中の、水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含む第２のソースガスに、エネルギーを与え、該第２のソースガスからイオンを創生するステップと、
前記プラズマから前記第２のソースガスから創生されたイオンを引き出し、該イオンを前記第２のソースガスから前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記プラズマから引き出した処理種のイオンに対するフッ素イオンの比率は、前記基線と比べて、少なくとも５％だけ低減する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、ネオンは、前記チャンバに導入される全体のガスの２０〜９０％の間から成る、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のソースガスは、BF3又はB2F4を含む、方法。
【請求項９】
ワークピースにドーパントを注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、ドーパント及びフッ素を含む第１のソースガス、水素並びにゲルマニウム及びシリコンの内の少なくとも１つを含む第２のソースガス、並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからのイオンを、質量分析を用いないで前記ワークピースの方へ加速するステップと、を有し、
導入されるガスの全体の体積の２０％と９０％との間にネオンを含み、前記プラズマから引き出される前記イオンの組成は、ネオンの導入により影響を受ける、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、導入されるガスの全体の体積の２５％と５０％との間にネオンを含む、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、前記ドーパントはホウ素を含む、方法。
【請求項１２】
ワークピースを処理する装置であって、該装置は、
チャンバ壁により画定されるチャンバを有し、該チャンバの中にプラズマを発生する、イオン源と、
処理種及びフッ素を含み、前記チャンバと連通する、第１のソースガス容器と、
水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含み、前記チャンバと連通する、第２のソースガス容器と、
ネオンを含み、前記チャンバと連通する、第３のソースガス容器と、
前記ワークピースを保持する、ワークピースサポートと、を備え、
全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量が、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大するために十分な量のネオンを、前記装置は、前記チャンバに導入するように、構成される、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記処理種はホウ素を含む、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、導入されるガスの全体の量の２０％と９０％との間にネオンを含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、イオン注入システムにおけるイオンビームの品質を向上するための装置及び方法に関するものであり、特に、一酸化炭素ガスを用いることにより、ホウ素のイオンビームの品質を向上することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所望の電動度を創生するために、ドーパント種を用いて半導体ワークピースに注入することがよくある。例えば、太陽電池は、エミッタ領域を創生するために、ドーパント種を用いて注入することができる。この注入は、様々な異なる機構を用いてすることができる。一実施態様において、イオン源が用いられる。
【０００３】
いくつかの実施態様における、プロセス効率及びより低コストを向上するための努力において、イオン源から引き出されたイオンは、質量分析をせずに、ワークピースの方へ、直接に加速される。言い換えれば、イオン源において生成されるイオンは、ワークピースの中へ、直接に加速され注入される。質量分析器は、好ましくない種をイオンビームから除去するために、用いられる。質量分析器の除去は、イオン源から引き出された全てのイオンが、ワークピースの中へ注入されることを意味する。その結果、イオン源の中で同様に生成され得る好ましくないイオンが、次いで、ワークピースの中へ注入される。
【０００４】
この事実は、ソースガスが、フッ化物などのハロゲンベースの化合物であるときに、最も顕著になり得る。フッ素イオン及び中性物（準安定の又は励起した）は、イオン源の内面と反応することができ、不純物元素として存在するシリコン、酸素、炭素、アルミニウム及び重金属などの好ましくないイオンを放出する。さらに、ハロゲンイオンをワークピースの中へ注入することにもなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、特に、ハロゲンベースのソースガスを用いる実施形態に対して、ビームの品質を向上する装置及び方法が有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ハロゲンベースのソースガスのイオンビームの品質を向上する装置及び方法が開示される。予想外に、アルゴン又はネオンなどの希ガスのイオン源チャンバへの導入は、汚染物質及びハロゲンを含むイオンの量を低減しながら、所望のイオン種の百分率を増大することができる。これは、全てのイオンがワークピースの中に注入される、質量分析をしない注入機において、特に、有益である。一実施態様において、処理種及びハロゲンを含む第１のソースガスがイオン源チャンバの中へ導入され、水素化物を含む第２のソースガス、及び、希ガスを含む第３のソースガスも導入される。これらの３つのソースガスの組合せは、第３のソースガスを用いない場合に起きるよりも、純粋な処理種のイオンのより高い百分率を有するイオンビームを生じることができる。
【０００７】
一実施態様において、ワークピースに注入する方法が開示される。であって、該方法は、チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有し、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大する。特定の実施態様において、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。特定の実施態様において、前記プラズマから引き出した処理種のイオンに対するフッ素イオンの比率は、前記基線と比べて、少なくとも５％だけ低減する。特定の実施態様において、純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。
【０００８】
別の実施態様において、ワークピースにドーパントを注入する方法が開示される。該方法は、チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、ドーパント及びフッ素を含む第１のソースガス、水素並びにゲルマニウム及びシリコンの内の少なくとも１つを含む第２のソースガス、並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、前記プラズマからのイオンを、質量分析を用いないで前記ワークピースの方へ加速するステップと、を有し、導入されるガスの全体の体積の２０％と９０％との間にネオンを含み、前記プラズマから引き出される前記イオンの組成は、ネオンの導入により影響を受ける。特定の実施態様において、導入されるガスの全体の体積の２５％と５０％との間にネオンを含む。特定の実施態様において、前記ドーパントはホウ素を含む。
【０００９】
別の実施態様において、ワークピースを処理する装置が開示される。該装置は、チャンバ壁により画定されるチャンバを有し、該チャンバの中にプラズマを発生する、イオン源と、処理種及びフッ素を含み、前記チャンバと連通する、第１のソースガス容器と、水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含み、前記チャンバと連通する、第２のソースガス容器と、ネオンを含み、前記チャンバと連通する、第３のソースガス容器と、前記ワークピースを保持する、ワークピースサポートと、を備え、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量が、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大するために十分な量のネオンを、前記装置は、前記チャンバに導入するように、構成される。特定の実施態様において、前記ドーパントはホウ素を含む。特定の実施態様において、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける。特定の実施態様において、導入されるガスの全体の量の２０％と９０％との間にネオンを含む。特定の実施態様において、ネオンの量は、純粋な処理種のイオンのビーム電流を、前記基線に対して、少なくとも１０％だけ増大するために十分である。
【００１０】
本発明をより良く理解するために、参照により本明細書に組み込まれる添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。
【図１Ｂ】異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。
【図１Ｃ】異なる実施形態によるワークピース処理システムを示す。
【図２Ａ】アルゴンガス濃度の関数としてのイオンビーム電流の代表的グラフである。
【図２Ｂ】アルゴンガス濃度の関数としてのイオンビーム電流の第２のグラフである。
【図３】別の実施形態による注入システムを示す。
【図４Ａ】ネオンガス濃度の関数としてのイオン電流の代表的グラフである。
【図４Ｂ】ネオンガス濃度の関数としてのイオン電流の第２のグラフである。
【図５】ワークピース処理システムの別の実施形態を示す。
【図６】ワークピース処理システムの別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述のように、フッ化物などのハロゲンベースの種のイオン化は、イオン源の内面から粒子を放出することを引き起こし得て、ワークピースの中へ注入し得る。これらの汚染物質は、アルミニウム、炭素、酸素、シリコン、フッ素ベースの化合物、及び他の好ましくない種（不純物元素として存在する重金属を含む）を含み得る。自由ハロゲンイオンにより引き起こされる損傷に対処する１つのアプローチは、追加のソースガスを導入することであり得る。
【００１３】
図１Ａ〜１Ｃは、多数のソースガスをイオン源に導入することができるワークピース処理システムの種々の実施形態を示す。これらの図の各々において、イオン源１００がある。このイオン源１００は、黒鉛又は別の適切な材料から構築することができるプラズマチャンバ壁１０７により画定されるチャンバ１０５を含む。このチャンバ１０５には、ガス注入口１１０経由の第１のソースガス容器１７０などの１つ以上のソースガス容器に格納された１つ以上のソースガスを供給することができる。このソースガスには、プラズマを発生するために、ＲＦアンテナ１２０又は別のプラズマ発生機構により、エネルギーを与えることができる。ＲＦアンテナ１２０は、電力をＲＦアンテナ１２０に供給するＲＦ電源（図示せず）と電気通信する。石英又はアルミナの窓などの誘電体窓１２５は、ＲＦアンテナ１２０とチャンバ１０５の内側との間に配置することができる。チャンバ１０５は、そこをイオンが通過することができるアパーチャ１４０も含む。アパーチャ１４０の外側に配置された引出し抑制電極１３０に負の電圧が印加され、引出し抑制電極１３０は、チャンバ１０５内のプラズマからアパーチャ１４０を通って、イオンビームの形状で、正の荷電イオンを引出し、ワークピースサポート１６５の上に配置することができるワークピース１６０の方へ向ける。接地電極１５０も使用することができる。いくつかの実施形態において、アパーチャ１４０は、誘電体窓１２５を含む側と反対側のチャンバ１０５の側に配置される。図１Ａに示すように、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、第２のガス注入口１１１を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができ、第３のガス注入口１１２を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。図１Ｂに示す別の実施形態において、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができる。第２のソースガス及び第３のソースガスを、共に、第１のガスにより用いたのと同じガス注入口１１０を通ってチャンバ１０５へ導入することができる。図１Ｃに示すさらに別の実施形態において、第２のソースガス及び第３のソースガスは、第１のガスに混合して、単一のガス容器１７８に入れることができる。このガスの混合は、次いで、ガス注入口１１０を通ってチャンバ１０５へ導入される。
【００１４】
これらの実施形態のいずれにおいても、第１のソースガス、第２のソースガス及び第３のソースガスは、同時に、又は、連続的に、チャンバ１０５へ導入することができる。これらの図は、３つの異なるソースガスの使用を示すが、本発明は、任意の特定の数に限定されない。これらの図は、多数のソースガスを、チャンバ１０５へ導入することができる様々な実施形態を示すことを意図する。しかしながら、他の実施形態も可能であり、本発明の範囲内である。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｃはワークピース処理システムの実施形態を示す。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されない。例えば、図５は、ビームライン注入機５００であり得るワークピース処理システムの別の実施形態を示す。ビームライン注入機５００は、ソースガスが導入されるイオン源５１０を備える。イオン源５１０は、そこを通ってイオンを引出すことができるアパーチャを有するチャンバを備えることができる。第１のソースガスを第１のソースガス容器１７０に格納することができ、第２のソースガスを第２のソースガス容器１７１に格納することができ、かつ、第３のソースガスを第３のソースガス容器１７２に格納することができる。これらのソースガスは、ガス注入口１１０を通ってイオン源５１０へ導入することができる。もちろん、これらのソースガスは、図１Ａ及び１Ｃに示すものなど、他の方法で導入することができる。
【００１６】
イオン源５１０は、ソースガスにエネルギーを与えることにより、イオンを生成してプラズマに入れる。特定の実施形態において、プラズマを発生するために、他の機構を用いることができるけれども、傍熱型陰極（IHC）を用いることができる。プラズマからのイオンは、次いで、イオンビーム１８０として、イオン源５１０のアパーチャを通って加速される。このイオンビーム１８０は、次いで、イオンビーム１８０を操作する１組のビームラインコンポーネント５２０の方へ向けられる。例えば、ビームラインコンポーネント５２０は、イオンをイオンビーム１８０から、加速し、減速し、又は、方向を変えることができる。特定の実施形態において、ビームラインコンポーネント５２０は、質量分析器を含むことができる。質量分析器は、不必要な種がワークピース１６０に衝突する前に、イオンビーム１８０から、不必要な種を除去するために、用いることができる。ワークピース１６０は、ワークピースサポート１６５の上に配置することができる。
【００１７】
図６は、本発明と共に用いることができる別のワークピース処理装置を示す。このワークピース処理装置６００は、プラズマチャンバ壁６０７により画定されるチャンバ６０５を含む。図１Ｂのように、チャンバ６０５は、ガス注入口１１０により、第１のソースガス容器１７０、第２のソースガス容器１７１及び第３のソースガス容器１７２に連通することができる。しかしながら、他の実施形態において、ソースガスは、図１Ａ又は１Ｃに示すように、構成することができる。さらに、図１Ｂのように、ワークピース処理装置は、その上に配置されるＲＦアンテナ６２０を有する誘電体窓６２５を含むことができる。図１Ｂのように、ＲＦアンテナ６２０は、チャンバ６０５内にプラズマを発生するために、用いられる。もちろん、他のプラズマ発生器も用いることができる。このワークピース処理装置６００において、ワークピース１６０はチャンバ６０５内に配置される。プラテン６１０が、ワークピース１６０を保持するために、用いられる。特定の実施形態において、プラズマからワークピース１６０の方へ、イオンビーム１８０の形状で、イオンを加速するために、プラテン６１０にバイアスをかけることができる。
【００１８】
供給ガスともいわれる第１のソースガスは、フッ素との併用でのホウ素などのドーパントを含むことができる。したがって、供給ガスは、DFn又はDmFnの形状にすることができ、Dは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は、別の第３族若しくは第４族元素であり得るドーパント原子を表す。他の実施形態において、第１のソースガスは、フッ素との併用の処理種を含むことができる。したがって、用語「ドーパント」は、本開示の初めから終わりまで用いられるけれども、ドーパントではなく、用いることができる、他の処理種があることが理解される。したがって、第１のソースガスは、処理種及びフッ素を含む。特定の実施形態において、処理種はドーパントである。
【００１９】
第２のソースガスは、Hが水素であるXHn又はXmHnの化学式を有する分子とすることができる。Xは、上記のいずれかなどのドーパント種とすることができる。あるいは、Xは、ワークピース１６０の導電率に影響を与えない原子とすることもできる。例えば、ワークピース１６０がシリコンを含む場合、Xは、シリコン及びゲルマニウムなどの第４族元素とすることができる。第３のソースガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン及びキセノンなどの希ガスとすることができる。
【００２０】
言い換えれば、第１のソースガスは、BF3又はB2F4にすることができ、一方、第２のソースガスは、例えば、PH3、SiH4、NH3、GeH4、B2H6又はAsH3 にすることができる。第３のソースガスは、これらの実施形態の各々において、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン又はキセノンなどの希ガスとすることができる。このリストは、用いることができる可能性のある種を表す。他の種も可能であると理解される。
【００２１】
第１のソースガスを第２のソースガスと組み合わせることにより、フッ素イオンの有害効果を低減することができる。例えば、どんな特定の理論に制限されることもなく、水素の導入は、誘電体窓１２５にフィルム又は、コーティングを創生することができる。これにより、誘電体窓１２５を保護することに役立ち、誘電体窓１２５から生じ、引き出されたイオンビーム１８０に含まれる汚染物質の量を低減する。さらに、第２のソースガスは、汚染物質の別の源であり得るプラズマチャンバ壁１０７の内面を覆うことができる。このコーティングにより、フッ素イオンとプラズマチャンバ壁１０７の内面との間の相互作用を低減することができ、発生する汚染物質の量を低減する。
【００２２】
第２のソースガスの導入により、汚染物質の創生、及び、これらの汚染物質のイオンビーム１８０の中への混入、を低減することができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、第１のソースガス及び第２のソースガスを用いて作られた結果のイオンビームは、所望のイオンの十分な量を含まない可能性がある。
【００２３】
図２Ａは、本実施形態において、第３のソースガスとして役立つ各種量のアルゴンを有する、第１のソースガスとしてのBF3、及び、第２のソースガスとしてのGeH4、を用いるイオン源により、作られるイオン種を示す、複数の棒グラフを示す。これらの棒グラフの各々において、ＲＦ電力は８ｋＷであり、並びに、BF3及びGeH4の複合流速は、１８sccmであった。さらに、BF3対GeH4の比は９：１で一定に保たれた。
【００２４】
棒グラフの各々において、BFXがBF、BF2及びBF3を含むBFX+イオンだけでなく、ホウ素イオン（すなわち、B+）も形成するために、イオン源１００がBF3をイオン化することを見ることができる。さらにフッ素イオンが創生される。最後に、第２のソースガスのコンポーネントであり得る、又は、不純物であり得る、複数の他のイオン種も創生される。
【００２５】
上記のように、第２のソースガスの導入により、イオンビームに導入される汚染物質の量を低減することができる。上述のように、質量分析器なしでワークピースに注入するために、イオンビームを用いるときに、これは、重要であり得る。
【００２６】
棒グラフ２５０は、基線としても参照されるが、アルゴンの導入されない、イオンビームの組成を示す。本構成におけるライン２００に見られるように、イオンビームのイオンのほとんど６９％は、ドーパントを含むイオンであり、本例において、ドーパントはホウ素である。この計量はホウ素の比率又はドーパントの比率と呼ばれる。しかしながら、ドーパントを含むイオンの多くは、BF+、BF2+及びBF3+の形式などのフッ化物も含む。実際に、ライン２１０に示すように、ドーパントを含むイオンの約４５％のみが純粋なドーパント（すなわち、B+）である。この比率は、ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率と呼ばれる。他の実施形態において、この比率は、処理種の純度百分率と呼ぶことができる。最後に、イオンビームの６９％がホウ素を含むが、イオンの非常に大きい百分率はフッ素も含む。実際に、ライン２２０は、イオンビーム１８０の一部として引き出されたフッ素イオンの、ドーパントイオンに対する比率を示す。この比率で用いるフッ素イオンは、引き出されるフッ素イオンの全ての計量である。言い換えれば、これは、BFX+などの他の種を含むイオンだけでなく、純粋なフッ素イオン（FX+）も含む。各フッ素イオンは、個々に、数えられ、したがって、例えば、BF2+は２つのフッ素イオンとして数えられる。ドーパントイオンの数は、同じ方法で計算される。ライン２２０は、実際に、ホウ素イオンより多くのフッ素イオンがあることを示す。この計量はF/B比率と呼ばれる。
【００２７】
棒グラフ２６０は、イオンビームの組成を示し、イオンチャンバへ導入される全体のガスの約１９％は、本実施形態においてアルゴンとすることができる第３のソースガスである。なお、ドーパントを含むイオン（すなわち、B+及びBFX+）の全体のビーム電流は、約３６０ｍＡでほとんど変わらないままである。しかしながら、イオンビームの組成には変化がある。特に、ライン２００で見られるように、ホウ素の比率は、主に創生された追加のアルゴンイオンにより、少し低減する。しかしながら、驚いたことに、ライン２１０に示されるように、ドーパントを含むイオンの全体の数と比較した純粋なドーパントイオンの百分率（ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率）は、実際に、増大している！実際に、純粋なホウ素イオンのビーム電流も増大している。さらに、フッ素イオンの、イオンビームの一部として引き出されたホウ素イオンに対する比率（すなわち、F/B比率）は、ライン２２０に示すように、予想外に、また、約１００％に低減している。さらに、フッ素イオンのビーム電流は、同様に、低減している。言い換えれば、第３のガスとしてのアルゴンの導入は、結果としてイオンビームの組成に影響を与えた。特に、アルゴンの導入は、ホウ素を含むイオンの全体の数と比べて、純粋なホウ素イオンの形成を増大した。興味深いことに、アルゴンの導入は、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率も低減した。上述のように、質量分析を実施しない実施形態において、これらの変化は注入されるワークピースの性能を向上することができる。
【００２８】
より多くの百分率のアルゴンが導入されるにつれて、これらのトレンドの多くは継続する。棒グラフ２７０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約３２％がアルゴンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、３６０ｍＡから約３２０ｍＡまで少し低減し始める。ホウ素の比率も、アルゴンイオンの増大した数により、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ホウ素の純度百分率は、実際に、ほとんど５０％へ増大した。さらに、F/B比率は約９５％へ低減した。興味深いことに、ホウ素を含むイオンではない全てのイオン、フッ素イオン又はアルゴンイオンを含む他の種の量は、実際に、このアルゴンの百分率において、低減する。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡより小さくなるまで低減する。
【００２９】
棒グラフ２８０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約４８％がアルゴンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、再び、３２０ｍＡから約２９０ｍＡまで少し低減する。ホウ素の比率も、アルゴンイオンの増大した数により、約６０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上し続けた。特に、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５０％へ増大した。さらに、F/B比率は約９０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１０ｍＡへ低減する。
【００３０】
驚いたことに、最大で約５０％までなどの非常に多くの百分率のアルゴンの導入は、多くのイオンビームの計量において、なお、向上をもたらす。図２Ｂは、異なるフォーマットで表される多くのこれらの計量を示す。特に、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流をライン２９０に示す。なお、アルゴンの量が、チャンバ１０５に導入される全体のガスの約４７％へ増大するときでさえ、ホウ素を含むビーム電流の全体は約２９０ｍＡを超えたままである。しかしながら、アルゴンの量が約２０％を超えるとき、ホウ素を含むビーム電流の全体の低減がある。興味深いことに、ライン２９１で示される純粋のを含むイオンのビーム電流は、チャンバ１０５に導入されるアルゴンの量が約２０％へ増大するときに、増大する。しかしながら、アルゴンのより大きい百分率において、純粋を含むイオンのビーム電流は、少し、低減する。実際に、純粋のホウ素のビーム電流は、アルゴンがないときに、約１６０ｍＡであり、全体のガスの約２０％がアルゴンであるときに、約１７２ｍＡへ増大する。純粋のホウ素のビーム電流は、次いで、アルゴンの百分率が増大し続けるときに、約１４５ｍＡへ低減する。F/B比率は、図２Ａのライン２２０と同一のライン２９２として示される。上記のように、F/B比率は、アルゴンの量がその範囲の全体にわたって増大するにつれて、低減する。同様に、ホウ素の比率は、図２Ａのライン２００と同一のライン２９３として示される。最後に、ホウ素の純度の比率は、ライン２９４で示され、図２Ａのライン４１０と同一である。チャンバ１０５に導入されるアルゴンの百分率が増大するにつれて、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流（ライン２９０）は、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減することを、図２Ｂは示す。純粋なホウ素のビーム電流（ライン２９１）も、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減する。しかしながら、ホウ素の純度の比率（ライン２９４）は、この全体の範囲にわたって増大する。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（ライン２９２として示すF/B比率）は、この範囲の全体にわたって低減する。最後に、ホウ素の比率（ライン２９３）の一定の低減があるが、ホウ素を含むイオンの百分率は、範囲の全体にわたって、約６０％を超えたままである。
【００３１】
他の希ガスも用いることができる。例えば、アルゴンを用いるよりもむしろ、第３のガスとして、ネオンを用いることができる。
【００３２】
図４Ａ〜４Ｂは、本実施形態において、第３のソースガスとして役立つ各種量のネオンを有する、第１のソースガスとしてのBF3、及び、第２のソースガスとしてのGeH4、を用いるイオン源により、作られるイオン種を示す、複数の棒グラフを示す。アルゴンのように、第３のガスとしてのネオンの導入は、イオンビームの組成及び他の計量にプラスの利益を有する。しかしながら、驚いたことに、なお、これらの利益を達成しながら導入することができるネオンの量は、アルゴンに対してよりはるかに多い。実際に、以下にもっと詳細に示されるように、チャンバ１０５へ導入される総計のガスの８０％を超えるものがネオンである！ときでさえ、プラスの利益は達成される。
【００３３】
これらの棒グラフの各々において、ＲＦ電力は８ｋＷであり、並びに、BF3及びGeH4の複合流速は、１８sccmであった。さらに、BF3対GeH4の比は９：１で一定に保たれた。
【００３４】
上記のように、棒グラフの各々において、BFXがBF、BF2及びBF3を含むBFX+イオンだけでなく、ホウ素イオン（すなわち、B+）も形成するために、イオン源１００がBF3をイオン化することを見ることができる。さらにフッ素イオンが創生される。最後に、第２のソースガスのコンポーネントであり得る、又は、不純物であり得る、複数の他のイオン種も創生される。
【００３５】
棒グラフ４５０は、基線としても参照されるが、ネオンの導入されない、イオンビームの組成を示す。本構成におけるライン４００に見られるように、イオンビームのイオンのほとんど７５％は、ドーパントを含むイオンであり、本例において、ドーパントはホウ素である。上記のように、この計量はホウ素の比率又はドーパントの比率と呼ばれる。しかしながら、ドーパントを含むイオンの多くは、BF+、BF2+及びBF3+の形式などのフッ化物も含む。実際に、ライン４１０に示すように、ドーパントを含むイオンの約４１％のみが純粋なドーパント（すなわち、B+）である。この比率は、ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率と呼ばれる。他の実施形態において、この比率は、処理種の純度百分率と呼ぶことができる。最後に、イオンビームの７５％がホウ素を含むが、イオンの非常に大きい百分率はフッ素も含む。実際に、ライン４２０は、イオンビーム１８０の一部として引き出されたフッ素イオンの、ドーパントイオンに対する比率を示す。この比率で用いるフッ素イオンは、引き出されるフッ素イオンの全ての計量である。言い換えれば、これは、BFX+などの他の種を含むイオンだけでなく、純粋なフッ素イオン（FX+）も含む。各フッ素イオンは、個々に、数えられ、したがって、例えば、BF2+は２つのフッ素イオンとして数えられる。ドーパントイオンの数は、同じ方法で計算される。ライン４２０は、実際に、ホウ素イオンより多くのフッ素イオンがあることを示す。この計量はF/B比率と呼ばれる。
【００３６】
棒グラフ４５５は、イオンビームの組成を示し、イオンチャンバへ導入される全体のガスの約３７．８％は、本実施形態においてネオンとすることができる第３のソースガスである。図４Ａは、少なくとも３７．８％を用いるデータを示すが、ネオンの百分率が２０％と同じくらいである場合に、プラスの利益が観察されると認められる。なお、ドーパントを含むイオン（すなわち、B+及びBFX+）の全体のビーム電流は、ネオンを用いないときの約４２０ｍＡから約４４０ｍＡへ増大している。さらに、イオンビームの組成には変化がある。特に、ライン４００で見られるように、ホウ素の比率は、主に創生された追加のネオンイオンにより、少し低減する。しかしながら、驚いたことに、ライン４１０に示されるように、ドーパントを含むイオンの全体の数と比較した純粋なドーパントイオンの百分率（ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率）は、実際に、増大している！実際に、純粋なホウ素イオンのビーム電流も増大している。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（すなわち、F/B比率）は、ライン４２０に示すように、予想外に、また、約１０５％に低減している。さらに、フッ素イオンのビーム電流は、同様に、低減している。言い換えれば、第３のガスとしてのネオンの導入は、結果としてのプラズマから引き出されたイオンビームの組成に影響を与えた。特に、ネオンの導入は、ホウ素を含むイオンの全体の数と比べて、純粋なホウ素イオンの形成を増大した。興味深いことに、ネオンの導入は、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率も低減した。上述のように、質量分析を実施しない実施形態において、これらの変化は注入されるワークピースの性能を向上することができる。
【００３７】
より多くの百分率のネオンが導入されるにつれて、これらのトレンドの各々は継続する。棒グラフ４６０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約５４．９％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、４４０ｍＡから約４３０ｍＡまで少し低減し始める。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線より大きい。ライン４００として示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、ほとんど５０％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約１００％へ低減した。興味深いことに、ホウ素を含むイオンではない全てのイオン、フッ素イオン又はネオンイオンを含む他の種の量は、実際に、このネオンの百分率において、低減する。フッ素イオンのビーム電流も、約４０ｍＡより小さくなるまで低減する。
【００３８】
棒グラフ４６５は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約６４．６％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、再び、４３０ｍＡから約４２０ｍＡまで少し低減する。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線におけるより大きい。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約７０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約４８％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約１００％より下へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡで比較的一定のままである。
【００３９】
棒グラフ４７０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約７０．９％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４２０ｍＡで比較的一定のままである。しかしながら、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、なお、基線におけるより大きいままである。ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約７０％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５０％を超えて増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約９５％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約２０ｍＡで比較的一定のままである。
【００４０】
棒グラフ４７５は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約７５．３％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４２０ｍＡで比較的一定のままである。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、７０％より下に、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５２％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約９０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１５ｍＡへ少し低減した。
【００４１】
棒グラフ４８０は、チャンバ１０５に導入される全てのガスの約８３．０％がネオンを含む場合の、イオンビームの組成を示す。この濃度において、ホウ素を含むイオンのビーム電流は、約４１０ｍＡへ少し低減した。ライン４００において示される、ホウ素の比率も、ネオンイオンの増大した数により、約６８％まで、少し低減した。しかしながら、他の計量は向上した。特に、ライン４１０において示される、ホウ素の純度百分率は、実際に、約５６％へ増大した。さらに、ライン４２０において示される、F/B比率は約８０％へ低減した。再び、他の種のビーム電流は、同様に低減した。フッ素イオンのビーム電流も、約１５ｍＡへ少し低減した。驚いたことに、全部のガスの８３％がネオンであるときでさえ、ネオンのイオンビームは約４０ｍＡより低いままである。これは、ネオンの大きいイオン化エネルギーによる可能性がある。
【００４２】
驚いたことに、２０％と９０％との間などの非常に多くの百分率のネオンの導入は、多くのイオンビームの計量において、なお、向上をもたらす。アルゴンの導入は、特定の百分率まで、ビームの計量を向上し、次いで、これらの計量を低下したことで、ネオンの導入はアルゴンの導入とは対照的である。ネオンの量は８３％以上と同じ大きさにできる事実は、予想外の結果である。図４Ｂは、異なるフォーマットで表される多くのこれらの計量を示す。特に、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流をライン４９０に示す。なお、ネオンの量が、チャンバ１０５に導入される全体のガスの約８３％へ増大するときでさえ、ホウ素を含むビーム電流の全体は約４００ｍＡを超えたままである。興味深いことに、ライン４９１で示される純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、チャンバ１０５に導入されるネオンの量が増大するときに、増大する。実際に、純粋のホウ素のビーム電流は、ネオンが用いられないときに、基線において約１７５ｍＡであり、全体のガスの８３％がネオンであるときに、約２３０ｍＡへ増大する。もっと正確に言えば、３７．８％のネオンが導入されるとき、純粋のホウ素のビーム電流は、基線に対して、１０％より多く増大する。基線において、純粋のホウ素のビーム電流は約１７５ｍＡである。３７．８％のネオンが導入されるとき、これが、約１９５ｍＡへ増大する。このトレンドは、ネオンの量の増大と共に、続く。例えば、６４．６％のネオンが導入されるとき、基線に対して、純粋のホウ素のビーム電流の１５％の増大がある。この増大は、ネオンの増大レベルに対して、２０％以上である。F/B比率は、図４Ａのライン４２０と同一のライン４９２として示される。上記のように、F/B比率は、ネオンの量がその範囲の全体にわたって増大するにつれて、低減する。特に、ネオンが用いられないときに、F/B比率は、基線において、１１２．６％である。３７．８％のネオンの導入と共に、F/B比率は、６％より多く低下して１０５．７％になる。ネオンの量が増大するにつれて、F/B比率は低下し続ける。例えば、５４．９％のネオンにおいて、F/B比率は、基線と比べて、ほとんど１０％、より小さい。７５．３％のネオンにおいて、F/B比率は、基線と比べて、２０％より多く低下する。同様に、ホウ素の比率は、図４Ａのライン４００と同一のライン４９３として示される。最後に、ホウ素の純度の比率は、ライン４９４で示され、図４のライン４１０と同一である。このホウ素の純度の比率は、純粋な処理種のイオンの全体の処理種のイオンに対する比率を表すが、３７．８％のネオンが導入されるとき、基線に比べて、６％より多く増大する。５４．９％のネオンにおいて、ホウ素の純度の比率は、基線と比べて、ほとんど１０％増大する。実際に、高レベルのネオンの希釈において、基線に対するホウ素の純度の比率の向上は、２０％より多い！さらに、純粋なドーパントの比率と呼ばれる、全体のイオンの百分率としての、純粋なドーパントのイオンの数、又は、純粋な処理種のイオンの数も、ネオンがより多くの量が導入されるにつれて、増大する。この純粋なドーパントの比率は、ライン４９５に示される。例えば、基線において、イオンの全ての内の約３１％は純粋なドーパントイオンである。しかしながら、３７．８％のネオンにおいて、その純粋なドーパントの比率は、約４％だけ増大して３２．２％になる。ネオンのより高いレベルにおいて、純粋なドーパントのイオンの百分率は、基線に対して、１０％以上、増大することができる。チャンバ１０５に導入されるネオンの百分率が増大するにつれて、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流（ライン４９０）は、おおよそ一定のままであることを、図４Ｂは示す。しかしながら、純粋なホウ素のビーム電流（ライン４９１）、ホウ素の純度の比率（ライン４９４）及び純粋なドーパントの比率（ライン４９５）などの計量は、全て、この全体の範囲にわたって向上する。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（ライン４９２として示すF/B比率）は、ネオンの百分率が約６０％を超えるにつれて、この範囲の全体にわたって大きく低減する。最後に、ホウ素の比率（ライン４９３）の一定の低減があるが、ホウ素を含むイオンの百分率は、範囲の全体にわたって、７０％を超えたままである。
【００４３】
図２Ａ〜２Ｂ及び図４Ａ〜４Ｂに示すこれらの予想外の結果は、多くの利益を有する。
【００４４】
第１に、BF+、BF2+及びBF3+などの、より重いドーパントを含むイオンは、B+などの純粋なドーパントイオンよりもっと浅い深さで、注入される傾向がある。後続の熱処理中、これらの浅く注入されたイオンは、ワークピースから外へ拡散する可能性が高い。言い換えれば、全てのドーパントを含むイオンの全体のビーム電流は、実際にワークピースに注入され保持されるドーパントの量を示さないかもしれない。どんな特定の理論に束縛されることも望まないが、プラズマの中のアルゴン及びネオンの準安定状態は、より大きいドーパントを含むイオンを、もっと望ましい純粋なドーパントイオンに、分解することができると、信じられる。
【００４５】
第２に、フッ素の注入は、任意の形式において、有害な効果であり得る。フッ素イオンの注入は、ワークピースの中に、欠陥を引き起こし得て、その性能に影響を与える。注入されたフッ素は、また、ドーパントにワークピースから外へ拡散させ得る。フッ素は、ワークピースの中へのドーパントの拡散を遅らせることでも知られ、アニールされたドーパントのプロファイルを浅くさせ、これは、太陽電池の応用に好ましくない。
【００４６】
第３に、アルゴン及び／又はネオンの導入は、生成される汚染物質とも呼ばれる、他の種の生成を制限する効果を有する。どんな特定の理論に束縛されることも望まないが、これらのガスは、プラズマを安定化し、チャンバ壁のスパッタリングの低減をもたらすと、信じられる。その大きいイオン化断面により、アルゴン及びネオンは、放出をイオン化し安定化するのに、比較的、容易である。このため、プラズマは、比較的、低いプラズマ電位で維持され、したがって、壁の材料からのイオンスパッタリングを低減することができる。
【００４７】
第４に、ワークピースの注入中、アルゴン及び／又はネオンのイオンは、ワークピースの表面堆積層の上に、スパッタすることができる。これにより、注入プロセス中に堆積したどんな材料も、除去するのに役立つことができる。これらの材料のいくつかは、注入後の湿式化学プロセスにより除去するのに困難であり得る。
【００４８】
第５に、ネオンの場合に、高イオン化エネルギーは、ネオンイオンが創生されるのは少ないことを示唆する。さらに、これらのイオンは、比較的、小質量であり、したがって、ワークピースに対する損傷を最小にさせる。したがって、わずかな不利の効果もなく、ビームの組成を向上するために、用いることができる。
【００４９】
したがって、ビームの不純度を低減し、ドーパントの純度を増大したイオンビームを、３つのソースガスを用いることにより、創生することができる。第１のソースガス、又は、供給ガスは、BF3又はB2F4などのドーパント及びフッ素を共に含む、種にすることができる。第２のソースガスは、シラン（SiH4）又はゲルマン（GeH4）などの水素及びシリコン又はゲルマニウムのいずれかを含む、種にすることができる。第３のソースガスは、アルゴン、ネオン又は別の希ガスにすることができる。これらの３つのソースガスは、それらがイオン化される場合、同時に、又は、連続的に、イオン源１００のチャンバの中へ導入される。イオン源は、ＲＦアンテナ１２０により生成されたＲＦエネルギーを用いることができる。別の実施形態において、イオン源は、IHCを用いて、電子の熱イオンの放射を利用することができる。ガスをイオン化する他の方法は、イオン源により、用いることもできる。全ての３つのソースガスからのイオンは、ワークピース１６０へ向けられ、それらはワークピース１６０の中へ注入される。より前に説明したように、これらのイオンは質量分析されなくともよく、全ての引き出されたイオンは、ワークピース１６０の中へ注入されることを意味する。
【００５０】
別の例において、第２のソースガスは、反対の導電度を有するドーパントを含むことができる。例えば、第１のソースガス、又は、供給ガスは、例えば、BF3又はB2F4などのホウ素及びフッ素を共に含む種にすることができる。第２のソースガスは、水素、及び、リン、窒素又はヒ素などの第５族元素を含む種にすることができる。
【００５１】
図２Ａ〜２Ｂ及び図４Ａ〜４Ｂは、第１のソースガスにおいて、ドーパントとしてホウ素を用いたときの結果を示すが、本発明は、この実施形態に限定されない。ガリウム、リン、ヒ素、又は、他の第３族及び第５族の元素などの他のドーパントは、用いることができる。
【００５２】
上記開示は、第３のソースガスが、アルゴンに対して、約１９％から約４８％の範囲の量で、ネオンに対して、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができることを論じる。しかしながら、本発明はこの範囲に限定されない。いくつかの実施形態において、第３のソースガスが、約１５％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。他の実施形態において、第３のソースガスがアルゴンである場合、第３のソースガスは、約１５％から約４０％の範囲の量で、導入することができる。他の実施形態において、第３のソースガスがアルゴンである場合、第３のソースガスは、約１５％から約５０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、約２５％から約６０％の範囲の量で、導入することができる。特定の実施形態において、第３のソースガスがネオンである場合、第３のソースガスは、４０％と９０％との間などの４０％より大きい量で、導入することができる。さらに、他の比率も用いることができるけれども、第１のソースガス対第２のソースガスの比が約９：１にすることができる。第１のソースガス及び第２のソースガスの複合流速は、１０ sccmと２０ sccmとの間にすることができる。
【００５３】
上記は３つのソースガスの使用を開示しているが、他の実施形態において、２つのソースガスを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、上記のように、第１のソースガスは、DFn又はDmFnの形状にすることができ、Dは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は、別の第３族もしくは第５族元素であり得るドーパント（もしくは処理種）原子を表す。特定の実施形態において、第２のソースガスは用いられない。代わりに、第１のソースガス及び第３のソースガスのみが、イオン源１００において、組み合わせられる。本実施形態において、第１のソースガスの流速は、１０ sccmと３０ sccmとの間にすることができる。第３のガスがアルゴンである一実施形態において、第３のソースガスは、チャンバ１０５へ導入される全体のガスの１５％と４０％との間の構成にすることができる。第３のガスがアルゴンであるいくつかの実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約３０％の範囲の量で、導入することができる。第３のガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約４０％の範囲の量で、導入することができる。第３のガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約５０％の範囲の量で、導入することができる。第３のガスがネオンである特定の実施形態において、第３のガスは、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のガスは、約２５％から６０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、４０％と９０％との間などの、４０％より大きい量で、導入することができる。
【００５４】
上記のように、BFXガスと共に、アルゴン又はネオンなどの第３のガスの導入は、結果としてのイオンビームの組成に影響を及ぼし得る。特に、F/B比率は低減し得るが、ホウ素の純度百分率は増大し得る。言い換えれば、第２のソースガスを用いることなく、イオンビームの組成の変更が起こり得る。
【００５５】
図３は別の実施形態を示す。本実施形態において、イオン源３００は、チャンバを第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂへ効果的に分離する、チャンバ内に配置されたチャンバセパレータ３９０を有する。第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂの各々は、それぞれのアパーチャ３４０ａ、３４０ｂを有する。さらに、接地電極３５０及び引出し抑制電極３３０は、アパーチャ３４０ａ、３４０ｂに対応して、２つの開口を有するように変えることができる。前のように、チャンバは、その上に配置される誘電体窓１２５及びＲＦアンテナ１２０を有する。本実施形態において、第１のソースガスは第１のソースガス容器１７０に格納され、ガス注入口１１０を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第１のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。第２のソースガスは第２のソースガス容器１７１に格納され、第２のガス注入口１１１を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第２のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。図１Ｂに対する上記のように、いくつかの実施形態において、第１のソースガス容器１７０及び第２のソースガス容器１７１は単一のガス注入口に接続することができる。図１Ｃに例示される別の実施形態において、第１のソースガス及び第２のソースガスは、単一のソースガス容器の中で混合することができる。さらに、いくつかの実施形態において、上記のように、第２のソースガスは用いられない。上記のように、他の比を用いることができるけれども、第１のソースガスの第２のソースガスに対する比は、約９：１にすることができる。複合流速は、１０sccmと２０ccmとの間にすることができる。アルゴンは、第３のソースガス容器１７２に格納することができ、第３のガス注入口１１２を通って、第１のサブチャンバ３０５ａに導入することができる。
【００５６】
本実施形態において、アルゴンイオンビーム３８０ａは、アパーチャ３４０ａを通って引き出される。同時に、ドーパントイオンビーム３８０ｂは、アパーチャ３４０ｂを通って引き出される。このドーパントイオンビーム３８０ｂは、フッ素イオン及び他のイオン種だけでなく、ホウ素を含むイオンも含む。
【００５７】
図３において、アルゴンイオンビーム３８０ａ及びドーパントイオンビーム３８０ｂは、互いに平行であり、したがって、ワークピース１６０を異なる位置で当てる。本実施形態において、ワークピースは、矢印３７０により示される方向にスキャンされる。このように、ワークピース１６０上の各位置は、最初に、ドーパントイオンビーム３８０ｂにより注入され、次いで、アルゴンイオンビーム３８０ａにより当てられる。上記のように、アルゴンイオンビーム３８０ａは、ドーパントイオンビーム３８０ｂの注入中に堆積した堆積層の材料を、ワークピース１６０の表面からスパッタするのに役立つことができる。
【００５８】
上で説明したように、アルゴンの注入は、表面堆積層から材料を除去することができるが、これは、湿式化学を用いて除去することは困難である。
【００５９】
別の実施形態において、アルゴンイオンビーム３８０ａ及びドーパントイオンビーム３８０ｂは、同時に、ワークピース１６０上の位置を当てるように、向けられ、又は、集束させられる。本実施形態において、ワークピース１６０は、任意の方向にスキャンすることができる。
【００６０】
さらに別の実施形態において、全体のワークピース１６０がドーパントイオンビーム３８０ｂにより注入されるように、２つの注入は連続してすることができる。もっと後の時間で、アルゴンイオンビーム３８０ａはワークピース１６０の方へ向けられる。
【００６１】
本明細書で説明され、図３に関連する実施形態の各々において、引き出したイオンの全てがワークピースに当たるように、注入は、質量分析をしないで、実施することができる。
【００６２】
図３の実施形態は、アルゴンを用いて説明したが、ネオンなどの他のガスを、同じ効果を達成するために、アルゴンと置き換えることができる。
【００６３】
さらに、本明細書に開示した実施形態は、アルゴン及びネオンの使用を説明したけれども、本発明は本実施形態に限定されない。上述のように、ヘリウム、クリプトン及びキセノンなどの他の希ガスも、第３のソースガスとして用いることができる。あるいは、希ガスの組合せを第３のソースガスとして役立てることができる。
【００６４】
さらに、本明細書に開示した実施形態は、ドーパントなどの処理種がワークピース１６０に注入される注入プロセスを説明する。しかしながら、本発明は本実施形態に限定されない。例えば、本明細書に説明したソースガスの組合せを用いて、他のプロセスをワークピースに実施することができる。例えば、開示したソースガスの組合せを用いて、堆積又はエッチングプロセスも、ワークピースに実施することができる。
【００６５】
本発明は、本明細書に記載された特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さらに、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中で説明したけれども、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでなく、本発明は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装し得ることを認識するであろう。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲及び精神に鑑みて解釈しなければならない。
【図１Ａ】
2019518325.tif 000003
【図１Ｂ】
2019518325.tif 000004
【図１Ｃ】
2019518325.tif 000005
【図２Ａ】
2019518325.tif 000006
【図２Ｂ】
2019518325.tif 000007
【図３】
2019518325.tif 000008
【図４Ａ】
2019518325.tif 000009
【図４Ｂ】
2019518325.tif 000010
【図５】
2019518325.tif 000011
【図６】
2019518325.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月8日(2019.1.8)
【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】
ワークピースの中に処理種を注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有し、
全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、該方法は、更に、
前記チャンバの中の、水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含む第２のソースガスに、エネルギーを与え、該第２のソースガスからイオンを創生するステップと、
前記プラズマから前記第２のソースガスから創生されたイオンを引き出し、該イオンを前記第２のソースガスから前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記プラズマから引き出した前記純粋な処理種のイオンに対するフッ素イオンの比率は、前記基線と比べて、少なくとも５％だけ低減する、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、ネオンは、前記チャンバに導入される全体のガスの２０〜９０％の間から成る、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のソースガスは、BF3又はB2F4を含む、方法。
【請求項９】
ワークピースにドーパントを注入する方法であって、該方法は、
チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、ドーパント及びフッ素を含む第１のソースガス、水素並びにゲルマニウム及びシリコンの内の少なくとも１つを含む第２のソースガス、並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、
前記プラズマからのイオンを、質量分析を用いないで前記ワークピースの方へ加速するステップと、を有し、
導入されるガスの全体の体積の２０％と９０％との間にネオンを含み、前記プラズマから引き出される前記イオンの組成は、ネオンの導入により影響を受ける、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、導入されるガスの全体の体積の２５％と５０％との間にネオンを含む、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、前記ドーパントはホウ素を含む、方法。
【請求項１２】
ワークピースを処理する装置であって、該装置は、
チャンバ壁により画定されるチャンバを有し、該チャンバの中にプラズマを発生する、イオン源と、
処理種及びフッ素を含み、前記チャンバと連通する、第１のソースガス容器と、
水素並びにシリコン及びゲルマニウムの内の少なくとも１つを含み、前記チャンバと連通する、第２のソースガス容器と、
ネオンを含み、前記チャンバと連通する、第３のソースガス容器と、
前記ワークピースを保持する、ワークピースサポートと、を備え、
全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量が、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大するために十分な量のネオンを、前記装置は、前記チャンバに導入するように、構成される、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記処理種はホウ素を含む、装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、前記イオンを、質量分析をしないで前記ワークピースの方へ向ける、装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、導入されるガスの全体の量の２０％と９０％との間にネオンを含む、装置。
【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】
一実施態様において、ワークピースの中に処理種を注入する方法が開示される。であって、該方法は、チャンバの中にプラズマを生成するために、前記チャンバの中の、処理種及びフッ素を含む第１のソースガス並びにネオンに、エネルギーを与えるステップと、前記プラズマからイオンを引き出し、該イオンを前記ワークピースの方へ向けるステップと、を有し、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、ネオンを用いないときの基線と比べて、少なくとも５％だけ増大する。特定の実施態様において、全ての処理種を含むイオンの百分率としての、前記プラズマから引き出した純粋な処理種のイオンの量は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。特定の実施態様において、前記プラズマから引き出した処理種のイオンに対するフッ素イオンの比率は、前記基線と比べて、少なくとも５％だけ低減する。特定の実施態様において、純粋な処理種のイオンのビーム電流は、前記基線と比べて、少なくとも１０％だけ増大する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
驚いたことに、最大で約５０％までなどの非常に多くの百分率のアルゴンの導入は、多くのイオンビームの計量において、なお、向上をもたらす。図２Ｂは、異なるフォーマットで表される多くのこれらの計量を示す。特に、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流をライン２９０に示す。なお、アルゴンの量が、チャンバ１０５に導入される全体のガスの約４７％へ増大するときでさえ、ホウ素を含むビーム電流の全体は約２９０ｍＡを超えたままである。しかしながら、アルゴンの量が約２０％を超えるとき、ホウ素を含むビーム電流の全体の低減がある。興味深いことに、ライン２９１で示される純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、チャンバ１０５に導入されるアルゴンの量が約２０％へ増大するときに、増大する。しかしながら、アルゴンのより大きい百分率において、純粋のホウ素を含むイオンのビーム電流は、少し、低減する。実際に、純粋のホウ素のビーム電流は、アルゴンがないときに、約１６０ｍＡであり、全体のガスの約２０％がアルゴンであるときに、約１７２ｍＡへ増大する。純粋のホウ素のビーム電流は、次いで、アルゴンの百分率が増大し続けるときに、約１４５ｍＡへ低減する。F/B比率は、図２Ａのライン２２０と同一のライン２９２として示される。上記のように、F/B比率は、アルゴンの量がその範囲の全体にわたって増大するにつれて、低減する。同様に、ホウ素の比率は、図２Ａのライン２００と同一のライン２９３として示される。最後に、ホウ素の純度の比率は、ライン２９４で示され、図２Ａのライン２１０と同一である。チャンバ１０５に導入されるアルゴンの百分率が増大するにつれて、ホウ素を含むイオンの全体のビーム電流（ライン２９０）は、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減することを、図２Ｂは示す。純粋なホウ素のビーム電流（ライン２９１）も、アルゴンの百分率が約２０％を超えるときに、低減する。しかしながら、ホウ素の純度の比率（ライン２９４）は、この全体の範囲にわたって増大する。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（ライン２９２として示すF/B比率）は、この範囲の全体にわたって低減する。最後に、ホウ素の比率（ライン２９３）の一定の低減があるが、ホウ素を含むイオンの百分率は、範囲の全体にわたって、約６０％を超えたままである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
他の希ガスも用いることができる。例えば、アルゴンを用いるよりもむしろ、第３のソースガスとして、ネオンを用いることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図４Ａ〜４Ｂは、本実施形態において、第３のソースガスとして役立つ各種量のネオンを有する、第１のソースガスとしてのBF3、及び、第２のソースガスとしてのGeH4、を用いるイオン源により、作られるイオン種を示す、複数の棒グラフを示す。アルゴンのように、第３のソースガスとしてのネオンの導入は、イオンビームの組成及び他の計量にプラスの利益を有する。しかしながら、驚いたことに、なお、これらの利益を達成しながら導入することができるネオンの量は、アルゴンに対してよりはるかに多い。実際に、以下にもっと詳細に示されるように、チャンバ１０５へ導入される総計のガスの８０％を超えるものがネオンである！ときでさえ、プラスの利益は達成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
棒グラフ４５５は、イオンビームの組成を示し、イオンチャンバへ導入される全体のガスの約３７．８％は、本実施形態においてネオンとすることができる第３のソースガスである。図４Ａは、第３のソースガスとして、全体のガスの少なくとも３７．８％を用いるデータを示すが、ネオンの百分率が２０％と同じくらいである場合に、プラスの利益が観察されると認められる。なお、ドーパントを含むイオン（すなわち、B+及びBFX+）の全体のビーム電流は、ネオンを用いないときの約４２０ｍＡから約４４０ｍＡへ増大している。さらに、イオンビームの組成には変化がある。特に、ライン４００で見られるように、ホウ素の比率は、主に創生された追加のネオンイオンにより、少し低減する。しかしながら、驚いたことに、ライン４１０に示されるように、ドーパントを含むイオンの全体の数と比較した純粋なドーパントイオンの百分率（ホウ素の純度百分率、又は、ドーパントの純度百分率）は、実際に、増大している！実際に、純粋なホウ素イオンのビーム電流も増大している。さらに、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率（すなわち、F/B比率）は、ライン４２０に示すように、予想外に、また、約１０５％に低減している。さらに、フッ素イオンのビーム電流は、同様に、低減している。言い換えれば、第３のガスとしてのネオンの導入は、結果としてのプラズマから引き出されたイオンビームの組成に影響を与えた。特に、ネオンの導入は、ホウ素を含むイオンの全体の数と比べて、純粋なホウ素イオンの形成を増大した。興味深いことに、ネオンの導入は、フッ素イオンのホウ素イオンに対する比率も低減した。上述のように、質量分析を実施しない実施形態において、これらの変化は注入されるワークピースの性能を向上することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
上記は３つのソースガスの使用を開示しているが、他の実施形態において、２つのソースガスを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、上記のように、第１のソースガスは、DFn又はDmFnの形状にすることができ、Dは、ホウ素、ガリウム、リン、ヒ素、又は、別の第３族もしくは第５族元素であり得るドーパント（もしくは処理種）原子を表す。特定の実施形態において、第２のソースガスは用いられない。代わりに、第１のソースガス及び第３のソースガスのみが、イオン源１００において、組み合わせられる。本実施形態において、第１のソースガスの流速は、１０ sccmと３０sccmとの間にすることができる。第３のソースガスがアルゴンである一実施形態において、第３のソースガスは、チャンバ１０５へ導入される全体のガスの１５％と４０％との間の構成にすることができる。第３のソースガスがアルゴンであるいくつかの実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約３０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約４０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがアルゴンである他の実施形態において、第３のソースガスは、約１５％から約５０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、約２０％から約９０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、約２５％から６０％の範囲の量で、導入することができる。第３のソースガスがネオンである特定の実施形態において、第３のソースガスは、４０％と９０％との間などの、４０％より大きい量で、導入することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記のように、BFXガスと共に、アルゴン又はネオンなどの第３のソースガスの導入は、結果としてのイオンビームの組成に影響を及ぼし得る。特に、F/B比率は低減し得るが、ホウ素の純度百分率は増大し得る。言い換えれば、第２のソースガスを用いることなく、イオンビームの組成の変更が起こり得る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図３は別の実施形態を示す。本実施形態において、イオン源３００は、チャンバを第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂへ効果的に分離する、チャンバ内に配置されたチャンバセパレータ３９０を有する。第１のサブチャンバ３０５ａ及び第２のサブチャンバ３０５ｂの各々は、それぞれのアパーチャ３４０ａ、３４０ｂを有する。さらに、接地電極３５０及び引出し抑制電極３３０は、アパーチャ３４０ａ、３４０ｂに対応して、２つの開口を有するように変えることができる。前のように、チャンバは、その上に配置される誘電体窓１２５及びＲＦアンテナ１２０を有する。本実施形態において、第１のソースガスは第１のソースガス容器１７０に格納され、ガス注入口１１０を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第１のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。第２のソースガスは第２のソースガス容器１７１に格納され、第２のガス注入口１１１を通って、第２のサブチャンバ３０５ｂへ導入される。第２のソースガスは、上記の任意の種にすることができる。図１Ｂに対する上記のように、いくつかの実施形態において、第１のソースガス容器１７０及び第２のソースガス容器１７１は単一のガス注入口に接続することができる。図１Ｃに例示される別の実施形態において、第１のソースガス及び第２のソースガスは、単一のソースガス容器の中で混合することができる。さらに、いくつかの実施形態において、上記のように、第２のソースガスは用いられない。上記のように、他の比を用いることができるけれども、第１のソースガスの第２のソースガスに対する比は、約９：１にすることができる。第１のソースガス及び第２のソースガスの複合流速は、１０sccmと２０ccmとの間にすることができる。アルゴンは、第３のソースガス容器１７２に格納することができ、第３のガス注入口１１２を通って、第１のサブチャンバ３０５ａに導入することができる。
【国際調査報告】
2019518325.tif 000013
2019518325.tif 000014