(57)【要約】イオン注入に用いられるイオン源ガスを変更するためのシステム、装置、及び方法が提供される。イオン源室は、１つ以上の側壁を有するハウジングと引出しプレートを有し、この側壁と引出しプレートは、イオン源室の内部領域を取り囲む。１つ以上の入口が、１つ以上のイオン化材料の供給源と内部領域との間の流体連通を与える。引出しプレートに設けた引出し開口は、イオン源室の内部領域とこの室の外側のビーム径路領域との間に流体連通を与える。ハウジングの側壁に設けた１つ以上拡散開口は、イオン源室の内部領域とその外側の拡散領域との間に流体連通を与え、イオン源室に堆積したイオンが、拡散開口を通ってイオン源室から出て拡散するように作動する。
2008536257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入システムのためのイオン源室であって、
１つ以上の側壁を有するハウジングと、
このハウジングに連結され、かつ前記１つ以上の側壁と共に前記イオン源室の内部領域を取り囲む引出しプレートと、
前記ハウジングと関連し、前記イオン源の内部領域と１つ以上のイオン化材料の供給源との間に流体連通を与える１つ以上の入口と、
前記引出しプレートに関連し、前記イオン源室の内部領域と前記イオン源室の外側のビーム径路領域との間に流体連通を与える引出し開口と、
前記ハウジングと関連し、前記ハウジングの内部領域と前記イオン源の外側の拡散領域との間に流体連通を与える１つ以上の拡散開口と、を含むことを特徴とするイオン源室。
【請求項２】
前記１つ以上の拡散開口は、前記ハウジングの側壁に設けた１つ以上の細長いスロットからなり、前記細長いスロットは、前記各側壁の平面に沿う長さ及び幅によって定められ、前記１つ以上の細長いスロットの長さが、その幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項３】
前記１つ以上の細長いスロットは、形状が曲線からなることを特徴とする請求項２記載のイオン源室。
【請求項４】
前記１つ以上の細長いスロットは、さらに前記側壁の厚さによって定められ、前記細長いスロットの各幅が、それぞれ対応する側壁の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項２記載のイオン源室。
【請求項５】
前記１つ以上の細長いスロットの各幅と前記１つ以上の側壁の厚さとの比は、約１：３であることを特徴とする請求項４記載のイオン源室。
【請求項６】
前記細長いスロットのそれぞれの長さ及び幅は、各細長いスロットの面積を定め、かつ各細長いスロットの面積全体が、前記１つの引出し開口の面積よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のイオン源室。
【請求項７】
前記１つ以上の側壁の１つは、前記引出しプレートに対向して配置されて後部側壁を形成し、そして、前記１つ以上の開口が、前記後部側壁に設けられていることを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項８】
前記１つ以上の側壁の少なくとも１つが前記引出しプレートに隣接して、少なくとも１つの隣接側壁を形成し、前記１つ以上の開口が前記少なくとも１つの隣接側壁に設けられていることを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項９】
さらに、前記引出し開口に関連した引出し装置を含み、この引出し装置は、前記引出し開口を通ってイオン源室の内部領域からイオンを引き出すように作動して、前記ビーム径路領域に関連したイオンビームを形成することを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項１０】
さらに、前記１つ以上の拡散開口に関連した１つ以上のシャッターを含み、前記シャッターは、前記１つ以上の拡散開口を選択的にシールするように作動して、前記イオン源室の内部領域と拡散領域との間の流体連通を制限することを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項１１】
さらに、励起源を含み、この励起源は、１つ以上のイオン化材料の供給源からイオン源の内部領域内に供給される１つ以上のイオン化材料によってプラズマを形成するように作動することを特徴とする請求項１記載のイオン源室。
【請求項１２】
イオン注入システムにおいて、イオン源材料を変更する方法であって、
１つの引出し開口とこれに関連する１つ以上の拡散開口とを有するイオン源室を用意し、
前記イオン源室に第１イオン化材料を供給し、
前記第１イオン化材料から第１プラズマを形成して、第１イオン化材料からのイオンが、前記引出し開口を通って引き出されかつ前記イオン源室の内部表面に堆積され、
前記イオン源室に第２イオン化材料を供給し、
前記第２イオン化材料から第２プラズマを形成して、前記第２イオン化材料からのイオンが、前記引出し開口を通って引き出されかつ前記イオン源室の内部表面にスパッタされ、
前記イオン源室の内部表面から除去された第１イオン化材料が、引出し開口及び前記１つ以上の拡散開口を通って拡散する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
第１イオン化材料は、ボロンまたは燐からなることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１イオン化材料は、三フッ化硼素からなることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第２イオン化材料は、ボロンまたは燐からなることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
第２イオン化材料は、ホスフィンからなることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、イオン注入システムに関し、特に、イオン注入システムのために用いられるイオン源ガスを変更するためのシステム、装置、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び他の製品の製造において、イオン注入システムは、ドーパント元素として知られる不純物を半導体ウエハ、ディスプレイパネル、又は他の加工物に添加するのに使用される。一般的なイオン注入システムまたはイオンビーム注入機は、加工物内に、ｎ型又はｐ型にドープされた半導体領域を作り出すまたは不活性層を形成するために、イオンビームを用いて加工物を処理する。半導体をドーピングするために用いるとき、イオン注入システムは、選択したイオン種を放出して、所望の半導体材料を製造する。一般的に、ドーパント原子または分子は、イオン化されかつ分離され、時には加速または減速されてビームを形成し、ウエハ内に注入される。ドーパントイオンは、物理的にウエハ表面に衝突して内部に侵入し、そして、ウエハ表面下に留まる。
【０００３】
一般的なイオン注入システムは、複雑化したサブシステムの集合体であり、各サブシステムは、ドーパントイオンに対して特別の動作を実行する。ドーパント元素は、ガス状（たとえば、処理ガス）または気化される固体形式で導入され、ここで、ドーパント元素は、イオン室内に配置され、適当なイオン化処理によってイオン化される。
たとえば、イオン室は、低圧力（たとえば、真空）に維持され、イオン室内に配置されたフィラメントがある温度に熱せられ、電子がフィラメント源から作り出される。フィラメント源からの負に荷電された電子は、イオン室内の正に荷電された陽極に引き付けられ、フィラメントから陽極への移動中、電子はドーパント源要素（たとえば、分子または原子）と衝突し、そして、ドーパント元素から正に荷電された複数のイオンを作り出す。正電荷のイオンは、次に、引出し電極を介して引出しスリットを通り、イオン室から引き出される。そこで、イオンは、ウエハに向けてイオンビームに沿って指向される。
【０００４】
一般的に、単一型のイオン注入システムは、各ウエハのバッチ内にいくつかの異なるドーパントイオン種を注入するのに用いられ、イオン種の変更（例えば、第１イオン種または処理ガスから、第２イオン種または処理ガスへの変更）は、特定のイオン注入を実行するために必要とされる。１つのイオン種における変更は、ボロンを含む処理ガス（ｐ型注入を作り出す）から燐を含む処理ガス（ｎ型注入を作り出す）への変更である。種々のイオン種を注入するために、単一型イオン注入システムを用いるための１つの欠点は、処理イオン種におけるこのような変更にかなりの時間を要することである。第１処理ガスからのイオンが、イオン室の内部壁に堆積するので、このような堆積した材料が他のイオン種を用いるイオン注入に悪影響を与える。例えば、第１イオン種から第２イオン種への変更時、イオン室の内部壁に固着した第１イオン種の堆積イオンは、第２イオン種のイオンによってスパッタされ、そして、引出しスリットを介してイオン室から排出される。この結果、所望の第２イオン種のイオンビームに第１イオン種からのイオンが混ざることになる。さらに、スパッタされた第１イオン種は、第２イオン種のイオン化に影響を与え、その結果、引き出された第２イオン種は、長い時間をかけて安定することになる。従来、いくつかのイオン種に対する遷移、即ち、ボロン種から燐種への遷移は、前のイオン種が存在する室内を所望のイオン種を用いてクリアにするために、システムは、３０分またはそれ以上の遷移時間が必要となる。従って、遷移時間の終了後に、前のイオン種のイオンがイオンビームに残らないようになる。
【０００５】
しかし、長い遷移時間は、イオン注入処理に悪影響を与える。例えば、長い遷移時間は、イオン注入機のための自動調整時間に影響を与えるとともに、イオン注入機の安定性及び生産性に影響を与える。また、遷移時間中、イオン注入システムが、イオン室から前のイオン種をパージする間、エネルギーと処理のためにイオン種が消費される。従って、１つの種から他の種に変更する速度がかなり早まるような、より効率的なイオン注入システム及び装置に対する必要性が要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、イオン注入に用いられる処理ガスまたはイオン種を効果的に変更するためのシステム、装置、及び方法を提供することによって、従来技術の限界を克服する。その結果、本発明のいくつかの構成の基本的な理解を与えるために、本発明の単純化した要約を以下に示す。この要約は、本発明の広範囲の概要を示すものではない。これは、本発明の重要なキーまたは主要構成を識別するもので、本発明の範囲を詳細に概説したものではない。この目的は、後述する、より詳細な説明の序文として、単純化した形で、本発明のいくつかの概念を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、イオン注入システムのためのイオン源室に向けられており、このイオン源室は、１つのイオン源材料から別のイオン源材料に、効率的にかつ時間的に遷移することができる。イオン源室は、これに関連した１つ以上の拡散開口を設けることによって達成され、第１イオン源材料からイオン源室内に堆積した材料が、第２イオン源材料がイオン源室内でイオン化されるとき、１つ以上の拡散開口を介してイオンが拡散される。
【０００８】
本発明の１つの実施形態によれば、イオン源室は、１つ以上の側壁を有するハウジングと、このハウジングに引出しプレートが連結されている。引出しプレートは、１つ以上の側壁と共に、イオン源室の内部領域を取り囲む。引出しプレートは、さらに、イオン源室の内部領域内からイオンを引き出してイオンビームを形成する引出し開口を含んでいる。１つ以上の入口が、ハウジングに設けられ、１つ以上のイオン化材料の供給源とイオン源室の内部領域との間に流体連通を与える。１つの例によれば、ｎ型の第１イオン源材料とｐ型の第２イオン源材料が、１つ以上の入口を介してイオン源室内に導入されるように作動可能である。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、１つ以上の拡散開口が、ハウジングに設けられ、これらの拡散開口が、ハウジングの内部領域とイオン源室に対して外側の拡散領域との間に流体連通を与える。１つ以上の側壁は、例えば、１つ以上の拡散開口を有し、イオン源室の内部領域からイオン源室の外側の領域において、第１イオン源材料および／または第２イオン源材料の流体コンダクタンスがかなり増加する。そして、イオン源材料間に効率的でかつ急速な遷移を与える。
【００１０】
別の例では、１つ以上の開口は、引出しプレートの径方向に対向する側壁内の１つ以上のスロットを含み、側壁の平面に沿って測定された１つ以上のスロットの面積が、イオン源室に存在する第１、第２のイオン化材料の最適な流体コンダクタンスを与えるのに十分である。
【００１１】
前述の及び関連した目的を達成するために、本発明は、特許請求の範囲に記載されかつ特定された特徴を含んでいる。以下の記載及び添付された図面は、本発明の例示歴な実施形態を詳細に示すものである。これらの実施形態は、本発明の原理を用いた種々の方法のいくつかを示す例示的なものである。本発明の他の目的、利点、及び新規な特徴が、図面と共に考察するとき、以下の本発明の詳細な記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、改良されたイオン源室装置、イオン注入システム、及びイオン注入に用いられるイオン種を取り換えるための方法に関係している。さらに特定すると、この装置、システム、及び方法は、イオン注入システムに用いられるイオン源ガスを効率的にかつ急速に取り換えることを提供する。したがって、本発明は、図面に関連して以下で説明される。ここで同一の参照符号は、全体を通して同一の部材に対して使用される。
【００１３】
このようなイオン種の記載は、単に説明的なものであり、限定の意味で用いられるものではないことを理解すべきである。以下の記載は、説明のためであり、多くの詳細事項は、本発明の理解のために与えられている。当業者には明らかなように、本発明は、これらの特定事項がなくても実施可能である。
【００１４】
図面を参照すると、図１には、単純化したイオン注入システム１００が示されており、このシステムは、本発明の１つ以上の構成を実施するのに適している。図１に示すイオン注入システムは、例示の目的で提供されており、イオン注入システムにおける全ての構成、部品、及び特徴を含むことを意図するものではない。
その代わりに、例示のイオン注入システム１００は、本発明の更なる理解を容易にするために描かれている。
【００１５】
このイオン注入システム１００は、例えば、コントローラ１０４に作動的に連結されたイオン注入装置１０２（また、イオン注入機ともいう。）を含む。コントローラ１０４は、イオン注入装置１０２の作動を制御するために作動することができる。このイオン注入装置１０２は、例えば、イオンビーム径路Ｐに沿って移動可能な定量のイオンを生じさせるためのイオン源アセンブリ１０６を含み、これにより、イオンビーム１１０を形成して、イオンを加工物１１２（例えば、半導体ウエハ、ディスプレイパネル等）に注入する。イオン源アセンブリ１０６は、例えば、イオン源室１１４（例えば、プラズマ室またはアーク室）を含み、第１ドーパント種の供給源１１６によって供給される第１ドーパント種１１５、または第２ドーパント種の供給源１１８によって供給される第２ドーパント種１１７から、正に帯電したイオン（図示略）を生じさせる。正に帯電したイオンは、電源１２０からの電力供給によってイオン源室１１４内に形成される。第１ドーパント種１１５及び第２ドーパント種１１７は、１つ以上のイオン化ドーパントガス、気化した固体材料、等の１つ以上のイオン源材料から構成できる。
【００１６】
加工物１１２にｎ型のイオン注入を行うには、例えば、イオン源材料は、ボロン、ガリウム、またはインジウムからなり、また、Ｐ型のイオン注入を行うには、イオン源材料は、砒素、燐、またはアンチモンからなる。
【００１７】
イオン源アセンブリ１０６は、さらに、引出しアセンブリ１２２を含み、ここで、荷電されたイオンが、引出しアセンブリへの引出し電圧の印加を介してイオン源室１１４に設けた引出しスリットを通って引き出される。更に、ビームラインアセンブリ１２４がイオン源アセンブリ１０６の下流に配置され、荷電されたイオンを受け入れる。ビームラインアセンブリ１２４は、例えば、ビームガイド１２６、質量分析器１２８、及び分析開口１３０を含み、ここで、ビームラインアセンブリは、イオンビーム１１０を形成しかつ整形するように作動する。
【００１８】
質量分析器１２８は、例えば、更に、磁石（図示略）等の磁界発生部品を含み、イオンビーム１１０を横切る磁界を発生させる。その結果、イオンの電荷質量比に従う異なる軌道で、イオンビームからイオンを偏向させる。例えば、磁界を通過して移動するイオンは、ビーム径路Ｐに沿って所望の電荷質量比の個々のイオンを指向する力を受けて、不要の電荷質量比のイオンをビーム径路Ｐから離れる方向に偏向する。一旦、質量分析器１２８を通過すると、イオンビーム１１０は、分析開口１３０に向かい、ここで、エンドステーション１３２内に配置された加工物１１２内にイオン注入するために、イオンビームが選択される。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、イオンを加工物１１２に注入するために、イオン注入システム１００の動作において、ドーパント種（例えば、第１ドーパント種１１５または第２ドーパント種１１７）は、イオン源室１１４の内部表面１３４上に堆積（スパッタ）する傾向を有する。
【００２０】
従って、第１ドーパント種１１５から第２ドーパント種１１７に切換わる等の異なるドーパント種間の交換があるとき、第１ドーパント種に関連した堆積材料が、第２ドーパント種によってイオン源室１１４の内部表面１３４から離れてスパッタされるように、遷移期間が与えられる（例えば、所定の時間の間に、イオン注入システム１００が、第２ドーパント種を用いるイオンビーム１１０を生じさせる）。この遷移時間が経過した後、残ったイオンビーム１１０は、第２ドーパント種１１７に関連した所望の特性を加工物に分与するように作動する。このような遷移期間は、従来良く知られており、一般的に、引出しスリット１２３を介してスパッタされた第１ドーパント種１１５を排出することによって、従来のイオン源室を「パージ」または「クリア」にするために用いられる。
【００２１】
本発明は、イオン源室１１４内の１つ以上の拡散開口１３６を更に設け、イオン源室の内部領域１３８からイオン源室に対して外側の拡散領域１４０に、関連したドーパント種の流体コンダクタンス（例えば、流れに対する能力）を増加させることにより、従来の遷移期間を有効に短くする。
【００２２】
このような高いコンダクタンスを有するイオン源室１１４を設けることにより、前のドーパント種の堆積材料を、より急速にイオン源室から排除することができ、この堆積材料が、引出しスリット１２３を介して出るとともに、１つ以上の拡散開口１３６を介して有効に放散される。このような拡散は、三フッ化硼素（ＢＦ3）からなる第１ドーパント種１１５から、ホスフィン（ＰＨ3）からなる第２ドーパント種１１７への交換等の特定のドーパント種間の交換が可能かつより早く行うことができ、また同様にイオン注入システム１００に対する安定性と自動調整の両方を増加させることができる。
【００２３】
図２は、図１のイオン源室１１４の概略構成を示し、本発明のいくつかの実施形態が更に提示される。図２のイオン源室は、例えば、１つ以上の拡散開口１３６を含み、このイオン源室の内部領域１３８は、１つ以上の拡散開口を介して拡散領域１４０と流体連通している。本発明の例示では、壁１４２が、拡散領域１４０内に配置され、この壁は、表面１４４を形成している。
【００２４】
一例では、多数のｎ型のイオン注入が、図１のイオン注入システム１００を用いて繰り返し実行される。ここで、第１ドーパント種１１５は、イオン注入のために用いられ、そして、Ｐ型のイオン注入に変更され、第２ドーパント種１１７を用いることが望ましい。第１ドーパント種１１５を用いるイオン注入が繰り返されると、図２のイオン源室１１４の内部表面１３４上にｎ型材料が堆積する。従って、遷移時間が与えられ、第１ドーパント種１１５に関連した堆積材料１４６が、ｐ型の第２ドーパント種１１７を介してイオン源室１１４から取り除かれ、そして、図１のシステム１００は、ｐ型の第２ドーパント種を用いてウエハ１１２内にイオンが注入される前に、安定化する。
【００２５】
本例では、図２は、更に、ポンプ１４８を図示しており、このポンプは、イオン源室１１４内に真空圧力を与えるとともに、図１の第１ドーパント種１１５と第２ドーパント種１１７の間の遷移を容易にするために用いられる。さらに、本例では、第１ドーパント種１１５は、ガス状の三フッ化硼素（ＢＦ3）からなり、また、第２ドーパント種１１７は、ホスフィン（ＰＨ3）からなる。こうして、図２の堆積した材料１４６は、一般的に、ｎ型のボロン原子からなる。
【００２６】
ポンピング能力Ｓ（例えば、各ドーパント種の量は、イオン源室１１４を介して送り込まれる。）は、ドーパント種のコンダクタンスＣによって定められ、１つ以上の開口１３６と、イオン源室の内部領域１３８と拡散領域１４０との間で各ドーパント種の部分的に異なる圧力差とによって、送り込まれる。
【００２７】
従って、各ドーパント種に対して（例えば、図１の第１ドーパント種１１５及び第２ドーパント種１１７の各々に対して）、
Ｓ＝Ｃ*（Ｐ2−Ｐ1）                              （1）
ここで、コンダクタンスＣは、図２の１つ以上の拡散開口１３６の面積に比例し、Ｐ1は、イオン源室１１４に対して外側の関連したドーパント種の部分的な圧力であり、Ｐ2は、内部領域１３８内の同一ドーパント種の部分的な圧力である。
【００２８】
ガス状の第１ドーパント種（ＢＦ3）からガス状の第２ドーパント種（ＰＨ3）への変更時、第２ドーパント種は、イオン源室１１４内に送り込まれる。従って、イオン源質１１４内の第１ドーパント種の部分的圧力Ｐ2は、少なくとも第２ドーパント種によってイオン源室の内部表面１３４からスパッタされる堆積したｎ型材料によって、より高くなる。
【００２９】
イオン源室１１４からの拡散時に、スパッタされた第１ドーパント種は、拡散領域１４０内の壁１４２に衝突し、スパッタされた第１ドーパントは、壁の表面１４４にこびりつく（例えば、堆積）。さらに、拡散領域１４０内の第１ドーパント種の部分的圧力Ｐ1は、少なくとも部分的に、上述した堆積と、ポンプ１４８によって生じた真空との両方によって、ほぼゼロである。この結果、イオン源室１１４からの第１ドーパント種の拡散を容易にする。
【００３０】
それゆえ、第１ドーパント種の処理能力Ｓ（例えば、排出速度）は、１つ以上の拡散開口１３６の面積（図示略）に関連する流体コンダクタンスＣにほぼ比例する。従って、第１ドーパント種の処理能力Ｓは、適当な拡散開口１３６によってかなり増加させることができる。この結果、第１ドーパント種は、イオン源室１１４から容易に取り除くことができる。
【００３１】
１つ以上の拡散開口１３６を設けることによって得られるコンダクタンスＣの増加は、次に続くイオン注入の間、第２ドーパント種の処理能力Ｓを増加させることになる。このような増加は、遷移時間の減少と比較すると、小さなものと考えられる。さらに、第２ドーパント種の部分的圧力Ｐ2が、主にポンプ１４８によるものあるので、表面１４４上の第２ドーパント種の堆積は、比較的小さい。しかし、所望であれば、１つ以上のシャッター１５０を更に設けることもでき、この１つ以上のシャッターは、遷移期間が終了した後、１つ以上の拡散開口を選択的に覆う、即ち、シールする。それゆえ、１つ以上のシャッター１５０は、迅速な遷移時間を与えるように作動し、次に続くイオン注入の間、１つ以上の開口１３６を介して流れるガスの損失を最小化する。
【００３２】
図３は、遷移時間における減少を示すグラフ１６０を示し、この遷移時間は、それぞれ特定のシナリオに対するイオンビーム電流Ｉの測定によって決定される。例えば、従来のイオン源室（図示略）は、図２に示す引出しスリット１２３を有しており、このスリットは、約４０ｍｍ2の表面積を有するが、拡散開口１３６を有していない。曲線１６２は、第１ドーパント種から第２ドーパント種への遷移の後で、約３０分でプラトーに到達するビーム電流Ｉを示す。一方、曲線１６４は、約１００ｍｍ2の表面積を有する単一の拡散開口１３６を備えた本発明のイオン源室１１４に対して、約１０分のより早い安定時間を示している。また、曲線１６６は、２つの拡散開口１３６を有する本発明のイオン源室１１４の場合、約５分のより早い均一な安定時間を示しており、この拡散開口の各々は、イオン源室の内部表面１３４内で約１００ｍｍ2の表面積（全体で２００ｍｍ2）を有する。その結果、少なくとも１つの拡散開口１３６を含むイオン源室１１４を与えることにより、従来のシステムを超える遷移時間の実質的な減少を与える。
【００３３】
本発明の他の実施形態によれば、図４は、図１のイオン注入装置に関連したイオン源アセンブリ１０６のような例示的なイオン源アセンブリ２００のより詳細な部分断面図を示している。図４のイオン源アセンブリ２００は、例えば、イオン源室２０２（例えば、プラズマ室またはアーク室）を含み、このイオン源室は、複数のイオン（図示略）を形成するように作動する。本発明の１つの例示的構成によれば、イオン源室２０２は、第１入口２０４及び第２入口２０６を含み、第１、第２入口は、イオン源室の内部領域２１０に選択されたドーパント材料を導くように作動する。例えば、第１入口２０４及び第２入口２０６は、イオン源室の内部領域と、それぞれの第１イオン化源２１２及び第２イオン化源２１４との間の選択的な流体連通を与える。第１イオン化源２１２及び第２イオン化源２１４は、たとえば、図１のそれぞれの第１、第２のドーパント種の供給源１１６，１１８を含み、また、適当な流体ネットワークを介して、第１入口２０４及び第２入口２０６にそれぞれ連結される。注目すべきは、単一の複合入口（図示略）が、第１入口２０４及び第２入口２０６の代わりとなることができ、また、複数の入口が、本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００３４】
図４の第１イオン化源２１２及び第２イオン化源２１４は、所望の形式のイオン注入に基づき、選択されたドーパント材料（例えば、第１イオン化材料２１６及び第２イオン化材料２１８）をイオン源室２０２に供給するように作動する。例えば、第１イオン化材料２１６は、ボロン、ガリウム、またはインジウムを含むｎ型のイオン源材料、例えば、三フッ化硼素等を含み、第２イオン化材料２１８は、燐、硼素、アンチモンを含むｐ型のイオン源材料、例えば、五フッ化燐等を含む。第１イオン化材料２１６および／または第２イオン化材料２１８は、ガスまたは固体の形式とすることができる。固体源材料の場合、第１イオン化源２１２及び第２イオン化源２１４の各々は、更に、イオン源室の内部領域２１０に導く前に、第１イオン化材料２１６および第２イオン化材料２１８の各々を加熱または気化することができるように作動可能なオーブン（図示略）を更に含むことができる。
【００３５】
イオン源アセンブリ２００は、さらに、励起電極、ＲＦアンテナ、または他の要素等のエキサイター（励起源）２２０を含むことができ、このエキサイターは、第１イオン化材料２１６および第２イオン化材料２１８の各々をイオン化するように作動する。エキサイター２２０（例えば、図１の電源１２０から）を介して、イオン源室２０２内の第１イオン化材料２１６または第２イオン化材料２１８にパワーが与えられると、プラズマが、内部領域２１０内の第１イオン化材料及び第２イオン化材料の各々から形成され得る。イオン源アセンブリ２００は、更に、プラズマからのイオンがイオン源室２０２に排出できるように、エキサイター２２０の反対側にプラズマ電極２２４をさらに含むことができる。
【００３６】
例えば、イオン源室２０２は、１つ以上の側壁２２８及び引出しプレート２３０を有するハウジング２２６を含み、１つ以上の側壁及び引出しプレートは、イオン源室の内部領域２１０を取り囲む。ハウジング２２６は、平行管またはカップ等の種々の形とすることができる。引出しプレート２３０は、さらに、引出し開口２３２（または引出しスリットともいう。）を含んでおり、引出し開口によって、イオンがイオン源室２０２の内部領域２１０を出て、イオンビーム２３４を形成する。引出しプレート２３０は、例えば、ハウジング２２６と一体にすることができ、或いは、引出しプレートをハウジングから取外し可能にすることもできる。イオン源アセンブリ２００は、さらに、引出し開口２２０に関連した引出し電極（図示略）を含み、この引出し電極は、イオンビーム２３４を形成するために、イオン源室２０２の内部領域２１０からイオンを引き出すように作動する。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂにおいて、図４のイオン源室２０２に関連した例示のハウジング３００が、斜視図の形でより詳細に示されている。図５Ａ及び図５Ｂのハウジング３００は、例えば、１つ以上の側壁を有し、本発明の例では、カップ形状となっている。１つ以上の側壁３０２は、隣接する側壁３０４Ａ〜３０４Ｄと、後部側壁３０６とを含み、図４の引出しプレート２３０が、例えば、図５Ａのハウジングの開口端３０８に配置され、イオン源室２０２の内部領域２１０を取り囲む。従って、図４の引出しプレート２３０は、図５Ａ及び図５Ｂの後部側壁３０６に対向する位置に配置されている。しかし、引出しプレートは、明瞭化のために図５Ａ及び図５Ｂに示されていない。図５Ｂにおいて、例えば、後部側壁３０６は、１つ以上の拡散開口３１０を含むように図示されている。１つ以上の拡散開口３１０は、ここでは、後部側壁３０６と関連して記載されているが、代わりにまたは付加的に、１つ以上の隣接する側壁３０４Ａ〜３０４Ｄに設けることもできる。また、このような構成の全ては、本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００３８】
図５Ｂに図示するように、１つ以上の拡散開口３１０は、ハウジングの後部側壁３０６に設けた１つ以上の延長スロット３１２Ａ及び３１２Ｂを含み、これらの延長スロットは、後部側壁の平面３１４に沿う長さＬと幅Ｗによって定められる。本例では、１つ以上の延長スロット３１２Ａ及び３１２Ｂは、後部側壁３０６の平面３１４に対して直線上にある。しかし、１つ以上の拡散開口３１０の形状は、どのような形でもよく、例えば、細長い曲線スロット（図示略）、ほぼ円形の孔（図示略）、或いは同等形状とすることができる。１つ以上の拡散開口のこのような全ての形状は、本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００３９】
本発明の別の実施形態によれば、１つ以上の拡散開口３１０は、これらの開口を定める側壁３０２の厚さＴによって定められる。１つの例では、各拡散開口３１０の幅Ｗ（例えば、１つ以上の延長スロット３１２Ａ及び３１２Ｂの幅Ｗ）は、それぞれの側壁３０２の厚さＴ（例えば、後部側壁３０６の厚さ）よりも小さい。それぞれの側壁３０２の厚さＴよりも小さい、各拡散開口３１０の幅Ｗを与えて、各拡散開口を通る、図１及び図４の特定のドーパント種の流れ（コンダクタンス）の量を有効に制限する。１つ以上の拡散開口の幅Ｗ、厚さＴ、及び長さＬの組み合わせが選択され、最適な量のドーパント種が、１つ以上の開口を通って拡散される。最適な拡散量は、例えば、所望の遷移時間を達成するために、実験によって決定することができる。幅Ｗと厚さＴとの比は、１:１よりも小さく、一例では、最適比は、約１:３とすることができる。このような比は、例えば、１つ以上のスロット３１２を通る第２ドーパント種の拡散を制限する。別の例では、複数のスロットの全面積は、所望の遷移時間を達成するために実験によってさらに決定することができる。
【００４０】
本発明の他の実施形態では、図６は、イオン注入システムにおいて、イオン源ガスを変更するために方法を説明する。この例示的な方法は、ここで、一連の動作または事象として図示しかつ記載するが、本発明は、このような動作または事象の図示する手順に限るものではなく、異なる順序および／または本発明に従って、ここで示されかつ記載されたものとは異なる他のステップと共に、いくつかのステップが発生できることを認識してほしい。
【００４１】
さらに、必ずしも図示したステップではなくても、本発明に従う方法論を実現できるように求められている。さらに、この方法は、ここで、図示されかつ記載されたシステムと同様に、図示されていない他のシステムに関連して実行することもできることを認識してほしい。
【００４２】
図６に示すように、この方法４００は、動作４０５において、イオン源室を用意する。このイオン源室は、引出し開口及びこれに関連した１つ以上の拡散開口を有する。イオン源室は、例えば、図１のイオン注入システム１００等のイオン注入システムを用いることができる。図６の動作４１０において、イオン化ガスまたは固体等の第１イオン化材料が、イオン源室に供給される。動作４１５において、イオン源室内に第１プラズマが形成され、第１イオン化材料がイオン化される。第１イオン化材料に関連するイオンは、引出し開口から引き出され、そして、動作４２０において、イオン室の１つ以上の内部表面に堆積する。
【００４３】
動作４２５において、第２イオン化材料は、イオン源室に供給される。例えば、第１イオン化材料の供給が停止され、そして、第２イオン化材料がイオン源室内に供給される。動作４３０において、第２イオン化材料から第２プラズマが形成され、第２イオン化材料からのイオンが引出し開口から引き出され、イオン源室の内部表面に飛散される。従って、第１イオン化材料のイオンは、イオン源室の内部表面から移動する第２イオン化材料によってスパッタされる。動作４３５において、第１イオン化材料は、イオン源室に関連する１つ以上の拡散開口を介して拡散される。その結果、イオン源室は、第１イオン化材料から第２イオン化材料へ有効に遷移する。
【００４４】
本発明は、好ましい実施形態または他の実施形態に関して記載してきたが、本明細書及び添付の図面を読みかつ理解することにより、当業者であれば、等価な変更例および修正例を作ることができるであろう。上述の構成要素（アセンブリ、装置、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語（「手段」と呼ばれるものも含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成要素に構造的に同等でなくても、本発明のここで図示された例示的実施においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。
【００４５】
更に、本発明の特定の特徴を、幾つかの実施形態の１つについてのみ開示されてきたが、こような特徴は、いずれかの或る又は特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の１つの実施形態に従う一般的なイオン注入装置のシステムレベルを示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に従う一般的なイオン源室を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態に従ういくつかのイオン源室のための遷移期間を示すグラフ図である。
【図４】本発明の他の実施形態に従う一般的なイオン源の部分断面図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態に従う別のイオン源室を示す斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態に従う別のイオン源室を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に従うイオン注入システムにおいて、イオン源材料を変更するための典型的な方法を示すブロック図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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