(57)【要約】１つ又は複数のドーパント源ガス供給容器がイオン注入システムの外側筐体内に（例えばこのような筐体内のガスボックス内に）含まれるドーパント源ガス供給配置及び方法について説明する。一実施例では、ドーパント源ガス供給容器はイオン注入システムのガスボックスと遠隔関係で位置し、ドーパント源ガスローカル容器はガスボックス内に配置され、供給ラインは前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係でドーパント源ガス供給容器を相互接続し、供給ラインは、イオン注入システムが非動作状態であるときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流し、イオン注入システムが動作状態内にあるときに排気される又は不活性加圧ガスで充填されるように構成される。
2014505322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地に比べて高い動作電圧にあるガスボックスからイオン注入ツールへのドーパント源ガスの送出のためのドーパント源ガス供給装置であって、
前記ガスボックス及び前記イオン注入ツールは外側筐体内にあり、前記ドーパント源ガス供給装置は、以下の装置配置（Ａ）及び（Ｂ）、すなわち、
（Ａ）前記外側筐体外にイオン注入システムの前記ガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と；前記ガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と；前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係で前記ドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、イオン注入ツールが非動作状態でありかつ前記ガスボックスが前記高い動作電圧でないときだけ前記供給容器から前記ローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと；を備える装置配置と、
（Ｂ）前記ガスボックス外で前記外側筐体内に位置するように構成されたドーパント源ガス容器と；前記ガスボックス内に位置するように構成された流れ回路であって、前記ガスボックスはその中にドーパント源ガス容器を持たない、流れ回路と；前記ドーパント源ガス容器からドーパント源ガスを受け、前記ガスボックスが前記高い動作電圧にあるときに前記ガスボックス内の前記流れ回路に前記ドーパント源ガスを送出するように構成された、電気的に絶縁されたドーパント源ガス供給ラインと、を備える装置配置と、から構成された群から選択される配置で配置される、ドーパント源ガス供給装置。
【請求項２】
配置（Ａ）を備える請求項１に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項３】
配置（Ｂ）を備える請求項１に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項４】
前記外側筐体外に位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器であって、前記外側筐体内に位置する前記ドーパント源ガス容器と供給関係のドーパント源ガス供給容器を、前記ガスボックス外にさらに備える請求項３に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項５】
ガスボックスと、前記ガスボックスからドーパント源ガスを受けるように構成されたイオン注入ツールと、を含む外側筐体を含むイオン注入システムであって、請求項１に記載のドーパント源ガス供給装置を含む、イオン注入システム。
【請求項６】
前記ドーパント源ガス供給装置は配置（Ａ）で配置される、請求項５に記載のイオン注入システム。
【請求項７】
前記ドーパント源ガス供給装置は配置（Ｂ）で配置される、請求項５に記載のイオン注入システム。
【請求項８】
請求項１に記載のドーパント源ガス供給装置を使用する工程を含むイオン注入方法。
【請求項９】
前記イオン注入は、半導体製品、フラットパネルディスプレイ製品、太陽エネルギー製品から構成された群から選択される製品を製造する方法で実施される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ガスボックスを含むイオン注入システムのためのドーパント源ガス供給装置であって、
前記イオン注入システムの前記ガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と、
前記イオン注入システムの前記ガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と、
前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係で前記ドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、前記イオン注入システムが非動作状態であるときだけ、前記供給容器から前記ローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと、を備えるドーパント源ガス供給装置。
【請求項１１】
前記供給ラインは、前記供給ラインを通るガスの流れを制御するように配置された中央演算処理装置を備えるアセンブリにより、前記イオン注入システムが非動作状態にあるときにだけドーパント源ガスを流し、前記イオン注入システムが動作状態にあるときに不活性加圧ガスで排気又は充填されるように構成される、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１２】
前記中央演算処理装置は、前記供給ラインを通るガスの流れを制御する少なくとも１つの弁と作動的に結合される、請求項１１に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの弁は前記供給ライン中に少なくとも１つの弁を含む、請求項１２に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの弁は前記ドーパント源ガス供給容器の弁頭内に流量制御弁を含む、請求項１２に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１５】
前記供給ラインは絶縁材料から構成される、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１６】
前記絶縁材料はポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１５に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１７】
前記供給ラインは単一導管を備える、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１８】
前記供給ラインは同軸二重導管を備える、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項１９】
前記供給ラインは中央棒構造を囲う導管を備え、
前記中心ロッド構造は、それぞれの通路を通る複数のガスの流れのための複数の通路を含む、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２０】
ドーパント源ガスの前記供給ラインをパージするためのガスパージングアセンブリをさらに備える、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２１】
前記供給容器は、圧力調節されたガス貯蔵分配容器を備える、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２２】
前記ローカル容器は、前記ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２３】
前記ローカル容器は、前記ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える、請求項２１に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２４】
前記供給容器は、アルシン、ホスフィン、三フッ化ホウ素、シランからなる群から選択されるドーパント源ガスを含む、請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置。
【請求項２５】
請求項１０に記載のドーパント源ガス供給装置を備えるイオン注入システム。
【請求項２６】
ガスボックスを含むイオン注入処理システムの操作方法であって、
ドーパント源ガス貯蔵分配ローカル容器を前記ガスボックス内に配置する工程と、
供給ラインにより、前記ドーパント源ローカルガス貯蔵分配容器と、前記ガスボックスと遠隔関係で位置するドーパント源気体供給容器と、を接続する工程と、
前記イオン注入処理システムが非動作状態にあるときだけ前記供給容器から前記ローカル容器へドーパント源ガスを流す工程と、を含む方法。
【請求項２７】
前記イオン注入処理システム内のイオン源の活性化に関わる前記イオン注入処理システムの動作中、前記供給ラインを排気された状態又は加圧不活性ガスで充填された状態に維持する工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記供給容器は、圧力調節されたガス貯蔵分配容器を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記ローカル容器は、前記ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記ローカル容器は、前記ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記供給容器は、アルシン、ホスフィン、三フッ化ホウ素、シランからなる群から選択されるドーパント源ガスを含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  米国特許法第１１９条に基づき、W. Karl Olander名義の２０１０年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６１／４１８，４０２号「Ion Implanter System Including Remote Dopant Source, and Method Comprising Same」の優先権の利益を主張する。この米国仮特許出願第６１／４１８，４０２号の開示は参照によって本明細書に組み入れられる。
【０００２】
[0002]  本開示は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ基板、太陽パネル基板等の材料のドーピングに使用されるイオン注入機へドーパント源ガスを供給するための装置及び方法と、そのような装置及び方法を利用するイオン注入システムと、に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  イオン注入は、マイクロ電子デバイス製品の製造における基本単位作業である。半導体製造施設内のイオン注入作業の基本的特徴及び遍在性に応じて、イオン注入機装置の効率及び効果を向上させるためにかなりの努力がなされてきており、またその努力が続いている。
【０００４】
[0004]  イオン注入に使用されるほとんどすべての従来のドーパント供給原料ガスは非常に有毒かつ危険な性質であるので、これまでの努力は、ドーパント源材料の供給、取り扱い及び使用における安全性の向上の目的に焦点を合わせることを含んできた。
【０００５】
[0005]  過去１５年間、ATMI,Inc.(米国コネチカット州ダンベリー（Danbury, CT）)からＳＤＳという商標で入手可能なタイプの物理的吸着ベースの流体貯蔵分配容器のイオン注入システムにおける商業化及び広範な展開は、このような安全向上努力に主要な貢献をしてきた。アルシン、ホスフィン、シラン、三フッ化ホウ素などの有毒かつ危険なドーパント源流体のための貯蔵媒体として物理的吸着媒体を流体貯蔵分配容器中に供給することによって、このような流体は、低い例えば低大気圧で容器内で吸着的に保持され、分配条件下で物理的吸着剤から容易に脱着されることができる。
【０００６】
[0006]  したがって、このような低圧の貯蔵分配容器は、３，０００〜１５，０００ｋＰａ程度の高い超大気圧で同ドーパント源流体を保持する高圧ガスシリンダの使用から起こる危険性を克服する。これらの危険性は、シリンダ本体の破壊又は高圧ガスシリンダの弁頭アセンブリの故障の場合、高加圧有毒／危険流体の破局的拡散の可能性を含む。
【０００７】
[0007]  イオン注入システムは、ガスボックス、ドーパント供給ガスのイオン化のためのイオン源装置、加速器及び磁気分離部品を含む注入機、関連する流れ回路及び計測器により特徴的に構成される。イオン注入システムでは、ドーパントガス供給容器はシステムのガスボックス内に配置される。ガスボックスは、動作中にイオン源装置にイオン源装置と同じ高電圧で接続される筐体である。
【０００８】
[0008]  この従来のイオン注入システム構成では、有毒な／危険なドーパント供給ガスを含む供給容器は、定期的に取り替えられて、ドーパント源ガスで充填された新たな容器に置換されなければならない。イオン注入システムガスボックス内に配置されたガス供給容器のこのような取り換えを行うために、技術者は、自給式呼吸器（ＳＣＢＡ：self-contained breathing apparatus）装置を着用し、消耗された供給容器をガスボックスから物理的に除去し、ガスボックス内に新たな容器を設置しなければならない。取り換え作業を行う際、取り換え作業に伴う危険性に対処するため、半導体製造施設内のイオン注入システムの近辺からＳＣＢＡ着用技術者以外の要員を立ち退かせなければならない。
【０００９】
[0009]  イオン注入システムにおけるドーパント源ガス供給容器のこのような取り換えに伴う危険性に加えて、製造作業中の不都合な時間にドーパント源ガス供給容器が使い果たされ、その結果イオン注入システムをシャットダウンしなければならないことも一般的な出来事である。イオン注入システムのこのような予定外のシャットダウンは、部分的に処理されたウェハの高価な再加工を必要とする可能性があり、場合によっては、それらの処理の中断の結果として、ウェハ製品は、欠陥がある又はそれらの本来の目的のために役立たないこともある。このような事象は、ひいては、イオン注入機システムと、このようなイオン注入機システムが配置された半導体製造施設の経済面と、に深刻な悪影響を与える可能性がある。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]  本開示は、イオン注入システムへドーパント源ガスを供給するための装置及び方法と、このような装置及び方法を利用するイオン注入システムと、に関する。
【００１１】
[0011]  本開示は、一態様では、接地より高い動作電圧にあるガスボックスからイオン注入ツールへドーパント源ガスを送出するためのドーパント源ガス供給装置に関する。ここでは、ガスボックス及びイオン注入ツールは外側筐体内にあり、ドーパント源ガス供給装置は、以下の装置配置（Ａ）及び（Ｂ）、すなわち、外側筐体の外にイオン注入システムのガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と；ガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と；前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係でドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、イオン注入ツールが非動作状態でありかつガスボックスが高い動作電圧でないときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと；を備える装置配置と；ガスボックスの外で外側筐体内に位置するように構成されたドーパント源ガス容器と；ガスボックス内に位置するように構成された流れ回路であって、ガスボックスはその中にドーパント源ガス容器を持たない、流れ回路と；ドーパント源ガス容器からドーパント源ガスを受け、ガスボックスが高い動作電圧にあるときにガスボックス内の流れ回路にドーパント源ガスを送出するように構成された電気的に絶縁されたドーパント源ガス供給ラインと、を含む装置配置と；から構成された群から選択される配置で配置される。
【００１２】
[0001]  本開示の別の態様は、ガスボックスと、ガスボックスからドーパント源ガスを受けるように構成されたイオン注入ツールと、を含む外側筐体を含むイオン注入システムであって、上記ドーパント源ガス供給装置を備えるイオン注入システムに関する。
【００１３】
[0002]  本開示のさらに別の態様は、上記ドーパント源ガス供給装置を使用する工程を含むイオン注入方法に関する。
【００１４】
[0003]  別の態様では、本開示は、ガスボックスを含むイオン注入システムのドーパント源ガス供給装置に関する。この装置は、イオン注入システムのガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と；イオン注入システムのガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と；前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係でドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、イオン注入システムが非動作状態であるときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと；を備える。
【００１５】
[0004]  上記ドーパント源ガス供給装置の一実施形態では、供給ラインは、イオン注入システムが動作状態にあるときに排気される又は不活性加圧ガスで充填される。
【００１６】
[0005]  本開示の別の態様は、上記ドーパント源ガス供給装置を備えるイオン注入システムに関する。
【００１７】
[0006]  別の態様では、本発明は、ガスボックスを含むイオン注入処理システムを作動させる方法に関する。前記方法は、ドーパント源ガス貯蔵分配ローカル容器をガスボックス内に配置する工程と、供給ラインにより、ドーパント源ローカルガス貯蔵分配容器と、ガスボックスと遠隔関係に配置されたドーパント源ガス供給容器と、を接続する工程と、イオン注入処理システムが非動作状態にあるときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流す工程と、を含む。
【００１８】
[0007]  本開示の他の態様、特徴、実施形態は以下の説明と添付特許請求範囲からより十分に明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の一実施形態によるドーパント供給ガス供給配置を利用するイオン注入システムの概略図である。
【図２】図１に示すタイプのイオン注入システムのガスボックスの一部の概略図であり、搭載型ドーパント源ガス貯蔵分配容器と、イオン注入システムの中断時間中にこのような貯蔵分配容器にドーパント源ガスを供給することに関与する流れ回路の一部と、を示す。
【図３】互いに流体連通される複数の供給容器及び複数のローカル容器を収容するタイプの供給ラインの概略図であり、供給ラインは、それぞれを通して複数のガス流を流すための複数の通路を含む中心ロッド構造を囲う導管を含む。
【図４】イオン注入機外側筐体内の、及び、イオン源チャンバへドーパント供給ガスを流すように構成されたガスマニホールドを含む高電圧端子筐体外の、搭載型ドーパント源ガス貯蔵分配容器を利用した本発明の別の実施形態に係るイオン注入システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0012]  本開示は、イオン注入システムの効率及び稼働（on-stream）時間を改善するやり方でイオン注入システムにドーパント源ガスを供給するための装置及び方法に関する。１つ又は複数のドーパント源ガス供給容器がイオン注入システムの外側筐体内に（例えばこのような筐体内のガスボックス内に）含まれるドーパント源ガス供給配置及び方法について以下により十分に説明する。
【００２１】
[0013]  本開示は、様々な態様では、接地より高い動作電圧にあるガスボックスからイオン注入ツールへドーパント源ガスを送出するためのドーパント源ガス供給装置に関する。ここでは、ガスボックス及びイオン注入ツールは外側筐体内にあり、ドーパント源ガス供給装置は、以下の装置配置（Ａ）と（Ｂ）から構成された群から選択される配置で配置される。装置配置（Ａ）は、外側筐体の外にイオン注入システムのガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と；ガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と；前記ドーパント源ガスローカル容器と供給関係でドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、イオン注入ツールが非動作状態でありかつガスボックスが前記高い動作電圧でないときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと；を備え、装置配置（Ｂ）は、ガスボックスの外で外側筐体内に位置するように構成されたドーパント源ガス容器と；ガスボックス内に位置するように構成された流れ回路であって、ガスボックスはその中にドーパント源ガス容器を持たない、流れ回路と；ドーパント源ガス容器からドーパント源ガスを受け、ガスボックスが高い動作電圧にあるときにガスボックス内の流れ回路へドーパント源ガスを送出するように構成された電気的に絶縁されたドーパント源ガス供給ラインと、を備える。
【００２２】
[0014]  様々な実施形態におけるドーパント源ガス供給装置は配置（Ａ）を備える。他の実施形態では、ドーパント源ガス供給装置は配置（Ｂ）を備え、例えばこの配置は、ガスボックスの外に、外側筐体外に位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器であって、外側筐体内に配置されたドーパント源ガス容器と供給関係のドーパント源ガス供給容器をさらに備える。
【００２３】
[0015]  本開示の別の態様は、ガスボックスと、ガスボックスからドーパント源ガスを受けるように構成されたイオン注入ツールと、を備える外側筐体を含むイオン注入システムであって、上記ドーパント源ガス供給装置を備えるイオン注入システムに関する。例えば、ドーパント源ガス供給装置は配置（Ａ）又は配置（Ｂ）で配置される。
【００２４】
[0016]  本開示のさらに別の態様は、上記ドーパント源ガス供給装置を使用する工程を含むイオン注入方法に関する。このような方法は、例えば、半導体製品、フラットパネルディスプレイ製品、太陽エネルギー製品から構成された群から選択される製品を製造するための工程で行われ得る。
【００２５】
[0017]  したがって、本開示は、イオン注入システムにおけるドーパント源ガス供給について考える。一実施形態によれば、ドーパント源ガスは、遠隔供給容器からイオン注入システムへ、イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器へ供給される。このような配置では、イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器は延長動作のために適切に寸法決めされ、遠隔供給容器とローカル容器は、イオン注入システムが非動作状態にあるときだけ遠隔供給容器からローカル容器を充填するように配置される。
【００２６】
[0018]  本明細書と添付特許請求範囲において使用されるように、単数形（「a」「and」及び「the」）は、当該内容からそうではないと明らかでない限り、複数の指示対象を含むということに留意されたい。
【００２７】
[0019]  一実施形態では、本開示は、ガスボックスを含むイオン注入システムのドーパント源ガス供給装置に関する。このような装置は、イオン注入システムのガスボックスと遠隔関係で位置するように構成されたドーパント源ガス供給容器と；イオン注入システムのガスボックス内に位置するように構成されたドーパント源ガスローカル容器と；ドーパント源ガスローカル容器と供給関係でドーパント源ガス供給容器を相互接続する供給ラインであって、イオン注入システムが非動作状態であるときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成された供給ラインと；を含む。様々な実施形態では、供給ラインはまた、イオン注入システムが動作状態にあるときに排気される又は不活性加圧ガスで充填されるように構成され得る。
【００２８】
[0020]  イオン注入システムが非動作状態にあるときだけドーパント源ガスを流すこのような供給ラインの構成、及び、イオン注入システムが動作状態にあるときに排気される又は不活性加圧ガスで充填される構成は、任意の適切な方法で実現されることができる。一実施形態では、このような構成は、供給ラインを通るドーパント源ガスの流れを制御するように配置された中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processor unit）を含むアセンブリにより実現される。
【００２９】
[0021]  ＣＰＵは、このような目的のために適切な方法で構成されることができ、例えば、ＣＰＵは、供給ラインを通るドーパント源ガスの流れを制御する少なくとも１つの弁（例えば、供給ライン中の少なくとも１つの弁）と作動的に結合される。代替案として又はそれに加えて、少なくとも１つの弁は、ドーパント源ガス供給容器の弁頭内に流量制御弁を含むことができる。
【００３０】
[0022]  ＣＰＵは、弁、流量制御装置などの対応する被制御部品に送信される制御信号をＣＰＵにより生成することにより、イオン注入システムを監視し、イオン注入システムの電源が切られて非動作状態であるときにガスボックス内のローカル容器の充填を実行して、ローカル容器充填作業が完了するまでイオン注入システムの電源投入を防ぐように構成されることができる。
【００３１】
[0023]  供給ラインは任意の適切な材料で構成されることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、又は他の非導電性ポリマ、ガラス、セラミック、又は複合材料などの絶縁材料で構成されることができる。供給ラインは、単一導管を含んでよく、又は代替案として同軸導管又は他の多導管配置を含むことができる。イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器を充填するためにドーパント源ガスを輸送した後にドーパント源ガスの供給ラインをパージする（purge）ためのガスパージングアセンブリ（gas purging assembly）が設けられ得る。
【００３２】
[0024]  本開示の実行に利用される供給容器及びローカル容器は、任意の好適なタイプのものであり得る。一実施形態では、供給容器は、圧力調節されたガス貯蔵分配容器を備える。別の実施形態では、ローカル容器は、ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える。さらに別の実施形態では、供給容器は圧力調節されたガス貯蔵分配容器を備え、ローカル容器はドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を備える。
【００３３】
[0025]  本開示の源ガス供給装置は、任意の適切なドーパント源材料と共に、又はイオン注入システムのインライン洗浄のための洗剤（例えばＮＦ３又はＸｅＦ２等の洗剤）と共に使用されるように構成されることができる。例えば、ドーパント源材料は、アルシン、ホスフィン、三フッ化ホウ素、四フッ化ジボロン、四フッ化ゲルマニウム、四フッ化ケイ素、シランから構成された群から選択されるドーパント源ガスを含み得る。本開示は、ドーパント源ガスに加えて並行流剤（co-flow agent）を含むドーパント源ガス組成だけでなくドーパント材料の混合物について考える。並行流剤は、イオン注入システムの洗浄を行うために又はそうでなければイオン注入システムの動作と同システム内で実行されるイオン注入工程の作業とに恩恵をもたらすために、ドーパント源ガスの性質とドーパント源ガスのイオン化の程度とを強化するガス種を含み得る。一実施形態では、並行流剤はイオン源の現場洗浄を行うために二フッ化キセノンを含む。
【００３４】
[0026]  本開示は、別の態様では、上記ドーパント源ガス供給装置を含むイオン注入システムについて考える。
【００３５】
[0027]  方法態様での開示は、ガスボックスを含むイオン注入処理システムを作動する方法について考える。本方法は、ドーパント源ガス貯蔵分配ローカル容器をガスボックス内に配置する工程と、供給ラインにより、ドーパント源ローカルガス貯蔵分配容器と、ガスボックスと遠隔関係で位置するドーパント源気体供給容器と、を接続する工程と、イオン注入処理システムが非動作状態にあるときだけ供給容器からローカル容器へドーパント源ガスを流す工程と、を含む。
【００３６】
[0028]  一実施形態では、本方法は、イオン注入処理システムにおけるイオン源の活性化に関わるイオン注入処理システムの動作中に供給ラインを排気状態又は加圧不活性ガスで充填された状態に維持する工程を含む。本方法は、圧力調節されたガス貯蔵分配容器を含む供給容器により行うことができる。ローカル容器は、ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むガス貯蔵分配容器を含むことができる。このような方法の好ましい実施形態は、供給ラインにより、ドーパント源ガスに対する吸着親和性を有する物理的吸着剤を含むローカル容器と相互連結された圧力調節されたガス貯蔵分配供給容器を設ける工程を含む。本方法は、アルシン、ホスフィン、三フッ化ホウ素、四フッ化ジボロン等の任意の好適なドーパント源ガス種により行うことができ、上記のようにドーパント源ガスと共に並行流剤が供給容器から供給されることにより行われることができる。
【００３７】
[0029]  本明細書では、イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器の充填に使用される供給容器の特徴付けにおける用語「遠隔」は、供給容器がガスボックスの外であり、かつガスボックス内のローカル容器から少なくとも２メートルに配置されることを意味する。本開示の様々な実施形態では、供給容器は、イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器から少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０メートル、又はそれを上回って離れたところに配置され得る。
【００３８】
[0030]  様々な実施形態では、イオン注入システムは、イオン注入システムの少なくとも主要部品の単一筐体を含むように、イオン注入システムのガスボックス、イオン源、磁石、ビームライン通路、ポンプ、他の部品が配置されるシステム筐体を含むことができる。このような実施形態では、供給容器はこのような単一筐体の外に配置されることが有利であるが、代替案としてこのような単一筐体の内部に配置され得る。例えば、供給容器は半導体製造施設内の床下ボールト（below-floor vault）内に配置され、好適な流れ回路によりイオン注入システムのガスボックス内のローカル容器と接続することができる。代替案として、供給容器は、半導体製造施設内の主要階上の中心位置に配置され、好適な流れ回路によりイオン注入システムのローカル容器と接続されることができる。
【００３９】
[0031]  別の代替案として、供給容器は、単一供給容器により複数のイオン注入ツールにドーパント源ガスが供給されるように、好適な流れ回路により半導体製造施設内のそれぞれのイオン注入システムユニット内の複数のローカル容器と作動的にリンクされ得る。
【００４０】
[0032]  供給容器とイオン注入システムのガスボックス内のローカル容器とを相互連結する供給ラインは、イオン注入システムが非動作状態にあるときだけ遠隔供給容器からローカル容器を充填するために供給容器からガスボックス内のローカル容器へドーパント源ガスを流すように構成される。用語「非動作状態」は、イオン源が励起されておらずかつイオン注入システムが実質的に接地電圧条件にあるイオン注入システムの状態を指す。
【００４１】
[0033]  イオン注入システムのガスボックス内の供給容器及びローカル容器と、供給容器及びローカル容器を相互接続する供給ラインとは、供給容器からローカル容器へドーパント源ガスが流れる間は接地電圧状態にある。したがって、ローカル容器が高電圧にあり、供給容器が接地電位にあり、ドーパント源ガス供給ライン全体に当該高電圧勾配を生成すれば発生するであろう供給ライン中のアーク放電及びプラズマ放電の危険性無しに、ドーパント源ガスを極めて低い圧力(例えば低大気圧)で供給容器からローカル容器へ輸送することができる。
【００４２】
[0034]  したがって、ドーパント源ガス輸送は、イオン注入システムが非動作状態にあるときだけ発生するので、アーク放電及びプラズマ放電の危険性は、供給容器からガスボックス内のローカル容器へのドーパント源ガスの接地電圧での輸送においては存在しない。
【００４３】
[0035]  供給ラインを介した供給容器からガスボックス内のローカル容器までのドーパント源ガスの輸送の完了後、供給ラインはイオン注入システムのその後の電源投入及び動作に対処するために低い真空圧レベルまで排気されることができ、ここではガスボックスはイオン源の高電圧レベルである。
【００４４】
[0036]  代替案として、供給ラインを介した供給容器からガスボックス内のローカル容器までのドーパント源ガスの輸送の完了後、供給ラインは、イオン源のその後の高電圧動作と、ガスボックスとその中のローカル容器との対応する高電圧状態と、に対処するために十分に高い圧力で不活性ガスで充填されることができる。
【００４５】
[0037]  いずれの場合も、すなわち低い真空圧まで排気される場合又はそうでなければ加圧不活性ガスで充填される場合のいずれも、ガスボックスのローカル容器の充填の完了後の供給ラインは、イオン注入システムのその後の稼働動作中の供給ライン中のアーク放電又はプラズマ発生を防ぐ条件下で維持される。
【００４６】
[0038]  供給ラインは、任意の適切な建設資材で作られることができ、このような流体輸送構造の上記利用に適切な任意の適切な構成である可能性がある。様々な実施形態では、供給ラインは、イオン注入システムの高電圧動作に適応する絶縁材料で構成される。供給ラインは例えば単一導管又は同軸二重導管構成により作製され、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリアセタール等の高分子材料、又は適切なガラス又はセラミック材、又は絶縁性質を有する他の適切な建設資材で形成され得る。同軸二重導管構成では、それぞれの導管間の環状容積は排気され、好適な圧力で不活性ガスで充填され得る又は内側導管を通るドーパント源ガスの輸送中に連続的にパージされ得る。
【００４７】
[0039]  前述の配置により、注入機動作中に供給容器とイオン注入システムのガスボックス内のローカル容器とを相互連結させる供給ラインは、適切な電圧、例えば１０ｋＶ〜５００ｋＶの範囲又はそれを上回る電圧でのイオン注入システムの安全動作を可能にするのに十分な真空又は高圧不活性ガス充填状態に維持される。一実施形態では、供給ラインは、供給容器からイオン注入システムのガスボックス内のローカル容器までのドーパント源ガスの輸送後、供給ラインを排気するためにポンプでくみ出され、次に、イオン注入システムのその後の動作に対処するために少なくとも１１０ｋＰａ（例えば１２０ｋＰａ〜１５０ｋＰａ）の範囲）の圧力の窒素ガス（又は他の好適な不活性ガス）で充填される。
【００４８】
[0040]  供給ラインの排気又は不活性加圧ガス充填状態はイオン注入システムの稼働動作中維持される。その後、イオン注入システムが定期的計画保守に対処するために電源が切られるか、そうでなければオフラインにされると、本開示のドーパント源ガス供給装置及び方法は、ガスボックスローカル容器の充填を行うために、例えばＣＰＵの監視及び制御動作下で動作させられることができる。例えば、イオン注入システムの稼働動作中真空状態下に既に維持されていれば、供給ラインは、ドーパント源ガスが供給容器からガスボックス内のローカル容器へ流れるように、イオン注入システムの電源断に続いて、ドーパント源ガス供給容器からドーパント源ガスを流すために開かれることができる。代替案として、供給ラインが既に不活性ガスにより加圧されていれば、ドーパント源ガスが供給容器からガスボックス内のローカル容器へ流れるように、このような不活性ガスはイオン注入システムの真空ポンプ又は他の専用真空ポンプの動作により供給ラインから排気され、続いてドーパント源ガス供給容器からドーパント源ガスを流す供給ラインを開くことができる。
【００４９】
[0041]  次に、次の計画的保守シャットダウン、低温ポンプの再生、又はイオン注入システムの動作の他の計画的中断まで、ローカル容器がイオン注入システムの延長動作のために適切な備蓄を有するように、ガスボックス内のローカル容器をドーパント源ガスで補充するために充填作業はイオン注入システムの非動作状態下で実行される。
【００５０】
[0042]  本開示のドーパント源ガス供給配置は、イオン注入システムの非動作状態中だけドーパント供給ガスの輸送を行うように構成された部品を備える。このような部品は任意の好適なタイプであってよく、例えば以下の部品：供給ライン中の流量制御弁、又は供給容器及び／又はローカル容器の関連流れ回路；供給ラインを通る流体流れを排除するためにイオン注入システムの電源が投入されると自動的に始動するインターロック装置；マイクロプロセッサなどの中央演算処理装置（ＣＰＵ）、プログラマブルロジック制御装置（ＰＬＣ：programmable logic controller）、対応する動作のためにプログラム的に構成される専用コンピュータ、又は、イオン注入システムの非動作状態中だけ供給容器からローカル容器へのドーパント源ガスの流れを実現するために他の部品を制御するともに、イオン注入システムがそうでなければ高電圧動作条件でイオン源ガスボックスと動作状態にあるときに供給容器からローカル容器へのドーパント源ガスの流れを防ぐための他のプロセッサ／制御装置；供給ラインを流体流れ能力から分離するように選択的に作動的な供給ライン分離構造；不活性パージガス洗浄系；真空ポンプ；供給容器分離部品等、を含み得る。
【００５１】
[0043]  イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器は望ましくは、このような容器内の吸着状態のドーパント源ガスの貯蔵と、分配条件下のドーパント源ガスの吸着剤からの脱着と、を可能にする物理的吸着ベースの流体貯蔵分配容器である。物理的吸着剤は、例えば、供給容器からのローカル容器の再充填が必要となる前にイオン注入システムの延長動作に対処するために適切な吸着容積を有するビード又は熱分解モノリス形式の活性炭吸着剤を含む。このようなタイプの物理的吸着ベースの流体貯蔵分配容器は、ATMI,Inc.(米国コネチカット州ダンベリー)からＳＤＳという商標で販売されている。このような物理的吸着ベースの容器は、ドーパント源ガスを低圧（例えば３〜９５ｋＰａの範囲の低大気圧）で吸着剤上に吸着状態で蓄積できるようにし、これによりイオン注入システムの動作中に高水準の安全性を実現するので、好ましい。
【００５２】
[0044]  ローカル容器は、ドーパント源ガスの分配に関わるイオン注入システムの延長動作のための大きさ及びドーパント源ガス貯蔵容量のものであってよい。ローカル容器の大きさ及びドーパント源ガス貯蔵容量は、例えばイオン注入システムの定期的計画保守間の動作期間に対処するように選択され得る。
【００５３】
[0045]  本開示のドーパント源ガス供給装置及び方法はまた、複数のローカル容器に単一供給容器からドーパント源ガスが供給されるときに適用されることができる。この点で、半導体製造施設は施設内に別個の処理ツールとして多くのイオン注入システムを含んでよく、各イオン注入システムは、その頻度がツールのタイプ、採用される特定のドーパント源ガス、イオン源動作条件、他の重要な処理システム変数に依存する関連保守計画を有する。
【００５４】
[0046]  イオン注入システムの定期的保守計画は数日から数週間の期間まで変わってよく、本開示によると、特定のイオン注入システムのローカル容器はそれに応じて、このような計画保守事象間の期間に対処する容積を提供するように選択されることになる。ローカル容器は、例えば、計画保守事象間のイオン注入システムの稼働動作中にイオン源に分配されるドーパント源ガスの２〜４週分の供給に対応する吸着剤によりその大きさが決められ、その吸着剤が供給される。
【００５５】
[0047]  前の論述は例示的に、主としてイオン注入システムにおけるガスボックスのローカル容器に向けられたが、ガスボックスは、本開示に従って供給容器によりサービスされる複数のローカル容器を含むことができることが認識される。このような目的のための、第１のローカル容器が枯渇に近づいたときにガスボックス内の容器を切り替えられるように、複数のローカル容器をマニホールドで集配する、又はそうでなければ好適な回路により配置することができるので、このようなローカル容器は流れから外され、次に、ドーパント源ガスで充填された第２のローカル容器がイオン注入システムのイオン源を供給するために流れに入れられる。
【００５６】
[0048]  このような複数のローカル容器配置では、ガスボックスの供給容器外形は、それぞれのローカル容器を相互接続するマニホールドに供給ラインが結合されるように構成されることができ、これにより、ローカル容器群は、その後の稼働動作のために、ドーパント源ガスで同時に充填され、ガスボックス内の第１の容器から分配するドーパント源ガスは、第１の容器の所定の枯渇レベルで第２の容器からの分配に切り替わり得る。
【００５７】
[0049]  ガスボックス内のローカル容器は、従来の高圧ガスシリンダ、圧力調節されたガス貯蔵分配容器、又は吸着ベースのガス貯蔵分配容器を含む任意の好適なタイプのものであり得るが、安全性検討では上記の吸着ベースのガス貯蔵分配容器をローカル容器用として非常に好ましいとみなすことが理解される。
【００５８】
[0050]  したがって、ガスボックス内のローカル容器には、低大気圧条件でこのようなローカル容器内の吸着剤上に蓄積されるドーパント源ガスの２〜４週分の備蓄を供給することができる。温度及び圧力の監視のためにローカル容器を配置することができる。このような容器は、容器の熱管理のために熱放散を容易にするように設計されることができる。容器は、ガスボックス内に恒久的に設置されることができる、又はその代わりに着脱可能性質のものでもよい。本明細書の開示内容は例示的に、イオン注入システムのガスボックス内の単一ローカル容器と中断時間だけ流体連通状態で結合する単一供給容器の簡略化された配置に向けられるが、本開示はこのようには制限されないということが理解される。このような目的のために複数の別の通路と共に配置される供給ラインを通して、イオン注入機システムの中断時間中に、同時に補給することができる複数のローカル容器を、様々なガス（例えばアルシン、ホスフィン、三フッ化ホウ素等）のイオン注入システムのガスボックス内に設ける配置が考えられる。一実施形態では、供給ラインは、それぞれの通路を介し複数のガス流を流すための複数の通路を含む中心ロッド構造を囲う導管を含む。
【００５９】
[0051]  代替案として、それぞれが単一供給容器とガスボックス内の単一ローカル容器を相互接続する複数の別の供給ラインを設けることができる。
【００６０】
[0052]  さらに別の代替案として、ガスボックス内の複数のローカル容器は、第１の容器がイオン注入システムの稼働動作期間中の第１の期間の間に利用されることを可能にする適切なバルブ、マニホールド、切り替えシステムにより、イオン源へのその後の連続的分配のための同じガスを受けるように構成することができる。このような第１の容器が所定の程度までガスを失うと、切り替えシステムは第１の容器を切り替えて、第２の容器からの同じガスの分配を開始し、これによりイオン注入システムの稼働動作中の分配能力を延長する。
【００６１】
[0053]  １つ又は複数のイオン注入システム内の１つ又は複数のローカル容器へドーパント源ガスを供給するために利用される供給容器は、イオン注入システムのローカル容器へドーパント源ガスを供給するための適切な容積を提供する任意の適切なタイプのもの（従来の高圧ガスシリンダ供給容器、圧力調節されたガス貯蔵分配供給容器、吸着ベースのガス貯蔵分配供給容器を含む）であり得る。
【００６２】
[0054]  様々な好ましい実施形態では、供給容器は、ATMI,Inc.（米国コネチカット州ダンベリー）からＶＡＣという商標で販売されているタイプの１つ又は複数の内蔵ガス圧調整器を含む圧力調節されたガス貯蔵分配容器である。このようなタイプの圧力調節された容器は、関連するイオン注入システムツールのガスボックス内の容器へのドーパント源ガスの分配の際の安全性を強化するために、対応するイオン注入システムのローカル容器へドーパント源ガスを低圧供給するために、内部調整器の適切な設定値圧で配置することができる。例示として、供給容器は、ガスボックス内のローカル容器へ６５〜９０ｋＰａの範囲の圧力でドーパント源ガスを供給するように圧力調整され得る。
【００６３】
[0055]  別の安全強化として、供給容器は、ガスキャビネットからのいかなる漏れも一掃するのに好適な速度でその中を通る換気ガスの流れにより換気されるガスキャビネット内に、例えば半導体製造施設の排気処理ユニットへ送られる流れ内に配備され得る。供給容器はさらに、過剰圧力条件の場合には供給容器を分離するように構成及び配置される分配マニホールドに結合され得る。米国特許第６，８５７，４４７号に記載されるようなタイプの過剰圧力流体貯蔵分配容器分離配置が採用され得る。
【００６４】
[0056]  供給容器は、供給容器と受流体関係（fluid-receiving relationship）で結合されるローカル容器へドーパント源ガスを供給するのに適切な任意の好適な大きさと容積のものであってよい。供給容器は例えば、本開示のドーパント源ガス供給配置が採用される所与の半導体製造施設において必要又は望ましいと考えられるような４０Ｌ（例えば５０Ｌ、１００Ｌ又はそれ以上）を超える容積を有する。
【００６５】
[0057]  したがって、本開示によると、イオン注入システムのガスボックス内のドーパント源ガスの補充は、遠隔中央供給容器から低大気圧条件で行うことができ、このような補充は、保守期間、低温ポンプ再生期間、又はイオン注入システムの電源が切られ非動作状態にある他の時間、と一致するように計画され／統合化されることができる。このような配備により、流体補充輸送はイオン注入システムの中断時間と一致し、流体補充はイオン注入システムのガスボックスが接地に対し高い電位にないときに行われる。
【００６６】
[0058]  したがって、本開示のドーパント源ガス供給配置がイオン注入に関わる半導体製造作業におけるドーパント源ガスの供給、取り扱い、使用において安全性を著しく強化することは明らかであろう。ドーパント源ガスは、イオン注入システムから遠い供給容器からの第１のインスタンスに設けられ、半導体製造施設内の１つ又は複数イオン注入システムをサービスするように集中化されることができる。ドーパント源ガス供給ラインは恒久的に設置されることができるので、有毒ガスラインの切断、ＳＣＢＡ装置の装着、又は施設構内の洗浄は、イオン注入システムの定期的計画保守イベント間に必要ない。さらに、イオン注入システムのガスボックス内の搭載容器の充填は、このような定期的計画保守イベントと併せて調整されることができるので、次に続く定期的計画保守イベントまでの延長運転を可能にするために、十分な量のドーパント源ガスが非動作条件下でガスボックス容器に充填される。これにより、イオン注入システムでは、ガスボックス内の流体容器の切り替えに対処するための予定外シャットダウンの必要性無しに、継続及び連続作業が可能になる。
【００６７】
[0059]  次に添付図面を参照すると、図１は、本開示の一態様によるドーパント供給ガス供給配置を利用するイオン注入システム１０の概略図である。イオン注入システム１０は、イオン注入処理室１２と、ビーム発射装置１４と、制御キャビネット１６と、ガスボックス２２と、エンドステーションと、スタッカと、ミニ環境１８と、を含むイオン注入システム筐体２０を含む。
【００６８】
[0060]  示されるようなガスボックス２２は入口導管６８と流体流連通状態で（in fluid flow communication with）接続される。入口導管６８は、図２を参照して以下にさらに十分に説明されるように、ドーパント源ガス供給ライン３６と共に、ガスボックス２２内の供給容器２４からローカル容器へドーパント源ガスを流すための供給ラインを構成する。
【００６９】
[0061]  ドーパント源ガス供給容器２４は、適切には、調整器アセンブリ内の１つ又は複数の調整器装置の圧力設定点に対する容器の放出口における圧力に応じた内蔵調整器アセンブリを備えるタイプのものである。このようなタイプの容器は、ATMI,Inc.(米国コネチカット州ダンベリー)からＶＡＣという商標で販売されているタイプのものである。
【００７０】
[0062]  代替案として、容器は、物理的吸着物質をその内容積内に含むタイプのものであってよく、物理的吸着物質の上にドーパント源ガスが蓄積されて、物理的吸着物質からドーパント源ガスが脱着されて分配条件下で容器から分配される。このようなタイプの容器は、ATMI,Inc.( 米国コネチカット州ダンベリー)からＳＤＳという商標で販売されている。
【００７１】
[0063]  さらに別の代替案として、ドーパント源ガス供給容器２４は高圧ガスシリンダを含み得る。
【００７２】
[0064]  説明を簡単にするために、図示されないが、ドーパント源ガス供給容器２４は、半導体製造施設の、ガスキャビネット内に、ガス供給ボールト内に、又は他の分離した領域内に設けられ得るということが理解される。
【００７３】
[0065]  ドーパント源ガス供給容器２４は、図示のように、容器ケーシング２６を含み、その首部分には、容器から放出されたドーパント源ガスの流れを変調するために全開位置と全閉位置間で選択的に平行移動可能な弁要素（図示せず）を含む弁頭２８が固定される。弁頭２８に接続されるのは、弁頭２８内の弁要素を作動させるように配置される弁アクチュエータ３０である。弁アクチュエータ３０は、信号伝送線３２を介し送信されるＣＰＵ３４からの信号伝送により制御される。
【００７４】
[0066]  ドーパント源ガス供給ライン３６は、弁頭２８の放出口に結合されており、及び、信号伝送線４０によりＣＰＵ３４と被制御関係で結合された供給ライン流量制御弁３８と、信号伝送線４４によりＣＰＵ３４と被制御関係で結合された質量流制御装置４２と、信号伝送線５６によりＣＰＵ３４と信号伝送関係で結合された圧力監視装置４６（例えば圧力変換器）と、を含み、これにより圧力が監視され、供給ライン３６中のドーパント源ガスの圧力を示す監視信号は、ＣＰＵと、信号伝送線６０によりＣＰＵ３４と被制御関係で結合された供給ライン流量制御弁５４と、に送信され得る。
【００７５】
[0067]  ドーパント源ガス供給ライン３６は、その中に流量制御弁４８を含むパージライン５０と流体連通状態で結合される。パージライン５０は、供給ライン３６のパージングと通気ライン５３中のシステムからのパージガス流出液の放出とを容易にする真空ポンプ５２を含む。供給ラインのパージング能力に加え、供給容器及び／又はローカル容器は例えば「新鮮な」物質でパージ及び補給するためのバルブ、マニホールド、流れライン等により構成され得るということが理解される。
【００７６】
[0068]  供給ライン３６のパージングは、流量制御弁６２をその中に含む窒素パージ供給ライン５８中の窒素源６６からのガスの流れにより行われる。流量制御弁６２は、信号伝送線６４によりＣＰＵ３４と被制御関係で結合され、これにより、供給ライン３６への窒素ガスの流れは、流量制御弁６２を開きパージングを開始することにより有効にされることができ、流量制御弁６２は、対応する制御信号がＣＰＵ３４からこのような流量制御弁へ信号伝送線６４で送信されることより、パージングが完了すると閉じられることができる。
【００７７】
[0069]  説明を簡単にするために、図示しないが、ＣＰＵ３４は、例えば定期的計画保守、低温ポンプの再生、又はイオン注入システム動作の中断に関わる他の事象のためにイオン注入システムの電源が切られるときにＣＰＵに対して入力を生成するようにイオン注入システムに結合されると有利である。次にＣＰＵ３４は、供給容器２４の弁頭２８内の弁を開くことにより（信号伝送線３２でアクチュエータへの対応制御信号を送信することを介し弁アクチュエータ３０を作動することにより）、及びそれぞれの信号伝送線４０、６０でこのような弁に制御信号を送信することにより流量制御弁３８、５４を開くことにより、ガスボックス２２内のローカルドーパントガス源容器の補充を開始するように動作する。同時に、質量流制御装置４２は、このような制御装置に信号伝送線４４で送信されるＣＰＵ３４からの制御信号により変調され得る。供給ライン３６中のドーパント源ガスの圧力は圧力監視器４６により監視され、圧力監視信号は、相関的に生成され、信号伝送線５６でＣＰＵ３４に送信される。ＣＰＵ３４はこれに応じて、対応する信号伝送線における適切な信号伝送により、弁頭２８内の弁、流量制御弁３８及び５４、質量流制御装置４２を変調することができる。
【００７８】
[0070]  この時、流量制御弁６２、４８は閉じられる。ドーパント源ガスは、イオン注入システムが非動作状態のときに、ガスボックス２２内のローカル容器中のドーパント源ガスの備蓄を補充するために供給ライン３６と入口導管６８とを通って供給容器２４から流れる。
【００７９】
[0071]  ガスボックス２２内のローカル容器の所望の充填の後、ＣＰＵ３４は、弁頭２８内の関連する弁と流量制御弁３８と５４を閉じるために信号伝送線３２、４０、６０で制御信号を送信する。次に、ＣＰＵ３４は、既に閉じた弁６２及び４８を開くように動作する（ＣＰＵ３４から流量制御弁４８までの信号伝送線は図１に示されていない）ので、窒素パージガスは、窒素パージガス供給ライン５８、ドーパント源ガス供給ライン３６、及びパージガス放出ライン５０内の真空ポンプ５２を通って窒素源６６から流れ、パージガス排出物は通気ライン５３内に放出される。
【００８０】
[0072]  パージング後、ドーパント源ガス供給ライン３６は流量制御弁４８の閉鎖により窒素源６６からの窒素ガスと共に充填され得るので、同供給ラインは窒素ガスで加圧される。窒素ガスによる供給ラインの充填は、イオン注入システムのその後の稼働動作中の供給ライン３６内のアーク放電及びプラズマ形成を排除する所望の圧力レベルまで行われる。その後、流量制御弁６２は、イオン注入システムのその後の稼働動作のために、供給ライン３６内のこのような加圧窒素条件を維持するために閉じられる。
【００８１】
[0073]  代替案として、流量制御弁６２は流量制御弁３８及び５４の閉鎖により閉じられ得るが、流量制御弁４８は開かれ、真空ポンプ５２は、適切に低い真空圧レベルが達成されるまで、流量制御弁３８及び５４の間の供給ライン３６をポンプでくみ出すように動作する。このような排気に続いて、流量制御弁４８は閉じられ、ポンプ５２が遮断される。このようにして、真空圧条件は、供給ライン３６内のアーク放電とプラズマ発生を防ぐためにイオン注入システムのその後の稼働動作中に供給ライン３６内に維持される。
【００８２】
[0074]  上記配置により、ガスボックス２２内のローカル容器は、イオン注入システムが非動作状態にあるときに、中断時間期間中だけドーパント源ガスで補充され、ドーパント源ガスはイオン注入システムのその後の稼働動作中、供給容器２４から供給されない。
【００８３】
[0075]  図２は、図１に示すタイプのイオン注入システムのガスボックス２２の一部の概略図であり、搭載型ドーパント源ガス貯蔵分配容器８２と、イオン注入システムの中断時間中にこのような貯蔵分配容器にドーパント源ガスを供給することに関与する流れ回路の一部と、を示す。
【００８４】
[0076]  図示のように、ガスボックス２２はイオン注入システム筐体２０の内容積７２内に配置される。ローカル容器８２はガスボックス２２の内容積７４内に位置決めされる。ローカル容器は、図１に関連して先に説明したように、イオン注入システムが非動作状態にあるときにドーパント源ガスを補充するために入口導管６８に結合された注入口８０を含む。ローカル容器８２は、弁アクチュエータ８６が結合される弁頭８４を含む。弁頭は、イオン注入システムのイオン源（図２に示さず）へドーパント源ガスを流すためのドーパント源ガス放出ライン９０が結合される放出口８８を含む。弁アクチュエータ８６は、イオン注入システムのイオン源へのドーパント源ガスの流量を制御する目的のため、図１のＣＰＵ３４などのＣＰＵに結合することができる。
【００８５】
[0077]  図３は、互いに流体連通される複数の供給容器と複数のローカル容器とを収容するタイプの供給ラインの概略図であり、供給ラインは、それぞれの通路を介し複数のガス流を流すための複数の通路を含む中心ロッド構造を囲う導管を含む。
【００８６】
[0078]  図示のように、供給ライン１００は、ロッド１０６を含む導管１０２を含む。ロッドは、導管１０２の内容積内で同軸であり、導管と環状容積１０４とで形成される。ロッド１０６は通路１０８、１１０、１１２、１１４をその中に含む。ロッド内のこのような通路のそれぞれは、その中を通る異なるドーパント源ガスの流れを収容することができ、これにより複数の供給容器と複数のローカル容器とに対処することができる。ロッド１０６と導管１０２との間の環状容積１０４は排気されることができる、又はこのような環状容積１０４は、ガスが供給容器からローカル容器に送られていないときのイオン注入システムの稼働動作中に不活性ガスで加圧されることができる。イオン注入システムの中断時間中、ロッド１０６と導管１０２間の環状容積１０４はまた、イオン注入機システムのガスボックス内の供給容器からローカル容器へのドーパント源ガスの送出のための別の流路として利用されることができる。
【００８７】
[0079]  図３の供給ライン１００の導管１０２とロッド１０６とは、ポリテトラフルオロエチレン又は他の好適な建設資材で作製することができる。
【００８８】
[0080]  図１及び図２に示されるタイプのイオン注入システムの例示的な実施形態では、２〜４週間の供給分のドーパント源ガスの供給容器からガスボックス内のローカル容器へのドーパント源ガスの中断時間の流れのためのシステムを構成することができる。ヒ酸ドーパント源としてアルシンを利用するこのようなタイプのシステムに関しては、このような２〜４週間の供給分のドーパント源ガスは３０〜１００ｇ程度のアルシンであってもよい。リンドーパント源としてホスフィンを利用する対応システムに関しては、このような２〜４週間の供給分のドーパント源ガスは１２〜１００ｇ程度のホスフィンであってもよい。三フッ化ホウ素に関しては、このような２〜４週間の供給分のドーパント源ガスは７０〜２００ｇ程度のＢＦ３であってもよい。
【００８９】
[0081]  本明細書で例示的に示されて説明されたタイプの流体源システムは、上に論述された特定の構造及び配置と方法とに関連して多くの方法で修正及び変更されることができるということが認識される。例えば、イオン注入システムのガスボックスは換気能力を備え得るので、ガスボックス内で発生するドーパント源ガス又は他のガスのいかなる漏れも一掃するためにクリーン乾燥空気（ＣＤＡ：clean dry air）などの排気又は他のガスがガスボックスを通して流される。そのようなシステム構成では、換気装置は、充填作業に対処するために、又はそうでなければイオン注入システムの充填とその後の稼働動作中に掃引ガスの流速を変調するために、ガスボックス内のローカル容器の中断時間充填中に換気ガス流速を増加させるように構成され得る。
【００９０】
[0082]  さらなる修正形態として、供給ラインは、ソルビン酸塩ガスの逆流のためだけでなく、充填動作中の供給容器からガスボックス内のローカル容器へのドーパント源ガスの流れと逆方向の、供給ラインを通るパージガスの逆流を含む、変化する方向の流れ動作に構成され得る。したがって、例えば、ガスボックス内の吸着剤含有ローカル容器から収着物質を切り替えられるようにすることが有利であり得るので、ソルビン酸塩ガスはガスボックス内のローカル容器から除去される、又はそうでなければ、イオン注入システムにおけるイオン注入作業の処理レシピ（ドーパント）が変更されればローカル容器からソルビン酸塩ガスを除去する。
【００９１】
[0083]  イオン注入システムの中断時間中、充填作業の開始に先立って、イオン注入システムを少なくとも部分的に冷却することが必要となり得る。これは、吸着剤含有ローカル容器内の物理的吸着剤が稼働動作直前に著しく加熱される場合、特に望ましいこともある。そのようなインスタンスでは、物理的吸着剤の冷却は、ドーパント源ガスの吸着能力を増加させることになる。そのような目的のため、容器と物理的吸着剤とから熱を除去するために、及び／又は遠隔供給容器から供給ラインを通ってローカル容器へ冷却ドーパント源ガスを流し、いかなる熱的問題も補償し、物理的ローカル容器内の吸着剤上への吸着を最大化するために、ローカル容器内に及びローカル容器から冷却された不活性パージ流を流すことが有利となり得る。
【００９２】
[0084]  物理的吸着剤を含む場合のローカル容器の中断時間充填は、任意の好適なやり方で行われ得る。例えば、充填処理は、特定の所定圧力が容器内に達成されると直ぐにローカル容器へのドーパント源ガスの流れが一時的に停止され吸着平衡が発生するまで、行われ得る。この時間の間、容器内の圧力（例えば絶対圧力又は時間に伴う圧力変化率のいずれか）が監視され得、圧力又は圧力低下率が特定の値に達すると、ローカル容器へのドーパント源ガスの流れは再開され、特定の圧力又は圧力低下率に達するまで継続されることができる。この処理は充填作業が完了するまで必要に応じ継続的に繰り返される。
【００９３】
[0085]  物理的吸着剤に対する所望流体荷重とイオン注入システムのその後の稼働動作のためのローカル容器内の所定のドーパント源ガス備蓄とを達成するために、関連するドーパント源ガスの吸着剤捕捉、熱的吸着効果の散逸、熱的平衡等に関し、様々な流量−時間−圧力関係を充填作業において利用することができるということが認識される。
【００９４】
[0086]  図４は、イオン注入機外側筐体２０４の内容積２０６内の、及び、イオン源室２０８へドーパント供給ガスを流すように構成されたガスマニホールド２２２を含む高電圧端子筐体２２０外の、搭載型ドーパント源ガス貯蔵分配容器２０８を利用した本発明の別の実施形態によるイオン注入システム２００の概略図である。
【００９５】
[0087]  ドーパント源ガス貯蔵分配容器２０８は、弁頭アセンブリ２１０に結合された円筒容器部のものであってよい。弁頭アセンブリは、ガス供給ライン２１２へのドーパント源ガスの流れを開始するために弁頭内の弁を開くために作動的な手動ハンドルを含み得る。代替案として、弁頭アセンブリは、ガス供給ライン２１２へのドーパント源ガスの流れを開始するために弁頭内の弁を開くように配置された監視及び制御装置（図４に示さない）に結合され得る自動弁アクチュエータを含み得る。
【００９６】
[0088]  ガス供給ライン２１２は絶縁ガス供給管２１６の入口２１４内にドーパント源ガスを流すように配置されるので、ドーパント源ガスはそのようなガス供給管を通って高電圧端子筐体２２０へ流れる。ガスマニホールドは高電圧端子筐体２２０内に配置され、イオン源への流れとなるようにガスを送出ライン２２６内に送出するように構成される。イオン源では、ドーパント源ガスはイオンビームを生成するためにイオン化される。このように生成されたイオンビームはイオン注入機２３０に入り、基板にイオンを注入するために電界により加速される。
【００９７】
[0089]  図４に示された例示的な配置によって、ドーパント源ガスは、接地電圧に維持されるイオン注入システム外側筐体２０４内に設けられることができる。絶縁ガス供給ラインは、ドーパント源ガスがイオン源室へのその後の送出のために「電圧ギャップを飛び越え」、高電圧端子筐体とその中のガスマニホールド流れ回路に入ることができるように、電気的絶縁材料で作製される。
【００９８】
[0090]  図４の実施形態のドーパント源ガスは任意の好適なタイプのものであってよく、例えばＢ２Ｆ４、ジボラン、三フッ化ホウ素、又はドーパント源ガス混合物（例えばＢ２Ｆ４、ジボランの混合物）を含み得る。ドーパント源ガスは同位体的にエンリッチであり得る、又はその成分の少なくとも１つが同位体的にエンリッチであるドーパント源ガス混合物を含むことができる。
【００９９】
[0091]  前述の配置は、イオン注入システムにおいてイオン源ドーパントガス供給を高電圧電位で貯蔵する課題を克服する。これらの課題としては、このようなシステムの相手先商標製品製造業者（original equipment manufacturer）による高電圧端子筐体内の高価な空間をイオン注入システム内に設計しなければならないという必要条件と；高電圧端子筐体内のドーパント源ガス供給容器の大きさと重量に対する対応制限と；自給式呼吸器（ＳＣＢＡ）に関わり局所領域避難を必要とする、高電圧端子筐体内のドーパント源ガス供給容器の手動置換の必要性と、が挙げられる。これらの課題は、大量のドーパント源ガスを消費し大容積流量を必要とするイオン源（例えばフラットパネルディスプレイ又は太陽電池パネルなどの大表面積注入応用のためのイオン源）の場合特に危急である。
【０１００】
[0092]  上記手法は、１つ又は複数のドーパント源ガス供給容器を高電圧端子筐体内ではなくイオン注入機外側筐体内の接地電位に設定することができる。供給容器は任意の好適なタイプのものであり得、例えばドーパント源ガスが吸着状態で貯蔵され分配条件下で吸着剤から脱着される吸着ベース容器を含み得る。そのようなタイプの容器は、ATMI,Inc.( 米国コネチカット州ダンベリー)からＳＤＳの商標で販売されている。代案として、供給容器は、ATMI,Inc.(米国コネチカット州ダンベリー)からＶＡＣの商標で販売されるような内部的に圧力調節されたドーパント源ガス供給容器を含み得る。そのようなＳＤＳ（登録商標）とＶＡＣ（登録商標）容器は低大気圧でドーパント源ガスを送出するために有用に採用される。
【０１０１】
[0093]  したがって、図４に示すようなドーパント源ガス供給容器は、ドーパント源ガスを低大気圧で送出するように構成することができ、同ガスが電圧ギャップを横切って高電圧端子内に入れるようにする絶縁ガス供給ラインに接続される。シリンダと絶縁ガス供給ラインとの間の接続ラインは、著しい圧力低下を回避するために短いことが好ましい。
【０１０２】
[0094]  そのような配置では、イオン注入機外側筐体内に１つのガスタイプの１つ又は複数のドーパント源ガス供給容器が存在し得る、又は複数の接続ラインと複数の絶縁ガス供給ラインを有する多ガスタイプの複数のドーパント源ガス供給容器が存在し得、それによって、複数のドーパント源ガスの特定の１つ、又は様々なドーパント源ガスの特定の混合物を高電圧端子筐体内のマニホールドに送出することができる。すべてのドーパント源ガス供給容器はイオン注入機外側筐体内に配置され得る、又は代案として、いくつかのドーパント源ガス供給容器がイオン注入機外側筐体内に配置され、他のものは高電圧端子筐体内に配置され得る。換言すれば、高電圧端子筐体は、図２の実施形態と関連して説明された一般的なタイプの配置のガスボックスとして利用されることができ、１つ又は複数のローカル供給容器はガスボックス内に含まれ、補給ドーパント源ガスは遠隔供給容器からローカル供給容器に送出され、遠隔供給容器は図２の実施形態とは対照的にイオン注入機外側筐体内に存在する。
【０１０３】
[0095]  絶縁ガス供給ライン中の圧力は安全性を強化するために低大気圧であることが有利であるが、高電圧破壊が発生しないことを保証するために十分に高くなければならない。ドーパント源ガスタイプ、絶縁ガス供給ラインの長さ、印加される電圧に依存して、絶縁ガス供給ライン中の圧力は特定の実施形態では０．１〜０．９５気圧の範囲であってよい。
【０１０４】
[0096]  ガス接続ライン（例えば図４のガス供給ライン２１２）が金属であり、絶縁ガス供給ラインが電気的絶縁材料（例えばガラス、セラミック、ポリテトラフルオロエチレン等）で作られるので、適切なシールを２つの物質の間に設けなければならない。したがって、シール（例えばガラス金属、セラミック金属、Ｏリング等）の性質は、特に非常に有毒又は腐食性のドーパントガスの使用においては、漏れ及び／又は破壊の危険性を最小化するために適切に選択されなければならない。
【０１０５】
[0097]  図４に示す上記構成の安全上の利点は、以下のものを含む。（ｉ）金属供給ライン及び絶縁ガス供給ライン中の圧力は低大気圧であるので、いかなる漏れもガス供給から周囲環境内へではなく外部からガス供給系内へ発生する。（ｉｉ）本質的に限られたリーク速度を有し、流体の低大気圧供給のためのドーパント源ガス供給容器が構成される。（ｉｉｉ）ガス供給送出システム全体は、既存の通気型筐体、すなわちイオン注入機の外側の接地筐体内に含まれる。
【０１０６】
[0098]  ガスボックス内のローカル供給容器が遠隔大型供給容器と共に利用され、「非電圧（non-voltage）」作業の期間中に（つまりガスボックスが接地電位に対して高い電位にないとき）遠隔供給容器により充填されるように配置される場合、遠隔容器として、既に説明されたＶＡＣ（登録商標）容器などの内部的に圧力調節された容器を、ドーパント供給ガスが容器内の吸着媒体上に吸着的に保持され、分配作業中に吸着剤から脱着的に解放される前述のＳＤＳ（登録商標）流体供給容器などの吸着ベースの流体供給容器であるローカルドーパントガス供給容器と共に、利用することが有利となり得る。
【０１０７】
[0099]  代替案として、遠隔供給容器及びローカル搭載容器の両方が吸着ベースの流体供給容器であってもよい。
【０１０８】
[00100]  容器タイプにかかわらず、ガスボックス内の搭載容器に流体を供給する遠隔供給容器は、イオン注入システム近傍のイオン注入施設内に置くことができる別個の筐体部品としてガスキャビネット内に設けられ得る。そのようなガスキャビネット内の容器は連続分配作業のために配置され得るので、ガスキャビネット内のそのような容器の１つが使い果たされると、又は枯渇の所定の時点で、分配は、イオン注入システムのガスボックス内のローカル容器の充填のための分配の連続性を与えるために第２のもの（又は次の容器）に切り替えられる。したがって、本開示がイオン注入ツールへのドーパント源ガスの送出のための様々な可能な配置を企図すること、及び上記の配置の組み合わせが可能であること、が認識される。そのような配置は、大型の供給又は源容器からの搭載容器の充填のために、筐体の外部だけでなく、ガスボックス内とイオン注入機外側筐体内とにドーパント源ガス容器を含み得る。高い電位にある搭載ガスボックス容器を高電圧作業期間と高電圧作業期間との間に充填する配置もまた考えられる。さらに、搭載供給容器から補充されるガスボックス内の容器からドーパント源ガスがイオン注入ツールに連続的に供給される配置だけでなく、ガスボックスが流れ回路だけを含み、ガスボックス外の源容器から供給されるガスは、ガスボックスの外の外側筐体内に位置する源容器と供給関係の絶縁ドーパント源ガス供給通路を介し（任意選択的に外側筐体外に位置するように構成された別のドーパント源ガス供給容器により）「電圧ギャップを飛び越す」配置も考えられる。
【０１０９】
[0001]  特徴、態様とその実施形態に関し本明細書に様々に記載された開示は、特定の実施において、このような特徴、態様と実施形態のいくつか又はすべてだけでなく本開示の様々な別の実施を構成するために集合される要素及びその部品を含む、それらからなる、又は本質的にそれらからなるものとして構成される。本開示は、様々な置換と組み合わせにおけるそのような特徴、態様と実施形態は本開示の範囲内であると考える。したがって、開示された主題は、これらの特定の特徴、態様と実施形態の任意の組み合わせと置換、又はそれらのうちの選択された１つ又は複数を含む、それらからなる、又は本質的にそれらからなると規定され得る。
【０１１０】
[0002]  本明細書は、本開示の特定の態様、特徴、例示的実施形態を参照して上に記載されてきたが、開示の有用性はこのように制限されることはなく、本明細書の記載に基づき、本開示の分野の当業者に示唆されるようにむしろ多くの他の変更形態、修正形態、代替実施形態に拡大しそれらを包含するということが理解される。これに対応して、ここに特許請求される本発明は、このような変更形態、修正形態、代替実施形態との関連で、広義に解釈されるように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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