(57)【要約】  本開示は、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）ガスと水素（３／４）ガスの混合物を、３／４がガス混合物の２５％〜６７％（体積）の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４および３／４が３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在するように、イオン注入機器に送達するように構成された方法およびアセンブリを対象とする。３／４ガスを、混合物中でまたはＧｅＦ４ガスに対して一定量で使用することにより、陰極材料の揮発が防止され、それによってイオン注入機器の性能および寿命が改善する。本開示によるガス混合物はまた、イオン注入手順の間、顕著なＧｅ＋電流の増大およびＷ＋ピークの低減をもたらす。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入チャンバーに、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈ２）ガスを含むガス混合物を供給するためのガス補給アセンブリであって、
ＧｅＦ４およびＨ２を含む１つまたは複数の流体補給パッケージを含み、アセンブリが、ＧｅＦ４およびＨ２を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給するように構成され、Ｈｉが、ガス混合物の２５％〜６７％（体積）の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する、ガス補給アセンブリ。
【請求項２】
Ｈｉが、ガス混合物の３７〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、６３：３７〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項３】
Ｈｉが、ガス混合物の４２〜６２％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、２９：２１〜１９：３１の範囲の体積比（ＧｅＦｖＨｉ）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項４】
Ｈｉが、ガス混合物の４５〜５９％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、１１：９〜４１：５９の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項５】
Ｈｉが、ガス混合物の４７〜５７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、５３：４７〜４３：５７の範囲の体積比（ＧｅＦｖＦＩｉ）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項６】
Ｈｉが、ガス混合物の４９〜５５％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、５１：４９〜９：１１の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項７】
Ｈｉが、ガス混合物の５１〜５３％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、４９：５１〜４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項８】
ガスがＧｅＦ４およびＨｉから本質的になる、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項９】
アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、キセノンおよびクリプトンからなる群から選択される不活性ガスをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項１０】
ＧｅＦ−ｉおよびＨ２が単一の流体補給パッケージで混合される、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項１１】
ＧｅＦｒが、ＧｅＦｒ含有ガス補給パッケージに存在し、Ｈ２が、別個のＨ２含有ガス補給パッケージに存在する、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項１２】
ＧｅＦ４が同位体濃縮されていない、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項１３】
基板にゲルマニウムを注入する方法であって、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦｒ）および水素（Ｈ２）ガスをイオン注入チャンバーに導入することであり、ＧｅＦ４およびＨ２を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給する、導入することを含み、Ｈ２が、２５％〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦｏＨ２）で存在する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年５月１７日出願の米国仮特許出願第６２／６７２，８７９号の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、イオン注入システムの構成要素の寿命および性能を向上させるための、四フッ化ゲルマニウムと水素のガス混合物に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体製造で実施されるイオン注入は、マイクロエレクトロニクスデバイスのウエハなどの基板に化学種のエネルギーイオンを衝突させることにより、基板にそのような種を堆積させることを伴う。イオン注入種を生成するために、例えば、ドーパント種のハロゲン化物または水素化物でありうるドーパントガスが、イオン化に供される。イオン化は、イオン源を使用してイオンビームを生成することによって行われる。
【０００４】
イオン源で生成させると、イオンビームは、抽出、磁気フィルタリング、加速／減速、分析電磁石処理、コリメーション、走査および磁気補正によって処理され、基板に衝突する最終的なイオンビームを生じる。
【０００５】
傍熱型陰極イオン源、フリーマン型、バーナス型および種々の他のものを含め、種々の種類のイオン源が開発されているが、用いられるイオン源の特定の種類にかかわらず、イオン源は、望ましくは、イオン源の停止、メンテナンスまたは修復を必要とするシステムの問題または障害の発生を伴わずに、長期間にわたって連続的に動作可能でなければならない。したがって、システムの効率的かつ費用対効果の高い動作に関して、イオン源の寿命はイオン注入システムの重要な特性である。
【０００６】
イオン源の故障は種々の原因に起因し、これには、イオンの熱電子放出に悪影響を及ぼし、結果としてアーク電流の減少、イオン源の性能低下および寿命短縮をもたらす陰極表面への堆積物の蓄積、ならびにアークチャンバーでの遊離フッ素の生成の結果として生じる、四フッ化ゲルマニウムなどのドーパントガスによる有害なエッチング反応、ならびに陰極の物理的完全性の損失、およびその結果生じるイオン源の性能低下および寿命短縮をもたらす陰極材料の剥離またはスパッタリングが含まれる。
【０００７】
イオン源の故障を回避し、イオン源の動作効率および寿命を高レベルに維持する必要性の結果として、当技術分野は、イオン注入システムにおけるイオン源の寿命および性能を向上させる試みを絶えず行っている。
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈ２）ガスを望ましい量で使用し、イオン注入システムの構成要素の性能および寿命を改善する方法およびアセンブリを対象とする。この方法およびアセンブリは、イオン注入チャンバーに、予備混合物としての、または別個に送達されて混合物を供給する、互いに対して望ましい量のＧｅＦ４およびＨ２を供給し、相対量のＧｅＦｒおよびＨｉは、陰極または他の源構成要素への、そうでなければイオン注入システムの機能を損傷する材料の望ましくない蓄積を低減する。
【０００９】
一態様では、本開示は、イオン注入チャンバーに、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈｉ）ガスを含むガス混合物を供給するためのガス補給アセンブリを対象とする。このガス補給アセンブリは、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを含む１つまたは複数の流体補給パッケージを含む。ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４およびＨ２を含むガス混合物を供給するように構成され、Ｈｉは、ガス混合物の２５％〜６７％（体積）の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉガスは、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する。
【００１０】
ガス補給アセンブリは、Ｈｉが、ガス混合物の３７％〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、６３：３７〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在するなど、互いに対してより特定の量のＧｅＦ４およびＨｉガスを供給するようにさらに構成され、動作してもよい。
【００１１】
ガス補給アセンブリは、Ｈｉが、ガス混合物の５１〜５３％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦＴおよびＨｉが、４９：５１〜４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在するなど、互いに対してより特定の量のＧｅＦ４およびＨｉガスを供給するようにさらに構成され、動作してもよい。
【００１２】
ガス補給アセンブリの実施形態は、ＧｅＦ４およびＨ２ガスが単一のガス補給ユニット（例えば、キャニスターまたはタンク）に混在し、混合物が、任意選択で、１種または複数の他のガス（例えば、不活性ガス）を含むものであってもよい。ガス補給アセンブリの実施形態はまた、ＧｅＦ４およびＨｉガスが別個のガス補給ユニットに存在し、アセンブリが、ＧｅＦ４およびＨｉガスを本開示に従って望ましい量で供給するように構成されるものを含む。例えば、ガス補給アセンブリは、任意選択で、ＧｅＦｉおよびＨｒガスを受け取り、混合して、ガスが送達後にチャンバー内に望ましい量で存在するように、イオン注入チャンバーに分配するように構成された流れ回路を含んでもよい。
【００１３】
別の態様では、本開示は、基板にゲルマニウムを注入する方法を対象とする。この方法は、ＧｅＦ−ｒおよびＨ２ガスをイオン注入チャンバーに導入する工程であり、ＧｅＦｒおよびＨ２を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給する、工程を含み、Ｆｉｉは、２５％〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ−ｉおよびＨ２は、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する。
【００１４】
この方法は、望ましい動作条件、例えば、望ましいビーム電流、アーク電圧、源ビーム電流、ガス流量および圧力を使用して実施することができる。例示的実施様式では、また本開示に関連する本発明の研究によると、イオン注入機器が、タングステンアークチャンバー、ライナー、イオン注入プロセスの間にチャンバーでフッ化タングステンを生成するフィラメントおよび／または陰極を含むとき、Ｈｉガスを、混合物中でまたはＧｅＦｉガスに対して一定量で使用することにより、タングステン−フッ素反応が妨害され、フッ化タングステンの形成が低減する。さらに、本開示に従って望ましい量のＧｅＦｒおよびＨｉガスを使用すると、イオン注入手順の間、顕著なＧｅ÷電流の増大およびＷ＋ピークの低減がもたらされた。
【００１５】
次に、これにより、イオン注入機器の陰極および他の源構成要素のフッ化タングステンによる被覆または堆積が低減し、それによって機能が改善し、イオン源の故障によって注入手順が妨げられる可能性が顕著に低減する。
【００１６】
本開示の種々の新規かつ本発明の主題の他の態様、特色および実施形態は、これに続く記載および添付の特許請求の範囲からより十分に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の一態様による、単一の流体補給パッケージを有するガス補給アセンブリおよび関連するイオン注入機器の概略図である。
【図２】本開示の別の態様による、複数の流体補給パッケージを有するガス補給アセンブリおよび関連するイオン注入機器の概略図である。
【図３】一定の流れのＧｅＦｒを使用するイオン注入プロセスにおける、種々のＨ２の混合パーセンテージでの、ビーム電流の変化を示すグラフである。
【図４】一定の流れのＧｅＦｔｉおよび種々のアーク電圧を使用するイオン注入プロセスにおける、種々のＨ２の混合パーセンテージでの、陰極の重量変化率を示すグラフである。
【図５】一定の流れのＧｅＦ−ｒおよび種々のＨ２の混合パーセンテージを使用するイオン注入プロセスにおいて生成される種々のイオン種のビーム電流の変化の、ＡＭＵのビームスペクトル分析を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、一般に、イオン注入装置およびプロセス、より詳細には機器、ならびにイオン注入機器の性能および寿命を改善するための方法に関する。
【００１９】
本開示は、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦｈ）および水素（Ｈ２）ガスを望ましい量でイオン注入システムに供給するガス補給アセンブリについて記載する。さらに、本開示は、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを望ましい量でイオン注入システムに送達し、例えば、イオン注入プロセスの間の動作改善をもたらすための方法に関する。本開示はまた、ＧｅＦｔｉガスとＦｈガスの混合物を使用する、同様のイオン注入のための方法、およびイオン注入システムの１つまたは複数の構成要素と気体連通したガス補給アセンブリを含むイオン注入システムも提供する。
【００２０】
その特色、態様および実施形態に関して本明細書に様々に記載される本開示は、特定の実装形態では、一体となって本発明の種々のさらなる実装形態を構成する、そのようなその特色、態様および実施形態ならびに要素および構成要素のいくつかまたはすべてを含む、それからなる、またはそれから本質的になるように構成されてもよい。本開示は、種々の実施形態で、かつ本発明の種々の特色および態様に関して本明細書に記載される。本開示は、種々の並べ替えおよび組合せのそのような特色、態様および実施形態を、本開示の範囲内であると考慮する。したがって、本開示は、これらの特定の特色、態様および実施形態のそのような組合せおよび並べ替えのいずれか、またはそれらの選択される１つもしくは複数を含む、それからなる、またはそれから本質的になると明記されてもよい。
【００２１】
本開示の化合物、組成物、特色、工程および方法は、特定の実施形態において、本明細書に記載されるその種々の詳細および例示に関して、適用可能な場合、特定の置換基、同位体、部分、構造、成分、特性、工程または条件を除外する規定または限定によってさらに明記されてもよい。別段記述されない限り、ガス種の量は、体積単位で記載される。
【００２２】
本開示のイオン注入システムにＧｅＦ４およびＨ２ガスを望ましい量で供給するガス補給アセンブリならびに方法は、本開示によって包含されるものとは異なるガスの量または種類を使用するアセンブリおよびプロセスを上回る、イオン注入プロセスへの利益を提供する。利益は、本開示による種々のガス混合物および動作条件と、当技術分野で理解されるものを比較することによって理解されうる。
【００２３】
本開示のガス補給アセンブリおよび方法では、ＧｅＦ４は「ドーパントガス」として使用され、これは、ゲルマニウムドーパント種、すなわち、イオン注入基板に注入される種を含む気相材料を指す。ＧｅＦ４のフッ素は、ＧｅＦ４ドーパントガスの非ドーパント成分と称されてもよい。本開示の好ましい態様では、ドーパントガスはＧｅＦ４からなる、またはＧｅＦ４から本質的になる（すなわち、ＧｅＦ４の量に対して測定して、１％体積未満の、ＧｅＦ４とは異なる任意の他の１種または複数のドーパントガス種が存在する）。他の態様では、ＧｅＦ４は、任意選択で、ゲルマン、三フッ化ホウ素、ジボラン、四フッ化ケイ素、シラン、ホスフィンおよびアルシンなどの１種または複数の他の異なるドーパントガス種とともに使用されうる。１種または複数の異なるドーパントガス種が使用される場合、ＧｅＦ４は、好ましくは、システムで使用される主要なガス種であり（すなわち、任意の他の任意選択のドーパントガス種より多くの量で使用される）例えば、好ましくは、ガス補給アセンブリまたは関連する方法で使用されるドーパントガスの合計量の５０％超、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上または９５％以上である。１種または複数の任意選択のドーパントガス種が補給アセンブリまたは関連する方法で使用される場合、使用されるＨｒの量は、ＧｅＦ４ガスの量に対して測定されてもよい。
【００２４】
使用されるＧｅＦ４ガスは、Ｇｅの天然の同位体組成に基づいてもよく、またはある特定のＧｅ同位体が同位体濃縮されていてもよい。ゲルマニウムは、７０Ｇｅ、７２Ｇｅ、７３Ｇｅ、７４Ｇｅおよび７６Ｇｅの５つの天然に存在する同位体を有し、７４Ｇｅが最も一般的なゲルマニウム同位体であり、天然存在度は３６．２８％である。これに続いて、７２Ｇｅの天然存在度は２７．５４％、７０Ｇｅの天然存在度は２０．８４％、７３Ｇｅの天然存在度は７．７３％、および７６Ｇｅの天然存在度は７．６１％である。好ましい実施形態では、本開示のガス補給アセンブリおよび方法は、ドーパントガスとしてのＧｅＦ４中のＧｅの天然同位体分布を使用する。
【００２５】
他の実施形態では、本開示の方法で、同位体濃縮されているＧｅＦ４ガスをＨｒとともに使用することができる。例えば、同位体濃縮されているＧｅＦ４ガスが使用される場合、ＧｅＦ４は、７０Ｇｅ、７２Ｇｅ、７３Ｇｅ、７４Ｇｅおよび７６Ｇｅのうちの少なくとも１つのゲルマニウム同位体の、上記の天然存在度レベルに同位体濃縮されているゲルマニウムを含む。例えば、同位体濃縮されているＧｅＦｒガスは、ゲルマニウム同位体の合計量の５０％超の量に濃縮されているものなど、少なくとも７２Ｇｅ同位体が同位体濃縮されているゲルマニウムを含みうる。別の例として、同位体濃縮されているＧｅＦ４ガスは、ゲルマニウム同位体の合計量の５０％超の量に濃縮されているものなど、少なくとも７２Ｇｅ同位体が同位体濃縮されているゲルマニウムを含みうる。本開示のイオン注入ガス補給アセンブリおよび方法に使用するのに好適な同位体濃縮されているＧｅＦ４ガスは、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８２３７１３４号（Ｋａｉｍら）に記載される。
【００２６】
本開示のガス補給アセンブリおよび方法では、Ｈ２は「非ドーパントガス」として使用されるが、これは、ＧｅＦｈガスとともに使用されるとき、タングステン−フッ素反応を妨害し、フッ化タングステンの形成を低減するのに有効である。本開示によるＨ２の使用はまた、イオン注入手順の間、改善するＧｅ‘‘電流の増大およびＷ＋ピークの低減などの他の利益を提供しうる。本開示の好ましい態様では、非ドーパントガスは、Ｈ２からなる、またはＨ２から本質的になる（すなわち、Ｈ２の量に対して測定して、１％体積未満の、Ｈ２とは異なる任意の他の１種または複数の非ドーパントガス種が存在する）。他の態様では、Ｈ２は、任意選択で、１種または複数の他の異なる非ドーパントガス種とともに使用されうる。そのような他の非ドーパントガス種は、「希釈ガス」または「捕捉ガス」または「補助種（ｃｏ−ｓｐｅｃｉｅｓ）ガス」と記載されうる。Ｈ２とは異なる非ドーパントガス種の例として、ヘリウム、窒素、ネオン、アルゴン、キセノンおよびクリプトンが挙げられ、これらは不活性ガスともみなされ、本開示のガス補給アセンブリまたはイオン注入機器に関連する他の化合物または材料と反応性ではない。
【００２７】
１種または複数の異なる非ドーパントガス種が使用される場合、Ｈｉは、好ましくは、好ましくはガス補給アセンブリまたは関連する方法で使用される非ドーパントガス種の合計量の５０％超、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上または９５％以上などの、システムで使用される主要なガス種である（すなわち、任意の他の任意選択の非ドーパントガス種より多くの量で使用される）。１種または複数の任意選択の非ドーパントガス種が補給アセンブリまたは関連する方法で使用される場合、使用されるＨｉの量は、ＧｅＦｒガスの量に対して測定されてもよい。
【００２８】
一般的に、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈｉ）ガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約２５％〜約６７％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦｒおよびＨｉは、約３：１〜約３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦｙＨｉ）で存在する。例えば、一部の実施形態では、ガス補給アセンブリは、ＧｅＦｒおよびＨｉからなる、またはそれから本質的になる（すなわち、存在する場合、１％未満のＧｅＦｒでもＨｉでもないガスのうちの１種または複数が存在する）ガス混合物を供給できる。したがって、混合物は、約３３％〜約７５％の範囲の体積のＧｅＦｉおよび約２５％〜約６７％の範囲の体積のＨｉを含みうる。ガス補給アセンブリは、本明細書に記載されるより特定の量または比範囲のいずれかのＧｅＦ４およびＨ２からなる、またはそれから本質的になるガス混合物を供給できる場合がある。
【００２９】
ＧｅＦ４とは異なるドーパントガスまたはＨ２とは異なる非ドーパントガスのうちの１種または複数がＧｅＦ４および水素Ｈ２ガスとともに使用される場合、ＧｅＦ４およびＨ２の相対量は、本明細書に記載の比範囲内に留まってもよい。例えば、ガス補給アセンブリが約９０％のＧｅＦ４とＨｉのガス混合物を供給できる場合、残りの１０％のガスは、ＧｅＦｙとは異なるドーパントガスおよび／またはＨ２とは異なる非ドーパントガスのうちの１種または複数であってもよい。したがって、そのような状況で、かつ例として、混合物は、約２０％〜約６０％の範囲の体積のＧｅＦ４および約３０％〜約７０％の範囲の体積のＨｉを含むことができる。異なる量のＧｅＦｉでもＨｉでもないガスのうちの１種または複数が使用される実施形態では、ＧｅＦ４およびＨ２の他の量の範囲は、本明細書に提供される指針を考慮して容易に決定されうる。
【００３０】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦｒおよびＨｉガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈｉは、約３７％〜約６７％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２は、約６３：３７〜約３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦｈＨｉ）で存在する。
【００３１】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約４２％〜約６２％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２は、約２９：２１〜約１９：３１の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する。
【００３２】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約４５％〜約５９％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２は、約１１：９〜約４１：５９の範囲の体積比（ＧｅＦｒＨｉ）で存在する。
【００３３】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４および水素Ｈｉガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約４７％〜約５７％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２は、約５３：４７〜約４３：５７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する。
【００３４】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約４９％〜約５５％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２は、約５１：４９〜約９：１１の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する。
【００３５】
より特定の実施形態では、ガス補給アセンブリは、イオン注入チャンバーに、ＧｅＦ４および水素Ｈ２ガスを含むガス混合物を供給でき、Ｈ２は、約５１％〜約５３％（体積）の範囲の量で混合物に存在する、またはＧｅＦ４およびＨｒは、約４９：５１〜約４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦＡＨｒ）で存在する。
【００３６】
本明細書で論じるように、本開示のガス補給アセンブリでは、ＧｅＦ４およびＨｒは、単一のキャニスターまたはタンクなどの単一の流体補給パッケージで混合されてもよい。ＧｅＦ４およびＨｒは、タンクにいずれの他のガスも存在しない状態で、本明細書に記載される比範囲のいずれかで単一の流体補給パッケージに存在してもよく；非常に少量（１％未満）の１種または複数の他のＧｅＦｒでもＨ２でもないガスとともに単一の流体補給パッケージに存在してもよく；またはより多量の、例えば、１％超の、例えば、１〜２０％、１〜１０％もしくは１〜５％の範囲の１種または複数の他のＧｅＦ４でもＨｒでもないガスとともに単一の流体補給パッケージに存在してもよい。
【００３７】
ガス補給アセンブリは任意の好適な種類のものであってもよく、例えば、商標ＶＡＣ（登録商標）でＥｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ、ＵＳＡ）から市販のものなどの高圧ガスボンベもしくは内圧調節ガス補給容器、または商標ＳＤＳ（登録商標）でＥｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ、ＵＳＡ）から市販のものなどの吸着剤ベースのガス補給容器を含んでもよい。
【００３８】
単一の流体補給パッケージを使用することにより、ＧｅＦｉおよびＦｋは、その補給を行うイオン源に流れるようにイオン注入システムで調整され、ここでＧｅＦ４ガスおよびＨ２ガスは互いに混合されている。
【００３９】
代替的に、ガス補給アセンブリでは、ＧｅＦ４およびＨ２は、別個の流体補給パッケージ（例えば、キャニスターまたはタンクＡおよびキャニスターまたはタンクＢなど）に存在してもよい。ＧｅＦ４およびＨ２が別個の流体補給パッケージでアセンブリに存在する場合、ＧｅＦ４およびＨｒは、そのまま／純粋な形態でパッケージに存在してもよい。代替的に、ＧｅＦ４およびＨｒの流体補給パッケージは、所望に応じて１種または複数の他のＧｅＦ４でもＨｒでもないガスを含んでもよい。
【００４０】
ＧｅＦ４およびＨｒガスが別個の流体補給パッケージに存在する場合、アセンブリは、ＧｅＦＶ含有ガス補給パッケージからＧｅＦ４ガスを受け取り、Ｈ２含有ガス流体補給パッケージからＨｒガスを受け取り、それらを混合してＧｅＦ４とＨｒガスの混合物を形成し、イオン注入チャンバーに分配するように構成された流れ回路をさらに含んでもよい。流れ回路は、ＧｅＦ４およびＨｒガスを、それらがイオン注入チャンバーに存在するとき、本明細書に記載の範囲のいずれかの量で存在するように分配するように構成されてもよい。
【００４１】
種々の実施形態では、流れ回路は、ＧｅＦ４ガスおよびＨｒガスをそれらの各流体補給パッケージから受け取り、それらを混合してＧｅＦ４ガスとＨｒガスの混合物を形成し、イオン注入チャンバーに分配するように調整された混合チャンバーを含んでもよい。
【００４２】
種々の実施形態では、流れ回路は、混合チャンバーでＧｅＦ４ガスとＨｒガスの混合を選択的に可能とするように、代替的には、ＧｅＦ４ガスとＨ２ガスが、イオン注入機器のチャンバーに別個に流れることを選択的に可能とするように構成されたバルブを含んでもよい。バルブは、ＧｅＦ４ガスとＨ２ガスの量が本明細書に記載の範囲のいずれかであるように、ガスの流れを調節するように構成されてもよい。
【００４３】
種々の実施形態では、流れ回路は、管類などのガス流れ導管を含んでもよく、ここでＨｉガスの導管は、ＧｅＦ４ガスの導管より大きく、管類のサイズを大きく調節することにより、ＧｅＦ４ガスと比べて大きい体積のＨ２ガスを供給する流れが可能になる。したがって、導管のサイズ調節により、ＧｅＦ４ガスおよびＨｉガスの量が本明細書に記載の範囲のいずれかであるようなガスの流れを供給することができる。
【００４４】
流れ回路は、ＧｅＦ４およびＨｉガスを、それらがイオン注入チャンバーに存在するとき、ＧｅＦ４およびＨｉが、約１：３〜約３３：６７の範囲、約６３：３７〜３３：６７の範囲、約２９：２１〜約１９：３１の範囲、約１１：９〜約４１：５９の範囲、約５３：４７〜約４３：５７の範囲、約５１：４９〜約９：１１の範囲、または約４９：５１〜約４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦｖＨｉ）で存在するように分配するように構成されうる。
【００４５】
種々の実施形態では、ガス補給アセンブリは、ＧｅＦＶ含有ガス補給パッケージからのＧｅＦ４ガスの分配およびＨｉガス補給パッケージからのＨ２ガスの別個の分配を制御するように構成されたプロセッサを含んでもよい。そのようなアセンブリでは、プロセッサは、Ｈ２ガスの分配を、Ｈ２ガスが、イオン注入の間に連続的に分配されるように制御するように構成されてもよく、かつプロセッサは、ＧｅＦ４ガスの分配を、ＧｅＦ４が、Ｈ２ガスの分配の間に間欠的に分配されるように、またはＧｅＦ４ガスが、Ｈ２ガスの分配の後に逐次的に分配されるように制御するように構成される。連続的または間欠的な分配を使用することにより、ＨｉおよびＧｅＦ４ガスの量が本明細書に記載の範囲のいずれかであるようにガスを分配するように、プロセッサを構成することができる。
【００４６】
一部の実施様式では、ＧｅＦｉガスおよびＨｉガスは逐次的にイオン源に流れ、そこでイオン化される。そのような逐次的な動作は、それぞれＧｅＦ４ガスおよびＨｉガスの等時間ベースの流れを利用して任意の好適な方式で実行されてもよく、または代替的に、それぞれの時間ベースの流れは互いに対して異なってもよく、またはそうでなければ、望ましい特徴を有するドープされた基板をもたらすよう変更されてもよい。
【００４７】
プロセスの種々の実施形態では、ＧｅＦ４ガスおよびＨ２ガスは互いに混合され、注入のためのゲルマニウムドーパント種を生成するイオン源に流れる。ＧｅＦ４ガスおよびＨｉガスが、注入のためのゲルマニウムドーパント種を生成するイオン源に逐次的に流れる、プロセスの他の実施形態が行われる。
【００４８】
別の態様では、本開示は、ＧｅＦ４原材料からイオン注入のためのゲルマニウムイオンドーピング種を生成するように調整されたイオン源の性能および寿命を改善する方法に関する。一実施様式では、ＧｅＦ４ガスおよび３／４ガスは、互いに混合され、注入のためのゲルマニウムドーパント種を生成するイオン源に流れる。そのような方法の別の実施形態では、ＧｅＦ４ガスおよびｆｔ．ガスは、注入のためのゲルマニウムドーパント種を生成するイオン源に逐次的に流れる。
【００４９】
方法は、望ましい動作条件、例えば、望ましいビーム電流、アーク電圧、源ビーム電流、ガス流量および圧力を使用して実施することができる。例示的実施様式では、また本開示に関連する本発明の研究によると、イオン注入機器が、イオン注入プロセスの間にチャンバーで１種または複数のフッ化タングステン種（ＷＦｅ、ＷＦｓ、ＷＦ４、ＷＦ３、ＷＦ２、ＷＦ）を生成しうるタングステンフィラメントを含むとき、ｆガスを、混合物中でまたはＧｅＦ４ガスに対して一定量で使用することにより、フッ化タングステン種の形成が妨げられ、フィラメントの損失およびタングステン堆積物の蓄積が低減される。
【００５０】
様々に上述されたガス補給アセンブリでは、また種々の方法の実施形態では、ＧｅＦｒガスとともに本明細書に記載の量で使用され、かつイオン注入チャンバーで混在するとき、Ｈ２ガスは、タングステン−フッ素反応を妨害し、フッ化タングステンの形成を低減させる。
【００５１】
結果として、材料堆積物がアークチャンバーの表面に形成されるのを防止する効果が生じうる。例えば、本明細書に記載の量で使用されるＧｅＦ４とＨ２のガス混合物は、アークチャンバーの壁表面における、絶縁体における、または他の表面における堆積物を防止するのに有効でありうる。アークチャンバー内の残留物の存在が減少することにより、イオン注入システムの性能の改善に影響が及ぶ可能性がある。一例として、絶縁体に存在する残留物は、絶縁体上にたまる残留物によって直接引き起こされうる、短絡による電気的故障の発生を低減させる、または防止する可能性がある。
【００５２】
また、本明細書に記載の量で使用されるＧｅＦ４とＨ２のガス混合物を使用することにより、フィラメントの性能またはフィラメントの寿命を改善することができる。例えば、Ｈ２ガスを使用してタングステン−フッ素反応を防止すると、その結果としてフッ化タングステンの形成が低減され、アークチャンバー材料の減少を防止することができる。結果として、寿命が延び、イオン注入の性能を改善することができる。
【００５３】
例えば、イオン注入システムの動作時間の間、フィラメントおよび／または陰極に電流または電力を流すと同時に、注入チャンバーに、本明細書に記載の量で使用されるＧｅＦ４とｆの混合物を供給する。例えば、動作時間前後のフィラメントまたは陰極の重量変化を比較することによって決定されうる、フィラメントまたは陰極材料の減少または増加がある場合、重量減少または増加は、同じ時間および動作条件であるが、本明細書に記載の量のｆｔ．の導入を伴わない場合のフィラメントの重量減少または増加より少ない。例えば、ｆガスをＧｅＦ４ガスに対する量で使用すると、フィラメントまたは陰極の重量減少または増加は、同じ時間および動作条件であるが、本明細書に記載の量のｆを使用しない場合より低減しうる。
【００５４】
本開示は、様々に構成されたガス補給アセンブリを含むイオン注入システムを企図する。
【００５５】
本開示の方法では、単独の、またはＧｅＦｒガスと混合されたｆガスは、１種または複数の望ましい流量でイオン注入チャンバーに流れてもよい。ガスまたはガス混合物の流量は、毎分標準立方センチメートル（ｓｅｅｍ）の流れの単位で測定されてもよい。本開示の方法の実施形態では、イオン注入チャンバーに導入されるＨ２ガスの流れは、０．２ｓｅｅｍ以上の流量である。より特定の実施形態では、ｆガスは、０．５〜２ｓｅｅｍの範囲の流量、０．７５〜１．７５ｓｅｅｍの範囲の流量、または１．０〜１．５ｓｅｅｍの範囲の流量でイオン注入チャンバーに導入される。
【００５６】
本開示の方法では、単独の、またはｆガスと混合されたＧｅＦＴガスは、１種または複数の望ましい流量でイオン注入チャンバーに流れてもよい。本開示の方法の実施形態では、イオン注入チャンバーに導入されるＧｅＦ４ガスの流れは、０．２ｓｅｅｍ以上の流量である。より特定の実施形態では、不活性ＧｅＦ４は、０．５〜２ｓｅｅｍの範囲の流量、０．７５〜１．７５ｓｅｅｍの範囲の流量、または１．０〜１．５ｓｅｅｍの範囲の流量でイオン注入チャンバーに導入される。
【００５７】
ＧｅＦ４およびｆが別個の流体補給パッケージからイオン注入チャンバーに送達される場合、各ガスの流量は、本開示の範囲のいずれかの量のＧｅＦ４／ｆｔ混合物を供給するために適合されてもよい。実施形態では、ｆガスは、イオン注入チャンバーに送達されるＧｅＦ４ガスの速度より速い速度で、流体補給パッケージから送達される。例えば、ｆガスの流量は、ＧｅＦｉガスの流量より最大５％、最大１０％、最大１５％、最大２０％、最大２５％、最大３０％、最大３５％、最大４０％、最大４５％、最大５０％、最大６０％、または最大７０％多くてもよい。
【００５８】
種々の実施様式では、ＧｅＦ４ガスは、ｆガスのイオン注入チャンバーへの流れに関連して、間欠的にイオン注入チャンバーに導入されてもよい。そのような実施形態では、ＧｅＦ４ガスの間欠的な流れおよびｆガスの一定の流れにより、本開示の範囲のいずれかの量のＧｅＦｒ／ｆｔ混合物を供給することができる。種々の実施様式では、ＧｅＦ４ガスは、Ｈ２ガスのイオン注入チャンバーへの流れに関連して、連続的にイオン注入チャンバーに導入されてもよい。そのような実施形態では、ＧｅＦ４およびｆガスの連続的な流れにより、本開示の範囲のいずれかの量のＧｅＦ４／ｆ混合物を供給することができる。
【００５９】
本開示は、メンテナンス事象間の動作寿命を増大させるようにイオン注入システムを動作させる方法を企図し、方法は、本開示の範囲のいずれかの量のＧｅＦ−ｖＨ２混合物を供給すると同時に、イオン注入システムを動作させて基板にゲルマニウムを堆積させることを含む。
【００６０】
イオン注入システムのチャンバーへのＧｅＦｒおよびＨ２ガスの流れと併せて、種々のイオン注入システムの動作条件を使用することができる。イオン注入システムを動作させると同時にＧｅＦｒおよびＨｉガスを導入する方法では、ビーム電流は、約１〜約３ｍＡの範囲のビーム電流、約３〜約５ｍＡの範囲のビーム電流、約５〜約７ｍＡの範囲のビーム電流、約７〜約１０ｍＡの範囲のビーム電流、またはさらには１０ｍＡより大きいビーム電流など、約０．５ｍＡより大きいものであってもよい。
【００６１】
実施様式では、３０Ｖ〜１５０Ｖの範囲のアーク電圧および５ｍＡ〜８０ｍＡの源ビームで、列挙される範囲のいずれかのビーム電流が供給される。イオン注入システムを使用する１つの例示的動作様式では、９０Ｖのアーク電圧および３０ｍＡの源ビームで、列挙される範囲のいずれかのビーム電流が供給される。
【００６２】
ここで図面を参照すると、図１は、本開示の一態様による、ガス補給アセンブリを伴うイオン注入プロセスシステムの概略図である。
【００６３】
イオン注入プロセスシステム１００は、図示されるイオン注入チャンバー３０１内の基板１２８のイオン注入ドーピングのために補給される、本開示の範囲のいずれかの量のＧｅＦ４ガスとＨ２ガスの混合物を保持する内部容積を含有する、貯蔵および分配容器１０２を含む。貯蔵および分配容器は、ガスを貯蔵するための、その上にドーパントガスが物理的に吸着される収着剤媒体を含有する種類のものであってもよく、ガスは、分配条件下で収着剤媒体から脱着され、容器から排出される。収着剤媒体は、固相炭素吸着剤材料であってもよい。そのような種類の収着剤ベースの容器は、商標ＳＤＳおよびＳＡＧＥで、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（Ｄａｎｂｕｒｙ、Ｃｏｎｎ．、ＵＳＡ）から市販されている。代替的に、容器は、容器の内部容積に１つまたは複数の圧力調節器を含有する、内圧調節型のものであってもよい。そのような圧力調節容器は、商標ＶＡＣで、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（Ｄａｎｂｕｒｙ、Ｃｏｎｎ．、ＵＳＡ）から市販されている。またさらなる代替物として、容器は、例えば、容器および／またはその内容物を加熱することによって揮発し、蒸発または昇華生成物としてドーパントガスを生成する、固体形態のドーパント源材料を含有してもよい。そのような種類の固体送達容器は、商標ＰｒｏＥｖａｐで、Ｅｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（Ｄａｎｂｕｒｙ、Ｃｏｎｎ．、ＵＳＡ）から市販されている。
【００６４】
図１では、貯蔵および分配容器１０２は、吸着状態、遊離ガス状態、もしくは液化ガス状態、またはこれらの混合物のＧｅＦｒガスとＨ２ガスの混合物を保持する内部容積を取り囲む円筒状の容器壁１０４を含む。
【００６５】
貯蔵および分配容器１０２は、分配ライン１１７を介して、ガス流連通して結合したバルブヘッド１０８を含む。ライン１１７には、質量流れ制御器１１４とともに、圧力センサー１１０が設けられてもよい；他の任意選択の監視および検知構成要素がラインと結合されてもよく、かつアクチュエータ、フィードバックおよびコンピュータ制御システム、サイクルタイマーなどの制御手段とインターフェースされてもよい。
【００６６】
図示されるシステム１００では、イオン注入チャンバー１０１は、ライン１１７から分配されたＧｅＦ４ガスとＨ２ガスの混合物を受け取り、イオンビーム１０５を生成するイオン源１１６を含有する。イオンビーム１０５は、必要なイオンを選択し、選択されないイオンを拒絶する質量分析ユニット１２２を通過する。
【００６７】
選択されたイオンは、加速電極アレイ１２４、次に偏向電極１２６を通過する。得られる集束イオンビームは、スピンドル１３２に取り付けられた回転可能ホルダー１３０に設けられた基板素子１２８に衝突する。ドーパントイオンのイオンビームは、ドープされた構造体を形成するために、所望に応じて基板をドーピングするために使用される。
【００６８】
イオン注入チャンバー１０１の各セクションは、それぞれポンプ１２０、１４２および１４６によってライン１１８、１４０および１４４から排気される。
【００６９】
図２は、本開示の別の態様によるイオン注入プロセスシステムの概略図であり、ここでＧｅＦ４およびＨｉガスは、別個の流体補給ユニットから分配される。図２では、貯蔵および分配容器２０２は、吸着状態、遊離ガス状態、または液化ガス状態のＧｅＦ４ガスを保持する内部容積を取り囲む円筒状の容器壁２０４を含む。
【００７０】
貯蔵および分配容器２０２は、分配ライン２１７を介して、混合チャンバー２６０（任意選択）とガス流れ連通して結合したバルブヘッド２０８を含み、混合チャンバー２６０はさらに、排出ライン２１２に接合される。ライン２１２には、質量流れ制御器２１４とともに、圧力センサー２１０が設けられてもよい；他の任意選択の監視および検知構成要素がラインと結合されてもよく、かつアクチュエータ、フィードバックおよびコンピュータ制御システム、サイクルタイマーなどの制御手段とインターフェースされてもよい。
【００７１】
使用される場合、混合チャンバー２６０はまた、ガス搬送ライン２７０と流れ連通で接合されてもよく、ガス搬送ライン２７０には、Ｈ２ガス補給容器２６２が結合している。容器２６２は少なくともＨ２ガスを含み、かつ任意選択で、不活性ガスなどのＨ２ではないガスを含有する。
【００７２】
容器２６２は、バルブヘッド２８０が固定された主収容部分によって形成され、バルブヘッド２８０はさらに、補助容器搬送ライン２６６と結合する。そのような調整によって、搬送ライン２６６は、Ｈ２ガスを混合チャンバー２６０に送達し、ＧｅＦ４およびＨ２ガスを含有するガス混合物を供給し、注入機のイオン源へと通過させる。そのような目的のために、容器搬送ライン２６６および分配ライン２１７には、容器から分配された材料の流れまたは他の特性を手動または自動で制御するための好適なバルブ、制御器および／またはセンサーが備え付けられてもよく、そのようなバルブ、制御器および／またはセンサーは、任意の好適な方式で、対応する搬送／分配ラインと結合または接続されてもよい。
【００７３】
そのようなバルブはさらに、中央プロセッサユニット（ＣＰＵ）に動作可能に連結したバルブアクチュエータと結合してもよい。ＣＰＵは、前述の制御器および／またはセンサーと信号通信関係で結合してもよく、かつライン２１２内の、混合チャンバー２６０から流れたＧｅＦＴとＨ２のガス混合物が、イオン注入動作を行うために望ましい組成、温度、圧力および流量を有するように、各容器から分配される流体の速度、条件および量を互いに関して制御するように、プログラム可能に調整されてもよい。
【００７４】
図示されるシステム２００では、イオン注入チャンバー２０１は、ライン２１２から分配されるＧｅＦ４とＨｉのガス混合物を受け取り、イオンビーム２０５を生成するイオン源２１６を含有する。イオンビーム２０５は、必要なイオンを選択し、選択されないイオンを拒絶する質量分析ユニット２２２を通過する。
【００７５】
選択されたイオンは、加速電極アレイ２２４、次に偏向電極２２６を通過する。得られる集束イオンビームは、スピンドル２３２に取り付けられた回転可能ホルダー２３０に設けられた基板素子２２８に衝突する。ドーパントイオンのイオンビームは、ドープされた構造体を形成するために、所望に応じて基板をドーピングするために使用される。
【００７６】
イオン注入チャンバー２０１の各セクションは、それぞれポンプ２２０、２４２および２４６によってライン２１８、２４０および２４４から排気される。
【００７７】
最後に、本明細書で様々に開示されるイオン注入システムの動作における、ＧｅＦｒとＨ２のガス混合物の利用は、イオン注入システムの動作寿命を実質的に延長し、イオン注入システムの全体的な効率を向上させることができる点で、当技術分野で顕著な進展を実現することが認識される。
【実施例】
【００７８】
実施例１
ＧｅＦ４／Ｈ２混合物を使用するイオン注入（ビーム電流）
以下の構成：傍熱型陰極（ＩＨＣ）源と、タングステンアークチャンバーおよびライナーを有する注入試験スタンドを持つイオン注入機器を、９０Ｖのアーク電圧（ＡｒｃＶ）および３０ｍＡの源ビームで動作させた。注入チャンバーへのＧｅＦｒの流れは、１ｓｅｅｍの一定の速度に保持した。チャンバーへのＨ２の混合は、０％〜６７％で変動した。ビーム電流は、チャンバーへのＨ２の混合パーセンテージが変化する毎に測定した。結果を図３に示す。
【００７９】
実施例２
ＧｅＦ４／Ｈ２混合物を使用するイオン注入（陰極の重量変化）
実施例１によるイオン注入機器を、９０Ｖ、７５Ｖおよび６０Ｖの種々のアーク電圧（ＡｒｃＶ）ならびに３０ｍＡの源ビームで動作させた。注入チャンバーへのＧｅＦ４の流れは、１ｓｅｅｍの一定の速度に保持した。チャンバーへのＨ２の混合パーセンテージは０％〜５６％で変動した。実行時間後に陰極の重量変化率（グラム／時間）を測定した。結果を図４に示す。
【００８０】
実施例３
ＧｅＦＶＨ２混合物を使用するイオン注入（ビームスペクトル分析）
実施例１によるイオン注入機器を、９０Ｖのアーク電圧および３０ｍＡの源ビームで動作させた。注入チャンバーへのＧｅＦ４の流れは、１ｓｅｅｍの一定の速度に保持した。チャンバーへのＨ２の混合パーセンテージは、０％、５０％および６７％で変動した。ＡＭＵのビームスペクトル分析を実施し、種々のイオン種のビーム電流の変化を比較した。結果を図５に示す。
【００８１】
態様
態様１．イオン注入チャンバーに、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈ２）ガスを含むガス混合物を供給するための第１のガス補給アセンブリであって、ＧｅＦ４およびＨ２を含む１つまたは複数の流体補給パッケージを含み、アセンブリが、ＧｅＦ４およびＨ２を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給するように構成され、Ｈ２が、ガス混合物の２５％〜６７％（体積）の範囲の量で存在する、またはＧｅＦｒおよびＨｉが、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦｕＨｉ）で存在する、ガス補給アセンブリ。
【００８２】
態様２．Ｈｉが、ガス混合物の３７〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦｒおよびＨ２が、６３：３７〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦｕＨｉ）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８３】
態様３．Ｈ２が、ガス混合物の４２〜６２％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦｔｉおよびＨｉが、２９：２１〜１９：３１の範囲の体積比（ＧｅＦＡＨｉ）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８４】
態様４．Ｈｉが、ガス混合物の４５〜５９％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、１１：９〜４１：５９の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈｉ）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８５】
態様５．Ｈ２が、ガス混合物の４７〜５７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨｉが、５３：４７〜４３：５７の範囲の体積比（ＧｅＦｕＨｉ）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８６】
態様６．Ｈ２が、ガス混合物の４９〜５５％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦｒおよびＨ２が、５１：４９〜９：１１の範囲の体積比（ＧｅＦｉＨ２）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８７】
態様７．Ｈ２が、ガス混合物の５１〜５３％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、４９：５１〜４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦｕＨｉ）で存在する、態様１のガス補給アセンブリ。
【００８８】
態様８．ガスがＧｅＦ４およびＨ２から本質的になる、先行する態様のいずれかのガス補給アセンブリ。
【００８９】
態様９．アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、キセノンおよびクリプトンからなる群から選択される不活性ガスをさらに含む、態様１から７のいずれかのガス補給アセンブリ。
【００９０】
態様１０．ＧｅＦ４およびＨｉが単一の流体補給パッケージで混合される、先行する態様のいずれかのガス補給アセンブリ。
【００９１】
態様１１．ＧｅＦ４が、ＧｅＦ４含有ガス補給パッケージに存在し、Ｈｉが、別個のＨｉ含有ガス補給パッケージに存在する、態様１から９のいずれかのガス補給アセンブリ。
【００９２】
態様１２．ＧｅＦｔｉ含有ガス補給パッケージからＧｅＦ４を受け取り、Ｈｉ含有ガス補給パッケージからＨ２を受け取ってそれらを混合し、ＧｅＦ４とＨｉの混合物を形成して、イオン注入チャンバーに分配するように構成された流れ回路をさらに含む、態様１１のガス補給アセンブリ。
【００９３】
態様１３．流れ回路が、（ｉ）ＧｅＦ４およびＨｉをそれらの各流体補給パッケージから受け取り、それらを混合してＧｅＦ４とＨｉの混合物を形成し、イオン注入チャンバーに分配するように調整された混合チャンバー、または（ｉｉ）混合チャンバーでＧｅＦ４とＨｉの混合を選択的に可能とするように、代替的には、ＧｅＦ４とＨｉが、イオン注入チャンバーに別個に流れることを選択的に可能とするように構成されたバルブを含む、態様１２のガス補給アセンブリ。
【００９４】
態様１４．それらの各流体補給パッケージからのＧｅＦＴおよびＨｉの分配を制御するように構成されたプロセッサをさらに含む、態様１１のガス補給アセンブリ。
【００９５】
態様１５．プロセッサが、Ｈｉの分配を、Ｈｉが、イオン注入の間に連続的に分配されるように制御するように構成され、かつプロセッサが、ＧｅＦ４の分配を、ＧｅＦ４が、不活性ガスの分配の間に間欠的に分配されるように、またはＧｅＦ４が、Ｈｉの分配の後に逐次的に分配されるように制御するように構成される、態様１４のガス補給アセンブリ。
【００９６】
態様１６．ＧｅＦ４が同位体濃縮されていない、先行する態様のいずれかのガス補給アセンブリ。
【００９７】
態様１７．態様１から１６のいずれかのガス補給アセンブリを含む、イオン注入システム。
【００９８】
態様１８．タングステン含有フィラメントを含む、態様１７のイオン注入システム。
【００９９】
態様１９．基板にゲルマニウムを注入する方法であって、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（ｆｔ）ガスをイオン注入チャンバーに導入することであり、ＧｅＦ４およびｆを含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給する、導入することを含み、Ｈ２が、２５％〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：ｆｔ）で存在する、方法。
【０１００】
態様２０．０．５ｍＡより大きいビーム電流を供給する、態様１９の方法。
【０１０１】
態様２１．１〜３ｍＡより大きいビーム電流を供給する、態様１９の方法。
【０１０２】
態様２２．３〜５ｍＡより大きい範囲のビーム電流を供給する、態様１９の方法。
【０１０３】
態様２３．５〜７ｍＡより大きいビーム電流を供給する、態様１９の方法。
【０１０４】
態様２４．７〜１０ｍＡより大きいビーム電流を供給する、態様１９の方法。
【０１０５】
態様２５．ビーム電流が、９０Ｖのアーク電圧および３０ｍＡの源ビームで供給される、態様２０から２４のいずれか１つの方法。
【０１０６】
態様２６．ビーム電流が、３０Ｖ〜１５０Ｖのアーク電圧および５ｍＡ〜８０ｍＡの源ビームで供給される、態様２０から２４のいずれか１つの方法。
【０１０７】
態様２７．Ｈｒが、０．２ｓｅｅｍ以上の速度でイオン注入チャンバーに流れる、態様１９の方法。
【０１０８】
態様２８．Ｈｒが、０．５〜２．０ｓｅｅｍの範囲の速度でイオン注入チャンバーに流れる、態様２７の方法。
【０１０９】
態様２９．ＧｅＦ４が、０．２ｓｅｅｍ以上の速度でイオン注入チャンバーに流れる、態様１９の方法。
【０１１０】
態様３０．ＧｅＦ４が、０．５〜２．０ｓｅｅｍの範囲の速度でイオン注入チャンバーに流れる、態様２９の方法。
【０１１１】
態様３１．ＧｅＦ４およびｆが別個にイオン注入チャンバーに流れる、態様１９から３０のいずれかの方法。
【０１１２】
態様３２．ＧｅＦ４およびｆが単一の流体補給パッケージで混合される、態様１９から３０のいずれかの方法。
【０１１３】
本開示を、特定の態様、特色および例証的な実施形態を参照して本明細書に記載したが、本開示の有用性はそのように限定されるものではなく、むしろ本明細書の記載に基づいて、本開示の分野の当業者に想到される多数の他の変形、改変および代替実施形態にまで及び、これを包含することが認識される。それに応じて、以下で特許請求される本開示は、その精神および範囲内で、そのような変形、改変および代替実施形態をすべて含むと広く理解され、解釈されることが意図される。
【図１】
2021524648.tif 000003
【図２】
2021524648.tif 000004
【図３】
2021524648.tif 000005
【図４】
2021524648.tif 000006
【図５】
2021524648.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月27日(2021.1.27)
【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】
イオン注入チャンバーに、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）ガスおよび水素（Ｈ２）ガスを含むガス混合物を供給するためのガス補給アセンブリであって、
ＧｅＦ４およびＨ２を含む１つまたは複数の流体補給パッケージを含み、アセンブリが、ＧｅＦ４およびＨ２を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給するように構成され、Ｈ２が、ガス混合物の２５％〜６７％（体積）の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、ガス補給アセンブリ。
【請求項２】
Ｈ２が、ガス混合物の４２〜６２％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、２９：２１〜１９：３１の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項３】
Ｈ２が、ガス混合物の４５〜５９％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、１１：９〜４１：５９の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項４】
Ｈ２が、ガス混合物の４７〜５７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、５３：４７〜４３：５７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項５】
Ｈ２が、ガス混合物の４９〜５５％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、５１：４９〜９：１１の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項６】
Ｈ２が、ガス混合物の５１〜５３％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、４９：５１〜４７：５３の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、請求項１に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項７】
アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、キセノンおよびクリプトンからなる群から選択される不活性ガスをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項８】
ＧｅＦ４およびＨ２が単一の流体補給パッケージで混合される、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項９】
ＧｅＦ４が、ＧｅＦ４含有ガス補給パッケージに存在し、Ｈ２が、別個のＨ２含有ガス補給パッケージに存在する、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス補給アセンブリ。
【請求項１０】
基板にゲルマニウムを注入する方法であって、四フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ４）および水素（Ｈ２）を含むガス混合物をイオン注入チャンバーに供給する、ＧｅＦ４ガスおよびＨ２ガスをイオン注入チャンバーに導入することを含み、Ｈ２が、２５％〜６７％の範囲の量で存在する、またはＧｅＦ４およびＨ２が、３：１〜３３：６７の範囲の体積比（ＧｅＦ４：Ｈ２）で存在する、方法。
【国際調査報告】
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