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KR20180132800A - A method for injecting a processing species into a workpiece, a method for injecting a dopant into a workpiece, and an apparatus for processing a workpiece - Google Patents

A method for injecting a processing species into a workpiece, a method for injecting a dopant into a workpiece, and an apparatus for processing a workpiece Download PDF

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KR20180132800A
KR20180132800A KR1020187031868A KR20187031868A KR20180132800A KR 20180132800 A KR20180132800 A KR 20180132800A KR 1020187031868 A KR1020187031868 A KR 1020187031868A KR 20187031868 A KR20187031868 A KR 20187031868A KR 20180132800 A KR20180132800 A KR 20180132800A
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KR
South Korea
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ions
source gas
chamber
neon
workpiece
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Ceased
Application number
KR1020187031868A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
본웅 구
비크람 엠. 보슬
존 에이. 프론티에로
Original Assignee
베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. filed Critical 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

할로겐-기반 소스 가스의 이온 빔 품질을 개선하는 장치 및 방법들이 개시된다. 예상외로, 아르곤 또는 네온과 같은 비활성 가스를 이온 소스 챔버로 도입하는 것이 오염물질들 및 할로겐-함유 이온들의 양을 감소시키면서 희망되는 이온 종의 퍼센트를 증가시킬 수 있다. 이는 특히 모든 이온들이 작업물 내로 주입되는 비-질량분석형 주입들에서 유익하다. 일 실시예에 있어서, 프로세싱 종 및 할로겐을 포함하는 제 1 소스 가스가 이온 소스 챔버 내로 도입되며, 수소화물을 포함하는 제 2 소스 가스 및 비활성 가스를 포함하는 제 3 소스 가스가 또한 도입된다. 이러한 3개의 소스 가스들의 조합은, 제 3 소스 가스가 사용되지 않았을 경우 발생하였을 것보다 순수 프로세싱 종 이온들의 더 높은 퍼센트를 갖는 이온 빔을 생성한다.An apparatus and method for improving the ion beam quality of a halogen-based source gas are disclosed. Unexpectedly, introducing an inert gas such as argon or neon into the ion source chamber can increase the percentage of ion species desired while reducing the amount of contaminants and halogen-containing ions. This is particularly beneficial in non-mass analytical injections where all ions are injected into the workpiece. In one embodiment, a first source gas comprising a processing species and a halogen is introduced into the ion source chamber, and a third source gas comprising a second source gas comprising an hydride and an inert gas is also introduced. The combination of these three source gases produces an ion beam having a higher percentage of pure processing species ions than would have occurred if a third source gas was not used.

Description

코-가스를 사용하는 붕소 주입Boron implant using co-gas

실시예들은 이온 주입 시스템에서 이온 빔 품질을 개선하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 코-가스(co-gas)를 사용함으로써 붕소 이온 빔 품질을 개선하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.Embodiments are directed to apparatus and methods for improving ion beam quality in an ion implantation system, and more particularly, to apparatus and methods for improving boron ion beam quality by using co-gas .

반도체 작업물들은 보통 희망되는 전도성을 생성하기 위하여 도펀트 종으로 주입된다. 예를 들어, 솔라 셀들은 방출기 영역을 생성하기 위하여 도펀트 종으로 주입될 수 있다. 이러한 주입은 여러 가지의 상이한 메커니즘들을 사용하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에 있어, 이온 소스가 사용된다. Semiconductor workpieces are usually implanted into the dopant species to produce the desired conductivity. For example, the solar cells can be injected into the dopant species to create an emitter region. This implantation can be accomplished using a variety of different mechanisms. In one embodiment, an ion source is used.

프로세스 효율성을 개선하고 비용을 낮추기 위한 노력에 있어서, 일부 실시예들에 있어, 이온 소스로부터 추출된 이온들이 어떠한 질량 분석도 없이 직접적으로 작업물을 향해 가속된다. 다시 말해서, 이온 소스 내에서 생성된 이온들이 가속되고 작업물 내로 직접적으로 주입된다. 질량 분석기는 이온 빔으로부터 희망되지 않는 종을 제거하기 위해 사용된다. 질량 분석기의 제거는, 이온 소스로부터 추출된 모든 이온들이 작업물 내로 주입될 것임을 의미한다. 결과적으로, 그러면 이온 소스 내에서 또한 생성될 수 있는 희망되지 않는 이온들이 작업물 내로 주입된다.In an effort to improve process efficiency and lower costs, in some embodiments, the ions extracted from the ion source are accelerated directly toward the workpiece without any mass analysis. In other words, the ions generated in the ion source are accelerated and injected directly into the workpiece. A mass spectrometer is used to remove unwanted species from the ion beam. Removal of the mass spectrometer means that all ions extracted from the ion source will be injected into the workpiece. As a result, undesired ions, which can also be generated in the ion source, are then injected into the workpiece.

이러한 현상은, 소스 가스가 할로겐-기반 화합물, 예컨대 불화물일 때 가장 두드러질 수 있다. (준안정성 또는 여기된) 중성입자들 및 불소 이온들이 이온 소스의 내부 표면들과 반응할 수 있으며, 이는 원치 않는 이온들, 예컨대 불순물 원소들로서 존재하는 실리콘, 산소, 탄소, 및 알루미늄 및 중 금속들을 릴리즈(release)한다. 추가적으로, 할로겐 이온들이 또한 작업물 내로 주입될 수 있다. This phenomenon may be most noticeable when the source gas is a halogen-based compound such as a fluoride. (Metastable or excited) neutral particles and fluorine ions may react with the inner surfaces of the ion source, which may include silicon, oxygen, carbon, and aluminum and heavy metals present as unwanted ions, such as impurity elements Release. Additionally, halogen ions can also be injected into the workpiece.

따라서, 빔 품질을 개선하는 장치 및 방법, 특히 할로겐 기반 소스 가스들이 이용되는 실시예들에 대한 빔 품질을 개선하는 장치 및 방법이 유익할 것이다.Accordingly, an apparatus and method for improving beam quality, and particularly an apparatus and method for improving beam quality for embodiments in which halogen-based source gases are used, would be beneficial.

할로겐-기반 소스 가스의 이온 빔 품질을 개선하는 장치 및 방법들이 개시된다. 예상외로, 아르곤 또는 네온과 같은 비활성 가스를 이온 소스 챔버로 도입하는 것이 오염물질들 및 할로겐-함유 이온들의 양을 감소시키면서 희망되는 이온 종의 퍼센트를 증가시킬 수 있다. 이는 특히 모든 이온들이 작업물 내로 주입되는 비-질량분석형 주입들에서 유익하다. 일 실시예에 있어서, 프로세싱 종 및 할로겐을 포함하는 제 1 소스 가스가 이온 소스 챔버 내로 도입되며, 수소화물을 포함하는 제 2 소스 가스 및 비활성 가스를 포함하는 제 3 소스 가스가 또한 도입된다. 이러한 3개의 소스 가스들의 조합은, 제 3 소스 가스가 사용되지 않았을 경우 발생하였을 것보다 순수 프로세싱 종 이온들의 더 높은 퍼센트를 갖는 이온 빔을 생성할 수 있다. An apparatus and method for improving the ion beam quality of a halogen-based source gas are disclosed. Unexpectedly, introducing an inert gas such as argon or neon into the ion source chamber can increase the percentage of ion species desired while reducing the amount of contaminants and halogen-containing ions. This is particularly beneficial in non-mass analytical injections where all ions are injected into the workpiece. In one embodiment, a first source gas comprising a processing species and a halogen is introduced into the ion source chamber, and a third source gas comprising a second source gas comprising an hydride and an inert gas is also introduced. The combination of these three source gases can produce an ion beam having a higher percentage of pure processing species ions than would have occurred if a third source gas was not used.

일 실시예에 있어, 작업물을 주입하는 방법이 개시된다. 방법은, 챔버 내에 플라즈마를 형성하기 위하여 챔버 내의 프로세싱 종 및 불소(fluorine)를 포함하는 제 1 소스 가스, 및 네온을 활성화시키는 단계; 및 플라즈마로부터 이온들을 추출하고 이온들을 작업물을 향해 보내는 단계로서, 모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양은 네온이 사용되지 않을 때의 기준선에 비해 적어도 5%만큼 증가하는, 단계를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양은 기준선에 비하여 적어도 10%만큼 증가한다. 특정 실시예들에 있어서, 플라즈마로부터 추출되는 불소 이온들 대 프로세싱 종 이온들의 비율은 기준선에 비하여 적어도 5%만큼 감소된다. 특정 실시예들에 있어서, 순수 프로세싱 종 이온들의 빔 전류는 기준선에 비하여 적어도 10%만큼 증가한다. In one embodiment, a method of injecting a workpiece is disclosed. The method includes activating a neon and a first source gas comprising a processing species and fluorine in the chamber to form a plasma within the chamber; And extracting ions from the plasma and directing the ions towards the workpiece, wherein the amount of pure processing species ions extracted from the plasma as a percentage of all processing species-containing ions is at least 5% less than the baseline when the neon is not used , ≪ / RTI > In certain embodiments, the amount of pure processing species ions extracted from the plasma as a percentage of all processing species-containing ions is increased by at least 10% relative to the baseline. In certain embodiments, the ratio of fluorine ions to processing species ions extracted from the plasma is reduced by at least 5% relative to the baseline. In certain embodiments, the beam current of the pure processing species ions increases by at least 10% relative to the baseline.

다른 실시예에 있어, 작업물 내로 도펀트를 주입하는 방법이 개시된다. 방법은, 챔버 내에 플라즈마를 형성하기 위하여 챔버 내에서 도펀트 및 불소를 포함하는 제 1 소스 가스, 게르마늄 및 실리콘 중 적어도 하나 및 수소를 포함하는 제 2 소스 가스, 및 네온을 활성화시키는 단계; 및 질량 분석을 사용하지 않고 플라즈마로부터의 이온들을 작업물을 향해 가속하는 단계로서, 도입되는 가스의 총 체적의 20% 내지 90% 사이가 네온을 포함하며, 플라즈마로부터 추출되는 이온들의 조성은 네온의 도입에 의해 영향을 받는, 단계를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 도입되는 가스의 총 체적의 25% 내지 50% 사이가 네온을 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 도펀트는 붕소를 포함한다. In another embodiment, a method of implanting a dopant into a workpiece is disclosed. The method includes activating a first source gas comprising a dopant and fluorine in a chamber, a second source gas comprising at least one of germanium and silicon and hydrogen, and a neon to form a plasma in the chamber; And accelerating ions from the plasma toward the workpiece without using mass spectrometry, wherein between about 20% and 90% of the total volume of gas introduced comprises neon and the composition of the ions extracted from the plasma is neon And is influenced by introduction. In certain embodiments, between 25% and 50% of the total volume of gas introduced comprises neon. In certain embodiments, the dopant comprises boron.

다른 실시예에 있어서, 작업물을 프로세싱하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 챔버 벽들에 의해 획정(define)되는 챔버를 갖는 이온 소스로서, 이온 소스는 챔버 내에 플라즈마를 생성하는, 이온 소스; 챔버와 연통하며, 프로세싱 종 및 불소를 포함하는 제 1 소스 가스 컨테이너; 챔버와 연통하며, 실리콘 및 게르마늄 중 적어도 하나와 수소를 포함하는 제 2 소스 가스 컨테이너; 챔버와 연통하며, 네온을 포함하는 제 3 소스 가스 컨테이너; 및 작업물을 홀딩(hold)하기 위한 작업물 지지부를 포함하며, 장치는 모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양을 네온이 사용되지 않을 때의 기준선에 비해 적어도 5%만큼 증가시키기에 충분한 양의 네온을 챔버 내로 도입하도록 구성된다. 특정 실시예들에 있어서, 도펀트는 붕소를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 플라즈마로부터의 이온들은 질량 분석되지 않고 작업물을 향해 보내진다. 특정 실시예들에 있어서, 챔버로 도입되는 가스의 총 양의 20-90% 사이가 네온을 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 네온의 양은 기준선에 비하여 적어도 10%만큼 순수 프로세싱 종 이온들의 빔 전류를 증가시키기에 충분하다.In another embodiment, an apparatus for processing a workpiece is disclosed. The apparatus includes an ion source having a chamber defined by chamber walls, the ion source generating a plasma within the chamber; A first source gas container in communication with the chamber, the first source gas container including a processing species and fluorine; A second source gas container in communication with the chamber, the second source gas container containing at least one of silicon and germanium and hydrogen; A third source gas container in communication with the chamber and comprising neon; And a workpiece support for holding a workpiece, the apparatus comprising: means for determining the amount of pure processing species ions extracted from the plasma as a percentage of all processing species-containing ions, Lt; RTI ID = 0.0 > 5%. ≪ / RTI > In certain embodiments, the dopant comprises boron. In certain embodiments, ions from the plasma are directed toward the workpiece without being mass analyzed. In certain embodiments, between 20-90% of the total amount of gas introduced into the chamber comprises neon. In certain embodiments, the amount of neon is sufficient to increase the beam current of pure processing species ions by at least 10% relative to the baseline.

본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1a 내지 도 1c는 상이한 실시예들에 따른 작업물 프로세싱 시스템들을 도시한다.
도 2a는 아르곤 가스 농도의 함수로서의 이온 빔 전류의 대표적인 그래프이다.
도 2b는 아르곤 가스 농도의 함수로서의 이온 빔 전류의 제 2 그래프이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 주입 시스템을 도시한다.
도 4a는 네온 가스 농도의 함수로서의 이온 전류의 대표적인 그래프이다.
도 4b는 네온 가스 농도의 함수로서의 이온 전류의 제 2 그래프이다.
도 5는 작업물 프로세싱 시스템의 다른 실시예이다.
도 6은 작업물 프로세싱 시스템의 또 다른 실시예이다.For a better understanding of the disclosure, reference is made to the accompanying drawings, which are incorporated herein by reference.
Figures 1A-1C illustrate work processing systems in accordance with different embodiments.
Figure 2a is a representative graph of ion beam current as a function of argon gas concentration.
Figure 2b is a second graph of ion beam current as a function of argon gas concentration.
Figure 3 shows an injection system according to another embodiment.
4A is a representative graph of ion current as a function of neon gas concentration.
Figure 4b is a second graph of ion current as a function of neon gas concentration.
Figure 5 is another embodiment of a work processing system.
Figure 6 is another embodiment of a work processing system.

이상에서 설명된 바와 같이, 불화물들과 같은 할로겐-기반 종의 이온화는 이온 소스의 내부 표면들로부터 릴리즈되는 입자들이 작업물 내로 주입되게 하는 것을 초래할 수 있다. 이러한 오염물질들은, 알루미늄, 탄소, 산소, 실리콘, 불소-기반 화합물들, 및 (불순물 원소들로서 존재하는 중 금속들을 포함하는) 다른 원치 않는 종을 포함할 수 있다. 자유 할로겐 이온들에 의해 초래되는 손상을 해결하기 위한 하나의 접근방식은 추가적인 소스 가스들을 도입하는 것일 수 있다. As described above, ionization of halogen-based species such as fluorides can result in particles being released from the inner surfaces of the ion source being injected into the workpiece. These contaminants may include aluminum, carbon, oxygen, silicon, fluorine-based compounds, and other unwanted species (including heavy metals present as impurity elements). One approach to address the damage caused by free halogen ions may be to introduce additional source gases.

도 1a 내지 도 1c는 다수의 소스 가스들이 이온 소스로 도입될 수 있는 작업물 프로세싱 시스템의 다양한 실시예들을 도시한다. 이러한 도면들 각각에서, 이온 소스(100)가 존재한다. 이러한 이온 소스(100)는 흑연 또는 다른 적절한 재료로 구성될 수 있는 플라즈마 챔버 벽들(107)에 의해 획정되는 챔버(105)를 포함한다. 이러한 플라즈마 챔버(105)에, 제 1 소스 가스 컨테이너(170)와 같은 하나 이상의 소스 가스 컨테이너 내에 저장된 하나 이상의 소스 가스들이 가스 주입구(110)를 통해 공급될 수 있다. 이러한 소스 가스는 RF 안테나(120) 또는 플라즈마를 생성하기 위한 다른 메커니즘에 의해 활성화될 수 있다. RF 안테나(120)는, RF 안테나(120)에 전력을 공급하는 RF 전원 공급장치(미도시)와 전기적으로 연통한다. 석영 또는 알루미나 윈도우(window)와 같은 유전체 윈도우(125)는 RF 안테나(120)와 챔버(105)의 내부 사이에 배치될 수 있다. 챔버(105)는 또한 이온들이 통과할 수 있는 개구(140)를 포함한다. 챔버(105) 내의 플라즈마로부터 개구(140)를 통해 그리고 작업물 지지부(165) 상에 배치될 수 있는 작업물(160)을 향해 포지티브하게(positively) 대전된 이온들을 이온 빔(180) 형태로 추출하기 위하여 네거티브(negative) 전압이 개구(140) 외부에 배치된 추출 억제 전극(130)에 인가된다. 접지 전극(150)이 또한 이용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 개구(140)는 유전체 윈도우(125)를 포함하는 측(side)에 대향되는 챔버(105)의 측 상에 위치된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 2 소스 가스가 제 2 가스 컨테이너(171) 내에 저장되며, 제 2 가스 주입구(111)를 통해 챔버(105)로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 제 3 가스 컨테이너(172) 내에 저장되며, 제 3 가스 주입구(112)를 통해 챔버(105)로 도입될 수 있다. 도 1b에 도시된 다른 실시예에 있어, 제 2 소스 가스는 제 2 소스 가스 컨테이너(171)에 저장될 수 있으며, 제 3 소스 가스가 제 3 소스 가스 컨테이너(172)에 저장될 수 있다. 제 2 소스 가스 및 제 3 소스 가스 둘 모두가 제 1 소스 가스에 의해 사용되는 동일한 가스 주입구(110)를 통해 챔버(105)로 도입될 수 있다. 도 1c에 도시된 또 다른 실시예에 있어, 제 2 소스 가스 및 제 3 소스 가스는 단일 가스 컨테이너(178) 내에서 제 1 소스 가스와 혼합될 수 있다. 그런 다음 가스들의 이러한 혼합물이 가스 주입구(110)를 통해 챔버(105)로 도입된다. 1A-1C show various embodiments of a workpiece processing system in which a plurality of source gases can be introduced into an ion source. In each of these figures, there is an ion source 100. The ion source 100 includes a chamber 105 defined by plasma chamber walls 107 that can be constructed of graphite or other suitable material. In this plasma chamber 105, one or more source gases stored in one or more source gas containers, such as the first source gas container 170, may be supplied through the gas inlet 110. This source gas may be activated by the RF antenna 120 or other mechanism for generating plasma. The RF antenna 120 is in electrical communication with an RF power supply (not shown) that supplies power to the RF antenna 120. A dielectric window 125, such as a quartz or alumina window, may be disposed between the RF antenna 120 and the interior of the chamber 105. The chamber 105 also includes an opening 140 through which ions can pass. Ions positively charged from the plasma within the chamber 105 through the opening 140 and toward the workpiece 160 that may be placed on the workpiece support 165 are extracted in the form of an ion beam 180 A negative voltage is applied to the extraction suppression electrode 130 disposed outside the opening 140. [ A ground electrode 150 may also be used. In some embodiments, the opening 140 is positioned on the side of the chamber 105 opposite the side comprising the dielectric window 125. A second source gas may be stored in the second gas container 171 and introduced into the chamber 105 through the second gas inlet 111, as shown in Fig. A third source gas is stored in the third gas container 172 and may be introduced into the chamber 105 through the third gas inlet 112. 1B, the second source gas may be stored in the second source gas container 171, and the third source gas may be stored in the third source gas container 172. In this case, Both the second source gas and the third source gas may be introduced into the chamber 105 through the same gas inlet 110 used by the first source gas. 1C, the second source gas and the third source gas may be mixed with the first source gas in a single gas container 178. In one embodiment, This mixture of gases is then introduced into the chamber 105 through the gas inlet 110.

이러한 실시예들 중 임의의 실시예에 있어, 제 1 소스 가스, 제 2 소스 가스 및 제 3 소스 가스는 동시에 또는 순차적으로 챔버(105)로 도입될 수 있다. 이러한 도면들이 3가지의 상이한 소스 가스들의 사용을 도시하지만, 본 개시는 임의의 특정한 수에 한정되지 않는다. 이러한 도면들은 다수의 소스 가스들이 챔버(105)로 도입될 수 있는 다양한 실시예들을 도시하는 것을 의도한다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 가능하며 본 개시의 범위 내에 속한다. In any of these embodiments, the first source gas, the second source gas, and the third source gas may be introduced into the chamber 105 simultaneously or sequentially. Although these drawings illustrate the use of three different source gases, the present disclosure is not limited to any particular number. These drawings are intended to illustrate various embodiments in which a plurality of source gases may be introduced into the chamber 105. However, other embodiments are possible and within the scope of the present disclosure.

도 1a 내지 도 1c는 작업물 프로세싱 시스템의 실시예들을 도시한다. 그러나, 본 개시가 이러한 실시예들에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 5는 빔 라인 주입기(500)일 수 있는 작업물 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 빔 라인 주입기(500)는 소스 가스들이 도입되는 이온 소스(510)를 포함한다. 이온 소스(510)는 이를 통해 이온들이 추출될 수 있는 개구를 갖는 챔버를 포함할 수 있다. 제 1 소스 가스는 제 1 소스 가스 컨테이너(170) 내에 저장될 수 있으며, 제 2 소스 가스는 제 2 소스 가스 컨테이너(171) 내에 저장될 수 있고, 제 3 소스 가스는 제 3 소스 가스 컨테이너(172) 내에 저장될 수 있다. 이러한 소스 가스들은 가스 주입구(110)를 통해 이온 소스(510)로 도입될 수 있다. 물론, 이러한 소스 가스들은 도 1a 및 도 1c에 도시된 것들과 같이 다른 방식들로 도입될 수도 있다. Figures 1A-1C illustrate embodiments of a workpiece processing system. However, the present disclosure is not limited to these embodiments. For example, FIG. 5 illustrates another embodiment of a workpiece processing system that may be a beamline injector 500. The beam line injector 500 includes an ion source 510 into which the source gases are introduced. The ion source 510 may include a chamber having an opening through which ions may be extracted. The first source gas can be stored in the first source gas container 170 and the second source gas can be stored in the second source gas container 171 and the third source gas can be stored in the third source gas container 172 ). ≪ / RTI > These source gases may be introduced into the ion source 510 through the gas inlet 110. Of course, these source gases may be introduced in other manners, such as those shown in Figs. 1A and 1C.

이온 소스(510)는 소스 가스들을 플라즈마로 활성화시킴으로써 이온들을 생성한다. 특정 실시예들에 있어서, 간접 가열식 캐소드(indirectly heated cathode; IHC)가 사용될 수 있지만, 플라즈마를 생성하기 위하여 다른 메커니즘들이 사용될 수도 있다. 그런 다음 플라즈마로부터의 이온들은 이온 빔(180)으로서 이온 소스(510) 내의 개구를 통해 가속된다. 그런 다음, 이러한 이온 빔(180)은 이온 빔(180)을 조작하는 빔 라인 컴포넌트들(520)의 세트를 향해 보내진다. 예를 들어, 빔 라인 컴포넌트들(520)은 이온 빔(180)으로부터의 이온들을 가속하거나, 감속하거나 또는 리다이렉트(redirect)할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 빔 라인 컴포넌트들(520)은 질량 분석기를 포함할 수 있다. 질량 분석기는 원치 않는 종이 작업물(160)에 충돌하기 이전에 이온 빔(180)으로부터 원치 않는 종을 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 작업물(160)은 작업물 지지부(165) 상에 배치될 수 있다. The ion source 510 generates ions by activating the source gases with a plasma. In certain embodiments, an indirectly heated cathode (IHC) may be used, but other mechanisms may be used to generate the plasma. The ions from the plasma are then accelerated through the openings in the ion source 510 as the ion beam 180. This ion beam 180 is then directed toward a set of beam line components 520 that manipulate the ion beam 180. For example, the beam line components 520 may accelerate, decelerate, or redirect ions from the ion beam 180. In certain embodiments, beam line components 520 may include a mass analyzer. The mass spectrometer may be used to remove unwanted species from the ion beam 180 prior to impacting the unwanted paper work 160. The workpiece 160 may be disposed on the workpiece support 165.

도 6은 본 개시와 함께 사용될 수 있는 또 다른 작업물 프로세싱 장치를 도시한다. 이러한 작업물 프로세싱 장치(600)는 플라즈마 챔버 벽들(607)에 의해 획정되는 챔버(605)를 포함한다. 도 1b와 유사하게, 챔버(605)는 가스 주입구(110)를 통해 제 1 소스 가스 컨테이너(170), 제 2 소스 가스 컨테이너(171) 및 제 3 소스 가스 컨테이너(172)와 연통할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 소스 가스들은 도 1a 또는 도 1c에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다. 추가로, 도 1b와 유사하게, 장치는 그 위에 배치된 RF 안테나(620)를 갖는 유전체 윈도우(625)를 포함할 수 있다. 도 1b와 유사하게, RF 안테나는 챔버(605) 내에 플라즈마를 생성하기 위하여 사용된다. 물론, 다른 플라즈마 생성기들이 또한 사용될 수도 있다. 이러한 작업물 프로세싱 장치(600)에서, 작업물(160)은 챔버(605) 내에 배치된다. 플래튼(610)이 작업물(160)을 홀딩하기 위하여 사용된다. 특정 실시예들에 있어서, 플래튼(610)은 플라즈마로부터의 이온들을 이온 빔(180)의 형태로 작업물(160)을 향해 가속하기 위하여 바이어싱될 수 있다. Figure 6 illustrates another workpiece processing apparatus that may be used with the present disclosure. This workpiece processing apparatus 600 includes a chamber 605 defined by plasma chamber walls 607. 1B, the chamber 605 may communicate with the first source gas container 170, the second source gas container 171 and the third source gas container 172 through the gas inlet 110. However, in other embodiments, the source gases may be configured as shown in FIG. 1A or 1C. Additionally, similar to FIG. 1B, the apparatus may include a dielectric window 625 having an RF antenna 620 disposed thereon. Similar to FIG. 1B, an RF antenna is used to generate a plasma in chamber 605. Of course, other plasma generators may also be used. In such a workpiece processing apparatus 600, the workpiece 160 is disposed in a chamber 605. A platen 610 is used to hold the workpiece 160. In certain embodiments, the platen 610 may be biased to accelerate ions from the plasma toward the workpiece 160 in the form of an ion beam 180.

공급 가스로도 지칭되는 제 1 소스 가스는 불소와 결합된 붕소와 같은 도펀트를 포함할 수 있다. 따라서, 공급 가스는 DFn 또는 DmFn의 형태일 수 있으며, 여기에서 D는 도펀트 원자를 나타내고, 이는 붕소, 갈륨, 인, 비소, 또는 다른 3 족 또는 5 족 원소일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 제 1 소스 가스는 불소와 함께 프로세싱 종을 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시의 전체에 걸쳐 용어 "도펀트"가 사용되지만, 도펀트들이 아닐 수 있는 사용될 수 있는 다른 프로세싱 종이 존재한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 제 1 소스 가스는 프로세싱 종 및 불소를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 프로세싱 종은 도펀트이다. The first source gas, also referred to as the feed gas, may comprise a dopant such as boron combined with fluorine. Thus, the feed gas may be in the form of DF n or D m F n , where D represents a dopant atom, which may be boron, gallium, phosphorus, arsenic, or other Group 3 or Group 5 elements. In other embodiments, the first source gas may comprise a processing species with fluorine. Thus, it will be appreciated that throughout this disclosure the term "dopant" is used, but there are other processing species that may be used that may not be dopants. Thus, the first source gas comprises a processing species and fluorine. In certain embodiments, the processing species is a dopant.

제 2 소스 가스는 XHn 또는 XmHn의 화학식을 갖는 분자일 수 있으며, 여기에서 H는 수소이다. X는 이상에서 설명된 것들 중 임의의 것과 같은 도펀트 종일 수 있다. 대안적으로, X는 또한 작업물(160)의 전도성에 영향을 주지 않는 원자일 수 있다. 예를 들어, 작업물(160)이 실리콘을 포함하는 경우, X는 실리콘 및 게르마늄과 같은 4 족 원소일 수 있다. 제 3 소스 가스는 비활성 가스, 예컨대 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 및 크세논일 수 있다.The second source gas may be a molecule having the formula XH n or X m H n , where H is hydrogen. X may be a dopant species such as any of those described above. Alternatively, X may also be an atom that does not affect the conductivity of the workpiece 160. For example, where workpiece 160 comprises silicon, X may be a Group 4 element such as silicon and germanium. The third source gas may be an inert gas such as helium, argon, neon, krypton, and xenon.

다시 말해서, 제 1 소스 가스는 BF3 또는 B2F4일 수 있으며, 반면 제 2 소스 가스는, 예를 들어, PH3, SiH4, NH3, GeH4, B2H6, 또는 AsH3일 수 있다. 이러한 실시예들의 각각에 있어서, 제 3 소스 가스는 비활성 가스, 예컨대 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 또는 크세논일 수 있다. 이러한 목록은 사용될 수 있는 가능한 종을 나타낸다. 다른 종들이 또한 가능하다는 것이 이해될 것이다.In other words, the first source gas may be BF 3 or B 2 F 4 while the second source gas may be, for example, PH 3 , SiH 4 , NH 3 , GeH 4 , B 2 H 6 , or AsH 3 Lt; / RTI > In each of these embodiments, the third source gas may be an inert gas such as helium, argon, neon, krypton or xenon. These lists represent possible species that can be used. It will be appreciated that other species are also possible.

제 1 소스 가스와 제 2 소스 가스를 결합함으로써, 불소 이온들의 유해한 효과들이 감소될 수 있다. 예를 들어, 임의의 특정 이론에 한정되지 않고, 수소의 도입이 유전체 윈도우(125) 상에 필름 또는 코팅을 생성할 수 있다. 이는 유전체 윈도우(125)를 보호하는데 기여하며, 이는 추출되는 이온 빔(180) 내에 포함되는 유전체 윈도우(125)로부터 기인하는 오염물질들의 양을 감소시킨다. 이에 더하여, 제 2 소스 가스는, 오염물질들의 다른 소스일 수 있는 플라즈마 챔버 벽들(107)의 내부 표면들을 코팅할 수 있다. 이러한 코팅은 불소 이온들과 플라즈마 챔버 벽들(107)의 내부 표면들 사이의 상호작용을 감소시킬 수 있으며, 이는 생성되는 오염물질들의 양을 감소시킨다.By combining the first source gas and the second source gas, the deleterious effects of the fluorine ions can be reduced. For example, without being limited to any particular theory, the introduction of hydrogen can produce films or coatings on the dielectric window 125. This contributes to protecting the dielectric window 125, which reduces the amount of contaminants that result from the dielectric window 125 contained within the ion beam 180 being extracted. In addition, the second source gas can coat the inner surfaces of the plasma chamber walls 107, which can be other sources of contaminants. This coating can reduce the interaction between the fluorine ions and the inner surfaces of the plasma chamber walls 107, which reduces the amount of contaminants produced.

제 2 소스 가스의 도입은, 오염물질들의 생성 및 이러한 오염물질들의 이온 빔(180) 내로의 포함을 감소시킬 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에 있어서, 제 1 소스 가스 및 제 2 소스 가스를 사용하여 생성된 결과적인 이온 빔이 충분한 양의 희망되는 이온들을 포함하지 않을 수 있다.The introduction of the second source gas can reduce the generation of contaminants and their inclusion in the ion beam 180. However, in some embodiments, the resulting ion beam produced using the first source gas and the second source gas may not contain a sufficient amount of the desired ions.

도 2a는, 이러한 실시예에서 제 3 소스 가스로서 기여하는 아르곤의 양을 변화시키면서 제 1 소스 가스로서 BF3 및 제 2 소스 가스로서 GeH4를 사용하여 이온 소스에 의해 생성된 이온 종을 도시하는 복수의 막대 그래프들을 도시한다. 이러한 막대 그래프들의 각각에서, RF 전력은 8kW였으며, BF3 및 GeH4의 결합된 흐름 레이트는 18 sccm였다. 따라서, BF3 대 GeH4의 비율이 9:1로 일정하게 유지되었다. 2A shows ion species generated by an ion source using BF 3 as a first source gas and GeH 4 as a second source gas while varying the amount of argon contributing as a third source gas in this embodiment A plurality of bar graphs are shown. In each of these bar graphs, the RF power was 8 kW and the combined flow rate of BF 3 and GeH 4 was 18 sccm. Thus, the ratio of BF 3 to GeH 4 remained constant at 9: 1.

막대 그래프들의 각각에서, 이온 소스(100)가 붕소 이온들(즉, B+)뿐만 아니라 BFx + 이온들을 형성하기 위하여 BF3을 이온화하는 것이 보여질 수 있으며, 여기에서 BFx는 BF, BF2 및 BF3을 포함한다. 추가적으로, 불소 이온들이 생성된다. 마지막으로, 제 2 소스 가스의 성분들일 수 있거나 또는 불순물들일 수 있는 복수의 다른 이온 종들이 또한 생성된다. In each of the bar graphs, it can be seen that the ion source 100 ionizes BF 3 to form BF x + ions as well as boron ions (i.e., B + ), where BF x is BF, BF 2 and BF 3 . In addition, fluorine ions are produced. Finally, a plurality of other ion species, which may be components of the second source gas or may be impurities, are also produced.

이상에서 설명된 바와 같이, 제 2 소스 가스의 도입은 이온 빔 내로 도입되는 오염물질들의 양을 감소시킬 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 이는 이온 빔이 질량 분석 없이 작업물을 주입하기 위하여 사용될 때 중요할 수 있다. As described above, the introduction of the second source gas can reduce the amount of contaminants introduced into the ion beam. As mentioned above, this may be important when the ion beam is used to inject a workpiece without mass analysis.

막대 그래프(250)는 아르곤이 도입되지 않는 이온 빔의 조성을 보여주며, 이는 또한 기준선으로서 지칭된다. 라인(200)에서 보여지는 바와 같이, 이러한 구성에서, 이온 빔 내의 이온들의 거의 69%가 도펀트-함유 이온들이며, 이러한 예에 있어서, 도펀트는 붕소이다. 이러한 메트릭(metric)은 붕소 분율(fraction) 또는 도펀트 분율로서 지칭된다. 그러나, 도펀트-함유 이온들 중 다수는 또한 예컨대 BF+, BF2 + 및 BF3 +의 형태의 불화물을 포함한다. 실제로, 라인(210)에 도시된 바와 같이, 도펀트-함유 이온들 중 단지 약 45%만이 순수 도펀트(즉, B+)이다. 이러한 비율은 붕소 순도 퍼센트 또는 도펀트 순도 퍼센트로서 지칭된다. 다른 실시예들에 있어서, 이러한 비율은 프로세싱 종 순도 퍼센트로서 지칭될 수 있다. 마지막으로, 이온 빔 중 69%가 붕소를 함유하지만, 이온들 중 아주 많은 퍼센트가 불소를 또한 포함한다. 실제로, 라인(220)은 이온 빔(180)의 부분으로서 추출되는 불소 이온들 대 도펀트 이온들의 비율을 보여준다. 이러한 비율에서 사용되는 불소 이온들은 추출되는 불소 이온들의 전부의 측정치이다. 다시 말해서, 이는 순수 불소 이온들(Fx +)뿐만 아니라 다른 종, 예컨대 BFx +를 포함하는 이온들을 포함한다. 각각의 불소 이온이 개별적으로 카운트되며; 따라서, 예를 들어, BF2 +는 2개의 불소 이온들로서 카운트된다. 도펀트 이온들의 수가 동일한 방식으로 계산된다. 라인(220)은 실제로 붕소 이온들보다 더 많은 불소 이온들이 존재한다는 것을 보여준다. 이러한 메트릭은 F/B 비율로서 지칭된다. The bar graph 250 shows the composition of the ion beam in which argon is not introduced, which is also referred to as the baseline. As shown in line 200, in this configuration, nearly 69% of the ions in the ion beam are dopant-containing ions, and in this example the dopant is boron. This metric is referred to as boron fraction or dopant fraction. However, many of the dopant-containing ions also include fluorides, for example in the form of BF + , BF 2 + and BF 3 + . Indeed, as shown in line 210, only about 45% of the dopant-containing ions are pure dopants (i.e., B + ). This ratio is referred to as boron purity percent or dopant purity percent. In other embodiments, this ratio may be referred to as a processing species purity percentage. Finally, 69% of the ion beam contains boron, but a very large percentage of the ions also contain fluorine. Indeed, line 220 shows the ratio of fluorine ions to dopant ions extracted as part of the ion beam 180. The fluorine ions used in this ratio are measurements of all of the fluorine ions being extracted. In other words, it includes ions including pure fluorine ions (F x + ) as well as other species such as BF x + . Each fluorine ion is individually counted; Thus, for example, BF 2 + is counted as two fluorine ions. The number of dopant ions is calculated in the same way. Line 220 shows that there are actually more fluorine ions than boron ions. This metric is referred to as the F / B ratio.

막대 그래프(260)는, 이온 챔버로 도입된 전체 가스 중 약 19%가 제 3 소스 가스인 이온 빔의 조성을 보여주며, 제 3 소스 가스는 이러한 실시예에서 아르곤일 수 있다. 도펀트-함유 이온들(즉, B+ 및 BFx +)의 전체 빔 전류가 약 360 mA에서 거의 변화되지 않은 채로 남아 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 이온 빔의 조성에 있어서의 변화가 존재한다. 구체적으로, 라인(200) 상에서 보여지는 바와 같이, 붕소 분율이 약간 감소하였으며, 이는 주로 생성된 추가적인 아르곤 이온들에 기인한다. 그러나, 놀랍게도, 라인(210)에 도시된 바와 같이, 도펀트-함유 이온들의 전체 수에 비한 순수 도펀트 이온들의 퍼센트(붕소 순도 퍼센트 또는 도펀트 순도 퍼센트)는 실제로 증가되었다! 실제로, 순수 붕소 이온들의 빔 전류가 또한 증가되었다. 추가적으로, 라인(220)에 도시된 바와 같이, 이온 빔의 부분으로서 추출되는 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율(즉, F/B 비율)이 또한 약 100%로 예상외로 감소하였다. 추가적으로, 불소 이온들의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 다시 말해서, 제 3 소스 가스로서 아르곤의 도입이 결과적인 이온 빔의 조성에 영향을 주었다. 특히, 아르곤의 도입은 붕소-함유 이온들의 전체 수에 비하여 순수 붕소 이온들의 형성을 증가시켰다. 흥미롭게도, 아르곤의 도입이 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율을 또한 감소시켰다. 이상에서 언급된 바와 같이, 질량 분석이 수행되지 않는 실시예들에 있어서, 이러한 변화들이 주입된 작업물의 성능을 개선할 수 있다. The bar graph 260 shows the composition of the ion beam where about 19% of the total gas introduced into the ion chamber is the third source gas, and the third source gas may be argon in this embodiment. It should be noted that the total beam current of the dopant-containing ions (i.e., B + and BF x + ) remains substantially unchanged at about 360 mA. However, there is a change in the composition of the ion beam. Specifically, as shown on line 200, the boron fraction was slightly reduced, mainly due to the additional argon ions generated. Surprisingly, however, as shown in line 210, the percentage of pure dopant ions (boron purity percentage or dopant purity percentage) relative to the total number of dopant-containing ions actually increased! In fact, the beam current of pure boron ions was also increased. Additionally, as shown in line 220, the fraction of fluoride ions to boron ions extracted as part of the ion beam (i.e., the F / B ratio) also decreased unexpectedly to about 100%. In addition, the beam currents of the fluorine ions were similarly reduced. In other words, the introduction of argon as the third source gas influenced the composition of the resulting ion beam. In particular, the introduction of argon increased the formation of pure boron ions relative to the total number of boron-containing ions. Interestingly, the introduction of argon also reduced the ratio of fluoride ions to boron ions. As noted above, in embodiments where mass spectrometric analysis is not performed, these changes can improve the performance of the injected workpiece.

더 많은 퍼센트의 아르곤이 도입됨에 따라 이러한 경향들 중 다수가 계속된다. 막대 그래프(270)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 32%가 아르곤을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 360 mA로부터 약 320 mA로 약간 감소하기 시작한다. 아르곤 이온들의 증가된 수에 기인하여 붕소 분율이 또한 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 붕소 순도 퍼센트는 실제로 거의 50%까지 증가하였다. 추가적으로, F/B 비율이 약 95%로 감소하였다. 흥미롭게도, 이러한 아르곤 퍼센트에서 붕소-함유 이온들, 불소 이온들 또는 아르곤 이온들을 포함하지 않는 모든 이온들을 포함하는 다른 종의 양이 실제로 감소한다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 20 mA 미만으로 감소한다. Many of these trends continue as more percent of argon is introduced. The bar graph 270 shows the composition of the ion beam in which about 32% of the total gas introduced into the chamber 105 contains argon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions starts to decrease slightly from 360 mA to about 320 mA. The boron fraction also decreased slightly due to the increased number of argon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity actually increased to almost 50%. Additionally, the F / B ratio was reduced to about 95%. Interestingly, the amount of other species, including all ions that do not contain boron-containing ions, fluorine ions or argon ions, in this argon percentage actually decreases. The beam current of the fluorine ions also decreases to less than about 20 mA.

막대 그래프(280)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스의 약 48%가 아르곤을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 다시 320 mA로부터 약 290 mA로 약간 감소한다. 붕소 분율이 또한 아르곤 이온들의 증가된 수에 기인하여 약 60%로 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들이 계속해서 개선되었다. 특히, 붕소 순도 퍼센트는 실제로 약 50%로 증가하였다. 추가적으로, F/B가 약 90%로 감소하였다. 다시, 다른 종의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 10 mA로 감소한다.The bar graph 280 shows the composition of the ion beam in which about 48% of the total gas introduced into the chamber 105 contains argon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions is again slightly reduced from 320 mA to about 290 mA. The boron fraction was also slightly reduced to about 60% due to the increased number of argon ions. However, other metrics continue to improve. In particular, the percentage of boron purity actually increased to about 50%. In addition, the F / B was reduced to about 90%. Again, beam currents of other species were similarly reduced. The beam current of the fluorine ions also decreases to about 10 mA.

놀랍게도, 약 50%에 이르는 것과 같은 매우 큰 퍼센트의 아르곤의 도입은 여전히 이온 빔 메트릭들 중 다수에 있어서 개선들을 야기한다. 도 2b는 상이한 포맷으로 제공되는 이러한 메트릭들 중 다수를 도시한다. 특히, 붕소-함유 이온들의 총 빔 전류가 라인(290)에서 도시된다. 심지어 아르곤의 양이 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 47%로 증가할 때에도 전체 붕소-함유 빔 전류는 약 290 mA 이상으로 남아 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 아르곤의 양이 약 20%를 초과함에 따라 전체 붕소-함유 빔 전류에서의 감소가 존재한다. 흥미롭게도, 챔버(105) 내로 도입되는 아르곤의 양이 약 20%까지 증가함에 따라 라인(291)에 도시된 순수 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 증가한다. 그러나, 아르곤의 더 큰 퍼센트들에서, 순수 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 약간 감소한다. 실제로, 순수 붕소 빔 전류는 아르곤이 없을 때 약 160 mA이며, 이는 전체 가스의 약 20%가 아르곤일 때 약 172 mA로 증가한다. 그런 다음, 아르곤 퍼센트가 계속해서 증가함에 따라 순수 붕소 빔 전류는 약 145 mA로 감소한다. F/B 비율은 도 2a에서의 라인(220)과 동일한 라인(292)으로서 도시된다. 이상에서 설명된 바와 같이, F/B 비율은 범위 전체에 걸쳐 아르곤의 양이 증가함에 따라 감소한다. 유사하게, 붕소 분율은 도 2a의 라인(200)과 동일한 라인(293)으로서 도시된다. 마지막으로, 붕소 순도 분율은 라인(294)에 도시되며, 이는 도 2a의 라인(410)과 동일하다. 도 2b는, 챔버(105) 내로 도입되는 아르곤의 퍼센트가 증가할 때, 아르곤의 퍼센트가 약 20%를 초과함에 따라 붕소-함유 이온들의 총 빔 전류(라인(290))가 감소한다는 것을 보여준다. 아르곤의 퍼센트가 약 20%를 초과할 때 순수 붕소의 빔 전류(라인(291))가 또한 감소한다. 그러나, 붕소 순도 분율(라인(294))이 이러한 전체 영역 전체에 걸쳐 증가한다. 추가적으로, 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율(라인(292)로서 도시된 F/B 비율)이 이러한 범위 전체에 걸쳐 감소한다. 마지막으로, 붕소 분율(라인(293))에서의 꾸준한 감소가 존재하지만, 붕소를 함유하는 이온들의 퍼센트는 전체 범위 전체에 걸쳐 약 60% 이상으로 남아 있는다. Surprisingly, the introduction of a very large percentage of argon, such as up to about 50%, still results in improvements in many of the ion beam metrics. Figure 2B illustrates many of these metrics provided in different formats. In particular, the total beam current of the boron-containing ions is shown in line 290. It should be noted that even when the amount of argon is increased to about 47% of the total gas introduced into the chamber 105, the total boron-containing beam current remains above about 290 mA. However, there is a reduction in the total boron-containing beam current as the amount of argon exceeds about 20%. Interestingly, as the amount of argon introduced into the chamber 105 increases by about 20%, the beam current of the pure boron-containing ions shown in line 291 increases. However, in larger percentages of argon, the beam currents of pure boron-containing ions are slightly reduced. In practice, the pure boron beam current is about 160 mA in the absence of argon, which increases to about 172 mA when about 20% of the total gas is argon. Then, as the argon percentage continues to increase, the net boron beam current decreases to about 145 mA. The F / B ratio is shown as the same line 292 as the line 220 in FIG. 2A. As described above, the F / B ratio decreases as the amount of argon increases throughout the range. Similarly, the boron fraction is shown as line 293, which is the same as line 200 of FIG. 2A. Finally, the boron purity fraction is shown in line 294, which is the same as line 410 in FIG. 2A. Figure 2B shows that as the percentage of argon introduced into the chamber 105 increases, the total beam current of the boron-containing ions (line 290) decreases as the percentage of argon exceeds about 20%. The beam current of pure boron (line 291) also decreases when the percentage of argon exceeds about 20%. However, the boron purity fraction (line 294) increases over this entire area. In addition, the ratio of fluorine ions to boron ions (F / B ratio shown as line 292) decreases over this range. Finally, although there is a steady decrease in the boron fraction (line 293), the percentage of ions containing boron remains above about 60% over the entire range.

다른 비활성 가스들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 아르곤을 사용하는 대신에, 제 3 가스로서 네온이 사용될 수도 있다. Other inert gases may also be used. For example, instead of using argon, neon may be used as the third gas.

도 4a 내지 도 4b는, 이러한 실시예에서 제 3 소스 가스로서 기여하는 네온의 양을 변화시키면서 제 1 소스 가스로서 BF3 및 제 2 소스 가스로서 GeH4를 사용하여 이온 소스에 의해 생성된 이온 종을 도시하는 복수의 막대 그래프들을 도시한다. 아르곤과 유사하게, 제 3 가스로서 네온의 도입이 이온 빔 조성 및 다른 메트릭들에 대하여 긍정적인 이점을 갖는다. 그러나, 놀랍게도, 여전히 이러한 이점들을 달성하면서 도입될 수 있는 네온의 양은 아르곤에 대한 것보다 훨씬 더 크다. 실제로, 이하에서 더 상세하게 보여지는 바와 같이, 심지어 챔버(105)로 도입되는 전체 가스의 80% 이상이 네온일 때에도 긍정적인 이점들이 달성된다!FIGS. 4A-4B illustrate the ion species produced by an ion source using BF 3 as the first source gas and GeH 4 as the second source gas while varying the amount of neon contributing as the third source gas in this embodiment. ≪ / RTI > FIG. Similar to argon, the introduction of neon as the third gas has a positive advantage over the ion beam composition and other metrics. Surprisingly, however, the amount of neon that can still be introduced while achieving these advantages is much greater than for argon. In fact, as can be seen in greater detail below, even when more than 80% of the total gas introduced into the chamber 105 is neon, positive benefits are achieved!

이러한 막대 그래프들의 각각에서, RF 전력은 8kW였으며, BF3 및 GeH4의 결합된 흐름 레이트는 18 sccm였다. 따라서, BF3 대 GeH4의 비율이 9:1로 일정하게 유지되었다. In each of these bar graphs, the RF power was 8 kW and the combined flow rate of BF 3 and GeH 4 was 18 sccm. Thus, the ratio of BF 3 to GeH 4 remained constant at 9: 1.

이상에서 설명된 바와 같이, 막대 그래프들의 각각에서, 이온 소스(100)가 붕소 이온들(즉, B+)뿐만 아니라 BFx + 이온들을 형성하기 위하여 BF3을 이온화하는 것이 보여질 수 있으며, 여기에서 BFx는 BF, BF2 및 BF3을 포함한다. 추가적으로, 불소 이온들이 생성된다. 마지막으로, 제 2 소스 가스의 성분들일 수 있거나 또는 불순물들일 수 있는 복수의 다른 이온 종들이 또한 생성된다. As described above, in each of the bar graphs, it can be seen that the ion source 100 ionizes BF 3 to form boron ions (i.e., B + ) as well as BF x + ions, BF x comprises BF, BF 2 and BF 3 . In addition, fluorine ions are produced. Finally, a plurality of other ion species, which may be components of the second source gas or may be impurities, are also produced.

막대 그래프(450)는 네온이 도입되지 않는 이온 빔의 조성을 보여주며, 이는 또한 기준선으로서 지칭된다. 라인(400)에서 보여지는 바와 같이, 이러한 구성에서, 이온 빔 내의 이온들의 거의 75%가 도펀트-함유 이온들이며, 이러한 예에 있어서, 도펀트는 붕소이다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이러한 메트릭은 붕소 분율 또는 도펀트 분율로서 지칭된다. 그러나, 도펀트-함유 이온들 중 다수는 또한 예컨대 BF+, BF2 + 및 BF3 +의 형태의 불화물을 포함한다. 실제로, 라인(410)에 도시된 바와 같이, 도펀트-함유 이온들 중 단지 약 41%만이 순수 도펀트(즉, B+)이다. 이러한 비율은 붕소 순도 퍼센트 또는 도펀트 순도 퍼센트로서 지칭된다. 다른 실시예들에 있어서, 이러한 비율은 프로세싱 종 순도 퍼센트로서 지칭될 수 있다. 마지막으로, 이온 빔 중 75%가 붕소를 함유하지만, 이온들 중 아주 많은 퍼센트가 불소를 또한 포함한다. 실제로, 라인(420)은 이온 빔(180)의 부분으로서 추출되는 불소 이온들 대 도펀트 이온들의 비율을 보여준다. 이러한 비율에서 사용되는 불소 이온들은 추출되는 불소 이온들의 전부의 측정치이다. 다시 말해서, 이는 순수 불소 이온들(Fx +)뿐만 아니라 다른 종, 예컨대 BFx +를 포함하는 이온들을 포함한다. 각각의 불소 이온이 개별적으로 카운트되며; 따라서, 예를 들어, BF2 +는 2개의 불소 이온들로서 카운트된다. 도펀트 이온들의 수가 동일한 방식으로 계산된다. 라인(420)은 실제로 붕소 이온들보다 더 많은 불소 이온들이 존재한다는 것을 보여준다. 이러한 메트릭은 F/B 비율로서 지칭된다. The bar graph 450 shows the composition of the ion beam into which the neon is not introduced, which is also referred to as the baseline. As shown in line 400, in this configuration, approximately 75% of the ions in the ion beam are dopant-containing ions, and in this example the dopant is boron. As described above, such a metric is referred to as a boron fraction or a dopant fraction. However, many of the dopant-containing ions also include fluorides, for example in the form of BF + , BF 2 + and BF 3 + . Indeed, as shown in line 410, only about 41% of the dopant-containing ions are pure dopants (i.e., B + ). This ratio is referred to as boron purity percent or dopant purity percent. In other embodiments, this ratio may be referred to as a processing species purity percentage. Finally, 75% of the ion beam contains boron, but a very large percentage of the ions also contain fluorine. Indeed, line 420 shows the ratio of fluorine ions to dopant ions extracted as part of the ion beam 180. The fluorine ions used in this ratio are measurements of all of the fluorine ions being extracted. In other words, it includes ions including pure fluorine ions (F x + ) as well as other species such as BF x + . Each fluorine ion is individually counted; Thus, for example, BF 2 + is counted as two fluorine ions. The number of dopant ions is calculated in the same way. Line 420 shows that there are actually more fluorine ions than boron ions. This metric is referred to as the F / B ratio.

막대 그래프(455)는, 이온 챔버로 도입된 전체 가스 중 약 37.8%가 제 3 소스 가스인 이온 빔의 조성을 보여주며, 제 3 소스 가스는 이러한 실시예에서 네온일 수 있다. 도 4a가 적어도 37.8%를 사용하는 데이터를 도시하지만, 네온의 퍼센트가 20%만큼 낮을 때에도 긍정적인 이점들이 관찰된다는 것을 주목해야 한다. 도펀트-함유 이온들(즉, B+ 및 BFx +)의 총 빔 전류가 네온이 사용되지 않을 때의 약 420 mA로부터 약 440 mA로 증가하였다는 것을 주목해야 한다. 추가적으로, 이온 빔의 조성에 있어서의 변화가 존재한다. 구체적으로, 라인(400) 상에서 보여지는 바와 같이, 붕소 분율이 약간 감소하였으며, 이는 주로 생성된 추가적인 네온 이온들에 기인한다. 그러나, 놀랍게도, 라인(410)에 도시된 바와 같이, 도펀트-함유 이온들의 전체 수에 비한 순수 도펀트 이온들의 퍼센트(붕소 순도 퍼센트 또는 도펀트 순도 퍼센트)는 실제로 증가되었다! 실제로, 순수 붕소 이온들의 빔 전류가 또한 증가되었다. 추가적으로, 라인(420)에 도시된 바와 같이, 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율(즉, F/B 비율)이 또한 약 105%로 예상외로 감소하였다. 추가적으로, 불소 이온들의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 다시 말해서, 제 3 소스 가스로서 네온의 도입이 플라즈마로부터 추출되는 결과적인 이온 빔의 조성에 영향을 주었다. 특히, 네온의 도입은 붕소-함유 이온들의 전체 수에 비하여 순수 붕소 이온들의 형성을 증가시켰다. 흥미롭게도, 네온의 도입이 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율을 또한 감소시켰다. 이상에서 언급된 바와 같이, 질량 분석이 수행되지 않는 실시예들에 있어서, 이러한 변화들이 주입된 작업물의 성능을 개선할 수 있다. The bar graph 455 shows the composition of the ion beam where about 37.8% of the total gas introduced into the ion chamber is the third source gas, and the third source gas may be neon in this embodiment. Although Figure 4a shows data using at least 37.8%, it should be noted that positive benefits are observed even when the percentage of neon is as low as 20%. It should be noted that the total beam current of the dopant-containing ions (i.e., B + and BF x + ) increased from about 420 mA to about 440 mA when the neon was not used. Additionally, there is a change in the composition of the ion beam. Specifically, as shown on line 400, the boron fraction was slightly reduced, mainly due to the additional neon ions generated. Surprisingly, however, as shown in line 410, the percentage of pure dopant ions (boron purity percentage or dopant purity percentage) relative to the total number of dopant-containing ions actually increased! In fact, the beam current of pure boron ions was also increased. Additionally, as shown in line 420, the ratio of fluoride ions to boron ions (i.e., F / B ratio) also decreased unexpectedly to about 105%. In addition, the beam currents of the fluorine ions were similarly reduced. In other words, the introduction of neon as a third source gas influenced the composition of the resulting ion beam extracted from the plasma. In particular, the introduction of neon increased the formation of pure boron ions relative to the total number of boron-containing ions. Interestingly, the introduction of neon also reduced the ratio of fluoride ions to boron ions. As noted above, in embodiments where mass spectrometric analysis is not performed, these changes can improve the performance of the injected workpiece.

더 많은 퍼센트의 네온이 도입됨에 따라 이러한 경향들이 각각이 계속된다. 막대 그래프(460)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 54.9%가 네온을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 440 mA로부터 약 430 mA로 약간 감소하기 시작한다. 그러나, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 여전히 기준선보다 더 크다. 네온 이온들의 증가된 수에 기인하여 라인(400)으로서 도시된 붕소 분율이 또한 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 라인(410)에 도시된 붕소 순도 퍼센트는 실제로 거의 50%까지 증가하였다. 추가적으로, 라인(420)에서 도시된 F/B가 약 100%로 감소하였다. 흥미롭게도, 이러한 네온 퍼센트에서 붕소-함유 이온들, 불소 이온들 또는 네온 이온들을 포함하지 않는 모든 이온들을 포함하는 다른 종의 양이 실제로 감소한다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 40 mA 미만으로 감소한다. As more percent neon is introduced, each of these trends continues. The bar graph 460 shows the composition of the ion beam in which about 54.9% of the total gas introduced into the chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions starts to decrease slightly from 440 mA to about 430 mA. However, the beam current of the boron-containing ions is still greater than the baseline. The boron fraction shown as line 400 also slightly decreased due to the increased number of neon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity shown in line 410 actually increased to nearly 50%. Additionally, the F / B shown in line 420 has decreased to about 100%. Interestingly, the amount of other species, including all ions that do not contain boron-containing ions, fluorine ions or neon ions, in these neon percent actually decreases. The beam current of the fluorine ions also decreases to less than about 40 mA.

막대 그래프(465)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 64.6%가 네온을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 다시 430 mA로부터 약 420 mA로 약간 감소한다. 그러나, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 여전히 기준선보다 더 크다. 라인(400)에서 도시된 붕소 분율이 또한 네온 이온들의 증가된 수에 기인하여 약 70%로 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 라인(410)에서 도시된 붕소 순도 퍼센트는 실제로 약 48%로 증가하였다. 추가적으로, 라인(420)에서 도시된 F/B 비율은 100% 아래로 감소하였다. 다시, 다른 종의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 20 mA로 상대적으로 일정하게 남아 있는다.The bar graph 465 shows the composition of the ion beam in which about 64.6% of the total gas introduced into the chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions is again slightly reduced from 430 mA to about 420 mA. However, the beam current of the boron-containing ions is still greater than the baseline. The boron fraction shown in line 400 also slightly decreased to about 70% due to the increased number of neon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity shown in line 410 actually increased to about 48%. Additionally, the F / B ratio shown in line 420 has dropped below 100%. Again, beam currents of other species were similarly reduced. The beam current of the fluorine ions also remains relatively constant at about 20 mA.

막대 그래프(470)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 70.9%가 네온을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 약 420 mA로 상대적으로 일정하게 남아 있는다. 그러나, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 여전히 기준선보다 더 크게 남아 있는다. 붕소 분율은 네온 이온들의 증가된 수에 기인하여 약 70%로 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 라인(410)에 도시된 붕소 순도 퍼센트는 실제로 50% 이상으로 증가하였다. 추가적으로, 라인(420)에서 도시된 F/B가 약 95%로 감소하였다. 다시, 다른 종의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 20 mA으로 상대적으로 일정하게 남아 있는다.The bar graph 470 shows the composition of the ion beam in which about 70.9% of the total gas introduced into the chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions remains relatively constant at about 420 mA. However, the beam current of the boron-containing ions still remains larger than the baseline. The boron fraction was slightly reduced to about 70% due to the increased number of neon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity shown in line 410 actually increased to over 50%. Additionally, the F / B shown in line 420 was reduced to about 95%. Again, beam currents of other species were similarly reduced. The beam current of the fluorine ions also remains relatively constant at about 20 mA.

막대 그래프(475)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 75.3%가 네온을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류는 약 420 mA로 상대적으로 일정하게 남아 있는다. 라인(400)에서 도시된 붕소 분율이 또한 네온 이온들의 증가된 수에 기인하여 70% 아래로 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 라인(410)에서 도시된 붕소 순도 퍼센트는 실제로 약 52%로 증가하였다. 추가적으로, 라인(420)에서 도시된 F/B가 약 90%로 감소하였다. 다시, 다른 종의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 15 mA로 약간 감소하였다.The bar graph 475 shows the composition of the ion beam in which about 75.3% of the total gas introduced into the chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions remains relatively constant at about 420 mA. The boron fraction shown in line 400 also slightly decreased below 70% due to the increased number of neon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity shown in line 410 actually increased to about 52%. Additionally, the F / B shown in line 420 was reduced to about 90%. Again, beam currents of other species were similarly reduced. The beam current of fluorine ions was also slightly reduced to about 15 mA.

막대 그래프(480)는, 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 83.0%가 네온을 포함하는 이온 빔의 조성을 보여준다. 이러한 농도에서, 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 약 410 mA로 약간 감소한다. 라인(400)에서 도시된 붕소 분율이 또한 네온 이온들의 증가된 수에 기인하여 약 68%로 약간 감소하였다. 그러나, 다른 메트릭들은 개선되었다. 특히, 라인(410)에서 도시된 붕소 순도 퍼센트는 실제로 약 56%로 증가하였다. 추가적으로, 라인(420)에서 도시된 F/B가 약 80%로 감소하였다. 다시, 다른 종의 빔 전류가 마찬가지로 감소하였다. 불소 이온들의 빔 전류가 또한 약 15 mA로 약간 감소하였다. 놀랍게도, 심지어 전체 가스의 83%가 네온일 때에도, 네온 이온 빔은 약 40 mA 미만으로 남아 있는다. 이는 네온은 높은 이온화 에너지에 기인할 수 있다. The bar graph 480 shows the composition of the ion beam in which about 83.0% of the total gas introduced into the chamber 105 contains neon. At this concentration, the beam current of the boron-containing ions is slightly reduced to about 410 mA. The boron fraction shown in line 400 also slightly decreased to about 68% due to the increased number of neon ions. However, other metrics have improved. In particular, the percentage of boron purity shown in line 410 actually increased to about 56%. Additionally, the F / B shown in line 420 was reduced to about 80%. Again, beam currents of other species were similarly reduced. The beam current of fluorine ions was also slightly reduced to about 15 mA. Surprisingly, even when 83% of the total gas is neon, the neon ion beam remains below about 40 mA. This can be attributed to the high ionization energy of the neon.

놀랍게도, 20 내지 90% 사이와 같은 매우 큰 퍼센트의 네온의 도입은 여전히 이온 빔 메트릭들 중 다수에 있어서 개선들을 야기한다. 이는 아르곤과 대비되며, 여기에서 아르곤의 도입은 특정 퍼센트에 이르기까지는 빔 메트릭들을 개선하였지만 그 다음에는 이러한 메트릭들의 품질을 저하시켰다. 네온의 양이 83% 또는 그 이상만큼 클 수 있다는 사실은 예상하지 못한 결과이다. 도 4b는 상이한 포맷으로 제공되는 이러한 메트릭들 중 다수를 도시한다. 특히, 붕소-함유 이온들의 전체 빔 전류가 라인(490)에서 도시된다. 심지어 네온의 양이 챔버(105) 내로 도입된 전체 가스 중 약 83%로 증가할 때에도 전체 붕소-함유 빔 전류는 약 400 mA 이상으로 남아 있다는 것을 주목해야 한다. 흥미롭게도, 챔버(105) 내로 도입되는 네온의 양이 증가함에 따라, 라인(491)에 도시된 순수 붕소-함유 이온들의 빔 전류가 증가한다. 실제로, 순수 붕소 빔 전류는 네온이 사용되지 않을 때인 기준선에서 약 175 mA이며, 이는 전체 가스의 약 83%가 네온일 때 약 230 mA로 증가한다. 더 구체적으로, 37.8%의 네온이 도입될 때, 순수 붕소 빔 전류는 기준선에 비하여 10%가 넘게 증가한다. 기준선에서, 순수 붕소 빔 전류는 약 175 mA이다. 이는, 37.8%의 네온이 도입될 때 약 195 mA로 증가한다. 네온의 양들이 증가하면서 이러한 경향이 계속된다. 예를 들어, 64.6%의 네온이 도입될 때 기준선에 비하여 순수 붕소 빔 전류에서 15%의 증가가 존재한다. 이러한 증가는 네온이 증가된 레벨들에 대하여 20% 이상이다. F/B 비율은 도 4a에서의 라인(420)과 동일한 라인(492)으로서 도시된다. 이상에서 설명된 바와 같이, F/B 비율은 범위 전체에 걸쳐 네온의 양이 증가함에 따라 감소한다. 특히, 네온이 사용될지 않을 때, 기준선에서 F/B 비율은 112.6%이다. 37.8%의 네온의 도입으로 F/B 비율은 105.7%까지 6%가 넘게 떨어진다. 네온의 양이 증가함에 따라, F/B 비율은 계속해서 떨어진다. 예를 들어, 54.9%의 네온에서, F/B 비율은 기준선에 비하여 거의 10% 더 낮다. 75.3%의 네온에서, F/B 비율은 기준선에 비하여 20%가 넘게 떨어진다. 유사하게, 붕소 분율은 도 4a의 라인(400)과 동일한 라인(493)으로서 도시된다. 마지막으로, 붕소 순도 분율은 라인(494)에 도시되며, 이는 도 4a의 라인(410)과 동일하다. 순수 프로세싱 종 이온들 대 전체 프로세싱 종의 비율을 나타내는 이러한 붕소 순도 분율은 37.8%의 네온이 도입될 때 기준선에 비하여 6% 넘게 증가한다. 54.9%의 네온에서, 붕소 순도 분율은 기준선에 비하여 거의 10% 증가한다. 실제로, 네온 희석의 높은 레벨들에서, 기준선에 비하여 붕소 순도 분율에서의 개선이 20%를 넘는다! 추가적으로, 순수 도펀트 비율로서 지칭되는 전체 이온들의 퍼센트로서의 순수 도펀트 이온들 또는 순수 프로세싱 종 이온들의 수가 또한 더 많은 양의 네온이 도입됨에 따라 증가한다. 이러한 순수 도펀트 비율은 라인(495)에서 도시된다. 예를 들어, 기준선에서, 전체 이온들의 약 31%가 순수 도펀트 이온들이다. 그러나, 37.8%의 네온에서, 순수 도펀트 비율은 32.2%로 약 4%만큼 증가한다. 네온의 더 높은 레벨들에서, 순수 도펀트 이온들의 퍼센트는 기준선에 비하여 10% 또는 그 이상만큼 증가할 수 있다. 도 4b는, 챔버(105) 내로 도입되는 네온의 퍼센트가 증가할 때, 붕소-함유 이온들의 총 빔 전류(라인(490))가 대략적으로 일정하게 남아 있다는 것을 보여준다. 그러나, 순수 붕소의 빔 전류(라인(491)), 붕소 순도 분율(라인(494)), 및 순수 도펀트 비율(라인(495))과 같은 메트릭들은 이러한 전체 범위 전체에 걸쳐 모두 개선된다. 추가적으로, 불소 이온들 대 붕소 이온들의 비율(라인(492)로서 도시된 F/B 비율)이 이러한 범위 전체에 걸쳐 감소하며, 네온의 퍼센트가 약 60%를 초과함에 따라 크게 감소한다. 마지막으로, 붕소 분율(라인(493))에서의 꾸준한 감소가 존재하지만, 붕소를 함유하는 이온들의 퍼센트는 전체 범위 전체에 걸쳐 약 70% 이상으로 남아 있는다. Surprisingly, the introduction of a very large percentage of neon, such as between 20 and 90%, still causes improvements in many of the ion beam metrics. This is in contrast to argon, where the introduction of argon improves the beam metrics to a certain percentage, but then degrades the quality of these metrics. The fact that the amount of neon can be as large as 83% or more is an unexpected result. Figure 4B illustrates many of these metrics provided in different formats. In particular, the total beam current of the boron-containing ions is shown in line 490. It should be noted that even when the amount of neon increases to about 83% of the total gas introduced into the chamber 105, the total boron-containing beam current remains at about 400 mA or more. Interestingly, as the amount of neon introduced into the chamber 105 increases, the beam current of the pure boron-containing ions shown in line 491 increases. In practice, the pure boron beam current is about 175 mA at the baseline when neon is not used, which increases to about 230 mA when about 83% of the total gas is neon. More specifically, when 37.8% neon is introduced, the pure boron beam current increases by more than 10% relative to the baseline. At the baseline, the pure boron beam current is about 175 mA. This increases to about 195 mA when 37.8% neon is introduced. This trend continues as the amount of neon increases. For example, there is a 15% increase in pure boron beam current relative to the baseline when 64.6% neon is introduced. This increase is more than 20% for the increased levels of neon. The F / B ratio is shown as the same line 492 as the line 420 in FIG. 4A. As described above, the F / B ratio decreases as the amount of neon increases throughout the range. In particular, when neon is not used, the F / B ratio at the baseline is 112.6%. With the introduction of 37.8% neon, the F / B ratio drops to more than 6% up to 105.7%. As the amount of neon increases, the F / B ratio continues to drop. For example, at 54.9% neon, the F / B ratio is nearly 10% lower than the baseline. At 75.3% neon, the F / B ratio drops by more than 20% compared to the baseline. Similarly, the boron fraction is shown as line 493, which is the same as line 400 of FIG. 4A. Finally, the boron purity fraction is shown on line 494, which is the same as line 410 in FIG. 4A. This boron purity fraction, which represents the ratio of pure processing species ions to total processing species, increases by more than 6% relative to the baseline when 37.8% neon is introduced. At 54.9% neon, the boron purity fraction increases by almost 10% compared to the baseline. In fact, at higher levels of neon dilution, the improvement in boron purity fraction over baseline is more than 20%! Additionally, the number of pure dopant ions or pure processing species ions as a percentage of total ions referred to as the pure dopant ratio also increases with the introduction of larger amounts of neon. This pure dopant ratio is shown on line 495. [ For example, at the baseline, about 31% of total ions are pure dopant ions. However, at 37.8% neon, the pure dopant ratio increases to 32.2% by about 4%. At higher levels of neon, the percentage of pure dopant ions may increase by 10% or more relative to the baseline. 4B shows that as the percentage of neon introduced into the chamber 105 increases, the total beam current of the boron-containing ions (line 490) remains approximately constant. However, metrics such as the pure boron beam current (line 491), the boron purity fraction (line 494), and the pure dopant ratio (line 495) are all improved over this entire range. In addition, the ratio of fluorine ions to boron ions (F / B ratio shown as line 492) decreases over this range and decreases significantly as the percentage of neon exceeds about 60%. Finally, although there is a steady decrease in the boron fraction (line 493), the percentage of ions containing boron remains above about 70% over the entire range.

도 2a 내지 도 2b 및 도 4a 내지 도 4b에 도시된 이러한 예상하지 못한 결과들은 다수의 이점들을 갖는다. These unexpected results shown in Figures 2A-2B and 4A-4B have a number of advantages.

첫 번째로, BF+, BF2 + 및 BF3 +과 같은 더 무거운 도펀트-함유 이온들은 B+와 같은 순수 도펀트 이온들보다 더 얕은 깊이에 주입되는 경향이 있다. 후속 열 처리 동안, 이러한 얕게 주입된 이온들은 작업물 밖으로 확산할 가능성이 더 크다. 다시 말해서, 모든 도펀트-함유 이온들의 전체 빔 전류는 실제로 작업물 내에 주입되고 유지되는 도펀트의 양을 나타내지 않을 수 있다는 것이다. 임의의 특정 이론에 구애되지 않고, 플라즈마 내의 아르곤 및 네온 준안정 원자(metastable)들은 더 많은 도펀트-함유 이온들을 더 바람직한 순수 도펀트 이온들로 분해할 수 있다고 여겨진다. First, heavier dopant-containing ions such as BF + , BF 2 +, and BF 3 + tend to be implanted at shallower depths than pure dopant ions such as B +. During subsequent thermal processing, these shallowly implanted ions are more likely to diffuse out of the workpiece. In other words, the total beam current of all dopant-containing ions may not actually represent the amount of dopant implanted and maintained in the workpiece. Without being bound by any particular theory, it is believed that argon and neon metastable atoms in the plasma can decompose more dopant-containing ions into more desirable pure dopant ions.

두 번째로, 임의의 형태로 불소를 주입하는 것이 유해할 수 있다. 불소 이온들을 주입하는 것은 작업물 내에 결함들을 초래할 수 있으며, 이는 그것의 성능에 영향을 준다. 주입된 불소는 또한 도펀트들이 작업물로부터 밖으로 확산하게끔 할 수도 있다. 불소는 작업물 내로의 도펀트 확산을 지체시키는 것으로 알려져 있으며, 이는 어닐링된(annealed) 도펀트 프로파일을 얕게 만들며, 이는 솔라 셀 애플리케이션들에 대하여 바람직하지 않다.Secondly, it can be harmful to inject fluorine in any form. Injecting fluorine ions can cause defects in the workpiece, which affects its performance. The injected fluorine may also cause the dopants to diffuse out of the workpiece. Fluorine is known to retard dopant diffusion into the workpiece, which makes the annealed dopant profile shallower, which is undesirable for solar cell applications.

세 번째로, 아르곤 및/또는 네온의 도입은 오염물질들로도 또한 지칭되는 생성되는 다른 종의 생성을 제한하는 효과를 갖는다. 임의의 특정 이론에 구애되지 않고, 이러한 가스들은 플라즈마를 안정화시켜서 챔버 벽 스퍼터링의 감소를 야기하는 것으로 여겨진다. 그것의 큰 이온화 단면적에 기인하여, 아르곤 및 네온은 상대적으로 쉽게 방출물(discharge)을 이온화하고 안정화시킨다. 이 때문에, 플라즈마는 상대적으로 낮은 플라즈마 전위로 유지되며, 따라서 벽 재료로부터의 이온 스퍼터링이 감소될 수 있다.Third, the introduction of argon and / or neon has the effect of restricting the production of other species produced, also referred to as pollutants. Irrespective of any particular theory, it is believed that these gases stabilize the plasma and cause a reduction in chamber wall sputtering. Due to its large ionization cross-section, argon and neon ionize and stabilize the discharge relatively easily. Because of this, the plasma is kept at a relatively low plasma potential, and hence ion sputtering from the wall material can be reduced.

네 번째로, 작업물을 주입하는 동안, 아르곤 및/또는 네온 이온들이 작업물의 표면 증착 층을 스퍼터링할 수 있다. 이는 주입 프로세스 동안 증착된 임의의 재료들을 제거하는데 기여할 수 있다. 이러한 재료들 중 일부는 주입 후의 습식 화학 프로세스를 통해 제거하기 어려울 수 있다. Fourth, during the injection of the workpiece, argon and / or neon ions may sputter the surface deposition layer of the workpiece. This can contribute to removing any materials deposited during the implantation process. Some of these materials may be difficult to remove through a wet chemical process after implantation.

다섯 번째로, 네온의 경우에 있어서, 높은 이온화 에너지는 소수의 네온 이온들이 생성된다는 것을 의미한다. 추가로, 이러한 이온들은 상대적으로 낮은 질량을 가지며, 따라서 작업물에 대한 최소 손상을 초래한다. 따라서, 네온은 부작용 없이 빔 조성을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. Fifth, in the case of neon, high ionization energy means that a small number of neon ions are produced. In addition, these ions have a relatively low mass, thus resulting in minimal damage to the workpiece. Thus, the neon can be used to improve the beam composition without side effects.

따라서, 감소된 빔 불순물 및 증가된 도펀트 순도를 갖는 이온 빔이 3개의 소스 가스들을 사용함으로써 생성될 수 있다. 제 1 소스 가스, 또는 공급 가스는, BF3 또는 B2F4와 같은 도펀트 및 불소 둘 모두를 함유하는 종일 수 있다. 제 2 소스 가스는, 실란(SiH4) 또는 게르만(GeH4)과 같은 실리콘 또는 게르마늄 중 하나 및 수소를 함유하는 종일 수 있다. 제 3 소스 가스는 아르곤, 네온 또는 다른 비활성 가스일 수 있다. 이러한 3개의 소스 가스들은, 이들이 이온화되는 이온 소스(100)의 챔버(105) 내로 동시에 또는 순차적으로 도입된다. 이온 소스는 RF 안테나(120)에 의해 생성되는 RF 에너지를 사용할 수 있다. 다른 실시예에 있어, 이온 소스는 IHC를 사용하여 전자들의 열이온 방출을 사용할 수 있다. 가스를 이온화하는 다른 방법들이 또한 이온 소스에 의해 사용될 수 있다. 3개의 모든 소스 가스들로부터의 이온들은 작업물(160)을 향해 보내지며, 여기에서 이온들이 작업물(160) 내로 주입된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이러한 이온들은 질량 분석되지 않을 수 있으며, 이는 추출된 모든 이온들이 작업물(160) 내로 주입된다는 것을 의미한다. Thus, an ion beam with reduced beam impurity and increased dopant purity can be generated by using three source gases. The first source gas, or feed gas, may be a species containing both a dopant and fluorine such as BF 3 or B 2 F 4 . The second source gas may be all hydrogen and containing one of silicon or germanium, such as silane (SiH 4) or germane (GeH 4). The third source gas may be argon, neon or another inert gas. These three source gases are introduced simultaneously or sequentially into the chamber 105 of the ion source 100 where they are ionized. The ion source may use RF energy generated by the RF antenna 120. In another embodiment, the ion source can use thermal ion emission of electrons using IHC. Other methods of ionizing the gas may also be used by the ion source. Ions from all three source gases are directed toward the workpiece 160 where the ions are implanted into the workpiece 160. As described above, these ions may not be mass analyzed, which means that all the extracted ions are injected into the workpiece 160.

다른 예에 있어, 제 2 소스 가스는 반대되는 전도성을 갖는 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 소스 가스, 또는 공급 가스는, BF3 또는 B2F4와 같은 붕소 및 불소 둘 모두를 함유하는 종일 수 있다. 제 2 소스 가스는, 인, 질소 또는 비소와 같은 V 족 원소 및 수소를 함유하는 종일 수 있다. In another example, the second source gas may comprise a dopant having an opposite conductivity. For example, the first source gas, or feed gas, may be a species containing both boron and fluorine, such as BF 3 or B 2 F 4 . The second source gas may be a species containing a Group V element such as phosphorus, nitrogen or arsenic and hydrogen.

도 2a 내지 도 2b 및 도 4a 내지 도 4b가 제 1 소스 가스 내의 도펀트로서 붕소가 사용될 때의 결과들을 도시하지만, 본 개시가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 갈륨, 인, 비소 또는 다른 3 족 및 5 족 원소들과 같은 다른 도펀트들이 사용될 수도 있다. Figs. 2A-2B and Figs. 4A-4B illustrate the results when boron is used as a dopant in the first source gas, but this disclosure is not limited to such an embodiment. Other dopants such as gallium, phosphorus, arsenic or other Group 3 and Group 5 elements may also be used.

이상의 개시는, 아르곤에 대하여 약 19% 내지 약 48% 및 네온에 대하여 약 20% 내지 90%에 걸친 양으로 제 3 소스 가스가 도입될 수 있다는 것은 논의한다. 그러나, 본 개시가 이러한 범위에 한정되지는 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 90%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 아르곤인 다른 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 40%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 아르곤인 다른 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 50%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 20% 내지 약 90%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 25% 내지 약 60%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 40%가 넘는 양으로, 예컨대 40% 내지 약 90% 사이의 양으로 도입될 수 있다. 추가적으로, 제 1 소스 가스 대 제 2 소스 가스의 비율은 약 9:1일 수 있지만, 다른 비율들이 또한 사용될 수도 있다. 제 1 소스 가스와 제 2 소스 가스의 결합된 흐름 레이트는 10 내지 20 sccm 사이일 수 있다. It is contemplated that the above disclosure may introduce a third source gas in an amount ranging from about 19% to about 48% for argon and about 20% to 90% for neon. However, the present disclosure is not limited to such a range. In some embodiments, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 90%. In other embodiments where the third source gas is argon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 40%. In other embodiments where the third source gas is argon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 50%. In certain embodiments where the third source gas is a neon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 20% to about 90%. In certain embodiments where the third source gas is a neon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 25% to about 60%. In certain embodiments where the third source gas is a neon, the third source gas may be introduced in an amount greater than 40%, such as between 40% and 90%. Additionally, the ratio of the first source gas to the second source gas may be about 9: 1, although other ratios may also be used. The combined flow rate of the first source gas and the second source gas may be between 10 and 20 sccm.

이상의 설명이 3개의 소스 가스들의 사용을 개시하지만, 다른 실시예들에 있어서, 2개의 소스 가스들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 이상에서 설명된 바와 같이, 제 1 소스 가스는 DFn 또는 DmFn의 형태일 수 있으며, 여기에서 D는 도펀트(또는 프로세싱 종) 원자를 나타내고, 이는 붕소, 갈륨, 인, 비소, 또는 다른 3 족 또는 5 족 원소일 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 제 2 소스 가스는 사용되지 않는다. 그 대신에, 단지 제 1 소스 가스 및 제 3 소스 가스가 이온 소스(100) 내에서 결합된다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 소스 가스의 흐름 레이트는 10 내지 30 sccm 사이일 수 있다. 제 3 가스가 아르곤인 일 실시예에 있어서, 제 3 소스 가스는 챔버(105)로 도입되는 전체 가스의 15% 내지 40% 사이를 구성할 수 있다. 제 3 가스가 아르곤인 일부 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 30%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 가스가 아르곤인 다른 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 40%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 가스가 아르곤인 다른 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 15% 내지 약 50%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 가스는 약 20% 내지 약 90%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 약 25% 내지 약 60%에 걸친 양으로 도입될 수 있다. 제 3 소스 가스가 네온인 특정 실시예들에 있어서, 제 3 소스 가스는 40%가 넘는 양으로, 예컨대 40% 내지 약 90% 사이의 양으로 도입될 수 있다.While the above discussion discloses the use of three source gases, in other embodiments, two source gases may be used. For example, in some embodiments, as described above, the first source gas may be in the form of DF n or D m F n , where D represents a dopant (or processing species) It may be boron, gallium, phosphorus, arsenic, or other Group 3 or Group 5 elements. In certain embodiments, the second source gas is not used. Instead, only the first source gas and the third source gas are combined in the ion source 100. In this embodiment, the flow rate of the first source gas may be between 10 and 30 sccm. In one embodiment in which the third gas is argon, the third source gas may constitute between 15% and 40% of the total gas introduced into the chamber 105. In some embodiments where the third gas is argon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 30%. In other embodiments where the third gas is argon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 40%. In other embodiments where the third gas is argon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 15% to about 50%. In certain embodiments in which the third gas is a neon, the third gas may be introduced in an amount ranging from about 20% to about 90%. In certain embodiments where the third source gas is a neon, the third source gas may be introduced in an amount ranging from about 25% to about 60%. In certain embodiments where the third source gas is a neon, the third source gas may be introduced in an amount greater than 40%, such as between 40% and 90%.

이상에서 설명된 바와 같이, BFx 가스와 함께 아르곤 또는 네온과 같은 제 3 가스의 도입이 결과적인 이온 빔의 조성에 영향을 줄 수 있다. 특히, 붕소 순도 퍼센트가 증가될 수 있으며, 동시에 F/B 비율이 감소할 수 있다. 다시 말해서, 이온 빔의 조성에서의 변화가 제 2 소스 가스의 사용 없이 일어날 수 있다. As described above, the introduction of a third gas such as argon or neon with the BF x gas can affect the composition of the resulting ion beam. In particular, the percentage of boron purity can be increased, and at the same time the F / B ratio can be reduced. In other words, a change in the composition of the ion beam can occur without the use of the second source gas.

도 3은 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 이온 소스(300)는, 사실상 챔버를 제 1 서브-챔버(305a) 및 제 2 서브-챔버(305b)로 분리하는 챔버 내에 배치된 챔버 분리기(390)를 갖는다. 제 1 서브-챔버(305a) 및 제 2 서브-챔버(305b)의 각각은 개별적인 개구(340a, 340b)를 갖는다. 추가적으로, 접지 전극(350) 및 추출 억제 전극(330)이 개구들(340a, 340b)에 대응하는 2개의 개구부들을 갖도록 개조될 수 있다. 앞에서와 같이, 챔버는 유전체 윈도우(125) 및 그 위에 배치된 RF 안테나(120)를 갖는다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 소스 가스는 제 1 소스 가스 컨테이너(170) 내에 저장되며, 가스 주입구(110)를 통해 제 2 서브-챔버(305b) 내로 도입된다. 제 1 소스 가스는 이상에서 설명된 종들 중 임의의 종일 수 있다. 제 2 소스 가스는 제 2 소스 가스 컨테이너(171) 내에 저장되며, 가스 주입구(111)를 통해 제 2 서브-챔버(305b) 내로 도입된다. 제 2 소스 가스는 이상에서 설명된 종들 중 임의의 종일 수 있다. 도 1b와 관련하여 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 제 1 소스 가스 컨테이너(170) 및 제 2 소스 가스 컨테이너(171)는 단일 가스 주입구에 연결될 수 있다. 도 1c에 예시된 또 다른 실시예에 있어, 제 1 및 제 2 소스 가스들은 단일 가스 컨테이너 내에서 혼합될 수도 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에 있어서, 이상에서 설명된 바와 같이 제 2 소스 가스가 사용되지 않는다. 이상에서 설명된 바와 같이, 제 1 소스 가스 대 제 2 소스 가스의 비율은 약 9:1일 수 있지만, 다른 비율들이 사용될 수도 있다. 결합된 흐름 레이트는 10 내지 20 sccm 사이일 수 있다. 아르곤이 제 3 가스 컨테이너(172) 내에 저장되고, 제 3 가스 주입구(112)를 통해 제 1 서브-챔버(305a)로 도입될 수 있다. Figure 3 shows another embodiment. In this embodiment, the ion source 300 has a chamber separator 390 disposed in a chamber that substantially separates the chamber into a first sub-chamber 305a and a second sub-chamber 305b. Each of the first sub-chamber 305a and the second sub-chamber 305b has a respective opening 340a, 340b. Additionally, ground electrode 350 and extraction suppression electrode 330 can be modified to have two openings corresponding to openings 340a and 340b. As before, the chamber has a dielectric window 125 and an RF antenna 120 disposed thereon. In this embodiment, the first source gas is stored in the first source gas container 170 and is introduced into the second sub-chamber 305b through the gas inlet 110. [ The first source gas may be any of the species described above. The second source gas is stored in the second source gas container 171 and introduced into the second sub-chamber 305b through the gas inlet 111. [ The second source gas may be any of the species described above. 1B, in some embodiments, the first source gas container 170 and the second source gas container 171 may be connected to a single gas inlet. In another embodiment illustrated in FIG. 1C, the first and second source gases may be mixed in a single gas container. Additionally, in some embodiments, a second source gas is not used as described above. As described above, the ratio of the first source gas to the second source gas may be about 9: 1, but other ratios may be used. The combined flow rate may be between 10 and 20 sccm. Argon may be stored in the third gas container 172 and introduced into the first sub-chamber 305a through the third gas inlet 112. [

이러한 실시예에 있어서, 아르곤 이온 빔(380a)이 개구(340a)를 통해 추출된다. 동시에, 도펀트 이온 빔(380b)이 개구(340b)를 통해 추출된다. 이러한 도펀트 이온 빔(380b)은 붕소-함유 이온들뿐만 아니라 불소 이온들 및 다른 이온 종을 함유한다. In this embodiment, argon ion beam 380a is extracted through opening 340a. At the same time, the dopant ion beam 380b is extracted through the opening 340b. This dopant ion beam 380b contains fluorine ions and other ion species as well as boron-containing ions.

도 3에서, 아르곤 이온 빔(380a) 및 도펀트 이온 빔(380b)이 서로 평행하며, 따라서 이들은 상이한 위치들에서 작업물(160)에 충돌한다. 이러한 실시예에 있어서, 작업물은 화살표(370)에 의해 표시되는 방향으로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 작업물(160) 상의 각각의 위치는 먼저 도펀트 이온 빔(380b)에 의해 주입되고, 그런 다음 아르곤 이온 빔(380a)에 의해 충돌된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 아르곤 이온 빔(380a)은 도펀트 이온 빔(380b)의 주입 동안 증착된 증착 층 재료를 작업물(160)의 표면으로부터 스퍼터링하는데 기여할 수 있다. In Figure 3, the argon ion beam 380a and the dopant ion beam 380b are parallel to each other, and thus they collide with the workpiece 160 at different locations. In this embodiment, the workpiece is scanned in the direction indicated by arrow 370. In this manner, each position on the workpiece 160 is first injected by the dopant ion beam 380b, and then collided by the argon ion beam 380a. As described above, the argon ion beam 380a can contribute to sputtering the deposited layer material from the surface of the workpiece 160 during implantation of the dopant ion beam 380b.

이상에서 설명된 바와 같이, 아르곤 주입은 습식 화학 작용(wet chemistry)을 사용하여 제거하기 재료를 어려운 표면 증착 층으로부터 제거할 수 있다. As described above, argon implantation can remove wetting chemistry from the difficult surface deposition layer using the wet chemistry.

다른 실시예에 있어서, 아르곤 이온 빔(380a) 및 도펀트 이온 빔(380b)은, 이들이 작업물(160) 상의 위치에 동시에 충돌하도록 보내지거나 또는 포커싱된다. 이러한 실시예에 있어서, 작업물(160)은 임의의 방향으로 스캐닝될 수 있다. In another embodiment, the argon ion beam 380a and the dopant ion beam 380b are either sent or focused to cause them to simultaneously collide with a location on the workpiece 160. [ In this embodiment, the workpiece 160 can be scanned in any direction.

또 다른 실시예에 있어서, 2개의 주입들이 순차적일 수 있으며, 그 결과 전체 작업물(160)이 도펀트 이온 빔(380b)에 의해 주입된다. 이후의 시점에, 아르곤 이온 빔(380a)이 작업물(160)을 향해 보내진다.In another embodiment, the two implants may be sequential so that the entire workpiece 160 is implanted by the dopant ion beam 380b. At a later point in time, the argon ion beam 380a is directed toward the workpiece 160. [

도 3과 관련되고 본원에서 설명된 실시예들의 각각에 있어서, 주입들은 질량 분석 없이 수행될 수 있으며, 그 결과 추출된 이온들 전부가 작업물에 충돌한다. In connection with FIG. 3 and in each of the embodiments described herein, implants can be performed without mass spectrometry, so that all of the extracted ions collide with the workpiece.

도 3의 실시예가 아르곤을 사용하는 것을 설명하였지만, 네온과 같은 다른 가스들이 동일한 효과를 달성하기 위하여 아르곤을 대체할 수 있는 것이 가능하다.Although the embodiment of FIG. 3 has described the use of argon, it is possible that other gases such as neon can replace argon to achieve the same effect.

추가로, 본원에 개시된 실시예들이 제 3 소스 가스로서 아르곤 및 네온의 사용을 설명하지만, 본 개시가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이상에서 언급된 바와 같이, 헬륨, 크립톤 및 크세논과 같은 다른 비활성 가스들이 또한 제 3 소스 가스로서 사용될 수도 있다. 대안적으로, 비활성 가스들의 조합이 제 3 소스 가스로서 역할할 수도 있다. Additionally, although the embodiments described herein illustrate the use of argon and neon as the third source gas, the present disclosure is not limited to such an embodiment. As mentioned above, other inert gases such as helium, krypton and xenon may also be used as the third source gas. Alternatively, a combination of inert gases may serve as the third source gas.

추가적으로, 본원에 개시된 실시예들은, 도펀트와 같은 프로세싱 종이 작업물(160) 내로 주입되는 주입 프로세스를 설명한다. 그러나, 본 개시가 이러한 실시예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 본원에서 설명된 소스 가스들의 조합들을 사용하는 다른 프로세스들이 작업물 상에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 증착 또는 에칭 프로세스들이 또한 개시된 소스 가스들의 조합을 사용하여 작업물 상에서 수행될 수 있다. Additionally, the embodiments disclosed herein describe an implantation process that is implanted into a processing paper work 160, such as a dopant. However, the present disclosure is not limited to these embodiments. For example, other processes using combinations of source gases as described herein may be performed on the workpiece. For example, deposition or etching processes can also be performed on the workpiece using a combination of the disclosed source gases.

본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.This disclosure is not to be limited in scope by the specific embodiments described herein. Rather, in addition to the embodiments described herein, various other embodiments of the disclosure and modifications thereto will be apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying drawings. Accordingly, these other embodiments and modifications are intended to fall within the scope of the present disclosure. Further, although the present disclosure has been described herein in the context of certain embodiments in a particular environment for a particular purpose, those skilled in the art will appreciate that the benefit of this disclosure is not so limited, and that the disclosure may be applied to any number of environments As will be appreciated by those skilled in the art. Accordingly, the claims set forth below should be construed in light of the full breadth and spirit of this disclosure, as set forth herein.

Claims (15)

작업물을 주입하는 방법으로서,
챔버 내에 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 챔버 내에서 프로세싱 종 및 불소를 포함하는 제 1 소스 가스 및 네온을 활성화시키는 단계; 및
상기 플라즈마로부터 이온들을 추출하고 상기 이온들을 상기 작업물을 향해 보내는 단계로서, 모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 상기 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양은 네온이 사용되지 않을 때의 기준선에 비해 적어도 5%만큼 증가하는, 단계를 포함하는, 방법.
A method for injecting a workpiece,
Activating a first source gas and neon comprising a processing species and fluorine in the chamber to form a plasma within the chamber; And
Extracting ions from the plasma and directing the ions towards the workpiece, wherein the amount of pure processing species ions extracted from the plasma as a percentage of all processing species-containing ions is at least RTI ID = 0.0 > 5%. ≪ / RTI >
청구항 1에 있어서,
상기 방법은,
제 2 소스 가스로부터 이온들을 생성하기 위하여 상기 챔버 내에서 실리콘 및 게르마늄 중 적어도 하나 및 수소를 포함하는 상기 제 2 소스 가스를 활성화시키는 단계; 및
상기 플라즈마로부터 상기 제 2 소스 가스로부터 생성된 이온들을 추출하고, 상기 제 2 소스 가스로부터의 상기 이온들을 상기 작업물을 향해 보내는 단계를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
The method comprises:
Activating the second source gas comprising at least one of silicon and germanium and hydrogen in the chamber to produce ions from the second source gas; And
Further comprising extracting ions generated from the second source gas from the plasma and directing the ions from the second source gas toward the workpiece.
청구항 1에 있어서,
상기 이온들은 질량 분석 없이 상기 작업물을 향해 보내지는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ions are directed toward the workpiece without mass analysis.
청구항 1에 있어서,
모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 상기 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양은 상기 기준선에 비하여 적어도 10%만큼 증가하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the amount of pure processing species ions extracted from the plasma as a percentage of all processing species-containing ions is increased by at least 10% relative to the baseline.
청구항 1에 있어서,
상기 플라즈마로부터 추출되는 불소 이온들 대 프로세싱 종 이온들의 비율은 상기 기준선에 비하여 적어도 5%만큼 감소되는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of fluorine ions to processing species ions extracted from the plasma is reduced by at least 5% relative to the baseline.
청구항 1에 있어서,
순수 프로세싱 종 이온들의 빔 전류는 상기 기준선에 비하여 적어도 10%만큼 증가하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the beam current of the pure processing species ions is increased by at least 10% relative to the baseline.
청구항 1에 있어서,
네온은 상기 챔버 내로 도입되는 전체 가스의 20-90% 사이를 구성하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the neon constitutes between 20-90% of the total gas introduced into the chamber.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 소스 가스는 BF3 또는 B2F4를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first source gas comprises BF 3 or B 2 F 4 .
작업물 내로 도펀트를 주입하는 방법으로서,
챔버 내에 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 챔버 내에서 도펀트 및 불소를 포함하는 제 1 소스 가스, 게르마늄 및 실리콘 중 적어도 하나 및 수소를 포함하는 제 2 소스 가스, 및 네온을 활성화시키는 단계; 및
질량 분석을 사용하지 않으면서 상기 플라즈마로부터의 이온들을 작업물을 향해 가속하는 단계를 포함하며,
도입되는 가스의 총 체적의 20% 내지 90% 사이가 네온을 포함하고, 상기 플라즈마로부터 추출되는 이온들의 조성은 네온의 도입에 의해 영향을 받는, 방법.
A method of injecting a dopant into a workpiece,
Activating a first source gas comprising dopant and fluorine, a second source gas comprising at least one of germanium and silicon and hydrogen, and a neon in the chamber to form a plasma in the chamber; And
Accelerating ions from the plasma toward the workpiece without using mass spectrometry,
Wherein between 20% and 90% of the total volume of introduced gas comprises neon and the composition of the ions extracted from the plasma is influenced by the introduction of neon.
청구항 9에 있어서,
상기 도입되는 가스의 총 체적의 25% 내지 50% 사이가 네온을 포함하는, 방법.
The method of claim 9,
Wherein between 25% and 50% of the total volume of the introduced gas comprises neon.
청구항 9에 있어서,
상기 도펀트는 붕소를 포함하는, 방법.
The method of claim 9,
Wherein the dopant comprises boron.
작업물을 프로세싱하기 위한 장치로서,
챔버 벽들에 의해 획정(define)된 챔버를 갖는 이온 소스로서, 상기 이온 소스는 상기 챔버 내에 플라즈마를 생성하는, 상기 이온 소스;
상기 챔버와 연통하며, 프로세싱 종 및 불소를 포함하는 제 1 소스 가스 컨테이너;
상기 챔버와 연통하며, 실리콘 및 게르마늄 중 적어도 하나 및 수소를 포함하는 제 2 소스 가스 컨테이너;
상기 챔버와 연통하며, 네온을 포함하는 제 3 소스 가스 컨테이너; 및
상기 작업물을 홀딩(hold)하기 위한 작업물 지지부를 포함하며,
상기 장치는 모든 프로세싱 종-함유 이온들의 퍼센트로서 상기 플라즈마로부터 추출되는 순수 프로세싱 종 이온들의 양을 네온이 사용되지 않을 때의 기준선에 비해 적어도 5%만큼 증가시키기에 충분한 양의 네온을 상기 챔버 내로 도입하도록 구성되는, 장치.
An apparatus for processing a workpiece,
An ion source having a chamber defined by chamber walls, the ion source generating a plasma in the chamber;
A first source gas container in communication with the chamber, the first source gas container including a processing species and fluorine;
A second source gas container in communication with the chamber, the second source gas container containing at least one of silicon and germanium and hydrogen;
A third source gas container in communication with the chamber, the third source gas container including neon; And
And a workpiece support for holding the workpiece,
The apparatus incorporates into the chamber an amount of neon sufficient to increase the amount of pure processing species ions extracted from the plasma by at least 5% relative to the baseline when the neon is not being used as a percentage of all processing species- . ≪ / RTI >
청구항 12에 있어서,
상기 프로세싱 종은 붕소를 포함하는, 장치.
The method of claim 12,
Wherein the processing species comprises boron.
청구항 12에 있어서,
상기 플라즈마로부터의 이온들은 질량 분석되지 않고 상기 작업물을 향해 보내지는, 장치.
The method of claim 12,
Wherein ions from the plasma are directed toward the workpiece without being mass analyzed.
청구항 12에 있어서,
상기 챔버로 도입되는 가스의 총 양의 20-90% 사이가 네온을 포함하는, 장치.The method of claim 12,
Wherein between about 20-90% of the total amount of gas introduced into the chamber comprises neon.
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