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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-10
(54)【発明の名称】フッ素イオン注入方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
H01J 27/08 20060101AFI20220203BHJP
H01J 37/08 20060101ALI20220203BHJP
H01J 37/317 20060101ALI20220203BHJP
【ＦＩ】
H01J27/08
H01J37/08
H01J37/317 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021534041
(86)(22)【出願日】2019-12-13
(85)【翻訳文提出日】2021-08-13
(86)【国際出願番号】 US2019066168
(87)【国際公開番号】W WO2020123907
(87)【国際公開日】2020-06-18
(31)【優先権主張番号】62/780,222
(32)【優先日】2018-12-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/780,219
(32)【優先日】2018-12-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/806,365
(32)【優先日】2019-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】タン， イン
(72)【発明者】
【氏名】イェーデーヴ， シャラド エヌ．
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA25
5C101DD20
5C101DD30
5C101DD31
5C101DD33
5C101FF02
(57)【要約】
複数のフッ素イオン性種を形成することができるフッ素化合物が、所定の流速において、イオン注入機に導入される、フッ素イオン注入のための方法およびシステムを記載する。フッ素イオン性種を所定のアーク電力および供給源磁場において発生させて、所望のフッ素イオン性種に最適化されたビーム電流を提供する。所望のフッ素イオン性種、例えば複数のフッ素原子を有するものを、選択された運転条件下で基板に注入する。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フッ素イオン注入方法であって、非フッ素原子と２個以上のフッ素原子とを含むフッ素化合物を含む組成物を、イオン注入機に、所定の流速において流すことであって、注入されるイオンが、基板へのフッ素イオン注入のために構成される、非フッ素原子と２個以上のフッ素原子とを含むフッ素化合物を含む組成物を、イオン注入機に、所定の流速において流すこと、
所定のアーク電力および磁場において、前記フッ素化合物からフッ素イオン性種を発生させるように、前記イオン注入機を運転することであって、前記フッ素イオン性種が、基板注入のための所望のフッ素イオン性種を含む、前記イオン注入機を運転すること、および
前記所望のフッ素イオン性種を、前記基板に注入すること
を含み、
前記流速、アーク電力、および磁場が、前記所望のフッ素イオン性種に最適化されたビーム電流を提供するように選ばれる、
フッ素イオン注入方法。
【請求項2】
前記フッ素イオン性種が、最大数のフッ素原子を有する種を含み、前記最大数のフッ素原子を有する種が、より少ない数のフッ素原子を有する種のビーム電流よりも大きいビーム電流を有するように、前記流速、アーク電力、および供給源磁場が選ばれる、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項3】
前記所望のフッ素イオン性種が、選択されたエネルギーによって、前記選ばれた流速、アーク電力、および供給源磁場を使用して、所望の深さにおいて前記基板に注入される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項4】
前記アーク電力が５Ｗ～２５００Ｗの範囲内である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項5】
前記流速が１０ｓｃｃｍ以下である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項6】
前記流速が、０．２ｓｃｃｍ～６ｓｃｃｍの範囲内である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項7】
（ａ）前記フッ素化合物が式ＱｘＦｙ［式中、Ｑはフッ素（Ｆ）と結合を形成することができる元素である］を有し、前記フッ素イオン性種が、式ＱｕＦｖ
＋、およびＦ＋、Ｆ２
＋の化合物を含み、ｘがｕ以上の整数であり、ｕが１以上の整数であり、ｙがｖ以上の整数であり、ｖは１以上の整数であり、（ｂ）前記フッ素化合物が、式ＱｘＲｚＦｙ［式中、ＱおよびＲは、フッ素（Ｆ）と結合を形成することができる元素である］を有し、前記フッ素イオン性種が、式ＱｕＲｗＦｖ ＋、およびＦ＋、Ｆ２ ＋の化合物を含み、ｘがｕ以上の整数であり、ｕが１以上の整数であり、ｙがｖ以上の整数であり、ｖが１以上の整数であり、ｚがｗ以上の整数であり、ｗが１以上の整数であり、または
（ｃ）前記フッ素化合物が式Ｆｙを有し、前記フッ素イオン性種が式Ｆｖ ＋の化合物を含み、ｙがｖ以上の整数であり、ｖが１以上の整数であり、
（ｄ）式ＱｘＦｙ、ＱｘＲｚＦｙ、およびＦｙのうちの２種以上のフッ素化合物の混合物が使用される、
請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項8】
前記フッ素化合物が、Ｆ２、ＢＦ３、ＢＨＦ、ＢＨＦ２、Ｂ２Ｆ４、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ、Ｓｉ２Ｈ３Ｆ３、Ｓｉ２Ｈ５Ｆ、Ｓｉ２ＨＦ５、ＧｅＦ４、Ｇｅ２Ｆ４、Ｇｅ２Ｆ６、ＧｅＨＦ３、ＧｅＨ２Ｆ２、ＧｅＨ３Ｆ、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＨＦ２、ＰＨ２Ｆ、ＰＨ３Ｆ２、Ｐ２ＨＦ、ＡｓＦ３、ＡｓＦ５、ＡｓＨＦ２、ＡｓＨ２Ｆ、ＡｓＨ３Ｆ２、ＳｂＦ３、ＳｂＦ５、ＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＸｅＦ６、ＷＦ６、ＭｏＦ６、ＣｎＦ２ｎ＋２、ＣｎＦ２ｎ、ＣｎＦ２ｎ－２、ＣｎＨｘＦ２ｎ＋２－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－２－ｘ、ＣＯＦ２、ＳＦ６、ＳＦ４、ＳｅＦ６、ＮＦ３、Ｎ２Ｆ４、ＮＨＦ２、ＮＨ２Ｆ、ＮＨＦ、Ｎ２Ｈ３Ｆ、およびＨＦ［式中、ｎは１～３の範囲内の整数であり、ｘは０、１、または２である］からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項9】
流すことが、前記フッ素化合物とは異なる水素含有化合物を、前記イオン注入機に流すことをさらに含み、前記水素含有化合物が、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＰＨ３、ＡｓＨ３ ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ［式中、ｘおよびｙおよびｚは、１以上である］、ＮＨ３、およびＮ２Ｈ４からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項10】
前記水素含有化合物が、０．０１ｓｃｃｍ～１０ｓｃｃｍの速度において、前記イオン注入機に流れる、請求項９に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項11】
流すことが、前記フッ素化合物とは異なる酸素含有化合物を、前記イオン注入機に流すことをさらに含み、前記酸素含有化合物が、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｎ４Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｎ２Ｏ６、およびＣＯＦ２からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項12】
流すことが、不活性ガスを前記イオン注入機に流すことをさらに含み、前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンからなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項13】
前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンからなる群から選択される、請求項１２に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項14】
前記フッ素含有ガス、前記水素含有ガス、前記酸素含有ガス、および／または前記不活性ガスのうちの２種以上が、ガスシリンダーパッケージ中で予備混合状態にある、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
前記フッ素含有ガス、前記水素含有ガス、前記酸素含有ガス、および／または前記不活性ガスのうちの２種以上が、ガスシリンダーパッケージ中の予備混合物であり、一緒に共流動される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、フッ素イオン注入方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
フッ素注入は、先進半導体デバイス製造において、欠陥エンジニアリング、シャロージャンクションの形成、および材料改質のために使用される。フッ素注入のための一般的な設定は、フッ化物ドーパント源ガスをイオン源に供給して、解離副生成物の１つとしてフッ素（Ｆ）を提供することを含む。
【0003】
しかしながら、従来のフッ素インプラントプロセスは、一般に、注入されるフッ素イオンのタイプとフッ素イオン注入の特異性とに関して、例えばフッ素イオン注入深さに関して制限される。さらに、フッ素含有化合物の分解時に発生されるイオン性種も、望ましくないことに、フッ素と共注入されうる。
【0004】
また、フッ素含有供給ガスの使用は、イオン源性能、供給源寿命、インプラント用具の生産能力、および用具所有コストに悪影響を及ぼしうる、ハロゲンサイクルを生じる。幅広い潜在的用途を考慮すると、フッ素イオンビーム性能を改善することについて、当技術分野における様々な課題が残されている。
【発明の概要】
【0005】
本開示は、イオン注入プロセスにおいて、１種または複数の所望のフッ素イオン性種を、基板に注入するための方法およびシステムに関する。この方法およびシステムでは、複数のフッ素イオン性種を、フッ素含有化合物から発生させることができる。所定の流速、アーク電力、および供給源磁場条件を使用することで、所望のフッ素イオン種に最適化され、ひいては基板への注入を対象とすることができる、ビーム電流を発生させることができる。したがって、最新の方法では、注入されるフッ素種、およびこれらがどのように基板に注入されるかについて、より優れた制御が可能となり、ひいては、改善された電子特性を有するマイクロ電子デバイスのように、高レベルの化学改質が基板に提供される。
【0006】
一実施形態によれば、フッ素イオン注入方法は、非フッ素原子と１つまたは複数のフッ素原子とを含むフッ素化合物を含む組成物を、イオン注入機に、所定の流速において流すステップを含み、注入されるイオンは、基板へのフッ素イオン注入のために構成される。この方法はまた、所定のアーク電力および供給源磁場において、フッ素化合物からフッ素イオン性種を発生させるように、イオン注入機を運転することを含み、フッ素イオン性種は、基板注入のための所望のフッ素イオン性種を含む。運転中、流速、アーク電力、および供給源磁場は、所望のフッ素イオン性種に最適化されたビーム電流を提供するように選ばれる。したがって、所望のフッ素イオン性種は、選択された運転条件下で基板に注入される。
【0007】
一部の実施形態では、この方法は、Ｆ＋イオン種を注入するために有益でありうる。イオン注入システムは、所定の流速、アーク電力、および供給源磁場において運転され、最適化されたフッ素イオン性種Ｆ＋のビーム電流を提供する。フッ素イオン性種Ｆ＋は、選択された運転条件下で基板に注入される。いくつかの例では、フッ素イオン性種Ｆ＋は、フッ素含有化合物、例えば、ＳｉＦ４、ＢＦ３、ＧｅＦ４、およびＣＦ４を使用して達成することができるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、一定の条件下でＣＦ４からフッ素イオン性種Ｆ＋を発生させる場合、同じまたは同様の条件下で、ＳｉＦ４、ＢＦ３、またはＧｅＦ４から発生させたフッ素イオン性種Ｆ＋と比較して、より高いビーム電流が観察される。より高いビーム電流は、より低いガス流速において得られるようである。また、水素（Ｈ２）共ガスをＣＦ４ガスストリームに加えても、最大３３％の水素ガスを含有する、混合物または共流動ガスストリームについて、ビーム電流に有意な影響を及ぼさないようである。
【0008】
他の実施形態は、ここでは「分子注入」または「クラスター注入」と呼ぶ、複数のフッ素原子を有するイオン性種に最適なビーム電流を得ることによって達成される、このようなイオン種を注入するための方法に関する。クラスター注入は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、アンチモン、ヒ素、キセノン、モリブデン、炭素、セレン、硫黄、および窒素などの原子を含むフッ素化化合物から達成することができる。例示的なフッ素化合物は
ＳｉＦ４であり、Ｆ＋、ＳｉＦ＋、ＳｉＦ２ ＋、ＳｉＦ３ ＋、およびＳｉＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。別の例示的なフッ素化合物はＢＦ３であり、Ｆ＋、ＢＦ＋、ＢＦ２ ＋、およびＢＦ３ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。例示的なフッ素化合物はＧｅＦ４であり、Ｆ＋、ＧｅＦ＋、ＧｅＦ２ ＋、ＧｅＦ３ ＋、およびＧｅＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。なおも別の例示的なフッ素含有化合物はＣＦ４であり、Ｆ＋、Ｆ２ ＋、ＣＦ＋、ＣＦ２ ＋、ＣＦ３ ＋、およびＣＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。
ＳｉＦ４であり、Ｆ＋、ＳｉＦ＋、ＳｉＦ２ ＋、ＳｉＦ３ ＋、およびＳｉＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。別の例示的なフッ素化合物はＢＦ３であり、Ｆ＋、ＢＦ＋、ＢＦ２ ＋、およびＢＦ３ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。例示的なフッ素化合物はＧｅＦ４であり、Ｆ＋、ＧｅＦ＋、ＧｅＦ２ ＋、ＧｅＦ３ ＋、およびＧｅＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。なおも別の例示的なフッ素含有化合物はＣＦ４であり、Ｆ＋、Ｆ２ ＋、ＣＦ＋、ＣＦ２ ＋、ＣＦ３ ＋、およびＣＦ４ ＋を含めたフッ素イオン性種を発生させる。
【0009】
クラスター注入のために、本開示の方法を使用して、より高いビーム電流を達成することができる。さらに、Ｆ＋イオンとは異なるフッ素イオン性種（分子またはクラスターイオン）は、より容易にイオン化することができ、アーク電力、ならびにイオン源およびインプラント用具への応力を低減することができる。また、より高いエネルギーにおいて、所望の注入深さを達成することができ、これは、容易に達成することができ、インプラント用具への応力を少なくすることができる。分子またはクラスター注入は、本開示の方法を使用してより低いビーム電流において実行することができ、供給源寿命を延長することもできる。さらに、本開示の方法は、任意選択で、フッ素とは異なる原子または化学を注入するために使用することができ、これによって、全体としての注入ステップの数が低減される。
【0010】
本発明の実施形態はまた、フッ素化合物とは異なる水素含有ガスを、イオン注入機に流すことを含む。本発明の実施形態はまた、フッ素化合物とは異なる酸素含有ガスを、イオン注入機に流すことを含む。いっそうさらに、本発明の実施形態はまた、不活性ガスをイオン注入機に流すことを含むことができる。本開示の方法は、これらのガスのうちの１種または複数を、フッ素化合物と共に、互いに独立にまたは混合状態において、流すことを含む。一部の実施形態では、水素ガス（Ｈ２）をフッ素含有ガスと共に、独立に（共流動）または混合状態のいずれかで、流すことができる。フッ素化合物とは異なるこれらのガスのうちの１種または複数の使用によって、インプラントビーム電流、供給源寿命の性能、または両方を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ドーパント源ガスをアークチャンバに供給するためのガス供給ラインを有し、チャンバ内のドーパント源ガスをイオン化するためのアークチャンバを含む、イオン注入システムの略図である。
【図3】イオン源装置と、イオン源装置の熱管理のためのヒートシンク装置とを含む、イオン源アセンブリの断面における斜視図である。
【図4】図示されるイオンインプラントチャンバにおいて、基板にイオン注入ドーピングするために補給されるガスを含有する貯蔵および投入容器を含む、イオンインプラントプロセスシステムの略図である。
【図5】タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバの存在下、異なる流速においてＳｉＦ４を使用したビームスペクトルデータを示すグラフである。
【図6】タングステンライナー対グラファイトライナーの存在下、ＧｅＦ４ガスを使用した実験から、Ｆ＋ビーム電流データを示すグラフである。
【図7】ＧｅＦ４ガスを使用した実験からのイオン化種、ならびにグラファイトライナーを使用した場合に、Ｗ＋およびＷＦｘ
＋ビームが低下したことを示すグラフである。
【図8】ＢＦ３ガスとＨ２ガスとの混合物を使用した実験から、Ｆ＋ビーム電流のデータを示すグラフである。
【図9】ＢＦ３／Ｈ２混合物を使用した実験からのイオン化種、ならびにＨ２をＢＦ３ガスと混合した場合に、Ｗ＋およびＷＦｘ
＋ビームが低下したことを示すグラフである。
【図10】異なるフッ素含有ガスについて、異なる流速において発生させたＦ＋ビーム電流を比較するグラフである。
【図11】タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバの存在下、異なる流速におけるＣＦ４ガスについて、ビームスペクトルデータを示すグラフである。
【図12】ＣＦ４とＨ２とを含有するガス混合物中の水素の百分率に対してプロットした、Ｆ＋ビーム電流データを示すグラフである。
【図13】ＣＦ４とＨ２とを含有するガス混合物中の水素の百分率に対してプロットした、ＨＦ＋およびＷ＋ビーム電流データを示すグラフである。
【図14】タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバを含むイオン注入システムにおいて、ＣＦ４ガスがイオン化された場合、ＣＦ４ガスについて、経時的なＦ＋ビーム電流展開のプロットを示すグラフである。
【図15】タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバの存在下、ＣＦ４ガスから発生させたＦ＋、Ｗ＋、Ｃ＋、およびＣＦ＋ビーム電流について、時間の関数としてビーム電流の傾向を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本開示は、フッ素イオン注入に、ならびに様々な態様において、複数のフッ素イオン性種を発生させるフッ素化合物が使用される方法およびシステムに関し、システムは、所定のフッ素化合物の流速、所定のアーク電力、および所定の供給源磁場において運転される。この運転条件では、所望のフッ素イオン種に最適化され、ひいては、基板への注入を対象とすることができる、ビーム電流が提供される。いくつかの場合において、所望のフッ素イオン性種は、単原子Ｆ＋でありうる。他の場合において、所望のフッ素種は、「クラスター注入」のために、多原子または分子またはクラスターのフッ素イオン性種、例えば、Ｆ２
＋またはＳｉＦ３＋などを含有しうる。
【0013】
本開示の方法では、イオン化してフッ素含有イオン性種にすることができる、１種または複数のフッ素化合物が使用される。
【0014】
フッ素化合物の１つのタイプは、式ＱｘＦｙを有する化合物によって表される。ＱｘＦｙにおいて、Ｑは、フッ素（Ｆ）との結合を形成することができる元素であり、ｘおよびｙは両方、１以上の整数である。実施形態では、ｘは１～３の範囲内の整数であり、かつｙは１～８の範囲内の整数であり、実施形態では、ｘは１または２であり、かつｙは１～６の範囲内の整数である。いくつかの式ＱｘＦｙの化合物について、ｙはｘに等しく、例えば、ｙとｘとが両方１である。いくつかの式ＱｘＦｙの化合物について、ｙはｘよりも大きい。例えば、ｙはｘの２倍であり、ｙはｘの３倍であり、ｙはｘの４倍であり、ｙはｘの５倍であり、またはｙはｘの６倍である。いくつかの式ＱｘＦｙの化合物について、ｙは１＋ｘであり、ｙは２＋ｘであり、ｙは３＋ｘであり、ｙは４＋ｘであり、またはｙは５＋ｘである。
【0015】
例えばここに記載する条件を使用したイオン化の際、式ＱｘＦｙを有する化合物は、式Ｆ＋、ＱｕＦｖ
＋、およびＦ２
＋の化合物を含めたフッ素イオン性種を発生させることができる。複数のフッ素原子を有する種は、分子種またはクラスター種と呼ばれる。ｕとｖとは両方整数であり、式ＱｘＦｙのｘおよびｙに関して記載することができ、式中、ｘはｕ以上の整数であり、かつｕは１以上の整数であり、ｙはｖ以上の整数であり、かつｖは１以上の整数である。したがって、式ＱｕＦｖ
＋のイオン性種について、ｕとｖとは両方、１以上の整数である。実施形態では、ｕは１～３の範囲内の整数であり、かつｖは１～８の範囲内の整数であり、実施形態では、ｕは１または２であり、かつｖは１～６の範囲内の整数である。いくつかの式ＱｕＦｖ
＋のイオン性種について、ｕはｖに等しく、例えば、ｕとｖとが両方１である。いくつかの式ＱｕＦｖ
＋のイオン性種について、ｖはｕよりも大きい。例えば、ｖはｕの２倍であり、ｖはｕの３倍であり、ｖはｕの４倍であり、ｖはｕの５倍であり、またはｖはｕの６倍である。いくつかの式ＱｕＦｖ
＋のイオン性種について、ｖは１＋ｕ、ｖは２＋ｕ、ｖは３＋ｕ、ｖは４＋ｕ、またはｖは５＋ｕである。
【0016】
ケイ素とフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＳｉＦ４およびＳｉ２Ｆ６を有するものが挙げられ、これらはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＳｉＦ＋、ＳｉＦ２
＋、ＳｉＦ３
＋、ＳｉＦ４
＋、Ｓｉ２Ｆ＋、Ｓｉ２Ｆ２
＋、Ｓｉ２Ｆ３
＋、Ｓｉ２Ｆ４
＋、Ｓｉ２Ｆ５
＋、およびＳｉ２Ｆ６
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。好ましい態様では、ＳｉＦ４はイオン化されて、Ｆ＋、ＳｉＦ＋、ＳｉＦ２
＋、ＳｉＦ３
＋、およびＳｉＦ４
＋からなる群から選択される、２つ以上の種を発生させる。
【0017】
ホウ素とフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＢＦ３およびＢ２Ｆ４の化合物が挙げられ、これらはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＢＦ＋、ＢＦ２
＋、ＢＦ３
＋、Ｂ２Ｆ＋、Ｂ２Ｆ２
＋、Ｂ２Ｆ３
＋、およびＢ２Ｆ４
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。好ましい態様では、ＢＦ３はイオン化されて、Ｆ＋、ＢＦ＋、ＢＦ２
＋、およびＢＦ３
＋からなる群から選択される、２つ以上の種を発生させる。
【0018】
ゲルマニウムとフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＧｅＦ４およびＧｅ２Ｆ６の化合物が挙げられ、これらはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＧｅＦ＋、ＧｅＦ２
＋、ＧｅＦ３
＋、ＧｅＦ４
＋、ＧｅＦ５
＋、Ｇｅ２Ｆ＋、Ｇｅ２Ｆ２
＋、Ｇｅ２Ｆ３
＋、Ｇｅ２Ｆ４
＋、Ｇｅ２Ｆ５
＋、およびＧｅ２Ｆ６
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。好ましい態様では、ＧｅＦ４はイオン化されて、Ｆ＋、ＧｅＦ＋、ＧｅＦ２
＋、ＧｅＦ３
＋、およびＧｅＦ４
＋からなる群から選択される、２つ以上の種を発生させる。
【0019】
リンとフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＰＦ３およびＰＦ５の化合物が挙げられ、これらはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ならびにＰＦ＋、ＰＦ２
＋、ＰＦ３
＋、ＰＦ４
＋、およびＰＦ５
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。
【0020】
ヒ素とフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＡｓＦ３およびＡｓＦ５の化合物が挙げられ、これらはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ならびにＡｓＦ＋、ＡｓＦ２
＋、ＡｓＦ３
＋、ＡｓＦ４
＋、およびＡｓＦ５
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。
【0021】
アンチモンとフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＳｂＦ５の化合物が挙げられ、これはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ならびにＳｂＦ＋、ＳｂＦ２
＋、ＳｂＦ３
＋、ＳｂＦ４
＋、およびＳｂＦ５
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。
【0022】
タングステンとフッ素とを含有する化合物の例としては、式がＷＦ６の化合物が挙げられ、これはイオン化されて、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ならびにＷＦ＋、ＷＦ２
＋、ＷＦ３
＋、ＷＦ４
＋、ＷＦ５
＋、およびＷＦ６
＋からなる群から選択されるイオン性種を含めた、フッ素イオン性種を発生させることができる。
【0023】
窒素とフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＮＦ３およびＮ２Ｆ４の化合物が挙げられ、フッ素イオン性種には、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＮＦ＋、ＮＦ２
＋、ＮＦ３
＋、Ｎ２Ｆ＋、Ｎ２Ｆ２
＋、Ｎ２Ｆ３
＋、Ｎ２Ｆ４
＋、Ｎ２Ｆ５
＋、およびＮ２Ｆ６
＋からなる群から選択される、２つ以上の種が含まれる。
【0024】
炭素とフッ素とを含有する化合物の例としては、式ＣＦ４およびＣ２Ｆ６の化合物が挙げられ、フッ素イオン性種には、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＣＦ＋、ＣＦ２
＋、ＣＦ３
＋、ＣＦ４
＋、Ｃ２Ｆ＋、Ｃ２Ｆ２
＋、Ｃ２Ｆ３
＋、Ｃ２Ｆ４
＋、Ｃ２Ｆ５
＋、およびＣ２Ｆ６
＋からなる群から選択される、２つ以上の種が含まれる。
【0025】
フッ素イオン性種を発生させることができる他のタイプのフッ素含有化合物としては、式ＱｘＲｚＦｙの化合物［式中、ＱおよびＲは、フッ素（Ｆ）との結合を形成することができる元素であり、ｘ、ｚ、およびｙは、１以上の整数である］が挙げられる。実施形態では、Ｑは、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｃ、およびＮからなる群から選択され、Ｒは、ＨおよびＯから選択される。実施形態では、ｘは１～３の範囲内の整数、好ましくは１または２であり、ｚは１～４の範囲内の整数、好ましくは１、２、または３であり、ｙは１～８、好ましくは１～６の範囲内の整数である。
【0026】
例えばここに記載する条件を使用したイオン化の際、式ＱｘＲｚＦｙを有する化合物は、式ＱｕＲｗＦｖ
＋、およびＦ＋、Ｆ２
＋のものを含めたフッ素イオン性種を発生させることができる。ｕ、ｗ、およびｖのすべては整数であり、式ＱｘＲｚＦｙのｘ、ｚ、およびｙに関して記載することができ、式中、ｘはｕ以上の整数であり、かつｕは１以上の整数であり、ｙはｖ以上の整数であり、かつｖは１以上の整数であり、ｚはｗ以上の整数であり、かつｗは１以上の整数である。したがって、式ＱｕＲｗＦｖ
＋のイオン性種について、ｕ、ｗ、およびｖのすべては、１以上の整数である。好ましくは、ｕは１～３の範囲内の整数、好ましくは１または２であり、ｗは１～４の範囲内の整数、好ましくは１、２、または３であり、ｖは１～８、好ましくは１～６の範囲内の整数である。
【0027】
式ＱｘＲｚＦｙを有する化合物の例としては、限定するものではないが、ＢＨＦ、ＢＨＦ２、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ、Ｓｉ２Ｈ３Ｆ３、Ｓｉ２Ｈ５Ｆ、Ｓｉ２ＨＦ５、ＧｅＨＦ３、ＧｅＨ２Ｆ２、ＧｅＨ３Ｆ、ＰＨＦ２、ＰＨ２Ｆ、ＰＨ３Ｆ２、Ｐ２ＨＦ、ＡｓＨＦ２、ＡｓＨ２Ｆ、ＡｓＨ３Ｆ２、ＣｎＨｘＦ２ｎ＋２－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－２－ｘ、ＣＯＦ２、ＮＨＦ２、ＮＨ２Ｆ、ＮＨＦ、およびＮ２Ｈ３Ｆ［式中、ｎは１～３の範囲内の整数であり、ｘは０、１、または２である］などが挙げられる。
【0028】
フッ素イオン性種を発生させることができる他のタイプのフッ素含有化合物としては、式Ｆｙの化合物が挙げられ、フッ素イオン性種としては、式Ｆｖ
＋の化合物が挙げられ、式中、ｙはｖ以上の整数であり、かつｖは１以上の整数である。
【0029】
本開示の方法はまた、式ＱｘＦｙ、ＱｘＲｚＦｙ、およびＦｙのうちの２種以上のフッ素化合物の混合物の使用を含んでもよい。２種以上の異なるフッ素含有化合物が使用される場合、これらは、独立に注入チャンバに流し込まれてもよく、混合物としてチャンバに流し込まれてもよい。
【0030】
本開示の方法において、１種または複数のフッ素含有化合物は、注入チャンバに流し込まれて、フッ素イオン性種を発生させる。フッ素イオン性種は、最大数のフッ素原子を有する種を含むことができる。本開示の方法において、流速、アーク電力、および供給源磁場は、所望の数のフッ素原子を有する種が、最大ビーム電流に最適化されるように選ばれる。他の方法において、流速、アーク電力、および供給源磁場は、フッ素イオン性種Ｆ＋が最大ビーム電流に最適化されるように選択される。
【0031】
フッ素イオン注入のためのシステムの運転は、アーク電力およびアーク電圧の観点で記載することができる。一部の実施の形態では、システムは、約５Ｗ～約２５００Ｗの範囲内のアーク電力を提供するように運転され、または一部の実施の形態では、アーク電力は、約９０Ｗ～約１５００Ｗの範囲内である。これらの範囲の１つにおけるアーク電力を達成するために、約３０Ｖ～約１５０Ｖの範囲内のアーク電圧において、アーク電力が発生させるようにシステムを運転することができ、またはより詳細には、約６０Ｖ～約１２５Ｖの範囲内である。
【0032】
フッ素イオン注入のためのシステムの運転は、フッ素含有化合物のイオン注入チャンバへの流速の観点でも記載することができる。一部の実施形態では、フッ素含有化合物は、１０ｓｃｃｍ以下の速度においてチャンバに流し込まれ、実施形態では、フッ素含有化合物は、０．１ｓｃｃｍ～６ｓｃｃｍの範囲内の速度において流れる。なおも他の実施形態では、フッ素含有化合物は、０．２ｓｃｃｍ～４ｓｃｃｍの範囲、より詳細には０．２ｓｃｃｍ～２ｓｃｃｍの範囲において、システムに流れる。
【0033】
一部の特定の実施の形態では、フッ素化合物はＢＦ３であり、フッ素イオン性種は、Ｆ＋、Ｆ２＋、ＢＦ＋、ＢＦ２
＋、およびＢＦ３
＋からなる群から選択される２つ以上の種を含み、アーク電力は５０Ｗ～２５００Ｗの範囲内であって、これは３０Ｖ～１５０Ｖの範囲内のアーク電圧において発生させたものであり、流速は１．２５ｓｃｃｍ～１．７５ｓｃｃｍの範囲内である。
【0034】
一部の特定の実施の形態では、フッ素化合物はＳｉＦ４であり、フッ素イオン性種は、Ｆ＋、Ｆ２＋、ＳｉＦ＋、ＳｉＦ２
＋、ＳｉＦ３
＋、およびＳｉＦ４
＋からなる群から選択される２つ以上の種を含み、アーク電力は５０Ｗ～２５００Ｗの範囲内であって、これは７５Ｖ～１２５Ｖの範囲内のアーク電圧において発生させたものであり、流速は１．０ｓｃｃｍ～１．５ｓｃｃｍの範囲内である。
【0035】
一部の特定の実施の形態では、フッ素化合物はＧｅＦ４であり、フッ素イオン性種は、Ｆ＋、Ｆ２＋、ＧｅＦ＋、ＧｅＦ２
＋、ＧｅＦ３
＋、およびＧｅＦ４
＋からなる群から選択される２つ以上の種を含み、アーク電力は５０Ｗ～２５００Ｗの範囲内であって、これは３０Ｖ～１５０Ｖの範囲内のアーク電圧において発生させたものでありし、流速は０．２ｓｃｃｍ～０．８ｓｃｃｍの範囲内である。
【0036】
一部の特定の実施の形態では、フッ素化合物はＣＦ４であり、フッ素イオン性種は、Ｆ＋、Ｆ２
＋、ＣＦ＋、ＣＦ２
＋、およびＣＦ３
＋のうちの少なくとも１種を含み、アーク電力は５０Ｗ～２５００Ｗの範囲内であって、これは３０Ｖ～１５０Ｖの範囲内のアーク電圧によって発生させたものであり、流速は０．２ｓｃｃｍ～１．５ｓｃｃｍの範囲内、より詳細には０．３ｓｃｃｍ～１．０ｓｃｃｍの範囲内である。
【0037】
任意選択で、本開示の方法は、フッ素化合物とは異なる（非フッ素化）水素またはヒドリド含有化合物を、イオン注入機に流すことを含むことができる。このような化合物の例としては、限定するものではないが、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＰＨ３、ＡｓＨ３ ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣｘＨｙ［式中、ｘおよびｙは１以上である］、ＮＨ３、およびＮ２Ｈ４などの化合物が挙げられる。例示的な実施の形態では、水素またはヒドリド含有化合物は、０．０５ｓｃｃｍ～１０ｓｃｃｍの速度において、アークチャンバに流れ込む。
【0038】
任意選択で、本開示の方法は、フッ素化合物とは異なる（非フッ素化）酸素含有化合物を、イオン注入機に流すことを含むことができる。このような化合物の例としては、限定するものではないが、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｎ４Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、およびＮ２Ｏ６などの化合物が挙げられる。
【0039】
任意選択で、本開示の方法は、不活性ガスをイオン注入機に流すことを含むことができる。不活性ガスの例としては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、およびキセノンが挙げられる。
【0040】
実施の形態では、水素もしくはヒドリド含有ガス、酸素含有ガス、または不活性ガスのうちの１種が、フッ素含有ガスと一緒に注入機に流れ、他の実施の形態では、これらのガスのうちの２種が流れ、なおも他の実施の形態では、３種すべてのガスが、フッ素含有化合物と一緒に、注入機に流れる。
【0041】
２種以上のガスがチャンバに流れる場合、ガスは個別に流れてもよい。あるいは、ガスは混合状態で流れてもよい。例えば、フッ素含有ガス、水素含有ガス、酸素含有ガス、および／または不活性ガスのうちの任意の２種以上が、ガスシリンダーパッケージ中の予備混合物であってもよい。なおも他の実施形態では、２種以上のガスが混合状態にあり、次いで、別のガスが個別にチャンバに流れる。一実施形態では、水素ガスをフッ素含有ガスと共流動させ、または予備混合する。
【0042】
本開示の方法は、イオン注入のためのイオン源装置を使用して実行することができる。ここに記載するフッ素注入方法のために、任意のタイプのイオン注入システムを使用することができる。システムは、１種または複数のタングステン含有または非タングステン含有材料から形成される、アークチャンバを含む。一部の実施形態では、フッ素イオン注入のために、例えばＣＦ４またはＣ２Ｆ６などの炭素とフッ素とを含有する化合物を利用すること、ならびにタングステンアークチャンバおよび／またはタングステン含有ライナーの組み合わせは、ビーム電流および供給源寿命を含めたＦ＋インプラント性能を改善することがあり、注入プロセス中に形成されるフッ化タングステンの量を低減しうる。
【0043】
例示的な非タングステン含有材料としては、限定するものではないが、グラファイト含有材料、炭化物含有材料、フッ化物含有材料、窒化物含有材料、酸化物含有材料、またはセラミックを挙げることができる。非タングステン含有材料を使用した例示的なシステムは、米国特許仮出願第６２／７８０，２２２号に記載されており、すべての目的について、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。これらの非タングステン材料がチャンバに存在すると、タングステンに置き換わることができ、一部の実施形態では、これによって、ビーム電流および供給源寿命を含めたＦ＋インプラント性能を改善することができる。特に、これらの材料によって、注入プロセス中に形成されるフッ化タングステンの量を低減することができる。
【0044】
イオン源装置は、イオン源チャンバに配置された構造部材、例えば、ライナーまたは他のイオン源チャンバの構造部品を含むことができる。ライナーは、２つの反対側にある主表面と、これらの間の厚さとを有する構造の、扁平な、例えば平面的なピースであってもよい。ライナーは、長方形の、曲がった（例えば円形の）、角のある、またはそれ以外の形状であってもよい。ライナーは取り外し可能であってもよく、これは、イオン源チャンバの内部空間へのライナーの挿入および取り外しができることを意味する。他の場合において、ライナーが固定的であり、チャンバから取り外し不能であってもよい。
【0045】
ここで図面を参照すると、図１は、フッ素含有ガスをアークチャンバに供給するためのガス供給ライン１４を有し、チャンバ内のフッ素含有ガスをイオン化するためのアークチャンバ１２を含む、イオン注入システム１０の略図である。したがって、アークチャンバ１２は、イオン源チャンバを提供する。一部の実施形態では、アークチャンバは、タングステンアークチャンバとタングステンライナーとを含むことができる。他の実施形態では、アークチャンバは、タングステンアークチャンバと非タングステン材料含有ライナーとを含むことができる。なおも他の実施形態では、アークチャンバとライナーとが両方、非タングステン含有材料を含むことができる。注入プロセス中のフッ化タングステン形成の量を低減するため、および／またはフッ素インプラントビーム電流を改善するための好適な非タングステン含有材料としては、限定するものではないが、グラファイト含有材料、炭化物含有材料、フッ化物含有材料、窒化物含有材料、酸化物含有材料、またはセラミックを挙げることができる。
【0046】
図２は、図１のシステムのアークチャンバ１２における、プラズマ１６の発生を模式的に示す、図１のイオン注入システム１０の断面図である。フッ素含有ガスは、供給ラインとアークチャンバに入るガスとの熱状態の質を判定するための監視の関係で、固定された監視熱電対ＴＣ１およびＴＣ２を有するフッ素含有ガス供給ライン１４に、矢印Ａによって指示される方向に流れ込むが、これは、イオン注入システムについての熱管理システムの使用に関して望ましいこともある。
【0047】
図３は、イオン源装置７０と、システムの熱管理のための任意選択のヒートシンク装置５０とを含む、イオン源アセンブリの断面における斜視図である。この断面図は、フッ素含有ガス供給ライン７２が、ガス供給プラグ内のガス流路８４、およびイオン源と連結されたガスブッシング内のガス流路８６に結合していることを示す。
【0048】
図３に示すイオン源装置は、ベース８０を含む。ベース８０は、タングステン含有材料によってコーティングもしくは改質することができ、またはグラファイト含有材料、炭化物含有材料、フッ化物含有材料、窒化物含有材料、酸化物含有材料、またはセラミックによってコーティングもしくは改質することができる。ベース８０は、開口部８２を中に含むことができる。
【0049】
図４は、反応物質ガスを収容している、貯蔵および投入容器３０２を含む、イオンインプラントプロセスシステム３００の略図であり、反応物質ガスは、イオン源チャンバにおけるフッ素含有ガスとのｉｎ ｓｉｔｕ反応のために補給され、図示されるイオンインプラントチャンバ３０１において、基板３２８のイオン注入のためのフッ素イオン性種を発生させる。
【0050】
貯蔵および投入容器３０２は、フッ素ガスを収容する内部容積を囲んでいる容器壁３０６を含む。
【0051】
容器は、ガスのみを収容するように手配された内部容積を有する、従来タイプのガスシリンダーであってもよく、あるいは容器が、反応物質ガスについての吸着親和性を有し、投入条件下では、容器から放出するための共反応物質源ガスが脱着可能な、吸着剤材料を含有してもよい。
【0052】
貯蔵および投入容器３０２は、放出ライン３１２とガス流連通においてつながったバルブヘッド３０８を含む。圧力センサ３１０は、質量流量制御装置３１４と一緒に、ライン３１２に配置される。他の監視およびセンシング部品がラインにつながり、制御手段、例えば、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、サイクルタイマー等と接続されてもよい。
【0053】
イオンインプラントチャンバ３０１はイオン化装置３１６を含有し、イオン化装置３１６は、イオン化装置チャンバにおいて、またはイオン化装置チャンバと共同して提供されるドーパント源反応物質に反応性である、ライン３１２から放出されたフッ素含有ガスを受け取り、フッ素イオン性種を発生させ、フッ素イオン性種は、イオン化装置チャンバにおいて、イオン化条件下でイオンビーム３０５を生成する。イオンビーム３０５は、必要なイオンを選択して不要なイオンを拒絶する、質量分析装置ユニット３２２を通過する。
【0054】
選択されたイオンは、加速電極アレイ３２４を、次いで偏向電極３２６を通過する。結果として収束したイオンビームは、さらにはスピンドル３３２に取り付けられた回転式収容器３３０上に配置された、基板要素３２８に衝突し、イオン注入生成物として、ドーピングされた（フッ素ドーピング）基板を形成する。
【0055】
イオンインプラントチャンバ３０１のそれぞれのセクションは、それぞれポンプ３２０、３４２、および３４６によって、ライン３１８、３４０、および３４４を通じて排気される。
【実施例1】
【0056】
本発明により、フッ素含有ガス（ＳｉＦ４）を、所定のアーク電力および磁場において、様々な流速（０．５、１．５、および２．５ｓｃｃｍ）でイオン化チャンバに流し込んだ。様々な流速において、各イオン性種についてのビーム電流を測定した。図５に示すように、条件の最適化およびビームをＳｉＦ３
＋種にチューニングすることによって、高ＳｉＦ３
＋ビーム電流を達成した。
【実施例2】
【0057】
フッ素含有ガス（ＧｅＦ４）を、タングステンライナーを有するイオン化チャンバと、グラファイトライナーを有するイオン化チャンバとに流し込んだ。１１０Ｖのアーク電圧および２０ｍＡの供給源ビームにおいて、システムを運転した。様々なガス（ＧｅＦ４）流速において、Ｆ＋イオンビーム電流を測定した。試験した各流速において、グラファイトライナーを有するシステムは、タングステンライナーを有するシステムと比較して、より高いＦ＋ビーム電流を提供した。結果を図６に示す。
【実施例3】
【0058】
実施例２に記載したプロセスから得られる、様々なイオン化種のビームスペクトルを決定した。結果は、ＧｅＦ４ビームスペクトルから、グラファイトライナーではＷ＋およびＷＦｘ
＋ビームが有意に低いことを示している。図７を参照されたい。
【実施例4】
【0059】
フッ素含有ガス（ＢＦ３）を、単独で、または水素ガス（Ｈ２）の存在と共に、イオン化チャンバに流し込んだ。ＢＦ３の流速は１．５ｓｃｃｍであり、１１０Ｖのアーク電圧および２０ｍＡの供給源ビームにおいて、システムを運転した。図８は、次第に上昇するＨ２濃度におけるＦ＋ビーム電流を示し、Ｈ２を最大５０％に上昇させた場合、電流がわずかにしか影響を受けないことを明らかにしている。しかしながら、イオン化種のＢＦ３ビームスペクトルを分析すると、Ｈ２をＢＦ３と混合した場合、Ｗ＋およびＷＦｘ＋ビームにおける有意な低減を示した。図９を参照されたい。
【実施例5】
【0060】
同じ運転条件下で、異なるフッ素ガス（ＢＦ３、ＳｉＦ４、ＧｅＦ４、ＣＦ４）から発生させたＦ＋ビーム電流を評価した。ガスを独立に、タングステンライナーを有するタングステンチャンバを有するイオン化チャンバに流し込んだ。１１０Ｖのアーク電圧および９０Ｖのアーク電圧、ならびに２０ｍＡの供給源ビームにおいて、システムを運転した。それぞれのガスについて、Ｆ＋イオンビーム電流を様々な流速において測定した。低流速において、ＣＦ４は、ＢＦ３、ＳｉＦ４、およびＧｅＦ４よりも有意に高いＦ＋ビーム電流を発生させた。結果を図１０に示す。
【実施例6】
【0061】
図１１は、異なるガス流速において、実施例５に記載した条件下でＣＦ４から発生させたＦ＋ビームスペクトルを示す。見て取れるように、より高いＦ＋ビーム電流は、より低いガス流速において発生させた。ガス流速が０．４２ｓｃｃｍから１ｓｃｃｍに増加した場合、Ｆ＋およびＷ＋＋ビーム電流は減少し、Ｗ＋、Ｃ＋、およびＣＦ＋ビーム電流は増加した。
【実施例7】
【0062】
０．５ｓｃｃｍの固定流速、１１０Ｖのアーク電圧、および２０ｍＡの供給源ビームにおいて、タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバを含むイオン注入システムに流れた、ＣＦ４とＨ２とを含有するガス混合物。図１２は、Ｆ＋ビーム電流を、混合物中の水素ガスの百分率の関数として示す。最大３３％水素を含有する混合物について、Ｆ＋ビーム電流に関する有意な影響は観察されなかった。図１３は、ガス混合物中の水素の量の関数としてプロットした、ＨＦ＋およびＷ＋ビーム電流を示す。予想される通り、Ｗ＋ビーム電流は有意に低減し、ＨＦ＋ビームは増加した。
【実施例8】
【0063】
０．５ｓｃｃｍの固定流速、１１０Ｖのアーク電圧、および２０ｍＡの供給源ビームにおいて、タングステンライナーを有するタングステンアークチャンバ中、ＣＦ４のイオン化から発生させたＦ＋ビーム電流の安定性を調査した。図１４は、Ｆ＋ビーム電流が、経時的に増加したこと、および２～３時間後に安定になることを示す。図１５は、図１４に示した評価期間にわたって発生させた、Ｆ＋、Ｃ＋、ＣＦ＋、Ｗ＋についてのビーム電流を比較する。Ｃ＋ビーム電流は、期間の前半中に低減し、期間の後半に増加し始めた。Ｃ＋における初期の低減は、先行のＣＯビームからの炭素残留物を除去したことに起因しうる。Ｃ＋ビーム電流が遅れて増加する傾向は、ＣＦ４自体からの炭素沈着に関係しうる。ＣＦ＋ビーム電流は接触増加傾向を有したが、これは、Ｆ＋ビーム電流と同じ関係である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】2021-08-27
【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】
フッ素イオン注入方法であって、非フッ素原子と２個以上のフッ素原子とを含むフッ素化合物を含む組成物を、イオン注入機に、所定の流速において流すことであって、注入されるイオンが、基板へのフッ素イオン注入のために構成される、非フッ素原子と２個以上のフッ素原子とを含むフッ素化合物を含む組成物を、イオン注入機に、所定の流速において流すこと、
所定のアーク電力および磁場において、前記フッ素化合物からフッ素イオン性種を発生させるように、前記イオン注入機を運転することであって、前記フッ素イオン性種が、基板注入のための所望のフッ素イオン性種を含む、前記イオン注入機を運転すること、および
前記所望のフッ素イオン性種を、前記基板に注入すること
を含み、
前記流速、アーク電力、および磁場が、前記所望のフッ素イオン性種に最適化されたビーム電流を提供するように選ばれる、
フッ素イオン注入方法。
【請求項2】
前記フッ素イオン性種が、最大数のフッ素原子を有する種を含み、前記最大数のフッ素原子を有する種が、より少ない数のフッ素原子を有する種のビーム電流よりも大きいビーム電流を有するように、前記流速、アーク電力、および供給源磁場が選ばれる、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項3】
前記所望のフッ素イオン性種が、選択されたエネルギーによって、前記選ばれた流速、アーク電力、および供給源磁場を使用して、所望の深さにおいて前記基板に注入される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項4】
前記アーク電力が５Ｗ～２５００Ｗの範囲内である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項5】
前記流速が１０ｓｃｃｍ以下である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項6】
前記流速が、０．２ｓｃｃｍ～６ｓｃｃｍの範囲内である、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項7】
（ａ）前記フッ素化合物が式ＱｘＦｙ［式中、Ｑはフッ素（Ｆ）と結合を形成することができる元素である］を有し、前記フッ素イオン性種が、式ＱｕＦｖ
＋、およびＦ＋、Ｆ２
＋の化合物を含み、ｘがｕ以上の整数であり、ｕが１以上の整数であり、ｙがｖ以上の整数であり、ｖは１以上の整数であり、（ｂ）前記フッ素化合物が、式ＱｘＲｚＦｙ［式中、ＱおよびＲは、フッ素（Ｆ）と結合を形成することができる元素である］を有し、前記フッ素イオン性種が、式ＱｕＲｗＦｖ ＋、およびＦ＋、Ｆ２ ＋の化合物を含み、ｘがｕ以上の整数であり、ｕが１以上の整数であり、ｙがｖ以上の整数であり、ｖが１以上の整数であり、ｚがｗ以上の整数であり、ｗが１以上の整数であり、または
（ｃ）前記フッ素化合物が式Ｆｙを有し、前記フッ素イオン性種が式Ｆｖ ＋の化合物を含み、ｙがｖ以上の整数であり、ｖが１以上の整数であり、
（ｄ）式ＱｘＦｙ、ＱｘＲｚＦｙ、およびＦｙのうちの２種以上のフッ素化合物の混合物が使用される、
請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項8】
前記フッ素化合物が、Ｆ２、ＢＦ３、ＢＨＦ、ＢＨＦ２、Ｂ２Ｆ４、ＳｉＦ４、Ｓｉ２Ｆ６、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ、Ｓｉ２Ｈ３Ｆ３、Ｓｉ２Ｈ５Ｆ、Ｓｉ２ＨＦ５、ＧｅＦ４、Ｇｅ２Ｆ４、Ｇｅ２Ｆ６、ＧｅＨＦ３、ＧｅＨ２Ｆ２、ＧｅＨ３Ｆ、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＨＦ２、ＰＨ２Ｆ、ＰＨ３Ｆ２、Ｐ２ＨＦ、ＡｓＦ３、ＡｓＦ５、ＡｓＨＦ２、ＡｓＨ２Ｆ、ＡｓＨ３Ｆ２、ＳｂＦ３、ＳｂＦ５、ＸｅＦ２、ＸｅＦ４、ＸｅＦ６、ＷＦ６、ＭｏＦ６、ＣｎＦ２ｎ＋２、ＣｎＦ２ｎ、ＣｎＦ２ｎ－２、ＣｎＨｘＦ２ｎ＋２－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－ｘ、ＣｎＨｘＦ２ｎ－２－ｘ、ＣＯＦ２、ＳＦ６、ＳＦ４、ＳｅＦ６、ＮＦ３、Ｎ２Ｆ４、ＮＨＦ２、ＮＨ２Ｆ、ＮＨＦ、Ｎ２Ｈ３Ｆ、およびＨＦ［式中、ｎは１～３の範囲内の整数であり、ｘは０、１、または２である］からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項9】
流すことが、前記フッ素化合物とは異なる水素含有化合物を、前記イオン注入機に流すことをさらに含み、前記水素含有化合物が、Ｈ２、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、ＰＨ３、ＡｓＨ３ ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣｘＨｙ、ＣｘＨｙＦｚ［式中、ｘおよびｙおよびｚは、１以上である］、ＮＨ３、およびＮ２Ｈ４からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【請求項10】
流すことが、前記フッ素化合物とは異なる酸素含有化合物を、前記イオン注入機に流すことをさらに含み、前記酸素含有化合物が、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｎ４Ｏ、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｎ２Ｏ６、およびＣＯＦ２からなる群から選択される、請求項１に記載のフッ素イオン注入方法。
【国際調査報告】