專利名稱：用于從離子源部件清除殘余物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及離子注入系統(tǒng)，且更具體地，涉及用于減少這類離子注入系統(tǒng)中產(chǎn)生的殘余物的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置和其它產(chǎn)品的制造中，離子注入系統(tǒng)用在將摻雜元素注入到工件中 (例如，半導(dǎo)體晶片、顯示面板、玻璃基板)中。這些離子注入系統(tǒng)典型地被稱為“離子注入機(jī)”。離子劑量和離子能量為通常用在描述離子注入機(jī)所執(zhí)行的離子注入的特征的兩個(gè)變量。離子劑量與注入到工件區(qū)域中的離子數(shù)量有關(guān)，且通常被表示為工件材料的每單位面積中的摻雜物原子的數(shù)量(例如，IO18硼原子/cm2)。離子能量與離子被注入到工件表面下方的深度有關(guān)。例如，用在半導(dǎo)體裝置中的倒摻雜井而形成相深的接面典型地需要高達(dá)幾百萬電子伏特(MeV)的離子能量，而形成相對淺的接面需要低在I千電子伏特(IkeV) 的能量。歷史上，許多離子注入已使用小分子或通常所說的“單原子物質(zhì)”來執(zhí)行。然而， 近幾年，例如，產(chǎn)量上的實(shí)質(zhì)改進(jìn)已通過使用諸如分子硼(例如，十硼烷(BltlH14)、十八硼烷 (B18H22))或分子碳(例如，C7H7X16H14)的大分子來顯示。由產(chǎn)量的觀點(diǎn)來看，使用大分子提供顯著優(yōu)勢，因?yàn)榇蠓肿釉试S每個(gè)晶片在較短時(shí)間中(相對于由單原子物質(zhì)所產(chǎn)生的束) 接收給定劑量。然而，使用這些大分子的一個(gè)潛在缺點(diǎn)在于大分子在電離后趨向于離解。所述離解使得至少一些離解分子“粘”在離子注入機(jī)(例如，離子源)中部，從而引發(fā)殘余物產(chǎn)生。 一段時(shí)間后(例如，10-20小時(shí))，殘余物可能會(huì)防礙離子源的操作并降低束電流?，F(xiàn)有的離子注入機(jī)試圖通過純物理手段或使用NF3氣體來產(chǎn)生等離子以移除殘余物。然而，前面這兩種方法都具有顯著缺點(diǎn)。舉例來說，諸如噴砂的純物理手段典型地需要從離子注入設(shè)備移除殘余物涂布的部件以清除部件，從而導(dǎo)致機(jī)器停工并潛在地?fù)p失制造設(shè)備的產(chǎn)量。因?yàn)镹F3需要特別處理，因此使用基于NF3的等離子是昂貴的。此外，雖然費(fèi)錢，但NF3仍是無法移除一些類型的殘余物(例如，由于使用碳的等離子源所引起的石墨殘余物)，且在許多方面對環(huán)境并不利。因此，現(xiàn)存有對清除離子源殘余物的方法的需求，用以滿足離子注入工業(yè)的需求。發(fā)明中容下文呈現(xiàn)本發(fā)明的簡化說明，以提供對本發(fā)明的一些方面的基本了解。本發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的廣泛的概要，且不是要識別本發(fā)明的主要或關(guān)鍵要素，也不描述本發(fā)明的保護(hù)范圍。相反，發(fā)明內(nèi)容的目的是以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念做為稍后所呈現(xiàn)的更詳細(xì)說明的前言。在此所公開的一些技術(shù)有助于從分子束部件清除殘余物。例如，在示例性方法中， 沿著束路徑提供分子束，使得殘余物產(chǎn)生在分子束部件上。為了減少殘余物，分子束部件被暴露到含氟等離子。在一些方法中，不同類型的等離子可被選擇性地產(chǎn)生以清除分子束部件上的不同類型的殘余物。在示例性系統(tǒng)中，反應(yīng)氣體傳送系統(tǒng)包括供應(yīng)各種類型的氣體到一個(gè)或多個(gè)等離子室的流量控制器。流量控制器選擇性地傳送一些氣體，例如，硼化合物和碳化合物，以產(chǎn)生接著用于獲得對一個(gè)或多個(gè)工件的離子注入的等離子放電。硼化合物和/或碳化合物可以引起不同類型的殘余物產(chǎn)生在系統(tǒng)中。因此，流量控制器也可選擇性地傳送不同類型的清除氣體到一個(gè)或多個(gè)等離子室，以產(chǎn)生不同的等離子放電以將不同類型的殘余物從系統(tǒng)中選擇性地移除。下列說明和附圖詳細(xì)提出本發(fā)明某些圖示觀點(diǎn)和補(bǔ)充。這些指示可采用本發(fā)明的原理的各種方法中的一些。


圖I是離子注入系統(tǒng)的實(shí)施例；圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的包括反應(yīng)氣體傳送系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)的實(shí)施例；圖3是根據(jù)實(shí)施例的用于限制或清除來自離子注入機(jī)部件的殘余物的產(chǎn)生的一種方法的流程圖；圖4是根據(jù)實(shí)施例的用于限制或清除來自離子注入機(jī)部件的殘余物的產(chǎn)生的另一種方法的流程圖；圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生分子束的示例性離子源的等距立體圖；圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于產(chǎn)生分子束的示例性離子源的剖面立體圖；以及圖7顯示在接近易受殘余物產(chǎn)生影響的離子源部件處產(chǎn)生清除等離子的機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明總體涉及可應(yīng)用于離子注入系統(tǒng)的殘余物移除技術(shù)。更具體地，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供有效方法來降低由大分子物質(zhì)所產(chǎn)生的殘余物，所述大分子物質(zhì)例如為 碳硼烷；十硼烷；十八硼烷；二十硼烷；諸如C7H7和CltlH14的烴，以及用于制造諸如三氟化硼、磷化氫和砷化三氫的小分子離子注入物質(zhì)(例如，BF2和單原子物質(zhì))的標(biāo)準(zhǔn)電離氣體。 要了解到前述離子注入物質(zhì)列表只是提供用于說明目的，不應(yīng)被視為表示可用以產(chǎn)生離子注入物質(zhì)的完整離子氣體列表。因此，本發(fā)明的多個(gè)方面現(xiàn)在將參考附圖來說明，其中從頭到尾使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。圖I顯示具有端子12、束線組件14和終端站16的離子注入系統(tǒng)10。一般而言， 在端子12中的離子源18連接到電源系統(tǒng)20，以使用小分子(例如，BF2和單原子物質(zhì))或大分子來電離摻雜氣體并形成離子束22。束22在撞擊位于終端站16中的工件24 (例如， 半導(dǎo)體晶片或顯示面板)之前，先通過束線組件14。為了將束22從端子12操縱到工件24，束線組件14具有束導(dǎo)向件26和質(zhì)量分析器28。偶極磁場在操作期間產(chǎn)生在質(zhì)量分析器28中。具有不適當(dāng)電荷與質(zhì)量比的離子碰撞側(cè)壁32a、32b ;從而只讓具有適當(dāng)?shù)碾姾膳c質(zhì)量比的離子離開，通過解析孔30并進(jìn)入工件24。束線組件14還可以包括在離子源18和終端站16之間延伸的各種束形成和成形結(jié)構(gòu)，所述束形成和成形結(jié)構(gòu)保持離子束22并限制細(xì)長的內(nèi)腔室或通道36，束22通過所述內(nèi)腔室或通道被輸送到終端站16中所支撐的工件24。真空泵34典型地保持離子束輸送通道 36在真空狀態(tài)下，以降低離子通過與空氣分子的碰撞而從束路徑偏轉(zhuǎn)的可能性。注入機(jī)10可采用不同類型的終端站16。例如，“成批”型終端站可同時(shí)支撐多個(gè)工件24在旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)上，其中工件24旋轉(zhuǎn)通過離子束的路徑，直到所有工件24全部被注入為止。另一方面，“系系列”型終端站沿著束路徑支撐用于注入的單個(gè)工件24，其中多個(gè)工件24以系列方式一次注入一個(gè)，且在開始注入下一個(gè)工件24前，每個(gè)工件24已完全被注入。沒有干擾，各種污染物(例如，硼、碳或來自離子源18的其它摻雜材料)可在相鄰于束22的各種離子注入機(jī)部件上沉積并形成一種或更多種類型的殘余物。例如，當(dāng)束22 中存有硼物質(zhì)時(shí)，硼基殘余物可產(chǎn)生在離子源中；而當(dāng)束22中存有碳物質(zhì)時(shí)，碳基殘余物可類似地產(chǎn)生。其它類型的殘余物也可產(chǎn)生根據(jù)實(shí)施的注入類型而產(chǎn)生。本發(fā)明涉及用于移除或以另外方式限制這類殘余物的技術(shù)。圖2顯示離子注入系統(tǒng)150的實(shí)例，所述離子注入系統(tǒng)趨向于限制殘余物產(chǎn)生，從而幫助確保系統(tǒng)長時(shí)間的可靠操作。除了前述部件外，圖2的離子注入系統(tǒng)150還包括反應(yīng)氣體傳送系統(tǒng)200。反應(yīng)氣體傳送系統(tǒng)200包括流量控制組件202，其典型地包括機(jī)械部件和/或機(jī)電部件(例如，閥、泵和流管)以在控制器204的引導(dǎo)下傳送各種氣體到離子注入系統(tǒng)150。具體地，各種氣體可選擇性地被傳送以產(chǎn)生不同的等離子放電，所述等離子放電始于在移除在離子系統(tǒng)部件上可以產(chǎn)生的不同類型殘余物。在一些實(shí)施例中，不是實(shí)際上清除殘余物的等離子，而是等離子的余輝可實(shí)際地清除殘余物。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解地，術(shù)語“等離子”被使用在有源產(chǎn)生區(qū)域，其中RF或微波實(shí)際上撞擊并產(chǎn)生等離子(由離子、電子、亞穩(wěn)態(tài)、中性物等構(gòu)成)，而余輝是下游區(qū)域，其中物質(zhì)不再產(chǎn)生但因擴(kuò)散而被用力推進(jìn)并有效地利用。在所示實(shí)施例中，顯示了流量控制組件202連接到第一和第二摻雜氣體供應(yīng)器 (206，208)以及第一和第二清除氣體供應(yīng)器(210，212)。通常，氣體供應(yīng)器206-212儲存在氣體罐中，雖然所需氣體也可在現(xiàn)場通過實(shí)施適當(dāng)化學(xué)反應(yīng)和/或電離來產(chǎn)生。應(yīng)理解，雖然所示實(shí)施例只描述第一和第二摻雜氣體供應(yīng)器(206，208)以及第一和第二清除氣體供應(yīng)器(210，212)，但是可以包括任意數(shù)量的這類氣體供應(yīng)器來執(zhí)行所需的注入和清除功能。在操作期間，控制器204指示流量控制組件202將摻雜氣體從摻雜氣體供應(yīng)器 206,208供應(yīng)到離子源18中處于真空狀態(tài)的等離子室(未顯示)。電源系統(tǒng)20接著被提供能量以電離等離子室中的摻雜氣體分子，從而根據(jù)根據(jù)等離子室中所存在的摻雜氣體來產(chǎn)生不同類型的等離子。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一摻雜氣體供應(yīng)器206包括分子硼(例如，十硼烷(BltlH14)、十八硼烷(B18H22))，且第二摻雜氣體供應(yīng)器208包括分子碳(例如，C7H7、 C16H14)。在第一工件(或一批或多批的工件)注入期間，分子硼可被供應(yīng)到等離子室以產(chǎn)生第一等離子，所述第一等離子可被提取以形成適合在(一個(gè)或多個(gè))工件上形成η型區(qū)域的第一類離子束22。當(dāng)另一個(gè)工件(或另一批工件)接著被注入時(shí)，分子碳可被供應(yīng)到等離子室以產(chǎn)生第二等離子，所述第二等離子可被提取以形成適合在半導(dǎo)體裝置中形成壓應(yīng)變區(qū)域的第二類離子束22。因?yàn)榈谝活惡偷诙愲x子束包括不同分子物質(zhì)，因此第一和第二離子束可在系統(tǒng)中形成不同類型殘余物。除非取得適當(dāng)測量值，否則這些不同類型殘余物可產(chǎn)生以推動(dòng)束電流至所需水平之下。根據(jù)殘余物是否存在(和/或根據(jù)清除程序序之間的預(yù)定時(shí)間是否已經(jīng)到達(dá))，控制器204可開始清除過程以降低任何這類殘余物。如果諸如硼基殘余物的第一類殘余物存在(和/或如果距離之前的清除操作已消逝預(yù)定時(shí)間)，則控制器204指示流量控制組件202抽空等離子室至真空，并接著將來自第一清除氣體供應(yīng)器210的第一清除氣體供應(yīng)到只為了清除目的而使用的第二等離子源。例如，在一些實(shí)施例中，第一清除氣體包括碳氟化合物(具有分子式CaFb，其中a和b為整數(shù)) 和/或氫氟碳化物(具有分子式CxFyHz，其中x、y和z為整數(shù))。當(dāng)?shù)谝磺宄龤怏w被電離且由此產(chǎn)生等離子時(shí)，等離子的自由基活性氟原子(free reactive fluorine atom)可移除第一類殘余物(例如，硼基殘余物)。在一些實(shí)施例中，第一清除氣體如果不是完全地則可以基本上不含NF3氣體；從而減輕對特殊氣體處理技術(shù)的需求以降低成本，并在一些方面趨向于使本發(fā)明技術(shù)相較于基于NF3的清除技術(shù)而更具環(huán)境友善性。相反地，如果諸如碳基殘余物的第二類殘余物存在(和/或如果距離之前的清除操作已消逝預(yù)定時(shí)間)，則控制器204也可指示流量控制組件202抽空等離子室至真空，并接著將來自第二清除氣體供應(yīng)器212的第二清除氣體供應(yīng)到第二等離子源。第二清除氣體可包括氧，從而產(chǎn)生包括原子氧以移除來自離子源部件的第二類殘余物(例如，碳基殘余物)的等離子。像第一清除氣體一樣，則第二清除氣體如果不是完全地則可以基本上不含 NF3氣體。通過不同類型等離子放電之間的改變來選擇性地清除不同類型殘余物，本發(fā)明有助于離子注入系統(tǒng)的可靠操作。上面雖已討論有關(guān)只有第一和第二清除等離子放電分別清除第一和第二類殘余物，但該原理可延伸到分別操作任意數(shù)量的清除等離子放電來清除任意數(shù)量的類型的殘余物。為了幫助確定是否已從離子源部件完全地清除一種或多種殘余物，系統(tǒng)可采用不同的殘余物檢測系統(tǒng)。例如，圖2說明位于與離子源18中的等離子室流體連通的排氣系統(tǒng) 216中的殘余物檢測傳感器214。雖然圖2說明殘余物檢測傳感器214存在于排氣系統(tǒng)216 中的實(shí)施例，但在其它實(shí)施例中，殘余物檢測傳感器可位于其它區(qū)域中。例如，殘余物檢測傳感器214也可位于例如在束線組件14中的離子源的下游。在實(shí)施例中，殘余物檢測傳感器214能夠進(jìn)行光學(xué)光譜分析，其使用排氣系統(tǒng)216 中的二次等離子源(未顯示)來進(jìn)行。因此，在本實(shí)施例中，殘余物檢測傳感器214分析來自離子源中的等離子室的廢氣以追蹤殘余物數(shù)量。當(dāng)二次等離子源中的等離子被點(diǎn)燃時(shí)， 殘余物(如果存在)以表示殘余物的預(yù)定的量子化能級發(fā)射光子/光。不同類型殘余物所射出的光用作可以識別不同類型殘余物的一種“指紋”，從而允許控制器204選擇適當(dāng)清除氣體來移除檢測到的特定類型殘余物?？蛇x地，在產(chǎn)生的殘余物進(jìn)行清理時(shí)，越來越少的殘余物流入排氣系統(tǒng)，一旦所有殘余物被清除，光學(xué)指紋降到低于特定預(yù)設(shè)閾值，所述預(yù)設(shè)閾值可讓控制器204終止清除過程，從而提供所需清除期間的實(shí)時(shí)控制。在另一個(gè)實(shí)施例中，殘余物檢測傳感器214能夠進(jìn)行殘余物質(zhì)量分析，所述殘余物質(zhì)量分析使用位于排氣系統(tǒng)216中的二次等離子源和四極磁鐵(未顯示)。在殘余氣體分析(RGA)中，廢氣的分子構(gòu)成再度被分析以追蹤殘余物數(shù)量，但這次分析根據(jù)根據(jù)分子構(gòu)成的各個(gè)原子質(zhì)量。因此，在本實(shí)施例中，檢測到的質(zhì)量用作可以識別不同類型殘余物的一種“指紋”，從而使控制器204選擇適當(dāng)清除氣體來移除檢測到的特定類型殘余物。
在又一個(gè)實(shí)施例中，殘余物檢測傳感器214可包括溫度傳感器。當(dāng)殘余物分子離解在存在的反應(yīng)物質(zhì)中時(shí)，化學(xué)反應(yīng)典型地是放熱的，其趨向于加熱根據(jù)特征溫度曲線而形成殘余物在其上的表面，所述特征溫度曲線可表示是否殘余物正被移除。一旦典型地安裝到離子源部件的溫度傳感器顯示溫度不再進(jìn)一步上升，殘余物和反應(yīng)清除等離子之間的放熱化學(xué)反應(yīng)完成，且溫度傳感器的數(shù)據(jù)可被使用以停止清除過程。既然已討論過一些離子注入系統(tǒng)范例，參照圖3-4，顯示了根據(jù)一些方面的方法 300、400。這些方法雖以一系列動(dòng)作或事件來顯示并在下面說明，但是本發(fā)明并不受限于這類動(dòng)作或事件所示順序。例如，一些動(dòng)作可以以不同順序發(fā)生和/或與在此所示和/或所述之外的其它動(dòng)作或事件同時(shí)發(fā)生。此外，不是所有顯示的動(dòng)作都需要，且在此所述動(dòng)作中的一個(gè)或多個(gè)可在一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立動(dòng)作或階段中執(zhí)行。圖3顯示方法300，所述方法在選擇所需的注入程序序時(shí)以步驟302開始。例如， 所需的注入程序序可傳送所需的n型摻雜分布、所需的p型摻雜分布或諸如碳注入物的一些其它類型的注入物。如果第一類注入程序序被選擇，則方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟304，并以分子硼離子束注入一個(gè)或多個(gè)工件。該注入可以使第一類殘余物產(chǎn)生在一個(gè)或多個(gè)離子束部件上。在步驟306，其上具有第一類型殘余物的分子束部件被暴露到第一余輝(或第一清除等離子)，所述第一余輝包括用以協(xié)助移除殘余物的反應(yīng)性游離原子氟基。在一些實(shí)例中，使用包括碳氟化合物和/或氫氟碳化物氣體的氣體混合物可以產(chǎn)生第一清除等離子， 其產(chǎn)生第一余輝。在步驟308，根據(jù)第一預(yù)定條件是否滿足而選擇性地結(jié)束至第一余輝(或第一清除等離子)的暴露。第一預(yù)定條件表示殘余物移除程度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一條件關(guān)于從暴露到第一余輝的開始時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，是否預(yù)定時(shí)間已期滿。在另一個(gè)實(shí)施例中， 第一條件涉及雖不限制但優(yōu)選地使用位于排氣管路中的二次等離子源的光學(xué)光譜分析是否指示第一余輝是否已完全地從離子源部件移除殘余物。在又一個(gè)實(shí)施例中，第一條件涉及殘余氣體質(zhì)量分析是否指示第一余輝是否已完全地從離子源部件移除殘余物。在又一個(gè)實(shí)施例中，第一條件涉及溫度測量是否指示第一余輝是否已完全地從離子源部件移除來殘余物。注意，第一條件也可涉及未達(dá)到這些和其它實(shí)施例中的殘余物的完全移除。在步驟310，方法確定是否需要另外的注入。若需要，方法回到步驟302并選擇另一個(gè)注入程序序在與前面注入相同或不同的工件上執(zhí)行。假設(shè)在步驟302選擇第二注入程序，則在步驟312，以分子碳束來注入一個(gè)或多個(gè)工件。這在離子束部件上形成第二殘余物。在步驟314，離子束部件暴露到包括反應(yīng)性游離原子氧基的第二余輝(或第二清除等離子)，以幫助例如在分子碳注入期間形成的第二殘余物的移除。在步驟316，根據(jù)第二預(yù)定條件是否滿足而選擇性地結(jié)束對第二余輝(或第二清除等離子)的暴露，其中第二預(yù)定條件表示第二殘余物的移除程度。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第二條件涉及從暴露到第二余輝的開始時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，是否預(yù)定時(shí)間已期滿。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二條件關(guān)于使用第二等離子源的光學(xué)光譜分析是否指示第二余輝是否已完全地從離子源部件移除殘余物。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二條件涉及殘余氣體質(zhì)量分析是否指示第二余輝是否已完全地從離子源部件移除殘余物。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二條件關(guān)于溫度測量是否指示第二余輝是否已完全地從離子源部件移除殘余物。注意，第二條件也可涉及未達(dá)到這些和其它實(shí)施例中的殘余物的完全移除。雖未明示在圖3中，但是對另外不同類型的余輝或清除等離子的其它暴露可被執(zhí)行以進(jìn)一步移除保留在離子源部件上的任何殘余物。每個(gè)暴露可被量身定做以從離子源部件中移除不同類型殘余物，從而降低殘余物的產(chǎn)生而可以得到可靠注入操作。圖4顯示根據(jù)一些實(shí)施例的另一種方法400。方法400在第一分子束被產(chǎn)生時(shí)開始步驟402，其中第一分子束包括第一分子物質(zhì)。為了說明目的，方法400中與第一分子物質(zhì)為硼的執(zhí)行有關(guān)的其余動(dòng)作在下面說明，但其它分子物質(zhì)也可被使用。在步驟404，沿著束路徑提供第一分子束，從而使第一殘余物產(chǎn)生在分子束部件上。在步驟406，分子束部件被暴露到第一清除等離子以幫助移除第一殘余物。在現(xiàn)在所述的示例性執(zhí)行中，第一清除等離子包括例如可由碳氟化合物或氫氟碳化物產(chǎn)生的氟離子和/或氟基。在步驟408，對第一清除等離子的暴露根據(jù)第一預(yù)定條件是否滿足而被選擇性地結(jié)束。例如，第一條件可關(guān)于時(shí)間、光學(xué)光譜分析、殘余氣體質(zhì)量分析或溫度分析。在步驟410，第二分子束被產(chǎn)生，所述第二分子束包括第二分子物質(zhì)。在現(xiàn)在所述實(shí)例中，第二分子物質(zhì)為碳，其未非限制實(shí)例。在步驟412，沿著束路徑提供第二分子離子束，從而引起第二殘余物產(chǎn)生在分子束部件上。在步驟414，分子束部件被選擇性地暴露到不同于第一清除等離子的第二清除等離子以幫助移除第二殘余物。在現(xiàn)在所述實(shí)例中，第二清除等離子包括氧，其是一個(gè)非限制實(shí)例。在步驟416，對第二清除等離子的暴露根據(jù)第二預(yù)定條件是否滿足而被選擇性地結(jié)束。例如，第二條件可關(guān)于時(shí)間、光學(xué)光譜分析、殘余氣體質(zhì)量分析或溫度分析。雖未明示在圖4中，但其它類型離子束可被產(chǎn)生，從而產(chǎn)生其它類型殘余物產(chǎn)物。 此外，對其它不同類型等離子的暴露可被實(shí)行以進(jìn)一步移除形成在離子源部件上的任何殘余物。在一些實(shí)施例中，每個(gè)暴露可被量身定做以從離子源部件中移除不同類型殘余物，從而降低殘余物產(chǎn)物而得到可靠操作。通常，只要可以維持束電流，圖4所示方法就能夠在一批(或多批)晶片已經(jīng)被注入第一和/或第二物質(zhì)后實(shí)施。在一些實(shí)施例中，可在預(yù)定維持安排(例如，一旦設(shè)定數(shù)量的晶片已被注入)下以系列方式運(yùn)用第一和第二清除過程(用于第一物質(zhì)和第二物質(zhì))。 清除過程可交替執(zhí)行幾次以確保任何殘余物都以所需方式被移除。圖5到圖6顯示可根據(jù)一些實(shí)施例來使用的離子源500的實(shí)施例。應(yīng)注意，基于說明目的來提供圖5到圖6所述離子源500只有一種類型的離子源，其易受殘余物產(chǎn)生(例如，在孔520上)影響且不表示包括離子源的所有方面、部件和特征。相反地，顯示了示例性離子源500，以幫助進(jìn)一步了解可結(jié)合一些實(shí)施例來使用的一種類型的離子源。離子源500包括相鄰于第二等離子室516的第一等離子室502。第一等離子室 502包括氣體源供應(yīng)管路506并構(gòu)造有用于從第一源氣體中產(chǎn)生等離子的等離子產(chǎn)生部件 504。氣體供應(yīng)管路選擇性地?cái)y帶摻雜氣體(例如，來自圖2的第一和/或第二摻雜氣體供應(yīng)器206、208)。來自二次清除等離子源(例如，其使用由圖2的第一和/或第二清除氣體供應(yīng)器210、212所供應(yīng)的氣體)的等離子通過氣體/余輝管路518被運(yùn)送到第一等離子室 502。等離子產(chǎn)生部件504可包括如圖6所示的陰極508/陽極510的組合?？蛇x地，等離子產(chǎn)生部件504可包括RF感應(yīng)線圈天線，其具有直接安裝在氣體限制室中以傳送電離能量到氣體電離區(qū)域中的射頻傳導(dǎo)部分來支持。第一或電子源等離子室502限定孔512，所述孔形成通道以進(jìn)入到離子注入系統(tǒng)的高真空區(qū)域，即，其中壓力遠(yuǎn)低于在第一等離子室502中的源氣體的壓力的區(qū)域。電子源等離子室502還限定孔514，所述孔形成用于從電子源等離子室502提取電子的提取孔。在優(yōu)選實(shí)施例中，提取孔514以如圖6所示地具有在其中形成孔514的可更換陽極元件510形式來提供。如此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解到電子源等離子室502可被構(gòu)造成具有正偏壓電極519(相對于陰極508)，正偏壓電極519用于在通常所說的無反射模式下從等離子吸引電子。可選地，相對于陰極508，電極519可被負(fù)偏壓而以通常所說的反射模式使電子被驅(qū)回電子源等離子室502中。會(huì)了解到該反射模式結(jié)構(gòu)需要等離子室墻壁的適當(dāng)偏壓和電極519的電子絕緣與獨(dú)立偏壓。如前所述地，離子源500也包括第二或離子源室516。第二離子源等離子室516包括用于將源氣體引進(jìn)離子源等離子室516中的第二氣體源供應(yīng)管路518，并且進(jìn)一步被構(gòu)造用于接收來自電子源等離子室502的電子，從而通過電子和第二源氣體之間的碰撞而在其中產(chǎn)生等離子。第二氣體供應(yīng)源管路518可將摻雜氣體(例如，來自圖2的第一和/或第二摻雜氣體供應(yīng)器206、208)和/或來自二次清除等離子源(例如，其使用來自圖2的第一和/或第二清除氣體供應(yīng)器210、212的氣體)的清除等離子選擇性地運(yùn)送到第二等離子室 516。第二或離子源等離子室516限定與第一等離子室502的提取孔514對準(zhǔn)的孔517， 孔514與孔517之間形成通道以允許從第一等離子室502提取的電子流入第二等離子室 516中。優(yōu)選地，離子源等離子室516被構(gòu)造成具有正偏壓電極519，所述正偏壓電極用于以通常所說的無反射模式來吸引注入離子源等離子室516中的電子，從而在電子和氣體分子之間產(chǎn)生所需碰撞以產(chǎn)生電離等離子?？蛇x地，電極519可被負(fù)偏壓而以通常所說的反射模式使電子被驅(qū)回離子源等離子室516中。提取孔520被構(gòu)造在第二等離子室516中以提取離子以形成用于注入的離子束。在一個(gè)實(shí)施例中，相對于第一等離子室502，第二等離子室516利用外部偏壓電源 515 (圖6)被正偏壓。因此，電子被從電子源等離子室502提取并注入到離子源等離子室 516中，其中在第一等離子室502所提供的電子和通過第二氣體源供應(yīng)管路518供應(yīng)到第二等離子室516的供應(yīng)氣體之間的第二等離子室516中引起碰撞以產(chǎn)生等離子。應(yīng)注意，第一等離子室502和第二等離子室516可具有三個(gè)開口邊界氣體入口 (例如，第一氣體供應(yīng)入口 522和第二氣體供應(yīng)入口 524)、至高真空區(qū)域的開口(例如，抽吸孔512和提取孔520)、和分別在第一和第二等離子室502和504之間形成共用通道的共用邊界孔514和517。等離子室502、516也共享由附圖標(biāo)記530表示的Axcelis源磁鐵所提供的沿著提取孔定向的磁場。眾所周知的是電離過程(在該情況中，電子產(chǎn)生過程)通過感應(yīng)等離子產(chǎn)生室中的垂直磁場而變得更有效率。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，電磁構(gòu)件530優(yōu)選地沿著第一和第二等離子室502和516之間的共享邊界的軸線分別被定位在第一和第二等離子室502 和516外部。這些電磁構(gòu)件530感應(yīng)誘捕電子的磁場以提高電離過程的效率。圖7顯示清除等離子實(shí)際上產(chǎn)生于定位在氣體供應(yīng)源管路518中的第二等離子源 702中的一個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，反應(yīng)氣體(例如，從圖2的氣體清除供應(yīng)器210、212 供應(yīng))被運(yùn)送一段氣體供應(yīng)源管路518 (例如，約兩米)。在本實(shí)施例中，氣體供應(yīng)源管路 518包括分別橫向連接在第一和第二傳導(dǎo)導(dǎo)管706、708之間的介電導(dǎo)管704。第一傳導(dǎo)導(dǎo)管706可被稱為氣體供應(yīng)管路，而第二傳導(dǎo)導(dǎo)管708可被稱為余輝供應(yīng)管路。在一些實(shí)施例中，介電導(dǎo)管704可包括藍(lán)寶石(提供氟相容性)，且傳導(dǎo)導(dǎo)管706、708可包括金屬。感應(yīng)線圈710也被纏繞在非常接近孔524的氣體供應(yīng)源管路518周圍。當(dāng)通過匹配網(wǎng)絡(luò)714 連接到感應(yīng)線圈710RF電源712被啟動(dòng)時(shí)，高度濃縮的等離子產(chǎn)生在氣體供應(yīng)源管路518 中的區(qū)域716中。因此，等離子產(chǎn)生于非常接近反應(yīng)物質(zhì)被用于清除殘余物所在的第一和 /或第二室502、516處。盡管圖7顯示包括RF線圈710的實(shí)施例，但其它實(shí)施例可使用微波源或接近開口 524的其它等離子產(chǎn)生部件。圖7的結(jié)構(gòu)在二次等離子源位于氣體/余輝源供應(yīng)管路518遠(yuǎn)端處的前述結(jié)構(gòu)是有利的。當(dāng)?shù)入x子被產(chǎn)生在氣體/余輝源供應(yīng)管路518的遠(yuǎn)端(例如，通常距離離子源約2 米)時(shí)，在氣體/余輝供應(yīng)源管路518的壁部上的傳導(dǎo)和表面復(fù)合損失引起等離子源中所產(chǎn)生的反應(yīng)氣體物質(zhì)顯著百分比的損失。因此，通過在氣體供應(yīng)源管路518中包括等離子產(chǎn)生部件，使圖7的結(jié)構(gòu)有助于確保更多反應(yīng)氣體分子有效地?cái)U(kuò)散到離子源并從而有助于有效清除來自離子源中的部件的殘余物。結(jié)果，產(chǎn)生如此接近些源部件516和502的清除等離子不需要大的清除氣體流或通過顯著地降低RF功率的使用可提高效率。盡管本發(fā)明已圖示并描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，但在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下可以對所示實(shí)例進(jìn)行替代和/或修改。尤其關(guān)于上述部件或結(jié)構(gòu)(塊、單元、 發(fā)動(dòng)機(jī)、組件、裝置、電路、系統(tǒng)等等)所執(zhí)行的各種功能，除非另有所指，否則用以描述這類部件所使用的術(shù)語(包括對“手段”的參考)是指對應(yīng)于執(zhí)行所述部件(例如，其功能等效)的具體功能的任何部件或結(jié)構(gòu)，即使不是結(jié)構(gòu)上等效在執(zhí)行本發(fā)明在此所示的示例性實(shí)施例中的功能的所示結(jié)構(gòu)亦然。此外，雖然本發(fā)明的具體特征可能只關(guān)于多個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)進(jìn)行說明，但是這類特征可與對于任何給定或特定的應(yīng)用可能需要和有利的其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)其它特征相結(jié)合。此外，對在使用在詳細(xì)說明和權(quán)利要求中任意一個(gè)中的術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“帶有”或其變體的范圍，這類用語表示包括類似于術(shù)語“包括”的方式。
權(quán)利要求
1.一種用于從離子源部件移除殘余物的方法，所述離子源部件用于提取分子束，所述方法包括以下步驟使用包括氟的第一等離子來幫助從所述離子源部件移除所述殘余物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于產(chǎn)生所述第一等離子的氣體包括碳氟化合物或氫氟碳化物中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于產(chǎn)生所述第一等離子的氣體如果不是完全沒有NF3則至少基本上沒有NF3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一等離子在該第一等離子的下游產(chǎn)生第一余輝，所述第一余輝包括與所述殘余物接觸以移除所述殘余物的氟原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟根據(jù)是否符合第一預(yù)定條件來選擇性地結(jié)束至所述第一等離子的暴露，所述第一預(yù)定條件表示所述殘余物的移除程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一預(yù)定條件涉及從暴露到所述第一等離子的開始時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，預(yù)定時(shí)間是否已期滿。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一預(yù)定條件涉及使用二次離子源的光學(xué)光譜分析是否指示所述第一等離子是否已完全地從所述離子源部件移除所述殘余物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一預(yù)定條件涉及殘余氣體質(zhì)量分析是否指示所述第一等離子是否已完全地從所述離子源部件移除所述殘余物。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一預(yù)定條件涉及溫度測量是否指示所述第一等離子是否已完全地從所述離子源部件移除所述殘余物。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述殘余物包括硼基化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟將所述離子源部件暴露到包括氧的第二等離子；和根據(jù)是否符合第二預(yù)定條件來選擇性地結(jié)束至所述第二等離子的暴露。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述殘余物包括碳基化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第二預(yù)定條件涉及從暴露到所述第二等離子的開始時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，預(yù)定時(shí)間是否已期滿。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第二預(yù)定條件涉及使用二次等離子源的光學(xué)光譜分析是否指示所述第二等離子是否已完全地從所述離子源部件移除所述殘余物。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第二預(yù)定條件涉及殘余氣體質(zhì)量分析是否指示所述第二等離子是否已完全地從所述離子源部件移除所述殘余 >物。
16.一種用于從離子源部件移除殘余物的方法，所述離子源部件用于提取分子束，所述方法包括以下步驟沿著束路徑提取第一分子束并在所述離子源部件上同時(shí)產(chǎn)生第一殘余物，其中通過使用包括第一分子物質(zhì)的第一氣體來產(chǎn)生所述第一分子束；沿著所述束路徑提取第二分子束并在所述離子源部件上同時(shí)產(chǎn)生第二殘余物，其中通過使用包括第二分子物質(zhì)的第二氣體來產(chǎn)生所述第二分子束，并且其中所述第二殘余物的構(gòu)成成分不同于所述第一殘余物的構(gòu)成成分；和選擇性地產(chǎn)生第一清除等離子放電和第二清除等離子放電，以分別幫助從所述離子源部件移除所述第一殘余物和所述第二殘余物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一清除等離子放電和所述第二清除等離子放電分別產(chǎn)生第一余輝和第二余輝， 所述第一余輝和所述第二余輝分別在所述第一等離子放電和所述第二等離子放電的下游； 和 所述第一余輝和所述第二余輝分別接觸所述第一殘余物和所述第二殘余物以分別移除所述第一殘余物和所述第二殘余物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一氣體包括氟，并且如果不是完全沒有 NF3則至少基本上沒有NF3。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一分子物質(zhì)包括硼。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第二氣體包括氧。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二分子物質(zhì)包括碳。
22.一種用于幫助從束部件移除殘余物的反應(yīng)氣體傳送系統(tǒng)，包括流量控制組件，所述流量控制組件與多個(gè)不同的摻雜氣體供應(yīng)器、多個(gè)不同的清除氣體供應(yīng)器和至少一個(gè)等離子室流體連接；和控制器，所述控制器適于指示所述流量控制組件選擇性地將所述氣體從所述不同的摻雜氣體供應(yīng)器傳送到所述至少一個(gè)等離子室中的一個(gè)或多個(gè)，以幫助沿著束線來提取具有不同的相應(yīng)物質(zhì)的分子束；以及所述控制器還適于選擇性地傳送來自所述不同的清除氣體供應(yīng)器的氣體，以在所述至少一個(gè)等離子室中的一個(gè)或多個(gè)中產(chǎn)生不同類型的等離子放電，其中所述不同類型的等離子放電適于減少在具有不同物質(zhì)的所述分子束沿著所述束線被提取時(shí)所形成的不同類型的殘余物的產(chǎn)生。
23.一種離子注入系統(tǒng)，包括離子源，所述離子源包括相鄰于第二等離子室的第一等離子室；氣體供應(yīng)管路，所述氣體供應(yīng)管路適于選擇性地朝向所述第一等離子室供應(yīng)多個(gè)清除氣體中的一個(gè)；其中所述氣體供應(yīng)管路包括橫向連接在第一傳導(dǎo)導(dǎo)管和第二傳導(dǎo)導(dǎo)管之間的介電導(dǎo)管；和等離子產(chǎn)生部件，所述等離子產(chǎn)生部件適于在所述介電導(dǎo)管的內(nèi)表面所限定的腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述等離子被產(chǎn)生，使得所述等離子的余輝移動(dòng)或擴(kuò)散到所述第一等離子室或所述第二等離子室中的至少一個(gè)以移除產(chǎn)生在所述離子源中的殘余物。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述介電導(dǎo)管包含藍(lán)寶石。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的離子注入系統(tǒng)，其中所述等離子產(chǎn)生部件包括纏繞所述介電導(dǎo)管的射頻(RF)線圈；和用于驅(qū)動(dòng)所述射頻線圈的射頻電源。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述等離子產(chǎn)生部件包括微波源。
全文摘要
在此所公開的技術(shù)有助于從分子束部件清除殘余物。例如，在示例性方法中，沿著束路徑提供分子束，使得殘余物產(chǎn)生在分子束部件上。為了減少殘余物，分子束部件被暴露到氫氟碳化物等離子。根據(jù)是否符合第一預(yù)定條件來結(jié)束至氫氟碳化物等離子的暴露，第一預(yù)定條件表示殘余物的移除程度。其它方法和系統(tǒng)也同時(shí)被公開。
文檔編號H01J37/08GK102612731SQ201080051134
公開日2012年7月25日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者威廉·迪韋爾吉利奧, 格倫·吉爾克里斯特, 阿西木·斯里瓦斯塔瓦 申請人:艾克塞利斯科技公司