[发明专利]用于从离子源部件清除残余物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及离子注入系统，且更具体地，涉及用于减少这类离子注入系统中产生的残余物的改进系统和方法。

背景技术

在半导体装置和其它产品的制造中，离子注入系统用在将掺杂元素注入到工件中(例如，半导体晶片、显示面板、玻璃基板)中。这些离子注入系统典型地被称为“离子注入机”。

离子剂量和离子能量为通常用在描述离子注入机所执行的离子注入的特征的两个变量。离子剂量与注入到工件区域中的离子数量有关，且通常被表示为工件材料的每单位面积中的掺杂物原子的数量(例如，10¹⁸硼原子/cm²)。离子能量与离子被注入到工件表面下方的深度有关。例如，用在半导体装置中的倒掺杂井而形成相深的接面典型地需要高达几百万电子伏特(MeV)的离子能量，而形成相对浅的接面需要低在1千电子伏特(1keV)的能量。

历史上，许多离子注入已使用小分子或通常所说的“单原子物质”来执行。然而，近几年，例如，产量上的实质改进已通过使用诸如分子硼(例如，十硼烷(B₁₀H₁₄)、十八硼烷(B₁₈H₂₂))或分子碳(例如，C₇H₇、C₁₆H₁₄)的大分子来显示。由产量的观点来看，使用大分子提供显著优势，因为大分子允许每个晶片在较短时间中(相对于由单原子物质所产生的束)接收给定剂量。

然而，使用这些大分子的一个潜在缺点在于大分子在电离后趋向于离解。所述离解使得至少一些离解分子“粘”在离子注入机(例如，离子源)中部，从而引发残余物产生。一段时间后(例如，10-20小时)，残余物可能会防碍离子源的操作并降低束电流。

现有的离子注入机试图通过纯物理手段或使用NF₃气体来产生等离子以移除残余物。然而，前面这两种方法都具有显著缺点。举例来说，诸如喷砂的纯物理手段典型地需要从离子注入设备移除残余物涂布的部件以清除部件，从而导致机器停工并潜在地损失制造设备的产量。因为NF₃需要特别处理，因此使用基于NF₃的等离子是昂贵的。此外，虽然费钱，但NF₃仍是无法移除一些类型的残余物(例如，由于使用碳的等离子源所引起的石墨残余物)，且在许多方面对环境并不利。

因此，现存有对清除离子源残余物的方法的需求，用以满足离子注入工业的需求。

发明中容

下文呈现本发明的简化说明，以提供对本发明的一些方面的基本了解。本发明内容不是本发明的广泛的概要，且不是要识别本发明的主要或关键要素，也不描述本发明的保护范围。相反，发明内容的目的是以简化形式呈现本发明的一些概念做为稍后所呈现的更详细说明的前言。

在此所公开的一些技术有助于从分子束部件清除残余物。例如，在示例性方法中，沿着束路径提供分子束，使得残余物产生在分子束部件上。为了减少残余物，分子束部件被暴露到含氟等离子。在一些方法中，不同类型的等离子可被选择性地产生以清除分子束部件上的不同类型的残余物。

在示例性系统中，反应气体传送系统包括供应各种类型的气体到一个或多个等离子室的流量控制器。流量控制器选择性地传送一些气体，例如，硼化合物和碳化合物，以产生接着用于获得对一个或多个工件的离子注入的等离子放电。硼化合物和/或碳化合物可以引起不同类型的残余物产生在系统中。因此，流量控制器也可选择性地传送不同类型的清除气体到一个或多个等离子室，以产生不同的等离子放电以将不同类型的残余物从系统中选择性地移除。

下列说明和附图详细提出本发明某些图示观点和补充。这些指示可采用本发明的原理的各种方法中的一些。

附图说明

图1是离子注入系统的实施例；

图2是根据一些实施例的包括反应气体传送系统的离子注入系统的实施例；

图3是根据实施例的用于限制或清除来自离子注入机部件的残余物的产生的一种方法的流程图；

图4是根据实施例的用于限制或清除来自离子注入机部件的残余物的产生的另一种方法的流程图；

图5是根据一个实施例的用于产生分子束的示例性离子源的等距立体图；

图6是根据一个实施例的用于产生分子束的示例性离子源的剖面立体图；以及

图7显示在接近易受残余物产生影响的离子源部件处产生清除等离子的机构。

具体实施方式