[发明专利]离子源及清洗离子源的方法

说明书

本申请案主张于2012年8月7日提出申请的美国临时专利申请案第61/680,539号的优先权，其揭示的内容在此全部并入本文作为参考。

技术领域

本揭示大体上涉及制造电子组件的技术，特别是涉及用以改善离子源的效能及延长其寿命的技术。

背景技术

离子植入(ion implantation)是指透过轰击(bombardment)将掺质(dopants)或杂质引入基底(substrate)的过程。在半导体制造中，可引入掺质来改变电气、光学或机械性能。举例而言，可将掺质引入本质半导体(intrinsic semiconductor)基底以改变此基底的导电类型和导电程度。在制造集成电路(integrated circuit，IC)时，要想获得合适的集成电路效能，精确的掺杂分布(doping profile)通常很重要。为了得到想要的掺杂分布，可以各种剂量和各种能级的离子形式来植入一种或一种以上的掺质。

请参照图1，其显示为传统的离子植入系统100。如图1所示，离子植入系统100可包括离子源和一系列复杂的供离子束10从中穿行的束线组件。离子源可包括离子源腔室(chamber)102，在此离子源腔室102中产生想要的离子。离子源也可包括电源供应器(power source)101和配置在离子源腔室102附近的萃取电极组件104。如图1所示，萃取电极组件104可包括抑制电极104a和接地电极104b。离子源腔室102、抑制电极104a以及接地电极104b可都包括一个孔(aperture)：离子源腔室102可包括萃取孔(未显示)；抑制电极可包括抑制电极孔(未显示)；以及接地电极可包括接地电极孔(未显示)。这些孔可相通，使得在离子源腔室102中产生的离子能够从中穿过并前往束线组件。在下文中，抑制电极孔和接地电极孔可统称为萃取电极孔组件。

与此同时，束线组件可包括(例如)质量分析器(mass analyzer)106、第一加速或减速(A1或D1)段108、准直器(collimator)110以及第二加速或减速(A2或D2)段112。与用以操纵光束的一系列光学透镜十分相似的是，这些束线组件也能够过滤、聚焦以及操纵具有想要的物种、形状、能量及其他特性的离子或离子束10。穿过这些束线组件的离子束10可经引导而前往安装在平台(platen)116或夹板(clamp)上的基底114。基底114可在一种装置(有时称之为“roplat”)的作用下沿着一个或多于一个的维度而移动(例如，平移、旋转和倾斜)。本发明所属技术领域中具有通常知识者应当理解的是，在离子植入过程中，离子束10所贯穿的整个路径通常被抽空。

离子源是离子植入系统100的重要组件。离子源要产生适合于各种不同离子物种和萃取电压的界定良好(well-defined)的稳定离子束10。因此，最好是离子源能够延长操作时间，而无需进行维护和修理。离子源的寿命或平均故障间隔时间(mean time between failures，MTBF)是离子源的一个效能指标，也是离子植入系统100的效能的重要度量标准。

离子源故障的一个原因是材料积聚在离子源腔室102的内壁、抑制电极以及接地电极上。此外，材料也会积聚在孔上。若材料形成在离子源腔室102的内壁上，便会减小产生离子的速率，且减小离子束流。

而且，在这种条件下产生和从离子源射出的离子会不太理想。离子10可能不稳定，且可能引起离子束流漂移(ion beam current drift)，有些情形下还会造成高频率小故障(glitch)。若材料积聚在萃取孔或萃取电极104上，则从离子源腔室202萃取的离子束10的形状会变形。举例而言，束10的形状可反映出材料积聚在萃取孔、抑制电极孔和/或接地电极孔上的形状。因此，离子源可能无法产生稳定的界定良好的离子束10。这种变形如果过度的话，便很难靠束线组件来矫正。因此，会生产出不太理想的集成电路。