[发明专利]通过在溅射气体混合物中使用痕量原位清洁气体改善离子布植等离子体浸没枪(PFG)性能

说明书

本发明描述一种用于将气体输送到等离子体浸没枪的气体供应组合件。所述气体供应组合件包含：流体供应包装，其经配置以将惰性气体输送到等离子体浸没枪以用于产生惰性气体等离子体，所述惰性气体等离子体包含在离子布植操作中用于调制衬底的表面电荷的电子；及清洁气体，其在所述惰性气体流体供应包装中与所述惰性气体混合，或在经配置以相对于输送惰性气体到所述等离子体浸没枪而将清洁气体同时或依序输送到所述等离子体浸没枪的单独清洁气体供应包装中。本发明还描述一种操作等离子体浸没枪的方法，其中相对于惰性气体流动到所述等离子体浸没枪而将清洁气体间歇地、连续地或依序引进到所述等离子体浸没枪。所述清洁气体自所述等离子体浸没枪中的材料沉积物有效地产生挥发性反应产物气体，且实现所述等离子体浸没枪中的等离子体产生细丝的再金属化。

技术领域

本公开大体上涉及离子布植设施及过程，且更明确来说涉及用于改善离子布植等离子体浸没枪性能的设备及方法。

背景技术

在半导体制造领域中，离子布植是半导体装置制造的基本单元操作。离子布植设施可具有变化多端的类型，且可包含束离子布植系统、等离子体浸入系统及其它可变类型的系统。

在使用束离子布植系统时，带正电荷的离子撞击被布植的晶片衬底，且这个撞击可导致正电荷积聚在晶片衬底的绝缘区域上，从而产生正表面电势。晶片充电也可由来自晶片衬底的电子的次级发射引起。晶片衬底表面电荷可足够强而不利地影响或甚至永久损坏晶片的集成电路特征，例如薄膜晶体管(TFT)电路。

等离子体浸没枪设备可用以通过产生包括低能量电子的等离子体使得低能量电子可分配到离子束中且传输到晶片表面以中和原本将发生的电荷积聚来解决此表面电荷积聚。

等离子体浸没枪设备可具有不同类型，但典型地包括布置有离子化细丝元件且耦合到由螺线管线圈外接的等离子体管且与离子束室连通的弧室。弧室中的离子化细丝元件由耐火金属(通常为钨)形成，且用以形成低能量电子等离子体的气体典型地是例如氩、氪或氙的惰性气体，及其它可能的惰性气体。可包含法拉第组合件(Faraday assembly)，用于将中和电子约束于晶片附近，以由此辅助减轻晶片衬底充电，且通常包含电子剂量、均匀性及电荷测量及监测组件。

因此，等离子体浸没枪设备解决束离子布植系统中的操作问题，用以中和束等离子体电荷以控制颗粒提升，且减小晶片衬底上的充电电压以防止薄膜集成电路元件的静电破坏。

发明内容

在操作等离子体浸没枪系统以产生电荷中和低能量电子时，惰性气体可附带溅射等离子体浸没枪细丝。溅射细丝材料变成可沉积到离子布植系统的绝缘体及石墨组件上的气态材料作为沉积污染物。更一般来说，使用延伸操作，离子束及可冷凝气体蒸汽沉积在等离子体浸没枪弧室及其组件中、上及周围。此些蒸汽还沉积在等离子体浸没枪电耦合到的法拉第(剂量测量)组合件上。无论蒸汽沉积物的特定成因为何，蒸汽沉积物损及等离子体浸没枪系统的性能，且损及系统的操作寿命。就性能来说，例如，这些沉积物容易导致归因于电短路的电故障。也与性能有关，溅射细丝材料(例如，钨)可设法进入经离子布植的晶片衬底中，从而将作为污染物的溅射细丝材料(例如，钨)放置在衬底中且降低离子布植系统及过程的产物良率。

这些沉积物还可减少等离子体浸没枪发射电流、增加细丝泄漏电流且因为等离子体浸没枪是剂量测量系统的部分，所以产生法拉第泄漏电流。以可需要定期维修(包含清洁沉积污染物)且可随时间减少等离子体浸没枪的有效寿命的方式，浸没枪的弧室内的沉积污染物的所有这些效应在操作期间可具有积累效应。因此，研究员继续寻求改善等离子体浸没枪技术以解决及解析上述操作问题。本公开大体上涉及离子布植设施及过程，且更明确来说涉及用于改善离子布植等离子体浸没枪性能的设备及方法。