[发明专利]供等离子体浸没枪(PFG)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件

说明书

本发明描述一种用于将包括惰性气体和含氟气体的气体递送至等离子体浸没枪的气体供应组件，其中所述组件被配置成将体积不超过所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的10％的所述含氟气体递送至所述浸没枪。所述含氟气体可自所述等离子体浸没枪中的材料沉积物产生挥发性反应产物气体，且从而引起所述等离子体浸没枪中等离子体生成细丝的再金属化。与所述气体量组合，所述组件和所述方法可使用气体流动速率以使清理效果优化且减少使用期间细丝材料自所述等离子体浸没枪的损失。

技术领域

本发明大体上涉及离子植入装置和过程，且更具体来说涉及用于改进离子植入等离子体浸没枪性能的设备和方法。

背景技术

在半导体制造领域中，离子植入是半导体组件制造的基础单位操作。离子植入装置可为广泛不同的类型，且可包括束离子植入系统、等离子体浸没系统和其它不同类型的系统。

在使用束离子植入系统时，带正电离子冲击待植入的晶片衬底，且此冲击可使正电荷积聚于晶片衬底的绝缘区域上，产生正表面电位。晶片充电也可导致电子自晶片衬底的二次发射。晶片衬底表面电荷可能极强，从而不利地影响或甚至永久地损害晶片的集成电路特点，如金属-氧化物-半导体场效晶体管(MOSFET)电路。

等离子体浸没枪设备可用于通过产生包含低能电子的等离子体解决所述表面电荷积聚，因而低能电子可分散于离子束中且转移至晶片表面以中和可能出现的电荷积聚。

等离子体浸没枪设备可具有不同类型，但其在特征上包含设有离子化细丝组件且与由螺旋管线圈限定的等离子体管耦合的电弧室，且所述室与离子束室连接。电弧室中的离子化细丝组件由耐火金属、通常钨形成，且在其它可能性中，用于形成低能电子等离子体的气体在特征上是如氩气、氪气或氙气的惰性气体。可包括法拉第组件(Faradayassembly)用以将中和电子限于晶片的附近，借此帮助缓解晶片衬底充电，且通常包括电子剂量、均一性和电荷测量和监测组件。

因此，等离子体浸没枪设备解决束离子植入系统中的操作问题，功能是中和束等离子体电荷以控制粒子增加，且降低晶片衬底上的充电电压以防止薄膜集成电路组件的静电破坏。

在等离子体浸没枪操作期间，将中和电荷的低能电子引入离子束中且其在衬底晶片上作用以中和晶片上积聚的正电荷。然而，在此过程期间，惰性气体可偶然溅射等离子体浸没枪细丝且使其缓慢退化。经溅射的细丝材料变为气体材料，其可沉积于离子植入系统的绝缘体和石墨组件上形成沉积污染物。更一般来说，在延长操作时，离子束和可凝气体蒸气沉积于等离子体浸没枪电弧室和其组件的内部、上部和周围。所述蒸气也沉积于等离子体浸没枪所电耦合的法拉第(剂量测量)组件上。不考虑其具体来源，那些沉积物不利于等离子体浸没枪系统的性能，且不利于系统的操作寿命。举例来说，就性能来说，这些沉积物趋于因短路而引发电气故障。也与性能相关的是，经溅射的细丝材料(例如，钨)可进入经离子植入的晶片衬底中，经溅射的细丝材料(例如，钨)作为污染物置于衬底中且降低离子植入系统和过程的产率。

这些沉积物也可降低等离子体浸没枪发射电流，降低细丝漏泄电流，且因等离子体浸没枪是剂量测量系统的一部分而产生法拉第漏泄电流。浸没枪的电弧室中的沉积污染物的所有这些影响均可在操作期间以可能需要定期维护的方式具有累积影响，维护包括清理沉积污染物，且其可随时间减小等离子体浸没枪的有效寿命。

发明内容

本发明大体上涉及离子植入装置和过程，且更具体来说涉及用于改进离子植入等离子体浸没枪性能的设备和方法。本公开内容的一个方面提供用于将气体递送至等离子体浸没枪的气体组件。组件包括被配置成将惰性气体递送至等离子体浸没枪的流体供应包装，其用于产生惰性气体等离子体，所述等离子体包括用于在离子植入操作中调节衬底的表面电荷的电子。组件还包括含氟气体，其与惰性气体混合，或位于单独气体供应包装中，所述包装被配置成相对于惰性气体的递送同时或依序将含氟气体递送至等离子体浸没枪。组件被配置成递送一定体积的含氟气体，其不超过含氟与惰性气体的总体积的10％。