[发明专利]离子布植机内部的氟化表面的清理

说明书

本发明提出三种方式来处理氟化表面，其为离子布植机内部不可忽略的问题，并且在低能量含氟离子束被布植到碳表面及/或硅表面时会变得更严重。第一，引导氢气及/或含氢离子(原子的及/或分子的)到含氟表面，藉以使得氟键结被氢键结所取代，并进而让含氟颗粒被移除。第二，布植硼离子束(特别是具有清洁配方的硼离子束)到氟化表面，藉以使得含氟颗粒被移除。第三，调整(通常是加热)氟化表面的温度到一个温度范围，藉以使得氟键结被弱化而使得这些含氟颗粒容易被挥发而被移除。可选择地，这些含氟颗粒可以连续地、交替地或弹性地被抽真空移除。

技术领域

本发明有关于离子布植机内部的氟化表面的清理，特别是有关于自离子布植机的内部元件的氟化表面将氟移除的装置与方法。

背景技术

氟是常用的离子布植元素，但也会强烈地蚀刻离子布植机的内部元件并进而导致颗粒控制问题。内部元件包括但不限于下列项目:法拉第杯(Faraday cup)、吸盘(chuck)、孔隙(aperture)、电极、磁铁和质量分析器(mass analyzer)。特别地，在以碳及/或硅为材料的内部元件，特别是以碳及/或硅为其表面的材料的内部元件，氟化表面会更为严重，这是由于碳(特别是石墨)与硅被广泛地使用在离子布植机的内部来达成极度少量的金属污染，这也是因为氟跟碳及/或硅之间会高度反应并产生挥发物。特别地，在内部元件由碳或硅所形成并且低能量含氟离子束被使用时，含氟挥发物的形成会更严重。举例来说，能量不高于1Kev的含氟离子束可以导致颗粒控制的快速失控，相对于其他离子束的颗粒控制失控快上不少。一个理由是极低能量离子束会将其作用集中在被布植表面，而不像是单纯的布植。另一个理由是100eV到1000eV正是反应式离子蚀刻(reactive ion etch)的工作范围。一般来说，蚀刻效应较会发生在蚀刻底材时常有的高温度，并也相关连到高离子束能量程度。相对地，在较低温度与低离子束能量，氟化表面(像是氟化物薄膜)的形成倾向发生在氟离子与碳原子相互结合并且被碳-氟键所固定住的表面。需要注意的是在被配置来创造磁场及/或电场的一些内部元件的表面上，氟化材料的形成明显地小于其他内部元件的表面上的氟化材料的形成，这是因为磁场及/或电场的存在会改变带电颗粒的轨迹并且进而减少能和如此内部元件相互化学作用的含氟颗粒的数目，特别是当磁场及/或电场的强度足够强时。也就是说，如果大多数的内部元件是由石墨所制造，形成在质量分析器、配置来调整轮廓与弯曲离子束的电极与磁铁上碳-氟薄膜会相当的少，但是形成在孔隙、法拉第杯与吸盘上的会很明显。

目前，有三种商业化方法被用来清理离子布植机内部的氟化表面。第一种方法，破真空并且处理氟化表面。换句话说，离子布植机的平常运作被暂停，藉以使得具有氟化表面的内部元件被取代或是被清理，然后在真空还境恢复后便可以再执行离子布植机的平常运作。第二种方法，植基于清洁配方的离子束。举例来说，植基于惰性气体或布植配方(像是植基于砷化氢或磷化氢的气体)的离子束被应用来执行离子布植，藉以使得氟化表面被布植与被改善。第三种方法，离子布植机的多重运作。在这个方法，植基于不同离子的不同离子束被接续地应用来执行离子布植，藉以使得氟化表面的负面作用可以被极小化。

尽管如此，所有目前的商业化方法都有显着的缺点。第一种方法会导致破真空所需要的较多停机时间(downtime)以及取代/清理内部元件所需要的较高成本。第二种方法的效果不佳(有效时间较短)并且在布植基于清洁配方的离子束时仍然需要不少的停机时间。第三种方法的效果有限并且不容易实现，这是因为其冲击了离子布植机怎样被应用(在许多情况下并不可行)。

综上所述，有需要提供新的解决方式来清理离子布植机内部的氟化表面，特别是从由碳及/或硅所形成的内部元件移除氟化物。

发明内容