[发明专利]从离子束中和装置和注入装置就地清除污染物用的方法和装置

说明书

本发明涉及清洁粘结在离子束注入装置的离子束中和装置和离子注入室的内表面的污染物用的方法和装置。

本申请是1995年7月17日登记的题为“从离子束注入装置的内表面就地清除污染物”的美国专利申请的部分继续申请。

离子束注入装置用来将杂质注入硅晶片，或对其“掺杂”，以生产n型或p型非本征材料。n型或p型非本征材料用来生产半导体集成电路。离子束注入装置，正如其名称所蕴涵的，用选定种类的记子对硅晶片进行掺杂，以产生要求的非本征材料。注入从锑、砷或磷等源材料产生的离子，就得到n型非本征材料晶片。若要p型非本征材料晶片，则注入用硼、镓、铟等源材料产生的离子。

离子束注入装置包括从可离化的源材料产生带正电荷的离子用的离子源。产生的离子形成离子束，并沿着预定的离子束路径加速至注入站。离子束注入装置包括延伸在离子源与注入站之间的离子束形成和成形结构。离子束形成和成形结构维持离子束，并围成一个长型的内腔或区域，离子束从中通过达到注入站。注入装置运行时，内部区域必须抽成真空，以减小由于离子与空气分子碰撞而使离子偏离预定的离子束路径的几率。

对于大电流离子注入装置，注入站的晶片安装在旋转支架的表面上，当支架旋转时，晶片通过离子束。沿着离子束路径移动的离子与旋转的晶片碰撞，并注入其中。机械手将准备处理的晶片从晶片盒取出，将晶片放在晶片支架表面上。处理之后，机械手将晶片从晶片支架表面取出，从新将处理过的晶片放入晶片盒。

离子注入装置运行的结果，会产生某些污染物。这些污染物粘结在离子束中和装置的内表面和注入装置的内壁和晶片支架上。污染物包括从离子源产生的不希望有的一类离子，就是说，具有不正确的原子量的离子。

污染物的另一个来源是注入装置前一次运行时注入不同类型的离子造成的。一般的做法是用同一个注入装置利用不同的离子进行注入。例如，可以利用注入装置用原子量为11的硼离子注入一定数量的晶片。注入硼之后，可能又用来注入原子量为75的砷。这样连续注入不同类型的离子，就会导致由第一次注入的离子污染第二次注入的晶片。这就叫做“交叉类型污染”。

另一种污染物是光致抗蚀剂。光致抗蚀剂材料是在对晶片进行记子束处理之前覆盖在晶片表面的，这是在完成的集成电路上确定电路所要求的。当离子撞击晶片表面时，光致抗蚀剂涂层的颗粒便被从晶片撞出，沉降在晶片支架的表面上或邻近离子束形成与成形结构的内表面上。

久而久之，污染物积聚在离子束注入装置的内表面和晶片支架的表面上，降低了离子束注入装置的效率和处理后的晶片质量。当污染物聚积在离子束注入装置组件的表面上时，污染物的上层脱落，或者被撞击污染物的离子撞击，造成放电，污染晶片的清高入。有些被撞出的污染物沿着离子束的路径移动，进入注入站，并注入晶片。这样的污染物改变了晶片的电特性。在制造集成电路的过程中，即使少量的污染物，也能使处理后的晶片无法用于预定的目的。

另外，污染物在离子束注入装置内表面的积聚降低了离子束中和装置的效率。中和装置(或“电子簇射”)在离子束和晶片附近引入低能量的电子，(1)降低了离子束的电位，以及(2)中和了由于正离子的到达和二次电子发射而沉积在晶片表面的电荷。

这些电子可能是由于二次电子发射(称为二次发射簇射)而产生的。污染物积聚在发射二次电子的靶上，或者这些电子可能移动到表面上，改变中和装置产生的电子的数量和能量分布。

中和电子还可能由于从等离子体吸引出来而产生(称为等离子体簇射)。虽然等离子体簇射并不需要靶子，但是污染物积聚在中和装置的表面上，也会改变电子的数目和能量分布，从而降低簇射操作的质量。

沉积在注入装置内表面上的污染物必须定期清除。从离子束形成和成形结构及晶片支架清除污染物需要拆开离子束注入装置。将被污染的组件从注入装置拆出，送往清洗站，因为某些掺杂物是有毒的。组件的表面用溶剂和磨料擦洗，清除污染物。然后从新装配注入装置，并在继续进行晶片处理之前进行测试。

由于注入装置停机，这个清洗程序代表了一笔可观的经济费用。除了清洗组件所需的时间以外，重新安装注入装置也是一个缓慢的过程。要想注入装置正确运行，注入装置组件必须精确对中。另外，运行之前，注入装置内部还必须重新建立真空。最后，在通过对测试晶片的注入和对晶片的评价，鉴定合格之前，标准的操作程序是不允许重新装配的注入装置进行生产运行的。