[发明专利]从离子注入器的内部区域中俘获和清除不纯粒子的方法和装置

说明书

本发明涉及俘获和清除在离子注入器的内部区域中运动的不纯粒子的方法和装置，更具体地说，涉及通过保证具有不纯粒子粘附表面的粒子收集器处在与注入器的内部区域的流体交流中来俘获不纯粒子。

离子注入器用于用杂质注入或“掺杂”硅晶片，以产生n型或p型非本征材料。n型和p型非本征材料用于生产半导体集成电路。正如其名称的含义，离子注入器用经选择的离子种类掺杂到硅晶片中，以生产所希望的非本征材料。由源材料如锑、砷或磷产生的注入离子产生n型非本征材料晶片。如果希望得到P型非本征材料晶片，则应该注入用源材料如硼、镓、铟生成的离子。

离子注入器包括从可电离的源材料中产生正电荷离子的离子源。生成的离子形成离子束，沿预定的束路径加速进入到注入站。离子注入器包括在离子源和注入站之间延伸的束生成和成形结构。束生成和成形结构维持离子束并限定一个延伸的内部腔体或区域，束在到达注入站的途中穿过该区域。当注入器工作时，内部区域必须抽真空，以减小由于与空气分子碰撞而使离子偏离预定的束路径的可能性。

对于高电流离子注入器而言，注入站的晶片安放在旋转支架面上。当支架旋转时，晶片穿过离子束。沿束路程行进的离子与旋转的晶片相碰撞并注入到旋转的晶片中。自动装置臂从晶片盒中取出待处理的晶片，并把晶片定位在晶片支持架面上。经处理后，自动装置臂把晶片从晶片支持面上移开，并把处理后的晶片再存放到晶片盒内。

离子注入器的工作会引起生成某种不纯粒子。一种不纯粒子是在离子源中产生的不希望的离子种类。对于指定的某种注入工艺而言，不纯粒子起因于存在来自先前的、注入不同离子的注入工艺的残留离子。例如，在对一定数量的晶片注入硼离子以后，可能希望改变注入器，注入砷离子。很可能某些残留的硼原子保留在注入器的内部区域中。

另一种不纯粒子源是光敏抗蚀材料。光敏抗蚀材料在注入之前已涂复在晶片上，并且要求这种光敏抗蚀材料划定成品的集成电路上的电路系统的界限。当离子打到晶片表面上时，光敏抗蚀剂涂层的粒子被从晶片撞出。

在离子处理过程中，不纯粒子与晶片相碰撞并粘附在晶片上是制造半导体和其他器件中产量降低的主要原因，该半导体和其他器件要求在待处理的晶片上确定亚微观图案。

另外，在制造集成电路中为了再生不合预定目的要求的已注入或已处理过的晶片，粘附在离子注入器内表面的不纯粒子降低了离子注入元件的效率。例如，在离子束中和装置的性能将显著地受到在装置的铝延伸管上积聚的光敏抗蚀剂粒子的影响。

注入器内部的真空环境使浮获和清除不纯粒子成为疑难的问题。在真空条件下，亚微观粒子的运动极难于控制，粒子的运动很大程度上受电场力的控制。随着粒子尺寸的减小，重力影响变的不重要。

已经发现，在抽真空的注入室内运动的粒子在落到或粘附在工件表面或注入室的内表面前会反跳多次或回弹多次。经验指出，这种运动粒子在落下以前要反射10到25次。

本质上，粒子收集器包括粒子粘附表面。与表面碰撞的粒子结果是被吸附在表面上，并且当收集器移开时粒子也被清除。然而，因为粒子收集器应用与离子注入器有关，所以，粒子收集器必须与真空环境相一致。普通的粒子收集器的表面，如粘附的、多孔材料、涂有油的材料等等，真空环境下会放出气体，这就使这些材料不适用于离子注入器。

不纯粒子的粒子收集器所需要的是，既要适合于真空环境条件中使用，又要显示出高的粒子粘附品质。

本发明提供一种俘获和清除不纯粒子的方法和装置。该不纯粒子通过离子注入室运动并落在离子注入室的内表面上。一个或多个粒子收集器有装配在离子注入器的内部区域的粒子粘附表面。经多次反射离开内壁的不纯粒子具有很高的被粒子收集器的一个或多个粒子粘附表面俘获的可能性。

具体地说，本发明俘获和清除在离子束注入器的内部区域内运动的不纯粒子的方法包括以下步骤：提供具有不纯粒子容易粘附其表面的粒子收集器；把粒子收集器这样固定到注入器，以致收集器的粒子粘附表面处于和注入器内部区域进行流体交流的状态下；在预定的时间周期以后，从注入器移走粒子收集器。

还公开一种与俘获和清除不纯粒子的粒子收集器结合的离子注入器，该不纯粒子在离子束通过的抽真空的注入器的内部中运动。粒子收集器包含不纯粒子容易粘附其上的表面以及用来把粒子收集器这样安装在注入器上的安装装置，以致粒子粘附表面是在注入器内由趋向于产生不纯粒子的各区域看来的净区域内。