[發明專利]基于氟的離子源清潔

有效

• 申請號: 200680053147.0
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101379583A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 威廉·雷諾斯;克里斯托弗·雷格登;威廉·狄佛吉利歐;丹尼爾·堤格;辛·喬伊絲
• 申請（專利權）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/317
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明總體涉及半導體設備制造以及離子注入，更具體地說，涉及利 用氟清潔離子注入系統的離子源。

背景技術

離子注入是一種用于半導體設備制造、有選擇地將摻雜劑注入半導體 和/或晶片材料的物理過程。因此，注入行為不依賴于摻雜劑和半導體材料 間的化學交互。為了進行離子注入，將摻雜劑原子/分子離子化、加速、形 成束、分解、并掃過晶片，或通過束掃過晶片。摻雜離子以物理方式轟擊 晶片，進入表面，并以與其能量相關的深度停留在表面以下。

離子注入器或離子注入系統通常包括離子源，該離子源包括電離腔， 所述電離腔用于將中性氣體進行電離，從而產生一組帶電粒子，即離子和 電子，以下稱為等離子，其中，所述中性氣體來源于氣體饋料，或者來源 于由固體或液體饋料所產生的蒸氣。通過在源等離子和電極或一系列電極 間產生電場，將離子從離子源等離子中提取出來，從而形成離子束。離子 束通過各電極內具有特殊形狀的孔徑。典型的離子束提取系統是3或4個 電極系統，然而還可能存在其他變體，這些變體包括大幅延長的系統，在 延長系統內部可以在晶片附近實現最終的離子束減速。標準的三電極系統 通常包括，所謂等離子電極、或電弧狹縫電極、或電離腔電極的，可以在 與離子源同樣大的正電壓下偏壓的第一電極。該電位決定了離子束的能 量。所謂抑制電極的第二電極工作于適當的負電壓下，以防電子流回源腔。 所謂地電極的第三及末電極工作于地電位。提取電場取決于由電離腔電極 和抑制電極間的電位差、電極的形狀細節、以及電極間的距離。在很多離 子注入過程中，對于不同的摻雜特性，有必要產生能量和種類差異極大的 離子束，比如用于源極-漏極擴展的5kV的硼，以及用于抗穿通的80kV的 砷。必須對由電極產生的電場強度加以調諧和調整，從而使其匹配期望提 取的束流，并維持良好的束流光學。該過程稱為導流系數匹配。用于實現 良好的導流系數匹配的最常見的方法之一是相對離子源、更具體地說，相 對電離腔電極移動抑制和地電極。電離腔電極與抑制電極間的距離稱為提 取間隙，其中電離腔電極限定電離腔孔徑，抑制電極限定抑制孔徑。

當離子源使用分子填充氣體或蒸汽工作時，可以產生除期望注入的離 子種類以外的其他離子種類。這些離子種類中的某些種類可能具有極低的 蒸汽壓力，因而會凝結在源的內表面上。這些固體沉積可能隨時間推移對 離子源的工作造成干擾，比如改變腔壁的電氣特性或將離子源電極孔徑部 分阻塞，從而使可用的離子流減小。清除這些沉積的一種方法是將離子源 從系統中取下，并以物理方式清潔離子源的較為費時的過程。另一種方法 是通過令高活性氣體流過離子源的方式在原位置清潔離子源，其中對氣體 種類加以選擇，使得其同沉積材料的反應能夠導致產生具有高蒸汽壓力的 材料，以氣體的形式脫離離子源，并從系統抽取出去。具有期望特性的種 類是原子氟，氟通常是由等離子中的NF3的離解所產生的。然而，為了對 離子源表面進行適當的清潔，需要活性氣體具有相對較低的流速。相對較 大的流速會對工具成本和運行成本造成不利影響。

發明內容

為了使讀者能夠基本理解本發明一個或多個方案，以下給出了經簡化 的摘要。此摘要不是本發明的擴展性概述，其本意也不在于標識發明的關 鍵元件，或勾勒其范圍。相反，此摘要的主要目的在于作為稍后將予以介 紹的更加詳細的說明的前序，以簡化形式介紹本發明的某些概念。

本發明的方案通過利用諸如原子氟等清潔材料清潔離子源內表面的 方式，為離子注入過程提供便利。通過采用至少部分地俘獲了例如離子源 中的氟的節流機構以便于離子源的清潔，可以比傳統的基于氟的清潔方式 低的流速進行清潔。

用于將沉積從離子源內表面清除的沉積清潔系統包括：氟源、節流機 構、以及控制器。氟源將氟作為清潔材料供至離子源。節流機構通過至少 部分覆蓋離子源孔徑的方式，減少通過離子源的源孔徑的氟損失。控制器 控制從氟源到離子源的供氟以及流速，還控制節流機構的定位。此外，還 公開了其他系統、方法以及檢測器。

為了實現前述以及相關目標，本發明包括以下予以充分說明的以及在 權利要求中特別指出的特征。以下說明以及附圖詳細闡釋了本發明的某些 說明性方案以及實現。然而，這些說明以及附圖只說明了可以采用本發明 原理的各種方式中的一小部分。通過以下對于本發明的詳細說明，結合附 圖進行考慮，本發明的其他目的、優勢以及新穎特征將變得更加顯而易見。

附圖說明