[發明專利]離子源清凈終點偵測

有效

• 申請號: 201080027722.6
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102484028A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 威爾漢·P·普拉托;奈爾·J·巴森;彼得·F·庫魯尼西;艾力克斯恩德·S·培爾;奎格·R·錢尼
• 申請（專利權）人: 瓦里安半導體設備公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317;H01J37/08;H01J49/10;H01J27/02;H01J9/38
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明的實施例是有關于半導體元件制造的領域。更明確而言，本發明是有關于用于清凈離子植入設備中所使用的離子源腔室的裝置及方法。

背景技術

離子植入(Ion?implantation)為用以將雜質離子(impurity?ion)摻雜至半導體基板(semiconductor?substrate)中以獲得所要元件特性的制程。將離子束自離子源腔室(ion?source?chamber)導向基板。植入至基板中的植入深度是基于離子植入能量(ion?implant?energy)以及源腔室中所產生的離子的質量。圖1為包含離子源腔室102的離子植入機(ion?implanter)100的方塊圖。電源(power?supply)101將所需能量供應給源102，源102經組態以產生特定物種的離子。所產生的離子經由一連串電極(electrode)104而自所述源提取，且形成為穿過質量分析器磁體(mass?analyzer?magnet)106的束(beam)95。所述質量分析器以特定磁場(magnetic?field)組態，以使得僅具有所要質荷比(mass-to-charge?ratio)的離子能夠行進通過分析器，以最大量地傳輸通過質量解析狹縫(mass?resolving?slit)107。所要物種的離子自質量狹縫107穿過減速臺(deceleration?stage)108而到達校正器磁體(corrector?magnet)110。使校正器磁體110通電，以使離子小束(ion?beamlet)根據所施加的磁場的強度及方向而偏轉，從而提供指向位于支撐件(support)(例如，壓板(platen))114上的工件(work?piece)或基板的帶狀束。在一些實施例中，第二減速臺112可安置于校正器磁體110與支撐件114之間。離子在與基板中的電子及原子核相撞時損失能量，且基于加速能量(acceleration?energy)而靜止在基板內所要深度處。

離子源腔室102通常包含受熱細絲(heated?filament)，所述受熱細絲使引入至腔室中的饋入氣體(feed?gas)離子化，以形成帶電離子及電子(等離子體)。加熱元件(heating?element)可為(例如)伯納斯源細絲(Bernas?source?filament)、間熱式陰極(indirectly?heated?cathode，IHC)總成或其他熱電子源(thermal?electron?source)。將不同饋入氣體供應至離子源腔室，以獲得具有特定摻雜劑特性的離子束(ion?beam)。舉例而言，在相對較高的腔室溫度下H₂、BF₃以及AsH₃的引入被分解成具有高植入能量的單原子。高植入能量通常與大于20keV的值相關聯。對于低能量離子植入，將較重帶電分子(諸如，癸硼烷、碳硼烷等)引入至處于較低腔室溫度下的源腔室中，此舉保存具有較低植入能量的經離子化的分子的分子結構。低植入能量通常具有低于20keV的值。在將特定饋入氣體供應至源腔室102以產生所要離子物種時，亦可能產生額外非所欲物種(離子或中性粒子)。此等非所欲物種通常具有低蒸氣壓(vapor?pressure)，且可冷凝并粘附至源腔室的內表面。舉例而言，在將磷化氫(phosphine，PH₃)饋入至源腔室中時，可能在腔室壁(chamber?wall)上形成磷(P)沉積物。在將重分子(諸如，癸硼烷及碳硼烷)饋入至源腔室中時，源腔室壁及電極上的非所欲沉積物更多。此等固體沉積物可改變腔室壁的電特性(電壓不穩定性)，且可能干擾從中提取離子的離子源孔(ion?source?aperture)，藉此引致不穩定的源操作及非均一的束提取。