專利名稱：在離子注入工藝中通過引入氣體而減輕污染和改變表面特性的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及通常用于半導體裝置制作的離子注入，更具體而言 涉及在離子注入過程中通過引入氣體而減輕污染和/或改變目標裝置的表
面特性。
背景技術：
離子注入是通常采用于半導體裝置制造的物理工藝，用以將摻雜劑 選擇性地注入半導體和/或晶片材料中。因此，注入的動作和摻雜劑與半 導體材料之間的化學作用并不相關。對于離子注入，摻雜劑原子/分子被 電離、加速、形成離子束、分析、掃過晶片上或者該晶片通過該離子束 被掃過。摻雜劑離子物理上撞擊晶片，進入表面并且停止在表面下方， 摻雜劑離子在表面下方的深度和摻雜劑離子的能量有關。
離子注入系統為精密子系統的集合，每個子系統對摻雜劑離子實施 特定動作。氣體或固體形式的摻雜劑元素置于電離室的內部，并且被合 適的電離工藝電離。在一個示例性工藝中，電離室維持在低壓狀態(真 空)。燈絲置于該電離室內，并且被加熱至從該燈絲源產生電子的溫度。 帶負電的電子被吸引至同樣位于該電離室內的相反電性的陽極.在從燈 絲行進至陽極過程中，電子碰撞摻雜劑源元素(例如，分子或原子)， 并且從分子中的元素產生大量帶正電的離子。
一般來說，除了所期望的摻雜劑離子之外，還會產生其它陽離子。 所期望的摻雜劑離子通過稱為分析、質量分析、選擇、或是離子分離的工藝從這些離子中選出。選擇是利用質量分析器來實現，該質量分析器 形成磁場，來自該電離室的離子移動穿過該磁場。離子以相對高的速度 離開該電離室并且會被該磁場彎折成弧線。弧線的半徑由各個離子的質 量、速度、以及該磁場的強度來決定。該分析器的出口僅允許一種粒子 種類，即所期望的摻雜劑離子，離開該質量分析器。
加速系統用來將所期望的摻雜劑離子加速或減速至預設動量(例如， 摻雜劑離子的質量乘以其速度)，以便穿入晶片表面。對加速來說，該 系統通常具有線性設計，沿系統的軸具有環狀供電電極。摻雜劑離子進 入該系統中時，被加速通過。
端站(end station )固定一個或多個目標晶片，源自該加速系統的離 子束將一種或多種摻雜劑注入該目標晶片之中。當離子束撞擊該目標晶 片時，端站可工作以依據規定的離子注入工藝沿一個或兩個維度移動或 掃描該 一 個或多個目標晶片，以便實現所期望的目標晶片覆蓋率以及劑 量數。
在該離子注入工藝中會發生的一個問題為，不必要的原子或分子污 染粒子被引入該離子束中。這些污染粒子會在該系統的各級，例如在質 量分析子系統、加速電極和/或端站，被引入該離子束中。這些粒子會不 期望地注入到或沉積在一個或多個目標晶片上，導致形成于目標晶片上 的裝置的退化或失效。
發明內容
下文將對本發明的內容進行簡單概述，以便能夠對本發明的一個或 多個方面產生基本了解。該概述部分未廣泛地論述本發明，而且其目的 不在于確認本發明的關鍵或重要元素，或是描繪本發明的范疇。更確切 地說，本發明內容的主要目的在于以簡單的形式來提出本發明的特定概 念，用以作為稍后提出的更詳細說明的前文。
本發明揭示在離子注入工藝中通過引入大氣氣體或反應氣體而減輕 污染和/或改變表面特性的方法和系統。本發明已經發現，這些引入的氣 體能夠通過一種或更多機制防止或減輕污染物被注入目標裝置例如硅晶 片中。理論上雖然不受限制，不過，本發明假設這些機制的其中之一為 由該反應氣體形成的氣態揮發性化合物，它們會與目標表面的污染物反應，從而便可接著通過例如深冷泵(cryogenic pump)或渦輪分子泵 (turbo-molecular pump)來移除揮發性化合物。另一機制則涉及在離子 注入期間因為存在有該反應氣體而形成表面層例如鈍化層。該表面層減 輕或防止污染物注入該裝置的下層中。
根據本發明的一個方面， 一種用于離子注入工藝的污染減輕系統包 含處理室，其具有氣體源/供應器、控制器、以及與其耦合的閥。該氣體 源例如增壓氣缸通過閥將反應氣體傳送至該處理室，該閥通過該控制器 而選擇性地操作。該閥設置在該處理室上或附近，并且以可控制的方式 來調整被傳送至該處理室的氣體的流速和/或組成。該處理室固定目標裝 置例如目標晶片，以便使氣體與該離子束或該晶片表面進行反應而減輕 該目標晶片的污染。在一個實施例中，該控制器能夠根據存在于該離子 束內或該裝置或目標表面上的受監視的污染物來選擇與調整該反應氣體 的組成以及流速。本發明還揭示其它系統、方法以及探測器。
為實現前面以及相關目的，本發明包括下文完整說明以及權利要求 中特別提出的所有特征。下文說明以及附圖詳細提出本發明的特定解釋 性方面以及實施方式。不過，這些僅代表可采用本發明原理的各種方式 中的其中數種。結合附圖來閱讀本發明下文中的詳細說明時，將會更明 白本發明的其它目的、優點及新穎特征。
圖1為根據本發明一個或多個方面的離子注入系統的框圖。 圖2為根據本發明一方面的離子注入工藝修正系統的框圖。 圖3為描述根據本發明一方面在離子注入工藝中的處理室內部的框
圖，其中引入反應氣體以減輕污染。
圖4為根據本發明一方面的離子注入工藝修正系統的示意圖。
圖5為示出根據本發明一方面在離子注入期間減輕因污染物造成的
目標裝置的污染的方法的流程圖。
圖6為示出根據本發明一方面在離子注入期間在處理室內引入反應
氣體并測量氣體，以在離子注入期間減輕因污染物造成的目標裝置的污
染的方法的流程圖。
具體實施例方式
現在將參考附圖來描述本發明，其中所有附圖中使用相同的參考符 號表示相同組件。本領域技術人員將會明白，本發明并不僅限于下文所 示與所述的示意性實施例與方面。
隨著半導體裝置例如亞微米CMOS結構越來越小，改變半導體裝置 的電學有源區所需要的離子注入工藝也變得越來越淺，并且更容易受到 半導體裝置的表面與近表面區中的材料特性的影響。此外，半導體裝置 會更容易受到來自在離子注入工藝中存在的已濺射材料與已吸附氣體的 表面污染的影響，尤其是有源裝置區域內的污染物濃度與分布的影響。 污染物或粒子可利用離子束來注入，并且對已形成的結構和/或裝置的擴 散及其它特性造成負面影響。因此，例如，此污染會導致所制作的半導 體裝置具有不期望以及變動的裝置參數。
在離子注入期間，粒子或原子污染物，下文也稱為離子束污染物， 可能會起因于各種來源。例如，離子注入系統內的孔隙(aperture)和其 它表面會產生碳。通常，離子束撞擊碳基表面例如石墨時會產生碳粒子， 其中石墨為離子注入系統內常用的材料。此外，濺射工藝及其它沉積機 制會釋放出不必要的碳粒子。此外，通常作為用于離子注入的掩模的光 致抗蝕劑材料通常含有碳，碳會在離子注入期間釋放。本文中雖然以碳 作為粒子或污染物類型的示例，不過，本發明也涵蓋因其它材料或者其 它類型的粒子或污染物所引起的污染。
本發明的方面在離子注入中減輕污染，其是通過引入會與污染物或 粒子反應的反應氣體，例如大氣氣體、含氧氣體、水蒸氣等，用以降低 污染。此外，該反應氣體還能夠用來改變由先前工藝決定的目標性質或 特性。
首先參考圖1，圖中以框圖的形式繪出適合用來實施本發明一個或多 個方面的離子注入系統100。系統100包含離子源102，用于沿著離子束 路徑產生離子束104。例如，離子束源102包含具有相關電源108的等離 子體源106。例如，等離子體源106可包括相對長的等離子體約束室，從 該等離子體約束室中可抽出離子束。
在離子源102的下游提供束線組件110，用以從離子源102接收離子 束104。束線組件110包括質量分析器112及加速結構114，加速結構114例如可包含一個或多個間隙。束線組件110沿路徑布置以接收離子束104。 質量分析器112包含磁場產生部件例如磁鐵(未示出)，并工作以提供 跨過該束路徑的磁場，從而根據質量(例如，荷質比)將來自離子束104 的離子偏離在不同的軌道。移動穿過磁場的離子受到力，該力沿著離子 束路徑導引具有期望質量的各個離子并且使具有非期望質量的離子偏離 該離子束路徑。
加速結構114內的加速間隙可工作以加速和/或減速束內的離子，以 在工件中獲得期望的注入深度。據此，應該理解，本文中在說明本發明 的一個或多個方面時雖然可能用到加速器和/或加速間隙等詞語，不過這 些詞語并不期望被狹隘地僅被視為受限于加速的字面意義；相反地，除 此之外，還應廣義地將它們視為包含減速以及方向變化在內。將進一步 理解，在質量分析器112進行磁場分析之前以及之后還可使用加速/減速 構件。
在系統100中還提供端站118給來自束線組件110的離子束104。端 站118在處理室內且沿著該離子束路徑來支撐一個或多個工件例如半導 體晶片(未示出)，用于使用經過質量分析的離子束104進行注入。端 站118包含目標掃描系統120，用于以相對于彼此的方式來平移或掃描一 個或多個目標工件以及離子束104。例如，在給定環境、操作參數和/或 目的下，目標掃描系統120可視需要用于批次式或序列式注入。
粒子或原子污染物會在離子注入期間進入離子束104，倘若被注入的 話，會破壞或損及形成于一個或多個工件上的半導體裝置的操作。粒子 或原子污染物起因于離子注入期間的各種來源。例如，加速結構114內 的孔隙和其它表面會產生碳。通常，離子束撞擊碳基表面例如石墨會產 生碳粒子，其中石墨為離子注入系統中常用材料。此外，濺射工藝以及 其它沉積機制也會釋放出不必要的碳粒子。此外，通常作為用于離子注 入的掩模的光致抗蝕劑材料通常含有碳，碳于是在離子注入期間釋放。 本文中雖然以碳作為粒子或污染物類型的示例，不過，本發明也涵蓋因 其它材料或者其它類型的粒子或污染物所引起的污染。
氣體導入系統122還包含在端站118中，并導入例如反應氣體或大 氣氣體的氣體，以便在離子注入期間減輕一個或多個工件的污染。氣體 會與離子束104內的污染物或粒子反應，以便降低污染。氣體能夠通過多種機制與污染物反應，以降低工件的污染并且從離子束104中移除粒 子或原子污染物。
在一種機制中，該氣體通過與離子束104反應而在形成于一個或多 個工件上的目標半導體裝置的頂表面上形成鈍化層。鈍化層104能夠減
例如^鈍化層可由氧化物、^化物等組成，并且可由離子束增強形成工 藝來構成。形成鈍化層的工藝借助于離子注入以及反應氣體的存在。例 如，離子束破壞硅的至少部分表面鍵，這提高硅形成氧化物的可能性。 接著，通過在該離子注入期間供應含氧或含水蒸氣的氣體，氧化物便更 容易形成為鈍化層。接著，鈍化層便可充當擴散阻擋，以在后面的制造 步驟中減輕擴散。
降低污染的另一機制是采用氣體來消耗可能會被吸附在表面上并被 離子束驅使進入材料中的污染物，例如碳。該氣體或該氣體內的成份能 夠與污染物反應，并且形成不會被注入和/或可被掃除的化合物。例如， 形成揮發性化合物或氣態化合物，例如CO，便可利用高真空系統來輕易 地抽離或移除。這降低或移除可能被驅使進入多個目標半導體裝置中的 污染物或粒子。
首先參考圖2，圖中描述根據本發明一個方面的離子注入工藝修正系 統200。系統200修正目前離子注入工藝，其通過在離子注入工藝中引入 大氣和/或反應氣體來改變及控制因離子注入工藝造成的材料性質。例如， 系統200可配合單晶片式離子注入系統來使用、配合批次式離子注入系 統來使用、配合等離子體沉浸式離子注入系統來使用、以及配合類似的 離子注入系統來使用。
系統200包含氣體源/供應器202、控制器204、氣體分析器206、 可控制閥210、以及處理室。氣體源/供應器202為以可控制方式通過可 控制閥210將氣體例如大氣或反應氣體傳送至處理室212的機制。該氣 體由一種或多種單獨的大氣和/或反應氣體所組成。在一個示例中，氣體 源/供應器202由一個或多個氣缸、蒸發或升華系統、和/或大氣入口 (未 示出)組成。該氣缸含有反應氣體或蒸氣，其壓力足夠高以通過可控制 閥210提供必要的氣流給處理室212。該蒸發系統由水或任何其它液體或 固體材料組成，以產生反應氣體蒸氣。在另一示例中，氣體源/供應器202包括源貯存器，其含有液體或固體形式的反應材料，該反應材料能夠在
足以提供該氣體的壓力下被蒸發或升華。閥210包括一個或多個單獨閥， 用以選擇最后被送至該處理室的反應氣體的流速以及組成。閥210受控 于控制器204,控制器204調整該反應氣體的流速以及組成，以利于移除 污染物或粒子并且減輕處理室212內目標半導體裝置(未示出)的污染。
處理室212為離子注入系統中端站的一部分，該離子注入系統可以 是單晶片式和/或批次式離子注入系統。處理室212固定或支撐一個或多 個目標裝置例如目標晶片，用以進行離子注入。產生作為該離子注入系 統的一部分的該離子束進入處理室212中，并將離子束內的摻雜劑注入 目標裝置。如上所述， 一般來說，該離子束和/或該處理室包含非期望的 粒子或污染物，其會導致污染目標裝置。
反應氣體會通過閥210進入處理室212，并且會與離子束反應而減輕 因粒子或污染物造成的目標裝置污染。所采用的反應氣體是根據預期的 粒子或污染物類型或組成來選擇。可采用的合適氣體的特定示例包含大 氣氣體，例如，氧氣、氮氣、水蒸氣等。不過，也可采用其它反應氣體。 該氣體能夠通過多種機制與污染物反應以降低污染，例如與污染物結合 并且變成揮發性然后再由真空泵來移除，和/或形成表面條件，以防止或 減輕粒子被注入至所形成表面條件的外部或是其附近。
作為合適機制的一個示例，該氣體能夠通過與離子束反應而在目標 半導體裝置的頂表面上形成鈍化層。該鈍化層可通過離子束增強形成工 藝來形成。例如，該離子束內的離子或摻雜劑能夠提高表面硅和該反應 氣體內一種或多種材料反應的傾向，從而會形成該鈍化層。接著，該鈍 化層便能夠充當擴散阻擋，以在后面的制造步驟中減輕擴散并且可減輕 粒子或污染物被注入目標裝置中。和先前沉積的材料或污染物的表面反 應也可被改變或增強。
降低污染的合適機制的另 一 示例是采用該反應氣體來消耗可能會被 吸附在表面上以及被離子束驅使進入該材料中的粒子或污染物，例如碳。 該氣體或該氣體內的成份能夠與該污染物反應，并且形成不會被注入和/ 或可被掃除的化合物。例如，形成揮發性化合物或氣態化合物便可利用 高真空系統來輕易地抽離或移除。這降低或移除可能會被驅使進入目標 半導體裝置中的污染物或粒子。氣體分析器206為殘留氣體分析器，其分析存在于離子注入室212 內的背景氣體。氣體分析器206產生反饋或反饋信號給控制器204，以調 整或控制反應氣體的流速或引入速率和/或反應氣體組成，從而利于從離 子束和/或目標表面移除污染物或粒子。注意，根據本發明的備選方面， 也可省略使用氣體分析器206。
控制器204開始會根據工藝條件，例如具體離子注入工藝期間的預 期污染物組成以及數量，來設定反應氣體組成以及流速。控制器204調 整氣體源202以供應該反應氣體，并且調整閥210以控制該反應氣體的 流速和/或組成。控制器204接收與分析在離子注入期間由氣體分析器206 產生的反饋，并且判斷是否需要進行修正性調整。接著，控制器204可 實施利于移除污染物以及減輕污染的該修正性調整，例如通過調整該反 應氣體組成和/或通過調整該反應氣體的流速，以在處理室212內獲得期 望的壓力。
圖3為根據本發明一個方面在離子注入工藝中的處理室300的內部 的框圖，其中例如反應氣體或大氣氣體的氣體被引入以減輕污染。該圖 示進一 步說明離子注入期間反應氣體與污染物的反應，而其目的并非要 將本發明局限在具體結構或配置。
處理室300包含目標裝置支撐結構302,其支撐目標晶片304。結構 302可以是用于批次式離子注入系統中的處理盤或是用于單晶片式離子 注入系統的單晶片固定器。目標晶片304經過離子注入工藝，例如一種 用于注入p型或n型摻雜劑的離子注入工藝，以形成有源區。目標晶片 304可位于多個制造級中的其中之一。
氣體入口或閥306以可控制方式將緊鄰處的氣體310供應至目標晶 片304。氣體310例如大氣或反應氣體通常被供應至目標晶片304的表面 周圍或附近，其中在本示例中是離子束308接觸的目標晶片304的表面。 入口 306能夠控制反應氣體310的數量或流速，且在某些方面，控制或 調整該反應氣體的組成。離子束308包括待注入的選定摻雜劑或離子， 而且具有束能量與電流密度，以在目標晶片304上獲得期望的注入深度 和/或注入濃度。 一般來說，離子束308或處理室300的周圍部分會包含 非必要的粒子或原子污染物。氣體310能夠通過多種機制來減輕目標晶 片304的污染。 一種此類機制為讓氣體310與粒子或污染物結合以形成化合物，然后再利用真空泵從處理室中移除。另一機制為通過離子束增
強形成工藝來形成鈍化層，其同樣可減輕目標晶片304的污染，且還可 于后面的制造工藝期間促進擴散。本發明也可涵蓋采用氣體310來減輕 污染的其它機制。
圖4為根據本發明一個方面的離子注入工藝修正系統400的示意圖。 系統400作為示例性用途，并且通過在離子注入工藝中引入大氣和/或反 應氣體來改變以及控制因離子注入工藝造成的材料性質來修正目前的離 子注入工藝。例如，系統400可配合單晶片式離子注入系統來使用、配 合批次式離子注入系統來使用、配合等離子體沉浸式離子注入系統來使 用、以及配合類似的離子注入系統來使用。
系統400包含氣體源或氣缸404、處理室402、以及室真空泵416。 氣體源或氣缸404是以可控制的方式通過可控制岡408將氣體例如反應 或大氣氣體傳送至處理室402的機制。氣體源例如貯存器或氣缸閥406 用來控制和/或調整氣體源或氣缸404的運作。流動機制418例如特氟隆 (teflon)管線將氣體源閥412與處理室閥408相連，并且也將其與氣體 源閥406相連。
處理室閥408包括一個或多個單獨閥，用以選擇最后要被送至處理 室的氣體的流速以及組成。閥408由外部控制器(未示出)控制或者以 其它方式凈皮調整。反應室閥408通常設為用以調整該氣體的流速和/或組 成，以促進移除污染物或粒子和/或減輕處理室402內目標半導體裝置(未 示出)的污染。
處理室402為離子注入系統中端站的一部分，其中，該離子注入系 統可以是單晶片式和/或批次式離子注入系統。處理室402會固定或支撐 一個或多個目標裝置例如目標晶片，用以進行離子注入。被產生作為離 子注入系統的一部分的離子束進入處理室402，并且將離子束內的摻雜劑 注入目標裝置。如上所述， 一般來說，該離子束和/或該處理室包含非期 望的粒子或污染物，其會導致污染目標裝置。
室真空泵416通過真空線路420連接至處理室402，并且移除處理室 402中的空氣/氣體，以便達到選定或期望的大氣壓力以及移除處理室402 中氣體的目的。
氣體通過處理室閥408進入處理室402并且與離子束反應，以減輕因粒子或原子污染物造成的目標裝置的污染。該氣體會通過多種機制與 目標裝置中或附近的污染物反應，以便如上述地降低污染或改變目標的 表面。
接著，便可藉由真空線路420通過真空泵416，從處理室中移除處理 室殘留氣體，該處理室殘留氣體可包括非期望的粒子或污染物的至少一 部分。
圖5為根據本發明一個方面在離子注入期間通過在目標裝置的表面 附近引入氣體例如反應或大氣氣體而減輕因污染物造成的目標裝置的污 染的方法500的流程圖。方法500可用于單片式和/或批次式離子注入系 統。
將理解，參考本發明的其它附圖可進一步明白方法500及其變化。 此外，方法500及其說明還可用于幫助更好地了解上述的本發明其它方面。
雖然，為了簡化解釋的目的，方法500是以序列執行的方式來繪制 以及說明，不過，應該了解且明白，本發明并不僅限于圖中所示的順序； 因為根據本發明的特定方面可以以不同于圖中所示/所述的順序來進行和 /或也可以和圖中所示/所述的其它方面同時進行。再者，并非需要圖中所 示的所有特征才能施行根據本發明 一方面的方法。
方法500始于區塊502，其中提供可能包括污染物的離子束。該離子 束通常被提供作為離子注入系統的一部分，該離子注入系統包括離子源、 質量分析器以及束線組件。該離子束不期望地包括可能會破壞和/或變更 目標裝置而不與反應氣體反應的污染物，例如碳污染物。該污染物可能 會在離子注入系統的各級被引入該離子束中。該離子束包括在選定能量 具有選定束電流的一個或多個選定摻雜劑。
在區塊504,根據工藝特性例如預期污染物來選擇氣體例如大氣或反 應氣體的組成與流速。例如，含有氧氣或水蒸氣的氣體組成可適用于預 期碳污染物。該流速經選擇以在處理室內獲得期望的壓力并且允許反應 氣體與污染物反應。
在區塊506，根據該選定的組成和/或流速來產生該氣體。在一個范 例示例中， 一或多個氣體源和/或貯存器可以是氣缸、蒸發系統和/或大氣 入口，其包括可能的源氣體。該氣缸含有氣體或蒸氣，其壓力足夠高以通過可控制閥來提供必要的氣流給該處理室。該蒸發系統由水或任何其 它液體或固體材料組成，以產生反應氣體蒸氣。可以采用一個或多個閥 以利于選擇組成并且還可用以調整流速。
該氣體在區塊508被導向注入目標位置。可以采用由合適材料組成 的管道、管線和/或軟管來將該反應氣體從氣體源攜載至該處理室。位于 該處理室內或是該處理室一部分的入口或閥可#_用來導引位于該目標裝 置的注入目標位置附近的反應氣體，其中該離子束撞擊該目標位置。
在區塊510，該氣體與污染物反應和/或減輕該目標位置的污染。在 一個示例中，該氣體結合污染物并且變成揮發性。而后，揮發性化合物 通過抽吸而被移除。在另一示例中，該氣體形成表面條件例如鈍化層， 其會防止或減輕粒子被注入至所形成的表面條件外部或附近。
圖6為根據本發明一個方面在離子注入期間通過在目標裝置的表面 附近引入氣體例如反應或大氣氣體而減輕因污染物造成的該目標裝置的 污染的方法600的流程圖。方法600可采用于單片式和/或批次式離子注 入系統。
應理解，參考本發明的其它附圖可進一步明白方法600及其變化。 此外，方法600及其說明還可用于促進更好地了解上述本發明的其它方面。
雖然，為了簡化解釋的目的，方法600是以序列執行的方式來繪制 以及說明，不過應了解且明白，本發明并不僅限于圖中所示的順序；因 為根據本發明的特定方面可以以不同于圖中所示/所述的順序來進行和/ 或也可以和圖中所示/所述的其它方面同時進行。再者，并非需要圖中所
示的所有特征才能實施根據本發明一方面的方法。
方法600開始于區塊602，其中提供可能包括污染物的離子束。該離 子束可能包括會破壞和/或變更目標裝置而不與反應氣體反應的污染物， 例如碳污染物。這些污染物可能會在提供離子束的離子注入系統的各級 被引入。該離子束包括選定能量與劑量的一個或多個選定摻雜劑。
在區塊604，根據工藝特性例如預期的污染物來選擇初始氣體組成與 流速。例如，含有氧氣或水蒸氣的氣體組成可適用于預期的碳污染物。 該流速經過選擇，以在該處理室內獲得期望的壓力，允許該反應氣體與 污染物反應，并且移除含有污染物的揮發性氣體。在區塊606,根據該選定的組成和/或流速來產生該氣體。 一個或多 個氣體源可以是氣缸、蒸發系統和/或大氣入口，其包括可能的源氣體。 該氣缸含有反應氣體或蒸氣，其壓力足夠高以通過該可控制閥來提供必 要的氣流給該處理室。該蒸發系統由水或任何其它液體或固體材料組成， 以產生反應氣體蒸氣。可以采用 一個或多個閥以利于選擇組成并且還可 用以調整該流速。
該氣體在區塊608被導向注入目標位置處。可以采用由合適材料組 成的管道、管線和/或軟管來將該氣體從氣體源攜載至該處理室。位于該 處理室內或是該處理室一部分的入口或閥可被用來導引位于該目標裝置 的注入目標位置附近的氣體，其中該離子束會撞擊該目標位置。
在區塊610,該氣體會與污染物反應和/或減輕該目標位置的污染。 在一個示例中，該氣體結合污染物并且變成揮發性。而后，揮發性化合 物便會通過抽吸而被移除。在另一示例中，該反應氣體會形成表面條件 例如鈍化層，其會防止或減輕粒子被注入至所形成的表面條件的外部或 附近。
在區塊612測量該反應室內的氣態分壓以及組成.反應氣體分析器 通常會被用來測量該反應室內的空氣/氣體的組成。該測量可包含測量所 存在的污染物、總分壓或真空、所存在的反應氣體等。
在區塊614，倘若測量結果落在可接受范圍外面，則在區塊616決定 該氣體的流速與組成的修正性調整。此外，該修正性調整還包含自該處 理室的廢氣的流速。
接著，在區塊618應用該氣體組成與流速修正性調整。 一般來說， 采用該氣體源以及一個或多個可控制閥來實現該修正性調整。接著，方 法600返回區塊612，于此獲得新測量結果。
雖然上文已經針對一種或多種實施方式來闡述與說明過本發明，不 過，本領域技術人員在閱讀且了解本說明書及附圖后將可對本發明進行 變更與修正。尤其是針對上述組件(組件、裝置、電路、系統等)所實 施的各項功能來說，除非特別提及，否則用來說明此等組件的詞語(包 含"構件，，相關詞在內)均旨在涵蓋能夠實施所述組件的指定功能的任 何組件(例如，具有等同功能的組件)，即使結構上不同于本文中所圖 解的本發明示范實施方式中用來實施該功能的所公開結構。此外，雖然在多個實施例的每一實施例中僅揭示本發明的具體特征，不過該特征可 結合其它實施方式中的一個或多個其它特征，這對于任何給定或具體應 用來講是期望的且是有利的。此外，"示例性" 一詞的目的在于明示某 一示例，而并非在于明示其優越性或最適性。再者，具體實施方式
及權 利要求中均用到"包含"、"具有"等詞語及其變型，這些詞語均與"包 括" 一詞類似，是開放式包含之意。
權利要求
1.一種離子注入系統，包括離子源，用以產生離子束；束線組件，用以將所述離子束導向目標裝置；處理室，含有用于接收所述離子束的目標裝置；以及氣體導入系統，耦合到所述處理室，用以提供氣體輸入至所述處理室。
2. 如權利要求1所述的離子注入系統，其中所述氣體導入系統提供大 氣氣體給所述處理室。
3. 如權利要求1所述的離子注入系統，其中所述氣體導入系統提供反 應氣體給所述處理室。
4. 如權利要求1所述的離子注入系統，其中所述氣體導入系統可工作 以提供氣體至所述處理室中所述目標裝置附近，以便減輕因污染物造成 的所述目標裝置的污染，和/或改變處理環境和/或所述目標裝置的既有性 質以變更其物理或化學狀態。
5. 如權利要求3所述的系統，其中所述反應氣體包括氧氣和/或水蒸氣。
6. 如權利要求1所述的系統，其中所述氣體導入系統進一步包括 源貯存器；以及入口，用以將氣體從所述源貯存器傳送至所述處理室。
7. 如權利要求6所述的系統，其中所述源貯存器含有氣體或蒸氣形式 的反應材料，其壓力足以提供氣流給所述處理室。
8. 如權利要求6所述的系統，其中所述氣體導入系統進一步包括耦合 到所述源貯存器的蒸發或升華系統，且所述源貯存器含有液體或固體形 式的反應材料，所述反應材料能夠在足以提供氣流給所述處理室的壓力 被蒸發或升華。
9. 如權利要求1所述的系統，其中所述處理室進一步包括入口閥，用 以選擇性地將所述氣體傳送至所述處理室。
10. 如權利要求1所述的系統，進一步包括真空泵，所述真空泵以可 控制的方式移除所述處理室中的廢氣。
11. 如權利要求1所述的系統，進一步包括控制器，所述控制器耦合到所述氣體導入系統以調整所述氣體的組成與流速。
12. 如權利要求11所述的系統，進一步包括氣體分析器，用以測量所 述處理室內的部分真空壓力和/或組成，并且依據所述部分真空壓力和/ 或組成產生反饋信號。
13. 如權利要求12所述的系統，其中所述控制器根據所述氣體分析器 產生的反饋信號來調整所述氣體的組成和/或流速。
14. 如權利要求1所述的系統，其中所述離子束包括帶狀束或筆狀束。
15. 如權利要求1所述的系統，其中所述處理室包括目標裝置處置系 統，用以于單一批次中將多個目標裝置傳送至所述離子束。
16. 如權利要求1所述的系統，其中所述處理室包括目標裝置處置系 統，用以將單一目標裝置傳送至所述離子束。
17.—種處理室，包括支撐結構，用以固定目標裝置；開口，界定于殼體之中，用以接收含有污染物且被導向所述目標裝 置的離子束；以及入口閥，用以接收氣體。
18. 如權利要求17所述的處理室，其中所述入口閥可工作以供應所述 氣體至所述目標裝置附近且位于所述離子束的路徑內，以便用以減輕因 所述污染物造成的所述目標裝置的污染，和/或改變處理環境和/或所述目 標裝置的既有性質以變更其物理或化學狀態。
19. 如權利要求17所述的處理室，進一步包括真空泵，所述真空泵以 可控制的方式來移除所述處理室中的廢氣。
20. 如權利要求19所述的處理室，其中所述氣體結合所述離子束的污 染物并且形成通過所述廢氣閥移除的廢氣。
21. 如權利要求17所述的處理室，其中所述氣體為大氣氣體。
22. 如權利要求17所述的處理室，其中所述氣體為反應氣體。
23. —種在離子注入中減輕因污染物造成的污染的方法，包括 將含有污染物的離子束導向注入目標位置；根據預期的污染物來選擇氣體組成與流速；根據選定的反應氣體組成與選定的流速來提供所述氣體；以及將所述氣體導向所述注入目標位置。
24. 如權利要求23所述的方法，進一步包括通過使所述氣體與所述注 入目標位置附近的離子束反應以減輕所述注入目標位置的污染。
25. 如權利要求24所述的方法，其中使所述氣體與所述離子束反應包 括形成鈍化層，所述鈍化層阻隔污染物的非期望注入。
26. 如權利要求24所述的方法，其中使所述反應氣體與所述離子束反 應包括產生含有所述污染物的揮發性化合物并且從處理室中移除所述揮 發性化合物。
27. 如權利要求23所述的方法，進一步包括測量所述注入目標位置附 近的室氣體，以測量污染物的存在、反應氣體、和/或殘留氣體的總分壓。
28. 如權利要求27所述的方法，進一步包括根據所測量的污染物的存 在、反應氣體、和/或所測量的殘留氣體的總分壓來決定所述氣體組成與 所述氣體流速的修正性調整。
29. 如權利要求23所述的方法，其中提供所述氣體包括提供源貯存 器，所述源貯存器含有液體或固體形式的反應材料；以及蒸發或升華所 述反應材料以提供所述氣體。
全文摘要
在離子注入工藝中通過引入氣體而減輕污染和改變表面特性的方法和系統。一種用于離子注入工藝的污染減輕或表面改變系統，包含氣體源(209)、控制器(204)、閥(210)以及處理室(111)。該氣體源傳送氣體給該閥，該氣體為大氣氣體或反應氣體而且受控于該控制器。該閥設置在該處理室的上或附近，并且以可控制的方式來調整被傳送至該處理室的氣體的流速和/或組成。該處理室固定目標裝置例如目標晶片，并且使該氣體與離子束反應而減輕該目標晶片的污染，和/或改變該處理環境或該目標裝置的既有性質以變更其物理或化學狀態或特性。該控制器根據存在于該離子束內的污染物、或是不存在該污染物的情形、以及總壓或分壓分析來選擇與調整該氣體的組成以及流速。
文檔編號H01J37/317GK101310360SQ200680042530
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月10日 優先權日2005年11月14日
發明者G·蔡, L·萬賴特, R·里斯, S·康德拉騰科, 樂金久 申請人:艾克塞利斯技術公司