在离子注入工艺中通过引入气体而减轻污染和改变表面特性的方法和系统的制作方法

专利名称：在离子注入工艺中通过引入气体而减轻污染和改变表面特性的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通常用于半导体装置制作的离子注入，更具体而言 涉及在离子注入过程中通过引入气体而减轻污染和/或改变目标装置的表
面特性。
背景技术：
离子注入是通常采用于半导体装置制造的物理工艺，用以将掺杂剂 选择性地注入半导体和/或晶片材料中。因此，注入的动作和掺杂剂与半 导体材料之间的化学作用并不相关。对于离子注入，掺杂剂原子/分子被 电离、加速、形成离子束、分析、扫过晶片上或者该晶片通过该离子束 被扫过。摻杂剂离子物理上撞击晶片，进入表面并且停止在表面下方， 掺杂剂离子在表面下方的深度和掺杂剂离子的能量有关。
离子注入系统为精密子系统的集合，每个子系统对掺杂剂离子实施 特定动作。气体或固体形式的掺杂剂元素置于电离室的内部，并且被合 适的电离工艺电离。在一个示例性工艺中，电离室维持在低压状态(真 空)。灯丝置于该电离室内，并且被加热至从该灯丝源产生电子的温度。 带负电的电子被吸引至同样位于该电离室内的相反电性的阳极.在从灯 丝行进至阳极过程中，电子碰撞掺杂剂源元素(例如，分子或原子)， 并且从分子中的元素产生大量带正电的离子。
一般来说，除了所期望的掺杂剂离子之外，还会产生其它阳离子。 所期望的掺杂剂离子通过称为分析、质量分析、选择、或是离子分离的工艺从这些离子中选出。选择是利用质量分析器来实现，该质量分析器 形成磁场，来自该电离室的离子移动穿过该磁场。离子以相对高的速度 离开该电离室并且会被该磁场弯折成弧线。弧线的半径由各个离子的质 量、速度、以及该磁场的强度来决定。该分析器的出口仅允许一种粒子 种类，即所期望的掺杂剂离子，离开该质量分析器。
加速系统用来将所期望的掺杂剂离子加速或减速至预设动量(例如， 掺杂剂离子的质量乘以其速度)，以便穿入晶片表面。对加速来说，该 系统通常具有线性设计，沿系统的轴具有环状供电电极。掺杂剂离子进 入该系统中时，被加速通过。
端站(end station )固定一个或多个目标晶片，源自该加速系统的离 子束将一种或多种掺杂剂注入该目标晶片之中。当离子束撞击该目标晶 片时，端站可工作以依据规定的离子注入工艺沿一个或两个维度移动或 扫描该 一 个或多个目标晶片，以便实现所期望的目标晶片覆盖率以及剂 量数。
在该离子注入工艺中会发生的一个问题为，不必要的原子或分子污 染粒子被引入该离子束中。这些污染粒子会在该系统的各级，例如在质 量分析子系统、加速电极和/或端站，被引入该离子束中。这些粒子会不 期望地注入到或沉积在一个或多个目标晶片上，导致形成于目标晶片上 的装置的退化或失效。

发明内容
下文将对本发明的内容进行简单概述，以便能够对本发明的一个或 多个方面产生基本了解。该概述部分未广泛地论述本发明，而且其目的 不在于确认本发明的关键或重要元素，或是描绘本发明的范畴。更确切 地说，本发明内容的主要目的在于以简单的形式来提出本发明的特定概 念，用以作为稍后提出的更详细说明的前文。
本发明揭示在离子注入工艺中通过引入大气气体或反应气体而减轻 污染和/或改变表面特性的方法和系统。本发明已经发现，这些引入的气 体能够通过一种或更多机制防止或减轻污染物被注入目标装置例如硅晶 片中。理论上虽然不受限制，不过，本发明假设这些机制的其中之一为 由该反应气体形成的气态挥发性化合物，它们会与目标表面的污染物反应，从而便可接着通过例如深冷泵(cryogenic pump)或涡轮分子泵 (turbo-molecular pump)来移除挥发性化合物。另一机制则涉及在离子 注入期间因为存在有该反应气体而形成表面层例如钝化层。该表面层减 轻或防止污染物注入该装置的下层中。
根据本发明的一个方面， 一种用于离子注入工艺的污染减轻系统包 含处理室，其具有气体源/供应器、控制器、以及与其耦合的阀。该气体 源例如增压气缸通过阀将反应气体传送至该处理室，该阀通过该控制器 而选择性地操作。该阀设置在该处理室上或附近，并且以可控制的方式 来调整被传送至该处理室的气体的流速和/或组成。该处理室固定目标装 置例如目标晶片，以便使气体与该离子束或该晶片表面进行反应而减轻 该目标晶片的污染。在一个实施例中，该控制器能够根据存在于该离子 束内或该装置或目标表面上的受监视的污染物来选择与调整该反应气体 的组成以及流速。本发明还揭示其它系统、方法以及探测器。
为实现前面以及相关目的，本发明包括下文完整说明以及权利要求 中特别提出的所有特征。下文说明以及附图详细提出本发明的特定解释 性方面以及实施方式。不过，这些仅代表可采用本发明原理的各种方式 中的其中数种。结合附图来阅读本发明下文中的详细说明时，将会更明 白本发明的其它目的、优点及新颖特征。


图1为根据本发明一个或多个方面的离子注入系统的框图。 图2为根据本发明一方面的离子注入工艺修正系统的框图。 图3为描述根据本发明一方面在离子注入工艺中的处理室内部的框
图，其中引入反应气体以减轻污染。
图4为根据本发明一方面的离子注入工艺修正系统的示意图。
图5为示出根据本发明一方面在离子注入期间减轻因污染物造成的
目标装置的污染的方法的流程图。
图6为示出根据本发明一方面在离子注入期间在处理室内引入反应
气体并测量气体，以在离子注入期间减轻因污染物造成的目标装置的污
染的方法的流程图。
具体实施例方式
现在将参考附图来描述本发明，其中所有附图中使用相同的参考符 号表示相同组件。本领域技术人员将会明白，本发明并不仅限于下文所 示与所述的示意性实施例与方面。
随着半导体装置例如亚微米CMOS结构越来越小，改变半导体装置 的电学有源区所需要的离子注入工艺也变得越来越浅，并且更容易受到 半导体装置的表面与近表面区中的材料特性的影响。此外，半导体装置 会更容易受到来自在离子注入工艺中存在的已溅射材料与已吸附气体的 表面污染的影响，尤其是有源装置区域内的污染物浓度与分布的影响。 污染物或粒子可利用离子束来注入，并且对已形成的结构和/或装置的扩 散及其它特性造成负面影响。因此，例如，此污染会导致所制作的半导 体装置具有不期望以及变动的装置参数。
在离子注入期间，粒子或原子污染物，下文也称为离子束污染物， 可能会起因于各种来源。例如，离子注入系统内的孔隙(aperture)和其 它表面会产生碳。通常，离子束撞击碳基表面例如石墨时会产生碳粒子， 其中石墨为离子注入系统内常用的材料。此外，溅射工艺及其它沉积机 制会释放出不必要的碳粒子。此外，通常作为用于离子注入的掩模的光 致抗蚀剂材料通常含有碳，碳会在离子注入期间释放。本文中虽然以碳 作为粒子或污染物类型的示例，不过，本发明也涵盖因其它材料或者其 它类型的粒子或污染物所引起的污染。
本发明的方面在离子注入中减轻污染，其是通过引入会与污染物或 粒子反应的反应气体，例如大气气体、含氧气体、水蒸气等，用以降低 污染。此外，该反应气体还能够用来改变由先前工艺决定的目标性质或 特性。
首先参考图1，图中以框图的形式绘出适合用来实施本发明一个或多 个方面的离子注入系统100。系统100包含离子源102，用于沿着离子束 路径产生离子束104。例如，离子束源102包含具有相关电源108的等离 子体源106。例如，等离子体源106可包括相对长的等离子体约束室，从 该等离子体约束室中可抽出离子束。
在离子源102的下游提供束线组件110，用以从离子源102接收离子 束104。束线组件110包括质量分析器112及加速结构114，加速结构114例如可包含一个或多个间隙。束线组件110沿路径布置以接收离子束104。 质量分析器112包含磁场产生部件例如磁铁(未示出)，并工作以提供 跨过该束路径的磁场，从而根据质量(例如，荷质比)将来自离子束104 的离子偏离在不同的轨道。移动穿过磁场的离子受到力，该力沿着离子 束路径导引具有期望质量的各个离子并且使具有非期望质量的离子偏离 该离子束路径。
加速结构114内的加速间隙可工作以加速和/或减速束内的离子，以 在工件中获得期望的注入深度。据此，应该理解，本文中在说明本发明 的一个或多个方面时虽然可能用到加速器和/或加速间隙等词语，不过这 些词语并不期望被狭隘地仅被视为受限于加速的字面意义；相反地，除 此之外，还应广义地将它们视为包含减速以及方向变化在内。将进一步 理解，在质量分析器112进行磁场分析之前以及之后还可使用加速/减速 构件。
在系统100中还提供端站118给来自束线组件110的离子束104。端 站118在处理室内且沿着该离子束路径来支撑一个或多个工件例如半导 体晶片(未示出)，用于使用经过质量分析的离子束104进行注入。端 站118包含目标扫描系统120，用于以相对于彼此的方式来平移或扫描一 个或多个目标工件以及离子束104。例如，在给定环境、操作参数和/或 目的下，目标扫描系统120可视需要用于批次式或序列式注入。
粒子或原子污染物会在离子注入期间进入离子束104，倘若被注入的 话，会破坏或损及形成于一个或多个工件上的半导体装置的操作。粒子 或原子污染物起因于离子注入期间的各种来源。例如，加速结构114内 的孔隙和其它表面会产生碳。通常，离子束撞击碳基表面例如石墨会产 生碳粒子，其中石墨为离子注入系统中常用材料。此外，溅射工艺以及 其它沉积机制也会释放出不必要的碳粒子。此外，通常作为用于离子注 入的掩模的光致抗蚀剂材料通常含有碳，碳于是在离子注入期间释放。 本文中虽然以碳作为粒子或污染物类型的示例，不过，本发明也涵盖因 其它材料或者其它类型的粒子或污染物所引起的污染。
气体导入系统122还包含在端站118中，并导入例如反应气体或大 气气体的气体，以便在离子注入期间减轻一个或多个工件的污染。气体 会与离子束104内的污染物或粒子反应，以便降低污染。气体能够通过多种机制与污染物反应，以降低工件的污染并且从离子束104中移除粒 子或原子污染物。
在一种机制中，该气体通过与离子束104反应而在形成于一个或多 个工件上的目标半导体装置的顶表面上形成钝化层。钝化层104能够减
例如^钝化层可由氧化物、^化物等组成，并且可由离子束增强形成工 艺来构成。形成钝化层的工艺借助于离子注入以及反应气体的存在。例 如，离子束破坏硅的至少部分表面键，这提高硅形成氧化物的可能性。 接着，通过在该离子注入期间供应含氧或含水蒸气的气体，氧化物便更 容易形成为钝化层。接着，钝化层便可充当扩散阻挡，以在后面的制造 步骤中减轻扩散。
降低污染的另一机制是采用气体来消耗可能会被吸附在表面上并被 离子束驱使进入材料中的污染物，例如碳。该气体或该气体内的成份能 够与污染物反应，并且形成不会被注入和/或可被扫除的化合物。例如， 形成挥发性化合物或气态化合物，例如CO，便可利用高真空系统来轻易 地抽离或移除。这降低或移除可能被驱使进入多个目标半导体装置中的 污染物或粒子。
首先参考图2，图中描述根据本发明一个方面的离子注入工艺修正系 统200。系统200修正目前离子注入工艺，其通过在离子注入工艺中引入 大气和/或反应气体来改变及控制因离子注入工艺造成的材料性质。例如， 系统200可配合单晶片式离子注入系统来使用、配合批次式离子注入系 统来使用、配合等离子体沉浸式离子注入系统来使用、以及配合类似的 离子注入系统来使用。
系统200包含气体源/供应器202、控制器204、气体分析器206、 可控制阀210、以及处理室。气体源/供应器202为以可控制方式通过可 控制阀210将气体例如大气或反应气体传送至处理室212的机制。该气 体由一种或多种单独的大气和/或反应气体所组成。在一个示例中，气体 源/供应器202由一个或多个气缸、蒸发或升华系统、和/或大气入口 (未 示出)组成。该气缸含有反应气体或蒸气，其压力足够高以通过可控制 阀210提供必要的气流给处理室212。该蒸发系统由水或任何其它液体或 固体材料组成，以产生反应气体蒸气。在另一示例中，气体源/供应器202包括源贮存器，其含有液体或固体形式的反应材料，该反应材料能够在
足以提供该气体的压力下被蒸发或升华。阀210包括一个或多个单独阀， 用以选择最后被送至该处理室的反应气体的流速以及组成。阀210受控 于控制器204,控制器204调整该反应气体的流速以及组成，以利于移除 污染物或粒子并且减轻处理室212内目标半导体装置(未示出)的污染。
处理室212为离子注入系统中端站的一部分，该离子注入系统可以 是单晶片式和/或批次式离子注入系统。处理室212固定或支撑一个或多 个目标装置例如目标晶片，用以进行离子注入。产生作为该离子注入系 统的一部分的该离子束进入处理室212中，并将离子束内的掺杂剂注入 目标装置。如上所述， 一般来说，该离子束和/或该处理室包含非期望的 粒子或污染物，其会导致污染目标装置。
反应气体会通过阀210进入处理室212，并且会与离子束反应而减轻 因粒子或污染物造成的目标装置污染。所采用的反应气体是根据预期的 粒子或污染物类型或组成来选择。可采用的合适气体的特定示例包含大 气气体，例如，氧气、氮气、水蒸气等。不过，也可采用其它反应气体。 该气体能够通过多种机制与污染物反应以降低污染，例如与污染物结合 并且变成挥发性然后再由真空泵来移除，和/或形成表面条件，以防止或 减轻粒子被注入至所形成表面条件的外部或是其附近。
作为合适机制的一个示例，该气体能够通过与离子束反应而在目标 半导体装置的顶表面上形成钝化层。该钝化层可通过离子束增强形成工 艺来形成。例如，该离子束内的离子或掺杂剂能够提高表面硅和该反应 气体内一种或多种材料反应的倾向，从而会形成该钝化层。接着，该钝 化层便能够充当扩散阻挡，以在后面的制造步骤中减轻扩散并且可减轻 粒子或污染物被注入目标装置中。和先前沉积的材料或污染物的表面反 应也可被改变或增强。
降低污染的合适机制的另 一 示例是采用该反应气体来消耗可能会被 吸附在表面上以及被离子束驱使进入该材料中的粒子或污染物，例如碳。 该气体或该气体内的成份能够与该污染物反应，并且形成不会被注入和/ 或可被扫除的化合物。例如，形成挥发性化合物或气态化合物便可利用 高真空系统来轻易地抽离或移除。这降低或移除可能会被驱使进入目标 半导体装置中的污染物或粒子。气体分析器206为残留气体分析器，其分析存在于离子注入室212 内的背景气体。气体分析器206产生反馈或反馈信号给控制器204，以调 整或控制反应气体的流速或引入速率和/或反应气体组成，从而利于从离 子束和/或目标表面移除污染物或粒子。注意，根据本发明的备选方面， 也可省略使用气体分析器206。
控制器204开始会根据工艺条件，例如具体离子注入工艺期间的预 期污染物组成以及数量，来设定反应气体组成以及流速。控制器204调 整气体源202以供应该反应气体，并且调整阀210以控制该反应气体的 流速和/或组成。控制器204接收与分析在离子注入期间由气体分析器206 产生的反馈，并且判断是否需要进行修正性调整。接着，控制器204可 实施利于移除污染物以及减轻污染的该修正性调整，例如通过调整该反 应气体组成和/或通过调整该反应气体的流速，以在处理室212内获得期 望的压力。
图3为根据本发明一个方面在离子注入工艺中的处理室300的内部 的框图，其中例如反应气体或大气气体的气体被引入以减轻污染。该图 示进一 步说明离子注入期间反应气体与污染物的反应，而其目的并非要 将本发明局限在具体结构或配置。
处理室300包含目标装置支撑结构302,其支撑目标晶片304。结构 302可以是用于批次式离子注入系统中的处理盘或是用于单晶片式离子 注入系统的单晶片固定器。目标晶片304经过离子注入工艺，例如一种 用于注入p型或n型掺杂剂的离子注入工艺，以形成有源区。目标晶片 304可位于多个制造级中的其中之一。
气体入口或阀306以可控制方式将紧邻处的气体310供应至目标晶 片304。气体310例如大气或反应气体通常被供应至目标晶片304的表面 周围或附近，其中在本示例中是离子束308接触的目标晶片304的表面。 入口 306能够控制反应气体310的数量或流速，且在某些方面，控制或 调整该反应气体的组成。离子束308包括待注入的选定掺杂剂或离子， 而且具有束能量与电流密度，以在目标晶片304上获得期望的注入深度 和/或注入浓度。 一般来说，离子束308或处理室300的周围部分会包含 非必要的粒子或原子污染物。气体310能够通过多种机制来减轻目标晶 片304的污染。 一种此类机制为让气体310与粒子或污染物结合以形成化合物，然后再利用真空泵从处理室中移除。另一机制为通过离子束增
强形成工艺来形成钝化层，其同样可减轻目标晶片304的污染，且还可 于后面的制造工艺期间促进扩散。本发明也可涵盖采用气体310来减轻 污染的其它机制。
图4为根据本发明一个方面的离子注入工艺修正系统400的示意图。 系统400作为示例性用途，并且通过在离子注入工艺中引入大气和/或反 应气体来改变以及控制因离子注入工艺造成的材料性质来修正目前的离 子注入工艺。例如，系统400可配合单晶片式离子注入系统来使用、配 合批次式离子注入系统来使用、配合等离子体沉浸式离子注入系统来使 用、以及配合类似的离子注入系统来使用。
系统400包含气体源或气缸404、处理室402、以及室真空泵416。 气体源或气缸404是以可控制的方式通过可控制岡408将气体例如反应 或大气气体传送至处理室402的机制。气体源例如贮存器或气缸阀406 用来控制和/或调整气体源或气缸404的运作。流动机制418例如特氟隆 (teflon)管线将气体源阀412与处理室阀408相连，并且也将其与气体 源阀406相连。
处理室阀408包括一个或多个单独阀，用以选择最后要被送至处理 室的气体的流速以及组成。阀408由外部控制器(未示出)控制或者以 其它方式净皮调整。反应室阀408通常设为用以调整该气体的流速和/或组 成，以促进移除污染物或粒子和/或减轻处理室402内目标半导体装置(未 示出)的污染。
处理室402为离子注入系统中端站的一部分，其中，该离子注入系 统可以是单晶片式和/或批次式离子注入系统。处理室402会固定或支撑 一个或多个目标装置例如目标晶片，用以进行离子注入。被产生作为离 子注入系统的一部分的离子束进入处理室402，并且将离子束内的掺杂剂 注入目标装置。如上所述， 一般来说，该离子束和/或该处理室包含非期 望的粒子或污染物，其会导致污染目标装置。
室真空泵416通过真空线路420连接至处理室402，并且移除处理室 402中的空气/气体，以便达到选定或期望的大气压力以及移除处理室402 中气体的目的。
气体通过处理室阀408进入处理室402并且与离子束反应，以减轻因粒子或原子污染物造成的目标装置的污染。该气体会通过多种机制与 目标装置中或附近的污染物反应，以便如上述地降低污染或改变目标的 表面。
接着，便可藉由真空线路420通过真空泵416，从处理室中移除处理 室残留气体，该处理室残留气体可包括非期望的粒子或污染物的至少一 部分。
图5为根据本发明一个方面在离子注入期间通过在目标装置的表面 附近引入气体例如反应或大气气体而减轻因污染物造成的目标装置的污 染的方法500的流程图。方法500可用于单片式和/或批次式离子注入系 统。
将理解，参考本发明的其它附图可进一步明白方法500及其变化。 此外，方法500及其说明还可用于帮助更好地了解上述的本发明其它方面。
虽然，为了简化解释的目的，方法500是以序列执行的方式来绘制 以及说明，不过，应该了解且明白，本发明并不仅限于图中所示的顺序； 因为根据本发明的特定方面可以以不同于图中所示/所述的顺序来进行和 /或也可以和图中所示/所述的其它方面同时进行。再者，并非需要图中所 示的所有特征才能施行根据本发明 一方面的方法。
方法500始于区块502，其中提供可能包括污染物的离子束。该离子 束通常被提供作为离子注入系统的一部分，该离子注入系统包括离子源、 质量分析器以及束线组件。该离子束不期望地包括可能会破坏和/或变更 目标装置而不与反应气体反应的污染物，例如碳污染物。该污染物可能 会在离子注入系统的各级被引入该离子束中。该离子束包括在选定能量 具有选定束电流的一个或多个选定掺杂剂。
在区块504,根据工艺特性例如预期污染物来选择气体例如大气或反 应气体的组成与流速。例如，含有氧气或水蒸气的气体组成可适用于预 期碳污染物。该流速经选择以在处理室内获得期望的压力并且允许反应 气体与污染物反应。
在区块506，根据该选定的组成和/或流速来产生该气体。在一个范 例示例中， 一或多个气体源和/或贮存器可以是气缸、蒸发系统和/或大气 入口，其包括可能的源气体。该气缸含有气体或蒸气，其压力足够高以通过可控制阀来提供必要的气流给该处理室。该蒸发系统由水或任何其 它液体或固体材料组成，以产生反应气体蒸气。可以采用一个或多个阀 以利于选择组成并且还可用以调整流速。
该气体在区块508被导向注入目标位置。可以采用由合适材料组成 的管道、管线和/或软管来将该反应气体从气体源携载至该处理室。位于 该处理室内或是该处理室一部分的入口或阀可#_用来导引位于该目标装 置的注入目标位置附近的反应气体，其中该离子束撞击该目标位置。
在区块510，该气体与污染物反应和/或减轻该目标位置的污染。在 一个示例中，该气体结合污染物并且变成挥发性。而后，挥发性化合物 通过抽吸而被移除。在另一示例中，该气体形成表面条件例如钝化层， 其会防止或减轻粒子被注入至所形成的表面条件外部或附近。
图6为根据本发明一个方面在离子注入期间通过在目标装置的表面 附近引入气体例如反应或大气气体而减轻因污染物造成的该目标装置的 污染的方法600的流程图。方法600可采用于单片式和/或批次式离子注 入系统。
应理解，参考本发明的其它附图可进一步明白方法600及其变化。 此外，方法600及其说明还可用于促进更好地了解上述本发明的其它方面。
虽然，为了简化解释的目的，方法600是以序列执行的方式来绘制 以及说明，不过应了解且明白，本发明并不仅限于图中所示的顺序；因 为根据本发明的特定方面可以以不同于图中所示/所述的顺序来进行和/ 或也可以和图中所示/所述的其它方面同时进行。再者，并非需要图中所
示的所有特征才能实施根据本发明一方面的方法。
方法600开始于区块602，其中提供可能包括污染物的离子束。该离 子束可能包括会破坏和/或变更目标装置而不与反应气体反应的污染物， 例如碳污染物。这些污染物可能会在提供离子束的离子注入系统的各级 被引入。该离子束包括选定能量与剂量的一个或多个选定掺杂剂。
在区块604，根据工艺特性例如预期的污染物来选择初始气体组成与 流速。例如，含有氧气或水蒸气的气体组成可适用于预期的碳污染物。 该流速经过选择，以在该处理室内获得期望的压力，允许该反应气体与 污染物反应，并且移除含有污染物的挥发性气体。在区块606,根据该选定的组成和/或流速来产生该气体。 一个或多 个气体源可以是气缸、蒸发系统和/或大气入口，其包括可能的源气体。 该气缸含有反应气体或蒸气，其压力足够高以通过该可控制阀来提供必 要的气流给该处理室。该蒸发系统由水或任何其它液体或固体材料组成， 以产生反应气体蒸气。可以采用 一个或多个阀以利于选择组成并且还可 用以调整该流速。
该气体在区块608被导向注入目标位置处。可以采用由合适材料组 成的管道、管线和/或软管来将该气体从气体源携载至该处理室。位于该 处理室内或是该处理室一部分的入口或阀可被用来导引位于该目标装置 的注入目标位置附近的气体，其中该离子束会撞击该目标位置。
在区块610,该气体会与污染物反应和/或减轻该目标位置的污染。 在一个示例中，该气体结合污染物并且变成挥发性。而后，挥发性化合 物便会通过抽吸而被移除。在另一示例中，该反应气体会形成表面条件 例如钝化层，其会防止或减轻粒子被注入至所形成的表面条件的外部或 附近。
在区块612测量该反应室内的气态分压以及组成.反应气体分析器 通常会被用来测量该反应室内的空气/气体的组成。该测量可包含测量所 存在的污染物、总分压或真空、所存在的反应气体等。
在区块614，倘若测量结果落在可接受范围外面，则在区块616决定 该气体的流速与组成的修正性调整。此外，该修正性调整还包含自该处 理室的废气的流速。
接着，在区块618应用该气体组成与流速修正性调整。 一般来说， 采用该气体源以及一个或多个可控制阀来实现该修正性调整。接着，方 法600返回区块612，于此获得新测量结果。
虽然上文已经针对一种或多种实施方式来阐述与说明过本发明，不 过，本领域技术人员在阅读且了解本说明书及附图后将可对本发明进行 变更与修正。尤其是针对上述组件(组件、装置、电路、系统等)所实 施的各项功能来说，除非特别提及，否则用来说明此等组件的词语(包 含"构件，，相关词在内)均旨在涵盖能够实施所述组件的指定功能的任 何组件(例如，具有等同功能的组件)，即使结构上不同于本文中所图 解的本发明示范实施方式中用来实施该功能的所公开结构。此外，虽然在多个实施例的每一实施例中仅揭示本发明的具体特征，不过该特征可 结合其它实施方式中的一个或多个其它特征，这对于任何给定或具体应 用来讲是期望的且是有利的。此外，"示例性" 一词的目的在于明示某 一示例，而并非在于明示其优越性或最适性。再者，具体实施方式
及权 利要求中均用到"包含"、"具有"等词语及其变型，这些词语均与"包 括" 一词类似，是开放式包含之意。
权利要求
1.一种离子注入系统，包括离子源，用以产生离子束；束线组件，用以将所述离子束导向目标装置；处理室，含有用于接收所述离子束的目标装置；以及气体导入系统，耦合到所述处理室，用以提供气体输入至所述处理室。
2. 如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述气体导入系统提供大 气气体给所述处理室。
3. 如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述气体导入系统提供反 应气体给所述处理室。
4. 如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述气体导入系统可工作 以提供气体至所述处理室中所述目标装置附近，以便减轻因污染物造成 的所述目标装置的污染，和/或改变处理环境和/或所述目标装置的既有性 质以变更其物理或化学状态。
5. 如权利要求3所述的系统，其中所述反应气体包括氧气和/或水蒸气。
6. 如权利要求1所述的系统，其中所述气体导入系统进一步包括 源贮存器；以及入口，用以将气体从所述源贮存器传送至所述处理室。
7. 如权利要求6所述的系统，其中所述源贮存器含有气体或蒸气形式 的反应材料，其压力足以提供气流给所述处理室。
8. 如权利要求6所述的系统，其中所述气体导入系统进一步包括耦合 到所述源贮存器的蒸发或升华系统，且所述源贮存器含有液体或固体形 式的反应材料，所述反应材料能够在足以提供气流给所述处理室的压力 被蒸发或升华。
9. 如权利要求1所述的系统，其中所述处理室进一步包括入口阀，用 以选择性地将所述气体传送至所述处理室。
10. 如权利要求1所述的系统，进一步包括真空泵，所述真空泵以可 控制的方式移除所述处理室中的废气。
11. 如权利要求1所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述气体导入系统以调整所述气体的组成与流速。
12. 如权利要求11所述的系统，进一步包括气体分析器，用以测量所 述处理室内的部分真空压力和/或组成，并且依据所述部分真空压力和/ 或组成产生反馈信号。
13. 如权利要求12所述的系统，其中所述控制器根据所述气体分析器 产生的反馈信号来调整所述气体的组成和/或流速。
14. 如权利要求1所述的系统，其中所述离子束包括带状束或笔状束。
15. 如权利要求1所述的系统，其中所述处理室包括目标装置处置系 统，用以于单一批次中将多个目标装置传送至所述离子束。
16. 如权利要求1所述的系统，其中所述处理室包括目标装置处置系 统，用以将单一目标装置传送至所述离子束。
17.—种处理室，包括支撑结构，用以固定目标装置；开口，界定于壳体之中，用以接收含有污染物且被导向所述目标装 置的离子束；以及入口阀，用以接收气体。
18. 如权利要求17所述的处理室，其中所述入口阀可工作以供应所述 气体至所述目标装置附近且位于所述离子束的路径内，以便用以减轻因 所述污染物造成的所述目标装置的污染，和/或改变处理环境和/或所述目 标装置的既有性质以变更其物理或化学状态。
19. 如权利要求17所述的处理室，进一步包括真空泵，所述真空泵以 可控制的方式来移除所述处理室中的废气。
20. 如权利要求19所述的处理室，其中所述气体结合所述离子束的污 染物并且形成通过所述废气阀移除的废气。
21. 如权利要求17所述的处理室，其中所述气体为大气气体。
22. 如权利要求17所述的处理室，其中所述气体为反应气体。
23. —种在离子注入中减轻因污染物造成的污染的方法，包括 将含有污染物的离子束导向注入目标位置；根据预期的污染物来选择气体组成与流速；根据选定的反应气体组成与选定的流速来提供所述气体；以及将所述气体导向所述注入目标位置。
24. 如权利要求23所述的方法，进一步包括通过使所述气体与所述注 入目标位置附近的离子束反应以减轻所述注入目标位置的污染。
25. 如权利要求24所述的方法，其中使所述气体与所述离子束反应包 括形成钝化层，所述钝化层阻隔污染物的非期望注入。
26. 如权利要求24所述的方法，其中使所述反应气体与所述离子束反 应包括产生含有所述污染物的挥发性化合物并且从处理室中移除所述挥 发性化合物。
27. 如权利要求23所述的方法，进一步包括测量所述注入目标位置附 近的室气体，以测量污染物的存在、反应气体、和/或残留气体的总分压。
28. 如权利要求27所述的方法，进一步包括根据所测量的污染物的存 在、反应气体、和/或所测量的残留气体的总分压来决定所述气体组成与 所述气体流速的修正性调整。
29. 如权利要求23所述的方法，其中提供所述气体包括提供源贮存 器，所述源贮存器含有液体或固体形式的反应材料；以及蒸发或升华所 述反应材料以提供所述气体。
全文摘要
在离子注入工艺中通过引入气体而减轻污染和改变表面特性的方法和系统。一种用于离子注入工艺的污染减轻或表面改变系统，包含气体源(209)、控制器(204)、阀(210)以及处理室(111)。该气体源传送气体给该阀，该气体为大气气体或反应气体而且受控于该控制器。该阀设置在该处理室的上或附近，并且以可控制的方式来调整被传送至该处理室的气体的流速和/或组成。该处理室固定目标装置例如目标晶片，并且使该气体与离子束反应而减轻该目标晶片的污染，和/或改变该处理环境或该目标装置的既有性质以变更其物理或化学状态或特性。该控制器根据存在于该离子束内的污染物、或是不存在该污染物的情形、以及总压或分压分析来选择与调整该气体的组成以及流速。
文档编号H01J37/317GK101310360SQ200680042530
公开日2008年11月19日 申请日期2006年11月10日 优先权日2005年11月14日
发明者G·蔡, L·万赖特, R·里斯, S·康德拉腾科, 乐金久 申请人:艾克塞利斯技术公司