汽化器的制作方法

专利名称：汽化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及产生蒸汽且将其传送到高真空腔室内的蒸汽接收装置中。本发明还涉 及将可离子化蒸汽传送到高电压离子源，所述高电压离子源提供在半导体装置和材料的制 造中用于离子植入的离子束。本发明尤其涉及用于汽化和离子化形成含有相关物质的多个 原子的分子离子的材料的系统和方法。
背景技术：
在工业中，常常需要将蒸汽形式的高毒性不稳定材料传送到高真空系统内的装置 或衬底材料。有必要周期性地对所述装置提供服务以便进行零件的清洁或替换，且有必要 再填充或替换蒸汽源且执行维护服务。每次再填充或服务都需要分离和再啮合真空密封， 且需要执行再鉴定测试以确保安全性。具有许多严格要求的所述蒸汽传送的特别重要的实例为处理用于制造半导体装 置的掺杂材料。在此情形中，有必要由在室温下具有低蒸汽压的高毒性固体材料以精确受 控流量来产生蒸汽流。这需要小心加热固体以产生升华且需要小心处理蒸汽，这是由于流 程中存在解离、不当冷凝的风险以及在与其它物质接触时存在蒸汽反应的风险。还需要用 以确保人员安全性的装备。需要用于所述蒸汽传送的改良系统。具体说来，需要用于离子束植入系统的改良的蒸汽传送，其中在离子源中离子化 的蒸汽产生离子束，所述离子束经加速、质量分析且被输送到目标衬底。对于所述离子化系 统，尤其需要满足所有要求，同时延长可用时间(即所需服务之间的时间)。此举的有利方 式为提供使用高反应性试剂的系统的组件的厘位清洁，但这会引入其它安全顾虑。还需要安全且可靠的蒸汽传送系统，所述系统使同一设备能够与具有不同汽化温 度的许多不同源材料一起使用。另外，需要一种自获自供应者的馈入材料的传送有效且安全地进展为与装载馈入 材料的汽化器的蒸汽接收系统相连接的方式。优选以标准化方式来实施此操作，以确保人 员的熟悉度。在所述情况中，以适于执行离子束植入的流量将十硼烷和十八硼烷蒸汽流和碳硼 烷蒸汽流提供给离子源以产生硼植入物的情形具有所有前述需要。更一般说来，在提供用于半导体制造的大分子的蒸汽流时同样出现所述需要。实 例包括以下分子的蒸汽流用于(例如)砷和磷的η型掺杂的大分子；用于共植入过程的碳 的大分子，其中碳抑制所植入的掺杂物质的扩散，或吸除(截获)杂质，或非晶化衬底的晶 格；用于晶体结构的所谓“应力工程”(例如，针对PMOS晶体管应用晶体压缩，或针对NMOS 晶体管应用晶体拉伸)的碳的大分子或其它分子；和用于其它目的(包括在半导体制造中 的退火步骤期间的热预算和不当扩散的减少)的大分子。
此等需要适用于使用离子束植入的实施例，且在适用的情况下，还适用于硼和用 于原子层沉积或产生其它类型的层或沉积物的其它物质的大分子沉积。例如，用于此操作 的技术可使用等离子体浸没，其包括PLAD (等离子体掺杂)、PPLAD (脉冲等离子体掺杂) 和PI3 (等离子体浸没离子植入)；原子层沉积(ALD)；或化学气相沉积(CVD)。在计算机芯片、计算机存储器、平板显示器、光伏打装置和其它产品的制造中，刚 描述的需要和现将描述的本发明方面重要地应用于在半导体衬底中以浅深度制造高密度 半导体装置(包括CMOS和NMOS晶体管和存储器IC)。工业中的其它程序(涉及蒸汽或过程气体的产生和将其传送到蒸汽或气体消耗 装置)同样可获益于本文所呈现的特征。

发明内容
本发明的一方面为一种汽化器单元，其具有加热器且经构造以含有固体馈入材料 且将所述固体馈入材料加热到产生待离子化的蒸汽的温度，所述汽化器单元经构造以垂直 悬挂且包含具有固体接收容积的罐体和可卸顶部闭合部件，所述顶部闭合部件界定安装台 处罐的安装表面和允许蒸汽自罐流到安装台的阀，其中用于汽化罐体中的固体材料的加热 器位于可卸顶部闭合部件中，且用以将所述顶部闭合部件的阀维持在高于固体材料的加热 温度的温度下。实施例可具有以下特征中的一个或一个以上特征。阀包含导热铝且以与加热器的传导热传递关系来安置，以将经过阀的蒸汽通路维 持在高于所汽化的固体材料的温度的温度下。汽化器具有单一加热区，其包含由顶部闭合部件所安装的一个或一个以上加热元 件。加热器包含在顶部闭合部件中的容器内的筒式加热器。用于在安装台处安装汽化器的可卸紧固件与可手动操作闭合装置组合，所述闭合 装置具有防止蒸汽自汽化器流动的闭合位置，所述闭合装置与防止接近的装置相关联，所 述防止接近的装置防止工作人员在所述闭合装置不处于闭合位置时接近所安装的汽化器 的可卸紧固件，藉以在卸下汽化器时防止毒性蒸汽自汽化器流动。可卸紧固件包含可与安装台所关联的配合配件啮合的固持螺钉或螺帽的型式，且 防止接近的装置包含与闭合装置的部件相依移动的防止接近的盖板，所述盖板经构造且配 置以使得能够接近固持螺钉或螺帽，以便仅当闭合装置在闭合位置中时拆卸汽化器。弹簧加载的气动可操作阀安装在汽化器上，以允许蒸汽自汽化器流动，且闭合装 置为机械超控装置，所述机械超控装置经构造以不考虑气动压力的存在将气动可操作阀推 动到闭合位置。汽化器包括正常闭合的气动阀，所述正常闭合的气动阀用于响应汽化器控制系统 来控制来自汽化器的蒸汽流，且针对气动连接，可将汽化器连接到与安装台所关联的压缩 空气的通路，所述安装台具有适于与汽化器的对应密封表面配合的密封表面，以用于打开 气动阀的压缩空气的充分连接取决于对应密封表面密封在一起的方式，各密封表面围绕用 于蒸汽流和用于压缩空气两者的端口，藉以防止气动阀在蒸汽可流到大气中的情形下打 开。
汽化器经构造用于搭配经构造以与一组携载不同固体馈入材料的不同汽化器一 起使用的系统来使用，所述汽化器具有表示其内含物的特性物理特征，所述物理特征适于 由辨识系统来辨识，使得汽化器控制系统可在适于所辨识的汽化器的内含物的条件下操作。汽化器以取决于汽化器的专用内含物的独特型式携载一种或一种以上开关致动 器形成物(switch actuator formation)，所述形成物适于与包含一组可致动开关的辨识 系统相互作用。汽化器包含一组汽化器，此组汽化器分别专用于具有不同汽化温度和用于辨识的 不同特性物理特征的不同固体馈入材料。所述组中的一个汽化器专用于十硼烷且另一汽化器专用于十八硼烷。所述组中的一个汽化器专用于硼烷，且所述组中的另一汽化器专用于碳硼烷。汽化器具有温度限制开关，所述温度限制开关经设定为处于正常汽化温度以上且 在汽化器所专用的各别固体材料的危险温度以下的安全温度。所述组中的一个汽化器专用于十硼烷且另一汽化器专用于十八硼烷，且所述限制 开关的温度设定分别为约50C和140C。本发明的另一方面为一种加热汽化器单元，其可在减压下操作以汽化馈入材料且 对另一装置提供蒸汽，所述汽化器单元包含具有侧壁和底部壁(由其内表面界定)的底部 区、馈入材料接收、汽化空腔，和界定可移除闭合物和用于将蒸汽自所述单元传送到另一装 置的蒸汽通路的顶部区，所述顶部区和底部区在组装时经构造以在汽密(vapor-tight)界 面处啮合，其中汽化器罐单元的顶部区和底部区都包含导热金属，电阻加热器位于顶部区 中，所述顶部区经构造且配置为与底部区的界面的热分配器，所述界面为导热的，其适于将 热传输到底部区以汽化馈入材料，且底部区的侧壁和底部壁经构造以将自界面所接收的热 分配到暴露于馈入材料的空腔的表面，以在材料的数量减少时加热和汽化材料，所述单元 经构造以建立自底部区的底部壁的汽化温度到顶部区中的蒸汽出口通路处的较高温度的 大体正向热梯度。此方面的实施例可具有以下特征中的一个或一个以上特征至少，汽化器罐的底部区经构造以用作馈入材料的运输容器。汽化器的顶部区中的加热器包含通过紧密配合顶部区的金属主体的开口而安置 的一组筒式加热器元件，所述筒式加热器元件实质上包含用于汽化底部区中的材料的唯一 热源。存在驻留于底部区的空腔中的可汽化馈入材料，所述材料包含在室温下具有低蒸 汽压的固体材料。可汽化固体材料包含具有硼、碳、磷或砷的多个原子的分子。固体材料为十硼烷(BltlH14),所述单元经构造以维持底部区的底部壁与顶部区中 的蒸汽出口通路之间的温差为约5C。固体材料为十硼烷(BltlH14)，所述单元与控制系统相关联，所述控制系统经构造以 在十硼烷汽化范围内加热底部区的底部壁直到约40C的操作极限。固体材料为十硼烷(BltlH14)，所述单元与具有约50C的设定的过温限制开关相关 联，所述过温限制开关经配置为安全装置，以防止单元的顶部区的过度加热。
固体材料为十八硼烷(B18H22),所述单元经构造以维持底部区的底部壁与顶部区 中的蒸汽出口通路之间的温差为约10C。固体材料为十八硼烷(B18H22)，所述单元与控制系统相关联，所述控制系统经构造 以在十八硼烷汽化范围内加热底部单元的底部壁直到约120C的操作极限。固体材料为十八硼烷(B18H22)，所述单元与具有约140C的设定的过温限制开关相 关联，所述过温限制开关经配置为安全装置，以防止单元的顶部区的过度加热。固体材料为碳硼烷。材料为C2BltlH12。材料为C4B12H2215组装单元的界面由真空密封所界定，且位于密封外部(密切接触分别由单元的顶 部区和底部区所界定的金属表面)，与归因于匹配表面中的显微缺陷的压力显微开口间隙 啮合的金属表面由来自大气的空气所填充，由啮合金属表面所界定的界面的部分提供自顶 部区到定界材料接收、汽化空腔的底部区的表面的主要热传递路径。顶部区和底部区在界面处界定实质上平坦的匹配表面，所述匹配表面由大量安装 螺钉强压在一起，所述底部区包含大体圆柱形容器，所述大体圆柱形容器具有具有实质上 均勻厚度的侧壁。热检测器位于单元的底部壁处且适于与其连接，以控制供应给顶部区中的加热器 的电力，以使得能够将单元的底部壁的温度维持在选定的设定点。电信号导体自检测器延伸到单元的顶部区与底部区之间的界面，所述顶部区和底 部区在适当位置携载匹配电连接器部分，以在顶部区和底部区的匹配表面集合在一起时自 动地彼此啮合。导体凹入底部区的导热壁的表面上的向上延伸凹槽中。响应单元的底部壁处的热检测器的封闭回路温度控制器控制供应给顶部区中的 加热器的电力，以使得能够将单元底部的温度维持在选定的设定点。加热顶部区中的蒸汽通路具有经暴露以自汽化空腔接收蒸汽的蒸汽接收部分，初 始部分大体向上延伸，接着向大体横向延伸的蒸汽传送部分弯曲。加热器包含大体上与蒸汽通路的向上延伸部分平行地延伸的筒式加热器元件，至 少一个筒式加热器元件位于蒸汽通路的横向延伸传送部分的每一侧，且至少一个筒式加热 器元件位于与通路的横向延伸传送部分的方向相反的顶部区的一侧，所述加热器元件与界 定蒸汽通路的表面存在导热关系。允许蒸汽自单元流动的阀存在于蒸汽通路的弯曲区域中，所述阀的表面与加热器 存在导热关系。所述阀为气动可操作波纹管阀(bellows valve) 0用于在另一蒸汽接收装置的安装台处安装所述单元的可卸紧固件，和可手动操作 闭合装置，所述单元的闭合装置具有超控波纹管阀且防止蒸汽经由蒸汽通路流动的闭合位 置，所述闭合装置与防止接近的装置相关联，所述防止接近的装置防止工作人员在所述闭 合装置不处于闭合位置时接近所安装的汽化器的可卸紧固件，藉以防止在卸下所述单元时 毒性蒸汽自所述单元流动。可卸紧固件包含可与安装台所关联的配合配件啮合的固持螺钉的型式，且防止接近的装置包含与闭合装置的部件相依移动的防止接近的盖板，所述盖板经构造且配置以使 得能够接近固持螺钉，以便仅当闭合装置在闭合位置中时拆卸所述单元。蒸汽通路的传送部分经由向外的横向突出物延伸，所述向外的横向突出物经构造 以在另一蒸汽接收装置的预定构造的容器中互配合。向外的横向突出物经构造以承受单元的重量，且当突出物与容器啮合时用作单元 的支撑物。向外的横向突出物的末端表面经构造以与另一蒸汽接收装置的匹配表面一起来 界定密封。螺钉通路经构造以接收安装螺钉，所述安装螺钉能够旋拧至另一装置中，以使末 端表面与另一装置的匹配表面相抵，从而建立密封且提供稳定力。另一装置是维持在与汽化器单元的温度不同的温度下，其中热绝缘防止经由向外 的横向突出物在单元与另一装置之间进行热传递。热绝缘包括围绕突出物的绝缘套管部分，和安置在突出物的末端与界定蒸汽接收 装置的蒸汽接收通路的壁之间的绝缘末端部分。为了在单元与外部控制和电力电路之间实施电连接，汽化器单元携载在预定位置 中的电连接器，以啮合另一装置上的预定位置的匹配连接器，汽化器单元上的连接器的预 定位置通过汽化器单元在使横向突出物与另一装置的容器啮合的方向上的移动来实现连 接器的自动连接。连接器包括连接元件，所述连接元件用于将压缩空气连接到用于致动单元的气动 阀的单元。向外横向延伸的突出物具有对准表面，所述对准表面经构造以可滑动地啮合另一 装置的容器的匹配对准表面，从而引导单元与另一装置的啮合。汽化器单元经构造以在不存在周围热绝缘的情况下用作运输罐，且在用作汽化器 期间是安置在热绝缘内。本发明的另一方面为一种单元，所述单元经构造为加热释放容器或汽化器以释放 或汽化材料，且将所释放的气体或蒸汽提供给另一装置，所述单元界定适于由单元的电阻 加热器加热的材料接收区域，且界定用于将气体或蒸汽自单元传送到另一装置的气体或蒸 汽通路，其中蒸汽通路的传送部分经由向外横向延伸突出物延伸，所述向外横向延伸突出 物经构造以在气体或蒸汽接收装置的预定构造的容器中互配合，所述横向突出物经构造以 承受单元的重量且当突出物与容器啮合时用作单元的支撑物，突出物的末端表面经构造 以与另一装置的匹配表面一起来界定密封，且其中为了在单元与外部控制和电力电路之间 实施电连接，所述单元携载在预定位置中的电连接器，以啮合另一装置上的预定位置的匹 配连接器，所述单元上的连接器的预定位置通过单元在使横向突出物与另一装置的容器啮 合的方向上的移动来实现连接器的自动连接。本发明的此方面的实施例可具有以下特征中的一个或一个以上特征所述单元经构造为用于待分配或汽化的材料的运输罐。向外横向延伸突出物具有对准表面，所述对准表面经构造以可滑动地啮合另一装 置的容器的匹配对准表面，从而引导单元与另一装置的啮合。连接器包括连接元件，所述连接元件用于将压缩空气连接到用于致动单元的气动阀的单元。气动可操作波纹管阀沿通路安置。提供用于在另一装置的安装台处安装所述单元的可卸紧固件，和可手动操作闭合 装置，所述单元的闭合装置具有超控波纹管阀且防止经由通路流动的闭合位置，所述闭合 装置与防止接近的装置相关联，所述防止接近的装置防止工作人员在所述闭合装置不处于 闭合位置时接近所安装的单元的可卸紧固件，藉以防止在卸下所述单元时毒性气体或蒸汽 自所述单元流动。可卸紧固件包含可与安装台所关联的配合配件啮合的固持螺钉的型式，且防止接 近的装置包含与闭合装置的部件相依移动的防止接近的盖板，所述盖板经构造且配置以使 得能够接近固持螺钉，以便仅当闭合装置在闭合位置中时拆卸所述单元。螺钉通路经构造以接收安装螺钉，所述安装螺钉能够旋拧至另一装置中，以使末 端表面与另一装置的匹配表面相抵，从而建立密封且提供稳定力。在与维持在与罐单元的温度不同的温度下的另一装置一起使用时，热绝缘防止在 单元与另一装置之间进行热传递。在汽化器的形式中(所述汽化器包含具有由内部表面所界定的侧壁和底部壁的 底部区、馈入材料接收、汽化空腔，和界定可移除闭合物和用于将蒸汽自单元传送到另一装 置的蒸汽通路的顶部区)，所述顶部区和底部区在组装时经构造以在汽密界面处啮合自顶 部区突出的向外横向延伸突出物。本发明的另一方面为一种用于与经抽真空的蒸汽接收系统一起使用的固体材料 的汽化器单元，所述单元具有界定固体接收汽化容积的底部区，和界定闭合物的顶部区，所 述顶部单元和底部单元包含传导金属，用于汽化器的加热器单独位于顶部可卸闭合区中， 其通过跨越顶部区与底部区之间的界面且经由界定底部区的周边侧壁和底部壁进行导热 来加热底部区的底部处的表面。本发明的此方面的实施例可具有以下特征中的一个或一个以上特征加热器包含安装在金属顶部区中的凹座中的筒式加热器。
蒸汽通路包括轴向延伸的入口区，和在顶部区内的阀，所述筒式加热器包含平行 于入口区且在入口区旁延伸的狭长元件，且所述阀与其存在导热关系。本发明的另一方面包含一种系统，所述系统包含与流动界面装置组合的汽化器， 所述流动界面装置界定用于可移除地接收汽化器且与汽化器连通的安装台，且联锁系统具 有防止在安装台处毒性蒸汽意外流到大气中的结构。本发明的此方面的实施例可具有以下特征中的一个或一个以上特征。汽化器包括用于在安装台处安装汽化器的可卸紧固件，和可手动操作闭合装置， 所述闭合装置具有防止蒸汽自汽化器流动的闭合位置，所述闭合装置与防止接近的装置相 关联，所述防止接近的装置防止工作人员在所述闭合装置不处于闭合位置时接近所安装的 汽化器的可卸紧固件，藉以防止在卸下汽化器时毒性蒸汽自汽化器流动。可卸紧固件包含可与安装台所关联的配合配件啮合的固持螺钉或螺帽的型式，且 防止接近的装置包含与闭合装置的部件相依移动的防止接近的盖板，所述盖板经构造且配 置以使得能够接近固持螺钉或螺帽，以便仅当闭合装置在闭合位置中时拆卸汽化器。弹簧加载的气动可操作阀安装在汽化器上，以允许蒸汽自汽化器流动，且闭合装置为机械超控装置，所述机械超控装置经构造以不考虑气动压力的存在将气动可操作阀推 动到闭合位置。界面装置经构造以与一组不同的汽化器一起使用，所述汽化器携载具有不同汽化 温度的不同固体馈入材料，系统包括辨识系统，所述辨识系统经配置以辨识表示所安装的 汽化器的内含物的汽化器的特性物理特征，且使汽化器控制系统在适于所辨识的汽化器的 内含物的条件下操作。辨识系统包含当汽化器在安装位置中时暴露于汽化器的一组可致动开关，所述开 关组适于与汽化器协作，所述汽化器以取决于汽化器的内含物的独特型式携载一个或一个 以上开关致动器形成物。所述系统包括一组的一个以上汽化器单元，所述组的汽化器专用于分别含有具有 不同汽化温度的不同固体馈入材料，所述汽化器单元具有用于辨识的不同特性物理特征。离子源安装在真空腔室内，流动界面装置经构造以传输用于所述离子源的蒸汽。离子源在离子植入器系统中，以提供用于植入的离子。
离子源将离子提供给用于植入目标衬底中的射束线。本发明的另一方面包含前述描述中任一者的汽化器、汽化器单元或汽化器系统， 其含有能够形成包含簇分子的可离子化蒸汽的固体馈入材料。本发明的另一方面包含前述描述中任一者的汽化器、汽化器单元或汽化器系统， 其与能够离子化自包含簇分子的固体材料所产生的蒸汽的离子源相组合。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有包含C14H14、C16H10, C16H12, C16H20, C18H14或C18H38的固体馈入材料。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有包含用于N型掺杂的化合物的固体馈入材料。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有包含砷、磷或锑簇化合物的固体馈入材料。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有固体馈入材料，所述固体馈入材料包含能够形成AnHx+或AnRHx+形式的离子的砷 或磷化合物，其中η和χ为整数，其中η大于4且χ大于或等于0，且A为As或P，且R为不 含有磷或砷的分子且其对离子植入过程无害。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有固体馈入材料，所述固体馈入材料包含选自由膦(phosphane)、有机膦和磷化物 组成的群组的磷化合物。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有包含P7H7的固体馈入材料。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器 系统，其含有固体馈入材料，所述固体馈入材料包含锑化合物，所述锑化合物包含三甲锑 (trimethylstibine)。本发明的另一方面包含先前所描述的任何类型的汽化器、汽化器单元或汽化器系 统，其含有包含Sb(CH3)C3的固体馈入材料。本发明的另一方面包含一种处理半导体装置或材料的方法，其包含使用前述描述中任一者的汽化器、汽化器单元或汽化器系统来产生簇离子，和在处理中使用所述离子，所 述处理尤其为包含离子植入且尤其离子束植入的处理。在以下附图和描述中阐明了前述特征的一个或一个以上实施例的细节。通过描述 和图式且通过权利要求，本发明的其它特征、目标和优点将变得显而易见。


图1为包含外部汽化器、在高真空腔室内的蒸汽接收装置和在此等组件之间的流 动界面系统的蒸汽传送配置的示意性侧视图。图IA为适用于图1的系统中的汽化器的示意性侧视图。图IB为另一汽化器的侧视图。图IB还展示经定位以接收和支撑汽化器的蒸汽接 收支撑部件(其可为类似于图1的流动界面装置的流动界面装置)的一部分。图IC展示当互相配合以支撑汽化器时图IB的组件。图ID为图IB和IC的汽化器的实施例的侧视图，其中以幻影来展示可移除热绝缘 体夹套，而图IE为经由汽化器中心的汽化器的垂直横截面。图IF为侧视图，且图IG为此汽化器的底部区的俯视图，而图IH为在图IE中的线 1H-1H上所截取的汽化器的水平横截面。图II为图解透视图，其中截去部分说明汽化器单元中的热传递路径，而图IJ为图 II的一部分的放大图。图2为具有类似于图1的流动界面系统的流动界面系统的配置的示意性仰视平面 图，且所述配置提供用于经由共同蒸汽传送路径来供应蒸汽的两个汽化器的安装台。图3为具有类似于图2的流动界面系统的流动界面系统且并有流量控制和汽化器 加热系统(通过其可选择性地维持来自两个汽化器中的每一者的所要蒸汽流量)的配置的 示意性仰视图。图4为具有类似于图2的流动界面系统的流动界面系统的配置的示意性仰视图， 所述配置并有反应性气体源和防止流动的共连通的流动停止装置。图5为具有类似于图1的流动界面系统的流动界面系统(其展示为与高真空腔室 内的离子源成为一体)且具有外部反应性清洁气体产生器和防止流动的共连通的流动停 止装置的配置的示意性侧视图。图6为具有离子源系统(其具有与图3的流量控制和双汽化器特征组合的图5的 特征)的配置的示意性仰视平面图。图6A为实施图6的特征且包括吹扫气体配置的阀和通路示意性图。图7为类似于图6的视图，但展示所安装的图IB至IE中所示的类型的两个汽化 器。图7还示意性展示实现一次仅选择一个蒸汽通路的短管型阀。图7A为俯视图，且图7B为图7的流动传送系统的实施例的水平横截面图。图7C为封闭系统的透视图，其说明打开所述封闭系统的罩盖以接近安装在所述 系统中的两个汽化器。图8为封闭体经移除的图7C的系统的透视图。图9和10为适用于流动传送系统中的汽化器的相反方向的透视图。图IlA至图IlF为一连串说明气动阀和手动超控装置和汽化器的紧固螺钉的不同位置的图。图12为图ID和IE的汽化器的外部的透视图，而图12A为连接特征的轴线方向上 的部分垂直侧视图，图12B为图12A中所示的电连接销的组的详图，图12C为正交于图12 所截取的图12和图12A的汽化器的垂直侧视图，图12D为汽化器的俯视图，且图12E为用 以将罩盖组装到汽化器的顶部部分和将顶部部分组装到汽化器的底部部分的机器螺钉的 透视图。图13为图ID的汽化器的垂直横截面图，其还展示流动界面装置的一部分(汽化 器安装在此处)。图13A为在蒸汽接收装置(诸如图13的蒸汽接收装置)中包含汽化器的突出部 件的经支撑热绝缘连接的部分的分解简图，而图13B展示经组装的部分，且图13C和13D分 别为如图13A中所示所截取的突出部件和圆周绝缘部件的端视图。图14和14A为在图12D的线14_14和14A-14A上所截取的图12的汽化器的正交 图解垂直剖视图，其展示打开允许杆与将汽化器紧固到流动界面装置的水平螺钉的关系。图15-15D为一系列透视图，其说明拆卸图ID和IE的汽化器以使得能够在传送到 客户之前进行再填充的步骤。图16为汽化器中使用O-C2BltlH12固体馈入材料的离子的射束电流-质量的曲线图。 其是根据上文由系统所引用的霍尔斯基(Horsky)教示且依照图5和图7-8由电子冲击离 子化产生的。
具体实施例方式参看图1，界面系统的流动界面装置10与高真空腔室20相连接，且包含位于真空 腔室外部的部分8，和突出到真空腔室中的延伸部分9。部分8提供安装台12，在所述安装 台12处，外部汽化器14可移除地安装在气密界面I处。汽化器14具有特定罐型，所述罐型具有含有待汽化的馈入材料的加料的底部区， 和可移除的顶部部件。顶部部件与在19处所图解展示的汽化器加热器相关联。界面系统 包括加热器控制电路33，所述加热器控制电路33控制供应给汽化器加热器(其由馈入材料 产生蒸汽)的电力P14。蒸汽流程16自汽化器经由界面I、经由邻近的停止阀15、自此经由 部分8和延伸部分9而延伸到界面装置10中。延伸部分9在真空密封的密封21处密封到 真空腔室20的外壳。在延伸部分9与高真空腔室内的蒸汽接收装置22之间形成密封的可分离连接。此 连接点称作界面II。通过此配置，使得在不干扰流动界面装置10与高真空腔室20的外壳的连接处的 密封21的情况下，有可能进行外部汽化器14和蒸汽接收装置22的迅速移除和服务。尽管 为了对蒸汽接收装置22执行服务而在界面II处进行重复的流动断开和再连接，但界面II 并不由于其位置而对工作人员造成潜在泄漏危险。在可能发生泄漏的任何程度上，泄漏都 被定界在高真空腔室20内，且由其真空泵和关联的流出物处理系统25移除。在系统的优选实施例中，在界面II处，通过蒸汽接收装置的安装移动而在高真空 腔室内实施连接。在图1的实例中，通过沿路径A移动直到蒸汽接收装置22在密封的可卸 连接23处密封到真空腔室20的表面上为止来安装装置22。当通过此运动来安装蒸汽接收
12装置时，蒸汽接收装置22经构造以在界面II处与延伸部分9啮合且密封。举例来说，通过 使紧密配合的表面匹配，可使蒸汽接收装置经构造以有效地形成迷宫式真空密封。类似地， 在不干扰流动界面装置10与真空腔室20的外壳的密封21的情况下，以破坏界面II处的 密封的方式，通过沿路径A的相对运动而将蒸汽接收装置22构造为可自真空腔室移除。再次参看图1，在优选实施例中，流动界面装置10经构造以接受含有待汽化的不 同材料的汽化器。每一汽化器都携载温度传感器，通过所述温度传感器来感测汽化器的温 度T14,且将温度T14发送到界面系统的汽化器加热器控制电路33。尽管所述温度传感器展 示为感测单元的顶部温度，但可代替地将其定位以有利地感测底部附近的温度，或可监视 此两个位置。每一汽化器专用于特定源材料，且携载识别符装置30。流动界面装置10具有 补充辨识装置32。辨识装置32将控制信号C14提供给汽化器加热器控制电路33，对此作出 响应，控制电路33建立用于加热各别馈入材料的安全温度范围，其包括将电力施加到特定 汽化器的加热器的上限。作为实例，在优选实施例中，流动界面装置10经构造以接收专用 于分别含有十硼烷和十八硼烷的汽化器14'和14"。所述汽化器携载显著不同的识别装 置30。当将汽化器安装于界面装置10时，辨识装置32辨识汽化器14'或14"，且提供各 别控制信号C14‘或C14“。在适当实施例中，例如，由十硼烷汽化器所触发的辨识信号C14' 将加热器控制电路33设定为用于汽化十硼烷的适当加热范围，且防止约35C以上的汽化器 的加热，而由十八硼烷汽化器所触发的辨识信号C14“将加热器控制电路33设定为用于汽 化十八硼烷的适当加热范围，且防止135C以上的汽化器的加热。专用于其它材料的其它汽 化器携载其它可辨识的识别符，以使得界面控制单元设定其它温度或其它适当操作条件。在优选实施例中，流动界面装置10包含导热主体，其例如由已切削的铝块形成部 分来形成。当安装阀时，导热块有效地用作所述阀的阀主体。经过主体的真空密封蒸汽路 径自界面I延伸到界面II。主体与在11处所图解展示的加热器热接触，其由电路13来控 制。电路13具有来自汽化器14的温度输入T14，和来自流动界面装置10的传导主体的温 度输入T1(l。电路13适于控制加热器11，从而将传导主体维持在受控温度下，例如，维持在 各别汽化器14的温度以上但在安全温度以下的温度，例如，在所汽化的各别材料的解离温 度以下的温度。系统的加热器可具有各种形式，例如，习知的电筒式或带式加热器，且可配置于一 个或一个以上加热区中。举例来说，可有利地存在用于将汽化器加热到T1的加热区1、用于 加热界面主体10的加热区2，和用于蒸汽接收装置22的加热区3。加热区包含各别加热器 元件和温度传感器，在一个配置中，在蒸汽接收装置中，沿着自汽化器到界面II的路径，所 述加热区的温度自T1增加到T2,即T1 < T2 < T3,其中所有此等温度都限于待汽化的材料的 安全极限以下的温度Τ3。参看图1Α，在优选实施例中，汽化器为罐，其包含作为底部区的热绝缘罐体14Α和 可卸顶部部件14Β。主体14Α具有顶部开口，和(例如)1升的容积，其用于固持待逐渐升华 的固体馈入材料的加料。可卸顶部部件14Β并有阀VI。顶部和底部部件(且优选以及所述 阀)包含例如铝的导热材料。阀位于顶部部分的主体14Β内，由此实质上将阀维持在主体 温度下。有利地，仅电加热汽化器单元的顶部部件。通过经由可卸顶部区与底部区之间的 接合和经由底部区的侧壁和底部壁(其由来自加热器的传导所加热)的热传递，将罐体内
13的固体材料加热到主要程度。以此方式，确保经过顶部部件的蒸汽通路的温度T1超过正升 华的固体源材料的温度。如先前所提及，将加热器放置于汽化器罐单元的可卸顶部闭合区中(而使在变化 温度下的待汽化材料的加料位于单元的底部)对于所属领域的技术人员可能并非看似为 优良实践。可卸顶部区与底部区之间的界面的热电阻，和具有相关联热质量的热传输的距 离，和回应的缓慢度，以及传输到外部的热损耗将显现为不当的。然而，发现通过此配置可 获得显著优点，且在适当实施例中发现也许看似为固有缺点的情形为可避免或无关紧要 的。适当实施例的实例在现将描述的各图中加以说明。所描述的系统确保由材料所产生的蒸汽遭遇增加温度的通路，同时自产生点经由 阀Vl移动且移动到流动界面装置10，且经由流动界面装置10移动。类似地，在蒸汽利用 点之前的蒸汽接收装置22的部分可界定另一加热区，所述加热区适于递增地保持在流动 界面装置10的温度以上的温度。参看图IB和1C，展示外部汽化器14'经构造以同样用作用于将固体馈入材料自 供应者输送到其待汽化的位点的传送罐。汽化器罐14'包含导热主体，所述导热主体由具 有适于汽化材料的加热器的顶部闭合区14A'和含有待汽化的材料的加料的底部区14B' 所形成。横向结构突出物34自汽化器的一侧(在此实施例中自顶部区14A')作为悬臂支 架向外突出。突出物34经定位和配置以啮合到固定蒸汽接受部件36的匹配支撑容器35 中，从而在将单元锁定到适当位置中之前对其定位。突出物34通过罐的蒸汽容积V来内 部界定蒸汽传送通路37。支撑部件36界定匹配蒸汽通路38，以将蒸汽传导到利用点。由 具有足够刚度的结构材料来形成突出物和容器的匹配表面，使得仅通过所述匹配表面的啮 合，以紧固方式来垂直支撑罐和其内含物的重量。此使技工得以有空执行紧固单元和完成 蒸汽密封中的其它活动。因此，在自供应者传送后，通过使汽化器罐14向右移动(箭头A)(其中对准突出 物与容器)到达到图IC的固定位置来安装所述汽化器罐14。除了提供支撑力以外，还由容 器35a和35b (其抵抗偏心支撑罐的扭转)的上表面和下表面产生箭头t和t'所指示的反 作用力矩(reactive moment)。在如此组装后，紧固装置施加力F以将罐锁定在适当位置处 以用于操作。在突出物34的末端表面与配合邻接表面之间提供弹性ο形环，以提供防止蒸 汽泄漏的密封且保持真空。在所说明的实施例中，在突出物34的末端表面34a的圆形凹槽 中提供ο形环39。在压缩条件下，ο形环39朝向支撑部件突出；当突出物完全安装在容器 中时，在邻接表面之间压缩ο形环39以形成所要的密封。如稍后参看图13A-D所描述，在达成热隔离的优选实施例中，将绝缘体插入突出 物末端与具有额外密封的支撑部件之间。引导特征与突出物容器组合相关联，以确保垂直安装汽化器罐。在图IB和IC的 实施例中，突出物34和容器35具有圆形横向横截面，但沿突出物34的上部形成轴向延伸 的扁平弦状表面，所述表面与容器35的匹配表面啮合。另外，见图13A-D。在有利实施例中，总成具有在汽化器罐的安装移动期间啮合的额外系统，例如，电 和压缩空气连接系统和机械编码系统。由刚描述的扁平引导表面所实施的引导特征同样提 供此等系统的大体对准。
14
在图IB和IC的实施例中，汽化器经电加热，所述汽化器包括气动阀且具有位置和 温度检测器。这需要将电力、压缩空气和信号连接施加到单元以使得能够操作。自罐接收 蒸汽的支撑部件36还携载有必要的空气、电力和信号线。在罐安装运动(箭头A)期间，支 撑部件36将连接器安装在适当位置以与汽化器罐的补充连接器配合。此通过安装在支撑 部件36上的多用途连接器43和安装在罐上的补充多用途连接器44而在图IB中加以说 明，所述两个连接器经对准以通过罐的安装运动A来啮合。例如，自德国慕尼黑FCT电子 GmbH(FCT Electronic GmbH of Munich)可购得所述连接器(图12和12A中所示)。另外，如在图IA的汽化器的情况下，机械故障防护配置确保与由汽化器所携载的 馈入材料的类型一致地将适当程度的电力施加到汽化器。为此，支撑部件36携载两个微动 开关32 ‘(开关见于图IB中)。罐具有两个对应位置，在所述位置中的一或两个位置处，视 罐所专用的特定馈入材料的编码指示而定以预定方式来放置开关致动器。开关致动器30 ‘ 展示于图IB中。在汽化器罐到图IC的组装位置的方向A中的引导运动导致所存在的彼等 开关致动器30'啮合且致动各别开关32'，其将所存在的馈入材料的类型以信号传输到 控制系统；从而导致对汽化器之电力控制，使得将汽化温度适当调节到针对汽化器罐单元 所专用的选定馈入材料所设计的范围。图1D-1H和图12-12E和图14展示刚描述的汽化器罐特征的优选实施例的细节。 本文随后将描述此等图。在此应充分注意仅汽化器罐的可卸顶部区14B"含有加热器以 及传送通路和内部阀；自汽化器主体作为悬臂支架突出的支撑突出物34'包含刚性铝，且 与罐的顶部部分的铝主体成为一体；且由罐所携载的连接器模组44'为多用途单元，其在 一个外壳内提供用于电力A2、A3电信号的连接(十二个销)和压缩空气管连接器50。包括 引导销52，以确保在汽化器罐在图IB的方向A中移动以提供路线对准后与配合模组或支撑 部件达到精确对准。图IB和IC的汽化器罐充分适用于图1中所示意性展示的系统。为此，对图1 的流动界面装置和本文随后描述的类似图式的流动界面装置进行修改以提供配合的插座 (female rec印tacle)，以接收支撑突出物34'。现参看图2的平面图，流动界面系统具有图1的系统的所有特征(某些特征未展 示)，且还界定多个汽化器安装台。展示了两个安装台台12A和12B。个别流程16A和16B分别自安装台12A和12B经由界面装置IOA的部分8的长度 部分地延伸。路径16A与16B在接合点X处合并。共同蒸汽流程16C经由部分8A的其余 部分且经由界面装置IOA的延伸部分9延伸到界面II，其中将蒸汽传送到装置22。装置10 中的停止阀15A和15B与个别流程16A和16B相关联。如连接线17所指示，联锁阀15A与 15B。以确保在可打开每一阀之前须关闭另一阀的方式来实施此操作。此防止根据路径 16A和16B同时流动。流动界面装置IOA从而提供在不干扰界面装置IOA与高真空腔室20的密封连接 21的情况下对两个汽化器的迅速近接以便进行移除及服务；流动界面装置IOA允许对一个 汽化器进行服务或填充，而含有相同源材料的另一汽化器产生蒸汽，且允许针对选择性使 用来安装两种不同物质的汽化器。通过在界面I处提供汽化器罐与系统的其余部分的热隔 离，使不活动单元能够冷却，使得所述单元中剩余的材料的任何加料实质上并不降级。参看图3，流动界面系统具有图2的系统的所有特征(某些特征未展示)。另外，在共同路径16C中，图3的流动界面装置IOB还包括在压力监视器26之前的流量控制装置 或节流阀24。此等装置与界面系统的流量和加热器控制装置28相连接。控制装置28与用 于各别汽化器14A与14B的温度感测线T14a与T14b和加热器电力线P14a与P14b相连接。安 装台处的辨识装置32A和32B与专用于特定源材料的汽化器14A和14B上的识别装置30A 和30B相互作用。辨识装置将汽化器类型的特性传达到流量和加热器控制系统28，导致后 者选择适当操作极限且将适当电力施加到各别汽化器加热器19。共同路径C中的流量控制装置24可包含节流阀，诸如改变通路的蒸汽传导率的蝶 形阀。控制系统可经构造以根据专利申请案WO 2005/060602中所描述的协定来操作，所 述专利申请案公开于2005年7月7日，名为“控制自固体升华的蒸汽的流动(Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids) ”，所述申请案的全文以引用方式并入本文中。具体说来，操作所述节流阀以传送所要流量视正产生的蒸汽具有所要压力而定。 应注意，在给定汽化器温度下，所产生的蒸汽量(和因此其压力)视待加热到汽化温度的残 留在适当位置的馈入材料的加料量而定。为了补偿材料的原始加料的逐渐耗尽，控制系统 感测所传送的压力且相应地增加汽化腔室的温度。对于汽化器系统来说，有利的是能够在 调谐操作压力和加热系统以达成总系统的所要效能时，在操作期间(且尤其在起动期间) 达成新的温度而无较大延迟。单一流量控制装置24 (其位于共同路径16C中)能够选择性地控制来自各别安装 台处的两个或两个以上汽化器的流量。通过联锁(包括如图2中所描述的连接阀15A和 15B的选定位置)，防止系统同时加热和传输来自一个以上汽化器的蒸汽。选定的汽化器、 装置10B和装置22经构造以加热到适当温度，例如，T1 < T2 < T3，其中所有此等温度都限 于在选定汽化器中的特定材料的安全极限以下的温度。因此，确保在适用于选定汽化器中 的材料的预定安全范围中施加加热，且确保适当控制与所述材料相关的其它条件。参看图4，其展示一种系统，所述系统可具有图2或图3的系统的所有特征(某些 特征未展示)，且所述系统具备反应性清洁气体源40，其在流动界面装置10C的部分8C中 与通路42连通。流动界面装置的延伸部分9A被密封到高真空腔室20A的壁上，且突出到 腔室中直到界面II-A。其界定到蒸汽接收装置22A的两个独立流程，用于来自共同蒸汽路 径的蒸汽的流动的路径16C和用于反应性清洁气体的流动的平行但独立的路径42。与蒸汽 接收装置22A的对应通路22V和22G的密封连接可移除地形成于界面II-A处；每一者可通 过传送到真空腔室中的流动界面装置的传送突出部分，由迷宫式密封形成。真空腔室20A 可含有来自任一密封的泄漏。图4的界面装置10C包括阀联锁装置50，所述阀联锁装置50防止蒸汽和反应性清 洁气体同时流到蒸汽接收装置22k。在优选实施例中，此通过换向滑阀来达成，所述换向滑 阀确保在打开每一路径之前完全关闭另一路径。参看图5，其展示图1的通用流程的调适，其中蒸汽接收装置包含高电压离子源 22B，所述高电压离子源具有离子化腔室90，受控的蒸汽流被引入到所述离子化腔室90中 以离子化。通过提取电极和最终能量总成94的静电吸引而经由提取孔92自离子化腔室90 抽取离子，以形成离子束96。所述离子束沿射束线被引导到离子植入器终端站(未图示)。 图5的高真空腔室包含离子源真空外壳70，其具备高电压绝缘体62 (例如，增强环氧树脂的
16高电压绝缘体)。绝缘体62将主要真空外壳部件71与高电压末端(在此安装离子源22B 和其蒸汽馈入系统)隔离。在绝缘体62的高电压侧提供真空密封的安装环72。其提供用 于可移除地接收离子源22B的安装凸缘76且由安装凸缘76密封的末端凸缘74。离子源 沿轴线A自安装凸缘轴向延伸到真空腔室中。如图5中所示，流动界面装置IOD的延伸部 分9B在21A处密封到安装环72，且突出到高真空腔室中直到界面II-B。此界面可经定位 以经由有效形成密封的连接(例如，有效形成迷宫式真空密封的紧密配合表面)来接收可 移除离子源。图5的系统可便利地并入公开申请案WO 2005/05994中所示的每一离子植入 器系统中，所述公开申请案名为“延长设备正常运行离子植入的方法和装置”(“Method andApparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantation”)，在此方面，所述申 请案的内容以引用的方式并入本文中，其并入程度就如同本文全面阐明。参看图6，离子源和类似于图5的系统的蒸汽传送系统具有图1-5的系统的所有 特征(某些特征未展示)。针对用于产生可离子化蒸汽的固体汽化器14A和14B来界定两 个安装台。系统具有至此所描述的所有联锁装置和安全特征和控制系统，所述控制系统经 构造以控制汽化器的加热和通过界面装置IOE的流量。还提供具有与界面系统相关联的管 道102的可离子化气体源100。其在联锁装置50下游的一点处与气体通路42A连接。因 此，气体通路42A的下游部分替代地适用于引入用于提供其它掺杂剂物质的在室温下为气 体的可离子化材料。当可离子化蒸汽或清洁气体的流动发生时，联锁装置(未图示)防止 可离子化源气体的流动。图6A的示意图指示图6的流动特征被并入传导块120中。加热所述块时实现吹 扫所述块(例如，用氩)的吹扫气体通路也并入块中。此可在维护系统之前或在引入另一 物质的蒸汽之前移除毒性或反应性蒸汽的残余物。如图6A中所指示，此系统特定适用于将 硼氢化物蒸汽Bx (例如，十硼烷和十八硼烷)自汽化器瓶提供给离子植入器的离子源22B。图7A中示意性展示的系统与图6中所示的系统相同(除了现将描述的内容)。一个差异为汽化器罐是根据图IB和IC来构造，其由罐的悬臂支架突出物支撑。 另外，在界面I处形成罐的所有连接。此包括用于对汽化器加热器供电的电力连接、用于发 送温度和汽化器状态的其它参数的信号的信号连接器，和用于控制罐内的气动阀的压缩空 气。与图6的另一差异在于，类似于图6A，在图7中，针对两个汽化器的蒸汽通路来提 供联锁阀V3和V4。在图7中，由阀元件V3和V4 (其为类似于图6中所使用的短管阀50的 短管阀的部分)实现联锁。由图7A、7B和图13中所示的特征来实施连同吹扫气体特征的 流处理系统。图7A-7C展示了组合至此所描述的流动界面装置的所有特征的实施例。呈包含阀 块130的导热主体形式的流动界面装置被安装在离子源22B的安装和移除路径A下方。阀 块130界定用于加热罐形式的汽化器132和134的两个安装台，所述安装台通过并入其顶 部区中的安装特征而悬挂于流动界面装置上。阀块130具有来自此等安装台的个别流动通 路，所述流动通路合并成引导到高真空腔室中的共同通路。阀块130中并有筒式加热器和阀，其执行关于先前各图所描述的加热器和阀的安 全和流加热和控制功能。外壳140围绕此传送总成，且具有可打开以便接近的罩盖(包括
17汽化器罩盖142)。由包含高电压绝缘体的脚来支撑所述外壳。因此，整个系统适于维持在 离子源的高电压电位下。参看图9-11D，汽化器单元132经展示具有加热器，且经构造以含有固体馈入材料 (诸如，十硼烷或十八硼烷)且将所述材料加热到产生待离子化的蒸汽的温度。如在图IA 的单元的情况下，汽化器单元包含具有固体接收容积(通常约一升)的罐体132A，和可卸 顶部闭合部件132B。其经构造以在适当安装台处自顶部闭合部件132B垂直悬挂。为此，顶 部闭合部件132B界定垂直安装表面133，以与安装台的对应表面匹配。顶部部件132B还并 有允许蒸汽自罐流动到安装台的阀137。顶部部件132B由导热材料(例如，铝)形成。此汽化器的加热器优选包含一组配合顶部部件132B中所形成的容器的筒式加热 器元件136。重要地，发现位于可卸顶部部件中的此加热器提供足够的热来适当地使固体汽 化。通过加热器的位置，加热器用以将顶部闭合部件的阀维持在高于固体材料的加热温度 的温度下。有利地，阀137的主体因此包含导热铝，且经由铝顶部部件以与加热器的传导热 传递关系安置，以将通过阀的蒸汽通路实质上维持在加热器温度下。在优选实施例中，只存在一个用于汽化器的受控加热区。现还将参看图12-12E、13和14来详细描述当前优选的实施例(图1D-1E中所示 的汽化器罐)。参看各图，汽化器罐的主体包含两个铝片底部区14A"和顶部区14B"。适当塑 胶的罩盖14C"覆盖总成的顶部。底部部分14A"界定用于待汽化的固体材料的汽化容积V。顶部部分14B"具有用 于接收三个垂直延伸的加热器匣13'的凹座136。所述闸与顶部铝部分14B"紧密配合，且 使顶部部分能够执行热分配功能，以加热远端固体馈入材料。此主要通过经由移除界面将 热传递到底部铝部分的壁(其接着加热固体馈入材料)而发生。以通过自顶部直接辐射固 体材料的次要方式来补充此加热。图IE (垂直横截面)、图IF (侧视图)和图IG (俯视图)展示了界定材料的加料 所常驻的汽化空腔V的铝底部区14A"。图IH展示了向上引导的水平平坦安装表面S。所 述水平平坦安装表面S经定尺寸以与含有加热器且界定可移除闭合物和单元的蒸汽传送 通路的铝顶部区的对应安装表面啮合。所述图展示底部区的安装表面S中的ο形环凹槽 G，和ο形环外部的导热金属表面的主要径向尺寸T1，和ο形环内部的表面的次要尺寸。此 等表面向上暴露以接收顶部区的相同尺寸的金属表面。举例来说，如通过将ο形环外部的 径向尺寸巧与沿汽化空腔V的高度的金属圆柱形壁的横截面的径向厚度rt相比较所展示 (图1F)，在安装界面处的热传递面积实质上大于定界汽化空腔V的壁的水平横截面热传递 面积。厚度增加直到安装表面的向上向内倾斜的壁区段14t提供两个横截面之间的热传递 过渡，使得总体上所述单元具有相对较低的热质量，同时具有实质尺寸的热传递界面。汽化 器罐单元的顶部区与底部区之间的界面由于某些复杂协作而提供有效热传递路径。其较大 面积偏移可归因于配合表面中的显微缺陷的热电阻，同时针对压缩金属与金属的接触而 将配合金属表面(在此为水平平坦表面)紧密地推动在一起，以减小显微打开空间且改良 热接触。在此，通过一组可移除安装螺钉来施加压缩力(见图15B)。对此进行补充，因为主 要金属表面位于ο形环密封G外部，所以配合表面的显微表面缺陷处的间隙填充有来自大 气的空气，从而提供促进界面的热传递效率的显微间隙中的流体热传递介质。
在图II中图解展示了自界面到汽化空腔V中的固体馈入材料的远端加料的热传 递路径。如箭头所指示，跨越界面流动的热在单元的所有侧面上向下行进。在单元下的每 一点处，热也向内流到定界汽化空腔的表面(见图1J)。热流的向内移动速率取决于馈入材 料的加料对来自所述区域的热的吸收速率。在数量减少的固体加料直接接触空腔壁的各点 处，向内热流的速率大大增加(由深色、向内指的箭头指示)。到达侧壁的底部的热经由底 部壁的厚度tb向内径向流动，其中热增量以基于通过接触固体材料而实现的热吸收的速率 向上移动到定界汽化空腔的底部的表面。因此，单元的最冷区域可靠地在底部壁的中心区 域中，在此优选实施例中，接近所述中心区域来定位用于控制顶部安装的加热器的RTD传 感器(如所示)。馈入材料的加料的大部分汽化发生于所述材料直接与壁啮合的区域中或所述区 域附近。固体馈入材料的粉粒间的较差热接触以及(在某些实例中)固体物质自身的较差 导热性阻碍经由块状材料的优良热传递。补充热传递通过来自单元的加热上表面的辐射热 传递以及通过加热蒸汽的对流效应而发生。通过组合此等特征，发现随着加料的消耗，位于汽化器罐的顶部区中的加热器可 产生对下部区中远端加料的有效汽化。发现所述构造具有足够低的热质量，使得可发生到 设定温度的可接受的快速平衡。当操作员调整参数以起始或调谐总系统的操作时，此允许 适当的操作和温度设定的足够迅速的改变。具体说来，发现所述单元适用于基于压力的节流阀(蝶形阀)蒸汽流量控制装置 24，其中随着馈入材料加料的消耗，必须逐渐增加汽化温度以维持节流阀上游的压力(参 见图3、6和7以及相关描述)。此外且极为重要地，参看图1H，可通过此热传递配置获得的单元的自底部到顶 部的正温度梯度防止了在蒸汽阀Vl (位于自垂直到水平流动的过渡处)和蒸汽传送通路 37(向上入口通路37A和水平传送通路37B)中的蒸汽冷凝和不利沉积物的累积。此等特征 在战略上位于接近加热器的位置(如本文进一步描述)，其中温度可靠地高于远端汽化空 腔V的底部中的材料加料的温度。顶部部分14B"还包括整合悬臂支架支撑突出物34'且界定蒸汽出口通路。更详 细说来，由终止于水平阀座处的垂直管状盖板来界定上升通路37A。水平蒸汽通路37B接 着自阀延伸通过悬臂支架突出物34'。顶部部分14B"容纳气动波纹管阀(图6A中的Vl 或V2)，和本文将结合图14和14A进一步描述的“打开允许”机构的一部分。罩盖14C"携 载中心螺钉，所述中心螺钉在转动时使“打开允许”机构在“锁定”与“打开允许”位置之间 移动。由其它特殊紧固螺钉来紧固罩盖14C"(参见图15和15A)。某些馈入材料如果处理不当，就会具有危险性。出于未受训练的人员可能试图拆 卸汽化器罐单元的顾虑，使用具有5侧头的特殊紧固螺钉(图12F和序列图15-15D)以将顶 部部分14B"紧固到底部部分14A"上，且将顶部罩盖14E"紧固到顶部部分14B"上。在 馈入材料的供应者处实施此操作，所述供应者同样采取额外预防措施来确保使用具有校正 温度限制开关和底部区中正供应的特定馈入材料的编码指示的右顶部区。如下较详细地解释图1D-1H的优选实施例的以下其它特征1.加热器匣形成汽化器罐单元的顶部闭合区14B"中的加热器的电阻加热器匣136A具有约
19IOcm高度和0.8cm直径的圆柱形形状。每一加热器匣延长实质上铝顶部闭合主体14B"的 整个深度。铝主体中的切削井136在顶部打开以插入具有紧密配合的加热器匣，且在底部 略微打开以在插入期间实现空气通气。如图IE和IH中所示，自密封顶部区14A"和底部 区14B"的0形环G的位置向外径向定位加热器匣。因此，使加热器匣的底部部分直接位于 暴露于大体中以用空气来填充配合表面中的显微缺陷的半径Α的主要热界面部分的部分 上方。图IH和IK展示了此铝主体和筒式加热器与主体和与经由主体延伸的蒸汽通路的关 系。加热器的轴线与蒸汽通路的垂直进气区37A的轴线平行。水平蒸汽传送区37B在所述 加热器匣中的两者之间延伸，同时第三加热器匣位于与通路的蒸汽传送区的位置相对的一 侧(见图1H)。由此，在经过顶部区的铝主体的较短热传递路径上，通过自加热器的直接传 导来加热蒸汽通路。例如，自德国TUrk & Hillinger可购得适当类型的筒式加热器。可在阀块流动界 面装置10中使用类似筒式加热器。2.热检测器例如，位于汽化器罐单元的底部和系统中的其它位置处的适当RTD(电阻式热检 测器)可购自瑞士温控系统公司(Thermocontrol)。来自此传感器的信号传导引线L在汽 化器罐单元的底部区14A"的一侧向上延伸到与顶部区14B"的界面处的连接器Cktd。使单 元的顶部区的总安装螺钉孔与底部区的安装螺钉孔对准以接收安装螺钉，从而将此连接器 与顶部区的配合连接器横向对准。与底部区啮合的对准顶部区的向下移动使用于检测器 电路的连接器下移到底部区的匹配连接器Cktd上。连接器中所提供的弹性顺从使得能够在 最后固定顶部区和底部区之前完成电连接。所述顺从性接着使顶部区能够向下移动另一增 量，同时经紧密拧紧到底部区。3.检测器的传导引线的凹槽如图IE和图12中所示，用于导体L的垂直线路凹槽实质上凹入到侧壁的厚度中。 此使得能够(例如)在作为传送罐的单元的处理期间保护电导体。尽管较深凹入，但由于 凹槽狭窄，所以凹槽并未将显著冷点引入到空腔壁。解释地说，底部区中的热传递主要自 顶部区向下，热流在恒定厚度的圆柱形壁周围实质上均勻地分配。为了加热相对于凹槽定 位的空腔表面的狭窄部分，横向热传递路径自来自全部厚度壁的邻近部分的凹槽的双侧延 伸。因为较短，所以此等逐渐窄化的热传递路径提供极小的热需要，且提供对必需热传递的 相对较小的阻力。因此，发现发生温度的实质横向平衡，且凹槽区域中的空腔表面的温度实 质上与壁的其余部分一致。另外，凹槽实质上对垂直方向的正温度梯度并无影响。4.过温开关在图12B中所示的加热器的电力电路中的过温开关165"具有熟知的热电耦类 型，且位于单元的顶部区。过温开关的功能为感测局部温度，且保护汽化器罐免于过度加热 (以防经调节的加热系统故障而使加热器通电)。过温开关直接感测顶部区14B"的温度， 且在预设定温度下中断提供给加热器的电力，所述预设定温度是根据填充所述单元的特定 馈入材料来选择。当校正导致过度加热的偏差时，可通过以通用方式推动按钮来重设开关。5.操作温度在一个实例中，可将由远端热控制单元控制的RTD温度传感器的经调节温度范围 的顶部设定为关于BltlH14的40C和关于B18H22的120C，且对于一个实例，可将汽化器罐单元
20的顶部中的过温限制开关设定为关于BltlH14汽化器罐的50C和关于B18H22汽化器罐的140C。 以其它馈入材料来使用类似温度设定，特定值视所选材料的汽化性质而定。根据单元的热 设计，在汽化器罐的操作期间，汽化器罐的底部到顶部正热梯度对于BltlH14可为约5C(例如， 其可低达3C)且对于B18H22可为约10C。6.与蒸汽接收装置的温度隔离在操作期间(在某些实例中)，将由汽化器罐所馈入的蒸汽接收装置维持在比汽 化器高的温度下。通过引入实质热截断来防止自蒸汽接收装置到汽化器罐的热迁移。热截断防止热自蒸汽接收装置进入和干扰汽化器罐单元的热控制系统(或如果 操作比汽化器冷的蒸汽接收装置，那么防止热自汽化器进入和干扰蒸汽接收装置)。另外， 由于此热截断的存在，所安装的汽化器罐单元可在经去能且其外部热绝缘经移除后相对快 速地冷却，尽管蒸汽接收装置在切换到另一汽化器单元后的温度下继续操作。因此，尽管蒸 汽接收装置处于继续加热状态，但技工可立刻处理经去能的汽化器罐单元以进行移除和替 换。或者，可将冷却单元留在适当位置处，而不发生馈入材料的加料的任何其余部分的实质 热降级。在优选实施例中，直接在汽化器罐的蒸汽传送突出物与蒸汽接收装置的容器的界 面处提供热截断。在图式的优选实施例中，由末端向前热截断区和圆周热截断区来形成此 热截断。在图ID中展示了此特征的一个实施例。7.绝缘特征末端向前热截断图ID中所示的优选实施例的末端向前热截断位于横向蒸汽传送突出物的末端。 在此实施例中，末端向前热截断具有热绝缘体垫圈TBe的形式。绝缘垫圈是安置在突出物的 末端表面与接收突出物的支撑容器的内部末端处的相对内部邻接表面之间。所述垫圈在其 各别侧通过各别ο形环密封到此等表面。在图13A和13B的当前优选设计中，垫圈TBe保 持蒸汽接收装置的容器总成的部分。通过旋拧到蒸汽接收装置中的汽化器罐的安装螺钉， 将末端表面与绝缘垫圈推动在一起。垫圈具有刚性材料且实现汽化器罐与蒸汽接收装置的 稳定连接。在一个优选实施例中，垫圈具有约4mm的轴向厚度，且包含PEEK树脂。蒸汽传送突出物的圆周热截断和支撑在汽化器罐单元的蒸汽传送突出物的圆柱形周边周围形成此热截断TB。。通过刚 性热绝缘耐磨刚性树脂的匹配圆柱形部件来提供此热截断TB。，在一个实施例中，所述热截 断TB。包含环氧类树脂(Araldite)NU树脂的模制。在图13B中所示的实施例中，将圆周热 绝缘体TB。锚定到蒸汽接收装置，且对其进行构造以使其可滑动地接收和支撑突出物，且由 此接收和支撑整个汽化器罐单元。提供引导表面来确保汽化器罐的垂直方位，同时容器的 锚定防止其角位移。优选地，通过匹配所述配合组件上的可滑动引导表面来完成引导。在 图13A-D中所示的特定实施例中，引导表面Gs为突出物外部和圆柱形热绝缘体内部(引导 表面滑动到其中)的平坦形成物。通过蒸汽传送突出物和配合容器的引导表面(当后者集 合时)，将用于电连接和压缩空气连接的汽化器罐和蒸汽接收装置上所安装的匹配复合型 连接器引导到初始接触中。除了界定热截断外，圆柱形绝缘部件还将刚性支撑提供给蒸汽传送突出物，且由 此提供给汽化器罐单元。如先前关于图IB和IC所描述，此安装提供用于稳定汽化器罐单元的偏心重量的反作用扭矩和支撑力。在另一实施例中，将末端向前绝缘部分与圆周部分整合模制。8.主要电连接器参看图12A和12B，使用复合型连接器来连接所有必需功能，例如电力、电信号和 压缩空气。如先前所提及，可自德国慕尼黑FCT电子GmbH(FCT Electrical GmbH ofMunich) 购得所述连接器。9.连接器销指派参看图12B，连接器销的指派如下将销A2和A3连接到高电压连接，以将交流电提供给并联连接的三个加热器匣以 界定加热器。将销3、4、5连接到单元底部的RTD温度传感器，以提供来自传感器的直流电信号 (双重复地展示连接到RTD传感器的较高电压引线)。销7、8为连接到位于汽化器罐单元的顶部区中的微动开关的信号连接，其用于检 测手动闭合装置的防止接近的杆的位置。微动开关读取打开允许机构的顶部(抽取)位置， 表示所述机构在用于控制蒸汽流量的气动阀的操作范围的路线外。因此，开关的闭合指示 气动阀自由地适当操作。销10、11和12指示气动阀Vl的打开和闭合位置，销10为共用端子，且销11和12 分别指派打开和闭合位置。销1和2为可用于其它感测功能(诸如，电表示单元中的馈入 材料的类型)的备件。10.压缩空气连接将用于电连接的子连接器部分连同压缩空气连接器管51 (其携载用于密封的ο形 环)并入图12中所示的复合型连接器44'中。还提供引导销52，其用于引导复合型连接 器与蒸汽接收装置上的配合连接器的最后啮合。11.自动连接器啮合如先前所描述，由于以协调方式安装，当蒸汽传送突出物的引导表面Gs进入其蒸 汽接收装置上的匹配容器时，通过所述引导表面Gs来提供复合型连接器的引导销52与其 容器的粗略对准。通过连接器自身的楔形引导销52的动作来提供所有功能销(电力、电信 号、压缩空气)与接收所述功能销的孔的较精确对准。在两个连接器之间提供轴向弹性顺 从，以在拉紧安装螺钉来相抵于蒸汽接收装置的容器内的热截断垫圈和邻接表面推进蒸汽 传送突出物时，首先使得所述连接器能够实施连接，且允许蒸汽传送突出物的进一步增量 移动。12.用作传送罐汽化器罐具有加固构造，其中所有功能零件在用作传送罐期间受到保护。将保护 性塑胶盖(未图示)卡进横向突出物中，以保护其表面。在当前优选实施例中，以可移除夹 套形式提供用于汽化器操作的热绝缘，且当运输所述单元来传送馈入材料时，所述热绝缘 并不伴随所述单元。13.安全系统汽化器单元包括安全系统，所述安全系统经构造以防止在安装或拆除时毒性蒸汽 意外释放到大气中。顶部部件132B包括手动装置，和用于在安装台处安装汽化器单元的可
22卸紧固件。手动装置具有用于闭合汽化器单元的闭合位置(如通过超控阀或将其自身用作 阀来防止向外流动)。所述手动装置与防止装置相关联，所述防止装置防止工作人员在所述 手动阀不处于其闭合位置时接近所安装的汽化器的可卸紧固件。因此，确保在可拆卸装置 之前闭合汽化器罐，从而防止毒性蒸汽自汽化器泄漏。参看图10和11A-11F，在优选方案中，汽化器包括经构造以由操作系统远端控制 的气动操作阀137，和螺纹手动超控装置(闭合装置)139，以及可卸紧固件，所述可卸紧固 件包含用于在界面块的安装台处安装汽化器的一对固定螺钉141。超控装置139具有防止 蒸汽自汽化器流动的向下闭合位置。闭合装置与防止接近的机构143相关联，所述防止接 近的机构143防止工作人员在所述闭合装置不处于此闭合位置时接近所安装的汽化器的 可卸紧固螺钉141，藉以防止在卸下所述汽化器时毒性蒸汽自所述汽化器流动。在优选形式 中，防止接近的装置包含与闭合装置的部件相依移动的防止接近盖板，所述盖板经构造且 配置以使得能够接近固持螺钉(或螺帽)，以便仅当所述闭合装置在闭合位置中时拆卸汽 化器，见图IlBUlD和IlF0在所示形式中，汽化器具有弹簧加载的气动可操作阀137，其经安装以允许蒸汽自 汽化器流动，且所述闭合装置为机械超控装置，所述机械超控装置经构造以不考虑气动压 力的存在将所述气动可操作阀推动到闭合位置。在优选实施例中，所述阀为弹簧加载的正 常闭合的气动阀，且针对气动连接，可将所述阀连接到用于与安装台相关联的压缩空气的 通路。参看图IA和9，界面装置的密封表面和汽化器的对应密封表面具有密封，所述密封 以用于打开气动阀的压缩空气的充分连接取决于对应密封表面密封到一起的方式围绕用 于蒸汽流和用于压缩空气两者的端口。此防止所述气动阀在蒸汽可流到大气中的条件下打 开。汽化器经调适用于与经构造以与一组专用于携载不同固体馈入材料的不同汽化 器一起使用的界面系统一起使用。所述汽化器具备表示其专用内含物的特性物理特征，所 述物理特征适于由界面装置的辨识系统来辨识，使得汽化器控制系统可在适于所辨识汽化 器的内含物的条件下操作。在优选形式中，汽化器以取决于汽化器的专用内含物的独特型 式携载一个或一个以上微动开关致动器形成物，所述形成物适于与包含一组可致动微动开 关的辨识系统相互作用。因此，所述汽化器和其它汽化器包含一组汽化器，所述组汽化器分 别专用于具有不同汽化温度和用于辨识的不同特性物理特征的不同固体馈入材料。举例来 说，所述组中的一个汽化器专用于十硼烷且另一汽化器专用于十八硼烷。在优选形式中，汽化器具有温度限制开关，所述温度限制开关经设定为处于正常 汽化温度以上且在汽化器所专用的各别固体材料的危险温度以下的安全温度。所描述的系统适用于由(诸如)十硼烷(BltlH14)和十八硼烷(B18H22)的大分子硼 氢化物(Bxx)来安全制造离子束。已知此等材料包含化学危险性。举例来说硼氢化物(B1C1H14、B18H22)如果暴露于NF3中，那么将产生冲击敏感化合物。所述敏 感化合物可能爆炸，从而导致设备的严重损坏和潜在生命损失。B10H14将在上升到高于60°C的温度时在存在氧的情况下点燃。B18H22将在上升到高于180°C的温度时在存在氧的情况下点燃。B10H14和B18H22在室温下为固体且对人类毒性极大。所述材料容易经由皮肤吸收。 应防止对皮肤的暴露。
存在若干种似乎可能的条件，通过所述条件，汽化器的不当操作或移除和替换可 导致将NF3加压到硼氢化物汽化器中。此条件可导致硼氢化物材料的爆炸。以上所描述的设备在与Bxx材料一起使用时具有防止或使对人员和设备的危险最 小化的特征。如所描述，图7的系统具有两个气体传送源，来自反应性清洁气体源的气体与来 自蒸汽传送系统的硼氢化物。机械连接将NF3/F和Bxx传送到离子源的隔离阀V7和V8 (例 如，通过短管阀单元来实现)，使得决不允许此两个气体流交叉连接。如所展示，硼氢化物传送系统具有两个汽化器瓶(罐)。此等瓶允许传送BltlH14或 B18H22而无需接近高电压区域。由操作器依半导体工艺配方来选择瓶的类型。以下特征消 除了与蒸汽传送和维护(瓶替换)相关联的危险。汽化器瓶具有一个或两个串联、冗余、一个或整合式过温切断开关SWl和SW2。此 等开关可为非重设类型或启用手动重设的类型。对于专用于BltlH14的瓶，一个或一个以上开 关的开关设定点为50°C，且对于B18H22，设定点为140°C。此安全切断将防止Bxx达到如果通 过不当操作引入氧就可能发生爆炸的温度。汽化器的温度控制器经配置以自汽化器限制 开关的设定偏离约20%的安全裕度加热所述汽化器。在一个实例中，在操作范围内的顶部 允许温度对于十硼烷为40C，且对于十八硼烷为120C。图6A的蒸汽传送系统具有类似于用于毒性气体箱的技术的吹扫能力。瓶上的阀 Vl或V2经构造以在远端被操作。可在远端闭合所述阀以隔离汽化器瓶。联锁汽化器选择 器阀V3和V4(例如以短管阀单元的形式实现)将蒸汽传送路径与瓶隔离。在瓶隔离阀与 汽化器选择器阀之间形成气体空腔。此气体空腔将含有Bxx蒸汽。在瓶移除之前，通过适当 致动阀V5或V6，经由共同管线16C以氩来循环吹扫所述空腔，以消除任何痕量的Bxx蒸汽。已描述的汽化器瓶具有许多特征瓶隔离阀具有远端气动操作器和手动操作器， 见图13-13D。手动操作器具有两个位置打开允许和闭合。气动操作器必须经加压以打开， 且在释放气动压力后，即通过弹簧回位来闭合。跨越安装台处的瓶界面，将加压空气用管道 输送到此致动器。必须将瓶适当固定于界面中，以允许致动空气加压使阀打开。将手动阀 操作器联锁到用于将瓶紧固于安装台处的紧固装置上，使得在可将手动阀操作器重定位于 打开允许位置之前，必须将瓶完全紧固到界面上(即，盖板与未固定的紧固螺钉抵触)。如 此设计汽化器瓶，因此仅当手动锁定闭合瓶隔离阀时，所述瓶才为可移除的。此等特征确保 瓶的内含物决不可暴露于环境中。14.馈入材料A.应用一般说来，在约20C与150C之间的温度下可提供至少在Isccm范围内的流量的任 何材料都是候选材料，其用于汽化器单元中且与根据上述原理构造的蒸汽传送系统一起使用。已证明特定描述的汽化器和蒸汽传送系统的实施例对于以适于执行离子束植入 的流量将十硼烷和十八硼烷蒸汽流和碳硼烷蒸汽流提供给离子源来植入硼(其达成非晶 化的程度)为特别有效的。所述原理更通常适用于提供在半导体制造的大量应用中的许多描述的大分子的 蒸汽流。实例包括以下分子的蒸汽流用于(例如)砷和磷的η型掺杂的大分子；用于共植入过程的碳的大分子，其中碳抑制所植入的掺杂物质的扩散，或吸除(截获)杂质，或非晶 化衬底的晶格；用于晶体结构的所谓“应力工程”(例如，针对PMOS晶体管应用晶体压缩，或 针对NMOS晶体管应用晶体拉伸)的碳的大分子或其它分子；和用于其它目的(包括在半导 体制造中的退火步骤期间的热预算和不当扩散的减少)的大分子。已在实验室中证明所述 原理适用于硼烷、碳簇、碳硼烷、三甲锑(即，Sb(CH3)C3)、砷和磷材料和其它材料。所述原理适用于离子束植入系统中的实施例，且适用于硼和用于原子层沉积或产 生其它类型的层或沉积物的其它物质的大分子沉积的系统，例如，通过等离子体浸没，其 (例如)包括PLAD (等离子体掺杂)、PPLAD (脉冲等离子体掺杂)和PI3 (等离子体浸没离 子植入)、原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)。B.用于簇离子源的馈入材料(概沭)适用于有效植入含有诸如元素B、P、As、Sb和In(位于周期表中C、Si、Ge和Sn 的IV族元素的任一侧)的电掺杂剂物质的多个原子的分子离子，且同样适用于有效植入含 有诸如C、Si或Ge的元素的多个原子的分子离子，所述元素适用于修改半导体衬底以实行 (例如)非晶化、掺杂剂扩散控制、应力工程或缺陷吸除。所述分子离子可适用于制造具有 60nm和更小的临界尺寸的集成电路。在下文中，所述离子将共同称作“簇”离子。单电荷的簇离子的化学组合物具有以下通式MmDnRxHy+(1)，其中M为适用于衬底的材料改质的原子，诸如C、Si或Ge ；D为用于将电荷载流子 植入衬底中的掺杂原子，诸如B、P、As、Sb或In(来自周期表的III或IV族)；R为自由基、 配位基或分子；且H为氢原子。一般地，R或H简单地呈现为产生或形成稳定离子所需的完 整化学结构的部分，且对于植入过程并非特定需要的。一般说来，H对于植入过程并不显著 有害。R对于植入过程也并不显著有害。举例来说，将不需要R含有诸如Fe的金属原子，或 诸如Br的原子。在以上等式中，m、η、χ和y全部为大于或等于零的整数，其中m与η的总 和大于或等于二，即m+n > 2。在离子植入中，特别关注具有高M和/或D原子多重性的簇 离子(即m+n ^ 4的簇离子)，这是由于所述簇离子的低能量、高剂量植入的改良效率。可用于材料改质的簇离子的实例为自邻接苯环衍生的簇离子，诸如C7Hy+、C14Hy+、 C16Hy+和C18Hy+。可用于掺杂的簇离子的实例为硼氢化物离子B18Hy+、B1QHy+。
碳硼烷离子=C2BltlHy+ 和 C4B18Hy+。磷的氢化物离子P7Hy+、P5(SiH3) 5+、P7 (SiCH3) 3+。砷的氢化物离子As5(SiH3) 5+、As7 (SiCH3) 3+。所属领域的技术人员可了解使用除了以上实例中所列出的簇离子外的簇离子的 可能性，所述簇离子包括含有用于材料改质的Si和Ge的离子、具有不同量的掺杂剂原子 和其不同同位素的离子，和具有不同异构结构的离子。另外，双电荷簇离子一般以显著较小 的良率形成，在所述情形中，所述簇离子并不适用于高剂量、低能量的植入。举例来说，已在美国专利第6，452，338号和美国专利第6，686，595号中由霍尔斯 基(Horsky)等人描述了关于十硼烷的簇植入和簇离子源的方法，所述专利以引用方式并 入本文中。在霍尔斯基等人的待决的美国专利申请案第10/251，491号(经公开为美国专 利申请案第U. S. 2004/0002202 Al号)中揭示了 B18Hx+用于制造PMOS装置的用途，所述申请案以引用方式并入本文中。C.大碳硼烷分子文献中解释了此等含硼材料和其离子的性质，参见例如Vasyukova，N. I.由 IzvestiyaAkademii Nauk SSSR, Seriya Khimicheskaya 番羽译，A. N. Neseyanov Institute ofHeteroorganic Compounds,苏联禾斗学院(Academy of Sciences of the USSR),莫斯禾斗 (Moscow)，第6期，第1337-1340页，1985年6月，原文呈递于1984年3月13日，Plenum Publishing 公司]。已成功汽化和离子化簇分子O-C2BltlH12,参见图16。在约42C下可获得优良蒸汽流。 C4B18H22也为适用材料。P.碳的大分子一般说来，在所有比单体碳植入有益的情形中，任何具有CnHy形式(其中η > 4 且的化学式的烃都将增加有效碳剂量率到硅中，且提供变化程度的非晶化。荧蒽 (Fluoranthene) C16Hltl在IOOC的温度下汽化，其优选适于在电子碰撞离子源中使用。其汽化 温度类似于B18H22的汽化温度。0. 5mA的射束电流使8mA的碳的当量能够以极低能量(约 每个碳原子IkeV)植入到晶圆上。简单实现大于ImA的离子束电流。其它碳簇材料也为适 用的。举例来说，可潜在使用以下烃2，6 二异丙基萘(C16H20)；N-十八碳烯(C18H38)；对联三苯(C18H14)；联苄(C14H14)；1-苯基萘(C16H12)。E.用于N型掺杂的大分子As、P和Sb为N型掺杂剂，即“供体”。对于Sb来说，三甲锑(trimethylstibine)为优良大分子候选馈入材料，例如 Sb (CH3) C3。对于As和P来说，所述离子具有AnHx+或AnRHx+形式，其中η和χ为整数，其中η大 于4且χ大于或等于0，且A为As或P，且R为不含有磷或砷的分子，其对植入过程无害。含磷化合物的化学性质化合物膦、有机膦和磷化物被视为用于团簇磷分子和用于N型掺 杂的后续离子的潜在来源。实例包括(1)膦，例如庚膦Ofeptaphosphane) P7H3,和环戊膦(CyCl0pentaph0Sphane)P5H5，(2)有机膦，例如四叔丁基六膦 (Tetra-tertbutylhexaphosphane)tBu4P6> 五甲基七 H (Pentamethylheptaphosphane) Me5P7，(3)磷化物，例如聚磷化物:Ba3P14、Sr3P14，或单磷化物Li3P7>Na3P7>K3P7>Rb3P7>Cs3P7 环状膦显现为有利于离子化和后续植入的掺杂剂团簇的最有效来源，其中庚膦 P7H3显现为具有提供用于离子束植入的简单团簇源的最大潜力。在PJj和P.RH.化合物中用As替代P理论化含磷物质和支援合成技术以允许以砷直接替代磷原子，从而形成类似砷的 物质，这是由于外部壳层电子组态的类似性和同一族元素所展示的类似化学反应性。分子 预测软件也指示砷替代磷的类似性。As7H3的所预测分子结构几乎与P7H3相同，其中差异限于磷和砷的个别原子半径。P7H3和As7H3的合成途径为类似且可互换的。此外，因为Si和H 都对硅晶圆上所形成的装置无害，所以化合物As7 (SiH3) 3和As5 (SiH3) 5极具吸引力，且经预 测为稳定化合物。此外，可以允许独立于剩余分子结构R选择性移除含有磷或砷的部分的方式来调 配呈AnRHx形式的材料。此特性可用以增加安全输送的程度，因为错合物馈入材料较少挥 发，因此比纯组份较不易受发射影响。剩余材料可留在输送容器中，且在正常循环操作中 “再加料”。此外，R分子部分可在含有目标掺杂剂的物质之前被移除、丢弃或再循环，以在输 送期间提供增加的安全裕度。开发许多有机金属化合物的合成途径被充分记录且在此项技 术内已知。相关的其它含As和含P化合物除了 (P/As)6中的六元环外，也已获得五元环，其中R = Me、Et、Pr、Ph、CF3、SiH3、 GeH3,且出现四元环，其中R = CF3> Ph (格林伍德(N. N. Greenwood)，厄恩肖(A. Earnshaw)， 元素化学(Chemistry of the Elements)，巴特沃兹和海尼曼有限公司(Butterworth and Heinemann Ltd)，1984年，第637-697页)。因此，如此项技术中所熟知，羰基与硅的氢化 物可直接互换。此外，也已识别磷化硅Si12P5。此材料被视为极适用于卤基和S/D延伸部 分的超浅接合形成，且还适用于多晶栅掺杂。Si12P5的质量为约491amu。因此，可以此化合 物来执行极浅植入。此外，因为Si常规地用于在传导N型漏极延伸部分植入之前预非晶 化，所以Si12P5植入物将进行自体非晶化。可能将不存在由此植入所产生的有害射程末端 缺陷，这是因为硅将具有约与P原子相同的射程，此将损坏保持极浅。因为所述缺陷在湮灭 时易于扩散到表面，所以可极有效地将所述缺陷退火。F.汽化器的组和释放容器单元如先前所指示，在优选形式中，所描述的一组汽化器的一个单元(或经构造以用 作运输罐且用作加热汽化器或释放容器的一组汽化器的一个单元)专用于一种馈入材料 且关于所述馈入材料编写代码，且另一单元专用于另一馈入材料且关于所述另一馈入材料 编写代码。如汽化器或释放容器的代码的自动读取所验证，根据选定的馈入材料来设定用 于蒸汽传送加热器的控制系统、安全切断和其它参数。在一种情形中，所述材料为十硼烷、 十八硼烷和一种或一种以上选定的碳硼烷。在另一种情形中，自以上根据手上任务所识别 的材料来选择馈入材料。每个单元都可并入温度限制开关，所述温度限制开关经设定为处 于正常汽化温度以上且在单元中的各别材料的危险温度以下的安全温度。在重要情形中，一组汽化器的单元专用于将顺次执行的一连串离子植入的各别 馈入材料，而不将晶圆自离子植入器移除，所述离子植入器为可具有显著经济益处的装备 (尤其对于批量工具)。为此，有利的是使用具有两个汽化器台的所述图的流动界面装置， 或类似地构造有两个以上汽化器台的流动界面装置。所述汽化器组或释放单元可安装在各 别汽化器台处，且植入的顺序可通过顺次选择单元来进行，同时通过已描述的反应性清洁 装备在每一植入之间执行清洁循环。在一种情形中，一组汽化器的一个单元可含有用于硼 植入物的含硼大分子，且所述汽化器组的另一单元可含有为抑制硼的扩散而将要共植入的 含碳大分子。在另一种情形中，可通过使用所述图的流动界面装置，顺次植入对应(优选经 编写代码的)汽化器中的三种或三种以上材料，而不干扰旋转料架上的晶圆。通过在转换 自第一汽化器台到第二汽化器台等的使用后，以第三汽化器替换(例如)第一汽化器来实施此操作。 已描述本发明方面的许多实施例。然而，应理解可在不脱离本发明的精神和范畴 的情况下实施各种修改。因此，其它实施例也在以下权利要求的范畴内。
权利要求
一种单元，其被构造为加热释放容器或汽化器以释放或汽化材料且将所释放的气体或蒸汽提供给另一装置，所述单元界定适于由所述单元的电阻加热器加热的材料接收区域，且界定用于将气体或蒸汽自所述单元传送到所述另一装置的气体或蒸汽通路，其中所述蒸汽通路的传送部分延伸穿过向外横向延伸突出物，所述向外横向延伸突出物经构造以互配合在气体或蒸汽接收装置的预定构造的容器中，所述横向突出物经构造以承受所述单元的重量，且当所述突出物与所述容器啮合时用作所述单元的支撑物，所述突出物的末端表面经构造以与所述另一装置的匹配表面一起来界定密封，且其中为了在所述单元与外部控制和电力电路之间实施电连接，所述单元在预定位置中携载有电连接器，以啮合所述另一装置上的预定位置的匹配连接器，所述单元上的连接器的预定位置通过所述单元在使所述横向突出物与所述另一装置的容器啮合的方向上移动来实现所述连接器的自动连接。
2.根据权利要求1所述的单元，其被构造为用于待分配或汽化的材料的运输罐。
3.根据权利要求1所述的单元，其中所述向外横向延伸突出物具有对准表面，所述对 准表面经构造以可滑动地啮合所述另一装置的容器的匹配对准表面，以引导所述单元与所 述另一装置啮合。
4.根据权利要求1所述的单元，其中所述连接器包括连接元件，所述连接元件用于将 压缩空气连接到所述单元以致动所述单元的气动阀。
5.根据权利要求4所述的单元，其中气动可操作波纹管阀是沿所述通路安置。
6.根据权利要求5所述的单元，其包括用于在所述另一装置的安装台处安装所述单元 的可卸紧固件，和可手动操作闭合装置，所述单元的闭合装置具有超控所述波纹管阀且防 止流动穿过所述通路的闭合位置，所述闭合装置与防止接近的装置相关联，所述防止接近 的装置防止工作人员在所述闭合装置不处于闭合位置时接近已安装的单元的所述可卸紧 固件，藉以防止在卸下所述单元时毒性气体或蒸汽自所述单元流动。
7.根据权利要求6所述的单元，其中所述可卸紧固件包含可与所述安装台的相关联配 合配件啮合的固持螺钉布局式，且所述防止接近的装置包含与所述闭合装置的部件相依移 动的防止接近盖板，所述盖板经构造且配置以使得能够接近所述固持螺钉，以便仅当所述 闭合装置在闭合位置中时拆卸所述单元。
8.根据权利要求1所述的单元，其具有经构造以接收安装螺钉的螺钉通路，所述安装 螺钉能够旋拧到所述另一装置中，以将所述末端表面推抵到所述另一装置的匹配表面上， 从而建立密封且提供稳定力。
9.根据权利要求1所述的单元，其用于与被维持在与所述罐单元的温度不同的温度下 的另一装置一起使用，且热绝缘阻绝所述单元与所述另一装置之间的热传递。
10.根据权利要求1所述的单元，其呈汽化器的形式，所述汽化器包含具有由内部表面 界定的侧壁和底部壁的底部区、馈入材料接收、汽化空腔，和界定可移除闭合物和用于将蒸 汽自所述单元传送到所述另一装置的蒸汽通路的顶部区，所述顶部区和所述底部区经构造 以在组装时在汽密界面处啮合自所述顶部区突出的向外横向延伸突出物。
11.一种系统，其包含汽化器与流动界面装置的组合，所述流动界面装置界定用于可移 除地接收所述汽化器且与所述汽化器连通的安装台，且联锁系统具有防止在所述安装台处 毒性蒸汽意外流到大气中的结构。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述汽化器包括用于在所述安装台处安装所述 汽化器的可卸紧固件和可手动操作闭合装置，所述闭合装置具有防止蒸汽自所述汽化器流 动的闭合位置，所述闭合装置与防止接近的装置相关联，所述防止接近的装置防止工作人 员在所述闭合装置不处于闭合位置时接近已安装的汽化器的所述可卸紧固件，藉以防止在 卸下所述汽化器时毒性蒸汽自所述汽化器流动。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述可卸紧固件包含可与所述安装台的相关联 配合配件啮合的固持螺钉或螺帽布局，且所述防止接近的装置包含与所述闭合装置的部件 相依移动的防止接近盖板，所述盖板经构造且配置以使得能够接近所述固持螺钉或螺帽， 以便仅当所述闭合装置在闭合位置中时拆卸所述汽化器。
14.根据权利要求13所述的系统，其中弹簧加载的气动可操作阀安装在所述汽化器 上，以允许蒸汽自所述汽化器流动，且所述闭合装置为机械超控装置，所述机械超控装置经 构造以不考虑气动压力的存在将所述气动可操作阀推动到闭合位置。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述界面装置经构造以与一组不同的汽化器一 起使用，所述汽化器携载具有不同汽化温度的不同固体馈入材料，所述系统包括辨识系统， 所述辨识系统经配置以辨识所安装的汽化器的表示其内含物的特性物理特征，且使汽化器 控制系统在适于所述所辨识的汽化器的内含物的条件下操作。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述辨识系统包含当汽化器在安装位置中时暴 露于所述汽化器的一组可致动开关，所述组开关适于与汽化器协作，所述汽化器以取决于 所述汽化器的内含物的独特型式携载一个或一个以上开关致动器形成物。
17.根据权利要求15所述的系统，其包括一组一个以上汽化器单元，所述组的汽化器 专用于分别含有具有不同汽化温度的不同固体馈入材料，所述汽化器单元具有用于辨识的 不同特性物理特征。
18.根据权利要求11所述的系统，其中离子源安装在真空腔室内，所述流动界面装置 经构造以传输用于所述离子源的蒸汽。
19.根据权利要求11所述的系统，其中所述离子源在离子植入器系统中，以提供用于 植入的离子。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述离子源将离子提供给射束线以用于植入目 标衬底中。全文摘要
本发明揭示一种汽化器单元，其将固体馈入材料、尤其包含用于半导体制造的簇分子的材料加热到产生待离子化的蒸汽的温度，其具有有效构造和许多有效的安全特征。加热器位于可卸顶部闭合部件中，且用以将所述顶部闭合部件中的阀维持在固体材料的加热温度高的温度下。顶部区为与底部区的界面的热分配器，底部的侧壁和底部壁将自界面所接收的热分配到暴露于馈入材料的空腔的表面。机械和电子编码的锁定、防止接近和有效使用提供安全性。硼烷、十硼烷(decaborane)、碳簇和其它大分子被汽化以用于离子植入。展示与新颖蒸汽传送系统以及与离子源配合的此类汽化器。
文档编号H01J37/02GK101979706SQ20101019059
公开日2011年2月23日 申请日期2007年6月12日 优先权日2006年6月12日
发明者乔治·萨科, 德罗尔·奥韦德, 戴维·J·哈特尼特, 托马斯·N·霍尔斯基, 道格拉斯·R·亚当斯 申请人:山米奎普公司