化学试剂的远程传送的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 在此按照35 USC 119的规定要求享有Wjoseph D.Sweeney、Edward E.Jones、 Oleg B}d、Ying TangJose地 R.Despres和Steven E.Bishop的名义于2013年7月23日提交 的题为'书emote Delivery Of Chemical Reagents"的美国临时专利申请No.61/857,587的 优先权权益。出于所有的目的，美国临时专利申请No. 61 /857，587的公开内容在此W整体引 用的方式纳入本文。
技术领域
[0003] 本公开内容设及用于将流体(例如，化学试剂)供应至工业处理设施(诸如，包括离 子注入装强的半导体制造工厂）的远程传送系统及方法。本公开内容还设及将渗杂剂源气 体远程供应至离子注入器W在材料(诸如半导体基板、光电基板及平板基板)的渗杂中使用 的系统及方法，W及设及利用运样的远程供应系统和方法的离子注入系统。
【背景技术】
[0004] 离子注入是微电子设备产品的制造中的一个基本单元操作。在符合半导体制造设 施中的离子注入操作的基本特性和普遍性的情况下，已作出且继续作出大量努力来改进离 子注入器装备的效率和有效性。
[0005] 由于在离子注入中所使用的几乎所有常规渗杂剂给料气体具有剧毒性和危险性 的特性，因此前述努力已经包括将目标集中于增强渗杂剂源材料的供应、处理和使用中的 安全性。
[0006] 在过去的15年中，可购自ATMI公司读国康涅狄格州丹伯里）商标为SDS类型的基 于物理吸附剂的流体存储与分配容器的离子注入系统的商业化及广泛应用，已对运样的安 全性增强努力作出重大贡献。通过在流体存储与分配容器中提供一种物理吸附剂介质作为 用于毒性和危险性渗杂剂源流体(诸如，神化氨、憐化氨、硅烷和=氣化棚）的存储介质，运 样的流体可W在低（例如低于大气压的）压力下被吸附保留在容器中并且在分配条件下能 够从物理吸附剂容易地解吸附。
[0007] 因此，运样的低压存储和分配容器克服了使用高压气筒在大约3000至15000k化的 超高大气压力下保持相同渗杂剂源流体时易发生的危险。运些危险包括在筒体破裂或高压 气筒的阀头组件失效的事件中高压毒性/危险性流体的灾难性扩散的可能性。
[000引离子注入系统的特征在于配置有气体箱、用于使渗杂剂给料气体离子化的离子源 单元、包括加速器和磁性分离部件的注入器W及相关联的流动线路和仪器。在典型的离子 注入系统中，渗杂剂气体供应容器位于系统的气体箱内。气体箱是在操作中连接至离子源 单元且处于和离子源单元同样高的电压的一个封罩(enclosure)。
[0009]在此常规离子注入系统配置中，包含毒性/危险性渗杂剂给料气体的供应容器不 得不周期性地更换且由充有渗杂剂源气体的新容器替换。为了执行位于离子注入系统气体 箱内部的气体供应容器的上述更换，技术人员必须穿上自给式呼吸装置(SCBA)单元，从气 体箱中物理地移除耗尽的供应容器且将新容器安装在气体箱内。在进行更换操作时，半导 体制造设施中的离子注入系统附近必须没有除装备了SCBA的技术人员W外的人员，W便减 少与更换操作相关联的风险。
[0010] 除了与离子注入系统中的渗杂剂源气体供应容器的运样的更换相关联的危险之 夕h亦通常发生的是，渗杂剂源气体供应容器在生产操作期间的不合适的时间耗尽，使得离 子注入系统必须关停。离子注入系统的运样的计划外的关停可能需要对部分处理的圆晶进 行昂贵返工，并且在一些情况下，由于处理的中断，圆晶产品对于它们的设想目的可W是有 缺陷的或者甚至无用的。运样的事件可W进而严重不利地影响离子注入器系统W及运样的 离子注入器系统所位于的半导体制造设施的经济效益。
[0011] 本技术继续进行更安全的气体包装和传送的开发，W提供安全、有效且可靠的气 体源用于工业流体利用处理。因此，本技术继续寻求化学试剂的远程传送中的改进。
【发明内容】
[0012] 本公开内容设及用于将流体供应至工业处理设施诸如包括离子注入装置的半导 体制造工厂的远程传送系统及方法。
[0013] 在一个方面，本公开内容设及一种流体供应系统，用于将流体从处于相对较低电 压的流体供应源容器传送到处于相对较高电压的至少一个流体利用工具，其中流体经过一 个相应的电压差，所述流体供应系统包括所述流体供应源容器和至少一个流体管理装置， 所述流体管理装置选自由W下组成的组：
[0014] (a) -个流体传送流动线路，包括:一个流体传送线，该流体传送线适合于联接至 流体供应容器，W通过电压差使流体从所述流体供应容器流动至所述流体利用工具;一个 电介质交界面，该电介质交界面适合于联接至所述流体传送线，W将所述流体传送线的较 低电压区段和较高电压区段彼此分隔开;一个第一压力调节器和一个流量控制部件或流量 控制组件，处于所述流体传送线的较低电压区段中；一个第二压力调节器，处于所述流体传 送线的较高电压区段中，其中所述第一压力调节器和所述第二压力调节器适合于调节从所 述流体供应容器通过所述流体传送线流动至所述流体利用工具的流体的压力，W减小流到 所述流体利用工具的流体的压力变化；
[0015] (b) -个电流监控器，适合于当被联接至流体传送源容器时，在所述流体传送流动 线路中的电干扰引起电弧、放电或流体的过早离子化的事件中，监控所述流体供应源容器 中的电流且输出与所述电流相关的一个信号；W及一个互锁系统，适合于在所述电干扰的 事件中接收来自所述电流监控器的信号，并且作为响应来致动一个补救动作W减轻电干扰 或改善电干扰的影响；
[0016] (C)-个流体传送流动线路，包括一个非线性流体传送线，该非线性流体传送线适 合于联接至所述流体供应容器，W为通过电压差从所述流体供应容器至流体利用工具的流 体的流动提供一个非线性延伸长度的流动路径，从而抑制电弧、放电或流体的过早离子化；
[0017] (d)-个流体传送流动线路，包括一个流体传送线，该流体传送线适合于联接至所 述流体供应容器，W通过电压差使流体从所述流体供应容器流动至所述流体利用工具，该 流体传送线与一个可逆吸附剂介质流体连通，所述可逆吸附剂介质对所述流体具有吸附亲 和性且被布置W吸附性地/解吸附性地调整流体流动通过所述流体传送线，W防止流体供 应中断；
[0018] (e)-个控制系统，适合于监控和控制从所述流体供应容器流动至所述流体利用 工具的流体的供应压力和/或需求流动速率，W减小流动至所述流体利用工具的流体的压 力变化；
[0019] (f)-个热量控制系统，适合于W足够的速率来加热或冷却从所述流体供应容器 流动至所述流体利用工具的流体，W控制流体压力，从而减小流动至所述流体利用工具的 流体的压力变化；
[0020] (g) -个流体传送流动线路，包括:一个流体传送线，该流体传送线适合于联接至 所述流体供应容器，W通过电压差使流体从所述流体供应容器流动至所述流体利用工具； W及一个调压室，该调压室联接至所述流体传送线，且适合于接收来自所述流体传送线的 流体，从而提供一个气体储存器来防止气体供应中断；W及
[0021] 化)一个板载容器，与流体利用工具相关联，且在所述流体利用工具的操作期间处 于其相对较高电压，该板载容器适合于在所述操作期间或在所述操作的连续周期之间被所 述流体供应源容器填充，并且如果该板载容器适合于在所述操作期间被填充，则其包括至 少一个流体管理装置(a)-(g)。
[0022] 在另一方面，本公开内容设及一种用于将处于相对较低电压的流体传送至处于相 对较高电压的流体利用工具的方法，其中流体经过一个相应的电压差，运样的方法包括操 作如本文中多方面地描述的流体供应系统。
[0023] 在另一方面，本公开内容设及一种提供如本文中多方面地描述的流体供应系统在 包括流体利用工具的制造设施中使用的方法，该流体利用工具在升高的电压下操作。
[0024] 本发明的其他方面、特征和实施方案从随后的说明和随附权利要求中将更充分明 了。
【附图说明】
[0025] 图1是根据本公开内容的一个实施方案的利用渗杂剂原料气(feed gas)供应布置 的离子注入系统的示意性表示图。
[0026] 图2是根据本公开内容的另一个实施方案的利用渗杂剂原料气供应布置的离子注 入系统的示意性表示图。
[0027] 图3是根据本公开内容的另一个实施方案的利用渗杂剂原料气供应布置的离子注 入系统的示意性表示图。
[0028] 图4是根据本公开内容的又一个实施方案的利用渗杂剂原料气供应布置的离子注 入系统的示意性表示图。
[0029] 图5是根据本公开内容的一个实施方案的自动切换低于大气压的气体传送系统的 示意性表示图。
[0030] 图6是根据本公开内容的另一个实施方案的自动切换组件的示意性表示图。
【具体实施方式】
[0031] 本公开内容设及用于W增强离子注入系统的操作效率和运转时间的方式将渗杂 剂源气体供应至离子注入系统的系统、装置和方法。本公开内容还设及实现气体至离子注 入器的安全远程传送的离子注入系统、装置和方法。
[0032] 如本文中和随附权利要求中使用的，单数形式"一"、"一个"W及"该"包括复数引 用，除非上下文中另有清楚指示。
[0033] 如在本文中关于本公开内容的特征、方面和实施方案W各种方式阐述的，本公开 内容在具体实施中可W被构成为包含如下部分、或由如下部分组成，或由如下部分基本组 成:上述特征、方面和实施方案中的一些或全部，W及被集合W构成本公开内容的各种另外 的实施方式的元件和组件。本公开内容相应地设想到上述特征、方面和实施方案，或者上述 特征、方面和实施方案中所选的一种或多种的各种排列和组合均处于本公开内容的范围之 内。
[0034] 在实施方案中，本公开内容设及离子注入系统中的渗杂剂源气体供应，其中W提 供电压隙（voltage gap)的安全且有效跨越的方式将渗杂剂源气体从远程供应容器提供至 离子注入系统。
[0035] 在典型的离子注入系统中，渗杂剂气体供应容器位于离子注入系统的气体箱内。 该气体箱是在操作中与离子源单元结构上相关联且处于和离子源单元同样高的电压的一 个封罩。如果渗杂剂源气体供应远离离子注入器，在注入器之内存在的电势和在渗杂剂源 气体供应之内存在的电势之间将存在势差。因此，当气体从渗杂剂源气体供应到达注入器 时，气体必须跨越高电压隙，例如，对于高能量注入器，从IkV最高至兆伏。跨越运样的电压 隙是一个安全问题，因为会发生可能的电弧或放电，特别是在用毒性气体、易燃气体或腐蚀 气体操作时。
[0036] 本公开内容提供实现从注入器工具封罩外部的一个位置有效且安全地传送渗杂 剂源气体的系统、方法和装置。在用于本文所公开的离子注入系统的一个渗杂剂源气体供 应系统中，该系统包括适合于被定位成与离子注入系统成远程关系的一个渗杂剂源气体供 应容器。运样的渗杂剂源气体供应容器可W是适合于存储和分配待被使用的流体或化学试 剂的任何类型的容器。
[0037] 在一个实施方案中，渗杂剂源气体供应容器包括一个压力调节的气体存储和分配 容器。已经开发压力调节的气体存储和分配容器，其中流体被包含在一个容器中，该容器具 有安置在其内部体积中的一个流体压力调节器(其中该调节器被称为一个"内部调节器"）。 运样的布置是有效的W允许流体W高压力存储，其中调节器可操作W仅当被暴露至在调节 器的设定点之下的下游压力时从容器排放流体。运样的内部安置的调节器系统在Wang等人 的美国专利6，101，816和6,089,027中更充分地描述并且^商标￥4(：从4111公司（美国康涅 狄格州丹伯里)商业可得。
[0038] 上述类型的压力调节的容器可W被布置有适当的设定点压力的内部调节器，W给 相应的离子注入系统提供低压力渗杂剂源气体，W在向相关联的离子注入系统工具分配渗 杂剂源气体中提供增强的安全性。通过示例的方式，该供应容器可W被调节压力，W在从65 到90kPa的范围内的压力下将渗杂剂源气体供应到离子注入器。
[0039] 在另一个实施方案中，渗杂剂源气体供应容器包括一个气体存储和分配容器，该 气体存储和分配容器包含对渗杂剂源气体具有吸附亲和性的物理吸收剂。在Tom等人的美 国专利5,518,528中描述了运样的气体存储和分配容器，其中气体被吸收且存储在流体存 储和分配容器中的物理吸收剂上，且在分配状态下从吸收剂上解吸附并且从容器中排放气 体。在运些系统中，气体可W在低于大气压的压力水平(典型地在约700托之下）下存储且分 配气体。运样类型的基于物理吸收剂的系统W商标为SDS和SAGE从ATMIJnc.(美国康涅狄 格州丹伯里)商业可得。
[0040] 本公开内容的源气体供应装置可W适合于与任何适当的渗杂剂源气体或与用于 离子注入系统的线内（in-1 ine)清洁的清洁材料(例如清洁剂，诸如NF3或XeF2)-起使用。例 如，渗杂剂源材料可W包括选自由神化氨、憐化氨、=氣化棚、四氣化二棚、甲错烧、乙棚烧、 一氧化碳、二氧化碳、四氣化错、四氣化娃和硅烷组成的组的渗杂剂源气体。本公开内容设