CN111492458B - 供等离子体浸没枪(pfg)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件 - Google Patents

供等离子体浸没枪(pfg)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件 Download PDF

Info

Publication number
CN111492458B
CN111492458B CN201880081071.5A CN201880081071A CN111492458B CN 111492458 B CN111492458 B CN 111492458B CN 201880081071 A CN201880081071 A CN 201880081071A CN 111492458 B CN111492458 B CN 111492458B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorine
gas
containing gas
inert gas
inert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880081071.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111492458A (zh
Inventor
J·R·德普雷
J·D·斯威尼
S·N·耶德卫
唐瀛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Entegris Inc
Original Assignee
Entegris Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Entegris Inc filed Critical Entegris Inc
Publication of CN111492458A publication Critical patent/CN111492458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111492458B publication Critical patent/CN111492458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/026—Means for avoiding or neutralising unwanted electrical charges on tube components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/04—Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/004—Charge control of objects or beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/004—Charge control of objects or beams
    • H01J2237/0041—Neutralising arrangements
    • H01J2237/0044—Neutralising arrangements of objects being observed or treated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/006—Details of gas supplies, e.g. in an ion source, to a beam line, to a specimen or to a workpiece
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02—Details
    • H01J2237/022—Avoiding or removing foreign or contaminating particles, debris or deposits on sample or tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701—Ion implantation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/30—Reducing waste in manufacturing processes; Calculations of released waste quantities

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

本发明描述一种用于将包括惰性气体和含氟气体的气体递送至等离子体浸没枪的气体供应组件，其中所述组件被配置成将体积不超过所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的10％的所述含氟气体递送至所述浸没枪。所述含氟气体可自所述等离子体浸没枪中的材料沉积物产生挥发性反应产物气体，且从而引起所述等离子体浸没枪中等离子体生成细丝的再金属化。与所述气体量组合，所述组件和所述方法可使用气体流动速率以使清理效果优化且减少使用期间细丝材料自所述等离子体浸没枪的损失。

Description

供等离子体浸没枪(PFG)操作的使用含氟和惰性气体的方法 和组件
技术领域
本发明大体上涉及离子植入装置和过程，且更具体来说涉及用于改进离子植入等离子体浸没枪性能的设备和方法。
背景技术
在半导体制造领域中，离子植入是半导体组件制造的基础单位操作。离子植入装置可为广泛不同的类型，且可包括束离子植入***、等离子体浸没***和其它不同类型的***。
在使用束离子植入***时，带正电离子冲击待植入的晶片衬底，且此冲击可使正电荷积聚于晶片衬底的绝缘区域上，产生正表面电位。晶片充电也可导致电子自晶片衬底的二次发射。晶片衬底表面电荷可能极强，从而不利地影响或甚至永久地损害晶片的集成电路特点，如金属-氧化物-半导体场效晶体管(MOSFET)电路。
等离子体浸没枪设备可用于通过产生包含低能电子的等离子体解决所述表面电荷积聚，因而低能电子可分散于离子束中且转移至晶片表面以中和可能出现的电荷积聚。
等离子体浸没枪设备可具有不同类型，但其在特征上包含设有离子化细丝组件且与由螺旋管线圈限定的等离子体管耦合的电弧室，且所述室与离子束室连接。电弧室中的离子化细丝组件由耐火金属、通常钨形成，且在其它可能性中，用于形成低能电子等离子体的气体在特征上是如氩气、氪气或氙气的惰性气体。可包括法拉第组件(Faradayassembly)用以将中和电子限于晶片的附近，借此帮助缓解晶片衬底充电，且通常包括电子剂量、均一性和电荷测量和监测组件。
因此，等离子体浸没枪设备解决束离子植入***中的操作问题，功能是中和束等离子体电荷以控制粒子增加，且降低晶片衬底上的充电电压以防止薄膜集成电路组件的静电破坏。
在等离子体浸没枪操作期间，将中和电荷的低能电子引入离子束中且其在衬底晶片上作用以中和晶片上积聚的正电荷。然而，在此过程期间，惰性气体可偶然溅射等离子体浸没枪细丝且使其缓慢退化。经溅射的细丝材料变为气体材料，其可沉积于离子植入***的绝缘体和石墨组件上形成沉积污染物。更一般来说，在延长操作时，离子束和可凝气体蒸气沉积于等离子体浸没枪电弧室和其组件的内部、上部和周围。所述蒸气也沉积于等离子体浸没枪所电耦合的法拉第(剂量测量)组件上。不考虑其具体来源，那些沉积物不利于等离子体浸没枪***的性能，且不利于***的操作寿命。举例来说，就性能来说，这些沉积物趋于因短路而引发电气故障。也与性能相关的是，经溅射的细丝材料(例如，钨)可进入经离子植入的晶片衬底中，经溅射的细丝材料(例如，钨)作为污染物置于衬底中且降低离子植入***和过程的产率。
这些沉积物也可降低等离子体浸没枪发射电流，降低细丝漏泄电流，且因等离子体浸没枪是剂量测量***的一部分而产生法拉第漏泄电流。浸没枪的电弧室中的沉积污染物的所有这些影响均可在操作期间以可能需要定期维护的方式具有累积影响，维护包括清理沉积污染物，且其可随时间减小等离子体浸没枪的有效寿命。
发明内容
本发明大体上涉及离子植入装置和过程，且更具体来说涉及用于改进离子植入等离子体浸没枪性能的设备和方法。本公开内容的一个方面提供用于将气体递送至等离子体浸没枪的气体组件。组件包括被配置成将惰性气体递送至等离子体浸没枪的流体供应包装，其用于产生惰性气体等离子体，所述等离子体包括用于在离子植入操作中调节衬底的表面电荷的电子。组件还包括含氟气体，其与惰性气体混合，或位于单独气体供应包装中，所述包装被配置成相对于惰性气体的递送同时或依序将含氟气体递送至等离子体浸没枪。组件被配置成递送一定体积的含氟气体，其不超过含氟与惰性气体的总体积的10％。
与此相关，本发明还提供改进等离子体浸没枪性能的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)将含氟气体引入PFG中，PFG包含细丝，和(b)将惰性气体引入PFG中。在所述方法中，所引入的含氟气体不超过所引入的含氟与惰性气体的总体积的10％。
在操作中，当以不超过含氟与惰性气体的总体积的10％的量引入浸没枪的电弧室中时，含氟气体可在操作期间于浸没枪电弧室中产生所要效果，且反过来改善等离子体浸没枪性能和寿命。
以本文所述的量使用的含氟(≤10％)和惰性气体可使电弧室中存在于表面的残余物挥发。由等离子体浸没枪的细丝产生且通过使用含氟气体挥发的残余物可能再沉积于细丝上，使等离子体浸没枪中的细丝有效再金属化。结果在于，相对于在缺乏含氟气体情况下所用细丝的寿命，等离子体浸没枪细丝的细丝寿命可得到延长。
或者或此外，清理效果可在于，含氟气体有效减少细丝的溅射。经溅射的细丝材料(例如，钨)可经植入成为通过涉及等离子体浸没枪的过程经离子植入的衬底中的污染物，导致所述过程的产率降低。减少细丝的溅射将降低衬底因细丝材料的离子植入而污染的可能性，因而提高如所述涉及用含氟和惰性气体操作的等离子体浸没枪的离子植入方法的产率。
可在使用等离子体浸没枪一段时间后观测到含氟气体关于细丝的有利影响。举例来说，在操作等离子体浸没枪的时段期间，在引入含氟气体和引入惰性气体时，电流流过细丝。在所述时段结尾，细丝的重量损失小于在相同时段和操作条件下不引入含氟气体的细丝的重量损失。举例来说，在理想条件下，含氟气体可消除任何细丝的重量损失，或可显著减少任何细丝的重量损失。举例来说，使用含氟气体，重量损失的减少可为在相同时段和操作条件下不使用含氟气体的细丝重量损失的至少50％，或至少25％。
本发明的各种新颖和发明性目标物的其它方面、特点和实施例将在随后描述和所附权利要求书中更完全地显现。
附图说明
图1是等离子体浸没枪设备的示意图，其显示所述设备的结构细节。
图2是束离子植入***的示意图，所述***在经离子植入的晶片衬底上游的束线结构中使用等离子体浸没枪设备。
图3是根据本发明的阐释性实施例经配置用以将气体递送至等离子体浸没枪的气体供应组件的示意图。
具体实施方式
本发明大体上涉及离子植入装置和过程，且更具体来说涉及用于改进离子植入等离子体浸没枪性能的设备和方法。
本发明的一个方面提供用于将惰性和含氟气体递送至等离子体浸没枪的气体供应组件。组件包括被配置成将惰性气体递送至等离子体浸没枪的流体供应包装，其用于产生惰性气体等离子体，所述等离子体包括用于在离子植入操作中调节衬底的表面电荷的电子。组件还包括含氟气体，其与惰性气体混合，或位于单独气体供应包装中，所述包装被配置成相对于惰性气体的递送同时或依序将含氟气体递送至等离子体浸没枪。组件被配置成递送一定体积的含氟气体，其不超过含氟与惰性气体的总体积的10％。
如本文所用，“含氟气体”是在等离子体浸没枪操作条件下呈气体形式且包括一或多个氟原子的化合物。在实施例中，例示性含氟气体选自由以下组成的群组：F2、HF、SiF4、GeF4、PF3、PF5、BF3、B2F4、NF3、N2F4、N2F2、SF6、MoF6、WF6、CF4、COF2、C2F4H2和CxOzHyFw，其中w、x、y和z各自独立地是零或非零化学计量适合值。在一些实施例中，含氟气体分别是含氮或含钨气体，如NF3或WF6。
在气体供应组件中，含氟气体可表示为单一含氟气体或氟气体的混合。
关于含氟，基本由单一含氟气体组成的气体供应组件意谓组件中含氟气体占主导地位。即，除惰性气体外，组件的含氟气体部分中，存在极少(不超过2体积％)或不存在其它与含氟气体混合的气体。作为组件的含氟气体部分的初始材料，可使用具有高纯度(例如，至少98％、至少99％)、极高纯度(例如，至少99.9％)或超高纯度(至少99.99％)的含氟气体，如氟化氢。
同样地，在一些实施例中，如果含氟气体表示为基本由氟气体组成的混合物，氟气体如以下的两种或更多种：F2、HF、SiF4、GeF4、PF3、PF5、BF3、B2F4、NF3、N2F4、N2F2、SF6、MoF6、WF6、CF4、COF2、C2F4H2和CxOzHyFw，且其中w、x、y和z各自独立地是零或非零化学计量适合值，则所述混合物中存在极少(不超过1重量％)或不存在其它除含氟气体的混合混合物以外的气体。例示性混合物可分别为含氮和含氟气体与含钨和含氟气体的混合物，如NF3或WF6的混合物。同样地，作为这些气体的混合物的初始材料，例如可使用具有高纯度、极高纯度或超高纯度的含氟气体。
惰性气体可为任何适用于等离子体浸没枪组件以在离子植入***中于晶片表面产生用于中和电荷的低能电子的类型。在具体实施例中，惰性气体可例如含有、由以下组成或基本由以下组成：氩气、氦气、氖气、氮气、氙气、氪气或类似气体，或这些惰性气体的两种或更多种的混合。
在所述气体供应组件中，在各种实施例中，含氟气体可在惰性气体流体供应包装中与惰性气体混合。所述供应包装可称为惰性和含氟气体包装。在具有气体混合物的所述包装中，含氟气体的量是不超过含氟和惰性气体的总体积的10％。相应地，在所述包装中，惰性气体的量是含氟与惰性气体的总体积的90％或更大。
或者，含氟气体与惰性气体的量可描述为(a)氟气体的氟与(b)惰性气体的摩尔比(a:b)。在一些实施例中，(a)氟气体的氟与(b)惰性气体的摩尔比(a:b)在1:9至1:999范围内。
在本发明的方面中，气体供应组件被配置成递送一定体积的含氟气体，其范围是含氟与惰性气体的总体积的约0.1至10％、约0.5至约5％、或约1至约3％。例示性气体包括含氮和含氟气体，如NF3，和/或含钨和含氟气体，如WF6。
在实施例中，包装包括一或多种惰性气体，如氙气，其量在总体积的90％-99.9％范围内，和一或多种含氟气体，如NF3或WF6，其量在总体积的0.1％-10％范围内。更具体来说，包装可以总体积的95％-99.5％范围内的量包括一或多种惰性气体，且以总体积的0.5％-5％范围内的量包括一或多种含氟气体。更具体来说，包装可以总体积的96％-99.25％范围内的量包括一或多种惰性气体，且以总体积的0.75％-4％范围内的量包括一或多种含氟气体。更具体来说，包装可以总体积的97％-99％范围内的量包括一或多种惰性气体，且以总体积的1％-3％范围内的量包括一或多种含氟气体。更具体来说，包装可以总体积的97.5％-98.5％范围内的量包括一或多种惰性气体，且以总体积的1.5％-2.5％范围内的量包括一或多种含氟气体。可将来自惰性与含氟气体包装的气体混合物直接递送至等离子体浸没枪以提供任何所述范围内的所要量的惰性和含氟气体。
在各种实施例中，含氟气体可能位于单独含氟气体供应包装中，且组件进一步包括被配置成接收来自含氟气体供应包装的含氟气体和来自惰性气体流体供应包装的惰性气体的流动线路***，其用于使其混合以形成用于分配至等离子体浸没枪的含氟气体与惰性气体的混合物。流动线路***可被配置成分配惰性和含氟气体，从而当其存在于等离子体浸没枪中时，其量的范围分别是总体积的90％-99.9％和0.1％-10％。流动线路***可任选地被配置成分配惰性和含氟气体，从而当其存在于等离子体浸没枪中时，其量的范围分别是总体积的95％-99.5％和0.5％-5％、96％-99.25％和0.75％-4％、97％-99％和1％-3％、97.5％-98.5％和1.5％-2.5％。
在各种实施例中，流动线路***可包括被配置成接收来自其对应流体供应包装的含氟气体和惰性气体的混合腔室，其用于使其混合以形成用于分配至等离子体浸没枪的含氟气体与惰性气体的混合物。
在各种实施例中，流动线路***可包括阀门，其被配置成能够在混合腔室中选择性地混合含氟气体与惰性气体，且另外能够使含氟气体和惰性气体选择性地分别流至等离子体浸没枪。阀门可被配置成调节气体的流动，从而惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体范围内。
在各种实施例中，流动线路***可包括如管道的气流导管，其中惰性气体的导管大于含氟气体的导管，其中较大管道尺寸允许提供相对于含氟气体更大体积的惰性气体的气流。如此，导管的尺寸可提供一定气体流动，其使惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体范围内。
在各种实施例中，气体供应组件可包含处理器，其被配置成控制来自含氟气体供应包装的含氟气体的分配和来自惰性气体供应包装的惰性气体的单独分配。在所述组件中，处理器可被配置成控制惰性气体的分配，从而在离子植入期间连续分配惰性气体，且处理器被配置成控制含氟气体的分配，从而在惰性气体分配期间间歇性分配含氟气体，或从而在分配惰性气体之后依序分配含氟气体。使用连续或间歇分配时，处理器可被配置成分配气体，从而惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体范围内。
当在操作期间以大于含氟和惰性气体的总体积的10％的量引入浸没枪的电弧室中时，含氟气体可在操作期间于浸没枪电弧室中产生所要效果，且反过来改善等离子体浸没枪性能和寿命。自其衍生的含氟气体或化学组分可与等离子体浸没枪的一或多个部分相互作用，或与沉积于电弧室的内部的残余物相互作用，其方式改进了等离子体浸没枪或附属离子植入***的短期性能特征、长期性能特征或寿命的一或多个。
在上文以各种方式描述的气体供应组件中，在各种方法实施例中，当含氟气体存在于等离子体浸没枪中时，其有效自等离子体浸没枪中的材料沉积物产生挥发性反应产物气体。结果可为“清理效果”，通过所述效果，材料沉积物可挥发且自电弧室的表面去除，并且还任选地移出(例如，抽出)电弧室。含氟气体可有效去除存在于电弧室的壁面上、绝缘体上或其它表面上的沉积物。通过此清理效果，通过除了缺少含氟气体以外以相同方式操作等离子体浸没枪，在与将存在于表面上的相同残余物的量相比时，使用期间电弧室中表面上存在以及积聚的残余物的量得到减少。电弧室中存在的残余物减少可改进等离子体浸没枪的性能。作为一个实例，存在于绝缘体上的残余物可减少或防止因短路所致的电气故障的出现，所述故障可能由积聚于绝缘体上的残余物直接引发。
另外或替代地，自电弧室的表面去除沉积物还可改进细丝性能或细丝寿命。举例来说，如果那些残余物源自等离子体浸没枪的细丝，则存在于电弧室中的表面上的挥发残余物可再次进入电弧室且再沉积于细丝上，使等离子体浸没枪中的细丝有效再金属化。结果可为：相对于除反应腔室中不具有含氟气体外，以相同方式操作相同等离子体浸没枪的相同细丝的细丝寿命，等离子体浸没枪细丝的细丝寿命得到延长。
举例来说，在PFG的操作时段期间，当引入含氟气体且引入惰性气体时，电流流过细丝。如果存在任何细丝材料损失，如可通过比较操作时段前后的细丝重量而确定，重量损失小于在相同时段和操作条件下但不引入含氟气体的细丝重量损失。举例来说，使用含氟气体时的重量损失可比在相同时段和操作条件下但不使用含氟气体的细丝重量损失少约50％，或少约25％。
替代地或另外，不同潜在清理效果可为：含氟气体在操作期间有效减少等离子体浸没枪的细丝的溅射。在使用期间经溅射且进入电弧室的细丝材料(例如，钨)可进入与等离子体浸没枪结合操作的植入束中。当处于离子植入束中时，细丝材料会植入正经离子植入的衬底中成为污染物。如果存在于衬底中，则细丝材料是降低离子植入过程的产率的污染物。本发明的此清理效果(即，减少细丝材料溅射至电弧室中)将降低离子植入衬底因细丝材料所致的衬底污染的可能性，借此相较于不在等离子体浸没枪中使用含氟气体的相同方法，提高如所述涉及使用含氟气体操作的等离子体浸没枪的离子植入方法的产率。
在含氟气体作为含氟气体与惰性气体的混合物供应至等离子体浸没枪的实施例中，混合物可包含、由以下组成或基本由以下组成：如所述的例示性含氟气体(单一含氟气体或两种或更多种的组合)和如所述的惰性气体。衬底由含氟气体和惰性气体组成的混合物(例如，处于包装中，或以其它方式用于如所述的***或方法中)是不含超过少量任何除如所述的含氟气体和惰性气体的外的成分的混合物。
在本发明的广泛实践中，如本文以各种方式所描述，等离子体浸没枪设备可以各种方式构成为包含气体供应组件。类似地，如以各种方式构成，本发明考虑包括等离子体浸没枪设备的离子植入***。
在另一方面中，本发明考虑操作等离子体浸没枪的方法，所述等离子体浸没枪被配置成接收自惰性气体源流向等离子体浸没枪的惰性气体，且自此产生惰性气体等离子体，所述等离子体包括经有力调整以中和经离子植入的衬底的表面电荷的电子，所述方法包含对于含氟气体向等离子体浸没枪的流动，间歇、连续或依序引入至等离子体浸没枪。
在操作等离子体浸没枪***以产生电荷中和低能电子时，惰性气体溅射等离子体浸没枪细丝。经溅射的材料变为气体细丝材料，其可在离子植入***的绝缘体和石墨组件上形成沉积物。连续操作时，离子束和可凝气体蒸气沉积于等离子体浸没枪电弧室和其组件之中、之上和周围。所述蒸气还沉积于等离子体浸没枪所电联的法拉第(剂量测量)组件上。本文所述的方法和含氟气体通过生成如本文所述的清理效果而有效减少、消除或改善这些影响。一种类型的清理效果在于，当用于如所述的方法时，含氟气体可自等离子体浸没枪中的材料沉积物有效产生挥发性反应产物气体。此可使电弧室中所述材料沉积物的存在减少，即，电弧室比除不使用含氟气体外以相同方式操作的相同电弧室更干净。减少材料沉积物可反过来改进等离子体浸没枪的短期性能，且可延长等离子体浸没枪的产品寿命。另外或替代地，含氟气体的清理效果可引起等离子体浸没枪中等离子体生成细丝的再金属化。
在本发明的方法中，单一惰性气体或与含氟气体混合的惰性气体可以一或多种理想流动速率流入等离子体浸没枪中。可以标准立方厘米/分钟(SSCM)的流动单位测量气体或气体混合物的流动速率。在本发明的方法实施例中，引入至PFG中的惰性气流是3SSCM或更小的流动速率。在更具体的实施例中，引入至PFG中的惰性气体的流动速率在0.1至3SSCM范围内，流动速率在0.5至2SSCM范围内，或流动速率在0.75至1.75SSCM范围内。
在所述方法的各种实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而间歇地将含氟气体引入至等离子体浸没枪中。在所述实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而间歇地将含氟气体引入至等离子体浸没枪中，其中引入PFG中的惰性气体的流动速率是3SSCM或更小，在0.1至3SSCM、0.5至2SSCM或0.75至1.75SSCM范围内，且其中所引入的惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体的范围内。
在所述方法的各种实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而连续地将含氟气体引入至等离子体浸没枪中。在所述实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而连续地(例如，自不同流同时)将含氟气体引入至等离子体浸没枪中，其中引入PFG中的惰性气体的流动速率是3SSCM或更小，在0.1至3SSCM、0.5至2SSCM或0.75至1.75SSCM范围内，且其中所引入的惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体的范围内。
当就地将含氟气体和惰性气体供应至(至少最初的)单独流中时，对应单独流的流动速率可相应改变且必定达成衍生自所述流的气体的相对浓度，所述浓度足以产生如本文所述的清理效果，如使等离子体浸没枪组件中的沉积物去除，使其中细丝再金属化(例如，再钨化)，同时也从惰性气体引发低能电子的电荷中和生成。
在所述方法的各种实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而依序地将含氟气体引入至等离子体浸没枪中。在所述实施例中，可关于惰性气体向等离子体浸没枪的流动而依序地将含氟气体引入至等离子体浸没枪中，其中引入PFG中的惰性气体的流动速率是3SSCM或更小，在0.1至3SSCM、0.5至2SSCM或0.75至1.75SSCM范围内，且其中所引入的惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体的范围内。
在所述方法的各种实施例中，含氟气体可以与惰性气体的混合物形式流入等离子体浸没枪中。在所述实施例中，引入PFG中的含氟与惰性气体的混合物的流动速率是3SSCM或更小，在0.1至3SSCM、0.5至2SSCM或0.75至1.75SSCM范围内，且其中所引入的惰性和含氟气体的量分别在总体积的90％-99.9％和0.1％-10％范围内，或在如本文所述的任何更具体的范围内。
可使用自独立气体供应包装向等离子体浸没枪提供的含氟气体和惰性气体进行上文所述的方法。举例来说，含氟气体与惰性气体可在等离子体浸没枪外部互相混合。通过例示性方法，混合物可能不含任何大量除含氟气体和惰性气体以外的气体，且除含氟气体和惰性气体外，不向等离子体浸没枪供应其它气体，即，(例如，单独或混合)供应至等离子体浸没枪的气体由以下组成或基本由以下组成：含氟气体和惰性气体。
本发明考虑操作离子植入***以在维护活动之间增加操作寿命的方法，其中离子植入***包含等离子体浸没枪，且所述方法包括根据本文以各种方式描述的任何模式操作等离子体浸没枪，包括使用含氟气体。
如本文背景技术部分中所述，操作问题已使束离子植入***中的等离子体浸没枪设备的使用特征化，包括细丝衍生的钨或其它耐火金属沉积于离子植入***的绝缘体和石墨组件上，且其它非所需材料沉积于所述离子植入***中的等离子体浸没枪的电弧室和法拉第组件区域上。
如一般操作协议，等离子体浸没枪经设计需定期维护，例如，以季度为基础，但仅在操作短时间后，其便需要极频繁的早期更换，所述时间仅可为大约数周。因等离子体浸没枪是离子植入***的法拉第、剂量、均一性和电荷监测组件的部分，且在各等离子体浸没枪真空中断时需要再鉴定晶片，因此这是不利的。
本发明针对所述操作问题提供各种方法。在各种实施例中，使含氟气体就地与流向等离子体浸没枪的电弧室的惰性气体混合。所述混合可涉及在用于向等离子体浸没枪电弧室提供惰性源气体(惰性气体)的单一气体供应器皿中提供相应混合物，从而自所述单一气体供应器皿向等离子体浸没枪分配所述混合物。在其它实施例中，可使用惰性源气体的单独气体供应器皿和原位含氟气体，其中含氟气体与惰性源气体在单独管线中共同流至电弧室以在其中混合形成混合气体，或其中对应含氟气体和惰性源气体流至混合腔室以形成混合气体，所述混合气体随后在馈送线中流至等离子体浸没枪的电弧室，或其中含氟气体自单独气体供应器皿流至气体馈送线，所述馈送线将惰性气体自单独气体供应器皿输送至等离子体浸没枪的电弧室，因此含氟气体在馈送线中与惰性源气体混合且以混合气体形式递送至等离子体浸没枪的电弧室。如另一变化形式，可定期地将含氟气体注射至等离子体浸没枪电弧室或连接于电弧室的惰性气体馈送线中。方法的结果(即，清理效果)可为：在操作期间，减少等离子体浸没枪的表面或组件上沉积的残余物的连续或持续积聚；引起等离子体浸没枪电弧室细丝的(例如，定期)再金属化(例如，再钨化)；或引起非所需沉积物自等离子体浸没枪和相关离子植入***结构的定期去除。
因此，本发明设想的方法实施例涉及在惰性源气体并行连续流向所述电弧室期间，将含氟气体的连续流提供至等离子体浸没枪电弧室，例如，自含有所述气体的源器皿作为预混合的气体混合物提供，或以各种共流配置提供，其中惰性气体和含氟气体的单独气体供应器皿将其对应气体直接供应至电弧室或电弧室上游的混合结构(专用混合腔室或将含氟气体注射至馈送线以使惰性气体流向等离子体浸没枪的电弧室)。本发明还设想在惰性源气体连续或间歇流向所述电弧室期间，定期(例如，周期或非周期)将含氟气体递送至等离子体浸没枪电弧室。
因此，本发明设想各种用于就地混合含氟气体与惰性气体以产生所要清理效果的技术，例如以将如钨的细丝材料输送至等离子体浸没枪细丝，或更一般来说与沉积物反应形成挥发性反应产物气体，例如在含氟气体的情况下形成挥发性氟化物，以使所得反应产物气体可易于自离子植入***去除。通过某些实施例，自等离子体浸没枪电弧室去除挥发性反应产物气体可在流出气体自离子植入***正常排出时实现，同时挥发性反应产物气体经夹带于其它流出气体中且与其它流出气体一同自***排出。此外或另外，可进行泵送操作以去除所述挥发性反应产物气体，如通过在定期地将含氟气体注入流向等离子体浸没枪电弧室的惰性气体中的步骤期间将气体泵送出电弧室。
如提及的含氟气体和惰性气体可在单一气体供应器皿中混合，或在针对可能使用的含氟气体和惰性气体的各者的单独器皿中混合。各情况中的气体供应器皿可为任何合适类型，且可例如包含高压气缸或内部压力调整的气体供应器皿，如以商标商购自应特格公司(Entegris,Inc.)(美国马萨诸塞州比尔里卡市(Billerica,Massachusetts,USA))的那些器皿，或基于吸附剂的气体供应器皿，如以商标/>商购自应特格公司(美国马萨诸塞州比尔里卡市)的那些器皿。
因此，如上文所述，在各种实施例中，在第一实例中，惰性气体和原位含氟气体可供应为来自单一气体供应器皿的气体混合物。在其它实施例中，惰性气体和原位含氟气体可提供于等离子体浸没枪和离子植入设备的位置处的单独器皿中，同时单独器皿将其对应气体分配至流向等离子体浸没枪和离子植入设备的单独流线中，用于在设备中混合。或者，单独分配管线可将气体分配至等离子体浸没枪和离子植入设备上游的共有馈送线中，从而对应气体在其流过共有馈送线时互相混合。如又另一替代方案，单独器皿可将对应气体分配至混合腔室，混合气体自所述腔室经过单一馈送线流向等离子体浸没枪和离子植入设备。相应地，考虑单一气体混合流体供应，以及共流配置，必要的是，对应气体仅在等离子体浸没枪和离子植入设备处或上游结合以提供混合气体，用以自惰性气体产生低能电子以及清理等离子体浸没枪、使等离子体浸没枪细丝再金属化，或二者均得以实现。
在原位含氟气体和惰性气体自单独源供应且在使用等离子体浸没枪设备的点处混合的其它实例中，可能有利的是，在气体供应电路中仅提供原位含氟气体流入离子植入设备的能力，而惰性气体不流动，从而提供等离子体浸没枪的高强度清理。此可能通过供应器皿和被配置成使原位含氟气体的清洗流进入等离子体浸没枪设备的歧管配置而进行，从而如间歇含氟操作，自设备清扫其它气体且使等离子体浸没枪的清理操作能够发生。
在各种实施例中，此间歇性高强度清扫可能是优选的，从而增加设备的操作寿命，且可能整合为等离子体浸没枪离子植入设备的预防性维护的部分。
在操作的其它模式中，不用并行馈入原位混合的含氟气体与惰性气体而进行专用清理操作，可能理想的是，定期将一定量的原位含氟气体循环吹扫至流至等离子体浸没枪离子植入设备中的惰性气体中以用于常规等离子体生成操作，或定期将一定量的原位含氟气体直接循环吹扫至等离子体浸没枪的电弧室中，从而自动且定期地通过原位含氟气体进行原位清理。此可例如通过使用周期定时器程序和气瓶柜或阀门歧管箱(VMB)而进行，所述气瓶柜或阀门歧管箱被配置成使原位含氟气体混入惰性气体中，从而达到含氟气体/惰性气体混合物中的含氟气体的预定浓度。
本发明的方法在所属领域中取得实质性进展，所述方法与惰性工艺气体同时、间歇或依序(交替)使用原位含氟气体以反应性地去除如钨的经溅射细丝材料的沉积物和其它沉积残余物的积聚，从而改进等离子体浸没枪和植入器性能以使等离子体浸没枪中的细丝再金属化，或二者皆可。相对于不使用如本文所述的含氟气体操作相同等离子体浸没枪的相同操作，使用含氟气体的优势包括：改善离子植入器中等离子体浸没枪的操作使用寿命、减少所述装置的维修事件且降低可严重损害植入器性能的等离子体浸没枪损害性操作的发生率。
现参考图示，图1是等离子体浸没枪设备100的示意图，所述图显示其结构的细节。
等离子体浸没枪设备包括电弧室120，其中在电弧室的壁面处设有由绝缘体140支撑的细丝130，且所述设备通过电路与细丝电源260连接。通电时，细丝130在电弧室120中产生等离子体150。电弧室在其外表面上设有磁铁122。如显示，电弧室与电弧电源250电耦合。电弧室与由螺旋管线圈170限定的等离子体管160耦合，所述线圈由螺旋线圈管电源230供电。等离子体管160配备有用于等离子体管的维修阀门180。等离子体管反过来与含有束等离子体210的离子束室200连接。自等离子体管160发射的磁场190在离子束室中相对于离子束220方向成角度地定向。离子束室200与作为等离子体浸没枪设备的供电电路部分的外部电源240耦合。等离子体管160通过隔离体与离子束室200电隔离。
在操作中，图1的等离子体浸没枪设备在细丝通电形成含有来自引入电弧室的惰性气体的低能电子的等离子体时操作，同时低能电子分散于离子束室200的离子束中，用于在晶片衬底(未显示于图1中)的表面上中和电荷。
可伴随惰性和含氟气体向等离子体浸没枪的流动使用各种等离子体浸没枪操作条件。在引入惰性和含氟气体时操作等离子体浸没枪的方法中，电弧电压可为0至90伏特范围内、30至70伏特范围内或40至60伏特范围内的电压。在引入惰性和含氟气体时操作等离子体浸没枪的方法中，电弧电流可为0至10安培范围内的电流、0.1至5安培范围内的电流、或0.25至2.5安培范围内的电流。在引入惰性和含氟气体时操作等离子体浸没枪的方法中，引出电压可为0至30千伏范围内的电压、0至12千伏范围内的电压或0至8千伏范围内的电压。在引入惰性和含氟气体时操作等离子体浸没枪的方法中，抑制电压可为0至5千伏范围内的电压、0至4千伏范围内的电压或1至4千伏范围内的电压。可使用介于如本文所述任何范围内的电弧电压、电弧电流、引出电压和抑制电压的组合。
图2是束离子植入***300的示意图，所述***在经离子植入的晶片衬底上游的束线结构中使用等离子体浸没枪设备。
在所述***300中，离子植入室301含有自管线302接收掺杂物源气体的离子源316且产生离子束305。离子束305通过选择所需离子且拒收非所选离子的质量分析器单元322。
所选离子通过加速电极数组324且随后通过偏转电极326。所得聚集的离子束随后穿过等离子体浸没枪327，操作所述枪以使低能电子分散至离子束中，且离子束因所述低能电子而扩增，随后冲击于衬底组件328上，所述组件置于安装于转轴332上的可旋转夹持器330上。因此，掺杂离子的离子束如所需掺杂所述衬底以形成掺杂的结构，且低能电子用于中和积聚于衬底组件328的表面上的电荷。
离子植入室301的对应部分分别借助于泵320、342和346经由管线318、340和344排空。
图3是根据本发明的一个阐释性实施例被配置成将气体递送至等离子体浸没枪的气体供应组件的示意图。
等离子体浸没枪480在图3中显示为与三个气体供应包装414、416和418呈流体接收关系配置，用于说明气体供应组件的各种操作模式。气体供应包装418包括具有阀头组件434的器皿432，所述组件具有连接于气体馈送线460的排出口436。阀头组件434配备有手轮442，用于手动调整阀头组件中的阀门，从而使其如所需在完全打开与完全闭合位置之间转变以达成分配操作，或者使气体混合物封闭存储于器皿432中。手轮442可由制动阀取代，自动控制所述制动阀以调节阀头组件中的阀门的设置，例如，可操作地连接于CPU 478的含气制动阀。
器皿432含有原位含氟气体/惰性气体混合物，其可例如包含5体积％的氟气体作为原位含氟气体，和95体积％的氙气作为惰性气体。如所示的气体馈送线460在其中含有流量控制阀462。流量控制阀462配备有自动制动阀464，所述自动制动阀具有使制动阀与CPU478连接的信号传送线466，由此CPU 478可在信号传送线466中将控制信号传送至制动阀以调整阀门462的位置，从而相应地控制含氟气体/惰性气体混合物自器皿432向等离子体浸没枪组件480的流动。
作为将原位含氟气体/惰性气体混合物供应至等离子体浸没枪的替代方案，如在器皿432中以预混合形式存在，图3的气体供应组件包括可供替代的配置，其中流体供应包装414包括器皿420中的惰性气体，且其中流体供应包装416包括器皿426中的含氟气体。
流体供应包装414包括包括具有阀头组件422的器皿420，所述组件具有连接于气体馈送线444的排出口424，如前述用于自器皿420分配惰性气体。阀头组件配备有手轮438，其如流体供应包装418的情况下，可由可操作地连接于CPU 478的自动制动阀替代。
同样地，流体供应包装416包括具有阀头组件428的器皿426，所述组件具有连接于气体馈送线452的排出口430，如前述用于自器皿426分配惰性气体。阀头组件配备有手轮440，其可由可操作地连接于CPU 478的自动制动阀替代。
在图3***中，惰性气体馈送线444含有流量控制阀446，其配备有通过信号传送线450可操作地连接于CPU 478的制动器448。相应地，含氟气体馈送线452含有流量控制阀454，其配备有通过信号传送线458可操作地连接于CPU 478的制动阀456。通过所述配置，CPU 478可如所需在程序上被配置成进行惰性气体自惰性气体供应器皿420的分配操作和含氟气体自含氟气体供应器皿426的分配操作。
如图3中阐释，流量控制阀446下游的惰性气体馈送线444包括连接于混合室486的末端馈送线部分482。同样地，流量控制阀454下游的含氟气体馈送线452包括连接于混合室486的末端馈送线部分484。通过此配置，惰性馈入气体和含氟气体可在对应末端馈送线部分中引入混合室中，用于其混合且随后自混合室486于气体馈送线488中流向等离子体浸没枪480。自混合室486排出的混合物的对应惰性气体和含氟气体组分的相对比例可通过适当调整对应气体馈送线444和452中的流量控制阀446和454而以可控方式设定。
作为图3***中的另一替代方案，惰性气体馈送线444可连接于以虚线图标显示的惰性气体馈送线490，其用于将惰性气体直接引入至等离子体浸没枪设备，例如，直接引入至所述设备的电弧室。相应地，含氟气体馈送线452可连接于以虚线图标显示的含氟气体馈送线492，其用于将含氟气体直接引入至等离子体浸没枪设备，例如，直接引入至所述设备的电弧室。以此方式，将共流的惰性气体与含氟气体流直接引入至等离子体浸没枪，且使其在设备的电弧室中互相混合。
还可操作图3***，从而在安置有等离子体浸没枪480的植入器设备的离子植入操作期间使惰性气体自器皿420连续流向等离子体浸没枪480，而同时，仅间歇地(例如，以预定周期间隔)将含氟气体自器皿426引入至等离子体浸没枪，从而在所述预定周期间隔中、或者以定期方式引发清理作用和细丝的再金属化。
如图3***中操作的又另一变型，通过再含氟气体馈送线452、492和/或末端馈送线部分484中适当装设阀门，在惰性气体并行流向等离子体浸没枪期间或者在惰性气体向等离子体浸没枪的流动已结束后，含氟气体可以定期间隔或者在必要时单独流向等离子体浸没枪，从而仅有含氟气体流向等离子体浸没枪设备。阀门装设可适应所述含氟气流的单独独立操作，惰性气体并不同时流向等离子体浸没枪，且如操作的另一模式，可例如通过适当连接于CPU 478以将含氟气体转至混合室486从而与流向混合室的惰性气体混合而调整阀门。
因此，应理解可以各种方式配置图3***以适应多种操作模式，包括使预混合的惰性气体/含氟气体自单一气体供应器皿流出，使惰性气体与含氟气体共同流向等离子体浸没枪，使惰性气体和含氟气体共同流向等离子体浸没枪上游的混合室，在惰性气体同时或不同时流向等离子体浸没枪的情况下(定期或间歇清理模式)将含氟气体定期引入至等离子体浸没枪，或经由混合室将含氟气体引入至惰性气流。相应地，应理解所述***中阐释性显示的CPU 478可包含任何合适类型的处理器，包括特殊目标程序计算器、可程序逻辑控制器、微处理器等，且CPU可为可程序的，其被配置成进行任何前述涉及含氟气体的操作模式。
最终，应理解如本文以各种方式所公开，含氟气体在等离子体浸没枪操作中的效用在所属领域中取得显著进展，其能够显著增加等离子体浸没枪的操作寿命，且提升离子植入***的总体效率。
尽管本发明已参照特定方面、特征和示意性实施例在本文中阐述，应了解本发明的效用不因此具有局限性，而延伸且涵盖将基于本文中的说明书向本发明领域的普通技术人员表明自身的大量其它变型、变体和替代实施例。相应地，如在下文中所主张的本发明意欲概括地理解和解释为包括在其精神和范围内的所有这些变型、变体和替代实施例。
实例1
使用Xe气的束流测试
使用具有石墨电弧室的Bernas离子源。离子束条件如下：电弧电压：50V；电弧电流：0.75A；引出电压：20kV；抑制电压：3kV。所用惰性气体是氩气，其以1sccm或1.5sccm的速率流入电弧室中。含氟气体是以2％气体混合物(Ar+NF3)使用的NF3，相当于0.021sccm(1sccm Ar流)或0.031sccm(1.5sccm Ar流)的流动速率。在所述气流下操作电弧室持续总计11小时，且在操作时段之后检查所述源，且测量细丝重量，且结果显示于表1中。
表1
源# 氩气(sccm) NF3(％) 细丝重量变化(g)
1 1 0 -0.037
2 1 2％ -0.021
3 1.5 0 -0.030
4 1.5 2％ -0.006
相关于细丝重量损失，所有细丝重量变化均为负的。当存在氟气体NF3时，细丝重量损失显著减少。通过将氩气流自1sccm增加至1.5sccm，观测到细丝重量损失进一步减少，其使重量损失更接近于零。

Claims (20)

1.一种用于将气体递送至等离子体浸没枪PFG的气体供应组件，其包含：
流体供应包装，其被配置成将惰性气体递送至PFG以产生惰性气体等离子体，所述惰性气体等离子体包括用于在离子植入操作中调节衬底的表面电荷的电子；和
含氟气体，其与所述惰性气体混合，或位于单独气体供应包装中，所述包装被配置成相对于惰性气体的递送同时或依序将所述含氟气体递送至所述PFG，其中所述含氟气体是含钨气体，和
其中所述组件被配置成递送体积在所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的0.75至4％范围内的所述含氟气体，
其中所述PFG包含细丝，在操作所述PFG的时段期间，在引入所述含氟气体和引入所述惰性气体的同时，电流流过所述细丝，且所述细丝的重量损失小于在相同时段和操作条件下但不引入所述含氟气体时细丝的重量损失。
2.根据权利要求1所述的气体供应组件，其被配置成递送体积在所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的1至3％范围内的所述含氟气体。
3.根据权利要求2所述的气体供应组件，其被配置成递送体积在所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的1.5至2.5％范围内的所述含氟气体。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述含氟气体是WF6。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述惰性气体包含以下中的至少一种：氩气、氦气、氖气、氮气、氙气和氪气。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述含氟气体于所述惰性气体流体供应包装中，与所述惰性气体混合。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述含氟气体于单独含氟气体供应包装中，且所述组件进一步包含流动线路***，其被配置成接收来自所述含氟气体供应包装的含氟气体和来自所述惰性气体流体供应包装的惰性气体，用于使其混合以形成用于分配至所述等离子体浸没枪的惰性气体与含氟气体的混合物。
8.根据权利要求7所述的气体供应组件，其中所述流动线路***包含(i)混合腔室，其被配置成接收来自其对应流体供应包装的所述含氟气体和所述惰性气体，用于使其混合以形成用于分配至所述PFG的含氟气体与惰性气体的所述混合物，或(ii)阀门，其被配置成能够在所述混合腔室中选择性地混合所述含氟气体与所述惰性气体，且另外能够使所述含氟气体和所述惰性气体选择性地分别流至所述PFG。
9.根据权利要求7所述的气体供应组件，其进一步包含处理器，其被配置成控制来自所述含氟气体供应包装的含氟气体的分配和来自所述惰性气体供应包装的惰性气体的分配。
10.根据权利要求9所述的气体供应组件，其中所述处理器被配置成控制惰性气体的分配，从而在离子植入期间连续分配惰性气体，且所述处理器被配置成控制含氟气体的分配，从而在惰性气体分配期间间歇性分配含氟气体，或从而在分配惰性气体之后依序分配含氟气体。
11.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述含氟气体可有效地自所述等离子体浸没枪中的材料沉积物产生挥发性反应产物气体，或所述含氟气体可引起所述等离子体浸没枪中等离子体生成细丝的再金属化，或二者均可发生。
12.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的气体供应组件，其中所述流体供应包装是内部压力调整的气体供应器皿或基于吸附剂的气体供应器皿。
13.一种改进等离子体浸没枪PFG性能的方法，其包含
将含氟气体引入PFG中，所述PFG包含细丝，和
将惰性气体引入所述PFG中，其中所述PFG在以下条件中的一或多个下操作：0至90伏特范围内的电弧电压；0至10安培范围内的电弧电流，0至30千伏范围内的引出电压，0至5千伏范围内的抑制电压，其中
所引入的所述含氟气体在所引入的所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的0.75至4％范围内，和其中所述含氟气体是含钨气体，
其中在操作所述PFG的时段期间，在引入所述含氟气体和引入所述惰性气体的同时，电流流过所述细丝，且所述细丝的重量损失小于在相同时段和操作条件下但不引入所述含氟气体时细丝的重量损失。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述惰性气体以3标准立方厘米/分钟(SSCM)或更小的流动速率引入所述PFG中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性气体以0.1至3SSCM范围内的流动速率引入所述PFG中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述惰性气体以0.5至2SSCM范围内的流动速率引入所述PFG中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述惰性气体以0.75至1.75SSCM范围内的流动速率引入所述PFG中。
18.根据权利要求13至17中任一权利要求所述的方法，其中引入所述含氟气体和所述惰性气体，从而存在(i)体积在所述含氟气体和所述惰性气体的总体积的0.75％至4％范围内的所述含氟气体；或(ii)摩尔比(a:b)在1:9至1:999范围内的(a)所述氟气体的氟与(b)惰性气体。
19.根据权利要求13所述的方法，其中相较于在相同时段和操作条件下细丝的重量损失，任何重量损失均减少超过50％。
20.根据权利要求19所述的方法，其中相较于在相同时段和操作条件下细丝的重量损失，任何重量损失均减少超过25％。
CN201880081071.5A 2017-12-15 2018-11-14 供等离子体浸没枪(pfg)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件 Active CN111492458B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762599098P 2017-12-15 2017-12-15
US62/599,098 2017-12-15
PCT/US2018/061052 WO2019118121A1 (en) 2017-12-15 2018-11-14 Methods and assemblies using flourine containing and inert gasses for plasma flood gun (pfg) operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111492458A CN111492458A (zh) 2020-08-04
CN111492458B true CN111492458B (zh) 2024-04-12

Family

ID=66814662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880081071.5A Active CN111492458B (zh) 2017-12-15 2018-11-14 供等离子体浸没枪(pfg)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10622192B2 (zh)
JP (1) JP7418331B2 (zh)
KR (1) KR20200089764A (zh)
CN (1) CN111492458B (zh)
TW (1) TWI700727B (zh)
WO (1) WO2019118121A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11257921B2 (en) * 2019-04-18 2022-02-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture
KR20220032621A (ko) 2019-07-18 2022-03-15 엔테그리스, 아이엔씨. 아크 챔버 물질들의 혼합물을 갖는 이온 주입 시스템
US20240035154A1 (en) * 2022-07-27 2024-02-01 Applied Materials, Inc. Fluorine based cleaning for plasma doping applications

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007127865A2 (en) * 2006-04-26 2007-11-08 Advanced Technology Materials, Inc. Cleaning of semiconductor processing systems
CN101727024A (zh) * 2008-10-14 2010-06-09 诺发***有限公司 基于h2化学过程中的高剂量植入剥离(hdis)
CN102549705A (zh) * 2009-10-01 2012-07-04 普莱克斯技术有限公司 用于离子源组件清洗的方法
WO2017117053A1 (en) * 2015-12-27 2017-07-06 Entegris, Inc. Improving ion implant plasma flood gun (prg) performance by using trace insitu cleaning gas in sputtering gas mixture

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8905073D0 (en) * 1989-03-06 1989-04-19 Nordiko Ltd Ion gun
US5314540A (en) * 1991-03-22 1994-05-24 Nippondenso Co., Ltd. Apparatus for forming diamond film
US7767561B2 (en) * 2004-07-20 2010-08-03 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation reactor having an ion shower grid
US7411353B1 (en) * 2007-05-11 2008-08-12 Rutberg Alexander P Alternating current multi-phase plasma gas generator with annular electrodes
KR101755970B1 (ko) * 2008-02-11 2017-07-07 엔테그리스, 아이엔씨. 이온 공급원 챔버를 포함하는 이온 주입 시스템의 성능 향상 및 수명 연장 방법
US8062965B2 (en) 2009-10-27 2011-11-22 Advanced Technology Materials, Inc. Isotopically-enriched boron-containing compounds, and methods of making and using same
EP3267470A3 (en) * 2012-02-14 2018-04-18 Entegris, Inc. Carbon dopant gas and co-flow for implant beam and source life performance improvement
US20130341761A1 (en) * 2012-06-20 2013-12-26 Ashwini K. Sinha Methods for extending ion source life and improving ion source performance during carbon implantation
US9299536B2 (en) * 2013-10-17 2016-03-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Wide metal-free plasma flood gun
US9070538B2 (en) * 2013-10-25 2015-06-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Pinched plasma bridge flood gun for substrate charge neutralization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007127865A2 (en) * 2006-04-26 2007-11-08 Advanced Technology Materials, Inc. Cleaning of semiconductor processing systems
CN101727024A (zh) * 2008-10-14 2010-06-09 诺发***有限公司 基于h2化学过程中的高剂量植入剥离(hdis)
CN102549705A (zh) * 2009-10-01 2012-07-04 普莱克斯技术有限公司 用于离子源组件清洗的方法
WO2017117053A1 (en) * 2015-12-27 2017-07-06 Entegris, Inc. Improving ion implant plasma flood gun (prg) performance by using trace insitu cleaning gas in sputtering gas mixture

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200089764A (ko) 2020-07-27
US20190189402A1 (en) 2019-06-20
WO2019118121A1 (en) 2019-06-20
TWI700727B (zh) 2020-08-01
JP2021507465A (ja) 2021-02-22
US10622192B2 (en) 2020-04-14
TW201931429A (zh) 2019-08-01
CN111492458A (zh) 2020-08-04
JP7418331B2 (ja) 2024-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109119316B (zh) 含硼掺杂剂组合物、使用其的***和方法
TWI632598B (zh) 用於植入束與源壽命性能改善的碳摻雜物氣體與共流
CN111492458B (zh) 供等离子体浸没枪(pfg)操作的使用含氟和惰性气体的方法和组件
KR20130097758A (ko) 동위원소-농축된 붕소-함유 화합물, 및 이의 제조 및 사용 방법
CN108369886B (zh) 通过在溅射气体混合物中使用痕量原位清洁气体改善离子布植等离子体浸没枪(pfg)性能
JP3099819B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR102202345B1 (ko) 질소 이온 주입에서의 이온 소스 성능 개선을 위한 플루오르화된 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant