TWI401723B - 由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置 - Google Patents

由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI401723B
TWI401723B TW097147091A TW97147091A TWI401723B TW I401723 B TWI401723 B TW I401723B TW 097147091 A TW097147091 A TW 097147091A TW 97147091 A TW97147091 A TW 97147091A TW I401723 B TWI401723 B TW I401723B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
ion beam
cluster ion
gas cluster
chamber
Prior art date
Application number
TW097147091A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200947498A (en
Inventor
John J Hautala
Matthew C Gwinn
Jerald P Dykstra
Original Assignee
Tel Epion 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 Tel Epion Inc filed Critical Tel Epion Inc
Publication of TW200947498A publication Critical patent/TW200947498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI401723B publication Critical patent/TWI401723B/zh

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
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/026—Cluster ion sources
    • 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
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26566—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation of a cluster, e.g. using a gas cluster ion beam
    • 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
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/08—Ion sources
    • H01J2237/0812—Ionized cluster beam [ICB] sources
    • 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
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • 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
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30455—Correction during exposure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置
本發明係大致關於用以形成氣體團簇離子束之方法與裝置，尤關於用以對從氣體混合物形成之氣體團簇離子束對工作件之照射進行控制的方法與裝置。
氣體團簇離子束(GCIB)處理裝置係用以產生用於處理表面的團簇離子束。在此敘述中，氣體團簇定義為奈米大小的材料聚合物，在標準溫度及壓力下呈氣態。此般氣體團簇通常由數個到數千個鬆散地結合之聚合物所構成而形成團簇。該等團簇可藉由電子轟擊或其他方式而離子化，使氣體團簇形成為具有可控能量的指向性集束。此般離子各個通常帶正電，其正電電量為q ．e(其中，e為電荷，q 為代表團簇離子電荷狀態之1以上的整數)。未離子化的團簇亦可能存在於團簇離子束中。較大尺寸的團簇離子通常最有用，因為其每個團簇離子具有攜帶大能量的能力，而每個個別分子仍僅帶有適中的能量。團簇撞擊基板時會分解，而各獨立的分子僅帶有總團簇能量的一小部分能量。因此，較大的離子團簇具有相當大的衝擊效果，但此衝擊效果僅限於非常淺的表面區域內。此使氣體團簇在各種表面修正處理中有效，而又不會傾向產生在習知單分子離子束處理中特別具有之較深的次表面損壞。
目前可用的團簇離子源會產生具有尺寸廣泛分佈N的團簇離子(其中，N=各團簇離子的分子數量；以單原子氣體如氬為例，在本文中，該單原子氣體的一原子會被當作一分子，且該單原子氣體的一離子化原子會被當作一分子離子，或作單分子離子)。許多有用的表面處理效果能藉由用GCIB轟擊表面而達成。這些處理效果包括但不限於清潔、平坦化、蝕刻、摻雜及膜形成或成長。
為了形成氣體團簇，一加壓來源氣體被噴射穿過噴嘴而進入真空，形成一超音速氣體噴流。而因噴流膨脹造成的冷卻，會使噴流中的氣體凝結成團簇，各團簇由數個到數千個微弱結合之原子或分子所構成。在許多應用中，從如氬之稀有氣體或從如氧之反應氣體所產生的氣體團簇相當有用。然而，對具有特定期望化學劑量反應(stoichiometry)之特定應用如半導體摻雜、反應性蝕刻或膜的沉積而言，理想上是從含有在已知混合中超過一種氣體之氣體混合物形成氣體團簇。此般混合氣體在使用之前，可立即從氣體供應商購買其預先混合的態樣，或從個別純的來源氣體混合，利用質量流控制器或其他混合用控制器達到所需混合物。
如同許多集束處理，用GCIB處理一表面需要對離子束狀態及離子束劑量的謹慎控制。離子束的劑量測定通常由對離子束遞送到正被處理之表面的每單位表面電荷(charge-per-unit-surface)積分而完成。就GCIB而言，除了離子束劑量之外，其他因素尚能影響處理結果。除了遞送的劑量之外，GCIB的平均團簇離子電荷狀態、平均團簇離子質量及平均團簇離子能量皆能影響GCIB入射到一表面的表面處理結果。
在氣體團簇離子束處理必須使用從混合氣體形成之氣體團簇的應用中，除了劑量控制及其他離子束參數控制外，通常在為了達成成功處理的要求下，吾人須確切知道氣體團簇離子中之氣體種類的混合，因此吾人通常亦須確切知道來源氣體之成分氣體的混合或比例。舉例而言，沉積膜的摻雜及/或化學劑量的精確性直接從屬於來源氣體混合物之氣體成分的比例(以及從屬於其他因素)。一批處理失敗的半導體晶圓或其他GCIB處理的產品會造成成本上相當損失。
再者，通常理想上是對來源氣體的混合物或氣體團簇離子的組成進行製程檢驗，以確保正在使用正確的氣體混合物，及/或確保能產生正確的氣體團簇離子組成。然而，對於在GCIB處理裝置中使用之前，對預混氣體瓶進行化學分析將所費不柴，或可能是不切實際的。又，在其他情況中，一氣體混合物可在GCIB裝置儀器本身中形成。在此般情況中，習知GCIB處理裝置並無法控制用以結合形成氣體混合物之個別處理氣體的流動。
針對這些及其他原因，吾人便需改良的GCIB處理裝置及方法，以控制用以形成氣體團簇離子束之氣體混合物的組成。
本發明包含用以控制從氣體混合物中複數之處理氣體形成之氣體團簇離子束以及控制以此氣體團簇離子束處理之工作件的方法及裝置。該氣體混合物可為預混及/或在形成氣體團簇離子束之裝置中混合。本發明之該等方法及裝置提供對有關氣體混合物組成之氣體分析資料進行測量，並回應所測氣體分析資料而使用所測資料來修正照射工作件之氣體團簇離子束的處理，及/或修正氣體混合物，以符合預定要求。該氣體分析資料可從自一或更多個氣體源到氣體團簇離子束形成裝置流動之氣體混合物推導得到，或可從氣體團簇離子束處理裝置之真空容器內之殘留氣體的樣本推導得到。根據本發明複數之實施例，該氣體分析資料可從具有在氣體團簇離子束處理裝置之各區域中廣泛壓力範圍的氣體或殘留氣體推導得到。
參考圖1，GCIB處理裝置100的典型配置包括一真空容器102，其分割成三個連通腔室，即供應源腔室104、離子化/加速腔室106及處理腔室108。此三腔室102、104、108藉由真空泵系統146a、146b、146c分別抽氣成適合操作的壓力。
儲存在第一氣體源111的第一可凝結來源氣體112(如氬或氮或預混氣體混合物)係在加壓的情況下通過第一氣體關閉閥115，並通過第一氣體計量閥113、氣體歧管238及氣體進給管114而進入留滯腔室116。儲存在選擇性第二氣體源230的選擇性第二可凝結來源氣體232(如二氧化碳、氧、二硼烷、NF3 、矽烷、鍺烷、或預混氣體混合物)係選擇性地在加壓的情況下通過第二氣體關閉閥236，並通過第二氣體計量閥234。當來源氣體112及232兩者皆被使用時，其二者進入氣體進給管114之前，先在氣體歧管238中混合。氣體源111及230係位於真空容器102的外部。雖然圖1中未繪示，針對氣體歧管238中產生之大約混合物的開放式迴路設定而言，氣體計量閥113及234可接受電子式控制或遠端控制。
留滯腔室116中的氣體或氣體混合物通過適當形狀之噴嘴110而噴射進入實質上較低壓力的真空。如此形成超音速氣體噴流118。因噴流膨脹造成的冷卻，會使噴流118一部分凝結成團簇，各團簇由數個到數千個微弱結合之原子或分子所構成。一氣體分離器開孔120將尚未凝結成氣體團簇噴流的氣體分子部分地從氣體團簇分離，俾將下游區域的壓力最小化，因下游區域若有此般高壓是會造成損壞的(如離子化器122、高電壓電極126、處理腔室108)。適用的可凝結來源氣體112包括但不必要限於氬、氮、二氧化碳、氧及其他氣體及/或氣體混合物。
在含有氣體團簇的超音速氣體噴流118形成之後，氣體團簇在離子化器122中離子化。離子化器122通常是電子衝擊離子化器，其在噴流穿過離子化器122之處，從一或更多個白熾燈絲124產生熱電子，並加速、引導電子，使電子撞擊氣體噴流118中的氣體團簇。此電子衝擊將電子從氣體團簇中彈射出，導致部分的氣體團簇離子化後帶正電。某些氣體團簇可能有一個以上的電子被彈射出，因而使其離子化後具有多價數。
一組適當偏壓的高電壓電極126從離子化器122擷取氣體團簇離子，形成一離子束，接著將這些團簇離子加速到具有期望能量(通常加速電位為數百V到數十kV)，並將該等團簇離子聚焦而形成氣體團簇離子束(GCIB)128。燈絲電源136提供燈絲電壓Vf ，以加熱離子化器燈絲124。陽極電源134提供陽極電壓VA ，以加速從燈絲124發射出的熱電子，使熱電子照射含有氣體噴流118的氣體團簇而產生離子。擷取電源138提供擷取電壓VE 而偏壓一高電壓電極，以從離子化器122之離子化區域中擷取離子，並形成GCIB 128。加速器電源140提供加速電壓VAcc 而相對於離子化器122偏壓一高電壓電極，俾造成總GCIB加速電位等於VAcc 。一或更多個透鏡電源(如142、144繪示為範例)可設置來用聚焦電壓(如VL1 、VL2 )偏壓高電壓電極，以聚焦GCIB128。
一工作件152可為待GCIB處理之半導體晶圓或其他種類之工作件，該工作件被工作件支座150所固持，並安置於GCIB128的路徑上。因為大多數應用考量對大型工作件處理後要有空間均勻的結果，掃描系統較理想地被用來跨大片區域以GCIB 128均勻掃描，以產生空間上的均勻結果。GCIB 128係為靜止，其具有GCIB軸129，而工作件152以機械式掃描通過GCIB 128，將GCIB 128的效果分佈在工作件152的一表面上。
一X掃描致動器202以X掃描運動208的方向(進出紙張平面)提供工作件152的線性運動。一Y掃描致動器204以Y掃描運動210的方向提供工作件150的線性運動，該運動210通常垂直於X掃描運動208。X掃描與Y掃描運動的組合以光柵式掃描運動移動工作件支座150所固持的工作件152而穿過GCIB 128，以造成藉由用於工作件152處理之GCIB 128在工作件152一表面上均勻(或其他設定)照射。
工作件支座150將工作件152安置成與GCIB 128之一軸形成一角度，俾使GCIB 128與工作件152之該表面形成一離子束入射角度206。離子束入射角度206可為90度或其他角度，但通常為90度或接近90度。進行Y掃描時，工作件152及工作件支座150分別從圖中所示位置移動到由符號152A、150A代表的替代位置A。在兩位置之間移動時，工作件152被掃描過GCIB 128，而在兩個極端位置時，工作件152完全移動到GCIB 128的路徑之外(過度掃描(over-scanned))。雖然並未明示於圖1，類似的掃描及過度掃描能在(通常)正交的X掃描運動208方向執行(進出紙張平面)。
一離子束電流感測器218係設置在GCIB 128的路徑上超過工作件支座150之處，俾使當工作件支座150被掃瞄超出GCIB 128的路徑時，攔截GCIB 128的一樣本。離子束電流感測器218通常為一法拉第杯或其相似物，其除了離子束入口之開口之外皆為封閉，並通常用一電絕緣架座212固定在真空容器102的器壁上。
一控制器220可為微電腦型控制器，其透過電纜216連接到X掃描致動器202及Y掃描致動器204，並控制X掃描控制器202及Y掃描控制器204，俾使將工作件152放入GCIB 128或從GCIB 128取出工作件152，以及相對於GCIB 128均勻地掃描工作件152，以達期望之GCIB 128對工作件152的處理。控制器220經由電纜214中之電性導線接收由離子束電流感測器218所收集的取樣離子束電流，以藉由當預定期望劑量已被遞送時，能將工作件152從GCIB 128移開，藉此監視GCIB並控制工作件152接收的GCIB劑量。雖未繪示，控制器220可為一般用途電腦或控制在GCIB處理裝置100操作上所需之多重功能(或全部功能)的控制器，該等功能包括操作者介面功能、製程監視及警報功能，以及若發生系統故障時中止GCIB處理的能力。
一選擇性的殘留氣體分析器240具有開口242，其用以從處理腔室108內氣態環境供給低壓氣體。殘留氣體分析器240係藉由電纜244連接到一殘留氣體分析器控制器246，殘留氣體分析器控制器246選擇性地分析、顯示處理腔室108中低壓氣體的分壓。此資訊可用於偵錯用途。
參考圖2，其中與圖1相同的元件有相同的元件符號，一GCIB處理裝置300與GCIB處理裝置100(圖1)的結構類似，但包括根據本發明第一實施例的修正。氣體源111及/或230供給一加壓氣體混合物，使其通過氣體關閉閥115及/或氣體關閉閥236，並通過氣體計量閥318及/或氣體計量閥316、氣體歧管238及氣體進給管114而到達留滯腔室116，以從噴嘴110噴射出，形成團簇噴流118。氣體計量閥316、318可修正為接受遠端控制，俾使在各閥計量的氣體流動係由一控制器220獨立控制。
氣體進給管114中加壓氣體混合物的一樣本流經過一氣體取樣管302，並流經過一調節閥304而進入分析腔室306。從該分析腔室，氣體混合物流過調節閥312及排氣管314而進入真空，如供應源腔室104，如圖1所示，供應源腔室104藉由真空泵系統146a抽氣而維持在低壓。
分析腔室306包含一氣體分析器308，其能夠感測、分析氣體混合物中二者以上之組成物(即氣體混合物中的個別氣體)的相對濃度。此般相對濃度定義了氣體分析資料，該氣體分析資料能用於判定進入分析腔室306的氣體混合物組成。為了正常操作，此氣體分析器308通常需要受到分析之氣體的壓力在所用氣體分析器特有的特定限制範圍內。
氣體分析器308用以對來自氣體源111及/或230的氣體混合物的氣流取樣。如本說明書所述般，氣體分析器308更用以從氣體混合物樣本判定氣體分析資料，以及若當氣體混合物在可接受範圍之外時，用以產生有關用於用於控制氣體混合物及/或中止GCIB處理之氣體分析資料的信號。氣體分析器308可具有本技術領域中有通常知識者能瞭解的任何已知結構。
在一實施例中，氣體分析器308可為四極質譜儀殘留氣體分析器(RGA)，其通常最佳在約1×10-10 torr到約5×10-4 torr(約1.3×10-8 Pa到約6.7×10-2 Pa)之低壓範圍的環境中操作。RGA通常會將一容積之受分析氣體解離、離子化，而後運用一小型質譜儀來判定該氣體容積中各種組成物或種類的相對數量。在一替代性的實施例中，氣體分析器308可為微電漿發射光譜儀(MPES)，其通常最佳在約1×10-3 torr到約10torr(約0.13Pa到約1300Pa)之較高壓力範圍或甚至更高壓力範圍的環境中操作。MPES通常將受分析的氣體形成為電漿，並用光譜分析電漿的發射光，以判定氣體容積中各種組成物或種類的相對數量。
又在另一實施例中，氣體分析器308可為聲波氣體濃度感測器(AGCS)，其通常最佳在約20torr到約8000torr(約2.7×103 Pa到約1.1×106 Pa)之更高壓力範圍的環境中操作。AGCS通常藉由測量混合物之聲波屬性推測出具有已知組成氣體的氣體混合物，且當正被混合之氣體(包括預混氣體混合物)的分子量能被確實知悉時，AGCS是最有用的。本文中，「分析」一詞包括了對氣體混合物的量測，以確認所需的混合物組成物有正確比例，如此不必為了執行量測而實際將氣體混合物分解成組成物部分。舉例而言，氣體分析器308可測量氣體混合物的屬性，該屬性包括但不限於聲波屬性。
分析腔室306中的壓力係由對個別調節閥304、312之電導的調整來判定(或者藉由為該等調節閥之一或二者選定固定值)。雖然二個調節閥304、312係繪示作為例示用途，本技術領域中具有通常知識者當了解到，調節閥304、312之一或二者能被具有預定電導之一固定孔口(未繪示)所取代，或是調節閥304能被一壓力調節器所取代。據此，分析腔室306中的壓力PA 能被設定並維持在與本發明採用之氣體分析器308種類(不管是RGA、MPES、AGCS或其他)能成功操作相容的壓力範圍內。
氣體分析器308具有一開孔320，其使來自分析腔室306的氣體混合物樣本進入而接受分析。氣體分析器308藉由電纜310中的電性導線與控制器220連接。氣體分析器308透過電纜310接收所需電源及控制信號，並將含有與氣體混合物中二或更多組成物之相對規模相關之氣體分析資料的信號返還。舉例而言，以用於反應性蝕刻之氬、氧、NF3 的混合物為例，返還到控制器220的信號可包括混合物中Ar+ 、O+ 、N+ 、F+ 的相關振幅，該等振幅之判定係藉助於質譜分析方法，或電漿發射光分析，或適合所採用特定種類之氣體分析器308的其他量測手段。控制器220可判定二或更多組成物的比例，如Ar+ 、O+ 、F+ 離子，並計算出氬、氧、NF3 氣體在混合物中的比例。各種因素可能會影響各種氣體分析器的輸出信號，如氣體混合物中不同組成物之相對離子化效率。然而，此般差異能藉由對該使用已知混合物之一或多個氣體的量測系統根據習知技術進行校準而控管。
操作中，控制器220將由氣體分析器308(包括任何必要的校準)所測量之氣體組成物的比例進行比較。控制器220更判定從氣體進給管114取樣的的氣體是否在GCIB處理的預定容許限制內。若控制器220根據一或更多個氣體組成物之比例而將氣體混合物判定為在容許限制之外，控制器220能中止該處理，如藉由將工作件152從GCIB 128的路徑上完全地移除，俾使GCIB 128進入離子束電流感測器218，控制器220並能發送警報信號，以防止工作件在GCIB處理裝置300中受到不當處理。或者，在來自氣體源111及230之不同氣體在氣體歧管238中被混合的情況下，控制器220能將控制信號通過電纜310中的電性導線發送到氣體計量閥316及/或氣體計量閥318，以視情況增減閥316及318之一或二者中的流動，而回填氣體進給管114中的氣體混合物，並重新建立在GCIB處理需求之容許限制內的氣體混合物。
在一實施例中，吾人可使用二個氣體源111及230。第一氣體源111可包含如第一氣體A及第二氣體B的混合物，而第二氣體源230可包含純氣體B。在此實施例中，氣體源111中的氣體混合物包含與所需混合物相比之下具有氣體A稍微比氣體B多的混合物。因此，藉由相對於氣體源111而增加來自氣體源230的流動，產生在氣體歧管238中的混合物能稀釋到處理所需之準確的所需氣體混合物。
參考圖3，其中與圖1、2相同的元件有相同的元件符號，一GCIB處理裝置350與GCIB處理裝置300(圖2)的結構類似，但包括根據本發明第二實施例的修正。不如第一實施例中GCIB處理裝置100(圖1)般分析來自氣體進給管114的高壓氣體樣本，GCIB處理裝置350包括一氣體分析器360，其位於噴嘴110與分離器開孔120附近的供應源腔室104中。氣體分析器360具有開孔362，其用以容許供應源腔室104內經抽氣之氣態環境中的殘留氣體的樣本進入而接受分析。
氣體分析器360透過電纜364中的電性導線電性耦合到控制器220。氣體分析器360產生與所取樣的殘留氣體有關的信號，並將該等信號作為氣體分析資料經由電纜364與控制器220連接。氣體分析器360透過電纜364接收所需電源及控制信號，且將含有氣體混合物中二或更多組成物之相對規模之氣體分析資料的信號返還到控制器220。供應源腔室104通常在適合使用低壓範圍操作氣體分析器(如RGA)的壓力範圍下操作。從噴嘴110噴射出而不促進形成團簇噴流118的氣體不會通過分離器開孔120，而是在供應源腔室104中供給成低壓環境氣體，具有與從噴嘴110噴射出之混合物氣體相同的混合。
GCIB處理裝置350可選擇性地採用一線性致動器352，其致動軸桿354及附接之擋門358。致動器352將一可控往復運動356傳動至軸桿354及擋門358。擋門358可受控制地從氣體噴流118路徑上被移除(以進行正常GCIB處理)，或被導入氣體噴流118中，使噴流到達分離器開孔120並通過供應源腔室104之前將之攔截，以進行氣體混合物量測。當擋門358攔截氣體噴流118時，氣體團簇會解離，因此供應源腔室104中的壓力會實質增加。供應源腔室104中的壓力上升到一壓力範圍，使如MPES之高壓範圍操作氣體分析器能被用來作為氣體分析器360，用以分析來源氣體之混合。因為不期望的大氣較少洩漏進去供應源腔室104，此高壓操作可以減少測量來源氣體時的錯誤。
在任一情況下(未設置擋門358之低壓氣體分析器360，或設有擋門358之高壓範圍氣體分析器360)，供應源腔室104中來源氣體混合物的組成物係由氣體分析器360測量，且代表所測氣體混合物組成物之信號係作為回饋而從氣體分析器360返還到控制器220。該等信號可包括與從混合物形成之離子相關的振幅，該等振幅之判定係藉助於質譜儀，或電漿發射光分析，或適合所採用特定種類之氣體分析器360的其他量測手段。
控制器220將由氣體分析器360(包括任何必要的校準)所測量之氣體組成物的比例進行比較，並判定氣體混合物是否在GCIB處理之預定容許限制內。氣體混合物的數值範圍可由為GCIB處理建立之一上限值及一下限值所定義。若氣體混合物在容許限制之外，控制器220能中止該處理，舉例而言，藉由將工作件152從GCIB 128的路徑上完全地移出，俾使GCIB 128進入離子束電流感測器218，控制器220並能發送警報信號，以防止工作件152在GCIB處理裝置350中受到不當處理。或者，在來自氣體源111及230之不同氣體在氣體歧管238中被混合的情況下，控制器220能將控制信號經過電纜364中的電性導線發送到氣體計量閥316及/或氣體計量閥318，以視情況增減個別閥316及318或二者中的氣流，而回填氣體進給管114中的氣體混合物，使該氣體混合物在GCIB處理需求之容許限制內。
參考圖4，其中與圖1~3相同的元件有相同的元件符號，一GCIB處理裝置400與GCIB處理裝置100(圖1)的結構類似，但包括根據本發明第三實施例的修正。不如GCIB處理裝置100般分析來自氣體進給管114的高壓氣體樣本，GCIB處理裝置400包括一氣體分析器414，其位於分離器開孔120的下游。舉例而言，氣體分析器414可位於離子化/加速腔室106中，或於處理腔室108中(未繪示)。吾人已知，將氣體混合物組成分併入GCIB來源氣體中，並不必然造成具有與來源氣體混合物之組成相同的氣體團簇離子。
將氣體混合物中各種氣體併入GCIB 128中氣體團簇離子的程度不僅對來源氣體混合物有相依性，更對穿過噴嘴110之氣流流率有相依性。因此，若如本發明之第一及第二實施例般僅對來源氣體控制，可能是不足夠的。即使使用正確的來源氣體混合物，GCIB中氣體團簇離子的組成可能會隨噴嘴氣流而變化。據此，GCIB處理裝置400會測量及/或控制GCIB 128中氣體團簇的真正組成。
GCIB處理裝置400採用一線性致動器402，其致動軸桿404及附接之團簇解離腔室408。線性致動器402將一可控往復運動406傳動至軸桿404及解離腔室408。解離腔室408係從GCIB 128的路徑上可控制地移開(以進行正常GCIB處理)，或導入GCIB 128中，在GCIB 128到達工作件152或離子束電流感測器218之前將之攔截，以進行氣體混合物的量測。雖在此繪示解離腔室408係位於離子化/加速腔室106中，本技術領域中具有通常知識者將瞭解到，解離腔室408能位於分離器開孔218下游之任何便利之處，且該處係在GCIB 128衝擊工作件152或離子束電流感測器218或任何其他用以解離氣體團簇離子之物件之前。本技術領域中具有通常知識者亦將瞭解到，雖然圖4繪示解離腔室408位於高電壓電極126之下游(在GCIB加速之後)並攔截GCIB 128，解離腔室408亦能設置於(未繪示)分離器開孔120與離子化器122之間(在將未形成團簇之氣體從團簇分離之後，且在以離子化及加速步驟形成GCIB 128之前)，並在該二者之間從氣體噴流118攔截離子化與加速之前的非離子化團簇。
團簇解離腔室408具有開孔410及擋擊板412。線性致動器402用以操縱團簇解離腔室408，俾使GCIB 128(或者是氣體噴流118中的非離子化團簇)穿過開孔410後衝擊擋擊板412。衝擊時，GCIB 128中的氣體團簇離子會解離，造成解離腔室408的壓力PDC 上升到約1×10-3 torr到約10torr(約0.13Pa到約1300Pa)或更高壓力的範圍中。氣體分析器414能夠在高壓範圍中操作，且在特定實施例中，氣體分析器414可為MPES，透過開孔416與解離腔室408耦合。氣體分析器414針對GCIB 128中氣體團簇離子解離所造成的氣體混合物進行分析。
氣體分析器414透過電纜418中的電性導線與控制器220連接。氣體分析器414透過電纜418接收所需電源及控制信號，並將含有氣體混合物中二或更多個組成物之相對規模之資訊的信號返還到控制器220。
解離腔室408中氣態環境的組成氣體係由氣體分析器414所測量，且信號以氣體分析資料的形式返還到控制器220。該等信號可包括從混合物形成離子相關的振幅，該等振幅之判定係藉助於質譜儀，或電漿發射光分析，或適合所採用特定種類之氣體分析器360的其他量測手段。控制器220可判定二或更多個組成物之間的比例，並計算出GCIB 128中氣體團簇離子的比例。控制器220將由氣體分析器414(包括任何必要的校準)所測量之氣體組成物的比例進行比較，控制器220並判定從GCIB 128取樣的氣體是否在GCIB處理之預定容許限制內。若氣體混合物在容許限制之外，控制器能中止該處理，舉例而言，藉由將工作件152從GCIB 128的路徑上完全地移開，俾使GCIB 128進入離子束電流感測器218，控制器並能發送警報信號，以防止工作件在GCIB處理裝置400中受到不當處理。
或者，在預混氣體被氣體源111或230其中僅一者所供應的情況下，控制器220能將控制信號經過電纜418中的電性導線發送到氣體計量閥316或氣體計量閥318，以在適當之閥中適當地增減氣流，並修正從氣體混合物併入GCIB 128中氣體團簇離子之二個組成物的個別流率，使該混合物在GCIB需求之容許限制內。此外，在來自氣體源111及230之不同氣體在氣體歧管238中混合的其他情況下，控制器220能透過電纜418中的電性導線發送控制信號到氣體計量閥316及/或氣體計量閥318，以視情況增減閥316及318之一或二者中的氣流，以回填氣體進給管114中的氣體混合物，使該混合物回復到具有GCIB 128中氣體團簇離子中組成物的正常比例。
參考圖5，其中與圖1~4相同的元件有相同的元件符號，一GCIB處理裝置500與圖4中GCIB處理裝置的形式類似，但具有根據本發明第四實施例的修正。不如在第三實施例中，其中藉由將一可移除式的解離腔室***GCIB中，分析GCIB 128之解離氣體團簇離子的高壓氣體樣本，第四實施例利用既有之電流感測器218作為分析氣體團簇離子用之解離腔室。電流感測器218通常是一法拉第杯，其在離子束劑量的技術領域中為一熟知的杯狀容器。
GCIB 128中的氣體團簇離子在衝擊杯狀電流感測器218時會解離，增加感測器218中的壓力。電流感測器218通常測量由GCIB 128帶進感測器218的電荷，係為控制GCIB處理之劑量功能的一部分。在此第四實施例中，電流感測器218可能在此實施例中具有一杯狀，其亦用於測量打擊感測器的解離氣體團簇離子的組成物。因電流感測器218中氣體的高速解離率，感測器中的壓力會增加到約1×10-3 torr到約10torr(約0.13Pa到約1300Pa)或更高壓力的範圍內，其中能採用如MPES之高壓範圍操作感測器218作為氣體分析器。
一氣體分析器502經由開孔506及電性隔離管504連接到電流感測器218。電性隔離管504防止氣體分析器502對電流感測器218的附接不利地影響電流感測器218的離子束電流量測功能，同時容許解離氣體團簇離子的解離產物進入氣體分析器502。氣體分析器502對電流感測器218中氣體團簇離子之解離所造成的氣體混合物取樣並分析，而電流感測器218有效地作為氣體團簇離子之解離腔室。氣體分析器502透過電纜214與控制器220連接。氣體分析器透過電纜214接收所需能量及控制信號，並將含有氣體混合物中二或更多個組成物之相對規模之氣體分析資料的信號返還到控制器220。
電流感測器218中的氣體混合物的組成物係由氣體分析器502測量，且信號返還到控制器220，該等信號可包括有關從氣體混合物形成之離子的振幅，該等振幅之判定係藉助於電漿發射光分析，或適合所採用之特定種類氣體分析器502的其他量測手段。控制器220可判定二或更多個組成物的比例，並計算出GCIB 128中氣體團簇離子的比例。控制器220將由氣體分析器502(包括任何必要的校準)所測量之氣體組成物的比例進行比較，並從一或更多個氣體比例判定從GCIB 128取樣的氣體是否在GCIB處理之預定容許限制內。氣體混合物的數值範圍可由針對GCIB處理所建立之一上限值及一下限值所定義。
若氣體混合物在容許限制之外，控制器220能中止該處理，並能發送警報信號，以防止工作件在GCIB處理裝置500中受到不當處理。或者，在預混氣體被氣體源111或230其中僅一者供應的情況下，控制器220能將控制信號經過電纜508中的電性導線發送到氣體計量閥316或氣體計量閥318。控制信號係用以視情況增減閥316及318之一或二者中的氣流，並修正從氣體混合物併入GCIB 128中氣體團簇離子之二個組成物的個別流率，使該混合物在GCIB需求之容許限制內。此外，在來自氣體源111及230之不同氣體在氣體歧管238被混合的其他情況下，控制器220能將控制信號經過電纜508中的電性導線發送到氣體計量閥316及/或氣體計量閥318，以視情況增減閥316及318之一或二者中的氣流，以回填氣體進給管114中的氣體混合物，使該混合物回復到具有GCIB 128中氣體團簇離子之組成物的正常比例。
參考圖6，其中與圖1~5相同的元件有相同的元件符號，一GCIB處理裝置550與圖1中GCIB處理裝置的形式類似，但具有根據本發明第五實施例的修正。不如圖1中之習知技術般使用RGA作為獨立裝置來測量處理腔室108中的氣體壓力，本發明之第五實施例採用RGA或其他氣體分析器與控制器220連接之組合，而該RGA或其他氣體分析器係適當在處理腔室108中正常操作的低壓區域中(通常在約1×10-6 torr到約5×10-4 torr(約1.3×10-4 Pa到約6.7×10-2 Pa)的範圍內)操作，以主動控制GCIB的組成。[0055]在GCIB處理的操作期間，GCIB 128打擊工作件152、或電流感測器218或其他處理腔室108中的物件，並解離成其組成的氣體。一氣體分析器552具有容許氣體從處理腔室108進入氣體分析器552的開孔554。氣體分析器552分析處理腔室108中氣體團簇離子解離所造成的氣體混合物。氣體分析器552透過電纜556中的電性導線與控制器220連接。氣體分析器552透過電纜556接收所需電源及控制信號，並將含有具有氣體混合物中二或更多組成物之相對規模之氣體分析資料的信號返還到控制器220。
處理腔室108中氣體混合物的組成物係由氣體分析器552所測量，且信號返還到控制器220，該等信號可包括從氣體混合物形成之離子的相關振幅，該等振幅之判定係藉助於電漿發射光分析，或適合所採用特定種類之氣體分析器552的其他量測手段。控制器可判定二或更多個組成物的比例，並計算出GCIB 128中氣體團簇離子的比例。控制器220將由氣體分析器552(包括任何必要的校準)所測量之氣體組成物的比例進行比較，並判定從GCIB 128取樣的氣體是否在GCIB處理之預定容許限制之內。若氣體混合物在容許限制之外，控制器能中止該處理，並發送警報信號，以防止工作件在GCIB處理裝置中受到不當處理。
或者，在預混氣體被氣體源111或230其中僅一者供應的情況下，控制器220能將控制信號經由電纜556中的電性導線發送到氣體計量閥316或氣體計量閥318，以在適當的閥中視情況增減氣流，而修正從氣體混合物併入GCIB 128中氣體團簇離子之二個組成物的個別流率，使該混合物在GCIB需求之容許限制內。此外，在來自氣體源111、230之不同氣體在氣體歧管238中被混合的其他情況下，控制器220能將控制信號經由電纜556中的電性導線發送到氣體計量閥316及/或氣體計量閥318，以視情況增減閥316及318之一或二者中的氣流，而回填氣體進給管114中的氣體混合物，使該混合物回復到具有GCIB 128中氣體團簇離子中組成物的正常比例。
雖然本發明已由各實施例所詳細說明，本申請人並非欲以所述細節限制後附之申請專利範圍的範圍。習知技藝者將了解額外的優點及修正。因此，本發明之廣泛實施態樣並不受限於特定細節、代表性的裝置及方法以及說明用及繪示範例。據此，與相關細節不同之修正可在不背離本案發明概念之範圍與精神的情況下進行。
100．．．GCIB處理裝置
102．．．真空容器
104．．．供應源腔室
106．．．離子化/加速腔室
108．．．處理腔室
110．．．噴嘴
111．．．第一氣體源
112．．．第一可凝結來源氣體
113．．．第一氣體計量閥
114．．．氣體進給管
115．．．第一氣體關閉閥
116．．．留滯腔室
118．．．氣體噴流
120．．．分離器開孔
122．．．離子化器
124．．．燈絲
126．．．高電壓電極
128．．．氣體團簇離子束(GCIB)
129．．．GCIB軸
134．．．陽極電源
136．．．燈絲電源
138．．．擷取電源
140．．．加速器電源
142、144．．．透鏡電源
146a、146b、146c．．．真空泵系統
150．．．工作件支座
150A、152A．．．替代位置
152．．．工作件
202．．．X掃描致動器
204．．．Y掃描致動器
206．．．離子束入射角度
208．．．X掃描運動
210．．．Y掃描運動
212．．．電絕緣架座
214．．．電纜
216．．．電纜
218．．．離子束電流感測器
220．．．控制器
230．．．第二氣體源
232．．．第二可凝結來源氣體
234．．．第二氣體計量閥
236．．．第二氣體關閉閥
238．．．氣體歧管
240．．．殘留氣體分析器
242．．．開口
244．．．電纜
246．．．殘留氣體分析器控制器
300．．．GCIB處理裝置
302．．．氣體取樣管
304．．．調節閥
306．．．分析腔室
308．．．氣體分析器
310．．．電纜
312．．．調節閥
314．．．排氣管
316、318．．．氣體計量閥
320．．．開孔
350．．．GCIB處理裝置
352．．．致動器
354．．．軸桿
356．．．往復運動
358．．．擋門
360．．．氣體分析器
362．．．開孔
364．．．電纜
400．．．GCIB處理裝置
402．．．致動器
404．．．軸桿
406．．．往復運動
408．．．團簇解離腔室
410．．．開孔
412．．．擋擊板
414．．．氣體分析器
416．．．開孔
418．．．電纜
502．．．氣體分析器
504．．．電性隔離管
508．．．電纜
550．．．GCIB處理裝置
552．．．氣體分析器
554．．．開孔
556．．．電纜
隨附圖式係列入本說明書並為其中之一部分，用以說明本發明之實施例，再與上述發明內容及實施方式之敘述一併解讀時，用以解釋本發明之原理。
圖1係根據習知技術而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
圖2係根據本發明一實施例而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
圖3係根據本發明一替代實施例而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
圖4係根據本發明一替代實施例而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
圖5係根據本發明一替代實施例而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
圖6係根據本發明一替代實施例而繪示一GCIB處理裝置的概略圖。
102．．．真空容器
104．．．供應源腔室
106．．．離子化/加速腔室
108．．．處理腔室
110．．．噴嘴
111．．．第一氣體源
112．．．第一可凝結來源氣體
114．．．氣體進給管
115．．．第一氣體關閉閥
116．．．留滯腔室
118．．．氣體噴流
120．．．分離器開孔
122．．．離子化器
124．．．燈絲
126．．．高電壓電極
128．．．氣體團簇離子束(GCIB)
129．．．GCIB軸
134．．．陽極電源
136．．．燈絲電源
138．．．擷取電源
140．．．加速器電源
142、144．．．透鏡電源
146a、146b、146c．．．真空泵系統
150．．．工作件支座
150A、152A．．．替代位置
152．．．工作件
202．．．X掃描致動器
204．．．Y掃描致動器
206．．．離子束入射角度
208．．．X掃描運動
210．．．Y掃描運動
212．．．電絕緣架座
214．．．電纜
216．．．電纜
218．．．離子束電流感測器
220．．．控制器
230．．．第二氣體源
232．．．第二可凝結來源氣體
236．．．第二氣體關閉閥
238．．．氣體歧管
300．．．GCIB處理裝置
302．．．氣體取樣管
304．．．調節閥
306．．．分析腔室
308．．．氣體分析器
310．．．電纜
312．．．調節閥
314．．．排氣管
316、318．．．氣體計量閥
320．．．開孔

Claims (23)

  1. 一種氣體團簇離子束裝置，用以將從一氣體混合物所產生之一氣體團簇離子束照射一工作件，該氣體團簇離子束裝置包含：一真空容器，含有複數之殘留氣體；一氣體團簇離子束源，設置於該真空容器中，該氣體團簇離子束源用以產生含有該氣體混合物之複數之氣體團簇的一氣體噴流，並用以從該氣體噴流產生該氣體團簇離子束；一工作件支座，用以在該真空容器內支撐該工作件，使該工作件接受該氣體團簇離子束的照射；一氣體分析器，與該真空容器耦合，該氣體分析器用以分析該真空容器內的該等殘留氣體，並產生氣體分析資料；及一控制器，與該氣體分析器耦合，該控制器用以回應從該氣體分析器傳遞來的該氣體分析資料，而修正對該工作件的照射。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體團簇離子束裝置，其中，該控制器用以基於從該氣體分析器傳遞來的該氣體分析資料而計算複數之控制信號，且該氣體團簇離子束裝置更包含：一第一氣體源，用以將至少一第一氣體供應給該氣體混合物；及一第一計量閥，與該控制器電性耦合，該第一計量閥用以回應從該控制器傳遞來的該等控制信號，而調節從該第一氣體源到該氣體團簇離子束源之該第一氣體的氣流，以修正對該工作件之照射。
  3. 如申請專利範圍第2項之氣體團簇離子束裝置，更包含：一第二氣體源，用以將至少一第二氣體供應給該氣體混合物；及一第二計量閥，與該控制器電性耦合，該第二計量閥用以回應從該控制器傳遞來的該等控制信號，而調節從該第二氣體源到該氣體團簇離子束源之該第二氣體的氣流。
  4. 如申請專利範圍第3項之氣體團簇離子束裝置，其中，該控制器用以在若該氣體分析資料顯示該氣體混合物係在一容許數值範圍之外時，終止對該工作件的照射。
  5. 如申請專利範圍第1項之氣體團簇離子束裝置，其中，該真空容器包括一第一腔室及與該第一腔室有流體連通之一第二腔室，該工作件支座係位於該第一腔室中，且該氣體分析器用以取樣該第二腔室內的該等殘留氣體。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣體團簇離子束裝置，其中，該氣體團簇離子束源更包含：一噴嘴，設置於該第二腔室中，該噴嘴用以將該氣體混合物噴射進入該第二腔室，以作為含有複數之氣體團簇之一氣體團簇噴流；及一移動式構件，位於該第二腔室內，該移動式構件用以在下列二位置之間移動：一第一位置，其係在該氣體團簇噴流之一路徑之外；及一第二位置，於此第二位置使該氣體團簇噴流衝擊該移動式構件，俾使該等氣體團簇解離。
  7. 如申請專利範圍第5項之氣體團簇離子束裝置，其中，該真空容器包括一第三腔室，該第三腔室係介於該第一腔室及該第二腔室之間，該第三腔室係與該第一腔室有流體連通，該第三腔室亦與該第二腔室有流體連通，且該氣體分析器用以取樣該第三腔室內之該等殘留氣體。
  8. 如申請專利範圍第7項之氣體團簇離子束裝置，其中，該氣體噴流發源自該第二腔室中，並連通到該第三腔室，且該氣體團簇離子束裝置更包含：一離子化器，其位於該第三腔室中，該離子化器用以離子化 該氣體噴流中之該等氣體團簇的至少一部分，以形成複數之氣體團簇離子；一加速器，設置於該第三腔室中，該加速器用以施加一電偏壓效應而加速該等氣體團簇離子，以形成該氣體團簇離子束；及一移動式構件，其位於該第三腔室內，該移動式構件用以在下列二位置之間移動：一第一位置，其係在該氣體團簇離子束之一路徑之外；及一第二位置，於此第二位置使該氣體團簇離子束衝擊該移動式構件，俾使該等氣體團簇離子解離。
  9. 如申請專利範圍第1項之氣體團簇離子束裝置，其中，該真空容器包括一第一腔室及與該第一腔室有流體連通之一第二腔室，該工作件支座係位於該第一腔室中，而該氣體團簇離子束源之至少一部分係位於該第二腔室中，且該氣體分析器用以取樣該第一腔室內之氣態環境。
  10. 如申請專利範圍第9項之氣體團簇離子束裝置，更包含：一電流感測器，設置於該第一腔室中，並用以接收該氣體團簇離子束的照射，該電流感測器與該氣體分析器有流體連通而與之耦合。
  11. 如申請專利範圍第9項之氣體團簇離子束裝置，其中，該工作件支座用以在下列二位置之間移動該工作件：一第一位置，於此第一位置使該工作件接受該氣體團簇離子束的照射；及一第二位置，於此第二位置使該氣體團簇離子束衝擊該電流感測器，俾使該等氣體團簇離子解離。
  12. 一種以氣體團簇離子束處理工作件之方法，該氣體團簇離子束係從一氣體混合物產生，該方法包含：一氣體團簇離子束形成步驟，從該氣體混合物之氣流形成一氣體團簇離子束； 一工作件照射步驟，以該氣體團簇離子束照射該工作件；一氣流取樣步驟，對用以形成該氣體團簇離子束之該氣體混合物的氣流取樣；一氣體分析資料產生步驟，從對該氣體混合物所取樣的氣流產生氣體分析資料；及一照射修正步驟，回應該氣體分析資料而修正對該工作件之照射，其中，該照射修正步驟更包含：一氣體混合物判定步驟，從該氣體分析資料判定該氣體混合物是否在一容許數值範圍之內；及一氣體混合物組成調整步驟，若該氣體混合物在該容許數值範圍之外，則調整一氣流中之一氣體混合物之組成，該氣流連通到設置在一真空容器中的一氣體團簇離子束源，其中，該氣體混合物組成調整步驟更包含：一計量閥控制步驟，控制複數之計量閥，以調整該氣體混合物之組成。
  13. 如申請專利範圍第12項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該照射修正步驟包含：一氣體混合物判定步驟，從該氣體分析資料判定該氣體混合物是否在一容許數值範圍之內；及一照射終止步驟，若該氣體混合物在該容許數值範圍之外時，終止該氣體團簇離子束對該工作件的照射。
  14. 一種以氣體團簇離子束處理工作件之方法，該氣體團簇離子束係從一氣體混合物產生，該方法包含：一氣流連通步驟，將該氣體混合物之氣流連通到設置在一真空容器中的一氣體團簇離子束源；一氣體團簇離子束形成步驟，利用該氣體團簇離子束源，從該氣體混合物之氣流形成一氣體團簇離子束； 一工作件照射步驟，以該氣體團簇離子束照射該工作件；一氣體分析資料產生步驟，從該真空容器內之抽氣後之氣態環境中的複數之殘留氣體產生氣體分析資料；及一照射修正步驟，回應該氣體分析資料而修正對該工作件之照射。
  15. 如申請專利範圍第14項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該照射修正步驟包含：一氣體混合物判定步驟，從該氣體分析資料判定該氣體混合物是否在一容許數值範圍之內；及一照射終止步驟，若該氣體混合物在該容許數值範圍之外，終止該氣體團簇離子束對該工作件的照射。
  16. 如申請專利範圍第14項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該照射修正步驟更包含：一氣體混合物判定步驟，從該氣體分析資料判定該氣體混合物是否在一容許數值範圍之內；及一氣體混合物組成調整步驟，若該氣體混合物在該容許數值範圍之外，則調整流向該氣體團簇離子束源之該氣流中之該氣體混合物的組成。
  17. 如申請專利範圍第16項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體混合物組成調整步驟更包含：一計量閥控制步驟，控制複數之計量閥，以調整該氣體混合物之組成。
  18. 如申請專利範圍第14項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體團簇離子束形成步驟更包含：一氣體混合物噴射步驟，將該氣體混合物噴射穿過一噴嘴而進入該真空容器，以形成含有複數之氣體團簇之一氣體團簇噴 流；及一氣體團簇解離步驟，將該等氣體團簇解離，以在該真空容器內產生該等殘留氣體。
  19. 如申請專利範圍第18項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體團簇離子解離步驟更包含：一移動式構件移動步驟，將一移動式構件移動進入該氣體團簇噴流之一路徑，俾使該等氣體團簇衝擊該移動式構件之一部分，並解離而形成該等殘留氣體。
  20. 如申請專利範圍第14項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體團簇離子束形成步驟更包含：一氣體混合物噴射步驟，將該氣體混合物噴射穿過一噴嘴而進入該真空容器，以形成含有複數之氣體團簇之一氣體團簇噴流；一氣體團簇離子化步驟，將該氣體團簇噴流中之該等氣體團簇之至少一部分離子化，以形成複數之氣體團簇離子；及一氣體團簇離子加速步驟，加速該等氣體團簇離子之該部分，以形成該氣體團簇離子束。
  21. 如申請專利範圍第20項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體分析資料產生步驟更包含：一氣體團簇離子解離步驟，將該等氣體團簇離子解離，以產生該真空容器內之該等殘留氣體。
  22. 如申請專利範圍第21項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，該氣體團簇離子解離步驟更包含：一移動式構件移動步驟，將一移動式構件移動進入該真空容器內之該氣體團簇離子束之一路徑中，俾使該等氣體團簇離子衝擊該移動式構件之一部分，並解離而形成該等殘留氣體。
  23. 如申請專利範圍第21項之以氣體團簇離子束處理工作件之方法，其中，氣體團簇離子解離步驟更包含：一氣體團簇離子束攔截步驟，以一電流感測器攔截該氣體團簇離子束，俾使該等氣體團簇離子衝擊該電流感測器之一部分，並解離而形成該等殘留氣體。
TW097147091A 2007-12-04 2008-12-04 由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置 TWI401723B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/950,128 US7825389B2 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Method and apparatus for controlling a gas cluster ion beam formed from a gas mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200947498A TW200947498A (en) 2009-11-16
TWI401723B true TWI401723B (zh) 2013-07-11

Family

ID=40527473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097147091A TWI401723B (zh) 2007-12-04 2008-12-04 由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7825389B2 (zh)
JP (1) JP2011505678A (zh)
KR (1) KR20100105645A (zh)
TW (1) TWI401723B (zh)
WO (1) WO2009073316A2 (zh)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9144627B2 (en) 2007-09-14 2015-09-29 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
US8530859B2 (en) * 2008-06-26 2013-09-10 Exogenesis Corporation Method and system for sterilizing objects by the application of gas-cluster ion-beam technology
US20130022494A1 (en) * 2008-06-26 2013-01-24 Exogenesis Corporation Method and system for sterilizing objects by the application of beam technology
US8097860B2 (en) * 2009-02-04 2012-01-17 Tel Epion Inc. Multiple nozzle gas cluster ion beam processing system and method of operating
US8981322B2 (en) * 2009-02-04 2015-03-17 Tel Epion Inc. Multiple nozzle gas cluster ion beam system
US8217372B2 (en) * 2009-06-30 2012-07-10 Exogenesis Corporation Gas-cluster-jet generator and gas-cluster ion-beam apparatus utilizing an improved gas-cluster-jet generator
CN102081408B (zh) * 2009-11-30 2013-11-06 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 离子浓度监控***
JP5031066B2 (ja) * 2010-05-26 2012-09-19 兵庫県 クラスタービーム発生装置、基板処理装置、クラスタービーム発生方法及び基板処理方法
US10825685B2 (en) 2010-08-23 2020-11-03 Exogenesis Corporation Method for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology and articles produced thereby
US20170303383A1 (en) * 2010-08-23 2017-10-19 Exogenesis Corporation Method for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology and articles produced thereby
US10670960B2 (en) * 2010-08-23 2020-06-02 Exogenesis Corporation Enhanced high aspect ratio etch performance using accelerated neutral beams derived from gas-cluster ion beams
US11199769B2 (en) 2010-08-23 2021-12-14 Exogenesis Corporation Method and apparatus for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology
US9799488B2 (en) * 2010-08-23 2017-10-24 Exogenesis Corporation Method and apparatus for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology
US10181402B2 (en) 2010-08-23 2019-01-15 Exogenesis Corporation Method and apparatus for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology and articles produced thereby
US10202684B2 (en) * 2010-08-23 2019-02-12 Exogenesis Corporation Method for neutral beam processing based on gas cluster ion beam technology and articles produced thereby
RU2579749C2 (ru) * 2010-08-23 2016-04-10 Эксодженезис Корпорейшн Способ и устройство обработки нейтральным пучком, основанные на технологии пучка газовых кластерных ионов
WO2012103227A1 (en) * 2011-01-25 2012-08-02 Exogenesis Corporation Method and system for sterilizing or disinfecting by the application of beam technology and biological materials treated thereby
US10556042B2 (en) 2011-08-19 2020-02-11 Exogenesis Corporation Drug delivery system and method of manufacturing thereof
WO2013028772A1 (en) 2011-08-22 2013-02-28 Exogenesis Corporation Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby
EP2747802B1 (en) 2011-08-22 2022-01-12 Exogenesis Corporation Drug delivery system and method of manufacturing thereof
JP2013195292A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Horiba Ltd グロー放電掘削装置及びグロー放電掘削方法
US8772712B2 (en) * 2012-04-24 2014-07-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Analysis apparatus and analysis method
US9147550B2 (en) * 2012-12-03 2015-09-29 Advanced Ion Beam Technology, Inc. Gas mixture method and apparatus for generating ion beam
RU2653581C2 (ru) * 2013-02-04 2018-05-15 Эксодженезис Корпорейшн Способ и устройство для направления пучка нейтральных частиц
EP2959502A4 (en) * 2013-02-25 2016-11-09 Exogenesis Corp DEFECT REDUCTION IN A SUBSTRATE TREATMENT PROCESS
US9540725B2 (en) 2014-05-14 2017-01-10 Tel Epion Inc. Method and apparatus for beam deflection in a gas cluster ion beam system
TWI600052B (zh) * 2015-03-04 2017-09-21 國立中興大學 離子聚集構件及質譜儀
US9761455B2 (en) * 2015-12-15 2017-09-12 International Business Machines Corporation Material removal process for self-aligned contacts
CN111705303B (zh) * 2020-06-23 2021-08-27 南京大学 一种差分的空气动力学设计在气体团簇束流源应用与装置
KR102305099B1 (ko) * 2020-11-19 2021-09-27 한국기초과학지원연구원 혼합 가스 클러스터 이온 빔 생성 장치 및 이를 포함하는 질량 분석기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW521294B (en) * 1998-03-06 2003-02-21 Seiko Instr Inc Focused ion beam system
US6750460B2 (en) * 2000-05-02 2004-06-15 Epion Corporation System and method for adjusting the properties of a device by GCIB processing
US20050205802A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Epion Corporation Method and apparatus for improved processing with a gas-cluster ion beam
EP1688812A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-09 Air Products and Chemicals, Inc. In-line gas purity monitoring and control system

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4361762A (en) * 1980-07-30 1982-11-30 Rca Corporation Apparatus and method for neutralizing the beam in an ion implanter
US4560692A (en) 1984-07-18 1985-12-24 Hoffmann-La Roche Inc. 4-Piperidino-2-phenylquinolines
JPS62296357A (ja) 1986-06-16 1987-12-23 Fujitsu Ltd イオン注入装置の電荷中和装置
US4916311A (en) * 1987-03-12 1990-04-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ion beaming irradiating apparatus including ion neutralizer
US4886971A (en) * 1987-03-13 1989-12-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ion beam irradiating apparatus including ion neutralizer
US5814194A (en) * 1994-10-20 1998-09-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Substrate surface treatment method
US6116080A (en) * 1998-04-17 2000-09-12 Lorex Industries, Inc. Apparatus and methods for performing acoustical measurements
US6827976B2 (en) * 1998-04-29 2004-12-07 Unaxis Trading Ag Method to increase wear resistance of a tool or other machine component
US6297510B1 (en) * 1999-04-19 2001-10-02 Applied Materials, Inc. Ion implant dose control
WO2002052608A2 (en) * 2000-12-26 2002-07-04 Epion Corporation Charging control and dosimetry system for gas cluster ion beam
WO2004068148A2 (en) * 2003-01-27 2004-08-12 Epion Corporation Method of and apparatus for measurement and control of a gas cluster ion beam
US7123361B1 (en) * 2003-03-05 2006-10-17 Verionix Incorporated Microplasma emission spectrometer
TWI225272B (en) * 2003-11-04 2004-12-11 Promos Technologies Inc Method of controlling implanting dosage and method of controlling pressure compensate factor in-situ
US7259036B2 (en) * 2004-02-14 2007-08-21 Tel Epion Inc. Methods of forming doped and un-doped strained semiconductor materials and semiconductor films by gas-cluster-ion-beam irradiation and materials and film products
JP2008522429A (ja) * 2004-12-03 2008-06-26 エピオン コーポレーション ガスクラスタイオン照射による極浅接合部の形成
US7511287B2 (en) * 2005-09-21 2009-03-31 Axcelis Technologies, Inc. Systems and methods that mitigate contamination and modify surface characteristics during ion implantation processes through the introduction of gases

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW521294B (en) * 1998-03-06 2003-02-21 Seiko Instr Inc Focused ion beam system
US6750460B2 (en) * 2000-05-02 2004-06-15 Epion Corporation System and method for adjusting the properties of a device by GCIB processing
US20050205802A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Epion Corporation Method and apparatus for improved processing with a gas-cluster ion beam
EP1688812A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-09 Air Products and Chemicals, Inc. In-line gas purity monitoring and control system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100105645A (ko) 2010-09-29
WO2009073316A3 (en) 2009-09-24
JP2011505678A (ja) 2011-02-24
TW200947498A (en) 2009-11-16
US20090140165A1 (en) 2009-06-04
US7825389B2 (en) 2010-11-02
WO2009073316A2 (en) 2009-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI401723B (zh) 由氣體混合物形成之氣體團簇離子束的控制方法與裝置
TWI459427B (zh) 用以將氣體團簇離子束照射至基板的處理系統及供應氣體至其中的方法
KR101275907B1 (ko) 기체의 도입을 통한 이온 주입 공정 중에 오염을 완화하여표면 특성을 수정하는 시스템 및 방법
US20110240602A1 (en) High-voltage gas cluster ion beam (gcib) processing system
TWI426541B (zh) 用於質量分析器之射束阻擋組件、離子植入系統以及用於防止在離子植入系統中粒子污染之方法
US10304658B2 (en) Electron beam-induced etching
US20080230714A1 (en) Apparatus and methods of forming a gas cluster ion beam using a low-pressure source
JP4449064B2 (ja) ガスクラスタ・イオン・ビームを測定しかつ制御する方法とそのための装置
US9305746B2 (en) Pre-aligned nozzle/skimmer
US20200022247A1 (en) Method and apparatus for directing a neutral beam
WO2011002875A1 (en) Improved gas-cluster-jet generator and gas-cluster ion-beam apparatus utilizing an improved gas-cluster-jet generator
US10627352B2 (en) Methods and apparatus for employing an accelerated neutral beam for improved surface analysis
KR101354626B1 (ko) 이온 주입을 위한 선량 폐 루프 제어
TWI463521B (zh) 控制寬束一致性的系統和方法
KR19990077744A (ko) 광 방출 분광기를 사용해서 플라즈마 구성물을 조절하는 이온 주입시스템 및 그 방법
KR20170041806A (ko) 가스 클러스터 이온 빔 노즐 조립체
AU2012328776A1 (en) Diagnostic method and apparatus for characterization of a neutral beam and for process control therewith
JPH1187261A (ja) 低ドーズ量のイオン注入方法及びその装置
KR20220089616A (ko) 비행시간 기반 잔류가스 분석장치
US20080173828A1 (en) Ion implantation device and method for implanting ions
US20240274404A1 (en) System and Method for Reducing Particle Formation in a Process Chamber of an Ion Implanter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees