CN103785647A

CN103785647A - 离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法

Info

Publication number: CN103785647A
Application number: CN201210417823.5A
Authority: CN
Inventors: 孙建军
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法，包括如下步骤：1）使用氟化物气体作为清洁气体导入离子注入腔体；2）反应时需控制腔体压力以维持充分的等离子体；3）用离子源灯丝进行加热和氟离子化，氟离子和离子注入腔中积累的离子注入掺杂残留物质发生化学反应；4）反应后反应物气体用真空泵进行去除。本发明通过引入氟离子与残留物质进行反应而达到自动清洁的效果，因此而达到增加机台利用率和节省成本以及减少机台颗粒水平。

Description

离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法

技术领域

本发明属于半导体集成电路中半导体工艺方法，具体涉及一种用于离子注入设备自动清洁的方法，尤其涉及一种离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法。

背景技术

离子注入设备是一种利用源离子化后，通过能量加速和筛选，从而控制需要的掺杂杂质注入到硅片预定的深度。通常应用的掺杂源为砷，磷，硼，锑。因为掺杂源离子化后只有5％的离子才会被注入到硅片中，而95％的掺杂物质会残留在腔室中，因此会导致高压绝缘不良问题和颗粒问题。为避免上述问题，必须对离子注入设备进行定期的维护保养，部件清洗或更换。因此占用了不少的设备作业时间，同时也造成了维护费用和人力成本的上升。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种离子注入机自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法，以避免现有技术因为掺杂物质残留而导致的维护时间和维护成本的增加，本发明通过引入氟离子与残留物质进行反应而达到自动清洁的效果，因此而达到增加机台利用率和节省成本以及减少机台颗粒水平。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法，包括如下步骤：

1）使用氟化物气体作为清洁气体导入离子注入腔体；

2）反应时需控制腔体压力以维持充分的等离子体；

3）用离子源灯丝进行加热和氟离子化，氟离子和离子注入腔中积累的离子注入掺杂残留物质发生化学反应；

4）反应后反应物气体用真空泵进行去除。

进一步地，步骤1）中，所述氟化物气体是无毒无害稳定性气体；优选的，所述氟化物气体是任意含量的六氟化硫或六氟化二碳。

进一步地，步骤1）中，所述氟化物气体的流量在0.5升/分钟以上。

进一步地，步骤2）中，所述腔体压力在20托～40托之间，优选为30托。

进一步地，步骤3）中，通过离子源灯丝加热到200℃以上发出的电子，在60伏～90伏电压加速下轰击氟化物气体产生氟离子，氟离子和离子注入腔中积累的离子注入掺杂残留物质在常温下发生氧化还原化学反应，生成反应物。

进一步地，步骤1）-步骤3）的清洁时间应大于10分钟。

进一步地，在步骤1）之前，用系统设置离子注入设备中掺杂杂质的累计流量或累计工作时间，当累计值到达设定值后，将清洁气体导入离子注入腔体，即进行自动清洁。优选的，所述累计流量可设定为7200立方厘米以上，累计工作时间可设定为24小时以上。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用氟元素离子化后与离子注入腔中积累的离子注入物质残余物反应生成反应物后去除。通过本发明的在线自动清洁，可以避免因为掺杂残存物过多而引起设备高压短路或颗粒不良。从而减少维护频度，延长离子注入设备部件的使用寿命，增加了离子注入设备作业时间，增加了机台可利用率，并降低了维护费用和人力成本。

附图说明

图1是本发明离子注入设备自动清洁离子腔体方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的原理如下：

1.通过气体管道将大量氟化物气体（比如六氟化硫或六氟化二碳，此类气体具有稳定无毒无害性）通入离子注入腔室。

2.通过离子源灯丝加热发出的电子经过电压加速后轰击氟化物气体产生氟离子。氟离子和掺杂残留物质(如砷，磷，硼，锑等)会发生氧化还原化学反应。反应生成物为三氟化砷，三氟化磷，三氟化硼以及五氟化锑。

3.反应生成物用真空泵抽走。

之所以选择氟是因为他的化学性质很活泼，氧化性强，几乎可以和所有其他元素进行化学合成反应。尤其是和砷，磷，硼，锑在常温下即可进行化学合成反应。

以上动作均可在线实行，无须将机台立下。因此省却了设备立下开腔和维护时间，同时延长了离子注入设备部件的寿命，节省了维护费用。

同时，为实现完全自动化，可以建立系统设定自动程序：当达到一定时间或一定流量后自动进行清扫。

下面举一实施例具体说明本发明离子注入机自动清洁离子腔体的具体流程。

如图1所示，本发明方法具体包括如下步骤：

1.当离子注入设备中掺杂杂质（如砷，磷，硼，锑等）的累计流量到达7200立方厘米或离子注入设备累计工作时间到达24小时后，将清洁气体（即氟化物）管道阀门打开，开始以大于0.5升/分钟的速度流入清洁气体。清洁气体通过管道导入到离子注入腔体。氟化物可以是任何含量的六氟化硫或六氟化二碳，诸如此类无毒无害稳定性气体。

2.自动压力控制阀开始控制腔体压力在20托-40托之间（例如，30托左右），以维持充分的等离子体，保证残留物刻蚀的充分进行。

3.采用离子源灯丝进行加热和离子化：通过离子源灯丝加热到200℃以上发出的电子（即加功率发射电子），在60伏～90伏电压加速下轰击氟化物气体产生氟离子，氟离子和离子注入腔中积累的离子注入掺杂残留物质（如砷，磷，硼，锑等）会发生氧化还原化学反应(该氧化还原化学反应在常温下即可进行)，生成反应物，反应物为三氟化砷，三氟化磷，三氟化硼以及五氟化锑等。

4.10分钟后，停止流气，打开全部真空泵阀门将反应物通过真空泵抽走后，恢复高真空。包括步骤1-步骤3的清洁时间应大于10分钟。

5.设备恢复正常作业。

Claims

1.一种离子注入设备自动清洁离子腔体以提高部件寿命的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）使用氟化物气体作为清洁气体导入离子注入腔体；

2）反应时需控制腔体压力以维持充分的等离子体；

4）反应后反应物气体用真空泵进行去除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，所述氟化物气体是无毒无害稳定性气体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1）中，所述氟化物气体是任意含量的六氟化硫或六氟化二碳。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于：步骤1）中，所述氟化物气体的流量在0.5升/分钟以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中，所述腔体压力在20托～40托之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤2）中，所述腔体压力为30托。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中，通过离子源灯丝加热到200℃以上发出的电子，在60伏～90伏电压加速下轰击氟化物气体产生氟离子，氟离子和离子注入腔中积累的离子注入掺杂残留物质在常温下发生氧化还原化学反应，生成反应物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）-步骤3）的清洁时间应大于10分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1）之前，用系统设置离子注入设备中掺杂杂质的累计流量或累计工作时间，当累计值到达设定值后，将清洁气体导入离子注入腔体，即进行自动清洁。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述累计流量设定为7200立方厘米以上，累计工作时间设定为24小时以上。