CN1182569C - 具有原位除去污物的离子束注入机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种原位除去附在离子束注入机(10)内表面上污物的方法。所述方法包括以下步骤：从源物质放出离子，并使离子形成离子束(14)，所述离子束通过一抽真空区，到达一离子注入室(17)；提供一个控制电子装置(11)，用于控制在所述抽真空区内离子束的轨迹；利用所述控制装置使离子束撞击与抽真空区相联系的所述注入机内表面，以使所述污物脱落；取走所述注入机的抽真空区的污物。

Description

具有原位除去污物的离子束注入机

本申请是1996年7月17日提交的申请号为CN.96110172.5的“具有原位除去污物的离子束注入机”的申请案的分案申请。

技术领域

本发明与除去附着于离子束注入机内表面的污物有关，具体地说，与用离子束除去注入机内污物的方法有关。

背景技术

离子束注入机被用于给硅片注入或“搀入”杂质，以得到n型或p型非本征物质。这种n型或p型非本征物质被用于半导体集成电路的制作。恰如其名称所暗示，离子束注入机将选定种类的离子掺入硅片内，得到所需的非本征材料。注入自诸如锑、砷或磷等源物质产生的离子，可得n型非本征材料。若需p型非本征材料片，则注入自诸如硼、镓或铟等源物质产生的离子。

离子束注入机包括一个离子源，用以从可电离的源物质产生正的荷电离子。所得离子行成一束，并沿预定的射束路径被加速，到达注入位置。离子束注入机包括在离子源与注入位置之间所提供的离子束形成及成形机构。该离子束形成及成形机构保持所述离子束并限定一个细长的内腔或区域，离子束途经此腔或此区，到达注入位置。当进行注入操作时，必须将此区抽真空，以减少离子与分子碰撞而导致离子偏离预定之射束路径的几率。

近来已提出将离子束注入用于制作平板显示器。平板显示器常被用于便携式个人计算机。这种计算机的显示器没有用来显示文本及图表的阴极射线管。代之以用非晶硅所覆盖的玻璃基板再覆以一电极阵列，用以激活显示器的分立的图象元(象素)。制作时，给玻璃覆上构成图样的光刻胶，再插入注入室，于是自源来的离子束即可处理该平板显示器。离子注入的这种应用需要较大截面的离子束，以注入所述平板显示器的整个宽度。

对现有的大电流的离子注入机，将处在注入位置的芯片装在旋转支承物的表面上。随着支承物的旋转，所述芯片穿过离子束。沿射束路径飞行的离子与旋转着的芯片碰撞并被注入其中。一个自动臂从芯片盒内取出芯片，并将该芯片放在所述芯片支承物的表面上。处理后，所述自动臂自芯片支承物表面移去该芯片，并将已处理过的芯片再放入芯片盒内。在所提出的有关离子注入机对平板显示器的应用中，是将所述平板装在一个支承物上的，所述支承物将所述平板放在一束被扩展了面积的离子束中，这种离子束是由离子源的多出口所形成的。

离子束注入机的工作引出某些污物的生成。这些污物附着在与离子束相邻的所述注入机之离子束形成及成形机构的表面上，和面对着离子束的芯片支承物的表面上。污物包括离子源所产生的不希望有的一类离子，也就是具有不希望原子量的离子。

污物的另一种来源起因于注入机以连续注入的方式注入不同种类的离子。是用同一个注入机注入不同的离子是一种常用的作法。例如，可将注入机用于给大量芯片注入具有11AUM(原子质量单位)的硼离子。可给这种硼的注入继之以具有75AUM的砷的注入。这种以不同种类的离子连续注入，可能导致第二种注入芯片受到来自第一种注入离子的沾污。这被称作“交叉类别沾污”。

另一种沾污物是光刻胶材料。为对芯片进行离子束处理，先将光刻胶材料涂敷在芯片的表面上，而且为了确定有关整个集成电路的布线，也需要光刻胶材料。随着离子碰撞芯片的表面，所涂光刻胶材料的一些颗粒会从芯片上被撞去，并沉积在芯片支承物的表面上或者靠近离子束形成及成形机构的内表面上。

日积月累，这样一些污物堆积在离子束形成及成形机构上以及芯片支承物的表面上，它们降低了离子束注入机的效率以及所处理的薄片的质量。随着污物堆积在注入部件的表面上，上层污物剥离，或者受到离子的撞击而脱落，产生造成放电玷污芯片的注入。一些被撞下的污物沿射束路径移动，到达注入位置，并被注入芯片中。这样的污物改变了芯片的电特性。即使很小量的污物也能使被注入的芯片变得与它们预定的制作集成电路的目的不相适应。

另外，污物在离子注入机内表面上的堆积将降低某些离子束形成及成形部件的效率。例如，离子束通过一个部分地中和正荷电离子束的离子束中和装置，以使被注入的芯片不因离子束而荷电。这种离子束中和装置产生二次电子发射，以便使正荷电离子束通过该装置时部分地中和该正荷电离子束。污物在离子束中和装置内表面上的堆积阻碍了二次电子的发射过程。

必须定期清除沉积在注入机内表面上的沾污。从离子束形成及成形机构和薄片支成物上除去污物需要拆卸离子注入机。由于某些搀杂物质是有毒的，所以将被沾污的部件自注入机取下，并将其移至清洗台上。用溶剂和研磨剂擦拭沾污的表面，以除去污物。然后重新装配注入机并先行测试，以恢复薄片的处理。

这种清洗工艺就注入机降低工作时间而言表现出显著的经济支出。除了清洗这样的部件所需的时间外，注入机的重新装配是个很慢的过程。为了注入机的正常工作，必需实现注入机部件的精确调整。另外，为了工作，必须重新建立注入机内部范围的真空。最后，规范的操作过程不允许触及已被拆开的注入机，除非通过放入测试芯片并判断该芯片说明它重新合格。

发明内容

本发明在于提供用于原位除去附在离子束注入机内表面上的污物的方法。在这样的离子束注入机内，离子从源物质内分离出，并形成一束通过束射路径的离子束。束内的离子从注入机被抽空的区域除去污物，再从注入机取出它们。

按照本发明，提供了一种用于处理工件的离子束注入机，它包括一个提供离子的离子源，用于从源室发射所述离子，以便用离子处理工件；一个离子注入室，具有供置于所述离子注入室内的工件用的支架，所述工件与进入注入室的离子相交，这些离子从源飞过离子束飞行路径到达注入室；离子束限定机构，限定了一个抽真空区域，它限定离子从源到达离子注入室的飞行路径；以及一个注入控制器，用于控制离子束通过所述抽真空区从源到达注入室的运动；所述离子注入机的特征在于还包括：a)除去所述离子注入室的抽真空区的污物用的真空泵；和b)原位除去所述离子注入室内的抽真空区的污物用的机构，该机构包含：①与所述离子注入室的抽真空区相联系的第一和第二导电极，其中所述第一和第二导电极中的一个导电极被放置成在所述注入室内以激发形成离子等离子体，其中等离子体中的离子与紧靠所述那一个导电极的区域内的污物复合；②在所述第一和第二导电极之间施加电位的偏压装置，用以维持所述那一个导电极区域内的离子等离子体。

按照本发明，还提供了一种保持离子注入机的方法，所述注入机利用来自一个离子源的离子束处理工件，所述离子束通过附在一个抽真空区的离子束限定机构，所述限定机构限定离子束从所述离子源到离子注入室的飞行路径，其中离子束处理一个或多个工件，所述工件置于离子注入室的所述工件支架上；所述注入机包括一个注入控制器，用于控制离子束通过所述抽真空区从源到达注入室的运动；所述方法的特征在于包括以下步骤：通过放置与所述离子注入室的抽真空区相联系的第一和第二导电极，除去所述离子注入室的抽真空区的污物；其中所述第一和第二导电极中的一个导电极放置在所述抽真空区内以激发形成离子等离子体，使等离子体中的离子与紧靠所述一个导电极的区域内的污物复合；还在第一和第二导电极之间施加一个电位，以维持所述一个导电极区域内的离子等离子体。

在本发明的一个实施例中，所述注入机包括一个质量分析磁铁，用以产生一个磁场，离子束在其路径上通过该磁场，到达注入室。所述质量分析磁铁是可调的，以便当离子束通过该磁场时改变离子束的方向。一个离子束注入机的控制装置通过稍稍失调该质量分析磁铁，使所述离子束撞击离子束注入机的内表面。

本注入机还包括一组围绕所述离子束射路径的一部分设置的电极，它们被可调地通电，以便当离子束通过该组电极时改变离子束的方向。所述控制装置通过调整电极的电位，使所述离子束撞击离子束注入机的内表面。

所述控制装置便于按一个选择过的重复方式调节所述质量分析磁铁的朝向，使离子束重复地清扫整个待清洁的表面。类似地，可重复地改变电极的电位，以实现离子束对整个待清洁表面的重复清扫。

所述控制装置还包括产生二次电子发射场的离子束中和装置；离子束通过该装置。给此中和装置通电，以便在离子束通过电场时，增加离子束的发散性，以使束内的离子撞击所述离子束中和装置和面对离子束的芯片支承物表面的下游表面。

按照本发明第一实施例构成的离子注入机，包括一个离子源，用于从具有一个或多个出口的源室发射离子。利用相对于所述源室的一个或多个出口而定位的电极从源室分离出离子，使离开源室的离子，形成离子束。限定离子束的机构约束一个抽真空区，此区规定了离子束从电极结构飞行的路径。离子注入室包括支承工件的结构，所述工件横过离子从源到注入室的飞行路径与进入注入室的离子相交。

一个源将源物质引入离子注入室，此物质在离子束处置工件过程中与污物相互作用，这些污物在离子束处理工件时与约束离子束注入机的抽真空区的结构接触。当离子束自源通过抽真空区运动到达注入室时，一个注入控制器控制所述离子束。一个泵从离子注入机的抽真空区除去所沉积的沾污物。

最好采用一种源物质，它产生离子与沉积的沾污物化学地结合在一起，形成易挥发类沾污物，由所述的泵除掉。

通过结合附图详细描述本发明的优选实施例，将更好地理解本发明的这些以及其它目的、优点和特点。

附图说明

图1是表示包括离子源、离子束形成及成形机构和注入室的离子束注入机局部剖面顶视图；

图2是图1所示离子束注入机四元组件的放大顶视平面图；

图3是从图2中3-3线所示平面观看图2所示四元组件的离子束分解板正视图；

图4是从图2中4-4线所示平面观看图2所示四元组件的四元组件护板的正视图；

图5是图1所示离子束注入机的离子束中和装置的放大顶视平面图；

图6是平板显示器中所用注入平板适用的离子束注入机顶视平面图；

图7是平板显示器中所用注入平板适用的离子束注入机的纵剖面图；

图8是具有实现辉光放电清洗离子注入室所用电极的离子注入机的一部分的放大剖面图。

具体实施方式

现在转向各附图，图1描述一个离子束注入机，被概括地表示为10，它包括一个离子源12、用于形成离子束14并控制其形状的机构13和注入台16。控制电子装置11监视并控制所述注入室17的注入台16上的芯片(未示出)接受的离子剂量。离子束内的离子遵循一条预先设定的束射路径，该路径在图1中被标明为D。随着离子束飞过所述离子源12与注入台16间的距离，此束射路径D具有变化的发散量。图1中已将由离子束发散量所引起的预定束射路径D的“界限”分别标明为D′和D″。

离子源12包括一个等离子体室18，它限定一个内区，将源物质被喷入此区中。所述源物质可包括能被离子化的气体或被蒸发的源物质。固体形式的源物质被放入一对蒸发器19中。蒸发了的源物质再被喷入等离子室中。如果需要n型非本征芯片材料，则采用硼、镓或铟。镓和铟均为固态源物质，而硼是作为气体被喷入等离子体室18中的，一般为三氟化硼或乙硼烷，因为硼的蒸汽压太低，以致通过简单地对其加热，就在可用的压力中了。

如果想得到p型非本征材料，将选锑、砷或磷作固态源物质。将能量加到所述源物质上，以便在等离子室18中产生正荷电离子。正荷电离子通过盖在等离子室18开口侧的盖板20上的椭圆弧形狭缝离开所述等离子室内部。

1994年9月26日指定即时申请代理人提交的流水号为No.08/312,142的美国专利申请中揭示了一种离子源，它利用微波能量使源物质离子化。这里将美国专利申请No.08/312,142作为一个整体被编入参考文献。离子束14从离子源12通过一条抽真空的路径到达也被抽真空的注入室17。由真空泵21提供所述路径的抽真空。

等离子室18中的离子通过等离子室的盖板20上的弧形狭缝被排出，并由靠近所述等离子室的盖板20的多个电极24被朝向质量分析磁铁22加速。电极24自等离子室内部引出离子，并将离子加速进入质量分析或分辨磁铁22所限定的区内。这组电极24包括一个遏止电极26和一个引出电极28，它通过一组三个球形绝缘体(图1中只能看到其中的一个)与所述遏止电极分开设置。所述注入机工作期间，使遏止电极26带负电压，用以限制离开等离子体室18的离子的回流。利用控制电子装置11使等离子体室18带电，处于较高的正电位，同时将引出电极28设定为地电位，以便从等离子体室18引出正离子。各电极26、28都由对合的半圆形盘的一半组成，它们被分开放置，以确定一个离子通过的缝隙。

顺着离子束14飞行的离子从离子源12运动进入质量分析磁铁22建立的磁场中。该质量分析磁铁是离子束形成及成形机构13的一部分，并在磁铁屏蔽套32内受到支撑。磁场的强度和取向受控制电子装置11的控制。质量分析磁铁22包括一个由励磁绕组(未示出)约束的磁轭(也未示出)。调整通过所述磁铁励磁绕组的电流，使磁铁的场强受到控制。沿着离子束从质量分析磁铁22到注入台16的飞行路径，使离子束14进一步被整形并受到整理。由于从质量分析磁铁屏蔽套32的高电位到接地的注入室17的电位降落，使离子被加速。

质量分析磁铁22只对那些有适于到达离子注入台16的质量的离子发生影响。等离子体室18中源物质的离子化作用产生一种具有所需原子量的荷正电离子。不过除了所需的这类离子外，这种离子化过程还将产生一定比例的具有其它原子量的离子。原子量超过或低于所述适当原子量的离子均不适于注入，将它们归入不需要的类别。

由质量分析磁铁22产生的滋场对离子束中的离子发生影响，使之沿一弯曲的轨迹运动。按这样一种方式建立该磁场，即只让原子量等于所需离子类别之原子量的离子飞过所述射束路径而到达注入室17。

所需类别的离子沿路径D运动，或者更准确地说，由于同类荷电离子(所有离子都带正电荷)的排斥力造成离子束总有一定程度的扩散，所以离子在以D′和D″所限定的离子束路径“包迹”内运动。

图1中标记为“H”的轨迹路径表示不需要的离子的轨迹路径，这种离子的原子量远重于正在注入的所需离子类的原子量(差不多重50％)。被标以“L”的轨迹路径表示不需要的离子的轨迹路径，这种离子的原子量远轻于正在注入的所需离子类的原子量(差不多轻50％)。这些原子量远轻于或远重于所需种类离子的原子量的离子通过所述质量分析磁铁的磁场时，比预定的、所需束射路径D要散开很多，并击中该质量分析磁铁的护罩32。

所述离子束形成及成形机构13还包括四元组件40、绕轴转动的法拉第筒42和离子束中和器44。所述四元组件40包括围绕离子束14定向的磁铁组46，通过控制电子设备(未示出)给它们选择性地供能，以调节离子束14的高度。该四元组件40在位于腔室17与磁铁22之间的外罩50内受到支撑。

耦接于四元组件40面向法拉第筒42的一端为一离子束解象板52。该离子束解象板52(resolvingplate)由玻璃态石墨组成，如图3所示。该离子束解象板52有一长形孔56，随着离子束14中的离子进入四元组件40，它们穿过此孔。该离子束解象板板52还包括四个埋头孔58。用螺栓(未示出)将离子束解象板52固定到四元组件40上。如“包迹”D′和D″的宽度所限定的那样，在所述离子束解象板52处，离子束的扩散处于最小值，即D′和D″的宽度处于最小值，在此，离子束14通过解象板的孔56。

解象板52的作用在于，与质量分析磁铁22一起从离子束14中消除不需要的离子种类，这类离子的原子量接近但不等于所需种类离子的原子量。如上所述，由控制电子装置11确定所述质量分析磁铁的磁场强度和取向，使得只有原子量等于所需种类离子的原子量的离子才飞过预定的、所需射束路径D而到达注入台16。原子量过大于或过小于所需离子的原子量的不需要的离子种类受到明显的偏离，击中外罩50。

但是，如果一种不需要的离子的原子量“接近”所需种类离子的原子量，则这种不需要的离子的轨迹将只是略为偏离所需束射路径D。这样的仅只是略为偏离所需束射路径D的不需要的离子将会撞击面向解象板52表面的上游。累积起来，击中解象板52的不需要种类的离子堆积在该板上。

例如，为得到p型非本征材料而以硼离子注入的芯片是一种典型的注入机操作过程。所需的注入种类是包括硼11的离子，也就是具有11个原子质量单位的硼的离子。然而，实验已表明等离子体室18中包含被汽化的硼的离子源物质还产生另一种硼同位素硼10，也即具有10个原子质量单位的硼的离子。带有硼10的离子是一种不被需要的种类。

由于这两种同位素(硼10和硼11)的原子量只差10％，所以这种包含硼10的不被需要种类离子的轨迹靠近所需硼11离子束的轨迹线D。不过因为质量的差别，这种包含硼10的离子略有偏离所需束射线D，并因此而击中解象板52。利用解象板52阻止包含硼10同位素的离子到达注入台16及注入到一个芯片中。

四元组件40由支架60和支撑板62所支承。所述支架60耦接于外罩50的内表面上，而支撑板62经多个螺栓耦接于外罩50的一端(图2中可见两个将该支撑板62固定在所述外罩50上的螺栓63)。连接支撑板62的是一个四元组件护板64(图4中所示)。四元组件护板64由玻璃态石墨组成并有一方形孔66和四个埋头孔68。这些埋头孔68放入螺栓，将该四元组件护板64紧固到支撑板62上(图2中可见两个螺栓70伸过两个埋头孔68，进入支撑板62中)。

四元组件护板64保护四元组件40，免受不被需要的离子的撞击。这些离子的原子量足以接近所需种类离子的原子量，以避免它们在通过质量分析磁铁的磁场后，击中外罩50，即使它们的路径与所需原子的路径相差足够大，比那些注入到解象板52的离子被磁场偏离到更大的范围。在注入机10工作过程中，注入到种类所述四元组件护板64表面上游的不被需要的离子堆积在该板上。

如图1所能看到的那样，法拉第筒42位于所述四元组件40与离子束中和器44之间。使该法拉第筒被与外罩50枢轴地连接，从而能绕轴转动到与离子束相交的位置，以测定离子束的特性。当控制电子装置11确定离子束的特性对于离子注入而言是令人满意的时侯，该控制电子装置11使所述法拉第筒转出离子束线，为的是不致影响芯片在注入室17处的注入。

离子束形成机构13还包括通常被称作电子簇的离子束中和器44。1992年11月17日授予Benveniste的美国专利US5,164,599揭示一种离子束注入机中的电子簇装置，这里将其完整地引为参考文件。从等离子体室18引出的离子荷正电。如果在芯片注入前不使离子束的纯正电荷受到中和，则所处理的芯片将表现纯正电性。如US5,164,599专利所述，芯片上这种纯正电性具有不需要的特性。

图5中所示的离子束中和器44包括一个偏压裂隙70、对阴极72和扩张管74。所述偏压裂隙70、对阴极72和扩张管74中的每一个都是中空的，并且当组装到一起时地确定一个有开口端的圆柱形区域，离子束14通过此圆柱形内部区域，受到二次电子发射的中和。所述中和装置44利用连到外罩50上的装配法兰盘76相对外罩50定位。

自装配法兰盘76伸出的是所述偏压裂隙70的支撑件78。对阴极72被紧固于此支撑件78上。使扩张管74电绝缘地与对阴极72相连。所述扩张管74通过与接地极G相连而被接地。以负电V-给偏压裂隙70供能。支撑件78限定一个冷却液流的内部通路(未示出)。

支撑件78还支撑一个与一组阴极丝(未示出)电连接的极丝供给管80。各阴极丝伸入所述对阴极中，当供能时，这些阴极丝发射高能电子，它们被加速进入对阴极72的内部区域。这些高能电子撞击对阴极72的内壁，引起低能电子的发射，或称二次电子发射。

当离子束14中荷正电的离子通过偏压裂隙70内部区域所建立的负电场时，离子束的发散程度得到增加。荷正电的离子因为它们一样的电荷而彼此有一个天然的斥力。通过偏压裂隙的离子束14增大了束的发散程度。

离子束14中的离子与剩余气体的原子间的碰撞产生低能电子，这使得离子束能以高密度传输。尽管这种空间电荷的中和，离子束的势能高于所需要者。由于过高的离子束势能，被处理的薄片上所刻蚀的线路图(未示出)对正荷电损伤是敏感的。由所述离子束中和器44产生的低能二次电子被荷正电的离子束14吸引，进一步降低离子束的势能。这降低了对所述线路图荷电损伤的可能性。所述偏压裂隙70作为一个出入口，其作用在于防止任何正电荷由于中和电子的离子束中和器44上游离子束的耗尽而积累于个芯片上。在发生这种耗尽的位置，由于空间电荷及传输将变得效率很低，所以离子束14将放大。

供气管82伸过装配法兰盘76和对阴极72。将低浓度氩气经供气管82注入对阴极内部区域。由于氩气的存在，使二次电子发射得到增加。

如图1所能看到的，所述扩张管的下游端靠近注入室17，受工件(芯片)支架83(见图8)支撑的芯片就在所述注入室被注入离子。所述芯片在受离子束处理之前通常被选择性地涂以光刻胶材料。这种光刻胶材料主要是碳氢化合物材料。当离子撞击芯片表面时，所涂光刻胶材料的颗粒自芯片表面被撞出，沉积在工件支架83上。由于扩张管74贴近注入室17的原因，在注入机工作过程中，光刻胶还凝聚在扩张管74的内外表面上。

呈盘形的工件支架83被可转动地支撑于注入室17内。将拟被处理的芯片插入注入室17内，定位于所述芯片支架的周缘附近，所述芯片支架由电机(未示出)在大约1200RPM的条件下旋转。随着各芯片沿圆形路径旋转，离子束碰撞并处理它们。注入台16关于外罩50绕轴转动，并通过柔性波纹管92(见图1)与之连接。注入台16绕轴旋转的能力使得它能够调节离子束入射到芯片的注入面上的角度。

注入机10工作过程中，呈掺杂物形式的污物和不需要的离子种类堆积在靠近离子束14的注入部件表面，如解象板52表面的上游、面对四元组件护板64表面的上游。另外，光刻胶材料沉积在离子束中和器的对阴极72和离子束中和器扩张管74的内表面上。

堆积在离子束中和器44上的光刻胶残渣影响该中和器的正常工作。存留物质在解象板52和四元组件护板64上的堆积最终要剥离，产生放电和微粒问题。此外，解象板的孔56周围所堆积的残渣引起在离子束路径D′、D″外端附近正常需要的离子打击和除去堆积的残渣。残渣的射束轰击将通过溅蚀撞出离子和中性原子。这种被撞出的离子可被一个柱形分析加速场加速，从而被注到芯片中。被撞出二的中性原子可漂移到所述薄片表面并被嵌入。

堆积在面向消除板52表面上游的、四元组件护板64表面上游的、以及离子束中和器44内表面的污物都可以通过偏定向离子束14，使该离子束撞击待清洁表面的污物而被原位清除。沿着被指挥偏定向的离子束飞行的离子将打击这些污物并去除之。最好通过误调谐质量分析磁铁22，使其导向离子束去撞击待清洁的内表面，来实现离子束14的这种偏定向。

利用控制电子装置11，通过改变磁铁22磁场绕组的电流，来实现磁铁22的误调谐。更为方便的是给所述控制电子装置编制程序，以连续改变、重复模式的方式调节通过磁铁线圈的电流，使离子束15重复地扫除注入机的待清洁内表面的一个区域。这样清洁的区域被扫过足够的次数，以便有效除去沉积在该区表面上的所有污物。

另外一种方式是可以使加给电极组24的遏止电极26上的偏置电压以重复模式的方式被改变，以便偏定向离子束14，使其遍扫一个清洁区，撞击存留物质。

在注入机10工作过程中，常使用氩气作为被引入等离子体室的源气体，产生离子。对于以离子束清除污物来说，用氩气作为离子束源气体已显得不是所希望的了。氩气只通过溅蚀除去污物。但一些被溅蚀的材料将通过凝聚作用再沉积到注入机的其它表面。这样，在原位地清洁利用氩气的注入机部件时，如果在真空泵可将污物从注入机除去之前，污物沉积下来，则离子束可能引起污物的重新分布。

在要建立原位清洁时，要代替氩气作为源气体，以诸如氧气、氢气或氟等活泼气体被用作源气体。以这样的离子束除去污物的同时引起离子束14中的离子与所述污物间的化学反应。这种化学反应引起产生易挥发类的存留物。而这种易挥发类的污物可用真空泵21泵出注入机外，并排出注入机之外。例如，如果附着在解象板52上的污物为硼10，采用氢气作为源气体将使被除去的污物被转换成B2H6，它很容易被泵出注入机。另一种清情况是，如果用氟作源气体，被除去的硼10污物将被转换成BF3，再被泵出注入机。

某些光刻胶污物含有氢和碳原子，那就要用氧气作为源气体。被除去的光刻胶材料会被转换成CO2和H2O。

除了误调谐磁铁22之外，还可使离子束发散，从而增大用离子束14撞击的面积或清扫的面积。通过接通偏压裂隙70和断开对阴极72控制电子簇44，可使离子束散开。这种控制方式因离子束14通过对阴极72和扩张管74时并未接着受到电子发射的中和，以致离子束保持荷正电，并由于同种电荷的缘故，有利于离子束在扩张管内从扩张管的下游扩张到一个更大的范围，所以就使得当离子束14通过所述偏压裂隙70时，引起离子束14的“放大”。

在一本Dr.DavidC.Hinson著的，名为“TheBasicsofPlasmas”(Copyright1984，MaterialsResearchCorporationofOrangeberg，NewYork)的出版物中揭示了采用化学活泼气体的离子除去污物的过程，这里将此出版物引为参考文献。

在一种约束等离子体中，趋向于逃逸到导电性表面的自由电子约束等离子体，得到从等离子体到那些表面的净负电流。等离子体中这种负电荷损失将等离子体充电到一个正电位Vp。荷正电离子的积累与电子的积累不能长时间地同时共存于一体，因为电子会与离子重新复合。这意味着为维持一个等离子体，必须利用外部能源在等离子体内持续地产生离子和电子。

等离子体的暗区层被定义为等离子体周围的一个区域，其中建立一个电场，用以延缓等离子体体积内的电子损失。通过给约束等离子体的导体附加一个电位来建立这种屏蔽。在所述暗区内，电子被外加电压或者等离子体对地的电位的电场所“排斥”。由于缺少能与离子复合的电子去给出被称为辉光放电的发光，所以这样的区域被称为暗区。

等离子体中的离子受到暗区电场朝向界面加速。在反应离子刻蚀过程中，使化学活泼气体的离子指向刻蚀表面，它们在此与表面物质复合，形成易挥发的化合物，随气体被泵出。在离子注入机中，“暗区”作用在离子上的吸引的力是不太重要的，因为离子束14的离子从源向注入室运动，将轰击注入机的表面。

作为有关向着待清洁的表面吸引离子的过程的背景，现在参照图8被放大了的离子注入室断面图。注入室17被内壁110约束，内壁110有一与工件(例如芯片)支架83区域间隔开的切口112。按照离子反应清洁的第一种办法，将所述工件支架83用为负电极。这时，该工件支架83接受离子的轰击，并会受到清洁。第二种办法系采用一个被支承在切口112内的附加导电极120，通过给电极120加一偏压作为正极，而保持工件支架83与注入室17电绝缘。这第二种办法将造成工件支架83以及该注入室内部均为阴极，并且清洁操作室的内部和工件支架。对于这种应用而言，需要一个电绝缘引线122和高压输入端124。所述高压输入端提供接近200伏的电压，并使注入室及盘形支架接地。

从源到注入室的离子束管线的其它部分也被相对地加置偏压，以便将离子吸引到与离子束14不直接相连的表面，离子束中和器44具有电连接，这可相对地加置偏压，以控制将离子的吸引到它的部分上。另外，可给源12附近的电极24、26、28相对地加置偏压，以便吸引源发射的离子，清除残余的容留物。

回到图6和图7，将一离子注入机200描述成在平板显示器的离子注入中有专门的应用。平板202通过一个负载栓204被移入处理室210中，在离子注入过程中，将所述处理室抽真空。各平板的几何线度远大于由图1-5共同描述的注入机10处理的硅芯片。作为一个例子，涂有非晶硅的玻璃平板的尺寸可为大约55厘米×80厘米。

注入机200包括源室220，用于形成电离气体的等离子体。源室220内的离子通过多个形成离子束的孔引出，合作形成呈丝状的离子束222，束宽略大于注入室中平板202的较小尺寸。

图6和7中的注入机200包括一个平板输送装置230，用以移动平板202，在一个受到控制的速率条件下，通过离子束均匀地处置平板。形成等离子体的气体通过与源室220相连的导管242自源240被送出。所说的源包括多种不同的气体源。这就使得多种不同的气体可在源室220中被电离。

离子束222沿着一个较短的、基本为直线的路径自源室220到达注入室210。无需磁铁使离子束222弯曲。因此而使诸如光刻胶之类的污物到达源室220区域。这就使得能够给取出电极相对地加置偏压，用于吸引从源室注入的离子束的能力很重要。通过给这些电极加置偏压，就可实现这些电极的化学刻蚀。

操作者可借助注入机侧面的控制面板250输入指令来完成对拟送入源室以及其它过程变量控制的材料的选择。所述控制面板250可用于控制清除污物的方式，以及处置平板的方式。

虽然已经描述了本发明的某些特性，但可以理解，恰如所附各权利要求表示的那样，那些熟悉本领域的普通技术人员可以对本发明的实施例中作出某些补充或变型，或者作出某些删除，而不超出本发明的精髓和范围。

Claims (3)

1.一种用于处理工件的离子束注入机(10)，它包括一个提供离子的离子源(12)，用于从源室发射所述离子，以便用离子处理工件；一个离子注入室(17)，具有供置于所述离子注入室内的工件用的支架，所述工件与进入注入室的离子相交，这些离子从源飞过离子束飞行路径到达注入室；离子束限定机构(22、24)，限定了一个抽真空区域，它限定离子从源到达离子注入室的飞行路径；以及一个注入控制器，用于控制离子束通过所述抽真空区从源到达注入室的运动；所述离子注入机的特征在于还包括：

a)除去所述离子注入室的抽真空区的污物用的真空泵(21)；和

b)原位除去所述离子注入室内的抽真空区的污物用的机构，该机构包含：

①与所述离子注入室的抽真空区相联系的第一和第二导电极，其中所述第一和第二导电极中的一个导电极被放置成在所述注入室内以激发形成离子等离子体，其中等离子体中的离子与紧靠所述那一个导电极的区域内的污物复合；

②在所述第一和第二导电极之间施加电位的偏压装置，用以维持所述那一个导电极区域内的离子等离子体。

2.如权利要求1所述的离子束注入机，其特征在于，所述离子注入室(17)包括导电的内壁，所述第一导电极是与所述离子注入室的导电内壁电绝缘的一个电极(120)，所述第二导电极包括工件支架(83)和所述离子注入室的导电内壁。

3.一种保持离子束注入机(10)的方法，所述注入机利用来自一个离子源(12)的离子束(14)处理工件，所述离子束通过附在一个抽真空区的离子束限定机构，所述限定机构限定离子束从所述离子源(12)到离子注入室(17)的飞行路径，其中离子束处理一个或多个工件，所述工件置于离子注入室的所述工件支架(83)上；所述注入机包括一个注入控制器(11)，用于控制离子束通过所述抽真空区从源到达注入室的运动；

所述方法的特征在于包括以下步骤；

通过放置与所述离子注入室的抽真空区相联系的第一和第二导电极，除去所述离子注入室的抽真空区的污物；其中所述第一和第二导电极中的一个导电极放置在所述抽真空区内以激发形成离子等离子体，使等离子体中的离子与紧靠所述一个导电极的区域内的污物复合；还在第一和第二导电极之间施加一个电位，以维持所述一个导电极区域内的离子等离子体。

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