TWI415171B - 搭配離子源使用之蒸汽傳送系統及用於此系統之汽化器 - Google Patents

搭配離子源使用之蒸汽傳送系統及用於此系統之汽化器 Download PDF

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Description

搭配離子源使用之蒸汽傳送系統及用於此系統之汽化器
本發明係關於傳至高真空腔室內之蒸汽接收裝置之蒸汽的產生及傳送。本發明亦關於可離子化蒸汽至高壓離子源之傳送，該等高壓離子源提供在半導體裝置及材料之製造中用於離子植入的離子束。本發明具有與用於汽化及離子化形成分子離子(其含有相關物質之多個原子)之材料之系統及方法的特定相關性。
在工業中，常常需要將以蒸汽形式之高毒性不穩定材料傳送至高真空系統內之裝置或基板材料。必須週期性地服務該等裝置進行零件之清潔或替換，且再填充或替換蒸汽源及執行維護服務。再填充或服務之每一實例均需要分離及再嚙合真空密封部分，及執行再鑑定測試以確保安全。
具有許多嚴格要求之該蒸汽傳送之特別重要的實例為用於生產半導體裝置之摻雜材料的處理。在此情形中，必需由在室溫下具有低蒸汽壓力之高毒性固體材料以精確受控之流量來產生蒸汽流。此需要小心加熱固體以產生昇華，及小心處理蒸汽，此係由於解離、流徑中的不當凝結及若與其他物質接觸之蒸汽之反應的危險。亦需要用以確保人員安全之裝備。需要用於該蒸汽傳送之改良系統。
特定而言，需要用於離子束植入系統之改良的蒸汽傳送，其中在離子源中離子化之蒸汽產生一離子束，該離子束經加速、質量分析及輸送至一目標基板。對於該等離子化系統，尤其需要滿足所有要求，同時延長可用時間，亦即，必需服務間之時間。實施此操作的有利方式為藉由提供使用高反應性試劑之系統組件之原位清潔，但此引入其他安全顧慮。
亦需要安全且可靠之蒸汽傳送系統，該等系統使同一設備能夠與具有不同汽化溫度之許多不同源材料一起使用。
另外需要一種自獲得自供應商之饋入材料的傳送有效且安全地進行至對加料有饋入材料之汽化器之蒸汽接收系統之連接的方式。較佳地以一標準化方式來實施此操作，以確保人員之熟悉度。
在該等情況中，具有所有前述需要的為以適於執行離子束植入之流量來將十硼烷及十八硼烷蒸汽及碳硼烷蒸汽之流提供至離子源以產生硼植入物的情形。
較一般地，在提供用於半導體製造之大分子之蒸汽流中，該等需要亦出現。實例包括以下分子的蒸汽流：(例如)砷及磷之用於n型摻雜之大分子；用於共植入製程之碳之大分子，其中碳抑制所植入之摻雜物質之擴散，或吸除(截獲)雜質，或非晶化基板的晶格；碳之大分子或晶體結構之所謂"應力工程"(例如，針對PMOS電晶體應用晶體壓縮，或針對NMOS電晶體應用晶體拉緊)之其他分子；及用於其他目的(包括在半導體製造中之退火步驟期間之熱預算及不當擴散的減少)之大分子。
此等需要應用於使用離子束植入之建構，且在適用之情況下，亦應用於硼及用於原子層沈積或產生其他類型之層或沈積物之其他物質的大分子沈積。用於此操作之技術可使用例如：電漿浸沒，其包括PLAD(電漿摻雜)、PPLAD(脈衝電漿摻雜)，及PI3 (電漿浸沒離子植入)；原子層沈積(ALD)；或化學蒸汽沈積(CVD)。
在電腦晶片、電腦記憶體、平板顯示器、光伏打裝置及其他產品之製造中，剛描述之需要及現將描述的本發明態樣重要地應用於在半導體基板中以較淺深度之高密度半導體裝置(其包括CMOS及NMOS電晶體及記憶體IC)之製造。
工業中的其他程序(其包含蒸汽或處理氣體之產生及將其傳送至蒸汽或氣體消耗裝置)亦可亦獲益於本文所呈現的特徵。
根據本發明之一個態樣，以熱傳導閥塊之形式提供一流動界面裝置，該流動界面裝置界定至少一蒸汽通路，該通路與至少第一蒸汽傳遞界面及第二蒸汽傳遞界面相關聯，一個界面包含一經定位以自固體饋入材料之汽化器接收蒸汽的蒸汽入口且與通路之入口部分連通，且另一界面包含一用於將蒸汽自通路之出口部分傳送至蒸汽接收裝置之蒸汽出口，該閥塊具有至少一蒸汽閥且經構造以加熱通路且將來自汽化器的蒸汽傳送至蒸汽接收裝置。
此態樣之建構可具有以下特徵中的一或多者：蒸汽閥為用於調節至呈離子源之形式之蒸汽接收裝置之蒸汽流量的流量控制閥。
蒸汽閥系統致能經由蒸汽入口進入之至蒸汽之離子源的蒸汽流動，及至離子源之另一流動。
經致能之流動為自閥塊所界定之另一蒸汽入口的蒸汽流動。
經致能之流動為至反應性清潔氣體之離子源的流動。
閥塊中所提供之閥包含一第一閥系統，其致能經由一蒸汽入口進入之至蒸汽離子源的蒸汽流動，且致能自閥塊所界定之另一蒸汽入口之至蒸汽離子源的流動；及一選擇器閥系統，其致能自閥塊所界定之蒸汽入口的蒸汽流動，或(替代地)關閉所有蒸汽流動且允許至反應性清潔氣體之離子源的流動。
至少兩個蒸汽入口由閥塊所界定且經定位以自各別汽化器接收蒸汽，該兩個蒸汽入口與各別入口通路部分相關聯，經由入口通路部分之流動由第一閥系統所致能，該等入口通路部分沿第一閥系統合併成一共同通路部分，且第二閥系統經配置以選擇性地致能經由共同通路部分之至蒸汽接收裝置的流動，或(替代地)至蒸汽接收裝置之反應性清潔氣體的流動。
另一閥包含一與共同通路部分相關聯的流量控制閥以用於調節至蒸汽接收裝置之蒸汽流量。
閥系統之閥包含一擔當一次允許該等流動中之僅一者之選擇器的短管閥。
閥塊與一加熱器相關聯，該加熱器經控制以維持高於汽化器(該閥塊自該汽化器接收蒸汽)之溫度之閥塊溫度。
閥塊界定一經構造以接收及支撐一汽化器的安裝區域。
熱絕緣將閥塊與一汽化器絕緣來界定各別獨立熱控制區域，以致能高於汽化器之溫度之閥塊溫度的維持。
連接器經構造及配置，使得汽化器相對於閥塊之安裝運動導致連接器與汽化器之匹配連接器配合，以用於將汽化器電連接至一加熱控制系統。
閥塊界定一具有用於接收汽化器之支撐突出物之支撐表面的容器，以藉此在汽化器加熱及蒸汽傳遞期間來支撐汽化器。
支撐突出物為一界定一橫向蒸汽流動通路之橫向突出物，該突出物具有一周邊側表面及一末端表面，且周邊及末端熱絕緣部分經提供以致能閥塊與汽化器之突出物的熱隔離。
閥塊之容器經構造以藉由突出物之線性滑動運動來接收汽化器的支撐突出物，流動界面裝置安裝一電連接器，該電連接器經構造藉由相對於閥塊之汽化器的安裝運動來可滑動地與汽化器之匹配電連接器配合，以用於將汽化器電連接至一控制及加熱系統。
電連接器包括一用於將可控制壓縮空氣供應至汽化器之氣動連接器，以用於選擇性地致動汽化器的閥。
蒸汽閥為一流量控制閥，界面裝置與一電源及加熱系統相關聯，以用於自一汽化器接收感測溫度信號且用於將電加熱電流施加至汽化器，以導致汽化器充分加熱來產生大於蒸汽接收裝置所需之壓力且在使流量控制閥能夠調節至離子源之蒸汽流量的範圍中之壓力之固體饋入材料的蒸汽。
流動界面裝置與一汽化器組合，該汽化器含有能夠產生可離子化蒸汽之固體饋入材料。
呈離子源之形式的蒸汽接收裝置經構造以產生用於半導體製造中之離子。
流動界面裝置與一離子束植入器組合，其中蒸汽接收裝置包含一能夠離子化蒸汽來產生用於離子植入之離子束的高壓離子源。
由汽化器所汽化之固體饋入材料包含一能夠產生用於生產團簇離子之蒸汽的團簇化合物。
固體饋入材料包含一團簇硼化合物。
該化合物包含硼烷或碳硼烷。
團簇化合物包含B10 H14 、B18 H22 、C2 B10 H12 或C4 B18 H2 。
團簇化合物包含一團簇碳化合物。
團簇化合物包含C14 H14 、C16 H10 、C16 H12 、C16 H20 、C18 H14 或C18 H38 。
團簇化合物包含一用於N型摻雜之化合物。
化合物包含一砷、磷或銻團簇化合物。
化合物包含一能夠形成An Hx ＋ 或An RHx ＋ 形式之離子的砷或磷化合物，其中n及x為整數，其中n大於4且x大於或等於0，且A為As或P，且R為不含有磷或砷之分子且其對植入製程無害。
化合物包含一選自磷化氫、有機膦及磷化物所組成之群的磷化合物。
化合物為P7 H7 。
化合物包含一包含三甲銻(trimethylstibine)之銻化合物。
化合物包含Sb (CH3 )C3 。
提供與一離子束植入器組合之流動界面裝置及汽化器，其中蒸汽接收裝置包含一能夠離子化由固體饋入材料所產生之蒸汽以用於離子植入的高壓離子源。
蒸汽接收裝置呈高壓離子源之形式，且流動界面裝置經安裝以支撐於電絕緣體上。
絕緣體為一亦支撐離子源之絕緣體套管，蒸汽經傳送至該離子源。
流動界面裝置與一離子束植入器組合，其中蒸汽接收裝置包含一能夠離子化蒸汽來產生用於離子植入之離子束的高壓離子源。
流動界面裝置包括一氣體沖洗系統，其用於在自閥塊斷開汽化器前將蒸汽自閥塊之蒸汽入口通路移除。
閥塊界定一用於處理氣體之傳送通路。
流動界面裝置經構造，使得處理氣體經由一通路選擇性地引導，反應性清潔氣體在其他時間經由該通路引導。
閥塊包括一傳送延伸部分，其界定至蒸汽接收裝置的至少兩個流徑，該兩個流徑中之至少一者經構造以運輸來自固體饋入材料之蒸汽，且另一者經構造以傳送處理氣體或反應性清潔氣體。
流量控制閥為一節流類型閥。
閥系統一次允許該等蒸汽流動中之僅一者。
閥系統包含一短管閥。
搭配含有相同饋入材料之汽化器使用之流動界面裝置包含一允許同時自至少兩個汽化器之流動的閥系統。在某些情形中，該閥系統經構造用於一第二動作模式，其中閥系統一次允許該等蒸汽流動中之僅一者。
根據本發明之另一態樣，用於離子源之流動界面裝置經構造用於用作離子束植入器的離子源，該界面裝置呈熱傳導閥塊之形式，其界定至少一蒸汽通路，該通路與至少第一蒸汽傳遞界面及第二蒸汽傳遞界面相關聯，一個界面包含一經定位以自汽化器接收蒸汽的蒸汽入口且與通路之入口部分連通，且另一界面包含一用於將蒸汽自通路之出口部分傳送至離子源之蒸汽出口，該閥塊經構造以加熱通路且將來自汽化器的蒸汽傳送至離子源，一流量控制閥與通路相關聯以用於調節至離子源之蒸汽流量，及一閥系統致能經由入口進入之至蒸汽離子源之蒸汽流動及另一閥系統致能至離子源之流動。
此態樣之建構可使用以下特徵中的一或多者。
流動界面裝置與一電源及控制系統相關聯，其用於使汽化器充分加熱以產生大於離子源所需之壓力且在流量控制閥可控制之範圍中之壓力的固體饋入材料之蒸汽。
流量控制閥為一蝶形類型閥。
經致能之另一流動為自閥塊所界定之另一蒸汽入口的蒸汽流動。
經致能之另一流動為至反應性清潔氣體之離子源的流動。
流動界面裝置在閥塊中包括致能流動之至少兩個閥系統：一第一閥系統，其致能經由蒸汽入口進入之至蒸汽離子源的蒸汽流動，且致能自閥塊所界定之另一蒸汽入口之至蒸汽離子源的另一流動；及一選擇器閥系統，其致能自閥塊所界定之蒸汽入口的蒸汽流動，或(替代地)關閉所有蒸汽流動且致能至反應性清潔氣體之離子源的流動。
流動界面具有與經定位以自各別汽化器接收蒸汽之至少兩個蒸汽入口相關聯之蒸汽入口通路(其由第一閥系統所控制)，入口通路部分沿第一閥系統合併成一共同通路，且第二閥系統選擇性地控制經由共同通路部分至離子源的流量，或(替代地)至離子源之反應性清潔氣體之流量，該流量控制閥與共同通路相關聯以用於調節至離子源的蒸汽流量。
流量選擇閥包含一短管閥。
閥塊與一加熱器相關聯，該加熱器經控制以維持高於汽化器(該閥塊自該汽化器接收蒸汽)之溫度的閥塊溫度。
根據本發明之另一態樣，產生蒸汽之方法使用前述請求項中任一項之裝置或組合。
在以下附圖及描述中闡明了前述特徵之一或多個建構的細節。藉由描述及圖式且藉由申請專利範圍，本發明的其他特徵、目標及優點將顯而易見。
參看圖1，蒸汽傳送系統之流動界面裝置10連接至高真空腔室20，且包含一定位於真空腔室外側之部分8，及一突出至真空腔室中的延伸部分9。界面裝置10之部分8提供一安裝台12，在該安裝台12處，一外部汽化器14可移除地安裝於一氣密界面I處。
汽化器14具有罐型，其具有一含有待汽化之固體饋入材料之加料的底部區，及一可移除之頂部部件。頂部部件與在19處所圖解展示之汽化器加熱器相關聯。界面系統包括一加熱器控制電路33，該加熱器控制電路33控制至汽化器加熱器(其由饋入材料產生蒸汽)的電力P14 。蒸汽流徑16自汽化器經由界面I、經由鄰近之停止閥15、自此經由部分8及延伸部分9而延伸於界面裝置10中。延伸部分9在真空緊密之密封部分21處密封至真空腔室20的外殼。
經密封之可分離連接形成於延伸部分9與高真空腔室內之蒸汽接收裝置22間。此連接點稱作界面II。
藉由此配置，使得在不干擾流動界面裝置10至高真空腔室20之外殼之連接處的密封部分21的情況下，外部汽化器14及蒸汽接收裝置22的迅速移除及服務為可能的。儘管為了執行蒸汽接收裝置22之服務而在界面II處之重複流動斷開及再連接，但界面II並不由於其位置而對工作人員造成潛在洩漏危險。在可能發生洩漏之任何程度上，洩漏被約束於高真空腔室20內，且由其真空泵及關聯的流出物處理系統25來移除。
在系統之較佳建構中，在界面II處，藉由蒸汽接收裝置之安裝移動來在高真空腔室內實施連接。在圖1之實例中，藉由沿路徑A移動直到裝置22在可卸連接23處密封於真空腔室20之表面上為止來安裝蒸汽接收裝置22。當藉由此運動來安裝蒸汽接收裝置時，蒸汽接收裝置22經構造以在真空腔室20內於界面II處與延伸部分9嚙合且密封。舉例而言，藉由匹配緊密配合之表面，蒸汽接收裝置可經構造以有效形成一迷宮式真空密封部分。類似地，在不干擾流動界面裝置10與真空腔室20之外殼的密封部分21的情況下，以破壞界面II處之密封部分之方式，藉由沿路徑A的相對運動來將蒸汽接收裝置22構造為可自真空腔室移除。
圖1A－1C說明了在高真空腔室20'內於界面II處形成該密封部分之機構。高真空腔室20'之外殼包括一界面凸緣20F，其以真空緊密的方式接合至外殼且具有一向下引導之開口。
流動界面裝置10'呈界定一蒸汽流動通路之熱傳導塊的形式。流動界面裝置10'包括一軸環6，其經構造以真空緊密之方式將塊安裝於外殼凸緣20F上。接合且密封至塊10'之頸部件7界定蒸汽通路的延伸部分。頸部件7自軸環6經由腔室凸緣20F突出至高真空腔室20'中。
彈簧負載連接器密封部件5(例如，鐵氟龍(Teflon)之彈簧負載連接器密封部件)具有一在頸部件7中之通路的圓柱形部分內緊密配合的管狀桿5A。桿5A向上延伸至蒸汽接收裝置22'之安裝路徑中，終止於界定一水平向上引導之密封表面的頂部頭5B中。頭5B具有一角形凸輪表面5C，其經安置以由裝置22'之對應凸輪表面22C'來嚙合。
在圖1A中，當蒸汽接收裝置22'沿路徑A移動至右邊用於安裝時，凸輪表面5C及22C'經展示仍為分開的。在圖1B中，裝置22'已前進至凸輪表面嚙合之點。在圖1C中，安裝完成，其中裝置22'之安裝凸緣固定於高真空腔室20'的對應凸緣表面上，從而形成真空緊密密封部分23。已向下推動彈簧偏置之鐵氟龍部件5，且其扁平頂部表面嚙合裝置22'之對應的向下引導扁平表面。此等配合表面有效形成一迷宮式密封部分。藉由頸部件7中之通路與連接器5之桿5A的緊密配合的圓柱形表面來形成另一迷宮式密封部分。藉由固定流接收裝置22'，對準頸部件7與蒸汽接收裝置22'各自之通路，以致能蒸汽之傳送。
對於蒸汽接收裝置22'的移除，使該等運動反向。
熟習此項技術者將理解可使用其他對接組態，一個實例為軸向對準之嚙合表面，例如，圓錐形或金字塔形連接器之表面。在其他情形中，在已固定真空接收裝置後，可啟動一可逆致動器機構以完成真空外殼內之部分間的密封連接。
再次參看圖1，在較佳建構中，流動界面裝置10經構造以接受含有待汽化之不同材料的汽化器。每一汽化器載運一溫度感測器，藉由其感測汽化器之溫度T14 ，且將溫度T14 發送至界面系統之汽化器加熱器控制電路33。儘管經展示為感測單元的頂部溫度，但可代替地將其定位以有效地感測底部附近之溫度或可監視兩者位置。每一汽化器專用於一特定源材料，且載運一識別符裝置30。流動界面裝置10具有一補充辨識裝置32。辨識裝置32將一控制信號C14 提供至汽化器加熱器控制電路33，回應於此，控制電路33建立一用於加熱各別饋入材料之安全溫度範圍，其包括一將電力施加至特定汽化器之加熱器的上限。作為一實例，在一較佳建構中，流動界面裝置10經構造以接收專用於分別含有十硼烷及十八硼烷之汽化器14'及14"。該等汽化器載運顯著不同之識別裝置30。當將一汽化器安裝至界面裝置10時，辨識裝置32辨識汽化器14'或14"，且提供各別控制信號C14 '或C14 "。在一適當建構中，例如，由十硼烷汽化器所觸發之辨識信號C14 '使加熱器控制電路33能夠在用於汽化十硼烷的適當加熱範圍內操作，且防止在約35C以上之汽化器的加熱，而由十八硼烷汽化器所觸發之辨識信號C14 "使加熱器控制電路33能夠在用於汽化十八硼烷的適當加熱範圍內操作，且防止在135C以上之汽化器的加熱。專用於其他材料之其他汽化器載運其他可辨識的識別符，以導致界面控制單元致能其他溫度範圍或其他適當操作條件。
在較佳建構中，流動界面裝置10包含一熱傳導主體，其例如由已切削之鋁塊形成部分來形成。當安裝閥時，熱傳導塊有效地用作該等閥的閥主體。經由加熱主體之真空緊密蒸汽路徑自界面I延伸至界面II。主體與在11處所圖解展示之加熱器熱接觸，其由電路13來控制。電路13具有來自汽化器14之溫度輸入T14 ，及來自流動界面裝置10之傳導主體的溫度輸入T10 。電路13經調適以控制加熱器11來將傳導主體維持在一受控溫度下，例如，維持至各別汽化器14之溫度以上但在一安全溫度以下的溫度，例如，在正汽化之各別材料之解離溫度以下的溫度。
系統之加熱器可具有各種形式，例如，習知電的閘式或帶式加熱器，且可配置於一或一個以上加熱區中。舉例而言，有利地，可存在一用於將汽化器加熱至T1 之加熱區1、用於加熱界面主體10的加熱區2，及用於蒸汽接收裝置22之加熱區3。加熱區包含各別加熱器元件及溫度感測器，在一個配置中，在蒸汽接收裝置中，沿著自汽化器至界面II之路徑，該等加熱區之溫度自T1 增加至T2 ，亦即T1 <T2 <T3 ，其中所有此等溫度均限於待汽化之材料之安全限度以下的溫度T4 。
參看圖1D，在較佳建構中，汽化器為一罐，其包含一作為底部區或部件之熱絕緣罐主體14A，及一可卸頂部區或閉合部件14B。主體14A具有一頂部開口及一(例如)1公升之容積，其用於保持待逐漸昇華之固體饋入材料的加料。可卸頂部部件14B併有一閥V1。頂部及底部部件(且較佳地以及該閥)包含例如鋁之熱傳導材料。閥定位於頂部部件之主體14B內，藉此大體上維持在主體之溫度。
有利地，僅電加熱汽化器單元的頂部部件。藉由經由可卸頂部區與底部區間之接合及經由底部區之側壁及底部壁(其由來自加熱器之傳導所加熱)的熱傳遞，來將罐主體內之固體材料加熱至一主要程度。以此方式，確保經由頂部部件之蒸汽通路的溫度T1 超過正昇華之固體源材料的溫度。
如先前所提及，將加熱器置放於汽化器罐單元之可卸頂部閉合區中(而將在變化溫度下之待汽化材料的加料定位於單元之底部中)對於一般熟習此項技術者可能並不顯現為優良實踐。可卸頂部區與底部區間之界面的熱電阻，及具有相關聯熱質量之熱傳輸的距離，及回應之緩慢度，以及至外部之熱損耗將顯現為不當的。然而，發現藉由此配置可獲得顯著優點，且在適當建構中發現也許看似為固有之缺點為可避免或無關緊要的。
因此，系統確保由材料所產生之蒸汽遭遇增加溫度之通路，同時自產生之點經由閥V1且至流動界面裝置10，且經由流動界面裝置10來移動。類似地，在蒸汽利用點前之蒸汽接收裝置22的部分可界定另一加熱區，該加熱區經調適以遞增地保持在流動界面裝置10之溫度以上的溫度。
現參看圖2之平面圖，流動界面系統具有圖1之系統的所有特徵(某些特徵未展示)，且亦界定多個汽化器安裝台。展示了兩個安裝台：台12A及12B。
個別流徑區段16A及16B分別自安裝台12A及12B經由裝置10A之熱傳導主體之部分8的長度來部分地延伸。路徑16A與16B在接合點X處合併。一共同蒸汽流徑區段16C經由部分8A之其餘部分且經由界面裝置10A之延伸部分9延伸至界面II，其中將蒸汽傳送至蒸汽接收裝置22。裝置10中之停止閥15A及15B與個別流徑16A及16B相關聯。如由連接線17所指示，聯鎖閥15A與15B。在所示之情形中，以確保在可打開另一閥前必須關閉每一閥的方式來實施此操作。此防止自路徑16A及16B之同時流動。
流動界面裝置10A從而提供針在不干擾界面裝置10A與高真空腔室20之密封連接21的情況下對兩個汽化器之移除及服務的迅速近接；流動界面裝置10A允許服務或填充一個汽化器，而含有相同源材料之另一汽化器產生蒸汽，且允許針對選擇性使用來安裝兩種不同物質的汽化器。藉由在界面I處提供汽化器罐與系統之其餘部分之熱隔離，使一不活動單元能夠冷卻，使得該單元中剩餘之材料的任何加料大體上並不降級。
參看圖3，流動界面系統具有圖2之系統的所有特徵(某些特徵未展示)。又，在共同路徑16C中，圖3之流動界面裝置10B包括在壓力監視器26前之流量控制裝置或節流閥24。此等裝置連接至界面系統的流量及加熱器控制裝置28。控制裝置28連接至用於各別汽化器14A與14B之溫度感測線T14A 與T14B 及加熱器電力線P14A 與P14B 。安裝台處之辨識裝置32A及32B與專用於特定源材料之汽化器14A及14B上的識別裝置30A及30B相互作用。辨識裝置將汽化器之類型的識別傳達至流量及加熱器控制系統28，其導致後者來選擇適當操作限度，及將適當電力施加至各別汽化器加熱器19。
共同路徑C中之流量控制裝置24可包含一節流閥，諸如，變化通路之蒸汽傳導率的蝶形閥。控制系統可經構造以根據在專利申請案WO 2005/060602中所描述之協定來操作，該專利申請案公開於2005年7月7日，名為"Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids"，該案之全文以引用方式併入本文中。
特定而言，操作該節流閥以傳送一所要流量視緊靠節流閥之上游之區域中存在所要的蒸汽壓力而定。將注意在一給定汽化器溫度下，所產生之蒸汽量(及因此其壓力)視待加熱至汽化溫度之適當位置所剩餘之饋入材料的加料量而定。為了補償材料之原始加料之逐漸耗盡，控制系統感測所傳送壓力且相應地增加汽化腔室的溫度。對於汽化器系統有利的為能夠達成增加之溫度而無較大延遲。當調諧操作壓力及加熱系統以達成總系統之所要效能時，此在操作期間為重要的，且在起動期間尤為重要。
單一流量控制裝置24(其位於共同路徑區段16C中)能夠選擇性地控制來自各別安裝台處之兩個或兩個以上汽化器的流量。藉由聯鎖(其包括如圖2中所描述之連接閥15A及15B的選定位置)，可防止系統一次加熱及傳輸來自一個以上汽化器的蒸汽。選定汽化器、裝置10B及裝置22經構造以加熱至適當溫度，例如，T1 <T2 <T3 ，其中所有此等溫度均限於一在選定汽化器中之特定材料之安全限度以下的溫度T4 。因此，確保在適於選定汽化器中之材料之預定安全範圍中來施加加熱，且確保適當控制與該材料相關之其他條件。
參看圖4，其展示一系統，該系統可具有圖2或3之系統的所有特徵(某些特徵未展示)，且該系統具備一反應性清潔氣體源40，其在流動界面裝置10C之主體之部分8C中與通路42連通。流動界面裝置之延伸部分9A密封至高真空腔室20A之側壁，且突出至高真空腔室20A中至界面II－A。其界定至蒸汽接收裝置22A的兩個獨立流徑，用於來自共同蒸汽路徑之蒸汽之流動的路徑16C及用於反應性清潔氣體之流動之平行但獨立的路徑42。與蒸汽接收裝置22A之對應通路22V及22G之密封連接可移除地形成於界面II－A處；每一者可以先前所描述之方式由迷宮式密封部分來形成。可由高真空腔室20A之周圍側壁來含有來自任一密封部分的洩漏。
若例如根據圖1A－1C來建構，則沿路徑A之蒸汽接收裝置22A之安裝及移除移動可實施及斷開經由延伸部分9A之蒸汽及反應性氣體通路兩者的密封連接。匹配部分之緊密配合表面可有效地形成如先前所描述之迷宮式真空密封部分。
反應性清潔氣體源40可為反應性氣體的容器，或用於由氣體或固體饋入材料來產生反應性氣體之構件。
圖4之界面裝置10C包括一閥聯鎖裝置50，該閥聯鎖裝置50防止蒸汽及反應性清潔氣體同時流動至蒸汽接收裝置22A。在一較佳建構中，此藉由一可逆短管閥來達成，該可逆短管閥確保在打開另一路徑前完全關閉每一路徑。在一未展示之替代構造中(其中反應性氣體源40為具有一用於待解離之饋入氣體之饋入氣體供應線的反應性氣體產生器)，可以一可去能供應線之方式來藉由至氣體產生器之饋入供應線而非藉由反應性氣體線來形成聯鎖裝置。在此情形中，可獨立地形成與蒸汽接收裝置的反應性氣體連接。
參看圖5，其展示了圖1之通用機構的調適，其中蒸汽接收裝置包含一高壓離子源22B，其具有一離子化腔室90，受控之蒸汽流引入至該離子化腔室90以離子化。藉由提取電極及最終能量總成94之靜電吸引來經由一提取孔92自離子化腔室90抽取離子，以形成離子束96。離子束沿一束線引導至一離子植入器終端站(未圖示)。圖5的高真空腔室包含一離子源真空外殼70，其具備一高壓絕緣體62(例如，增強環氧樹脂之高壓絕緣體)。絕緣體62將主要真空外殼部件71與高壓末端(在此安裝離子源22B及其蒸汽饋入系統10D及14)電隔離。真空緊密安裝環72提供於絕緣體62之高壓側上。其提供一用於可移除地接收離子源22B之安裝凸緣76且與安裝凸緣76密封的末端凸緣74。離子源結構沿軸線A自安裝凸緣軸向延伸至真空腔室中。如圖4及圖5中之所示，流動界面裝置10D之延伸部分9B具有雙通路構造，且在21A處密封至安裝環72。延伸部分9B突出至高真空腔室中至界面II－B。藉由(例如)根據圖1A－1C及圖4構造用於延伸部分9B之每一通路的界面，此界面可經定位以經由一連接來接收可移除離子源，該連接以先前所描述之方式(例如)藉由有效形成迷宮式真空密封部分之緊密配合表面來有效形成每一通路之密封部分。
呈特定形式之反應性清潔氣體產生器40A的反應性氣體源具有一用於材料(例如，能夠被解離之氣體氟化合物)之饋入線41。清潔氣體產生器經構造以提供解離條件，藉此來產生反應性清潔氣體(例如，氟或氟離子)。將其輸出引入至界面裝置10D中的饋入通路42。如在圖4中，反應性氣體通路42及蒸汽流徑16經過一聯鎖裝置50(諸如短管閥)，其選擇性地允許一次僅經由一個通路之流動，此防止同時流動。有利地，在流動界面裝置10D中提供一節流閥24及壓力監視器26及相關聯之控制(諸如，圖3中所提供的)。反應性清潔氣體產生器可包含一電漿腔室或其他能夠由固體或氣體饋入材料產生反應性清潔氣體的設備。
圖5之系統可便利地併入公開申請案WO 2005/05994中所示之離子植入器系統中的每一者中，該公開申請案名為"Method and Apparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantation"，在此方面，該案之內容以如同本文全面闡明之方式以引用的方式併入本文中。
參看圖6，離子源22B及類似於圖5之蒸汽傳送系統的蒸汽傳送系統(14－1、14－2及10E)可具有圖1－5之系統的所有特徵(某些特徵未展示)。在圖6中，針對用於產生可離子化蒸汽之固體汽化器14－1及14－2來界定兩個安裝台。系統可具有至此所描述之所有聯鎖裝置及安全特徵及一控制系統，該控制系統經構造以控制汽化器之加熱及經由界面裝置10E的流量。亦提供一具有一與界面系統相關聯之管道102的可離子化氣體源100(諸如，單原子摻雜物質之氣體)。其在聯鎖裝置50的下游之點處實施與反應性氣體通路42A的連接。反應性清潔氣體之氣體通路42A及延伸部分9A之相關反應性氣體通路的此下游部分從而替代地適用於引入用於提供其他摻雜劑物質之在室溫下為氣體之可離子化材料。可提供一聯鎖裝置(未圖示)，以當可離子化蒸汽或清潔氣體之流動發生時來防止可離子化源氣體的流動。
圖6A之示意圖指示圖6之流動特徵經併入傳導塊120中。亦併入塊中的為當加熱塊時致能沖洗塊(例如，藉由氬)之沖洗氣體通路。此可在服務系統前或在引入另一物質之蒸汽前來移除毒性或反應性蒸汽之殘餘物。如圖6A中所指示，此系統特定適於將含有硼之蒸汽Bx (例如，十硼烷及十八硼烷)自汽化器瓶提供至離子植入器的離子源22B。
圖6A之蒸汽系統具有一類似於用於毒性氣體箱之技術的沖洗能力。固體汽化器罐上之閥V1或V2經構造以遠端操作。因此，可遠端關閉閥以隔離汽化器。亦操作(例如以短管閥單元之形式所實現的)聯鎖汽化器選擇器閥V3及V4，以將蒸汽傳送路徑與汽化器隔離。因此，在瓶隔離閥與汽化器選擇器閥間形成一氣體空腔。此氣體空腔將含有剩餘蒸汽，例如，Bx 蒸汽。在汽化器斷開以用於移除之前，藉由閥V5或V6之適當致動，經由共同管線16C以氬來循環沖洗空腔，以消除原本可能洩漏至環境中之任何痕量的Bx 蒸汽。
圖7中示意性展示且圖7A及7B中所建構之系統可與圖6中所示之系統相同且具有其他特徵。
在界面I處形成至罐之所有連接。此包括用於供電汽化器加熱器之電力連接、用於信號傳輸溫度及汽化器狀態之其他參數的信號連接器，及用於控制每一汽化器罐內之氣動閥的壓縮空氣。
類似於圖6A，在圖7、7A及7B中，針對來自兩個汽化器(圖7中之汽化器14'、圖7A及7B中之汽化器14")的蒸汽通路來提供聯鎖閥V3及V4。聯鎖裝置經展示為由閥元件V3及V4(其為類似於圖6之短管閥50之短管閥的部分)所建構。包括圖6A之沖洗氣體特徵。
對於致能自汽化器之流動，防止危險蒸汽組合之混合所需要的嚴格控制可從屬於預建立之協定，其由機電控制系統中之控制邏輯來建構。類似地，機械聯鎖機構可具有用於更改操作模式的裝備。在某些情形中，建立絕對防止汽化器間或選定汽化器間之連通的控制。另一方面，該等控制可建構對於某些汽化器之同時流動的允許。此操作為適當且適用之情形為汽化器含有相同饋入材料。舉例而言，當一個汽化器中之加料正接近耗盡時，可使用同時流動，且儘管因經濟原因而需要利用整個加料，但亦需要開始使用替換汽化器。該策略具有確保充足供應蒸汽而不逼迫(push)幾乎用盡之汽化器之加熱限度的優點。參看圖7C，流動界面裝置界定用於四個汽化器(或更多)之安裝台，每一安裝台連接至一各別停止閥，且全部由共同通路連通至一流量控制系統。用於聯鎖控制邏輯之實例：實例1：允許汽化器1及2同時服務，或允許汽化器3及4同時服務。實例2：汽化器1或2或3或4可同時服務。
在圖7C中所示之建構中，諸如，節流閥(例如，蝶形閥)之兩個變阻抗流量控制裝置24A及24B操作以致能一較高上游蒸汽壓力，且有效地達成一比單一單元寬之動態範圍，使得可達成高蒸汽流量及低蒸汽流量兩者。
圖8－11展示了組合至此所描述之流動界面裝置之所有特徵的建構。如圖10及11中所展示地，呈包含一閥塊130之熱傳導主體之形式的流動界面裝置安裝於圖8及9中所示之離子源22B之安裝及移除路徑A下方。閥塊130界定用於加熱罐形式之汽化器132及134的兩個安裝台，其藉由併入安裝台之頂部區中之安裝特徵而懸掛於流動界面裝置。閥塊130具有自此等安裝台之個別流動通路區段，該等流動通路區段合併成一引導至高真空腔室71A(圖8及8B)中的共同通路區段。
如圖8及11中之所示且類似於圖1A－1C中所示之特徵，界面裝置130藉由其軸環6A而自一形成真空外殼安裝環72A之部分的安裝凸緣72F懸掛。因此，系統懸掛於高壓絕緣體62A之高壓側上。如圖1A－1C中之所示，系統之流動通路經由真空外殼內的凸輪連接器而連接至離子源結構。呈電漿腔室40A'之形式的反應性清潔氣體源自閥塊130懸掛，處於其下方。反應性清潔氣體源經構造以解離饋入氣體來產生反應性氟。在一個較佳形式中，由離子源安裝環72A來載運此整個總成之重量，該離子源安裝環72A接著由絕緣體62A支撐。
併入閥塊130中的為閘式加熱器及閥，其執行關於先前諸圖所描述之加熱器及閥的安全及流加熱及控制功能。薄片金屬封閉體140圍繞此傳送總成，且具有可打開用於近接之罩蓋(包括汽化器罩蓋142)。此封閉體藉由包含高壓絕緣體之腳而自地面支撐。因此，整個蒸汽傳送系統經調適以維持在離子源之高壓電位下。
將理解許多其他實體配置為可能的，該等配置仍在連接至絕緣體之安裝環之一側或其他側處提供所描述的動作且仍在離子源之安裝及移除之路徑外。
參看圖12至13D，展示了一汽化器單元132，其具有一加熱器，且經構造以含有一固體饋入材料且將固體饋入材料(諸如，十硼烷或十八硼烷)加熱至產生待離子化之蒸汽的溫度。如在圖1D之單元的情況下，汽化器單元包含一具有一固體接收容積(通常約一公升)之下罐主體14A，及一可卸頂部閉合部件14B。其經構造以在一適當安裝台處自頂部閉合部件132B垂直懸掛。為此目的，頂部閉合部件界定一垂直安裝表面133，以匹配由流動界面裝置10(圖1)或其閥塊建構所界定之安裝台的對應表面且與該對應表面密封。圖1D及11之罐的頂部部件132B亦併有一允許自罐至安裝台之蒸汽流動的閥137。頂部部件132B由熱傳導材料(例如，鋁)形成。
此汽化器之加熱器19較佳地包含一組配合至頂部部件132B中所形成之容器中的閘式加熱器元件136。重要地， 發現定位於可卸頂部部件中之此加熱器提供足夠之熱來適當地使固體汽化。藉由加熱器的位置，加熱器用以將頂部閉合部件之閥維持在高於固體材料所加熱至之溫度的溫度。有利地，為此目的，閥137之主體包含熱傳導鋁，且經由鋁頂部部件以與加熱器之傳導熱傳遞關係將其安置，以將經由閥的蒸汽通路大體上維持在加熱器溫度下。
在較佳建構中，僅存在一個用於汽化器之受控加熱區。藉由組合中之此等特徵，發現在消耗加料時定位於汽化器罐之頂部區中的加熱器可產生下區中之遠端加料的有效汽化。發現該構造具有一足夠低之熱質量，使得可發生與設定溫度之可接受的快速平衡。當操作器調整參數以起始或調諧總系統之操作時，此允許適當操作及溫度設定之足夠迅速的改變。
特定而言，發現該單元適用於(例如)藉由蝶形閥所建構之基於壓力之節流閥蒸汽流量控制裝置24，其中在消耗饋入材料之加料時，必須逐漸增加汽化溫度以維持節流閥之上游的壓力(參見圖3、6及7，及相關描述)。
此外且極為重要地，藉由此熱傳遞配置可獲得之汽化器單元之自底部至頂部的正溫度梯度防止在蒸汽閥V1(定位於自垂直至水平流之過渡處)及蒸汽傳送通路(向上入口通路及水平傳送通路)中之蒸汽凝結及不利沈積物的累積。此等特徵策略上接近於加熱器地定位，其中溫度可靠地高於遠端汽化空腔之底部中之材料加料的溫度。
較詳細地，上升通路終止於一水平閥座處。水平蒸汽通路接著自閥延伸。頂部部分14B放置氣動波紋管閥(圖1D中之V1、圖6A中之V1或V2)，及在圖1D中稱為"機械越控機構"之"打開允許"機構的一部分。
可在汽化器之頂部區14B中及在閥塊流動界面裝置10中使用適當類型之閘式加熱器。
適當RTD(電阻式熱偵測器)定位於汽化器罐單元之底部處及系統中之別處。自底部感測器的用於信號之傳導引線延伸至與頂部區14B之界面處的連接器。藉由使單元之總安裝裝置與底部區之彼等安裝裝置對準來將此連接器與頂部區的配合連接器橫向對準，且使對準頂部區向下嚙合底部區之移動嚙合連接器。
在一個實例中，由遠端熱控制單元所控制之RTD溫度感測器之調節溫度範圍的頂部可經設定為對於B10 H14 之40 C及對於B18 H22 之120 C，且對於一個實例，汽化器罐單元之頂部中之過溫限制開關可經設定為對於B10 H14 汽化器罐之50 C及對於B18 H22 汽化器罐之140 C。以其他饋入材料來使用類似溫度設定，特定值視所選材料的汽化性質而定。
如先前所指示，建立獨立熱區以防止汽化器罐與蒸汽接收裝置間之熱遷移，此藉由引入一實質熱截斷來完成。此防止熱自蒸汽接收裝置進入汽化器單元及干擾汽化器罐單元的熱控制系統。又，由於此熱截斷之存在，所安裝之汽化器罐單元可在經去能且其外部熱絕緣經移除後相對快速地冷卻，儘管蒸汽接收裝置(汽化器罐單元安裝至其)較熱且與另一附著汽化器單元在溫度下連續操作。儘管流動界面裝置(閥塊)的連續加熱狀態，但技工可立刻處理經去能之汽化器罐單元用於移除及替換。或者，可將冷卻單元留在適當位置處，同時避免原本將由於來自界面裝置之熱而發生之饋入材料之剩餘加料的實質熱降級。
所描述之系統適於由大分子饋入材料安全生產離子束，該等饋入材料包括含有(諸如)十硼烷(B10 H14 )及十八硼烷(B18 H22 )之化合物的硼。
如本文所描述，圖7之系統具有兩個氣體傳送源，來自反應性清潔氣體源之氣體與來自蒸汽傳送系統之蒸汽。機械連接將NF3 /F及Bx 傳送至離子源之隔離閥V7及V8(例如，藉由一短管閥單元來實現)，使得此等兩個流決不可交叉連接。
B.用於團簇離子源之饋入材料(概述)
適用的為有效植入含有電摻雜劑物質(諸如，元素B、P、As、Sb及In)之多個原子的分子離子，該等元素位於C、Si、Ge及Sn之族群IV元素之任一側上的週期表中，且亦適用的為有效植入含有元素(諸如，C、Si或Ge)之多個原子的分子離子，該等元素適用於改質半導體基板以實行(例如)非晶化、摻雜劑擴散控制、應力工程或缺陷吸除。該等分子離子可適用於製造具有60 nm及更少之臨界尺寸的積體電路。在下文中，該等離子將共同稱作"團簇"離子。
單電荷團簇離子之化學組合物具有通式Mm Dn Rx Hy ＋ (1)其中M為適用於基板之材料改質的原子，諸如C、Si或Ge；D為用於將電荷載流子植入至基板中之摻雜原子，諸如，B、P、As、Sb或In(其來自週期表之族群III或IV)；R為自由基、配位基或分子；及H為氫原子。一般地，R或H僅呈現為產生或形成一穩定離子所需要之完整化學結構的部分，且對於植入製程並非特定需要的。大體而言，H對於植入製程並不顯著有害。R對於植入製程亦並不顯著有害。舉例而言，將不需要R含有諸如Fe之金屬原子，或諸如Br之原子。在上式中，m、n、x及y全部為大於或等於零的整數，其中m與n之總和大於或等於二，亦即，m＋n2。在離子植人中特別相關的為具有高M及/或D原子多重性之團簇離子(亦即，具有m＋n4的團簇離子)，此由於該等團簇離子之低能量、高劑量植入之改良效率。
可用於材料改質之團簇離子之實例為自鄰接苯環(諸如，C7 Hy ＋ 、C14 Hy ＋ 、C16 Hy ＋ 及C18 Hy ＋ )所衍生的團簇離子。可用於摻雜之團簇離子之實例為：．硼氫化物離子：B18 Hy ＋ 、B10 Hy ＋ 。
．碳硼烷離子：C2 B10 Hy ＋ 及C4 B18 Hy ＋ 。
．磷化氫離子：P7 Hy ＋ 、P5 (SiH3 )5 ＋ 、P7 (SiCH3 )3 ＋ 。
．砷化氫離子：As5 (SiH3 )5 ＋ 、As7 (SiCH3 )3 ＋ 。
一般熟習此項技術者可瞭解使用除了以上實例中所列出之團簇離子外之團簇離子的可能性，該等團簇離子包括：含有用於材料改質之Si及Ge之離子、具有不同量及不同同位素之摻雜劑原子的離子，及具有不同異構結構之離子。雙電荷團簇離子亦一般以顯著較小之良率而形成，在該情形中，該等團簇離子並不適用於高劑量、低能量的植入。
舉例而言，已在美國專利第6,452,338號及美國專利第6,686,595號中由Horsky等人描述了相對於十硼烷之團簇植入及團簇離子源之方法，該等專利以引用方式併入本文中。在Horsky等人的在申請中之美國專利申請案第10/251,491號(經公開為美國專利申請案U.S.2004/0002202 A1)中揭示了在製造PMOS裝置中之B18 Hx ＋ 的使用，該申請案以引用方式併入本文中。
C.大碳硼烷分子
在文獻中解釋了此等含硼材料及其離子的性質，參見例如Vasyukova,N.I.[翻譯自Izvestiya Akademii Nauk SSSR,Seriya Khimicheskaya之A.N.Neseyanov Institute of Heteroorganic Compounds,Academy of Sciences of the USSR,Moscow，第1337－1340頁，第6號，1985年6月，原文呈遞於1984年3月13日，Plenum Publishing公司]。
已成功汽化及離子化o－C2 B10 H12 。在約42 C下可獲得優良蒸汽流。C4 B18 H22 亦為適用材料。
D.碳的大分子
大體而言，在所有比單體碳植入有益之情形中，任何具有Cn Hy 形式(其中n4且y0)之化學式的烴將增加有效碳劑量率至矽中，且提供變化程度之非晶化。丙二烯嵌茀(Fluoranthene)C16 H10 在100 C之溫度下汽化，其較佳適於在電子碰撞離子源中使用。其汽化溫度類似於B18 H22 的汽化溫度。0.5 mA之射束電流使8 mA之碳的當量能夠以極低能量(約每碳原子1 keV)植入於晶圓上。簡單實現大於1 mA之離子束電流。其他碳簇材料為適用的。舉例而言，可潛在使用以下烴：2,6二異丙基萘(C16 H20 ) N－十八碳烯(C18 H38 ) 對聯三苯(C18 H14 ) 聯苄基(C14 H14 ) 1－苯基萘(C16 H12 )
E.用於N型摻雜之大分子
As、P及Sb為N型摻雜劑，亦即，"供體"。
對於Sb，三甲銻(trimethylstibine)為優良大分子候選饋入材料，例如，Sb(CH3 )C3 。
對於As及P，該等離子具有AnHx＋ 或AnRHx＋ 形式，其中n及x為整數，其中n大於4且x大於或等於0，且A為As或P，且R為不含有磷或砷之分子且其對植入製程無害。
含磷化合物之化學性質
化合物磷化氫(phosphane)、有機膦(organophosphane)及磷化物視為用於團簇磷分子及用於N型摻雜之隨後離子的潛在來源。實例包括(1)磷化氫，例如，庚磷化氫(Heptaphosphane)P7 H3 ，及環戊磷化氫(Cyclopentaphosphane)P5 H5 ，(2)有機膦，例如，四第三丁基六膦(Tetra－tertbutylhexaphosphane)tBu4 P6 、五甲基七膦(Pentamethylheptaphosphane)Me5 P7 ，(3)磷化物，例如，聚磷化物：Ba3 P14 、Sr3 P14 ，或單磷化物：Li3 P7 、Na3 P7 、K3 P7 、Rb3 P7 、Cs3 P7 。
環狀磷化氫顯現為有利於離子化及隨後植入之摻雜劑團簇的最有效來源，其中庚磷化氫P7 H3 顯現為具有提供用於離子束植入之簡單團簇源的最大潛力。
在P n H x 及P n RH x 化合物中用As替代P
理論化含磷物質及支援合成技術以允許以砷直接替代磷原子來形成類似砷的物質，此係由於外部殼層電子組態之類似性及相同族群元素所展示的類似化學反應性。分子預測軟體亦指示砷替代磷之類似性。As7 H3 之預測分子結構幾乎與P7 H3 相同，其中差異限於磷及砷之個別原子半徑。P7 H3 及As7 H3 之合成途徑為類似且可互換的。此外，因為Si及H兩者均對矽晶圓上所形成之裝置無害，所以化合物As7 (SiH3 )3 及As5 (SiH3 )5 極具吸引力，且經預測為穩定化合物。
此外，可以允許獨立於剩餘分子結構R選擇性移除含有磷或砷之部分的方式來調配呈An RHx 形式之材料。此特性可用以增加安全輸送之程度，因為錯合物饋入材料較少揮發，因此，比純組份較不受發射影響。剩餘材料可留在輸送容器中，且在正常循環操作中"再加料"。此外，R分子部分可在含有目標摻雜劑之物質之前經移除、排出或再循環，以在輸送期間提供增加之安全裕度。開發許多有機金屬化合物之合成途徑經較佳記錄且在此項技術內已知。
其他相關之含As及含P化合物
除了(P/As)6 中之六員環外，已獲得五員環，其中R＝Me、Et、Pr、Ph、CF3 、SiH3 、GeH3 ，且出現四員環，其中R＝CF3 、Ph，(N.N.Greenwood，A.Earnshaw，Chemistry of the Elements ，Butterworth and Heinemann Ltd，1984，637－697頁)。因此，如此項技術中所熟知，羰基與氫化矽為可直接互換的。此外，亦已識別磷化矽：Si12 P5 。此材料視為極適用於鹵基及S/D延伸部分之超淺接合形成中，且亦適用於多晶矽閘極摻雜。Si12 P5 之質量為約491 amu。因此，可以此化合物來執行極淺植入。此外，因為Si常規地用於在傳導N型汲極延伸部分植入前來預非晶化，所以Si12 P5 植入將自非晶化。可能將不存在由此植入所產生之有害射程末端缺陷，此係因為矽將具有約與P原子相同的射程，此將損壞保持極淺。因為當缺陷湮滅時缺陷易於擴散至表面，所以可極有效地將該等缺陷退火。
已描述了本發明態樣之許多建構。然而，應理解可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下來實施各種修改。因此，其他建構在以下申請專利範圍之範疇內。
5‧‧‧彈簧負載連接器密封部件
5A‧‧‧管狀桿
5B．．．頂部頭
5C．．．角形凸輪表面
6．．．軸環
6A．．．軸環
7．．．頸部件
8．．．部分
8A．．．部分
8C．．．部分
9．．．延伸部分
9A．．．延伸部分
9B．．．延伸部分
10．．．流動界面裝置
10'．．．流動界面裝置
10A．．．流動界面裝置
10B．．．流動界面裝置
10C．．．流動界面裝置
10D．．．流動界面裝置
10E．．．界面裝置
11．．．加熱器
12．．．安裝台
12A．．．安裝台
12B．．．安裝台
13．．．電路
14．．．外部汽化器
14'．．．汽化器
14"．．．汽化器
14－1．．．蒸汽傳送系統、固體汽化器
14－2．．．蒸汽傳送系統、固體汽化器
14A．．．熱絕緣罐主體、汽化器
14B．．．可卸頂部閉合部件、汽化器
15．．．停止閥
15A．．．停止閥
15B．．．停止閥
16．．．蒸汽流徑
16A．．．流徑
16B．．．流徑
16C．．．共同蒸汽流徑區段
17．．．連接線
19．．．汽化器加熱器
20．．．高真空腔室
20'．．．高真空腔室
20A．．．高真空腔室
20F．．．界面凸緣、外殼凸緣、腔室凸緣
21．．．密封部分
22．．．蒸汽接收裝置
22'．．．蒸汽接收裝置
22A．．．蒸汽接收裝置
22B．．．高壓離子源
22C'．．．凸輪表面
22G．．．通路
22V．．．通路
23．．．可卸連接、真空緊密密封部分
24．．．節流閥、流量控制裝置
24A．．．變阻抗流量控制裝置
24B．．．變阻抗流量控制裝置
25．．．流出物處理系統
26．．．壓力監視器
28．．．流量及加熱器控制裝置
30．．．識別符裝置、識別裝置
30A．．．識別裝置
30B．．．識別裝置
32．．．補充辨識裝置
32A．．．辨識裝置
32B．．．辨識裝置
33．．．加熱器控制電路
40．．．反應性清潔氣體源
40A．．．反應性清潔氣體產生器
40A'．．．電漿腔室
41．．．饋入線
42．．．通路
42A．．．反應性氣體通路
50．．．聯鎖裝置
62‧‧‧高壓絕緣體
62A‧‧‧高壓絕緣體
70‧‧‧離子源真空外殼
71‧‧‧真空外殼部件
71A‧‧‧高真空腔室
72‧‧‧真空緊密安裝環
72A‧‧‧真空外殼安裝環
72F‧‧‧安裝凸緣
74‧‧‧末端凸緣
76‧‧‧安裝凸緣
90‧‧‧離子化腔室
92‧‧‧提取孔
94‧‧‧提取電極及最終能量總成
96‧‧‧離子束
100‧‧‧可離子化氣體源
102‧‧‧管道
120‧‧‧傳導塊
130‧‧‧閥塊
132‧‧‧汽化器
132B‧‧‧頂部閉合部件
133‧‧‧垂直安裝表面
134‧‧‧汽化器
136‧‧‧閘式加熱器元件
137‧‧‧閥
140‧‧‧薄片金屬封閉體
142‧‧‧汽化器罩蓋
A‧‧‧路徑
Bx‧‧‧含有硼之蒸汽
C14 ‧‧‧控制信號
I‧‧‧氣密界面
II‧‧‧界面
P14 ‧‧‧電力
P14A ‧‧‧加熱器電力線
P14B ‧‧‧加熱器電力線
T10 ‧‧‧溫度輸入
T14 ‧‧‧溫度輸入
T14A ‧‧‧溫度感測線
T14B ‧‧‧溫度感測線
V2‧‧‧閥
V3‧‧‧聯鎖閥
V4‧‧‧聯鎖閥
V5‧‧‧閥
V6‧‧‧閥
V7‧‧‧隔離閥
V8‧‧‧隔離閥
X‧‧‧接合點
圖1為包含一外部汽化器、一在高真空腔室內之蒸汽接收裝置及一在此等組件間之流動界面系統之蒸汽傳送配置的示意性側視圖。
圖1A、1B及1C為圖1之高真空腔室處之密封特徵之建構的圖解說明。
圖1D為適用於圖1之系統中之汽化器的示意性側視圖。
圖1E為另一汽化器之側視圖。圖1E亦展示經定位以接收及支撐汽化器之蒸汽接收支撐部件(其可為類似於圖1之流動界面裝置的流動界面裝置)之一部分。
圖1F展示了當互相配合以支撐汽化器時之圖1E的組件。
圖1G為圖1E及1F之汽化器之建構的側視圖，其中以幻影來展示一可移除熱絕緣體夾套，而圖1H為經由汽化器中心之汽化器的垂直橫截面。
圖1I為一側視圖，且圖1J為此汽化器之底部區之俯視圖，而圖1K為在圖1H中之線1K－1K上所截取之汽化器的水平橫截面。
圖1L為一圖解透視圖，其中截去部分說明汽化器單元中之熱傳遞路徑，而圖1M為圖1L之一部分的放大圖。
圖2為具有類似於圖1之流動界面系統之流動界面系統之配置的示意性仰視平面圖，且該配置提供用於經由一共同蒸汽傳送路徑來供應蒸汽之兩個汽化器的安裝台。
圖3為具有類似於圖2之流動界面系統之流動界面系統且併有一流量控制及汽化器加熱系統(藉由其可選擇性地維持來自兩個汽化器中之每一者的所要蒸汽流量)之配置的示意性仰視圖。
圖4為具有類似於圖2之流動界面系統之流動界面系統之配置的示意性仰視圖，該配置併有一反應性氣體源及一防止流動之共連通的流動停止裝置。
圖5為具有類似於圖1之流動界面系統之流動界面系統(其展示為與高真空腔室內之離子源成一體)且具有一外部反應性清潔氣體產生器及一防止流動之共連通的流動停止裝置之配置的示意性側視圖。
圖6為具有一離子源系統(其具有與圖3之流量控制及雙汽化器特徵組合之圖5的特徵)之配置的示意性仰視平面圖。
圖6A為建構圖6之特徵且包括一沖洗氣體配置之閥及通路示意性圖。
圖7為類似於圖6之視圖，但展示經安裝之圖1E至1H中所示之類型的兩個汽化器。圖7亦示意性展示一致能一次僅選擇一個蒸汽通路之短管型閥。
圖7A為一俯視圖，且圖7B為圖7之流動傳送系統之建構的水平橫截面圖。
圖7C為一封閉系統之透視圖，其說明打開該封閉系統之罩蓋以近接安裝於系統中的兩個汽化器。
圖8、8A及8B為在一外殼內之蒸汽傳送系統之建構的正交圖，該等圖展示了其與離子源高真空外殼及離子源之關係。
圖9、9A及10為圖8之系統的透視圖，其說明打開一罩蓋以近接安裝於該系統中之兩個汽化器。
圖11為罩蓋經移除之圖8之系統的透視圖。
圖12及13為自用於流動傳送系統中之汽化器之相反方向的透視圖。
圖13A至圖13F為一連串說明氣動閥及手動越控裝置及汽化器之緊固螺釘之不同位置的圖。
圖14為圖1G及1H之汽化器之外部的透視圖，而圖14A為連接特徵之軸線方向上的部分垂直側視圖，圖14B為圖14A中所示之電連接銷之組的詳圖，圖14C為正交於圖14A所截取之圖14及14A之汽化器的垂直側視圖，圖14D為汽化器之俯視圖，及圖14E為用以將一罩蓋組裝至汽化器之頂部部分及將頂部部分組裝至汽化器的底部部分之機器螺釘的透視圖。
圖15為圖1G之汽化器的垂直橫截面圖，但其比例較小且亦展示流動界面裝置之一部分(汽化器安裝至此)。
圖15A為在蒸汽接收裝置(諸如圖15之蒸汽接收裝置)中包含汽化器之突出部件之支撐熱絕緣連接之部分的分解簡圖，而圖15B展示了經組裝之部分，且圖15C及15D分別為如圖15A中所示之截取之突出部件及圓周絕緣部件的端視圖。
圖16及16A為在圖14D之線16-16及16A-16A上所截取之圖14之汽化器的正交圖解垂直剖視圖，其展示打開允許桿與將汽化器緊固至流動界面裝置之水平螺釘的關係。
圖17-17D為一系列說明拆卸圖1G及1H之汽化器以致能在傳送至客戶前之再填充之步驟的透視圖。
8A．．．部分
9．．．延伸部分
10A．．．流動界面裝置
12A．．．安裝台
12B．．．安裝台
14－1．．．蒸汽傳送系統、固體汽化器
14－2．．．蒸汽傳送系統、固體汽化器
15A．．．停止閥
15B．．．停止閥
16A．．．流徑
16B．．．流徑
16C．．．共同蒸汽流徑區段
17．．．連接線
20A．．．高真空腔室
22．．．蒸汽接收裝置
X．．．接合點

Claims (57)

  1. 一種呈一熱傳導閥塊之形式之流動界面裝置，其界定至少一蒸汽通路，該通路與至少第一蒸汽傳遞界面及第二蒸汽傳遞界面相關聯，一個界面包含一經定位以自固體饋入材料之一汽化器接收蒸汽的蒸汽入口且與該通路之一入口部分連通，且另一界面包含一用於將蒸汽自該通路之一出口部分傳送至一蒸汽接收裝置之蒸汽出口，該閥塊具有至少一蒸汽閥且經構造以加熱該通路且將來自該汽化器的蒸汽傳送至該蒸汽接收裝置。
  2. 如請求項1之流動界面裝置，其中該蒸汽閥為一用於調節至一離子源之蒸汽流量的流量控制閥。
  3. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中一蒸汽閥為一閥系統，該閥系統致能經由該蒸汽入口進入之至蒸汽的一離子源之蒸汽流動及至該離子源的另一流動。
  4. 如請求項3之流動界面裝置，其中經致能之另一流動為自該閥塊所界定之另一蒸汽入口的蒸汽流動。
  5. 如請求項3之流動界面裝置，其中經致能之另一流動為至一反應性清潔氣體之該離子源的流動。
  6. 如請求項3之流動界面裝置，其在該閥塊中包括至少兩個閥系統：一第一閥系統，其致能經由該蒸汽入口進入之至蒸汽之該離子源的蒸汽流動，且致能自該閥塊所界定之另一蒸汽入口之至蒸汽之該離子源的流動；及一第二選擇器閥系統，其致能自該閥塊所界定之一蒸汽入口的蒸汽流動，或，替代地，關閉所有蒸汽流動且允許至 一反應性清潔氣體之該離子源的流動。
  7. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中由該閥塊所界定之至少兩個蒸汽入口經定位以自各別汽化器接收蒸汽，該兩個蒸汽入口與各別入口通路部分相關聯，經由該等入口通路部分之流動由該第一閥系統所致能，該等入口通路部分沿該第一閥系統合併成一共同通路部分，且該第二閥系統經配置以選擇性地致能經由該共同通路部分之至該蒸汽接收裝置的流動，或，替代地，至該蒸汽接收裝置之該反應性清潔氣體的流動。
  8. 如請求項7之流動界面裝置，其中一包含一流量控制閥之另一閥與該共同通路部分相關聯以用於調節至該蒸汽接收裝置的蒸汽流量。
  9. 如請求項3之流動界面裝置，其中該閥系統包含一擔當一次允許該等流動中之僅一者之一選擇器的短管閥。
  10. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中該閥塊與一加熱器相關聯，該加熱器經控制以維持高於一汽化器之溫度之該閥塊的溫度，該閥塊自該汽化器接收蒸汽。
  11. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中該閥塊界定一經構造以接收及支撐一汽化器的安裝區域。
  12. 如請求項11之流動界面裝置，其包括熱絕緣，該熱絕緣將該閥塊與該汽化器絕緣來界定各別獨立熱控制區域，以致能高於該汽化器之溫度之閥塊溫度的維持。
  13. 如請求項11之流動界面裝置，其具有一連接器，該連接器經構造藉由相對於該閥塊之一汽化器的安裝運動來與 該汽化器之一匹配連接器配合，以用於將該汽化器電連接至一加熱控制系統。
  14. 如請求項11之流動界面裝置，其中該閥塊界定一具有用於接收一汽化器之一支撐突出物之支撐表面的容器，以藉此在汽化器加熱及蒸汽傳遞期間來支撐該汽化器。
  15. 如請求項14之流動界面裝置，其中該支撐突出物為一界定一橫向蒸汽流動通路之橫向突出物，該突出物具有一周邊側表面及一末端表面，且周邊及末端熱絕緣部分經提供以致能該閥塊與該汽化器之該突出物的熱隔離。
  16. 如請求項14之流動界面裝置，其中該閥塊之該容器經構造以藉由該突出物之線性滑動運動來接收該汽化器的該支撐突出物，該流動界面裝置安裝一電連接器，該電連接器經構造藉由相對於該閥塊之一汽化器的安裝運動來可滑動地與該汽化器之一匹配電連接器配合，以用於將該汽化器電連接至一控制及加熱系統。
  17. 如請求項16之流動界面裝置，其中該電連接器包括一用於將可控制壓縮空氣供應至該汽化器之氣動連接器，以用於選擇性地致動該汽化器的一閥。
  18. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中該蒸汽閥為一流量控制閥，該界面裝置與一電源及加熱系統相關聯，以用於自一汽化器接收感測溫度信號且用於將電加熱電流施加至該汽化器，以導致該汽化器充分加熱來產生大於該蒸汽接收裝置所需之壓力且在使該流量控制閥能夠調節至該離子源之蒸汽流量的範圍中之壓力之該固體饋入材 料的蒸汽。
  19. 如請求項1或2之流動界面裝置，其與一汽化器組合，該汽化器含有能夠產生可離子化蒸汽之固體饋入材料。
  20. 如請求項1或2之流動界面裝置，其與一呈一離子源之形式的蒸汽接收裝置組合，該蒸汽接收裝置經構造以產生用於半導體製造中之離子。
  21. 如請求項1或2之流動界面裝置，其與一離子束植入器組合，其中該蒸汽接收裝置包含一能夠離子化蒸汽來產生一用於離子植入之離子束的高壓離子源。
  22. 如請求項19之流動界面裝置，其中該固體饋入材料包含一能夠產生用於生產團簇離子之蒸汽的團簇化合物。
  23. 如請求項22之流動界面裝置，其中該團簇化合物包含一團簇硼化合物。
  24. 如請求項23之流動界面裝置，其中該化合物包含硼烷或碳硼烷。
  25. 如請求項24之流動界面裝置，其中該化合物包含B10 H14 、B18 H22 、C2 B10 H12 或C4 B18 H2 。
  26. 如請求項22之流動界面裝置，其中該團簇化合物包含一團簇碳化合物。
  27. 如請求項26之流動界面裝置，其中該團簇化合物包含C14 H14 、C16 H10 、C16 H12 、C16 H20 、C18 H14 或C18 H38 。
  28. 如請求項22之流動界面裝置，其中該團簇化合物包含一用於N型摻雜之化合物。
  29. 如請求項28之流動界面裝置，其中該化合物包含一砷、 磷或銻團簇化合物。
  30. 如請求項29之流動界面裝置，其中該化合物包含一能夠形成An Hx + 或An RHx + 形式之離子的砷或磷化合物，其中n及x為整數，其中n大於4且x大於或等於0，且A為As或P，且R為一不含有磷或砷之分子且其對該植入製程無害。
  31. 如請求項29之流動界面裝置，其中該化合物包含一選自磷化氫、有機膦及磷化物所組成之群的磷化合物。
  32. 如請求項29之流動界面裝置，其中該化合物為P7 H7 。
  33. 如請求項29之流動界面裝置，其中該化合物包含一包含三甲銻之銻化合物。
  34. 如請求項33之流動界面裝置，其中該化合物包含Sb (CH3 )C3 。
  35. 如請求項22之流動界面裝置及汽化器，該流動界面裝置及汽化器與一離子束植入器組合，其中該蒸汽接收裝置包含一能夠離子化由該固體饋入材料所產生之蒸汽以用於離子植入的高壓離子源。
  36. 如請求項1或2之流動界面裝置之組合，其具有一呈一高壓離子源之形式的蒸汽接收裝置，且該流動界面裝置經安裝以支撐於一電絕緣體上。
  37. 如請求項36之組合，其中該絕緣體為一亦支撐該離子源之絕緣體套管，該等蒸汽經傳送至該離子源。
  38. 如請求項36之流動界面裝置，其與一離子束植入器組合，其中該蒸汽接收裝置包含一能夠離子化該蒸汽來產 生一用於離子植入之離子束的高壓離子源。
  39. 如請求項1或2之流動界面裝置，其包括一氣體沖洗系統，該氣體沖洗系統用於在自該閥塊斷開該汽化器前將蒸汽自該閥塊之該蒸汽入口通路移除。
  40. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中該閥塊界定一用於一處理氣體之傳送通路。
  41. 如請求項40之流動界面裝置，其經構造使得該處理氣體經由一通路選擇性地引導，反應性清潔氣體在其他時間經由該通路引導。
  42. 如請求項1或2之流動界面裝置，其中該閥塊包括一傳送延伸部分，該傳送延伸部分界定至該蒸汽接收裝置的至少兩個流徑，該兩個流徑中之至少一者經構造以運輸來自固體饋入材料之蒸汽，且另一者經構造以傳送一處理氣體或一反應性清潔氣體。
  43. 如請求項2之流動界面裝置，其中該流量控制閥為一節流類型閥。
  44. 如請求項4之流動界面裝置，其中該閥系統一次允許該等蒸汽流動中之僅一者。
  45. 如請求項44之流動界面裝置，其中該閥系統包含一短管閥。
  46. 如請求項4之流動界面裝置，其搭配含有相同饋入材料之汽化器使用，該流動界面裝置包含一允許同時自至少兩個汽化器之流動的閥系統。
  47. 如請求項46之流動界面裝置，其中該閥系統經構造用於 一第二動作模式，其中該閥系統一次允許該等蒸汽流動中之僅一者。
  48. 一種經構造用於用作一離子束植入器之離子源的一離子源之流動界面裝置，該界面裝置呈一熱傳導閥塊之形式，其界定至少一蒸汽通路，該通路與至少第一蒸汽傳遞界面及第二蒸汽傳遞界面相關聯，一個界面包含一經定位以自一汽化器接收蒸汽的蒸汽入口且與該通路之一入口部分連通，且另一界面包含一用於將蒸汽自該通路之一出口部分傳送至該離子源之蒸汽出口，該閥塊經構造以加熱該通路且將來自該汽化器的蒸汽傳送至該離子源，一流量控制閥與該通路相關聯以用於調節至該離子源之蒸汽流量，及一閥系統致能經由該入口進入之至蒸汽之該離子源之蒸汽流動及另一閥系統致能至該離子源之流動。
  49. 如請求項48之流動界面裝置，該流動界面裝置與一電源及控制系統相關聯，其用於使該汽化器充分加熱以產生大於該離子源所需之壓力且在該流量控制閥可控制之範圍中之壓力的固體饋入材料之蒸汽。
  50. 如請求項48或49之流動界面裝置，其中該流量控制閥為一蝶形類型閥。
  51. 如請求項48或49之流動界面裝置，其中經致能之另一流動為自該閥塊所界定之另一蒸汽入口的蒸汽流動。
  52. 如請求項48或49之流動界面裝置，其中經致能之另一流動為至一反應性清潔氣體之該離子源的流動。
  53. 如請求項48或49之流動界面裝置，其在該閥塊中包致能流動之括至少兩個閥系統：一第一閥系統，其致能經由該蒸汽入口進入之至蒸汽之該離子源的蒸汽流動，且致能自該閥塊所界定之另一蒸汽入口之至蒸汽之該離子源的另一流動；及一選擇器閥系統，其致能自該閥塊所界定之一蒸汽入口的蒸汽流動，或，替代地，關閉所有蒸汽流動且致能至一反應性清潔氣體之該離子源的流動。
  54. 如請求項53之流動界面裝置，其中與經定位以自各別汽化器接收蒸汽之至少兩個蒸汽入口相關聯的蒸汽入口通路由該第一閥系統所控制，該等入口通路部分沿該第一閥系統合併成一共同通路，且該第二閥系統選擇性地控制經由該共同通路部分至該離子源的流量，或，替代地，至該離子源之該反應性清潔氣體之流量，該流量控制閥與該共同通路相關聯以用於調節至離子源的蒸汽流量。
  55. 如請求項54之流動界面裝置，其中一閥包含一短管閥。
  56. 如請求項48或49之流動界面裝置，其中該閥塊與一加熱器相關聯，該加熱器經控制以維持高於一汽化器之溫度之該閥塊的溫度，該閥塊自該汽化器接收蒸汽。
  57. 一種使用前述請求項中任一項之裝置或組合來產生蒸汽之方法。
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