TWI473149B - 半導體製程系統之清潔 - Google Patents

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Description

半導體製程系統之清潔
本發明係有關於半導體製程系統之清潔。
在若干具體態樣中，本發明係有關於清潔用於微電子元件製造之離子佈植機之一或多種零組件之方法及設備。在其他態樣中，本發明係有關於清潔用於微電子元件製造之CVD系統使用之一或多個零組件之方法及設備。
在一態樣中，本發明係有關於該系統及其內含零組件上之殘餘物的原位移除，藉由使該系統及/或零組件與一氣相反應性材料在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以除去該等零組件上的至少部分殘餘物。當該殘餘物和建構該等零組件的材料不同時，該氣相反應性材料選擇性地與該殘餘物反應，並與建構該離子佈植機之該等零組件的材料有最少的反應。當該殘餘物和建構該等零組件的材料相同時，則該氣相反應性鹵化物組成物可與該殘餘物和該零組件部件兩者反應。
在若干具體實施例中，本發明係有關於：動態清潔，其中從一進入點連續通入一清潔劑通過該佈植機，並透過一排出設備排出，以進行原位清潔；靜態清潔，其中該清潔蒸氣係經通入該系統中，然後將該系統維持在一緊閉狀態，以使該蒸氣可與沉積材料反應，之後將該氣態產物抽出該系統；以及使用氟化的氙化合物，例如二氟化氙，做為維持一離子源內的電漿之蒸氣。
離子佈植係用於積體電路製造中以精準通入受控制的掺質不純物數量至半導體晶圓內，並且在微電子/半導體製造中為一項關鍵技術。在此種佈植系統中，一離子源離子化一預期的掺質元素氣體，並且該等離子係以擁有預期能量的離子束型態從該來源汲取出。汲取係藉由在適當形狀的汲取電極上施加高電壓來完成，該等電極包含孔洞以利汲取束通過。然後將該離子束導向工作件表面，例如半導體晶圓，以利用該掺質元素佈植該工作件。該汲取束之離子貫穿該工作件表面而形成擁有預期傳導性的區域。
有幾種常用於商業離子佈植系統的離子源，包含使用熱電極並由電弧供電之Freeman和Bernas型、使用磁控管的微波型、非直接加熱陰極來源、以及RF電漿來源，所有這些通常皆在真空中操作。離子源藉由通入電子至充滿掺質氣體(通常稱為”原料氣體(feedstock gas)”)之真空反應室內來產生離子。該等電子與該氣體內的掺質原子和分子碰撞，造成由正及負掺質離子組成之離子化電漿的產生。擁有負或正偏壓的汲取電極會分別容許正或負離子通過該孔洞離開該離子源成為一準直的離子束，其係經加速朝向該工作件。原料氣體包含，但不限於，三氟化硼、十硼烷(B10 H14 )，十八硼烷(B18 H22 )、磷化氫(PH3 )、砷化氫(AsH3 )、五氟化磷、五氟化砷、硒化氫(H2 Se)、氮氣、氬氣、四氟化鍺、四氟化矽、氧氣、氫氣、和鍺烷(GEH4 )。
目前，在技藝元件的製造中有超過10－15個佈值步驟。增加的晶圓尺寸、降低的關鍵尺寸、以及增加的電路複雜度對離子佈植工具有更多的要求，其係關於更好的製程控制、以低能量傳送高束流(beam current)、以及平均故障時間的縮短。
該離子佈植設備最需要保養的部件包含：離子源，其必須在運作約100至300小時之後進行維修，取決於其操作條件；汲取電極和高電壓絕緣器，其通常需要在數百小時的運作後進行清潔。此外，該系統的燈絲在運作後可能需要置換。
在理想情況下，所有的原料分子皆會被離子化並汲取，但實際上，只有某程度的原料會分解，這造成離子源區的沉積及污染。例如，磷殘餘物(例如，從使用例如磷化氫之原料氣體衍生出者)會輕易地沉積在離子源區內的表面上。殘餘物可在該離子源內的低電壓絕緣器上形成而造成短路，這可阻礙需要產生熱離子電子的電弧。此現象通常稱為”來源故障(source glitching)”，並且是離子束不穩定的主要因素，且最終可造成該來源的早期故障。殘餘物也會形成在離子佈植機的高電壓零組件上，例如來源絕緣器或汲取電極的表面，造成能量化高電壓火花。此種火花是離子束不穩定的另一個因素，並且這些火花所釋放的能量可造成敏感的電子構件的傷害，導致設備故障的增加和不佳的MTBF。
此外，在離子源構件上的沉積物是很普遍的，例如燈絲和驅趕電極(repeller electrode)。此種內部沉積物通常是由電弧反應室之材料組成，並且在使用高電漿功率連同氟化物來源原料合併由鎢或鉬建構成的電弧反應室時最常見到。雖然使用不含鹵化物來源材料之離子佈植系統的離子源的預期壽命通常約在100至300小時左右，但使用例如四氟化鍺之某些含鹵化物材料，離子源壽命可低至10至50小時，因為來源運作之內部沉積物的有害效應。
除了離子佈植機內的殘餘物造成的操作困難之外，也有重要的人員安全問題，來自移動零組件以進行清潔時的有毒或腐蝕性蒸氣的放出。只要有殘餘物存在的地方就會有安全問題，但在離子源區內是特別重要的，因為離子源是離子佈植機最常保養的零組件。為了最小化停機時間，受到污染的離子源常在高於室溫許多的溫度下從佈植機移出，這增加蒸氣的放出並使安全問題加劇。
處理上述困難之先前方法包含嘗試防止該等沉積物形成以及清潔形成在汲取電極和離子源上的沉積物(換言之，在汲取電極上，如在公開之美國專利申請案第2006/0272776號、公開之美國專利申請案第2006/0272775號和公開之國際專利申請案WO 2005/059942 A2號中討論者)。但是，仍然需要清潔離子佈值系統的所有構件之其他製程。
因此在離子佈植技藝中會希望能提供擁有分開的清潔站之異位清潔製程，藉以安全地清潔從佈植機移出的受到污染的零組件，而不會有可能傷害例如石墨電極之脆弱零組件的任何機械磨損。因此離子佈植技藝中提供可用來在從佈植系統移出後選擇性且非破壞性地清潔零組件並擁有最小停機時間的離線清潔站也會是一個顯著的進步。
在離子佈植技藝中提供原位清潔製程以在佈植期間有效的、選擇性的除去不想要的沉積在佈植機各處之殘餘物，特別是在離子源區內，也會是一個顯著的進步。此種原位清潔會強化人員安全並提供佈植設備穩定、不中斷的運作。
近幾年來，發展出兩種新穎的硼離子佈植方法做為習知離子佈植的替代方案。兩種替代方法皆使用含硼分子，而沒有任何反應性鹵化物物種。這可能使硼大量沉積在該離子區域內，而原位清潔方法會有幫助。佈植的第一取代方法是電漿浸置離子佈植，其中該晶圓係浸置在由二硼烷氣體(B2 H6 )或三氟化硼(BF3 )形成的含有B＋ 離子之電漿中。該第二替代方法是由例如十硼烷(B10 H14 )或十八硼烷(B18 H22 )之分子物種產生的分子之佈植。因此離子佈植技藝中提供例如電漿浸置和分子離子佈植之替代佈植方法用之原位清潔製程會是一個顯著的進步。
化學氣相沉積(CVD)提供低成本、高產率的元件製造方法。化學氣相沉積(CVD)係一種牽涉到一連串化學反應以在基材表面上產生固體物質之薄層的化學製程。該製程廣泛用來生產微電子元件及產品。
在典型的CVD製程中，基材係暴露在一或多種相當具揮發性的前驅物中(即，含矽(Si)、鎢(W)、鈦(Ti)或鉭(Ta))，以形成錯合金屬氧化物或矽酸鹽。該等前驅物與基材表面反應而在此表面上產生固態物質之沉積物。CVD非常適於在基材上提供均勻覆蓋的沉積材料。
化學氣相沉積可由習知熱CVD製程產生，其牽涉到供應反應性氣體至基材表面，在此發生熱誘導化學反應(同質和異質)而產生預期薄膜。在此替代方法中，可實施一電漿製程，其中形成受控制的電漿以分解及/或能量化反應性物種，以產生預期薄膜。
無論是使用熱或電漿CVD製程，所沉積材料的薄膜會累積在CVD沉積反應室內部。因此，必須週期性除去這些薄膜沉積物，因為其會藉由改變反應室的尺寸而有影響薄膜沉積製程的再現性之傾向。此外，該等薄膜沉積物可能剝落而污染在反應室中處理的晶圓。
用來清潔半導體製程反應室和反應器的習知方法包含濕式洗滌和原位清潔。
濕式清潔方法需要破除製程反應室的真空密封並手動擦淨反應室內表面。常用強酸溶液來溶解反應室內表面上的沉積物。在清潔製程完成時，必須重新組裝並重新密封反應室。
此方法之固有問題包含必須在清潔製程中使用大量危險化學品。此外，手動拆解製程系統然後再組裝是勞力密集又耗時的，增加製程反應室零組件的耗損，並且可能在反應室內留下殘餘物污染。
執行原位清潔製程不需要拆解製程反應室。通常，為乾蝕刻製程或氣態溶劑產生的電漿會流動通過該製程反應室，以除去累積的薄膜。
近期證實使用三氟化氯(ClF3 )和其他氟自由基及/或含氟鹵素間化合物(interhalogen)(即，四氟化碳、三氟化氮、六氟化二碳、八氟化三碳、六氟化硫)之無電漿或乾式清潔製程在從半導體製程反應室除去固體殘餘物上是有效的。三氟化氯和其他氟自由基及/或含氟鹵素間化合物與此種固體殘餘物反應而形成揮發性反應產物，其可輕易的利用真空或其他設備從製程反應室除去，見Y.Saito等在應用物理手札(APPLIED PHYSICS LETTERS)第56(8)卷第1119－1121頁(1990)之「使用三氟化氯之矽表面之無電漿清潔製程」；也參見D.E.Ibbotson等在應用物理期刊(JOURNAL OF APPLIED PHYSICS)第56(10)卷第2939－2942頁(1984)之「利用含氟化合物之矽之無電漿乾蝕刻」。
美國專利第4,498,953號描述一種原位清潔方法，其中一鹵素間化合物，例如五氟化溴、三氟化溴、三氟化氯、或五氟化碘係經連續流動通過製程反應室，同時在反應室內維持預定壓力。在處理尾聲終止鹵素間化合物流。但是，大量的危險物質在該系統中流通。顯然，此方法所使用的大量物質不僅增加生產成本，並且也存在與危險物質之處理有關的副成本。
類似的問題也存在於美國專利第5,565,038號所揭示的製程中，其中連續通入鹵素間化合物氣體流至製程反應室以做為清潔劑。再一次，該反應性氣體流是持續的，並且直到薄膜移除完成之前不會終止。更進一步，如上面引用的先前技藝般，此方法有其固有問題，因為大量的危險物質之使用，以及相關的製造成本及/或環境成本。此外，該連續氣流清潔製程是在非常低的壓力下執行，而清潔效率在此種條件下會降低。也見美國專利第6,534,007號。
除去製程反應室內的沉積物增長之其他已知方法使用三氟化氮，包含用於熱CVD製程中的類型，例如垂直管。但是，需要非常高的溫度來裂解三氟化氮以釋放反應性氟離子。若未達到及/或維持這些溫度，危險的三氟化氮會排出至周圍環境。此外，氟離子不良的反應選擇性會造成無用的石英反應器的蝕刻。又更進一步，取決於製程反應室的形狀，不總是能夠預測或完成均勻的清潔。
但是，使用氟自由基或含氟鹵素間化合物來清潔半導體製程設備面臨實施和商業可行性的實際問題。例如，氟自由基或含氟鹵素間化合物的供應，包含三氟化氯，是極具腐蝕性的，並且例如儲存和配送容器的相容性之問題，以及相關的製程管線和零組件問題，皆需要實質的關注及昂貴的解決方案。
此外，鹵素間化合物對於人類呼吸道而言是極具刺激性的。人類忍受三氟化氯蒸氣的臨界水準係低至100 ppb，而LC 50(動物50%致死濃度)為300 ppm一小時。此種高度毒性流體的不經意洩露因此對於人類健康是極危險的。此外，大部分的鹵素間化合物在室溫下是液體，並且是以液態傳輸，而液體超越氣體的固有高密度加重與傳輸此種化合物相關的許多風險。
因此，在技藝中提供一種產生清潔劑之系統和方法會是一個顯著的進步，其最小化暴露在這些化合物中的風險，並且克服與傳輸及儲存高度反應性氟自由基和含氟鹵素間化合物相關的其他問題。
如此，會希望在CVD技藝中提供異位及原位清潔製程及可用於此類製程中的清潔劑。
本發明大體來說係有關於離子佈植機和CVD清潔系統及方法，例如，用以清潔半導體製造工具之內部零組件，以及此種清潔可有效運用的組成物。
明確地說，本發明在廣義態樣上係有關於使用氣相反應性鹵化物組成物之離子佈植機的離子源區的原位清潔，其中該氣相反應性鹵化物組成物與該離子源區內的殘餘物在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以從該離子源區內的所有零組件上至少部分除去該殘餘物。
在一態樣中，本發明係有關於一種清潔半導體製造設備之至少一零組件的方法，該方法包含：(a)將一蝕刻劑氣體從一蝕刻劑容器通入該半導體製造設備之真空反應室內；(b)在該真空反應室內達到預定壓力時終止通入該蝕刻劑氣體至該真空反應室內；以及(c)在該真空反應室內使該蝕刻劑氣體與一殘餘物反應一段足夠長的時間，以從該真空反應室內部或其內含之至少一零組件上至少部分除去該殘餘物；其中當該殘餘物和該真空反應室內部包含不同材料時，該蝕刻劑氣體在該真空反應室內與該殘餘物選擇性反應，同時與該真空反應室內部或其內含之該等零組件基本上是不反應的，並且其中當該殘餘物和該真空反應室內部包含相同材料時，該蝕刻劑氣體與該真空反應室內的殘餘物和該真空反應室內部或其內含的該等零組件兩者反應。
在另一態樣中，本發明係有關於一種清潔半導體製造設備之離子源區的方法，該方法包含：(a)將一蝕刻劑材料從一蝕刻劑容器通入該離子源區之真空反應室內；(b)在達到預定壓力時終止通入該蝕刻劑氣體至該真空反應室內；(c)在該真空反應室內使用一電漿，將該蝕刻劑材料在該真空反應室內分解成為反應性鹵化物物種；以及(d)在該真空反應室內使該反應性鹵化物物種與一殘餘物反應一段足夠長的時間，以從該真空反應室至少部分除去該殘餘物。
在又另一態樣中，本發明係有關於一種清潔半導體製造設備之離子源區之真空反應室的設備，該設備包含：(a)一蝕刻劑材料來源，擁有一蝕刻劑材料配置在其內，其中該蝕刻劑材料來源與該真空反應室交流連接，並且係位於其上游處；以及(b)一閥門，介於該蝕刻劑材料來源和該真空反應室之間。
本發明之又一態樣係有關於一種異位清潔半導體製造設備之至少一零組件的方法，該方法包含：(a)將該零組件設置在一異位真空反應室內；(b)將一蝕刻劑氣體從一蝕刻劑容器通入該異位真空反應室內；(c)在該真空反應室內達到預定壓力時終止通入該蝕刻劑氣體至該真空反應室內；以及(d)在該真空反應室內使該蝕刻劑氣體與一殘餘物反應一段足夠長的時間，以從其內含之至少一零組件上至少部分除去該殘餘物；其中當該殘餘物和該真空反應室內部包含不同材料時，該蝕刻劑氣體在該真空反應室內與該殘餘物選擇性反應，同時與該真空反應室內部或其內含之該等零組件基本上是不反應的，並且其中當該殘餘物和該真空反應室內部包含相同材料時，該蝕刻劑氣體與該真空反應室內的殘餘物和該真空反應室內部或其內含的該等零組件兩者反應。
本發明之又一態樣係有關於一種清潔離子佈植系統之一或多個零組件以從該一或多個零組件至少部分除去與離子化相關的沉積物之方法，此方法包含使該一或多個零組件與含有氣態鹵化物之清潔組成物接觸，在讓該氣態鹵化物可與該等沉積物反應的條件下，以執行此種從該一或多個零組件之其至少部分移除。
本發明之另一態樣提供一種清潔半導體製造設備之至少一零組件的方法，藉由從一蝕刻劑容器連續通入一蝕刻劑氣體至該半導體製造設備之真空反應室內，並且在該真空反應室內使該蝕刻劑氣體與一殘餘物反應，以從該真空反應室內部或其內含之至少一零組件上至少部分除去該殘餘物；以及利用位於該反應室之一輸出上的控制閥來調整該反應室內該蝕刻劑氣體的分壓。
本發明之又另一態樣提供一種異位清潔半導體製造設備之至少一種零組件的方法，藉由將該零組件設置在一異位真空反應室內，從一蝕刻劑容器連續通入一蝕刻劑氣體至該異位真空反應室內，在該真空反應室內使該蝕刻劑氣體與一殘餘物反應，以從其內含之至少一零組件上至少部分除去該殘餘物，以及利用位於該容器之一輸出內的控制閥來調整該蝕刻劑氣體的分壓。
本發明之另一態樣係有關於一種離子佈植及清潔組件，包含一離子佈植系統，其含有在該系統中的離子佈植製程期間累積與離子化相關的沉積物在其上之一或多個零組件，以及一清潔組件，包含一清潔組成物來源，其含有包含易與該等沉積物發生反應的氣態鹵化物之清潔組成物，以在牽涉該清潔組成物與該等沉積物接觸的清潔條件下執行從該一或多個零組件之其至少部分移除，流動線路，適於從該清潔組成物來源傳輸該清潔組成物至該一或多個零組件，以在該等清潔條件下與其接觸，以及流動零組件，適於在該等清潔條件下控制通過該流動線路的清潔組成物流，以執行從該一或多個零組件之該等沉積物的至少部分移除。
在另一態樣中，本發明係有關於一種增加用來產生電漿的離子源之穩定度的方法，例如三氟化硼、砷化氫、磷化氫、四氟化鍺、四氟化矽、或硒化氫，該方法包含以一氣態鹵化物電漿清潔該離子源，例如二氟化氙電漿。
本發明之又一態樣係有關於一種從一基材上除去一沉積物之方法，該基材擁有此種沉積物在其上，其中該沉積物包含硼、矽、砷、磷、鍺、鎢、鉬、硒、銻、銦、鉭、及碳之至少一種，此種方法包含以氣態鹵化物化合物接觸該基材一段足夠長的時間，例如二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、五氟化碘、七氟化碘、六氟化硫、六氟化二碳、氟氣、四氟化碳、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣，化學式為Cx Fy 之化合物，例如六氟化三碳、八氟化三碳、八氟化四碳、及八氟化五碳，化學式為Cx Hy Fz 之化合物，例如三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、和一氟乙烷，化學式為Cx Hy Oz 之化合物，例如二氟碳醯、氟化氫，或有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷和一氯甲烷，以從該基材上至少部分移除該沉積物。
本發明之再另一態樣係有關於一種離子佈植方法，包含在一離子佈植系統的電弧反應室內從流動通過該電弧反應室以形成佈植用之摻質來源離子的摻質來源氣體產生一電漿，以及在該摻質來源氣體流動通過該電弧反應室期間的至少部分時間內，使清潔氣體與該摻質來源氣體同時流動通過該電弧反應室，以在該離子佈植系統內執行清潔，其中該清潔氣體包含氣態鹵化物。
本發明之另一態樣係有關於一種形成摻雜之矽基材的方法，包含在一矽基材內佈植摻雜離子，以及在該基材內另外佈植氙(Xe＋ )離子。
一種清潔離子源之方法，該方法包含在該離子源內產生氣態鹵化物電漿，例如二氟化氙電漿，以產生可有效濺鍍清潔該離子源的Xe＋ 離子以及可有效濺鍍清潔該離子源下游零組件的Xe＋ 離子。
在另一態樣中，本發明係有關於一種在牽涉到不同摻質來源氣體之相繼離子產生製程之間清潔離子源的方法，其中此方法包含在有或沒有電漿存在下在此等製程之間使例如二氟化氙之氣態鹵化物化合物及諸如此類者流經該離子源(即，在不存在或存在電漿產生的離子源冷或離子源熱條件下，於牽涉到不同摻質來源氣體的相繼離子產生製程之間)。
本發明之又一態樣係有關於一種在牽涉到相同摻質來源氣體之相繼離子產生製程之間清潔離子源的方法，其中此方法包含在有或沒有電漿存在下在此等製程之間使例如二氟化氙之氣態鹵化物化合物流經該離子源。
明確地說，在另一廣義態樣中，本發明係有關於CVD系統或其一或多種零組件之清潔，使用一氣相反應性鹵化物組成物，其中該氣相反應性鹵化物組成物係與該CVD系統內的殘餘物在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以從該CVD系統中的一或多個零組件上至少部分除去該殘餘物。
在一態樣中，本發明係有關於一種清潔半導體製造設備之至少一零組件的方法，該方法包含：(a)將一蝕刻劑氣體從一蝕刻劑容器通入該半導體製造設備之一反應器內；(b)在該反應器內達到預定壓力時終止通入該蝕刻劑氣體至該反應器內；以及(c)在該反應器內使該蝕刻劑氣體與一殘餘物反應一段足夠長的時間，以從該反應器內部或其內含之至少一零組件上至少部分除去該殘餘物；其中當該殘餘物和該反應器內部之材料不同時，該蝕刻劑氣體在該反應器內與該殘餘物選擇性反應，同時與該反應器內部或其內含之該等零組件基本上是不反應的，並且其中當該殘餘物和該反應器內部或其內含之該等零組件的材料為相同材料時，該蝕刻劑氣體與該反應器內的殘餘物和該反應器內部或其內含的該等零組件兩者反應。
本發明之另一態樣係有關於一種沉積及清潔組件，包含一CVD系統，其含有在該系統內的沉積製程期間累積與沉積相關的沉積物在其上之一或多個零組件，以及一清潔組件，包含一清潔組成物來源，其含有包含易與該等沉積物發生反應的氣態鹵化物之清潔組成物，以在牽涉該清潔組成物與該等沉積物接觸的清潔條件下執行從該一或多個零組件之其至少部分移除，流動線路，適於從該清潔組成物來源傳輸該清潔組成物至該一或多個零組件，以在該等清潔條件下與其接觸，以及流動零組件，適於在該等清潔條件下控制通過該流動線路的清潔組成物流，以執行從該一或多個零組件之該等沉積物的至少部分移除。
本發明之又另一態樣係有關於一種CVD方法，包含由提供至該反應器的前驅物在一基材上形成一固態薄膜，以及在提供該前驅物至該反應器期間的至少部分時間中，使清潔氣體與該前驅物同步流經該反應器，以在該CVD系統內執行清潔，其中該清潔氣體包含氣態鹵化物。
在另一態樣中，本發明係有關於一種在牽涉到不同前驅物之相繼沉積製程之間清潔CVD系統的方法，其中此方法包含在此等製程之間使氣態鹵化物化合物流經該來源。
在另一態樣中，本發明係有關於一種在牽涉到相同前驅物之相繼沉積製程之間清潔CVD系統的方法，其中此方法包含在此等製程之間使氣態鹵化物化合物流經該來源。
本發明之其他態樣、特徵及實施例可從如下揭示及附屬申請專利範圍而更完整呈現。
本發明係有關於從基材上除去沉積物的方法和設備，其中該基材與含有一氣相反應性材料之清潔組成物接觸。在此所用之「氣相反應性材料」一詞旨在廣義解釋為包含鹵化物化合物及複合物，氣態或蒸氣型態，此類化合物及複合物的離子及電漿型態，以及從此類化合物、複合物和離子及電漿型態衍生出的元素及離子。在本發明中所使用的氣相反應性材料也可多樣化地稱為，不具限制性地，「氣相反應性組成物」、「清潔劑」、「清潔氣體」、「氣態鹵化物」、「反應性鹵化物」、「清潔化合物」、「清潔蒸氣」、「蝕刻劑蒸氣」或其用詞的任何組合。
本發明預期到半導體製程系統及其他基材和設備的清潔，其係易於在其正常的製程操作期間形成沉積物在其上。
離子佈植系統
本發明在一實施例中預期到一種清潔離子佈植系統之一或多個零組件的方法，以從該一或多個零組件上至少部分移除與離子化相關的沉積物。此方法包含使此一或多個零組件與含有氣相反應性材料的清潔組成物接觸，在使該氣相反應性材料可與該等沉積物反應以執行該至少部分移除的條件下。
除了上述與離子化相關的沉積物之外，源自原料氣體，本發明人也發現形成在離子佈植系統內的沉積物或殘餘物可由原料氣體與建構該等系統零組件的材料之反應性造成。例如，可用不銹鋼或鋁來建構離子佈植系統的真空反應室。也可利用石墨(例如，標準的或玻璃的)、絕緣材料(例如氮化硼)及/或例如鐵氟龍、Kel－F、vespel、VitonTM 、Buna－n、矽等密封材料來建構該真空反應室內的系統零組件。其他系統零組件，例如陶瓷，可由例如擁有氧化鉛懸浮在其中的環氧樹脂、氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽、氮化硼、PeekTM 、DelrinTM 、TeflonTM 、及/或VespelTM 等材料來建構。
該離子源係由鎢、石墨、鉬或鉭構成，有時候帶有微量的銅和錫。該離子源電弧反應室通常是由鎢或鉬構成，或擁有內襯鎢或鉬的石墨主體。在此情況下，例如三氟化硼、四氟化鍺或四氟化矽的氟化物來源進料在操作溫度下與例如來自該反應室或該反應室內襯的鎢或鉬之電弧反應室的材料反應形成中間副產物，而所形成的副產物在另一溫度下遷移至另一個位置，該副產物在該處分解，沉積鎢或鉬並釋放氟。本發明因此在另一實施例中預期到一種清潔離子佈植系統的一或多個零組件的方法，以從該一或多個零組件至少部分除去與該電弧反應室材料相同的與離子化相關的沉積物。
在此所用的「與離子化相關的沉積物」意指可干擾離子佈植系統之正常操作的任何材料沉積物。能夠與氣態鹵化物反應的與離子化相關的沉積物可以是任何適合類型，包含例如形成並累積在離子源或其他離子化製程設備內者之與離子化相關的沉積物。所沉積的材料可包含、含有、主要由、或由矽、硼、磷、鍺、砷、鎢、鉬、硒、銻、銦或鉭組成。
已知該離子源電弧反應室和汲取電極內所沉積的掺質材料會剝落而形成小微粒。這些微粒可在離子束內傳輸，例如植入晶圓內的掺質離子束。在某些情況中，此種傳輸微粒可抵達晶圓，造成晶圓上微粒污染的顯著增加並造成製作在晶圓上的元件良率嚴重降低。本發明提出在掺質材料沉積物能夠形成碎片和微粒之前先將其移除，因此減少晶圓上的微粒並提升半導體設備的良率。此種汲取電極可以是任何適合類型，例如，包含在「從離子源汲取用於離子佈植之離子的方法及設備」之美國專利申請公開案第2006/0272776號，在「從離子源汲取用於離子佈植之離子的方法及設備」之美國專利申請公開案第2006/0272775號，以及在「延長離子佈植之設備工作時間之方法及設備」之國際專利公開案第WO 2005/059942 A2號中更完整描述的主動式熱控制系統之類型。
在此方法中所使用的氣相反應性材料可包含任何適合的鹵化物，例如係選自二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、五氟化碘、七氟化碘、六氟化硫、六氟化二碳、氟氣、四氟化碳、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷、一氯甲烷、次溴酸和溴氣所組成的族群。
在另一實施例中，該氣相反應性材料與可增加該氣相反應性材料的揮發性之「清潔輔助劑」或「共反應劑」共同實施，結果比使用不具有清潔輔助劑或共反應劑之氣相反應性材料除去更多的沉積物。例如，可藉由一氧化碳的共同實施來加強利用二氟化氙之銥沉積物的移除，如美國專利第6,709,610號中者。
使氣相反應性材料和該等沉積物可發生反應的條件可包含任何適合的溫度、壓力、流速、組成物等條件，氣相反應性材料在其下與欲從基材上除去的材料接觸並起化學反應以除去此材料。
可使用的各種條件之範例包含環境溫度、高於環境溫度的溫度、有電漿、無電漿、次大氣壓、大氣壓等。用於此種氣相反應性材料接觸的特定溫度可在約0℃至約1000℃範圍內。該接觸可包含該氣相反應性材料在載氣內、以純淨形態、或與其他清潔劑、摻質等之混合物內的傳送。可加熱用來與在環境溫度下之沉積物產生化學反應的氣相反應性材料，以增加該反應的動能。
可藉由觀察該反應之不同特性來監控及/或調整該氣相反應性材料和該等沉積物之間的反應。此類特性可包含壓力、時間、溫度、濃度、特定物種的存在、壓力改變速率、特定物種的濃度變化速率等。據此，可在達到該反應的預定特性時停止將該氣相反應性材料通入該系統內，例如在真空反應室內達到預定壓力、經過一段預定時間、達到預定溫度、在該系統內達到一元素之預定壓力、該系統內之特定副產物、反應產物或其他物種的存在。
在一實施例中，該沉積物包含與離子佈植系統之零組件發生反應所形成的材料。例如，欲移除的沉積物可包含與該系統之電弧反應室反應所產生的鎢。在此類沉積物的清潔中，清潔方法係取決於該系統的溫度梯度。來自該進料材料的氟可在一溫度下與該電弧反應室反應，而藉由如下反應(1)或(2)形成六氟化鎢。
3F2 (g)＋W(s) → WF6 (g) (1) 6F(g)＋W(s) → WF6 (g) (2)六氟化鎢然後遷移至該系統內的另一個位置，通常是較高溫的位置，在此六氟化鎢分解，鎢沉積下來並且釋放出氟。因此，為了清潔此種鎢沉積物，含有該等沉積物之零組件的溫度必須從形成該等沉積物的溫度降下。在另一範例中，若電弧反應室或其他金屬部件內有硼沉積物，也可能形成少量的三氟化硼和其他金屬氟化物(例如，可能造成六氟化鉬形成之鉬螺絲)。
該接觸可連同監控接觸期間的總壓力改變來執行，以使該接觸在壓力改變變為零時終止。或者，該接觸可連同監控例如二氟化氙之氣態清潔劑，或由其衍生出的反應劑或在接觸中產生的反應產物之分壓來執行，並在該分壓達到預定值，即終點時終止。
在另一實施例中，該接觸能夠由可控制的氣態清潔劑流連同該系統的零組件來執行，其容許調節氣態清潔劑分壓，因而控制反應速率。在又另一實施例中，一連續的預定氣態清潔劑流容許在該系統內取得廣範圍的製程條件，例如流量及溫度。
本發明之一特定實施例係有關於一種從擁有一沉積在其上之基材除去此種沉積物的方法，其中此種沉積物包含硼、矽、砷、磷、鍺、鎢、鉬、硒、銻、銦、鉭和碳的至少一種。該方法包含使該基材與一氣態清潔劑接觸一段足夠長的時間，以從該基材上至少部分除去該沉積物。
關於在本發明之實施中使用氟化的氙化合物做為清潔劑及電漿源試劑，該氟化的氙化合物可包含任何數量的氟原子。但是，注意到咸信氟相對於氙之高比例可容許更快且更有效率的清潔。較高的蒸氣壓輔助傳送更多材料，因為較高的蒸氣壓會增加清潔劑的傳送速率。在一實施例中，使用六氟化氙做為清潔劑或電漿源試劑。雖然六氟化氙在室溫下的蒸氣壓比二氟化氙高約七倍，但六氟化氙，以及四氟化氙，是非常容易與水起反應的。在不牽涉到水、碳氫化合物、氫或還原劑的存在或產生的清潔環境下使用六氟化氙是最有利的。但是，當使用擁有較低蒸氣壓的清潔化合物時，可對流動線路進行調整以避免流動路徑的壓降並保持清潔劑的高傳送速率。
在本發明之實施中做為清潔劑的化合物可包含，但不限於二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、氟氣、六氟化硫、六氟化二碳、四氟化碳、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷及一氯甲烷。
執行本發明方法之設備可以任何適合方法建構及配置，以使該清潔與該氣相反應性材料相配合。在一實施例中，本發明提供一種離子佈植及清潔組件，包含(i)一離子佈植系統，其含有在該系統中的離子佈植製程期間累積與離子化相關的沉積物在其上之一或多個零組件，(ii)一清潔組件，包含一清潔組成物來源，其含有包含易與該等沉積物發生反應的氣相反應性鹵化物之清潔組成物，以在牽涉該清潔組成物與該等沉積物接觸的清潔條件下執行從該一或多個零組件之其至少部分移除，(iii)流動線路，適於從該清潔組成物來源傳輸該清潔組成物至該一或多個零組件，以在該等清潔條件下與其接觸，以及(iv)流動零組件，適於在該等清潔條件下控制通過該流動線路的清潔組成物流，以執行從該一或多個零組件之該等沉積物的至少部分移除。
上述組件的流動零組件可以是任何適合類型，包含例如閥門、閥門促動器、幫浦、質流控制器、壓力計、殘餘氣體分析器、中央控制單元、薄膜等。
此種流動零組件適於在所使用的特定清潔條件下運作。
在該系統之離子佈植製程期間在該組件內累積與離子化相關的沉積物在其上之該一或多個零組件可以是任何適合類型，例如，真空反應室、電弧反應室、電極、燈絲、高壓絕緣套、磁鐵波導(magnet waveguides)、晶圓處理零組件、固定環(clamp rings)、滾輪、盤片等。
該清潔組成物來源可包含含有該清潔組成物的材料儲存及配送套裝。該材料儲存及配送套裝包含一容器，其可以是，例如，圓柱狀，在其內界定出一內部體積。在此特定實施例中，該清潔組成物在環境溫度條件下可以是固體，並且此清潔組成物可被支撐在該容器內之一強化表面區域上。此種強化表面區域可包含結構在其內，例如托盤，在美國專利第6,921,062號中描述，或例如陽極鋁之多孔惰性泡沫材料或鎳泡沫材料、不銹鋼、鎳、黃銅等，以提供該清潔材料固定的蒸發速率，以提供相關的清潔製程之離子化步驟之配送足夠的蒸氣壓。當使用托盤時，該清潔組成物可被支撐在擁有與其連接的流動通道管路之托盤的表面上，以在該容器內使蒸氣往上流動至該閥門頭組件，以使用該容器來配送。
上述組件內的流動線路適於在該等清潔條件下從該清潔組成物來源傳輸該清潔組成物至該電弧反應室。此種適用性可植基於該清潔組成物的若干特性。例如，高傳導性可用來避免流動路徑之不必要的壓降，當該清潔組成物擁有低蒸氣壓時。最大化流動傳導性和最小化流動壓縮(flow constriction)的方法在技藝中是熟知的。
該等與離子化相關的沉積物可包含產生掺質離子期間所沉積的材料，例如硼、磷、砷、鍺、矽、鉬、鎢、硒、銻、銦、鉭等。
在一具體實施例中之該離子佈植系統包含電弧反應室以及摻質來源。在一範例中，該摻質來源可包含三氟化硼，並且可適於供應三氟化硼至該電弧反應室。此實施例中之該電弧反應室適於利用從該摻質來源供應至該電弧反應室的摻質在其中產生摻質電漿。在一範例中，該清潔組成物來源內含的清潔組成物包含二氟化氙。該電弧反應室可適於在供應可用清潔條件下利用從該清潔組成物來源供應至該電弧反應室的二氟化氙在其中產生二氟化氙電漿，以清潔從三氟化硼電漿衍生出的含硼沉積物。或者，可使用其他摻質來源，包含砷化氫、磷化氫、四氟化鍺、四氟化矽、硒化氫及其他含硼、矽、砷、磷和鍺之摻質來源。此外，可使用其他電漿源試劑。
在一具體應用中，本發明提供一種增加用來產生三氟化硼電漿的離子源之穩定度的方法，其中該方法包含以氟化的氙電漿清潔該離子源，例如二氟化氙電漿。
在另一實施中，本發明係有關於一種離子佈植方法，包含在一離子佈植系統的電弧反應室內從流經該電弧反應室的摻質來源氣體產生電漿，以形成佈植用之摻質來源離子。在該摻質來源氣體流經該電弧反應室期間的至少部分時間中，包含氣態鹵化物的清潔氣體與該掺質來源氣體同步流經該電弧反應室，以在該離子佈植系統內執行清潔。
一般來說，雖然可執行該摻質來源氣體和清潔氣體的共流以達到原位清潔，但通常傾向於以連續方式執行該清潔操作，例如，當該離子源從第一摻質來源產生第一電漿，並且接著該離子源從第二摻質來源產生第二電漿，則使用一中間清潔步驟，其中清潔氣體流經該離子源，有或沒有電漿產生。
在一實施例中，本發明提供一種形成摻雜的矽基材之方法，包含在一矽基材內植入Xe＋ 離子，之後在該矽基材內植入摻質離子。在該製程中，該等Xe＋ 離子的佈植作用為非晶化該基材的結晶結構。
在氟化的氙電漿之產生中，例如二氟化氙電漿，為了清潔，Xe＋ 離子可進行若干來源本身的低能量濺鍍清潔。在汲取後，該等Xe＋ 離子可進行若干該離子源下游零組件的高能量濺鍍，例如真空壁、離子光學零組件、晶圓片和晶圓載具。
在一具體實施例中，本發明係有關於一種清潔用於微電子元件製造之離子佈植系統之離子源區的方法及設備。該離子源區可例如包含非直接加熱的陰極離子源、Freeman離子源或Bernas離子源。
明確地說，在一實施例中，本發明係有關於從離子佈植機之真空反應室及其內含之零組件原位除去殘餘物，藉由使該真空反應室及/或零組件與氣相反應性鹵化物組成物，例如二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、氟氣、六氟化硫、六氟化二碳、四氟化碳、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷及一氯甲烷，在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以從該等零組件上至少部分除去該殘餘物，並且以這樣的方式進行’當該殘餘物和建構該等零組件的材料不同時，該氣相反應性材料選擇性地與該殘餘物反應，並與建構該離子佈植機之該等零組件的材料有最少的反應(例如，基本上不反應，並且較佳地完全不反應)；而當該殘餘物和建構該等零組件的材料相同時，則該氣相反應性材料可與該殘餘物和該零組件部件兩者反應。在另一實施例中，該等離子佈植機零組件係經異位清潔，在該等零組件從該離子佈植機拆下後所移往之分開的專用反應室內。
更詳細地考量原位清潔，此清潔主要取決於三個因素：該清潔前驅物的反應特性、該清潔反應副產物的揮發性、以及化學清潔中所使用的反應條件。該清潔組成物必須除去不想要的殘餘物，同時最小化建構該佈植機的材料之耗損。該清潔反應所產生的副產物之揮發性必須足夠，以促進其藉由該離子佈植機之真空系統的移除。
由與該(等)零組件相同的材料形成的殘餘物之清潔確實會造成該零組件本身某程度的耗損。明確地說，利用二氟化氙做為清潔劑以從使用鎢電弧反應室的系統除去鎢沉積物會致使某些鎢從該電弧反應室內部除去。但是，在最大化系統效能的前提下，損失該電弧反應室的某些內部材料並不重要，當以若該系統不清潔並且容許該等鎢沉積物累積在該系統內而降低系統效能的觀點來看待時。
如在此所使用者，「離子源區」包含真空反應室、離子源電弧反應室、離子源絕緣體、汲取電極、抑制電極(suppression electrode)、高壓絕緣體、離子源絕緣套、燈絲以及驅趕電極。
該氣相反應性材料可例如包含氟化的氙化合物蒸氣，例如二氟化氙蒸氣。二氟化氙是較佳的反應性鹵化物氣體，並且會在室溫下昇華，但可使用加熱器加熱以增加昇華速率。已知二氟化氙是有效的矽蝕刻劑，並且已用來在微機電系統(MEMS)元件製程中做為矽選擇蝕刻劑。明確地說，二氟化氙根據如下反應與矽發生反應。
2XeF2 (g)＋Si(s) → 2Xe(g)＋SiF4 (g) (3)
重要地，該矽/二氟化氙反應可在沒有活化下發生，即，電漿或加熱。二氟化氙與矽的反應速率比二氟化氙與二氧化矽的反應速率大許多，這使得二氟化氙對與矽的反應具選擇性。
二氟化氙或其他氟化的氙化合物在本發明之實施中通常用來做為金屬硼的蝕刻劑。雖然不欲被理論限制，但硼係根據如下反應蝕刻。
3XeF2 (g)＋2B(s) → 3Xe(g)＋2BF3 (g) (4)
使用二氟化氙做為砷、磷和鍺的蝕刻劑並非所知中最佳的選擇；但是，也可根據如下反應(5)、(6)和(7)證實二氟化氙是這些材料之有效蝕刻劑。
5XeF2 (g)＋2As(s) → 5Xe(g)＋2AsF5 (g) (5) 5XeF2 ＋2P(s) → 5Xe(g)＋2PF5 (g) (6) 2XeF2 (g)＋Ge(s) → 2Xe(g)＋GeF4 (g) (7)
與矽/二氟化氙反應類似，在此揭示的反應可在有或沒有能量活化的情況下發生。
重要地，在此所述之方法及設備係用來從該離子佈植機之該等零組件至少部分除去該殘餘物，並且以相對於建構該離子佈植機之該等零組件的材料選擇性移除殘餘物的方式進行，例如鋁、鎢、鉬、石墨、絕緣材料、密封材料等，當該殘餘物材料與這些材料不同時。如在此所使用者，「至少部分移除」係定義為除去欲移除的殘餘物之至少約25%，更佳地至少約50%，並且最佳地至少約75%。
但是，當該殘餘物和建構該等零組件的材料相同時，則該氣相反應性材料組成物可與該殘餘物及該零組件部件兩者反應一定量及一段時間，而使至少約25%，更佳地至少約50%，並且最佳地至少約75%的殘餘物被移除。在此類條件下，可最小化該零組件內部的移除，通常在微米或數十毫米範圍內。當該零組件的總厚度可多至約四分之一英吋或更多時，此移除不會顯著影響該零組件的效能。因為該等沉積物通常不會有均勻的厚度或沉積，該等沉積物在該清潔製程中會比該零組件材料本身更易反應。因此，該氣相反應性材料組成物對於與該殘餘物的反應會比對於與該零組件部件的反應更具選擇性。
之後更完整討論傳送該氣相反應性材料組成物至該離子源區以在其中進行原位清潔之數種模式，包含停滯模式、連續模式、以及直接導入模式。雖然在此可參考二氟化氙組成物，但可了解也能使用其他氟化的氙化合物及其他反應性鹵化物組成物，包含，無限制性地，四氟化氙、六氟化氙、六氟化硫、六氟化二碳、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、四氟化碳、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷及一氯甲烷。再注意到該氣相反應性材料可包含、主要由、或由該(等)反應性鹵化物化合物組成。
二氟化氙提供原位清潔大部分的離子佈植殘餘物若干優勢，二氟化氙在室溫下是擁有4托耳蒸氣壓之可蒸發白色固體。為了減少使用二氟化氙清潔產生的副產物氣體，較佳地使用基於化學吸附的洗滌器(scrubber)來減少氫化物及包含二氟化氙之氟化的佈植機物種。該清潔組成物可從特別適於傳送二氟化氙或其他清潔試劑的來源供應，例如在「從固態離子源傳送試劑的系統」之國際專利申請案第PCT/US 06/08530號中更完整描述的固態離子源傳送系統，其係基於美國暫時專利申請案第60/662,515號以及美國暫時專利申請案第60/662,396號，其在此藉由引用其個自之整體的方式併入本文中。
除了實施例，其他氟化的氙在本發明之實施中是較佳的組成物。四氟化氙的分子量為207.28，熔點為117.1℃，沸點(昇華)為115.75℃並且密度為4.04 g/mL。另一化合物六氟化氙的分子量為245.28，熔點為49.5℃，沸點為75.6℃並且密度為3.56 g/mL。注意到隨著氟原子的數量增加，熔點隨之降低並且蒸氣壓很可能會較高。較高的蒸氣壓會輔助該清潔劑的傳送，並且可容許較快且較有效率的清潔。
在另一實施例中，本發明提供清潔劑二氟化氪，其分子量為121.8，並且分解溫度約為25℃。
在另一實施例中，本發明提供清潔劑四氟化二氮，其關鍵溫度為37℃。四氟化二氮的蒸氣壓在22℃時約為380 psi。擁有如此高的蒸氣壓，四氟化二氮是非常有效的本發明之清潔劑。
在一具體實施例中，本發明提供一種清潔離子佈植系統之至少一個零組件的方法，其中該系統擁有包含鎢或鉬的電弧反應室，並且該(等)零組件包含與該電弧反應室相同的材料之沉積物。在此清潔方法中，該清潔劑可以是二氟化氙。其他清潔劑可如前述般使用。
在本發明之所有清潔方法中，該清潔可選擇性地與其他方法及設備結合，以延伸離子佈植系統的壽命。此類其他方法在「從離子源汲取用於離子佈植之離子的方法及設備」之美國專利申請公開案第2006/0272776號、「從離子源汲取用於離子佈植之離子的方法及設備」之美國專利申請公開案第2006/0272775號、以及「延長離子佈植之設備工作時間之方法及設備」之國際專利公開案第WO 2005/059942 A2號中更完整描述。
氣相反應性材料組成物之停滯傳送模式
在該停滯模式中，也稱為靜態模式，該真空反應室被密封，真空幫浦被隔離或關閉，並且從清潔組成物來源將清潔蒸氣通入該反應室內直到達到適合壓力為止。關閉清潔蒸氣流，並且該清潔蒸氣在環境(室內)溫度下與該反應室內沉積的材料反應，且沒有電漿活化，繼續存在該反應室內直到該清潔蒸氣消耗掉、達到反應終點或已經過一段預定時間為止。然後抽出該清潔的氣態副產物。可能需要多個以清潔蒸氣填充該反應室、使該蒸氣與該反應室內的沉積物反應、以及將該等產物抽出該反應室的循環，以有效除去所有的沉積材料。此製程可稱為「清潔/抽氣製程」。在此製程期間，渦輪幫浦是關閉的，或者，以適合的閘閥(例如VAT閘閥)將該幫浦與該真空系統隔離。
在停滯傳送模式之一實施例中，該等沉積物係由該摻質與該系統的一或多個零組件的材料反應所造成的沉積物。在清潔此類沉積物時，降低其上存有該殘餘物之該系統或該零組件的溫度。因為該材料係在高於其形成的溫度下沉積，較低的溫度可容許該沉積物的移除。例如，當該沉積物係在燈絲上的鎢沉積物時，降低或關閉燈絲電流，而使燈絲溫度降低以進行清潔。在另一範例中，當該沉積物係在驅趕電極上的鎢沉積物時，降低或關閉電漿電弧電流，而使驅趕電極溫度降低以進行清潔。
在該氣相反應性材料組成物之停滯傳送模式之另一實施例中，其內配置有氣相反應性鹵化物組成物之蝕刻劑容器係與欲清潔的離子佈植機之反應室交流地連接，其中該蝕刻劑容器和欲清潔的反應室之間配置有一閥門。在清潔期間，該閥門可手動或遙控開啟，藉此使該氣相反應性材料蒸氣可填充該欲清潔的反應室，直到達到預定壓力為止。可適度加熱該蝕刻劑容器以增加昇華速率及/或昇華壓力。
在一更佳實施例中，該清潔設備包含一容量足夠之分離的容置室，設置在該蝕刻劑容器和真空反應室之間。該氣相反應性材料可先流入該容置室，並儲存在其中直到達到預定壓力門限為止。此容置室作用為容許立即根據指示通入氣流至該真空反應室，並且縮短與昇華有關的「等待時間」。可加熱該容置室的側壁以容許較高壓儲存，同時避免氣相反應性材料凝結在該反應室內表面上。該容置室可進一步包含流動調節裝置，例如質流控制器，以達到可再現的氣相反應性材料至該真空反應室的傳送。為了促進蒸發，該供應容器內的氣相反應性材料可分散在一導熱材料的孔洞內，例如多孔鋁材。
在另一實施例中，該蝕刻劑容器係安裝在一移動式台車上，因此其可連接至在工廠生產環境下運作的若干真空反應室的任何一個。該移動式台車也可選擇性地併入閥門、電子控制器、容置室、真空幫浦以及一段真空摺箱，以輕易連接至不同真空反應室。該台車也可選擇性地被一圍封件環繞，其係開口至一毒物處理系統(toxic abatement system)，以增強工廠的安全性。因此該移動式台車可依照需求在該工廠四處移動，以在製造真空設備排定的維修時段期間能夠清潔真空反應室，例如離子佈植機。
一旦已經在該真空反應室內達到所要的壓力，即密封該真空反應室，並容許該氣相反應性材料在充分條件下反應一段足夠長的時間，以從該真空反應室和其內含的該等零組件上至少部分除去該殘餘物。接著可排空該真空反應室，並且按照需要重複該清潔製程。可進一步將排出的氣體混合物引導至處理單元，包含，但不限於，化學及/或物理吸附床、焚化爐、濕式洗滌器、或其組成物。
熟知技藝者可輕易判斷出內部壓力、時間、及重複清潔的次數。該殘餘物之清潔的性質及程度可由實驗法則判定，只要改變時間及/或該氣相反應性材料的接觸條件(例如溫度、壓力、濃度和分壓)，以辨明產生預期殘餘物移除結果的製程條件。例如，二氟化氙組成物在該真空反應室內的分壓可以是約0.1托耳至約4.0托耳，較佳地約0.3托耳至約2.0托耳，而清潔時間約1至約4分鐘，其可重覆約二(2)至約一百(100)次。較佳地，二氟化氙的分壓約2.0托耳，而清潔時間約0.1至1.0分鐘。重要地，應謹慎監控清潔期間該真空反應室內的壓力，因為壓力會隨著清潔反應的進行而逐漸增加，並且應該在該反應完成時達到平穩區(壓力改變變為零)。
可使用殘餘氣體分析器來測量氣相反應性材料及其他反應副產物的濃度，其也可用來監控該清潔製程的進展。一殘餘氣體分析器(RGA)，如第3圖簡要示出者，可與該真空反應室連接，並用來監控該等殘餘物移除反應的副產物。該RGA可以是1至100 amu、1至200 amu或1至300 amu分析器，最佳地是1至300 amu分析器。
較佳地，該氣相反應性材料在無能量活化下反應，雖然在此預期到活化。因此，可在室溫下執行有效的清潔，雖然預期到取決於環境之在約0℃至約1000℃範圍內的溫度下之清潔。
當該沉積物是與建構該系統之一或多個零組件的材料相同的材料時，該清潔溫度應比發生沉積的溫度低。鎢和氟氣相關於溫度之氣體狀態與第9圖提出的圖形相應(圖形係由G.M.Neumann、G.Gottschalk.Zeitschrift fuer Naturforschung、Teil A：Astrophysik、Physikalische Chemie 26(5)870(1971)之「異質氣體平衡II之熱力學。鎢－鹵素(氟、氯、溴)系統內之氣相組成物及化學傳輸反應」重製)。可見到隨著溫度增加，鎢和氟氣的比例會改變。明確地說，擁有高鎢/氟比例的氟化鎢量在約1000K處開始隨著溫度銳減，同時自由氟原子(F)和分子氟(F2 )的分壓隨著溫度增加。因此，若該系統在低及高溫下皆擁有數量有限的氟，氣態的鎢之濃度會比在某些中間溫度下還要低。在低溫的情況下，氣相的鎢匱乏是由消耗氟以形成氟更多的氟化鎢(例如，六氟化鎢、五氟化鎢和四氟化鎢)這個因素所造成。在高溫的情況下，大量的氟以氟或氟氣物種存在。此現象是鎢從中間溫度區(“熱”點)傳輸至低及高溫區兩者(分別是“冷”點和燈絲)的原因。因為該電弧反應室內電漿的存在，鎢的傳輸被改變，而使沉積僅發生在燈絲上，反之鎢在該低溫區的再沉積被來自電漿的離子轟擊中斷。據此，必須在低溫範圍內執行該燈絲的清潔，以避免鎢再沉積。較佳地該清潔係在約0℃至約1000℃範圍內執行。更佳地該清潔係在約室溫至約800K範圍內執行。
據此，當欲移除的殘餘物與該系統之該等零組件的材料不同時，選擇製程參數以確保該氣相反應性材料實質上不與該構造之該離子源區零組件材料反應。如在此所使用者，”實質上不反應”對應低於約5%的總氣相反應性材料與該離子源區之該等零組件反應，較佳地低於約2%，最佳地低於約1%。
第1圖係併入根據本發明之一實施例之靜態模式清潔之離子佈植系統10之簡要圖示。
第1圖所示之佈植系統10的離子源區包含真空反應室100、電弧反應室16、加速電極14、減速電極12、陰極18、對陰極20和閘閥110。容置該氣態鹵化物清潔組成物之蝕刻劑容器80可藉由專用的蒸氣進氣線90與該真空反應室100交流連接。為了將該鹵化物氣體通入該電弧反應室16，閥門84手動或自動開啟，以容許該氣態鹵化物從該蝕刻劑容器80流至該真空反應室100。該氣態鹵化物來源的昇華可藉由加熱該蝕刻劑容器80來輔助，利用加熱器86，包含但不限於，加熱線圈88、或烘箱。該蝕刻劑加熱器也可利用電阻加熱法、對流加熱法、來自空氣或來自一溫暖來源、來自加熱燈或其他輻射機構的傳導加熱或利用任何其他有效加熱法來加熱。整個蝕刻劑容器外罩82可以是水冷式的。
或者，來自蝕刻劑容器，例如40，的氣態鹵化物可連同來自載氣源44之載氣，例如氬氣，流入清潔氣體進氣線47通入該電弧反應室16。在此操作中，進氣線47內的閥門42和46兩者皆是開啟的。可加熱或以其他方式蒸發容器40內的氣態鹵化物，以將氣態的清潔劑通入該電弧反應室和真空反應室。
做為另一種選擇，可藉由關閉該閥門46來隔離該載氣源44，因此清潔劑氣體流入進氣線47至真空反應室100內之電弧反應室16。開啟閥門42以進行此操作。可通入其他清潔氣體至進氣線22以與進氣線47內的二氟化氙混合，以形成多成分清潔氣體。或者，可關閉該進氣線，例如，藉由在該清潔製程期間關閉其內的閥門(未示出)。
在正常離子佈植操作中，該摻雜氣體係在該進氣線22中通入該電弧反應室16內。
因此，可將該清潔氣體通入該電弧反應室，至該真空反應室，以純淨形態，或與其他氣體物種組合，例如，載氣或第二或其他清潔氣體。
雖然並未在第1圖中示出，可在該蝕刻劑容器和該真空或電弧反應室之間設置一容置室。
在從欲清潔之反應室內部至少部分除去該殘餘物後，開啟閥門92並利用幫浦96透過出氣線94排出該等氣體。
第1圖之系統10因此適於以停滯清潔模式操作，其中該真空反應室係經密封，該真空幫浦96係經隔離或關閉，並且該清潔蒸氣係經通入該反應室內直到達到預定壓力為止。之後該清潔蒸氣與該等沉積物發生反應，並造成該真空反應室100和該電弧反應室16及該真空反應室內的其他零組件之化學反應清潔。當達到需要的清潔反應程度時，從該真空反應室釋放出該等反應清潔產物氣體(未反應的清潔劑、載氣、反應副產物氣體、真空反應室內從系統零組件原位放出的氣體等)。
可利用系統10在一冷條件下執行該停滯清潔模式，也就是說，未加熱該真空反應室及其內部的零組件，並且在環境溫度下(例如20－40℃範圍內的溫度)，因此該清潔組成物係經通入以在此環境溫度下清潔該真空反應室和其內部零組件。或者，該停滯清潔模式操作可以該離子源(電弧反應室)熱執行，藉由能量化該燈絲，但不在該燈絲和該電弧反應室主體之間施加電弧電壓，該燈絲藉此加熱該氣相反應性材料，而不會打出電漿。但是，如前所述者，當欲除去的殘餘物與該系統之一或多個零組件之材料相同時，該清潔係在低於該殘餘物形成的溫度下執行。
一旦該清潔組成物已通入該真空反應室內，並且密封了該反應室，該清潔組成物即留置在該反應室內一段適當時間，提供預期程度的清潔作用。除了在完成該清潔操作之後來自該真空反應室之該清潔氣體流出物的真空幫浦抽吸之外，也可藉由置換從清潔過的反應室除去該清潔氣體流出物，例如，藉由泵吸惰性或其他氣體通過該反應室直到移除該流出物為止。
一清潔模式，其中該反應室100未完全密封但閥門92係擁有可控制開口之閥門，其反應該反應室100內的壓力來控制，達到一固定壓力以進行清潔，但不需要泵吸/清潔循環。
因此在一實施例中，本發明提供通入該佈植反應室或欲清潔的其他零組件內之連續清潔劑流。然後可利用該反應室出口之壓力控制閥來調節該反應室內的壓力。此種壓力調節可以是脈衝或正弦方式。藉由調節來自該反應室的輸出，可在該反應室內維持相當固定的清潔劑分壓。如此，可保持較高的反應速率，並避免重複泵吸/清潔循環的需要。本實施例提供降低的邊界材料層厚度之額外優勢，因為清潔氣體持續流動，因而提供該基材表面較高的清潔劑質傳速率。此實施例所使用的閥門可以是技藝中已知的任何類型，適於調節該清潔劑的輸出。
在另一實施例中，可調整該反應室的進氣閥門，其容許該清潔氣體的流動，而使進入該反應室之該清潔氣體流也可以被調節。
此連續清潔可提供優勢，例如：縮短反應時間、減少副產物物種累積、以及在不需要關閉渦輪幫浦及/或任何清潔氣體，例如氮氣，下清潔該系統的能力。這是技藝中所要的，因為周期開關渦輪幫浦會顯著降低其壽命，並且實際上關閉該幫浦以執行清潔操作會增加該操作的控制複雜度，並增加佈植和清潔製程的總時間需求。
氣相反應性材料之連續傳送模式
在連續模式中，也稱為動態模式，該氣相反應性材料係以高真空泵吸速率流經該真空反應室(較佳地通過該電弧反應室)，其保持該真空反應室內的低壓(低於10－2 托耳，並且較佳地低於10－4 托耳)，而該電弧反應室內的壓力較高(高於10－2 托耳，並且較佳地低於0.1托耳)，因此大部分的化學清潔發生在該電弧反應室內或附近。
該連續模式可以若干方式執行。在第一技術之「連續電漿操作」中，該氣相反應性材料係在電弧開啟時流經該電弧反應室，並產生電漿。在第二技術之「離子源冷操作」中，該氣相反應性材料係在該反應室是冷的，並且該電弧關閉時流經該電弧反應室，因此沒有產生電漿。在第三技術之「離子源熱操作」中，該氣相反應性材料係在該燈絲被能量化但無施加電弧電壓之下流經該電弧反應室，因此該燈絲加熱該電弧反應室，但不會打出電漿。
因此，可在該離子源運作時將該清潔蒸氣通入該離子佈植機，因而清潔係由所形成的電漿執行。該清潔蒸氣可與該摻質物種同時通入，因此該系統在正常離子佈植操作期間受到清潔。但是，當該等沉積物包含鎢或鉬時，不會在該系統運作以執行正常離子佈植時執行該清潔。
或者，可在改變該掺質物種期間用一分開的清潔電漿來清潔該離子源。
該離子源也可在其未運作時用化學方式清潔。在此情況中，該清潔蒸氣必須能夠在無電漿下清潔冷離子源。若該蒸氣無法在沒有電漿活化下清潔，則必須提供位於該離子佈植機外部之分離的電漿自由基來源。
當清潔蒸氣從其進入點流經該電弧反應室，並經過該離子佈植機之幫浦出氣岐管排出時，該反應室內之該等沉積物的最高程度移除主要是沿著該蒸氣的流動路徑發生。
在一具體實施例中，其內配置有該清潔劑組成物之蝕刻劑容器係與該真空反應室或該電弧反應室直接或間接地交流連接，擁有至少一個閥門配置在該清潔氣體流動路徑內該蝕刻劑容器和欲清潔之該(等)反應室之間。可設置連續流動通過該蝕刻劑容器內之該氣相反應性材料之惰性載氣，以傳送穩定的氣相反應性材料流至欲清潔的反應室。該載氣的流速、該蝕刻劑容器的溫度、以及清潔時間係熟知技藝者可輕易判定的實驗參數。與該停滯模式類似，一容置室可設置在該蝕刻劑容器和欲清潔的反應室之間。
第2圖示出該連續清潔模式之一範例，其中容置該清潔組成物的蝕刻劑容器係與該電弧反應室交流連接，其中該系統10之對應零組件係對照上述第1圖之系統的相同或相似零組件編號。
在第2圖之系統10中，留置該清潔組成物之該蝕刻劑容器122係藉由內含閥門130之氣體釋放線與該歧管137交流連接，並且該歧管137轉而與和該電弧反應室16連接之進氣線139連接，以使氣體流入此反應室。
在此配置中，該蝕刻劑容器122係包含在一離子源氣瓶120中。該離子源氣瓶120也容置氣體容器124、126、和128，其可含有例如摻質來源氣體、惰性載氣、其他清潔氣體等在一或多個此種容器124、126和128內。該氣體容器124係利用內含閥門132之氣體釋放線與該歧管137連接，該氣體容器126係利用內含閥門134之氣體釋放線與該歧管137連接，而該氣體容器128係利用內含閥門136之氣體釋放線與該歧管137連接。
與歧管137連接的氣體釋放線內之各個閥門130、132、134和136可以是任何適合類型，包含氣動閥、電磁閥等，如在第2圖系統之具體實施例中所要及適切者。此類閥門可藉由適合的閥門促動器連接至一中央處理器(CPU)，例如微處理器、可程式化邏輯控制器、通用可程式化電腦、或其他可程式化地調變該等閥門130、132、134和136之CPU設備，根據週期時程或其他進行該連續模式清潔之程序，在電漿產生期間(在摻質來源氣體流至該電弧反應室期間，及/或在摻質來源氣體不流動的狀態下)或在無電漿狀態期間(包含離子源熱及/或離子源冷條件)。
在氣體流經該真空反應室100朝間，氣體從該真空反應室的抽離係由出氣閥92、幫浦96及出氣線94執行。做為一範例，容器122可容置一清潔氣體，容器124可容置惰性載氣，容器126可容置一第二清潔氣體，而容器128可容置一掺質來源氣體。在此配置中，容器128內的掺質氣體可流經該電弧反應室，以在電漿產生條件下產生該掺質物種。與此同時，或隨後，該清潔氣體、載氣和第二清潔氣體可流經該電弧反應室，以原位執行該電弧反應室的清潔。幫浦96在此種流動期間促動，並且閥門92被開啟，以將氣體抽出該真空反應室100。
在此預期到之惰性氣體包含，但不限於，氬氣、氮氣、氙氣、及氦氣。其他選擇包含利用加熱器來加熱該蝕刻劑容器122之昇華輔助，如前面關於第1圖實施例中的停滯模式所述者。可了解第2圖實施例可在一變異調整中提供與該真空反應室100以流動交流連接的第二清潔氣體來源，以提供清潔氣體至該真空反應室之其他入口，例如，以執行停滯模式和連續模式清潔兩者，例如當以連續模式清潔做為主要清潔模式並且週期性執行時，使該真空反應室經受停滯模式清潔。
該出氣線94可與一終點監控單元連接，其係適於感應來自該真空反應室之廢氣的一或多種成分之濃度，並且產生對應該清潔製程終點的輸出指示。此終點偵測器可以是任何適合類型，例如，包含在「感應半導體製程系統內之氟物種的設備及製程」之美國專利申請案第10/273,036號以及「偵測反應室清潔終點之方法及設備」之美國專利第6,534,007號中更完整描述之終點監控系統類型。
脈衝壓力清潔
在脈衝壓力傳送模式中，該離子佈植系統的清潔係由該系統之反應室內壓力的改變來執行。在一實施例中，該系統在該反應室出口處含有一控制閥。據此，此脈衝壓力清潔可藉由提供固定的清潔組成物流至該反應室並改變該控制閥的位置來執行，以在該反應室內達到如所求之壓力改變。脈衝壓力清潔也可藉由在預定的固定位置提供控制閥，並且提供改變的清潔組成物流至該反應室來執行，而使該反應室內的壓力改變。
氣相反應性材料之直接通入傳送模式
在該直接通入模式中，擁有預先測量數量之清潔劑組成物的蝕刻劑容器，例如顆粒型態的二氟化氙，係經通入該密封的真空反應室內。二氟化氙在該真空反應室內完全昇華，並且容許二氟化氙在充分條件下反應足夠長的時間，以從該離子源區零組件上至少部分除去該殘餘物。熟知技藝者可輕易判定清潔所需之蝕刻劑量以及時間。熟知技藝者可輕易操控機械配送之方法，即使用蝕刻劑容器。在從欲清潔之反應室內部除去至少部分殘餘物之後，可排出該真空反應室的清潔流出氣體，藉由促動幫浦並開啟排氣線之流量控制閥，以與關於第1圖實施例中的幫浦96、出氣閥92和出氣線94之使用所述者相似的方式。可依照需要重複直接通入清潔。
在本發明之另一實施例中，該氣相反應性材料可，例如，包含三氟化氮蒸氣。半導體產業使用三氟化氮來做為電漿蝕刻的氟來源，例如CVD反應器的原位反應室清潔。其他應用包含多晶矽、氮化矽、矽化鎢和鎢膜的蝕刻。明確地說，三氟化氮在電漿中分解為反應性鹵化物，例如氟自由基及/或氟化物離子，該反應性鹵化物物種隨後與欲除去的殘餘物反應。例如，若該殘餘物包含硼，清潔可根據如下反應(8)或(9)發生。
3F2 (g)＋2B(s) → 2BF3 (8) 3F(g)＋B(s) → BF3 (g) (9)
可運用各種技術來傳送三氟化氮化合物至該離子源區，以在其中進行原位清潔，包含直接分解電漿技術，如下面參考第3圖更完整描述者。
氣相反應性材料之直接分解傳送模式
在直接分解電漿配置中，如第3圖之簡要配置例示者，三氟化氮來源222與該電弧反應室210交流連接，並擁有設置在其間的閥門220。該直接分解電漿傳送製程包含使該清潔組成物經受足以進行該清潔組成物的分解之電漿條件，因此產生離子清潔物種。
在第3圖系統中，該三氟化氮來源係與該反應性氣體進氣管218交流連接，藉此將反應性摻質，例如三氟化硼，通入該電弧反應室210。此流動線路配置使三氟化氮可與其他離子源摻質材料同步通入。但是，在其他實施例中預期到將三氟化氮通入該電弧反應室的其他方法，例如透過專用的三氟化氮進氣線通入三氟化氮。
在清潔期間，三氟化氮進入該電弧反應室210，並利用既存的電漿設備(例如，燈絲212、陰極214和對陰極216)，或利用設置在該電弧反應室210內的一些其他電子零組件來產生氟化物離子。可利用進氣管218或其他稀釋劑通入流動線路來添加稀釋氣體，以稀釋具高度反應性的氟化物離子。
為此目的，熟知技藝者可輕易判定例如三氟化氮進入該電弧反應室的流速、稀釋氣體量、清潔所需之反應室壓力及時間等參數。也預期到多種壓力及流速，其中相繼使用不同的壓力和流速來達到不同的電漿形狀，因此有不同的濃度分佈。不同分佈對於清潔該電弧反應室的不同區域而言可能是有用的，即外角落等。在從該反應室內部至少部分除去該殘餘物之後，經由出氣線排空該氣體並選擇性地廢棄。
預期使用該直接分解電漿通入模式通入的其他清潔氣體，除了三氟化氮之外，包含二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、六氟化硫、六氟化二碳、四氟化碳、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷以及一氯甲烷。
當使用該直接分解電漿通入模式將清潔氣體通入該離子源電弧反應室內時，可從該離子源電漿汲取出離子，並且用在除了清潔該電弧反應室之外的有用用途。例如，從二氟化氙電漿或其他氟化的氙化合物電漿汲取出之Xe＋ 離子可植入矽晶圓內，在此其高質量會使其在佈植區內非晶化該矽晶格方面特別有效，這對某些佈植製程而言有特定優勢。
或者，或另外，從氟化的氙化合物電漿，例如二氟化氙電漿，汲取出之Xe＋ 離子可用來濺鍍清潔內表面，例如側壁、孔洞、佈植架及板。可在將佈植機物種從第一摻質物種變換成第二摻質物種時使用利用Xe＋ 之濺鍍清潔。因為其高質量，該等Xe＋ 離子在避免植入物與該第二物種因為該第一次佈植期間已植入該等側壁、孔洞、佈植架及板內之該第一物種的摻質原子而發生交叉污染上是特別有效的。
在本發明之另一實施例中，該反應性鹵化物氣體是氟，例如由VAC離子源容器傳送者，可由ATMI公司購得(美國康乃狄克州Danbury市)。氟是一種極具腐蝕性的氣體，並且可在有或沒有熱或電活化下使用。在無活化下，可使氟氣直接進入該離子源區，其中容許該氣體在充分條件下自發反應足夠長的時間以至少部分移除該殘餘物。若需要額外的活化，可加熱零組件或使其處於高溫下，並容許該氣體反應足夠長的時間以至少部分除去該殘餘物。在另一種選擇中，可在該電弧反應室內產生電漿(如前所述者)，以進一步誘導氟活化。
在另一實施例中，本發明係有關於一種在牽涉到相同掺質來源氣體之相繼離子產生製程之間清潔離子源的方法，或者是不同的掺質氣體，在相繼的製程中。此方法包含在有或沒有電漿之此種製程之間使二氟化氙或其他氟化的氙化合物或其他反應性鹵化物化合物流經該離子源。
在此所述之實施例可以新近製造的離子佈植設備直接實施，或者在另一種選擇中，已經在使用中的佈植機可以在此所述之清潔系統輕易地翻新。
在進一步的實施例中，該蝕刻劑氣體(清潔組成物)可與該佈植物種混合，例如三氟化硼，因此蝕刻和佈植可同時發生，其在最小化停機時間和排除其他昂貴的傳送系統上是具有成本效益的。但是，當該沉積物含有鎢或鉬時，則不會同時執行蝕刻和佈植。
本發明在其各個實施例中之優勢包含，但不限於，(i)選擇性清潔離子佈植系統之離子源區內之不想要的殘餘物，(ii)在不使用電漿誘導的自由基下清潔該殘餘物的能力，因此最小化對於離子源區之零組件的傷害，以及(iii)有效清潔溫度，包含室溫。使用本發明之清潔技術之從該離子源區的殘餘物移除減少離子源故障及汲取電弧(extraction arcing)，因此提供該離子佈植機更穩定的操作。此外，該離子源的壽命及MTBF增加了，同時減少預防性維修的成本及時間。
可了解在本發明之實施的廣義範圍內之清潔離子佈植系統的頻率及/或持續性可大幅改變，並且熟知技藝者可輕易判定一特定離子佈植系統所需或所求的特定清潔時間表，基於在此之揭示。
經由範例，在根據本發明之某些具體實施例中，每過可執行一到兩次該離子源區的靜態原位清潔；雖然清潔次數可根據該離子佈植機的使用率來增減。通常，整個清潔操作的時間約為1小時，雖然在特定應用中清潔時間可更長或更短。每日可執行一到兩次該離子源區的動態原位清潔；雖然清潔次數可根據該離子佈植機的使用率來增減。通常，整個清潔操作的時間約為10分鐘，雖然在特定應用中清潔時間可更長或更短。
在本發明之另一實施例中，運用使用蒸氣相之離子源區之該等零組件的離線(原位)清潔。在此實施例中，可離線清潔來自該離子佈植機之任何部位的脆弱零組件(例如，含石墨零組件)，因此排除在習知離線清潔劑下的暴露，例如有害的研磨物或液體。使用蒸氣相材料的離線清潔在技藝中是一個突破，因為研磨物會傷害該等脆弱零組件，並且清潔期間進入該等脆弱零組件的孔洞內之液體必須在抽真空該離子源區期間抽出該等孔洞。
在該異位清潔製程中，關閉該離子源或任何其他電源供應器，關閉相關的隔離閥，並且將該離子源或其他真空反應室抽至大氣壓。較佳地，容許該離子源區在從欲清潔之該等零組件的離子源區脫離之前冷卻至室溫。
然後將該等欲清潔之真空系統零組件從該佈植機移出，並設置在配備有簡單的幫浦系統及閥門之分開的離線真空反應室內。將蝕刻劑氣體通入該離線真空反應室，在充分條件下持續足夠長的時間，以從該等零組件上至少部分除去該殘餘物。在每一次清潔階段之後，將有毒副產物抽離至處理單元，以適切地處置該等有毒蒸氣。清潔可在異位環境中以連續的泵吸/清潔循環來執行，或是由如上所述之連續流動清潔製程來執行。在此實施例中，該離子佈植系統的零組件係包含在一清潔容器內，並且該清潔氣體流係由一輸出及/或輸入閥來調節。如此，可調節該清潔劑及任何副產物的分壓，並且可依所求調節及增減反應速率。較佳地，該離線真空反應室係能夠在晶圓廠內服務多個離子佈植機的獨立單元，例如，多至10－12個離子佈植機。
第4圖係適於利用二氟化氙清潔之製程系統300的簡要圖示，表示可用來評估該清潔操作的功效及特性，並且為特定應用將其最佳化之配置。
如所示，此系統300包含與含有樣品晶片304之製程反應室302連接之二氟化氙來源312。所示之製程反應室302擁有四個埠。第一個埠與進氣線308連接，其係與在第4圖中由箭號A簡要表示之氬氣載氣來源連接。該進氣線308包含流量控制閥V3、V4和V5，以及質流控制器306。與進氣線308連結的是進氣支線310，其轉而與清潔氣體來源312連接，在此實施例中含有二氟化氙。該進氣支線310包含流量控制閥V1和V2。在各個閥門中，閥門V2和V4可以是促動閥，即配備有閥門促動器以進行自動操作之閥門，並且閥門V1可以是手動閥，了解到可在該系統之特定實施中依需要或所求手動、自動、或以其他方法配置及操作各個閥門。
該製程反應室302的第二個埠係與擁有兩個支腳的管路316連接，第一支腳與一壓力釋放閥318連接，而第二支腳與一壓力計320連接。
該製程反應室302之第三個埠係與一促動閥V6連接，其轉而利用導管330連接至該渦輪幫浦324。該渦輪幫浦324與機械幫浦326內連線。機械幫浦326放出氣體至與洗滌器328連接之排放線332，該洗滌器328含有包含化學吸附材料之外罩。
該洗滌器328設置有一流出線341，以使流出氣體以箭號D所示方向流經其間。
該製程反應室302之第四個埠與和該洗滌器328連接之流出物排放線340連接。該流出物排放線340擁有殘餘氣體分析器質譜儀342、殘餘氣體分析器渦輪幫浦344以及殘餘氣體分析器前段幫浦(backing pump)346配置在其內。從該製程反應室之該第四個埠排放進入該流出物排放線340的流出物分別以箭號B和C所表示的方向在其中流動至該洗滌器328。
如第4圖所示，在操作中，來自來源A的氬氣可流至進氣線308內，經過開啟的流量控制閥V3、V4和V5、以及質流控制器306。來自清潔氣體來源312的二氟化氙流經開啟的閥門V1和V2進入進氣支線310和進氣線308，進入該製程反應室302。該製程反應室302內的壓力係由該壓力釋放閥318保持，並由該壓力計320監控，以在該製程反應室302內達到預期壓力。
清潔流出氣體係從該製程反應室302流經導管330至該渦輪幫浦324和機械幫浦326至該洗滌器328，並且最後排放至該流出線341至大氣中或其他處理途徑。
流出物同步從該製程反應室302抽離，並流入流出物排放線340，通過殘餘氣體分析器質譜儀342、殘餘氣體分析器渦輪幫浦344以及殘餘氣體分析器前段幫浦346，以執行該流出物之分析。經分析的流出物然後在該流出物排放線340內流入該洗滌器328，在於該流出線341內從該系統排出之前。
CVD系統
在一實施例中，本發明預期到一種清潔CVD系統之一或多個零組件的方法，以從該一或多個零組件上至少部分除去與沉積相關的沉積物。此方法包含以含有氣相反應性材料之清潔組成物接觸此一或多個零組件，在使該氣相反應性材料可與該等沉積物發生反應的條件下，以執行該等沉積物之至少部分移除。
「與沉積有關的沉積物」如在此所使用者，意指可干擾該CVD系統的正常運作之任何材料沉積物。該氣相反應性材料易與其發生反應的與沉積相關之沉積物可以是任何適合類型，包含形成並累積在CVD反應器或其他CVD製程設備內的與沉積相關的沉積物。所沉積的材料可包含、含有、主要由、或由矽、硼、磷、鍺、砷、鎢、鉬、硒、銻、銦、鉭和碳組成。
在一實施例中，用於此方法之氣相反應性材料係一氣態鹵化物，其可包含任何適合的鹵化物，例如，係選自由二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、五氟化碘、七氟化碘、六氟化硫、六氟化二碳、氟氣、四氟化碳、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷以及一氯甲烷所組成的族群之鹵化物。
使該氣相反應性材料可與該等沉積物發生反應的條件可包含任何適合的溫度、壓力、流速、組成物等條件，氣相反應性材料在其下與欲從基材上除去的材料產生化學反應以除去此材料。可使用的若干條件之範例包含上面關於清潔離子佈植系統所討論者。
可用本發明之方法來清潔受到殘餘物或微粒累積之CVD系統的任何零組件。一般來說，一CVD系統可包含例如欲沉積之蒸氣的含前驅物來源、從該來源引導至一反應器的配管及閥門、該反應器、以及導離該反應器之排放設備等元件。該反應器本身主要含有一分散器(disperser)，以分散該前驅物，一晶座，以及一基材。該反應器，如在此所使用者，也可可替換的指一「反應室」。該反應器也可包含一加熱系統及溫度感應器。該排放設備可包含導離該反應器之閥門及配管，及/或設計來吸引蒸氣及在其回到該反應室之前將其從該反應器除去之活門(trap)。
通常，一些前驅物會在CVD製程期間分解並沉積在該CVD系統的零組件上。或者，該前驅物可與CVD系統的一或多個零組件之材料反應，並沉積此材料在該系統別處。此沉積物在該分散器(在此也稱為”噴頭”)、該晶座、該基材下游的反應器、以及導引至該排放設備之閥門表面最常見。某些前驅物比其他的更易分解，比一般前驅物留下更多沉積物及殘餘物。此類前驅物也可在該來源、導引至該反應器的配管及閥門、以及在該噴頭上方或該分散器內部之任何混合空間留下沉積物及殘餘物。
該前驅物來源提供蒸氣型態的前驅物至該系統的其餘部分。可利用技藝中已知的任何類型的氣化器來產生氣化作用。例如，該氣化器可以是ProEVap系統之快速氣化器(flash vaporizer)、起泡器(bubbler)。熟知技藝者會知道其他的氣化器及來源類型。因此，該來源上的沉積物可包含沉積在該氣化器上，無論所使用的氣化器類型為何。
此系統內所使用的前驅物，其可在CVD系統的零組件上造成殘餘物及沉積物，可包含適合CVD並且熟知技藝者已知的任何前驅物。
因此本發明提供可清潔含有來自前驅物本身或任何反應產物或其副產物之殘餘物或沉積物的CVD系統之任何零組件的方法。該等清潔方法也可清潔來自該前驅物與該系統零組件自身發生反應所形成的任何沉積物。
明確地說，本發明在一實施例中係有關於從CVD系統及其內含的零組件原位除去殘餘物，藉由使該反應器及/或其他零組件與氣相反應性鹵化物組成物，例如二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙、三氟化氮、氟氣、六氟化硫、六氟化二碳、四氟化碳、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳、以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷以及一氯甲烷，在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以從該等零組件上至少部分除去該殘餘物，並且以這樣的方式進行，當該殘餘物和建構該等零組件的材料不同時，殘餘物係關於建構該CVD系統之該等零組件的材料選擇性地除去，但當該殘餘物和建構該等零組件的材料相同時，則除去該殘餘物及至少某些建構該等零組件之材料兩者。
在另一實施例中，該CVD系統零組件係經異位清潔，在該等零組件從該CVD系統拆下後所移往之分開的專用反應室內。
更詳細地考量原位清潔，此清潔主要取決於三個因素：該清潔前驅物的反應特性、該清潔反應副產物的揮發性、以及化學清潔中所使用的反應條件。該清潔組成物必須除去不想要的殘餘物，同時最小化建構該系統的材料之耗損。該清潔反應所產生的副產物之揮發性必須足夠，以促進其從該系統的移除。
傳送氣相反應性組成物，例如，包含二氟化氙之組成物，至該反應器區以在其中進行原位清潔的數種模式在上面關於離子佈植系統清潔更完整地討論。這些模式包含停滯模式、連續模式、以及直接通入模式。雖然在此參考二氟化氙組成物，做為較佳的清潔劑材料，但可了解能夠使用其他氟化的氙化合物及其他反應性鹵化物化合物，包含，但不限於，四氟化氙、六氟化氙、六氟化硫、六氟化二碳、五氟化碘、七氟化碘、二氟化氪、四氟化碳、氯氣、氯化氫、三氟化氯、二氧化氯、四氟化二氮、二氟化二氮、氟化三氮、二氟胺(NF2 H)、氟胺、次溴酸、溴氣、八氟化三碳、八氟化四碳、八氟化五碳、三氟甲烷、二氟甲烷、一氟甲烷、二氟碳醯、氟化氫、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟乙烷、二氟乙烷、一氟乙烷、六氟化三碳，以及有機氯化物，例如光氣、四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷以及一氯甲烷。進一步注意到該氣態反應性材料可包含、主要由或由反應性鹵化物化合物組成。
可在清潔期間改變該CVD系統的溫度和壓力設定，以最佳化該系統的清潔。
本發明之特徵及優勢由如下非限制性範例更完整示出。
範例1
測試樣本係利用鋁、硼、鎢和矽在玻璃顯微玻片上的電子束沉積物來製備。鋁係用來做為該玻片上的底層阻障。某些樣本係經覆蓋有保護矽層，而其他的則保持未覆蓋並容許氧化。該等測試樣本係依序置於一異位二氟化氙反應器內，其係如參考第4圖所示及描述的類型，並且在室溫下於300－400毫托耳壓力下蝕刻16個一分鐘脈衝蝕刻週期。
第5圖係以時間為函數之RGA軌跡，示出二氟化氙從鋁基層除去硼殘餘物的效力。該脈衝蝕刻週期係由第5圖之RGA壓力作圖中的波峰示出。
該RGA判定硼從擁有500奈米的鋁基底層之玻片上之移除，該基底層上沉積500奈米的硼。並沒有矽覆蓋層，因此硼可能會在蝕刻之前形成氧化層。該二氟化氙蝕刻製程在約4個週期內除去大部分的硼，伴隨著未反應的二氟化氙的增加，表示硼的除去漸減或完全停止。
第5圖示出利用本發明之二氟化氙系統及方法輕易除去硼層，即使在蝕刻之前已有氧化層形成在其上。
第6圖示出鎢從擁有500奈米的鋁基底層之玻片上之移除，該基底層上沉積150奈米的鎢。並沒有矽覆蓋層，因此鎢可能會在蝕刻之前形成氧化層。RGA並未觀察到鎢化合物，但是，可能監控到WF6 ＋ 。
範例2
第7和8圖示出自一離子源測試設備取得之數據，其包含擁有鉬電弧反應室之單一燈絲Bernas離子源，以及擁有分析離子束之法拉第杯測量的80°分析磁鐵。在環境溫度下操作的二氟化氙圓筒係經安裝在該氣瓶內，並利用習知高傳導氣線與該離子源連接。
第7圖係以時間為函數之以毫安培為單位之離子束電流的圖示，示出改善該離子源穩定度之二氟化氙電漿的使用。該離子源在其離子束電流規格限制內以三氟化硼電漿運轉約12小時，其對應約10毫安培的11 B＋ 之分析離子束。當第7圖所示之離子束電流測量開始時，該離子源在50 kV汲取電壓下展現出嚴重的不穩定性，並且此不穩定並沒有因為降低該電壓至40 kV而有顯著改善。在使用二氟化氙電漿運轉20分鐘後，該離子源不期然穩定許多地再運轉約兩小時。
雖然不希望關於此穩定性改善之機制被任何理論或假設限制住，但此改善可歸功於二氟化氙電漿從該離子佈植設備之離子源絕緣器或從高壓間隙(high voltage gap)除去沉積物的能力。
第8圖係以秒為單位之時間為函數的RGA分壓(log托耳)的圖示，示出使用二氟化氙做為冷離子源之清潔劑。第8圖示出來自RGA單元之測量，其係位於該離子源真空反應室上該離子源正上方處。在此例中，使二氟化氙蒸氣流經一冷離子源約兩小時，其先前已利用來自三氟化硼的高電流B＋ 離子束運轉過。在圖式中可清楚見到來自硼蝕刻之三氟化硼和二氟化硼RGA波峰。來自鉬電弧反應室之蝕刻的五氟化鉬之強度約比三氟化硼強度小100倍。可見到在測量之初，二氟化氙的消耗量非常大，並且訊號隨後上升。該圖式與硼的連續蝕刻相符，直到二氟化氙流在6000秒之後中斷，在此點該蝕刻停止。
範例3
雖然上面的範例1示出二氟化氙不與玻片上的鋁上方之鎢反應，但發現對於一運作之離子佈植系統而言，二氟化氙是該系統零組件(明確地說該電弧反應室)與該氟化之原料氣體反應所產生的鎢沉積物之有效清潔劑。
一Bernas離子源以三氟化硼原料在最大B＋ 離子束電流下運轉52小時。移除該離子源，並且移除兩個覆有沉積物之氧化鋁驅趕電極絕緣體(repeller insulator)。兩個絕緣體皆在清潔之前先行秤重。絕緣體1(絕緣套)在清潔前重量為6.1676克，而絕緣體2(絕緣墊片)在清潔前重量為7.0662克。這兩個絕緣體係置於異位真空反應室內，並且利用11個二氟化氙的填充/抽氣循環來清潔，在高至約3托耳的壓力下。每一個循環持續約10分鐘。每一次循環所使用的二氟化氙的質量約為0.10克。
在執行該清潔循環時，繼續測量該RGA光譜(第10圖)。在每一次循環之後測量IR光譜(第11圖)。
在完成該等循環時，再次秤重兩個絕緣體。清潔後的絕緣體1(絕緣套)重量是6.1583克，而清潔後的絕緣體2(絕緣墊片)重量是7.0371克。據此，絕緣體1藉由清潔減少0.0093克，也就是減少0.2%，而絕緣體2藉由清潔減少0.0291克，也就是減少0.4%。因此，發現約0.11克的二氟化氙(單一次循環)從兩個絕緣體上總共除去0.0358克的鎢沉積物。
發現該等絕緣體上的沉積物不含硼(第12圖)，該等沉積物的主要成分是鎢和碳(在此未示出碳數據)。雖然利用二氟化氙蝕刻在室溫下以單一次循環輕易地除去0.0358克的鎢污染(第13圖)，但碳沉積物無法在室溫下之完整的11個循環內從該等絕緣體上除去。沒有觀察到二氟化氙和該等氧化鋁絕緣體之間的反應。
範例4
一嶄新未用的石墨驅趕電極板重量為5.179克。該電極板係安裝在Bernas離子源內，其然後以三氟化硼原料在最大B＋ 離子束電流下運轉52小時。移除該離子源，並且移除覆有沉積物之驅趕電極板。在清潔之前先行秤重該驅趕電極板，並且發現重量為7.091克。該驅趕電極板係置於異位真空反應室內，並且利用52個二氟化氙的填充/抽氣循環來清潔，在約2－3托耳的壓力下。每一次循環持續約10分鐘。所使用的二氟化氙的質量約為4.62克。
在執行該清潔循環時，繼續測量壓力(第14圖)。在每一次循環之後測量IR光譜。IR測量結果的總結在第15圖提出，而第16－18圖分別示出來自三氟化硼區、二氟化氙區和六氟化鎢區之更詳細的光譜圖。
在完成該等循環時，再次秤重該電極板，且發現重量為5.424克。據此，該電極板因為蝕刻而減少1.667克。因此，發現約4.60克的二氟化氙從該電極板上總共除去約1.667克的沉積物。
發現該驅趕電極上的沉積物之鎢含量很高(約99%)，並且存在的其他材料，例如硼，係以少於1%的量存在。發現二氟化氙的使用率很高，約90%。第19圖示出在該石墨驅趕電極之二氟化氙循環蝕刻期間，三氟化硼、二氟化氙和六氟化鎢的相對濃度分佈。
此實驗結果也示出可利用二氟化氙蝕刻從石墨離子源部件除去重度沉積物的鎢及硼污染物。以二氟化氙蝕刻硼的產物是三氟化硼，而以二氟化氙蝕刻鎢的產物是六氟化鎢。沒有觀察到二氟化氙和該石墨驅趕電極本身之間的反應。因此，可在靜態清潔達到二氟化氙的高使用率。
雖然在此已參考若干具體實施例描述本發明，但可了解本發明並不受限於此，而是延伸至並包含各種其他調整及實施例，如熟知技藝者可理解般。據此，本發明預期受到廣義的理解及詮釋，根據隨後的申請專利範圍。
10．．．離子佈植系統
12．．．減速電極
14．．．加速電極
16、210．．．電弧反應室
18、215．．．陰極
20、216．．．對陰極
22、139、308．．．進氣線
40、80、122．．．蝕刻劑容器
42、46、84、92、130、132、134、136、220．．．閥門
44．．．載氣源
47．．．清潔氣體進氣線
82．．．蝕刻劑容器外罩
86．．．加熱器
88．．．加熱線圈
90．．．蒸氣進氣線
94．．．出氣線
96．．．幫浦
100．．．真空反應室
110．．．閘閥
120．．．離子源氣瓶
124、126、128．．．氣體容器
137．．．歧管
212．．．燈絲
218．．．進氣管
222．．．三氟化氮來源
300．．．製程系統
302．．．製程反應室
304．．．樣品晶片
306．．．質流控制器
310．．．進氣支線
312．．．清潔氣體來源
316．．．管路
318．．．壓力釋放閥
320．．．壓力計
330．．．導管
324、344．．．渦輪幫浦
326．．．機械幫浦
328．．．洗滌器
332、340．．．排放線
341．．．流出線
342．．．質譜儀
346．．．前段幫浦
第1圖係含有根據本發明之一實施例的靜態模式清潔之離子佈植系統的簡要圖示。
第2圖係含有根據本發明之另一實施例的動態模式清潔之離子佈植系統的簡要圖示。
第3圖係含有根據本發明之又另一實施例的直接分解電漿清潔之離子佈植系統的簡要圖示。
第4圖係適於利用二氟化氙清潔之製程系統的簡要圖示。
第5圖係以時間為函數之RGA軌跡，示出二氟化氙從玻璃顯微玻片上之鋁基層除去硼殘餘物的效力。
第6圖係以時間為函數之RGA軌跡，示出二氟化氙與玻璃顯微玻片上之鋁基層上的鎢層之反應性。
第7圖係以時間為函數之以毫安培為單位之離子束電流的圖示，示出改善該離子源穩定度之二氟化氙電漿的使用。
第8圖係以秒為單位之時間為函數的RGA分壓(log托耳)的圖示，示出使用二氟化氙做為冷離子源之清潔劑。
第9圖係氣相鎢和氟關於溫度的圖示。
第10圖係以分鐘為單位之時間為函數的RGA分壓的圖示，示出使用二氟化氙做為清潔兩個驅趕電極絕緣體之清潔劑。
第11圖係以二氟化氙清潔兩個驅趕電極絕緣體的反應產物之IR光譜的六氟化鎢區。
第12圖係以二氟化氙清潔兩個驅趕電極絕緣體的BF2 ＋ 區域之質譜。
第13圖係以分鐘為單位之時間為函數的5點平均波峰強度之圖示，以二氟化氙清潔兩個驅趕電極絕緣體。
第14圖係以秒為單位之時間為函數的壓力圖示，使用二氟化氙做為清潔石墨驅趕電極板之清潔劑。
第15圖係以二氟化氙清潔石墨驅趕電極板的反應產物之IR光譜。
第16圖係以二氟化氙清潔石墨驅趕電極板的反應產物之IR光譜的三氟化硼區。
第17圖係以二氟化氙清潔石墨驅趕電極板的反應產物之IR光譜的二氟化氙區。
第18圖係以二氟化氙清潔石墨驅趕電極板的反應產物之IR光譜的六氟化鎢區。
第19圖係以二氟化氙清潔石墨驅趕電極板的三氟化硼、二氟化氙和六氟化鎢之相對濃度分佈之圖示。
10．．．離子佈植系統
12．．．減速電極
14．．．加速電極
16．．．電弧反應室
18．．．陰極
20．．．對陰極
22．．．進氣線
40、80．．．蝕刻劑容器
42、46、84、92．．．閥門
44．．．載氣源
82．．．蝕刻劑容器外罩
86．．．加熱器
88．．．加熱線圈
90．．．蒸氣進氣線
94．．．出氣線
96．．．幫浦
100．．．真空反應室
110．．．閘閥

Claims (32)

  1. 一種從離子佈植機的真空反應室及其內含之零組件除去殘餘物的方法，該方法包含使該真空反應室和/或零組件與選自二氟化氙(XeF2 )、六氟化氙(XeF6 )、七氟化碘(IF7 )、氟氣(F2 )、氯氣(Cl2 )、氯化氫(HCl)、二氧化氯(ClO2 )、光氣(COCl2 )、四氯化碳(CCl4 )、三氯甲烷(CHCl3 )、二氯甲烷(CH2 Cl2 )以及一氯甲烷(CH3 Cl)所組成之族群的氣相反應性鹵化物組合物，在充分條件下接觸一段足夠長的時間，以至少部分除去該殘餘物，其中該方法在預定時間和接觸條件下實施。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之離子佈植機係用於微電子元件製造。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中上述之零組件係該離子佈植機之一離子源區零組件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中上述之離子源區內之一離子源包含係選自非直接加熱陰極離子源、Freeman離子源以及Bernas離子源所組成之族群的離子源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之零組件 係選自真空反應室、離子源電弧反應室、離子源絕緣體、汲取電極、抑制電極(suppression electrode)、高壓絕緣體以及離子源絕緣套所組成之族群。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之氣相反應性材料包含係選自二氟化氙以及六氟化氙所組成之族群的氣體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之氣相反應性材料包含二氟化氙。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之殘餘物包含係選自矽、硼、磷、鍺、砷、鎢、鉬、硒、銻、銦、鉭和碳所組成之族群的元素。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之預定接觸條件為一預定壓力，該預定壓力是次大氣壓。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中上述之預定壓力係不高於4.0托耳。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之接觸以預定時間重複。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中當該殘餘物和構成該零組件的材料不同時，該氣相反應性鹵化物組合物與構成該零組件的材料基本上是不反應的，並且其中當該殘餘物和構成該零組件的材料相同時，該氣相反應性鹵化物組合物與該至少一零組件上之殘餘物及構成該零組件的材料兩者反應。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含在該接觸後排空該真空反應室。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，更包含重複該接觸至少一次。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氣相反應性鹵化物組合物藉由加熱容納於由一加熱器加熱的一蝕刻劑容器中的一來源而產生。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中上述之加熱器包含烘箱或加熱線圈。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氣相反應性鹵化物組合物容納於一蝕刻劑容器中並且一惰性氣體係 經通入該蝕刻劑容器內，以將該氣相反應性鹵化物組合物傳送至該真空反應室。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中上述之惰性氣體包含係選自氬氣、氮氣、氙氣和氦氣所組成之族群的氣體。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中於其內配置有氣相反應性鹵化物組合物之一蝕刻劑容器係設置在該真空反應室內或設置在該真空反應室上游。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中上述之蝕刻劑容器包含預先測量數量的該氣相反應性鹵化物組合物。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該氣相反應性鹵化物組合物藉由昇華而形成。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中上述之氣相反應性鹵化物組合物係二氟化氙。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之氣相反應性鹵化物組合物材料係在沒有能量活化下使用的。
  24. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其包含：在該真空反應室內使用一電漿，將該氣相反應性鹵化物組合物在該真空反應室內分解成為反應性鹵化物物種。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中上述之氣相反應性鹵化物組合物包含二氟化氙。
  26. 一種用於實施如申請專利範圍第1項所述之方法的設備，該設備包含：(a)一用於上述之氣相反應性鹵化物組合物的蝕刻劑容器；以及(b)一閥門，介於該蝕刻劑容器和該真空反應室之間。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之設備，其中上述之氣相反應性鹵化物組合物包含二氟化氙。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之設備，其中上述之零組件係選自真空反應室、離子源電弧反應室、離子源絕緣體、汲取電極、抑制電極、高壓絕緣體以及離子源絕緣套所組成之族群。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之設備，其中上述之零組件係該離子佈植機之一離子源區零組件。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之設備，其中上述之離子源區包含係選自非直接加熱陰極離子源、Freeman離子源以及Bernas離子源所組成之族群的離子源。
  31. 如申請專利範圍第1-12、16-19及21-24項中任一項所述的方法，其中除去該殘餘物在異位實施。
  32. 如申請專利範圍第1-25項中任一項所述的方法，其中除去該殘餘物在原位實施。
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