TWI567775B - 離子植入系統及其操作方法 - Google Patents

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Description

離子植入系統及其操作方法
本發明係關於係關於半導體處理系統，特別是離子植入系統之部件上的材料沈積之監測、控制以及清洗。
離子植入被用於積體電路的製造以便精確地向半導體晶圓中引入受控制量的摻雜雜質並且是微電子/半導體生產中之重要製程。在此類植入系統中，一離子源使一所希望的摻雜元素氣體電離成離子並且該等離子以具有所希望能量的一離子束的形式從源中萃取。萃取係藉由施加一高的電壓跨過合適成型的萃取電極而實現，該等萃取電極將多個孔合併成了萃取束的通道。離子束然後在工件的表面，例如一半導體晶圓上進行定向，以便向該工件植入摻雜元素。該束中的離子穿透該工件的表面來形成具有所希望的導電率之區域。
幾種類型的離子源一般用於商業的離子植入系統中，包括：使用熱電電極並且藉由一電弧供電之Freeman以及Bernas類型、使用一磁控管的微波型、間接加熱的陰極源、以及RF電漿源，所有該等離子源通常在一真空中運行。離子源藉由向填充了摻雜氣體(一般稱為「原料氣體」)的一真空室中引入電子來產生離子。電子與氣體中之摻雜原子及分子的碰撞引起了由正的及負的摻雜離子組成的電離電漿之產生。具有一負的或正的偏壓的萃取電極將分別允許該正的或負的離子作為一準直離子束通過孔並且從離子源中出來，該離子束向著工 件被加速。原料氣體包括但不限於BF3、B10H14、B18H22、PH3、AsH3、PF5、AsF5、H2Se、N2、Ar、GeF4、SiF4、O2、H2、以及GeH4。
目前，在現有技術之器件的製造中達10-15個植入步驟。增加晶圓大小、減小臨界尺寸、以及生長電路的複雜性正在提出對離子植入工具就更好的處理控制、低能高束電流的釋放、以及平均無故障時間(MTBF)減小而言更多的要求。
最需要維護的離子植入機工具的部件包括：離子源，它必須在大約100到300小時的運行時間之後進行檢修(取決於其運行條件)；萃取電極以及高電壓絕緣子，它們在運行幾百小時之後通常需要清洗；離子植入真空系統的前級管道以及真空泵，包括離子源渦輪泵及其關聯的前級管道。另外，離子源之各種部件(諸如絲極、陰極及其類似者)在運行後可能需要更換。
在理想的情況下，所有的原料分子均會被電離並且萃取，但是實際上會發生一定量的原料分解，這導致了在離子源區域上的沈積以及污染。舉例而言，磷的殘餘物(例如由使用諸如磷化氫之原料氣體得來)迅速地沈積在該離子源區域的表面上。該殘餘物可在離子源中之低電壓絕緣子上形成，引起電短路，這可能中斷產生熱電子所需要的電弧。這種現象通常稱為「源閃爍(glitching)」，並且它係離子束不穩定性的重要因素，並且可能最終引起該源的過早損壞。殘餘物還在離子植入機的高電壓部件(例如該源的絕緣子或萃取電極的表面)上形成，引起高能的高電壓發電花。此類電花係束流不穩定性的另一因素，並且由該等電花所釋放的能量可以損壞靈敏的電子部件，導致增加的裝備故障以及差的MTBF。
對於使用Sb2O3作為固體摻雜材料的銻(Sb+)的植入，會發生另一常見的問題，這可以藉由甚至僅在Sb+植入幾小時之後流入硼(B)而惡 化。該硼束電流可以使該明顯受損的離子源的性能及壽命顯著地變壞。此類性能退化的原因歸因於在源的室及其部件上過度沈積的Sb。因為產量由於更頻繁的預防性維護或更少的束電流而降低了，所以離子源的故障顯著地降低了植入機的生產率。由於Sb的植入廣泛地用於類似的雙極器件中，並且還用作對於MOS(金屬氧化物半導體)器件的淺接面形成的n-型摻雜，因此本領域有發展一方法的需要，即當Sb+用作摻雜劑時，特別是Sb植入之後轉換成B時，該方法可以從源的腔室及其部件上移除沈積的Sb。
此外，摻雜原子(例如B、Ge、Si、P及As)可沈積在離子源渦輪泵、其關聯的真空前級管道之下游，及位於前級管道下游之低真空泵中。經時間的推移，該等沈積物積累起來並且需要清洗，其中過去係手動完成的。但是有些沈積物(例如固體磷)係生火花的並且可能在手動維護的操作過程中著火。這不僅是火災危險，而且還可能釋放出有毒的化合物。因此在本領域存在著發展一改良的方法的需要，該方法可使用一氣體清洗劑來如願地原位清洗該等沈積物。
在離子源故障的另一原因中，各種材料(例如鎢，W)可以在長期的離子植入過程中累積在陰極上。一旦該等材料累積達到一臨界程度，該陰極電源不再能保持足以滿足束電流設定點的溫度。這引起離子束電流的損失，需要更換離子源。所產生的離子源性能退化及壽命縮短降低了離子植入機系統的生產率。
而離子源故障的另一原因係陰極材料的蝕刻(或濺鍍)。舉例而言，來自陰極的金屬材料(例如W、Mo等)被電弧室中電漿中的離子濺鍍。因為濺鍍受到電漿中的最重的離子的控制，所以隨著離子質量增加，濺鍍效果可能變壞。事實上，連續的材料的濺鍍使該陰極「變薄」，最後導致在陰極上形成一孔洞(「陰極穿通」)。結果係離子源的性能及壽命大大降低。因此本領域繼續尋求能保持材料在陰極上的 累積及腐蝕之間的平衡的方法來延長離子源的壽命。
其他殘餘物可能由該離子源材料與該離子植入系統的部件之間的反應產生，這取決於系統內的條件。此類反應可以導致殘餘物沈積在系統的額外部件上。舉例而言，鎢鬚晶可形成於電弧室萃取孔上，從而導致束不均勻性問題。
沈積物在離子源的元件上很常見，例如絲極以及反射極電極。此類內部沈積物總體上是由電弧室材料構成的，並且最常見的是當具有一氟化物源的原料的高電漿電源與由鎢或鉬構成的一電弧室結合而操作時。儘管使用非含鹵化物源的材料的離子植入系統的離子源的預期壽命一般是大約100小時到300小時，而有些含鹵化物材料(例如GeF4)由於在離子源操作中內部沈積物的有害影響，離子源的壽命可以低至10小時到50小時。
除了由於在該離子植入機中的殘餘物引起的操作困難之外，由於為了清洗而移除部件時散發出有毒或腐蝕蒸氣，還存在重大的人員安全問題。安全問題會在殘餘物存在的任何地方發生，但特別受關注的是在離子源區域，因為離子源係離子植入機最經常維護的部件。為了最小化停機時間，經常在顯著地高於室溫的溫度下將受污染的離子源從植入機中移除，這增加了蒸氣的散發並且加深了安全問題。
處理以上困難的已有方法已包括嘗試阻止沈積物的形成以及清洗在萃取電極及離子源上產生的沈積物(即，在該萃取電極上，如公布的美國專利申請2006/0272776、公布的美國專利申請2006/0272775以及公布的國際專利申請WO 2005/059942 A2中所討論)。然而，依然需要清洗離子植入系統的所有元素的額外過程。
因此在離子植入領域中希望提供具有一單獨的清洗台的一離位的清洗方法，由此可以安全地對已經從該植入機移除的受污染部件進行清理而沒有任何機械磨損，該機械磨損可能損害例如石墨電極之精細 部件。因此提供一離線清洗台還將是在離子植入領域中的一顯著進步，它可以用來在部件從該植入系統移除之後選擇性並且非破壞地清洗它們，而停機時間最短。
提供一原位的清洗方法也將是離子植入領域中的一顯著進步，該方法用於在植入過程中有效地、選擇性地移除不必要的遍及該植入機(特別是該離子源區域)沈積的殘餘物。這種原位清洗會提高人員安全並且促進穩定的、不間斷的植入裝備的操作。
可以進行一原位清洗過程而不拆開該處理室。對於原位過程，將一氣體試劑從該處理室中流過以便以連續的、脈衝的或混合的連續-脈衝方式來移除累積的薄膜。取決於情況，一電漿可以在或不在這種清洗過程中產生。
使用三氟化氯(ClF3)以及其他的氟源的材料(例如，CF4、NF3、C2F6、C3F8、SF6以及ClF3)的無電漿的或乾燥清洗方法可用於從半導體處理室中移除固體殘餘物，例如藉由與固體殘餘物進行反應以形成藉由真空或其他的移除條件從該處理室中可移除的揮發性反應產物，並且在此類情況下，該等清洗試劑可能需要高溫的清洗條件。見Y.Saito等，「Plasmaless Cleaning Process of Silicon Surface Using Chlorine Trifluoride」，APPLIED PHYSICS LETTERS，第56(8)卷，第1119-1121頁(1990)；還見D.E.Ibbotson等，「Plasmaless Dry Etching of Silicon with Fluorine-Containing Compounds」，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，第56(10)卷，第2939-2942頁(1984)。
美國專利號4,498,953描述了一原位清洗方法，其中將一種鹵素間化合物(例如BrF5、BrF3、ClF3、或IF5)連續地流過該處理室，同時維持在該室內的一預定的壓力。在該處理結束時，終止該鹵素間化合物氣體的流動。此類方法可以產生含Cl、Br、或I的副產物，連同含氟的副產物，由此產生大量的需要處理或其他處置的危險廢料。此外， 此類連續流動清洗在非常低的壓力條件下進行，在此壓力下清洗效率實質上降低了。
在某些離子源應用中，已經進行了BF3、PH3、及/或AsH3的策略性排序以便實現更長的離子源壽命。
氟基或含氟的鹵素間化合物用於清洗半導體處理裝備的應用有限制其商業活力的相關不足。氟基或含氟的鹵素間化合物(包括ClF3)具有高度腐蝕的特點。此外，鹵素間化合物係對人類呼吸道的強烈刺激物。舉例而言，對於ClF3蒸氣的臨限人體耐受水平可以低到100ppb，LC50為在300ppm下1小時的級別。
本領域繼續尋求新的清洗試劑以及離位及原位系統與方法，以及相關的監測及控制裝置及方法。
本發明總體上係關於用於監測、控制以及清洗離子植入系統或其部件的裝置以及方法，也係關於有效地用於此種清洗的組合物。
在一態樣本發明提供了在系統操作過程中監測一離子植入系統的絲極狀態之方法，該方法包含：(a)在一離子源的電弧室中使用足以在所述電弧室中產生一電漿的一初始電流向一絲極供電；(b)在連續電漿生成的一預定時間量測對該絲極的電流輸入以便保持該電弧室中的電漿；(c)將在該預定時間量測的電流輸入與該初始電流進行比較，並且(d)根據此類比較確定材料是否已經沈積到該絲極上或是否已經發生該絲極的蝕刻，其中，相對於該初始電流在該預定時間的一更大的電流表示材料在該絲極上的沈積，而相對於該初始電流在該預定時間的一更小的電流表示該絲極的蝕刻。
在另一態樣本發明提供了在該系統操作過程中控制一離子植入系統的一絲極的狀態之方法，包含：(a)在一離子源的電弧室中使用足以在所述電弧室中產生一電漿的一初始電流向一絲極供電；(b)在連 續電漿生成的一預定時間量測對該絲極的電流輸入以便保持該電弧室中的電漿；(c)將在該預定時間量測的電流輸入與該初始電流進行比較，(d)根據此類比較確定材料是否已經沈積到該絲極上或是否已經發生該絲極的蝕刻，其中，相對於該初始電流在該預定時間的一更大的電流表示材料在該絲極上的沈積，而相對於該初始電流在該預定時間的一更小的電流表示該絲極的蝕刻，並且(e)回應於該確定，從該絲極移除沈積的材料或在該絲極上沈積附加的材料，至一程度，在該程度重新建立了該初始電流輸入、或在所述初始電流輸入的一預定範圍內的一電流輸入。在此態樣之另一實施方式中，步驟(a)至步驟(d)可在離子植入過程期間進行；步驟(e)可在離子植入過程之前、之後或之間進行。
在另一態樣中，本發明提供了在系統操作期間控制一離子植入系統之一間接加熱的陰極(IHC)源之狀態的方法，其包含：(a)藉由在一預定時間量測陰極偏壓功率供應來確定間接加熱的陰極源之使用功率；(b)比較該預定時間之該使用功率與初始功率；及(c)回應於該比較採取校正動作(i)或(ii)以控制該間接加熱的陰極之狀態，藉此(i)若在該預定時間之該使用功率高於該初始功率，則蝕刻該間接加熱的陰極；或(ii)若在該預定時間之該使用功率低於該初始功率，則再生長該間接加熱的陰極。初始功率包括在一預定時間之量測之前的一時間的陰極偏壓功率之值，例如，其可為啟動時之功率，或正常操作條件下之功率，或任何其他預設定時間點或值。如熟習此項技術者將理解，陰極偏壓功率量測及初始功率值取決於植入過程或其他情況可呈一範圍或多個範圍之形式。該(c)(i)之蝕刻包括在足以蝕刻之低溫至中等溫度的條件下操作該間接加熱的陰極。在此方面之低溫至中等溫度經例示為自約室溫高達約2000℃。該(c)(ii)之再生長包括使一氟化氣體在一電漿狀況下在該間接加熱的陰極上流動，其中該氟化氣體包 含以下中之一或多者：XeF2、XeF4、XeF6、GeF4、SiF4、BF3、AsF5、AsF3、PF5、PF3、F2、TaF3、TaF5、WF6、WF5、WF4、NF3、IF5、IF7、KrF2、SF6、C2F6、CF4、ClF3、N2F4、N2F2、N3F、NFH2、NH2F、BrF3、C3F8、C4F8、C5F8、CHF3、CH2F2、CH3F、COF2、HF、C2HF5、C2H2F4、C2H3F3、C2H4F2、C2H5F、C3F6及MoF6。該(c)(ii)之再生長包括在足以發生金屬沈積之高溫的狀況下操作該間接加熱的陰極。在此方面之高溫經例示為大於2000℃。校正步驟(c)可於離子植入過程之前、之後或之間進行。另外，針對再生長，若經植入之物質係選自上文直接描述之氟化氣體中之一者，則可在植入過程期間進行校正步驟。上文或本文其他處所論述之方法步驟可由適當控制裝置(諸如微控制器、控制器、微處理器等)及相關聯之電氣、電子及/或機電部件進行，該等控制裝置經適當程式化及/或經組態以進行離子源之部件(諸如絲極、反射極電極、陰極及反電極)的自動修復或清洗。
在另一態樣中，本發明提供了操作在一離子源的電弧室中包括一絲極或陰極(或可經蝕刻或具有諸如但不限於反電極、反射極及其類似者之沈積物的離子源之其他部件)的離子植入系統之方法，來保持該離子源的操作效率，所述方法包含將該絲極或陰極或如前述之離子源的其他部件在以下條件下與一鎢試劑進行接觸，該等條件選自構成如下的組：(a)實現鎢在該絲極上沈積的條件；以及(b)實現從該絲極上蝕刻所沈積材料的條件。
在此方面之一實施方式中，(例如)陰極、反射極(其分別對應於陰極及絲極)或其類似者之其他離子源部件可具備適當加熱元件以調整部件之表面溫度，以選擇性地蝕刻來自其之材料或在其上沈積材料。
在另一實施方式中，間接加熱的陰極(IHC)離子源可包括兩個陰 極(替代陰極及反電極)。在植入期間，一個陰極可作為反陰極來操作，且在修復或校正過程期間，兩個陰極之溫度可根據需要經控制以沈積或蝕刻材料。
本發明係關於在另一態樣中係關於清洗一離子植入系統的一或多個部件之方法，用於從所述一或多個部件至少部分地移除與電離作用有關的沈積物，所述方法包含將一清洗氣在以下條件下流過該系統，該等條件選自構成如下的組：(a)實現材料在該絲極、陰極或如前述之其他離子源部件上沈積的條件；以及(b)實現從該絲極、陰極或如前述之其他離子源部件上蝕刻所沈積材料的條件。
本發明的另一態樣係關於係關於將在一電弧室中的離子源的一絲極保持一預定的電阻之方法，該方法包含將該絲極與取決於絲極的溫度相對於該電弧室壁的溫度有效地在該絲極上沈積材料或有效地從該絲極上蝕刻材料的一試劑進行接觸，並且控制該絲極之溫度及該電弧室壁中的溫度來有效地在該絲極上沈積或蝕刻材料，以保持所述預定的電阻。總體上，若在電弧室壁係低溫至中等溫度(小於絲極之溫度)時，絲極之溫度足夠高(例如大於2000℃)，則發生絲極上材料之沈積。若不考慮電弧室壁之溫度(雖然電弧室壁之溫度小於或大於絲極之溫度為較佳的)，絲極之溫度係低溫至中等溫度(例如，小於約1500℃至2000℃)，則發生自絲極蝕刻材料。
在另一態樣中，本發明係關於係關於清洗一離子植入系統或其一或多個部件以便從中移除與電離作用有關的沈積物之方法，該方法包含將該離子植入系統或其一或多個部件在其中BrF3與該等沈積物具有化學反應性的條件下與所述BrF3接觸以便實現它們至少部分地移除。
在另一態樣中，本發明係關於係關於清洗一離子植入系統的一前 級管道以便從中移除一與電離作用有關的沈積物之方法，該方法包含將一離子植入系統的前級管道與一清洗氣體在其中所述清洗氣體與該沈積物具有化學反應性的條件下進行接觸以便至少部分地移除它們。此方法可以改良一離子植入系統的性能並且延長其壽命。
在另一態樣中，本發明係關於係關於改良一離子植入系統的性能並且延長其壽命之方法，該方法包含將該陰極與包含至少一種清洗氣體以及至少一種沈積氣體的一氣體混合物進行接觸，其中所述氣體混合物平衡了材料在陰極上的沈積以及該沈積材料或其他材料從該陰極上的腐蝕。
本發明的其他態樣、特徵以及實施方式從隨後的揭示內容以及所附申請專利範圍將會更加明顯。
圖1係在引入原位清洗過程之前及之後的源壽命資料的一圖表，示出了由於該過程而帶來的壽命的延長。
圖2係圖表顯示了XeF2對抑制器的洩漏電流的影響的一圖表，如在實例1中所詳述。
圖3A及3B係示出了證明原位清洗的清洗效果的照片，如在實例1中所詳述。
圖4A及4B示出了原位清洗的清洗效果，如在實例5中所詳述。
圖5A及5B係用XeF2流經過一實耗時間段的增加的絲極重量(圖5A)以及絲極電流(圖5B)的圖表。
圖6係對於用XeF2流在該系統內的鎢傳送，絲極重量變化作為絲極電流的一函數的一圖表。
圖7係顯示了陰極偏壓功率之變化作為時間及氣體類型之一函數的圖表。
圖8係顯示了陰極W重量變化作為偏壓功率之一函數的圖表。
本發明係關於係關於用於監測、控制以及清洗半導體處理系統及/或其部件的裝置以及方法，並且係關於係關於用於此種清洗的組合物。
在一態樣中，本發明係關於係關於從該半導體處理系統或半導體處理系統的部件中移除沈積物，其中將該系統或系統部件與包括一氣相反應性材料的一清洗組合物進行接觸。
如此處所使用，術語「氣相反應性材料」旨在寬泛地解釋為指以下材料，包含：一或多種鹵化物及/或錯合物(以氣態或蒸氣的形式)，該一或多種化合物及/或錯合物的離子及電漿形式，以及從該一或多種化合物、一或多種錯合物以及離子及電漿形式衍生的元素以及離子。如在本發明的寬泛的操作中所使用的一氣相反應性材料還可以不同地是指(但不限於)一「氣相反應性組合物」、一「清洗劑」、一「清洗氣體」、一「蝕刻氣體」、一「氣態鹵化物」、一「氣態清洗劑」、一「反應性鹵化物」、一「清洗化合物」、一「清洗組合物」、一「清洗蒸氣」、一「蝕刻蒸氣」或此類術語的任何組合。
如此處所使用，就一離子植入機而言，「離子源區域」包括，但不限於真空室、源電弧室、源絕緣子、萃取電極、抑制電極、高電壓絕緣子、源套管、絲極、陰極以及反射極電極。如熟習此項技術者將理解，用語「離子源區域」以其最廣意義使用，例如，貝爾納(Bernas)或弗里曼(Freemen)離子源總成包括一絲極及反射極電極，且IHC源總成包括陰極及反陰極。
本發明考慮了半導體處理系統及其部件的清洗，連同其他基板及裝置，該等基板及裝置在其正常處理操作中易受其上形成的沈積物影響。該操作包括，但不限於真空前級管道及低真空泵之清洗。鑒於此處之描述，如熟習此項技術者將理解，清洗氣體可能流經複數個口中 之選定口以繞過植入機的某些區及/或目標特定區。舉例而言，XeF2或其他清洗氣體可經遞送通過接近需要清洗之區的口。清洗效能亦可增強，只要大多數清洗氣體將沿流通路徑被引入目標區且不被與殘餘物進行之反應所耗盡(如在(例如)清洗氣體僅引入通過離子源室之情況下可能發生)。選定之口可預先存在或針對此目的而形成/產生。此技術可用於清洗(但非限制)植入機之離子源區域、磁性/分析器區域、真空系統、處理室等。清洗可藉由將清洗氣體連續流動通過及/或穿過植入機之所要區或區域歷經預定之時間量來實現。替代地，或與之組合，清洗氣體可經封閉於系統中歷經預定之時間量來允許清洗氣體擴散且與不需要之殘餘物及/或沈積物反應。
本發明在不同的態樣提供了一離子植入系統，該系統具有以下能力：藉由適當地控制在電弧室中的溫度而生長/蝕刻在電弧室的離子源內的絲極以便實現所希望的絲極的生長或可替代的絲極的蝕刻。
本發明的額外態樣係關於係關於使用反應性的氣體例如WFx、AsFx、PFx及TaFx(其中x具有一化學計量地適當的值或值的範圍)用於在原位或離位的清洗安排中在電漿或高溫條件下來清洗離子植入機的區域或離子植入機的部件。
本發明的另一係關於態樣係關於BrF3用於在原位或離位的清洗安排中在環境溫度、高溫或電漿的條件下來清洗離子植入系統或其一或多個部件的用途。
一離子植入系統的操作導致在該系統或其部件中產生與電離作用有關的材料的沈積。本發明考慮了監測、控制及/或清洗該離子植入系統及/或其一或多個部件，以便從該系統及/或其部件上至少部分地移除此類與電離作用有關的沈積物。該清洗方法係關於將該系統及/或其部件與包含一氣相反應性材料的一清洗組合物在能夠使該氣相反應性材料與該沈積物進行反應的條件下進行接觸以實現它們至少部分 的移除。
除了由原料氣體本身引起的與電離作用有關的沈積物之外，還已經發現了在一離子植入系統內形成的沈積物或殘餘物可能起因於原料氣體與構成該系統部件的材料的反應性。舉例而言，一離子植入系統的真空室可以使用不鏽鋼或鋁來構成。在該真空室內的系統部件可以使用石墨(例如，標準的或玻璃質的)，絕緣材料(例如，氮化硼)及/或密封材料(例如Teflon®、Kel-FTM、PEEKTM、DelrinTM、VespelTM、VitonTM、Buna-N、矽等)來構造。可以在該離子植入系統中存在的並且對其中沈積物產生的化學反應易感的其他材料包括但不限於陶瓷、含氧化鉛的環氧組合物、氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽以及氮化硼。
該離子源本身可以是由鎢、石墨、鉬或鉭、有時有少量的銅及銀構成。該離子源電弧室通常由鎢或鉬構成、或一石墨體，該石墨體襯有鎢或鉬。在這種情況下，一種氟化物源的進料材料(例如BF3、GeF4、SiF4、AsF5、AsF3、PF5、及/或PF3)在操作溫度下與電弧室的材料(例如來自電弧室或該室的襯裏的鎢或鉬)進行反應，以形成一中間副產物，該副產物進而可以在該系統中遷移並且分解以沈積鎢或鉬並釋放出氟。
舉例而言，一原料氣體例如GeF4會在該離子源室中解離並且產生的游離的氟化物會蝕刻腐蝕該電弧室中的材料，例如鎢。在一更冷的表面上鎢將會發生此種反應，所以如果是在電漿經撞擊並且因此該絲極係熱的，則該氟化物會與鎢在電弧室的該等壁上進行反應，蝕刻該等壁並形成WF6氣體。WF6然後會在該熱的絲極上沈積鎢，引起其尺寸的增長。
當GeF4產生大量游離的氟時，原料氣體例如BF3或SiF4產生更少量的游離氟以及相應地在絲極上更少程度的鎢沈積，它儘管少，但仍然很重要。
不含氟的原料氣體(例如PH3及AsH3)係有問題的，因為可能引起絲極上的金屬沈積到電弧室的壁上，而結果絲極變細。
本發明因此考慮了清洗一離子植入系統或其一或多個部件，用於至少部分地移除與該電弧室的材料相同的與電離作用有關的沈積物。
根據本發明的清洗可以在一離子植入系統中進行，其中多種原料氣體同時引入該系統中。原料氣體還可以與一或多種氣相反應性材料同時使用，或可以與一或多種氣相反應性材料交替脈衝輸入到該系統中。
本發明之清洗方法所指的與電離作用有關的沈積物包括多種材料，該等材料可以例如藉由在離子源或其他電離過程的裝備中形成並且累積來干擾離子植入系統的正常操作。所沈積的材料可以不同地包含、由以下組成、或基本由以下組成：矽、硼、磷、鍺、砷、鎢、鉬、硒、銻、銦、碳、鋁及/或鉭。
在離子源電弧室中以及萃取電極上的與電離作用有關的沈積物可以形成薄片並且形成小的顆粒。該等顆粒一旦形成，則能夠以一離子束傳送，例如植入到一晶圓中的一摻雜離子的束。如果此類的傳送顆粒到達該晶圓，則在該晶圓上產生的顆粒污染可能嚴重地降低可以在該晶圓上製造的有用器件的產率。本發明之清洗方法在此類與電離作用有關的沈積物能夠形成薄片以及顆粒之前將其移除，並且由此實現在產品晶圓上顆粒的減少並且提高半導體器件的產率。
根據本發明用於清洗的氣相反應性材料或清洗氣體可以包括對至少部分地移除該離子植入系統中的與電離作用有關的沈積物有效的任何材料。
本發明還考慮了使用氣相反應性材料以藉由適當地控制反應而從不希望的位置移除與電離作用有關的沈積物，及/或在希望的位置沈積材料。在本發明的特別的實施方式中，鎢構成了作為不希望的沈積 物經移除的材料，而在其他的實施方式中，鎢被期望地沈積在受益於其存在的表面上。因此，反應性地形成的氟化鎢中間產物的一氣體(例如XeF2、GeF4、SiF4、BF3、AsF5、AsF3、PF5、及/或PF3)可以用在本發明的控制以及清洗方法中。另外，多種鎢氟化物氣體例如WF6、WF5、及/或WF4可以直接用於本發明的控制以及清洗方法中。因而，本發明的氣相反應性材料包括，但不限於XeF2、GeF4、SiF4、BF3、AsF5、AsF3、PF5、PF3、F2、TaF3、TaF5、WF6、WF5、及/或WF4。
在不同的特別的實施方式中，該氣相反應性材料可以與增加該氣相反應性材料的揮發性的一「清洗增強劑」或「共反應劑」共同施用，導致比使用無清洗增強劑或共反應劑的氣相反應性材料更多的沈積物的移除。舉例而言，用XeF2移除銥沈積物可以藉由路易士(Lewis)鹼以及電子回饋鍵種類的共同施用而增強。在特定的應用中，可以使用一氧化碳、三氟膦，以及三烷基膦類。
作為一另外的實例，在一離子植入系統中，其中進料氣體在具有鎢壁的一電弧室中被電離成連續的電漿，在該等壁上，一邊安裝有一絲極而另一邊安裝有一反射極並且他們藉由陶瓷的絕緣子與該等壁分開，該電弧室的部件可能會被進料氣體的分解產物、電弧室的元素以及碳污染。
在這種情況下，有用於移除形成揮發性的氟化物的金屬污染物(例如鎢)的一清洗劑(例如XeF2)可以與一含氧添加劑進行組合，該含氧添加劑藉由將污染物碳轉變成CO、CO2、及/或COF2而有效地將其移除。有用於此目的的含氧添加劑組分在本發明的特別的實施方式中包括但不限於NO、N2O、NO2、CO2及/或O2。
因此本發明考慮了包括有效移除一金屬污染物(藉由反應形成此金屬的一揮發性(氣態)的氟化物化合物)的一清洗劑以及有效移除碳污 染物(藉由由其形成一揮發性的氧化物或氟氧化物)的一清洗劑兩者的清洗組合物。該等清洗試劑可以同時地或順序地流入該電弧室中。
在一實施方式中，該等試劑在電離作用的條件下同時流入該電弧室中，這樣該等清洗劑均進行了電離以便將金屬以及碳的污染物轉變成從該室中藉由將其機械抽吸而容易移除的揮發性化合物。
能夠使該氣相反應性材料與沈積物進行反應的條件可以包括任何適當的溫度、壓力、流速、組成等條件，在此等條件下，該氣相反應性材料與污染物進行接觸並且化學上相互作用以便從該基板中(例如受所沈積材料污染的植入機裝備的表面)移除此類材料。
可以使用的不同條件的實例包括但不限於環境溫度、超過環境溫度的溫度、存在電漿、沒有電漿、低於大氣壓力、大氣壓力以及超級大氣壓。
用於氣相反應性材料的接觸來移除沈積物的確切溫度在不同的實施方式中可以在從大約0℃到大約2000℃的範圍中。接觸可以包括該氣相反應性材料在一載氣中、或以一純的形式、或在與一另外的清洗劑、摻雜劑等的混合物中進行遞送。該氣相反應性材料可以進行加熱以便與在環境溫度下的沈積物進行化學反應，以提高反應動力學。
該氣相反應性材料與污染物沈積物之間的反應可以基於改變清洗劑與污染物之間的反應特性進行監測及/或調節。此類反應特性可以包括壓力、時間、溫度、濃度、一具體物質的存在、壓力改變的速度、(一具體種類)濃度改變的速度、電流的改變等等。因此，向系統中引入該氣相反應性材料可以基於一預定的反應特性的實現而終止，例如在真空室中的一預定電壓、渡過了一預定的時間量、或一預定的溫度、在該系統中一具體元素的濃度、一具體副產物的存在、在該系統中的反應產物或其他的物質、或在該監測操作中一預定的電流條件的實現。
鎢沈積物可以由進料氣體與一植入機系統的電弧室的反應引起。用於清洗此類沈積物的方法可以取決於該系統的溫度梯度及/或流到以及經由絲極的電流、及/或有效地確定並且能夠監測的任何其他特性。
舉例而言，來自進料材料的氟可以與該電弧室在一第一溫度下進行反應，藉由以下反應(1)或(2)形成WF6：3F2(g)+W(s) → WF6(g) (1)
6F(g)+W(s) → WF6(g) (2)
還可以存在清洗氣體與該電弧室的鎢材料之間的反應，例如：3XeF2+W → 3Xe+WF6 (3)
替代地，WF6(或WF5或WF4)可以直接地提供給該系統。
在該系統中曾經形成或者以其他方式存在的鎢氟化物然後可以遷移到該系統的另一位置。取決於其他位置的溫度，該鎢氟化物會在該位置蝕刻或沈積鎢。在該絲極上，溫度將主要取決於通過它的實際電流通量。在該電弧室的其他位置的溫度可以變化，這取決於具體的位置以及電弧室的設計、絲極電流、連同其他非絲極電流。
如果第二位置係在高溫，則鎢氟化物分解，鎢被沈積而氟被釋放，只要鎢氟化物繼續存在，鎢沈積物的尺寸就會生長。沈積反應可以包括以下的反應(4)、(5)及/或(6)：WF6 → W+3F2 (4)
2WF5 → 2W+5F2 (5)
WF4 → W+2F2 (6)
相反，如果第二位置係在中等溫度，鎢氟化物可以蝕刻該位置，移除鎢並且在反應產物中保留氟，這樣蝕刻的位置隨著蝕刻的進行而縮小。此蝕刻反應可以包括以下反應(7)、(8)及/或(9)：WF6(g)+2W(s) → 3WF2(g) (7)
2WF6(g)+W(s) → 3WF4(g) (8)
5WF6(g)+W(s) → 6WF5(g) (9)
因此，對於鎢沈積物的移除，可以選擇帶有沈積物的部件的溫度以使移除的速度及範圍最大化。
在本發明的其他實施方式中，在電弧室中硼及/或鉬沈積物以一相應的方式移除。
在本發明之方法中清洗劑與處理裝備的接觸可以藉由監測在接觸過程中壓力的變化而進行，當壓力變化為零時，則接觸終止。
替代地，該接觸可以藉由監測該氣相反應性材料或由此得到的反應物，或在該接觸中產生的反應產物的分壓而進行，當該分壓達到一預定的值，即，一終點時，該接觸終止。例如，此種終點監測可以使用一合適的終點監測器進行，例如在美國專利號6,534,007以及美國專利申請號：10/273,036、10/784,606、10/784,750、及10/758,825中所更全面描述的一類型的終點監測器，或一熱電堆紅外(TPIR)或其他紅外探測器。
在另一實施方式中，該接觸可以使用該處理裝備系統的部件藉由氣相反應性材料的受控制的流動而進行，該等部件允許調節氣相反應性材料的分壓並且因此控制反應速率。
在又一實施方式中，使用一預定流速的氣體反應性材料的連續流來進行該清洗操作。
如在上文中關於反應(1)-(9)所討論的，與電離作用有關的鎢的沈積物可以在非常高的溫度下進行沈積並且在低溫至中等溫度下進行蝕刻。在此方面，與電離作用有關的沈積物意謂歸因於電漿但未必歸因於離子之操作而形成的沈積物。因此，只要仍然存在足夠熱的表面，鎢之沈積亦可於沒有電漿(例如，不存在離子)之情況下發生。在沈積或蝕刻的位置係植入機系統的絲極的情況下，溫度及電流通量係彼此 直接相關的。當該絲極經蝕刻時，絲極會變細而對電流的阻力會隨著該絲極的截面的減小而增加，這樣通過該絲極的電流流量會減小。如果該絲極的條件促進了在其之上的沈積，則對電流的阻力會隨著不斷地沈積而減小，因為該絲極的截面增加並且絲極變粗，相應地其中通過的電流流量也有了增加。
在另一態樣，本發明係關於係關於監測在源絲極上的沈積以及所致的絲極生長之方法，係關於監測通過該絲極的電流流量。因為，由於沈積，絲極的截面增大了，所以對電流的阻力會減小並且電流會增大以便保持該絲極處於支持在電弧室中的電漿所需要的溫度。因此電流的一監測到的增大可以用來表示對絲極清洗的一需要。
在另外一態樣，本發明係關於係關於藉由監測通過絲極的電流流量來監測該絲極的蝕刻或清洗蝕刻之方法。因為，由於蝕刻、濺鍍或蒸發，絲極截面減小，對電流的阻力會增大並且電流會減小以便保持該絲極處於支持在電弧室中的電漿所需要的溫度。因此此電流的一監測到的減小可以用來表示將附加的材料沈積到一受蝕刻的絲極上的一需要，或終止一清洗或電離過程的需要。
本發明的另一實施方式包括基於如以上所詳述的監測流過該絲極的電流來控制該絲極的狀態之方法。
在一實施方式中，受監測的絲極電流的減小提供了絲極接近斷裂的一指示，作為回應，一氣相反應性材料流入該系統中(例如當在撞擊電漿時，或者可替代地，使電漿關閉但是絲極仍然是熱的(例如，~2000℃))，以誘發產生金屬在該絲極上的沈積的反應，例如，來自該電弧室壁的鎢。此反應可以允許進行到直至該電流在有效操作該離子植入系統的一預定範圍內，指示該絲極已經「再生長」到一令人滿意的程度。
在另一實施方式中，所監測的絲極電流的增大提供了一指示， 即：由於材料的沈積絲極正在生長。作為回應，允許該絲極冷卻一段預定的時間後，或到一預定的溫度(它可以是在例如從室溫到高達約2000℃的一範圍內)之後，該氣相反應性材料流入該系統，這樣，絲極被冷卻到足以允許蝕刻該絲極。此後，由該氣相反應性材料作為媒體的隨後的蝕刻反應其後可以允許進行到直至電流在有效操作該離子植入系統的一預定範圍內，指示該絲極已經變細至一適當的程度。
因此本發明之方法可以藉由將一基板與一氣相反應性材料接觸足以至少部分地從該基板移除沈積物的時間來從該基板移除一沈積物，該沈積物包括硼、矽、砷、磷、鍺、鎢、鉬、硒、銻、銦、鉭以及碳的至少之一。用於此目的的氣相反應性材料可以包括一或多種以下物質：XeF2、XeF4、XeF6、GeF4、SiF4、BF3、AsF5、AsF3、PF5、PF3、F2、TaF3、TaF5、WF6、WF5、WF4、NF3、IF5、IF7、KrF2、SF6、C2F6、CF4、Cl2、HCl、ClF3、ClO2、N2F4、N2F2、N3F、NFH2、NH2F、HOBr、Br2、BrF3、C3F8、C4F8、C5F8、CHF3、CH2F2、CH3F、COF2、HF、C2HF5、C2H2F4、C2H3F3、C2H4F2、C2H5F、C3F6、COCl2、CCl4、CHCl3、CH2Cl2、以及CH3Cl。
在本發明的操作中，氟化的氙化合物可以用作清洗劑以及電漿源試劑，並且可以包括任何合適數目的氟原子。相對於更低的F/Xe化合物，F與Xe的一更高的比值使之能夠相對更快並且更有效地進行清洗。更高的蒸氣壓力提高了清洗劑的遞送速率並且使之能夠遞送更多的材料。
在本發明的一實施方式中，六氟化氙被用作一清洗劑或電漿源試劑。儘管XeF6的蒸氣壓力在室溫下比XeF2的蒸氣壓力大約高七倍，XeF6，以及XeF4，係與水非常易反應的。XeF6最有利地是在不係關於水、烴類、氫或還原劑的存在或生成的清洗環境中使用。然而，當使用具有更低蒸氣壓力的清洗化合物時，可能需要調整流通線路以便避 免在流通路徑中不適當的壓降並且保持清洗劑的適當高的遞送速率。
實施本發明之方法的裝置能以任何適當的方式構成並安排，以便向該清洗提供氣相反應性材料。
在一實施方式中，本發明提供了一離子植入以及清洗總成，包含：(i)一離子植入系統，該系統包括一或多個部件，在該系統的離子植入處理的過程中在該等部件上累積有與電離作用有關的沈積物，(ii)一清洗總成，包括含一清洗組合物的一清洗組合物源，該清洗組合物包括一氣相反應性材料，例如一種鹵化物化合物，該鹵化物化合物與沈積物呈反應性以便實現在清洗條件下從一或多個部件至少部分地移除沈積物，該清洗條件包括該清洗組合物與沈積物的接觸，(iii)流通線路，它適合於將清洗組合物從清洗組合物源傳送到一或多個用來與它在清洗條件下進行接觸的部件，以及(iv)流通部件，它適合於控制在清洗狀態的過程中清洗組合物流動通過該流通線路，以便實現從一或多個部件上至少部分地移除沈積物。
上述總成中的流通部件可以是任何合適的類型，包括例如閥、閥致動器、限流器、調節器、泵、質量流量控制器、壓力計、殘餘氣體分析器、中央處理單元、隔膜、等等。此類流通部件係適配的以便在所使用的具體的清洗條件下工作。
在植入機裝置中的一或多個部件(該等部件在該系統中的離子植入處理過程中在其上累積有與電離作用有關的沈積物)可以是任何合適的類型，例如，真空室、電弧室、電極、絲極、高壓套管、電磁波導、晶圓處理部件、夾環、輪、盤、等等。在一實施方式中，該部件係一真空室或含在其中的一部件。
清洗組合物源可以包含含有該清洗組合物的一材料存儲及分配套件。該材料存儲及分配套件包括一容器，該容器可以是，例如，限定了其內體積的總體上為圓柱形的容器。在一特別的實施方式中，該清 洗組合物在環境溫度的條件下可以為固體並且此清洗組合物可以在該容器內的一增強的表面區域上受到支持。此增強的表面區域可以包括其中的結構體，例如托盤、如在美國專利號6,921,062中所描述，或多孔惰性泡沫體，例如受過陽極化處理的鋁、不鏽鋼、鎳、青銅等等，以提供該清洗材料的一個一致的蒸發速率並且進而提供足以進行相關的清洗過程的分配以及電離步驟的蒸氣壓力。在利用托盤的情況下，在分配操作中，清洗組合物可以受到一些托盤表面的支持，該等托盤具有與其相關的流動通道管，用於蒸氣在該容器中向上流入其分配口。
在上述裝備安排中的流通線路適配於將該清洗組合物在清洗條件下從該清洗組合物源傳送到電弧室中。此適配可以是基於清洗組合物的不同特性。例如當該清洗組合物具有一低的蒸氣壓力時，可以使用高的傳導來避免在流通路徑中的不必要的壓降。最大化流導以及最小化流通壓縮的方法在本領域係眾所周知的。
在本發明的所有清洗方法中，可以任選地用另外的方法以及裝置進行清洗從而延長離子植入系統(特別是離子源)的壽命。此類延長壽命的方法可以包括改變一離子植入系統以便適應具體的基板、沈積的材料及/或氣相反應性材料。系統裝置的改變可以包括但不限於提供以下各項：具有主動熱控制系統的萃取電極；降低放電的頻率/發生的主動加熱的萃取電極(actively heated extraction electrode)；包含金屬優選鋁、鉬或氧化鋁(Al2O3)的萃取電極；遠程電漿源；萃取電極與加熱器的關聯；萃取電極與冷卻器件的關聯；光滑的無特徵的(featureless)萃取電極；電漿室，該等電漿室經安排為接收多種源氣體，該等源氣體能夠被電漿分解以產生通過該室的出口以及導管的反應性氣體的流束，以便將該反應性的氣體輸送至電離作用室；溫度探測器，該等溫度探測器經設計為探測反應性的氣體與在處理系統的表 面上的污染的放熱反應的實質上的結束；在該處理裝備中的易受氣相反應性材料的損害之部件的保護(例如，在對氣相反應性材料易感的部件的周圍提供了對抗此類材料的擋護物)；及/或包含鋁或氧化鋁的系統部件的使用。
延長處理裝備的壽命的方法可以包括但不限於：對萃取電極進行主動加熱以降低放電的頻率以及發生；在高於遞送至離子源的源材料的冷凝溫度之上加熱萃取電極；主動地控制適合於所使用的具體類型的離子源的萃取電極的溫度(例如與一加熱或冷卻的離子源進行組合加熱或冷卻該電極)；及/或在萃取過程中保持該萃取電極處於高溫下。此類附加的裝置的改變以及方法在美國專利申請公布號2006/0272776及2006/0272775以及國際專利公布號WO 05/059942中進行了更全面的描述，將其全文以引用的方式併入本文。
在一特別的實施方式中，該離子植入系統包括一電弧室以及一摻雜劑源，其中該摻雜劑源可以包括例如BF3、XeF2、AsH3、PH3、GeF4、SiF4、H2Se、AsF5、AsF3、PF5、PF3或其他硼、矽、砷、磷或含鍺的摻雜劑源。
在另一實施方式中，本發明係關於係關於一離子植入的方法，該方法包括在一離子植入系統的電弧室中由一摻雜劑源氣體產生一電漿，該摻雜劑源氣體流動通過該電弧室以形成用於植入的摻雜劑源離子，其中在該摻雜劑源氣體流動通過該電弧室的過程中的至少一部分時間的過程中，氣相反應性材料與摻雜劑源氣體並行地流動通過該電弧室，以便實現在該離子植入系統中的清洗。
總體上，儘管摻雜劑源氣體與氣相反應性材料可以進行並行的流動以便實現原位清洗，但是典型地是優選以一相繼的方式進行清洗操作，例如當該離子源從一第一摻雜劑源產生一第一電漿，並且隨後該離子源從一第二摻雜劑源產生一第二電漿時，使用一介入的清洗步 驟，其中氣相反應性材料流動通過該離子源，有或沒有電漿生成。
在一實施方式中，本發明提供了形成一摻雜的矽基板之方法，該方法包含將Xe+離子植入一矽基板中，並且在這之後在該矽基板中植入摻雜劑離子。在此過程中，植入Xe+離子用於無定形化(amorphize)該基板的晶體結構。
在用於清洗的氟化的氙電漿(例如XeF2電漿)的生成中，Xe+離子可以進行一些源本身的低能濺鍍清洗。萃取之後，Xe+離子可以進行離子源下游部件，例如真空壁、離子光學部件、晶圓盤以及晶圓支架的一些高能濺鍍。
類似地，在使用鎢氟化物種類，例如WF6、WF5、及/或WF4的情況下，游離的氟化物可以濺鍍潔淨的、不同的離子源部件及/或鎢可以沈積在離子源的不同部件上。在清洗以及沈積之間發生的行為取決於在系統中各個部件的溫度。
本發明在不同的態樣係關於係關於在一微電子裝置的製造中所使用的清洗一離子植入系統的離子源區域之方法及裝置。該離子源區域可以包括例如一間接加熱的陰極源，一弗里曼(Freeman)源或一貝爾納(Bernas)源。
本發明在一實施方式中係關於係關於從離子植入機以及其中所含的部件藉由將該真空室及/或部件與一氣相反應性鹵化物組合物在足夠的時間以及足夠條件下進行接觸而原位移除殘餘物以便至少部分地從該真空室及/或部件中移除殘餘物，並且係關於係關於藉由這樣一方式來完成，即，當殘餘物與構成真空室及/或部件的材料不同時，該氣相反應性材料與殘餘物選擇性地進行反應並且與構成離子植入機的真空室及/或部件的材料最低限度地進行反應(例如基本上不反應，並且優選完全不反應)；而當殘餘物與構成真空室及/或部件的材料相同時，則氣相反應性材料可以是與殘餘物以及真空室及/或部件均呈 反應性的。
如此處所使用，應用於該氣相反應性鹵化物與一殘餘物的反應性的術語「選擇性地」係用於描述在該氣相反應性鹵化物與一殘餘物之間的一優先的反應。儘管與構成離子植入機的真空室及/或部件的材料保持實質上不反應，如果該真空室及/或部件包含與那些殘餘物本身相同或相似的元素，氣相反應性鹵化物可以與構成離子植入機的真空室及/或部件的某些材料進行反應。例如，當與來自一部件的鎢沈積物選擇性地反應並且將其移除時，該氣相反應性材料可能也與在部件本身中的鎢反應。對於此共反應的發生，殘餘物以及部件不必精確地是相同的材料，但是會包含一些共同的材料。
在另一實施方式中，離子植入機部件在一單獨的專門的室(部件從一離子植入機中移入其中)中離位地進行清洗。
進一步詳細地考慮原位清洗，此種清洗主要取決於以下三個因素：清洗前體的反應性的性質，清洗反應副產物的揮發性，以及在化學清洗中所使用的反應條件。該清洗組合物必須移除不必要的殘餘物同時最小化構成離子植入機的材料的磨損。藉由清洗反應所產生的副產物必須是足夠揮發性的以便藉由離子植入機的真空系統或其他的抽吸裝置方便它們的移除。
對於與離子植入機的一或多個部件相同的材料形成的殘餘物的清洗會導致部件本身的一些磨損。確切地說，使用XeF2作為一清洗劑從一利用鎢電弧室的系統中移除鎢沈積物會導致來自電弧室的內部的某些鎢的移除。然而，為了使系統效率最大化，從系統性能降低的角度來看(如果該系統不進行清洗並且允許鎢沈積物累積在該系統中)電弧室的某些內部材料的損失不是很要緊的。
該氣相反應性材料可以包括例如一種氟化的氙化合物蒸氣，例如XeF2蒸氣。XeF2係一優選的反應性鹵化物氣體，並且在室溫下會昇 華，但是可以使用一加熱器進行加熱以增加昇華速率。已知XeF2係一有效的矽蝕刻劑並且已經在微電子機械系統(MEMS)器件處理中用作一矽選擇性蝕刻劑。確切地說，XeF2與矽根據以下反應進行反應。
2 XeF2(g)+Si(s) → 2 Xe(g)+SiF4(g) (10)
該矽/XeF2反應可以不用活化而發生，即，不用電漿或熱致加熱。XeF2與Si的反應速率遠高於XeF2與SiO2的反應速率，使得XeF2選擇性地與Si反應。
XeF2或其他氟化的氙化合物作為用於金屬硼的一蝕刻劑有用地用於本發明的操作。儘管不希望受理論的束縛，但是認為硼根據以下反應(11)被蝕刻：3 XeF2(g)+2 B(s) → 3 Xe(g)+2 BF3(g) (11)
本發明考慮使用XeF2作為用於砷、磷以及鍺的一蝕刻劑，並且可以係關於以下的反應：5 XeF2(g)+2 As(s) → 5 Xe(g)+2 AsF5(g) (12)
5 XeF2(g)+2 P(s) → 5 Xe(g)+2 PF5(g) (13)
2 XeF2(g)+Ge(s) → 2 Xe(g)+GeF4(g) (14)
此類反應可以使用或不使用高能活化而進行。
當殘餘物材料與那些材料不同時，本發明之方法及裝置用於至少部分地從離子植入機的部件中移除殘餘物，例如，移除至少25%，更優選至少50%並且最優選至少75%的此種殘餘物，並且藉由這樣一方式來完成：就構成離子植入機部件的材料而言，例如鋁、鎢、鉬、石墨、絕緣材料、密封劑材料等，對殘餘物進行選擇性地移除。
當殘餘物與構成部件的材料係相同的材料時，希望有相似程度的殘餘物移除，同時保持材料從部件中的移除處於低的程度，例如在微米或數十微米的範圍內，以便不顯著地影響部件的性能。此外，由於沈積物一般沒有均勻的厚度或沈積，它們在清洗過程中可以比部件本 身的材料更具反應性，這樣該氣相反應性材料組合物比與部件部分的反應更選擇性地與該殘餘物進行反應。
可以採用幾種形式將氣相反應性材料組合物遞送到可能進行原位清洗的離子源區域，包括一不流動的方式、一連續的方式、以及一直接引入的方式。此類清洗方式更全面地描述於國際公布WO 07/127865中，連同在本發明的操作中有效使用的裝置以及方法學。國際公布WO 07/127865的披露內容藉由引用作為整體結合在此。儘管結合本發明的不同實施方式在此描述了使用XeF2作為一清洗組合物，但應理解的是，可以使用其他氟化的化合物，例如WF6、WF5、及/或WF4，替代或結合XeF2，或可以使用其他的以及額外的氟化的化合物。例如可以使用BrF3來蝕刻鎢而不需要電漿。在另一態樣，本發明係關於係關於改良使用固體摻雜材料的一離子植入系統的性能以及延長其壽命之方法，該方法包含使用XeF2或N2F4作為所述固體摻雜材料的一載氣。該固體摻雜材料包括，但不限於元素砷、磷、硒、銻、SbF3、InCl、SeO2、Sb2O3及InCl3。如本發明所考慮的，使用XeF2或N2F4作為Sb2O3、InCl3或其他固體摻雜材料的一載氣移除了該源室以及其部件上所沈積的Sb、In以及其他摻雜劑。該暫態方法即使在Sb植入之後切換為硼也具有效用。藉由本方法所得的優點至少是兩重的：首先，它提供了即時的源清洗來防止或減少摻雜劑累積到該離子源室及其部件上，因此改良了離子源性能同時延長離子源的壽命；第二，它增強及/或穩定了電漿及/或束電流。
在另一態樣，本發明係關於係關於改良使用氣態摻雜材料的一離子植入系統的性能並且延長其壽命之方法，該方法包含用XeF2或N2F4作為與所述氣體摻雜材料的一併流氣體。該氣態摻雜材料包括，但不限於GeH4及BF3。如本發明所考慮的，使用XeF2或N2F4作為與GeH4或其他氣態摻雜材料的一併流氣體移除了沈積在源室以及其部件上的 Ge或其他的摻雜劑。藉由本發明的這種操作所獲得的優點至少是兩重的：首先，它提供了即時的源清洗來阻止或減少摻雜劑累積到該離子源室及其部件上，因此改良了離子源性能並且延長了離子源壽命；第二，它增強及/或穩定了電漿及/或束電流。
在另一態樣，本發明係關於係關於清洗一離子植入系統的一前級管道以便移除此處與電離作用有關的沈積物之方法，包含將一離子植入系統的前級管道與一清洗氣體在以下反應條件下進行接觸，其中所述清洗氣體與該沈積物具有化學反應性以實現其中至少部分地移除。沈積物包括，但不限於包括B、Ge、Si、P及As，或它們的混合物的那些物質。該清洗氣體包括但不限於XeF2、N2F4、F2以及與前述構成的一沈積物呈反應性的其他氟化的物質。如熟習該項技術者所理解，所需要的清洗氣體的量取決於存在的沈積物的量。類似地，在清洗氣體與沈積物反應的過程中釋放出的熱的量取決於清洗氣體的流速。從清洗過程中產生的副產物種類的識別以及濃度取決於清洗氣體的流速、沈積物的組合性構成、以及泵吹掃流速。僅用於非限制性說明的目的，以下對使用XeF2從一前級管道中清洗磷的一實例進行說明：用於確定在清洗過程中所需要的XeF2量的化學反應係：5 XeF2(g)+2 P(s)→5 Xe(g)+2 PF5(g)。形成焓(以kJ/mol)係取自Lange's Handbook of Chemistry(14th ed)並且在此列出用於確定在反應過程中所釋放的熱：XeF2(-164)；Xe(0)；P(0)；以及PF5(-1594.4)。XeF2的流速決定了清洗過程所需要時間的長度連同所釋放的熱。沒有提供加熱XeF2氣瓶的手段，最大的持續流速係大約50sccm，假定有足夠的遞送管道傳導率。如果藉由使用一加熱夾套保持該氣瓶在室溫下，則流速可以增加到100sccm或更大。清洗磷沈積物所需的XeF2的量在表1中示出，且在該清洗反應過程中釋放的熱的量在表2中示出。
表1
來自上述的清洗反應中的不同副產物的最大產生速率在表3中示出。
如熟習該項技術者所理解，由於殘餘物的組成可能不同，因此在表3中示出的資料係基於以下假設：副產物的量係確定為對於每種元素假定100%係那種元素的組成性構成。此外，該等物質的最大濃度取決於在排氣系統中的稀釋流速。例如，如果低真空泵具有一10slpm的氮氣清洗，則就在該泵的下游，PF3的最大穩定態濃度係3330ppm。如果XeF2的流速大於50sccm，則該值可以增加。
在上述方法的一實施方式中，該清洗氣體流入該植入源室，渦輪泵關閉而低真空泵打開。此操作增強了經過前級管道的沈積物上方的清洗氣體的流速，因此提供了一更快的清洗過程。清洗氣體流的速率可以進一步藉由對在其中使該清洗氣體存儲在室溫或室溫以上的該氣瓶進行加熱。優選在此操作中對從氣瓶到離子植入機的遞送管線類似 地進行加熱。
在上述方法的另一實施方式中，該清洗氣體以一脈衝流方式流入該植入源室中，其中將該植入源室、該泵以及前級管道充到某一壓力並且然後抽到更低的壓力。重複此過程直至移除離子植入系統的前級管道上的沈積物。此操作優選使用在該低真空泵的進口上的一隔離閥。
在一優選的操作中，上述實施方式進一步包含對在其中使該清洗氣體存儲在室溫或室溫以上的該氣瓶進行加熱。
對於所有實施方式，該方法優選進一步包含在該低真空泵出口上的一氣體洗滌器以便從清洗過程中移除所產生的揮發性副產物。
每個實施方式優選進一步包含如從Air Products and Chemicals,Inc.(PA,USA)可商購的一Xe回收系統，並且描述於http：//www.fabtech.org/product_briefings/_a/new_product_air_products_offers_on_site_xenon_recovery.,中，其併入本文中。
清洗一離子植入系統的一前級管道的方法的另一實施方式包含在一渦輪泵下游提供該清洗氣體並且將所述清洗氣體連續地流過該離子植入系統的前級管道。所述清洗氣體之連續流動可直接進入源殼、源殼與源渦輪泵之間的區域，或源渦輪泵之下游。此操作優選清洗前級管道上的沈積物(即使當該植入過程進行時)，由此減小離子植入操作的中斷。
在上述的實施方式中，該清洗氣優選存儲在一氣瓶中；該方法優選進一步包含對在其中使該清洗氣體存儲在室溫或室溫以上的該氣瓶進行加熱。
上述的實施方式優選進一步包含在該低真空泵的出口提供一氣體洗滌器以便從該清洗過程中移除所產生的揮發性副產物。
上述的實施方式進一步包含提供一如從Air Products and Chemicals,Inc.(PA,USA)可商購的Xe回收系統，並且描述於http：//www.fabtech.org/product_briefings/_a/new_product_air_products_offers_on_site_xenon_recovery.，中，其併入本文中。
在另一態樣，本發明係關於係關於改良具有一陰極的一離子植入系統的性能並且延長其壽命之方法，該方法包含將該陰極與由至少一種清洗氣體以及至少一種沈積氣體構成的一氣體混合物進行接觸，其中所述氣體混合物平衡了材料在該陰極上的沈積與該材料或其他材料從該陰極上的剝離。氣體混合物的清洗氣體移除了沈積在該陰極上的摻雜劑材料以及陰極的材料，而氣體混合物的沈積氣體直接或間接地引起摻雜劑材料沈積在該陰極上。此氣體混合物保持了在該陰極上摻雜材料的累積以及它或其他材料的剝離之間的一平衡，並且因此延長了離子源的壽命。將理解不僅摻雜劑材料可經沈積或蝕刻，而且電弧室壁之材料(例如，W或Mo)可經沈積或蝕刻。清洗氣體直接地(經由濺鍍或化學蝕刻)或間接地(經由氟化鎢/氟化鉬之化學除氣)防止沈積或降低沈積速率。沈積氣體經由鹵素循環(來自氣體之氟蝕刻來自冷卻壁的W或Mo，且接著將W或Mo分解至非常熱的陰極上)，或藉由在陰極上實際地沈積摻雜劑分子/原子(例如，來自BF3之B)而造成陰極上之沈積，且一類似機制應用於貝爾納離子源之絲極。對於絕緣體或電弧室之其他靈敏部件上之摻雜劑沈積的狀況，清洗氣體傾向於化學蝕刻經形成之摻雜劑沈積物，或清洗氣體可在摻雜劑沈積之前首先與沈積氣體反應以阻止或最小化沈積。以實例說明在第一情況中清洗氣體可如何阻止沈積：沈積氣體GeH4可使Ge沈積物形成於陰極、絕緣體或其他部件上。若清洗氣體為XeF2，則其可與GeH4反應以形成比Ge更具揮發性的至少一些量之GeF2及/或GeF4，且因此可經由抽吸從源區域移除。此外，沈積氣體及清洗氣體之任一者或兩者亦可係摻雜劑氣體。該氣體混合物在離子源植入機中的存儲及分配可以藉由使用 以下各項來完成：一吸附-解吸裝置(被稱為SDS-安全遞送源)，它描述於美國專利號5,518,528中，並且其內容藉由引用併入本文；一包含用於保持一流體在所希望的一壓力下的容器的流體存儲及分配系統(被稱為VAC真空致動氣瓶)描述於美國專利號6,101,816中，並且其內容藉由引用併入本文；或一SDS與VAC的混合流體存儲及分配系統(被稱為VAC-Sorb)，它描述於美國專利號6,089,027中並且其內容藉由引用併入本文。該等流體存儲及分配系統提供了氣體在低於大氣壓下的遞送，並且由此比高壓流體存儲及分配系統更安全並且更有效。此外，該氣體混合物中的一些氣體可以一起在SDS、VAC或VAC-Sorb系統中存儲及分配，該等氣體在高壓流體存儲及分配系統中的共存係不相容的。
在以上方法的一實施方式中，氣體混合物的多種氣體同時地流動以便接觸該陰極或易受沈積影響之其他靈敏部件。
在以上方法的另一實施方式中，氣體混合物的多種氣體順序地流動以便接觸該陰極或易受沈積影響之其他靈敏部件。
在以上方法的另一實施方式中，氣體混合物包含至少一種含氫氣體與至少一種含氟氣體的一組合，其中該含氫氣體作為清洗氣體而該含氟氣體作為沈積氣體。
在以上方法的另一實施方式中，該氣體混合物包含至少一種非摻雜氣體(即不含As、P、Ge、B、Si、或C的氣體)與至少一種摻雜氣體的一組合，其中該非摻雜氣體作為清洗氣體而該摻雜氣體作為沈積氣體。
清洗氣體的實例係但不限於Xe/H2、Ar/H2、Ne/H2、Xe/NH3、Ar/NH3、Ne/NH3、Ar/Xe、及Ar/Xe/H2。
沈積氣體的實例係(但不限於)：F2、N2F4、ClF3、WF6、MoF6、GeF4及NF3。
氣體混合物的實例係(但不限於)：AsH3/AsF3、AsH3/AsF5、PH3/PF3、PH3/PF5、SiH4/SiF4、H2/Xe/SiF4、GeH4/GeF4、H2/Xe/GeF4、H2/GeF4、B2H6/BF3、H2/BF3、F2/BF3、CO2/F2、CO2/CF4、CO/F2、CO/CF4、COF2/F2、COF2/CH4、COF2/H2。
本發明的特點及優點藉由以下非限制性的實例更全面地示出。
實例1
此實例示出了在離子源壽命上的改良以及植入機的利用，這藉由使用一化學清洗劑來移除沈積物可以實現。優選地，以有規律的間隔移除沈積物以便阻止植入機中的污染物薄片及傳導膜的積累。
原位清洗係藉由以有規律的間隔自位於離子植入機的氣體箱中的XeF2的供給容器引入XeF2來進行，其中XeF2清洗蒸氣以每日兩次每次10-15分鐘引入該離子源中。使用一高電流植入機來試驗以評估該清洗試劑的流動動力學。確定了XeF2清洗特性並且證實了該清洗劑對植入機的束流管道部件沒有不利的影響。於是，使用XeF2試劑的清洗過程對於在一中度電流植入機裝置中使用係合格的。
圖1係由此類中度電流植入機在原位清洗過程的實施之前及之後所彙編的離子源壽命資料的一圖表。該等資料係對於包括砷化氫以及磷化氫的一摻雜組合物來開發的。在清洗之前，受兩種常見的故障模式的限制，該離子源具有大約250±90小時的平均操作壽命。
主要的故障模式係從一抑制器電壓電源的過度洩露。為了成功萃取一穩定離子束，將抑制器電壓施加到定位於該電弧室外部的一電極上。該電極藉由多個小的絕緣體進行電隔離，並且在該等絕緣體中的一或多個上的一傳導膜的積累可能引起過度的抑制器洩露。
故障的一第二模式係可歸因於所沈積材料的薄片的電弧室中部件的短路。
發現，該等故障模式可藉由原位的化學清洗過程而最小化。定期 每日兩次清洗增加了生產中源的壽命。
XeF2對抑制器的洩露電流的影響在圖2中進一步示出，圖2係對於中度電流工具在引入原位清洗操作之前以及之後的洩露電流的一圖表。每個數據點表示在需要植入一晶圓批次的時間的過程中的一平均抑制器電流，並且該等點已經隨著幾個離子源的壽命標繪出。洩露的大小取決於從上一次預防性維護的絕緣體的更換開始的實耗時間。該等資料示出定期原位清洗大大降低了洩露電流，這樣它從不達到1.5mA的上控制限，在該點需要一未經排程的源維護。
還使用包括BF3及PH3的一植入摻雜混合評估了原位清洗的效果。該源在該等條件下操作了497小時並且在一電弧限制條件下(係關於絲極上的鎢或硼沈積物)發生了故障，這可歸因於BF3的化學性質。操作係關於在試驗系統中497小時的單個源壽命與在相同系統中長期的歷史平均值299小時相比是有利的。這係一單個的資料點，但是它適合所建立的模型。在這種情況下，源壽命的改良看上去是由於在該源電弧室中用XeF2蝕刻了鎢沈積物。
圖3A及3B的照片提供了清洗劑效果的另外的證據。在兩幅照片中，示出了在每種情況下大約生產98天之後，移去週期性預防性維護的離子源總成之後離子源殼的外觀。對於圖3A中的照片，每天進行兩次原位清洗，而對於圖3B中的照片，沒有進行清洗。
在沒有清洗時，存在實質量的沈積的材料，其中有些已經開始層離及片落。在定期維護活動中，使用手動擦洗來從殼的內表面移除沈積的材料。用原位清洗該殼看上去更乾淨，無需花較少時間或不花時間進行手動清洗。沈積物藉由未反應的XeF2流出該電弧室並且傳到真空室的壁上進行移除，而摻雜劑以及其他沈積物藉由化學反應移除。
在該離子源之中以及周圍的沈積物產生所謂的「植入機記憶效應」。當從一摻雜劑源氣體改變成另一種時，在該第一摻雜氣體流入 終止之後很長時間，來自該第一摻雜劑元素的離子繼續從該離子源電漿中萃取。此效應在有些情況下引起所希望的離子束流的嚴重污染並且導致植入過程的惡化。
該植入機記憶效應的一實例係在一BF2植入中的P污染。這種污染對工藝產量的後果係如此嚴重，以致於眾多的半導體生產設施都在避免將磷及硼的植入排程到相同工具上。這係在排程植入操作時的一實質性障礙。P/BF2污染起因於使用PH3的植入的源中的磷沈積物。當對於BF2 +植入更換成BF3氣體時，一些氟反應形成了31P19F+。31P19F+的質量係50。這非常足以接近對於11B19F2所希望的49的質量，這樣PF+與BF2 +離子共植入。結果係，BF2 +植入受到了在特定質量-能量範圍具有最低限度的質量解析能力的某些高電流系統的限制。
用來自PH3摻雜氣體的P+離子束使用一高電流植入機在模擬生產中操作大約200小時對XeF2清洗進行評估，以確定它對該植入機記憶效應的影響。該系統切換成BF3氣體並且使用一高劑量(5×1015ions/cm2)的BF2 +直接植入一裸露的矽監視器晶圓。在BF2 +植入的過程中，系統的分析磁體的解析孔比通常更大地打開以確保污染效應對使用二次離子質譜(SIMS)分析的常規量測足夠大。
BF3、氬以及XeF2的清洗效果係藉由操作這3種氣體中的每一種並且然後藉由用BF2 +植入監視器晶圓週期地監測剩餘污染物的量來進行比較。與BF2共植入的P的量藉由SIMS進行量測。在圖4A中示出所植入的磷的一典型的SIMS譜，其中在磷譜中的峰對應於從該離子源萃取的PF+離子的植入深度，並且該劑量對應於在BF2中大約3% PF的一污染程度。
圖4B係使用BF3或XeF2污染程度作為清洗時間的一函數的圖，其中該圖在從PH3轉變成到BF3之後立即歸一化(normalize)到污染程度。當操作BF3電漿時即使2小時之後對PF污染也幾乎無影響。當使用氬 電漿時，獲得了類似的結果(未示出)。藉由比較，PF污染在用XeF2原位清洗僅15分鐘之後減少了兩倍，而在用XeF2原位清洗30分鐘之後減少了幾乎5倍。
使用原位清洗之前，該中等電流植入機單元每月每工具係平均3.3次源更換，其中平均的源更換過程以及隨後的合格試驗需要大約5小時，相當於每工具每年的生產時間損失近200小時。源壽命藉由原位清洗有效地加倍了，對於每個中等電流工具產生了約100小時的額外的生產時間。試驗晶圓產生的節省，連同生產時間以及合格晶圓的後處理所需的度量衡工具的節省(對於每個中等電流植入機每年進行高達40次合格試驗)，證明了原位清洗的有效性。
實例2
此實例證明了在一說明性的離子植入機系統的離子源中絲極生長的控制。
圖5A係示出了就增加的絲極電流及重量而言XeF2流以及電弧功率變化的效應的一圖表。該圖示出了絲極重量(以克計)作為植入機系統的操作實耗時間(以小時計)的函數的圖。該圖中較高的線代表以每分鐘2.2標準立方厘米(sccm)的XeF2流量以及100伏特/0.05安培的電弧功率操作，對此，在3小時操作之後確定了一319毫克/小時的絲極重量增加。該圖中較低的線反映了0.5sccm的XeF2流量以及40伏特/0.05安培電弧功率，這在3小時的持續執行時間中產生了63毫克/小時的絲極重量增加。
圖5B示出了就絲極電流而言XeF2流量以及電弧功率變化的效應的一圖表。該圖示出了絲極電流(以安培計)作為植入機系統的執行時間的一函數的圖。該圖中較高的線代表以每分鐘2.2標準立方厘米(sccm)的XeF2流量以及100伏特/0.05安培的電弧功率操作，對此，在確定了16安培/小時的絲極電流增加。圖中較低的線反映了0.5sccm的XeF2流 量以及40伏特/0.05安培的電弧功率，這在3小時的持續執行時間中產生了2.3安培/小時的絲極電流增加。
圖6係絲極重量變化(以毫克每小時計)作為平均絲極電流(以安培計)的一函數的一圖表。該圖用對於低流量及高流量的熱絲極條件以及對於低流量以及高流量的電漿條件下的資料示出了熱流量(無電漿)以及電漿條件對於鎢傳送的效應。該等資料示出，鎢在系統中的傳送可以藉由選擇適當的處理條件選擇性地進行調整以便實現材料在絲極上的沈積或可替代的蝕刻。
實例3
此實例顯示出可藉由監測陰極偏壓功率供應來實現的在離子源壽命以及植入機利用上的改良。
圖7係顯示了陰極偏壓功率之變化作為時間及氣體類型之一函數的圖表。確切地說，當GeF4流動時，鹵素循環使W沈積於陰極上，其引起偏壓功率增加(以便保持設定離子束電流)。當PH3流動時，磷離子濺鍍陰極，導致陰極偏壓功率之下降。在此實例中，PH3與GeF4之比率係使得偏壓功率最終在大約76小時之後到達其最大輸出。以此方式監測該偏壓功率，且採取適當動作將能夠改良離子源壽命。
圖8係顯示了陰極W重量變化作為偏壓功率之一函數的圖表。確切地說，使用XeF2作為源氣體，鎢(W)可藉由簡單改變陰極偏壓功率而從陰極被蝕刻或沈積於陰極上。高偏壓功率將陰極之溫度增加至有利於W沈積反應之一程度，而低偏壓功率至中等偏壓功率將溫度降低至有利於W蝕刻反應之條件。取決於陰極之狀態，可選擇偏壓功率以從陰極蝕刻不需要之沈積物，或將需要之W沈積回至陰極上，且因此能夠改良離子源壽命。
儘管已經參照不同的特別的實施方式對本發明進行了描述，應理解的是本發明並非因此受到限制，而且延伸到並涵蓋如熟習該項技術 者所理解的不同的其他變更及實施方式。因此，本發明旨在根據所附的申請專利範圍來進行寬泛地解釋及詮釋。

Claims (21)

  1. 一種操作一離子植入系統以保持該離子植入系統的操作效率的方法，該方法包含：在該離子植入系統之一離子源中監測一或多個影響沈積或蝕刻之條件(condition)，作為引入至該離子源的摻雜劑氣體(dopant gas)之結果，其中該等所監測條件包含該離子源中的一絲極(filament)之溫度及該離子源所配置其中的一電弧室之一電弧室壁中的溫度；回應於如上之監測，(i)調整該離子源中的溫度至足以用於沈積或蝕刻的溫度，且(ii)將一反應性材料引入至該離子源，該反應性材料調節沈積或蝕刻，俾使保持該離子植入系統的該操作效率；及控制該離子源中的該絲極之溫度及該電弧室壁中的溫度以在該絲極實現(effect)沈積或蝕刻材料，俾使保持一預定電阻。
  2. 如請求項1之方法，其中在該離子源中調整該絲極的溫度至足以蝕刻該絲極或該陰極之溫度。
  3. 如請求項1之方法，其中在該離子源中調整該絲極的溫度至足以在該絲極或該陰極上沈積來自該反應性氣體中的材料之溫度。
  4. 如請求項2之方法，其中該溫度係高於2000℃。
  5. 如請求項3之方法，其中該溫度係低於2000℃。
  6. 如請求項1之方法，其中該摻雜劑氣體包含選自構成如下的組之一氣體：BF3、XeF2、PH3、AsH3、PF5、AsF3、SiF4、PF3、AsF5、H2Se及GeF4。
  7. 如請求項1之方法，其中該摻雜劑氣體包含用於硼、矽、砷、磷、硒、銻、銦或鍺之一摻雜劑氣體源。
  8. 如請求項1之方法，其中該反應性氣體包含選自構成如下的組之一氣體：XeF2、XeF4、XeF6、GeF4、SiF4、BF3、AsF5、AsF3、PF5、PF3、F2、TaF3、TaF5、WF6、WF5、WF4、NF3、IF5、IF7、KrF2、SF6、C2F6、CF4、ClF3、N2F4、N2F2、N3F、NFH2、NH2F、BrF3、C3F8、C4F8、C5F8、CHF3、CH2F2、CH3F、COF2、HF、C2HF5、C2H2F4、C2H3F3、C2H4F2、C2H5F、C3F6及MoF6，其中該反應性氣體係不同於該摻雜劑氣體。
  9. 如請求項1之方法，其中該反應性氣體包含一氣態鹵化物。
  10. 如請求項1之方法，其中該摻雜劑氣體包含一含氟氣體，且該反應性氣體包含一含氫氣體。
  11. 如請求項1之方法，其中該摻雜劑氣體及反應性調節氣體併流至該離子源以成為一氣體混合物。
  12. 如請求項11之方法，其中該氣體混合物係選自構成如下的組：AsH3/AsF3、AsH3/AsF5、PH3/PF3、PH3/PF5、SiH4/SiF4、H2/Xe/SiF4、GeH4/GeF4、H2/Xe/GeF4、H2/GeF4、B2H6/BF3、H2/BF3、F2/BF3、CO2/F2、CO2/CF4、CO/F2、CO/CF4、COF2/F2、COF2/CH4、COF2/H2。
  13. 如請求項11之方法，其中在該氣體混合物中之該反應性氣體並未含有As、P、Ge、B、Si或C。
  14. 如請求項1之方法，其中該反應性氣體包含多種氣體。
  15. 如請求項14之方法，其中該反應性氣體係選自構成如下的組：Xe/H2、Ar/H2、Ne/H2、Xe/NH3、Ar/Xe及Ar/Xe/H2。
  16. 如請求項1之方法，其中該摻雜劑氣體及該反應性氣體包含PH3及NF3。
  17. 如請求項1之方法，其中該所監測條件包含在該離子源中的該絲極之電流消耗。
  18. 如請求項1之方法，其中該所監測條件包含在該離子源中的一陰極之使用功率。
  19. 如請求項1之方法，其中該所監測條件包含在該離子源中的該絲極之電阻。
  20. 一種離子植入系統，其包含：一間接加熱的陰極源；一控制器，該控制器控制該系統；其中該控制器a)藉由在一預定時間量測陰極偏壓功率來判定該間接加熱的陰極源之使用功率(power usage)；b)比較該預定時間之該使用功率與初始功率；及c)回應於該比較而採取下列校正動作(i)或(ii)以控制該間接加熱的陰極之狀態(i)若在該預定時間之該使用功率高於該初始功率，則蝕刻該間接加熱的陰極；或(ii)若在該預定時間之該使用功率低於該初始功率，則再生長該間接加熱的陰極。
  21. 一種離子植入系統，其包含：一離子源之一電弧室；在該電弧室中之一陰極；一控制器，該控制器控制該系統；其中該控制器在選自於以下之條件下使該陰極與一鎢試劑(tungsten reagent)接觸：條件(a)實現在該陰極上沈積鎢；以及條件(b)實現從該陰極上蝕刻所沈積材料，及根據一排程(schedule)實施該接觸，該排程在預定限制內保 持該陰極之使用功率且控制該陰極之溫度及該電弧室中之溫度以在該陰極實現沈積或蝕刻材料以保持一預定電阻。
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