TWI728506B - 產生鍺離子束以及氬離子束的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種用於改善某些離子束(且具體而言，鍺 及氬)的束流的方法。已證實使用氬作為第二氣體會改善鍺烷的離子化，允許在不使用鹵素的情況下形成具有足夠束流的鍺離子束。另外，已證實使用鍺烷作為第二氣體會改善氬離子束的束流。

Description

產生鍺離子束以及氬離子束的方法
本揭露的實施例是有關於用於強化離子植入系統中的生產力的方法，且更具體而言有關於產生鍺離子束及氬離子束的方法。
半導體裝置的製作涉及多個分立且複雜的製程。一個此種製程可為蝕刻製程，其中自工件(workpiece)移除材料。另一製程可為沈積製程，其中將材料沈積於工件上。又一製程可為離子植入(ion implantation)製程，其中將離子植入至工件中。
離子源傳統上用於生成離子，離子隨後用於實行該些製程。離子源可利用間接加熱式陰極(indirectly heated cathode，IHC)、伯納斯源(Bernas source)、電容耦合電漿源(capacitively coupled plasma source)、射頻(radio frequency，RF)電漿源或設置於離子源腔室內或附近的電感耦合源(inductively coupled source)。氣體管與離子源流體連通(fluid communication)，以便向離子源腔室供應所期望的進氣(feed gas)。進氣可為任何合適 的物質，通常是第三族或第五族元素。
然而，鍺正日益用於半導體裝置製造製程(特別是低能量高劑量應用)中。目前，使用四氟化鍺(GeF4)作為主摻雜氣體，且使用一些稀釋氣體(例如二氫化氙(XeH2)或一氟甲烷(CH3F))來減少鹵素循環並維持離子源的壽命。
另外，氬亦正日益得到使用並被開發用於例如精密材料工程(precision materials engineering，PME)、選擇性區域處理(selective area processing，SAP)及三維(three dimensional，3D)裝置的定向蝕刻(directional etching)等各種應用。該些應用通常使用超高劑量。
然而，在不使用鹵素氣體的情況下，形成具有足夠束流(beam current)的鍺離子束一直具有挑戰性。此外，亦一直難以產生具有足夠束流的氬離子束。
因此，一種改善鍺離子束及氬離子束的束流(特別是在不使用鹵素物質的情況下)的方法將是有益的。
本發明揭露一種用於改善某些離子束(且具體而言，鍺及氬)的束流的方法。已證實使用氬作為第二氣體會改善鍺烷的離子化，允許在不使用鹵素的情況下形成具有足夠束流的鍺離子束。另外，已證實使用鍺烷作為第二氣體會改善氬離子束的束流。
根據一實施例，揭露一種產生鍺離子束的方法。所述方 法包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取鍺離子以形成所述鍺離子束。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。在一些實施例中，氬流速在0.5標準立方公分/分鐘(standard cubic centimeters per minute，sccm)至2.0標準立方公分/分鐘之間。在某些實施例中，所述氬流速在0.7標準立方公分/分鐘至1.0標準立方公分/分鐘之間。在某些實施例中，所述離子源包括間接加熱式陰極離子源。在一些實施例中，所述離子源包括射頻離子源。 在其他實施例中，所述離子源包括伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。在某些實施例中，所述氬流速使得所述離子源的效率大於4毫安(mA)/千瓦(kW)，所述離子源的所述效率被定義為鍺束流對施加至所述離子源的總功率的比率。在一些實施例中，所述氬流速使得所述離子源的歸一化效率(normalized efficiency)大於0.1，所述離子源的所述歸一化效率被定義為所述離子源的所述效率除以提取電流(extraction current)。在某些實施例中，所述離子源是束線植入系統(beam-line implantation system)的組件。
根據另一實施例，揭露一種產生氬離子束的方法。所述方法包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取氬離子以形成所述氬離子束，其中鍺烷流速在0.35標準立方公分/分鐘至1.00標準立方公分/分鐘之間。在某些實施例中，所述離子源包括間接加熱式陰極 離子源。在一些實施例中，所述離子源包括射頻離子源。在其他實施例中，所述離子源包括伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。在某些實施例中，所述離子源是束線植入系統的組件。
根據另一實施例，揭露一種產生氬離子束的方法。所述方法包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取氬離子以形成所述氬離子束，其中鍺烷流速使得所述氬離子束的束流相對於在相同提取電流下不使用鍺烷所產生的氬離子束增加至少10%。在某些實施例中，所述鍺烷流速使得所述氬離子束的束流相對於所述在相同提取電流下不使用鍺烷產生的氬離子束增加至少15%。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。在某些實施例中，所述離子源是束線植入系統的組件。
為更佳地理解本揭露，參考併入本文供參考的附圖。
1:帶狀離子束
10:間接加熱式陰極離子源
100:電弧腔室
101、207:壁
103:提取板
104:第一端
105:第二端
106:進氣口
106a:第二進氣口
110:陰極
111:電弧電源
115:陰極偏壓電源
120:斥拒極
123:斥拒極偏壓電源
140:提取開孔
150:電漿
160:細絲
165:細絲電源
170:第一氣體容器
175、176:第二氣體容器
177:質量流量控制器
178:單一氣體容器
180、445:控制器
200:射頻離子源
205:腔室
220:射頻天線
225:介電質窗口
230:提取抑制電極
240:開孔
250、470:接地電極
280:離子束
400:質量分析器
401:解析開孔
410:第一減速階段
420:校正器磁體
430:第二減速階段
450:離子植入機
460:抑制電極
500、700:鍺束流
501:偏壓功率
502:電弧功率
800:氬束流
X、Y、Z:方向
圖1示出可在某些實施例中使用的間接加熱式陰極(IHC)離子源。
圖2示出可在某些實施例中用作射頻(RF)離子源的電漿室。
圖3A至圖3C示出允許至少兩種氣體被引入至離子源中的不 同配置。
圖4示出根據一實施例的可採用圖1或圖2所示離子源的束線植入系統。
圖5是示出鍺束流、偏壓功率(bias power)及電弧功率(arc power)隨氬流速變化的代表性曲線圖。
圖6A示出根據一實施例的鍺束流對源功率(source power)的比率(稱為離子源效率)隨氬流速的變化。
圖6B示出根據一實施例的歸一化離子源效率隨氬流速的變化。
圖7示出鍺離子束流在恆定氬流速下隨鍺烷流速的變化。
圖8示出氬離子束流隨鍺烷流速的變化。
圖1示出可在本揭露的某些實施例中使用的間接加熱式陰極離子源10。間接加熱式陰極離子源10包括電弧腔室100及壁101，電弧腔室100包括兩個相對的端，壁101連接至這些端。電弧腔室100的壁101可由導電材料構成，且可彼此電性連通。在一些實施例中，在壁101的一或多者附近可設置有襯墊(liner)。 在電弧腔室100中，電弧腔室100的第一端104處設置有陰極110。 在陰極110後面設置有細絲160。細絲160與細絲電源(filament power supply)165連通。細絲電源165被配置成使電流穿過細絲160，進而使得細絲160發射熱離子電子(thermionic electron)。 陰極偏壓電源115相對於陰極110對細絲160施加負偏壓，以使該些熱離子電子自細絲160朝陰極110加速，且當該些熱離子電子撞擊陰極110的背表面時加熱陰極110。陰極偏壓電源115可對細絲160施加偏壓，以使細絲160具有在例如250伏特(V)至500伏特之間的電壓，此電壓較陰極110的電壓更負。陰極110接著在其前表面上將熱離子電子發射至電弧腔室100中。
因此，細絲電源165向細絲160供應電流。陰極偏壓電源115對細絲160施加偏壓，以使細絲160較陰極110更負，以使電子被自細絲160朝陰極110吸引。在某些實施例中，陰極110可例如藉由電弧電源111相對於電弧腔室100偏壓。在其他實施例中，陰極110可電性連接至電弧腔室100，以便與電弧腔室100的壁101處於相同的電壓。在該些實施例中，可不採用電弧電源111，且陰極110可電性連接至電弧腔室100的壁101。在某些實施例中，電弧腔室100連接至電性接地點(electrical ground)。
在與第一端104相對的第二端105上，可設置斥拒極(repeller)120。斥拒極120可藉由斥拒極偏壓電源123相對於電弧腔室100偏壓。在其他實施例中，斥拒極120可電性連接至電弧腔室100，以便與電弧腔室100的壁101處於相同的電壓。在該些實施例中，可不採用斥拒極偏壓電源123，且斥拒極120可電性連接至電弧腔室100的壁101。在又一些其他實施例中，不採用斥拒極120。
陰極110及斥拒極120各自由例如金屬或石墨等導電材 料(electrically conductive material)製成。
在某些實施例中，在電弧腔室100中產生磁場。此磁場旨在沿一個方向約束電子。磁場通常自第一端104至第二端105平行於壁101。舉例而言，電子可被約束在平行於自陰極110至斥拒極120的方向(即y方向)的柱中。因此，電子在y方向上移動時不會經歷任何電磁力。然而，電子在其他方向上移動可能會經歷電磁力。
電弧腔室100的一側(稱為提取板103)上可設置有提取開孔140。在圖1中，提取開孔140設置於平行於Y-Z平面(垂直於頁面)的一側上。此外，間接加熱式陰極離子源10亦包括進氣口106，欲被離子化的一或多種氣體可經由進氣口106引入至電弧腔室100。電子與所述一或多種氣體碰撞以形成電漿150。
在某些實施例中，第一電極及第二電極可設置於電弧腔室100的相應相對的壁101上，進而使得第一電極及第二電極在電弧腔室100內位於鄰近於提取板103的壁上。第一電極及第二電極可各自藉由相應的電源偏壓。在某些實施例中，第一電極及第二電極可與共用電源連通。然而，在其他實施例中，為允許對間接加熱式陰極離子源10的輸出進行微調的最大靈活性及能力，第一電極可與第一電極電源連通，且第二電極可與第二電極電源連通。
在某些實施例中，可使用控制器180控制間接加熱式陰極離子源10。控制器180可包括處理單元及儲存元件。儲存元件 可為任何合適的非暫時性(non-transitory)記憶體裝置，例如半導體記憶體(即隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read only memory，ROM)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(electrically erasable programmable read only memory，EEPROM)、快閃式隨機存取記憶體(FLASH RAM)、動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory，DRAM)等)、磁性記憶體(即磁碟驅動器)或光學記憶體(即光碟唯讀記憶體(CD ROM))。儲存元件可用於含有指令，所述指令當由控制器180中的處理單元執行時，允許離子植入機(ion implanter)能夠實行本文所述的功能。
圖2示出可在某些實施例中使用的射頻(RF)離子源200。在此實施例中，射頻離子源200包括由若干個壁207界定的腔室205，壁207可由石墨或另一合適的材料構成。此腔室205可經由進氣口106被供應一或多種源氣體(source gas)。此種源氣體可藉由射頻天線220或另一種機制激勵(energized)。射頻天線220與向射頻天線220供電的射頻電源(未示出)電性連通。射頻天線220與腔室205的內部之間可設置有例如石英或氧化鋁窗口等介電質窗口(dielectric window)225。射頻離子源200亦包括可供離子從中穿過的開孔240。負電壓被施加至設置於開孔240外部的提取抑制電極230，以經由開孔240自腔室205內且朝工件提取帶正電荷的離子。亦可採用接地電極250。在一些實施例中，開孔240位於射頻離子源200的與含有介電質窗口225的一側相 對的一側上。自腔室205提取的離子形成為離子束280，離子束280被朝工件引導。
在某些實施例中，可使用控制器180控制射頻離子源200。
離子源不限於圖1至圖2中所示者。在其他實施例中，離子源可利用設置於離子源的腔室內或附近的伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。
如上所述，氣體經由進氣口106進入離子源。在本揭露中，至少兩種氣體被引入至離子源中，即鍺系氣體(例如鍺烷)以及氬。亦可使用附加的氣體，例如氫。
該些氣體可以多種配置連接至離子源。在圖3A中，第一源氣體可儲存於第一氣體容器170中，並經由進氣口106引入至腔室。第二源氣體可儲存於第二氣體容器175中，並經由第二進氣口106a引入至電弧腔室100。在圖3B中所示的另一實施例中，第二源氣體可儲存於第二氣體容器176中，並經由第一源氣體所使用的相同進氣口106引入至腔室。在圖3C中所示的又一實施例中，第二源氣體可在單一氣體容器178中與第一源氣體混合。 接著，此氣體混合物經由進氣口106引入至腔室。
在圖3A至圖3B所示實施例中，第一源氣體及第二源氣體可被同時引入或依序引入至腔室。
在某些實施例中，可使用一或多個質量流量控制器(mass flow controller，MFC)177以調節引入至離子源中的每一 種氣體的量。質量流量控制器177可與控制器180連通，控制器180確定欲利用的每一種氣體的適宜量。
在某些實施例中，工件可設置於離子源中的開口附近，例如圖1中的提取開孔140附近或圖2中的開孔240附近。在某些實施例中，例如圖2中所示，離子源腔室外部可存在一或多個電極，以自離子源內吸引離子。在其他實施例中，離子源可為離子植入機的部分。
圖4示出利用圖1中所示間接加熱式陰極離子源10或圖2中所示射頻離子源200的代表性離子植入機450。在帶狀離子束1穿過抑制電極460及接地電極470之後，帶狀離子束1進入質量分析器400。具有解析開孔401的質量分析器400用於自帶狀離子束1移除不希望的組分，而使得具有所期望能量及質量特性的帶狀離子束1穿過解析開孔401。接著，所期望物質的離子穿過第一減速階段410，第一減速階段410可包括一或多個電極。第一減速階段410的輸出可為發散離子束(diverging ion beam)。
校正器磁體420適以將發散離子束偏轉成一組具有實質上平行的軌跡的各別細光束(beamlet)。校正器磁體420可包括間隔開以形成間隙的磁線圈(magnetic coil)與磁極片(magnetic pole piece)，離子細光束穿過所述間隙。磁線圈被激勵，以便在間隙內生成磁場，所述磁場根據所施加磁場的強度及方向偏轉離子細光束。磁場是藉由改變穿過磁線圈的電流來調整。作為另一選擇，亦可利用例如平行化透鏡(parallelizing lenses)等其他結構來實 行此功能。
在某些實施例中，校正器磁體420亦可包括用於改善帶狀離子束1的均勻性的其他組件。舉例而言，可採用四極磁體(quadrupole magnet)、多棒(multiple rod)及能量純度模組(energy purity module)操縱帶狀離子束1，以嘗試改善其均勻性及角度。 該些組件操縱帶狀離子束1，以便在維持各別離子細光束的平行度的同時，使束流橫跨帶狀離子束1的整個長度而幾乎均勻。
繼校正器磁體420之後，帶狀離子束1將目標對準工件。在一些實施例中，在工件與校正器磁體420之間可添加第二減速階段430。
此外，離子植入機450中可設置有控制器445。在一些實施例中，此控制器445可與控制器180相同。在其他實施例中，可利用兩個控制器。控制器445可包括處理單元及儲存元件。儲存元件可為任何合適的非暫時性記憶體裝置，例如半導體記憶體(即隨機存取記憶體、唯讀記憶體、電可抹除可程式化唯讀記憶體、快閃隨機存取記憶體、動態隨機存取記憶體等)、磁性記憶體(即磁碟驅動器)或光學記憶體(即光碟唯讀記憶體)。儲存元件可用於含有指令，所述指令當由控制器445中的處理單元執行時，使得離子植入機能夠實行本文所述的功能。
如上所述，在某些實施例中，生成包含鍺離子的離子束是所期望的。此在傳統上是使用四氟化鍺(GeF4)作為離子源中的源氣體來完成。然而，任何包含鹵素的源氣體均可能對離子源 造成有害影響。具體而言，鹵素可能會蝕刻離子源中的金屬，進而縮短金屬的壽命。
前面已嘗試利用鍺烷(GeH4)作為離子源中的源氣體。 然而，所得的束流顯著低於當使用GeF4作為源氣體時所生成的束流。
然而，出乎意料的是，已發現當使用鍺烷作為第一源氣體時，使用氬作為第二源氣體會顯著增強束流。第一源氣體及第二源氣體可使用圖3A至圖3C中所示配置中的任一者引入至離子源中。此外，第一源氣體及第二源氣體可被依序引入或同時引入。
圖5示出鍺束流隨氬流速變化的曲線圖。此實驗的條件如下。鍺烷的流速為5.46標準立方公分/分鐘(sccm)，提取電流被設定為40毫安，且束能量被設定為20千電子伏特(keV)。此測試是使用圖1中所示間接加熱式陰極離子源10而實行。
引入至離子源中的氬的量自0.3標準立方公分/分鐘改變為2.0標準立方公分/分鐘。據發現，當氬流速小於0.25標準立方公分/分鐘時，不可能產生鍺離子束。圖5示出在該些值中的每一者處的鍺束流500、偏壓功率501及電弧功率502。偏壓功率是由陰極偏壓電源115所施加的功率，且電弧功率是由電弧電源111所供應的功率。左垂直軸示出間接加熱式陰極離子源10所使用的總功率，其為該兩個功率值之和。右垂直軸示出鍺束流500的量值(magnitude)。
注意，出乎意料的是，鍺束流500存在峰值。此峰值對 應於約0.8標準立方公分/分鐘的氬流速。注意，此測試是使用20千伏特(kV)的提取電壓及40毫安的提取電流而實行。峰值在不同的提取電流及束能量下可有所變化。在氬流速的增大值處，鍺束流500實際上減小。不拘泥於特定理論地，據信，氬的引入使得離子源能夠更有效地進行操作，且使得鍺烷分子及電子以及氬原子、氬離子及氬的亞穩態物(metastable)之間能夠發生更多碰撞。然而，隨著氬的量增加，氬原子、氬離子及氬的亞穩態物之間的碰撞增加，進而導致更多的氬束流。由於提取電流固定在40毫安處，因此氬束流的增加導致鍺束流減少。換言之，鍺束流隨Ar+/Ge+比率增大至高於某一臨限值而減小。
圖6A示出鍺束流(以毫安為單位)對源功率(以千瓦為單位)的比率隨氬流速的變化。來自圖5的資料被用於產生此曲線圖。鍺束流對源功率的比率是對離子源效率的量度。注意，當氬流速增加至約0.7標準立方公分/分鐘時，此比率達到最大值。 此指示離子源在此範圍內的操作最高效。亦注意，離子源在超過0.7標準立方公分/分鐘的流速下的效率是其在0.3標準立方公分/分鐘的流速下的兩倍以上。因此，氬的使用可將離子源的效率提高至較每1千瓦總源功率4毫安大的值。圖6B示出歸一化離子源效率隨氬流速的變化，歸一化離子源效率被定義為離子源效率除以提取電流。在以上圖中，提取電流被設定為40毫安。因此，此曲線圖中的值等於圖6A中所示的值除以40毫安。圖6B所示曲線圖可用於相對於提取電流歸一化所述資料。注意，在增加的氬流 速下，被定義為鍺束流(以毫安為單位)除以總源功率(以千瓦為單位)、再除以提取電流(以毫安為單位)的歸一化離子源效率會增大。在大於約0.7標準立方公分/分鐘的氬流速的值處，歸一化離子源效率的值超過0.1。注意，如圖6B中所示，隨著氬流速繼續增加，歸一化離子源效率降低。因此，存在氬流速的上限，超過所述上限的歸一化離子源效率將下降至低於0.1。
因此，可為可能的是，預定量的氬(例如0.5標準立方公分/分鐘至2.0標準立方公分/分鐘之間的範圍)會在離子源中生成更有效的電漿。在某些實施例中，預定量的氬可在0.7標準立方公分/分鐘至1.0標準立方公分/分鐘之間。另外，產生此種離子束所需的偏壓功率501及電弧功率502實際上較在較低氬流速下所需的偏壓功率501及電弧功率502低得多。換言之，當氬流速在預定範圍內時，由陰極偏壓電源115所提供的功率及由電弧電源111所提供的功率較小，且亦導致較大的鍺束流500。此外，注意，偏壓功率501及電弧功率502以等級越來越高的氬流速繼續減小，但鍺束流500亦減小。
實行了測試以確定使用0.8標準立方公分/分鐘的氬流速及5.48標準立方公分/分鐘的鍺流速生產的提取離子束的組成。在此測試中，確定鍺被提取為Ge+、Ge++及Ge2 +。氬被提取為Ar+及Ar++。未檢測到其他峰。此指示離子源自身不受鍺烷及氬的離子化所影響。舉例而言，當GeF4離子化時，在離子束中亦會看到對應於鎢系離子的峰值。
此外，此預定量的氬流速可不受鍺流速所支配。舉例而言，圖7示出鍺束流隨鍺烷流速的變化，氬流速固定在0.8標準立方公分/分鐘處。其他操作條件如下。提取電流被設定為60毫安，且最終束能量被設定為10千電子伏特。注意，鍺束流700隨增加的鍺烷流速而繼續增加。此外，包括電弧功率與偏壓功率之和的總源功率隨鍺烷流速增加而實際上減小。
因此，揭露一種藉由向鍺烷中添加預定量的氬來增加鍺束流的方法。在某些實施例中，該些氣體被引入至間接加熱式陰極離子源10中。在其他實施例中，所述氣體被引入至射頻離子源200中。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至離子源中。此起到延長離子源的壽命的作用。在某些實施例中，離子源可為束線離子植入系統(beamline ion implantation system)的組件。所引入的氬流速可有所變化，且可在0.5標準立方公分/分鐘至2.0標準立方公分/分鐘之間。在其他實施例中，氬流速可在0.7標準立方公分/分鐘至1.0標準立方公分/分鐘之間。對於間接加熱式陰極離子源，所引入的鍺烷流速可在1.2標準立方公分/分鐘至17.3標準立方公分/分鐘之間。對於射頻離子源，最大鍺烷流速可高達約30標準立方公分/分鐘。此外，在某些實施例中，氬流速的量使得離子源的效率大於每千瓦源功率4毫安鍺束流。在某些實施例中，氬流速的量使得歸一化離子源效率大於0.1。
在某些實施例中，揭露一種將鍺烷及氬引入至腔室中的離子源，其中對於間接加熱式陰極離子源，氬流速在0.5標準立方 公分/分鐘至2.0標準立方公分/分鐘之間。在某些實施例中，氬流速在0.7標準立方公分/分鐘至1.0標準立方公分/分鐘之間。對於例如圖2中所示的射頻離子源，氬流速可在0.5標準立方公分/分鐘至約3.0標準立方公分/分鐘之間。質量流量控制器可用於調節被引入至腔室中的鍺烷及氬的量。在某些實施例中，離子源是間接加熱式陰極離子源。在其他實施例中，離子源包括射頻離子源。
如上所述，由於例如精密材料工程(PME)、選擇性區域處理(SAP)及定向蝕刻等製程，氬的使用亦有所增加。任何增加氬束流的技術將為有益的。
在一測試中，據發現，將鍺烷引入至具有氬的離子源中實際上增加了氬束流。圖8示出曲線圖，在曲線圖中，垂直軸表示氬束流，且水平軸表示被引入至圖1所示間接加熱式陰極離子源10中的鍺烷的量。提取電流被設定為60毫安，且束能量為20千電子伏特。另外，氬流速被設定為2.5標準立方公分/分鐘。所述線表示氬束流800。該些參數均不會隨鍺烷流速增加而改變。
在無鍺的情況下，量測出氬束流800為27.2毫安，此被視為基線條件(baseline condition)。藉由添加少量鍺烷，氬束流800增加，且在較基線大約15%的值處達到了峰值。具體而言，在0.43標準立方公分/分鐘的鍺烷流速下，氬束流800增加至31.1毫安。有趣的是，提取離子束的光譜並未顯示鍺的任何存在。在更高的鍺烷流速下，氬束流800開始減小。不拘泥於任何特定理論地，可能的是，電荷中和(charge neutralization)(特別是在束提 取區中的電荷中和)可能隨增加的鍺烷的量而增加。此外，據信，最佳量的鍺烷會修改放電條件(例如電漿電子能量分佈)，此會促進氬離子的產生。
儘管0.43標準立方公分/分鐘似乎是最佳值，然而，注意，當鍺烷流速在0.35標準立方公分/分鐘至1.00標準立方公分/分鐘之間時，達成了有益的結果。
因此，揭露一種藉由向氬中添加預定量的鍺烷來增加氬束流的方法。在某些實施例中，該些氣體被引入至間接加熱式陰極離子源10中。在其他實施例中，所述氣體被引入至射頻離子源200中。在其他實施例中，離子源可利用設置於離子源的腔室內或附近的伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。在某些實施例中，離子源可為束線離子植入系統的組件。所引入的鍺烷流速可有所變化，且可在0.35標準立方公分/分鐘至1.00標準立方公分/分鐘之間。
在某些實施例中，揭露一種將鍺烷及氬引入至腔室中的離子源，其中鍺烷流速在0.35標準立方公分/分鐘至1.00標準立方公分/分鐘之間。可使用質量流量控制器調節被引入至腔室中的鍺烷及氬的量。在某些實施例中，離子源是間接加熱式陰極離子源。在其他實施例中，離子源包括射頻離子源。在其他實施例中，離子源可利用設置於離子源的腔室內或附近的伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。在某些實施例中，沒有鹵素氣體被引入至離子源中。
在另一實施例中，鍺烷被添加至離子源中的氬中，進而使得在相同提取電流下，氬束流相較於無鍺烷的基線而言增加至少10%。在一些實施例中，在相同的提取電流下，增加量可為15%。
本揭露的方法及設備具有諸多優點。首先，如上所述，鍺離子束的生產不使用鹵素。此增加了離子源的壽命。眾所習知，鹵素(例如氟)可能會蝕刻離子源的壁以及間接加熱式陰極離子源的陰極。自離子源消除氟的能力極大地延長了離子源的壽命。 另外，利用GeF4生產鍺離子束的系統常利用非常昂貴的稀有氣體混合物(例如二氫化氙(XeH2))，以減少鹵素循環。因此，鍺烷及氬的使用可較其他解決方案廉價。此外，鍺束流與鍺烷流速成比例，進而允許提取高電流鍺離子束。
就氬離子束而言，氬束流可增加約15%，而不影響離子源的操作或離子束組成。
本揭露的範圍不受本文所述的具體實施例限制。實際上，藉由閱讀以上說明及附圖，除本文所述實施例及潤飾外，本揭露的其他各種實施例及對本揭露的其他各種潤飾亦將對此項技術中具有通常知識者而言顯而易見。因此，此種其他實施例及潤飾旨在落於本揭露的範圍內。此外，儘管本文中已出於特定目的而在特定環境中的特定實施方式的上下文中闡述了本揭露，然而此項技術中具有通常知識者將認識到，本揭露的有用性並非僅限於此且本揭露可出於任意數目的目的而在任意數目的環境中有益 地實施。因此，以下提出的申請專利範圍應慮及本文所述的本揭 露的全部廣度及精神來加以解釋。
500:鍺束流
501:偏壓功率
502:電弧功率

Claims (15)

  1. 一種產生鍺離子束的方法，包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取鍺離子以形成所述鍺離子束，其中沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中，其中氬流速在0.5標準立方公分/分鐘至2.0標準立方公分/分鐘之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述氬流速在0.7標準立方公分/分鐘至1.0標準立方公分/分鐘之間。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中所述離子源包括間接加熱式陰極離子源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述離子源包括射頻離子源、伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述離子源是束線植入系統的組件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中氬流速使得所述離子源的效率大於4毫安/千瓦，所述離子源的所述效率被定義為鍺束流對施加至所述離子源的總功率的比率。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中氬流速使得所述離子源的歸一化效率大於0.1，所述離子源的所述歸一化效率被 定義為所述離子源的所述效率除以提取電流。
  8. 一種產生氬離子束的方法，包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取氬離子以形成所述氬離子束，其中鍺烷流速在0.35標準立方公分/分鐘至1.00標準立方公分/分鐘之間。
  9. 如申請專利範圍第8項的方法，其中所述離子源包括間接加熱式陰極離子源、射頻離子源、伯納斯源、電容耦合電漿源、電感耦合源或微波耦合電漿源。
  10. 如申請專利範圍第8項的方法，其中沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中所述離子源是束線植入系統的組件。
  12. 一種產生氬離子束的方法，包括：將鍺烷及氬引入至離子源中；離子化所述鍺烷及所述氬以形成電漿；以及自所述離子源提取氬離子以形成所述氬離子束，其中鍺烷流速使得所述氬離子束的束流相對於在相同提取電流下不使用鍺烷所產生的氬離子束增加至少10%。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中所述鍺烷流速使得所述氬離子束的束流相對於所述在相同提取電流下不使用鍺烷所產生的氬離子束增加至少15%。
  14. 如申請專利範圍第12項的方法，其中沒有鹵素氣體被引入至所述離子源中。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中所述離子源是束線植入系統的組件。
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