TWI810614B - 光束線離子注入機以及操作光束線離子注入機的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種光束線離子注入機和一種操作光束線離
子注入機的方法。方法可包含：在離子注入機的處理腔室中，在第一時間段期間對第一組基板進行離子注入程式；以及在第二時間段期間通過以下操作來進行第一壓力控制常式：在第二時間段將預定氣體引入到光束線的至少下游部分中以達到預定壓力。方法可包含在完成第一壓力控制常式之後，在第三時間段期間對第二組基板進行離子注入程式。
Description
本申請案主張2020年7月28日申請的名稱為“經由光束線壓力控制改進粒子產率(IMPROVING PARTICLE YIELD VIA BEAM-LINE PRESSURE CONTROL)”的美國臨時申請案63/057,640的優先權，所述美國臨時申請案以全文引用的方式併入本文中。
本發明實質上有關用於注入襯底的裝置和技術，且更具體地說有關改進的光束線離子注入機粒子產率。
離子注入是經由轟擊將摻雜劑或雜質引入到基板中的製程。在半導體製造中，引入摻雜劑以更改電學、光學或機械特性。
離子注入系統可包括離子源和一系列光束線元件。離子源可包括產生離子的腔室。離子源還可包括設置在腔室附近的電源和提取電極組合件。光束線元件可包含例如質量分析器、第一加速或減速級、准直器以及第二加速或減速級。與用於操控光束
的一系列光學透鏡非常相似的是，光束線元件可過濾、聚焦以及操控具有特定物質、形狀、能量及/或其它質量的離子或離子束。離子束穿過光束線組件且可被引導朝向安裝於壓板或夾鉗上的基板。基板可通過有時稱作旋轉板(roplat)的裝置在一個或多個維度上移動(例如，平移、旋轉和傾斜)。
在許多離子注入機中，下游靜電模組可充當靜電透鏡以控制離子束能量、離子束形狀以及離子束大小。靜電模組可將離子束加速或減速到最終能量，同時更改離子束的方向。通過更改離子束的方向，可篩選出高能中性粒子，從而產生具有明確能量的最終光束。
已知的靜電模組可採用例如多對電極，例如成對佈置的七個上部電極和七個下部電極，其中電極約束並且導引行進穿過其中的離子束。電極可佈置為與離子束等距間隔開的棒杆。棒杆/電極電位設置為在靜電模組中產生電場，從而使得離子束減速、偏轉以及聚焦離子束。
一些光束線注入機設計為用於高輸送量，因為使用相對較高的束流以快速地進行將目標劑量的離子注入到基板中。出於生產率目的，更多數目的基板可作為維護或其它排定停機時間之間注入的目標。舉例來說，在排定的維護週期之間可注入數千或數萬個基板。
在光束線離子注入機(例如，高電流植注入機)的操作期間的主要顧慮中的一個是維持在所注入的基板(例如，半導體
晶圓)上產生高器件產率的操作條件的能力。一個持續的挑戰是在注入後基板上出現粒子或微粒缺陷。可進行光束線的常式或非常式清潔以減少粒子污染，代價是由於清潔必需的停機時間而損失生產率。
相對於這些和其它考量來提供本發明。
在一個實施例中，提供一種操作光束線離子注入機的方法。方法可包含在離子注入機的處理腔室中，在第一時間段期間對第一組基板進行離子注入程式。方法可更包含在第二時間段期間通過以下操作來進行第一壓力控制常式：在第二時間段將預定氣體引入到光束線的至少下游部分中以達到預定壓力。方法也可包含在完成第一壓力控制常式之後，在第三時間段期間對第二組基板進行離子注入程式。
在另一實施例中，提供一種光束線離子注入機。離子注入機可包含離子源以根據離子注入程式產生離子束。離子注入機可包含一組組件以沿光束線將離子束傳導到處理腔室。離子注入機也可包含：壓力控制系統，包括隔離閥和設置在隔離閥下游的至少一個入口，以將預定氣體傳導到光束線的下游部分中；以及控制器，其中控制器佈置成引導光束線離子注入機進行壓力控制循環。壓力控制循環可包含在處理腔室中，在第一時間段期間對第一多個基板進行離子注入程式，且在第二時間段期間通過在第
二時間段將預定氣體引入到光束線的至少下游部分中以達到預定壓力來進行第一壓力控制常式。壓力控制循環可更包含在完成第一壓力控制常式之後，在第三時間段期間對第二多個基板進行離子注入程式。
10:系統
14:離子源
15:基板
16:光束線
16A:上游部分
16B:下游部分
18:離子束
24:氣流
34:質量分析器
36:質量解析狹縫腔室
38:准直器
40:能量篩檢程式
46:處理腔室
50:隔離閥
52:准直器入口
54:能量篩檢程式入口
56、56`:處理腔室排氣口
60:控制器
62:氣體歧管
64:遠程電漿源
300:製程流程
302、308、310、312:方框
304、306:決策框
EF:靜電篩檢程式
P1、P2、P3、P4、P5、P6:時間段/週期
PFG:浸沒式電漿槍區
TPM:預防性維護
T4、T5、T6:連續注入週期
Tprocessing:實體
圖1繪示展現根據本發明的實施例的離子注入系統的示例性實施例。
圖2A示出在專用模式中作為晶圓數目的函數的注入晶圓的缺陷行為。
圖2B示出根據本發明的實施例的作為用於離子注入機的操作的晶圓數目的函數的注入晶圓的缺陷行為。
圖2C是示出根據本發明的實施例的壓力控制循環的應用原理的示意圖。
圖2D為示出用於離子注入機的參考維護週期的示意圖。
圖3示出示例性處理流程。
圖式未必按比例繪製。圖式僅為表示，並不意圖描繪本發明的具體參數。圖式意圖描繪本發明的示例性實施例，且因此不應被視為在範圍上受到限制。在圖式中，相似編號表示相似元件。
現將在下文參考附圖更充分地描述根據本發明的系統和方法，在所述附圖中繪示了系統和方法的實施例。系統和方法可用許多不同形式實施，且不應解釋為受限於本文中所闡述的實施例。替代地，提供這些實施例以使得本發明將是透徹且完整的，且將向本領域的技術人員充分傳達系統和方法的範圍。
為方便和清楚起見，本文中將使用例如“頂部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“橫向”以及“縱向”等術語來描述如各圖中所呈現的這些元件和其組成部分相對於半導體製造器件的元件的幾何形狀和定向的相對位置和定向。術語將包含具體提到的詞、其派生詞以及類似意思的詞。
如本文中所使用，以單數形式列舉且以字詞“一(a/an)”進行的元件或操作應理解為潛在地還包含多個元件或操作。此外，對本發明的“一個實施例”的提及並不意圖解釋為排除也並有所敘述特徵的額外實施例的存在。
本文提供用於改進操作且減少在離子注入機中處理的基板中的缺陷的方式。
現參考圖1，繪示展現系統10的示例性實施例，其中根據本發明系統10可用作用於離子注入的光束線離子注入機或“離子注入機”。通常，根據本實施例的光束線離子注入機將包含離子源和用於沿光束線將離子束傳導到處理腔室的一組組件。在圖1的實例中，除其它元件外，系統10包含用於產生離子束18(例如，帶狀束或點波束)的離子源14和一系列光束線組件。離子源14
可包括用於接收氣流24以產生離子的腔室。離子源14還可包括設置在腔室附近的電源和提取電極組合件。在一些非限制性實施例中，光束線元件可包含例如設置於能量篩檢程式40上游的質量分析器34、質量解析狹縫(mass-resolving slit，MRS)腔室36以及准直器38，所述篩檢程式可提供離子束18的減速度及/或加速度。
在示例性實施例中，光束線16的組件可過濾、聚焦以及操縱離子或離子束18以具有物質、形狀、能量及/或其它質量。穿過光束線16的離子束18可被引導朝向安放在處理腔室46或實驗站內的壓板或夾鉗上的基板15。基板15可在一個或多個維度移動(例如，平移、旋轉以及傾斜)。
能量篩檢程式40為配置成獨立控制離子束18的偏轉、減速以及聚焦的光束線組件。在一些實施例中，能量篩檢程式40為垂直靜電能量篩檢程式(vertical electrostatic energy filter，VEEF)或靜電篩檢程式EF。能量篩檢程式40可佈置為限定至少一個電極配置的電極組合件。電極配置可包含沿光束線16串聯佈置的多個電極以處理通過能量篩檢程式40的離子束18。在一些實施例中，靜電篩檢程式可包含設置在離子束18上方的一組上部電極和設置在離子束18下方的一組下部電極，以傳導離子束、塑形離子束18以及在衝擊基板15之前加速/減速離子束18。
在操作中，系統10可操作以注入一系列基板，例如半導體晶圓。基板15可為如在已知的離子注入機中以串聯形式裝載用
於注入的一系列基板中的一個。在高輸送量操作模式中，系統10可操作以在排定停機時間的間隔之間注入數千或數萬個基板。
系統10可包含用於解決在高輸送量操作期間遇到的問題的元件，即，將基板15處的缺陷維持在可接受的水平或低於可接受的水平的能力。如圖1中所繪示，系統10可包含隔離閥50，其中隔離閥50位於處理腔室46的上游，例如位於質量解析狹縫(MRS)腔室36與准直器38之間。隔離閥50可用於將光束線16的下游部分16B的抽空區與光束線16的上游部分16A的抽空區隔離。雖然未明確繪示，但光束線16包含配置成以通常低於1托的操作壓力將離子束18從離子源14傳導到基板15的抽空的中心外殼或一組連續腔室。舉例來說，隔離閥50可允許下游部分16B與上游部分16A分別地排氣。雖然在圖1中，隔離閥50位於質量解析狹縫(MRS)腔室36與准直器38之間，但在其它實施例中，隔離閥50可移動到所繪示的位置的上游或下游，或可沿光束線放置多於一個的隔離閥50。舉例來說，隔離閥50可放置在准直器38與能量篩檢程式40之間，或能量篩檢程式40與處理腔室46之間。
系統10還可包含各種入口(例如設置在隔離閥下游的至少一個入口)以將氣體傳導到光束線16的下游部分中。如圖1中所繪示，提供了准直器入口52、能量篩檢程式入口54以及處理腔室入口或處理腔室排氣口56，其組件可用於將氣體傳導到隔離閥50的下游位置之中和之外。同樣如圖1中所描繪，處理腔室排氣
口56繪示為位於基板15的前側附近，而在一些實施例中，繪示為處理腔室排氣口56`的處理腔室排氣口朝向基板15的背側定位。舉例來說，在合適的情形下，當沒有發生離子注入時，可通過入口或排氣口中的一個或多個提供給定壓力的排出氣體，例如氮氣、空氣、水蒸氣、反應氣體或其它氣體。在一個實例中，能量篩檢程式入口54可緊鄰能量篩檢程式40或緊鄰浸沒式電漿槍(浸沒式電漿槍的位置由PFG指定)而定位，所述浸沒式電漿槍剛好位於能量篩檢程式40的腔室的下游。在一些實例中，一個或多個排氣口(例如，處理腔室排氣口56)可耦合到泵。因而，在已發生離子注入之後的給定間隔處，在嚙合隔離閥50以隔離上游部分16A之後，氣體可在一個或多個位置處排放到下游部分16B中。
特定來說，根據本發明的實施例，如下詳述，可將壓力控制常式應用到光束線的一個或多個位置，例如下游部分16B中。壓力控制常式可涉及在從光束線的給定部分抽空氣體且重新建立注入條件之前，將氣體引入到光束線中以在預定間隔內達到預定壓力。如上文所提到，隔離閥50中的一個或多個可沿光束線放置在不同位置處。以此方式，下游部分16B的一個或多個元件可與光束線的其它元件隔離，使得目標群組件可個別地經受壓力控制常式。以下相對於各圖式解釋這種程式的優點。
在一些實施例中，系統10可包含耦合到入口的控制器60，例如通過氣體歧管62以將一個或多個氣體物質導引到下游部
分16B中。控制器60可進一步耦合到下游部分的排氣口，使得可視需要控制進出下游部分16B的循環氣體。控制器60可佈置成導引如下詳述的壓力控制常式。至少在這方面，控制器60可包含適當的硬體元件(例如記憶體、一個或多個處理器、介面等)以產生、傳輸、接收用於執行壓力控制常式的信號。
在一些實施例中，可在下游部分16B中提供高能放電源以產生可用於衝擊下游部分16B(包含例如靜電能量篩檢程式40)的目標區的內表面的電漿物質，例如離子、亞穩態物質、自由基物質或分子物質。放電源的實例繪示為鄰近於能量篩檢程式40而定位的遠端電漿源64。
根據本發明的實施例，光束線16中(例如，下游部分16B中)的壓力可以以下方式控制：週期性地將指定的氣體流動到接近基板15的區(例如，浸沒式電漿槍區PFG、或處理腔室46或准直器38)之中或之外。本發明人已發現在某些條件下，基板上的粒子數可在注入到基板中的擴展操作期間累積到不可接受的水平，其中下游部分16B中的光束線壓力的控制可對減少粒子數具有有益影響。
為了突出此行為，圖2A示出在專用注入製程期間作為晶圓數目的函數的離子注入晶圓的缺陷行為。圖2B示出根據本發明的實施例的作為用於離子注入機的操作的晶圓數目的函數的離子注入晶圓的缺陷行為。在這些實例中，操作高電流注入裝置以專用模式注入一系列基板，其中相同的注入配方用於注入每一個晶
圓。在圖2A中，對於總共大致12,000個晶圓，一系列晶圓的注入通常沒有中斷地行進，其中以每幾百個到一千個晶圓的一定間隔進行缺陷(加法器)的測量。當缺陷水平存在一些波動時，平均缺陷水平通常隨晶圓數的增加而單調增加，其中相當大的部分測量值超出可接受的限度。因此，離子注入機的專用使用可隨時間推移而產生不可接受的缺陷水平，且因此呈現對磷晶圓的高輸送量注入的挑戰。
現轉向圖2B，繪示如在圖2A的情況下沒有使用其它注入配方的專用離子注入的“馬拉松(marathon)”的結果。不同於圖2A的協定，在圖2B的實例中，在向下泵送光束線和恢復注入之前，以特定間隔暫停離子注入並且利用氮氣對光束線進行壓力控制。圖2A的壓力控制常式涉及在光束線的抽空和重新建立注入條件發生之前，將氮氣引入到光束線中持續一定間隔。在一些非限制性實例中，引入氮氣以在光束線(例如，下游部分16B的一個或多個區)中達到預定壓力，其中壓力增加到幾托、數百托或一個大氣壓。根據本發明的不同實施例，這種壓力可維持一分鐘到一小時左右的持續時間。圖2的資料表示其中壓力控制常式涉及容許氮氣達到一個大氣壓的壓力的資料。類似於圖2A中的程式，對處於不同情形下注入的晶圓進行測量直到總共約16,000個晶圓。如在圖2A的情況下，缺陷產率趨向於隨晶圓數的增加而增加。舉例來說，在大致24,000個晶圓數下使用氮氣對光束線進行第一有意壓力控制常式之前，在20,000個晶圓數與24,000個晶圓
數之間，缺陷產率隨晶圓數的增加而增加。當在24,000個晶圓數下恢復注入時，粒子性能暫態地提高約2個數量級，從約100下降到約1。粒子數接著隨晶圓數的增加而增加且在大致27,000個晶圓數下超出100的值。在大致28,000個晶圓數下，使用氮氣對光束線進行第二有意壓力控制程式。當在28,000個晶圓數下恢復注入時，粒子性能(缺陷/加法器)再次顯著地暫態提高約2個數量級，從約200下降到約1。同樣，缺陷產率隨晶圓數的增加而增加直到35,000個晶圓數時，達到接近50的可接受的限度的水平。然而，隨晶圓數的增加缺陷的整體增加不是單調的，而是在進行時暫態重置到低得多的值。
根據這些結果，可在基板的注入的擴展操作期間以確定的間隔提供對高電流注入機的光束線壓力的控制，以限制隨時間推移注入的基板中的缺陷水平。在圖2A和圖2B的實例中，針對給定注入物質繪示高電流專用注入結果。然而，隨時間推移，其它物質的其它高電流注入也可能導致缺陷產生增加，且可得益於週期性地進行用於至少一部分光束線(例如，光束線的下游部分)的壓力控制常式。在圖2B的專用注入的實例中，可設置壓力控制閾值以便在所確定的或所計算的缺陷水平接近可接受的限度的點處暫停注入操作。因此，在圖2B的實例中，當壓力控制以每次約4000個晶圓的一定間隔進行時，可預期粒子(缺陷)數小於或等於100。因此，如果100的值表示可接受的缺陷限度，那麼以約4000個晶圓間隔的一定間隔進行壓力控制常式可將缺陷水平維持
在可接受的缺陷限度或低於可接受的缺陷限度。當然，對於不同的缺陷限度(大於100或小於100)，可增大或減小在進行連續的壓力控制常式之間注入的晶圓間隔的大小。
根據本發明的額外實施例，可根據總注入劑量來設置用於進行壓力控制方案的間隔。應注意，對於圖2B的資料，每個晶圓以相當於1E15/平方公分的若干倍劑量注入，意味著4000個晶圓的總注入劑量大於1E19/平方公分。在不限於任何特定理論的情況下，粒子數的增加可至少部分地由來自在光束線中所收集的離子物質的沉積物的量的增加而引起，其中隨時間推移沉積物的量與通過光束線傳導的總離子劑量成比例。因此，在一些實施例中，可根據總注入劑量來設置此閾值，而不是基於所注入晶圓的數目來設置用於進行壓力控制常式的閾值。雖然對應於達到可接受的限度的缺陷水平的產生的總離子劑量可隨注入物質而變化，但在一些非限制性實施例中，這個範圍可在1E18/平方公分與5E20/平方公分之間，且更具體地說在1E19/平方公分至1E20/平方公分之間。因此，根據特定實施例，用於進行壓力控制常式的閾值可能在注入多個基板而產生的總離子劑量達到1E18/平方公分與1E20/平方公分之間，且更具體地說在1E19/平方公分至1E20/平方公分之間時。
在其它實施例中，用於進行壓力控制程式的間隔或情形可通過測量在注入(例如，在靜電篩檢程式或光束線的實驗站中)期間的物質沉積而累積在光束線中的薄膜的膜厚度來確定，其中
膜厚度測量可通過已知的手段來進行。在其它實施例中，用於進行壓力控制常式的情形可通過靜電篩檢程式內的靜電電極(例如，棒杆)的電流測量來觸發。因此，當在電極上收集的電流差達到閾值時可進行壓力控制常式。在一個特定實施例中，用於進行壓力控制常式的情形可通過對靜電篩檢程式的棒杆(電極)進行電容測量來觸發，其中電容值指示累積在電極上的膜厚度。因此，當電容達到閾值時，可啟動壓力控制常式。
圖2C為示出根據本發明的實施例的用於提高基板處理效率的壓力控制循環的應用的原理的示意圖。在一些實例中，壓力控制循環可至少部分地由控制器60控制以導引各種操作，如下詳述。圖2C繪示稱為Tprocessing的實體，其參數是指光束線在進行預防性維護之間操作的的總時間段的持續時間。預防性維護繪示為TPM，其中預防性維護需要關閉光束線，且打開光束線的各種部分以進行維護程式，例如清潔及/或替換被腐蝕的零件。有用的結果是增加實體Tprocessing的長度。在圖2C的實例中，在第一時間段(繪示為P1)期間對第一組基板進行離子注入程式與在第二時間段(繪示為P2)期間進行第一壓力控制常式之間發生循環。
在一個實例中，壓力控制循環至少可由以下構成：在第一時間段(繪示為P1)期間對第一組基板進行離子注入程式，在第二時間段(繪示為P2)期間進行第一壓力控制常式，以及在第三時間段(如圖4中的P3所表示)內對第二組基板進行離子注入。
可持續重複進行離子注入程式與進行壓力控制常式之間
的這種循環，其中額外循環在圖2C中由以下表示：在第四時間段(P4)內進行第二壓力控制常式，在第五時間段(P5)內可對第三組基板進行離子注入程式，以及在第六時間段(P6)內進行第三壓力控制常式等等。根據本發明的實施例，給定離子注入程式的持續時間可通過何時滿足或超出閾值來確定。
在前述實例中，閾值可表示正處理的基板(晶圓)的總數目、多個晶圓上的總離子注入劑量或缺陷水平。因此，在一些實例中，可通過預定準則(例如，正處理的基板的數目)來確立何時滿足閾值條件，而在一些實例中，可更動態地確定何時滿足閾值。舉例來說，總注入離子劑量可於正處理的基板的數目相關，尤其是在的對每個基板重複相同注入配方的情況下，但總注入離子劑量可通過測量或記錄每個基板的注入來更精確地確定。此外，使用缺陷水平作為閾值的測量可以以各種方式(例如，通過設置在處理腔室中的沉積感測器或粒子計數器)動態地進行。
現返回圖2C，在給定注入週期內繪示的曲線系列示意性地表示所關注的參數(例如，在處理腔室中所測量的沉積物厚度、基板上的粒子數或其它參數)的增加。雖然在閾值確定的一些實例中，所關注的參數(例如，已處理基板的數目)可隨時間線性地增加，但在其它實例中，所關注的參數可隨時間非線性地增加。在某些處理條件下，本發明人已觀察到，與缺陷水平相關的參數可隨時間非線性地增加，且實際上可隨增加的時間更快速地增加，如在圖2C中所表明。因此，在圖2C中，在週期P1結束時，
所關注的參數更快速地的增加且達到閾值，就在這時啟動第一壓力控制常式。
如在圖2C進一步表明，在一些實例中，可減少連續注入週期(P3、P5等)的持續時間。換句話說，在每個連續注入週期期間，可能會更快速地達到閾值條件。在給定點處，在進行至少一個壓力控制常式之後，可關閉注入機且排定由TPM繪示的預防性維護週期。儘管如此，如上文詳述的壓力控制常式的進行仍可比其中可基於基板的固定數目、或注入的時數或其它準則而排定預防性維護的當日程式更有效。應注意，壓力控制常式(P2、P4、P6)的持續時間可為大概剛好一小時或小於一小時，而包含後調節時間的預防性維護的持續時間可為大概幾小時到12小時，且注入週期的持續時間可為大概多個小時或幾十小時，如20小時到60小時。
圖2D為示出根據參考維護週期的離子注入機的操作的示意圖。在這個實例中，離子注入機通過注入和預防性維護(preventative maintenance，PM)的週期而循環，同時不進行本實施例的壓力控制常式。因而，對於給定注入程式，可通過連續注入週期(繪示為T4、T5以及T6)操作離子注入機，其中注入週期的持續時間保持相同。如所繪示，注入週期穿插有一系列預防性維護週期。如由曲線所繪示，預防性維護週期可基於在由於污染物的累積而預期何時可能需要清潔及/或替換腐蝕的或受污染的零件時來排定根據圖2D的離子注入機的操作的特點是在發生注
入的週期期間的注入開啟時間的相對占空比小於圖2C的實施例的注入開啟時間的占空比。此外，在圖2D中發生預防性維護的間隔期間的PM時間的相對PM占空比比圖2C的PM占空比相對較高，這意味著在圖2D的參考情況下進行維護耗費相對更多的時間。
在本發明的其它實施例中，除使用惰性氣體的週期性壓力控制之外，使用可採用於產生電漿的電漿源(例如，在毫托到大氣壓力的壓力下)以產生改質接近基板的區(包含靜電篩檢程式區)中的薄膜的物質，以便進一步將粒子水平維持在可接受的水平。這種電漿源可產生可用於結合壓力控制常式的應用衝擊光束線的內表面的電漿物質(例如，離子、亞穩態物質、自由基物質或分子物質)以便更有效地去除可充當粒子源的材料。
圖3描繪示例性處理流程，繪示為製程流程300。在方框302處，開始給定的基板“運行”，其中在離子注入系統的光束線的實驗站(處理腔室)中在第一間隔內注入一系列基板。在一些非限制性實例中，基板可為使用專用配方(例如，硼、砷、碳或磷注入)注入的晶圓。因而，缺陷(粒子)水平可傾向於在基板運行期間隨晶圓數的增加而增加。
在決策框304處，可通過離子注入系統作出關於是否已達到壓力控制閾值的週期性檢查。壓力控制閾值可對應於晶圓的預定數目，或可對應於在第一間隔內進行的總離子劑量。壓力控制閾值可表示一個值，超出所述值粒子水平預期將達到或超過可
接受的限度。如果沒有，那麼流程行進到方框302且繼續注入。
如果已經達到壓力控制閾值，那麼流程進行到決策框306，其中作出關於基板運行是否完成的確定。如果是，那麼流程結束且終止注入。如果不是，那麼流程進行到方框308。
在方框308處，隔離光束線的下游部分。光束線的下游部分可通過嚙合隔離閥來隔離，所述隔離閥例如剛好位於准直器的上游。
在方框310處，對光束線的至少下游部分進行壓力控制。對於給定壓力的排出氣體(例如，氮氣、空氣、水蒸氣、反應氣體或其它氣體)，可通過光束線中(例如，在下游部分中)所提供的入口中的一個或多個來提供。
在方框312處，重置注入條件以恢復注入，例如專用的硼、或磷、或碳，或砷離子注入。重置可涉及在一定間隔(例如，一分鐘到一小時)之後泵抽出排出氣體，然後將注入物質提供到離子源且重新開始注入。
在製程流程300的一個變體中，可跳過方框308的操作且可在方框310的整個光束線上發生光束線的壓力控制。
本實施例提供至少以下優點。第一優點是通過進行週期性壓力控制常式，可將正注入的基板中的污染水平維持在對於大量基板而言的可接受範圍內。另一優點是可降低光束線的昂貴且耗時的關閉以及光束線零件的清潔的頻率，這是因為壓力控制常式在沒有光束線關閉的情況下維持較低的缺陷水平。
本發明的範圍不受本文所描述的具體實施例限制。實際上，本領域的一般技術人員根據以上描述和附圖將明白(除本文中所描述的那些實施例和修改之外)本發明的其它各種實施例和對本發明的修改。因此，這類其它實施例和修改意圖屬於本發明的範圍。此外，已出於特定目的在特定環境下在特定實施方案的上下文中描述了本發明，但本領域的一般技術人員將認識到其有用性並不限於此，並且出於任何數目的目的，本發明可以有利地在任何數目的環境中實施。因此，下文闡述的申請專利範圍應鑒於如本文中所描述的本發明的完全廣度和精神來解釋。
10:系統
14:離子源
15:基板
16:光束線
16A:上游部分
16B:下游部分
18:離子束
24:氣流
34:質量分析器
36:質量解析狹縫腔室
38:准直器
40:能量篩檢程式
46:處理腔室
50:隔離閥
52:准直器入口
54:能量篩檢程式入口
56、56`:處理腔室排氣口
60:控制器
62:氣體歧管
64:遠程電漿源
PFG:浸沒式電漿槍區
Claims (20)
- 一種操作光束線離子注入機的方法，包括：在所述光束線離子注入機的處理腔室中，在第一時間段期間進行離子注入程式，其中所述光束線離子注入機的條件被監測以確定在所述第一時間段期間對第一多個基板進行注入之後何時滿足閾值條件；當滿足所述閾值條件時，在第二時間段期間通過以下操作進行第一壓力控制常式：在所述第二時間段將預定氣體引入到光束線的至少下游部分中以達到預定壓力；以及在完成所述第一壓力控制常式之後，在第三時間段期間對第二多個基板進行所述離子注入程式。
- 如請求項1所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述預定氣體為氮氣、氬氣、氪氣、氙氣、氫氣、空氣、水蒸氣、反應氣體、甲烷、氟化烴化合物或其組合。
- 如請求項1所述的操作光束線離子注入機的方法，進行所述第一壓力控制常式包括將所述預定氣體引入到所述處理腔室中。
- 如請求項1所述的操作光束線離子注入機方法，其中所述光束線離子注入機的所述條件包括：缺陷水平；在所述離子注入程式期間處理的基板的總數目； 在所述離子注入程式期間在多個基板上的總離子注入劑量；在所述第一時間段期間累積在所述光束線離子注入機中的薄膜的膜厚度的測量；在所述光束線離子注入機的靜電篩檢程式的電極上測量的閾值電容值；或所述靜電篩檢程式的電極的電流測量的值。
- 如請求項4所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述閾值條件包括所述缺陷閾值，其中在所述處理腔室中監測基板缺陷水平。
- 如請求項5所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述基板缺陷水平由設置在所述處理腔室中的沉積感測器或粒子計數器監測。
- 如請求項4所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述閾值包括1E19/平方公分至5E20/平方公分的總離子劑量。
- 如請求項4所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述閾值是基於注入基板的預定數目。
- 如請求項4所述的操作光束線離子注入機的方法，其中進行所述第一壓力控制常式更包括：當達到所述閾值時且在引入所述預定氣體之前，隔離所述光束線離子注入機的所述下游部分的壓力。
- 如請求項1所述的操作光束線離子注入機的方法，更包括： 在所述第三時間段之後通過以下操作進行第二壓力控制常式：在第四時間段將所述預定氣體引入到所述光束線的至少所述下游部分中以達到所述預定壓力；以及在完成所述第二壓力控制常式之後，在第五時間段期間對第三組基板進行所述離子注入程式。
- 如請求項10所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述閾值條件包括第一閾值，其中在達到第二閾值之後進行所述第二壓力控制常式，所述第二閾值小於所述第一閾值。
- 如請求項11所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述第一閾值和所述第二閾值是基於所述離子注入程式的總持續時間、在所述離子注入程式期間注入的基板的總數目、在所述離子注入程式期間進行的總離子劑量或在所述離子注入程式期間所述光束線離子注入機中所測量的缺陷水平。
- 如請求項1所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述光束線的所述下游部分包括能量篩檢程式，所述方法更包括使用淹沒式電漿槍或遠端電漿源以產生接近於所述能量篩檢程式的電漿。
- 如請求項13所述的操作光束線離子注入機的方法，其中所述電漿產生衝擊所述處理腔室的壁、所述能量篩檢程式的內表面或其組合的多個亞穩態體、自由基物質或分子物質，以便改質累積在其上的膜沉積物。
- 一種光束線離子注入機，包括：離子源，用於根據離子注入程式產生離子束；一組組件，用於沿光束線將所述離子束傳導到處理腔室；壓力控制系統，包括隔離閥和設置在所述隔離閥下游的至少一個入口，以將預定氣體傳導到所述光束線的下游部分中，以及控制器，其中所述控制器佈置成引導所述光束線離子注入機進行壓力控制循環，所述壓力控制循環包括：在所述處理腔室中，在第一時間段期間進行所述離子注入程式，其中所述光束線離子注入機的條件被監測以確定對第一多個基板進行注入之後何時滿足閾值條件；當滿足所述閾值條件時，在第二時間段期間通過以下操作進行第一壓力控制常式：在所述第二時間段將預定氣體引入到所述光束線的至少所述下游部分中以達到預定壓力；以及在完成所述第一壓力控制常式之後，在第三時間段期間對第二多個基板進行所述離子注入程式。
- 如請求項15所述的光束線離子注入機，其中所述至少一個入口為耦合到能量篩檢程式的處理腔室入口、准直器入口或能量篩檢程式入口。
- 如請求項15所述的光束線離子注入機，其中所述預定氣體為氮氣、空氣、氬氣、氪氣、氙氣、氫氣、水蒸氣、反應氣體、甲烷、氟化烴化合物或其組合。
- 如請求項15所述的光束線離子注入機，其中所述控制器佈置成通過以下操作來進行所述壓力控制循環：確定在所述第一時間段期間已經達到閾值；以及在已經達到所述閾值之後進行所述第一壓力控制常式，其中所述閾值是基於所述第一時間段的持續時間、在所述第一時間段期間注入的基板的總數目、在所述第一時間段期間注入的總離子劑量、在所述光束線離子注入機中所測量的缺陷水平、在所述第一時間段期間累積在所述光束線離子注入機中的薄膜的膜厚度的測量、在所述光束線離子注入機的靜電篩檢程式的電極上測量的閾值電容值或所述靜電篩檢程式的電極的電流測量的閾值。
- 如請求項15所述的光束線離子注入機，其中所述壓力控制循環更包括：在所述第三時間段之後通過以下操作進行第二壓力控制常式：在第四時間段將所述預定氣體引入到所述光束線的至少所述下游部分中以達到所述預定壓力；以及在完成所述第二壓力控制常式之後，在第五時間段期間對第三多個基板進行所述離子注入程式，其中在達到第一閾值時進行所述第一壓力控制常式，其中在達到第二閾值之後進行所述第二壓力控制常式，所述第二閾值小於所述第一閾值。
- 如請求項15所述的光束線離子注入機，其中所述光束線的所述下游部分包括能量篩檢程式，其中進行所述第一壓 力控制常式更包括：使用淹沒式電漿槍或遠端電漿源以便產生接近於所述處理腔室、接近於所述能量篩檢程式或接近於兩者的電漿。
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