用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备技术方案

本申请涉及用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备，并提供一种离子注入系统和方法，其中，通过利用富含同位素的掺杂剂材料，来提高离子注入系统的离子源的性能和寿命，或通过利用具有可有效地提供这种提高的补充气体的掺杂剂材料来实现。

Method and apparatus for improving the lifetime and performance of ion source in ion implantation system

The invention relates to a method and device for life and improve the performance of the ion implantation in the ion source system, and provides a system and method, an ion implantation through the dopant material using isotopically enriched, to improve the ion source system performance and life, or having a dopant material effectively this raised to provide supplementary gas to achieve through the use of.

【技术实现步骤摘要】
用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备本申请是申请日为2011年2月26日，申请号为201180011189.9，专利技术名称为“用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备”的申请的分案申请。对相关申请的引用根据美国法典第35条119款，本申请要求于2010年2月26日由RobertKaim等人提交的名为“METHODANDAPPARATUSFORENHANCEDLIFETIMEANDPERFORMANCEOFIONSOURCEINANIONIMPLANTATIONSYSTEM(用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备)”的美国临时专利申请号61/308,428的优先权，以及于2010年10月7日由RobertKaim等人提交的名为“METHODANDAPPARATUSFORENHANCEDLIFETIMEANDPERFORMANCEOFIONSOURCEINANIONIMPLANTATIONSYSTEM(用于提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的方法和设备)”的美国临时专利申请号61/390,715的优先权。所述美国临时专利申请号61/308,428和61/390,715的公开内容为了所有目的而以其相应的全部内容结合于此以供参考。
本公开涉及利用掺杂剂和掺杂气体混合物来提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能的离子注入。
技术介绍
如在半导体制造中所实践的，离子注入涉及通过将这种物质的高能离子(energeticion)撞击在基底上而将化学物质沉积在基底，例如微电子装置(器件)晶片中。为了产生离子注入物质，使掺杂气体经受电离，例如，该掺杂气体可以包括掺杂物质的卤化物或氢化物。用离子源执行此电离，以产生离子束。一旦在离子源产生，便通过萃取(抽取)、磁过滤、加速/减速、分析器磁处理、准直、扫描和磁校正来处理离子束，以产生撞击在基底上的最终离子束。已经开发了各种类型的离子源，包括感应加热的阴极离子源、弗里曼离子源、伯纳斯离子源，以及各种其他离子源，但是，不管使用何种特定类型的离子源，该离子源必须能够在延长的时间周期内连续操作，不会出现“小故障(瞬发性波动，glitching)”或其他将使得必须关闭、维护或维修离子源的事件(occurrence)。因此，在离子注入系统的有效且节省成本的操作方面，离子源寿命是该系统的关键特性。离子源故障可归因于各种原因，包括在对离子的热离子发射产生负面影响的阴极表面上堆积沉积物，导致离子源的电弧电流减小、性能变差且寿命缩短，以及由于在电弧室中产生游离氟而导致与诸如四氟化锗的掺杂气体的有害蚀刻反应，并且，阴极材料的剥离或溅射导致阴极的物理完整性受损，从而使离子源的性能变差并缩短其寿命。由于需要避免离子源故障，并需要将离子源的操作效率和寿命保持在较高水平，本领域不断地努力尝试以提高离子注入系统中的离子源的寿命和性能。
技术实现思路
本公开涉及离子注入系统和方法，并涉及用于实现这样的系统和方法中的离子源的提高的寿命和性能的方法和设备。在一个方面中，本公开涉及一种离子注入方法，包括，使掺杂剂成分(掺杂剂组合物，dopantcomposition)流至离子源，以产生用于注入的离子掺杂物质，其中，从由以下物质组成的组中选择掺杂剂成分：(i)富含同位素(同位素富集的，isotopicallyenriched)以高于至少一种质量70、72、73、74或76的锗同位素的天然丰度水平(等级)的锗化合物，其中，所述至少一种锗同位素的富含同位素的水平(富含同位素的等级，同位素富集水平，isotopicallyenrichedlevel)比质量70的锗同位素大21.2％，比质量72的锗同位素大27.3％，比质量73的锗同位素大7.9％，比质量74的锗同位素大37.1％，比质量76的锗同位素大7.4％，限制条件是，当掺杂剂成分由以质量72的锗同位素富含同位素的四氟化锗组成时，所述富含同位素的水平比质量72的锗同位素大51.6％；以及(ii)包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体配制品，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体(同种类气体，co-speciesgas)中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的(同位素富集的)。在另一方面中，本公开涉及一种在上述类型的离子注入方法中操作离子源的方法，包括：使包括在所述掺杂剂成分中的不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质，dopantmaterials)连续地流至离子源；在使所述不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。本公开的又一方面涉及一种提高离子源的性能和寿命的方法，该离子源被布置为产生离子掺杂物质(dopingspecies)以由掺杂剂给料进行离子注入，包括，由结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分产生所述离子掺杂物质。本公开在另一方面中涉及一种离子注入系统，包括离子源和被布置为对所述离子源供应掺杂剂成分的掺杂剂成分源，其中，所述掺杂剂成分源包括结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分。本公开的另一方面涉及一种掺杂剂给料设备，包括具有内部体积的容器，以及该内部体积中的掺杂剂给料，其中，掺杂剂给料包括结合本公开的离子注入方法的如上所述的掺杂剂成分。本公开的又一方面涉及一种增加离子注入系统中的源寿命和涡轮泵寿命中的至少一个的方法，在该离子注入系统中，将锗离子注入在基底中，所述方法包括，在所述离子注入系统的电离室中使含锗的掺杂气体电离，其中，所述含锗的掺杂气体包括锗烷和氢气、氩气、氮气及氦气中的一种或多种的混合物，其中，所述掺杂气体可选地以至少一种同位素Ge物质富含同位素。本公开的再一方面涉及一种增加其中将四氟化锗引入所述离子源并使其在所述离子源中电离的离子注入系统中的离子源寿命的方法，所述方法包括，将具有所述四氟化锗的氨引入至离子源，并且其中，所述四氟化锗可选地以至少一种Ge同位素物质富含同位素。本公开的另一方面涉及一种包括掺杂气体和补充气体的掺杂气体成分，其中，补充气体包括稀释气体和同质气体中的至少一种，并且其中，掺杂气体和，当存在时，同质气体，中的至少一种是富含同位素的。在另一方面中，本公开涉及一种操作离子源的方法，包括：使不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源；在使所述不同的掺杂剂材料(掺杂剂物质)连续地流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且响应于所监测的阴极偏压功率，调节至少一种所述连续供应的掺杂剂成分，以延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。本公开的再一方面涉及一种操作离子源的方法，包括：使掺杂剂材料(掺杂剂物质)流至离子源；在使所述掺杂剂物质流至离子源的过程中，监测离子源的操作过程中的阴极偏压功率；并且响应于所监测的阴极偏压功率，使清洁剂或沉积剂(沉淀剂，depositionagent)流至离子源，以相对于缺少所述使清洁剂或沉积剂(沉淀剂)流至其的相应离子源，延长离子源、阴极和/或离子源的一个或多个其他元件的工作寿命。从下面的说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离子注入系统的气体供应器，其包含：(i)第一气体存储与分配容器，所述第一气体存储与分配容器包含掺杂源气体，所述掺杂源气体包含掺杂物料，所述第一气体存储与分配容器经由第一分配线与所述离子注入系统的混合区域流体连通；以及(ii)第二气体存储与分配容器，所述第二气体存储与分配容器包含补充气体，所述补充气体包含氙气和氢气，所述第二气体存储与分配容器经由第二分配线与所述离子注入系统的所述混合区域流体连通，其中所述混合区域适于混合所述掺杂气体和所述补充气体以形成用于递送至所述离子注入系统的离子源的气体混合物。

【技术特征摘要】
2010.02.26 US 61/308,428;2010.10.07 US 61/390,7151.一种用于离子注入系统的气体供应器，其包含：(i)第一气体存储与分配容器，所述第一气体存储与分配容器包含掺杂源气体，所述掺杂源气体包含掺杂物料，所述第一气体存储与分配容器经由第一分配线与所述离子注入系统的混合区域流体连通；以及(ii)第二气体存储与分配容器，所述第二气体存储与分配容器包含补充气体，所述补充气体包含氙气和氢气，所述第二气体存储与分配容器经由第二分配线与所述离子注入系统的所述混合区域流体连通，其中所述混合区域适于混合所述掺杂气体和所述补充气体以形成用于递送至所述离子注入系统的离子源的气体混合物。2.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂源气体包含硼掺杂物料。3.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂源气体包含锗掺杂物料。4.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂源气体包含硅掺杂物料。5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的气体供应器，其中所述掺杂物料是以高于至少一种同位素的天然丰度水平富含同位素的。6.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂气体包含三氟化硼。7.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂气体包含四氟化锗。8.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂气体包含四氟化硅。9.根据权利要求1所述的气体供应器，其中所述掺杂源气体或所述补充气体还包含同质气体。10.根据权利要求9所述的气体供应器，其中所述同质气体包含乙硼烷。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·凯姆，约瑟夫·D·斯威尼，安东尼·M·阿维拉，理查德·S·雷，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US