清理离子布植机内部氟化表面的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种清理离子布植机内部氟化表面的方法，包括以下步骤：在离子布植机内部提供含硼离子束的离子束来源；以及将所述含硼离子束自所述离子束来源传送到具有氟化表面的内部元件，藉以使得所述含硼离子束被引导到所述氟化表面。通过布植硼离子束，特别是具有清洁配方的硼离子束到氟化表面，藉以使得含氟颗粒被移除。进一步地，本发明专利技术通过调整氟化表面的温度(通常是加热)到一个温度范围，藉以使得氟键结被弱化，而使得这些含氟颗粒容易被挥发而被移除。可选择地，这些含氟颗粒可以连续地、交替地或弹性地被抽真空移除。交替地或弹性地被抽真空移除。交替地或弹性地被抽真空移除。

【技术实现步骤摘要】
清理离子布植机内部氟化表面的方法及装置
[0001]本申请是于申请日2019年10月15日提交，申请号为201910976570.7且题为“离子布植机内部的氟化表面的清理”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术有关于离子布植机内部的氟化表面的清理，特别是有关于自离子布植机的内部元件的氟化表面将氟移除的装置与方法。

技术介绍

[0003]氟是常用的离子布植元素，但也会强烈地蚀刻离子布植机的内部元件并进而导致颗粒控制问题。内部元件包括但不限于下列项目:法拉第杯(Faraday cup)、吸盘(chuck)、孔隙(aperture)、电极、磁铁和质量分析器(mass analyzer)。特别地，在以碳及/或硅为材料的内部元件，特别是以碳及/或硅为其表面的材料的内部元件，氟化表面会更为严重，这是由于碳(特别是石墨)与硅被广泛地使用在离子布植机的内部来达成极度少量的金属污染，这也是因为氟跟碳及/或硅之间会高度反应并产生挥发物。特别地，在内部元件由碳或硅所形成并且低能量含氟离子束被使用时，含氟挥发物的形成会更严重。举例来说，能量不高于1Kev的含氟离子束可以导致颗粒控制的快速失控，相对于其他离子束的颗粒控制失控快上不少。一个理由是极低能量离子束会将其作用集中在被布植表面，而不像是单纯的布植。另一个理由是100eV到1000eV正是反应式离子蚀刻(reactive ion etch)的工作范围。一般来说，蚀刻效应较会发生在蚀刻底材时常有的高温度，并也相关连到高离子束能量程度。相对地，在较低温度与低离子束能量，氟化表面(像是氟化物薄膜)的形成倾向发生在氟离子与碳原子相互结合并且被碳
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氟键所固定住的表面。需要注意的是在被配置来创造磁场及/或电场的一些内部元件的表面上，氟化材料的形成明显地小于其他内部元件的表面上的氟化材料的形成，这是因为磁场及/或电场的存在会改变带电颗粒的轨迹并且进而减少能和如此内部元件相互化学作用的含氟颗粒的数目，特别是当磁场及/或电场的强度足够强时。也就是说，如果大多数的内部元件是由石墨所制造，形成在质量分析器、配置来调整轮廓与弯曲离子束的电极与磁铁上碳
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氟薄膜会相当的少，但是形成在孔隙、法拉第杯与吸盘上的会很明显。
[0004]目前，有三种商业化方法被用来清理离子布植机内部的氟化表面。第一种方法，破真空并且处理氟化表面。换句话说，离子布植机的平常运作被暂停，藉以使得具有氟化表面的内部元件被取代或是被清理，然后在真空还境恢复后便可以再执行离子布植机的平常运作。第二种方法，植基于清洁配方的离子束。举例来说，植基于惰性气体或布植配方(像是植基于砷化氢或磷化氢的气体)的离子束被应用来执行离子布植，藉以使得氟化表面被布植与被改善。第三种方法，离子布植机的多重运作。在这个方法，植基于不同离子的不同离子束被接续地应用来执行离子布植，藉以使得氟化表面的负面作用可以被极小化。
[0005]尽管如此，所有目前的商业化方法都有显着的缺点。第一种方法会导致破真空所需要的较多停机时间(downtime)以及取代/清理内部元件所需要的较高成本。第二种方法
的效果不佳(有效时间较短)并且在布植基于清洁配方的离子束时仍然需要不少的停机时间。第三种方法的效果有限并且不容易实现，这是因为其冲击了离子布植机怎样被应用(在许多情况下并不可行)。
[0006]综上所述，有需要提供新的解决方式来清理离子布植机内部的氟化表面，特别是从由碳及/或硅所形成的内部元件移除氟化物。

技术实现思路

[0007]本专利技术提出三种方式来清理离子布植机的内部元件的氟化表面。简单来说，第一个方式使用氢来与氟化表面相互反应，藉以使得氟化物可以被挥发。举例来说，当内部元件是由石墨所形成，由于碳
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氢键的强度强于碳
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氟键，碳
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氟键会被氢
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氟键所取代。第二个方式使用硼离子束来布植氟化表面，藉以使得含氟颗粒可以被排除。而第三个方式使用温度控制，藉以使得氟化表面的温度范围让含氟颗粒容易被挥发。不论是哪一种方式，自内部元件被移除的含氟颗粒都可以通过抽真空或其他方式自离子布植机被移除。
[0008]第一种方式使用氢基础化学(hydrogen bases chemistry)来清除(scavenge)内部元件表面上的氟，藉以减少或甚至消除由于氟的高化学活性所引发的蚀刻及/或损害。通常，在离子布植机内部，大多数的内部元件是由石墨所制作的。在此，氢键的高强度被用来绑住氟原子或含氟颗粒，而且氢
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氟键的强度是明显强于碳
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氟键的强度。这个方式的实现可以通过引导氢原子(或说含氢颗粒)到氟化表面来清除氟。需要注意的是这个方式并不限制氢原子(或说含氢颗粒)的来源，也并不限制那些内部元件可以被清理。除此之外，被引导的氢原子(或说含氢颗粒)的能量最好是低到足以阻止被引导的氢原子(或说含氢颗粒)深入到形成于内部元件上的氟化材料的内部。举例来说，具有大量的含氢离子(原子的或分子的)的离子束可以被用来清理先前被含氟离子束布植过的内部元件。举例来说，运作包含氢基材料的混合物的等离子枪(plasma flood gun)可以发射氢原子(或说含氢颗粒)到附近的内部元件，甚至等离子枪可以被弹性地放置在任何需要被清理的内部元件的附近。如此方式的优点是等离子枪创造了在表面上更具有反应性的原子状的氢离子，而且这些离子可以抵达到不邻近离子束途径而无法被使用离子束的方法所清理的表面。简言之，这个清理离子布植机内部氟化表面的方式，是先在离子布植机内部提供含氢颗粒来源，然后将大量含氢颗粒自含氢颗粒来源传送到具有氟化表面的至少一内部元件，藉以使得这些含氢离子束可以被引导到氟化表面。
[0009]第二种方式使用含硼颗粒的离子束与氟化表面二者间的相互作用，藉以改善存在于内部元件表面部分的氟键所引发的缺陷。通常，任何可及的气态材料都可以被用来维持提供含硼离子束的电浆。举例来说，藉由参照实验结果，使用清洁配方的硼离子束可以有效地移除形成在内部元件上的碳
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氟薄膜，在此清洁配方为能量1Kev到40Kev之间并且电流为5微安培，在此内部元件的温度可以在一到数分钟内被加热到大约摄氏250度到摄氏300度。因此，氟与碳的组合物可以被硼给有效地取代，而使得氟被自内部元件给清除。换言之，这个清理离子布植机内部氟化表面的方式，是先在离子布植机内部提供含硼离子束的离子束来源，然后将含硼离子束自离子束来源传送到具有氟化表面的内部元件，藉以使得含硼离子束可以被引导到氟化表面。
[0010]第三种方式使用内部元件的温度调节，藉以弱化在离子布植机执行使用含氟离子
束的离子布植时产生在内部元件的氟化表面上的氟键，并进而使得含氟颗粒可以被挥发。特别地，当这个方式与一或二个前述方式被同时地执行时则会更为有利，因为氟化表面的温度被调整到加速氟化材料与氢原子(或含氢颗粒)及/或硼原子(或含硼颗粒)彼此间的反应速率。相似地，这个方式并不限制内部元件是如何地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清理离子布植机内部氟化表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：在离子布植机内部提供含硼离子束的离子束来源；以及将所述含硼离子束自所述离子束来源传送到具有氟化表面的内部元件，藉以使得所述含硼离子束被引导到所述氟化表面。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：调整自所述离子束来源所输出的所述含硼离子束的轨迹与轮廓，藉以增加将形成在具有氟化表面的所述内部元件上的氟化材料彻底地移除的机率。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整自所述离子束来源所输出的所述含硼离子束的轨迹与轮廓的步骤包括：增大所述含硼离子束的尺寸，以调整自所述离子束来源所输出的所述含硼离子束的轮廓；和/或摆动所述含硼离子束，以调整自所述离子束来源所输出的所述含硼离子束的轮廓。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硼离子束包括硼离子束，所述方法还包括以下步骤：在每次使用含氟离子束进行离子布植后，便使用所述硼离子束进行一次清理。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硼离子束的能量介于1Kev到40Kev之间并且电流为5微安培，将所述内部元件的温度加热到摄氏250度到摄氏300度以进行所述清理。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含硼离子束还包括二氟化硼离子束，所述方法还包括以下步骤：在每使用所述硼离子束进行数次清理后，便使用所述二氟化硼离子束进行一次清理，然后再恢复交替进行使用所述含氟离子束的离子布植以及使用所述硼离子束的清理。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含氟离子束为能量不大于1Kev的氟离子束，所述硼离子束的能量介于1Kev到40Kev间，所述二氟化硼离子束的能量介于1KeV到40Kev之间，并且使用所述二氟化硼离子束的单次清理时间长于使用所述硼离子束时的单次清理时间。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在提供所述含硼离子束的离子束来源的同时提供温度调节装置，所述温度调节装置对应到所述具有氟化表面的内部元件；以及使用所述温度调节装置来调节所述内部元件的温度，藉以加速氟化材料与所述含硼离子束彼此间的反应速率。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述使用所述温度调节装置来调节所述内部元件的温度的步骤包括至少下列之一：使用接触式加热、非接触式加热、接触式冷却与非接触式冷却中的至少一个来调节所述内部元件的温度；导引电流通过所述内部元件来调节所述内部元件的温度；以及让所述内部元件直接辐射冷却来调节所述内部元件的温度。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使用接触式加热、非接触式加热、接触式冷却与非接触式冷却中的至少一个来调节所述内部元件的温度的步骤包括至少下列之
一：使用与所述内部元件直接接触的电热器来调节所述内部元件的温度；让加热流体直接流经所述内部元件来调节所述内部元件的温度；让冷却流体直接流经所述内部元件来调节所述内部元件的温度；使用红外线灯、紫外线灯、可见光灯、热电丝、激光与能够发出电磁辐射的光源的至少一者来调节所述内部元件的温度；让所述内部元件与已冷却的硬件相互接触来调节所述内部元件的温度；让所述内部元件邻近于冷拟板来调节所述内部元件的温度；使用石墨加热器来调节所述内部元件的温度，其中，支架被用来阻绝来自所述石墨加热器的热，并且通孔被用来提供真空环境与大气环境之间导热管与电缆线的桥接；使用由嵌入到二片石墨板之间的在电流流经时产生热量的金属片来调节所述内部元件的温度；使用位于反应室外部的加热器来调节所述内部元件的温度；以及使用位于反应室外部的加热光源总成来调节所述内部元件的温度，其中，所述加热光源总成面对所述内部元件的一面存在有多个光源，窗户总成被嵌入在反应室腔壁并直接面对加热光源总成部分，藉以使得所述光源所发射出的电磁辐射能够通过窗户总成而抵达位于所述反应室内部的所述内部元件，进而调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏义翔，史蒂芬，
申请(专利权)人：汉辰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：