化學(xué)試劑的遠(yuǎn)程傳送的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 在此按照35 USC 119的規(guī)定要求享有Wjoseph D.Sweeney、Edward E.Jones、 Oleg B}d、Ying TangJose地 R.Despres和Steven E.Bishop的名義于2013年7月23日提交 的題為'書emote Delivery Of Chemical Reagents"的美國臨時(shí)專利申請No.61/857,587的 優(yōu)先權(quán)權(quán)益。出于所有的目的，美國臨時(shí)專利申請No. 61 /857，587的公開內(nèi)容在此W整體引 用的方式納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容設(shè)及用于將流體(例如，化學(xué)試劑)供應(yīng)至工業(yè)處理設(shè)施(諸如，包括離 子注入裝強(qiáng)的半導(dǎo)體制造工廠）的遠(yuǎn)程傳送系統(tǒng)及方法。本公開內(nèi)容還設(shè)及將滲雜劑源氣 體遠(yuǎn)程供應(yīng)至離子注入器W在材料(諸如半導(dǎo)體基板、光電基板及平板基板)的滲雜中使用 的系統(tǒng)及方法，W及設(shè)及利用運(yùn)樣的遠(yuǎn)程供應(yīng)系統(tǒng)和方法的離子注入系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 離子注入是微電子設(shè)備產(chǎn)品的制造中的一個基本單元操作。在符合半導(dǎo)體制造設(shè) 施中的離子注入操作的基本特性和普遍性的情況下，已作出且繼續(xù)作出大量努力來改進(jìn)離 子注入器裝備的效率和有效性。
[0005] 由于在離子注入中所使用的幾乎所有常規(guī)滲雜劑給料氣體具有劇毒性和危險(xiǎn)性 的特性，因此前述努力已經(jīng)包括將目標(biāo)集中于增強(qiáng)滲雜劑源材料的供應(yīng)、處理和使用中的 安全性。
[0006] 在過去的15年中，可購自ATMI公司讀國康涅狄格州丹伯里）商標(biāo)為SDS類型的基 于物理吸附劑的流體存儲與分配容器的離子注入系統(tǒng)的商業(yè)化及廣泛應(yīng)用，已對運(yùn)樣的安 全性增強(qiáng)努力作出重大貢獻(xiàn)。通過在流體存儲與分配容器中提供一種物理吸附劑介質(zhì)作為 用于毒性和危險(xiǎn)性滲雜劑源流體(諸如，神化氨、憐化氨、硅烷和=氣化棚）的存儲介質(zhì)，運(yùn) 樣的流體可W在低（例如低于大氣壓的）壓力下被吸附保留在容器中并且在分配條件下能 夠從物理吸附劑容易地解吸附。
[0007] 因此，運(yùn)樣的低壓存儲和分配容器克服了使用高壓氣筒在大約3000至15000k化的 超高大氣壓力下保持相同滲雜劑源流體時(shí)易發(fā)生的危險(xiǎn)。運(yùn)些危險(xiǎn)包括在筒體破裂或高壓 氣筒的閥頭組件失效的事件中高壓毒性/危險(xiǎn)性流體的災(zāi)難性擴(kuò)散的可能性。
[000引離子注入系統(tǒng)的特征在于配置有氣體箱、用于使?jié)B雜劑給料氣體離子化的離子源 單元、包括加速器和磁性分離部件的注入器W及相關(guān)聯(lián)的流動線路和儀器。在典型的離子 注入系統(tǒng)中，滲雜劑氣體供應(yīng)容器位于系統(tǒng)的氣體箱內(nèi)。氣體箱是在操作中連接至離子源 單元且處于和離子源單元同樣高的電壓的一個封罩(enclosure)。
[0009]在此常規(guī)離子注入系統(tǒng)配置中，包含毒性/危險(xiǎn)性滲雜劑給料氣體的供應(yīng)容器不 得不周期性地更換且由充有滲雜劑源氣體的新容器替換。為了執(zhí)行位于離子注入系統(tǒng)氣體 箱內(nèi)部的氣體供應(yīng)容器的上述更換，技術(shù)人員必須穿上自給式呼吸裝置(SCBA)單元，從氣 體箱中物理地移除耗盡的供應(yīng)容器且將新容器安裝在氣體箱內(nèi)。在進(jìn)行更換操作時(shí)，半導(dǎo) 體制造設(shè)施中的離子注入系統(tǒng)附近必須沒有除裝備了SCBA的技術(shù)人員W外的人員，W便減 少與更換操作相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010] 除了與離子注入系統(tǒng)中的滲雜劑源氣體供應(yīng)容器的運(yùn)樣的更換相關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)之 夕h亦通常發(fā)生的是，滲雜劑源氣體供應(yīng)容器在生產(chǎn)操作期間的不合適的時(shí)間耗盡，使得離 子注入系統(tǒng)必須關(guān)停。離子注入系統(tǒng)的運(yùn)樣的計(jì)劃外的關(guān)?？赡苄枰獙Σ糠痔幚淼膱A晶進(jìn) 行昂貴返工，并且在一些情況下，由于處理的中斷，圓晶產(chǎn)品對于它們的設(shè)想目的可W是有 缺陷的或者甚至無用的。運(yùn)樣的事件可W進(jìn)而嚴(yán)重不利地影響離子注入器系統(tǒng)W及運(yùn)樣的 離子注入器系統(tǒng)所位于的半導(dǎo)體制造設(shè)施的經(jīng)濟(jì)效益。
[0011] 本技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行更安全的氣體包裝和傳送的開發(fā)，W提供安全、有效且可靠的氣 體源用于工業(yè)流體利用處理。因此，本技術(shù)繼續(xù)尋求化學(xué)試劑的遠(yuǎn)程傳送中的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本公開內(nèi)容設(shè)及用于將流體供應(yīng)至工業(yè)處理設(shè)施諸如包括離子注入裝置的半導(dǎo) 體制造工廠的遠(yuǎn)程傳送系統(tǒng)及方法。
[0013] 在一個方面，本公開內(nèi)容設(shè)及一種流體供應(yīng)系統(tǒng)，用于將流體從處于相對較低電 壓的流體供應(yīng)源容器傳送到處于相對較高電壓的至少一個流體利用工具，其中流體經(jīng)過一 個相應(yīng)的電壓差，所述流體供應(yīng)系統(tǒng)包括所述流體供應(yīng)源容器和至少一個流體管理裝置， 所述流體管理裝置選自由W下組成的組：
[0014] (a) -個流體傳送流動線路，包括:一個流體傳送線，該流體傳送線適合于聯(lián)接至 流體供應(yīng)容器，W通過電壓差使流體從所述流體供應(yīng)容器流動至所述流體利用工具;一個 電介質(zhì)交界面，該電介質(zhì)交界面適合于聯(lián)接至所述流體傳送線，W將所述流體傳送線的較 低電壓區(qū)段和較高電壓區(qū)段彼此分隔開;一個第一壓力調(diào)節(jié)器和一個流量控制部件或流量 控制組件，處于所述流體傳送線的較低電壓區(qū)段中；一個第二壓力調(diào)節(jié)器，處于所述流體傳 送線的較高電壓區(qū)段中，其中所述第一壓力調(diào)節(jié)器和所述第二壓力調(diào)節(jié)器適合于調(diào)節(jié)從所 述流體供應(yīng)容器通過所述流體傳送線流動至所述流體利用工具的流體的壓力，W減小流到 所述流體利用工具的流體的壓力變化；
[0015] (b) -個電流監(jiān)控器，適合于當(dāng)被聯(lián)接至流體傳送源容器時(shí)，在所述流體傳送流動 線路中的電干擾引起電弧、放電或流體的過早離子化的事件中，監(jiān)控所述流體供應(yīng)源容器 中的電流且輸出與所述電流相關(guān)的一個信號；W及一個互鎖系統(tǒng)，適合于在所述電干擾的 事件中接收來自所述電流監(jiān)控器的信號，并且作為響應(yīng)來致動一個補(bǔ)救動作W減輕電干擾 或改善電干擾的影響；
[0016] (C)-個流體傳送流動線路，包括一個非線性流體傳送線，該非線性流體傳送線適 合于聯(lián)接至所述流體供應(yīng)容器，W為通過電壓差從所述流體供應(yīng)容器至流體利用工具的流 體的流動提供一個非線性延伸長度的流動路徑，從而抑制電弧、放電或流體的過早離子化；
[0017] (d)-個流體傳送流動線路，包括一個流體傳送線，該流體傳送線適合于聯(lián)接至所 述流體供應(yīng)容器，W通過電壓差使流體從所述流體供應(yīng)容器流動至所述流體利用工具，該 流體傳送線與一個可逆吸附劑介質(zhì)流體連通，所述可逆吸附劑介質(zhì)對所述流體具有吸附親 和性且被布置W吸附性地/解吸附性地調(diào)整流體流動通過所述流體傳送線，W防止流體供 應(yīng)中斷；
[0018] (e)-個控制系統(tǒng)，適合于監(jiān)控和控制從所述流體供應(yīng)容器流動至所述流體利用 工具的流體的供應(yīng)壓力和/或需求流動速率，W減小流動至所述流體利用工具的流體的壓 力變化；
[0019] (f)-個熱量控制系統(tǒng)，適合于W足夠的速率來加熱或冷卻從所述流體供應(yīng)容器 流動至所述流體利用工具的流體，W控制流體壓力，從而減小流動至所述流體利用工具的 流體的壓力變化；
[0020] (g) -個流體傳送流動線路，包括:一個流體傳送線，該流體傳送線適合于聯(lián)接至 所述流體供應(yīng)容器，W通過電壓差使流體從所述流體供應(yīng)容器流動至所述流體利用工具； W及一個調(diào)壓室，該調(diào)壓室聯(lián)接至所述流體傳送線，且適合于接收來自所述流體傳送線的 流體，從而提供一個氣體儲存器來防止氣體供應(yīng)中斷；W及
[0021] 化)一個板載容器，與流體利用工具相關(guān)聯(lián)，且在所述流體利用工具的操作期間處 于其相對較高電壓，該板載容器適合于在所述操作期間或在所述操作的連續(xù)周期之間被所 述流體供應(yīng)源容器填充，并且如果該板載容器適合于在所述操作期間被填充，則其包括至 少一個流體管理裝置(a)-(g)。
[0022] 在另一方面，本公開內(nèi)容設(shè)及一種用于將處于相對較低電壓的流體傳送至處于相 對較高電壓的流體利用工具的方法，其中流體經(jīng)過一個相應(yīng)的電壓差，運(yùn)樣的方法包括操 作如本文中多方面地描述的流體供應(yīng)系統(tǒng)。
[0023] 在另一方面，本公開內(nèi)容設(shè)及一種提供如本文中多方面地描述的流體供應(yīng)系統(tǒng)在 包括流體利用工具的制造設(shè)施中使用的方法，該流體利用工具在升高的電壓下操作。
[0024] 本發(fā)明的其他方面、特征和實(shí)施方案從隨后的說明和隨附權(quán)利要求中將更充分明 了。
【附圖說明】
[0025] 圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實(shí)施方案的利用滲雜劑原料氣(feed gas)供應(yīng)布置 的離子注入系統(tǒng)的示意性表示圖。
[0026] 圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實(shí)施方案的利用滲雜劑原料氣供應(yīng)布置的離子注 入系統(tǒng)的示意性表示圖。
[0027] 圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實(shí)施方案的利用滲雜劑原料氣供應(yīng)布置的離子注 入系統(tǒng)的示意性表示圖。
[0028] 圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的又一個實(shí)施方案的利用滲雜劑原料氣供應(yīng)布置的離子注 入系統(tǒng)的示意性表示圖。
[0029] 圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實(shí)施方案的自動切換低于大氣壓的氣體傳送系統(tǒng)的 示意性表示圖。
[0030] 圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實(shí)施方案的自動切換組件的示意性表示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本公開內(nèi)容設(shè)及用于W增強(qiáng)離子注入系統(tǒng)的操作效率和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的方式將滲雜 劑源氣體供應(yīng)至離子注入系統(tǒng)的系統(tǒng)、裝置和方法。本公開內(nèi)容還設(shè)及實(shí)現(xiàn)氣體至離子注 入器的安全遠(yuǎn)程傳送的離子注入系統(tǒng)、裝置和方法。
[0032] 如本文中和隨附權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"W及"該"包括復(fù)數(shù)引 用，除非上下文中另有清楚指示。
[0033] 如在本文中關(guān)于本公開內(nèi)容的特征、方面和實(shí)施方案W各種方式闡述的，本公開 內(nèi)容在具體實(shí)施中可W被構(gòu)成為包含如下部分、或由如下部分組成，或由如下部分基本組 成:上述特征、方面和實(shí)施方案中的一些或全部，W及被集合W構(gòu)成本公開內(nèi)容的各種另外 的實(shí)施方式的元件和組件。本公開內(nèi)容相應(yīng)地設(shè)想到上述特征、方面和實(shí)施方案，或者上述 特征、方面和實(shí)施方案中所選的一種或多種的各種排列和組合均處于本公開內(nèi)容的范圍之 內(nèi)。
[0034] 在實(shí)施方案中，本公開內(nèi)容設(shè)及離子注入系統(tǒng)中的滲雜劑源氣體供應(yīng)，其中W提 供電壓隙（voltage gap)的安全且有效跨越的方式將滲雜劑源氣體從遠(yuǎn)程供應(yīng)容器提供至 離子注入系統(tǒng)。
[0035] 在典型的離子注入系統(tǒng)中，滲雜劑氣體供應(yīng)容器位于離子注入系統(tǒng)的氣體箱內(nèi)。 該氣體箱是在操作中與離子源單元結(jié)構(gòu)上相關(guān)聯(lián)且處于和離子源單元同樣高的電壓的一 個封罩。如果滲雜劑源氣體供應(yīng)遠(yuǎn)離離子注入器，在注入器之內(nèi)存在的電勢和在滲雜劑源 氣體供應(yīng)之內(nèi)存在的電勢之間將存在勢差。因此，當(dāng)氣體從滲雜劑源氣體供應(yīng)到達(dá)注入器 時(shí)，氣體必須跨越高電壓隙，例如，對于高能量注入器，從IkV最高至兆伏。跨越運(yùn)樣的電壓 隙是一個安全問題，因?yàn)闀l(fā)生可能的電弧或放電，特別是在用毒性氣體、易燃?xì)怏w或腐蝕 氣體操作時(shí)。
[0036] 本公開內(nèi)容提供實(shí)現(xiàn)從注入器工具封罩外部的一個位置有效且安全地傳送滲雜 劑源氣體的系統(tǒng)、方法和裝置。在用于本文所公開的離子注入系統(tǒng)的一個滲雜劑源氣體供 應(yīng)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括適合于被定位成與離子注入系統(tǒng)成遠(yuǎn)程關(guān)系的一個滲雜劑源氣體供 應(yīng)容器。運(yùn)樣的滲雜劑源氣體供應(yīng)容器可W是適合于存儲和分配待被使用的流體或化學(xué)試 劑的任何類型的容器。
[0037] 在一個實(shí)施方案中，滲雜劑源氣體供應(yīng)容器包括一個壓力調(diào)節(jié)的氣體存儲和分配 容器。已經(jīng)開發(fā)壓力調(diào)節(jié)的氣體存儲和分配容器，其中流體被包含在一個容器中，該容器具 有安置在其內(nèi)部體積中的一個流體壓力調(diào)節(jié)器(其中該調(diào)節(jié)器被稱為一個"內(nèi)部調(diào)節(jié)器"）。 運(yùn)樣的布置是有效的W允許流體W高壓力存儲，其中調(diào)節(jié)器可操作W僅當(dāng)被暴露至在調(diào)節(jié) 器的設(shè)定點(diǎn)之下的下游壓力時(shí)從容器排放流體。運(yùn)樣的內(nèi)部安置的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)在Wang等人 的美國專利6，101，816和6,089,027中更充分地描述并且^商標(biāo)￥4(：從4111公司（美國康涅 狄格州丹伯里)商業(yè)可得。
[0038] 上述類型的壓力調(diào)節(jié)的容器可W被布置有適當(dāng)?shù)脑O(shè)定點(diǎn)壓力的內(nèi)部調(diào)節(jié)器，W給 相應(yīng)的離子注入系統(tǒng)提供低壓力滲雜劑源氣體，W在向相關(guān)聯(lián)的離子注入系統(tǒng)工具分配滲 雜劑源氣體中提供增強(qiáng)的安全性。通過示例的方式，該供應(yīng)容器可W被調(diào)節(jié)壓力，W在從65 到90kPa的范圍內(nèi)的壓力下將滲雜劑源氣體供應(yīng)到離子注入器。
[0039] 在另一個實(shí)施方案中，滲雜劑源氣體供應(yīng)容器包括一個氣體存儲和分配容器，該 氣體存儲和分配容器包含對滲雜劑源氣體具有吸附親和性的物理吸收劑。在Tom等人的美 國專利5,518,528中描述了運(yùn)樣的氣體存儲和分配容器，其中氣體被吸收且存儲在流體存 儲和分配容器中的物理吸收劑上，且在分配狀態(tài)下從吸收劑上解吸附并且從容器中排放氣 體。在運(yùn)些系統(tǒng)中，氣體可W在低于大氣壓的壓力水平(典型地在約700托之下）下存儲且分 配氣體。運(yùn)樣類型的基于物理吸收劑的系統(tǒng)W商標(biāo)為SDS和SAGE從ATMIJnc.(美國康涅狄 格州丹伯里)商業(yè)可得。
[0040] 本公開內(nèi)容的源氣體供應(yīng)裝置可W適合于與任何適當(dāng)?shù)臐B雜劑源氣體或與用于 離子注入系統(tǒng)的線內(nèi)（in-1 ine)清潔的清潔材料(例如清潔劑，諸如NF3或XeF2)-起使用。例 如，滲雜劑源材料可W包括選自由神化氨、憐化氨、=氣化棚、四氣化二棚、甲錯燒、乙棚燒、 一氧化碳、二氧化碳、四氣化錯、四氣化娃和硅烷組成的組的滲雜劑源氣體。本公開內(nèi)容設(shè)