專利名稱：汽化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生蒸汽且將其傳送到高真空腔室內(nèi)的蒸汽接收裝置中。本發(fā)明還涉 及將可離子化蒸汽傳送到高電壓離子源，所述高電壓離子源提供在半導(dǎo)體裝置和材料的制 造中用于離子植入的離子束。本發(fā)明尤其涉及用于汽化和離子化形成含有相關(guān)物質(zhì)的多個 原子的分子離子的材料的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)中，常常需要將蒸汽形式的高毒性不穩(wěn)定材料傳送到高真空系統(tǒng)內(nèi)的裝置 或襯底材料。有必要周期性地對所述裝置提供服務(wù)以便進(jìn)行零件的清潔或替換，且有必要 再填充或替換蒸汽源且執(zhí)行維護(hù)服務(wù)。每次再填充或服務(wù)都需要分離和再嚙合真空密封， 且需要執(zhí)行再鑒定測試以確保安全性。具有許多嚴(yán)格要求的所述蒸汽傳送的特別重要的實(shí)例為處理用于制造半導(dǎo)體裝 置的摻雜材料。在此情形中，有必要由在室溫下具有低蒸汽壓的高毒性固體材料以精確受 控流量來產(chǎn)生蒸汽流。這需要小心加熱固體以產(chǎn)生升華且需要小心處理蒸汽，這是由于流 程中存在解離、不當(dāng)冷凝的風(fēng)險以及在與其它物質(zhì)接觸時存在蒸汽反應(yīng)的風(fēng)險。還需要用 以確保人員安全性的裝備。需要用于所述蒸汽傳送的改良系統(tǒng)。具體說來，需要用于離子束植入系統(tǒng)的改良的蒸汽傳送，其中在離子源中離子化 的蒸汽產(chǎn)生離子束，所述離子束經(jīng)加速、質(zhì)量分析且被輸送到目標(biāo)襯底。對于所述離子化系 統(tǒng)，尤其需要滿足所有要求，同時延長可用時間(即所需服務(wù)之間的時間)。此舉的有利方 式為提供使用高反應(yīng)性試劑的系統(tǒng)的組件的厘位清潔，但這會引入其它安全顧慮。還需要安全且可靠的蒸汽傳送系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使同一設(shè)備能夠與具有不同汽化溫 度的許多不同源材料一起使用。另外，需要一種自獲自供應(yīng)者的饋入材料的傳送有效且安全地進(jìn)展為與裝載饋入 材料的汽化器的蒸汽接收系統(tǒng)相連接的方式。優(yōu)選以標(biāo)準(zhǔn)化方式來實(shí)施此操作，以確保人 員的熟悉度。在所述情況中，以適于執(zhí)行離子束植入的流量將十硼烷和十八硼烷蒸汽流和碳硼 烷蒸汽流提供給離子源以產(chǎn)生硼植入物的情形具有所有前述需要。更一般說來，在提供用于半導(dǎo)體制造的大分子的蒸汽流時同樣出現(xiàn)所述需要。實(shí) 例包括以下分子的蒸汽流用于(例如)砷和磷的η型摻雜的大分子；用于共植入過程的碳 的大分子，其中碳抑制所植入的摻雜物質(zhì)的擴(kuò)散，或吸除(截獲)雜質(zhì)，或非晶化襯底的晶 格；用于晶體結(jié)構(gòu)的所謂“應(yīng)力工程”(例如，針對PMOS晶體管應(yīng)用晶體壓縮，或針對NMOS 晶體管應(yīng)用晶體拉伸)的碳的大分子或其它分子；和用于其它目的(包括在半導(dǎo)體制造中 的退火步驟期間的熱預(yù)算和不當(dāng)擴(kuò)散的減少)的大分子。
此等需要適用于使用離子束植入的實(shí)施例，且在適用的情況下，還適用于硼和用 于原子層沉積或產(chǎn)生其它類型的層或沉積物的其它物質(zhì)的大分子沉積。例如，用于此操作 的技術(shù)可使用等離子體浸沒，其包括PLAD (等離子體摻雜)、PPLAD (脈沖等離子體摻雜) 和PI3 (等離子體浸沒離子植入)；原子層沉積(ALD)；或化學(xué)氣相沉積(CVD)。在計算機(jī)芯片、計算機(jī)存儲器、平板顯示器、光伏打裝置和其它產(chǎn)品的制造中，剛 描述的需要和現(xiàn)將描述的本發(fā)明方面重要地應(yīng)用于在半導(dǎo)體襯底中以淺深度制造高密度 半導(dǎo)體裝置(包括CMOS和NMOS晶體管和存儲器IC)。工業(yè)中的其它程序(涉及蒸汽或過程氣體的產(chǎn)生和將其傳送到蒸汽或氣體消耗 裝置)同樣可獲益于本文所呈現(xiàn)的特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面為一種汽化器單元，其具有加熱器且經(jīng)構(gòu)造以含有固體饋入材料 且將所述固體饋入材料加熱到產(chǎn)生待離子化的蒸汽的溫度，所述汽化器單元經(jīng)構(gòu)造以垂直 懸掛且包含具有固體接收容積的罐體和可卸頂部閉合部件，所述頂部閉合部件界定安裝臺 處罐的安裝表面和允許蒸汽自罐流到安裝臺的閥，其中用于汽化罐體中的固體材料的加熱 器位于可卸頂部閉合部件中，且用以將所述頂部閉合部件的閥維持在高于固體材料的加熱 溫度的溫度下。實(shí)施例可具有以下特征中的一個或一個以上特征。閥包含導(dǎo)熱鋁且以與加熱器的傳導(dǎo)熱傳遞關(guān)系來安置，以將經(jīng)過閥的蒸汽通路維 持在高于所汽化的固體材料的溫度的溫度下。汽化器具有單一加熱區(qū)，其包含由頂部閉合部件所安裝的一個或一個以上加熱元 件。加熱器包含在頂部閉合部件中的容器內(nèi)的筒式加熱器。用于在安裝臺處安裝汽化器的可卸緊固件與可手動操作閉合裝置組合，所述閉合 裝置具有防止蒸汽自汽化器流動的閉合位置，所述閉合裝置與防止接近的裝置相關(guān)聯(lián)，所 述防止接近的裝置防止工作人員在所述閉合裝置不處于閉合位置時接近所安裝的汽化器 的可卸緊固件，藉以在卸下汽化器時防止毒性蒸汽自汽化器流動?？尚毒o固件包含可與安裝臺所關(guān)聯(lián)的配合配件嚙合的固持螺釘或螺帽的型式，且 防止接近的裝置包含與閉合裝置的部件相依移動的防止接近的蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配 置以使得能夠接近固持螺釘或螺帽，以便僅當(dāng)閉合裝置在閉合位置中時拆卸汽化器。彈簧加載的氣動可操作閥安裝在汽化器上，以允許蒸汽自汽化器流動，且閉合裝 置為機(jī)械超控裝置，所述機(jī)械超控裝置經(jīng)構(gòu)造以不考慮氣動壓力的存在將氣動可操作閥推 動到閉合位置。汽化器包括正常閉合的氣動閥，所述正常閉合的氣動閥用于響應(yīng)汽化器控制系統(tǒng) 來控制來自汽化器的蒸汽流，且針對氣動連接，可將汽化器連接到與安裝臺所關(guān)聯(lián)的壓縮 空氣的通路，所述安裝臺具有適于與汽化器的對應(yīng)密封表面配合的密封表面，以用于打開 氣動閥的壓縮空氣的充分連接取決于對應(yīng)密封表面密封在一起的方式，各密封表面圍繞用 于蒸汽流和用于壓縮空氣兩者的端口，藉以防止氣動閥在蒸汽可流到大氣中的情形下打 開。
汽化器經(jīng)構(gòu)造用于搭配經(jīng)構(gòu)造以與一組攜載不同固體饋入材料的不同汽化器一 起使用的系統(tǒng)來使用，所述汽化器具有表示其內(nèi)含物的特性物理特征，所述物理特征適于 由辨識系統(tǒng)來辨識，使得汽化器控制系統(tǒng)可在適于所辨識的汽化器的內(nèi)含物的條件下操作。汽化器以取決于汽化器的專用內(nèi)含物的獨(dú)特型式攜載一種或一種以上開關(guān)致動 器形成物(switch actuator formation)，所述形成物適于與包含一組可致動開關(guān)的辨識 系統(tǒng)相互作用。汽化器包含一組汽化器，此組汽化器分別專用于具有不同汽化溫度和用于辨識的 不同特性物理特征的不同固體饋入材料。所述組中的一個汽化器專用于十硼烷且另一汽化器專用于十八硼烷。所述組中的一個汽化器專用于硼烷，且所述組中的另一汽化器專用于碳硼烷。汽化器具有溫度限制開關(guān)，所述溫度限制開關(guān)經(jīng)設(shè)定為處于正常汽化溫度以上且 在汽化器所專用的各別固體材料的危險溫度以下的安全溫度。所述組中的一個汽化器專用于十硼烷且另一汽化器專用于十八硼烷，且所述限制 開關(guān)的溫度設(shè)定分別為約50C和140C。本發(fā)明的另一方面為一種加熱汽化器單元，其可在減壓下操作以汽化饋入材料且 對另一裝置提供蒸汽，所述汽化器單元包含具有側(cè)壁和底部壁(由其內(nèi)表面界定)的底部 區(qū)、饋入材料接收、汽化空腔，和界定可移除閉合物和用于將蒸汽自所述單元傳送到另一裝 置的蒸汽通路的頂部區(qū)，所述頂部區(qū)和底部區(qū)在組裝時經(jīng)構(gòu)造以在汽密(vapor-tight)界 面處嚙合，其中汽化器罐單元的頂部區(qū)和底部區(qū)都包含導(dǎo)熱金屬，電阻加熱器位于頂部區(qū) 中，所述頂部區(qū)經(jīng)構(gòu)造且配置為與底部區(qū)的界面的熱分配器，所述界面為導(dǎo)熱的，其適于將 熱傳輸?shù)降撞繀^(qū)以汽化饋入材料，且底部區(qū)的側(cè)壁和底部壁經(jīng)構(gòu)造以將自界面所接收的熱 分配到暴露于饋入材料的空腔的表面，以在材料的數(shù)量減少時加熱和汽化材料，所述單元 經(jīng)構(gòu)造以建立自底部區(qū)的底部壁的汽化溫度到頂部區(qū)中的蒸汽出口通路處的較高溫度的 大體正向熱梯度。此方面的實(shí)施例可具有以下特征中的一個或一個以上特征至少，汽化器罐的底部區(qū)經(jīng)構(gòu)造以用作饋入材料的運(yùn)輸容器。汽化器的頂部區(qū)中的加熱器包含通過緊密配合頂部區(qū)的金屬主體的開口而安置 的一組筒式加熱器元件，所述筒式加熱器元件實(shí)質(zhì)上包含用于汽化底部區(qū)中的材料的唯一 熱源。存在駐留于底部區(qū)的空腔中的可汽化饋入材料，所述材料包含在室溫下具有低蒸 汽壓的固體材料?？善腆w材料包含具有硼、碳、磷或砷的多個原子的分子。固體材料為十硼烷(BltlH14),所述單元經(jīng)構(gòu)造以維持底部區(qū)的底部壁與頂部區(qū)中 的蒸汽出口通路之間的溫差為約5C。固體材料為十硼烷(BltlH14)，所述單元與控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造以 在十硼烷汽化范圍內(nèi)加熱底部區(qū)的底部壁直到約40C的操作極限。固體材料為十硼烷(BltlH14)，所述單元與具有約50C的設(shè)定的過溫限制開關(guān)相關(guān) 聯(lián)，所述過溫限制開關(guān)經(jīng)配置為安全裝置，以防止單元的頂部區(qū)的過度加熱。
固體材料為十八硼烷(B18H22),所述單元經(jīng)構(gòu)造以維持底部區(qū)的底部壁與頂部區(qū) 中的蒸汽出口通路之間的溫差為約10C。固體材料為十八硼烷(B18H22)，所述單元與控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，所述控制系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造 以在十八硼烷汽化范圍內(nèi)加熱底部單元的底部壁直到約120C的操作極限。固體材料為十八硼烷(B18H22)，所述單元與具有約140C的設(shè)定的過溫限制開關(guān)相 關(guān)聯(lián)，所述過溫限制開關(guān)經(jīng)配置為安全裝置，以防止單元的頂部區(qū)的過度加熱。固體材料為碳硼烷。材料為C2BltlH12。材料為C4B12H2215組裝單元的界面由真空密封所界定，且位于密封外部(密切接觸分別由單元的頂 部區(qū)和底部區(qū)所界定的金屬表面)，與歸因于匹配表面中的顯微缺陷的壓力顯微開口間隙 嚙合的金屬表面由來自大氣的空氣所填充，由嚙合金屬表面所界定的界面的部分提供自頂 部區(qū)到定界材料接收、汽化空腔的底部區(qū)的表面的主要熱傳遞路徑。頂部區(qū)和底部區(qū)在界面處界定實(shí)質(zhì)上平坦的匹配表面，所述匹配表面由大量安裝 螺釘強(qiáng)壓在一起，所述底部區(qū)包含大體圓柱形容器，所述大體圓柱形容器具有具有實(shí)質(zhì)上 均勻厚度的側(cè)壁。熱檢測器位于單元的底部壁處且適于與其連接，以控制供應(yīng)給頂部區(qū)中的加熱器 的電力，以使得能夠?qū)卧牡撞勘诘臏囟染S持在選定的設(shè)定點(diǎn)。電信號導(dǎo)體自檢測器延伸到單元的頂部區(qū)與底部區(qū)之間的界面，所述頂部區(qū)和底 部區(qū)在適當(dāng)位置攜載匹配電連接器部分，以在頂部區(qū)和底部區(qū)的匹配表面集合在一起時自 動地彼此嚙合。導(dǎo)體凹入底部區(qū)的導(dǎo)熱壁的表面上的向上延伸凹槽中。響應(yīng)單元的底部壁處的熱檢測器的封閉回路溫度控制器控制供應(yīng)給頂部區(qū)中的 加熱器的電力，以使得能夠?qū)卧撞康臏囟染S持在選定的設(shè)定點(diǎn)。加熱頂部區(qū)中的蒸汽通路具有經(jīng)暴露以自汽化空腔接收蒸汽的蒸汽接收部分，初 始部分大體向上延伸，接著向大體橫向延伸的蒸汽傳送部分彎曲。加熱器包含大體上與蒸汽通路的向上延伸部分平行地延伸的筒式加熱器元件，至 少一個筒式加熱器元件位于蒸汽通路的橫向延伸傳送部分的每一側(cè)，且至少一個筒式加熱 器元件位于與通路的橫向延伸傳送部分的方向相反的頂部區(qū)的一側(cè)，所述加熱器元件與界 定蒸汽通路的表面存在導(dǎo)熱關(guān)系。允許蒸汽自單元流動的閥存在于蒸汽通路的彎曲區(qū)域中，所述閥的表面與加熱器 存在導(dǎo)熱關(guān)系。所述閥為氣動可操作波紋管閥(bellows valve) 0用于在另一蒸汽接收裝置的安裝臺處安裝所述單元的可卸緊固件，和可手動操作 閉合裝置，所述單元的閉合裝置具有超控波紋管閥且防止蒸汽經(jīng)由蒸汽通路流動的閉合位 置，所述閉合裝置與防止接近的裝置相關(guān)聯(lián)，所述防止接近的裝置防止工作人員在所述閉 合裝置不處于閉合位置時接近所安裝的汽化器的可卸緊固件，藉以防止在卸下所述單元時 毒性蒸汽自所述單元流動?？尚毒o固件包含可與安裝臺所關(guān)聯(lián)的配合配件嚙合的固持螺釘?shù)男褪?，且防止接近的裝置包含與閉合裝置的部件相依移動的防止接近的蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配置以使 得能夠接近固持螺釘，以便僅當(dāng)閉合裝置在閉合位置中時拆卸所述單元。蒸汽通路的傳送部分經(jīng)由向外的橫向突出物延伸，所述向外的橫向突出物經(jīng)構(gòu)造 以在另一蒸汽接收裝置的預(yù)定構(gòu)造的容器中互配合。向外的橫向突出物經(jīng)構(gòu)造以承受單元的重量，且當(dāng)突出物與容器嚙合時用作單元 的支撐物。向外的橫向突出物的末端表面經(jīng)構(gòu)造以與另一蒸汽接收裝置的匹配表面一起來 界定密封。螺釘通路經(jīng)構(gòu)造以接收安裝螺釘，所述安裝螺釘能夠旋擰至另一裝置中，以使末 端表面與另一裝置的匹配表面相抵，從而建立密封且提供穩(wěn)定力。另一裝置是維持在與汽化器單元的溫度不同的溫度下，其中熱絕緣防止經(jīng)由向外 的橫向突出物在單元與另一裝置之間進(jìn)行熱傳遞。熱絕緣包括圍繞突出物的絕緣套管部分，和安置在突出物的末端與界定蒸汽接收 裝置的蒸汽接收通路的壁之間的絕緣末端部分。為了在單元與外部控制和電力電路之間實(shí)施電連接，汽化器單元攜載在預(yù)定位置 中的電連接器，以嚙合另一裝置上的預(yù)定位置的匹配連接器，汽化器單元上的連接器的預(yù) 定位置通過汽化器單元在使橫向突出物與另一裝置的容器嚙合的方向上的移動來實(shí)現(xiàn)連 接器的自動連接。連接器包括連接元件，所述連接元件用于將壓縮空氣連接到用于致動單元的氣動 閥的單元。向外橫向延伸的突出物具有對準(zhǔn)表面，所述對準(zhǔn)表面經(jīng)構(gòu)造以可滑動地嚙合另一 裝置的容器的匹配對準(zhǔn)表面，從而引導(dǎo)單元與另一裝置的嚙合。汽化器單元經(jīng)構(gòu)造以在不存在周圍熱絕緣的情況下用作運(yùn)輸罐，且在用作汽化器 期間是安置在熱絕緣內(nèi)。本發(fā)明的另一方面為一種單元，所述單元經(jīng)構(gòu)造為加熱釋放容器或汽化器以釋放 或汽化材料，且將所釋放的氣體或蒸汽提供給另一裝置，所述單元界定適于由單元的電阻 加熱器加熱的材料接收區(qū)域，且界定用于將氣體或蒸汽自單元傳送到另一裝置的氣體或蒸 汽通路，其中蒸汽通路的傳送部分經(jīng)由向外橫向延伸突出物延伸，所述向外橫向延伸突出 物經(jīng)構(gòu)造以在氣體或蒸汽接收裝置的預(yù)定構(gòu)造的容器中互配合，所述橫向突出物經(jīng)構(gòu)造以 承受單元的重量且當(dāng)突出物與容器嚙合時用作單元的支撐物，突出物的末端表面經(jīng)構(gòu)造 以與另一裝置的匹配表面一起來界定密封，且其中為了在單元與外部控制和電力電路之間 實(shí)施電連接，所述單元攜載在預(yù)定位置中的電連接器，以嚙合另一裝置上的預(yù)定位置的匹 配連接器，所述單元上的連接器的預(yù)定位置通過單元在使橫向突出物與另一裝置的容器嚙 合的方向上的移動來實(shí)現(xiàn)連接器的自動連接。本發(fā)明的此方面的實(shí)施例可具有以下特征中的一個或一個以上特征所述單元經(jīng)構(gòu)造為用于待分配或汽化的材料的運(yùn)輸罐。向外橫向延伸突出物具有對準(zhǔn)表面，所述對準(zhǔn)表面經(jīng)構(gòu)造以可滑動地嚙合另一裝 置的容器的匹配對準(zhǔn)表面，從而引導(dǎo)單元與另一裝置的嚙合。連接器包括連接元件，所述連接元件用于將壓縮空氣連接到用于致動單元的氣動閥的單元。氣動可操作波紋管閥沿通路安置。提供用于在另一裝置的安裝臺處安裝所述單元的可卸緊固件，和可手動操作閉合 裝置，所述單元的閉合裝置具有超控波紋管閥且防止經(jīng)由通路流動的閉合位置，所述閉合 裝置與防止接近的裝置相關(guān)聯(lián)，所述防止接近的裝置防止工作人員在所述閉合裝置不處于 閉合位置時接近所安裝的單元的可卸緊固件，藉以防止在卸下所述單元時毒性氣體或蒸汽 自所述單元流動?？尚毒o固件包含可與安裝臺所關(guān)聯(lián)的配合配件嚙合的固持螺釘?shù)男褪?，且防止?近的裝置包含與閉合裝置的部件相依移動的防止接近的蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配置以使 得能夠接近固持螺釘，以便僅當(dāng)閉合裝置在閉合位置中時拆卸所述單元。螺釘通路經(jīng)構(gòu)造以接收安裝螺釘，所述安裝螺釘能夠旋擰至另一裝置中，以使末 端表面與另一裝置的匹配表面相抵，從而建立密封且提供穩(wěn)定力。在與維持在與罐單元的溫度不同的溫度下的另一裝置一起使用時，熱絕緣防止在 單元與另一裝置之間進(jìn)行熱傳遞。在汽化器的形式中(所述汽化器包含具有由內(nèi)部表面所界定的側(cè)壁和底部壁的 底部區(qū)、饋入材料接收、汽化空腔，和界定可移除閉合物和用于將蒸汽自單元傳送到另一裝 置的蒸汽通路的頂部區(qū))，所述頂部區(qū)和底部區(qū)在組裝時經(jīng)構(gòu)造以在汽密界面處嚙合自頂 部區(qū)突出的向外橫向延伸突出物。本發(fā)明的另一方面為一種用于與經(jīng)抽真空的蒸汽接收系統(tǒng)一起使用的固體材料 的汽化器單元，所述單元具有界定固體接收汽化容積的底部區(qū)，和界定閉合物的頂部區(qū)，所 述頂部單元和底部單元包含傳導(dǎo)金屬，用于汽化器的加熱器單獨(dú)位于頂部可卸閉合區(qū)中， 其通過跨越頂部區(qū)與底部區(qū)之間的界面且經(jīng)由界定底部區(qū)的周邊側(cè)壁和底部壁進(jìn)行導(dǎo)熱 來加熱底部區(qū)的底部處的表面。本發(fā)明的此方面的實(shí)施例可具有以下特征中的一個或一個以上特征加熱器包含安裝在金屬頂部區(qū)中的凹座中的筒式加熱器。
蒸汽通路包括軸向延伸的入口區(qū)，和在頂部區(qū)內(nèi)的閥，所述筒式加熱器包含平行 于入口區(qū)且在入口區(qū)旁延伸的狹長元件，且所述閥與其存在導(dǎo)熱關(guān)系。本發(fā)明的另一方面包含一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含與流動界面裝置組合的汽化器， 所述流動界面裝置界定用于可移除地接收汽化器且與汽化器連通的安裝臺，且聯(lián)鎖系統(tǒng)具 有防止在安裝臺處毒性蒸汽意外流到大氣中的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的此方面的實(shí)施例可具有以下特征中的一個或一個以上特征。汽化器包括用于在安裝臺處安裝汽化器的可卸緊固件，和可手動操作閉合裝置， 所述閉合裝置具有防止蒸汽自汽化器流動的閉合位置，所述閉合裝置與防止接近的裝置相 關(guān)聯(lián)，所述防止接近的裝置防止工作人員在所述閉合裝置不處于閉合位置時接近所安裝的 汽化器的可卸緊固件，藉以防止在卸下汽化器時毒性蒸汽自汽化器流動。可卸緊固件包含可與安裝臺所關(guān)聯(lián)的配合配件嚙合的固持螺釘或螺帽的型式，且 防止接近的裝置包含與閉合裝置的部件相依移動的防止接近的蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配 置以使得能夠接近固持螺釘或螺帽，以便僅當(dāng)閉合裝置在閉合位置中時拆卸汽化器。彈簧加載的氣動可操作閥安裝在汽化器上，以允許蒸汽自汽化器流動，且閉合裝置為機(jī)械超控裝置，所述機(jī)械超控裝置經(jīng)構(gòu)造以不考慮氣動壓力的存在將氣動可操作閥推 動到閉合位置。界面裝置經(jīng)構(gòu)造以與一組不同的汽化器一起使用，所述汽化器攜載具有不同汽化 溫度的不同固體饋入材料，系統(tǒng)包括辨識系統(tǒng)，所述辨識系統(tǒng)經(jīng)配置以辨識表示所安裝的 汽化器的內(nèi)含物的汽化器的特性物理特征，且使汽化器控制系統(tǒng)在適于所辨識的汽化器的 內(nèi)含物的條件下操作。辨識系統(tǒng)包含當(dāng)汽化器在安裝位置中時暴露于汽化器的一組可致動開關(guān)，所述開 關(guān)組適于與汽化器協(xié)作，所述汽化器以取決于汽化器的內(nèi)含物的獨(dú)特型式攜載一個或一個 以上開關(guān)致動器形成物。所述系統(tǒng)包括一組的一個以上汽化器單元，所述組的汽化器專用于分別含有具有 不同汽化溫度的不同固體饋入材料，所述汽化器單元具有用于辨識的不同特性物理特征。離子源安裝在真空腔室內(nèi)，流動界面裝置經(jīng)構(gòu)造以傳輸用于所述離子源的蒸汽。離子源在離子植入器系統(tǒng)中，以提供用于植入的離子。
離子源將離子提供給用于植入目標(biāo)襯底中的射束線。本發(fā)明的另一方面包含前述描述中任一者的汽化器、汽化器單元或汽化器系統(tǒng)， 其含有能夠形成包含簇分子的可離子化蒸汽的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含前述描述中任一者的汽化器、汽化器單元或汽化器系統(tǒng)， 其與能夠離子化自包含簇分子的固體材料所產(chǎn)生的蒸汽的離子源相組合。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有包含C14H14、C16H10, C16H12, C16H20, C18H14或C18H38的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有包含用于N型摻雜的化合物的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有包含砷、磷或銻簇化合物的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有固體饋入材料，所述固體饋入材料包含能夠形成AnHx+或AnRHx+形式的離子的砷 或磷化合物，其中η和χ為整數(shù)，其中η大于4且χ大于或等于0，且A為As或P，且R為不 含有磷或砷的分子且其對離子植入過程無害。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有固體饋入材料，所述固體饋入材料包含選自由膦(phosphane)、有機(jī)膦和磷化物 組成的群組的磷化合物。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有包含P7H7的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器 系統(tǒng)，其含有固體饋入材料，所述固體饋入材料包含銻化合物，所述銻化合物包含三甲銻 (trimethylstibine)。本發(fā)明的另一方面包含先前所描述的任何類型的汽化器、汽化器單元或汽化器系 統(tǒng)，其含有包含Sb(CH3)C3的固體饋入材料。本發(fā)明的另一方面包含一種處理半導(dǎo)體裝置或材料的方法，其包含使用前述描述中任一者的汽化器、汽化器單元或汽化器系統(tǒng)來產(chǎn)生簇離子，和在處理中使用所述離子，所 述處理尤其為包含離子植入且尤其離子束植入的處理。在以下附圖和描述中闡明了前述特征的一個或一個以上實(shí)施例的細(xì)節(jié)。通過描述 和圖式且通過權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。


圖1為包含外部汽化器、在高真空腔室內(nèi)的蒸汽接收裝置和在此等組件之間的流 動界面系統(tǒng)的蒸汽傳送配置的示意性側(cè)視圖。圖IA為適用于圖1的系統(tǒng)中的汽化器的示意性側(cè)視圖。圖IB為另一汽化器的側(cè)視圖。圖IB還展示經(jīng)定位以接收和支撐汽化器的蒸汽接 收支撐部件(其可為類似于圖1的流動界面裝置的流動界面裝置)的一部分。圖IC展示當(dāng)互相配合以支撐汽化器時圖IB的組件。圖ID為圖IB和IC的汽化器的實(shí)施例的側(cè)視圖，其中以幻影來展示可移除熱絕緣 體夾套，而圖IE為經(jīng)由汽化器中心的汽化器的垂直橫截面。圖IF為側(cè)視圖，且圖IG為此汽化器的底部區(qū)的俯視圖，而圖IH為在圖IE中的線 1H-1H上所截取的汽化器的水平橫截面。圖II為圖解透視圖，其中截去部分說明汽化器單元中的熱傳遞路徑，而圖IJ為圖 II的一部分的放大圖。圖2為具有類似于圖1的流動界面系統(tǒng)的流動界面系統(tǒng)的配置的示意性仰視平面 圖，且所述配置提供用于經(jīng)由共同蒸汽傳送路徑來供應(yīng)蒸汽的兩個汽化器的安裝臺。圖3為具有類似于圖2的流動界面系統(tǒng)的流動界面系統(tǒng)且并有流量控制和汽化器 加熱系統(tǒng)(通過其可選擇性地維持來自兩個汽化器中的每一者的所要蒸汽流量)的配置的 示意性仰視圖。圖4為具有類似于圖2的流動界面系統(tǒng)的流動界面系統(tǒng)的配置的示意性仰視圖， 所述配置并有反應(yīng)性氣體源和防止流動的共連通的流動停止裝置。圖5為具有類似于圖1的流動界面系統(tǒng)的流動界面系統(tǒng)(其展示為與高真空腔室 內(nèi)的離子源成為一體)且具有外部反應(yīng)性清潔氣體產(chǎn)生器和防止流動的共連通的流動停 止裝置的配置的示意性側(cè)視圖。圖6為具有離子源系統(tǒng)(其具有與圖3的流量控制和雙汽化器特征組合的圖5的 特征)的配置的示意性仰視平面圖。圖6A為實(shí)施圖6的特征且包括吹掃氣體配置的閥和通路示意性圖。圖7為類似于圖6的視圖，但展示所安裝的圖IB至IE中所示的類型的兩個汽化 器。圖7還示意性展示實(shí)現(xiàn)一次僅選擇一個蒸汽通路的短管型閥。圖7A為俯視圖，且圖7B為圖7的流動傳送系統(tǒng)的實(shí)施例的水平橫截面圖。圖7C為封閉系統(tǒng)的透視圖，其說明打開所述封閉系統(tǒng)的罩蓋以接近安裝在所述 系統(tǒng)中的兩個汽化器。圖8為封閉體經(jīng)移除的圖7C的系統(tǒng)的透視圖。圖9和10為適用于流動傳送系統(tǒng)中的汽化器的相反方向的透視圖。圖IlA至圖IlF為一連串說明氣動閥和手動超控裝置和汽化器的緊固螺釘?shù)牟煌恢玫膱D。圖12為圖ID和IE的汽化器的外部的透視圖，而圖12A為連接特征的軸線方向上 的部分垂直側(cè)視圖，圖12B為圖12A中所示的電連接銷的組的詳圖，圖12C為正交于圖12 所截取的圖12和圖12A的汽化器的垂直側(cè)視圖，圖12D為汽化器的俯視圖，且圖12E為用 以將罩蓋組裝到汽化器的頂部部分和將頂部部分組裝到汽化器的底部部分的機(jī)器螺釘?shù)?透視圖。圖13為圖ID的汽化器的垂直橫截面圖，其還展示流動界面裝置的一部分(汽化 器安裝在此處)。圖13A為在蒸汽接收裝置(諸如圖13的蒸汽接收裝置)中包含汽化器的突出部 件的經(jīng)支撐熱絕緣連接的部分的分解簡圖，而圖13B展示經(jīng)組裝的部分，且圖13C和13D分 別為如圖13A中所示所截取的突出部件和圓周絕緣部件的端視圖。圖14和14A為在圖12D的線14_14和14A-14A上所截取的圖12的汽化器的正交 圖解垂直剖視圖，其展示打開允許桿與將汽化器緊固到流動界面裝置的水平螺釘?shù)年P(guān)系。圖15-15D為一系列透視圖，其說明拆卸圖ID和IE的汽化器以使得能夠在傳送到 客戶之前進(jìn)行再填充的步驟。圖16為汽化器中使用O-C2BltlH12固體饋入材料的離子的射束電流-質(zhì)量的曲線圖。 其是根據(jù)上文由系統(tǒng)所引用的霍爾斯基(Horsky)教示且依照圖5和圖7-8由電子沖擊離 子化產(chǎn)生的。
具體實(shí)施例方式參看圖1，界面系統(tǒng)的流動界面裝置10與高真空腔室20相連接，且包含位于真空 腔室外部的部分8，和突出到真空腔室中的延伸部分9。部分8提供安裝臺12，在所述安裝 臺12處，外部汽化器14可移除地安裝在氣密界面I處。汽化器14具有特定罐型，所述罐型具有含有待汽化的饋入材料的加料的底部區(qū)， 和可移除的頂部部件。頂部部件與在19處所圖解展示的汽化器加熱器相關(guān)聯(lián)。界面系統(tǒng) 包括加熱器控制電路33，所述加熱器控制電路33控制供應(yīng)給汽化器加熱器(其由饋入材料 產(chǎn)生蒸汽)的電力P14。蒸汽流程16自汽化器經(jīng)由界面I、經(jīng)由鄰近的停止閥15、自此經(jīng)由 部分8和延伸部分9而延伸到界面裝置10中。延伸部分9在真空密封的密封21處密封到 真空腔室20的外殼。在延伸部分9與高真空腔室內(nèi)的蒸汽接收裝置22之間形成密封的可分離連接。此 連接點(diǎn)稱作界面II。通過此配置，使得在不干擾流動界面裝置10與高真空腔室20的外殼的連接處的 密封21的情況下，有可能進(jìn)行外部汽化器14和蒸汽接收裝置22的迅速移除和服務(wù)。盡管 為了對蒸汽接收裝置22執(zhí)行服務(wù)而在界面II處進(jìn)行重復(fù)的流動斷開和再連接，但界面II 并不由于其位置而對工作人員造成潛在泄漏危險。在可能發(fā)生泄漏的任何程度上，泄漏都 被定界在高真空腔室20內(nèi)，且由其真空泵和關(guān)聯(lián)的流出物處理系統(tǒng)25移除。在系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，在界面II處，通過蒸汽接收裝置的安裝移動而在高真空 腔室內(nèi)實(shí)施連接。在圖1的實(shí)例中，通過沿路徑A移動直到蒸汽接收裝置22在密封的可卸 連接23處密封到真空腔室20的表面上為止來安裝裝置22。當(dāng)通過此運(yùn)動來安裝蒸汽接收
12裝置時，蒸汽接收裝置22經(jīng)構(gòu)造以在界面II處與延伸部分9嚙合且密封。舉例來說，通過 使緊密配合的表面匹配，可使蒸汽接收裝置經(jīng)構(gòu)造以有效地形成迷宮式真空密封。類似地， 在不干擾流動界面裝置10與真空腔室20的外殼的密封21的情況下，以破壞界面II處的 密封的方式，通過沿路徑A的相對運(yùn)動而將蒸汽接收裝置22構(gòu)造為可自真空腔室移除。再次參看圖1，在優(yōu)選實(shí)施例中，流動界面裝置10經(jīng)構(gòu)造以接受含有待汽化的不 同材料的汽化器。每一汽化器都攜載溫度傳感器，通過所述溫度傳感器來感測汽化器的溫 度T14,且將溫度T14發(fā)送到界面系統(tǒng)的汽化器加熱器控制電路33。盡管所述溫度傳感器展 示為感測單元的頂部溫度，但可代替地將其定位以有利地感測底部附近的溫度，或可監(jiān)視 此兩個位置。每一汽化器專用于特定源材料，且攜載識別符裝置30。流動界面裝置10具有 補(bǔ)充辨識裝置32。辨識裝置32將控制信號C14提供給汽化器加熱器控制電路33，對此作出 響應(yīng)，控制電路33建立用于加熱各別饋入材料的安全溫度范圍，其包括將電力施加到特定 汽化器的加熱器的上限。作為實(shí)例，在優(yōu)選實(shí)施例中，流動界面裝置10經(jīng)構(gòu)造以接收專用 于分別含有十硼烷和十八硼烷的汽化器14'和14"。所述汽化器攜載顯著不同的識別裝 置30。當(dāng)將汽化器安裝于界面裝置10時，辨識裝置32辨識汽化器14'或14"，且提供各 別控制信號C14‘或C14“。在適當(dāng)實(shí)施例中，例如，由十硼烷汽化器所觸發(fā)的辨識信號C14' 將加熱器控制電路33設(shè)定為用于汽化十硼烷的適當(dāng)加熱范圍，且防止約35C以上的汽化器 的加熱，而由十八硼烷汽化器所觸發(fā)的辨識信號C14“將加熱器控制電路33設(shè)定為用于汽 化十八硼烷的適當(dāng)加熱范圍，且防止135C以上的汽化器的加熱。專用于其它材料的其它汽 化器攜載其它可辨識的識別符，以使得界面控制單元設(shè)定其它溫度或其它適當(dāng)操作條件。在優(yōu)選實(shí)施例中，流動界面裝置10包含導(dǎo)熱主體，其例如由已切削的鋁塊形成部 分來形成。當(dāng)安裝閥時，導(dǎo)熱塊有效地用作所述閥的閥主體。經(jīng)過主體的真空密封蒸汽路 徑自界面I延伸到界面II。主體與在11處所圖解展示的加熱器熱接觸，其由電路13來控 制。電路13具有來自汽化器14的溫度輸入T14，和來自流動界面裝置10的傳導(dǎo)主體的溫 度輸入T1(l。電路13適于控制加熱器11，從而將傳導(dǎo)主體維持在受控溫度下，例如，維持在 各別汽化器14的溫度以上但在安全溫度以下的溫度，例如，在所汽化的各別材料的解離溫 度以下的溫度。系統(tǒng)的加熱器可具有各種形式，例如，習(xí)知的電筒式或帶式加熱器，且可配置于一 個或一個以上加熱區(qū)中。舉例來說，可有利地存在用于將汽化器加熱到T1的加熱區(qū)1、用于 加熱界面主體10的加熱區(qū)2，和用于蒸汽接收裝置22的加熱區(qū)3。加熱區(qū)包含各別加熱器 元件和溫度傳感器，在一個配置中，在蒸汽接收裝置中，沿著自汽化器到界面II的路徑，所 述加熱區(qū)的溫度自T1增加到T2,即T1 < T2 < T3,其中所有此等溫度都限于待汽化的材料的 安全極限以下的溫度Τ3。參看圖1Α，在優(yōu)選實(shí)施例中，汽化器為罐，其包含作為底部區(qū)的熱絕緣罐體14Α和 可卸頂部部件14Β。主體14Α具有頂部開口，和(例如)1升的容積，其用于固持待逐漸升華 的固體饋入材料的加料?？尚俄敳坎考?4Β并有閥VI。頂部和底部部件(且優(yōu)選以及所述 閥)包含例如鋁的導(dǎo)熱材料。閥位于頂部部分的主體14Β內(nèi)，由此實(shí)質(zhì)上將閥維持在主體 溫度下。有利地，僅電加熱汽化器單元的頂部部件。通過經(jīng)由可卸頂部區(qū)與底部區(qū)之間的 接合和經(jīng)由底部區(qū)的側(cè)壁和底部壁(其由來自加熱器的傳導(dǎo)所加熱)的熱傳遞，將罐體內(nèi)
13的固體材料加熱到主要程度。以此方式，確保經(jīng)過頂部部件的蒸汽通路的溫度T1超過正升 華的固體源材料的溫度。如先前所提及，將加熱器放置于汽化器罐單元的可卸頂部閉合區(qū)中(而使在變化 溫度下的待汽化材料的加料位于單元的底部)對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可能并非看似為 優(yōu)良實(shí)踐?？尚俄敳繀^(qū)與底部區(qū)之間的界面的熱電阻，和具有相關(guān)聯(lián)熱質(zhì)量的熱傳輸?shù)木?離，和回應(yīng)的緩慢度，以及傳輸?shù)酵獠康臒釗p耗將顯現(xiàn)為不當(dāng)?shù)?。然而，發(fā)現(xiàn)通過此配置可 獲得顯著優(yōu)點(diǎn)，且在適當(dāng)實(shí)施例中發(fā)現(xiàn)也許看似為固有缺點(diǎn)的情形為可避免或無關(guān)緊要 的。適當(dāng)實(shí)施例的實(shí)例在現(xiàn)將描述的各圖中加以說明。所描述的系統(tǒng)確保由材料所產(chǎn)生的蒸汽遭遇增加溫度的通路，同時自產(chǎn)生點(diǎn)經(jīng)由 閥Vl移動且移動到流動界面裝置10，且經(jīng)由流動界面裝置10移動。類似地，在蒸汽利用 點(diǎn)之前的蒸汽接收裝置22的部分可界定另一加熱區(qū)，所述加熱區(qū)適于遞增地保持在流動 界面裝置10的溫度以上的溫度。參看圖IB和1C，展示外部汽化器14'經(jīng)構(gòu)造以同樣用作用于將固體饋入材料自 供應(yīng)者輸送到其待汽化的位點(diǎn)的傳送罐。汽化器罐14'包含導(dǎo)熱主體，所述導(dǎo)熱主體由具 有適于汽化材料的加熱器的頂部閉合區(qū)14A'和含有待汽化的材料的加料的底部區(qū)14B' 所形成。橫向結(jié)構(gòu)突出物34自汽化器的一側(cè)(在此實(shí)施例中自頂部區(qū)14A')作為懸臂支 架向外突出。突出物34經(jīng)定位和配置以嚙合到固定蒸汽接受部件36的匹配支撐容器35 中，從而在將單元鎖定到適當(dāng)位置中之前對其定位。突出物34通過罐的蒸汽容積V來內(nèi) 部界定蒸汽傳送通路37。支撐部件36界定匹配蒸汽通路38，以將蒸汽傳導(dǎo)到利用點(diǎn)。由 具有足夠剛度的結(jié)構(gòu)材料來形成突出物和容器的匹配表面，使得僅通過所述匹配表面的嚙 合，以緊固方式來垂直支撐罐和其內(nèi)含物的重量。此使技工得以有空執(zhí)行緊固單元和完成 蒸汽密封中的其它活動。因此，在自供應(yīng)者傳送后，通過使汽化器罐14向右移動(箭頭A)(其中對準(zhǔn)突出 物與容器)到達(dá)到圖IC的固定位置來安裝所述汽化器罐14。除了提供支撐力以外，還由容 器35a和35b (其抵抗偏心支撐罐的扭轉(zhuǎn))的上表面和下表面產(chǎn)生箭頭t和t'所指示的反 作用力矩(reactive moment)。在如此組裝后，緊固裝置施加力F以將罐鎖定在適當(dāng)位置處 以用于操作。在突出物34的末端表面與配合鄰接表面之間提供彈性ο形環(huán)，以提供防止蒸 汽泄漏的密封且保持真空。在所說明的實(shí)施例中，在突出物34的末端表面34a的圓形凹槽 中提供ο形環(huán)39。在壓縮條件下，ο形環(huán)39朝向支撐部件突出；當(dāng)突出物完全安裝在容器 中時，在鄰接表面之間壓縮ο形環(huán)39以形成所要的密封。如稍后參看圖13A-D所描述，在達(dá)成熱隔離的優(yōu)選實(shí)施例中，將絕緣體插入突出 物末端與具有額外密封的支撐部件之間。引導(dǎo)特征與突出物容器組合相關(guān)聯(lián)，以確保垂直安裝汽化器罐。在圖IB和IC的 實(shí)施例中，突出物34和容器35具有圓形橫向橫截面，但沿突出物34的上部形成軸向延伸 的扁平弦狀表面，所述表面與容器35的匹配表面嚙合。另外，見圖13A-D。在有利實(shí)施例中，總成具有在汽化器罐的安裝移動期間嚙合的額外系統(tǒng)，例如，電 和壓縮空氣連接系統(tǒng)和機(jī)械編碼系統(tǒng)。由剛描述的扁平引導(dǎo)表面所實(shí)施的引導(dǎo)特征同樣提 供此等系統(tǒng)的大體對準(zhǔn)。
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在圖IB和IC的實(shí)施例中，汽化器經(jīng)電加熱，所述汽化器包括氣動閥且具有位置和 溫度檢測器。這需要將電力、壓縮空氣和信號連接施加到單元以使得能夠操作。自罐接收 蒸汽的支撐部件36還攜載有必要的空氣、電力和信號線。在罐安裝運(yùn)動(箭頭A)期間，支 撐部件36將連接器安裝在適當(dāng)位置以與汽化器罐的補(bǔ)充連接器配合。此通過安裝在支撐 部件36上的多用途連接器43和安裝在罐上的補(bǔ)充多用途連接器44而在圖IB中加以說 明，所述兩個連接器經(jīng)對準(zhǔn)以通過罐的安裝運(yùn)動A來嚙合。例如，自德國慕尼黑FCT電子 GmbH(FCT Electronic GmbH of Munich)可購得所述連接器(圖12和12A中所示)。另外，如在圖IA的汽化器的情況下，機(jī)械故障防護(hù)配置確保與由汽化器所攜載的 饋入材料的類型一致地將適當(dāng)程度的電力施加到汽化器。為此，支撐部件36攜載兩個微動 開關(guān)32 ‘(開關(guān)見于圖IB中)。罐具有兩個對應(yīng)位置，在所述位置中的一或兩個位置處，視 罐所專用的特定饋入材料的編碼指示而定以預(yù)定方式來放置開關(guān)致動器。開關(guān)致動器30 ‘ 展示于圖IB中。在汽化器罐到圖IC的組裝位置的方向A中的引導(dǎo)運(yùn)動導(dǎo)致所存在的彼等 開關(guān)致動器30'嚙合且致動各別開關(guān)32'，其將所存在的饋入材料的類型以信號傳輸?shù)?控制系統(tǒng)；從而導(dǎo)致對汽化器之電力控制，使得將汽化溫度適當(dāng)調(diào)節(jié)到針對汽化器罐單元 所專用的選定饋入材料所設(shè)計的范圍。圖1D-1H和圖12-12E和圖14展示剛描述的汽化器罐特征的優(yōu)選實(shí)施例的細(xì)節(jié)。 本文隨后將描述此等圖。在此應(yīng)充分注意僅汽化器罐的可卸頂部區(qū)14B"含有加熱器以 及傳送通路和內(nèi)部閥；自汽化器主體作為懸臂支架突出的支撐突出物34'包含剛性鋁，且 與罐的頂部部分的鋁主體成為一體；且由罐所攜載的連接器模組44'為多用途單元，其在 一個外殼內(nèi)提供用于電力A2、A3電信號的連接(十二個銷)和壓縮空氣管連接器50。包括 引導(dǎo)銷52，以確保在汽化器罐在圖IB的方向A中移動以提供路線對準(zhǔn)后與配合模組或支撐 部件達(dá)到精確對準(zhǔn)。圖IB和IC的汽化器罐充分適用于圖1中所示意性展示的系統(tǒng)。為此，對圖1 的流動界面裝置和本文隨后描述的類似圖式的流動界面裝置進(jìn)行修改以提供配合的插座 (female rec印tacle)，以接收支撐突出物34'。現(xiàn)參看圖2的平面圖，流動界面系統(tǒng)具有圖1的系統(tǒng)的所有特征(某些特征未展 示)，且還界定多個汽化器安裝臺。展示了兩個安裝臺臺12A和12B。個別流程16A和16B分別自安裝臺12A和12B經(jīng)由界面裝置IOA的部分8的長度 部分地延伸。路徑16A與16B在接合點(diǎn)X處合并。共同蒸汽流程16C經(jīng)由部分8A的其余 部分且經(jīng)由界面裝置IOA的延伸部分9延伸到界面II，其中將蒸汽傳送到裝置22。裝置10 中的停止閥15A和15B與個別流程16A和16B相關(guān)聯(lián)。如連接線17所指示，聯(lián)鎖閥15A與 15B。以確保在可打開每一閥之前須關(guān)閉另一閥的方式來實(shí)施此操作。此防止根據(jù)路徑 16A和16B同時流動。流動界面裝置IOA從而提供在不干擾界面裝置IOA與高真空腔室20的密封連接 21的情況下對兩個汽化器的迅速近接以便進(jìn)行移除及服務(wù)；流動界面裝置IOA允許對一個 汽化器進(jìn)行服務(wù)或填充，而含有相同源材料的另一汽化器產(chǎn)生蒸汽，且允許針對選擇性使 用來安裝兩種不同物質(zhì)的汽化器。通過在界面I處提供汽化器罐與系統(tǒng)的其余部分的熱隔 離，使不活動單元能夠冷卻，使得所述單元中剩余的材料的任何加料實(shí)質(zhì)上并不降級。參看圖3，流動界面系統(tǒng)具有圖2的系統(tǒng)的所有特征(某些特征未展示)。另外，在共同路徑16C中，圖3的流動界面裝置IOB還包括在壓力監(jiān)視器26之前的流量控制裝置 或節(jié)流閥24。此等裝置與界面系統(tǒng)的流量和加熱器控制裝置28相連接。控制裝置28與用 于各別汽化器14A與14B的溫度感測線T14a與T14b和加熱器電力線P14a與P14b相連接。安 裝臺處的辨識裝置32A和32B與專用于特定源材料的汽化器14A和14B上的識別裝置30A 和30B相互作用。辨識裝置將汽化器類型的特性傳達(dá)到流量和加熱器控制系統(tǒng)28，導(dǎo)致后 者選擇適當(dāng)操作極限且將適當(dāng)電力施加到各別汽化器加熱器19。共同路徑C中的流量控制裝置24可包含節(jié)流閥，諸如改變通路的蒸汽傳導(dǎo)率的蝶 形閥?？刂葡到y(tǒng)可經(jīng)構(gòu)造以根據(jù)專利申請案WO 2005/060602中所描述的協(xié)定來操作，所 述專利申請案公開于2005年7月7日，名為“控制自固體升華的蒸汽的流動(Controlling the Flow of Vapors Sublimated from Solids) ”，所述申請案的全文以引用方式并入本文中。具體說來，操作所述節(jié)流閥以傳送所要流量視正產(chǎn)生的蒸汽具有所要壓力而定。 應(yīng)注意，在給定汽化器溫度下，所產(chǎn)生的蒸汽量(和因此其壓力)視待加熱到汽化溫度的殘 留在適當(dāng)位置的饋入材料的加料量而定。為了補(bǔ)償材料的原始加料的逐漸耗盡，控制系統(tǒng) 感測所傳送的壓力且相應(yīng)地增加汽化腔室的溫度。對于汽化器系統(tǒng)來說，有利的是能夠在 調(diào)諧操作壓力和加熱系統(tǒng)以達(dá)成總系統(tǒng)的所要效能時，在操作期間(且尤其在起動期間) 達(dá)成新的溫度而無較大延遲。單一流量控制裝置24 (其位于共同路徑16C中)能夠選擇性地控制來自各別安裝 臺處的兩個或兩個以上汽化器的流量。通過聯(lián)鎖(包括如圖2中所描述的連接閥15A和 15B的選定位置)，防止系統(tǒng)同時加熱和傳輸來自一個以上汽化器的蒸汽。選定的汽化器、 裝置10B和裝置22經(jīng)構(gòu)造以加熱到適當(dāng)溫度，例如，T1 < T2 < T3，其中所有此等溫度都限 于在選定汽化器中的特定材料的安全極限以下的溫度。因此，確保在適用于選定汽化器中 的材料的預(yù)定安全范圍中施加加熱，且確保適當(dāng)控制與所述材料相關(guān)的其它條件。參看圖4，其展示一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可具有圖2或圖3的系統(tǒng)的所有特征(某些 特征未展示)，且所述系統(tǒng)具備反應(yīng)性清潔氣體源40，其在流動界面裝置10C的部分8C中 與通路42連通。流動界面裝置的延伸部分9A被密封到高真空腔室20A的壁上，且突出到 腔室中直到界面II-A。其界定到蒸汽接收裝置22A的兩個獨(dú)立流程，用于來自共同蒸汽路 徑的蒸汽的流動的路徑16C和用于反應(yīng)性清潔氣體的流動的平行但獨(dú)立的路徑42。與蒸汽 接收裝置22A的對應(yīng)通路22V和22G的密封連接可移除地形成于界面II-A處；每一者可通 過傳送到真空腔室中的流動界面裝置的傳送突出部分，由迷宮式密封形成。真空腔室20A 可含有來自任一密封的泄漏。圖4的界面裝置10C包括閥聯(lián)鎖裝置50，所述閥聯(lián)鎖裝置50防止蒸汽和反應(yīng)性清 潔氣體同時流到蒸汽接收裝置22k。在優(yōu)選實(shí)施例中，此通過換向滑閥來達(dá)成，所述換向滑 閥確保在打開每一路徑之前完全關(guān)閉另一路徑。參看圖5，其展示圖1的通用流程的調(diào)適，其中蒸汽接收裝置包含高電壓離子源 22B，所述高電壓離子源具有離子化腔室90，受控的蒸汽流被引入到所述離子化腔室90中 以離子化。通過提取電極和最終能量總成94的靜電吸引而經(jīng)由提取孔92自離子化腔室90 抽取離子，以形成離子束96。所述離子束沿射束線被引導(dǎo)到離子植入器終端站(未圖示)。 圖5的高真空腔室包含離子源真空外殼70，其具備高電壓絕緣體62 (例如，增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的
16高電壓絕緣體)。絕緣體62將主要真空外殼部件71與高電壓末端(在此安裝離子源22B 和其蒸汽饋入系統(tǒng))隔離。在絕緣體62的高電壓側(cè)提供真空密封的安裝環(huán)72。其提供用 于可移除地接收離子源22B的安裝凸緣76且由安裝凸緣76密封的末端凸緣74。離子源 沿軸線A自安裝凸緣軸向延伸到真空腔室中。如圖5中所示，流動界面裝置IOD的延伸部 分9B在21A處密封到安裝環(huán)72，且突出到高真空腔室中直到界面II-B。此界面可經(jīng)定位 以經(jīng)由有效形成密封的連接(例如，有效形成迷宮式真空密封的緊密配合表面)來接收可 移除離子源。圖5的系統(tǒng)可便利地并入公開申請案WO 2005/05994中所示的每一離子植入 器系統(tǒng)中，所述公開申請案名為“延長設(shè)備正常運(yùn)行離子植入的方法和裝置”(“Method andApparatus for Extending Equipment Uptime Ion Implantation”)，在此方面，所述申 請案的內(nèi)容以引用的方式并入本文中，其并入程度就如同本文全面闡明。參看圖6，離子源和類似于圖5的系統(tǒng)的蒸汽傳送系統(tǒng)具有圖1-5的系統(tǒng)的所有 特征(某些特征未展示)。針對用于產(chǎn)生可離子化蒸汽的固體汽化器14A和14B來界定兩 個安裝臺。系統(tǒng)具有至此所描述的所有聯(lián)鎖裝置和安全特征和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)經(jīng) 構(gòu)造以控制汽化器的加熱和通過界面裝置IOE的流量。還提供具有與界面系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的管 道102的可離子化氣體源100。其在聯(lián)鎖裝置50下游的一點(diǎn)處與氣體通路42A連接。因 此，氣體通路42A的下游部分替代地適用于引入用于提供其它摻雜劑物質(zhì)的在室溫下為氣 體的可離子化材料。當(dāng)可離子化蒸汽或清潔氣體的流動發(fā)生時，聯(lián)鎖裝置(未圖示)防止 可離子化源氣體的流動。圖6A的示意圖指示圖6的流動特征被并入傳導(dǎo)塊120中。加熱所述塊時實(shí)現(xiàn)吹 掃所述塊(例如，用氬)的吹掃氣體通路也并入塊中。此可在維護(hù)系統(tǒng)之前或在引入另一 物質(zhì)的蒸汽之前移除毒性或反應(yīng)性蒸汽的殘余物。如圖6A中所指示，此系統(tǒng)特定適用于將 硼氫化物蒸汽Bx (例如，十硼烷和十八硼烷)自汽化器瓶提供給離子植入器的離子源22B。圖7A中示意性展示的系統(tǒng)與圖6中所示的系統(tǒng)相同(除了現(xiàn)將描述的內(nèi)容)。一個差異為汽化器罐是根據(jù)圖IB和IC來構(gòu)造，其由罐的懸臂支架突出物支撐。 另外，在界面I處形成罐的所有連接。此包括用于對汽化器加熱器供電的電力連接、用于發(fā) 送溫度和汽化器狀態(tài)的其它參數(shù)的信號的信號連接器，和用于控制罐內(nèi)的氣動閥的壓縮空 氣。與圖6的另一差異在于，類似于圖6A，在圖7中，針對兩個汽化器的蒸汽通路來提 供聯(lián)鎖閥V3和V4。在圖7中，由閥元件V3和V4 (其為類似于圖6中所使用的短管閥50的 短管閥的部分)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。由圖7A、7B和圖13中所示的特征來實(shí)施連同吹掃氣體特征的 流處理系統(tǒng)。圖7A-7C展示了組合至此所描述的流動界面裝置的所有特征的實(shí)施例。呈包含閥 塊130的導(dǎo)熱主體形式的流動界面裝置被安裝在離子源22B的安裝和移除路徑A下方。閥 塊130界定用于加熱罐形式的汽化器132和134的兩個安裝臺，所述安裝臺通過并入其頂 部區(qū)中的安裝特征而懸掛于流動界面裝置上。閥塊130具有來自此等安裝臺的個別流動通 路，所述流動通路合并成引導(dǎo)到高真空腔室中的共同通路。閥塊130中并有筒式加熱器和閥，其執(zhí)行關(guān)于先前各圖所描述的加熱器和閥的安 全和流加熱和控制功能。外殼140圍繞此傳送總成，且具有可打開以便接近的罩蓋(包括
17汽化器罩蓋142)。由包含高電壓絕緣體的腳來支撐所述外殼。因此，整個系統(tǒng)適于維持在 離子源的高電壓電位下。參看圖9-11D，汽化器單元132經(jīng)展示具有加熱器，且經(jīng)構(gòu)造以含有固體饋入材料 (諸如，十硼烷或十八硼烷)且將所述材料加熱到產(chǎn)生待離子化的蒸汽的溫度。如在圖IA 的單元的情況下，汽化器單元包含具有固體接收容積(通常約一升)的罐體132A，和可卸 頂部閉合部件132B。其經(jīng)構(gòu)造以在適當(dāng)安裝臺處自頂部閉合部件132B垂直懸掛。為此，頂 部閉合部件132B界定垂直安裝表面133，以與安裝臺的對應(yīng)表面匹配。頂部部件132B還并 有允許蒸汽自罐流動到安裝臺的閥137。頂部部件132B由導(dǎo)熱材料(例如，鋁)形成。此汽化器的加熱器優(yōu)選包含一組配合頂部部件132B中所形成的容器的筒式加熱 器元件136。重要地，發(fā)現(xiàn)位于可卸頂部部件中的此加熱器提供足夠的熱來適當(dāng)?shù)厥构腆w汽 化。通過加熱器的位置，加熱器用以將頂部閉合部件的閥維持在高于固體材料的加熱溫度 的溫度下。有利地，閥137的主體因此包含導(dǎo)熱鋁，且經(jīng)由鋁頂部部件以與加熱器的傳導(dǎo)熱 傳遞關(guān)系安置，以將通過閥的蒸汽通路實(shí)質(zhì)上維持在加熱器溫度下。在優(yōu)選實(shí)施例中，只存在一個用于汽化器的受控加熱區(qū)?，F(xiàn)還將參看圖12-12E、13和14來詳細(xì)描述當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例(圖1D-1E中所示 的汽化器罐)。參看各圖，汽化器罐的主體包含兩個鋁片底部區(qū)14A"和頂部區(qū)14B"。適當(dāng)塑 膠的罩蓋14C"覆蓋總成的頂部。底部部分14A"界定用于待汽化的固體材料的汽化容積V。頂部部分14B"具有用 于接收三個垂直延伸的加熱器匣13'的凹座136。所述閘與頂部鋁部分14B"緊密配合，且 使頂部部分能夠執(zhí)行熱分配功能，以加熱遠(yuǎn)端固體饋入材料。此主要通過經(jīng)由移除界面將 熱傳遞到底部鋁部分的壁(其接著加熱固體饋入材料)而發(fā)生。以通過自頂部直接輻射固 體材料的次要方式來補(bǔ)充此加熱。圖IE (垂直橫截面)、圖IF (側(cè)視圖)和圖IG (俯視圖)展示了界定材料的加料 所常駐的汽化空腔V的鋁底部區(qū)14A"。圖IH展示了向上引導(dǎo)的水平平坦安裝表面S。所 述水平平坦安裝表面S經(jīng)定尺寸以與含有加熱器且界定可移除閉合物和單元的蒸汽傳送 通路的鋁頂部區(qū)的對應(yīng)安裝表面嚙合。所述圖展示底部區(qū)的安裝表面S中的ο形環(huán)凹槽 G，和ο形環(huán)外部的導(dǎo)熱金屬表面的主要徑向尺寸T1，和ο形環(huán)內(nèi)部的表面的次要尺寸。此 等表面向上暴露以接收頂部區(qū)的相同尺寸的金屬表面。舉例來說，如通過將ο形環(huán)外部的 徑向尺寸巧與沿汽化空腔V的高度的金屬圓柱形壁的橫截面的徑向厚度rt相比較所展示 (圖1F)，在安裝界面處的熱傳遞面積實(shí)質(zhì)上大于定界汽化空腔V的壁的水平橫截面熱傳遞 面積。厚度增加直到安裝表面的向上向內(nèi)傾斜的壁區(qū)段14t提供兩個橫截面之間的熱傳遞 過渡，使得總體上所述單元具有相對較低的熱質(zhì)量，同時具有實(shí)質(zhì)尺寸的熱傳遞界面。汽化 器罐單元的頂部區(qū)與底部區(qū)之間的界面由于某些復(fù)雜協(xié)作而提供有效熱傳遞路徑。其較大 面積偏移可歸因于配合表面中的顯微缺陷的熱電阻，同時針對壓縮金屬與金屬的接觸而 將配合金屬表面(在此為水平平坦表面)緊密地推動在一起，以減小顯微打開空間且改良 熱接觸。在此，通過一組可移除安裝螺釘來施加壓縮力(見圖15B)。對此進(jìn)行補(bǔ)充，因為主 要金屬表面位于ο形環(huán)密封G外部，所以配合表面的顯微表面缺陷處的間隙填充有來自大 氣的空氣，從而提供促進(jìn)界面的熱傳遞效率的顯微間隙中的流體熱傳遞介質(zhì)。
在圖II中圖解展示了自界面到汽化空腔V中的固體饋入材料的遠(yuǎn)端加料的熱傳 遞路徑。如箭頭所指示，跨越界面流動的熱在單元的所有側(cè)面上向下行進(jìn)。在單元下的每 一點(diǎn)處，熱也向內(nèi)流到定界汽化空腔的表面(見圖1J)。熱流的向內(nèi)移動速率取決于饋入材 料的加料對來自所述區(qū)域的熱的吸收速率。在數(shù)量減少的固體加料直接接觸空腔壁的各點(diǎn) 處，向內(nèi)熱流的速率大大增加(由深色、向內(nèi)指的箭頭指示)。到達(dá)側(cè)壁的底部的熱經(jīng)由底 部壁的厚度tb向內(nèi)徑向流動，其中熱增量以基于通過接觸固體材料而實(shí)現(xiàn)的熱吸收的速率 向上移動到定界汽化空腔的底部的表面。因此，單元的最冷區(qū)域可靠地在底部壁的中心區(qū) 域中，在此優(yōu)選實(shí)施例中，接近所述中心區(qū)域來定位用于控制頂部安裝的加熱器的RTD傳 感器(如所示)。饋入材料的加料的大部分汽化發(fā)生于所述材料直接與壁嚙合的區(qū)域中或所述區(qū) 域附近。固體饋入材料的粉粒間的較差熱接觸以及(在某些實(shí)例中)固體物質(zhì)自身的較差 導(dǎo)熱性阻礙經(jīng)由塊狀材料的優(yōu)良熱傳遞。補(bǔ)充熱傳遞通過來自單元的加熱上表面的輻射熱 傳遞以及通過加熱蒸汽的對流效應(yīng)而發(fā)生。通過組合此等特征，發(fā)現(xiàn)隨著加料的消耗，位于汽化器罐的頂部區(qū)中的加熱器可 產(chǎn)生對下部區(qū)中遠(yuǎn)端加料的有效汽化。發(fā)現(xiàn)所述構(gòu)造具有足夠低的熱質(zhì)量，使得可發(fā)生到 設(shè)定溫度的可接受的快速平衡。當(dāng)操作員調(diào)整參數(shù)以起始或調(diào)諧總系統(tǒng)的操作時，此允許 適當(dāng)?shù)牟僮骱蜏囟仍O(shè)定的足夠迅速的改變。具體說來，發(fā)現(xiàn)所述單元適用于基于壓力的節(jié)流閥(蝶形閥)蒸汽流量控制裝置 24，其中隨著饋入材料加料的消耗，必須逐漸增加汽化溫度以維持節(jié)流閥上游的壓力(參 見圖3、6和7以及相關(guān)描述)。此外且極為重要地，參看圖1H，可通過此熱傳遞配置獲得的單元的自底部到頂 部的正溫度梯度防止了在蒸汽閥Vl (位于自垂直到水平流動的過渡處)和蒸汽傳送通路 37(向上入口通路37A和水平傳送通路37B)中的蒸汽冷凝和不利沉積物的累積。此等特征 在戰(zhàn)略上位于接近加熱器的位置(如本文進(jìn)一步描述)，其中溫度可靠地高于遠(yuǎn)端汽化空 腔V的底部中的材料加料的溫度。頂部部分14B"還包括整合懸臂支架支撐突出物34'且界定蒸汽出口通路。更詳 細(xì)說來，由終止于水平閥座處的垂直管狀蓋板來界定上升通路37A。水平蒸汽通路37B接 著自閥延伸通過懸臂支架突出物34'。頂部部分14B"容納氣動波紋管閥(圖6A中的Vl 或V2)，和本文將結(jié)合圖14和14A進(jìn)一步描述的“打開允許”機(jī)構(gòu)的一部分。罩蓋14C"攜 載中心螺釘，所述中心螺釘在轉(zhuǎn)動時使“打開允許”機(jī)構(gòu)在“鎖定”與“打開允許”位置之間 移動。由其它特殊緊固螺釘來緊固罩蓋14C"(參見圖15和15A)。某些饋入材料如果處理不當(dāng)，就會具有危險性。出于未受訓(xùn)練的人員可能試圖拆 卸汽化器罐單元的顧慮，使用具有5側(cè)頭的特殊緊固螺釘(圖12F和序列圖15-15D)以將頂 部部分14B"緊固到底部部分14A"上，且將頂部罩蓋14E"緊固到頂部部分14B"上。在 饋入材料的供應(yīng)者處實(shí)施此操作，所述供應(yīng)者同樣采取額外預(yù)防措施來確保使用具有校正 溫度限制開關(guān)和底部區(qū)中正供應(yīng)的特定饋入材料的編碼指示的右頂部區(qū)。如下較詳細(xì)地解釋圖1D-1H的優(yōu)選實(shí)施例的以下其它特征1.加熱器匣形成汽化器罐單元的頂部閉合區(qū)14B"中的加熱器的電阻加熱器匣136A具有約
19IOcm高度和0.8cm直徑的圓柱形形狀。每一加熱器匣延長實(shí)質(zhì)上鋁頂部閉合主體14B"的 整個深度。鋁主體中的切削井136在頂部打開以插入具有緊密配合的加熱器匣，且在底部 略微打開以在插入期間實(shí)現(xiàn)空氣通氣。如圖IE和IH中所示，自密封頂部區(qū)14A"和底部 區(qū)14B"的0形環(huán)G的位置向外徑向定位加熱器匣。因此，使加熱器匣的底部部分直接位于 暴露于大體中以用空氣來填充配合表面中的顯微缺陷的半徑Α的主要熱界面部分的部分 上方。圖IH和IK展示了此鋁主體和筒式加熱器與主體和與經(jīng)由主體延伸的蒸汽通路的關(guān) 系。加熱器的軸線與蒸汽通路的垂直進(jìn)氣區(qū)37A的軸線平行。水平蒸汽傳送區(qū)37B在所述 加熱器匣中的兩者之間延伸，同時第三加熱器匣位于與通路的蒸汽傳送區(qū)的位置相對的一 側(cè)(見圖1H)。由此，在經(jīng)過頂部區(qū)的鋁主體的較短熱傳遞路徑上，通過自加熱器的直接傳 導(dǎo)來加熱蒸汽通路。例如，自德國TUrk & Hillinger可購得適當(dāng)類型的筒式加熱器?？稍陂y塊流動界 面裝置10中使用類似筒式加熱器。2.熱檢測器例如，位于汽化器罐單元的底部和系統(tǒng)中的其它位置處的適當(dāng)RTD(電阻式熱檢 測器)可購自瑞士溫控系統(tǒng)公司(Thermocontrol)。來自此傳感器的信號傳導(dǎo)引線L在汽 化器罐單元的底部區(qū)14A"的一側(cè)向上延伸到與頂部區(qū)14B"的界面處的連接器Cktd。使單 元的頂部區(qū)的總安裝螺釘孔與底部區(qū)的安裝螺釘孔對準(zhǔn)以接收安裝螺釘，從而將此連接器 與頂部區(qū)的配合連接器橫向?qū)?zhǔn)。與底部區(qū)嚙合的對準(zhǔn)頂部區(qū)的向下移動使用于檢測器 電路的連接器下移到底部區(qū)的匹配連接器Cktd上。連接器中所提供的彈性順從使得能夠在 最后固定頂部區(qū)和底部區(qū)之前完成電連接。所述順從性接著使頂部區(qū)能夠向下移動另一增 量，同時經(jīng)緊密擰緊到底部區(qū)。3.檢測器的傳導(dǎo)引線的凹槽如圖IE和圖12中所示，用于導(dǎo)體L的垂直線路凹槽實(shí)質(zhì)上凹入到側(cè)壁的厚度中。 此使得能夠(例如)在作為傳送罐的單元的處理期間保護(hù)電導(dǎo)體。盡管較深凹入，但由于 凹槽狹窄，所以凹槽并未將顯著冷點(diǎn)引入到空腔壁。解釋地說，底部區(qū)中的熱傳遞主要自 頂部區(qū)向下，熱流在恒定厚度的圓柱形壁周圍實(shí)質(zhì)上均勻地分配。為了加熱相對于凹槽定 位的空腔表面的狹窄部分，橫向熱傳遞路徑自來自全部厚度壁的鄰近部分的凹槽的雙側(cè)延 伸。因為較短，所以此等逐漸窄化的熱傳遞路徑提供極小的熱需要，且提供對必需熱傳遞的 相對較小的阻力。因此，發(fā)現(xiàn)發(fā)生溫度的實(shí)質(zhì)橫向平衡，且凹槽區(qū)域中的空腔表面的溫度實(shí) 質(zhì)上與壁的其余部分一致。另外，凹槽實(shí)質(zhì)上對垂直方向的正溫度梯度并無影響。4.過溫開關(guān)在圖12B中所示的加熱器的電力電路中的過溫開關(guān)165"具有熟知的熱電耦類 型，且位于單元的頂部區(qū)。過溫開關(guān)的功能為感測局部溫度，且保護(hù)汽化器罐免于過度加熱 (以防經(jīng)調(diào)節(jié)的加熱系統(tǒng)故障而使加熱器通電)。過溫開關(guān)直接感測頂部區(qū)14B"的溫度， 且在預(yù)設(shè)定溫度下中斷提供給加熱器的電力，所述預(yù)設(shè)定溫度是根據(jù)填充所述單元的特定 饋入材料來選擇。當(dāng)校正導(dǎo)致過度加熱的偏差時，可通過以通用方式推動按鈕來重設(shè)開關(guān)。5.操作溫度在一個實(shí)例中，可將由遠(yuǎn)端熱控制單元控制的RTD溫度傳感器的經(jīng)調(diào)節(jié)溫度范圍 的頂部設(shè)定為關(guān)于BltlH14的40C和關(guān)于B18H22的120C，且對于一個實(shí)例，可將汽化器罐單元
20的頂部中的過溫限制開關(guān)設(shè)定為關(guān)于BltlH14汽化器罐的50C和關(guān)于B18H22汽化器罐的140C。 以其它饋入材料來使用類似溫度設(shè)定，特定值視所選材料的汽化性質(zhì)而定。根據(jù)單元的熱 設(shè)計，在汽化器罐的操作期間，汽化器罐的底部到頂部正熱梯度對于BltlH14可為約5C(例如， 其可低達(dá)3C)且對于B18H22可為約10C。6.與蒸汽接收裝置的溫度隔離在操作期間(在某些實(shí)例中)，將由汽化器罐所饋入的蒸汽接收裝置維持在比汽 化器高的溫度下。通過引入實(shí)質(zhì)熱截斷來防止自蒸汽接收裝置到汽化器罐的熱遷移。熱截斷防止熱自蒸汽接收裝置進(jìn)入和干擾汽化器罐單元的熱控制系統(tǒng)(或如果 操作比汽化器冷的蒸汽接收裝置，那么防止熱自汽化器進(jìn)入和干擾蒸汽接收裝置)。另外， 由于此熱截斷的存在，所安裝的汽化器罐單元可在經(jīng)去能且其外部熱絕緣經(jīng)移除后相對快 速地冷卻，盡管蒸汽接收裝置在切換到另一汽化器單元后的溫度下繼續(xù)操作。因此，盡管蒸 汽接收裝置處于繼續(xù)加熱狀態(tài)，但技工可立刻處理經(jīng)去能的汽化器罐單元以進(jìn)行移除和替 換?；蛘?，可將冷卻單元留在適當(dāng)位置處，而不發(fā)生饋入材料的加料的任何其余部分的實(shí)質(zhì) 熱降級。在優(yōu)選實(shí)施例中，直接在汽化器罐的蒸汽傳送突出物與蒸汽接收裝置的容器的界 面處提供熱截斷。在圖式的優(yōu)選實(shí)施例中，由末端向前熱截斷區(qū)和圓周熱截斷區(qū)來形成此 熱截斷。在圖ID中展示了此特征的一個實(shí)施例。7.絕緣特征末端向前熱截斷圖ID中所示的優(yōu)選實(shí)施例的末端向前熱截斷位于橫向蒸汽傳送突出物的末端。 在此實(shí)施例中，末端向前熱截斷具有熱絕緣體墊圈TBe的形式。絕緣墊圈是安置在突出物的 末端表面與接收突出物的支撐容器的內(nèi)部末端處的相對內(nèi)部鄰接表面之間。所述墊圈在其 各別側(cè)通過各別ο形環(huán)密封到此等表面。在圖13A和13B的當(dāng)前優(yōu)選設(shè)計中，墊圈TBe保 持蒸汽接收裝置的容器總成的部分。通過旋擰到蒸汽接收裝置中的汽化器罐的安裝螺釘， 將末端表面與絕緣墊圈推動在一起。墊圈具有剛性材料且實(shí)現(xiàn)汽化器罐與蒸汽接收裝置的 穩(wěn)定連接。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，墊圈具有約4mm的軸向厚度，且包含PEEK樹脂。蒸汽傳送突出物的圓周熱截斷和支撐在汽化器罐單元的蒸汽傳送突出物的圓柱形周邊周圍形成此熱截斷TB。。通過剛 性熱絕緣耐磨剛性樹脂的匹配圓柱形部件來提供此熱截斷TB。，在一個實(shí)施例中，所述熱截 斷TB。包含環(huán)氧類樹脂(Araldite)NU樹脂的模制。在圖13B中所示的實(shí)施例中，將圓周熱 絕緣體TB。錨定到蒸汽接收裝置，且對其進(jìn)行構(gòu)造以使其可滑動地接收和支撐突出物，且由 此接收和支撐整個汽化器罐單元。提供引導(dǎo)表面來確保汽化器罐的垂直方位，同時容器的 錨定防止其角位移。優(yōu)選地，通過匹配所述配合組件上的可滑動引導(dǎo)表面來完成引導(dǎo)。在 圖13A-D中所示的特定實(shí)施例中，引導(dǎo)表面Gs為突出物外部和圓柱形熱絕緣體內(nèi)部(引導(dǎo) 表面滑動到其中)的平坦形成物。通過蒸汽傳送突出物和配合容器的引導(dǎo)表面(當(dāng)后者集 合時)，將用于電連接和壓縮空氣連接的汽化器罐和蒸汽接收裝置上所安裝的匹配復(fù)合型 連接器引導(dǎo)到初始接觸中。除了界定熱截斷外，圓柱形絕緣部件還將剛性支撐提供給蒸汽傳送突出物，且由 此提供給汽化器罐單元。如先前關(guān)于圖IB和IC所描述，此安裝提供用于穩(wěn)定汽化器罐單元的偏心重量的反作用扭矩和支撐力。在另一實(shí)施例中，將末端向前絕緣部分與圓周部分整合模制。8.主要電連接器參看圖12A和12B，使用復(fù)合型連接器來連接所有必需功能，例如電力、電信號和 壓縮空氣。如先前所提及，可自德國慕尼黑FCT電子GmbH(FCT Electrical GmbH ofMunich) 購得所述連接器。9.連接器銷指派參看圖12B，連接器銷的指派如下將銷A2和A3連接到高電壓連接，以將交流電提供給并聯(lián)連接的三個加熱器匣以 界定加熱器。將銷3、4、5連接到單元底部的RTD溫度傳感器，以提供來自傳感器的直流電信號 (雙重復(fù)地展示連接到RTD傳感器的較高電壓引線)。銷7、8為連接到位于汽化器罐單元的頂部區(qū)中的微動開關(guān)的信號連接，其用于檢 測手動閉合裝置的防止接近的桿的位置。微動開關(guān)讀取打開允許機(jī)構(gòu)的頂部(抽取)位置， 表示所述機(jī)構(gòu)在用于控制蒸汽流量的氣動閥的操作范圍的路線外。因此，開關(guān)的閉合指示 氣動閥自由地適當(dāng)操作。銷10、11和12指示氣動閥Vl的打開和閉合位置，銷10為共用端子，且銷11和12 分別指派打開和閉合位置。銷1和2為可用于其它感測功能(諸如，電表示單元中的饋入 材料的類型)的備件。10.壓縮空氣連接將用于電連接的子連接器部分連同壓縮空氣連接器管51 (其攜載用于密封的ο形 環(huán))并入圖12中所示的復(fù)合型連接器44'中。還提供引導(dǎo)銷52，其用于引導(dǎo)復(fù)合型連接 器與蒸汽接收裝置上的配合連接器的最后嚙合。11.自動連接器嚙合如先前所描述，由于以協(xié)調(diào)方式安裝，當(dāng)蒸汽傳送突出物的引導(dǎo)表面Gs進(jìn)入其蒸 汽接收裝置上的匹配容器時，通過所述引導(dǎo)表面Gs來提供復(fù)合型連接器的引導(dǎo)銷52與其 容器的粗略對準(zhǔn)。通過連接器自身的楔形引導(dǎo)銷52的動作來提供所有功能銷(電力、電信 號、壓縮空氣)與接收所述功能銷的孔的較精確對準(zhǔn)。在兩個連接器之間提供軸向彈性順 從，以在拉緊安裝螺釘來相抵于蒸汽接收裝置的容器內(nèi)的熱截斷墊圈和鄰接表面推進(jìn)蒸汽 傳送突出物時，首先使得所述連接器能夠?qū)嵤┻B接，且允許蒸汽傳送突出物的進(jìn)一步增量 移動。12.用作傳送罐汽化器罐具有加固構(gòu)造，其中所有功能零件在用作傳送罐期間受到保護(hù)。將保護(hù) 性塑膠蓋(未圖示)卡進(jìn)橫向突出物中，以保護(hù)其表面。在當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，以可移除夾 套形式提供用于汽化器操作的熱絕緣，且當(dāng)運(yùn)輸所述單元來傳送饋入材料時，所述熱絕緣 并不伴隨所述單元。13.安全系統(tǒng)汽化器單元包括安全系統(tǒng)，所述安全系統(tǒng)經(jīng)構(gòu)造以防止在安裝或拆除時毒性蒸汽 意外釋放到大氣中。頂部部件132B包括手動裝置，和用于在安裝臺處安裝汽化器單元的可
22卸緊固件。手動裝置具有用于閉合汽化器單元的閉合位置(如通過超控閥或?qū)⑵渥陨碛米?閥來防止向外流動)。所述手動裝置與防止裝置相關(guān)聯(lián)，所述防止裝置防止工作人員在所述 手動閥不處于其閉合位置時接近所安裝的汽化器的可卸緊固件。因此，確保在可拆卸裝置 之前閉合汽化器罐，從而防止毒性蒸汽自汽化器泄漏。參看圖10和11A-11F，在優(yōu)選方案中，汽化器包括經(jīng)構(gòu)造以由操作系統(tǒng)遠(yuǎn)端控制 的氣動操作閥137，和螺紋手動超控裝置(閉合裝置)139，以及可卸緊固件，所述可卸緊固 件包含用于在界面塊的安裝臺處安裝汽化器的一對固定螺釘141。超控裝置139具有防止 蒸汽自汽化器流動的向下閉合位置。閉合裝置與防止接近的機(jī)構(gòu)143相關(guān)聯(lián)，所述防止接 近的機(jī)構(gòu)143防止工作人員在所述閉合裝置不處于此閉合位置時接近所安裝的汽化器的 可卸緊固螺釘141，藉以防止在卸下所述汽化器時毒性蒸汽自所述汽化器流動。在優(yōu)選形式 中，防止接近的裝置包含與閉合裝置的部件相依移動的防止接近蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且 配置以使得能夠接近固持螺釘(或螺帽)，以便僅當(dāng)所述閉合裝置在閉合位置中時拆卸汽 化器，見圖IlBUlD和IlF0在所示形式中，汽化器具有彈簧加載的氣動可操作閥137，其經(jīng)安裝以允許蒸汽自 汽化器流動，且所述閉合裝置為機(jī)械超控裝置，所述機(jī)械超控裝置經(jīng)構(gòu)造以不考慮氣動壓 力的存在將所述氣動可操作閥推動到閉合位置。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述閥為彈簧加載的正 常閉合的氣動閥，且針對氣動連接，可將所述閥連接到用于與安裝臺相關(guān)聯(lián)的壓縮空氣的 通路。參看圖IA和9，界面裝置的密封表面和汽化器的對應(yīng)密封表面具有密封，所述密封 以用于打開氣動閥的壓縮空氣的充分連接取決于對應(yīng)密封表面密封到一起的方式圍繞用 于蒸汽流和用于壓縮空氣兩者的端口。此防止所述氣動閥在蒸汽可流到大氣中的條件下打 開。汽化器經(jīng)調(diào)適用于與經(jīng)構(gòu)造以與一組專用于攜載不同固體饋入材料的不同汽化 器一起使用的界面系統(tǒng)一起使用。所述汽化器具備表示其專用內(nèi)含物的特性物理特征，所 述物理特征適于由界面裝置的辨識系統(tǒng)來辨識，使得汽化器控制系統(tǒng)可在適于所辨識汽化 器的內(nèi)含物的條件下操作。在優(yōu)選形式中，汽化器以取決于汽化器的專用內(nèi)含物的獨(dú)特型 式攜載一個或一個以上微動開關(guān)致動器形成物，所述形成物適于與包含一組可致動微動開 關(guān)的辨識系統(tǒng)相互作用。因此，所述汽化器和其它汽化器包含一組汽化器，所述組汽化器分 別專用于具有不同汽化溫度和用于辨識的不同特性物理特征的不同固體饋入材料。舉例來 說，所述組中的一個汽化器專用于十硼烷且另一汽化器專用于十八硼烷。在優(yōu)選形式中，汽化器具有溫度限制開關(guān)，所述溫度限制開關(guān)經(jīng)設(shè)定為處于正常 汽化溫度以上且在汽化器所專用的各別固體材料的危險溫度以下的安全溫度。所描述的系統(tǒng)適用于由(諸如)十硼烷(BltlH14)和十八硼烷(B18H22)的大分子硼 氫化物(Bxx)來安全制造離子束。已知此等材料包含化學(xué)危險性。舉例來說硼氫化物(B1C1H14、B18H22)如果暴露于NF3中，那么將產(chǎn)生沖擊敏感化合物。所述敏 感化合物可能爆炸，從而導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞和潛在生命損失。B10H14將在上升到高于60°C的溫度時在存在氧的情況下點(diǎn)燃。B18H22將在上升到高于180°C的溫度時在存在氧的情況下點(diǎn)燃。B10H14和B18H22在室溫下為固體且對人類毒性極大。所述材料容易經(jīng)由皮膚吸收。 應(yīng)防止對皮膚的暴露。
存在若干種似乎可能的條件，通過所述條件，汽化器的不當(dāng)操作或移除和替換可 導(dǎo)致將NF3加壓到硼氫化物汽化器中。此條件可導(dǎo)致硼氫化物材料的爆炸。以上所描述的設(shè)備在與Bxx材料一起使用時具有防止或使對人員和設(shè)備的危險最 小化的特征。如所描述，圖7的系統(tǒng)具有兩個氣體傳送源，來自反應(yīng)性清潔氣體源的氣體與來 自蒸汽傳送系統(tǒng)的硼氫化物。機(jī)械連接將NF3/F和Bxx傳送到離子源的隔離閥V7和V8 (例 如，通過短管閥單元來實(shí)現(xiàn))，使得決不允許此兩個氣體流交叉連接。如所展示，硼氫化物傳送系統(tǒng)具有兩個汽化器瓶(罐)。此等瓶允許傳送BltlH14或 B18H22而無需接近高電壓區(qū)域。由操作器依半導(dǎo)體工藝配方來選擇瓶的類型。以下特征消 除了與蒸汽傳送和維護(hù)(瓶替換)相關(guān)聯(lián)的危險。汽化器瓶具有一個或兩個串聯(lián)、冗余、一個或整合式過溫切斷開關(guān)SWl和SW2。此 等開關(guān)可為非重設(shè)類型或啟用手動重設(shè)的類型。對于專用于BltlH14的瓶，一個或一個以上開 關(guān)的開關(guān)設(shè)定點(diǎn)為50°C，且對于B18H22，設(shè)定點(diǎn)為140°C。此安全切斷將防止Bxx達(dá)到如果通 過不當(dāng)操作引入氧就可能發(fā)生爆炸的溫度。汽化器的溫度控制器經(jīng)配置以自汽化器限制 開關(guān)的設(shè)定偏離約20%的安全裕度加熱所述汽化器。在一個實(shí)例中，在操作范圍內(nèi)的頂部 允許溫度對于十硼烷為40C，且對于十八硼烷為120C。圖6A的蒸汽傳送系統(tǒng)具有類似于用于毒性氣體箱的技術(shù)的吹掃能力。瓶上的閥 Vl或V2經(jīng)構(gòu)造以在遠(yuǎn)端被操作?？稍谶h(yuǎn)端閉合所述閥以隔離汽化器瓶。聯(lián)鎖汽化器選擇 器閥V3和V4(例如以短管閥單元的形式實(shí)現(xiàn))將蒸汽傳送路徑與瓶隔離。在瓶隔離閥與 汽化器選擇器閥之間形成氣體空腔。此氣體空腔將含有Bxx蒸汽。在瓶移除之前，通過適當(dāng) 致動閥V5或V6，經(jīng)由共同管線16C以氬來循環(huán)吹掃所述空腔，以消除任何痕量的Bxx蒸汽。已描述的汽化器瓶具有許多特征瓶隔離閥具有遠(yuǎn)端氣動操作器和手動操作器， 見圖13-13D。手動操作器具有兩個位置打開允許和閉合。氣動操作器必須經(jīng)加壓以打開， 且在釋放氣動壓力后，即通過彈簧回位來閉合?？缭桨惭b臺處的瓶界面，將加壓空氣用管道 輸送到此致動器。必須將瓶適當(dāng)固定于界面中，以允許致動空氣加壓使閥打開。將手動閥 操作器聯(lián)鎖到用于將瓶緊固于安裝臺處的緊固裝置上，使得在可將手動閥操作器重定位于 打開允許位置之前，必須將瓶完全緊固到界面上(即，蓋板與未固定的緊固螺釘?shù)钟|)。如 此設(shè)計汽化器瓶，因此僅當(dāng)手動鎖定閉合瓶隔離閥時，所述瓶才為可移除的。此等特征確保 瓶的內(nèi)含物決不可暴露于環(huán)境中。14.饋入材料A.應(yīng)用一般說來，在約20C與150C之間的溫度下可提供至少在Isccm范圍內(nèi)的流量的任 何材料都是候選材料，其用于汽化器單元中且與根據(jù)上述原理構(gòu)造的蒸汽傳送系統(tǒng)一起使用。已證明特定描述的汽化器和蒸汽傳送系統(tǒng)的實(shí)施例對于以適于執(zhí)行離子束植入 的流量將十硼烷和十八硼烷蒸汽流和碳硼烷蒸汽流提供給離子源來植入硼(其達(dá)成非晶 化的程度)為特別有效的。所述原理更通常適用于提供在半導(dǎo)體制造的大量應(yīng)用中的許多描述的大分子的 蒸汽流。實(shí)例包括以下分子的蒸汽流用于(例如)砷和磷的η型摻雜的大分子；用于共植入過程的碳的大分子，其中碳抑制所植入的摻雜物質(zhì)的擴(kuò)散，或吸除(截獲)雜質(zhì)，或非晶 化襯底的晶格；用于晶體結(jié)構(gòu)的所謂“應(yīng)力工程”(例如，針對PMOS晶體管應(yīng)用晶體壓縮，或 針對NMOS晶體管應(yīng)用晶體拉伸)的碳的大分子或其它分子；和用于其它目的(包括在半導(dǎo) 體制造中的退火步驟期間的熱預(yù)算和不當(dāng)擴(kuò)散的減少)的大分子。已在實(shí)驗室中證明所述 原理適用于硼烷、碳簇、碳硼烷、三甲銻(即，Sb(CH3)C3)、砷和磷材料和其它材料。所述原理適用于離子束植入系統(tǒng)中的實(shí)施例，且適用于硼和用于原子層沉積或產(chǎn) 生其它類型的層或沉積物的其它物質(zhì)的大分子沉積的系統(tǒng)，例如，通過等離子體浸沒，其 (例如)包括PLAD (等離子體摻雜)、PPLAD (脈沖等離子體摻雜)和PI3 (等離子體浸沒離 子植入)、原子層沉積(ALD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)。B.用于簇離子源的饋入材料(概沭)適用于有效植入含有諸如元素B、P、As、Sb和In(位于周期表中C、Si、Ge和Sn 的IV族元素的任一側(cè))的電摻雜劑物質(zhì)的多個原子的分子離子，且同樣適用于有效植入含 有諸如C、Si或Ge的元素的多個原子的分子離子，所述元素適用于修改半導(dǎo)體襯底以實(shí)行 (例如)非晶化、摻雜劑擴(kuò)散控制、應(yīng)力工程或缺陷吸除。所述分子離子可適用于制造具有 60nm和更小的臨界尺寸的集成電路。在下文中，所述離子將共同稱作“簇”離子。單電荷的簇離子的化學(xué)組合物具有以下通式MmDnRxHy+(1)，其中M為適用于襯底的材料改質(zhì)的原子，諸如C、Si或Ge ；D為用于將電荷載流子 植入襯底中的摻雜原子，諸如B、P、As、Sb或In(來自周期表的III或IV族)；R為自由基、 配位基或分子；且H為氫原子。一般地，R或H簡單地呈現(xiàn)為產(chǎn)生或形成穩(wěn)定離子所需的完 整化學(xué)結(jié)構(gòu)的部分，且對于植入過程并非特定需要的。一般說來，H對于植入過程并不顯著 有害。R對于植入過程也并不顯著有害。舉例來說，將不需要R含有諸如Fe的金屬原子，或 諸如Br的原子。在以上等式中，m、η、χ和y全部為大于或等于零的整數(shù)，其中m與η的總 和大于或等于二，即m+n > 2。在離子植入中，特別關(guān)注具有高M(jìn)和/或D原子多重性的簇 離子(即m+n ^ 4的簇離子)，這是由于所述簇離子的低能量、高劑量植入的改良效率?？捎糜诓牧细馁|(zhì)的簇離子的實(shí)例為自鄰接苯環(huán)衍生的簇離子，諸如C7Hy+、C14Hy+、 C16Hy+和C18Hy+?？捎糜趽诫s的簇離子的實(shí)例為硼氫化物離子B18Hy+、B1QHy+。
碳硼烷離子=C2BltlHy+ 和 C4B18Hy+。磷的氫化物離子P7Hy+、P5(SiH3) 5+、P7 (SiCH3) 3+。砷的氫化物離子As5(SiH3) 5+、As7 (SiCH3) 3+。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解使用除了以上實(shí)例中所列出的簇離子外的簇離子的 可能性，所述簇離子包括含有用于材料改質(zhì)的Si和Ge的離子、具有不同量的摻雜劑原子 和其不同同位素的離子，和具有不同異構(gòu)結(jié)構(gòu)的離子。另外，雙電荷簇離子一般以顯著較小 的良率形成，在所述情形中，所述簇離子并不適用于高劑量、低能量的植入。舉例來說，已在美國專利第6，452，338號和美國專利第6，686，595號中由霍爾斯 基(Horsky)等人描述了關(guān)于十硼烷的簇植入和簇離子源的方法，所述專利以引用方式并 入本文中。在霍爾斯基等人的待決的美國專利申請案第10/251，491號(經(jīng)公開為美國專 利申請案第U. S. 2004/0002202 Al號)中揭示了 B18Hx+用于制造PMOS裝置的用途，所述申請案以引用方式并入本文中。C.大碳硼烷分子文獻(xiàn)中解釋了此等含硼材料和其離子的性質(zhì)，參見例如Vasyukova，N. I.由 IzvestiyaAkademii Nauk SSSR, Seriya Khimicheskaya 番羽譯，A. N. Neseyanov Institute ofHeteroorganic Compounds,蘇聯(lián)禾斗學(xué)院(Academy of Sciences of the USSR),莫斯禾斗 (Moscow)，第6期，第1337-1340頁，1985年6月，原文呈遞于1984年3月13日，Plenum Publishing 公司]。已成功汽化和離子化簇分子O-C2BltlH12,參見圖16。在約42C下可獲得優(yōu)良蒸汽流。 C4B18H22也為適用材料。P.碳的大分子一般說來，在所有比單體碳植入有益的情形中，任何具有CnHy形式(其中η > 4 且的化學(xué)式的烴都將增加有效碳劑量率到硅中，且提供變化程度的非晶化。熒蒽 (Fluoranthene) C16Hltl在IOOC的溫度下汽化，其優(yōu)選適于在電子碰撞離子源中使用。其汽化 溫度類似于B18H22的汽化溫度。0. 5mA的射束電流使8mA的碳的當(dāng)量能夠以極低能量(約 每個碳原子IkeV)植入到晶圓上。簡單實(shí)現(xiàn)大于ImA的離子束電流。其它碳簇材料也為適 用的。舉例來說，可潛在使用以下烴2，6 二異丙基萘(C16H20)；N-十八碳烯(C18H38)；對聯(lián)三苯(C18H14)；聯(lián)芐(C14H14)；1-苯基萘(C16H12)。E.用于N型摻雜的大分子As、P和Sb為N型摻雜劑，即“供體”。對于Sb來說，三甲銻(trimethylstibine)為優(yōu)良大分子候選饋入材料，例如 Sb (CH3) C3。對于As和P來說，所述離子具有AnHx+或AnRHx+形式，其中η和χ為整數(shù)，其中η大 于4且χ大于或等于0，且A為As或P，且R為不含有磷或砷的分子，其對植入過程無害。含磷化合物的化學(xué)性質(zhì)化合物膦、有機(jī)膦和磷化物被視為用于團(tuán)簇磷分子和用于N型摻 雜的后續(xù)離子的潛在來源。實(shí)例包括(1)膦，例如庚膦Ofeptaphosphane) P7H3,和環(huán)戊膦(CyCl0pentaph0Sphane)P5H5，(2)有機(jī)膦，例如四叔丁基六膦 (Tetra-tertbutylhexaphosphane)tBu4P6> 五甲基七 H (Pentamethylheptaphosphane) Me5P7，(3)磷化物，例如聚磷化物:Ba3P14、Sr3P14，或單磷化物L(fēng)i3P7>Na3P7>K3P7>Rb3P7>Cs3P7 環(huán)狀膦顯現(xiàn)為有利于離子化和后續(xù)植入的摻雜劑團(tuán)簇的最有效來源，其中庚膦 P7H3顯現(xiàn)為具有提供用于離子束植入的簡單團(tuán)簇源的最大潛力。在PJj和P.RH.化合物中用As替代P理論化含磷物質(zhì)和支援合成技術(shù)以允許以砷直接替代磷原子，從而形成類似砷的 物質(zhì)，這是由于外部殼層電子組態(tài)的類似性和同一族元素所展示的類似化學(xué)反應(yīng)性。分子 預(yù)測軟件也指示砷替代磷的類似性。As7H3的所預(yù)測分子結(jié)構(gòu)幾乎與P7H3相同，其中差異限于磷和砷的個別原子半徑。P7H3和As7H3的合成途徑為類似且可互換的。此外，因為Si和H 都對硅晶圓上所形成的裝置無害，所以化合物As7 (SiH3) 3和As5 (SiH3) 5極具吸引力，且經(jīng)預(yù) 測為穩(wěn)定化合物。此外，可以允許獨(dú)立于剩余分子結(jié)構(gòu)R選擇性移除含有磷或砷的部分的方式來調(diào) 配呈AnRHx形式的材料。此特性可用以增加安全輸送的程度，因為錯合物饋入材料較少揮 發(fā)，因此比純組份較不易受發(fā)射影響。剩余材料可留在輸送容器中，且在正常循環(huán)操作中 “再加料”。此外，R分子部分可在含有目標(biāo)摻雜劑的物質(zhì)之前被移除、丟棄或再循環(huán)，以在輸 送期間提供增加的安全裕度。開發(fā)許多有機(jī)金屬化合物的合成途徑被充分記錄且在此項技 術(shù)內(nèi)已知。相關(guān)的其它含As和含P化合物除了 (P/As)6中的六元環(huán)外，也已獲得五元環(huán)，其中R = Me、Et、Pr、Ph、CF3、SiH3、 GeH3,且出現(xiàn)四元環(huán)，其中R = CF3> Ph (格林伍德(N. N. Greenwood)，厄恩肖(A. Earnshaw)， 元素化學(xué)(Chemistry of the Elements)，巴特沃茲和海尼曼有限公司(Butterworth and Heinemann Ltd)，1984年，第637-697頁)。因此，如此項技術(shù)中所熟知，羰基與硅的氫化 物可直接互換。此外，也已識別磷化硅Si12P5。此材料被視為極適用于鹵基和S/D延伸部 分的超淺接合形成，且還適用于多晶柵摻雜。Si12P5的質(zhì)量為約491amu。因此，可以此化合 物來執(zhí)行極淺植入。此外，因為Si常規(guī)地用于在傳導(dǎo)N型漏極延伸部分植入之前預(yù)非晶 化，所以Si12P5植入物將進(jìn)行自體非晶化?？赡軐⒉淮嬖谟纱酥踩胨a(chǎn)生的有害射程末端 缺陷，這是因為硅將具有約與P原子相同的射程，此將損壞保持極淺。因為所述缺陷在湮滅 時易于擴(kuò)散到表面，所以可極有效地將所述缺陷退火。F.汽化器的組和釋放容器單元如先前所指示，在優(yōu)選形式中，所描述的一組汽化器的一個單元(或經(jīng)構(gòu)造以用 作運(yùn)輸罐且用作加熱汽化器或釋放容器的一組汽化器的一個單元)專用于一種饋入材料 且關(guān)于所述饋入材料編寫代碼，且另一單元專用于另一饋入材料且關(guān)于所述另一饋入材料 編寫代碼。如汽化器或釋放容器的代碼的自動讀取所驗證，根據(jù)選定的饋入材料來設(shè)定用 于蒸汽傳送加熱器的控制系統(tǒng)、安全切斷和其它參數(shù)。在一種情形中，所述材料為十硼烷、 十八硼烷和一種或一種以上選定的碳硼烷。在另一種情形中，自以上根據(jù)手上任務(wù)所識別 的材料來選擇饋入材料。每個單元都可并入溫度限制開關(guān)，所述溫度限制開關(guān)經(jīng)設(shè)定為處 于正常汽化溫度以上且在單元中的各別材料的危險溫度以下的安全溫度。在重要情形中，一組汽化器的單元專用于將順次執(zhí)行的一連串離子植入的各別 饋入材料，而不將晶圓自離子植入器移除，所述離子植入器為可具有顯著經(jīng)濟(jì)益處的裝備 (尤其對于批量工具)。為此，有利的是使用具有兩個汽化器臺的所述圖的流動界面裝置， 或類似地構(gòu)造有兩個以上汽化器臺的流動界面裝置。所述汽化器組或釋放單元可安裝在各 別汽化器臺處，且植入的順序可通過順次選擇單元來進(jìn)行，同時通過已描述的反應(yīng)性清潔 裝備在每一植入之間執(zhí)行清潔循環(huán)。在一種情形中，一組汽化器的一個單元可含有用于硼 植入物的含硼大分子，且所述汽化器組的另一單元可含有為抑制硼的擴(kuò)散而將要共植入的 含碳大分子。在另一種情形中，可通過使用所述圖的流動界面裝置，順次植入對應(yīng)(優(yōu)選經(jīng) 編寫代碼的)汽化器中的三種或三種以上材料，而不干擾旋轉(zhuǎn)料架上的晶圓。通過在轉(zhuǎn)換 自第一汽化器臺到第二汽化器臺等的使用后，以第三汽化器替換(例如)第一汽化器來實(shí)施此操作。 已描述本發(fā)明方面的許多實(shí)施例。然而，應(yīng)理解可在不脫離本發(fā)明的精神和范疇 的情況下實(shí)施各種修改。因此，其它實(shí)施例也在以下權(quán)利要求的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
一種單元，其被構(gòu)造為加熱釋放容器或汽化器以釋放或汽化材料且將所釋放的氣體或蒸汽提供給另一裝置，所述單元界定適于由所述單元的電阻加熱器加熱的材料接收區(qū)域，且界定用于將氣體或蒸汽自所述單元傳送到所述另一裝置的氣體或蒸汽通路，其中所述蒸汽通路的傳送部分延伸穿過向外橫向延伸突出物，所述向外橫向延伸突出物經(jīng)構(gòu)造以互配合在氣體或蒸汽接收裝置的預(yù)定構(gòu)造的容器中，所述橫向突出物經(jīng)構(gòu)造以承受所述單元的重量，且當(dāng)所述突出物與所述容器嚙合時用作所述單元的支撐物，所述突出物的末端表面經(jīng)構(gòu)造以與所述另一裝置的匹配表面一起來界定密封，且其中為了在所述單元與外部控制和電力電路之間實(shí)施電連接，所述單元在預(yù)定位置中攜載有電連接器，以嚙合所述另一裝置上的預(yù)定位置的匹配連接器，所述單元上的連接器的預(yù)定位置通過所述單元在使所述橫向突出物與所述另一裝置的容器嚙合的方向上移動來實(shí)現(xiàn)所述連接器的自動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其被構(gòu)造為用于待分配或汽化的材料的運(yùn)輸罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述向外橫向延伸突出物具有對準(zhǔn)表面，所述對 準(zhǔn)表面經(jīng)構(gòu)造以可滑動地嚙合所述另一裝置的容器的匹配對準(zhǔn)表面，以引導(dǎo)所述單元與所 述另一裝置嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述連接器包括連接元件，所述連接元件用于將 壓縮空氣連接到所述單元以致動所述單元的氣動閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單元，其中氣動可操作波紋管閥是沿所述通路安置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單元，其包括用于在所述另一裝置的安裝臺處安裝所述單元 的可卸緊固件，和可手動操作閉合裝置，所述單元的閉合裝置具有超控所述波紋管閥且防 止流動穿過所述通路的閉合位置，所述閉合裝置與防止接近的裝置相關(guān)聯(lián)，所述防止接近 的裝置防止工作人員在所述閉合裝置不處于閉合位置時接近已安裝的單元的所述可卸緊 固件，藉以防止在卸下所述單元時毒性氣體或蒸汽自所述單元流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單元，其中所述可卸緊固件包含可與所述安裝臺的相關(guān)聯(lián)配 合配件嚙合的固持螺釘布局式，且所述防止接近的裝置包含與所述閉合裝置的部件相依移 動的防止接近蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配置以使得能夠接近所述固持螺釘，以便僅當(dāng)所述 閉合裝置在閉合位置中時拆卸所述單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其具有經(jīng)構(gòu)造以接收安裝螺釘?shù)穆葆斖?，所述安裝 螺釘能夠旋擰到所述另一裝置中，以將所述末端表面推抵到所述另一裝置的匹配表面上， 從而建立密封且提供穩(wěn)定力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其用于與被維持在與所述罐單元的溫度不同的溫度下 的另一裝置一起使用，且熱絕緣阻絕所述單元與所述另一裝置之間的熱傳遞。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其呈汽化器的形式，所述汽化器包含具有由內(nèi)部表面 界定的側(cè)壁和底部壁的底部區(qū)、饋入材料接收、汽化空腔，和界定可移除閉合物和用于將蒸 汽自所述單元傳送到所述另一裝置的蒸汽通路的頂部區(qū)，所述頂部區(qū)和所述底部區(qū)經(jīng)構(gòu)造 以在組裝時在汽密界面處嚙合自所述頂部區(qū)突出的向外橫向延伸突出物。
11.一種系統(tǒng)，其包含汽化器與流動界面裝置的組合，所述流動界面裝置界定用于可移 除地接收所述汽化器且與所述汽化器連通的安裝臺，且聯(lián)鎖系統(tǒng)具有防止在所述安裝臺處 毒性蒸汽意外流到大氣中的結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述汽化器包括用于在所述安裝臺處安裝所述 汽化器的可卸緊固件和可手動操作閉合裝置，所述閉合裝置具有防止蒸汽自所述汽化器流 動的閉合位置，所述閉合裝置與防止接近的裝置相關(guān)聯(lián)，所述防止接近的裝置防止工作人 員在所述閉合裝置不處于閉合位置時接近已安裝的汽化器的所述可卸緊固件，藉以防止在 卸下所述汽化器時毒性蒸汽自所述汽化器流動。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述可卸緊固件包含可與所述安裝臺的相關(guān)聯(lián) 配合配件嚙合的固持螺釘或螺帽布局，且所述防止接近的裝置包含與所述閉合裝置的部件 相依移動的防止接近蓋板，所述蓋板經(jīng)構(gòu)造且配置以使得能夠接近所述固持螺釘或螺帽， 以便僅當(dāng)所述閉合裝置在閉合位置中時拆卸所述汽化器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中彈簧加載的氣動可操作閥安裝在所述汽化器 上，以允許蒸汽自所述汽化器流動，且所述閉合裝置為機(jī)械超控裝置，所述機(jī)械超控裝置經(jīng) 構(gòu)造以不考慮氣動壓力的存在將所述氣動可操作閥推動到閉合位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述界面裝置經(jīng)構(gòu)造以與一組不同的汽化器一 起使用，所述汽化器攜載具有不同汽化溫度的不同固體饋入材料，所述系統(tǒng)包括辨識系統(tǒng)， 所述辨識系統(tǒng)經(jīng)配置以辨識所安裝的汽化器的表示其內(nèi)含物的特性物理特征，且使汽化器 控制系統(tǒng)在適于所述所辨識的汽化器的內(nèi)含物的條件下操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述辨識系統(tǒng)包含當(dāng)汽化器在安裝位置中時暴 露于所述汽化器的一組可致動開關(guān)，所述組開關(guān)適于與汽化器協(xié)作，所述汽化器以取決于 所述汽化器的內(nèi)含物的獨(dú)特型式攜載一個或一個以上開關(guān)致動器形成物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其包括一組一個以上汽化器單元，所述組的汽化器 專用于分別含有具有不同汽化溫度的不同固體饋入材料，所述汽化器單元具有用于辨識的 不同特性物理特征。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中離子源安裝在真空腔室內(nèi)，所述流動界面裝置 經(jīng)構(gòu)造以傳輸用于所述離子源的蒸汽。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述離子源在離子植入器系統(tǒng)中，以提供用于 植入的離子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述離子源將離子提供給射束線以用于植入目 標(biāo)襯底中。全文摘要
本發(fā)明揭示一種汽化器單元，其將固體饋入材料、尤其包含用于半導(dǎo)體制造的簇分子的材料加熱到產(chǎn)生待離子化的蒸汽的溫度，其具有有效構(gòu)造和許多有效的安全特征。加熱器位于可卸頂部閉合部件中，且用以將所述頂部閉合部件中的閥維持在固體材料的加熱溫度高的溫度下。頂部區(qū)為與底部區(qū)的界面的熱分配器，底部的側(cè)壁和底部壁將自界面所接收的熱分配到暴露于饋入材料的空腔的表面。機(jī)械和電子編碼的鎖定、防止接近和有效使用提供安全性。硼烷、十硼烷(decaborane)、碳簇和其它大分子被汽化以用于離子植入。展示與新穎蒸汽傳送系統(tǒng)以及與離子源配合的此類汽化器。
文檔編號H01J37/02GK101979706SQ20101019059
公開日2011年2月23日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者喬治·薩科, 德羅爾·奧韋德, 戴維·J·哈特尼特, 托馬斯·N·霍爾斯基, 道格拉斯·R·亞當(dāng)斯 申請人:山米奎普公司