惰性大气压预冷及后热处理制造技术

本发明专利技术涉及一种离子注入系统(101)，该系统向置于低于环境温度夹盘(130)上的处理腔室(122)的处理环境(126)中的工件(118)提供离子(112)。具有中间环境(138)的中间腔室(136)与外部环境(132)流体连通并具有用于冷却和加热工件(118)的冷却站(140)及加热站(142)。在处理腔室(122)与中间腔室(136)之间提供装载锁定腔室(150)，以使处理环境(126)与中间环境(138)隔离。正压源(166)在中间腔室(136)内提供干气(168)，中间腔室(136)的露点低于中间腔室外部环境(132)的露点。正压源通过自中间腔室流向外部环境的干气流而使中间环境与外部环境隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】惰性大气压预冷及后热处理
本专利技术大体上涉及离子注入系统，更具体涉及防止在离子注入系统中的工件上形成冷凝。
技术介绍
在半导体行业中，通常利用静电夹或夹盘(ESC)在诸如离子注入、蚀刻、化学气相淀积(CVD)等基于等离子或基于真空的半导体制造过程期间夹紧工件或衬底。已证实，ESC的夹紧功能以及工件温度控制在处理半导体衬底或晶片(如硅晶片)中相当重要。标准的ESC例如包括位于导电电极之上的介电层，其中半导体晶片置于ESC的表面上(例如该晶片适于介电层的表面上)。在处理半导体(例如离子注入)期间，通常在晶片与电极之间施加箝制电压，其中由静电力将该晶片夹紧在夹盘表面上。对于某些离子注入过程，需通过冷却ESC来冷却工件。然而，在温度更低的情况下，当将工件从处理环境(例如真空环境)中的冷ESC传送至外部环境(例如更高压、更高温且湿度更大的环境)内时，会在工件上形成冷凝，甚或大气水分会在工件表面上发生冻结。例如，将离子注入工件之后，通常将工件传送至装载锁定腔室内，随后使该装载锁定腔室通风。当打开装载锁定腔室并自其取出工件时，工件通常曝露在环境空气中(例如在大气压下的“潮湿”暖空气)，其中在该工件上可发生冷凝。冷凝会使粒子沉积在工件上并且/或者使沉淀物遗留在工件上，其会对正面粒子(例如有效区域上)具有不利影响，并会导致瑕疵品及生产损失。因此，在本领域中需要一种用于在将工件自冷环境传送至热环境时减轻该工件上冷凝的设备、系统和方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种用于减少冷冻离子注入系统中在工件上发生冷凝的系统、设备及方法来克服现有技术的局限性。因此，下文介绍专利技术内容的简要概述，以便对本专利技术的某些方面具有基本了解。该
技术实现思路
部分并非本专利技术的详尽综述。其既非旨在确定本专利技术的关键元件或主要元件，亦非限定本专利技术的范围。其目的在于，以简化形式呈现本专利技术的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。根据本专利技术，提供一种用于将离子注入冷工件的离子注入系统。该离子注入系统例如包括配置成向位于处理腔室中的工件提供多个离子的离子注入设备，其中该处理腔室具有与其关联的处理环境。在一个实施例中，低于环境温度的夹盘(如低温冷却静电夹盘)配置成在处理腔室内的工件暴露于多个离子期间支撑工件。该低温夹盘进一步配置成将工件冷却至处理温度，其中该处理温度低于外部环境的露点。据一方面，进一步提供与外部环境流体连通的中间腔室，该中间腔室具有与其关联的中间环境。该中间腔室例如包括配置成将工件冷却至第一温度的冷却站以及配置成将工件加热至第二温度的加热站。第一温度例如与处理温度相关，第二温度与外部环境的外部温度相关，其中第二温度高于第一温度。进一步提供装载锁定腔室，其中该装载锁定腔室可耦接至处理腔室及中间腔室。该装载锁定腔室配置成使处理环境与中间环境隔离。装载锁定腔室进一步包括配置成在处理腔室与中间腔室之间传送工件期间支承工件的工件支撑件。根据本专利技术的另一方面，进一步提供正压源，其中该正压源配置成向中间腔室提供干气。该干气的露点例如低于外部环境的露点。因此，正压源结合中间腔室通过干气流自中间腔室流向外部环境而使中间环境大体上与外部环境隔离。由此，中间腔室提供一个或多个工件在外部环境与处理环境之间传送期间可滞留的中间环境。如此，在外部环境与处理环境之间提供有利的工件处理流。通过中间加热及冷却工件并且在中间环境内将其排序，通过本专利技术有利于使在常规装载锁定腔室(例如在该装载锁定腔室内进行加热和/或冷却)中所耗时间减少。上文的
技术实现思路
部分仅旨在简要概述本专利技术某些实施方案的某些特征，其他实施方案可包括上述特征以外的其他特征和/或不同特征。特别地，该
技术实现思路
部分不得理解为限定本申请的保护范围。因此，为实现前述及有关目的，本专利技术包括下文所述且特别在权利要求书中所指出的特征。下文内容及附图详细阐明本专利技术的某些说明性实施方案。然而，这些实施方案仅表明采用本专利技术原理的多种不同方式中的少数几种。在结合附图考虑的情况下，由下文对本专利技术的详细描述会更清楚理解本专利技术的其他目的、优点及新颖性特征。附图说明图1是根据本专利技术几方面的包括离子注入系统的示例性真空系统的框图；图2是根据本专利技术另一方面的示例性离子注入系统有关的示例性中间腔室的框图；图3表示根据又一方面在将离子冷注入工件时减少冷凝的方法。具体实施方式本专利技术大体上针对一种用于减少离子注入系统中的工件上形成冷凝的系统、设备及方法。相应地，现将参照附图阐述本专利技术，其中通篇中的相同标号可用于指代相同元件。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限定目的。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本专利技术。然而，本领域技术人员会显而易知，本专利技术可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本专利技术的范围不应受到下文参照附图所述的实施方案或实施例的限制，而仅受所附权利要求书及其等同变化的限制。还需指出，附图用于说明本专利技术实施方案的某些方面，由此应视为仅供示意性说明。特别地，根据本专利技术的实施方案，附图中所示的元件并不一定相互成比例绘制，将附图中各元件的布置选为可清楚理解相应的实施方案，不得理解为必然表示实施中各组件的实际相对位置。此外，若非特别注明，则本文所述的各实施方案及实施例的特征可相结合。还应理解，在以下描述中，在图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或其他实际部件或功能部件之间的任何直接连接或耦接亦可通过间接连接或耦接来实施。此外还应理解，在图中所示的功能模块或部件在一个实施方案中可作为独立特征或电路形式实施，在另一实施方案中亦可或可选择以共同特征或电路来全部或部分实施。举例而言，几个功能模块可作为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式实施。还应理解，若非另有相反规定，则在以下说明书中基于导线所述的任何连接亦可作为无线通信形式实施。根据本专利技术的一方面，图1表示示例性的真空系统100。在本实施例中的真空系统100包括离子注入系统101，但亦涵盖其他各类型的真空系统，如等离子处理系统或其他半导体处理系统。离子注入系统101例如包括终端102、束线总成104及终端站106。一般而言，终端102中的离子源108耦接至电源110，以使掺杂剂气体离子化成多个离子且形成离子束112。在本实施例中，引导离子束112穿过射束控向设备114且穿出穿孔116射向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如硅晶片、显示面板等半导体)，该工件118选择性地夹至或安装至夹盘120(例如静电夹盘或ESC)。一旦注入的离子嵌入工件118的晶格时，则其改变工件的物理和/或化学性质。鉴此，离子注入用于半导体装置的制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用中。本专利技术的离子束112可采取任何形式，如笔形束或点束、带状束、扫描束或使离子指向终端站106的任何其他形式，并且所有这些形式均属本专利技术的范围内。根据一典型方面，终端站106包括处理腔室122，如真空腔室124，其中处理环境126与该处理腔室关联。处理环境126一般存在于处理腔室122内，在一个实施例中，处理环境126包括由耦接至处理腔室并配置成大体上将该处理腔室抽成真空的真空源128(例如真空泵)所产生的真空。在利用离子注入系统101注入期间，随着带点离子与工件碰撞，能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子注入系统，其包括：处理腔室，其具有与其关联的处理环境；离子注入设备，其配置成向位于所述处理腔室中的工件提供多个离子；低于环境温度的夹盘，其配置成在所述工件暴露于所述多个离子期间在所述处理腔室内支撑所述工件，其中该低于环境温度的夹盘进一步配置成将所述工件冷却至处理温度；中间腔室，其具有与其关联的中间环境，其中该中间腔室与外部环境流体连通，其中该中间腔室包括配置成将所述工件冷却至第一温度的冷却站以及配置成将所述工件加热至第二温度的加热站；装载锁定腔室，其可耦接至所述处理腔室及所述中间腔室，其中该装载锁定腔室配置成使所述处理环境与所述中间环境隔离，其中该装载锁定腔室包括配置成在所述处理腔室与所述中间腔室之间传送所述工件期间支撑所述工件的工件支撑件；以及正压源，其配置成向所述中间腔室提供干气，其中该干气的露点低于所述外部环境的露点，其中该正压源通过自所述中间腔室流向所述外部环境的干气流使所述中间环境与所述外部环境基本隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.31 US 13/485,1861.一种离子注入系统，其包括：处理腔室，其具有与其关联的处理环境；离子注入设备，其配置成向位于所述处理腔室中的工件提供多个离子；低于环境温度的夹盘，其配置成在所述工件暴露于所述多个离子期间在所述处理腔室内支撑所述工件，其中该低于环境温度的夹盘进一步配置成将所述工件冷却至处理温度；中间腔室，其具有与其关联的中间环境，其中该中间腔室与外部环境流体连通，其中该中间腔室包括配置成将所述工件冷却至第一温度的冷却站以及配置成将所述工件加热至第二温度的加热站；装载锁定腔室，其可耦接至所述处理腔室及所述中间腔室，其中该装载锁定腔室配置成使所述处理环境与所述中间环境隔离，其中该装载锁定腔室包括配置成在所述处理腔室与所述中间腔室之间传送所述工件期间支撑所述工件的工件支撑件；以及正压源，其配置成向所述中间腔室提供干气，其中该干气的露点低于所述外部环境的露点，其中该正压源通过自所述中间腔室流向所述外部环境的干气流使所述中间环境与所述外部环境隔离。2.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述干气包括惰性气体。3.如权利要求2所述的离子注入系统，其中所述惰性气体包括干氮气。4.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述干气包括干燥的大气气体。5.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述冷却站包括配置成支撑所述工件并将所述工件冷却至所述第一温度的冷却板。6.如权利要求5所述的离子注入系统，其中所述冷却板包括珀尔帖冷却器、膨胀腔室、低温头及循环制冷回路中的一个或多个部件。7.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述加热站包括加热站支撑件，其包括热板、加热灯、热气源及微波源中的一个或多个部件。8.如权利要求1所述的离子注入系统，其进一步包括真空泵，其中所述处理腔室包括真空腔室，其中该真空泵配置成抽空所述处理腔室。9.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述中间腔室包括门，其中该门选择性将所述中间腔室与所述外部腔室隔离。10.如权利要求1所述的离子注入系统，其进一步包括一个或多个配置成在所述处理腔室、装载锁定腔室、中间腔室及外部腔室之间传送所述工件的传送设备。11.如权利要求1所述的离子注入系统，其中所述离子注入设备包括：离子源，其配置成形成离子束；束线总成，其配置成质谱分析所述离子束；以及终...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·李，史蒂夫·德拉蒙德，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US