用于离子注入系统的主动工件加热或冷却技术方案

本发明专利技术涉及一种用于离子注入系统的加热夹盘，其选择性将工件夹持至具有加热器的承板，以选择性加热夹持表面。加热夹盘的基板与承板之间的间隙包含传热介质。冷却流体源耦合至基板中的冷却通道。控制器以第一模式和第二模式操作加热夹盘。在第一模式下，控制器不激活加热器并使冷却流体流过冷却通道，其中热量通过传热介质传递到冷却流体。在第二模式下，控制器激活加热器并可选地从冷却通道中清除冷却流体或以其他方式改变其冷却能力。间隙中能够选择性设置有气体，以进一步控制第一模式和第二模式下的热传递。

Active Workpiece Heating or Cooling for Ion Implantation System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于离子注入系统的主动工件加热或冷却相关申请的引用本申请要求名称为“ACTIVEWORKPIECEHEATINGORCOOLINGFORANIONIMPLANTATIONSYSTEM”、申请日为2017年1月10日、申请号为62/444,620的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术总体上涉及工件处理系统以及处理工件的方法，更具体涉及在离子注入系统中利用同一静电夹盘以多种模式控制工件温度的系统和方法。
技术介绍
在半导体处理中，可以对工件或半导体晶片执行诸如离子注入等许多操作。随着离子注入处理技术的进步，可以实施各种工件的离子注入温度，从而实现各种工件中的注入特征。举例而言，在常规的离子注入处理中，通常考虑三种温度状态：冷注入，其中工件的处理温度保持在低于室温的温度；热注入，其中工件的处理温度维持在通常高达100℃至600℃的高温；以及所谓的准室温注入，其中工件的处理温度维持在略高于室温但低于高温注入中所用温度的温度，准室温注入的温度范围通常为50℃至100℃。例如，热注入日益普遍，其中实现工艺温度通常经由专用的高温静电夹盘(ESC)，又称加热夹盘。在注入期间，加热夹盘将工件保持或夹持到其表面上。常规的高温ESC例如包括嵌入夹持表面下方的一组加热器，用于将ESC和工件加热到工艺温度(例如100℃至600℃)，由此气体界面通常提供从夹持表面到工件背面的热界面。通常，高温ESC通过向背景中的腔室表面辐射能量来冷却。冷淬离子注入工艺也十分常见，其中常规上将室温工件放置在冷淬夹盘上，并将冷淬夹盘冷却到冷淬温度(例如低于室温的温度)，从而冷却工件。冷却冷淬夹盘从离子注入中移除传递到工件中的热能，同时在注入期间经由从冷淬夹盘移除热量进一步使夹盘和工件维持在冷淬温度。离子注入工艺也可在所谓的“准室温”下进行(例如温度略高于室温，诸如50℃至60℃，但不及热离子注入工艺)，由此在注入期间通常使用低热夹盘(例如配置成加热到100℃以下温度的夹盘)来控制工件的温度。通常，高温ESC(例如加热夹盘)仅用于热注入，若期望处理过程从高温处理(例如100℃至600℃)变为准室温处理(例如低于100℃)，则会至少部分由于其中加热器的配置以及用于控制注入温度的控制机制而产生问题。因此，从高温注入变为准室温注入时，将使用低热夹盘取代加热夹盘，由此针对额定处理温度，加热夹盘和低热夹盘具有不同的传热能力。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术局限性的解决方案为提供一种用于对单个加热的静电夹盘上的工件进行注入的系统和方法，由此该系统和方法提供一种既可用于高温注入又可用于准室温注入的配置，而不会在物理方面改性该加热的静电夹盘。据此，下文介绍本专利技术的简要概述，以便对本专利技术的某些方面具有基本了解。本
技术实现思路
部分并非本专利技术的详尽概述。既非旨在确定本专利技术的关键或主要元素，亦非限定本专利技术的范围。其目的在于，以简要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。本专利技术大体上涉及配置成将离子注入工件的离子注入系统。加热夹盘例如定位于处理腔室内，其中该加热夹盘配置成选择性将工件夹持到其夹持表面。加热夹盘例如包括承板，该承板具有用于将工件夹持到其上的夹持表面。承板具有嵌入其中或以其他方式与其相关联的一个或多个加热器，其中一个或多个加热器配置成选择性加热夹持表面。基板可操作地耦合至承板，其中基板与承板之间设置有间隙。在基板中进一步限定一个或多个冷却通道。在间隙中进一步选择性布置传热介质。根据某一实例，冷却流体源进一步选择性可操作地耦合至冷却通道。控制器例如配置成以第一模式和第二模式中的一种模式选择性操作离子注入系统。在第一模式下，控制器配置成不激活(notactivate)一个或多个加热器并使冷却流体流过冷却通道。据此，通过承板与基板之间的传热介质传递热量，其中将热量传递到冷却流体。在第二模式下，控制器配置成将一个或多个加热器激活到预定温度并可选地从冷却通道中清除冷却流体。根据某一实例，进一步提供气体和真空源，其中传热介质包括气体。控制器例如进一步配置成在第一模式下经由控制气体和真空源以预定压力选择性向间隙供应气体。这样，承板选择性热耦合至基板。控制器例如进一步配置成在第二模式下经由控制气体和真空源选择性抽空间隙，其中选择性使承板与基板隔热。在一个或多个实例中，预定压力约为5托，并且间隙约为10微米。根据另一实例，传热介质包括配置成在承板与基板之间传递热量的凝胶、柔性材料和浆料中的一种或多种材料。在另一实例中，加热夹盘配置成将工件加热到预定处理温度，诸如范围从约100℃至约200℃的处理温度。在又一实例中，所述系统包括预热站和后冷站中的一个或多个站，用于在将工件置于夹盘上之前或之后对工件进行预热或后冷。根据本专利技术另一示例性方面，提供一种加热夹盘，其包括承板和基板，该基板具有限定在其中的冷却通道。基板可操作地耦合至承板，其中在承板与基板之间限定间隙，并且其中间隙中选择性设置有传热介质。进一步提供一个或多个加热器，其中加热夹盘可选择性以第一模式和第二模式操作。在第一模式下，一个或多个加热器未激活，并且冷却流体流过基板中的冷却通道，其中通过承板与基板之间的传热介质传递热量。在第二模式下，将一个或多个加热器激活到预定温度，并且能够可选地从冷却通道中清除冷却流体。在某一实例中，冷却流体源选择性可操作地耦合至冷却通道，并且控制器配置成经由控制一个或多个加热器、冷却流体源和传热介质来选择性以第一模式和第二模式控制加热夹盘的操作。根据本专利技术的还一示例性方面，提供一种以多种模式将离子注入工件的方法。所述方法包括以第一模式和第二模式中的一种模式选择性操作离子注入系统的加热夹盘。所述方法例如包括将工件静电夹持至加热夹盘的夹持表面。在第一模式下，控制器停止激活加热夹盘中的一个或多个加热器，并且冷却流体流过加热夹盘中的冷却通道。在第一模式下，通过布置在夹盘的承板与基板之间的间隙中的传热介质传递热量，其中热量传递到冷却流体。在第二模式下，将一个或多个加热器激活到预定温度，并且可以从冷却通道中清除冷却流体。在某一实例中，传热介质包括气体，其中在第一模式下，以预定压力向间隙供应气体，其中使承板热耦合至基板。在第二模式下，将间隙抽空，其中使承板与基板大体上隔热。例如，加热夹盘将工件加热到预定处理温度，其中处理温度在第一模式下约为室温并且在第二模式下的范围从约100℃至约200℃。在又一实例中，所述方法进一步包括执行将离子注入工件。可以进一步执行在注入之前对工件进行预热以及在注入之后对工件进行后冷中的一个或多个步骤。为实现前述及有关目的，本专利技术包括下文完整描述且特别在权利要求书中所指出的特征。下列说明及附图详细提出于本专利技术的某些说明性实施方案。但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。结合附图并参阅下文对本专利技术的详细描述，本专利技术的其他目的、优点及新颖性特征将显而易见。附图说明图1示出根据本专利技术某一方面的示例性加热离子注入系统的框图；图2示出根据本专利技术某一方面的ESC的夹持表面的俯视透视图；图3示出根据本专利技术某一方面的ESC的仰视透视图；图4A示出根据本专利技术某一方面的ESC的局部剖视透视图；图4B示出根据本专利技术某一方面的ESC的局部侧视图；图5示出说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件处理系统，包括：离子注入系统，所述离子注入系统配置成将离子注入工件；加热夹盘，所述加热夹盘定位于所述处理腔室内，其中，所述加热夹盘配置成选择性将工件夹持到其上，且其中，所述加热夹盘包括：承板，所述承板具有用于将工件夹持到其上的夹持表面，所述承板具有嵌入其中的一个或多个加热器，其中，所述一个或多个加热器配置成选择性加热所述夹持表面；基板，所述基板可操作地耦合至所述承板，其中，所述基板与所述承板之间设置有间隙，且其中，在所述基板中限定一个或多个冷却通道；以及传热介质，所述传热介质布置在所述间隙内；冷却流体源，所述冷却流体源选择性可操作地耦合至所述冷却通道；以及控制器，所述控制器配置成选择性以第一模式和第二模式中的一种模式操作所述离子注入系统，其中，在所述第一模式下，所述控制器配置成不激活一个或多个加热器并使冷却流体流过冷却通道，且其中，通过所述承板与所述基板之间的传热介质传递热量，其中将热量传递到冷却流体，且其中，在所述第二模式下，所述控制器配置成将所述一个或多个加热器激活到预定温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.10 US 62/444,6201.一种工件处理系统，包括：离子注入系统，所述离子注入系统配置成将离子注入工件；加热夹盘，所述加热夹盘定位于所述处理腔室内，其中，所述加热夹盘配置成选择性将工件夹持到其上，且其中，所述加热夹盘包括：承板，所述承板具有用于将工件夹持到其上的夹持表面，所述承板具有嵌入其中的一个或多个加热器，其中，所述一个或多个加热器配置成选择性加热所述夹持表面；基板，所述基板可操作地耦合至所述承板，其中，所述基板与所述承板之间设置有间隙，且其中，在所述基板中限定一个或多个冷却通道；以及传热介质，所述传热介质布置在所述间隙内；冷却流体源，所述冷却流体源选择性可操作地耦合至所述冷却通道；以及控制器，所述控制器配置成选择性以第一模式和第二模式中的一种模式操作所述离子注入系统，其中，在所述第一模式下，所述控制器配置成不激活一个或多个加热器并使冷却流体流过冷却通道，且其中，通过所述承板与所述基板之间的传热介质传递热量，其中将热量传递到冷却流体，且其中，在所述第二模式下，所述控制器配置成将所述一个或多个加热器激活到预定温度。2.根据权利要求1所述的工件处理系统，进一步包括气体源和真空源，其中，所述传热介质包括气体，其中，所述控制器进一步配置成在第一模式下经由控制所述气体源以预定压力选择性从所述气体源向所述间隙供应气体，其中选择性将所述承板热耦合至所述基板，且其中，所述控制器进一步配置成在第二模式下经由控制所述真空源选择性抽空所述间隙，其中选择性使所述承板与所述基板隔热。3.根据权利要求2所述的工件处理系统，进一步包括在所述第二模式下从所述冷却通道中清除冷却流体。4.根据权利要求1所述的工件处理系统，其中，所述间隙约为10微米。5.根据权利要求1所述的工件处理系统，其中，所述传热介质包括配置成在所述承板与所述基板之间传递热量的凝胶、柔性材料和浆料中的一种或多种材料。6.根据权利要求1所述的工件处理系统，其中，所述加热夹盘配置成将工件加热到预定处理温度。7.根据权利要求6所述的工件处理系统，其中，所述预定处理温度的范围从约100℃至约200℃。8.根据权利要求1所述的工件处理系统，进一步包括预热站和后冷站中的一个或多个站。9.一种以多种模式将离子注入工件的方法，该方法包括：以所述第一模式和所述第二模式中的一种模式选择性操作所述离子注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·费拉拉，布瑞·泰瑞，约翰·巴格特，
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