原位晶片温度的测量及控制制造技术

本发明专利技术涉及一种热夹盘，其选择性将工件保持在夹持面上。所述热夹盘具有一个或多个加热器，用于选择性加热夹持面和工件。当工件驻留于夹持面上时，热监测装置确定工件表面的温度，从而定义一个或多个测量温度。控制器基于一个或多个测量温度而选择性使一个或多个加热器通电。热监测装置可以是选择性与工件的表面互相接触的热电偶或RTD以及与该表面互不接触的发射率传感器或高温计中的一个或多个。所述热夹盘能够作为配置成将离子注入到工件中的离子注入系统的一部分。控制器能够进一步配置成基于测量温度来控制加热器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原位晶片温度的测量及控制优先权文件本申请要求申请日为2018年03月30日、名称为“IN-SITUWAFERTEMPERATUREMEASUREMENTANDCONTROL(原位晶片温度的测量及控制)”、申请号为US62/650,832的美国非临时申请的权益，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和工件处理方法，更具体涉及一种用于在离子注入系统中精密准确地控制热夹盘上工件的温度的系统和方法。
技术介绍
在半导体处理中，可对工件或半导体晶片执行若干操作，如离子注入。随着离子注入处理技术的进步，可在工件上实施各种离子注入温度，以在工件中实现各种注入特性。例如，在常规离子注入处理中，通常考虑三种温度动态：冷注入，其中工件上的处理温度保持低于室温的温度；热注入，其中工件上的处理温度保持高温，其温度范围通常为100℃至600℃；以及所谓的准室温注入，其中工件的处理温度保持略高于室温但低于高温注入物所用温度的温度，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，由此通常经由专用的高温静电夹盘(ESC)(又称为加热夹盘)来达成工艺温度。在注入过程中，加热夹盘将工件保持或夹持在其表面上。常规的高温ESC例如包括一组嵌入到夹持面下方的加热器，用于将ESC和工件加热到处理温度(例如100℃至600℃)，从而气体界面通常提供从夹持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而得以冷却。冷冻离子注入工艺也十分常见，其中通常将室温工件放置在冷冻夹盘上，并将冷冻夹盘冷却至冷冻温度(例如，低于室温的温度)，从而冷却工件。冷却冷冻夹盘提供了去除离子注入中传递到工件内的热能，同时在注入期间经由通过冷冻夹盘去除热量而进一步使夹盘和工件保持在冷冻温度。也可能在所谓的“准室温”下进行离子注入过程(例如，温度略高于室温，如50℃至60℃，但不高于热离子注入过程)，从而已使用低热夹盘(例如，配置成加热到低于100℃温度的夹盘)来控制注入期间的工件温度。
技术实现思路
下文提出本专利技术的
技术实现思路
，以提供对本专利技术某些方面的基本了解。本
技术实现思路
并非本专利技术的广泛概述。既非旨在认定本专利技术的主要或关键元素，也非阐明本专利技术的范围。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。本专利技术的各种示例性方面有助于将离子注入到工件中的离子注入过程。根据某一示例性方面，提供一种离子注入系统，该离子注入系统具有配置成形成离子束的离子源、配置成选择性传输离子束的束线总成以及配置成接受离子束以将铝离子注入工件的端站。根据某一示例性方面，本专利技术提供一种热夹盘系统，其包括配置成选择性将工件保持在其夹持面上的热夹盘设备。该热夹盘设备例如包括一个或多个加热器，该一个或多个加热器配置成选择性加热夹持面，从而选择性加热工件。热监测装置进一步配置成当工件驻留于夹持面上时确定工件表面的温度，以此定义一个或多个测量温度。在某一实例中，工件表面包括工件面向热夹盘设备的背面。控制器进一步配置成基于测量温度而选择性使一个或多个加热器通电。控制器选择性使一个或多个加热器通电例如是基于测量温度而选择性控制一个或多个加热器的热输出。根据某一实例，热监测装置包括配置成直接接触工件表面的一个或多个直接接触式热装置，如热电偶(TC)和电阻温度探测器(RTD)中的一个或多个。一个或多个直接接触式热装置中的每一个可例如包括各自的一对冗余热装置。在另一实例中，每一对冗余热装置均包括配置成测量工件表面的初级温度的初级热装置以及配置成测量工件表面的次级温度的次级热装置。控制器可例如进一步配置成基于初级温度和次级温度的比较来确定测量温度的精度，其中该控制器进一步配置成当该测量温度的精度超过预定阈值时提供信号。每一对冗余热装置可例如配置成确定跨工件表面的各个位置处的工件表面温度。在另一实例中，一个或多个直接接触式热装置配置成在跨工件表面的一个或多个相应位置处直接接触工件表面，其中该跨工件表面的一个或多个相应位置至少包括工件的中心区域以及工件的外周区域。替选地，跨工件表面的一个或多个相应位置包括跨工件表面的多个周向间隔的位置。根据另一实例，热监测装置包括一个或多个非接触式热装置，其配置成以不接触工件表面的方式确定工件表面的温度。一个或多个非接触式热装置可例如包括发射率探测器和高温计中的一个或多个。根据另一示例性方面，离子注入设备进一步配置成：将离子注入到工件中，从而选择性将热量输入到工件中，并在注入离子的位置处提高工件表面的温度。相应一个或多个加热器中的一个或多个与所述位置相关联，其中热监测装置进一步配置成监测接近所述位置的工件表面的温度，且其中该控制器进一步配置成基于所述位置处的工件表面的温度而选择性控制相应一个或多个加热器中的一个或多个的输出。上述
技术实现思路
仅旨在简要概述本专利技术某些实施方案的某些特征，而其他实施方案可能包括相比前述内容的附加和/或区别特征。本
技术实现思路
特别是不应解释为限制本申请的范围。故本专利技术达成上述相关目的的解决方案包括下文描述并在权利要求书中具体指出的特征。下述附图及具体实施方式阐明本专利技术的某些说明性实施方案。但这些实施方案指明各种方式中可运用本专利技术原理的几种方式。结合附图，参阅下文的具体实施方式，本专利技术的更多方面、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一方面的热夹盘的夹持面的俯视透视图；图3示出根据本专利技术一方面的热夹盘的仰视透视图；图4示出根据本专利技术一方面的热夹盘的局部剖视图；图5示出根据本专利技术另一方面的另一种热夹盘的局部剖视图；图6示出根据本专利技术又一方面的用于工件温度控制的示例性方法的框图；以及图7示出根据本专利技术再一方面的示例性控制系统的框图。具体实施方式本专利技术总体上涉及工件处理系统和设备，更具体涉及离子注入系统中配置成控制工件温度的热夹盘。据此，现结合附图对本专利技术予以阐述，在全文中，相同的附图标记指代相同的元素。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限制意义。在下述内容中，出于解释目的，对许多具体细节予以阐述，以提供对本专利技术的全面理解。但本领域技术人员显而易见的是，本专利技术可在不具备这些具体细节的情况下实施。温度精度和控制在半导体晶片加工中日益重要地位。目前提供了用于测量和控制工件所驻留的支撑件的温度(例如静电夹盘的温度)的系统，其中利用表征和分析支撑件的温度来间接估计工件的温度。本专利技术认识到，这样依赖于工件支撑件的温度可能导致处理工件期间的温度误差。加热的离子注入工艺能够将工件加热到100℃至600℃或更高的处理温度。例如，在注入期间支撑工件的静电夹盘部分地达到并保持处理温度。根据本专利技术各方面，图1示出示例性离子注入系统100。本例中的离子注入系统100包括示例性离子注入设备101，但亦涵盖其他各类型的基于真空的半导体处理系统，如等离子处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热夹盘系统，其包括：/n热夹盘设备，所述热夹盘设备配置成选择性将工件保持在其夹持面上，其中，所述热夹盘设备包括一个或多个加热器，所述一个或多个加热器配置成选择性加热所述夹持面，从而选择性加热所述工件；/n热监测装置，所述热监测装置配置成当工件驻留于所述夹持面上时确定工件表面的温度，以此定义一个或多个测量温度；以及/n控制器，所述控制器配置成基于所述测量温度而选择性使所述一个或多个加热器通电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 US 62/650,8321.一种热夹盘系统，其包括：
热夹盘设备，所述热夹盘设备配置成选择性将工件保持在其夹持面上，其中，所述热夹盘设备包括一个或多个加热器，所述一个或多个加热器配置成选择性加热所述夹持面，从而选择性加热所述工件；
热监测装置，所述热监测装置配置成当工件驻留于所述夹持面上时确定工件表面的温度，以此定义一个或多个测量温度；以及
控制器，所述控制器配置成基于所述测量温度而选择性使所述一个或多个加热器通电。


2.根据权利要求1所述的热夹盘系统，其中，所述热监测装置包括一个或多个直接接触式热装置，所述一个或多个直接接触式热装置配置成直接接触工件表面。


3.根据权利要求2所述的热夹盘系统，其中，所述一个或多个直接接触式热装置包括热电偶(TC)和电阻温度探测器(RTD)中的一个或多个。


4.根据权利要求2所述的热夹盘系统，其中，所述一个或多个直接接触式热装置中的每一个均包括各自的一对冗余热装置。


5.根据权利要求4所述的热夹盘系统，其中，每一对冗余热装置均包括配置成测量工件表面的初级温度的初级热装置以及配置成测量工件表面的次级温度的次级热装置，其中，所述控制器进一步配置成基于初级温度和次级温度的比较来确定所述测量温度的精度，且其中，所述控制器进一步配置成当所述测量温度的精度超过预定阈值时提供信号。


6.根据权利要求4所述的热夹盘系统，其中，每一对冗余热装置配置成确定跨工件表面的各个位置处的工件表面温度。


7.根据权利要求2所述的热夹盘系统，其中，所述一个或多个直接接触式热装置配置成在跨工件表面的一个或多个相应位置处直接接触所述工件表面。


8.根据权利要求7所述的热夹盘系统，其中，所述跨工件表面的一个或多个相应位置至少包括工件的中心区域以及工件的外周区域。


9.根据权利要求8所述的热夹盘系统，其中，所述跨工件表面的一个或多个相应位置包括跨工件表面的多个周向间隔的位置。


10.根据权利要求2所述的热夹盘系统，其中，所述工件表面包括工件面向所述热夹盘设备的背面。


11.根据权利要求1所述的热夹盘系统，其中，所述热监测装置包括一个或多个非接触式热装置，所述一个或多个非接触式热装置配置成以不接触工件表面的方式确定工件表面的温度。


12.根据权利要求11所述的热夹盘系统，其中，所述一个或多个非接触式热装置包括发射率探测器和高温计中的一个或多个。


13.根据权利要求1所述的热夹盘系统，其中，所述控制器选择性使所述一个或多个加热器通电是基于所述测量温度而选择性控制所述一个或多个加热器的热输出。


14.根据权利要求1所述的热夹盘系统，其进一步包括离子注入设备，所述离子注入设备配置成：将离子注入到工件中，从而选择性将热量输入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·巴格特，罗纳德·里斯，彼得罗斯·科帕里迪斯，
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