用于真空晶圆处理系统的液体输送机制技术方案

本揭示案的液体输送机制提供一种供单一运动轴中使用的解决方案，其允许在较宽温度范围内将一或多个流体流动路径连接至真空环境中。所述机制不使用尤其在非常低的温度下容易疲劳的可挠性管道。在一实施例中，管在经密封活塞内轴向移动以允许液体输送。在第二实施例中，使用波纹管来提供所需功能性。在另一实施例中，有可能藉由利用两个或两个以上经适当组态的机制来达成两个或两个以上运动轴中的移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于真空晶圆处理系统的液体输送机制
技术介绍
离子植入器通常用于产生半导体晶圆。使用离子源来产生离子束，离子束接着被导向晶圆。当离子撞击晶圆时，离子对晶圆的特定区进行掺杂。掺杂区的组态界定其功能性，且经由使用导电互连，此等晶圆可变换为复杂电路。图1中显示代表性离子植入器100的方块图。离子源110产生所要种类的离子。 在一些实施例中，此等种类为原子离子，其可能最适合于高植入能量。在其他实施例中，此等种类为分子离子，其可能较适合于低植入能量。此等离子形成为射束，射束接着穿过源过滤器120。源过滤器较佳位于离子源附近。射束内的离子在管柱130中加速/减速至所要能阶。使用具有孔径145的质谱分析器磁体140从离子束移除不想要的成分(component)， 从而产生穿过解析孔径145的具有所要能量及质量特性的离子束150。在某些实施例中，离子束150为点束。在此情形下，离子束穿过扫描仪160，扫描仪160可为静电或磁性扫描仪，其使离子束150偏转以产生经扫描射束155至157。在某些实施例中，扫描仪160包括与扫描产生器通信的分离扫描板。扫描产生器形成扫描电压波形，诸如具有振幅及频率成分的正弦、锯齿形或三角波形，其被施加至扫描板。在较佳实施例中，扫描波形通常非常接近三角波形(恒定斜率)，以便在每个位置留下经扫描射束，持续几乎相同的时间量。使用与三角形的偏差来使射束均勻。所得电场致使离子束如图1所示般发散。在替代实施例中，离子束150为带束。在此实施例中，不需要扫描仪，因此带束已经适当地成形。角度校正器170用以使发散的离子小射束(beamlet) 155至157偏转为一组具有实质上平行轨迹的小射束。较佳地，角度校正器170包括磁线圈及磁极片，其间隔开以形成供离子小射束从中穿过的间隙。使线圈通电以在间隙内形成磁场，其根据所施加磁场的强度及方向使离子小射束偏转。藉由改变穿过磁线圈的电流来调整磁场。或者，亦可利用诸如平行化透镜等其他结构来执行此功能。遵循角度校正器170，经扫描射束以工件175为目标。工件附接至工件支撑件。工件支撑件提供多种程度的移动。使用工件支撑件将晶圆固持在适当位置，且定向所述晶圆以便由离子束适当植入。为了有效地将晶圆固持在适当位置，大多数工件支撑件通常使用上面搁置工件的圆形表面，称为平台(Platen)。通常，平台使用静电力将工件固持在适当位置。藉由在平台(亦称为静电夹盘)上产生强静电力，可将工件或晶圆固持在适当位置，而无需任何机械紧固装置。此举使污染减至最小且亦改良循环时间，因为晶圆无需在其已被植入后松开。此等夹盘通常使用两种类型之力中的一者来将晶圆固持在适当位置库仑力(coulombic force) 或约翰逊-拉贝克力(Johnson-Rahbeck force)。工件支撑件通常能够在一或多个方向上移动工件。举例而言，在离子植入中，离子束通常为具有远大于其高度的宽度的经扫描射束或带束。假定将射束的宽度定义为X轴， 将射束的高度定义为y轴，且将射束的行进路径定义为Z轴。射束的宽度通常比工件的宽度宽，使得工件不必在X方向上移动。然而，通常沿1轴移动工件，以使整个工件暴露于射束ο在一些应用中，有必要将气体及/或液体形式的流体传递至真空环境中。举例而言，在一些实施例中，藉由使流体穿过位于平台内的导管来使平台维持在恒定或几乎恒定的温度。依据正执行的离子植入的类型，此流体可用于加热工件或冷却工件的目的。此整个系统通常被维持在非常低的压力下，例如小于100毫托。尽管压力大于0， 但此环境通常被称为真空。将流体输送至真空环境的任务由于若干因素而进一步复杂化。 首先，在许多情况下，必须将流体输送至并非静止的末端或端点。如上文所述，通常，工件支撑件沿y轴移动以照射工件的整个表面。末端的移动通常使可挠性管道或一些其他可移动导管的使用成为必要。使此努力更困难的是，有时正被输送的流体处于非常低的温度，诸如极冷(cryogenic)温度。在极低温度下，可挠性管道由于来自循环移动的弯曲应力而容易疲劳，且因此不能使用。诸如旋转或线性滑动密封件等替代耦合机制难以在无泄漏的情况下产生。所述耦合机制在实体上通常亦相当大，且因此难以在移动的工件附近封装。举例而言，对于极冷离子植入，有必要将晶圆的温度维持在非常低的温度，而不管恒定离子轰击往往增加晶圆的温度的事实。一种达成此目的的方法是使低温流体穿过平台中的导管。藉由使平台保持极冷，晶圆依靠其与平台的接触而保留其低操作温度。然而，如上文所阐释，晶圆(且因此平台)通常轴向移动穿过离子束，以便保证整个晶圆暴露于离子束。将极冷流体可靠地输送至真空环境中的移动平台是极其困难的。此等约束使得向真空晶圆处理系统中的工件支撑件(诸如平台)提供流体输送系统是非常不同的。因此，一种允许将流体(诸如极冷流体)输送至真空环境中(尤其若输送至非静止末端)的系统将极其有益。
技术实现思路
本揭示案中所描述的流体输送机制克服了现有技术的问题。在一些实施例中，此机制提供一种供单一运动轴中使用的解决方案，其允许在较宽温度范围内将一或多个流体流动路径连接至真空环境中。所述机制不使用尤其在非常低的温度下容易疲劳的可挠性管道。在一特定实施例中，管在经密封活塞内轴向移动，以允许液体输送。在第二特定实施例中，使用波纹管来提供所需功能性。在另一实施例中，有可能藉由利用两个或两个以上适当组态的机制来达成两个或三个运动轴中的移动。附图说明图1表示传统离子植入器。图2表示具有单一流体路径的线性流体滑动密封件。图3表示如在连接至移动设备时使用的图2的滑动密封件。图4表示利用图2的滑动密封件中的两者的处理腔室布局的侧视图。图fe至图恥表示具有多个导管的管的横截面视图。图6a至图6c表示使用图fe及图恥所示的管的具有多个流体导管的线性流体滑动密封件的实施例。图7表示利用图6a至图6c所示的滑动密封件的实施例的处理腔室布局的侧视图。图至图8c显示第二实施例中所使用的各种元件。图9显示利用波纹管的实施例的操作。图10显示使用图8的实施例的处理腔室的正视图。图11显示利用波纹管的第二实施例。图12显示利用波纹管的第三实施例。图13显示提供沿两个轴的移动的实施例。具体实施例方式如上所述，将流体(尤其极冷流体)输送至真空环境中是非常困难的。此在所述输送的流体的目的地非静止时进一步复杂化。在一实施例中，本专利技术的机制提供一种允许沿一运动轴的移动的输送系统。此允许将流体输送至正沿一运动轴移动的装置或末端。此装置的一此类应用为离子植入系统的处理腔室。在某些实施例中，必须使晶圆维持在某一温度范围内。为达成此目的，固持晶圆的平台由穿过位于其内的导管的流体冷却(或加热)。举例而言，在于极低温度下发生的离子植入中，必需连续冷却平台，因为被导引于晶圆处的离子往往加热所述晶圆，且间接地加热平台。为了使晶圆的温度维持在所要范围内，有必要将极冷流体传递至平台以及自平台传递极冷流体。此等流体可为气体，诸如氦气、氮气或CDA(洁净的干燥空气，clean dry air)，或者可为液体，诸如液态氮、 Flourinert或其他低温冷却剂。如上文所陈述，在许多应用中，晶圆由离子束扫描。此射束非常窄，且因此，有必要移动晶圆以保证晶圆的所有部分均暴露于射束。此举通常藉由以线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于将工件维持在所要温度的机制，包括：ａ．上面定位有所述工件的平台，所述平台中具有导管；ｂ．第一流体输送机制，包括：ｉ．中空汽缸，具有封闭端及开放端；ｉｉ．管，具有定位在所述汽缸内的近端、自所述汽缸的所述开放端延伸的远端，以及位于所述近端与所述远端之间的第一导管，其中所述第一导管与所述平台中的所述导管成流体连通；ｉｉｉ．第一密封元件，位于所述汽缸内，且定位在所述管的外表面与所述汽缸的内表面之间，使得所述管可相对于所述汽缸及所述密封元件而移动，且其中所述汽缸内所述封闭端与所述密封元件之间的体积界定第一腔室，其中所述管的所述近端位于所述第一腔室中；以及ｉｖ．流体通路，与所述第一腔室及所述汽缸的所述外表面连通，且用以将流体供应至所述第一腔室中或移除所述流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰·B·费许，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：US