[发明专利]用于真空晶圆处理系统的液体输送机制

说明书

背景技术

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匀。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y轴移动工件，以使整个工件暴露于射束。

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。