[发明专利]用于使用于冷离子注入的扭转轴线升温的有效方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张于2010年6月4日提出申请的名称为“用于使用于冷离子注入的扭转轴线升温的有效方法”的美国临时申请第61/351,607号的优先权及权益，其整体内容如在此充分所述并入本申请参考。

技术领域

本发明总体涉及离子注入系统，更具体地，涉及使用于具有一个或多个被冷却部件的离子注入系统中的扭转轴线的密封件和/或轴承升温。

背景技术

在半导体装置及其他产品的制造中，离子注入系统用于将掺杂元素注入工件(例如半导体晶片、显示面板、玻璃衬底)。这些离子注入系统典型地被称为“离子注入器”。

在无防范措施的情况下，在离子注入过程期间，由于带电的离子和工件碰撞，能量会以热量的形式积聚在工件28上。此热量会使工件扭曲或破裂，从而可能会使工件在一些实施上变得无用(或明显地较无价值)。

此外，即使工件未变得无用，该不希望有的加热会造成被供给的离子剂量不同于所想要的剂量，从而会改变所想要的功能性。例如，如果需要1×10¹⁷个原子/cm³的剂量被注入工件的外表面下方的极薄区域中，则意外的加热会造成被供给的离子从该极薄区域扩散开，使得实际获得的剂量少于1×10¹⁷个原子/cm³。实际上，所述不希望有的加热会“弄脏”较所想要的区域大的区域中被注入的电荷，因而将有效剂量减少到少于所想要的剂量。其他不希望有的效果也可能会发生。

在其他的情况中，可能需要在低于环境温度的温度下注入，以允许能有在先进的CMOS集成电路装置制造中的超浅层结合区形成技术(ultrashallow junction formation)的理想的硅晶片表面的非晶质化。

为了这些及其他原因，冷却系统已被开发以允许夹头被冷却至非常低的温度。虽然冷却系统在一些方面已被了解，例如已知在等离子处理设备中，然而由于靠近工件的构件的机械密度，将蒸汽冷却系统整合到离子注入器中是极端困难的。例如，相较于被使用于较不复杂的等离子处理设备的静电夹头，在离子注入器中的静电夹头通常明显更复杂。本申请的发明人已开发出用于冷却离子注入系统中的静电夹头的技术及系统，其可以减少在注入作用下工件的不希望有的加热。其他用于冷却静电夹头的方法可以包括在大略等于或略微低于注入所需的温度下使冷却流体循环通过夹头。

发明内容

发明人已发现在冷却静电夹头时，静电夹头的旋转或“扭转”会受到夹头的冷却的不利影响，其中密封件和/或轴承被冷却，并且与此有关的流体的粘度不利地增加。因此，在此提供一种用于加热离子注入系统中的被冷却部件中的密封件和/或轴承的方法，其中密封件和/或轴承保持旋转所需要的倾向。

因此，本发明通过提供一种用于提供热量给半导体处理系统中的密封件和/或轴承的方法、系统和设备来克服现有技术的局限。因此，以下提出本发明的简化内容以便提供对本发明的一些方面的基本了解。此发明内容并非是本发明的广泛综述。本发明内容既不打算要确定本发明的关键或重要元素，也不是描述本发明的保护范围。其目的是以简化形式提出本发明的一些概念做为随后提出的更详细的说明的前言。

本发明整体涉及一种用于加热离子注入系统中的密封件和/或轴承的方法，并且在一个特别的示例中，涉及一种用于加热离子注入工件扫描系统中的密封件和/或轴承的系统。离子注入工件扫描系统例如包括被构造成绕着第一轴线旋转的扫描臂以及可旋转地连接到扫描臂并构造成选择性地固定工件的末端执行器。末端执行器可以可选地被冷却以能够进行低温的离子注入。末端执行器被构造成绕着也称为扭转轴线的第二轴线旋转，其中第一轴线及第二轴线被定位成分隔开预定距离，且其中末端执行器包括诸如静电夹头的夹持板。一个或多个冷却机构可被提供用于冷却夹持板。

轴承沿着第二轴线定位，其中轴承可旋转地将末端执行器连接到扫描臂，并且密封件沿着第二轴线定位，其中密封件基本上提供外部环境和与扫描臂及末端执行器中的一个或多个的内部区域相关联的内部环境之间的压力阻隔。轴承和密封件中的一个或多个可包括铁磁流体式密封件。加热器组件可选地靠近轴承和密封件定位，其中加热器组件被构造成选择性地提供预定量的热量给轴承和密封件，从而降低流体的粘度，因此增加末端执行器绕着第二轴线旋转的倾向。