[发明专利]惰性大气压预冷及后热处理

说明书

技术领域

本发明大体上涉及离子注入系统，更具体涉及防止在离子注入系统中的工件上形成冷凝。

背景技术

在半导体行业中，通常利用静电夹或夹盘(ESC)在诸如离子注入、蚀刻、化学气相淀积(CVD)等基于等离子或基于真空的半导体制造过程期间夹紧工件或衬底。已证实，ESC的夹紧功能以及工件温度控制在处理半导体衬底或晶片(如硅晶片)中相当重要。标准的ESC例如包括位于导电电极之上的介电层，其中半导体晶片置于ESC的表面上(例如该晶片适于介电层的表面上)。在处理半导体(例如离子注入)期间，通常在晶片与电极之间施加箝制电压，其中由静电力将该晶片夹紧在夹盘表面上。

对于某些离子注入过程，需通过冷却ESC来冷却工件。然而，在温度更低的情况下，当将工件从处理环境(例如真空环境)中的冷ESC传送至外部环境(例如更高压、更高温且湿度更大的环境)内时，会在工件上形成冷凝，甚或大气水分会在工件表面上发生冻结。例如，将离子注入工件之后，通常将工件传送至装载锁定腔室内，随后使该装载锁定腔室通风。当打开装载锁定腔室并自其取出工件时，工件通常曝露在环境空气中(例如在大气压下的“潮湿”暖空气)，其中在该工件上可发生冷凝。冷凝会使粒子沉积在工件上并且/或者使沉淀物遗留在工件上，其会对正面粒子(例如有效区域上)具有不利影响，并会导致瑕疵品及生产损失。

因此，在本领域中需要一种用于在将工件自冷环境传送至热环境时减轻该工件上冷凝的设备、系统和方法。

发明内容

本发明通过提供一种用于减少冷冻离子注入系统中在工件上发生冷凝的系统、设备及方法来克服现有技术的局限性。因此，下文介绍发明内容的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。该发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元件或主要元件，亦非限定本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。

根据本发明，提供一种用于将离子注入冷工件的离子注入系统。该离子注入系统例如包括配置成向位于处理腔室中的工件提供多个离子的离子注入设备，其中该处理腔室具有与其关联的处理环境。在一个实施例中，低于环境温度的夹盘(如低温冷却静电夹盘)配置成在处理腔室内的工件暴露于多个离子期间支撑工件。该低温夹盘进一步配置成将工件冷却至处理温度，其中该处理温度低于外部环境的露点。

据一方面，进一步提供与外部环境流体连通的中间腔室，该中间腔室具有与其关联的中间环境。该中间腔室例如包括配置成将工件冷却至第一温度的冷却站以及配置成将工件加热至第二温度的加热站。第一温度例如与处理温度相关，第二温度与外部环境的外部温度相关，其中第二温度高于第一温度。

进一步提供装载锁定腔室，其中该装载锁定腔室可耦接至处理腔室及中间腔室。该装载锁定腔室配置成使处理环境与中间环境隔离。装载锁定腔室进一步包括配置成在处理腔室与中间腔室之间传送工件期间支承工件的工件支撑件。

根据本发明的另一方面，进一步提供正压源，其中该正压源配置成向中间腔室提供干气。该干气的露点例如低于外部环境的露点。因此，正压源结合中间腔室通过干气流自中间腔室流向外部环境而使中间环境大体上与外部环境隔离。由此，中间腔室提供一个或多个工件在外部环境与处理环境之间传送期间可滞留的中间环境。如此，在外部环境与处理环境之间提供有利的工件处理流。通过中间加热及冷却工件并且在中间环境内将其排序，通过本发明有利于使在常规装载锁定腔室(例如在该装载锁定腔室内进行加热和/或冷却)中所耗时间减少。

上文的发明内容部分仅旨在简要概述本发明某些实施方案的某些特征，其他实施方案可包括上述特征以外的其他特征和/或不同特征。特别地，该发明内容部分不得理解为限定本申请的保护范围。因此，为实现前述及有关目的，本发明包括下文所述且特别在权利要求书中所指出的特征。下文内容及附图详细阐明本发明的某些说明性实施方案。然而，这些实施方案仅表明采用本发明原理的多种不同方式中的少数几种。在结合附图考虑的情况下，由下文对本发明的详细描述会更清楚理解本发明的其他目的、优点及新颖性特征。

附图说明

图1是根据本发明几方面的包括离子注入系统的示例性真空系统的框图；

图2是根据本发明另一方面的示例性离子注入系统有关的示例性中间腔室的框图；

图3表示根据又一方面在将离子冷注入工件时减少冷凝的方法。

具体实施方式