考虑射束功率输入的晶片温度控制制造技术

本发明专利技术提供一种在离子注入系统中注入离子期间维持工件温度的系统和方法，其中使用一组预定的参数集来表征离子注入系统。在第一温度下设置受热夹盘，其将工件加热到第一温度。在加热的同时将离子注入到工件中，并通过离子注入将热能施加到工件中。通过选择性在受热夹盘上将工件加热到第二温度，在离子注入期间将工件的期望温度维持在期望精度内。至少部分地基于离子注入系统的表征来维持期望温度。通过在第二温度下选择性在受热夹盘上加热工件，减少从注入施加到工件中的热能。

Temperature control of wafer considering beam power input

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】考虑射束功率输入的晶片温度控制优先权文件本申请要求申请日为2017年9月18日、申请号为US15/707,473、名称为“WAFERTEMPERATURECONTROLWITHCONSIDERTIONTOBEAMPOWERINPUT”的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术总体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种在离子注入的同时维持工件温度的系统和方法。
技术介绍
在半导体行业中，通常利用工件夹或夹盘、诸如静电夹或夹盘(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。针对某些离子注入过程，在工件经受离子束的同时，可能期望经由加热ESC来加热工件。随着工件温度的控制和精度在处理过程中愈加重要，来自离子束的功率对晶片温度的影响导致晶片温度的精度和稳定性下降，尤其是功率更高的离子束。但嵌入ESC以测量温度的热电偶具有相对较长的响应时间，热耦到晶片的距离经常不足以提供充分快速又准确地控制受热的ESC。与晶片接触的热电偶可以提供快速的温度测量，但这样接触热电偶难以实施，可能导致粒子数量增多且离子注入系统的可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种在离子注入系统中精确控制工件温度的系统和方法。据此，下文介绍本专利技术的简要概述，以便对本专利技术的某些方面具有基本了解。本
技术实现思路
并非本专利技术的广泛概述。其既非旨在确定本专利技术的关键元素或主要元素，亦非限制本专利技术的范围。本专利技术的目的在于以简化形式呈现本专利技术的某些概念，以作后述详细内容的前言。根据某一示例性方面，提供一种离子注入系统，其中，所述离子注入系统包括配置成形成离子束的离子源。束线总成配置成对离子束进行质谱分析，并且终端站配置用于接收离子束。终端站包括受热夹盘，该受热夹盘配置成在将离子从离子束注入到工件期间选择性固定并选择性加热工件。根据某一实例，控制器配置成在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度。控制器例如配置成至少部分地基于离子注入系统的预定表征以及注入期间从离子束施加到工件的热能，通过控制受热夹盘来选择性加热工件。受热夹盘例如包括嵌入其中的一个或多个加热器，其中，控制器配置成控制一个或多个加热器的温度。一个或多个加热器可以包括设置于跨受热夹盘的相应多个区域内的多个加热器。多个区域例如可以包括与受热夹盘的中心相关联的内部区域以及与受热夹盘的外周相关联的外部区域。控制器例如可以配置成至少部分地基于离子束相对于内部区域和外部区域的位置来单独地控制多个加热器。根据另一实例，所述离子注入系统的表征包括在将离子注入到装备工件期间映射跨该装备工件的温度。装备工件例如包括跨该装备工件的表面布置的多个热电偶。根据另一实例，设置背气源和冷却剂源中的一个或多个源，该背气源配置成向工件与受热夹盘之间的界面提供背气，该冷却剂源配置成通过穿过受热夹盘的一个或多个通道提供冷却剂流体。控制器例如进一步配置成至少部分地基于离子注入系统的表征来控制背气源和冷却剂源中的一个或多个源。在某些实例中，离子束包括点状离子束和带状离子束中的一个或多个离子束。在另一实例中，控制器配置成将离子注入到工件期间工件的期望温度维持在工件温度的期望精度之内。期望温度例如在近似室温(RT)至约1500℃之间，并且期望精度在+/-5℃之内。根据本专利技术的另一示例性方面，提供一种在离子注入系统中将离子注入到工件的方法。所述方法例如包括使用一组预定的参数集表征离子注入系统，并在第一温度下设置受热夹盘。例如，在受热夹盘上将工件加热到第一温度，并在加热工件的同时将离子注入到工件中，其中，将离子注入到工件中进一步将热能施加到工件中。根据所述示例性方法，在将离子注入到工件期间，通过在受热夹盘上选择性将工件加热到第二温度，维持工件的期望温度。第二温度例如低于第一温度。例如，至少部分地基于离子注入系统的表征，将期望温度维持在期望精度内，其中，通过在第二温度下选择性在受热夹盘上加热工件，减少将离子注入到工件相关联的热能。表征离子注入系统例如包括：使用一组预定的参数集，在将离子注入到装备工件期间，映射跨该装备工件的温度；以及在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度可以进一步包括：一次或多次选择性更改流向工件与受热夹盘之间的界面的背气流，以及在冷却剂温度下选择性提供通过穿过受热夹盘的一个或多个通道的冷却剂流。有鉴于此，为了达成前述相关目的，本专利技术包括下文描述并特别是权利要求中指出的特征。下述内容及附图详细阐述本专利技术的某些说明性实施方案。然而，这些实施方案仅表明采用本专利技术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，由下文对本专利技术的详细描述会更清楚理解本专利技术的其他目的、优点及新颖性特征。附图说明图1示出根据本专利技术某一实例的离子注入系统。图2示出根据本专利技术另一示例性方面的在离子注入期间维持工件温度的示例性方法。图3示出根据另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一种用于控制受热夹盘上工件的温度的系统和方法，由此至少部分地基于施加到工件上的离子束功率的表征来动态地控制受热夹盘。据此，现参照附图对本专利技术予以阐述，其中相同的附图标记通篇可指相同的元素。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。然而，本领域技术人员会显而易知，本专利技术可在不具备这些具体细节的情况下实施。当将离子注入到工件时，随着技术节点的发展，在注入期间精确控制工件的温度具有更显著的重要性。常规上，控制工件温度通常通过在注入期间控制工件所驻留的夹盘的温度来执行。例如，通过嵌入夹盘内的加热器将夹盘加热到固定的预设温度。据此，一旦将工件放置在夹盘上，便通过加热器将工件加热到固定的预设温度，并当工件处于固定的预设温度时开始注入。目前，本专利技术认识到，一旦开始注入，工件的温度便因注入本身相关联的能量而升高。换言之，离子注入随之携带一定量的注入功率，由此注入功率进一步提高注入期间工件的温度，超过夹盘提供的热量。例如，针对各种注入，诸如使用各种功率、剂量、能量等进行的注入，工件的温度上升可能明显不同。这样，通过常规方式将夹盘的温度设定到固定的预设温度，对工件进行注入时，该预设温度将不足以维持温度控制的期望精度。据此，关于每种注入物，希望了解离子束将对工件温度产生的影响。在注入期间，利用温度测量装置，诸如热电偶(TC)、电阻温度检测器(RTD)或与嵌入夹盘的加热器相关联的其他温度监测装置，测量工件的温度，由此TC指示逼近嵌入夹盘的各个加热器的夹盘温度响应。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入系统，其包括：/n离子源，其配置成形成离子束；/n束线总成，其配置成对离子束进行质谱分析；/n用于接收离子束的终端站，其中，所述终端站包括受热夹盘，所述受热夹盘配置成在将离子从离子束注入到工件期间选择性固定并选择性加热工件；以及/n控制器，其配置成在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度，其中，所述控制器配置成至少部分地基于所述离子注入系统的预定表征以及注入期间从离子束施加到工件的热能，通过控制所述受热夹盘来选择性加热工件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 15/707,4731.一种离子注入系统，其包括：
离子源，其配置成形成离子束；
束线总成，其配置成对离子束进行质谱分析；
用于接收离子束的终端站，其中，所述终端站包括受热夹盘，所述受热夹盘配置成在将离子从离子束注入到工件期间选择性固定并选择性加热工件；以及
控制器，其配置成在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度，其中，所述控制器配置成至少部分地基于所述离子注入系统的预定表征以及注入期间从离子束施加到工件的热能，通过控制所述受热夹盘来选择性加热工件。


2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述受热夹盘包括嵌入其中的一个或多个加热器，其中，所述控制器配置成控制所述一个或多个加热器的温度。


3.根据权利要求2所述的离子注入系统，其中，所述一个或多个加热器包括设置于跨所述受热夹盘的相应多个区域内的多个加热器。


4.根据权利要求3所述的离子注入系统，其中，所述多个区域包括与所述受热夹盘的中心相关联的内部区域以及与所述受热夹盘的外周相关联的外部区域，其中，所述控制器配置成至少部分地基于离子束相对于所述内部区域和所述外部区域的位置来单独地控制所述多个加热器。


5.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述离子注入系统的表征包括在将离子注入到装备工件期间映射跨所述装备工件的温度。


6.根据权利要求5所述的离子注入系统，其中，所述装备工件包括跨所述装备工件的表面布置的多个热电偶。


7.根据权利要求1所述的离子注入系统，进一步包括背气源和冷却剂源中的一个或多个源，所述背气源配置成向工件与所述受热夹盘之间的界面提供背气，所述冷却济源配置成通过穿过所述受热夹盘的一个或多个通道提供冷却剂流体，其中，所述控制器进一步配置成至少部分地基于所述离子注入系统的表征来控制所述背气源和所述冷却剂源中的一个或多个源。


8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述离子束包括点状离子束和带状离子束中的一个或多个离子束。

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·巴格特，乔·费拉拉，布莱恩·特里，
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