CN105826153A - 离子植入机及离子植入方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一实施例的一种离子植入机包含一处理室、一前开式晶圆传送盒(FOUP，Front Opening Unified Pod)及一温度处理组件。在处理室中，一工件可依离子植入配方被植入离子。前开式晶圆传送盒能将工件送入或送出处理室。温度处理组件包含一真空室、一加热模块及一冷却模块。真空室与处理室连通，且真空室具有一加热空间及一相邻于加热空间的冷却空间。加热模块从加热空间的一侧安装于真空室，用于将位于加热空间的工件加热到一第一温度；而冷却模块安装于冷却空间，用于将位于冷却空间的工件冷却到一第二温度，其中第二温度不同于第一温度。同时揭露种一离子植入方法。

Description

离子植入机及离子植入方法
【技术领域】
本发明是有关一种离子植入机及离子植入方法，特别是一种可以调整工件温度以配合离子植入配方的离子植入机及离子植入方法。
【背景技术】
对半导体产品的制造而言，离子植入是非常重要的技术，例如：集成电路、平面显示器、太阳能电池等。离子植入技术是以离子植入机将〝杂质〞掺入工件，例如：硅晶圆或玻璃板等。离子植入的精确度对产品的良率有明显的影响。然而大部分离子植入的研究人员专注于扫瞄工件的方法而忽略扫瞄工件之前及之后的温度控制。
当离子植入机提供的离子连续撞击工件时，工件的温度会升高。已知的离子植入机通常仅用负戴锁定的方式将工件降温到室温，而不用任何的冷却器或急冷器，因而导致离子植入生产效率大幅降低。在某些情况，在植入前加温或降温工件可提升离子植入的整体精确度。然而，已知的离子植入机并不具备任何的加热器及冷却器，以便在植入前加热或冷却工件，以配合离子植入配方。综上所述，一种新的离子植入方法及一种新的离子植入机，其能在植入前及/或植入后调整工件的温度，便是目前极需努力的目标。
【发明内容】
本发明是针对可以在植入前及/或植入后可调整工件温度以配合离子植入配方的一种离子植入机及一种离子植入方法。
本发明一实施例的一种离子植入机包含一处理室、一前开式晶圆传送盒(FOUP，FrontOpeningUnifiedPod)及一温度处理组件。在处理室中，一工件可依离子植入配方被植入离子。前开式晶圆传送盒能将工件送入或送出处理室。温度处理组件包含一真空室、一加热模块及一冷却模块。真空室与处理室连通，且真空室具有一加热空间及一相邻于加热空间的冷却空间。加热模块从加热空间的一侧安装于真空室，用于将位于加热空间的工件加热到一第一温度；而冷却模块安装于冷却空间，用于将位于冷却空间的工件冷却到一第二温度，其中第二温度不同于第一温度。
根据本发明的一实施例，离子植入机更包含一负载锁，其位于前开式晶圆传送盒及处理室之间，用于在一常态及一真空状态中传送工件。
根据本发明的一实施例，离子植入机更包含一手臂，其用于在处理室及真空室间传送工件。
[根据本发明的一实施例，温度处理组件更包含一隔板，其用于将加热空间及冷却空间隔开。
根据本发明的一实施例，加热模块更包含：一箱体、至少一加热器安装于箱体、及一石英窗遮盖箱体以将加热器及加热空间隔开。于一实施例中，加热器包含至少一红外线灯或至少一加热线。于一实施例中，加热模块更包含一反射器，其位于箱体的内表面，用于将加热器产生的热反射到石英窗。于一实施例中，加热模块更包含一遮蔽元件，其位于加热器及石英窗之间，用以将加热器产生的热散布到石英窗。
根据本发明的一实施例，冷却模块更包含：一静电吸盘，其安装于冷却空间，用以抓取工件；一急冷器，其安装于真空室外面；及一冷却剂管，其连接静电吸盘及急冷器，其中急冷器经由冷却剂管激冷静电吸盘。于一实施例中，冷却模块更包含一热敏电阻，其安装于静电吸盘，用以监测静电吸盘的温度。
根据本发明的一实施例，冷却模块更包含一传感器，其安装于冷却空间，用以检测工件的位置。
根据本发明的一实施例，在工件被植入离子之前，第一温度及第二温度其中之一温度是符合配方的温度要求；而在该工件返回该前开式晶圆传送盒之前，第一温度及第二温度中的另一个温度则达到室温。
本发明并提供一离子植入的方法，其包含下列步骤：将一来自开式晶圆传送盒的工件预热至符合一离子植入配方的一第一温度；依配方将离子植入工件；在工件回到开式晶圆传送盒前，将工件后冷至低于第一温度的一第二温度。
根据本发明的一实施例，第一温度远高于第二温度；第二温度实质上等同于室温。
根据本发明的一实施例，预热工件的步骤是在一真空室的加热空间进行，而真空室与一配方处理室连通。
根据本发明的一实施例，预热工件的步骤包含使用至少一加热器加热工件。根据本发明的一实施例，加热包含至少一红外线灯或至少一加热线。
根据本发明的一实施例，后冷工件的步骤是在一真空室的一冷却空间进行，而真空室与一配方处理室连通。
根据本发明的一实施例，后冷工件的步骤更包含使用一急冷器经由一冷却剂管激冷一静吸盘，其中冷却剂管连接急冷器及静电吸盘。
根据本发明的一实施例，离子植入方法更包含一步骤：在预热工件之前，于一负载锁定状态，自一常态，将工件送至一真空状态。
根据本发明的一实施例，离子植入方法更包含一步骤：在工件回到开式晶圆传送盒前，于一负载锁定状态，自一真空状态，将一工件送至一常态。
本发明亦提供一离子植入方法，其包含下列步骤：用至少一加热器加热来自开式晶圆传送盒的工件，以预热该工件至一第一温度，以配合离子植入的一配方；传送工件至一配方处理室；使用在处理室的配方将离子植入工件；使用一急冷器，经由一冷却剂管路激冷一静电吸盘，借此以〝后冷(post-cool)〞工件至一第二温度，其中冷却剂管路连接静电吸盘及急冷器，且第二温度低于第一温度；工件送回开式晶圆传送盒。
根据本发明的一实施例，第一温度远高于室温；第二温度实质上等同于室温。
根据本发明的一实施例，预热工件的步骤是在一真空室的一加热空间进行，而真空室连接一处理室。
根据本发明的一实施例，加热器包含至少一红外线灯或至少一加热线。
根据本发明的一实施例，后冷工件的步骤是在一真空室的一冷却空间进行，且真空连接一处理室。
根据本发明的一实施例，离子植入方法更包含一步骤：在预热工件之前，在一负载锁定状态，自一常态传送工件至一真空状态。
根据本发明的一实施例，离子植入方法更包含一步骤：在工件回到开式晶圆传送盒之前，在一负载锁定状态，自一真空状态传送工件至一常态。
借由本发明的离子植入机及离子植入方法，在一低温离子植入时，工件可被预冷以配合低温植入配方，在回到开式晶圆传送盒前，工件可被后热以防止湿气凝结于晶圆；在一高温离子植入时，工件可被预热以配合高温离子植入配方，在回到开式晶圆传送盒前，工件可被后冷以大幅增加离子植入的生产效率。
以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
图1为一示意图，显示本发明的一实施例的离子植入机。
图2是一示意图，显示本发明的一实施例的温度处理组件。
图3是一示意图，显示本发明的一实施例的遮蔽元件上视图。
图4是流程图，显示本发明的一实施例的离子植入方法流程图。
【符号说明】
10离子植入机
20工件
300真空传送模块
400温度处理组件
410真空室
412加热空间
414冷却空间
420加热模块
422箱体
424加热器
426石英窗
428反射器
429遮蔽元件
430冷却模块
432静电吸盘
434急冷器
436冷却剂管路
438传感器
439热敏电阻
440隔板
500处理室
600第二负载锁
700机械手臂
S100～S120步骤
【具体实施方式】
本发明的实施方式将参照某些实施例配合所附图示详细说明于下。然而该多个实施例仅是用于例示本发明，而非用于限制本发明的范围。本发明的范围涵盖基于本发明的精神及申请专利范围的各种替代例，修改例、等效例。在以下的说明中，会提出许多特殊的细节，以助彻底的了解本发明。然而，即使没有部分或全部该多个细节，本发明仍得以实施。在以下的说明中，某些众所周知的已知技术详细描述，以免造成本发明的失焦。在以下的叙述中，不同实施例使用的相同或类似的元件，将使用相同的代号。
请参照图1，本发明的一实施例的一离子植入机10包含：一前开式晶圆传送盒(FOUP)100、一第一负载锁200、一真空传送模块(VTM)300、一温度处理组件400、一处理室500、及一第二负载锁600。一工件20，例如但不限于一晶圆或一玻璃板，被送入或送出处理室500，以进行一离子植入配方。第一负载锁200及第二负载锁600两者皆位于前开式晶圆传送盒100及真空传送模块300之间。第一负载锁200是用于在工件20被送入真空传送模块300之前将工件20自常态传送到真空态。第二负载锁600是用于在工件20被送出真空传送模块300之后将工件20自真空态传送到常态。真空传送模块300与温度处理组件400及处理室500连通，借由如图2所示的一机械手臂700，工件20可被传送到温度处理组件400进行温度处理，或被传送到处理室500进行离子植入配方。
请同时参照图1及图2。温度处理组件400包含一真空室410、一加热模块420及一冷却模块430。真空室410借由例如真空传送模块300与处理室500连通，并具有一加热空间412及一冷却空间414，其中冷却空间414在加热空间412的近旁，例如在加热空间412的下。在一实施例，一隔板440分隔加热空间412及冷却空间414。此外，加热模块420是安装在真空室410，举例而言，加热模块420盖住真空室410的上方开口，以加热位于加热空间412的工件20。，冷却模块430则被安装在冷却空间414的中，举例而言，冷却模块430穿过真空室410的底板，以冷却位于冷却空间的工件20。
因此，针对一个高温离子植入的配方，于工件20根据在处理室500的配方进行离子植入前，工件20可被预热到此配方所需的温度，例如一个远高于室温的温度。然后，在返回前开式晶圆传送盒100前，工件20可被后冷(post-cooled)，例如冷却到室温。反之，针对一个低温离子植入配方，于工件20根据在处理室500的配方进行离子植入前，工件20可被预冷到此配方所需的温度，例如一个远低室温的温度。然后，在返回前开式晶圆传送盒100前，工件20可被后热(post-heated)，例如加热到室温。
请同时参照图2及图3。于一实施例中，加热模块420包括一箱体422、至少一加热器424、一石英窗426、一反射器428、及一遮蔽元件429。箱体422可盖住真空室410的上方开口。加热器424可由至少一安装在箱体422的红外线灯(如图2所示)或加热线来实现。石英窗426则盖住箱体422，用于分隔加热器424及加热空间412。反射器428安装于箱体422的内表面，用于反射加热器424提供的热能到石英窗426。遮蔽元件429可由多个的同心圆及连接该多个同心圆的径向的肋条反实现，如图3所示。遮蔽元件429安装于加热器424及石英窗426之间，用于使加热器424所提供的热能均匀分布，然后通过石英窗426到达工件20。
请参照图2，冷却模块430包括一静电吸盘432、一急冷器434、及一冷却剂管路436。静电吸盘432可穿过真空室410的底面，用以抓取工件20。急冷器434安装于真空室410之外，而冷却剂管路436则连接静电吸盘432及急冷器434。借此，急冷器432可经由冷却剂管路436激冷静电吸盘432。于一实施例中，冷却模块430更包括一传感器438及一热敏电阻439。传感器438安装于冷却空间414，用以检测工件20在真空室410的位置。热敏电阻439则安装于静电吸盘432，用以监测静电吸盘432的温度。
根据揭露于上的本发明内容，不论离子植入是属高温、低温或常温，本发明可以植入前及/或植入后调整工件温度，以符合离子植入配方，而大幅提升离子植入的生产力。在本发明的一实施例中，加热模块及冷却模块被整合成真空室，而真空室与真空传送模块连通，所以整个温度处理组件的体积可以大幅度地降低。本发明更可改善已知的离子植入技术，借由预冷/预热工件至少一次，且后热/后冷工件至少一次，以改进离子植入的良率。为让具技术领域具有通常知识者更佳地了解揭露于此的离子植入机的应用，本说明书将在下文中举例说明一些离子植入的方法。然而，要强调的是：本发明的离子植入机并不仅限于应用于下述的离子植入方法。相同地，下述的离子植入方法亦不仅限于应用于上述的离子植入机。
图4是本发明的一实施例的一离子植入方法的流程图。在图4所示的实施例中，本发明的一实施例的离子植入方法包含下列步骤。首先，在步骤S100，一来自前开式晶圆传送盒的工件被预热到一第一温度，以符合一高温离子植入的配方。在一较佳实施例，预热工件是在一真空室的一加热空间针对此配方进行，而此真空室是与进行此配方的一处理室连通，且预热工件是使用至少一加热器加热工件而实现；加热器可以是，但不限于是，至少一红外线灯或至少一加热线。在一较佳实施例中，第一温度明显地高于室温。在真空室预热工件的例子中，当注意的是：在工件被送至真空室预热之前，本发明的离子植入法必须再具有一步骤：在负载锁定状态，将工件自常态转换到真空态。
其次，在步骤S110，根据配方，将离子植入工件。然后，在步骤S120，在工件返回FOUP之前，将工件后冷至一第二温度，而第二温度低于第一温度。在一较佳实施例中，后冷工件是在真空室的一冷却空间中进行，且后冷工件是使用一急冷器经由冷却剂管路激冷一静电吸盘而达成，其中静电吸盘是用于固持工件。在一较佳实施例中，第二温度实质上等同于室温。在真空室后冷工件的例子中，本发明的离子植入方法必须再具有一步骤：在工件返回FOUP前，在负载锁定状态，将工件自真空态转换至常态。
综合上述，本发明所揭露的离子植入机及离子植入方法具有至少一项以下优点，该多个优点包含但不限于：在高温离子植入前，预热工件，以符合高温植入配方，在高温离子植入后，后冷工件至室温，在低温离子植入前，预冷工件，以符合低温植入配方，在低温离子植入后，后热工件至室温；大幅度地提高离子植入的生产效率；修改已知离子植入技术，借由预冷/预热工件至少一次，且/或后热/后冷工件至少一次，以改善离子植入的良率。
本发明已借由实施例详述于上。然而，习于此项技术者应当理解，该此实施例尚有各种均等实施例。是故，本发明并不受限于本说明书所使用的实施例，而仅受限于所附的申请专利范围。

Claims (28)

1.一种离子植入机，其特征在于，包含：
一处理室，其中一工件在该处理室内依据一离子植入配方被植入离子；
一前开式晶圆传送盒，传送该工件进出该处理室；以及
一温度处理组件，其包含：
一直空室，与该处理室连通，并具有一加热空间及邻近该加热空间的一冷却空间；
一加热模块，从该加热空间的一侧，安装于该真空室，用于加热位于该加热空间的该工件到一第一温度；以及
一冷却模块，安装于该冷却空间，用于冷却位于该冷却空间的该工件到一第二温度，其中该第二温度不同于该第一温度。
2.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，更包含一负载锁，位于该前开式晶圆传送盒及该处理室之间，用于转换该工件于常态及真空态之间。
3.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，更包含一机械手臂，用于在该处理室及该真空室之间传送该工件。
4.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，该温度处理组件更包括一隔板，用于分隔该加热空间及该冷却空间。
5.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，该加热模块包括：
一箱体；
至少一加热器，安装于该箱体；以及
一石英窗，盖住该箱体，用于隔开该加热器及该加热空间。
6.如权利要求5所述的离子植入机，其特征在于，该加热器包含至少一红外线灯或至少一加热线。
7.如权利要求5所述的离子植入机，其特征在于，该加热模块更包括一反射器，位于该箱体的一内表面，用于反射该加热器所提供的热能到该石英窗。
8.如权利要求5所述的离子植入机，其特征在于，该加热模块更包括一遮蔽元件，位于该加热器及该石英窗之间，用以传播该加热器所提供的热能到该石英窗。
9.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，该冷却模块包括：
一静电吸盘，安装于该却冷空间，用于固持该工件；
一急冷器，安装于该真空室之外；以及
一冷却剂管路，连接该急冷器及该静电吸盘，其中该急冷器经由该冷却剂管路激冷该静电吸盘。
10.如权利要求9所述的离子植入机，其特征在于，该冷却模块更包含一热敏电阻，安装于该静电吸盘，用于监测该静电吸盘的温度。
11.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，该冷却模块更包括一传感器，安装于该冷却空间，用于感测该工件的位置。
12.如权利要求1所述的离子植入机，其特征在于，在该工件被植入离子前，该第一温度及该第二温度其中之一者温度是达到该离子植入配方的温度需求；而在该工件返回该前开式晶圆传送盒之前，该第一温度及该第二温度其中的另一者温度则达到室温。
13.一种离子植入方法，其特征在于，其包含下列步骤：
预热来自一前开式晶圆传送盒的一工件至一第一温度，以符合离子植入的一配方；
根据该配方，将离子植入该工件；以及
在该工件返回该前开式晶圆传送盒前，后冷该工件至一第二温度，其中该第二温度低于该第一温度。
14.如权利要求13所述的离子植入方法，其特征在于，该第一温度明显地高于室温，而该第二温度实质上等同于室温。
15.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，该预热工件的步骤是在一真空室的一加热空间进行，其中该真空室连通进行该配方的一处理室。
16.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，该预热工件的步骤包括使用至少一加热器加热该工件。
17.如权利要求16的离子植入方法，其特征在于，该加热器包含至少一红外线灯或至少一加热线。
18.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，该后冷工件的步骤是在一真空室的一冷却空间进行，其中该真空室连通进行该配方的一处理室。
19.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，该后冷工件的步骤包括使用一急冷器经由一冷却剂管路激冷一静电吸盘。
20.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，更包含一步骤：在预热该工件前，于一负载锁将该工件自常态转为真空态。
21.如权利要求13的离子植入方法，其特征在于，更包含一步骤：在该工件返回该前开式晶圆传送盒前，于一负载锁将该工件自真空态转为常态。
22.一种离子植入方法，其特征在于，其包含下列步骤：
使用至少一加热器加热来自一前开式晶圆传送盒的一工件至一第一温度，以符合离子植入的一配方；
移送该工件至进行该配方的一处理室；
在该处理室依据该配方将离子植入该工件；
使用一急冷器经由一冷却剂管路激冷一静电吸盘至一第二温度，其中该冷却剂管路连接该急冷器及该静电吸盘，且其中该第二温度低于该第一温度；以及
传送该工件返回该前开式晶圆传送盒。
23.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，该第一温度明显地高于室温，而该第二温度实质上等同于室温。
24.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，该预热工件的步骤是在一真空室的一加热空间进行，其中该真空室连通进行该配方的该处理室。
25.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，该加热器包含至少一红外线灯或至少一加热线。
26.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，该后冷工件的步骤是在一真空室的一冷却空间进行，其中该真空室连通进行该配方的该处理室。
27.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，更包含一步骤：在预热该工件前，于一负载锁将该工件自常态转为真空态。
28.如权利要求22所述的离子植入方法，其特征在于，更包含一步骤：在该工件返回该前开式晶圆传送盒前，于一负载锁将该工件自真空态转为常态。
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