CN110473812A - 低温离子注入机及其工作方法 - Google Patents

低温离子注入机及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110473812A
CN110473812A CN201910809230.5A CN201910809230A CN110473812A CN 110473812 A CN110473812 A CN 110473812A CN 201910809230 A CN201910809230 A CN 201910809230A CN 110473812 A CN110473812 A CN 110473812A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
cooling
theta alignment
chamber
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910809230.5A
Other languages
English (en)
Inventor
刘东伟
张立
谢威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd filed Critical Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201910809230.5A priority Critical patent/CN110473812A/zh
Publication of CN110473812A publication Critical patent/CN110473812A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低温离子注入机，包括：预真空腔，传送腔，角度对准腔，工艺腔；角度对准腔设置有冷却装置，角度对准腔用于在将晶圆传送到工艺腔之前对晶圆进行角度对准以及对晶圆进行预冷却；在工艺腔中包括有冷却台板，冷却台板用于放置经过角度对准以及预冷却的晶圆并对晶圆进行冷却以将晶圆的温度降低到工艺温度范围内；工艺腔用于对处于工艺温度范围的晶圆进行离子注入。本发明还公开了一种低温离子注入机的工作方法。本发明能提高离子注入的连续性，加快跑货速度；同时不会增加新的传送位置以及颗粒污染源。

Description

低温离子注入机及其工作方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种低温(cold)离子注入机。本发明还涉及一种低温离子注入机的工作方法。
背景技术
随着工艺越做越小，在离子注入过程中，不同注入材料、注入产生的表面平整度如注入产生的表面非晶层(Amorphous layer)的平整度对器件的影响越来来越大，尤其是注入温度，对产品的性能改善尤为重要。器件越做越小，而性能要求越做越高，产生的后果就是结深越做越浅。而为了保证功耗，势必要降低源漏区(S/D)以及轻掺杂漏注入区(LDD)的电阻，但这与结深变浅是矛盾的，因为结深变浅，阻值会变大。那减少阻值的办法只能靠通过剂量来实现，所以LDD剂量逐渐变大。而高剂量又带来更多晶格缺陷，为了解决这些问题，所以引入了低温离子注入，和常温离子注入相比，低温离子注入的工艺温度低于室温。在低温注入过程中，晶格的自我修复过程将变的极其缓慢。在这种情况下，非晶状态的产生速度更加快速，而非晶层的晶格空隙较少，可以有效阻挡注入原子的快速穿透，从而大大减少退火后在非晶层下部(End of range)的晶格缺陷。
然而，在实际应用中，我们发现低温注入这一层工艺对应的在制品(WIP)普遍明显低于常温注入的工艺层对应的WIP，进而影响了产能的提升。因为在低温注入前，晶圆(wafer)需要通过冷却台板(platen)由室温冷却至注入所需要的温度，此过程是依靠platen背后的通有冷却剂如冷氮气或冷液氮的管路进行降温，需要时间较长，当处于常温状态的wafer直接放到冷却(cold)状态的platen上面时，platen温度会出现短暂的一定幅度的上升，而在离子注入过程中，离子轰击本身也会带来wafer温度的上升，特别是在注入剂量(dose)比较大以及晶圆通过数量多的时候。两个温度的上升很容易使platen的温度超出注入所需温度的规格范围(spec)以及警告(warning)线，进而导致下一片wafer需要重新等待platen再次降温才能进行注入甚至停止注入，同一卡即同一卡晶圆传输盒如前开式晶圆传输盒(FOUP)中的wafer进行注入时会经常发生注入断断续续的现象，即同一卡的各晶圆会经常出现在注入过程中出现停住，停住一段时间后又继续进行离子注入，无法对所有晶圆都进行连续注入。因此，cold离子注入机台无论是复机还是跑产品所需时间都较其他机台长很多。
为了克服上述现有低温离子注入机所出现的同一卡晶圆的注入会出现断断续续的现象，现有一种改进的低温离子注入机是在现有低温离子注入机的基础上增加一个预冷室(precool station)，如在工艺腔(process chamber)的右侧加一个预冷室。首先，wafer从FOUP中放置到右边的预真空腔(loadlock chamber)中，注入开始时，第一片wafer放到预冷室并将wafer冷却至注入所需温度，随后，wafer传送到角度对准腔(orient chamber)进行角度角度对准，之后传送到工艺腔的platen上进行注入。在第一片wafer注入过程中，第二wafer被传至预冷室进行降温。第一片wafer注入完成以后，第二片wafer传至platen上进行注入，以此循环，直至loadlock chamber里面的wafer全部完成注入，并在左边的loadlock chamber进行加热，并传回FOUP。这种低温离子注入机能在一定程度控制platen温度，保证注入的连续性，但是，其预冷室内部通入的的冷却气体为非纯气体，有污染wafer乃至process chamber的风险；其次，这种设计等同于增加了一个小的腔体(chamber)，容易增加机台污染颗粒(particle)的不稳定性，因此在实际应用中这项功能很难把控，甚至处于关闭状态；再次、增加预冷室，会增加一个传送位置，会增加晶圆的传送时间。
下面结合附图对现有现有低温离子注入机进行说明：
如图1A所示，是现有低温离子注入机结构示意图；现有低温离子注入机包括预真空腔103，传送腔104，角度对准腔105，工艺腔107。还包括多个用于放置晶圆的晶圆传输盒如FOUP101以及将晶圆传输盒101里的晶圆传输到预真空腔103里的传输装置102。晶圆传输盒101和传输装置102都为大气环境，晶圆传输到预真空腔103之后，在预真空腔103抽真空，之后在真空环境下预真空腔103和传送腔104之间实现晶圆的传送。
所述角度对准腔105用于在将晶圆传送到所述工艺腔107之前对所述晶圆进行角度对准。
在所述工艺腔107中包括有冷却台板108，所述冷却台板108用于放置经过角度对准的所述晶圆并对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔107用于对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
通常，所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔105通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
所述冷却台板108上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板108的温度控制。
所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
所述传送腔104中包括有机械手106，所述晶圆通过所述机械手106从所述角度对准腔105中传送到所述工艺腔107的所述冷却台板108上。
图1A中，所述预真空腔103包括两个，所述传送腔104的机械手106也包括两个，通常需要离子注入的晶圆先放置在一个所述预真空腔如右侧的所述预真空腔103中，之后通过所述传送腔104的一个机械手106将晶圆传输到所述角度对准腔105中，之后再传输到所述工艺腔107中，在离子注入完成之后再将晶圆从所述工艺腔107中取出并传送到另一个所述预真空腔如左侧的所述预真空腔103中，在左侧的所述预真空腔103中实现对晶圆的加热。
如图1B所示，是图1A所示的现有低温离子注入机的晶圆传输路径图；晶圆从所述晶圆传输盒101传输到所述预真空腔103中，之后再传送到所述角度对准腔105中，所述角度对准腔105实现标记105a所示的角度对准；图1B中标记105a所示的角度对准虽然单独标出，从传输路径上来说，标记105a所示的角度对准属于所述角度对准腔105这个传输位置。在角度对准完成之后，在将晶圆传输到所述工艺腔107的所述冷却台板108进行离子注入。后续的传输路径还包括：机械手106会将晶圆从所述工艺腔107的所述冷却台板108取出并放回到另一个所述预真空腔103中，在另一个所述预真空腔103中对晶圆进行加热升温，所述预真空腔103破真空后后再传回到所述晶圆传输盒101中。
如图1C所示，是图1A所示的现有低温离子注入机冷却机理示意图，如图1C中的示意图中各框图中的文字描述可知，在注入前，所述冷却台板108会通过第一冷却管进行冷却并会冷却到工艺温度范围；所述冷却台板108冷却到工艺温度范围之后就可以开始进行离子注入的流程即注入开始，注入开始的第一步是将室温晶圆直接传输到所述冷却台板108。由于所述晶圆温度为室温，而所述冷却台板108是离子注入所需的低温，故在所述晶圆放入后会使所述冷却台板108的温度上升即图1C中所示的冷却台板温度上升。之后，进入注入进行中，也即将离子注入到所述晶圆中；注入进行中会产生离子轰击，离子轰击会使冷却台板温度再次上升，而由于在前面将所述晶圆传入到所述冷却台板108的过程中冷却台板温度已经上升，故冷却台板温度再次上升之后容易使冷却台板的温度超出工艺温度的规格范围内即工艺温度超出规格范围；这会使离子注入停止即注入停止，之后会增加等待冷却台板温度降低到工艺温度超出规格范围的等待步骤即等待冷却台板降温；之后进行再次开始注入，最后注入完成。由上可知，现有技术中，室温晶圆时所述冷却台板108的温度上升再叠加离子轰击使冷却台板温度再次上升容易在离子注入过程中使所述冷却台板108的温度超出工艺温度的规格范围，从而使离子注入产生中断，最后会延迟离子注入的时间，降低产量。
如图2A所示，是在图1A的现有低温离子注入机基础上进行改进的现有改进型低温离子注入机结构示意图；和图1A所示的现有低温离子注入机区别之处为，图2A现有改进的低温离子注入机还包括了一个预冷室109。
如图2B所示，是图2A所示的现有改进型低温离子注入机的晶圆传输路径图；晶圆从所述晶圆传输盒101传输到所述预真空腔103中，之后再传送到所述预冷室109中，之后再传送到所述角度对准腔105中，所述角度对准腔105实现标记105a所示的角度对准；图2B中标记105a所示的角度对准虽然单独标出，从传输路径上来说，标记105a所示的角度对准属于所述角度对准腔105这个传输位置。在角度对准完成之后，在将晶圆传输到所述工艺腔107的所述冷却台板108进行离子注入。后续的传输路径还包括：机械手106会将晶圆从所述工艺腔107的所述冷却台板108取出并放回到另一个所述预真空腔103中，在另一个所述预真空腔103中对晶圆进行加热升温，所述预真空腔103破真空后后再传回到所述晶圆传输盒101中。比较图2B和图1B所示可知，图2B中增加了一个所述预冷室109对应的传输位置，这会增加传输时间。
如图2C所示，是图2A所示的现有改进型低温离子注入机冷却系统示意图；所述冷却剂源由冷却装置203提供，冷却装置203将冷却剂供给到所述工艺腔107的所述冷却台板108的第一冷却管的管路上还设置有冷却剂流量控制系统204，通过所述冷却剂流量控制系统204控制冷却剂的流量大小并控制对应的温度。
所述冷却装置203通过热交换器202和非纯气体201进行热交换实现对所述冷却剂的冷却并形成所需要的冷却剂。
所述非纯气体201直接提供到所述预冷室109中实现对所述预冷室109的冷却并实现对位于所述预冷室109中的晶圆的预冷却。可以看出，所述非纯气体201直接供给到所述预冷室109会带来污染的危险。
如图2D所示，是图2A所示的现有改进型低温离子注入机冷却机理示意图，如图2D中的示意图中各框图中的文字描述可知，在注入前，所述冷却台板108会通过第一冷却管进行冷却并会冷却到工艺温度范围；所述冷却台板108冷却到工艺温度范围之后就可以开始进行离子注入的流程即注入开始，注入开始的第一步是将晶圆传输到所述冷却台板108，现有改进型低温离子注入机中，室温晶圆会先通过所述预冷室109对所述晶圆进行预冷却之后再传入到所述冷却台板108。如果预冷却后的所述晶圆的温度依然会高于所述冷却台板108的温度，那么所述晶圆传入后会使所述冷却台板108的温度有一定的上升，但是和图1A所示的改进前的现有结构中未进行预冷却的所述晶圆相比，所述冷却台板108的温度上升的幅度会减小，即减少冷却台板温度上升幅度。之后，进入注入进行中，也即将离子注入到所述晶圆中；注入进行中会产生离子轰击，离子轰击会使冷却台板温度再次上升，而由于在前面将所述晶圆传入到所述冷却台板108的过程中会减少冷却台板温度上升幅度，故冷却台板温度再次上升之后能使冷却台板的温度依然在工艺温度的规格范围内即工艺温度控制在规格范围内；这会使离子注入得到持续进行即持续注入，直至注入完成。由上可知，现有改进型低温离子注入机中通过将室温晶圆通过所述预冷室109进行预冷却之后再传入到所述冷却台板108上，能减少冷却台板温度上升幅度，最后能使整个注入过程中的冷却台板温度保持在工艺温度的规格范围内，从而能实现持续注入。
图2A所示的现有改进型低温离子注入机虽然能实现持续注入，但是，所述预冷室109为新增加的一个腔体，容易增加机台污染颗粒的不稳定性，因此在实际应用中这项功能很难把控，甚至处于关闭状态；另外，所述预冷室109之间采用非纯气体进行冷却，容易有污染wafer乃至process chamber的风险；增加预冷室，会增加一个传送位置，会增加晶圆的传送时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温离子注入机，能提高离子注入的连续性，加快跑货速度；同时不会增加新的传送位置以及颗粒污染源。为此，本发明还提供一种低温离子注入机的工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的低温离子注入机包括预真空腔，传送腔，角度对准腔，工艺腔。
所述角度对准腔设置有冷却装置，所述角度对准腔用于在将晶圆传送到所述工艺腔之前对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却。
在所述工艺腔中包括有冷却台板，所述冷却台板用于放置经过角度对准以及预冷却的所述晶圆并对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔用于对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
进一步的改进是，所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
进一步的改进是，所述冷却台板上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板的温度控制。
进一步的改进是，所述角度对准腔的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔的温度控制。
进一步的改进是，所述角度对准腔直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板之后直接开始进行离子注入。
进一步的改进是，所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
进一步的改进是，所述角度对准腔完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔的离子注入时间。
进一步的改进是，所述传送腔中包括有机械手，预冷却后的所述晶圆通过所述机械手从所述角度对准腔中传送到所述工艺腔的所述冷却台板上。
为解决上述技术问题，本发明提供的低温离子注入机的工作方法中，离子注入机包括预真空腔，传送腔，角度对准腔，工艺腔；低温离子注入机的工作包括：
步骤一、所述传送腔将晶圆从所述预真空腔传输到所述角度对准腔中。
步骤二、所述角度对准腔设置有冷却装置，所述角度对准腔对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却。
步骤三、所述传送腔将所述经过角度对准以及预冷却的所述晶圆传送到所述工艺腔中并放置在所述工艺腔中的冷却台板上，所述冷却台板对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
进一步的改进是，所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
进一步的改进是，所述冷却台板上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板的温度控制。
进一步的改进是，所述角度对准腔的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔的温度控制。
进一步的改进是，所述角度对准腔直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板之后直接开始进行离子注入。
进一步的改进是，所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
进一步的改进是，所述角度对准腔完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔的离子注入时间。
本发明通过在角度对准腔设置冷却装置，能在将晶圆传送到工艺腔之前同时实现对晶圆进行角度对准以及预冷却，预冷却能减少或消除在离子注入之前冷却台板将晶圆的温度控制到工艺温度范围内的冷却时间，从而能减少或消除晶圆传送到工艺腔之后进行离子注入之前的停顿实现，从而能提高离子注入的连续性并很容易实现连续跑货，能加快跑货速度。
同时，本发明的冷却装置由于是直接设置在角度对准腔中，故不会增加新的传送位置，不会影响到晶圆传送时间。
同时，本发明的冷却装置由于是直接设置在角度对准腔中，故也不会增加颗粒污染源，不会增加对产品和机台的污染风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1A是现有低温离子注入机的结构示意图；
图1B是图1A所示的现有低温离子注入机的晶圆传输路径图；
图1C是图1A所示的现有低温离子注入机冷却机理示意图；
图2A是在图1A的现有低温离子注入机基础上进行改进的现有改进型低温离子注入机结构示意图；
图2B是图2A所示的现有改进型低温离子注入机的晶圆传输路径图；
图2C是图2A所示的现有改进型低温离子注入机冷却系统示意图；
图2D是图2A所示的现有改进型低温离子注入机冷却机理示意图；
图3A是本发明实施例低温离子注入机结构示意图；
图3B是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机的晶圆传输路径图；
图3C是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机冷却系统示意图；
图3D是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机冷却机理示意图。
具体实施方式
如图3A所示，是本发明实施例低温离子注入机结构示意图；本发明实施例低温离子注入机包括预真空腔103，传送腔104，角度对准腔5，工艺腔107。还包括多个用于放置晶圆的晶圆传输盒如FOUP101以及将晶圆传输盒101里的晶圆传输到预真空腔103里的传输装置102。晶圆传输盒101和传输装置102都为大气环境，晶圆传输到预真空腔103之后，在预真空腔103抽真空，之后在真空环境下预真空腔103和传送腔104之间实现晶圆的传送。
所述角度对准腔5设置有冷却装置，所述角度对准腔5用于在将晶圆传送到所述工艺腔107之前对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却。
在所述工艺腔107中包括有冷却台板108，所述冷却台板108用于放置经过角度对准以及预冷却的所述晶圆并对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔107用于对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
通常，所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔5通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
所述冷却台板108上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板108的温度控制。
所述角度对准腔5的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔5的温度控制。
更优选择为，所述角度对准腔5直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板108之后直接开始进行离子注入，这样能够节省离子注入之前通过所述冷却台板108进行晶圆冷却的时间；或者，和现有技术中如果不对所述晶圆进行预冷却而在晶圆传送到所述冷却台板108之后直接进行离子注入相比，本发明实施例能降低或防止由于晶圆的放入对所述冷却台板108的温度产生上升的缺陷，并从而能防止在注入过程中由于所述冷却台板108的温度超出规格范围而出现注入停止的情形发生，能实现同一片晶圆的连续注入。
所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
所述角度对准腔5完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔107的离子注入时间。这样你能够保证在所述工艺腔107中的上一片晶圆在离子注入过程中，位于所述角度对准腔5中的当前晶圆能随时待命，从而能保证不同晶圆之间实现连续运转，提高整体的晶圆注入的连续性。
所述传送腔104中包括有机械手106，预冷却后的所述晶圆通过所述机械手106从所述角度对准腔5中传送到所述工艺腔107的所述冷却台板108上。
图3A中，所述预真空腔103包括两个，所述传送腔104的机械手106也包括两个，通常需要离子注入的晶圆先放置在一个所述预真空腔如右侧的所述预真空腔103中，之后通过所述传送腔104的一个机械手106将晶圆传输到所述角度对准腔5中，之后再传输到所述工艺腔107中，在离子注入完成之后再将晶圆从所述工艺腔107中取出并传送到另一个所述预真空腔如左侧的所述预真空腔103中，在左侧的所述预真空腔103中实现对晶圆的加热。
如图3B所示，是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机的晶圆传输路径图；晶圆从所述晶圆传输盒101传输到所述预真空腔103中，之后再传送到所述角度对准腔5中，本发明实施例中的所述角度对准腔5在实现标记5a所示的角度对准的同时，还进行标记5b所示的预冷却，可以看出，从传输路径上来说，标记5a所示的角度对准以及标记5b所示的预冷却都属于所述角度对准腔5这个传输位置，所以，本发明实施例的标记5b所示的预冷却并不会实质上增加传输路径，故采用虚线箭头表示，节省一个传输路径能节省传输时间。在角度对准和预冷却都完成之后，在将晶圆传输到所述工艺腔107的所述冷却台板108进行离子注入。后续的传输路径和现有低温离子注入机的相同，机械手106会将晶圆从所述工艺腔107的所述冷却台板108取出并放回到另一个所述预真空腔103中，在另一个所述预真空腔103中对晶圆进行加热升温，所述预真空腔103破真空后后再传回到所述晶圆传输盒101中。
如图3C所示，是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机冷却系统示意图；所述冷却剂源由冷却装置203提供，冷却装置203将冷却剂供给到所述角度对准腔5的所述第二冷却管以及所述工艺腔107的所述冷却台板108的第一冷却管的管路上还设置有冷却剂流量控制系统204，通过所述冷却剂流量控制系统204控制冷却剂的流量大小并控制对应的温度。
所述冷却装置203通过热交换器202和非纯气体201进行热交换实现对所述冷却剂的冷却并形成所需要的冷却剂。
如图3D所示，是图3A所示的本发明实施例低温离子注入机冷却机理示意图，如图3D中的示意图中各框图中的文字描述可知，在注入前，所述冷却台板108会通过第一冷却管进行冷却并会冷却到工艺温度范围；所述冷却台板108冷却到工艺温度范围之后就可以开始进行离子注入的流程即注入开始，注入开始的第一步是将晶圆传输到所述冷却台板108，本发明实施例中，室温晶圆会先通过所述角度对准腔5对所述晶圆进行预冷却之后再传入到所述冷却台板108。如果预冷却后的所述晶圆的温度依然会高于所述冷却台板108的温度，那么所述晶圆传入后会使所述冷却台板108的温度有一定的上升，但是和现有未进行预冷却的所述晶圆相比，所述冷却台板108的温度上升的幅度会减小，即减少冷却台板温度上升幅度。之后，进入注入进行中，也即将离子注入到所述晶圆中；注入进行中会产生离子轰击，离子轰击会使冷却台板温度再次上升，而由于本发明实施例在前面将所述晶圆传入到所述冷却台板108的过程中会减少冷却台板温度上升幅度，故冷却台板温度再次上升之后能使冷却台板的温度依然在工艺温度的规格范围内即工艺温度控制在规格范围内；这会使离子注入得到持续进行即持续注入，直至注入完成。由上可知，本发明实施例中通过将室温晶圆通过所述角度对准腔5进行预冷却之后再传入到所述冷却台板108上，能减少冷却台板温度上升幅度，最后能使整个注入过程中的冷却台板温度保持在工艺温度的规格范围内，从而能实现持续注入。
本发明实施例通过在角度对准腔5设置冷却装置，能在将晶圆传送到工艺腔107之前同时实现对晶圆进行角度对准以及预冷却，预冷却能减少或消除在离子注入之前冷却台板108将晶圆的温度控制到工艺温度范围内的冷却时间，从而能减少或消除晶圆传送到工艺腔107之后进行离子注入之前的停顿实现，从而能提高离子注入的连续性并很容易实现连续跑货，能加快跑货速度。
同时，本发明实施例的冷却装置由于是直接设置在角度对准腔5中，故不会增加新的传送位置，不会影响到晶圆传送时间。
同时，本发明实施例的冷却装置由于是直接设置在角度对准腔5中，故也不会增加颗粒污染源，不会增加对产品和机台的污染风险。
本发明实施例低温离子注入机的工作方法中，离子注入机包括预真空腔103，传送腔104，角度对准腔5，工艺腔107；低温离子注入机的工作包括：
步骤一、所述传送腔104将晶圆从所述预真空腔103传输到所述角度对准腔5中。
步骤二、所述角度对准腔5设置有冷却装置，所述角度对准腔5对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却。
所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔5通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
所述角度对准腔5直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板108之后直接开始进行离子注入。
步骤三、所述传送腔104将所述经过角度对准以及预冷却的所述晶圆传送到所述工艺腔107中并放置在所述工艺腔107中的冷却台板108上，所述冷却台板108对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔107对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
所述冷却台板108上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板108的温度控制。
所述角度对准腔5的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔5的温度控制。
所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
所述角度对准腔5完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔107的离子注入时间。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种低温离子注入机，其特征在于，包括：预真空腔，传送腔，角度对准腔，工艺腔；
所述角度对准腔设置有冷却装置，所述角度对准腔用于在将晶圆传送到所述工艺腔之前对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却；
在所述工艺腔中包括有冷却台板，所述冷却台板用于放置经过角度对准以及预冷却的所述晶圆并对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔用于对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
2.如权利要求1所述的低温离子注入机，其特征在于：所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
3.如权利要求1所述的低温离子注入机，其特征在于：所述冷却台板上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板的温度控制。
4.如权利要求3所述的低温离子注入机，其特征在于：所述角度对准腔的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔的温度控制。
5.如权利要求4所述的低温离子注入机，其特征在于：所述角度对准腔直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板之后直接开始进行离子注入。
6.如权利要求4所述的低温离子注入机，其特征在于：所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
7.如权利要求1所述的低温离子注入机，其特征在于：所述角度对准腔完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔的离子注入时间。
8.如权利要求1所述的低温离子注入机，其特征在于：所述传送腔中包括有机械手，预冷却后的所述晶圆通过所述机械手从所述角度对准腔中传送到所述工艺腔的所述冷却台板上。
9.一种低温离子注入机的工作方法，其特征在于：离子注入机包括预真空腔，传送腔，角度对准腔，工艺腔；低温离子注入机的工作包括：
步骤一、所述传送腔将晶圆从所述预真空腔传输到所述角度对准腔中；
步骤二、所述角度对准腔设置有冷却装置，所述角度对准腔对所述晶圆进行角度对准以及对所述晶圆进行预冷却；
步骤三、所述传送腔将所述经过角度对准以及预冷却的所述晶圆传送到所述工艺腔中并放置在所述工艺腔中的冷却台板上，所述冷却台板对所述晶圆进行冷却以将所述晶圆的温度降低到工艺温度范围内，所述工艺温度为低于室温的低温；所述工艺腔对处于工艺温度范围的所述晶圆进行离子注入。
10.如权利要求9所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述晶圆的边缘上设置有一个定位凹槽或边，所述角度对准腔通过和所述定位凹槽或边对齐实现对所述晶圆的角度对准。
11.如权利要求9所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述冷却台板上设置有第一冷却管，所述第一冷却管和冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第一冷却管中实现对所述冷却台板的温度控制。
12.如权利要求11所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述角度对准腔的所述冷却装置上设置有第二冷却管，所述第二冷却管也和所述冷却剂源相连，所述冷却剂源将冷却剂流入到所述第二冷却管中实现对所述角度对准腔的温度控制。
13.如权利要求12所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述角度对准腔直接将所述晶圆预冷却到所述工艺温度范围内，所述晶圆传送到所述冷却台板之后直接开始进行离子注入。
14.如权利要求12所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述冷却剂包括液体氢，液体氦，液体氮，液体氧。
15.如权利要求1所述的低温离子注入机的工作方法，其特征在于：所述角度对准腔完成所述角度对准和所述预冷却的时间小于所述工艺腔的离子注入时间。
CN201910809230.5A 2019-08-29 2019-08-29 低温离子注入机及其工作方法 Pending CN110473812A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910809230.5A CN110473812A (zh) 2019-08-29 2019-08-29 低温离子注入机及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910809230.5A CN110473812A (zh) 2019-08-29 2019-08-29 低温离子注入机及其工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110473812A true CN110473812A (zh) 2019-11-19

Family

ID=68514172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910809230.5A Pending CN110473812A (zh) 2019-08-29 2019-08-29 低温离子注入机及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110473812A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993615A (zh) * 2019-11-28 2020-04-10 信利(仁寿)高端显示科技有限公司 一种tft基板的离子注入方法和制作方法
CN113984870A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种通过sims对超低温离子注入设备监测的方法
CN113984275A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种通过测量真空度进行超低温离子注入设备监测的方法
CN113990727A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种超低温晶圆注入平台
WO2023125158A1 (zh) * 2021-12-28 2023-07-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其晶圆传输系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101536149A (zh) * 2006-08-15 2009-09-16 瓦里安半导体设备公司 低温离子布植技术
CN103594312A (zh) * 2013-11-13 2014-02-19 上海华力微电子有限公司 点状高电流离子注入机

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101536149A (zh) * 2006-08-15 2009-09-16 瓦里安半导体设备公司 低温离子布植技术
CN103594312A (zh) * 2013-11-13 2014-02-19 上海华力微电子有限公司 点状高电流离子注入机

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993615A (zh) * 2019-11-28 2020-04-10 信利(仁寿)高端显示科技有限公司 一种tft基板的离子注入方法和制作方法
CN113984870A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种通过sims对超低温离子注入设备监测的方法
CN113984275A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种通过测量真空度进行超低温离子注入设备监测的方法
CN113990727A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 北京凯世通半导体有限公司 一种超低温晶圆注入平台
CN113984870B (zh) * 2021-12-24 2022-03-22 北京凯世通半导体有限公司 一种通过sims对超低温离子注入设备监测的方法
CN113984275B (zh) * 2021-12-24 2022-05-10 北京凯世通半导体有限公司 一种通过测量真空度进行超低温离子注入设备监测的方法
WO2023125158A1 (zh) * 2021-12-28 2023-07-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其晶圆传输系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110473812A (zh) 低温离子注入机及其工作方法
KR101343361B1 (ko) 저온 이온 주입을 위한 기술
US8328494B2 (en) In vacuum optical wafer heater for cryogenic processing
KR102126367B1 (ko) 진공식 고속 예냉 스테이션 및 후열 스테이션
CN107195781B (zh) 一种基于pmma掺杂小分子的高迁移率晶体管及其制备方法
JP2012530381A (ja) ワークピース処理システム
CN101781797A (zh) 用于低温离子注入的方法和系统
US20080121821A1 (en) Techniques for low-temperature ion implantation
CN104380428A (zh) 惰性大气压预冷及后热处理
JP6755299B2 (ja) 高スループットな冷却されたイオン注入システムおよび方法
US9437433B2 (en) Method and apparatus for cooling wafer in ion implantation process
CN104685604A (zh) 真空中高速预冷站和后热站
CN204391057U (zh) 一种带有吹气辅助装置的退火腔体
CN204991659U (zh) 一种微波裂片设备
CN109671620B (zh) 半导体器件制备过程中的杂质扩散工艺
TW201448045A (zh) 雷射退火方法及裝置
US20020148135A1 (en) Wafer heat-treatment system and wafer heat-treatment method
CN105810544B (zh) 离子注入设备的冷却单元
US10283367B2 (en) Hydrogenation annealing method using microwave
CN104392948A (zh) 一种用于制备氮化栅极介质层的装置及方法
JP2003124134A (ja) 加熱処理装置および加熱処理方法
CN213798203U (zh) 一种阻尼布抛光垫生产用加热固化运输装置
CN104183495A (zh) 一种半导体器件的形成方法
CN107742612A (zh) 晶圆退火处理设备及退火处理方法
CN102255037A (zh) 半导体制冷器件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191119

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication