CN111052295B - 考虑射束功率输入的晶片温度控制 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

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US 15/707,473、名称为“WAFERTEMPERATURE CONTROL WITH CONSIDERTION TO BEAM POWER INPUT”的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，下文介绍本发明的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。本发明内容并非本发明的广泛概述。其既非旨在确定本发明的关键元素或主要元素，亦非限制本发明的范围。本发明的目的在于以简化形式呈现本发明的某些概念，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。

根据本发明的另一示例性方面，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，本发明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示出根据本发明某一实例的离子注入系统。

图2示出根据本发明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

本发明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，现参照附图对本发明予以阐述，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，以提供对本发明的全面理解。然而，本领域技术人员会显而易知，本发明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，本发明认识到，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。然而，当注入能量引起的工件温度响应达到与加热器相关联的TC时，驻留在夹盘上的工件可能已经远超期望的注入温度。另外，工件通常不会完美地热耦到夹盘或嵌入的加热器TC，并且可能存在一定量与之相关的热阻和时滞。因此，当热能实际到达温度测量装置并(例如通过TC或RTD)确定温度时，居于夹盘上的工件的温度可能已经超出可接受的范围。

此外，如果将工件温度维持在约50度的预定温度之内，则工件温度的控制精度视为可接受。迄今为止，这样控制工件的温度尚未充分考虑到从离子束施加到工件的能量。

然而，随着技术的发展，希望在注入期间维持工件温度方面具有更高的精度，诸如将精度维持在15、10以至5摄氏度的预定温度之内。另外，随着离子注入的功率增加，注入期间来自离子束的功率对工件温度的影响会导致工件的温度不太准确且不太稳定。常规上嵌入受热夹盘内的热电偶通常响应离子束能量的速度很慢，由此热电偶到工件的热耦距离不足以允许足够快地调整加热器的温度或提供当前期望的精度。

据此，本发明提供这样一种系统和方法，其中通过考虑从离子束施加到工件的功率量来动态地控制离子注入系统中传递到工件的热能。为了提供这种控制，针对给定的离子束对系统进行表征，一旦表征后，该系统就考虑来自离子束的功率在处理期间会对工件温度产生的影响。例如，对系统的表征可考虑工件的特定材料成分以及工件的尺寸，诸如直径和厚度。一旦针对特定的工件和离子注入对系统进行表征，控制系统便配置成控制受热夹盘的输入功率(例如通过加热器设定点、背气压和流率、流过受热夹盘的冷却剂流、冷却剂温度等)，以相应地抵消离子束相关联的温度变化。据此，在整个离子注入过程中可获得更精确且更稳定的工件温度。

为了更好地理解本发明，根据一方面，图1示出示例性离子注入系统100。本例中的离子注入系统100包括示例离子注入设备101，但亦涵盖其他各类型的基于真空的半导体处理系统，诸如等离子处理系统或其他半导体处理系统。离子注入设备101例如包括终端102、束线总成104和终端站106。

一般而言，终端102中的离子源108耦接至电源110，以使掺杂剂气体离子化成多个离子且形成离子束112。在本实例中，引导离子束112穿过质谱分析设备114且穿出孔径116射向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如硅晶片、显示面板等衬底)，该工件118选择性夹持或安装至夹盘120(例如机械爪盘、静电夹盘或ESC或者配置成维持工件位置的任何设备)。一旦注入的离子嵌入工件118的晶格时，则其改变工件的物理和/或化学性质。因此，离子注入用于半导体装置的制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用中。

本发明的离子束112可采取任何形式，如笔束或点束、带状束、扫描束或使离子指向终端站106的任何其他形式，并且所有这些形式均属本发明的范围内。

根据某一示例性方面，终端站106包括处理腔室122，如真空腔室124，其中处理环境126与该处理腔室相关联。处理环境126一般存在于处理腔室122内，在某一实例中，处理环境126包括由耦接至处理腔室并配置成大体上将该处理腔室抽成真空的真空源128(例如真空泵)所产生的真空。

在某一实例中，离子注入设备101配置成提供高温离子注入，其中将工件118加热到处理温度(例如约200℃至600℃)。因此，在本例中，夹盘120包括受热夹盘130，其中该受热夹盘配置成将工件118支撑并保持在其夹持面132上，同时还允许在工件暴露于离子束112之前、期间和/或之后在处理腔室122内加热工件118。

受热夹盘130例如包括静电夹盘(ESC)、机械抓持的夹盘或配置成支撑工件118并同时将工件加热到处理温度的任何卡夹或夹持设备，该处理温度明显高于周围环境或外部环境134(例如又称“大气环境”)的环境温度或大气温度。例如，可以进一步设置加热系统136，其中，该加热系统配置成加热所述受热夹盘130(例如夹持面132)，并进而将居于其上的工件118加热到期望的处理温度。加热系统136例如配置成经由布置于受热夹盘130内的一个或多个加热器138选择性加热工件118。替选地，加热系统136的一个或多个加热器138可以包括辐射热源(图中未示出)，诸如受热夹盘130外部的卤素灯、发光二极管和红外热装置中的一个或多个装置。

工件传送系统140例如进一步配置成在处理环境126的真空内的受热夹盘130与操作性耦接至处理腔室122的一个或多个装载锁定腔室142A、142B之间传送工件118。

为了实现附加的热传递机制，使工件118的背面与受热夹盘130进入导电连通。这种导电连通例如通过受热夹盘130与工件118之间的背气144(例如压力控制的气体界面)来实现。背气144的压力例如通常受限于受热夹盘130的静电力并可能大体上保持在5Torr至20Torr的范围内。在某一实例中，与背气144相关联的界面厚度(例如工件118与受热夹盘130之间的距离)被控制在微米量级(通常为5μm至20μm)，如此，这种压力状态下的分子平均自由程变得足够大，以至于界面厚度将系统推入过渡的分子气体状态。此外，可以设置冷却剂源146，由此冷却剂源配置成选择性控制通过受热夹盘130的冷却剂的温度和流率，以便进一步控制受热夹盘的温度。

根据另一示例性方面，控制器150进一步设置并配置成选择性控制离子注入系统100的一个或多个组件，诸如离子注入设备101、受热夹盘130、加热系统136和背气144，以选择性控制工件118的温度。控制器150例如可以配置成在处理腔室122中经由受热夹盘130和加热系统136将工件118加热到预定温度，以经由离子注入设备101将离子注入到工件中，并选择性在外部环境134(例如大气)与处理环境126(例如真空环境)之间传送工件。

各种离子注入系统100可以利用具有不同配置的各种静电夹盘120来配置，由此在不同温度范围内执行的注入分别利用具有不同传热能力的不同静电夹盘。然而，本发明图1中的系统100可以配置成通过利用受热夹盘130来执行高温注入(例如在200℃至1500℃范围内)和准室温注入(例如在20℃至200℃范围内)中的任一种或这两种注入。

无防范措施的情况下，在利用离子注入系统100进行注入期间，随着带电离子与工件碰撞，能量可能以热量形式积聚在工件118上。这种热量可能使工件118翘曲或破裂，这在某些实施方案中会致使工件无用(或可用性显著降低)。该热量还可能造成传递到工件118的离子量与期望剂量不同，这会改变期望的功能性。例如，若需将每平方厘米1x10¹⁷个原子的剂量注入工件118外表面略下方的极薄区域中，不理想的热量可能导致所传递的离子自该极薄区域向外扩散，以致实际获得的用量少于每平方厘米1x10¹⁷个原子。实际上，不理想的热量会在比所需区域更大的区域范围内“涂污(smear)”所注入的电荷，由此使有效用量降低到少于期望剂量。也可能发生其他不良影响。

因此，根据某一示例性方面，本发明的离子注入系统100配置成基于工件正暴露到的离子束112相关联的能量来确定并先行调节或控制工件118处的温度。这样，可以针对各种离子注入能量、各种工件118或其他配置为离子注入系统100制定工作配方。例如，本发明有利地认识到，在注入期间从离子束112中获得预定功率(例如500W)，即使与受热夹盘130相关联的一个或多个加热器138设定为将受热夹盘加热到预定温度(例如200℃)，也会观察到工件118处的温度升高。这样，本发明可以有利地降低受热夹盘130的预定温度(例如180℃)，因为注入工件118的离子束112可以具有使工件温度升高额外量(例如20℃)的射束功率，从而在用于注入的工件处维持预定温度(例如200℃)。

据此，本发明提供对工件118的温度的主动控制。例如，注入开始时，可以将受热夹盘130中的一个或多个加热器138设定为第一温度(例如200℃)，由此通过注入的进程将第一温度降低到第二温度(例如180℃)。这样，施加到受热夹盘130中的一个或多个加热器138的功率下降，以解决从离子束112施加到工件118的功率。例如，可以通过控制器150来控制施加到一个或多个加热器138的功率和离子束112的功率这两者的控制，因此有利地促成比先前所见更精确的工件温度。应当指出，虽然描述了第一温度和第二温度，但应当理解，可以在整个注入过程中更改多种温度，以便在一定温度范围内进行连续控制。

施加到一个或多个加热器138的功率例如可以大体上施加到整个受热夹盘130，或者该功率可以局部化。例如，代替整个受热夹盘130利用单个加热器138，可以实施多个加热器138，由此可以实现局部温度控制。这种温度控制的局部化例如可以基于工件118所暴露的离子束112的类型。例如，呈扫描点或带状离子束形式的离子束112可以包括来自离子束112的输入功率的第一表征，其与离子束在工件118上的位置相关联，由此控制一个或多个加热器138可以基于功率输入的第一表征和离子束跨工件的位置。

替选地，跨工件118的平均温度可以维持在一定范围内。例如，在工件的某个位置上，工件118暴露于点状离子束形式的离子束112，这可以经由工件上的热传导加热工件的另一位置，由此该传导分布温度变化。例如，当注入整个工件118时，可以使工件的平均温度尽量逼近期望温度。

受热夹盘130的一个或多个加热器138例如可以包括加热器迹线(例如电阻加热丝)，该加热器迹线配置成跨工件118提供均匀的温度。这样，在离子注入系统100的表征中考虑工件118或受热夹盘130的几何形状等，以提供均匀的温度。

然而，在注入期间，随着离子束112跨工件的直径进行扫描，工件118的整体温度可能开始漂移，由此离子束功率在变化的位置输入到工件。本发明可以进一步对设置于跨受热夹盘130的多个区域中的一个或多个加热器138提供调节。例如，在具有两个区域(例如内部区域和外部区域)以在受热夹盘130中进行加热的情况下，本发明可以确定，当注入功率将能量施加到外部区域时，与外部区域相关联的加热器138的温度降低，而当注入功率将能量施加到内部区域时，与内部区域相关联的加热器的温度降低，以提供更均匀的温度分布。

理论上，如果工件118良好地热耦到与加热器138相关联的温度测量装置，诸如热电偶，则可以获得快速响应。但实际上，与加热器138相关联的热电偶嵌入到受热夹盘130中并大体上与工件118解耦，以防微粒污染。这样，工件118处的温度变化到达热电偶时，工件的温度已经过高而无法响应于加热器138的温度降低。据此，本发明至少部分地基于系统100的表征来预期先占时滞(例如10秒进入注入物)，以减少到一个或多个加热器138的功率，从而均匀地维持跨工件118的期望温度。

据此，一个或多个加热器138基于与离子束112相符的工艺配方和/或温升认知来控制。例如，通过直接控制加热系统136供应给一个或多个加热器138的加热器功率，通过控制背气144、经过ESC的冷却剂146的流量和冷却剂温度，或通过其他方式，可以完成对一个或多个加热器138的控制。例如，可以控制施加到一个或多个加热器138的功率设定点，以解决来自离子束112的温度升高并提供工件118的期望温度。可以进一步控制背气144、冷却剂146的流量和/或温度中的一种或多种，以提供工件118的期望温度。本发明进一步预期，到一个或多个加热器138的功率例如可以预知预定的时滞，以解决工件118中的热耗散和/或热积聚。

为了维持工件118的期望温度，例如可能难以单独通过功率输入来维持期望温度，因此可能进一步希望获知热损失(又称功率损失或温度损失)。据此，流过受热夹盘中的一个或多个冷却剂回路的冷却剂146配置成从受热夹盘中除去热能，由此冷却剂回路允许进一步控制受热夹盘的温度。这样，添加或除去功率或热能以维持准平衡。

据此，本发明表征离子注入系统100，以便确定工件118的温度因从离子束112施加的能量而升高所费的时间量，并确定一个或多个加热器138的响应速度能够充分补偿温度升高。例如，能够基于射束功率、注入物长度和注入物能量来确定这种表征。系统100的表征例如能够大体上针对每个离子注入系统、注入物类型(例如注入离子的类型和能量)、工件118的配置等而发生变化，由此每种表征中可以虑及流量、几何形状、辐射损失等变化。因此，可以通过关于离子束的任何给定能量和功率的工艺配方以及工件118的配置来表征对于离子束112的响应。

根据某一实例，可以使用离子注入系统100为预定的注入工艺配方提供离子束112的预定功率，由此如上所述表征离子注入系统。据此，本发明在注入的同时主动控制通过受热夹盘130加热工件118，以便在工件处提供均匀又准确的温度。注入的均匀性例如可以与工件118上看到的温差相关联。在某一示例注入物中，可以向一个或多个加热器138提供500W功率以将工件维持在200℃。例如，如果从离子束112向工件118添加额外的200W功率，则工件温度将增至高于200℃的期望注入温度。据此，本发明有利地降低到一个或多个加热器138的功率(例如将功率降低200W)以解决从离子束施加的功率，从而在工件118处提供更加准确又稳定的温度。

如前所述，受热夹盘130中的热电偶可以视为大体上与工件118解耦，由此受热夹盘中的热电偶旨在提供对受热夹盘的温度指示，但不提供对工件的直接温度测量。例如，受热夹盘130可以被加热到预定温度(例如200℃)，由此受热夹盘中的热电偶直接提供反馈以控制一个或多个加热器138的温度。然而，当开始离子注入时，因为热电偶嵌入受热夹盘130中，在热电偶处不记录从注入施加到工件118的额外能量，直到能量经过工件118进入靠近一个或多个加热器138的受热夹盘的材料。热电偶将来自注入的额外能量记录在受热夹盘中以控制一个或多个加热器138时，工件118的温度可能已超过期望的处理温度，因而限制注入期间温度控制的准确性。

因此，在某一实例中，表征离子注入系统100，由此针对任何给定的注入物，确定离子束112的剂量、注入时间、注入能量和总功率。例如，可以在离子束112经由工件118(其配置为装备工件，例如用于表征的非生产工件)以预定功率撞击工件118的时间量内表征注入，由此该装备工件例如可以具有嵌入其中的一个或多个热电偶。装备工件例如以预定功率来注入，并且嵌入其中的一个或多个热电偶提供注入期间从离子束112实际施加到工件118的功率量指示。

本发明认识到，迄今为止，已经假设经受注入的工件的温度大体上对应于其所驻留的夹盘的温度。然而，这样假设工件温度无法解决经由离子束施加到工件的功率，这也会影响注入期间的工件温度。因此，根据本发明，在离子注入期间可以获得工件118的温度的期望精度(例如+/-5℃)，由此可以进一步基于期望精度来控制离子注入。本发明在控制受热夹盘130和工件118的温度时进一步考虑到离子束112的功率。

根据某一实例，针对第一组期望的离子注入参数集表征离子注入系统100。例如，第一组期望的离子注入参数集可以包括期望的工件温度(例如200℃)。可以进一步确定工艺配方作为第一组期望的离子注入参数集的一部分，由此确定受热夹盘的期望温度和离子束112的期望功率。根据本发明，可以在离子注入期间主动控制受热夹盘的温度，由此对受热夹盘的温度控制至少部分地基于从离子束112施加到工件118的能量。因此，本发明有利地提供这样一种方法，其解决从离子束112转移到工件118中或从工件118转移出的能量(例如热能)，因此通过控制一个或多个背气144(例如背气压力)、受热夹盘的温度设定点、冷却剂146的温度以及冷却剂流过受热夹盘的流量来控制注入期间的工件温度，其中，控制工件温度是至少部分地基于表征从离子束施加到工件的注入能量。

根据本发明的另一示例性方面，图2示出一种在离子注入期间控制工件温度的示例性方法200。应当指出，本文以一系列的动作或事件来例示和描述示范性方法，但应领会到本发明不限于这些动作或事件的例示顺序，根据本发明，某些步骤可按不同顺序进行和/或与本文表示并描述的那些步骤不同的其他步骤同时进行。除此之外，实施根据本发明的方法可能不需要采取全部例示的步骤。还应领会，所述方法可结合本文所述的系统以及结合本文未说明的其他系统来实施。

图2中的方法200始于动作202，其中使用一组预定的参数集来表征离子注入系统。预定的参数集例如可以包括离子束的工艺配方和期望功率。在动作204中，将受热夹盘加热到第一温度。在动作206中，例如，在受热夹盘上将工件加热到第一温度，并在动作208中，在加热工件的同时将离子注入到工件中。在动作206和208中，在加热并将离子注入到工件的同时，将与离子注入相关联的热能施加到工件中。

在动作210中，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。应当指出，可以大体上同时执行动作208和210。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之内。例如，在动作210中，基于执行的测量或其他分析以确定离子注入系统中离子束对工件的热影响，可以替选地或附加地维持期望温度。据此，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。

在某一实例中，第二温度低于第一温度。在另一实例中，第一温度在约100℃至约300℃之间，并且期望精度在+/-5℃之内。

根据某一实例，在动作202中表征离子注入系统包括：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。装备工件例如可以包括跨该装备工件的表面布置的多个热电偶。

在另一实例中，在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度进一步包括：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。

根据另一方面，前述方法可利用计算机程序代码实施于一个或多个控制器、通用计算机或基于处理器的系统中。如图3所示，根据另一实施方案提供基于处理器的系统300的框图。基于处理器的系统300是通用型计算机平台并可用于实施本文所述的方法流程。基于处理器的系统300可包括处理单元302，诸如台式计算机、工作站、笔记本电脑或为特定应用程序定制的专用单元。基于处理器的系统300可配备显示器318以及一个或多个输入/输出装置320，诸如鼠标、键盘或打印机。处理单元302可包括中央处理单元(CPU)304、存储器306、大容量存储设备308、视频适配器312和/或连接至总线310的I/O接口314。

总线310可以是任意类型的诸多种总线体系结构中的一个或多个，包含存储器总线或存储控制器、外围总线或视频总线。CPU304可包括任意类型的电子数据处理器，存储器306可包括任意类型的系统存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或只读存储器(ROM)。

大容量存储设备308可包括任意类型的配置用于存储数据、程序及其他信息且可经由总线310访问这些数据、程序及其他信息的存储装置。大容量存储设备308可包括例如一个或多个硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器或任意非暂时性计算机可读介质。

视频适配器312及I/O接口314为将外部输入及输出装置连接至处理单元302提供接口。输入及输出装置的实例包含连接至视频适配器312的显示器318以及连接至I/O接口314的I/O装置320，诸如鼠标、键盘、打印机等。其他装置也可连接至处理单元302并可使用或多或少的接口卡。举例而言，串行接口卡(图中未示)可用于为打印机提供串行接口。处理单元302还可包括网络接口316，该网络接口可有线连接至局域网(LAN)或广域网(WAN)322和/或无线线路。

应当指出，基于处理器的系统300可包括其他部件。举例而言，基于处理器的系统300可包含电源、连接线、主板、移动储存媒介、机箱等。这些其他部件尽管在图中并未示出，但均视作所述基于处理器的系统300的组成部分。

本发明的实施方案可在基于处理器的系统300上实施，如通过CPU304执行的程序代码实施。根据上述实施方案的各种方法均可通过程序代码来实施。据此，此处省略详尽说明。

另外，应当指出，图1中的各种模块及装置均可在一个或多个图3的基于处理器的系统300上实施并受其控制。不同模块及装置间的通讯可根据模块实施的方式而有所差异。倘若模块是在一个基于处理器的系统300上实施，则数据可在由CPU304执行不同步骤的程序代码之间存储于存储器306或大容量存储设备308中。而后在执行各步骤期间，可由CPU304经由总线310访问存储器306或大容量存储设备308而提供数据。倘若模块是在不同的基于处理器的系统300上实施或预计由其他存储系统(如独立数据库)提供数据，则可通过I/O接口314或网络接口316在系统300之间提供数据。类似地，由这些装置或存储设备提供的数据可由I/O接口314或网络接口316输入到一个或多个基于处理器的系统300中。本领域的普通技术人员容易理解实施落入不同实施方案范围内的系统及方法的其他变化方案及改进方案。

尽管本发明的内容已就某一或某些优选实施方式得以阐明，但基于对本发明说明书及附图的阅读和理解，等同变化及修改对于本领域的技术人员而言显而易见。特别关于由上述组件(总成、装置、电路等)执行的各种功能，若非特别注明，则用于描述这些组件的术语(包括提及“构件”)旨在对应于执行所述组件的特定功能(即功能上等同)的任意组件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明典型实施方案所公开的结构亦然。另外，虽然仅就多种实施方案之一公开本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其他实施方案的一个或多个其他特征。

Claims (10)

1.一种离子注入系统，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,其中，所述受热夹盘包括嵌入其中的一个或多个加热器,所述一个或多个加热器设置于跨所述受热夹盘的相应多个区域内；以及

控制器，其配置成控制施加到所述一个或多个加热器的功率和所述离子束的功率以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；

其中，所述离子注入系统的表征在所述离子注入系统中处理所述工件之前确定，所述离子注入系统的表征包括工件的材料成分和/或尺寸，并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，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；

其中，所述控制器配置成在注入开始时将所述一个或多个加热器设定为第一温度，并在注入过程中在映射的温度范围内降低所述一个或多个加热器的温度以解决施加到所述工件的所述离子束的功率；以及，

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。

2.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，所述冷却剂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。

3.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。

4.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述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。

5.根据权利要求4所述的离子注入系统，其中，所述期望温度在20℃至1500℃之间，并且所述期望精度在+/-5℃之内。

6.一种在离子注入系统中将离子注入到工件的方法，所述方法包括：

使用一组预定的参数集表征离子注入系统，其中，所述表征离子注入系统包括在所述离子注入系统中所述工件处理之前确定的表征，其中，所述表征包括工件的材料成分和/或尺寸，和使用所述一组预定的参数集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，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；

设置受热夹盘，所述受热夹盘包括嵌入其中的一个或多个加热器,所述一个或多个加热器设置于跨所述受热夹盘的相应多个区域内，并在注入开始时控制所述一个或多个加热器在第一温度，从而在所述受热夹盘上将工件加热到所述第一温度；

在控制所述加热器加热工件的同时，控制将离子注入到工件中的离子束的功率，其中，将离子注入到工件将热能施加到工件中；以及

通过在注入过程中在映射的温度范围内降低所述一个或多个加热器的温度以解决施加到所述工件的所述热能，在注入过程中维持工件的期望温度，从而在所述受热夹盘上将工件选择性加热到第二温度，

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，所述控制所述加热器包括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，以及

其中，至少部分地基于所述离子注入系统的表征，将所述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所述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。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一温度在20℃至1500℃之间，并且所述期望精度在+/-5℃之内。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度进一步包括：一次或多次选择性更改流向所述工件与所述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所述受热夹盘的一个或多个通道的冷却剂流。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，注入到所述工件中的所述离子包括离子束，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。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，注入到所述工件中的所述离子包括离子束，所述预定的参数集包括所述离子束的工艺配方和期望功率。