JP2015523704A - 真空下での高速前冷却および後加熱ステーション - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、T(t)は時間関数として冷却または加熱されているワークピース118の温度であり、T∞は冷却または加熱している物体(この場合、冷却ワークピースサポート138にある物体)の温度であり、T0は前記ワークピースの初期温度であり、eはオイラー数(2.71828…)であり、tは時間であり、τ時定数は他の要因の中で、熱伝達係数に依存する。(式1)から理解されるように、前記処理温度より低い第1温度まで冷却ワークピースサポート138が過駆動されるとき、ワークピース118が所定の温度まで実質的により速やかに至る。1つの例では、前記第1温度は前記処理温度より少なくとも1桁低い。例えば、−40°の処理温度が好ましければ、冷却ワークピースサポート138が−40°を保持すると、許容できる程度に−40度に近くなる多くの時定数を用いることができる。しかしながら、冷却ワークピースサポート138が−100度の第1温度で駆動されると、例えば、−40度の好ましい処理温度に時定数の半分を超えて直ぐに到達される。従って、冷却ワークピースサポート138は前記第1温度で冷却するために構成され、前記第1温度は前記好ましい処理温度より著しく低い。
Claims (26)
- 自身に関連づけられているプロセス環境を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設置されたワークピースに複数のイオンを供給するために構成されているイオン注入装置と、
前記複数のイオンに前記ワークピースが暴露されている間、前記真空チャンバ内の前記ワークピースを支持するとともに、さらに前記ワークピースを処理温度に至るまで冷却するために構成されたチャックと、
前記真空チャンバと動作可能に接続されているとともに、外部環境から前記プロセス環境を分離するために構成され、プロセスチャンバと前記外部環境との間での前記ワークピースの搬送の間に前記ワークピースを支持するために構成されたワークピースサポートを含む、ロードロックチャンバと、
前記プロセスチャンバ内に設置され、第1温度に至るまで前記ワークピースを冷却するために構成された冷却ワークピースサポートを含む、前冷却ステーションと、
前記プロセスチャンバ内に設置され、第2温度に至るまで前記ワークピースを加熱するために構成された加熱ワークピースサポートを含む、後加熱ステーションと、
前記チャックと前記ロードロックチャンバと前記前冷却ステーションと前記後加熱ステーションとの2つ以上の間で2つ以上のワークピースを同時搬送するために構成されたワークピース搬送アームと、を含んでいるイオン注入システム。 - 前記チャックが前記処理温度に至るまで前記ワークピースを冷却するために構成された静電チャックを含む、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記ワークピース搬送アームが、互いから約90度に設置されたワークピース搬送クランプを2対含み、前記ワークピース搬送クランプの各対が互いに正対し、前記ワークピース搬送クランプの各対が、前記チャックとロードロックチャンバとからまたは前記前冷却ステーションと前記後加熱ステーションとから、ワークピースを同時把握または同時解放するために構成され、前記ワークピース搬送アームの回転位置に基部を有する、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記第1温度が前記処理温度より低い、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記前冷却ステーションは、前記ワークピースを支持および前記第1温度に至るまで冷却するために構成された冷却プレートを含んでいる、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記冷却プレートが、1つまたはそれ以上のペルチェクーラー、膨張チャンバ、極低温ヘッドおよび循環冷凍ループを含んでいる、請求項5に記載のイオン注入システム。
- 前記前冷却ステーションがさらに、
前記冷却ワークピースサポートの周囲あたりに配置され、前記ワークピースの外面を支持するために構成された前冷却ガスシーリングリングと、
前記冷却ワークピースサポート上の前記ワークピースの位置を維持するために構成された前冷却クランプと、
前記ワークピースと前記冷却ワークピースサポートの表面との間で規定されるガス冷却スペースの間に前冷却ガスを提供するために構成され、前記前冷却ガスの圧力が前記ワークピースの冷却を概して決定する前冷却ガス源と、を含む請求項5に記載のイオン注入システム。 - 前記後加熱ステーションが、前記ワークピースを支持および前記第2温度に至るまで加熱するために構成された加熱プレートを含む加熱ステーションサポートを含んでいる、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記後加熱ステーションがさらに、
前記加熱ワークピースサポートの周囲あたりに配置され、前記ワークピースの外面を支持するために構成された後加熱ガスシーリングリングと、
前記加熱ワークピースサポート上の前記ワークピースの位置を維持するために構成された後加熱クランプと、
前記ワークピースと前記加熱ワークピースサポートの表面との間で規定されるガス加熱スペースの間に後加熱ガスを提供するために構成され、前記後加熱ガスの圧力が前記ワークピースの加熱を概して決定する後加熱ガス源と、を含む請求項8に記載のイオン注入システム。 - 前記プロセスチャンバ内に設置され、前記ワークピースが前記第1温度である時、前記ワークピースを支持するために構成された冷たいワークピースサポートを含む冷却ワークピース保持ステーションと、
前記プロセスチャンバ内に設置され、前記ワークピースが前記第2温度である時、前記ワークピースを支持するために構成された熱いワークピースサポートを含む加熱ワークピース保持ステーションと、をさらに含む請求項1に記載のイオン注入システム。 - 前記真空チャンバ内で、前記チャックが前記ロードロックチャンバに正対し、前記前冷却ステーションが前記後加熱ステーションに正対し、前記冷却ワークピース保持ステーションが前記加熱ワークピース保持ステーションに正対する、請求項10に記載のイオン注入システム。
- 前記ワークピース搬送アームが、互いから約90度に設置されたワークピース搬送クランプを2対含み、前記ワークピース搬送クランプの各対が互いに正対し、ワークピース搬送クランプの各対が、前記チャックと前記ロードロックチャンバとからまたは前記前冷却ステーションと前記後加熱ステーションとからまたは前記冷却ワークピース保持ステーションと前記加熱ワークピース保持ステーションとから、ワークピースを同時把握または同時解放するために構成され、前記ワークピース搬送アームの回転位置に基部を有する、請求項11に記載のイオン注入システム。
- 前記真空チャンバ内で、前記チャックが前記ロードロックチャンバに正対し、前記前冷却ステーションが前記後加熱ステーションに正対する、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記ワークピース搬送アームが、互いに正対するワークピース搬送クランプを1対含み、前記ワークピース搬送クランプの1対が、前記チャックと前記ロードロックチャンバとからまたは前記前冷却ステーションと前記後加熱ステーションとから、ワークピースを同時把握または同時解放するために構成され、前記ワークピース搬送アームの回転位置に基部を有する、請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記後加熱ステーションおよび前記前冷却ステーションが、前記プロセスチャンバ内で互いから概して分離されている請求項1に記載のイオン注入システム。
- 所望のプロセス処理能力に少なくとも部分的には基づいて、前記第1温度および前記第2温度を決定するために構成されたコントローラーをさらに含む請求項1に記載のイオン注入システム。
- 前記前冷却ステーションおよび前記後加熱ステーションの前記ワークピースの温度を測定するために構成された温度監視システムをさらに含み、前記ワークピースの測定された前記温度に少なくとも部分的には基づいて、前記第1温度に至るまで前記ワークピースを冷却調整および前記第2温度に至るまで前記ワークピースを加熱調整するために前記コントローラーがさらに構成される、請求項16に記載のイオン注入システム。
- 外部温度および外部圧力である外部環境内にワークピースを提供する工程と、
前記ワークピースを前記外部環境からロードロックチャンバへ搬送する工程と、
前記ロードロックチャンバ内の圧力を実質的な真空まで下げる工程と、
前記ワークピースを前記ロードロックチャンバから冷たい注入イオン注入システム内のプロセスチャンバの真空環境内の前冷却ステーションへ搬送する工程と、
処理温度より低い第1温度まで冷却された前記前冷却ステーションで前記ワークピースを冷却する工程と、
前記ワークピースを前記前冷却ステーションから前記処理温度まで冷却されたチャックへ搬送する工程と、
前記ワークピース内にイオンを注入する工程と、
前記ワークピースを前記チャックから前記真空環境内の後加熱ステーションへ搬送する工程と、
前記外部温度より高い第2温度まで加熱された前記後加熱ステーションで前記ワークピースを加熱する工程と、
前記ワークピースを前記後加熱ステーションから前記ロードロックチャンバへ搬送する工程と、
前記ロードロックチャンバ内の圧力を前記外部圧力まで上げる工程と、
前記ワークピースを前記ロードロックチャンバから移動させる工程と、を含むサブ周囲温度でワークピース内にイオン注入する方法。 - 前記ワークピースを冷却する工程が、冷却ワークピースサポートに前記ワークピースを留める工程と、前記ワークピースの背面に前記第1温度で背面ガスを提供する工程と、を含む請求項18に記載の方法。
- 前記ワークピースを加熱する工程が、加熱ワークピースサポートに前記ワークピースを留める工程と、前記ワークピースの背面に第2温度で背面ガスを提供する工程と、を含む請求項18に記載の方法。
- 前記第1温度が前記処理温度より少なくとも1桁低く、前記第2温度が約150度より高くない、請求項18に記載の方法。
- 前記ワークピースを前記ロードロックチャンバから前記前冷却ステーションへ搬送する工程が、他のワークピースが前記チャックから前記後加熱ステーションへ搬送される工程と同時に行われる、請求項18に記載の方法。
- 前記ワークピースを前記前冷却ステーションから前記チャックへ搬送する工程が、前記他のワークピースが前記後加熱ステーションから前記ロードロックチャンバへ搬送される工程と同時に行われる、請求項22に記載の方法。
- 前記ワークピースを前記前冷却ステーションから前記チャックへ搬送する工程が、
前記ワークピースを前記前冷却ステーションから冷却ワークピース保持ステーションへ搬送する工程と、
前記ワークピースを前記冷却ワークピース保持ステーションから前記チャックへ搬送する工程と、を含む請求項18に記載の方法。 - 前記ワークピースを前記後加熱ステーションから前記ロードロックチャンバへ搬送する工程が、
前記ワークピースを前記後加熱ステーションから加熱ワークピース保持ステーションへ搬送する工程と、
前記ワークピースを前記加熱ワークピース保持ステーションから前記ロードロックチャンバへ搬送する工程と、を含む請求項18に記載の方法。 - 前記ワークピースを搬送する工程が2つ以上のワークピースを同時搬送する工程を含む、請求項18に記載の方法。
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