JP5899209B2 - ワークピース上の結露を防ぐためのアクティブ露点検出およびロードロック通気 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮出願第61/349,547号(出願日:2010年5月28日、発明の名称:ワークピース上の結露を防ぐためのアクティブ露点検出およびロードロック通気)、ならびに米国特許出願第12/725,508号(出願日:2010年5月3日、発明の名称:イオン注入器の蒸気圧縮冷凍チャック)の優先権を主張し、その利益を享受するものである。これらの全文は、参照により本願に完全に開示されているものとして、本願に含まれる。
本発明は、概してイオン注入システムに関するものであり、より詳しくは、イオン注入システムにおいて、ワークピース上に結露が生じるのを防ぐためのシステム、装置、および方法に関する。
静電クランプまたは静電チャック(ESCs)は、半導体産業において、イオン注入、エッチング、および化学蒸着(CVD)等のプラズマ半導体プロセスあるいは真空半導体プロセスの間にワークピースまたは基板をクランプする際に、一般的に利用されている。ESCsのクランプ能力ならびにワークピース温度制御は、シリコンウェハ等の半導体基板あるいは半導体ウェハの処理において極めて重要であることが明らかになっている。例えば、一般的なESCは、導電電極上に配置された絶縁層を有している。この際、半導体ウェハはESCの表面(例えば、絶縁層の表面上)に配置されている。半導体プロセス(例えば、イオン注入)の間、一般的にクランプ電圧は、ウェハと電極との間に印加される。この際、ウェハは静電気力によりチャックの表面に対してクランプされている。
本発明は、イオン注入システムにおいて、ワークピース上の結露を緩和するためのシステム、装置、および方法を提供することにより、従来技術の制限を克服するものである。したがって、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を援助するために、本発明の簡単な要約を以下に提示する。本要約は、本発明の包括的な概要ではない。本要約は、本発明の要点、または重要な要素を特定しようとするものではなく、本発明の範囲を規定しようとするものでもない。本要約は、後に記載するより詳細な説明の前書きとして簡単な形で本発明の構想のいくつかを提示しようとするものである。
図1は、本発明の一実施例に係る、イオン注入システムを有する真空システムの概略を示す図である。
本発明は、冷却された静電チャックを用いるイオン注入システムにおいて、ワークピース上の結露を防ぐことに概ね向けられている。温度あるいは局地露点の監視を行わずにワークピースの加熱を行う従来の方法では、通気時間が長時間になり、その結果、ワークピースのスループットに悪影響を及ぼす虞があった。本発明は、ワークピースの温度ならびにロードロックチャンバ外部の局地露点を測定し、その情報を用いて待機時間を最小限に抑えることによってスループットを最大限にするシステム、装置、および方法を示す。
Claims (17)
- イオンビームを形成するように構成されたイオンソースと、
上記イオンビームを質量分析するように構成されたビームラインアセンブリと、
第1環境に繋がる終端部であって、上記イオンビームからのイオン注入時に、ワークピースをクランプして、冷却するように構成された、冷凍された静電チャックを有する終端部と、
上記終端部に動作可能に接続され、上記第1環境および当該第1環境よりも高い露点を持つ第2環境と選択的流体連通しているロードロックチャンバであって、上記ワークピースの温度を測定するように構成されたワークピース温度監視装置を有する、上記ワークピースを受け取るためのプラテンを備えるロードロックチャンバと、
上記第2環境の温度および相対湿度を測定するように構成された外部監視装置と、
上記ワークピース温度監視装置および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記ロードロックチャンバから上記第2環境へと上記ワークピースが搬送される時に、上記ワークピース上に結露が生じない場合の上記ワークピースの温度を判断するように構成された制御装置とを備えており、
上記ロードロックチャンバと流体連通されたガス源であって、上記ワークピース温度監視装置および外部露点温度監視装置からのデータに基づいて、上記ワークピースを加熱するために、熱した乾燥ガスを上記ロードロックチャンバに対して供給するように構成されたガス源をさらに備えていることを特徴とするイオン注入器。 - 上記終端部から上記ロードロックチャンバと、上記ロードロックチャンバから上記第2環境とに上記ワークピースを搬送するように構成された1つ以上の搬送機構を備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入器。
- 上記第2環境は、上記ロードロックチャンバとFOUPとの間の空中環境(in-air environment)を含むことを特徴とする請求項1に記載のイオン注入器。
- ワークピース温度監視装置は、プラテンの表面に設けられた熱電対を備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入器。
- 上記プラテンは、上記熱電対に対応した被覆領域を備えており、
上記熱電対は、上記ワークピースが上記プラテンに載置された時に、上記ガス源からの熱したガスから遮断されることを特徴とする請求項4に記載のイオン注入器。 - 上記ガス源は、水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、および他の気体のうち1つ以上を含むことを特徴とする請求項1に記載のイオン注入器。
- 上記ガス源は、水素4%および窒素96%で構成された生成ガスを含むことを特徴とする請求項6に記載のイオン注入器。
- 上記ロードロックチャンバは、低温イオン注入の後に上記ワークピースを加熱するための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載のイオン注入器。
- イオン注入システムのための結露軽減装置であって、
ロードロックチャンバと流体連通され、熱した乾燥ガスを上記ロードロックチャンバに対して供給するように構成された乾燥ガス源を備え、
上記ロードロックチャンバは、第1環境および第2環境と選択的流体連通されており、上記ロードロックチャンバは、冷凍されたワークピースを上記第1環境から受け取り、当該ワークピースを上記第2環境に搬送するように構成されたプラテンと、上記ワークピースが上記プラテン上に載置されている時に、当該ワークピースの下面に設けられる熱電対であって、上記ワークピースが上記ロードロックチャンバ内に載置された時に、当該ワークピースの温度を測定するように構成された熱電対とを備え、上記プラテンは、上記熱電対に対応した被覆領域を備え、上記熱電対は、上記ワークピースが上記プラテンに載置された時に、上記乾燥ガス源からの熱したガスから遮断され、
上記第2環境に設けられ、上記第1環境よりも高い露点を持つ上記第2環境の温度および相対湿度を測定するように構成された外部監視装置と、
上記熱電対および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記ロードロックチャンバから上記第2環境へと上記ワークピースが搬送される時に、上記ワークピース上に結露が生じない場合の上記ワークピースの温度を判断するように構成された制御装置とをさらに備えていることを特徴とする結露軽減装置。 - 上記乾燥ガス源は、水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、および他の気体のうち1つ以上を含むことを特徴とする請求項9に記載の結露軽減装置。
- 上記乾燥ガス源は、水素4%および窒素96%で構成された生成ガスを含むことを特徴とする請求項10に記載の結露軽減装置。
- 上記制御装置は、上記熱電対および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記乾燥ガス源から乾燥ガスを供給するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の結露軽減装置。
- 上記ロードロックチャンバは、低温イオン注入の後に上記ワークピースを加熱するための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項9に記載の結露軽減装置。
- ワークピース上の結露を防ぐための方法であって、
請求項9〜13のいずれかに記載の結露軽減装置を用意する工程と、
上記第1環境から上記ロードロックチャンバへと上記ワークピースを搬送する工程と、
上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースを加熱する工程と、
上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースの温度を測定する工程と、
上記第2環境の温度および相対湿度を測定する工程と、
上記第2環境の露点を算出する工程と、
上記ワークピースの温度が上記第2環境の露点よりも高くなった後、上記ロードロックチャンバ内から上記第2環境へと上記ワークピースを搬送する工程とを含むことを特徴とする方法。 - 上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースの温度を測定する工程は、上記ワークピースの下面における1つ以上の位置の温度を測定する工程を含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 上記ロードロックチャンバ内から上記第2環境へと上記ワークピースを搬送する工程は、上記ワークピースの温度が上記第2環境の露点よりも予め定めた値だけ高くなった後に発生することを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 上記ロードロックチャンバ内から上記第2環境へと上記ワークピースを搬送する工程は、上記ワークピースの温度が上記第2環境の露点よりも予め定めた値だけ高くなってから予め定めた時間が経過した後に発生することを特徴とする請求項14に記載の方法。
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