TWI805618B

TWI805618B - 具有藉由考慮射束功率輸入的晶圓溫度控制的離子植入系統和方法

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Publication number: TWI805618B
Application number: TW107132967A
Authority: TW
Inventors: 約翰巴格特; 喬費瑞拉; 布萊恩泰瑞
Original assignee: 美商艾克塞利斯科技公司
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2023-06-21
Also published as: TW202013414A

Abstract

本發明提供一種在一離子植入系統中的一離子植入期間維持一工件之一溫度之系統及方法，其中用一組預定參數界定該離子植入系統之特徵。一經加熱夾盤係在一第一溫度下提供且將該工件加熱至該第一溫度。進行該加熱的同時將離子植入至該工件內，且藉由該離子植入將熱能賦予至該工件內。藉由將該經加熱夾盤上之該工件選擇性地加熱至一第二溫度，在該離子植入期間將該工件之一所要溫度維持在一所要準確度內。至少部分基於該離子植入系統之該特徵界定來維持該所要溫度。藉由在該第二溫度下對該經加熱夾盤上的該工件之該選擇性加熱來減少自該植入所賦予至該工件內之熱能。

Description

具有藉由考慮射束功率輸入的晶圓溫度控制的離子植入系統和方法

本發明大體係關於離子植入系統，且更具體地說，係關於一種在離子植入之同時維持工件之溫度之系統及方法。

〔相關申請之參考〕

本申請案要求2017年9月18日遞交的標題為「WAFER TEMPERATURE CONTROL WITH CONSIDERTION TO BEAM POWER INPUT」之美國臨時申請第15/707,473號之權益，該申請之內容被以引用的方式全部併入本文中。

工件夾鉗或夾盤(例如，靜電夾鉗或夾盤(ESC))常在半導體行業中用於在諸如離子植入、蝕刻、化學氣相沈積(CVD)等的基於電漿或基於真空之半導體製程期間夾緊工件或基板。ESC之夾緊能力以及工件溫度控制已證實在處理半導體基板或晶圓(諸如，矽晶圓)中很有價值。舉例而言，典型ESC包含經定位於傳導性電極上之一介電層，其中半導體晶圓置放於ESC之一表面上(例如，該晶圓置放於介電層之表面上)。在半導體處理(例如，離子植入)期間，典型地將夾緊電壓施加於晶圓與電極之間，其中該晶圓藉由靜電力抵靠夾盤表面而被夾緊。

對於某些離子植入製程，在工件經受離子束同時，經由ESC之加熱來加熱工件係合乎需要的。隨著工件溫度控制和準確度在處理期間繼續具有較大重要性，來自離子束之功率對晶圓溫度具有之影響正導致較不準確且較不穩定之晶圓溫度，尤其，在帶較高功率之離子束之情況下。然而，內嵌至ESC內以用於量測溫度之熱電偶具有相對慢回應時間，且常不足夠靠近地熱耦接至晶圓以提供對經加熱ESC的足夠快速且準確控制。雖然與晶圓接觸之熱電偶可提供快速溫度量測，但此等接觸熱電偶難以實施且可導致較高粒子及離子植入系統之降低的可靠性。

本發明提供一種用於準確控制一離子植入系統中的一工件之溫度之系統及方法。因此，下文提出本發明之簡化概述，以便提供對本發明之一些態樣之基本理解。此概述並非本發明之廣泛綜述。其既不意欲識別本發明之關鍵或至關重要之要素，亦不描繪本發明之範圍。其目的在於以簡化形式提出本發明之一些概念以作為隨後提出之更詳細描述的序言。

根據一個例示性態樣，提供一種離子植入系統，其中該離子植入系統包含經組態以形成一離子束之一離子源。一射束線總成經組態以質量分析該離子束，且一終端站經組態以用於接收該離子束。該終端站包含一經加熱夾盤，其經組態以在離子自該離子束至一工件內之一植入期間選擇性地緊固且選擇性地加熱該工件。

根據一個實例，一控制器經組態以在離子至該工件內之該植入期間維持該工件之一所要溫度。舉例而言，該控制器經組態以至少部分基於該離子植入系統之一預定特徵界定及在該植入期間自該離子束賦予至該工件內之一熱能，以經由該經加熱夾盤之一控制選擇性地加熱該工件。舉例而言，該經加熱夾盤包含內嵌於其中之一或多個加熱器，其中該控制器經組態以控制該一或多個加熱器之一溫度。

該一或多個加熱器可包含被提供於遍及該經加熱夾盤之各別的複數個區中的複數個加熱器。舉例而言，該複數個區可包含與該經加熱夾盤之一中心相關聯的一內區，及與該經加熱夾盤之一周邊相關聯的一外區。舉例而言，該控制器可經組態以至少部分基於該離子束相對於該內區及外區之一位置而個別地控制該複數個加熱器。

根據另一實例，該離子植入系統之該特徵界定包含在離子至一設置工件之一植入期間遍及該設置工件的溫度之一映射。舉例而言，該設置工件包含遍及該設置工件之一表面所安置的複數個熱電偶。

根據另一實例，茲提供以下一者或多者：經組態以將一背側氣體提供至該工件與該經加熱夾盤之間的一界面之一背側氣體源，及經組態以經由穿過該經加熱夾盤之一或多個通道提供一冷卻劑流體之一冷卻劑源。舉例而言，該控制器經進一步組態以至少部分基於該離子植入系統之該特徵界定而控制該背側氣體源及該冷卻劑源中之該一或多者。

在一些實例中，該離子束包含一點離子束及一帶離子束中之一或多者。在另一實例中，該控制器經組態以在離子至該工件內之該植入期間將該工件之該所要溫度維持在該工件之一溫度之一所要準確度內。舉例而言，該所要溫度在大約室溫(RT)與大約1500℃之間，且所要準確度在+/-5℃內。

根據本發明之另一例示性態樣，提供一種用於在一離子植入系統中將離子植入至一工件內之方法。舉例而言，該方法包含用一組預定參數進行該離子植入系統之特徵界定及提供在一第一溫度下之一經加熱夾盤。舉例而言，在該經加熱夾盤上將該工件加熱至該第一溫度，且加熱該工件的同時將離子植入至該工件內，其中將離子植入至該工件內將熱能進一步賦予至該工件內。

根據該例示性方法，藉由將在該經加熱夾盤上之該工件選擇性地加熱至一第二溫度以在離子至該工件之該植入期間維持該工件之一所要溫度。舉例而言，該第二溫度低於該第一溫度。

舉例而言，至少部分基於該離子植入系統之該特徵界定將該工件之該所要溫度維持於一所要準確度內，其中藉由在該第二溫度下對該經加熱夾盤上之該工件的該選擇性加熱以減少與將該等離子植入至該工件內相關聯之該熱能。舉例而言，進行該離子植入系統之特徵界定包含使用該組預定參數在離子至該設置工件內之一植入期間映射遍及該設置工件之一溫度，且在離子至該工件內之該植入期間維持該工件之該所要溫度可進一步包含以下中之一或多者：選擇性地變化一背側氣體至在該工件與該經加熱夾盤之間的一界面之一流動，及選擇性地經由穿過該經加熱夾盤之一或多個通道提供在一冷卻劑溫度下之一冷卻劑流體。

因此，為實現前述及有關目的，本發明包含在下文充分描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及隨附圖式詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可使用本發明原理之各種方式中之若干方式。當結合圖式考慮時，本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發明之以下詳細描述變得顯而易見。

100:離子植入系統

101:離子植入設備

102:終端

104:射束線總成

106:終端站

108:離子源

110:電源供應器

112:離子束

114:質量分析設備

116:孔隙

118:工件

120:靜電夾盤

122:製程腔室

124:真空腔室

126:製程環境

128:真空源

130:經加熱夾盤

132:夾緊表面

134:外部環境

136:加熱系統

138:加熱器

140:工件轉移系統

142A、142B:負載鎖定腔室

144:背側氣體

146:冷卻劑源/冷卻劑

150:控制器

200:方法

202:動作

204:動作

206:動作

208:動作

210:動作

300:基於處理器之系統

302:處理單元

304:中央處理單元(CPU)

306:記憶體

308:大容量儲存裝置

310:匯流排

312:視訊配接器

314:I/O介面

316:網路介面

318:顯示器

320:輸入/輸出裝置

322:區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)

圖1說明根據本發明之一個實例的一離子植入系統之示意圖。

圖2說明根據本發明之另一例示性態樣的用於在離子植入期間維持一工件之一溫度之一例示性方法。

圖3為說明根據另一態樣的一例示性控制系統之方塊圖。

本發明大體針對一種用於控制在一經加熱夾盤上的一工件之一溫度之系統及方法，藉以至少部分基於在該工件上所賦予的一離子束之一功率之一特徵界定來動態控制該經加熱夾盤。

因此，現將參看圖式描述本發明，其中相似附圖標號始終可用以指相似元件。應理解，此等態樣之描述僅為說明性的且其不應以限制意義來解釋。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述眾多具體細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本發明可在無此等特定細節之情況下實踐。

隨著技術節點演進，當將離子植入至工件內時，在植入期間的工件之溫度之準確控制正具有更大重要性。習知地，傳統上藉由在植入期間控制工件駐留於其上的夾盤之溫度來執行對工件之溫度之控制。舉例而言，經由內嵌於夾盤內之加熱器將夾盤加熱至一固定預設定溫度。因此，一旦經置放於夾盤上，工件由加熱器加熱至固定預設定溫度，且當工件處於固定預設定溫度下時，植入開始。

然而，本發明目前瞭解，一旦植入開始，歸因於與植入自身相關聯之能量，工件之溫度將增大。換言之，離子植入隨其一起載有一定量之植入功率，藉以植入功率在植入期間將工件之溫度進一步升高超出由夾盤提供的加熱之量。舉例而言，工件之溫度的上升可對於各種植入顯著不同，諸如，使用各種功率、劑量、能量等之植入。因而，藉由習知地將夾盤之溫度設定至固定預設定溫度，當正對工件植入時，固定預設定溫度將不再充分維持溫度控制之所要準確度。

因此，需要理解每次植入時離子束將對工件之溫度具有的影響。在植入期間利用與內嵌於夾盤中之加熱器相關聯的諸如熱電偶(TC)、電阻溫度偵測器(RTD)或其他溫度監視裝置之溫度量測裝置，量測工件之溫度，藉以TC指示最接近內嵌於夾盤中之各別加熱器的夾盤之溫度回應。然而，至工件歸因於植入能量之溫度回應到達與加熱器相關聯之TC的時間，駐留於夾盤上之工件可已顯著高於所要的植入溫度。另外，工件典型地並不完美地熱耦合至夾盤或內嵌之加熱器TC，且可存在一定量之熱阻及與其相關聯之滯後時間。因此，至熱能實際上到達溫度量測裝置且確定溫度(例如，藉由TC或RTD)之時間，駐留於夾盤上的工件之溫度可已在可接受範圍之外。

此外，若工件溫度保持在預定溫度之大約50度內，則已將工件之溫度之控制之準確度考慮為可接受的。迄今為止，工件之溫度之此控制尚未顯著考慮自離子束賦予至工件內之能量。

然而，隨著技術已演進，正需要在植入期間維持工件之溫度的較大準確度，諸如，將準確度維持在預定溫度之攝氏15、10或甚至5度內。另外，隨著離子植入在功率方面增大，來自離子束之功率在植入期間對工件之溫度具有的影響導致較不準確且較不穩定之工件溫度。內嵌於經加熱夾盤內之習知熱電偶對來自離子束之能量回應通常緩慢，藉以熱電偶並不足夠靠近地熱耦合至工件，以便允許對加熱器溫度的足夠快之調整或提供目前需要之準確度。

因此，本發明提供一種藉由考慮自離子束賦予至工件內之功率量來動態控制經傳遞至離子植入系統中之工件的熱能之系統及方法。為提供此控制，針對一給定離子束進行系統之特徵界定，藉以一旦經特徵界定，該系統考量來自離子束之功率在處理期間將對工件溫度具有之一效應。舉例而言，系統之特徵界定可考慮工件之特定材料組成，以及工件之尺寸，諸如，直徑及厚度。一旦針對一特定工件及離子植入進行系統之特徵界定，則組態一控制系統以控制至經加熱夾盤之輸入功率(例如，經由加熱器設定點、背側氣體壓力及流動速率、經由經加熱夾盤之冷卻劑流動、冷卻劑溫度等)以因此抵消與離子束相關聯之溫度改變。因此，可貫穿離子植入達到工件之更準確且更穩定溫度。

為獲得對本發明之較佳理解，根據一個態樣，圖1說明一例示性離子植入系統100。在本實例中之該離子植入系統100包含一例示性離子植入設備101，然而，亦預期到各種其他類型的基於真空之半導體處理系統，諸如，電漿處理系統，或其他半導體處理系統。舉例而言，離子植入設備101包含一終端102、一射束線總成104及一終端站106。

一般而言，終端102中之離子源108被耦接至電源供應器110，以將摻雜氣體電離成複數個離子且形成離子束112。在本實例中之離子束112經導引穿過一質量分析設備114，且離開孔隙116，朝向終端站106。在終端站106中，離子束112轟擊工件118(例如，諸如矽晶圓之基板、顯示面板等)，該工件選擇性地被夾緊或安裝至一夾盤120(例如，機械套爪夾盤、靜電夾盤或ESC或經組態以維持工件之位置的任一設備)。一旦被內嵌至工件118之晶格內，則所植入之離子改變工件之物理及/或化學性質。由此，離子植入係用於半導體裝置製造中及金屬表面處理中，以及材料科學研究中之各種應用。

本發明之離子束112可採用任何形式，諸如，筆形或點束、帶束、掃描束或將離子引向終端站106之任何其他形式，且所有此等形式預期為屬於本發明之範圍。

根據一個例示性態樣，終端站106包含一製程腔室122，諸如，真空腔室124，其中製程環境126與該製程腔室相關聯。製程環境126一般存在於製程腔室122內，且在一個實例中，包含藉由經耦接至製程腔室且經組態以實質上抽空該製程腔室之一真空源128(例如，真空泵)所產生之真空。

在一個實例中，該離子植入設備101經組態以提供高溫離子植入，其中該工件118經加熱至一製程溫度(例如，大約200℃到600℃)。因此，在本實例中，夾盤120包含一經加熱夾盤130，其中該經加熱夾盤經組態以在其夾緊表面132上支撐且保留工件118，同時進一步准許在將工件對離子束112進行曝光之前、期間和/或之後在製程腔室122內加熱工件118。

舉例而言，經加熱夾盤130包含一靜電夾盤(ESC)、一機械握緊夾盤、或經組態以支撐工件118之任一卡緊或夾緊設備，同時將工件加熱至比周圍或外部環境134(例如，也叫作「大氣環境(atmospheric environment)」之環境或大氣溫度還大的一溫度。舉例而言，可進一步提供一加熱系統136，其中該加熱系統經組態以將該經加熱夾盤130(例如，夾緊表面132)且接著是駐留於其上之工件118加熱至所要的處理溫度。舉例而言，加熱系統136經組態以經由被安置於經加熱夾盤130內之一或多個加熱器138選擇性地加熱工件118。替代地，加熱系統136之一或多個加熱器138可包含一輻射熱源(圖中未示)，諸如，在經加熱夾盤130外部的鹵素燈、發光二極體及紅外線熱裝置中之一或多者。

舉例而言，工件轉移系統140經進一步組態以在製程環境126之真空內之經加熱夾盤130與經操作性耦接至製程腔室122之一或多個負載鎖定腔室142A、142B之間轉移工件118。

為啟用用於熱轉移之一額外機制，使工件118之背側與經加熱夾盤130傳導性連通。舉例而言，此傳導性連通係經由在經加熱夾盤130與工件118之間的背側氣體144(例如，控壓式氣體界面)達成。舉例而言，背側氣體144之壓力通常受到經加熱夾盤130之靜電力限制，且可通常保持在5托-20托之範圍中。在一個實例中，與背側氣體144相關聯之界面厚度(例如，在工件118與經加熱夾盤130之間的距離)係按微米級(典型地，5μm到20μm)來控制，且因而，在此壓力範圍中之分子平均自由路徑對於界面厚度變得足夠大以將系統推動至過渡及分子氣體範圍內。另外，可提供一冷卻劑源146，藉以該冷卻劑源經組態以選擇性地控制經由經加熱夾盤130的冷卻劑之溫度及流動速率，以用於經加熱夾盤之進一步溫度控制。

根據另一例示性態樣，進一步提供一控制器150，且其經組態以選擇性地控制離子植入系統100之一或多個組件(諸如，離子植入設備101、經加熱夾盤130、加熱系統136及背側氣體144)，以選擇性地控制工件118之溫度。舉例而言，控制器150可經組態以經由經加熱夾盤130及加熱系統136將工件118在處理腔室122中加熱至一預定溫度，以經由離子植入設備101將離子植入至工件內，及在外部環境134(例如，大氣)與製程環境126(例如，真空環境)之間選擇性地轉移工件。

可利用具有不同組態之各種靜電夾盤120組態各種離子植入系統100，藉以在不同溫度範圍下執行之植入體分別利用具有不同熱轉移能力之不同靜電夾盤。然而，本發明之圖1之系統100可經組態以藉由利用經加熱夾盤130執行高溫植入(例如，在200℃到1500℃之範圍中)及準室溫植入(例如，在20℃到200℃之範圍中)中之任一者或兩者。

在不存在對應措施之情況下，在利用離子植入系統100之離子植入期間，當帶電離子與工件碰撞時，能量可按熱量之形式堆積於工件118上。此熱量可使工件118翹曲或開裂，在一些實施中，此可致使工件無價值(或顯著不太有價值)。該熱量可進一步使經傳遞至工件118之離子劑量與所要劑量不同，此可更改所要功能性。舉例而言，若需要將1×10¹⁷個原子/立方公分之劑量植入於緊處於工件118之外表面下方的極薄區域中，則意料之外的加熱可使經傳遞離子自此極薄區域擴散出，使得實際上達成之劑量小於1×10¹⁷個原子/立方公分。實際上，不當加熱可「抹掉(smear)」比所要區域還大之區域上之經植入電荷，藉此將有效劑量降低至小於所要程度。亦可出現其他不合需要之效應。

因此，根據一個例示性態樣，本發明之離子植入系統100經組態以基於與工件正被曝露於之離子束112相關聯的能量，來判定及搶先調整或另外控制工件118處之溫度。因而，可針對各種離子植入能量、各種工件118或其他組態，為離子植入系統100製定工作配方。舉例而言，本發明有利地認識到，藉由在植入期間來自離子束112之預定功率(例如，500W)，可觀測到在工件118處之溫度增加，即使與經加熱夾盤130相關聯之一或多個加熱器138經設定以將經加熱夾盤加熱至一預定溫度(例如，200℃)亦如此。因而，本發明可有利地降低經加熱夾盤130之預定溫度(例如，180℃)，此係由於植入工件130之離子束112可具有將工件溫度升高有額外量(例如，20℃)之一射束功率，因此針對植入體維持在工件處之預定溫度(例如，200℃)。

因此，本發明提供工件118之溫度之有效控制。舉例而言，在植入之開始時，經加熱夾盤130中之一或多個加熱器138可被設定至一第一溫度(例如，200℃)，藉以經由植入體之前進，第一溫度降低至第二溫度(例如，180℃)。因而，降低被施加至經加熱夾盤130中之一或多個加熱器138的功率以考量自離子束112賦予至工件118之功率。舉例而言，經施加至一或多個加熱器138之功率及離子束112之功率兩者之控制可由控制器150控制，因此有利地導致比先前所看出更為準確的工件溫度。應注意，雖然描述了第一溫度及第二溫度，但應理解，整個植入體可變化眾多溫度，以用於經由一系列溫度之連續控制。

舉例而言，經施加至一或多個加熱器138之功率可通常經施加至全部經加熱夾盤130，或該功率可被局部化。舉例而言，替代將一單一加熱器138用於全部經加熱夾盤130，可實施複數個加熱器138藉以可達成局部化之溫度控制。舉例而言，溫度控制之此局部化可基於工件118所曝露於的離子束112之類型。舉例而言，呈掃描點或帶離子束之形式的離子束112可包括來自與工件118上的離子束之位置相關聯的離子束112之功率輸入之第一特徵界定，藉以一或多個加熱器138之控制可基於離子束遍及工件之功率輸入及位置之第一特徵界定。

替代地，可將工件118上之平均溫度維持在某一範圍內。舉例而言，工件118在其上之一個位置處曝露至點離子束形式的離子束112可經由透過工件之熱傳導來加熱該工件上之另一位置，藉以該傳導分佈溫度之變化。舉例而言，當植入全部工件118時，可儘可能靠近所要溫度而達成工件之平均溫度。

舉例而言，該經加熱夾盤130之該一或多個加熱器138可包含一加熱器跡線(例如，一電阻性加熱線)，其經組態以提供遍及工件118之均勻溫度。因而，在離子植入系統100之特徵界定中考慮工件118或經加熱夾盤130之幾何結構等以提供均勻溫度。

然而，在植入期間，工件118之總溫度可開始隨著遍及工件之直徑掃描離子束112而漂移，藉以將離子束功率輸入至工件上的不同位置處。本發明可進一步對經提供於遍及經加熱夾盤130之複數個區中的一或多個加熱器138提供調整。舉例而言，在具有用於在經加熱夾盤130中加熱之兩個區(例如，一內區及一外區)過程中，本發明可判定，當植入功率將能量賦予至外區時，與外區相關聯的加熱器138之溫度降低，且當植入功率將能量賦予至內區時，與內區相關聯的加熱器之溫度降低以提供更均勻溫度分佈。

理論上，若工件118經良好熱耦接至與加熱器138相關聯之一溫度量測裝置(諸如，熱電偶)，則可達到快速回應。然而，在實踐中，與加熱器138相關聯之熱電偶內嵌於經加熱夾盤130中，且通常自工件118解耦以便防止粒子污染。因而，至在工件118處之溫度改變到達熱電偶之時間，工件之溫度已過高而不能對加熱器138之溫度之降低作出回應。因此，至少部分基於系統100之特徵界定以減小至一或多個加熱器138之功率使得遍及工件118均勻地維持所要溫度，本發明預期到搶先之時間滯後(例如，10秒至植入體內)。

因此，基於製程配方及/或根據離子束112的溫度增加之知識來控制一或多個加熱器138。舉例而言，一或多個加熱器138之控制可藉由直接控制由加熱系統136供應至一或多個加熱器138之加熱器功率、控制背側氣體144、經由ESC的冷卻劑146之流動、冷卻劑之溫度或藉由其他方式來實現。舉例而言，可控制正被施加至一或多個加熱器138的功率之設定點以考量來自離子束112之溫度增加及對工件118提供所要溫度。可進一步控制背側氣體144及冷卻劑146之流動及/或溫度中之一或多者以提供工件118之所要溫度。本發明進一步預期到，至一或多個加熱器138之功率(例如)可預期一預定滯後時間以考量工件118中之熱消散及/或熱堆積。

舉例而言，為維持工件118之所要溫度，可進一步需要熱損失之理解(亦被稱作功率損失或溫度損失)，因為維持所要溫度可能難以單獨藉由功率輸入來達到。因此，流過經加熱夾盤138中之一或多個冷卻劑環圈的冷卻劑146經組態以自經加熱夾盤移除熱能，藉以冷卻劑環圈准許對經加熱夾盤之溫度之進一步控制。因而，添加及移除功率或熱能以便維持準平衡。

因此，本發明進行離子植入系統100之特徵界定以便判定工件118之溫度歸因於自離子束112所賦予之能量而增加所花費之時間量，及判定由一或多個加熱器138作出可充分補償溫度之增加之回應之快速程度。舉例而言，此特徵界定可基於射束功率、植入體之長度及植入體之能量來判定。舉例而言，系統100之特徵界定可通常針對每一離子植入系統、植入體之類型(例如，經植入離子之類型及能量)、工件118之組態等變化，藉以可在每一特徵界定中考量流動、幾何結構、輻射損耗等之變化。因此，可藉由用於來自離子束之任何給定能量及功率的製程配方以及工件118之組態來對離子束112之回應進行特徵界定。

根據一個實例，可使用離子植入系統100針對預定植入體製程配方來提供離子束112之預定功率，藉以進行離子植入系統之特徵界定，如上所論述。因此，本發明經由經加熱夾盤130與植入同時有效地控制工件118之加熱，以便提供工件處之均勻且準確溫度。舉例而言，植入之均勻性可與遍及工件118所證實之溫度差相關聯。在一個實例植入體中，可提供500W之功率至一或多個加熱器138以維持工件處於200℃。舉例而言，若將額外200W之功率自離子束112添加至工件118，則工件溫度將增加至高於200℃之所要植入體溫度。因此，本發明有利地減小至一或多個加熱器138之功率(例如，將功率減小200W)以考量自離子束所賦予之功率，藉此提供工件118處之更準確且穩定溫度。

如先前所陳述，經加熱夾盤130中之熱電偶可被考慮為通常自工件118解耦，藉以經加熱夾盤中之熱電偶意欲提供經加熱夾盤之溫度之指示，而不提供工件之直接溫度量測。舉例而言，可將經加熱夾盤130加熱至一預定溫度(例如，200℃)，藉以經加熱夾盤中之熱電偶直接提供回饋以控制一或多個加熱器138之溫度。然而，當離子植入開始時，由於熱電偶內嵌於經加熱夾盤130中，因此一直至能量穿過工件118且至經加熱夾盤中最接近一或多個加熱器138的材料之前，自植入所賦予至工件118之額外能量未在熱電偶處經過登記。至來自植入之額外能量由經加熱夾盤中之熱電偶進行記錄以用於控制一或多個加熱器138之時間，工件118之溫度可能已超過所要的處理溫度，因此限制在植入期間的溫度控制之準確度。

因此，在一個實例中，進行離子植入系統100之特徵界定，藉以對於任一給定植入體判定劑量、植入時間、植入能量及離子束112之總功率。舉例而言，經由經組態為設置工件(例如，用於特徵界定之非生產工件)之一工件118，可針對離子束112以預定功率撞擊工件118之時間量來進行植入之特徵界定，藉以設置工件(例如)可具有內嵌於其中之一或多個熱電偶。舉例而言，在預定功率下植入設置工件，且其中內嵌於設置工件之一或多個熱電偶對在植入期間有多少功率實際上自離子束112所賦予至工件118提供指示。

本發明瞭解，迄今為止，已假定正被植入的工件之溫度大體對應於其駐留於之上的夾盤之溫度。然而，工件溫度之此假定並不考量經由離子束所賦予至工件之功率，此亦影響在植入期間的工件之溫度。因此，根據本發明，在離子植入期間可達到工件118之溫度之所要準確度(例如，+/-5℃)，藉以可進一步基於所要準確度控制離子植入。本發明進一步考慮在控制經加熱夾盤130及工件118之溫度過程中的離子束112之功率。

根據一個實例，針對第一組所要的離子植入參數進行離子植入系統100之特徵界定。舉例而言，第一組所要的離子植入參數可包含所要的工件溫度(例如，200℃)。可進一步將一製程配方確定為第一組所要的離子植入參數之部分，藉以判定經加熱夾盤138之所要溫度及離子束112之所要功率。根據本發明，可在離子植入期間有效地控制經加熱夾盤138之溫度，藉以經加熱夾盤之溫度之控制至少部分基於自離子束112所賦予至工件118內之能量。本發明因此有利地提供一種考量自離子束112轉移至或轉移出工件118之能量的方法，且因此經由背側氣體144(例如，背側氣體壓力)、經加熱夾盤138之溫度設定點、冷卻劑146之溫度及冷卻劑通過經加熱夾盤之流動中之一或多者的控制來控制工件在植入期間的溫度，其中工件之溫度之控制至少部分基於自離子束所賦予至工件的植入能量之特徵界定。

根據本發明之另一例示性態樣，圖2說明用於在離子植入期間控制工件之溫度之一例示性方法200。應注意，雖然在本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件，但應瞭解，本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制，如根據本發明，一些步驟可與本文所展示及描述以外的其他步驟以不同次序發生及/或同時發生。此外，可以不需要所有的所說明步驟來實施根據本發明之方法。此外，應瞭解，可與本文中所說明及描述之系統結合以及與未說明之其他系統結合來實施該等方法。

圖2之方法200開始於動作202，其中使用一組預定參數進行一離子植入系統之界定特徵。舉例而言，該組預定參數可包含一製程配方及離子束之所要功率。在動作204中，將經加熱夾盤加熱至一第一溫度。舉例而言，在動作206中，在經加熱夾盤上將工件加熱至第一溫度，且在動作208中與加熱工件同時將離子植入至工件內。在動作206及208中之加熱及植入離子至工件的同時，將與離子植入相關聯之熱能賦予至工件內。

在動作210中，藉由將經加熱夾盤上之工件選擇性地加熱至一第二溫度，在離子至工件內之植入期間維持該工件之所要溫度。應注意，通常同時執行動作208與210。舉例而言，至少部分基於離子植入系統之特徵界定將所要溫度維持在所要準確度內。舉例而言，基於經執行以判定離子束對離子植入系統中之工件的熱影響之量測結果或其他分析，以可替代或另外地在動作210中維持所要溫度。因此，藉由在第二溫度下選擇性地加熱經加熱夾盤上之工件，減少與將離子植入至工件內相關聯的熱能。

在一個實例中，該第二溫度低於該第一溫度。在另一實例中，該第一溫度在大約100℃與大約300℃之間，且所要準確度在+/-5℃內。

根據一個實例，在動作202中進行離子植入系統之特徵界定包含在使用該組預定參數將離子至設置工件內之植入期間映射遍及設置工件之一溫度。舉例而言，該設置工件可包含遍及該設置工件之一表面所安置的複數個熱電偶。

在另一實例中，在離子至工件內之植入期間維持工件之所要溫度進一步包含以下操作中之一或多者：選擇性地變化至在工件與經加熱夾盤之間的界面之背側氣體之流動，及選擇性地經由穿過經加熱夾盤之一或多個通道提供在一冷卻劑溫度下之冷卻劑流體。

根據另一態樣，可使用電腦程式碼以在控制器、通用電腦或基於處理器之系統中之一或多者中實施前述方法。如圖3中所說明，提供根據另一具體實例的基於處理器之系統300之方塊圖。基於處理器之系統300為通用電腦平台且可用於實施本文中所論述之程序。基於處理器之系統300可包括一處理單元302，諸如，桌上型電腦、工作站、膝上型電腦，或針對一特定應用定製之專用單元。基於處理器之系統300可裝備有一顯示器318及一或多個輸入/輸出裝置320，諸如，滑鼠、鍵盤或印表機。處理單元302可包括經連接至一匯流排310之一中央處理單元(CPU)304、記憶體306、一大容量儲存裝置308、一視訊配接器312及一I/O介面314。

匯流排310可為任何類型的若干匯流排架構中之一或多者，包括記憶體匯流排或記憶體控制器、周邊匯流排或視訊匯流排。CPU 304可包括任何類型之電子資料處理器，且記憶體306可包括任何類型之系統記憶體，諸如，靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)或唯讀記憶體(ROM)。

大容量儲存裝置308可包括經組態以儲存資料、程式及其他資訊且使資料、程式及其他資訊可經由匯流排310進行存取的任何類型之儲存裝置。舉例而言，大容量儲存裝置308可包括硬碟機、磁碟機、光碟機或任何非暫時性電腦可讀媒體中之一或多者。

視訊配接器312及I/O介面314提供介面以將外部輸入及輸出裝置耦接至處理單元302。輸入及輸出裝置之實例包括經耦接至視訊配接器312之顯示器318，及經耦接至I/O介面314之I/O裝置320，諸如滑鼠、鍵盤、印表機及類似者。其他裝置可被耦接至處理單元302，且可利用額外或較少介面卡。舉例而言，串列介面卡(圖中未示)可用以提供用於印表機之串列介面。處理單元302亦可包括一網路介面316，其可為至區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)322之一有線鏈路，及/或一無線鏈路。

應注意，基於處理器之系統300可包括其他組件。舉例而言，基於處理器之系統300可包括電源供應器、纜線、主機板、抽取式儲存媒體、外殼及類似者。此等其他組件儘管未展示，但被考慮為基於處理器之系統300之部分。

本發明之具體實例可實施於基於處理器之系統300上，諸如，藉由由CPU 304執行之程式碼。根據以上描述之具體實例的各種方法可由程式碼實施。因此，在本文中省略明確的論述。

另外，應注意，圖1中之各種模組及裝置可實施於圖3之一或多個基於處理的系統300上且由該一或多個基於處理的系統300控制。在不同模組及裝置之間的通信可取決於如何實施模組之方式而變化。若將模組實施於一個基於處理器之系統300上，則資料可由CPU 304在用於不同步驟之程式碼之執行之間保存於記憶體306或大容量儲存器308中。該資料可接著在一各別步驟之執行期間由CPU 304經由匯流排310存取記憶體306或大容量儲存器308來提供。若將模組實施於不同的基於處理器之系統300上或若資料將自另一儲存系統(諸如，單獨之資料庫)提供，則可經由I/O介面314或網路介面316將資料提供於系統300之間。類似地，由裝置或平台提供之資料可藉由I/O介面314或網路介面316輸入至一或多個基於處理器之系統300內。一般熟習此項技術者將易於理解預期在不同具體實例之範圍內的對實施系統及方法之其他變化及修改。

雖然已關於某一或某些較佳具體實例展示及描述本發明，但明顯地，在閱讀並理解本說明書及隨附圖式之後，熟習此項技術者將想到等效更改及修改。特別關於由以上描述之組件(總成、裝置、電路等)執行之各種功能，除非另有指示，否則用以描述此類組件之術語(包括對「構件(means)」之參考)意欲對應於執行所描述組件之指定功能(亦即，功能上等效)之任一組件，即使在結構上不等效於用以執行本文中本發明之例示性具體實例所說明之功能的所記載結構。此外，雖然本發明之一特定特徵可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示，但可按對於任一給定或特定應用需要及有利將此特徵與其他具體實例之一或多個其他特徵組合。