TWI805684B - 通過腔室幫浦與清洗降低製程腔室之釋氣影響 - Google Patents

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Abstract

一種工件處理系統具有耦接至一釋氣腔室之一製程腔室。一釋氣腔室閥選擇性地將一處理環境與界定於各別製程及釋氣腔室內之一釋氣環境隔離。一加熱器選擇性地將該釋氣腔室中之一工件支撐件上之工件加熱至一第一預定溫度。一真空源選擇性地將該釋氣腔室減壓至一第一預定壓力。一工件轉移設備選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件。一控制器藉由該釋氣腔室閥隔離該釋氣腔室中之該工件，且經建構以同時藉由各別加熱器及真空源將該工件加熱至該第一預定溫度且將該釋氣腔室減壓至該第一預定壓力。在與一預定釋氣臨限值相關聯之一第一時間段內將該工件維持在該第一預定溫度及該第一預定壓力下。

Description

通過腔室幫浦與清洗降低製程腔室之釋氣影響
相關申請案之引用
本申請案主張2018年1月31日提交之題為「通過腔室幫浦與清洗降低製程腔室之釋氣影響(OUTGASSING IMPACT ON PROCESS CHAMBER REDUCTION VIA CHAMBER PUMP AND PURGE)」之美國非臨時申請案第15/884,492號的權益，該申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於離子植入系統，且更具體言之係關於改善離子植入系統中之工件之釋氣。
在半導體處理中，可對工件或半導體晶圓執行許多操作，諸如離子植入。隨著離子植入處理技術的發展，可實施工件處之多種離子植入溫度以在工件中達成各種植入特性。舉例而言，在習知離子植入處理中，典型地考慮三個溫度方案：冷植入，其中工件處之製程溫度維持在低於室溫之溫度下；熱植入，其中工件處之製程溫度維持在典型地範圍介於100℃至600℃的高溫下；以及所謂的準室溫植入，其中工件處之製程溫度維持在稍微高於室溫但低於用於高溫植入之溫度的溫度，其中準室溫植入溫度典型地範圍介於50℃至100℃。
熱植入例如變得愈發普遍，其中製程溫度典型地經由經加熱夾盤達成，其中工件通常在植入期間藉由靜電力或機械夾持而固定至經加熱夾盤之夾持表面上。舉例而言，經加熱靜電夾盤(electrostatic chuck；ESC)使用靜電力固持或夾持工件，而機械夾持藉由機械部件機械地維持工件相對於經加熱夾盤之位置。舉例而言，習知高溫ESC包含嵌入在夾持表面下方之一組加熱器以用於將ESC及工件加熱至製程溫度(例如，100℃至600℃)，其中氣體界面習知地提供自夾持表面至工件之背側的熱界面。
在熱植入期間，來自工件(例如，來自工件之基板及/或形成於基板上之膜、光阻等)之釋氣往往會隨著處理溫度而增加。此釋氣會導致製程腔室內之壓力上升，且將外來的非所需材料及氣體引入至製程腔室中。製程腔室中之壓力上升會對離子束及製程造成負面影響，因此降低產量，此係因為植入典型地暫停直至製程腔室壓力(例如，真空)恢復至穩定條件。
本發明藉由提供一種用於減輕與離子植入系統中之工件之加熱相關聯之釋氣的系統、設備及方法來克服先前技術之侷限性。因此，以下呈現本發明之簡化概述，以便提供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。其既不預期鑑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呈現本發明之一些概念以作為隨後呈現之更詳細描述的序言。
根據本發明，提供一種工件處理系統，諸如用於將離子植入至工件中之離子植入系統。舉例而言，該工件處理系統可包含經建構以將複數個離子提供至定位於一製程腔室中之一工件的一離子植入設備，其中該製程腔室具有與其相關聯之一處理環境。
根據一個實施例，一釋氣腔室可操作地耦接至該製程腔室，其中該釋氣腔室包含一釋氣腔室閥，該釋氣腔室閥經建構以選擇性地將該處理環境與界定於該釋氣腔室內之一釋氣環境隔離。舉例而言，該釋氣腔室包含經建構以選擇性地支撐該釋氣環境內之該工件的一第一工件支撐件。舉例而言，一加熱器進一步與該釋氣腔室相關聯，其中該加熱器經建構以選擇性地將該工件加熱至一第一預定溫度。該加熱器可包含經建構以加熱該工件之一經加熱工件支撐件、一熱燈或任何其他設備中的一或多者。
在一個實施例中，一真空源與該釋氣腔室選擇性流體連通，其中該真空源經建構以選擇性地將該釋氣腔室減壓至一第一預定壓力。舉例而言，一工件轉移設備經建構以選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件。此外，一控制器經建構以在該工件駐留於該釋氣腔室中時經由該釋氣腔室閥之一控制選擇性地隔離該釋氣腔室中之該工件。舉例而言，該控制器進一步經建構以同時經由該加熱器之一控制將該工件加熱至該第一預定溫度且經由該真空源之一控制將該釋氣腔室減壓至該第一預定壓力。舉例而言，該控制器進一步經建構以在與一預定釋氣臨限值相關聯之一第一時間段內將該工件維持在大致該第一預定溫度及大致該第一預定壓力下。
在另一實施例中，該控制器進一步經建構以經由該工件轉移設備之一控制選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件。舉例而言，該控制器經建構以在達至該預定釋氣臨限值後將該工件自該釋氣腔室轉移至該製程腔室。
舉例而言，該預定釋氣臨限值可由自該工件釋氣之一氣體量或該釋氣腔室內之一釋氣壓力界定。舉例而言，該釋氣腔室可包含經建構以量測該釋氣腔室內之該釋氣壓力的一壓力感測器。在一個實施例中，該預定釋氣臨限值係由小於50毫托之該釋氣壓力界定。在另一實施例中，該第一預定壓力與 該釋氣壓力相同。在另一實施例中，該第一時間段大致為5秒。在又一實施例中，該預定釋氣臨限值係由該第一時間段界定。
根據另一實施例，提供與該釋氣腔室選擇性流體連通之一清洗源，其中該清洗源經建構以選擇性地將該釋氣腔室加壓至一第二預定壓力，且其中該第二預定壓力大於該第一預定壓力。該第二預定壓力可大致為大氣壓力，或介於該第一預定壓力與大氣壓力之間。該清洗源可包含一惰性氣體之一源，該惰性氣體諸如氮氣。
舉例而言，該控制器可進一步經建構以經由該清洗源之一控制在大致該第二預定壓力下在與該預定釋氣臨限值相關聯之一第二時間段內提供該工件。舉例而言，該控制器可進一步經建構以經由該加熱器之一控制在一第二預定溫度下在該第二時間段內提供該工件。在另一實施例中，該控制器可進一步經建構以經由該真空源及該清洗源之一控制在該第一預定壓力及該第二預定壓力下以一預定數目次反覆提供該工件。舉例而言，該第一預定時間段及該第二預定時間段為可變的，且係基於在該第一預定壓力及該第二預定壓力下提供該工件之該反覆。
在另一實施例中，該釋氣腔室包含可操作地耦接至該製程腔室之一負載鎖定腔室，其中該負載鎖定腔室進一步包含經建構以選擇性地將該釋氣環境與一外部環境隔離之一大氣閥。該工件轉移設備亦可經建構以經由該釋氣閥選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件。
夾盤(諸如靜電夾盤)可經建構以在該工件之一處理期間支撐該製程腔室內之該工件。該夾盤可進一步經建構以將該工件加熱至一處理溫度。在一個實施例中，該第一預定溫度高於該製程溫度。該在另一實施例中，該夾盤可經建構以將該工件冷卻至一處理溫度。
在又一實施例中，該控制器進一步經建構以至少部分地基於一 所要製程產量而判定該第一預定溫度、該第一預定壓力及該第一時間段中之一或多者。另外，可提供且建構一溫度監測系統以量測該工件之一溫度。
根據本發明之另一例示性態樣，提供一種用於減輕一處理系統中之釋氣的方法。舉例而言，該方法包含將一工件定位於一釋氣腔室中，其中該釋氣腔室操作性地耦接至一製程腔室，且其中該製程腔室具有與其相關聯之一處理環境。選擇性地將該釋氣腔室中之該工件與該製程腔室隔離，其中該釋氣腔室具有與其相關聯之一釋氣環境。將該工件加熱至一第一預定溫度，且在加熱該工件之同時將該釋氣腔室減壓至一第一預定壓力，從而誘發該工件之一釋氣且形成一經釋氣產物。在與一預定釋氣臨限值相關聯之一第一時間段內將該第一預定壓力維持在該釋氣腔室內，且自該釋氣腔室移除該經釋氣產物。
在一個實施例中，將該釋氣腔室中之該工件與該製程腔室隔離包含關閉安置於該釋氣腔室與該製程腔室之間的一釋氣腔室閥，從而將該釋氣環境與該處理環境隔離。舉例而言，將該工件定位於該釋氣腔室中可包含將該定位於該釋氣腔室中之一工件支撐件上。將該工件加熱至該第一預定溫度可包含將該工件曝露於經建構以加熱該工件之一經加熱工件支撐件、一熱燈或任何其他設備中的一或多者。在一個實施例中，將該釋氣腔室減壓至該第一預定壓力包含經由與該釋氣腔室選擇性流體連通之一真空源抽空該釋氣腔室。
在另一實施例中，在自該釋氣腔室移除該經釋氣產物之後，進一步將該工件自該釋氣腔室轉移至該製程腔室。舉例而言，將該工件自該釋氣腔室轉移至該製程腔室進一步包含將該工件置放於該製程腔室內之一夾盤上。可經由該夾盤將該工件進一步加熱至一處理溫度。舉例而言，該第一預定溫度可高於該製程溫度。在另一實施例中，經由該夾盤將該工件冷卻至一處理溫度，其中該第一預定溫度小於該製程溫度。根據另一實施例，可進一步將離子植入至該製程腔室中之該工件中。
在另一實施例中，該方法包含在該第一時間段之後用一清洗氣體將該釋氣腔室加壓至一第二預定壓力，其中該第二預定壓力大於該第一預定壓力。該第二預定壓力可大致為大氣壓力，或介於該第一預定壓力與大氣壓力之間。可在與該預定釋氣臨限值相關聯之一第二時間段內維持該第二預定壓力。可在該第二時間段內將該工件進一步加熱至一第二預定溫度。
該方法可藉由控制一真空源及一清洗源來進一步反覆地提供該第一預定壓力及該第二預定壓力。舉例而言，該第一預定時間段及該第二預定時間段可為可變的，且係基於在該第一預定壓力及該第二預定壓力下提供該工件之該反覆。舉例而言，可至少部分地基於一所要製程產量而判定該第一預定溫度、該第一預定壓力及該第一時間段中之一或多者。
以上概述僅意欲給出本發明之一些實施方式之一些特徵的簡單綜述，且其他實施方式可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。特定言之，此概述不應理解為限制本申請案之範圍。因此，為了實現前述及相關目的，本發明包含在下文中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實施方式。然而，此等實施方式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而變得顯而易見。
100:離子植入系統
101:離子植入設備
102:終端
104:束線總成
106:末端站
108:離子源
110:電源
112:離子束
114:質量分析設備
116:孔隙
118:工件
120:夾盤
122:處理腔室/製程腔室
124:製程腔室/真空腔室
126:處理環境/真空環境
128:真空源
130:經加熱夾盤
132:外部環境/大氣環境
134:加熱系統
136:加熱器
138A:負載鎖定腔室
138B:腔室
152:預加熱設備
160:冷卻設備
170:控制器
172:幫浦及通風口
174A:大氣門
174B:大氣門
176A:真空門
176B:真空門
178:工件轉移設備
180:末端執行器
182:釋氣腔室
184:釋氣腔室閥
186:釋氣環境
188:第一工件支撐件
190:加熱器
191:溫度監測系統
192:真空源
194:壓力感測器
196:清洗源
198:負載鎖定腔室
200:方法
202:動作
204:動作
206:動作
208:動作
210:動作
212:動作
214:動作
216:動作
218:動作
圖1為根據本發明之若干態樣之包含離子植入系統之例示性真空系統的方塊圖。
圖2說明根據本發明之另一態樣之用於減輕工件之釋氣的方法。
本發明大體上係關於一種用於減輕經加熱離子植入系統中之工件之釋氣的系統、設備及方法。因此，本發明現將參考圖式描述，其中相同參考標號可通篇用於指代相同要素。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，闡述大量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知，本發明可在無此等具體細節之情況下實踐。另外，本發明之範圍並不意欲受下文參考隨附圖式所述之實施方式或實施例限制，而意欲僅受其所附申請專利範圍及等效物限制。
亦注意，提供圖式以說明本發明實施方式之一些態樣且因此應視為僅示意性的。特定言之，根據本發明之實施方式，圖式中所示要素彼此不一定按比例繪製，且各種要素在圖式中之置放係經選擇以提供各別實施方式之清楚理解且不應理解為必定代表實施中各個組件之實際相對位置。此外，除非以其他方式特定指出，否則本文所述之各個實施方式及實施例之特徵可彼此組合。
亦應瞭解，在以下描述中，在圖式中所示或本文所述之功能區塊、裝置、組件、電路元件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或耦接來實施。此外，應瞭解，圖式中所示功能區塊或單元在一個實施方式中可實施為單獨特徵或電路，且在另一實施方式中，亦可或替代地以共同特徵或電路來完全或部分地實施。舉例而言，若干功能區塊可被實施為在常見處理器，諸如信號處理器上運行之軟體。進一步應理解，除非相反地指出，否則在以下說明書中描述為基於電線之任何連接亦可實施為無線通信。
根據本發明之一個態樣，圖1說明例示性離子植入系統100。在 本實施例中，離子植入系統100包含例示性離子植入設備101，然而，亦涵蓋各種其他類型之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。離子植入設備101例如包含終端102、束線總成104及末端站106。
一般而言，終端102中之離子源108耦接至電源110以使摻雜劑氣體離子化成複數個離子且形成離子束112。在本實施例中，離子束112經由質量分析設備114導引且引出孔隙116朝向末端站106。在末端站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118經選擇性夾持或安裝至夾盤120(例如，靜電夾盤或ESC)。當嵌入工件118之晶格中時，所植入之離子改變工件之物理及/或化學性質。因此，離子植入係用於半導體裝置製造及金屬表面處理，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、掃描束或使離子導向末端站106之任何其他形式，且所有該等形式係預期屬於本發明之範圍內。
根據一個例示性態樣，末端站106包含製程腔室122，諸如真空腔室124，其中處理環境126係與該製程腔室相關聯。處理環境126一般存在於製程腔室122內，且在一個實施例中，包含藉由耦接至製程腔室且經建構以實質上抽空該製程腔室之真空源128(例如，真空幫浦)產生之真空。
在利用例示性離子植入系統101(例如，藉由馬薩諸塞州貝弗利之亞舍利科技(Axcelis Technologies)製造的Purion M或Purion H離子植入系統)之例示性離子植入中，具有300mm之直徑的工件118曝露於離子束112。
在一個實施例中，離子植入設備101經建構以提供高溫離子植入，其中工件118在夾盤120上經加熱至製程溫度(例如，大致100℃至600℃)。因此，在本實施例中，夾盤120包含經加熱夾盤130，其中經加熱夾盤經建構以支撐且保持工件118，同時在工件曝露於離子束112之前、期間及/或之後 在製程腔室122內進一步加熱工件118。
本實施例之經加熱夾盤130包含靜電夾盤(electrostatic chuck；ESC)，其經建構以將工件118加熱至顯著高於周圍環境或外部環境132(例如，亦被稱作「大氣環境(atmospheric environment)」)之環境或大氣溫度的處理溫度。然而，應注意，經加熱夾盤130可替代地包含具有機械夾鉗(圖中未示)之夾盤以選擇性地將工件118緊固至該夾盤。
可進一步提供加熱系統134，其中加熱系統經建構以將經加熱夾盤130加熱至所要處理溫度，且又將於其上駐留之工件118加熱至所要處理溫度。舉例而言，加熱系統134經建構以經由安置於經加熱夾盤130內之一或多個加熱器136選擇性地對工件118加熱。
對於一些高溫植入，允許工件118在處理環境126之真空內「浸泡(soak)」於經加熱夾盤130上，直至達至所要溫度。替代地，為了增加通過離子植入系統100之循環時間，可經由預加熱設備152在操作性地耦接至製程腔室122之一或多個腔室138A、138B(例如，一或多個負載鎖定腔室)中對工件預加熱。
取決於工具架構、製程及所要產量，可經由預加熱設備152將工件118預加熱至第一溫度，其中第一溫度等於或高於製程溫度，因此允許在真空腔室124內部於經加熱夾盤130處達成最終熱均衡。此情境允許工件118在轉移至製程腔室122期間失去一些熱，其中在經加熱夾盤130處執行最終加熱至製程溫度。在其他實施例中，本發明涵蓋低於、等於或高於製程溫度之第一溫度。
與一或多個腔室(例如，圖1中之腔室138A中所說明)相關聯之預加熱設備152可在將工件引入製程腔室122之處理環境126之真空之前在外部環境132之大氣壓力下加熱工件118。在一些情況下，工件118可在預加熱設 備152上自初始溫度(例如，室溫)加熱至第一預定溫度。
為了在處理期間實現熱轉移，使工件118之背側與經加熱夾盤130傳導連通。此傳導連通係經由經加熱夾盤130與工件118之間的控壓氣體界面(亦被稱作「背側氣體(back side gas)」)達成。
舉例而言，背側氣體之壓力一般受經加熱夾盤130之靜電力限制，且一般可保持在1托至20托之範圍內。在一個實施例中，背側氣體界面厚度(例如，工件118與經加熱夾盤130之間的距離)經控制為約數微米(典型地為5μm至20μm)，且因而，此壓力狀態中之分子平均自由路徑變得足夠大以供界面厚度將系統推入過渡及分子氣體狀態。
本發明涵蓋將系統100用於所謂的「高溫植入(high temperature implant)」，其中經加熱夾盤130經加熱至大致100℃至600℃之高植入溫度，以及用於在介於20℃至100℃之間的溫度下的準室溫植入。另外，可冷卻夾盤120以在低於20℃之溫度下提供低溫植入。在高溫植入中，可在將工件118置放於經加熱夾盤130上之前進一步將工件118預加熱至大致高植入溫度，由此將經預加熱工件118負載至經加熱夾盤上且執行高溫植入。因此，本發明提供一種用以執行高溫植入、準室溫植入及低溫植入之系統及方法。
根據另一例示性態樣，進一步提供且建構控制器170以選擇性地啟動加熱系統134、預加熱設備152及冷卻設備以選擇性地分別對駐留於其上之工件118加熱或冷卻。舉例而言，控制器170可經建構以經由預加熱設備152加熱腔室138A中之工件118，經由經加熱夾盤130及加熱系統134在處理腔室122中將工件加熱至預定溫度，經由離子植入設備101將離子植入至工件中，經由冷卻設備160冷卻腔室138B中之工件，且經由對以下各者之控制在大氣環境132與真空環境126之間選擇性地轉移工件：幫浦及通風口172；各別腔室138A、138B之各別大氣門174A、174B及真空門176A、176B；以及工件轉移設備178(例 如，具有經建構以支撐工件之末端執行器180的機器人)。舉例而言，工件118可經由圖1之工件轉移設備178(例如，機器人)由末端執行器180固持或支撐。舉例而言，末端執行器180可包含托架或其他樣式之被動夾緊機構，其中工件118藉由重力擱置於末端執行器上。
根據本發明之一個例示性態樣，提供釋氣腔室182，其中釋氣腔室選擇性地與真空腔室124隔離，且其中釋氣腔室經建構以有利地誘發工件118之釋氣。舉例而言，釋氣腔室182可操作地耦接至製程腔室124，其中該釋氣腔室包含釋氣腔室閥184，該釋氣腔室閥184經建構以選擇性地將處理環境126與界定於釋氣腔室內之釋氣環境186隔離。舉例而言，釋氣腔室182進一步包含經建構以選擇性地支撐釋氣環境186內之工件118的第一工件支撐件188。
舉例而言，加熱器190與釋氣腔室182相關聯，其中該加熱器經建構以選擇性地將工件118加熱至第一預定溫度。舉例而言，第一預定溫度可大於製程溫度。替代地，第一預定溫度可小於或等於製程溫度。舉例而言，加熱器190可包含經建構以加熱工件118之經加熱工件支撐件、熱燈或任何其他設備中的一或多者。舉例而言，可提供溫度監測系統191以量測工件118之溫度。
根據一個實施例，提供與釋氣腔室182選擇性流體連通之真空源192，其中該真空源經建構以選擇性地將釋氣腔室(例如，釋氣環境186)減壓至第一預定壓力。
舉例而言，工件轉移設備178亦進一步經建構以選擇性地在釋氣腔室182與製程腔室124之間轉移工件118。舉例而言，工件轉移設備178經建構以經由釋氣腔室閥184選擇性地在釋氣腔室182與製程腔室124之間轉移工件118。
另外，根據另一實施例，該控制器170進一步經建構以在工件駐留於釋氣腔室中時經由釋氣腔室閥184之控制選擇性地隔離釋氣腔室182中之工 件118。舉例而言，控制器170進一步經建構以經由加熱器190之控制將工件118加熱至第一預定溫度，且同時經由真空源192之控制將釋氣腔室182減壓至第一預定壓力。因此，控制器170經建構以在與預定釋氣臨限值相關聯之第一時間段內將工件118維持在大致第一預定溫度及大致第一預定壓力下。
舉例而言，控制器170進一步經建構以經由工件轉移設備178之控制選擇性地在釋氣腔室182與製程腔室124之間轉移工件118。舉例而言，控制器170可經建構以在已達至預定釋氣臨限值後將工件118自釋氣腔室182轉移至製程腔室124。舉例而言，預定釋氣臨限值可由自釋氣腔室182內之工件118釋氣的氣體量界定。舉例而言，預定釋氣臨限值可另外或替代地由與釋氣腔室182內之釋氣環境186相關聯的釋氣壓力界定。在一個實施例中，第一預定壓力可等於釋氣壓力。舉例而言，釋氣腔室182可包含經建構以量測釋氣腔室內之釋氣壓力的壓力感測器194。
在一個實施例中，該預定釋氣臨限值係由小於50毫托之該釋氣壓力界定。在另一實施例中，該第一時間段大致為5秒。舉例而言，可基於實驗資料、製程產量及/或其他因素中之一或多者而選擇第一預定壓力及第一時間段。
根據另一例示性態樣，提供與釋氣腔室182選擇性流體連通之清洗源196。舉例而言，清洗源196可經建構以選擇性地將釋氣腔室182加壓至第二預定壓力，其中第二預定壓力大於第一預定壓力。在一個實施例中，第二預定壓力大致為大氣壓力。在另一實施例中，第二預定壓力介於第一預定壓力與大氣壓力之間。舉例而言，清洗源196可包含惰性氣體之源，該惰性氣體諸如氮氣。
根據本實施例，控制器170可進一步經建構以經由清洗源196之控制在大致第二預定壓力下在與預定釋氣臨限值相關聯之第二時間段內提供工 件118。因此，控制器170可進一步經建構以經由加熱器190之控制在第二預定溫度下在第二時間段內提供工件118。控制器170可進一步經建構以經由真空源192及清洗源196兩者之控制在第一預定壓力及第二預定壓力下以預定數目次反覆提供工件118。舉例而言，第一預定時間段及第二預定時間段可為固定的或可變的，且至少部分地基於在第一預定壓力及第二預定壓力下提供工件118之反覆，如上文所描述。舉例而言，控制器170可進一步經建構以至少部分地基於所要製程產量而判定第一預定溫度、第一預定壓力及第一時間段中之一或多者。
在一個實施例中，釋氣腔室182內之釋氣環境186經由釋氣腔室閥184之控制僅與處理環境126選擇性流體連通，由此不准許釋氣環境與外部環境132流體連通。根據另一實施例，釋氣腔室182可包含可操作地耦接至製程腔室124之負載鎖定腔室198(例如，腔室138A)，其中負載鎖定腔室進一步包含經建構以選擇性地將釋氣環境186與外部環境132隔離之大氣閥(例如，大氣門174A)。
本發明在圖2中進一步提供用於減輕處理系統(諸如圖1之系統100)中之工件之釋氣的方法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，但將瞭解，本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制，此係因為根據本發明，一些步驟可按不同次序發生及/或與除本文中所展示及描述之步驟外的其他步驟同時發生。另外，可能並不需要所有所說明步驟來實施根據本發明之方法。此外，將瞭解，該等方法可與未說明之其他系統聯合一樣與本文中所說明及描述之系統聯合實施。
如圖2中所說明，方法200開始於動作202處，其中將工件定位於操作性地耦接至製程腔室之釋氣腔室中。舉例而言，圖1之工件118可定位或置放於釋氣腔室182中之工件支撐件188上。
在圖2之動作204中，將釋氣腔室中之工件與製程腔室隔離，從而將釋氣環境與處理環境隔離。舉例而言，將釋氣腔室中之工件與製程腔室隔離可包含關閉圖1之釋氣腔室閥184，從而將釋氣環境186與處理環境126隔離。
在圖2之動作206中，諸如藉由將工件曝露於經建構以加熱工件之經加熱工件支撐件及熱燈中之一或多者而將工件加熱至第一預定溫度。在動作208中，在動作206中加熱工件之同時，釋氣腔室同時減壓至第一預定壓力。舉例而言，圖1之釋氣腔室182可經由與釋氣腔室選擇性流體連通之真空源192抽空或幫浦。因此，工件118之釋氣由圖2之動作206及208誘發，從而形成經釋氣產物。在動作210中，在與預定釋氣臨限值相關聯之第一時間段內維持第一預定壓力，由此可繼續工件之釋氣。在動作212中，諸如經由圖1之真空源192自釋氣腔室移除經釋氣產物。應注意，圖2之動作208及212可同時執行，由此在對釋氣腔室降壓之同時移除經釋氣產物。
在一個替代方案中，在動作212中自釋氣腔室移除經釋氣產物之後，可在第一時間段之後在動作214中用清洗氣體將釋氣腔室加壓至第二預定壓力。在一個實施例中，其中第二預定壓力大於第一預定壓力。舉例而言，第二預定壓力及第二時間段可進一步與預定釋氣臨限值相關聯。可藉由選擇性地控制圖1之真空源192、清洗源196及加熱器190來反覆地執行動作206、208、210、212及214。
根據一個實施例，有利地藉由在執行圖2之方法200之前表徵化工件之釋氣來判定預定釋氣臨限值。舉例而言，使用具有與圖1之工件118類似之特性的樣品工件來表徵化第一預定壓力、第一預定溫度、第一時間段中之一或多者。舉例而言，工件118可包含各種材料，其中每種材料具有蒸氣溫度及壓力曲線。舉例而言，可在經驗上、理論上或其任何組合導出預定釋氣臨限值。舉例而言，預定釋氣臨限值可基於實驗資料，及/或基於工件118之材料組 成及工件之成分之各別蒸氣壓的計算。可進一步利用對製程腔室124內由工件118之釋氣造成之壓力變化的分析來判定預定釋氣臨限值。舉例而言，可在不與製程腔室124隔離之情況下加熱工件118(例如，釋氣腔室閥184打開)，其中在加熱工件期間，相對於時間監測製程腔室內之壓力以便判定釋氣之影響。舉例而言，製程腔室恢復至預定壓力(例如，基於所要製程參數之「可接受(acceptable)」壓力)所花費之時間可因此用作預定釋氣臨限值之一個態樣。
舉例而言，圖2之方法200可進一步包含動作216中之在動作212中自釋氣腔室移除移除經釋氣產物之後，將工件自釋氣腔室轉移至製程腔室內之夾盤。另外，在動作218中，可將離子植入至製程腔室中之工件中。
方法200可進一步包含至少部分地基於工件之所要製程產量經由圖1之系統100判定第一預定溫度、第一預定壓力及第一時間段中之一或多者。
因此，本發明提供在離子植入系統中處理之工件之有利釋氣。應注意，對釋氣腔室減壓可為釋氣腔室之單次連續抽空，直至釋氣速率低於預定的令人滿意之速率。替代地，可在釋氣腔室中實施一或多個抽空及通風/清洗序列以移除經釋氣產物。舉例而言，在大部分釋氣已發生於圖1之釋氣腔室182中後，舉例而言，可有利地將工件118引入製程腔室124中以待植入離子。由於工件118已被加熱及減壓，因此在工件經轉移至製程腔室124中後，釋氣之量減少。
因此，本發明有利地將工件118與製程腔室124隔離以用於釋氣，同時不影響製程腔室內之處理環境126。此隔離藉由在經隔離腔室(例如，釋氣腔室182)中預加熱及幫浦經釋氣產物來減少製程腔室124中之釋氣。由於釋氣為工件之溫度及壓力之函數，因此在較長時間段內抽空釋氣腔室182將幫助移除可能發生之釋氣。另外，藉由控制幫浦及清洗之數目(例如，圖2之動作208及214)，可有利地達成工件之額外釋氣。舉例而言，可執行三個幫 浦及清洗循環，其中工件首先在釋氣腔室中時處於在大氣壓下(例如，動作204)，經加熱(例如，動作206)且向下幫浦至第一預定壓力(例如，動作208中之50毫托)。在達至第一預定壓力後，執行清洗或加壓(例如，動作214)以使工件達至第二預定高壓(例如，大氣壓力)。在處於第二預定壓力後，可重複動作206、208、210、212及214(例如，2至3次重複)。
因此，當在動作216中轉移至製程腔室中時，在製程腔室內部發生工件之極少後續釋氣。本發明進一步允許並行處理工件。舉例而言，當第一工件經歷圖2之方法200時，另一工件可負載至負載鎖定腔室138A中及/或植入於製程腔室124中。因此，藉由使釋氣腔室182為耦接至製程腔室124之單獨腔室，可增加產量，同時使此前所見之有害釋氣最小化。此外，釋氣腔室182可經建構以同時支撐及加熱複數個工件118。在此情況下，加熱器190可包含經建構以同時加熱釋氣腔室內之複數個工件的熱燈或另一加熱設備。
雖然本發明已關於某一實施方式或各個實施方式顯示且描述，但應注意，上述實施方式僅充當本發明一些實施方式之實施方式的實施例，且本發明之應用不受此等實施方式限制。特別就藉由上文所描述之組件(總成、裝置、電路等)執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用於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)的任何組件，即使在結構上不等效於執行本文中本發明之例示性實施方式所說明之功能的所揭示之結構亦如此。此外，雖然本發明之特定特徵可能已關於若干實施方式中之僅一者揭示，但該特徵可與其他實施方式之一或多個其他特徵組合為對於任何給定或特定應用可合乎需要及有利。因此，本發明不限於上述實施方式，但意欲僅受所附申請專利範圍及其等效物限制。
100:離子植入系統
101:離子植入設備
102:終端
104:束線總成
106:末端站
108:離子源
110:電源
112:離子束
114:質量分析設備
116:孔隙
118:工件
120:夾盤
122:處理腔室/製程腔室
124:製程腔室/真空腔室
126:處理環境/真空環境
128:真空源
130:經加熱夾盤
132:外部環境/大氣環境
134:加熱系統
136:加熱器
138A:負載鎖定腔室
138B:腔室
152:預加熱設備
160:冷卻設備
170:控制器
172:幫浦及通風口
174A:大氣門
174B:大氣門
176A:真空門
176B:真空門
178:工件轉移設備
180:末端執行器
182:釋氣腔室
184:釋氣腔室閥
186:釋氣環境
188:第一工件支撐件
190:加熱器
191:溫度監測系統
192:真空源
194:壓力感測器
196:清洗源
198:負載鎖定腔室

Claims (20)

  1. 一種工件處理系統，其包含： 一製程腔室，其用於處理一工件，該製程腔室具有與其相關聯之一處理環境； 一釋氣腔室，其可操作地耦接至該製程腔室，其中該釋氣腔室包含一釋氣腔室閥，該釋氣腔室閥經建構以選擇性地將該處理環境與界定於該釋氣腔室內之一釋氣環境隔離，且其中該釋氣腔室包含經建構以選擇性地支撐該釋氣環境內之該工件的一第一工件支撐件； 一加熱器，其與該釋氣腔室相關聯，其中該加熱器經建構以選擇性地將該工件加熱至一第一預定溫度； 一真空源，其與該釋氣腔室選擇性流體連通，其中該真空源經建構以選擇性地將該釋氣腔室減壓至一第一預定壓力； 一工件轉移設備，其經建構以選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件；及 一控制器，其經建構以在該工件駐留於該釋氣腔室中時經由該釋氣腔室閥之一控制隔離該釋氣腔室中之該工件，其中該控制器進一步經建構以同時經由該加熱器之一控制將該工件加熱至該第一預定溫度且經由該真空源之一控制將該釋氣腔室減壓至該第一預定壓力，其中該控制器進一步經建構以在與一預定釋氣臨限值相關聯之一第一時間段內將該工件維持在大致該第一預定溫度及大致該第一預定壓力下。
  2. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以經由該工件轉移設備之一控制選擇性地在該釋氣腔室與該製程腔室之間轉移該工件。
  3. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該預定釋氣臨限值係由自該工件釋氣之一氣體量界定。
  4. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該釋氣腔室包含經建構以量測該釋氣腔室內之一釋氣壓力的一壓力感測器。
  5. 如請求項4所述之工件處理系統，其中該預定釋氣臨限值係由小於50毫托之該釋氣壓力界定。
  6. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該預定釋氣臨限值係由該第一時間段界定。
  7. 如請求項1所述之工件處理系統，其進一步包含與該釋氣腔室選擇性流體連通之一清洗源，其中該清洗源經建構以選擇性地將該釋氣腔室加壓至一第二預定壓力，且其中該第二預定壓力大於該第一預定壓力。
  8. 如請求項7所述之工件處理系統，其中該第二預定壓力大致為大氣壓力。
  9. 如請求項7所述之工件處理系統，其中該第二預定壓力介於該第一預定壓力與大氣壓力之間。
  10. 如請求項7所述之工件處理系統，其中該清洗源包含一惰性氣體之一源。
  11. 如請求項10所述之工件處理系統，其中該惰性氣體包含氮氣。
  12. 如請求項7所述之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以經由該清洗源之一控制在大致該第二預定壓力下在與該預定釋氣臨限值相關聯之一第二時間段內提供該工件。
  13. 如請求項12所述之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以經由該加熱器之一控制在一第二預定溫度下在該第二時間段內提供該工件。
  14. 如請求項7所述之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以經由該真空源及該清洗源之一控制在該第一預定壓力及該第二預定壓力下以一預定數目次反覆提供該工件。
  15. 如請求項14所述之工件處理系統，其中該第一預定時間段及該第二預定時間段為可變的，基於在該第一預定壓力及該第二預定壓力下提供該工件之該反覆。
  16. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該釋氣腔室包含可操作地耦接至該製程腔室之一負載鎖定腔室，其中該負載鎖定腔室進一步包含經建構以選擇性地將該釋氣環境與一外部環境隔離之一大氣閥。
  17. 如請求項1所述之工件處理系統，其進一步包含經建構以在該工件之一處理期間支撐該製程腔室內之該工件的一夾盤，其中該夾盤進一步經建構以將該工件加熱至一處理溫度。
  18. 如請求項17所述之工件處理系統，其中該第一預定溫度大於該處理溫度。
  19. 如請求項1所述之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以至少部分地基於一所要製程產量而判定該第一預定溫度、該第一預定壓力及該第一時間段中之一或多者。
  20. 一種用於減輕一處理系統中之釋氣的方法，該方法包含： 將一工件定位於一釋氣腔室中，其中該釋氣腔室操作性地耦接至一製程腔室，且其中該製程腔室具有與其相關聯之一處理環境； 將該釋氣腔室中之該工件與該製程腔室隔離，其中該釋氣腔室具有與其相關聯之一釋氣環境； 將該工件加熱至一第一預定溫度； 在加熱該工件之同時將該釋氣腔室減壓至一第一預定壓力，從而誘發該工件之一釋氣且形成一經釋氣產物； 在與一預定釋氣臨限值相關聯之一第一時間段內維持該第一預定壓力；及 自該釋氣腔室移除該經釋氣產物。
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