TWI827928B - 夾具裝置、基底處理系統以及離子植入系統 - Google Patents

夾具裝置、基底處理系統以及離子植入系統 Download PDF

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Abstract

一種裝置可包括：夾具，用於夾持基底，其中所述夾具被佈置成與基底的後側相對；以及照射系統，被設置成當基底設置在所述夾具上時將輻射射出到基底，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於或高於在基底中產生移動電荷的閾值能量，其中照射系統被設置成將輻射射出到基底的與基底的後側相對的前側。

Description

使用光照強化基底電子夾持之系統裝置以及方法
本發明是有關於一種基底處理，且特別是有關於一種用於固持基底的靜電夾具。
例如靜電夾具(也被稱為靜電吸盤)等基底固持器被廣泛用於許多製造製程，包括半導體製造、太陽能電池製造及其他元件的處理。靜電夾持利用其中電子電荷因附近電荷的直接影響而在物體中重新分佈的靜電感應原理。舉例來說，電中性基底附近的帶正電物體將在基底的表面上感應出負電荷。此種電荷在物體與基底之間產生吸引力。對於具有相對較低體電阻率的導電基底及半導體基底的夾持，通過對嵌入在與導電基底相鄰的絕緣體中的電極施加電壓來容易地實現電荷的重新分佈。因此，靜電夾具已廣泛用於固持半導體基底，例如具有相對較低的體電阻率的矽晶片。
一種類型的靜電夾具施加交流(alternating current，AC)電壓以產生夾持，從而使得能夠對導電基底或低電阻率半導體基 底進行快速的夾持及解除夾持。然而，已知的直流(direct current，DC)靜電夾具或AC靜電夾具在夾持高電阻率半導體基底或電絕緣基底方面是無效的。
另外，基底充電問題可能會不利地影響基底處理(尤其是對於高電阻基底的處理)，例如進行在離子植入時。除靜電夾具之外，非靜電夾具(例如機械夾具)可包含導電的提升銷(lift pin)、接地銷(ground pin)，其中當正被夾持的基底具有高電阻時，此類銷的操作可能會受到損害。另外，在離子植入裝置中，在植入期間在基底上的電荷堆積(charge buildup)可能需要使用電荷補償(例如淹沒式電子槍(electron flood gun))來抵消基底的充電。
針對這些及其他考量因素而提供本公開。
提供此發明內容是為了以簡化的形式介紹以下將在具體實施方式中進一步闡述的一系列概念。此發明內容並不旨在標識所主張的主題的關鍵特徵或必要特徵，也不旨在說明確定所主張的主題的範圍。
在一個實施例中，一種裝置可包括：夾具，用於夾持基底，其中所述夾具被佈置成與所述基底的後側相對；以及照射系統，被設置成當所述基底設置在所述夾具上時將輻射射出到所述基底。這樣一來，所述輻射可由輻射能量進行表徵，所述輻射能量等於或高於在所述基底中產生移動電荷的閾值能量，所述照射 系統被設置成將輻射射出到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側。
在另一實施例中，一種基底處理系統可包括：製程室；靜電夾具，設置在所述製程室中，所述靜電夾具用於夾持基底，其中所述靜電夾具被佈置成與所述基底的後側相對。所述基底處理系統可包括照射系統，所述照射系統被設置成當所述基底設置在所述靜電夾具上時將輻射射出到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於或高於2.5eV。
在又一實施例中，一種離子植入系統可包括：一組束線元件，用於產生離子束並將所述離子束射出到基底；以及靜電夾具，用於夾持所述基底，其中所述靜電夾具被佈置成與所述基底的後側相對。所述離子植入系統可包括照射系統，所述照射系統被設置成當所述基底設置在所述靜電夾具上時將輻射射到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於2.5eV。
100、200、220、250、260、290、350、360:靜電夾具系統
102:基底室
104、150:夾具裝置
106、201、211、251、261、271、281、291、301、311、351、361、391、402:照射系統
108:絕緣體部分
110:電極總成
112:基底
112A:前表面
112B:後表面
114:靜電夾具元件
120、208、212、264、294A、294B、358、366、396、404:輻射
154:機械夾具
156:支座
202、302、312、352、362、385、394、408:基底台
204、204A、204B、272、304、306、308、314、354、364、388:照射源
206、210、252、262、274、284、292:光學系統
254A、276、286:輻射束
270、280、300、310:靜電夾持系統
278、288:輻射傘
292A、292B:鏡系統
316、318、320:光導
319:開口
356:耦合光學器件
368:電極總成
380:處理系統
382、802:製程室
384:束產生元件
386:離子束
390:掃描電動機
392:紫外光(UV)鏡
398:控制系統
398A:控制器
400:控制系統佈置
406:靜電夾具
410:交流(AC)電極系統
412:電動機
414:AC電壓源
500、550、600、650、700:製程流程
502、504、506、552、554、556、602、604、606、608、652、654、656、702、704、706:方塊
800:處理系統
806:源
807:處理束
808:方向
810:基底固持器
圖1A繪示出根據本公開實施例的靜電夾具裝置。
圖1B繪示出根據本公開其他實施例的夾具裝置。
圖1C示出靜電夾持的例子。
圖2繪示出根據本公開各種實施例的靜電夾具裝置的側視圖。
圖3繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。
圖4繪示出根據本公開各種實施例的又一靜電夾具裝置的側視圖。
圖5繪示出根據本公開各種實施例的再一靜電夾具裝置的側視圖。
圖6繪示出根據本公開各種實施例的附加靜電夾具裝置的側視圖。
圖7A繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。
圖7B及圖7C繪示出根據兩個不同實施例的經掃描輻射束的幾何形狀。
圖8繪示出根據本公開各種實施例的再一靜電夾具裝置的側視圖。
圖9繪示出根據本公開各種實施例的附加靜電夾具裝置的側視圖。
圖10繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。
圖11繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。
圖12繪示出根據本公開各種實施例的再一靜電夾具裝置的側視圖。
圖13繪示出根據本公開各種實施例的處理系統的側視圖。
圖14示出輻射波長與能量之間的關係。
圖15示出根據一些實施例的用於靜電夾持的示例性控制系統。
圖16示出不同基底類型的充電時間與電阻率之間的關係。
圖17示出適合在本實施例的靜電夾具裝置中使用的輻射源的示例性輻照度(irradiance)曲線圖。
圖18示出光電流的產生隨著SiO2的輻射能量的變化。
圖19示出適合在本實施例的靜電夾具裝置中使用的輻射源的另一示例性輻照度曲線圖。
圖20示出示例性製程流程。
圖21示出另一示例性製程流程。
圖22示出又一示例性製程流程。
圖23示出附加的示例性製程流程。
圖24示出另一示例性製程流程。
圖25繪示出處理系統的實施例。
本實施例提供增加基底夾持能力的裝置及技術。在各種實施例中，公開適合夾持包括高電阻率基底在內的各種基底的夾 持裝置及處理系統。各種實施例採用能夠產生可見光以及較短波長(包括紫外光(ultraviolet，UV)範圍內及真空紫外光(vacuum ultraviolet，VUV)範圍(<200nm)內的波長)的輻射的輻射源。因此，各種實施例提供可被稱為各種基底的光輔助電子夾持及釋放的裝置，包括在夾持之前、夾持期間及夾持之後使用輻射照射基底。
圖1A繪示出根據本公開實施例的靜電夾具系統100。靜電夾具系統100可部署在其中出於任何適合的目的而夾持基底的任何適合的環境中。在各種實施例中，靜電夾具系統100可佈置在基底室102中以容納基底112。在各種非限制性實施例中，基底室102可表示將基底112裝載到系統中的裝載室、在各位置之間傳送基底112的傳送室或其中基底112將經受至少一種製程的製程室。適合的製程室包括用於基底112上的層沉積、用於基底112的刻蝕、用於基底112的加熱、用於向基底112中的離子植入或用於其他適合製程的室。
如圖1A中所示，靜電夾具系統100可包括夾具裝置104，夾具裝置104包括靜電夾具元件114。靜電夾具元件114可包括已知靜電夾具的已知元件，包括冷卻塊(cooling block)、加熱器、氣體通道、電極、佈線等等。為清晰起見，僅示出靜電夾具元件114的一般性元件。如圖1A中所示，靜電夾具元件114可包括直接支撐基底112的絕緣體部分108以及對絕緣體部分108施加電壓的電極總成(electrode assembly)110。在不同的實施例中，電 極總成110可包括至少一個電極且可操作以施加DC電壓或AC電壓。在一些實施例中，靜電夾具系統100可用作用於夾持低電阻率基底的已知靜電夾具。
如圖1A中進一步所示，夾具裝置104還可包括照射系統106，所述照射系統106被設置成將輻射(被示出為輻射120)射出到基底112。根據各種實施例，輻射120可由等於或高於在基底112中產生移動電荷的閾值能量的輻射能量進行表徵。以此種方式，在對靜電夾具元件114施加夾持電壓的同時，照射系統106可產生輻射120。因此，在操作中且參照圖1C，當由靜電夾具元件114夾持基底112時，基底112記憶體在的電荷可以相反的極性移動到電極總成110的電極之上，以產生高電場並產生大的夾持力。
應注意，此種電荷運動所需的時間取決於基底112的電阻率，如圖16中所示。在圖16中示出不同類型的常用基底的電阻率的範圍及電荷的回應時間。回應時間針對在不應用照射系統106的情況下使用夾持電壓夾持的基底而被示出。被稱為“常規Si晶片”的基底表示相對較低電阻矽晶片的電阻率範圍(示出介於大約1Ohm-cm到1000Ohm-cm的範圍內的電阻率)。在此實例中，回應時間為近似1μs到100μs。圖16中還示出AC夾具的上升時間及夾持週期。如圖所示，此上升時間與常規矽晶片的回應時間一致。圖16還示出高體電阻率(high bulk resistivity，HBR)矽晶片(HBR Si晶片)、HBR碳化矽晶片(HBR SiC)及玻璃基 底中的電荷的回應時間。應注意，在玻璃基底的情形中，這些其他基底的體電阻率延長超過10秒到2秒達到108秒。這些較長的回應時間意指電荷無法在與施加AC電壓一致的時間週期內在這些基底內移動。另外，即使施加DC電壓，回應時間對於實際處理目的來說仍過慢，尤其是對於HBR SiC及玻璃來說。
當基底112的電阻率過高時，當由靜電夾具元件114施加夾持電壓時，電荷無法足夠快地移動以建立夾持力。與和夾持及處理基底112相關聯的時間尺度相比，對於例如玻璃晶片等絕緣基底來說充電時間實際上是無限的，所述充電時間的持續時間可為幾秒到幾分鐘的數量級。這樣一來，在不使用照射系統106的情況下，基本上不回應於所施加的夾持電壓產生基底電荷，使得夾持力幾乎為零。
因此，在使用夾具裝置104的情況下，可夾持包括HBR半導體晶片及玻璃的基底。除解決高電阻率基底的夾持問題之外，夾具裝置104有助於解決另一問題，即在高電阻率基底上產生不期望的電荷，其中移除此種電荷會例如因摩擦電而非常困難。通過在基底112上產生移動電荷，夾具裝置104另外利於基底的解除夾持。絕緣材料的高電阻率源於不同的因素。首先，這些材料通常具有非常大的電子帶隙。舉例來說，對於氧化矽(例如SiO2)，帶隙為近似8eV。與半導體中的摻雜劑不同，絕緣體中的雜質還具有高得多的電離能量。因此，此種基底中的移動電荷濃度非常低。其次，許多常見的絕緣材料是非晶的(例如矽石玻 璃(silica glass))。缺乏週期性晶體結構導致相對較低的電荷遷移率。根據本公開的實施例，在施加輻射120的情況下，通過將足夠的能量傳遞到高電阻率材料的電子中使得電子在導帶(conduction band)中進入所謂的延伸狀態，可顯著強化高電阻率基底(例如玻璃)的電導率。對於包含Si的窄的帶隙半導體，低能量光子(例如紅外輻照中的光子)提供足夠的能量來克服帶隙。對於例如SiC等寬的帶隙半導體材料，長波UV輻射(315nm到400nm)可提供足夠的能量來克服帶隙並產生電荷載流子。對於此種波長範圍，在各種非限制性實施例中，照射系統106可被實施為光源，包括雷射二極體、發光二極體(light-emitting diode，LED)、弧光燈或其他源。
根據附加實施例，對於一般被稱為絕緣基底的基底(例如玻璃基底)，可對照射系統106使用其他類型的輻射源，如以下進一步詳細闡述。一般來說，照射系統106將被佈置成提供具有足夠能量的輻射120，以針對被用作基底112的基底的類型產生移動電荷。然而，在各種非限制性實施例中，照射系統106可被配置成夾持至少以下基底類型：1)常規矽晶片：電阻率<1000ohm-cm；2)高電阻率矽/或絕緣體上矽(silicon-on-insulator，SOI)晶片：電阻率為1000ohm-cm到100,000ohm-cm；3)碳化矽晶片：可用的電阻率達1E9 ohm-cm；以及4)玻璃：電阻率>1E12 ohm-cm；5)玻璃上的矽。
根據本公開的各種實施例，照射系統106被佈置成向基 底112的主表面(包括前側上的前表面112A或後側上的後表面112B)提供照射。根據不同的實施例，可以視線(line-of-sight)方式直接提供輻射120，可通過反射提供輻射120，可通過基底的毯覆式照射、通過掃描基底、通過掃描照射源或所述方法的組合來提供輻射120。理想情況是整個基底之上的高強度均勻光照射是有用的。由於對光源及靜電夾具裝置的配置的限制，某些實施例提供新穎的配置以將基底中光產生的效率最大化。在以下圖2到圖8所示實施例中，示出不同的靜電夾具系統，其中繪示出基底台202，所述基底台可包括如以上針對圖1A進行一般性闡述的靜電夾具。
轉到圖1B，示出根據本公開附加實施例的夾具裝置150。在此種情形中，夾具裝置150包括機械夾具154(視需要包括支座(stand offs)156)，以使用任何適合的機械元件來固持基底112。夾具裝置150包括上述照射系統106。在操作中，在由機械夾具154固持基底112的同時，可將輻射120射出到基底112，以增加基底112中的移動電荷並幫助基底的處理，例如在基底112與提升銷或接地銷(未單獨示出)之間提供更好的導電性或者通過減少基底112的表面充電。
圖2繪示出根據本公開各種實施例的靜電夾具系統200的側視圖。在此實施例中，照射系統201被定位成將輻射208射出到基底112的前表面。儘管在一些實施例中，基底台202可為固定的，然而在其他實施例中基底台202可包括掃描元件(例如 已知的掃描元件(未示出))，以沿著至少一個方向掃描基底112。同樣，在一些實施例中，輻射208可被提供作為固定束，所述束被佈置成覆蓋整個基底。在其中基底台202被佈置成例如沿著所示的笛卡爾坐標系(Cartesian coordinate system)的Y軸掃描基底的一些實施例中，可以覆蓋基底112的整個掃描範圍的方式提供輻射208，如圖2中所示。舉例來說，照射系統201可包括被稱為照射源204的元件，包括以適合的能量產生輻射208以在基底112中產生光載流子的元件，其中不同照射源的實例在以下進行詳細闡述。照射源204可產生作為具有特定尺寸的束的輻射。在一些實施例中，由照射源204發射的束可足夠大或者可擴展成變得足夠大以覆蓋基底112。
在其他實施例中，照射系統201還可包括佈置在照射源204與基底112之間的光學系統206，以擴展從照射源204接收的輻射束並擴展用於生成輻射208的輻射束，以覆蓋整個基底112。適合於光學系統206的光學系統的實例是一組折射光學器件(refractive optics)，例如光學透鏡。在此實施例及以下實施例中，“光學系統”將提供處置UV範圍內的輻射的能力，此意指折射光學器件將意指用於對UV輻射進行折射的光學器件，且鏡光學器件將適合於對UV輻射進行反射。
圖3繪示出根據本公開各種實施例的靜電夾具系統220的側視圖。在此實施例中，以不同的方式將照射系統211定位成將輻射212射出到基底112的前表面。儘管在一些實施例中，基 底台202可為固定的，然而在其他實施例中，基底台202可包括掃描元件(例如已知的掃描元件(未示出))，以沿著至少一個方向掃描基底112。同樣，在一些實施例中，輻射212可被提供作為固定束，所述束被佈置成覆蓋整個基底。在其中基底台202被佈置成例如沿著所示的笛卡爾坐標系的Y軸掃描基底的一些實施例中，可以覆蓋基底112的整個掃描範圍的方式提供輻射212，如圖3中所示。舉例來說，照射系統211可包括以上針對圖2論述的照射源204。照射源204可產生作為具有特定尺寸的束的輻射。在此種配置中，照射源204可發射作為在開始時不朝基底112射出的束的輻射。照射系統211還可包括光學系統210，光學系統210被佈置成對由照射源204產生的束進行反射並將經反射的束作為輻射212射出到基底112。光學系統210可包括光學鏡，而在一些實施例中，光學鏡可被佈置為擴展鏡，以擴展從照射源204接收的輻射束、反射並擴展用於生成輻射212的輻射束，以覆蓋整個基底112。在附加實施例中，照射系統可包括折射光學器件與鏡光學器件的組合。可通過考慮元件的間隔及放置以及產生覆蓋基底112的照射的效率來引導對用於照射的光學器件的選擇。
圖4繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具系統250的側視圖。在此實例中，靜電夾具系統250可包括以上進行一般性闡述的基底台202及照射源204。靜電夾具系統250可另外包括具有光學系統252的照射系統251，由於光學系統252包括針對從照射源204接收的輻射束提供掃描能力的元件，因此靜電夾具 系統250與圖2所示實施例不同。掃描能力可由例如電動元件(motorized component)提供。根據各種實施例，可提供輻射作為從初始輻射束254A大小擴展而成的束。
根據本公開的各種實施例，光學系統252提供輻射束254A的束掃描。在一些實施例中，在其中對基底112進行掃描的配置中，光學系統252還可對輻射進行掃描，以跟隨對基底112的掃描。舉例來說，照射源204及光學系統252可包括折射光學器件，所述折射光學器件產生輻射束254A作為具有覆蓋基底112的寬度的束。
光學系統252可進一步配置有透鏡驅動機構，所述透鏡驅動機構被佈置成通過旋轉、平移或者旋轉與平移來移動光學透鏡。舉例來說，光學系統252可進一步配置有掃描元件，其中當沿著Y軸以每分鐘10cm的速率掃描基底112時，在相同的方向上以相同的速率掃描輻射束254A，以使輻射束254A在任何情況下均覆蓋基底112。以此種方式，即使在掃描基底112時，射出到基底112的輻射束254A的寬度也不需要顯著大於基底寬度，因此保護容納基底112的室的其餘部分中的其他元件。
在其他實施例中，可將輻射束254A提供為與基底112的寬度相比相對窄的束(例如雷射光束或高度準直的非相干光束)。此實施例由輻射束254A表示，輻射束254A被示出為至少沿著Y方向相對於基底112的寬度具有小得多的寬度。在此實施例中，光學系統252可被提供有如下的元件：所述元件以提供平均均勻 輻照的方式沿著例如Y方向快速地掃描輻射束254A，以覆蓋整個基底112。在其中基底112保持固定的實施例中，光學系統252因此可僅以快速的方式掃描輻射束254A，以產生覆蓋固定基底的輻射傘。
圖5繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具系統260的側視圖。在此實例中，靜電夾具系統260可包括以上進行一般性闡述的基底台202及照射源204。靜電夾具系統260可另外包括具有光學系統262的照射系統261，由於光學系統262包括針對從照射源204接收的輻射束提供掃描能力的元件，因此靜電夾具系統260與圖3所示實施例不同。掃描能力可由例如電動元件提供。根據各種實施例，可提供輻射264作為從初始束大小擴展而成的束。
根據本公開的各種實施例，光學系統262提供對輻射264的束掃描。在一些實施例中，在其中對基底112進行掃描的配置中，光學系統262還可對輻射進行掃描，以跟隨對基底112的掃描。舉例來說，照射源204及光學系統262可包括反射光學器件(例如UV鏡)，所述反射光學器件產生輻射264作為具有覆蓋基底112的寬度的束。光學系統262可進一步配置有掃描元件，其中當沿著Y軸以給定的速率掃描基底112時，在相同的方向上以相同的速率掃描輻射264，以使輻射264在任何情況下均覆蓋基底112。以此種方式，即使在掃描基底112時，射出到基底112的輻射264的寬度也不需要顯著大於基底寬度，因此對容納基底112 的室的其餘部分中的其他元件進行保護。
在其他實施例中，可將來自照射束的輻射提供為與基底112的寬度相比相對窄的束(例如雷射光束或高度準直的非相干光束)。此實施例由圖6中所示的靜電夾持系統270表示。可如前述實施例中一般對基底台202進行配置。在此實施例中，照射系統271包括產生窄的束的照射源272，所述窄的束被示出為至少沿著Y方向相對於基底112的寬度具有小得多的寬度。照射源272可為雷射源或準直非相干光源。在此實施例中，光學系統274可被提供有折射元件，以接收並傳送從照射源272發射的束作為被示出為輻射束276的窄的束且以提供平均均勻輻照的方式沿著例如Y方向掃描輻射束276，以覆蓋整個基底112。
在其中基底112保持固定的實施例中，光學系統274可因此僅以快速的方式掃描輻射束276，以產生覆蓋固定基底的輻射傘278。在其中例如還沿著Y軸對基底112進行掃描的其他實施例中，光學系統274可包括既快速地掃描穿過基底112的輻射束276又使輻射束276的平均位置與基底的移動同步地緩慢偏移的元件。以此種方式，輻射束276產生輻射傘278，輻射傘278的沿著Y軸的尺寸與基底的沿著Y軸的尺寸緊密對應或匹配，且輻射傘278的位置被佈置成使得輻射傘278在不延伸超出基底112之外的同時上覆在整個基底112上或基底112的期望部分上。更一般來說，靜電夾持系統270可包括同步元件，以將光學透鏡的移動與基底台掃描器的移動同步(以雙箭頭示出)，使得輻射束在對 基底112的掃描期間保持與基底112的前側對準。在圖7A中示出其中提供輻射束作為經掃描的窄的束的另一實施例。此實施例由靜電夾持系統280表示，其中可如前述實施例中一般對基底台202進行配置。在此實施例中，照射系統281可包括產生窄的束的照射源272，如以上針對圖6所述。在此實施例中，光學系統284可被提供有如下的元件：所述元件將從照射源272發射的束作為窄的束(被示出為輻射束286)進行反射且以提供平均均勻輻照的方式沿著例如Y方向掃描輻射束286，以覆蓋整個基底112。
在其中基底112保持固定的實施例中，光學系統284可因此僅以快速的方式掃描輻射束286(例如使鏡快速地移動或旋轉)，以產生覆蓋固定基底的輻射傘288。在其中還例如沿著Y軸掃描基底112的其他實施例中，光學系統284可包括既快速地掃描穿過基底112的輻射束286又使輻射束286的平均位置與基底的移動同步地緩慢偏移的元件。以此種方式，輻射束286產生輻射傘288，輻射傘288的沿著Y軸的尺寸與基底的沿著Y軸的尺寸緊密對應或匹配，且輻射傘288的位置被佈置成使得輻射傘288在不延伸超出基底112之外的同時上覆在整個基底112上或基底112的期望部分上。
在其中光學系統將輻射作為經掃描的窄的輻射束提供到基底112的不同實施例中，經掃描輻射束可在基底112的平面內(此意指在X-Y平面內，如圖所示)被提供作為點束或帶狀束。圖7B示出其中將輻射束276或輻射束286提供作為沿著X軸伸長 的帶狀束的實施例。帶狀束可具有與基底112的沿著X軸的長度相當的長度尺寸，且因此可不沿著X軸被掃描，但僅沿著Y軸被掃描，以產生輻射傘278或輻射傘288。圖7C示出其中將輻射束276或輻射束286提供作為點束的實施例，與基底112的沿著X軸的寬度相比，所述點束具有相對較小的尺寸，且因此可沿著X軸及Y軸二者被掃描，以產生輻射傘278或輻射傘288。
在附加實施例中，靜電夾具系統可包括光學器件，所述光學器件將鏡元件與折射元件進行組合以將輻射束射出到基底。
圖8繪示出根據本公開各種實施例的再一靜電夾具裝置的側視圖。在此實施例中，繪示出包括前面闡述的基底台的靜電夾具系統290。與前面闡述的實施例不同，靜電夾具系統290包括包含多個照射源的照射系統291。在圖8所示實施例中包括兩個不同的照射源(被示出為照射源204A與照射源204B)，其中每一照射源可與前面闡述的照射源204相似地配置。然而，在其他實施例中，可採用多於兩個的照射源。在圖8所示配置中，照射系統291包括光學系統292，光學系統292被佈置成使用鏡系統292A及鏡系統292B的鏡配置將兩個輻射束射出到基底112，以對由照射源204A及照射源204B產生且分別被示出為輻射294A及輻射294B的輻射進行反射。在不同的變型中，光學系統292可與例如圖3、圖5或圖7A所示前述實施例相似地進行操作，在寬的束可被反射到基底112的情況下，較窄的束被反射到基底，且如上所述般提供輻射束的緩慢掃描或快的掃描。圖8所示配置提供的優 點在於與使用單個輻射束相比能夠更均勻地照射基底112。在其他實施例中，可將多個照射源耦合到相應的多個折射光學系統(與圖2、圖4及圖6所示配置相似)以將多個輻射束射出到基底112，或者可將多個照射源耦合到至少一個折射光學系統與至少一個鏡光學系統的組合。在例如包括基底台在內的其他元件及處理元件的配置可能會對其他元件的位置造成限制的情況下，此種實施例對於在給定的處理裝置內容置光學系統可為有用的。
將照射射出到基底的前表面的一個缺點是在基底的後表面上發生夾持的同時光載流子傾向於產生在前表面附近。對於高遷移率材料來說，由於載流子可快速地遍歷基底，因此光生電荷載流子在前表面附近的產生對於夾持基底來說不存在問題，但對於低遷移率材料(例如玻璃)來說，電荷載流子可能需要過長的時間到達晶片的後側。在本公開的進一步實施例中，照射系統可被佈置成將照射射出到基底的後側。
圖9繪示出根據本公開各種實施例的附加靜電夾具裝置的側視圖。在此實施例中，靜電夾持系統300被佈置有照射系統301，其中照射系統301的至少一部分嵌入在基底台302內。應注意，基底台302可與基底台202的前述實施例相似地進行配置，且可包括靜電夾具以及用於掃描基底台302的掃描元件。照射系統301可包括在X-Y平面內分佈在各種位置中的多個照射源(被示出為照射源304、照射源306及照射源308)。一般來說，可跨越基底台302以一維陣列或二維陣列分佈不同的照射源，其中基 底台包括面對基底112的開口，以在不具有阻礙的情況下將輻射直接傳送到包括基底112的後表面112B的後側。換句話說，基底台302與基底112之間的間隙可用作中空光導，使得例如UV光等輻射超出進入點之外。
儘管圖9所示實施例示出具有多個照射源的照射系統，然而在其他實施例中可採用單個照射源。圖10繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。在此實施例中，靜電夾持系統310被佈置有照射系統311，其中照射系統311的一部分嵌入在基底台312內且一部分位於基底台312之外。應注意，基底台312可與基底台202的前述實施例相似地進行配置且可包括靜電夾具以及用於掃描基底台312的掃描元件。照射系統311包括照射源314，所述源可僅表示一個照射源。照射源314耦合到延伸穿過基底台312的多個光導(light guide)(光導(optical guide))，使得輻射可被直接提供到基底112的後表面112B。一般而言，可跨越基底台312以一維陣列或二維陣列分佈不同的光導，其中基底台包括面對基底112的多個開口319，以在不具有阻礙的情況下將輻射直接傳送到基底112的後表面112B。為簡單起見，這些光導被示出為光導320、光導316及光導318。如圖所示，所述多個光導在遠端連接到照射源314且具有分別延伸穿過所述多個開口319的近端。
圖9及圖10所示前述實施例因此提供以均勻的方式將高能量輻射(例如UV輻射)直接耦合到基底的高效方式。
圖11繪示出根據本公開各種實施例的另一靜電夾具裝置的側視圖。在此實施例中，靜電夾具系統350包括基底台352，基底台352具有嵌入在基底台352內的照射系統351。應注意，基底台352可與基底台202的前述實施例相似地進行配置且可包括靜電夾具以及用於掃描基底台352的掃描元件。照射系統351包括嵌入在基底台352中的照射源354以及一組耦合光學器件(被示出為耦合光學器件356)，以接收來自照射源354的輻射並在對輻射358耦合的方向上輸出輻射358，以基底112的後表面112B。如圖11中所示，基底台352與基底112之間的間隙可充當中空光導。
儘管圖2到圖11所示前述實施例是針對靜電夾具進行闡述，然而在其他實施例中，可使用機械夾具來實施圖2到圖11所示照射系統。
圖12繪示出根據本公開各種實施例的再一靜電夾具裝置的側視圖。在此實施例中，靜電夾具系統360包括由照射源形成的照射系統361及設置在基底台362內的電極總成368，照射系統361被設置成將輻射366朝基底112的後側(參見後表面112B)射出。應注意，基底台362可被配置成包括靜電夾具以及用於掃描基底台362的掃描元件。與已知靜電夾具不同，包括靜電夾具元件在內的基底台元件可由對輻射366透明的材料形成。舉例來說，用於台元件及靜電夾具(包括透明台板本體)的介電材料以及射出到基底台362中的冷卻氣體可由對用於形成輻射366的UV 光透明的材料製成。
如圖12中所示，輻射366可形成覆蓋大部分基底112或整個基底112的寬的輻射束。在此實施例中，基底台362的靜電夾具部分(未單獨示出)包括電極總成368，電極總成368被佈置為金屬網格(metal screen)或金屬網(metal mesh)形式的一個或多個電極，其中金屬網格的透明度為高的。以此種方式，金屬網可充當用於靜電夾持的均勻電極系統，同時為由照射源364發射的UV輻射或其他高能量輻射提供高透明度。
在本公開的附加實施例中，靜電夾持系統(包括針對圖1A到圖12公開的那些實施例)或其變型可部署在基底處理系統中以對基底進行處理。在一些實施例中，在基底處理室中提供靜電夾持系統，使得基底可在被處理的同時被固持。圖13繪示出根據本公開各種實施例的一個此種處理系統的側視圖。如圖所示，處理系統380包括製程室382，製程室382可容納靜電夾持系統的各種元件，包括基底台385及照射系統391。在所示出的配置中，照射系統391包括進行前側照射的反射光學器件，而在其他實施例中，照射系統可基於進行前側照射的折射光學器件或者可基於後側照射，其中這些各種配置已針對圖1A到圖12進行詳細闡述。在此實例中，照射源388設置在基底台385外部。在不同的實施例中，照射源388可設置在製程室382內、部分地設置在製程室382內、或者設置在製程室382外部。在圖13所示實例中，照射源388將束射出到UV鏡392，UV鏡392對束進行反射以將輻射 396射出到基底112。照射源388、UV鏡392及基底112的幾何配置被佈置成確保由照射源388產生的源UV束被適當地擴展以覆蓋基底。與前述實施例中的一些實施例相似，可併入鏡驅動機構並將鏡驅動機構佈置成通過旋轉、平移或旋轉與平移來移動光學鏡，例如UV鏡392。如圖13的實施例中所示，掃描電動機390機械耦合到UV鏡392，以按照上述基底112的移動或掃描的方式對UV鏡392進行掃描。在一些實施方案中，使用耦合到UV鏡392及基底台394的控制系統398來控制對UV鏡392及基底台394的掃描，使得擴展的束(輻射396)以輻射396大部分或全部被基底112攔截的方式跟隨基底移動。因此，控制系統398可產生用於控制基底台394的掃描控制及位置感測信號以及用於控制掃描電動機390及UV鏡392的光學束掃描控制及位置感測信號。
提供輻射396的UV光子以產生足夠的移動電荷，使得基底即使具有高於2.5eV的高帶隙也可被基底台394內的靜電夾具(未單獨示出)充分夾持。
處理系統380還包括束產生元件384，以將離子束386射出到製程室382中。在通過將包括照射系統391及位於基底台394內的靜電夾具的靜電夾具系統的動作而將基底112固持就位的同時，離子束386可將離子植入到基底112中。與已知的離子植入系統不同，處理系統380可方便地植入到高電阻或絕緣基底中，其中基底仍然被靜電夾持到基底台。
儘管在圖13中所示的實施例中束產生元件384可表示用 於將離子束傳輸到基底的一系列束線元件，然而在其他實施例中，包括靜電夾持系統的前述實施例的製程系統可用於處理基底，以進行任何適合的製程(包括膜沉積、刻蝕、加熱等等)。
在本公開的各種實施例中，可使用控制系統398或相似的控制系統強化UV照射系統或高能量照射系統說明高電阻率基底的靜電夾持的能力。應注意，依據製程室的配置及照射源的能力而定，對基底的輻照可能需要與基底掃描及基底的電子夾持同步，以改善輻射的有效性。如前面所述，當使用掃描UV束照射基底時，控制系統398可將UV束掃描與基底台的掃描同步。圖15示出根據一些實施例的用於靜電夾持的示例性控制系統佈置400。在此實例中，控制器398A耦合到靜電夾持系統的各種元件。為簡單起見，示出在不使用任何光學元件的情況下將輻射404射出到基底112的前側的照射系統402。應注意，照射系統402可包括上述用於掃描輻射404的元件。靜電夾具406設置在基底台408中且包括AC電極系統410。電動機412耦合到基底台以對基底台408進行掃描。另外，AC電壓源414耦合到AC電極系統410，以向AC電極系統410的電極供應電壓信號(包括AC電壓)。控制器398A可耦合到照射系統402、電動機412以及AC電壓源414，以使這些元件的動作同步。舉例來說，可使用控制器398A將對基底112進行輻照的定時與對基底的電子激發(electrical excitation)同步。在一些實施方案中，可使用控制器398A射出AC電壓源414以提供給定的電壓波形，所述電壓波形的振幅、AC 頻率及上升時間被佈置成確保在AC電壓的相同半週期內可產生足夠的光載流子。給定電壓波形的細節可基於照射系統402產生的可用UV強度。
在特定實施例中，控制器398A可對靜電夾具406的電流夾持信號進行監控，以確定基底112的充電狀況。在一些實施例中，在開始進行基底夾持之前，也可使用夾持電流信號來感測晶片類型。
實例
照射源
根據一些實施例，照射系統106或其他前述照射源中的任一者可為可見光源。可見光源的這些實施例將尤其適合用於其中帶隙可低於近似2.5eV的低帶隙半導體基底(例如矽、III-V族化合物半導體、II-VI族化合物半導體)。
根據其他實施例，照射系統106或其他前述照射源中的任一者可為長的波長UV源，從而產生介於120nm到240nm的波長範圍(此意指近似3eV到4eV的能量範圍)內的輻射。UV輻射源的這些實施例將尤其適合用於寬頻隙半導體基底(例如碳化矽(SiC))。
根據進一步的實施例，照射系統106或其他前述照射源中的任一者可為VUV源，從而產生介於120nm到240nm或者低於120nm的波長範圍(此意指近似5eV到10eV或高於10eV的能量範圍)內的輻射。VUV輻射源的這些實施例將尤其適合用於 絕緣體基底(例如玻璃)。
在一些實例中，前述照射源中的任一者可為多波長源，其中可從單個照射源或從多個不同的照射源獲得寬的波長範圍。同一靜電夾具系統因此可採用具有多種波長的光源，其中針對具有最高能量帶隙的基底選擇最短波長源，而針對需要較少光子能量來橋接帶隙的基底可選擇具有較長波長及較高輻射通量的源，以實現較高的電導率。
儘管在一些實例中可採用雷射器來產生單波長輻射，然而在其他實例中，可使用非相干光源來產生由連續波長譜或離散波長譜進行表徵的輻射，其中功率高度集中在少量共振譜線(頻率)周圍。
在特定實例中，可使用濾波器進一步定制來自照射源的輸出波長譜。舉例來說，對於一些基底處理應用，使用UV敏感的粘合劑將矽晶片結合到玻璃基底。如果使用設置在照射源與基底之間的濾波器從照射源發射的輻射濾除對玻璃透明的較長波長，則接著可使用輻射的較短波長部分在不完全穿透過玻璃及損壞粘合劑的情況下在玻璃內產生光載流子。
適合的雷射源的非限制性實例包括產生波長低至191nm的二極體雷射器、其他固態雷射器、準分子雷射器(例如ArF、KrF、F2)、連續波雷射器、脈動雷射器等等。
適合的非相干源的實例包括氘燈、無極燈(包括線源或連續波長源)。氘燈源輸出譜的實例在圖19中示出，為清晰起見 省略某些細節。此種源的輸出可適合於在具有高於6eV左右的帶隙的絕緣體中產生電荷載流子。在表I中示出商業上可獲得的共振線源的一些實例，包括輻射源的類型及輻射波長。在表II中示出商業上可獲得的連續體源的一些實例。
Figure 110117509-A0305-02-0028-1
Figure 110117509-A0305-02-0028-2
在一個實例中，使用VUV氬連續體源作為照射源，以幫助玻璃或熔融矽石基底的靜電夾持。熔融矽石具有近似8eV的帶隙，此帶隙需要波長<150nm的光源來產生光載流子。圖18示出由玻璃基底產生的光電流隨著光子能量的變化。如圖所示，在低於8eV時不產生光電流，光子能量逐漸上升直到達到9eV，高於此能量時光電流迅速增加，在10eV或高於10eV時光電流達到 飽和。示出9.5eV下的參考虛線。在一個實施例中，可使用ArCM-LHP高功率氬連續體源，從而產生如圖17中所示的輸出譜。輸出譜是理想化的，從而省略某些小細節，同時示出氬發射譜的一般性特徵。如圖所示，峰值波長介於116nm與140nm之間的範圍內，其中寬發射譜的大部分積分強度位於低於近似133nm的波長(由虛線表示)處，相當於9.5eV或大於9.5eV的能量。此能量範圍與其中玻璃中的光電流產生顯著的能量範圍相匹配，如圖18中所示。此種源可以相對緊湊的佔用面積而在商業上獲得，以容易地貼合到共用的處理室。
UV鏡
在一個實例中，可使用具有MgF2塗層的鋁鏡作為UV鏡，以在UV範圍及VUV範圍中產生高反射率。基於此種材料的商業可獲得鏡可在從至少300nm低至120nm的波長範圍內產生高於約75%的反射率，從而提供初始UV束的高效反射率。此種高反射率將使用用於可見光鏡系統的眾所周知的方法來促進束擴展及轉向。
使用氬弧燈對玻璃基底進行AC夾持來實現靜電夾持：
如上所述，在不存在例如根據前述實施例產生的光載流子的情況下，當試圖對絕緣基底(介電基底)進行夾持時，靜電夾具(電子夾具)的夾具電極在整個介電質中建立電場。
使用以上所公開的前側照射，在絕緣基底的頂部處產生電荷載流子。在施加的電場的影響下，載流子朝基底的後表面(參 見圖1C)移動。此過程的結果是基底與電子夾具之間的間隙中的電場得到強化。在不產生電荷載流子的情況下，間隙中的電場近似為V/w，其中V是電極之間的電壓差且w是電極之間的間距。如果表面電荷層如圖1C中所示般完全顯影，則間隙中的電場近似為V/d，其中d是基底與電極之間的間隙及介電材料的介電厚度。此厚度通常比電極間距小得多。可容易地實現10倍到100倍的電場強化，此電場強化對應於夾持力的100倍到10,000倍的強化。因此，有用的目標是在足夠短的時間內建立足夠高的表面電荷密度，以實現增加的夾持力的潛在益處。舉例來說，為實現有效的AC夾持，電荷累積的時間需要比所施加的AC電壓的週期短得多。
在隨後的計算中，假設使用已知的ArCM-LHP燈作為產生如圖18中所示的輻射譜的照射源，其中所述燈可以高於約8eV的SiO2帶隙的電子能量傳遞6×1016光子/秒/球面度以及與固定角度
Figure 110117509-A0305-02-0030-3
對應的輸出角度2θ=45°。對於不同的輸出角度及光子通量，如所屬領域中的技術人員所理解的，可定量地調整計算。也可使用UV鏡將反射損失引入到所述燈輸出的束。此外，可假設擴展的束面積稍大於基底面積，所述情形也會降低束通量的利用率。假設鏡損失與基底外束損失一同導致可用束通量的50%損失。此假設指示基底上的1.45×1016光子/秒的光子通量或者300mm晶片的Φ=2×1013光子/秒/cm2。先前已通過實驗及數 值方法對光載流子在二氧化矽中的傳輸進行廣泛研究。光傳導是複雜的過程。傳導電流受以下因素的影響：光吸收率、量子良率、移動載流子的壽命(此壽命取決於重組速率及陷獲速率且對於電子及空穴來說可非常不同)、電子及空穴遷移率(此遷移率可能相差許多數量級)、絕緣體中的空間電荷累積以及跨越基底與電子夾具之間的介面的電荷轉移。因此，基於基本材料性質估測電流並非是適當可靠的，且相反，本文中的電流計算是基於實驗測量的光電流。在一個特定實例中，電子夾具被設計成使得在玻璃基底中實現5kV/mm的電場強度。已知研究的結果表明，在以上電場值下，在5×1011光子/秒/cm2的通量下將產生7.6×10-9A/cm2的傳導電流密度。在此實例中使用較高的燈強度(2×1013光子/秒/cm2)，將電流密度估測為J=3×10-7A/cm2。在目標夾持壓力為50torr的實驗條件下，產生此種夾持力所需的電荷密度由下式給出：
Figure 110117509-A0305-02-0031-4
因此，此實例中的特性充電時間由下式給出：
Figure 110117509-A0305-02-0031-5
此時間對於低頻率AC激發來說足夠快，例如具有1Hz到2Hz的頻率或500ms到1s的週期。應注意，對特性充電時間的此種估測是使用實際的電子夾具電子設計及商業上可獲得的VUV源對回應時間的數量級的估測。所述估測示出使用上述方法 實現對絕緣玻璃晶片進行實際AC夾持的可行性。在其他實例中，通過使用多個光源來增加VUV強度且優化電子夾具電子設計及增加電場，可將充電時間縮短到低於0.1秒。
對高電阻率Si晶片及SiC晶片的夾持
如上所述，商業上可獲得的HBR矽晶片可顯示100kOhm-cm範圍內的電阻率可用。對於SiC基底，已報告電阻率為109Ohm-cm。然而，在常用HBR半導體基底中產生光載流子的實際系統可採用UV光源，其中由於Si及SiC中的帶隙比SiO2中的帶隙小得多，因此主要能量輸出處於比SiO2基底的能量輸出稍長的波長(>250nm)。另外，與玻璃相比，結晶半導體(如Si及SiC)具有高的電子及空穴遷移率及較少的產生陷獲的缺陷，所述結構也有助於減少光載流子在電場下的渡越時間。因此，假定以上基於實驗的結果表明SiO2的充電時間為約0.1秒，對於HBR Si基底及HBR SiC基底來說可實現顯著小於此時間的充電時間，可使用本文中所公開的示例性照射源及夾具裝置來實現。
儘管前述實施例集中於使用高能量照射來實現對高電阻率基底的夾持強化，然而也可根據附加實施例強化解除夾持。換句話說，當使用靜電夾具夾持半導體基底或絕緣基底時，在基底將被解除夾持的情況下，可移除夾持電壓。根據上文所公開的實施例，為強化對基底的解除夾持，可通過暴露於照射源來產生光載流子。以此種方式，可加速先前建立的電場的衰減速率及某些電荷(例如中和殘餘靜電荷)的移除。此種強化可應用於具有相 對低的帶隙(例如在可見光範圍內)的“常規”半導體基底以及HBR半導體基底及絕緣體基底。
圖20示出示例性製程流程500。在方塊502處，在靜電夾具總成上提供基底。在一些實施例中，基底可為HBR半導體基底或絕緣基底。在方塊504處，對靜電夾具總成施加夾持電壓(例如DC電壓或AC電壓)。在方塊506處，在基底設置在靜電夾具總成上的同時將輻射射出到基底。輻射可由較HBR半導體基底或絕緣基底的帶隙大的能量進行表徵。可將輻射射出到基底的前表面或基底的兩個後表面。這樣一來，輻射可具有足夠的能量及足夠的強度，以在基底內產生電荷載流子，使得在施加夾持電壓時產生目標夾持力。
圖21示出根據附加實施例的另一製程流程550。在方塊552處，在靜電夾具總成上提供高帶隙基底。在方塊554處，在基底設置在靜電夾具總成上的同時將高能量輻射射出到基底。高能量輻射可具有高於基底的帶隙的能量，其中能量可足夠高於帶隙以在基底中產生電荷載流子。高能量輻射的非限制性實例包括UV輻射或VUV輻射。在方塊556處，對靜電夾持總成施加AC夾持電壓波形，所述AC夾持電壓波形由振幅、頻率及上升時間進行表徵。這樣一來，與高能量輻射結合的AC夾持電壓波形可被配置成產生足夠的光載流子，以在AC夾持電壓波形的半個週期期間建立目標夾持壓力。
圖22示出另一示例性製程流程600。在方塊602處，在 靜電夾具總成上提供高帶隙基底。在方塊604處，檢測夾持電流信號以確定高帶隙基底的基底類型。在方法606處，在基底設置在靜電夾具總成上的同時將高能量輻射射出到基底。在方塊608處，將AC夾持電壓波形從AC電源施加到靜電夾持總成。這樣一來，AC夾持電壓波形可由窄的高電壓脈動部分及較長持續時間的低電壓部分進行表徵，其中由高電壓脈動部分傳遞的最大電荷被限制成低於預定閾值。
圖23示出另一示例性製程流程650。在方塊652處，由靜電夾具總成將基底夾持到基底台。基底可為矽基底、碳化矽基底、玻璃基底或其他基底。基底可為低帶隙基底或高帶隙基底。在方塊654處，在基底位於基底臺上的同時對基底進行處理。所述處理可為任何適合的製程。在方塊656處，在處理結束時，將高能量輻射射出到基底，以移除靜電荷。高能量輻射可為高於基底的帶隙的能量。可在移除由靜電夾具總成產生的夾持電壓的同時施加高能量基底。
圖24示出另一示例性製程流程700。在方塊702處，使用結合高能量輻射的靜電夾具將基底夾持到基底台。高能量輻射可具有高於基底的帶隙的能量以及足以在基底中產生足夠產生目標夾持壓力的電荷載流子運動的強度。在方塊704處，在處理間隔期間在使用基底台的同時掃描基底。在方塊706處，將由基底進行的對基底的掃描與對輻射束的掃描同步。在一些變型中，輻射束可為覆蓋大部分基底的寬的束，其中對輻射束的掃描涉及以 與對基底的掃描相同的速率對寬的束進行掃描，以確保輻射束的大部分或全部被基底攔截。在一些變型中，輻射束可為覆蓋基底的窄的部分的窄的束，其中對輻射束的掃描涉及快速地來回掃描窄的束以覆蓋基底的目標部分，從而產生束傘或束包絡線，同時以與對基底的掃描相同的速率疊加較慢的掃描速率，以確保當基底移動時，束包絡線的大部分或全部被基底攔截。
儘管前述實施例集中於與基底夾持相關的應用，然而在進一步的實施例中，可應用裝置及技術來減少各種處理環境中的基底充電。在各種處理裝置(包括等離子體裝置、離子束裝置及其他裝置)中，帶電粒子(包括離子(離子物質)或電子)可作為處理物質來處理基底，其中在處理期間可在基底中進行充電。此種情形對於新型基底(例如SiC基底、絕緣體上矽(SOI)基底及玻璃基底)尤其敏銳，其中此種基底可在處理期間產生電荷，電荷不會因此種基底中的電荷載流子的低遷移率而被移除。
根據本公開的實施例，可在處理裝置中提供照射系統(例如針對圖1A到圖13及圖15公開的那些照射系統)，以利於在基底處理期間移除電荷。圖25繪示出用於對基底112進行處理的處理系統800的實施例。根據各種非限制性實施例，處理系統800可包括源806，以將例如離子束、電子束或等離子體等處理物質射出到基底112。僅出於例示目的，圖25所示實例示出被射出到基底112的處理束807。基底112可由基底固持器810支撐。在總的實施例中，例如當處理束807未覆蓋整個基底112時，沿著方向 808掃描基底，以暴露出基底112的整個前表面112A。如以上進行的一般性闡述，可提供照射系統106來將照射射出到基底112的主表面。根據一些實施例，基底112可為電絕緣體、高帶隙半導體或具有相對低的電荷遷移率的其他基底。舉例來說，在通過處理束807進行處理期間，基底112可傾向於在前表面112A上堆積電荷。照射系統106可被啟動以將輻射120射出到基底112，以減少或消除基底112上的電荷堆積且因此改善基底處理。
在一些實施例中，可遵循以下過程。在製程室802中提供基底112。當基底設置在製程室802中時，將輻射120從照射系統106射出到基底112。當基底設置在製程室802中時，對基底112進行處理，從而在處理束807內與照射系統106提供的輻射120分開地向基底112提供處理物質。根據特定實施例，輻射120的輻射能量的至少一部分等於或大於2.5eV，以產生高於給定基底的帶隙的能量。儘管輻射120與處理束807彼此同時被射出到基底，然而輻射120與處理束807的持續時間不需要相同，且可在啟動處理束807之前或之後啟動輻射120，且可在處理束807終止之前或之後終止輻射120。
本實施例提供至少以下優點。首先，已開發出實際方法來實現高電阻率基底的靜電夾持，其中已知的靜電夾持是不適合的。另一優點在於在其中照射源安裝在基底臺上的配置中，基底的照射不受基底移動(例如基底掃描)的影響。另一優點在於新穎電壓波形的應用可進一步強化靜電夾持製程。又一優點在於使 用光照射來強化靜電夾持也可用於強化解除夾持。另外，作為另一優點，照射可用於增加並控制基底溫度。
本公開的範圍不受本文中所述的具體實施例限制。實際上，通過以上說明及附圖，對所屬領域中的普通技術人員來說，除本文中所述實施例及修改之外，本公開的其他各種實施例及對本公開的各種修改也將顯而易見。因此，這些其他實施例及修改均旨在落於本公開的範圍內。此外，儘管在本文中已出於特定目的而在特定環境中在特定實施方案的上下文中闡述了本公開，然而所屬領域中的普通技術人員將認識到，本公開的效用並不僅限於此且可出於任何數目的目的而在任何數目的環境中有益地實施本公開。因此，應考慮到本文中所述本公開的全部範疇及精神來 理解以上所述的申請專利範圍。
100:靜電夾具系統
102:基底室
104:夾具裝置
106:照射系統
108:絕緣體部分
110:電極總成
112:基底
112A:前表面
112B:後表面
114:靜電夾具元件
120:輻射

Claims (20)

  1. 一種夾具裝置，包括：夾具，用於夾持基底，其中所述夾具被佈置成與所述基底的後側相對；以及照射系統，被設置成當所述基底設置在所述夾具上時將輻射射出到所述基底，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於或高於在所述基底中產生移動電荷的閾值能量，其中通過將所述輻射射出到所述基底來夾持所述基底或解除夾持所述基底，所述照射系統被設置成將所述輻射射出到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側，其中所述夾具包括電極總成，且所述基底經由所述照射系統射出的所述輻射以及來自所述電極總成的夾持電壓被所述夾具夾持。
  2. 根據請求項1所述的夾具裝置，還包括設置在所述照射系統與所述基底的所述前側之間的光學透鏡，所述光學透鏡被佈置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行折射以產生比所述第一束寬的第二束，其中所述第二束照射所述基底的整個所述前側。
  3. 根據請求項1所述的夾具裝置，還包括光學鏡，所述光學鏡被設置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行反射以產生比所述第一束寬的第二束，其中所述第二束照射所述基底的整個所述前側。
  4. 根據請求項3所述的夾具裝置，其中所述照射系統不佈置在與所述基底的所述前側的視線上。
  5. 根據請求項2所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底；透鏡驅動機構，被佈置成通過旋轉、平移、或旋轉與平移來移動所述光學透鏡；以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述透鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述光學透鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，所述第二束保持與所述基底的所述前側對準。
  6. 根據請求項3所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底；鏡驅動機構，被佈置成通過旋轉、平移、或旋轉與平移來移動所述光學鏡；以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述光學鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，所述第二束保持與所述基底的所述前側對準。
  7. 根據請求項1所述的夾具裝置，還包括：光學透鏡，設置在所述照射系統與所述基底的所述前側之間，所述光學透鏡被佈置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行折射以產生第二束；以及 透鏡驅動機構，被佈置成移動所述光學透鏡，以在所述基底的所述前側之上掃描所述第二束。
  8. 根據請求項7所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底；以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述透鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述光學透鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，以保持與所述基底的所述前側對準的方式掃描所述第二束。
  9. 根據請求項1所述的夾具裝置，還包括：光學鏡，被設置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行反射以產生第二束，其中所述第二束被反射到所述基底的所述前側；以及鏡驅動機構，被佈置成移動所述光學鏡，以在所述基底的所述前側之上掃描所述第二束。
  10. 根據請求項9所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底：以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述光學鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，以保持與所述基底的所述前側對準的方式掃描所述第二束。
  11. 根據請求項1所述的夾具裝置，其中所述照射系統包括朝所述基底的第一端設置的第一照射系統及朝所述基底的第二端設置的第二照射系統，所述夾具裝置還包括：第一光學透鏡，設置在所述第一照射系統與所述基底的所述前側之間，所述第一光學透鏡被佈置成從所述第一照射系統接收所述輻射作為第一束，並將所述輻射作為第二束射出到所述基底的所述前側；以及第二光學透鏡，設置在所述第二照射系統與所述基底的所述前側之間，所述第二光學透鏡被佈置成從所述第二照射系統接收所述輻射作為第三束，並將所述輻射作為第四束射出到所述基底的所述前側，其中所述第二束與所述第四束彼此交疊。
  12. 根據請求項11所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底；透鏡驅動機構，被佈置成通過旋轉、平移、或旋轉與平移來移動所述第一光學透鏡及所述第二光學透鏡；以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述透鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述第一光學透鏡的移動、所述第二光學透鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，所述第二束及所述第四束保持與所述基底的所述前側對準。
  13. 根據請求項1所述的夾具裝置，其中所述照射系統包括朝所述基底的第一端設置的第一照射源及朝所述基底的第二端設置的第二照射源，所述夾具裝置還包括：第一光學鏡，被設置成從所述第一照射源接收所述輻射作為第一束，並將所述輻射作為第二束射出到所述基底的表面；第二光學鏡，被設置成從所述第二照射源接收所述輻射作為第三束，並將所述輻射作為第四束射出到所述基底的所述前側，其中所述第二束與所述第四束彼此交疊。
  14. 根據請求項13所述的夾具裝置，還包括：基底台掃描器，被佈置成沿著掃描方向掃描所述基底；透鏡驅動機構，被佈置成通過旋轉、平移、或旋轉與平移來移動所述第一光學鏡及所述第二光學鏡；以及控制器，耦合到所述基底台掃描器及所述透鏡驅動機構且包括同步元件，以將所述第一光學鏡的移動、所述第二光學鏡的移動與所述基底台掃描器的移動同步，其中在對所述基底進行掃描期間，所述第二束及所述第四束保持與所述基底的所述前側對準。
  15. 根據請求項1所述的夾具裝置，所述照射系統包括產生高於2.5eV的輻射能量的照射源。
  16. 根據請求項1所述的夾具裝置，其中所述夾具包括靜電夾具。
  17. 一種基底處理系統，包括：製程室； 靜電夾具，設置在所述製程室中，所述靜電夾具用於夾持基底，其中所述靜電夾具被佈置成與所述基底的後側相對；以及照射系統，被設置成當所述基底設置在所述靜電夾具上時將輻射射出到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於或高於2.5eV，其中通過將所述輻射射出到所述基底來夾持所述基底或解除夾持所述基底，其中所述靜電夾具包括電極總成，且所述基底經由所述照射系統射出的所述輻射以及來自所述電極總成的夾持電壓被所述靜電夾具夾持。
  18. 根據請求項17所述的基底處理系統，還包括設置在所述照射系統與所述基底的所述前側之間的光學透鏡，所述光學透鏡被佈置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行折射以產生比所述第一束寬的第二束，其中所述第二束照射所述基底的整個所述前側。
  19. 根據請求項17所述的基底處理系統，還包括光學鏡，所述光學鏡被設置成從所述照射系統接收所述輻射作為第一束並對所述輻射進行反射以產生比所述第一束寬的第二束，其中所述第二束照射所述基底的整個所述前側。
  20. 一種離子植入系統，包括：一組束線元件，用於產生離子束並將所述離子束射出到基底； 靜電夾具，用於夾持所述基底，其中所述靜電夾具被佈置成與所述基底的後側相對；以及照射系統，被設置成當所述基底設置在所述靜電夾具上時將輻射射到所述基底的與所述基底的所述後側相對的前側，其中所述輻射包含輻射能量，所述輻射能量等於2.5eV，其中通過將所述輻射射出到所述基底來夾持所述基底或解除夾持所述基底，其中所述靜電夾具包括電極總成，且所述基底經由所述照射系統射出的所述輻射以及來自所述電極總成的夾持電壓被所述靜電夾具夾持。
TW110117509A 2020-05-21 2021-05-14 夾具裝置、基底處理系統以及離子植入系統 TWI827928B (zh)

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