TWI844594B - 用於半導體處理設備之藉由沖洗氣體稀釋及真空減少氣體凝結在腔壁上 - Google Patents

用於半導體處理設備之藉由沖洗氣體稀釋及真空減少氣體凝結在腔壁上 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於加熱腔室中之一工件之系統、方法及裝置，其提供大體上圍封一腔室容積的一或多個表面。真空及沖洗氣體接口與該腔室容積流體連通。一加熱器裝置將一工件支撐件上之該工件選擇性地加熱至一預定溫度，且在該腔室容積內產生一除氣材料。一真空閥在一真空源與該真空接口之間提供選擇性流體連通。一沖洗氣體閥在用於一沖洗氣體之一沖洗氣體源與該沖洗氣體接口之間提供選擇性流體連通。一控制器控制該真空及沖洗氣體閥以在加熱該工件的同時於一預定壓力下使該沖洗氣體自該沖洗氣體接口選擇性地流動至該真空接口，由此移除該除氣材料且防止該除氣材料凝結在該腔室表面上。

Description

用於半導體處理設備之藉由沖洗氣體稀釋及真空減少氣體凝結在腔壁上
相關申請之參考
本申請案主張2019年1月4日提交之標題為「REDUCTION OF CONDENSED GASES ON CHAMBER WALLS VIA PURGE GAS DILUTION AND EVACUATION FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING EQUIPMENT」之美國申請案第16/240,071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工件處理系統及用於處理工件之方法，且更特定言之，係關於用於減少除氣材料(outgas material)凝結在具有熱夾盤之腔室中的系統、裝置及方法。
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，通常考慮三 種溫度方案：冷植入，其中工件處之處理溫度維持在低於室溫之溫度；熱植入，其中工件處之處理溫度維持在通常範圍介於100℃至600℃的高溫下；以及所謂的準室溫植入，其中工件處之處理溫度維持在稍微高於室溫但低於用於高溫植入中使用之溫度的溫度下，其中準室溫植入溫度通常範圍介於50℃至100℃。
舉例而言，熱植入變得較普通，其中處理溫度通常藉由亦稱作經加熱夾盤之專用高溫靜電夾盤(electrostatic chuck；ESC)達成。經加熱夾盤在植入期間將工件固持或夾持至其表面。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及工件加熱至處理溫度(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。通常，經由將能量輻射至背景中的腔室表面來冷卻高溫ESC。
本發明藉由提供用於減輕與加熱工件相關聯之除氣材料凝結在腔室中之系統、裝置及方法來克服先前技術之侷限性。本發明之各個態樣提供優於習知系統及方法之優勢，其中特定優勢提供於利用熱夾盤之經加熱離子植入系統中。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。其既不意欲識別本發明之關鍵或至關重要之要素，亦不劃定本發明之範圍。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。
根據本發明之一態樣，提供一種工件處理系統，其包含具有大體上圍封腔室容積之一或多個表面的腔室。舉例而言，腔室包含與腔室容積流體連通之真空接口及沖洗氣體接口。工件支撐件安置在腔室內，其中工件支撐件經組態以選擇性地支撐工件。在一個實例中，加熱器裝置經組態以將工件選擇性地加熱至預定溫度。舉例而言，加熱工件在腔室容積內產生除氣材料。
舉例而言，提供真空源及真空閥，其中真空閥經組態以在真空源與真空接口之間提供選擇性流體連通。進一步提供沖洗氣體源，該沖洗氣體源具有與其相關聯之沖洗氣體，其中沖洗氣體閥經組態以在沖洗氣體源與沖洗氣體接口之間提供選擇性流體連通。舉例而言，沖洗氣體可包含惰性氣體或由惰性氣體組成。
根據一個實例，進一步提供控制器，且該控制器經組態以控制真空閥及沖洗氣體閥，以在加熱工件的同時於預定壓力(例如大致為大氣壓力)下使沖洗氣體自沖洗氣體接口選擇性地流動至真空接口。因此，在維持預定壓力時，可在加熱工件的同時大體上自腔室容積抽空除氣材料，由此大體上防止除氣材料凝結在一或多個腔室表面上。
在一個實例中，第一負載鎖定閥可操作地耦接至腔室且經組態以在腔室容積與第一環境之間提供選擇性流體連通。舉例而言，第一負載鎖定閥經進一步組態以在腔室容積與第一環境之間選擇性地傳遞工件。此外，第二負載鎖定閥能夠可操作地耦接至腔室，其中第二負載鎖定閥例如經組態以在腔室容積與第二環境之間提供選擇性流體連通。舉例而言，第二負載鎖定閥經進一步組態以在腔室容積與第二第一環境之間選擇性地傳遞工件。
舉例而言，控制器可經進一步組態以選擇性地打開及關閉第一負載鎖定閥，藉此將腔室容積與第一環境選擇性地隔離。控制器可經進一步組態以選擇性地打開及關閉第二負載鎖定閥，藉此將腔室容積與第二環境選擇性地隔離。舉例而言，第一環境可包含處於大氣壓力下之大氣環境。舉例而言，第二環境可包含處於真空壓力下之真空環境。
結合控制真空閥及沖洗氣體閥，控制器例如可經進一步組態以在第二負載鎖定閥將腔室容積與第二環境隔離的同時使沖洗氣體自沖洗氣體接口流動至真空接口。在另一實例中，控制器經組態以在第二負載鎖定閥將腔室容 積與第二環境隔離且第一負載鎖定閥將腔室容積與第一環境隔離的同時使沖洗氣體自沖洗氣體接口流動至真空接口。
根據另一實例，控制器可經組態在加熱工件的同時打開沖洗氣體閥及真空閥，藉此進一步同時地於預定壓力下使沖洗氣體自沖洗氣體接口流動至真空接口。舉例而言，沖洗氣體閥可包含沖洗氣體調節器。在另一實例中，真空閥可包含真空調節器。在一個態樣中，沖洗氣體調節器及真空調節器可經組態以在沖洗氣體自沖洗氣體接口流動至真空接口時提供預定壓力。舉例而言，控制器可經進一步組態以控制沖洗氣體調節器及真空調節器中之一或多者，藉此控制預定壓力。在另一實例中，沖洗氣體調節器及真空調節器中之一或多者包含手動調節器。
根據另一態樣，可提供溫度量測裝置，其中溫度量測裝置可經組態以判定工件之經量測溫度。舉例而言，控制器可經進一步組態以至少部分地基於工件之經量測溫度來控制真空閥及沖洗氣體閥。在另一實例中，控制器可經進一步組態以至少部分地基於預定時間來控制真空閥及沖洗氣體閥。
根據另一實例，工件支撐件包含加熱壓板，該加熱壓板具有經組態以接觸工件之背側的支撐表面，其中該加熱壓板大體上界定加熱器裝置。舉例而言，工件支撐件可包含一或多個接腳，該一或多個接腳經組態以使工件選擇性地升高及降低至與其相關聯之支撐表面上。在另一實例中，加熱器裝置包含熱燈、紅外加熱器及電阻性加熱器中之一或多者。
根據另一例示性態樣，本發明提供一種負載鎖定裝置，其包含具有大體上界定腔室容積之一或多個腔室表面的腔室。舉例而言，加熱壓板安置於腔室容積內且經組態以選擇性地支撐及加熱工件，其中加熱該工件產生除氣材料。舉例而言，真空閥提供與腔室容積及真空源的選擇性流體連通。舉例而言，沖洗氣體閥提供與腔室容積及用於沖洗氣體之沖洗氣體源的選擇性流體連 通。在一個實例中，控制器經組態以控制真空閥及沖洗氣體閥，以在加熱工件的同時於預定壓力下使腔室容積內之沖洗氣體自沖洗氣體源選擇性地流動至真空源。因此，自腔室容積大體上抽空除氣材料，由此大體上防止除氣材料凝結在一或多個腔室表面上。
根據本發明之又一例示性態樣，提供一種用於減輕工件之除氣凝結之方法。舉例而言，方法包含在具有大體上界定腔室容積之一或多個腔室表面之腔室中加熱工件，其中自工件產生除氣材料。在加熱工件的同時，沖洗氣體於預定壓力下在腔室容積內流動。此外，在沖洗氣體流動的同時自腔室容積抽空沖洗氣體，其中維持預定壓力，且其中大體上自腔室容積抽空除氣材料。
以上概述僅意欲給出本發明之一些具體實例之一些特徵的簡要綜述，且其他具體實例可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。特定言之，此概述不應被解釋為限制本申請案之範疇。因此，為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具體實例。然而，此等具體實例指示可採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:離子植入裝置
102:端子
104:射束線總成
106:終端站
108:離子源
110:電源
112:離子束
114:質量分析裝置
116:孔口
118:工件
120:熱夾盤
122:處理腔室
124:真空腔室
126:處理環境
128:真空源
130:經加熱夾盤
132:大氣環境
134:加熱系統
136:加熱器
138A:腔室
138B:腔室
152:預加熱裝置
160:冷卻裝置
162:冷凍的工件支撐件
170:控制器
172:泵及排氣口
174A:大氣門
174B:大氣門
176A:真空門
176B:真空門
178A:工件轉移裝置
178B:工件轉移裝置
180A:前開式單元閘
180B:前開式單元閘
182:腔壁
200:負載鎖定裝置
202:腔室
204:表面
206:腔室容積
207:腔壁
208:真空接口
210:沖洗氣體接口
211:工件支撐件
212:工件
214:加熱器裝置
216:經加熱壓板
218:支撐表面
220:背側
222:電阻性加熱器元件
224:輻射元件
226:接腳
228:真空源/真空泵
230:真空閥
232:沖洗氣體源
234:沖洗氣體閥
236A:腔壁
236B:腔壁
238:流動
240:第一負載鎖定閥
242:第一環境
244:第二負載鎖定閥
246:第二環境
248:沖洗氣體調節器
250:真空調節器
254A:慢速粗閥
254B:快速粗閥
260:腔壁加熱器
300:方法
302:動作
304:動作
306:動作
400:基於處理器之系統
402:處理單元
404:中央處理單元(CPU)
406:記憶體
408:大容量儲存器件
410:匯流排
412:視訊配接器
414:I/O介面
416:網路介面
418:顯示器
420:輸入/輸出器件
422:區域網路或廣域網路(LAN/WAN)
[圖1]說明根據本發明之一態樣之例示性經加熱離子植入系統之方塊圖。
[圖2]為根據本發明之一態樣之例示性腔室之示意圖。
[圖3]為根據本發明之一態樣之腔室之簡化側視圖。
[圖4]為根據本發明之一態樣之具有經加熱壁之腔室之簡化側視圖。
[圖5]為說明根據本發明之另一例示性態樣之用於減輕釋氣(outgasses)之 凝結的例示性方法之方塊圖。
[圖6]為說明根據另一態樣之例示性控制系統之方塊圖。
本發明大體上係關於半導體處理系統及方法，且更特定言之，係關於用於離子植入系統之腔室，其中腔室經組態以控制工件之溫度。舉例而言，腔室包含負載鎖定腔室，其經組態以減輕除氣材料自與工件之加熱相關聯之工件的凝結。
因此，現將參看圖式描述本發明，在圖式中，類似參考標號始終可用以指類似元件。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，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易知，本發明可在無此等特定細節之情況下實踐。
經加熱離子植入製程可將工件加熱至在100℃至600℃或更高之範圍內之處理溫度。舉例而言，處理溫度可在植入期間達成且維持在支撐工件之靜電夾盤處。根據本發明之各種態樣，圖1說明例示性離子植入系統100。本實例中之離子植入系統100包含例示性離子植入裝置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。舉例而言，離子植入裝置101包含端子102、射束線總成104及終端站106。
一般而言，將端子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。本實例中之離子束112經導引穿過質量分析裝置114，且朝向終端站106穿出孔口116。在終端站106中，離子束112轟擊工件118(例如基板，諸如矽晶圓、顯示面板等)，該工件118選擇性地夾持或安裝至熱夾盤120。舉例而言，熱夾盤120可包含靜電夾盤(ESC)或機械夾具 夾盤，其中該熱夾盤經組態以選擇性地控制工件118之溫度。一旦嵌入至工件118之晶格中，所植入之離子便改變工件之物理及/或化學屬性。鑒於此，離子植入係用於半導體器件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、掃描束或導引離子朝向末端站106之任何其他形式，且所有該等形式係預期落在本發明之範疇內。
根據一個例示性態樣，終端站106包含處理腔室122，諸如真空腔室124，其中處理環境126與該處理腔室相關聯。處理環境126大體上存在於處理腔室122內，且在一個實例中，包含藉由耦接至處理腔室且經組態以實質上抽空該處理腔室之真空源128(例如真空泵)產生之真空。
在一個實例中，離子植入裝置101經組態以提供高溫離子植入，其中將工件118加熱至處理溫度(例如大致為100℃至600℃或更高)。因此，在本實例中，熱夾盤120包含經加熱夾盤130，其中經加熱夾盤經組態以支撐且持留工件118，同時在工件暴露於離子束112之前、期間及/或之後在處理腔室122內進一步加熱工件118。
舉例而言，經加熱夾盤130包含靜電夾盤(ESC)，其經組態以將工件118加熱至顯著大於周圍環境或外部環境132(例如亦稱作「大氣環境」)之環境或大氣溫度的處理溫度。可進一步提供加熱系統134，其中加熱系統經組態以將經加熱夾盤130且又將於其上駐存之工件118加熱至所要處理溫度。舉例而言，加熱系統134經組態以藉由安置於經加熱夾盤130內之一或多個加熱器136選擇性地加熱工件118。在一個替代方案中，加熱系統134包含輻射熱源，諸如經組態以選擇性地加熱工件之一或多個鹵素燈、發光二極體及紅外熱器件。
對於一些高溫植入，可允許工件118「浸泡」於處理環境126之真空內的經加熱夾盤130上，直至達至所要溫度為止。替代地，為了增加穿過離子 植入系統100之循環時間，可在可操作地耦接至處理腔室122之一或多個腔室138A、138B(例如一或多個負載鎖定腔室)中預加熱工件118。
取決於工具架構、製程及所要產量或其他因素，可藉由安置於例如腔室138A內之預加熱裝置152將工件118預加熱至第一溫度。在一個實例中，第一溫度與處理溫度相等或低於處理溫度，由此允許真空腔室124內部之經加熱夾盤130上的最終熱均衡。此情境允許工件118在轉移至處理腔室122期間失去一些熱量，其中對經加熱夾盤130執行最終加熱至處理溫度。替代地，工件118可藉由預加熱裝置152預加熱至第一溫度，其中第一溫度高於處理溫度。因此，第一溫度可經最佳化，使得工件118在轉移至處理腔室122期間之冷卻允許工件在其夾持至經加熱夾盤130上時處於所要處理溫度。
為了準確地控制及/或加速熱回應且啟用額外的熱傳遞機構，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之間的控壓式氣體界面(亦稱作「背側氣體」)達成。舉例而言，背側氣體之壓力大體上受經加熱夾盤130之靜電力限制，且可大體上保持在5托至20托之範圍內。在一個實例中，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)，且因此，此壓力狀態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入過渡及分子氣體狀態。
根據本發明之另一態樣，腔室138B包含冷卻裝置160，其經組態以在工件118在離子植入期間植入有離子之後安置於腔室138B內時冷卻工件。舉例而言，冷卻裝置160可包含冷凍的工件支撐件162，其中冷凍的工件支撐件經組態以藉由熱傳導主動地冷卻駐存於其上之工件118。舉例而言，冷凍的工件支撐件162包含冷板，該冷板具有穿過其之一或多個冷卻通道，其中穿過冷卻通道之冷卻流體實質上冷卻駐存於冷板之表面上之工件118。冷凍的工件支撐件162 可包含其他冷卻機構，諸如帕耳帖冷卻器(Peltier cooler)或所屬技術領域中具有通常知識者已知的其他冷卻機構。
根據另一例示性態樣，進一步提供控制器170，且該控制器經組態以選擇性地啟動加熱系統134、預加熱裝置152及冷卻裝置中之一或多者，以選擇性地加熱或冷卻分別駐存於其上之工件118。舉例而言，控制器170可經組態以：藉由預加熱裝置152加熱腔室138A中之工件118；藉由經加熱夾盤130及加熱系統134在處理腔室122中將工件加熱至預定溫度；藉由離子植入裝置101將離子植入至工件中；藉由冷卻裝置160冷卻腔室138B中之工件；及藉由對泵及排氣口172、各別腔室138A、138B之各別大氣門174A、174B及真空門176A、176B及工件轉移裝置178A、178B之控制而在大氣環境132與處理環境126之間選擇性地轉移工件。
在一個實例中，工件118可進一步遞送至處理腔室122及可自處理腔室122進一步遞送，使得工件藉由工件轉移裝置178A在選定前開式單元閘(front opening unified pod；FOUP)180A、180B與腔室138A、138B之間轉移，且藉由工件轉移裝置178B進一步在腔室138A、138B與經加熱夾盤130之間轉移。舉例而言，控制器170經進一步組態以藉由對工件轉移裝置178A、178B之控制而在FOUP 180A、180B，腔室138A、138B與經加熱夾盤130之間選擇性地轉移工件。
本發明瞭解：在遞送至處理腔室122之前，工件118可能已經歷先前處理，其中工件可包含可已經沈積或以其他方式形成於工件上之一或多種材料(例如光阻層或其他材料)。舉例而言，在藉由腔室138A中之預加熱裝置152加熱工件118期間，可進行除氣，其中形成、沈積或以其他方式駐存於工件上之材料可自固態轉換至各種氣體。缺少本發明中提供之防範措施，此類氣體可傾向於凝結及積聚在腔壁182及/或腔室138A內之其他組件上，該等組件可實質上 比工件118之第一溫度更冷。同樣，由於缺少防範措施，凝結材料之此種積聚可導致高成本的生產停工時間、產品污染及顆粒層級升高。
針對大部分材料，諸如可形成於工件118上之材料，更高的溫度可導致更大程度的除氣。舉例而言，每一材料可具有與其相關聯之各別蒸氣與溫度曲線，其中除氣量(界定除氣材料)隨著材料溫度升高而增加。當除氣材料與相對較冷的表面接觸時，除氣材料在表面之溫度降低至低於蒸氣與溫度曲線時將傾向於凝結在表面上，由此在表面上返回至固態。
當在殼體內(諸如腔室138A內之預加熱站152中)進行工件118之此類加熱時，除氣材料大體上分散於封閉腔室內。舉例而言，在習知殼體中，除氣材料可凝結在一或多個表面(例如在室溫下凝結於殼體之鋁壁上)，且可導致材料積聚或塗覆在殼體之表面上。隨著更多材料凝結，傾向於形成材料之塗覆，其中自表面之材料之後續剝落或剝離可導致對工件或系統中之其他處之顆粒污染。因此，頻繁的預防性維護，諸如對殼體之壁進行之刮擦或其他清潔，可導致生產率損失及/或高成本且困難的清潔過程。
本發明涵蓋一般防止或減輕材料凝結在腔壁182上，藉此減小預防性維護之頻率且提高系統100之生產率。舉例而言，如圖2中所說明，提供負載鎖定裝置200，其中提供腔室202，諸如圖1之腔室138A。舉例而言，圖2之腔室202具有大體上圍封腔室容積206之一或多個表面204。舉例而言，由大體上圍封腔室容積206之一或多個腔壁207界定一或多個表面204。舉例而言，腔室202，包含真空接口208及沖洗氣體接口210，其中真空接口及沖洗氣體接口與腔室容積206流體連通。
根據一個實例，工件支撐件211安置在腔室200內，且經組態以在腔室內選擇性地支撐工件212。舉例而言，進一步提供加熱器裝置214，且該加熱器裝置214經組態以將工件212選擇性地加熱至預定溫度。在一個實例中，工 件支撐件211包含經加熱壓板216，其具有經組態以接觸工件212之背側220的支撐表面218，如圖3中所說明。在一個實例中，經加熱壓板216大體上界定加熱器裝置214。舉例而言，加熱器裝置214可包含嵌入於經加熱壓板216內之一或多個電阻性加熱器元件222，其中一或多個電阻性加熱器元件經組態以藉由經由經加熱壓板之傳導而選擇性地加熱工件212。在其他實例中，加熱器裝置214可替代地或另外包含一或多個輻射元件224，諸如熱燈、紅外加熱器或其他加熱器元件。應注意，在一些實例中，可省略一或多個輻射元件224，其中經加熱壓板216為唯一加熱器裝置214。在另一實例中，工件支撐件211可包含一或多個接腳226，如圖2中所說明，其中一或多個接腳經組態以使工件212選擇性地升高及降低至支撐表面218上。
根據本發明，應理解，加熱工件212可在腔室容積206內產生除氣材料，如上文所描述。相應，本發明有利地提供真空源228(例如真空泵)，其中真空閥230經組態以在真空源與真空接口208之間提供選擇性流體連通。此外，進一步提供具有沖洗氣體(例如惰性氣體，諸如氮氣)之沖洗氣體源232，其中沖洗氣體閥234經組態以在沖洗氣體源與沖洗氣體接口210之間提供選擇性流體連通。
根據一個實例，控制器(例如圖1之控制器170)經進一步組態以在藉由加熱器裝置214加熱工件212的同時控制真空閥230及沖洗氣體閥234以於預定壓力下使沖洗氣體自沖洗氣體接口210選擇性地流動至真空接口208。因此，可自腔室容積206有利地抽空與工件212之加熱相關聯之除氣材料，由此大體上防止或以其他方式減輕除氣材料凝結在一或多個腔室表面204上。較佳地，真空接口208及沖洗氣體接口210大體上安置為相對於腔室202彼此相對，諸如安置在相對腔壁236A、236B上，其中流動(藉由箭頭238示出)大體上經過工件212，由此有利地經由真空接口208抽空除氣材料。
在一個實例中，藉由真空源228大體上抽空腔室202，同時並行地將沖洗氣體自沖洗氣體源232引入至腔室中，其中在腔室容積206內有利地維持預定壓力。舉例而言，預定壓力大致為大氣壓力，其中可針對工件212之預加熱達成有利熱傳遞，由此提供足夠的工件產量。此外，與腔室202之抽空同時進行之沖洗氣體之引入大體上稀釋除氣材料且實質上自腔室容積206抽空除氣材料，由此大體上防止除氣材料凝結及/或積聚在一或多個腔室表面204上。
根據另一實例，如圖2中所說明，腔室202包含第一負載鎖定閥240，其可操作地耦接至腔室且經組態以在腔室容積206與第一環境242(諸如圖1之大氣環境132)之間提供選擇性流體連通。舉例而言，圖2之第一負載鎖定閥240經進一步組態以在腔室容積206與第一環境242之間選擇性地傳遞工件212，如上文所論述。舉例而言，第二負載鎖定閥244進一步可操作地耦接至腔室202且經組態以在腔室容積206與第二環境246(例如真空環境，諸如圖1之處理環境126)之間提供選擇性流體連通。舉例而言，圖2之第二負載鎖定閥244經進一步組態以在腔室容積206與第二環境246之間選擇性地傳遞工件212。
舉例而言，圖1之控制器170經進一步組態以選擇性地打開及關閉圖2之第一負載鎖定閥240，藉此將腔室容積206與第一環境242選擇性地隔離。在另一實例中，圖1之控制器170經進一步組態以選擇性地打開及關閉第二負載鎖定閥244，藉此將腔室容積206與第二環境246選擇性地隔離。舉例而言，圖1之控制器170可經進一步組態以在第二負載鎖定閥244將腔室容積206與第二環境246隔離以及第一負載鎖定閥240將腔室容積與第一環境242隔離中之一或多者的同時使沖洗氣體自圖2之沖洗氣體接口210流動至真空接口208。圖1之控制器170可進一步經組態以在藉由加熱器裝置214加熱工件212的同時打開圖2之沖洗氣體閥234及真空閥230，藉此於預定壓力下進一步同時地使沖洗氣體自沖洗氣體接口210流動至真空接口208。
根據另一實例，沖洗氣體閥234可進一步包含沖洗氣體調節器248。另外地或視情況，真空閥230可進一步包含空調節器250。因此，沖洗氣體調節器248及真空調節器250例如可經組態以在沖洗氣體自沖洗氣體接口210流動至真空接口208時提供預定壓力。根據另一實例，圖1之控制器170可經進一步組態以控制圖2之沖洗氣體調節器248及真空調節器250中之一或多者，藉此控制預定壓力。替代地，沖洗氣體調節器248及真空調節器250中之一或多者可包含手動調節器，其中可手動地控制與其相關聯之壓力。
根據又一實例，可提供溫度量測裝置252，且該溫度量測裝置252經組態以判定或界定工件212之經量測溫度。因此，圖1之控制器170可經進一步組態以至少部分地基於工件212之經量測溫度來控制圖2之真空閥230及沖洗氣體閥234。在一個實例中，將初始地處於室溫下之工件212置放於腔室202中，其中在腔室內加熱工件直至經量測溫度符合所要預加熱溫度為止。
在另一實例中，圖1之控制器170經進一步組態以至少部分地基於預定時間來控制真空閥230及沖洗氣體閥234，該預定時間諸如「浸泡時間」，在該預定時間期間，藉由加熱器裝置214加熱工件212。
因此，本發明有利地提供一種使與工件212之加熱相關聯之除氣材料之凝結最小化的有效解決方案。舉例而言，在預定時間(例如10秒)期間，加熱工件212，且大體上用沖洗氣體稀釋除氣氣體且藉由利用真空源228(例如粗泵)提供之真空壓力自腔室202抽空該除氣氣體。舉例而言，本發明預期沖洗氣體自沖洗氣體源232之流動238與藉由真空源228提供之真空壓力保持平衡。舉例而言，可進一步藉由真空源228提供兩種真空方案，其中可獲得快速真空及慢速真空。
舉例而言，可藉由真空源228提供慢速(粗)真空，其中慢速真空經組態以使與沖洗氣體源232相關聯之沖洗氣體壓力及與真空源228相關聯之 真空壓力保持平衡(例如大體上均衡)。舉例而言，可控制沖洗氣體調節器248在腔室202內維持大體上恆定壓力(例如大氣壓力)。
在一個實例中，沖洗氣體壓力大致為37.5psi，以在腔室202內維持大致大氣壓力(例如大致為750托至760托)。因此，與真空閥230相關聯之慢速粗閥254A打開以自腔室202移除氣態材料，由此使壓力保持平衡且大體上防止除氣材料凝結在一或多個腔室表面204上。在另一實例中，工件212置放於接腳226上，其中接腳使工件降低至圖1之預加熱站152之經加熱壓板216上。隨著圖2之接腳226降低，與真空閥230及沖洗氣體閥234相關聯之慢速粗閥254A打開。因此，隨著工件212經加熱至預定溫度，沖洗氣體之流動238及腔室容積206之抽空進行。
當工件212達至預定溫度時，工件準備自腔室202轉移至圖1之處理腔室122。由於與處理腔室122相關聯之處理環境126大體上為真空環境，因此為了將工件118轉移至處理腔室，打開與真空閥230相關聯之快速粗閥254B，由此將腔室202抽空至真空壓力(例如大致為10托)。由於工件212已處於預定溫度，因此大體上並不關注與真空壓力相關聯之低熱傳遞速率。一旦達成處於真空壓力，第二負載鎖定閥244便打開以使工件212暴露於真空環境246，且工件準備轉移至圖1之處理腔室122中，其中圖2之接腳226升高以將工件從經加熱壓板216抬起且圖1之工件轉移自動機178B取回工件並將工件轉移至ESC 130。
因此，在一個實例中，圖2之真空泵228大體上抽空腔室202以供用於諸如在圖1之預加熱站152中之加熱期間實質上完全加熱工件212。本發明預期於各種壓力層級(諸如在加熱工件212期間之時間的一部分期間或同時)下引入沖洗氣體。
舉例而言，為了在4至6秒內降低壓力以達至真空環境，維持粗真空，其中真空泵228在工件處於負載鎖定腔室中時大體上一直運行。舉例而言， 惰性氣體清洗之時間可能與粗真空同時進行。本發明在預加熱及降低時間期間皆使真空閥230(例如粗泵閥)維持於打開位置中，由此大體上自腔室202抽空除氣材料，同時藉由同時引入沖洗氣體來維持用於工件212之有利加熱的預定壓力。
一旦工件自腔室202移除且置放於處理腔室中，便關閉隔離閥、關閉粗泵閥，且對負載鎖定腔室進行排氣(例如藉由打開沖洗氣體閥或至大氣之其他排氣孔)，以便使負載鎖定壓力內之壓力恢復至大氣壓力以待用於另一工件。
根據又一例示性態樣，可藉由圖4中所示之一或多個腔壁加熱器260來將腔壁207中之一或多者加熱至預定腔壁溫度，其中基於與工件212相關聯之一或多種預定材料之除氣曲線來判定預定腔壁溫度。舉例而言，一或多個腔壁加熱器260包含熱燈、紅外加熱器及電阻性加熱器中之一或多者，該電阻性加熱器經組態以選擇性地加熱一或多個腔室表面204。在一個實例中，一或多個腔壁加熱器260包含與腔室202整合之一或多個電阻性加熱器。
舉例而言，一或多種預定材料與在工件212置放於腔室202中之前對該工件執行的一或多個製程相關聯，其中一或多種預定材料大體上呈現於預定溫度下之除氣。舉例而言，一或多種材料可包含光阻材料或在置放於腔室202內之前形成、沈積或以其他方式存在於工件上之任何其他材料。
在本發明之另一態樣中，圖5說明用於在減輕與除氣材料相關聯之凝結的同時控制工件之溫度的方法300。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，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。
舉例而言，圖5中所示之方法300包含在動作302中加熱腔室中之工件，藉此產生除氣材料。舉例而言，腔室之一或多個腔室表面大體上界定腔室容積，如上文所描述。在動作304中，在加熱工件的同時，沖洗氣體於預定壓力下在腔室容積內流動。此外，在動作306中，在沖洗氣體流動的同時自腔室容積抽空沖洗氣體，其中維持預定壓力，且其中自腔室容積大體上抽空除氣材料。
根據另一態樣，前述方法可使用電腦程式碼在控制器、通用電腦或基於處理器之系統中之一或多者中實施。如圖6中所說明，提供根據另一具體實例之基於處理器之系統400的方塊圖。基於處理器之系統400為通用電腦平台且可用於實施本文中所論述之製程。基於處理器之系統400可包括處理單元402(諸如桌上型電腦、工作站、膝上型電腦)，或針對特定應用定製之專用單元。基於處理器之系統400可配備有顯示器418及一或多個輸入/輸出器件420，諸如滑鼠、鍵盤或打印機。處理單元402可包括連接至匯流排410之中央處理單元(central processing unit；CPU)404、記憶體406、大容量儲存器件408、視訊配接器412及I/O介面414。
匯流排410可為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之任何類型的若干匯流排架構中之一或多者。CPU 404可包括任何類型之電子資料處理器，且記憶體406可包括任何類型之系統記憶體，諸如靜態隨機存取記憶體(static random access memory；SRAM)、動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory；DRAM)或唯讀記憶體(read-only memory；ROM)。
大容量儲存器件408可包括經組態以儲存資料、程式及其他資訊且使資料、程式及其他資訊可藉由匯流排410存取的任何類型的儲存器件。舉例而言，大容量儲存器件408可包括硬碟驅動機、磁碟驅動機或光碟驅動機中之一 或多者。
視訊配接器412及I/O介面414提供用以將外部輸入及輸出器件耦接至處理單元402之介面。輸入及輸出器件之實例包括耦接至視訊配接器412之顯示器418及耦接至I/O介面414之I/O器件420，諸如滑鼠、鍵盤、打印機等。其他器件可耦接至處理單元402，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402亦可包括網路介面416，其可為至區域網路(local area network；LAN)或廣域網路(wide area network；WAN)422之有線鏈路及/或無線鏈路。
應注意，基於處理器之系統400可包括其他組件。舉例而言，基於處理器之系統400可包括電源、電纜、母板、可移除式儲存媒體、外殼等。此等其他組件儘管未示出，但被視為基於處理器之系統400之部分。
本發明之具體實例可諸如藉由利用CPU 404執行之程式碼而實施於基於處理器之系統400上。根據上述具體實例之各種方法可藉由程式碼實施。因此，在本文中省略明確的論述。
此外，應注意，諸圖中之各種模組及器件可實施於圖6之一或多個基於處理器之系統400上且受該一或多個基於處理器之系統400控制。不同模組與器件之間的通信可視實施模組之方式而變化。若模組實施於一個基於處理器之系統400上，則資料可在CPU 404執行用於不同步驟之程式碼之間保存在記憶體406或大容量儲存器408中。資料接著可藉由在執行各別步驟期間藉由匯流排410存取記憶體406或大容量儲存器408之CPU 404提供。若模組實施於不同基於處理器之系統400上或若資料將自諸如單獨資料庫之另一儲存系統提供，則資料可經由I/O介面414或網路介面416提供在系統400之間。類似地，由器件或級提供之資料可藉由I/O介面414或網路介面416輸入至一或多個基於處理器之系統400中。所屬領域中具有通常知識者將容易理解涵蓋於不同具體實例之範疇內的 在實施系統及方法中之其他變化及修改。
儘管已關於某一或某些較佳具體實例展示且描述本發明，但顯而易見，在閱讀並理解本說明書及隨附圖式之後，所屬領域中具有通常知識者將想到等效更改及修改。特別就藉由上文所描述之組件(總成、器件、電路等)執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用於描述此等組件之術語(包括對「構件」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)之任何組件，即使在結構上不等效於執行本發明之本文中所說明的例示性具體實例中之功能的所揭示結構亦如此。另外，雖然可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示本發明之特定特徵，但此特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合，此對於任何給定或特定應用可能為所期望的且有利的。
200:負載鎖定裝置
202:腔室
204:表面
206:腔室容積
207:腔壁
208:真空接口
210:沖洗氣體接口
211:工件支撐件
212:工件
214:加熱器裝置
216:經加熱壓板
222:電阻性加熱器元件
226:接腳
228:真空源/真空泵
230:真空閥
232:沖洗氣體源
234:沖洗氣體閥
236A:腔壁
236B:腔壁
238:流動
240:第一負載鎖定閥
242:第一環境
244:第二負載鎖定閥
246:第二環境
248:沖洗氣體調節器
250:真空調節器
254A:慢速粗閥
254B:快速粗閥

Claims (20)

  1. 一種工件處理系統，其包含：一腔室，其具有大體上圍封一腔室容積之一或多個表面，且其中該腔室包含與該腔室容積流體連通之一真空接口及一沖洗氣體接口；一工件支撐件，其安置在該腔室內且經組態以選擇性地支撐一工件；一加熱器裝置，其經組態以將該工件選擇性地加熱至一預定溫度，其中加熱該工件在該腔室容積內產生一除氣材料；一真空源；一真空閥，其經組態以在該真空源與該真空接口之間提供選擇性流體連通；一沖洗氣體源，其具有與其相關聯之一沖洗氣體；一沖洗氣體閥，其經組態以在該沖洗氣體源與該沖洗氣體接口之間提供選擇性流體連通；一或多個腔壁加熱器，其與該腔室整合，用以加熱該一或多個表面至一預定腔壁溫度，該預定腔壁溫度基於與該工件相關聯之一或多種預定材料之除氣曲線來判定；以及一控制器，其經組態以控制該真空閥及該沖洗氣體閥，以在加熱該工件的同時於一預定壓力下使該沖洗氣體自該沖洗氣體接口選擇性地流動至該真空接口，藉此自該腔室容積大體上抽空該除氣材料且防止該除氣材料凝結在該一或多個表面上。
  2. 如請求項1之工件處理系統，其進一步包含：一第一負載鎖定閥，其可操作地耦接至該腔室且經組態以在該腔室容積與一第一環境之間提供選擇性流體連通，且其中該第一負載鎖定閥經進一步組態以在該腔室容積與該第一環境之間選擇性地傳遞該工件；以及一第二負載鎖定閥，其可操作地耦接至該腔室且經組態以在該腔室容積與一第二環境之間提供選擇性流體連通，且其中該第二負載鎖定閥經進一步組態 以在該腔室容積與該第二環境之間選擇性地傳遞該工件。
  3. 如請求項2之工件處理系統，其中該控制器經進一步組態以選擇性地打開及關閉該第一負載鎖定閥，藉此將該腔室容積與該第一環境選擇性地隔離，且其中該控制器經進一步組態以選擇性地打開及關閉該第二負載鎖定閥，藉此將該腔室容積與該第二環境選擇性地隔離。
  4. 如請求項3之工件處理系統，其中該第一環境包含處於大氣壓力下之一大氣環境，且其中該第二環境包含處於一真空壓力下之一真空環境，且其中該控制器經組態以在該第二負載鎖定閥將該腔室容積與該第二環境隔離的同時使該沖洗氣體自該沖洗氣體接口流動至該真空接口。
  5. 如請求項4之工件處理系統，其中該控制器經組態以在該第二負載鎖定閥將該腔室容積與該第二環境隔離且該第一負載鎖定閥將該腔室容積與該第一環境隔離的同時使該沖洗氣體自該沖洗氣體接口流動至該真空接口。
  6. 如請求項1之工件處理系統，其中該控制器經組態以在加熱該工件的同時打開該沖洗氣體閥及該真空閥，藉此進一步同時地於該預定壓力下使該沖洗氣體自該沖洗氣體接口流動至該真空接口。
  7. 如請求項6之工件處理系統，其中該沖洗氣體閥包含一沖洗氣體調節器，且其中該真空閥包含一真空調節器，其中該沖洗氣體調節器及該真空調節器經組態以在該沖洗氣體自該沖洗氣體接口流動至該真空接口時提供該預定壓力。
  8. 如請求項7之工件處理系統，其中該控制器經進一步組態以控制該沖洗氣體調節器及該真空調節器中之一或多者，藉此控制該預定壓力。
  9. 如請求項7之工件處理系統，其中該沖洗氣體調節器及該真空調節器中之一或多者包含手動調節器。
  10. 如請求項1之工件處理系統，其中該預定壓力大致為大氣壓力。
  11. 如請求項1之工件處理系統，其進一步包含經組態以判定該工件之一經量測溫度的一溫度量測裝置，其中該控制器經進一步組態以至少部分地基於該工件之該經量測溫度來控制該真空閥及該沖洗氣體閥。
  12. 如請求項1之工件處理系統，其中該控制器經進一步組態以至少部分地基於一預定時間來控制該真空閥及該沖洗氣體閥。
  13. 如請求項1之工件處理系統，其中該工件支撐件包含一加熱壓板，該加熱壓板具有經組態以接觸該工件之一背側的一支撐表面，其中該加熱壓板大體上界定該加熱器裝置。
  14. 如請求項13之工件處理系統，其中該工件支撐件包含一或多個接腳，該一或多個接腳經組態以使該工件選擇性地升高及降低至與其相關聯之一支撐表面上。
  15. 如請求項1之工件處理系統，其中該加熱器裝置包含一熱燈、一紅外加熱器及一電阻性加熱器中之一或多者。
  16. 如請求項1之工件處理系統，其中該真空接口及該沖洗氣體接口大體上安置為彼此相對。
  17. 一種負載鎖定裝置，其包含：一腔室，其具有大體上界定一腔室容積之一或多個腔室表面；一加熱壓板，其安置於該腔室容積內且經組態以選擇性地支撐及加熱一工件，其中加熱該工件產生一除氣材料；一真空閥；一真空源，其藉由該真空閥與該腔室容積選擇性流體連通；一沖洗氣體閥；一沖洗氣體源，其用於提供一沖洗氣體，其中該沖洗氣體源藉由該沖洗氣體閥與該腔室容積選擇性流體連通； 一或多個腔壁加熱器，其與該腔室整合，用以加熱該一或多個腔室表面至一預定腔壁溫度，該預定腔壁溫度基於與該工件相關聯之一或多種預定材料之除氣曲線來判定；以及一控制器，其經組態以控制該真空閥及該沖洗氣體閥，以在加熱該工件的同時於一預定壓力下使該腔室容積內之該沖洗氣體自該沖洗氣體源選擇性地流動至該真空源，藉此自該腔室容積大體上抽空該除氣材料且防止該除氣材料凝結在該一或多個腔室表面上。
  18. 如請求項17之負載鎖定裝置，其中該腔室包含一真空接口及一沖洗氣體接口，其中該真空接口與該腔室容積及該真空閥流體連通，且其中該沖洗氣體接口與該腔室容積及該沖洗氣體閥流體連通，其中該真空接口及該沖洗氣體接口大體上彼此相對，且其中該加熱壓板安置於該真空接口與該沖洗氣體接口之間，其中該沖洗氣體之選擇性流動穿過該加熱壓板。
  19. 如請求項17之負載鎖定裝置，其中該預定壓力大致為大氣壓力。
  20. 一種用於減輕一工件之除氣凝結之方法；該方法包含：在具有大體上界定一腔室容積之一或多個腔室表面之一腔室中加熱該工件，藉此產生一除氣材料；藉由一或多個腔壁加熱器加熱該一或多個腔室表面至一預定腔壁溫度，該預定腔壁溫度基於與該工件相關聯之一或多種預定材料之除氣曲線來判定；在加熱該工件的同時使一沖洗氣體於一預定壓力下在該腔室容積內流動；且在該沖洗氣體流動的同時自該腔室容積抽空該沖洗氣體，其中維持該預定壓力，且其中大體上自該腔室容積抽空該除氣材料。
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