用于離子注入機(jī)的蒸汽壓縮制冷卡盤(pán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在蒸汽壓縮系統(tǒng)中的熱控制器依照理想蒸汽壓縮循環(huán)發(fā)送制冷劑流體通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器，以幫助限制或防止在注入期間工件不期望的加熱，或者主動(dòng)冷卻所述工件。
【專利說(shuō)明】用于離子注入機(jī)的蒸汽壓縮制冷卡盤(pán)
[0001]本申請(qǐng)是序列號(hào)為12/113,091的在2008年4月30日提交的，發(fā)明名稱為“(氣體軸承靜電卡盤(pán))GAS BEARING ELECTROSTATIC CHUCK”的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)的部分連續(xù)申請(qǐng)，上述申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)參考以其全部結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件和其它產(chǎn)品的制造中，離子注入系統(tǒng)用于注入摻雜元素到工件(例如，半導(dǎo)體晶片、顯示面板、玻璃基底)中。這些離子注入系統(tǒng)通常叫做“離子注入機(jī)”。
[0003]圖1示出離子注入系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)例，所述系統(tǒng)具有終端12、束線組件14以及端站16。一般來(lái)說(shuō)，在終端12中的離子源18聯(lián)接到電源20以電離摻雜氣體并形成離子束
22。離子束22被引導(dǎo)穿過(guò)束轉(zhuǎn)向裝置24，并從開(kāi)口 26出去朝向端站16。在端站16中，離子束22轟擊工件28 (例如半導(dǎo)體晶片或顯示面板)，該工件可拆卸地安裝到靜電卡盤(pán)30。一旦嵌入工件28的晶格中，注入的離子改變工件的物理及/或化學(xué)特性。因?yàn)檫@一點(diǎn)，離子注入被用在半導(dǎo)體器件的制造和金屬精整中，以及用在材料科學(xué)研究的各種應(yīng)用中。
[0004]沒(méi)有應(yīng)對(duì)措施的話，在離子注入工序期間，因?yàn)閹щ婋x子與工件碰撞，能量會(huì)以熱量的形式積聚在工件28上。這種熱量會(huì)使工件翹曲或破裂，而可能導(dǎo)致工件在一些實(shí)施情況中無(wú)用(或者價(jià)值明顯降低)。
[0005]另外，即使工件沒(méi)有變得無(wú)用，這種不希望有的加熱可能導(dǎo)致放出的離子的劑量不同于期望的劑量，這會(huì)導(dǎo)致功能性不同于期望的功能性。例如，如果期望IXIO17原子/cm3的劑量注入到就在工件的外表面下面的極薄區(qū)域中，意料之外的加熱可能導(dǎo)致放出的離子從所述極薄區(qū)域擴(kuò)散，從而實(shí)際得到的劑量小于I X IO17原子/cm3。實(shí)際上，不希望有的加熱會(huì)在大于期望的區(qū)域上“抹上”注入電荷，由此減小有效劑量至低于期望的劑量。其它不希望有的影響也可能出現(xiàn)。
[0006]在其它情況中，可能期望在低于環(huán)境溫度的溫度下進(jìn)行注入，以允許卡盤(pán)冷卻到非常低的溫度。因?yàn)檫@些和其它原因，發(fā)展了冷卻系統(tǒng)。雖然在一些方面中，例如在等離子體處理裝置中，冷卻系統(tǒng)是已知的，但是由于靠近工件的部件的機(jī)械密度，很難將蒸汽冷卻系統(tǒng)結(jié)合到離子注入機(jī)中。例如，在離子注入機(jī)中的靜電卡盤(pán)經(jīng)常比用在質(zhì)量一般的等離子體處理裝置中的那些卡盤(pán)復(fù)雜的多。因此，發(fā)明人研發(fā)用于冷卻離子注入系統(tǒng)中的靜電卡盤(pán)的技術(shù)，該技術(shù)可減小工件在經(jīng)歷注入時(shí)的不希望有的加熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]通過(guò)提供在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中用于夾緊工件的系統(tǒng)、裝置以及方法，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限。因此，下面提出一種本發(fā)明的簡(jiǎn)化的摘要以便提供對(duì)本發(fā)明的一些方面的基本理解。該摘要不是對(duì)本發(fā)明的廣泛總結(jié)。其既不是為了確定本發(fā)明的關(guān)鍵或緊要元素，也不是為了描繪本發(fā)明的范圍。它的目的是以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念后面要呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的前奏。
[0008]本發(fā)明的方面涉及利用蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在蒸汽壓縮系統(tǒng)中的熱控制器依照理想蒸汽壓縮循環(huán)發(fā)出制冷流體通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器，以幫助限制或防止在注入期間工件被加熱，或者主動(dòng)冷卻工件。
[0009]這樣，為了完成前述和相關(guān)目的，本發(fā)明包括下面完全描述并且在權(quán)利要求書(shū)中特別指出的特征。下面的描述和附圖詳細(xì)地闡明本發(fā)明的某些說(shuō)明性實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例表示使用本發(fā)明的原則可以采用的各種方式中的幾種。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將從下面的對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出常規(guī)離子注入系統(tǒng)的框圖。
[0011]圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的離子注入系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖3為包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的靜電卡盤(pán)的掃描臂的透視圖。
[0013]圖4為根據(jù)圖3的實(shí)施例的典型靜電卡盤(pán)的簡(jiǎn)化橫截面圖。
[0014]圖5A-5F為一系列圖,不出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的掃描臂關(guān)于離子束的移動(dòng)。
[0015]圖6示出在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)典型方面的靜電卡盤(pán)上分解透視圖。
[0016]圖7示出根據(jù)本發(fā)明另一方面的典型冷卻板的頂平面圖。
[0017]圖8為框圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于夾住工件的典型方法。
[0018]圖9示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的能夠執(zhí)行的蒸汽壓縮制冷循環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明一般針對(duì)可以和靜電夾具或卡盤(pán)(ESC) —起使用的冷卻技術(shù)，其提供改進(jìn)的夾緊和熱均勻性，同時(shí)還能降低后側(cè)粒子污染。因此，現(xiàn)在將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，貫穿附圖相同的附圖標(biāo)記可用來(lái)指代相同的元件。應(yīng)該理解，這些方面的描述僅僅是說(shuō)明性的，它們不應(yīng)被解釋成限制的意義。在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，將闡明無(wú)數(shù)具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的徹底的理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。
[0020]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一些方面的離子注入系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)例。特別是，圖2的實(shí)施例包括操作地聯(lián)接到夾緊控制系統(tǒng)204和蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)206兩者上的靜電卡盤(pán)202。一般來(lái)說(shuō)，夾緊控制系統(tǒng)204將工件216選擇性地附著到靜電卡盤(pán)202的接合區(qū)域218。當(dāng)工件216被選擇性地附著到接合區(qū)域218時(shí)，蒸汽壓縮系統(tǒng)冷卻卡盤(pán)202以幫助限制或者防止在注入期間工件216被不期望地加熱。
[0021]靜電卡盤(pán)202包括第一板230和第二板232，它們通常是分開(kāi)的部件，但是在一些實(shí)施例中也可以熔合成單件主體。第一板230包括工件216可拆卸地接合到其上的接合區(qū)域 218。
[0022]簡(jiǎn)單地參考圖3-4，可以看到接合區(qū)域218包括中央?yún)^(qū)域234，所述中央?yún)^(qū)域經(jīng)常相對(duì)于設(shè)置在中央?yún)^(qū)域234周邊周圍的環(huán)形區(qū)域236凹入。因?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)域234相對(duì)于環(huán)形區(qū)域236凹入，在中央?yún)^(qū)域234和工件216的后側(cè)區(qū)域之間形成空腔238。該空腔238限制工件216和靜電卡盤(pán)202之間的直接的面對(duì)面接觸，由此幫助限制工件的污染以及限制在工件上的缺陷的數(shù)量。
[0023]回來(lái)參考圖2，為了將空腔238聯(lián)接至壓縮氣源212和真空源214，供應(yīng)管道240和排氣管道242經(jīng)由延伸通過(guò)第一板的中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 244分別與空腔238流體連通。
[0024]為了附著工件216到靜電卡盤(pán)，在靜電卡盤(pán)202中的電極被電壓源210加偏壓。這樣，如圖2中所示，夾緊控制器207使在電極上的偏壓電壓(其傾向于讓工件216 “粘”到接合區(qū)域218上)相對(duì)于供應(yīng)到空腔238的氣體(其傾向于將工件216推離接合區(qū)域218)平衡。這樣，當(dāng)電極被加偏壓時(shí)，在空腔238中的氣體在一些方面中用作襯墊。以此方式，夾緊控制系統(tǒng)204可以選擇性地附著工件216到接合區(qū)域218和從接合區(qū)域218釋放工件216，這樣可以在工件上精確地執(zhí)行離子注入。
[0025]為了幫助限制或防止在注入期間工件被不期望地加熱，或者為了在注入期間冷卻工件，靜電卡盤(pán)202的第二板232還包括一個(gè)或多個(gè)冷卻通道250和限流器252。在操作期間，壓縮機(jī)222從返回管道254接受制冷劑流體，所述流體可以是蒸汽相。壓縮機(jī)222壓縮制冷劑流體(例如含氫氟烴、氨、二氧化碳等等)以提高流體的壓力。冷凝器224然后通過(guò)散去熱量而冷凝被加壓的流體，并通過(guò)供應(yīng)管道256向靜電卡盤(pán)202提供冷凝后的流體。流體繼續(xù)進(jìn)入到限流器252中，在那里流體被膨脹(蒸發(fā))和冷卻。當(dāng)冷卻后的蒸汽進(jìn)入到冷卻通道250時(shí)，蒸汽吸收來(lái)自靜電卡盤(pán)的熱量。所述蒸汽，既然被加熱，通過(guò)返回管道254返回到壓縮機(jī)222以經(jīng)歷另一次循環(huán)。以此方式，蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)可幫助調(diào)節(jié)卡盤(pán)的溫度以限制或防止不期望的加熱，或者主動(dòng)制冷。
[0026]使用限流器252是優(yōu)于其它部件的，因?yàn)樗膫?cè)壁(所述側(cè)壁逐漸變細(xì)而在中央?yún)^(qū)域更靠近到一起而在限流器的遠(yuǎn)端則遠(yuǎn)遠(yuǎn)分開(kāi))與用于離子注入靜電卡盤(pán)的相對(duì)稠密布局相容。這樣，即使其它部件(例如閥)可用在一些實(shí)施方案中，在離子注入系統(tǒng)中使用限流器是特別有利的，因?yàn)榭量痰膸缀涡螤钕拗茥l件經(jīng)常出現(xiàn)在靜電卡盤(pán)中。
[0027]圖9示出蒸汽壓縮制冷循環(huán)900可以由蒸汽壓縮冷卻系統(tǒng)執(zhí)行。在循環(huán)中，首先在壓縮機(jī)中通過(guò)提高壓力壓縮所述流體，這導(dǎo)致等熵溫度升高(902)。然后通過(guò)散去熱量所述流體在不變壓力下被冷凝器冷凝(904)。然后，限流器讓流體在系統(tǒng)上作功，之后流體在冷卻通道中膨脹(906)。隨著流體的膨脹，它吸收來(lái)自靜電卡盤(pán)的熱量(908)。所述循環(huán)可以此方式重復(fù)。
[0028]圖3示出其上能安裝靜電卡盤(pán)202的掃描臂300的實(shí)例，圖4示出所述的靜電卡盤(pán)的橫截面圖。為了清楚的目的，注意到圖3示出沒(méi)有工件附接到其上情況下的靜電卡盤(pán)202，而圖4包括附著到靜電卡盤(pán)202的工件216。
[0029]如下面更詳細(xì)地意識(shí)到的那樣，掃描臂300在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)302和遠(yuǎn)端304之間的徑向方向上延伸，其中遠(yuǎn)端304包括工件216能選擇性附接至其上的接合區(qū)域218。氣體供應(yīng)管道306和分開(kāi)的或單獨(dú)的制冷劑供應(yīng)管道308延伸在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)302和遠(yuǎn)端304之間。氣體供應(yīng)管道306經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 244與空腔238連通。制冷劑供應(yīng)管道308與一個(gè)或多個(gè)冷卻通道250連通，所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道250與氣體供應(yīng)孔口 244和空腔238兩者均流體隔離。掃描臂還包括軸向轂或軸轂310，靜電卡盤(pán)通過(guò)所述軸向轂或軸轂聯(lián)接到掃描臂的遠(yuǎn)端。
[0030]為了便于說(shuō)明，圖5A-5F示出一種方式，其中有工件216附接至其上的掃描臂300可以及時(shí)掠過(guò)離子束22。在圖5A-5C中，掃描臂300繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)302掠過(guò)工件216，而所述樞轉(zhuǎn)點(diǎn)與離子束22的中心分開(kāi)第一距離yl。在圖中，掃描臂的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)302相對(duì)于離子束22的中心遞增移動(dòng)距離Ay。這樣，當(dāng)掃描臂300穿過(guò)圖5A-5F中的離子束22掠過(guò)工件216時(shí)，離子束22和工件216上不同區(qū)域碰撞。隨著離子束22和樞轉(zhuǎn)點(diǎn)302相對(duì)于彼此遞增移動(dòng)，可以繼續(xù)進(jìn)行離子注入直到整個(gè)工件被注入。另外，靜電卡盤(pán)可經(jīng)常繞其軸向轂或軸轂310轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，如312所示)，同時(shí)掃描臂以鐘擺方式移動(dòng)。
[0031]雖然圖5A-5F不出鐘擺式掃描系統(tǒng)的例子,在其它實(shí)施例(未不出)中，尚子束可以在第一軸線(例如，水平軸線)上在快速掃描速率下電力地或磁性地來(lái)回掃描，同時(shí)其上選擇性地安裝工件的掃描臂在第二軸線(例如，豎直軸線)上在低速平移速率下平移。在其它實(shí)施例中，離子束可以相對(duì)于工件的表面靜止。
[0032]圖6示出靜電夾具600的另一實(shí)施例的分解透視圖，也被叫做“ESC”。在圖6中示出的ESC600例如包括夾緊板604 (其可在一些實(shí)施例中也可稱為第一板)，以及冷卻板608 (其在一些實(shí)施例中也可稱為第二板)。第一電極606和第二電極610也包括在ESC中。雖然僅示出第一和第二電極606、610，應(yīng)該意識(shí)到電極的任何數(shù)目都應(yīng)認(rèn)為是落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0033]夾緊板604保持環(huán)形區(qū)域612和限定在其中的中央?yún)^(qū)域614，其中環(huán)形區(qū)域大致設(shè)置成在中央?yún)^(qū)域的周邊四周。環(huán)形區(qū)域612包括與其相連的第一表面618，其中所述第一表面在一個(gè)實(shí)例中構(gòu)造為與工件(未示出)面對(duì)面接觸。中央?yún)^(qū)域614包括第二表面628，所述第二表面大致從第一表面618凹入預(yù)定距離。這樣，當(dāng)工件接合到夾緊板時(shí)，空腔限定在夾緊板的第二表面628與工件的后側(cè)面之間。
[0034]在一些實(shí)施例中，第二表面628大致從工件的后側(cè)面凹入的距離為大約0-100微米之間。在特別例子中，第二表面628大致從第一表面618凹入大約10微米。這樣，當(dāng)工件被放在ESC600上時(shí)，環(huán)形區(qū)域612可操作成大致將中央?yún)^(qū)域614從外部環(huán)境(例如真空室、處理室等等)隔離開(kāi)。按照典型方面，夾緊板604的環(huán)形區(qū)域612由彈性體材料(例如彈性體密封)組成，其中彈性體材料大致限定第一表面618。這樣彈性體材料在工件和夾緊板604之間提供密封，其中中央?yún)^(qū)域614大致從外部環(huán)境隔離。
[0035]按照另一例子，夾緊板604的環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614包括J-R型材料(例如摻雜有鈦的氧化鋁、摻雜有氧化鈰的氮化鋁等等)。J-R材料(例如，體電阻率在IXlO8到I X IO12歐姆-厘米的半導(dǎo)體介電材料)相對(duì)于J-R型ESC600中的未摻雜材料有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閵A緊板604可以相當(dāng)厚(例如，0.5mm或更大厚度)，并且后面不需要通過(guò)機(jī)加工、磨削或其它技術(shù)變薄以便產(chǎn)生有用的夾緊力。替代地，夾緊板604的環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614包括非J-R材料，其中ESC600可認(rèn)為是非J-R或庫(kù)侖型夾具。
[0036]按照一個(gè)例子，圖6中所示的ESC600的第一電極606與中央?yún)^(qū)域614相連，第二電極610與環(huán)形區(qū)域612相連，其中第一電極和第二電極大致彼此電隔離。例如，第一電極606和第二電極610的一個(gè)或多個(gè)，由銀、金、鈦、鎢或者其它導(dǎo)電金屬或材料中的一種或多種構(gòu)成。ESC600的第一電極606和第二電極610可以分別電連接到各自的第一電壓源(例如，第一電勢(shì))和第二電壓源(例如，第二電勢(shì))。
[0037]夾緊板604還包括與中央?yún)^(qū)域614相連的多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 650，其中多個(gè)氣體供應(yīng)孔口與壓縮氣體源或供給源(例如，圖2中的氣源212)流體連通。例如，所述多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 650構(gòu)造成在夾緊表面(例如，第二表面628)和工件表面之間提供氣墊(未示出)。[0038]按照又一實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656限定在夾緊板604的環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614的一個(gè)或多個(gè)中。例如所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656與真空源(例如，圖2中的真空源214)流體連通。例如，所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656，可包括設(shè)置在環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614之間的界面周圍的一個(gè)或多個(gè)槽和孔，因而提供對(duì)氣墊(未示出)的通過(guò)ESC600的排出路徑。
[0039]例如，環(huán)形區(qū)域612還可操作為在工件的面120和ESC600之間基本提供密封，其中氣墊大致保持在環(huán)形區(qū)域、中央?yún)^(qū)域614和工件所限定的體積內(nèi)。通過(guò)控制來(lái)自多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 650并且通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656返回(例如，經(jīng)由圖2的氣源和真空源)的氣墊的壓力和流量，夾緊板604可操作為提供第一力以基本排斥來(lái)自ESC600的工件。因而來(lái)自多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 650的氣墊的壓力和流量可以大致抵消與經(jīng)由第一電壓源和第二電壓源施加到第一電極606和第二電極610的電勢(shì)有關(guān)的靜電力。因而，這種力的抵消或平衡可操作為在工件和夾緊板604的至少中央?yún)^(qū)域614之間提供大致無(wú)摩擦的界面。此外，通過(guò)控制來(lái)自多個(gè)氣體供應(yīng)孔口 650并通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656的氣墊的壓力和流量，也可以控制在工件和ESC600之間的熱傳遞，其取決于氣墊的流量和溫度。
[0040]在一個(gè)例子中，所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656具有大約2毫米或更小的直徑，然而，可以想到各種其它尺寸的孔也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656可具有大約500微米的直徑。氣體返回孔口的尺寸可以基于壓力和流速而改變，這樣可以針對(duì)任何給定應(yīng)用的ESC600優(yōu)化。
[0041]在一個(gè)替代方案中，圖6的所述一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口 656包括一個(gè)或多個(gè)狹縫(未示出)，其中所述一個(gè)或多個(gè)狹縫大致沿著環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614之間的界面延伸預(yù)定距離(未示出)。例如，所述一個(gè)或多個(gè)狹縫可包括線型或弧形狹縫，其中所述一個(gè)或多個(gè)弧形狹縫的徑向?qū)挾?，其沿著ESC600的半徑延伸而測(cè)出，可以是大約2毫米或更小，當(dāng)在環(huán)形區(qū)域612和中央?yún)^(qū)域614之間測(cè)量時(shí)。例如，所述一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)狹縫的長(zhǎng)度，可以明顯大于其徑向?qū)挾?。按照本公開(kāi)的又一典型方面，圖6的ESC600的冷卻板608與夾緊板604的后側(cè)668相連，如前面圖4中所示。
[0042]圖7示出冷卻板608的另一例子，所述冷卻板608包括一個(gè)或多個(gè)冷卻通道702。例如，所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道702構(gòu)造成在半導(dǎo)體處理期間運(yùn)送制冷流體(未示出)例如含氫氟烴或其它流體在夾緊板604和冷卻板608之間及/或通過(guò)用于冷卻ESC600的冷卻板。圖7不出冷卻板608的典型前表面,其中例如冷卻板的所述前表面一般與圖6的夾緊板604的后側(cè)界面668連接。應(yīng)該注意到，舉例說(shuō)明的預(yù)定圖案的冷卻通道可以不同于在圖中示出的那些，應(yīng)想到所有這樣的圖案都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0043]如圖7中所示，與冷卻板608的前表面相連的一個(gè)或多個(gè)冷卻通道702包括多個(gè)大致同心的通道704，所述通道704 —般經(jīng)由多個(gè)徑向通路706互連。例如，典型的多個(gè)同心通道704、徑向通路706 —般提供冷卻流體的有益流動(dòng)，在所述流動(dòng)中氣泡一般被最小化。
[0044]在一些未示出的實(shí)施例中，夾緊板604還包括多個(gè)銷、停止件或者設(shè)置在其周邊的其它特征，其中多個(gè)銷構(gòu)造成在工件的操縱及/或處理期間與工件的周邊區(qū)域界面連接。例如，三個(gè)或多個(gè)銷大致垂直于第一表面在夾緊板的周邊附近延伸，其中所述銷基本防止工件在工件掃描期間橫向移動(dòng)。例如所述銷可選擇性定位以在供應(yīng)氣墊時(shí)保持工件的位置。
[0045]按照本發(fā)明的另一方面，圖8示出經(jīng)由靜電卡盤(pán)夾緊工件的典型方法800。應(yīng)該注意到，盡管此處示出和描述典型方法為一系列動(dòng)作或事件，應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明并非限于所示出的這樣的動(dòng)作或事件的順序，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，一些步驟可以出現(xiàn)在不同順序中及/或與除了此處所示和描述的之外的其它步驟同時(shí)發(fā)生。另外，不是所有示出的步驟在實(shí)施依照本發(fā)明的方法時(shí)都是必需的。此外，應(yīng)該意識(shí)到，所述方法可以連同此處示出和描述的系統(tǒng)而實(shí)施，或者連同未示出的其它系統(tǒng)而實(shí)施。
[0046]如圖8中所示，方法800從動(dòng)作802開(kāi)始，其中提供了靜電卡盤(pán)，例如圖2_7中的ESC。在動(dòng)作802中提供的ESC例如包括夾緊板，其中夾緊板包括限定在其中的中央?yún)^(qū)域和環(huán)形區(qū)域，其中第一電極與至少中央?yún)^(qū)域相連。夾緊板還包括與中央?yún)^(qū)域相連的多個(gè)氣體供應(yīng)孔口，以及一個(gè)或多個(gè)氣體返回孔口。
[0047]在動(dòng)作804中，工件被放在夾緊板上，其中在一個(gè)例子中，工件的周邊區(qū)域接觸夾緊板的環(huán)形區(qū)域。在動(dòng)作806中，通過(guò)多個(gè)氣體供應(yīng)孔口，經(jīng)由氣墊供給源在第一氣體壓力下提供氣墊，其中氣墊大致以第一排斥力從夾緊板排斥所述工件。氣墊壓力大致決定力的大小以及工件與夾緊板之間的熱傳遞。在動(dòng)作808中，第一電壓電勢(shì)施加到第一電極，其中大致以第一吸引力(例如，第一夾緊力)吸引工件到夾緊板。
[0048]在動(dòng)作810中，第一電壓電勢(shì)和氣墊的壓力受到控制，其中第一電壓電勢(shì)一般以第一力吸引工件到夾緊板，而氣墊壓力一般提供相反的力或排斥力。在一個(gè)例子中，第一吸引力和第一排斥力由于動(dòng)作810的控制而相等，其中在工件和夾緊板的至少中央?yún)^(qū)域之間提供基本無(wú)摩擦的界面。
[0049]在動(dòng)作812中，壓縮的制冷劑流體被提供至靜電卡盤(pán)以冷卻卡盤(pán)。在一些實(shí)施例中，壓縮制冷劑經(jīng)由限流器提供至靜電卡盤(pán)，而限流器包括中央?yún)^(qū)域和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域，所述中央?yún)^(qū)域具有分開(kāi)第一距離的側(cè)壁，所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域具有分開(kāi)第二距離的側(cè)壁，所述第二距離大于所述第一距離。
[0050]在一個(gè)例子中，在動(dòng)作806中的與施加到第一電極的第一電壓電勢(shì)有關(guān)的第一吸引力，足以基本保持工件相對(duì)于夾緊板的位置，以及在工件和環(huán)形區(qū)域之間提供基本密封以防止氣墊泄漏到外部環(huán)境中。在另一例子中，差動(dòng)泵槽在工件和夾緊板之間提供密封，以防止氣墊泄漏到外部環(huán)境中。
[0051]因此，本發(fā)明提供一種靜電卡盤(pán)，其在工件上提供更好的熱控制。雖然已經(jīng)關(guān)于某些優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，顯然在閱讀和理解本說(shuō)明書(shū)和附圖以后，其它本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到等同替代或變型。尤其是關(guān)于上面描述的部件(組件、裝置、電路等)所執(zhí)行的各種功能，用來(lái)描述這些部件的術(shù)語(yǔ)(包括稱為“手段”)意欲對(duì)應(yīng)(除非另外說(shuō)明)能夠執(zhí)行所描述的部件的指定功能的任何部件(即，功能等同)，即使在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí)行在此處所示的本發(fā)明的典型實(shí)施例中的功能的所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。另外，盡管可能僅關(guān)于幾個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)描述了本發(fā)明的特定特征，這樣的特征可以根據(jù)期望，與其它實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)其它特征組合并對(duì)于任何給定或特別應(yīng)用是有利的。
【權(quán)利要求】
1.一種離子注入系統(tǒng)，包括: 在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)和遠(yuǎn)端之間在徑向上延伸的掃描臂，其中氣體供應(yīng)管道和分開(kāi)的或單獨(dú)的制冷劑供應(yīng)管道兩者從掃描臂的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)附近朝掃描臂的遠(yuǎn)端延伸；及 聯(lián)接到掃描臂的遠(yuǎn)端附近的靜電卡盤(pán)，所述靜電卡盤(pán)包括:適于選擇性地接合工件的接合區(qū)域，以及與制冷劑供應(yīng)管道流體連通的一個(gè)或多個(gè)冷卻通道； 其中，在接合時(shí)，接合區(qū)域和工件協(xié)作限定空腔于其間，其中所述空腔與氣體供應(yīng)管道流體連通并與所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道流體隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述靜電卡盤(pán)還包括: 在制冷劑供應(yīng)管道和所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道之間的限流器，其中限流器包括中央?yún)^(qū)域和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域，所述中央?yún)^(qū)域具有分開(kāi)第一距離的側(cè)壁，所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域具有分開(kāi)第二距離的側(cè)壁，所述第二距離大于所述第一距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，掃描臂構(gòu)造成在第一軸線上平移工件，而離子束在垂直于第一軸線的第二軸線上掃描。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，掃描臂構(gòu)造成以鐘擺方式繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)來(lái)回移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子注入系統(tǒng)，其中，軸向轂或軸轂聯(lián)接靜電卡盤(pán)到掃描臂的遠(yuǎn)端附近，其中軸向轂或軸轂構(gòu)造成轉(zhuǎn)動(dòng)靜電卡盤(pán)這樣在掃描臂以鐘擺方式移動(dòng)的同時(shí)，工件繞軸向轂或軸轂轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入系統(tǒng)，其中，接合區(qū)域包括: 具有一個(gè)或多個(gè)氣體供應(yīng)孔口的中央?yún)^(qū)域；及 大致設(shè)置在中央?yún)^(qū)域的周邊周圍的環(huán)形區(qū)域； 其中中央?yún)^(qū)域相對(duì)于環(huán)形區(qū)域凹入，以便在接合時(shí)在靜電卡盤(pán)的表面和工件之間形成空腔。
7.一種離子注入系統(tǒng)，包括: 在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)和遠(yuǎn)端之間在徑向上延伸的掃描臂，其中氣體供應(yīng)管道和分開(kāi)的或單獨(dú)的制冷劑供應(yīng)管道兩者從掃描臂的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)附近朝掃描臂的遠(yuǎn)端延伸；及 第一板，其與掃描臂的遠(yuǎn)端相連并具有工件可拆卸地接合至其上的接合區(qū)域；其中接合區(qū)域包括具有一個(gè)或多個(gè)氣體供應(yīng)孔口的中央?yún)^(qū)域；及大致設(shè)置在中央?yún)^(qū)域的周邊周圍的環(huán)形區(qū)域，其中中央?yún)^(qū)域相對(duì)于環(huán)形區(qū)域凹入以在工件和第一板之間限定空腔，其中所述空腔經(jīng)由所述一個(gè)或多個(gè)氣體供應(yīng)孔口與制冷劑供應(yīng)管道流體連通；及 第二板，其位于第一板和掃描臂的遠(yuǎn)端之間，其中第二板包括與制冷劑供應(yīng)管道流體連通的一個(gè)或多個(gè)冷卻通道，所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道與氣體供應(yīng)孔口和空腔兩者都流體隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中，第一板或第二板的至少一個(gè)還包括在制冷劑供應(yīng)管道和所述一個(gè)或多個(gè)冷卻通道之間的限流器，其中限流器包括中央?yún)^(qū)域和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域，所述中央?yún)^(qū)域具有分開(kāi)第一距離的側(cè)壁，所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域具有分開(kāi)第二距離的側(cè)壁，所述第二距離大于所述第一距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中，掃描臂構(gòu)造成以鐘擺方式繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)來(lái)回移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子注入系統(tǒng)，其中，第一和第二板繞著軸向轂或軸轂安裝至掃描臂的遠(yuǎn)端，其中軸向轂或軸轂構(gòu)造成轉(zhuǎn)動(dòng)第一板，從而在掃描臂以鐘擺方式移動(dòng)的同時(shí)工件繞軸向轂或軸轂轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中，所述離子注入系統(tǒng)還包括: 一個(gè)或多個(gè)電極，其構(gòu)造成選擇性地耦合到箝位電勢(shì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子注入系統(tǒng)，其中，第一板的中央?yún)^(qū)域是基本平坦的，并且沒(méi)有任何從其向外延伸的結(jié)構(gòu)。
13.一種夾緊工件的方法，所述方法包括: 提供具有至少一個(gè)冷卻通道的靜電卡盤(pán)，其中，靜電卡盤(pán)包括至少一個(gè)電極； 經(jīng)由在靜電卡盤(pán)的中央?yún)^(qū)域中限定的至少一個(gè)氣體供應(yīng)孔口在第一氣體壓力下提供氣墊； 施加電壓電位到至少一個(gè)電極，以吸引力大致吸引工件到靜電卡盤(pán)； 控制第一氣體壓力和第一電壓電位，其中第一排斥力和第一吸引力基本相等；及 提供流體到靜電卡 盤(pán)以冷卻靜電卡盤(pán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的夾緊工件的方法，其中，壓縮的制冷劑流體經(jīng)由限流器提供至靜電卡盤(pán)，所述限流器包括中央?yún)^(qū)域和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域，所述中央?yún)^(qū)域具有分開(kāi)第一距離的側(cè)壁，所述遠(yuǎn)側(cè)區(qū)域具有分開(kāi)第二距離的側(cè)壁，所述第二距離大于所述第一距離。
【文檔編號(hào)】H01L21/00GK103460335SQ201180013955
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年3月17日
【發(fā)明者】威廉·李, 阿施文·普魯黑特, 馬文·拉封丹 申請(qǐng)人:艾克塞利斯科技公司, 威廉·李, 阿施文·普魯黑特, 馬文·拉封丹