[发明专利]考虑射束功率输入的晶片温度控制

说明书

本发明提供一种在离子注入系统中注入离子期间维持工件温度的系统和方法，其中使用一组预定的参数集来表征离子注入系统。在第一温度下设置受热夹盘，其将工件加热到第一温度。在加热的同时将离子注入到工件中，并通过离子注入将热能施加到工件中。通过选择性在受热夹盘上将工件加热到第二温度，在离子注入期间将工件的期望温度维持在期望精度内。至少部分地基于离子注入系统的表征来维持期望温度。通过在第二温度下选择性在受热夹盘上加热工件，减少从注入施加到工件中的热能。

优先权文件

本申请要求申请日为2017年9月18日、申请号为US 15/707,473、名称为“WAFERTEMPERATURE CONTROL WITH CONSIDERTION TO BEAM POWER INPUT”的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种在离子注入的同时维持工件温度的系统和方法。

背景技术

在半导体行业中，通常利用工件夹或夹盘、诸如静电夹或夹盘(ESC)在诸如离子注入、蚀刻、化学气相淀积(CVD)等基于等离子或基于真空的半导体制造过程期间夹紧工件或衬底。已证实，ESC的夹紧功能以及工件温度控制在处理半导体衬底或晶片(如硅晶片)中相当重要。标准的ESC例如包括位于导电电极之上的介电层，其中半导体晶片置于ESC的表面上(例如该晶片适于介电层的表面上)。在处理半导体(例如离子注入)期间，通常在晶片与电极之间施加箝制电压，其中由静电力将该晶片夹紧在夹盘表面上。

针对某些离子注入过程，在工件经受离子束的同时，可能期望经由加热ESC来加热工件。随着工件温度的控制和精度在处理过程中愈加重要，来自离子束的功率对晶片温度的影响导致晶片温度的精度和稳定性下降，尤其是功率更高的离子束。但嵌入ESC以测量温度的热电偶具有相对较长的响应时间，热耦到晶片的距离经常不足以提供充分快速又准确地控制受热的ESC。与晶片接触的热电偶可以提供快速的温度测量，但这样接触热电偶难以实施，可能导致粒子数量增多且离子注入系统的可靠性下降。

发明内容

本发明提供一种在离子注入系统中精确控制工件温度的系统和方法。据此，下文介绍本发明的简要概述，以便对本发明的某些方面具有基本了解。本发明内容并非本发明的广泛概述。其既非旨在确定本发明的关键元素或主要元素，亦非限制本发明的范围。本发明的目的在于以简化形式呈现本发明的某些概念，以作后述详细内容的前言。

根据某一示例性方面，提供一种离子注入系统，其中，所述离子注入系统包括配置成形成离子束的离子源。束线总成配置成对离子束进行质谱分析，并且终端站配置用于接收离子束。终端站包括受热夹盘，该受热夹盘配置成在将离子从离子束注入到工件期间选择性固定并选择性加热工件。

根据某一实例，控制器配置成在将离子注入到工件期间维持工件的期望温度。控制器例如配置成至少部分地基于离子注入系统的预定表征以及注入期间从离子束施加到工件的热能，通过控制受热夹盘来选择性加热工件。受热夹盘例如包括嵌入其中的一个或多个加热器，其中，控制器配置成控制一个或多个加热器的温度。

一个或多个加热器可以包括设置于跨受热夹盘的相应多个区域内的多个加热器。多个区域例如可以包括与受热夹盘的中心相关联的内部区域以及与受热夹盘的外周相关联的外部区域。控制器例如可以配置成至少部分地基于离子束相对于内部区域和外部区域的位置来单独地控制多个加热器。

根据另一实例，所述离子注入系统的表征包括在将离子注入到装备工件期间映射跨该装备工件的温度。装备工件例如包括跨该装备工件的表面布置的多个热电偶。