TWI323000B - Load lock vacuum conductance limiting aperture - Google Patents

Description

1323000 t t · _案號93106285_年月日 修正·_ 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] [0 0 0 1 ]本發明有關半導體晶圓加工方法與系統，尤其有關 晶圓加工中使用的負載固定室孔徑。 [先前技術] [0 0 02 ]製造晶圓卡匣時，可使用多種材料，尤其會使用某 些材料以期符合各種不同的目標，包括微粒控制，靜電放 電降低，重量、成本、與尺寸穩定性。當某一特定材料之 選擇可達成其目標時，也可能會在晶圓加工之其他層面產 生反效用。例如，晶圓上的塑膠卡匣或光阻材料可能表現 許多使之適用的結構性質，然而，它們對晶圓加工期間所 需的真空度可能會有反效用。 [0 0 0 3 ]此外，晶圓上的光阻材料可能對真空系統呈現極大 的氣體負載。晶圓加工期間，離子注入機内需要高度且可 重複的真空度，以確保正確劑量之可重複性與一致性，並 維持注入機或工具的生產能力，亦即，在一定時間内可加 工的晶圓數。於採用新的卡匣或光阻材料（諸如聚碳酸酯） 以便改進微粒控制及/或尺寸穩定性時，此種設備的終端 使用者可能並不了解其真空系統，包括其中的負載固定室 與隔離閥，可能需要重新架構以維持工具的性能。 [0 0 0 4 ]在典型的半導體晶圓加工系統中，晶圓卡匣不論其 中的晶圓是否有光阻材料遮罩，都可能被載入一負載固定 站，以準備轉送晶圓至加工或注入室。負載固定室中的壓 力可使用負載固定室真空泵使之下降到與注入室真空一致

1323000 ^ » » _案號93 ί 06285_年月曰 修正_ 五、發明說明（2) 的程度。隨後，負載固定室可與注入室互通，並讓晶圓轉 送進注入室内。在某些情況中，開啟負載固定室可能會導 致注入室内的壓爆，因此，需要一真空回復期間，讓注入 室内的壓力回到進行（離子）注入時可接受的程度，亦即， 可達成諸如注入劑量可重複性、一致性、能量污染、及/ 或工具產能等所需加工參數的壓力程度。因此，到第一次 注入的時間，亦即，從負載固定室抽空開始直到可開始進 行注入的時間，可以包括一負載固定室抽空期間與一加工 室真空回復期間。 [0005 ]在負載固定室抽空期間，可使用一負載固定室隔離 閥隔離負載固定室與注入室。此閥開啟時，允許靠近負載 固定室内的負載或晶圓。架構此閥時，可使之提供一開 子L，供晶圓通過該處。此等開孔可為矩形、圓形或橢圓 形，其延伸長度通常可充分超過負載固定室内的晶圓寬 度，且其延伸高度亦可大於晶圓及晶圓操作拾取器之全 高。例如，美國麻州格洛斯特地區瓦里安半導體設備同業 (Varian Semiconductor Equipment Associates of Gloucester, MA)製造的VllSta 810 Η P注入機所需的開孔 可為7cmx33cm左右，而通過該開孔的晶圓可為直徑30cm， 厚度小於1 mm。當此相當大的開孔開啟時，可在注入室内 產生大小對等的壓爆。加工室真空回復時間可能要對應地 延長，因此對注入機的產能及注入品質有不利的衝擊。 [發明内容]

1323000 --~~-Mm 93106285 _ 五、發明說明（3) [0 0 0 6 ]根據本文所述系統與 室結合之裴置，係包括與該 板，該蓋板定義一孔徑，以 之通路"該蓋板遮罩該槽孔 機負載固定室與注入室之間 定室與該注入室間之壓爆。 二容室間的部份開孔，以降 可在該二容室間定義一孔徑 一負載在該二容室間移動。 [0007 ]該蓋板在垂直該槽孔 最大化，以進一步降低該壓 載固定室或該注入室，或該 可縮小到在該負載固定室與 處理該晶圓或該負載所需維 使二容室間，諸如負載固定 法，其步驟可包括：使用一 孔，該蓋板上設一貫穿之孔 以維持對一負載之通路，以 之間移動該負載；以及，使 孔之方向上測量的深度最大 方法’與離子注入機負載固 負載固定室上一槽孔鄰接之 提供對該負載固定室内一負 的一部份，以縮小該離子注 的開度’並因此降低該負載 在一實施例中’該蓋板可遮 低該二容室間的壓爆。該蓋 ，該孔徑可維持一通路，以 或開孔之方向上測量的深度 爆。此裝置可活動接設於該 二容室之任一。該孔徑之尺 該注入室之間或在該二容室 持的最小間隙即可。因此， f與注入室間之壓爆降低之 蓋板遮蓋該負载固定室之一 徑，使該孔徑之尺寸最小化 供在該負载固定室與該真空 該蓋板在垂直該負載固定室 定 蓋 載 入 固 蓋 板 供 可 負 寸 間 可 方 槽 室 槽 [實施方式] [0 0 1 3 ]請參照圖1 ’其中顯示一離子注入機之負載固定， 關 10之概要圖。負載固定室10中可放置一鱼澈10' 疋： 貝載1 2，而且可

1323000 _案號93106285_年月白__ 五、發明說明（4) 閉以使負載1 2隔離在其中。隨後，可將負載1 2從第一狀態 帶入第二狀態。以典型的負載固定室10而言，負載12可為 一晶圓、或一晶圓卡匣，可經由一插入孔1 4插入負載固定 室1 0。負載固定室1 0於插入時係在第一壓力，以下稱為環 境壓力。藉由封閉插入孔14，可以將晶圓或晶圓卡S 12隔 離或密封在負載固定室1 0内，然後可開始負載固定室之抽 空。 [0 0 1 4 ]抽空可持續一預定期間，或到負載固定室1 0内的壓 力抵達預定的設定點壓力為止。抽空期間之後，或當抵達 固定室設定點時，可開啟隔離閥1 6，使負載1 2朝向注入室 1 8。架構隔離閥1 6時，使之可以開啟槽孔2 0，讓晶圓處理 機器手臂2 2可通過槽孔2 0接近負載1 2。機器手臂2 2可從負 載固定室1 0内拾取負載或晶圓1 2，並將晶圓1 2置入注入室 1 8内的位置，以供加工。如前所述，槽孔2 0可比晶圓1 2較 寬，且其高度可為晶圓12厚度的50至100倍左右。當隔離 閥1 6與槽孔2 0開啟時，負載固定室1 0與注入室1 8間的壓力 差可能會導致壓爆或氣爆。 [0 0 1 5 ]現在請參照圖2，其中顯示負載固定室1 0的概要立 面圖。其中，隔離閥1 6為開啟，因此可通過槽孔2 0看見負 載固定室1 0内的負載1 2。槽孔2 0上可放置蓋板2 4，位於負 載固定室1 0與注入室1 8之間。蓋板24定義一孔徑24a，其 大小可極為接近晶圓1 2的尺寸，並可包括供機器手臂2 2從 負載固定室1 0内拾取晶圓1 2之間隙。藉由縮小負載固定室 1 0與值注入室1 8之間的開度，蓋板2 4可在隔離閥1 6與槽孔

1323000 4 » ' 案號 93106285 五、發明說明（5) 2 0開啟時降低進入注入室1 8的氣爆。 [00 16]蓋板24與孔徑24a的輪廓可以變化，以配合使用此 等蓋板與孔徑的設備與加工處理。例如，有些注入機可包 括一晶圓處理室26’如圖1中以虛線所示，介於負載固定 室1 0與注入室1 8之間。如圖1所示，機器手臂2 2可在晶圓 處理室2 6之内。在某些注入機中，晶圓處理室2 6可與注入 室18互通，因此， 發生壓爆。但在其 入室1 8分離的真空 室2 6之間，及晶圓 生壓爆。 負載固定室1 0與晶 他的注入機中，晶 空間，因此，負載 處理室2 6與注入室 圓處理室26間可能會 圓處理室2 6可為與注 固定室1 〇與晶圓處理 1 8之間，都可能會發 [〇〇 17]熟悉此類技術之人士可以理解，設有孔捏24a的蓋 板24 ’其位置係在兩個於互通時可能發生氣爆二容室之 間。因此，當晶圓處理室26為分離的真空空間時，負載固 定室1 〇與晶圓處理室2 6之間，及晶圓處理室2 6與注入室i 8 之間，都可放置一具有孔徑24a的蓋板24,以及如圖丄中以 虛線所示的24’。只要有放置蓋板24時，孔徑24a的尺寸可 以最小化，以於維持晶圓及處理機器手臂或其他晶圓處理 裝置所需的間隙時’同時徹底降低二個容室間的壓爆。 [0018]蓋板24對負載固定室10抽空及注入室18壓力的影 響’顯示如圖3。圖3顯示注入室1 8與負載固定室丨〇未設與 設有蓋板2 4時的注入室壓力曲線28a、28 b及負載固定室抽 空曲線30a、30b。以圖2所示的蓋板24而言，孔徑24a之面 積約為槽孔2 0的2 5 % ’亦即，蓋板2 4可阻斷槽孔2 〇的7 5 %。

1323000 案號 93106285 曰 修正 五、發明說明（6) 请參照注入至壓力曲線2 8 a、2 8 b，可以看出孔徑2 4 a的面 積縮小時，可導致壓爆的減少’如圖3所示的DP，介於無 蓋板24之曲線28a及有蓋板24定位之曲線28b之間。依照選 擇的操作壓力而定’到注入的時間（亦即負載固定室1 〇抽 空的時間加上讓注入室1 8回到操作壓力的回復時間）可縮 短約25%至3 0%。例如，操作壓力為4· 〇E_6時，可看出曲線 2 8a(無蓋板24)上的注入時間約為丨8〇〇秒，而曲線28b(有 蓋板2 4定位）上的注入時間約為丨3 2 5秒。 [0019]圖4顯示在渦輪分子泵（1^1))、低溫泵（(：{))、及洞輪

分子/水組合泵（WP)三種不同的泵組態下，用蓋板24阻斷 槽孔20之50%與75%的情況下，進行負載固定室1〇抽空的試 ，釔果。圖4顯示槽孔縮小百分比與所有三種組態之真空 回f時間之間大略為線性關係。從圖中可以看出TMP組態 的空，f時間與外延之工具產能改進為最大，而CP組態 的改進/最小’但所有三種組態的百分比變化都在40%至 6〇%的範圍内。如圖1所示，增加蓋板24的深度d時，可進 一步限制負載固定室1 〇與注入室1 8之間的開度，也進一步 降，麼爆。最大深度d係受晶圓處理需求，諸如晶圓或晶 圓卡E周緣間隙、拾取間隙等的約束。

[0 0 2 γ ]以上揭不的方法與系統雖以本發明之較佳實施例作 為顯示與說明’但熟悉此類技術之人士顯然可以理解其中 可作多種修改與改進。蓋板24可使用與所用生產製程相容 許二二又此等製程之材料。蓋板2 4可為活動或永久接 °又；曰 。使用活動式蓋板2 4時，可更換蓋板2 4以配合

第11頁 1323000 案號 93106285 年 月 修正 五、發明說明 晶圓與所 壓鑄固定 [0 0 2 1 ]在 因此，蓋 臂架構變 知的方法 束孔調整 改裝為現 圓處理器 铸容許差 [ 0 0 22 ]或 定室1 0。 2 4係位於 態中是將 顯示的蓋 可活動地 間，諸如 [ 0 0 23 ]前 其他改變 舉之零組 顯示的組 特定的相 擴充、或 因此可以

(7) 用生產製程的機器手臂架構。與負載固定室孔徑 蓋板比較時，如此可提供未來較高的變換彈性。 一實施例中，蓋板2 4係設置可調整式孔徑2 4 a， 板2 4可保持固定而其孔徑可於晶圓及/或機器手 更時隨之改變。孔徑調整可用各種技術領域中習 為之，並可以與諸如照像機光圈調整裝置與離子 裝置之負載固定室1 0配合使用。此外，蓋板2 4可 有設備。蓋板2 4的使用亦可使負載固定室1 0、晶 22、及/或加工室18在製造中有較大的加工或壓 ，因為蓋板2 4可提供所需的容許差。 者，蓋板2 4可接設在注入室1 8而非接設在負載固 以圖1及圖2所示的典型實施例而言，可看出蓋板 負載固定室1 0的外表面。然而，也可有些設備組 蓋板24設於負載固定室10之内，如圖1中以虛線 板24”。熟悉此類技術之人士可以理解，蓋板24 或永久性地接設在可能發生壓爆的不同容室之 在晶圓處理室與鄰接之容室間，如前所述。 述變化僅為舉例而非獨一性質，本發明仍可實施 。因此，熟悉此類技術之人士可對此處說明與例 件，做細部及安排上的其他改變。因此，圖式中 件安排方式僅為舉例之用，並可加以變化以配合 關實施方式。因此，其中各種項目可加以結合、 另行重新架構而不脫離本發明揭示系統之範圍。 理解以下申請專利範圍不受此處揭示的實施例限

第12頁 1323000 _案號93106285_年月曰 修正_ 五、發明說明（8) 制。各項申請專利範圍可包括特別說明之外的實施方式， 並得根據法律允許之範圍做廣義的解釋。

第13頁 1323000 _案號93106285_^年月日 修正_ 圖式簡單說明 [圖式簡單說明] [0 0 0 8 ]以下附圖說明本發明系統與方法之若干例舉實施 例，圖中相同的參考標號係指稱相同元件，所述實施例僅 屬舉例性質，非用以限制本發明。附圖包括： [0 0 0 9 ]圖1為具有真空氣導限制孔徑之離子注入機負載固 定室概要圖； [0010]圖2為圖1所示負載固定室之概要立面圖； [0 0 11 ]圖3負載固定室抽空曲線與注入室壓力曲線示意 圖；以及

[0 0 1 2 ]圖4為真空回復時間示意圖。

[主 要 元 件符號說 明 ] 10 負 載 固定室 24 蓋 板 12 負 載 /晶圓/晶 圓 卡匣 24* 蓋 板 14 插 入 孔 24" 蓋 板 16 隔 離 閥 24a 孔 徑 18 注 入 室 2 6 晶 圓 處 理 室 20 槽 孔 d 蓋 板 深 度 22 晶 圓 處理機器 手 臂 28a、 b注 入 室 壓 力 曲 線 3 0a、 b負 載 固 定 室 抽 空曲線

第14頁

Claims (1)

1323000 _案號 93106285_修正_ 六、申請專利範圍 ….-- 申請專利範圍： 1. 一種與離子注入機負載固定室結合之裝置，該裝置包 括： 一蓋板，其與該負載固定室之一槽孔鄰接； 其中該蓋板包括一孔徑，可供接近該負載固定室内負 載；該蓋板並可縮小該負載固定室與該離子注入機注入室 之間的開度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該蓋板係接設 於該負載固定室。 3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該蓋板係活動 接設於該負載固定室。 4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該蓋板在垂直 該槽孔方向上之尺寸，相對該槽孔最大化。 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該孔徑之尺寸 為可調整。 6 .如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該孔徑之尺寸 係維持在可於該負載固定室與該注入室之間處理該負載所 需之間隙。 7 .如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該蓋板係接設 於該負載固定室。 8.如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該蓋板係活動 接設於該負載固定室。 9 .如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該孔徑之尺寸 為可調整。

1323000 , 、 * ι_案號93106285 年月 日 修正_ 六、申請專利範圍 1 0 .如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該孔徑之尺寸 係維持在可於該負載固定室與該注入室之間處理該負載所 需之間隙。 11. 一種可使離子注入機内負載固定室與真空室之間壓爆 降低之方法，此方法包括以下步驟： 使用一蓋板遮蓋該負載固定室之一槽孔，該蓋板上有 一貫穿之孔徑； 縮小該孔徑之尺寸至維持對一負載之通路，以供在該 負載固定室與該真空室之間移動該負載；以及 增加該蓋板在垂直該負載固定室槽孔之方向上測量的 深度。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該負載為晶 圓。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該蓋板係接 設於該負載固定室。 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該蓋板係活 動接設於該負載固定室。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該蓋板在垂 直該槽孔方向上之尺寸，係相對該槽孔最大化。

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