本公开的实施例涉及减少在对工件进行加热或冷却时对工件的后表面造成的损坏的系统及方法。
背景技术：
半导体装置的制作涉及多个分立的且复杂的工艺。一种这种工艺可为蚀刻工艺，在蚀刻工艺中将材料从工件移除。另一种工艺可为沉积工艺，在沉积工艺中在工件上沉积材料。又一种工艺可为离子植入工艺，在离子植入工艺中向工件植入离子。
在一些实施例中，以不同于室温的温度执行这些工艺中的一种或多种可为有益的。举例来说，在某些实施例中，离子植入工艺可在高的温度下最好地执行。在其他实施例中，这种工艺可在冷的温度下最好地执行。
为了使工件准备好进行这一工艺，可采用预加热或冷却站。在某些实施例中，将工件设置在台板上，接着更改台板的温度来控制工件的温度。这种热转变可能造成工件的膨胀或收缩。
在一些情形中，在将工件设置在台板上时可能会损坏工件。举例来说，当工件的温度变化时，工件会相对于台板膨胀或收缩。当工件的尺寸改变时，位于台板上的粒子可能会擦伤、污损或以其他方式损坏工件的底表面，这是因为工件与台板之间会发生相对移动。这可能导致放射状擦伤或沟痕。擦伤可降低总体装置良率且因此增大生产半导体组件的成本。
因此，如果存在一种减少在这些热转变期间对工件的背面的损坏的系统及方法，则将为有益的。如果所述系统不会显著影响使工件达到期望温度的时间，则也将为有利的。
技术实现要素：
本发明公开一种减少在热转变期间对设置在台板上的工件的背面的损坏的系统及方法。所述系统包括控制器，控制器在热转变期间对夹持电压及背面气体压力进行调节。通过对夹持电压进行调节，工件在某些时刻可不紧紧地固持到台板，由此减少可能由驻留在台板的顶表面上的粒子造成的损坏。另外，对背面气体压力进行的调节仍允许台板与工件之间具有良好的导热性。
根据一个实施例，本发明公开一种减少在热转变期间对工件的损坏的系统。所述系统包括：台板，包括具有一个或多个开口的顶表面；多个管道，所述多个管道中的每一者与相应的开口连通；阀门系统，与所述多个管道连通且与背面气体供应系统连通；一个或多个电极，设置在所述台板中以生成夹持力来将所述工件固持到所述顶表面；电极电源；以及控制器，与所述阀门系统连通以调节通往所述台板的所述顶表面的背面气体的流量，且与所述电极电源连通以调节施加到所述工件的所述夹持力。在某些实施例中，所述电极电源系统输出第一电压来对所述工件施加第一夹持力，且输出第二电压来对所述工件施加比所述第一夹持力小的第二夹持力。在某些实施例中，所述阀门系统被配置成以第一压力水平及比所述第一压力水平低的第二压力水平供应背面气体。在某些实施例中，在对所述工件施加所述第一夹持力时供应所述第一压力水平。在一些实施例中，所述第二夹持力介于所述第一夹持力的0％到50％之间。在一些实施例中，所述控制器以小于10hz的频率调节所述夹持力及所述背面气体的所述流量。
根据另一个实施例，本发明公开一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质。所述指令在由控制器执行时使所述控制器：调节对设置在台板上的工件施加的夹持力；以及在所述工件设置在所述台板上时，调节通往所述台板的顶表面的背面气体的流量。在某些实施例中，所述控制器与电极电源连通，且所述指令在由控制器执行时使所述电极电源输出第一电压来对所述工件施加第一夹持力以及输出第二电压来对所述工件施加比所述第一夹持力小的第二夹持力。在某些实施例中，所述控制器与阀门系统连通，且所述指令在由所述控制器执行时使所述阀门系统以第一压力水平及比所述第一压力水平低的第二压力水平供应背面气体。在某些实施例中，所述指令在由所述控制器执行时使得当对所述工件施加所述第一夹持力时供应所述第一压力水平。
根据另一个实施例，本发明公开一种减少在热转变期间对工件的损坏的方法。所述方法包括：将工件设置在被加热的台板上；在所述工件设置在所述台板上时，调节夹持力以及通往所述被加热的台板的顶表面的背面气体的流量；以及当所述工件达到期望温度时，移除所述工件。在某些实施例中，所述夹持力及所述背面气体的所述流量是以小于10hz的频率进行调节。
附图说明
参照附图来更好地理解本公开，所述附图并入本申请供参考且在附图中：
图1是根据一个实施例的减少对工件的背面的损坏的系统的剖视图。
图2示出根据一个实施例的夹持力及背面气体压力的波形。
图3是示出图1所示系统的操作的流程图。
具体实施方式
如上所述，半导体装置制作包括各种工艺，包括蚀刻工艺、沉积工艺及离子植入。这些工艺中的一种或多种可能对温度敏感。在一些实施例中，在使工件经历这种半导体工艺之前使用预加热或冷却站来修改工件的温度。
图1示出可用于改变工件的温度、同时减少对工件的底表面(或背面)的损坏的系统。系统10包括台板100。台板包括设置在其中的一个或多个电极110。这些电极110与电极电源120连通。电极电源120可向电极110供应直流(directcurrent，dc)电压或交流(alternatingcurrent，ac)电压。向电极110供应的电压的频率及幅值可取决于设计且并不受本公开的限制。在某些实施例中，电极可成对排列，其中向所述成对的电极提供具有相反极性的电压。
台板100还可包括嵌入在台板100中的加热器130。这些加热器130可用于将台板100加热到期望温度。这些加热器130可为电阻式元件，其中电流通过加热器130来提高加热器130的温度。加热器130可与加热电源135连通。在某些实施例中，如果台板100用作冷却站的一部分，则可不包括加热器130及加热电源135。
台板100还可包括嵌入的流体通道140，嵌入的流体通道140包括入口141及出口142。在某些实施例中，流体源与入口141连通。流体可经由入口141进入台板100，通过流体通道140并经由出口142排出。在一些实施例中，此流体可受到冷却，例如，受到冷却的水或液态氮。在其他实施例中，流体可受到加热，例如受到加热的水。在一些实施例中，可使用泵来使流体穿过流体通道140进行再循环。在某些实施例中，在台板100中可不包括流体通道140。
背面气体通道150可通过台板100并在台板100的顶表面101上终止。背面气体通道150可与气体源155连通。可使用阀门系统151(例如，质量流控制器(massflowcontroller，mfc)或单纯的开关阀(on-offvalve))来控制从气体源155到背面气体通道150的气体的流量。背面气体被引入到台板100的顶表面101与工件的背面之间的体积中。这种背面气体会增大台板100的顶表面与工件20之间的导热性。在某些实施例中，可以约4托(torr)到8托的压力来供应背面气体。
控制器160可与电极电源120及阀门系统151连通。控制器160具有处理单元161及相关联的存储器装置162。这种存储器装置162含有指令，所述指令在由处理单元161执行时使系统10执行本文所述功能。这种存储器装置162可为非易失性存储器，例如，闪存只读存储器(flashreadonlymemory，flashrom)、电可擦只读存储器(electricallyerasablerom)或其他适合的装置。在其他实施例中，存储器装置162可为易失性存储器，例如，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)或动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)。在某些实施例中，控制器160可为通用计算机、嵌入式处理器或专门设计的微控制器。控制器160的实际实施方式不受本公开的限制。
在正常操作期间，在台板100的顶表面101上设置工件20。接着通过启动电极电源120来将工件20夹持到台板。向电极110供应的电压会生成夹持力，所述夹持力使工件20保持抵靠顶表面101。一旦施加了夹持力，便可向背面气体通道150提供背面气体。这种背面气体填充工件20的背面与台板100的顶表面101之间的体积。
在某些实施例中，通过使流体流过流体通道140或使加热器130通电来将台板100维持在特定温度。这样一来，在将工件20放置在台板100的顶表面101上时，工件20便立刻开始热转变。在其他实施例中，则是在将工件20放置在顶表面101上之后对台板100进行加热的。
为减少在热转变期间对工件20的背面的损坏的可能性，控制器160可调节夹持力及背面气体压力。图2示出夹持力200及背面气体压力210的波形。如在图2中所见，控制器160调节由电极电源120供应的电压来将夹持力从第一夹持水平201改变到比第一夹持水平201低的第二夹持水平202，在第一夹持水平201的情况中，工件紧紧地固持到顶表面101。在某些实施例中，第二夹持水平202可为第一夹持水平201的0％到50％。在一个特定实施例中，第一夹持水平201可为1kv，而第二夹持水平可为0kv。当然，也可使用其他电压。
可采用多种方式减小夹持力200。在一个实施例中，减小由电极电源120供应的电压的幅值。在另一个实施例中，更改向电极110供应的交流电压的占空因数(dutycycle)。在又一个实施例中，可更改向电极110供应的电压的幅值及占空因数二者。
如图2中所示，夹持电压可为周期性信号。夹持力的频率可小于10hz(例如，介于0.2hz到5hz之间)，但是也可使用其他值。另外，夹持力的占空因数(被定义为处于第一夹持水平的持续时间占总时间的百分比)可介于20％到70％之间，但是也可采用其他值。
应注意，也在第一压力水平211与比第一压力水平211低的第二压力水平212之间对背面气体压力210进行调节。第一压力水平211可介于4托到8托之间，但是也可为其他值。在某些实施例中，第二压力水平212是零，但是在一些实施例中也可采用比零大的值。
背面气体压力210的频率与夹持力200的频率相同。在一些实施例中，为确保背面气体压力不会使工件位移或移动，在夹持力200处于第一夹持水平201时施加背面气体压力210的第一压力水平211，如图2中所示。因此，背面气体压力210的占空因数比夹持力200的占空因数低。
可对夹持力200的第一夹持水平201与背面气体压力210的第一压力水平211之间的相位关系进行调整以实现最优的性能。相似地，可对夹持力200的第二夹持水平202与背面气体压力210的第二压力水平212进行调整以实现最优的性能。
尽管图2示出梯形波形，然而也可为其他波形。举例来说，夹持电压的波形和/或背面气体压力的波形可为正弦波、锯齿波、三角波、方波或任何其他周期性函数。
控制器160如图2所示调节电极电源120及阀门系统151，直到工件20达到期望温度为止。一旦已达到期望温度，便可减小夹持力及背面气体压力以使得可从台板100移除工件20。
图3示出表示根据一个实施例的系统的操作的流程图。首先，如在方框300中所示，将工件20放置在台板100上。接着将夹持力增大到第一夹持水平201，如在方框310中所示。接着将背面气体压力增大到第一压力水平211并维持处于这一水平达第一预定持续时间，如在方框320中所示。如上所述，可改变方框310与方框320之间的持续时间以实现最优的系统性能。在方框330中，将背面气体压力减小到第二压力水平212。接着将夹持力减小到第二夹持水平202，如在方框340中所示。如上所述，可改变方框330与方框340之间的持续时间以实现最优的系统性能。接着检查工件是否已达到期望温度，如在方框350中所示。如果工件20已达到期望温度，则将夹持力及背面气体压力减小到0。工件20的温度可直接测量，例如使用温度传感器170直接测量。温度传感器170可与控制器160连通且可设置在台板100中或台板100外部。作为另外一种选择，可例如基于工件20设置在台板100上的持续时间来间接地推断温度。接着可从台板100移除工件20，如在方框360中所示。如果工件20未达到期望温度，则返回到方框310来继续进行工艺序列。可改变方框340与方框310之间的持续时间以实现最优的系统性能。
图1示出可用于减少在工件经受热转变时对工件的背面的损坏的系统。在某些实施例中，可对现有的预加热或冷却站进行更改来执行图3中所示的操作。举例来说，在一个实施例中，可向控制器160中下载包含指令的软件程序，所述指令可在控制器160的处理单元161上执行。所述软件程序可设置在非暂时性介质(例如压缩盘只读存储器(compactdiskreadonlymemory，cdrom))或存储器装置上。此软件程序可被下载到设置在控制器160中的存储器装置162中。此软件程序在执行时包括指令，所述指令在由控制器执行时使控制器160执行本文中所阐述的且在图3中的方框310到方框350中所示的序列。
本文所述系统及方法具有许多优点。以上应注意，当工件经历热转变时，所述工件可膨胀或收缩。这种尺寸变化会使工件相对于上面设置有工件的台板移动。当工件尺寸变化时，台板的顶表面上的任何粒子均可能会擦伤或以其他方式损坏工件。本系统及方法使工件相对于台板的顶表面更自由地膨胀或收缩，这可减少或消除对工件的损坏的可能性。
本公开的范围不受本文所述具体实施例限制。实际上，通过阅读以上说明及附图，对所属领域中的一般技术人员来说，除本文所述实施例及润饰以外的本公开的其他各种实施例及对本公开的各种润饰也将显而易见。因此，这些其他实施例及润饰都旨在落于本公开的范围内。另外，尽管已针对特定目的而在特定环境中在特定实施方案的上下文中阐述了本公开，然而所属领域中的一般技术人员将认识到，本公开的效用并非仅限于此且可针对任何数目的目的在任何数目的环境中有益地实施本公开。因此，应考虑到本文所述本公开的全部范围及精神来理解以上提出的权利要求。
1.一种减少在热转变期间对工件的损坏的系统，包括：
台板，包括具有一个或多个开口的顶表面；
多个管道，所述多个管道中的每一者与相应的开口连通；
阀门系统，与所述多个管道连通且与背面气体供应系统连通；
一个或多个电极，设置在所述台板中以生成夹持力来将所述工件固持到所述顶表面；
电极电源；以及
控制器，与所述阀门系统连通以调节通往所述台板的所述顶表面的背面气体的流量，且与所述电极电源连通以调节施加到所述工件的所述夹持力。
2.根据权利要求1所述的减少在热转变期间对工件的损坏的系统，所述电极电源系统输出第一电压来对所述工件施加第一夹持力，且输出第二电压来对所述工件施加比所述第一夹持力小的第二夹持力。
3.根据权利要求2所述的减少在热转变期间对工件的损坏的系统，所述阀门系统被配置成以第一压力水平及比所述第一压力水平低的第二压力水平供应背面气体。
4.根据权利要求3所述的减少在热转变期间对工件的损坏的系统，在对所述工件施加所述第一夹持力时供应所述第一压力水平。
5.根据权利要求2所述的减少在热转变期间对工件的损坏的系统，所述第二夹持力介于所述第一夹持力的0％到50％之间。
6.根据权利要求1所述的减少在热转变期间对工件的损坏的系统，所述控制器以小于10hz的频率调节所述夹持力及所述背面气体的所述流量。
7.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括指令，所述指令在由控制器执行时使所述控制器：
调节对设置在台板上的工件施加的夹持力；以及
在所述工件设置在所述台板上时，调节通往所述台板的顶表面的背面气体的流量。
8.根据权利要求7所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述控制器与电极电源连通，且其中所述指令在由控制器执行时使所述电极电源输出第一电压来对所述工件施加第一夹持力以及输出第二电压来对所述工件施加比所述第一夹持力小的第二夹持力。
9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述控制器与阀门系统连通，且其中所述指令在由所述控制器执行时使所述阀门系统以第一压力水平及比所述第一压力水平低的第二压力水平供应背面气体。
10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述指令在由所述控制器执行时使得当对所述工件施加所述第一夹持力时供应所述第一压力水平。
11.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述第二夹持力介于所述第一夹持力的0％到50％之间。
12.一种减少在热转变期间对工件的损坏的方法，包括：
将工件设置在被加热的台板上；
在所述工件设置在所述被加热的台板上时，调节夹持力以及通往被加热的所述台板的顶表面的背面气体的流量；以及
当所述工件达到期望温度时，移除所述工件。
13.根据权利要求12所述的减少在热转变期间对工件的损坏的方法，所述夹持力是在第一夹持力与比所述第一夹持力小的第二夹持力之间进行调节。
14.根据权利要求13所述的减少在热转变期间对工件的损坏的方法，所述背面气体的所述流量是在第一压力水平与比所述第一压力水平低的第二压力水平之间进行调节。
15.根据权利要求14所述的减少在热转变期间对工件的损坏的方法，所述第一压力水平是在对所述工件施加所述第一夹持力时供应。
技术总结