(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを形成するように構成されたイオンソースと、
上記イオンビームを質量分析するように構成されたビームラインアセンブリと、
第１環境に繋がる終端部であって、上記イオンビームからのイオン注入時に、ワークピースをクランプして、冷却するように構成された、冷凍された静電チャックを有する終端部と、
上記終端部に動作可能に接続され、上記第１環境および当該第１環境よりも高い露点を持つ第２環境と選択的流体連通しているロードロックチャンバであって、上記ワークピースの温度を測定するように構成されたワークピース温度監視装置を有する、上記ワークピースを受け取るためのプラテンを備えるロードロックチャンバと、
上記第２環境の温度および相対湿度を測定するように構成された外部監視装置と、
上記ワークピース温度監視装置および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記ロードロックチャンバから上記第２環境へと上記ワークピースが搬送される時に、上記ワークピース上に結露が生じない場合の上記ワークピースの温度を判断するように構成された制御装置とを備えており、
上記ロードロックチャンバと流体連通されたガス源であって、上記ワークピース温度監視装置および外部露点温度監視装置からのデータに基づいて、上記ワークピースを加熱するために、熱した乾燥ガスを上記ロードロックチャンバに対して供給するように構成されたガス源をさらに備えていることを特徴とするイオン注入器。
【請求項２】
上記終端部から上記ロードロックチャンバと、上記ロードロックチャンバから上記第２環境とに上記ワークピースを搬送するように構成された１つ以上の搬送機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項３】
上記第２環境は、上記ロードロックチャンバとＦＯＵＰとの間の空中環境（in-air environment）を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項４】
ワークピース温度監視装置は、プラテンの表面に設けられた熱電対を備えていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項５】
上記プラテンは、上記熱電対に対応した被覆領域を備えており、
上記熱電対は、上記ワークピースが上記プラテンに載置された時に、上記ガス源からの熱したガスから遮断されることを特徴とする請求項４に記載のイオン注入器。
【請求項６】
上記ガス源は、水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、および他の気体のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項７】
上記ガス源は、水素４％および窒素９６％で構成された生成ガスを含むことを特徴とする請求項６に記載のイオン注入器。
【請求項８】
上記ロードロックチャンバは、低温イオン注入の後に上記ワークピースを加熱するための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入器。
【請求項９】
イオン注入システムのための結露軽減装置であって、
ロードロックチャンバと流体連通され、熱した乾燥ガスを上記ロードロックチャンバに対して供給するように構成された乾燥ガス源を備え、
上記ロードロックチャンバは、第１環境および第２環境と選択的流体連通されており、上記ロードロックチャンバは、冷凍されたワークピースを上記第１環境から受け取り、当該ワークピースを上記第２環境に搬送するように構成されたプラテンと、上記ワークピースが上記プラテン上に載置されている時に、当該ワークピースの下面に設けられる熱電対であって、上記ワークピースが上記ロードロックチャンバ内に載置された時に、当該ワークピースの温度を測定するように構成された熱電対とを備え、上記プラテンは、上記熱電対に対応した被覆領域を備え、上記熱電対は、上記ワークピースが上記プラテンに載置された時に、上記乾燥ガス源からの熱したガスから遮断され、
上記第２環境に設けられ、上記第１環境よりも高い露点を持つ上記第２環境の温度および相対湿度を測定するように構成された外部監視装置と、
上記熱電対および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記ロードロックチャンバから上記第２環境へと上記ワークピースが搬送される時に、上記ワークピース上に結露が生じない場合の上記ワークピースの温度を判断するように構成された制御装置とをさらに備えていることを特徴とする結露軽減装置。
【請求項１０】
上記乾燥ガス源は、水素、ヘリウム、アルゴン、窒素、および他の気体のうち１つ以上を含むことを特徴とする請求項９に記載の結露軽減装置。
【請求項１１】
上記乾燥ガス源は、水素４％および窒素９６％で構成された生成ガスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の結露軽減装置。
【請求項１２】
上記制御装置は、上記熱電対および上記外部監視装置からのデータに基づいて、上記乾燥ガス源から乾燥ガスを供給するように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の結露軽減装置。
【請求項１３】
上記ロードロックチャンバは、低温イオン注入の後に上記ワークピースを加熱するための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載の結露軽減装置。
【請求項１４】
ワークピース上の結露を防ぐための方法であって、
請求項９〜１３のいずれかに記載の結露軽減装置を用意する工程と、
上記第１環境から上記ロードロックチャンバへと上記ワークピースを搬送する工程と、
上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースを加熱する工程と、
上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースの温度を測定する工程と、
上記第２環境の温度および相対湿度を測定する工程と、
上記第２環境の露点を算出する工程と、
上記ワークピースの温度が上記第２環境の露点よりも高くなった後、上記ロードロックチャンバ内から上記第２環境へと上記ワークピースを搬送する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
上記ロードロックチャンバ内の上記ワークピースの温度を測定する工程は、上記ワークピースの下面における１つ以上の位置の温度を測定する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記ロードロックチャンバ内から上記第２環境へと上記ワークピースを搬送する工程は、上記ワークピースの温度が上記第２環境の露点よりも予め定めた値だけ高くなった後に発生することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
上記ロードロックチャンバ内から上記第２環境へと上記ワークピースを搬送する工程は、上記ワークピースの温度が上記第２環境の露点よりも予め定めた値だけ高くなってから予め定めた時間が経過した後に発生することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の参照〕
本願は、米国仮出願第６１／３４９，５４７号（出願日：２０１０年５月２８日、発明の名称：ワークピース上の結露を防ぐためのアクティブ露点検出およびロードロック通気）、ならびに米国特許出願第１２／７２５，５０８号（出願日：２０１０年５月３日、発明の名称：イオン注入器の蒸気圧縮冷凍チャック）の優先権を主張し、その利益を享受するものである。これらの全文は、参照により本願に完全に開示されているものとして、本願に含まれる。
【０００２】
〔発明の分野〕
本発明は、概してイオン注入システムに関するものであり、より詳しくは、イオン注入システムにおいて、ワークピース上に結露が生じるのを防ぐためのシステム、装置、および方法に関する。
【０００３】
〔発明の背景〕
静電クランプまたは静電チャック（ＥＳＣｓ）は、半導体産業において、イオン注入、エッチング、および化学蒸着（ＣＶＤ）等のプラズマ半導体プロセスあるいは真空半導体プロセスの間にワークピースまたは基板をクランプする際に、一般的に利用されている。ＥＳＣｓのクランプ能力ならびにワークピース温度制御は、シリコンウェハ等の半導体基板あるいは半導体ウェハの処理において極めて重要であることが明らかになっている。例えば、一般的なＥＳＣは、導電電極上に配置された絶縁層を有している。この際、半導体ウェハはＥＳＣの表面（例えば、絶縁層の表面上）に配置されている。半導体プロセス（例えば、イオン注入）の間、一般的にクランプ電圧は、ウェハと電極との間に印加される。この際、ウェハは静電気力によりチャックの表面に対してクランプされている。
【０００４】
確実なイオン注入プロセスのために、ＥＳＣの冷却によってワークピースを冷却することが好ましい。しかし、温度が低いと、プロセス環境下（例えば、真空環境下）にある低温のＥＳＣから、外部環境下（例えば、高圧環境下、高温環境下、および高湿環境下）へとワークピースを搬送した場合に、ワークピース上に結露が生じる虞、あるいは大気中の水分ワークピース上に凍結する虞さえもある。例えば、ワークピースへのイオン注入を行った後、一般的にワークピースはロードロックチャンバへと搬送され、当該ロードロックチャンバは通気される。ワークピースを外部に搬送するためにロードロックチャンバが開くと、ワークピースは概ね外気（例えば、大気圧下の暖かな「湿った」空気）に曝され、ワークピース上に結露が生じる虞がある。結露は、ワークピース上に粒子を堆積する可能性、および／または、ワークピース上に残留物を残す可能性がある。これにより、前面（例えば、アクティブエリア）の粒子に悪影響をもたらす可能性があり、その結果、欠陥および生産損失を招く虞がある。
【０００５】
そのため、寒い環境下からより暖かい環境下にワークピースを搬送した時に、当該ワークピース上の結露を軽減するためのシステム、装置、および方法において、技術的な解決策が必要である。
【０００６】
〔発明の要約〕
本発明は、イオン注入システムにおいて、ワークピース上の結露を緩和するためのシステム、装置、および方法を提供することにより、従来技術の制限を克服するものである。したがって、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を援助するために、本発明の簡単な要約を以下に提示する。本要約は、本発明の包括的な概要ではない。本要約は、本発明の要点、または重要な要素を特定しようとするものではなく、本発明の範囲を規定しようとするものでもない。本要約は、後に記載するより詳細な説明の前書きとして簡単な形で本発明の構想のいくつかを提示しようとするものである。
【０００７】
本発明は、イオン注入システムにおいて、ワークピース上の結露を防ぐためのシステム、装置、および方法に概ね向けられたものである。本システムは、イオンビームを生成するように構成されたソースと、イオンビームを質量分析するように構成されたビームラインアセンブリと、第１環境に繋がる終端部であって、イオンビームからのイオン注入時にワークピースをクランプおよび冷却するように構成された、冷凍された静電チャックを備える終端部と、終端部および第２環境それぞれと選択的流体連通されているロードロックチャンバとを備える。ロードロックチャンバは、ワークピースを受け取るように構成されたプラテンであって、ワークピースの温度を測定するように構成されたワークピース温度監視装置を有するプラテンを備える。第２環境は、第１環境よりも概ね高い露点を持つ。第２監視装置は、第２環境の温度および相対湿度を測定し、その結果、露点を測定および／または算出するように構成されている。制御装置は、ワークピースがロードロックチャンバから第２環境へと搬送された時に、当該ワークピース上に結露が生じない場合のワークピースの温度を判断するように構成されている。上記の判断は、ワークピース温度監視装置および第２温度監視装置の双方のデータ（例えば、第２環境の露点等）に基づいてなされている。
【０００８】
前述およびそれに関連する目的を達成するために、本発明は、以下に完全に説明された特徴、特に請求項において指摘された特徴を備えている。以下の説明および添付の図面は、本発明を詳細に説明するための特定の実施形態を示している。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理を採用し得る様々な方法のうちのいくつかを明示するものである。本発明の他の目的、利点、および新規な特徴は、以下の本発明の詳細な説明を、図面を参照しながら理解することで明らかとなるであろう。
【０００９】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の一実施例に係る、イオン注入システムを有する真空システムの概略を示す図である。
【００１０】
図２は、本発明の他の態様に係る典型的なロードロックチャンバを示す図である。
【００１１】
図３は、他の実施例に係るガスによってワークピースを加熱する際の温度と時間との関係を示すグラフである。
【００１２】
図４は、本発明の他の典型的な態様に係る、ワークピース上の結露を防ぐための方法を示すフロー図である。
【００１３】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、冷却された静電チャックを用いるイオン注入システムにおいて、ワークピース上の結露を防ぐことに概ね向けられている。温度あるいは局地露点の監視を行わずにワークピースの加熱を行う従来の方法では、通気時間が長時間になり、その結果、ワークピースのスループットに悪影響を及ぼす虞があった。本発明は、ワークピースの温度ならびにロードロックチャンバ外部の局地露点を測定し、その情報を用いて待機時間を最小限に抑えることによってスループットを最大限にするシステム、装置、および方法を示す。
【００１４】
そこで、以下では、本発明について図面を参照して説明する。全文を通して、同様の部材番号は同様の部材を表すために使用される。これらの態様についての説明は単なる例であり、限定的な意味で捉えるべきではないことを理解されたい。以下では、本発明をよく理解するために、解説を目的として様々な具体的な詳細な説明を記載している。しかし、当業者であれば、これらの具体的な詳細な説明がなくとも本発明を実施できることは明らかである。
【００１５】
本開示に係る一態様では、図１は典型的な真空システム１００を示す。本実施例における真空システム１００は、イオン注入システム１０１を有しているが、プラズマ処理システム、あるいは他の半導体処理システム等といった他の種々のタイプの真空システムを有していてもよい。イオン注入システム１０１は、例えば末端部１０２、ビームラインアセンブリ１０４、および終端部１０６を有している。一般的に、末端部１０２のイオン源１０８は、電源供給部１１０に接続されており、ドーパントガスをイオン化してイオンビーム１１２を生成する。イオンビーム１０２は、ビームステアリング装置１１４内に向けられた後、開口部１１６を通って外部の終端部１０６に向けられる。終端部１０６においてイオンビーム１１２は、終端部に繋がる第１環境１２２における静電チャック（ＥＳＣ）１２０に対して選択的にクランプまたはマウントされたワークピース１１８（例えば、半導体ウェハ、または表示パネル等）に衝突する。第１環境１２２は、例えば真空システム１２３によって生成された真空を含む。注入されたイオンは、ワークピース１１８の枠に一度埋め込まれると、当該ワークピースの物理的特性および／または化学的特性を変化させる。このため、半導体装置製造、表面処理、さらには物性物理学の研究における様々な用途において、イオン注入が使われている。
【００１６】
解決策がない場合、イオン注入システム１０１を用いるイオン注入において、荷電したイオンがワークピースに衝突することで当該ワークピース上にエネルギーが熱の形態で蓄積することになる。この熱は、ワークピース１１８を歪ませたり、割ったりして、当該ワークピースを一部の実施の場面で役に立たなくし得る。また、上記の熱は、ワークピース１１８に対して発せられたイオンの照射量を、所望の照射量と異ならせ得る。これにより、得られる機能が求められていた機能とは異なってしまう可能性がある。例えば、ワークピース１１８の外表面直下の極細領域に対して照射する照射量として、１×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３の照射量が求められていた場合に、発せられたイオンは予期しない熱によって当該極細極際領域の外部へと拡散し、実際に得られる照射量は１×１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３よりも少なくなる虞がある。その結果、所望ではない熱は、注入された家電を、求められている領域よりも大きな領域に「塗布」することになり、求められている照射量よりも有効照射量を少なくし得る。他の所望ではない影響も起こり得る。
【００１７】
一部の状況によっては、ワークピース１１８（例えば、シリコンウェハ等の半導体ワークピース）の表面における所望の非晶質化を実現し、先端ＣＭＯＳを統合した回路装置の製造において極浅接合の形成を可能にするために、周囲温度よりも低い温度下にイオンを注入することが好ましい。したがって、静電チャック１２０を冷却あるいは冷凍するための冷却システム１２４が設けられており、当該冷却システム１２４によって、静電チャック１２０上にあるワークピース１１８は、周囲または第２環境１２６（例えば、「外部環境」あるいは「大気環境」とも呼ばれる環境）の周囲温度あるいは大気温度よりも十分に低い温度に冷却される。
【００１８】
本開示に係る他の態様においては、ワークピース１１８を真空システム１００の内部および外部への搬送を行うためのロードロックチャンバ１２８が、終端部１０６の第１環境１２２および第２環境１２６と選択的流体連通して設けられている。この際、真空システムは、真空の質（すなわち、第１環境）を含んでいない。
【００１９】
発明者らは、冷凍温度（例えば、第２環境１２６の露点温度よりも低い任意の温度）で行われるイオン注入では、例えばワークピースがイオン注入システム１０１内の第１環境１２２から外部環境へと搬送された場合に、ワークピースが第２環境の露点温度よりも低いと当該ワークピース１１８上に結露が生じる虞があると理解している。ワークピース１１８の温度が水の凝固点よりも低い場合、例えばワークピースが第２環境１２６の周囲の空気中に存在する周囲の水（例えば、湿度）に曝されると、ワークピースは霜（例えば、水蒸気が凝固して堆積したもの）を生成する可能性がある。
【００２０】
したがって、ロードロックチャンバ１２８は、真空システム１００内の第１環境１２２（例えば、乾燥した真空環境）を維持するための終端部１０６に繋がる処理チャンバ１３０に接続されている。本実施例におけるロードロックチャンバ１２８内のロードロックチャンバ環境１３２および第２環境１２２は、例えばワークピース１１８が、ワークピース搬送コンテナ（例えば、ＦＯＵＰ）とロードロックチャンバとの間を移動する時に「空中環境（in-air environment）」と称す。「空中環境」は、乱流および粒子を最小限にする特定のガス流あるいは空気流のための環境である。
【００２１】
ワークピース搬送コンテナ１３４は、例えば比較的高い露点を持ち得る環境下に概ね存在している。例えば、空中でのワークピースの取り扱いはワークピース１１８を大気環境に曝すことになる。ワークピース１１８は、搬送機構１３５Ａによってワークピース搬送コンテナ１３４から移動された後、第２環境１２６を通って、ロードロックチャンバの第１ドア１３６を通ってロードロックチャンバ１２８内に配置される。ロードロックチャンバ１２８の第１ドア１３６は、ロードロックチャンバ環境１３２を第２環境１２６から選択的に隔離する。ロードロックチャンバ１２８の第２ドア１３８は、さらにロードロックチャンバ環境１３２を、真空システム１００の終端部１３０内の第１環境１２２から選択的に隔離する。そのため、第１ドア１３６が開いている状態にあり、ロードロックチャンバ環境１３２を第２環境１２６に曝している場合には、第２ドア１３８が閉じている状態にあり、ロードロックチャンバ環境を第１環境１２２から隔離している。
【００２２】
ワークピース１１８がロードロックチャンバ１２８内に配置されると、第１ドア１３６は閉まり、ロードロックチャンバ環境１３２は、処理チャンバ１３０内の第１環境１２２に相当する圧力（例えば、真空源１４０によってもたらされた真空）にまで減圧される。ロードロックチャンバ環境１３２の圧力と、第１環境１２２の圧力とが略同等になると、第２ドア１３８が開き、ワークピースは搬送機構１３５Ｂを介して処理チャンバ１３０に搬送され、その後の処理（例えば、イオン注入）が行われる。
【００２３】
処理が完了すると、ワークピース１１８はロードロックチャンバ１２８内に戻される。ロードロックチャンバ１２８は、その後ガス源１４２（通気源とも呼ばれる）を介して通気される。これにより、ロードロックチャンバ環境１３２内の圧力は、大気圧あるいは第２環境１２６の圧力にまで概ね上昇する。ガス源１４２は、例えばロードロックチャンバ１２８内のロードロック環境１３２と選択的流体連通している。一実施例では、ガス源１４２は、ロードロックチャンバ環境１３２内に乾燥窒素を導入することにより、ロードロックチャンバ環境１３２が大気圧になるように当該ロードロックチャンバ環境１３２を通気する。この際、ロードロックチャンバ環境１３２が大気圧になると、ロードロックチャンバ１３６の第１ドア１３６が開き、第２環境１２６と流体連通する。他の実施例では、ガス源１４２は、１つ以上の水素、ヘリウム、アルゴン、または他の不活性ガスを含んでいる。例えば、ガス源１４２は、水素（４％）および窒素（９６％）を含む「生成ガス」等の混合ガスを供給するように設計されている。「生成ガス」により、水素が高い熱容量を有することの効果、窒素が低コストであることの効果、ならびに爆発しやすい気体濃度を有していないことの効果が得られる。また、さらに他の実施例によれば、ガス源１４２から供給されるガスあるいは混合ガスが、ロードロックチャンバ１３０においてワークピース１１８を加熱するために当該ロードロックチャンバ１３０内に導入される前に、当該ガスあるいは混合ガスを加熱するために、後述するガス源ヒータ１４３が設けられている。ガス源ヒータ１４３は、例えばワークピース１１８に対する十分な加熱を損失なしで利用することができる場合（例えば、ワークピースのフォトレジストの劣化を誘発しない温度等）は、ガス源１４２から供給されるガスを所定の温度（例えば、１００Ｃから１５０Ｃ）に加熱するように設計されている。
【００２４】
ガス源１４２から供給される熱いガスは、冷たいガスよりも早く暖める。ウェハの一時的な温度は、以下の式で表される。
【００２５】
【数１】
0005899209.tif 000002
【００２６】
Ｔ（ｔ）は、ワークピース１１８の温度であり、時間の関数である。Ｔ∞は、所望の温度であり、Ｔ０は、初期温度であり、ｔは、時間であり、ｔ０は、開始時間である。また、τは、ワークピースの加熱に関連した時定数であり、幾何学、材料特性、およびガス流速に依存する。図３は、図１のガス源１４２から供給されるガスによって、１００℃にワークピースを加熱する際の温度と時間との関係を示すプロット１６０であり、熱力分布１６２および指数曲線１６４を示している。
【００２７】
本開示に係る一実施例では、図１のロードロックチャンバ１３０の第１ドア１３６は、ワークピース１１８の温度が第２環境１２６の露点を超えると大気に開放される。例えば、ワークピース１１８の温度は、第２環境１２６の周囲温度（例えば、１８Ｃ〜２０Ｃ）に必ずしも達していなくてもよく、第２環境（例えば、周囲の空気）の局地露点を超えていればよい。一実施例によれば、図２により詳細に示したように、ロードロックチャンバ１３０は、ワークピース１１８を受け取るためのプラテン１４４を有している。例えば、ワークピース１１８はプラテン１４４上に載置されている。ワークピース１１８の温度を測定するためのワークピース温度監視装置１４６が、ロードロックチャンバ１３０内にさらに設けられている。例えば、ワークピース温度監視装置１４６は、プラテンの表面１４８との熱電対等によりプラテン１４４と一体化されている。
【００２８】
例えば、ワークピース温度監視装置１４６は、ワークピース１１８の正確な温度を測定できるのであれば、プラテン１４４上のいかなる位置に配置されていてもよい。例えば、ワークピース温度監視装置１４６は、ワークピース１１８の背面に対して押圧された接触熱電対を有している。他の例では、ワークピース温度監視装置１４６は、ワークピースの縁に接触する熱電対を有している。その他の代替のワークピース温度監視装置１４６は、赤外線（ＩＲ）測定装置、２色高温計、他の抵抗熱装置またはサーミスタ、あるいは他の好適な温度測定装置を有している。
【００２９】
例えば、ワークピース１１８がプラテン１４４上に存在している時に、ガス源１４２から供給される熱ガスからワークピース温度監視装置１４６を略遮断するための被覆領域１５０が、さらに設けられている。さらに、他の実施例によれば、ワークピース１１８を加熱するためのヒータ１５２がプラテン１４４設けられている。
【００３０】
したがって、典型的な一態様によれば、図１に示すように、第２環境１２６（例えば、ロードロックチャンバ１３０に近い環境）の温度の監視および／または測定を行うための外部監視装置１５４を有している。例えば、外部監視装置１５４は、ロードロックチャンバ１３０に近い第２環境１２６の相対湿度（ＲＨ）を測定するように設計されている。発明者らは、外部監視装置１５４の真空システム１００に対する近さは、ロードロックチャンバ１３０とワークピース搬送コンテナ３４との間におけるワークピース１１８の搬送にできるだけ近い方がよいと理解している。これは、流路、ＦＯＵＰ動作、外部建造物の室温調節、局地天気、季節、雨、および熱等は、温度、気圧、および湿度に変化をもたらし得るためである。例えば、ロードロックチャンバ１３０の第１ドアが開くと、ガス源１４２が第２環境１２６に乾燥ガスを導入することにより、真空システム１００からさらに離れた位置（例えば、真空システムを動作させるためのオペレータが設けられた位置）よりも露点は低くなり得る。
【００３１】
したがって、プロセスチャンバ１３０内でワークピース１１８を処理した後（例えば、冷却システム１２４およびＥＳＣ１２０を介してワークピースを冷却する）、ワークピースはロードロックチャンバ１２８内のプラテン１４４上に配置される。ロードロックチャンバ１２８の第２ドア１３８が開くと、ガス源１４２はガス（例えば、熱ガス）をワークピース１１８上に流す。このようにしてワークピースに対して熱を加えながらワークピース温度監視装置１４６によってワークピースの温度が測定され、外部監視装置１５４によって第２環境１２６の露点（例えば、温度および相対湿度）が判断される。制御装置１５６内のソフトウェアロジックを用いて、例えばロードロックチャンバ１２８内のワークピース１１８の温度が第２環境１２６の露点以上であるのか否かの判断を行うことができる。ワークピース１１８の温度が第２環境１２６の露点以上であると、ワークピース１１８は第１ドア１３６を通ってロードロックチャンバ１２８から移動される。１つの例では、ロードロックチャンバの第１ドア１３６を開く前に、短時間あるいは小さな温度変化（例えば、２〜３度）を加えることにより、すべてのワークピース１１８の温度が確実に第２環境１２６の露点よりも大きくなるようにしてもよい。
【００３２】
このようにして、制御装置１５６は、ワークピース温度監視装置１４６および外部温度監視装置１５４からのデータに基づいて、ロードロックチャンバ１２８から第２環境１２６までにワークピースが搬送された時に結露が生じない時のワークピース１１８の温度を判断する。例えば、制御装置１５６は、ワークピース温度監視システム１４６および外部監視装置１５４のデータに基づいて、ガス源１４２から供給された乾燥ガスを選択的に供給するように設計されている。
【００３３】
加熱ランプ、ＬＥＤ、マイクロ波、加熱流体、あるいはロードロックチャンバ内のワークピースを加熱するための任意の方法あるいは装置等、ロードロックチャンバ１２８内のワークピース１１８を加熱するための代替の方法あるいは装置の使用も意図していることを理解されたい。
【００３４】
本発明に係るさらに他の典型的な一態様では、ワークピース上の結露を防ぐための典型的な方法２００を図４に示す。以下では典型的な方法を一連の動作または事象として図示および記載しているが、本発明は図示された動作または事象の順序に限定されないことを理解されたい。本発明においては、いくつかのステップを異なる順序で、および／または、本発明に関して図示されたものとは異なる他のステップと同時に行ってもよい。さらに、図示したステップのすべてが、必ずしも本発明に係る方法を実施するために必要なわけではない。加えて、以下に図示および記載されたシステム、および図示されていない他のシステムと連動して上記の方法を実施してもよいことを理解されたい。
【００３５】
図４の方法２００は、上述した図１の真空システム１００等の真空システムの第１環境内でワークピースを冷却する動作２０２から始まる。図４の動作２０４では、ワークピースは、ロードロックチャンバの第１環境から搬送され、その後、当該ロードロックチャンバは第１環境から隔離される。動作２０６において、ワークピースはロードロックチャンバ内で加熱され、動作２０８において、ワークピースの温度が測定される。例えば、ワークピース上に熱ガスが流される。さらに、動作２１０において、第２環境の温度および相対湿度が測定される。なお、動作２１０は、動作２０８と同時に行ってもよい。動作２１２では、動作２１０で測定した温度および相対湿度等から第２環境の露点が判断される。温度の範囲が０℃から＋６０℃であり、相対湿度の範囲が０％から１００％の場合、便宜的な近似値は、以下の通りである。
【００３６】
【数２】
0005899209.tif 000003
【００３７】
ＴＤは、露点温度であり、Ｔは、第２環境における局地温度（℃）であり、ＲＨは、相対湿度（％）である。
【００３８】
動作２１４において、ワークピースの温度が第２環境の露点よりも大きいか否かの判断が行われる。もしワークピースの温度が第２環境の露点よりも大きい場合には、ワークピースは、ロードロックチャンバから動作２１６の第２環境にまで搬送される。このようにして、ワークピース上における結露を概ね防ぐことができる。
【００３９】
本発明は、冷凍された静電チャックに限定されるわけではなく、例えば一般所有の米国特許出願第２００８／００４４９３８号に開示されている事前冷凍アプローチ等の他の低温インプラントコンセプトを用いたアクティブ露点測定の使用をも意図しているものである。米国特許出願第２００８／００４４９３８号の内容は、参照によって本願に含まれる。さらに、本発明では、図２の温度監視装置１４６がプラテン１４４に組み込まれた熱電対でなくてもよい。したがって、ロードロックチャンバは、例えばロードロックチャンバ１２８内のどこの位置から監視されていてもよい。すなわち、ロードロックチャンバ１２８内のいかなる温度監視、および／または、ロードロックチャンバを空中環境（例えば、第２環境１２６あるいは大気）に開放する前におけるワークピース１１８のいかなる温度監視は、本発明の範囲内に含まれるものとして意図されたものである。
【００４０】
本開示は、このようにして図１のイオン注入システムの生産性を向上するために提供されたものである。熱ガスでワークピース１１８を積極的に加熱しながらロードロックチャンバ１２８内のワークピース１１８の温度を測定すると共に、小環境（第２環境１２６）の露点を積極的に測定することにより、ワークピースの理論上最高効率が得られる。すなわち、ウェハの温度および第２環境１２６の露点（ＲＨ）を測定することにより、ウェハを移動させるための最短時間を減じることができる。
【００４１】
したがって、本発明は、ワークピース上の結露を制御するための装置、システム、および方法を提供する。本発明は、特定の好適な実施形態に関して図示および説明しているが、当業者が本明細書および添付の図面を読んで理解すれば、同等の代替案および変形を想定することができるのは明らかである。特に、様々な機能を実施する部材（アセンブリ、装置、および回路等）に関して、これらの部材を表すのに使用している用語（「手段」という用語を含む）は、別に明示されない限りは、上記部材の特定の機能を行う（すなわち、機能的に同等である）あらゆる部材を指す。したがって、本発明の典型的な実施形態において、上記の特定の機能を持つ部材として開示した部材と構造的に異なっていたとしても、上記部材に含まれる。さらに、本発明に係る特定の機能について、複数の実施形態のうちの１つのみに開示している場合でも、そのような機能を他の実施形態の１つ以上の機能と組み合わせてもよい。これは、あらゆる既定の効果または特定の効果を奏するのに望ましく、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係る、イオン注入システムを有する真空システムの概略を示す図である。
【図２】本発明の他の態様に係る典型的なロードロックチャンバを示す図である。
【図３】他の実施例に係るガスによってワークピースを加熱する際の温度と時間との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の典型的な態様に係る、ワークピース上の結露を防ぐための方法を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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