特表 2024-501865 半導体構造にイオンを注入する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-16

(54)【発明の名称】半導体構造にイオンを注入する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/265 20060101AFI20240109BHJP

   G01N 19/02 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H01L21/265 603D

G01N19/02 A

H01L21/265 603Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023540113

(86)(22)【出願日】2021-12-16

(85)【翻訳文提出日】2023-08-25

(86)【国際出願番号】 US2021063866

(87)【国際公開番号】W WO2022146711

(87)【国際公開日】2022-07-07

(31)【優先権主張番号】63/132,156

(32)【優先日】2020-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518112516

【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100112911

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】アルブレヒト，ピーター ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】ウー，ジュンナン

(57)【要約】

半導体構造にイオンを注入するシステムが開示されている。半導体構造はヒートシンク１００の上に配置され、イオンは半導体構造の前面を通って注入され、半導体構造にダメージ領域を形成する。ヒートシンク１００の摩擦係数に関する、例えば滑り角が、試験装置３００により測定される。パラメータはベースライン範囲と比較される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体構造にイオンを注入する方法であって、半導体構造は、前面および前面に対向する裏面を有し、この方法は、以下の工程：
半導体構造をヒートシンク上に配置し、半導体構造の裏面をヒートシンクに接触させる工程；
半導体構造がヒートシンク上に配置されている間に、半導体構造の前面を通ってイオンを注入し、半導体構造にダメージ領域を形成する工程；
ヒートシンクの摩擦係数に関連するパラメータを測定する工程；および、
パラメータをベースライン範囲と比較する工程；を含み、
ここで、
（１）パラメータがベースライン範囲外にある場合、ヒートシンクは再調整され；および、
（２）パラメータがベースライン範囲内にある場合、ヒートシンクは追加の半導体構造のイオン注入時に使用される、方法。

【請求項2】

ヒートシンクは、基板と、基板の少なくとも一方の面に配置されたエラストマーコーティングとを含み、エラストマーコーティングは、イオン注入中に半導体構造に接触する請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ヒートシンクの摩擦係数に関するパラメータを測定する前に、複数の半導体構造にイオンを注入する請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

半導体構造が層構造である請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

イオン注入中、ヒートシンクがイオン注入装置上に配置され、イオン注入装置はイオン注入中に、ヒートシンクを回転させ、この方法は、イオンが半導体構造の前面を通して注入された後で、ヒートシンクの摩擦係数に関連するパラメータを測定する前に、ヒートシンクをイオン注入装置から除去する工程を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

ヒートシンクの摩擦係数に関するパラメータを測定するために、イオン注入後にヒートシンクを試験装置上に配置する請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ヒートシンクは、基板と、基板上に配置されたエラストマーコーティングとを含み、ヒートシンクの摩擦係数に関連するパラメータは、エラストマーコーティングの摩擦係数に関連する請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

基板は、アルミニウムまたはステンレス鋼から形成される請求項７に記載の方法。

【請求項9】

エラストマーコーティングは、シリコーンエラストマーである請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

摩擦係数に関するパラメータは、ヒートシンクの静止摩擦に関するものである請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

摩擦係数に関するパラメータは、ヒートシンクの動摩擦に関するものである請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

摩擦係数に関連するパラメータは、面上でのヒートシンクの滑り角または離脱力である請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

ヒートシンクは、基板と、基板上に配置されたエラストマーコーティングとを含み、エラストマーコーティングを構造から剥離して、第２のエラストマーコーティングを基板上に堆積させることにより、ヒートシンクが再調整される請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

半導体構造のイオン注入のためのヒートシンクの適合性を評価する方法であって、ヒートシンクは、基板と、基板の少なくとも一方の面に配置されたエラストマーコーティングとを含み、この方法は、以下の工程：
エラストマーコーティングの摩擦係数に関連するパラメータを測定する工程；および、
パラメータをベースライン範囲と比較する工程；を含み、
ここで、
（１）パラメータがベースラインの範囲外にある場合、ヒートシンクを再調整する；および、
（２）パラメータがベースラインの範囲内にある場合、ヒートシンクは半導体構造のイオン注入時に使用される、方法。

【請求項15】

基板は、アルミニウムまたはステンレス鋼で形成される請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

エラストマーコーティングは、シリコーンエラストマーである請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

摩擦係数に関するパラメータは、エラストマーコーティングの静止摩擦に関するものである請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

摩擦係数に関するパラメータは、エラストマーコーティングの動摩擦に関するものである請求項１４～１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

摩擦係数に関連するパラメータは、面上でのヒートシンクの滑り角または離脱力である請求項１４～１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

ヒートシンクは、構造からエラストマーコーティングを剥離し、基板上に第２のエラストマーコーティングを堆積することによって再調整される請求項１４～１９のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０２０年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／１３２，１５６号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示の分野は、半導体構造にイオンを注入する方法に関し、より具体的には、半導体構造が配置されるヒートシンクの摩擦係数に関連するパラメータが測定される方法に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体構造は、望ましい物理的、化学的、および電気的特性を達成するためにイオンを注入することができる。例えば、シリコンオンインシュレータ構造を形成するために、ドナー構造にイオンを注入して、構造内にダメージ領域を形成し、その後に構造を劈開することができる。

【0004】

イオン注入中、イオンビーム（例えば、水素原子、ヘリウム原子、または水素原子とヘリウム原子の組み合わせ）が半導体構造に向けられる。イオン注入中、半導体構造のバッチを支持するために走査ホイールを使用されても良い。半導体構造は、走査ホイールが回転する中心軸を中心に円周方向に配置される。走査ホイールは、半導体構造を固定イオンビームが繰り返し通過するように回転し、半導体構造の表面にイオンを分布させる。イオン注入中の半導体構造の温度は、一定の注入を維持するように制御される。

【0005】

イオン注入中、半導体構造には熱が発生する。半導体構造の温度を制御する従来の方法では、イオン注入中に半導体構造と接触するヒートシンクに熱を放散させる。ヒートシンクは、半導体構造とヒートシンクとの間の熱伝達を改善するために、エラストマーコーティングなどのポリマーコーティングで被覆されている場合がある。ヒートシンクを複数のイオン注入プロセスに再利用できるように、半導体構造をヒートシンクに着脱できるようにしてもよい。ヒートシンクの寿命が延びるにつれて、イオン処理システムの高真空環境下での機械的摩耗や脱ガスが、エラストマーコーティングの劣化や摩耗を引き起こす。コーティングの劣化は、ヒートシンクに熱を効果的に伝達する能力を低下させ、半導体構造の温度にばらつきを生じさせ、生産ばらつきや生産ロスにつながる。

【0006】

ヒートシンクの品質（例えば、ヒートシンクコーティング）を評価し、ヒートシンクがイオン注入中の使用に適しているか、またはイオン注入プロセスの前にヒートシンクを再調整する必要があるかどうかを判断する方法が必要とされている。

【0007】

本セクションは、本開示の様々な側面に関連する可能性のある技術の様々な側面を読者に紹介することを意図しており、これらは以下に説明され、および／または特許請求される。この議論は、本開示の様々な態様をより良く理解するための背景情報を読者に提供する上で有用であると考えられる。従って、これらの記載は、このような観点から読まれるべきであり、先行技術を認めるものではないと理解されるべきである。

【発明の概要】

【0008】

本開示の一態様は、半導体構造にイオンを注入する方法に関する。半導体構造は、前面と、前面に対向する裏面とを有する。半導体構造は、半導体構造の裏面がヒートシンクに接触する状態でヒートシンク上に配置される。イオンは、半導体構造がヒートシンク上に配置されている間に、半導体構造の前面を通して注入され、半導体構造にダメージ領域を形成する。ヒートシンクの摩擦係数に関するパラメータが測定される。パラメータはベースライン範囲と比較される。パラメータがベースライン範囲外の場合、ヒートシンクは再調整される。パラメータがベースライン範囲内の場合、ヒートシンクは追加の半導体構造のイオン注入時に使用される。

【0009】

本開示の別の態様は、半導体構造のイオン注入に対するヒートシンクの適合性を評価する方法に関する。ヒートシンクは、基板と、基板の少なくとも一方の面上に配置されたエラストマーコーティングとを含む。エラストマーコーティングの摩擦係数に関するパラメータが測定される。パラメータはベースライン範囲と比較される。パラメータがベースライン範囲外の場合、ヒートシンクは再調整される。パラメータがベースライン範囲内の場合、ヒートシンクは半導体構造のイオン注入時に使用される。

【0010】

本開示の上述の態様に関連して述べた特徴には、様々な改良が存在する。さらなる特徴も同様に、本開示の上述の態様に組み込むことができる。これらの改良および追加の特徴は、個々に、または任意の組み合わせで存在し得る。例えば、本開示の図示された実施形態のいずれかに関連して後述される様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれ得る。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】半導体構造の概略側面図である。

【図2】ヒートシンクの上面斜視図である。

【図3】ヒートシンクの底面図である。

【図4】ヒートシンクの側面図である。

【図5】注入装置の正面斜視図である。

【図6】注入装置の底面斜視図である。

【図7】試験装置の斜視図である。

【図8】その上に配置されたヒートシンクを有する試験装置の斜視図である。

【図9】試験中の試験装置およびヒートシンクの斜視図である。

【図10】サイクル数の関数としてのヒートシンクの摩擦係数の変化を示すグラフである。

【図11】注入装置のヒートシンクのバッチについての滑り角の区間プロットである。

【図12】ヒートシンク摩擦係数と、ヒートシンク上で注入された半導体構造の温度とを示すグラフである。

【0012】

対応する参照符号は、図面全体を通して対応する部分を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の規定は、半導体構造のイオン注入中に使用されるヒートシンクの品質を評価する方法に関する。一般に、半導体構造は、イオンを注入することが望まれる任意の構造でもよい。いくつかの実施形態では、半導体構造は、シリコンオンインシュレータ構造を製造するために使用されるドナー構造などの層構造である。図１を参照すると、例示的な構造１０は、すべての関連する一貫した目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１０，６７９，９０８号に開示されている構造のような、ドナーウエハ１２と誘電体層１５（例えば、シリカ）を含む層構造である。イオン（矢印で示す）は、表面２２を通って構造１０に注入され、劈開面１７を形成する。イオン注入された構造１０は、ハンドル構造に接合され、劈開されてシリコンオンインシュレータ構造を形成することができる。イオン注入され得る好適な構造は、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、ガリウムヒ素、インジウムガリウムヒ素、およびそれらの任意の組み合わせで構成され得る。

【0014】

図５を参照すると、半導体構造１０にイオンを注入するために、構造１０は、イオン注入装置２００のヒートシンク１００上に配置される。構造１０は、半導体構造１０の裏面１４がヒートシンク１００に接触するように配置される。半導体構造１０およびヒートシンク１００は、半導体構造１０に劈開面１７を形成するためにイオンビームが構造１０に向けられる間、回転する。

【0015】

イオン注入中、半導体構造１０に熱が発生する。ヒートシンク１００は、半導体構造１０からの熱をヒートシンク１００に放散することにより、イオン注入中の半導体構造１０の温度を調節する。

【0016】

次に図２を参照すると、ヒートシンク１００は、基板１０２と、基板１０２の表面１０６上に少なくとも部分的に配置されたエラストマーコーティング１０４とを含む。表面１０６は、半導体構造１０の裏面１４を支持する大きさおよび形状を有する。エラストマーコーティング１０４は、イオン注入中に半導体構造１０に接触する。基板１０２は、アルミニウムおよび／またはステンレス鋼製であってもよい。エラストマーコーティング１０４は、当業者に公知の任意の適切なエラストマーで作製できる。例示的なエラストマーとしては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなるシリコーンエラストマーなどのシリコーンエラストマーが挙げられる。エラストマーコーティング１０４は、ヒートシンク１００と半導体構造１０との間の熱接触を増加させるために、ヒートシンク１００の表面１０６に使用される。エラストマーコーティング１０４は熱伝導性であり、半導体構造１０からヒートシンク１００への熱伝達を促進する。具体的には、エラストマーコーティング１０４は、イオン注入中に半導体構造１０からヒートシンク１００への熱伝導を改善し、熱を放散させて半導体構造１０の温度を制御する。

【0017】

半導体構造１０を注入装置２００に装填するために、半導体構造１０をヒートシンク１００の上に装填し、半導体構造１０をヒートシンク１００に保持するバネ付きクリップ（図示せず）を使用して、裏面１４をエラストマーコーティング１０４に押し付ける。ヒートシンク１００は、ヒートシンクの周縁部に１つ以上の溝１０８を含むことができる。溝１０８は、ヒートシンク１００にバネ付きクリップを位置合わせして取り付けるために使用される。半導体構造１０の位置をヒートシンク１００上に最初に保持するために、他の機構または特徴を使用してもよい。

【0018】

次に図５を参照すると、イオン注入装置２００（走査ホイールとも呼ばれる）は、各ヒートシンク１００上に構造１０が配置された状態で、イオン注入中に複数の半導体構造１０を搬送する。イオン注入装置２００は支持体２０２（図６）を含み、支持体２０２は各ヒートシンク１００に取り外し可能に接続される。各支持体２０２は、中央ハブ２０６から延びるアーム２０４の遠位端２０３上に配置される。支持体２０２は、半導体構造１０およびヒートシンク１００が、ヒートシンク１００がその周りで回転する、中央ハブ２０６を通って延びる中心軸Ｙ_２００を中心として、周方向に配置される。

【0019】

イオン注入装置２００は、中心軸Ｙ_２００を中心に回転して、半導体構造１０を静止イオンビーム（図示せず）に繰り返し通過させ、各半導体構造１０にイオンを注入する。イオン注入装置２００は、イオン注入の間、チャンバ（例えば、真空チャンバ）内に配置されてもよい。

【0020】

イオン注入装置２００は、５００ｒｐｍ以上、７５０ｒｐｍ以上、または１０００ｒｐｍ以上（例えば、５００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ）のような比較的高い回転高速で中心軸Ｙ_２００を中心に回転する。初期状態では、ヒートシンクはクリップによって所定の位置に保持されている場合がある。クリップは、注入装置のランプアップ中に（例えば、閾値回転数に達したときに）閾値遠心力に達すると開く。一旦クリップが開くと、半導体構造をヒートシンク１００に対して保持するために追加の留め具を使用することなく、半導体構造は保持構造に対して遠心力によって保持される。一部の実施形態では、ヒートシンクは、流体が循環するチャネルが形成された流体冷却型である。

【0021】

ヒートシンク１００は、イオン注入の複数のサイクルで使用することができる。例えば、ヒートシンク１００は、１０，０００サイクルを超えるイオン注入に再利用することができる。イオン注入環境は、ヒートシンク１００のエラストマーコーティング１０４を劣化させる（例えば、硬化および／または収縮させる）。

【0022】

本開示の実施形態に従って、エラストマーコーティング１０４の摩擦係数に関連するパラメータを使用して、エラストマーコーティング１０４の摩耗を評価することができる。摩擦係数に関するパラメータは、ヒートシンク１００の熱伝達能力を評価するために使用されてもよい。代替的または追加的に、摩擦係数に関連するパラメータは、イオン注入中の半導体構造１０のピーク温度を評価するために使用されてもよい。摩擦係数に関するパラメータは、ヒートシンク１００をさらなるイオン注入に使用してよいか、またはヒートシンク１００を後続のイオン注入に使用すべきではないか（例えば、代わりに再調整されるべきである）を判断するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、摩擦係数に関連するパラメータは、イオン注入中にヒートシンク１００によって保持された半導体構造の温度がシフトしたかどうか、および温度差を補償するために下流のプロセスパラメータを調整すべきかどうかを決定するために使用することができる。

【0023】

エラストマーコーティングの摩擦係数に関連するパラメータを評価するために（例えば、イオン注入中にヒートシンク１００によって保持される半導体構造の温度変化を決定するために）、半導体構造へのイオン注入の１サイクル以上（例えば、イオン注入の少なくとも１０サイクル、少なくとも１００サイクル、少なくとも１０００サイクル、または少なくとも５０００サイクル、または少なくとも１００００サイクル）の後に、ヒートシンク１００をイオン注入装置２００から取り外す。その後、摩擦係数に関連するパラメータを実験的に決定する（さらに後述するように、新品または再調整ヒートシンクのパラメータ値などのベースラインパラメータと比較することもできる）。例えば、図７を参照すると、摩擦係数に関するパラメータを決定するための試験装置３００の一実施形態が提供されている。図８に示すように、ヒートシンク１００の摩擦係数に関するパラメータを測定するために、イオン注入のサイクル後にヒートシンク１００を試験装置３００上に配置する。

【0024】

試験装置３００は、プレート表面３０４を有するプレート３０２を含む。プレート３０２は、ヒンジ３１０によってベース３０８に回動可能に連結されたフレーム３０６によって支持されている（図９）。プレート表面３０４はフレーム３０６の長手方向軸Ｘ_３０６に平行である。フレーム３０６はピボット軸Ｙ_３００を中心に回動する。フレーム３０６はピボット軸Ｙ_３００を中心に回転し、フレーム３０６（およびプレート表面３０４）の長手方向軸Ｘ_３０６がベース３０８および水平軸Ｘ_３００に対して傾斜角αで傾くようにしてもよい。水平軸Ｘ_３００は概ね地面と平行であり、ピボット軸Ｙ_３００と垂直である。フレーム３０６とプレート３０２は、ヒンジ３１０を中心に手動で回転させることができる。代替的および／または追加的に、モータを使用してフレーム３０６およびプレート３０２を回動させてもよい。

【0025】

エラストマーコーティング１０４（図２）がプレート表面３０４と接触するように、ヒートシンク１００をプレート表面３０４上に配置してもよい。したがって、ヒートシンク１００の摩擦係数に関するパラメータは、エラストマーコーティング１０４とプレート表面３０４との間の摩擦係数に対応する。

【0026】

プレート３０２は、プレート表面３０４がヒートシンク１００の摩擦係数に関するパラメータの決定を可能にする特性を有するように、任意の適切な材料で作られてもよい。プレート３０２はセラミック材料で作られてもよく、プレート表面３０４は概して平滑であってもよい。プレート表面３０４は研磨されていてもよいし、表面粗さが低くてもよい。

【0027】

傾斜角αがゼロであるとき（図８）、プレート表面３０４は水平軸Ｘ_３００に平行であり、プレート表面３０４とヒートシンク１００との間には摩擦力がない。プレート３０２は、ヒートシンク１００がプレート表面３０４上を滑り始めるまで、ピボット軸Ｙ_３００を中心に回転される。１つ以上の回転センサ３１２は、ヒートシンク１００が滑り始める傾斜角α（すなわち、「臨界角α_ｃ」または「滑り角α_ｃ」）を測定および／または記録するために使用される。摩擦係数に関するパラメータは、この臨界角α_ｃであってもよい。あるいは、臨界角α_ｃを用いて摩擦係数に関するパラメータを決定してもよい。

【0028】

ヒートシンク１００の滑りは、目視検査を用いて観察することができる。いくつかの実施形態では、ヒートシンク１００が滑り始める臨界角α_ｃを決定するために、ヒートシンク１００の動きを検出するために１つ以上の動きセンサ（図示せず）が使用される。いくつかの実施形態では、回転センサ３１２は、ヒートシンク１００の滑り検出が回転センサ３１２による臨界角α_ｃの自動記録をトリガするように、動き検出センサにリンクされる。

【0029】

場合によっては、摩擦係数に関するパラメータはヒートシンク１００の静止摩擦に関連する。代替的および／または追加的に、摩擦係数に関連するパラメータは、ヒートシンク１００の動摩擦に関連する。いくつかの実施形態では、摩擦係数に関連するパラメータは、ヒートシンク１００の滑りが（例えば水平面上で）開始する力である離脱力に関連してもよい。例えば、摩擦係数に関するパラメータは、水平面上に静止しているヒートシンク１００に加えられる可変力Ｆの適用によって決定されてもよい。可変力Ｆは、ヒートシンク１００の滑りが開始されるまで増加させることができる。滑りが開始される可変力Ｆ（すなわち、臨界力Ｆ_ｃ）が記録される。ヒートシンク１００の動きを検出するために、１つ以上の動きセンサを使用してもよい。変動力Ｆおよび／または臨界力Ｆ_ｃを記録するために、さらに１つのロードセルを使用してもよい。摩擦係数に関するパラメータは、他の実験技術を使用して決定してもよい。

【0030】

他の実施形態では、摩擦係数に関連するパラメータではなく、ヒートシンク１００の硬度またはヒートシンク１００の色に関連するパラメータが、ヒートシンクを再調整すべきか、または追加の半導体構造を処理するために使用してもよいかを決定するために検出される。

【0031】

ヒートシンク１００の摩擦係数に関連するパラメータを測定した後、パラメータをベースライン範囲と比較する。いくつかの実施形態では、ベースラインは、新しいまたは再調整されたヒートシンク１００を注入装置２００に取り付ける前に、新しいまたは再調整されたヒートシンクのエラストマーコーティングの摩擦係数に関連するパラメータを評価することによって決定されてもよい。ベースライン範囲は、ヒートシンクの摩擦係数に関するパラメータからの許容可能な偏差であってもよい。パラメータが基準範囲から外れた場合、ヒートシンク１００は再調整される。パラメータがベースライン範囲内に収まる場合、ヒートシンク１００は追加の半導体構造１０のイオン注入時に使用される。例えば、ヒートシンクが滑り始める臨界角α_ｃが閾値角未満である場合、ヒートシンク１００は再調整され得る。ベースライン範囲は、不十分な熱特性（例えば、熱コンダクタンス）を提供することが知られているヒートシンクについて、ヒートシンク１００の摩擦係数に関連するパラメータを測定することによって決定されてもよい。ベースラインは、年代固有のものであってもよい（例えば、特定の年代のヒートシンクについて予想される劣化、すなわち「バッチ内変動」）。

【0032】

いくつかの実施形態では、注入温度条件を決定するために、各ヒートシンク１００は、ヒートシンク１００を監視するために一定間隔（例えば、１０００サイクル）で評価される。評価は、ヒートシンクコーティングの劣化に起因する温度変化に対応するために、下流のプロセスパラメータを調整するために使用することができる。

【0033】

プレート３０２またはプレート表面３０４の材質が変更または変更された場合、例えばプレート表面３０４が再研磨された場合、プレート３０２およびヒートシンク１００は、摩擦係数に関連するパラメータの更新されたベースライン範囲を決定するために再較正されるべきである。異なるタイプのエラストマーコーティングには、異なるベースライン範囲を使用することができる。

【0034】

摩擦係数に関するパラメータを決定する準備として、ヒートシンク１００を試験装置３００のプレート３０２上に位置決めする前に、プレート表面およびヒートシンク１００のエラストマーコーティング表面を洗浄し、乾燥させることができる。エラストマーコーティング１０４を洗浄することにより、摩擦係数に関するパラメータの決定に影響を及ぼす可能性のある微粒子または他の破片が接触面にないことを保証する。

【0035】

ヒートシンクが基準範囲から外れた場合（例えば、最小傾斜角α_ｃを下回った場合）、ヒートシンク１００は再調整されてもよい（例えば、再調整中は代わりのヒートシンク１００が注入装置２００に使用される）。ヒートシンク１００は、基板１０２からエラストマーコーティング１０４を剥離し、基板１０２上に第２のエラストマーコーティング１０４を堆積することによって再調整される場合がある。場合によっては、ヒートシンク１００を廃棄してもよい。ヒートシンク１００は、エラストマーコーティングの経年変化およびプロセス温度ウィンドウの厳密さに応じて（例えば、ヒートシンクの慣らし運転中に追加試験が行われるなど）、定期的に（例えば、予防保守中またはプロセスの劣化がヒートシンクを評価すべきことを示すときに）評価することができる。

【0036】

従来のイオン注入方法と比較して、本開示の方法およびシステムにはいくつかの利点がある。摩擦係数に関するパラメータを決定し、そのパラメータをベースラインと比較することにより、イオン注入中に半導体構造から熱を放散するヒートシンクの能力に影響を与えるヒートシンクのエラストマーコーティングの摩耗および劣化を客観的に評価することができる。摩擦係数に関するパラメータを決定することで、エラストマーコーティング全体を評価するための、比較的再現性が高く、迅速で、非破壊的で、費用対効果の高いアプローチが得られる。係数に関連するパラメータがベースライン範囲よりも大きいかどうか、および／または、変化の速度が下流のプロセスウィンドウに従うかどうかを決定することによるエラストマーコーティングの定期的な評価は、品質管理およびプロセスチューニングのための貴重で実用的な指針を提供する。エラストマーコーティングの再調整は、イオン注入の不整合を防止する。摩擦係数に関連するパラメータを評価することで、比較的迅速なフィードバックが得られ、下流のプロセスパラメータ調整が可能になり、プロセスウィンドウのシフトリスクを低減し、半導体構造の高品質と高歩留まりを実現する。

【0037】

実施例
本開示のプロセスは、以下の実施例によってさらに説明される。これらの実施例は、限定的な意味で捉えられるべきではない。

【0038】

実施例１：ヒートシンクの摩擦係数のベースライン
図１０は、ヒートシンクサイクルの関数としての摩擦係数のベースラインを示す。図１０からわかるように、エラストマーコーティングの劣化速度は、ヒートシンクの寿命の初期ほど速い。

【0039】

実施例２：バッチ内の異常経年ヒートシンクの検出
ヒートシンクのバッチを注入装置ホイールに取り付けた。注入装置を数サイクルのイオン注入に使用したところ、ウエハの５～６％が層転写歩留まりの悪さを示した。共通性テストにより、ウエハは同じヒートシンク上で処理されていることが示された。図７～９に示す装置で、注入装置上のヒートシンクの全バッチについて摩擦係数試験（滑り角試験）を行った。図１１に示すように、試験の結果、ヒートシンクの１つに異常な滑り角が見られたため、不良ヒートシンクを交換した。

【0040】

実施例３：ヒートシンクの異常経年変化の検出
ヒートシンクの経年変化は、サイクル数に対して指数関数的な関係に従う、ヒートシンクの滑り角と摩擦係数の減少を引き起こす（図１０）。図１２では、摩擦係数の変化を、半導体構造の前面にある温度インジケータで測定したウエハの温度に対応させる。図１２は、滑り角が小さくなるにつれて、半導体構造の裏面からヒートシンクへの効果的な熱伝達が不足するため、ウエハの温度が上昇することを示している。摩擦係数（例えば、滑り角）は、プロセス中の半導体のプロセスパラメータ（温度）を定量的に予測するために使用することができる。

【0041】

本明細書において、寸法、濃度、温度、または他の物理的もしくは化学的特性もしくは特性の範囲と共に使用される場合、「約（ａｂｏｕｔ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「本質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、および「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、例えば、丸め、測定方法、または他の統計的変動に起因する変動を含む、特性または特性の範囲の上限および／または下限に存在し得る変動をカバーすることを意味する。

【0042】

本開示の要素またはその実施形態を紹介する場合、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「該（ｓａｉｄ）」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することが意図される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。特定の方向を示す用語（例えば、「上部」、「下部」、「側部」など）の使用は、説明の便宜のためであり、記載される項目の特定の方向を必要とするものではない。

【0043】

本開示の範囲から逸脱することなく、上述の構成および方法において様々な変更がなされ得るので、上述の説明に含まれ、添付の図面に示される全ての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味に解釈されないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】