CN109844921A - 多直径真空晶片处置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配置用于夹持并处理具有不同直径的工件的静电夹盘和夹取系统。离子注入设备选择性向处理腔室中的第一工件和第二工件提供离子，其中第一工件的直径大于第二工件的直径。在暴露于离子期间，夹盘支撑处理腔室内相应的第一工件或第二工件。装载锁定腔室使处理环境与外部环境隔离并且具有工件支撑件，用于在处理腔室与外部环境之间传送第一工件或第二工件期间支撑相应的第一工件或第二工件。真空机器人在夹盘与工件支撑件之间传送第一工件或第二工件并且具有夹钳机构，该夹钳机构配置成在多个阶式引导件之间选择性夹取第一工件或第二工件。

Description

多直径真空晶片处置
相关申请的引用
本申请要求名称为“MULTIPLE DIAMETER IN-VACUUM WAFER HANDLING”、申请日为2016年9月30日、申请号为15/281,600的美国专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及工件处置系统，更具体涉及在离子注入系统中处置不同直径工件的系统和方法。
背景技术
在半导体工业中，通常通过工件处置系统在工序步骤之间借助机器人传送如半导体晶片或衬底的工件。离子注入系统通常利用工件处置系统在大气工件载体与离子注入机相关联的真空处理腔室之间传送工件。常规工件处置系统包括机器人，该机器人具有与其耦接的夹钳，其中夹钳配置成选择性夹紧工件的边缘。
在典型的离子注入系统中，例如，工件处置照常固定为特定的工件尺寸，其中射到工件上的离子束的尺寸适应工件的尺寸。例如，当将离子注入200mm直径的晶片时，通常使用200mm宽的离子束来进行注入。然而，如果希望将离子注入150mm直径的晶片，则通常需修改工件处置系统和离子注入系统的各种部件来适应不同尺寸的工件。例如，夹钳和静电夹盘通常设计用于将离子注入单一尺寸的工件。然而，当工件尺寸改变时，通常也改变夹钳、静电夹盘和/或全体机器人处置部件。
因此，常规离子注入系统基于正注入工件的尺寸以及射到其上的离子束的尺寸来利用预定处理设备的尺寸。当注入不同尺寸的工件或者利用不同尺寸的离子束来进行注入时，也要对工件处置设备作出各种更改，从而增加成本并损害生产率。
发明内容
本发明通过提供一种用于在离子注入系统中处置各种尺寸工件的系统、设备及方法来克服现有技术的局限性。据此，下面介绍本发明的简要发明内容，以便提供对本发明某些方面的基本理解。本发明内容部分并非本发明的详尽概述。既非旨在确定本发明的关键或主要元素，亦非限定本发明的范围。其目的在于，以简要形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。
一般而言，设置静电夹盘，以夹持具有不同直径的工件。在某一示例中，中央静电夹盘构件与第一直径的第一工件相关联，并且第一外围静电夹盘构件与第二直径的第二工件相关联，该第二直径大于第一直径。升降器使第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件在缩回位置与伸出位置之间直移。在缩回位置，第一工件仅接触第一表面。在伸出位置，又称注入位置，第二工件接触第一表面和第二表面。当第一外围静电夹盘构件处于缩回位置时，第一外围屏蔽大致屏蔽第二表面。能够添加附加的外围静电夹盘构件和外围屏蔽，以适应附加的工件直径。
根据某一示例性方面，本发明的静电夹盘系统包括中央静电夹盘构件，其第一直径与第一工件的直径相关联，其中该中央静电夹盘构件可操作地耦接至扫描臂基座并且其第一表面配置成支撑第一工件。第一外围静电夹盘构件具有与第一直径相关联的第一内径和与第二工件的直径相关联的第一外径。第一外围静电夹盘构件也可操作地耦接至扫描臂基座并且其第二表面配置成支撑第二工件的外围区域。
升降器配置成使第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件沿着大致垂直于第一表面的轴线在缩回位置与伸出位置之间直移。在缩回位置，第一工件仅接触第一表面。在本示例中的伸出位置，第二工件接触第一表面和第二表面。
进一步设置第一外围屏蔽，该第一外围屏蔽具有与第一内径相关联的第一屏蔽内径和与第一外径相关联的第一屏蔽外径。例如，第一外围屏蔽配置成当第一外围静电夹盘构件处于缩回位置时屏蔽第二表面。
根据某一示例，中央静电夹盘相对于扫描臂基座固定，其中升降器配置成使第一外围静电夹盘构件在缩回位置与伸出位置之间直移。
在另一示例中，设置第二外围静电夹盘构件，该第二外围静电夹盘构件具有与第一外径相关联的第二内径和与第三工件的直径相关联的第二外径。例如，第三工件的直径大于第二工件的直径。第二外围静电夹盘构件可操作地耦接至扫描臂基座并且其第三表面配置成支撑第三工件的外围区域，并且升降器进一步配置成使第二外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件在缩回位置与伸出位置之间直移。在本示例中的伸出位置，第三工件接触第一表面、第二表面和第三表面。
根据另一示例，控制器配置成经由控制升降器而单独控制第一外围静电夹盘构件和第二外围静电夹盘构件中的一个或多个的缩回位置和伸出位置。在另一示例中，电源可操作地耦接至中央静电夹盘构件、第一外围静电夹盘构件和第二外围静电夹盘构件中的一个或多个。例如，控制器如此进一步配置成选择性激励中央静电夹盘构件、第一外围静电夹盘构件和第二外围静电夹盘构件。
在另一示例中，进一步设置第二外围屏蔽，该第二外围屏蔽具有与第二内径相关联的第二屏蔽内径和与第二外径相关联的第二屏蔽外径。第二外围屏蔽配置成当第一外围静电夹盘构件处于伸出位置并且第二外围静电夹盘构件处于缩回位置时屏蔽第三表面。例如，第二屏蔽外径大于或等于第二外径。
例如，第一外围屏蔽和第二外围屏蔽中的一个或多个包括由半导体材料构成的表面，如涂覆硅的铝盘。在某一示例中，第一外围屏蔽和/或第二外围屏蔽包括半导体材料，如半导体晶片。
在中央静电夹盘构件、第一外围静电夹盘构件、第二外围静电夹盘构件等的第一表面和第二表面中的一个或多个中可进一步设置一个或多个背气孔口。背气源如此配置成向一个或多个背气孔口提供背气，以便背气冷却或加热正处理的工件。例如，在中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件中界定一个或多个配气通路，其中一个或多个配气通路与一个或多个背气孔口流体连通。
根据另一示例，在中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件的相应侧壁中界定一个或多个侧壁孔口，其中一个或多个侧壁孔口与一个或多个配气通路流体连通。在另一示例中，动态密封件与多个一个或多个侧壁孔口中的每一个相关联，其中动态密封件大体上允许第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件直移，同时防止背气从一个或多个侧壁孔口泄漏到外部环境。
在另一示例中，背气源可操作地耦接至中央静电夹盘构件，其中一个或多个配气通路通过一个或多个侧壁孔口至少向第一外围静电夹盘构件提供背气。
根据又一示例，一个或多个传送设备配置成往返于第一表面和第二表面选择性传送第一工件、第二工件和第一外围屏蔽。在另一示例中，进一步设置离子注入系统，其中离子束的尺寸能配置成注入夹持至静电夹盘上的任何尺寸的工件。
根据本发明的另一示例性方面，提供一种用于将离子注入不同直径的第一工件和第二工件的方法。例如，当要将离子注入第一工件时，第一外围屏蔽放置在第一外围静电夹盘构件的第二表面上。第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件缩回，其中第二表面自第一表面凹进，并且第一工件放置在中央静电夹盘构件的第一表面上。据此，通过使离子束相对于第一工件通过，将离子注入第一工件。
当要将离子注入第二工件时，从中央静电夹盘构件移走第一工件，并且使第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件调升。据此，第二表面与第一表面大致共面。从第一外围静电夹盘构件的第二表面移走第一外围屏蔽，并且将第二工件放置在中央静电夹盘构件的第一表面和第一外围静电夹盘构件的第二表面上并注入离子。当注入完成时，从中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件移走第二工件。
上述发明内容仅旨在给出对本发明某些实施方案的某些特征的简要概述，并且其他实施方案可包括附加特征和/或与前述内容不同的特征。特定而言，本发明内容部分不得理解为限定本申请的保护范围。因此，本发明达成前述及相关目的的解决方案包括在下文中描述且特别在权利要求书中指出的特征。下文内容及附图详细阐明本发明的某些说明性实施方案。但这些实施方案仅表明采用本发明原理的多种不同方式中的少数几种。结合附图并参阅下文对本发明的详细描述，本发明的其他目的、优点及新颖性特征将显而易见。
附图说明
图1是根据本发明几方面的示例性离子注入系统的框图；
图2A至图2B示出根据本发明各方面的相应的第一工件和第二工件定位在示例性夹盘系统上的透视图；
图3A至图3B示出根据本发明各方面的相应的第一工件和第二工件定位在示例性夹盘系统上的侧面剖视图；
图4示出根据本发明各方面的示例性夹盘系统安装到扫描臂的侧面剖视图；
图5A至图5C 示出根据本发明各方面的相应的第一工件、第二工件和第三工件定位在示例性夹盘系统上的侧面剖视图；
图6A至图6C示出根据本发明各方面的示例性夹盘系统与处理第一工件相关联的侧面剖视图；
图7A至图7B示出根据本发明各方面的示例性夹盘系统与处理第二工件相关联的侧面剖视图；
图8A至图8B示出根据本发明各方面的示例性夹钳机构将相应的第二工件和第一工件夹在其中的平面图；
图8C示出图8A至图8B的示例性夹钳机构的透视图；
图9A至图9B示出根据本发明各方面的示例性夹钳机构在相应夹取位置和释放位置的平面图；
图10示出根据本发明各方面的示例性装载锁定支撑件的透视图；
图11A至图11B示出根据本发明各方面的示例性装载锁定支撑件支撑相应的第一工件和第二工件的平面图；
图12A示出根据本发明各方面的用于支撑三个不同尺寸工件的示例性支撑构件的平面图；
图12B示出根据本发明各方面的图12A的示例性支撑构件支撑相应的第一工件、第二工件和第三工件的侧视图；
图12C示出根据本发明各方面的多个支撑构件支撑相应的第一工件、第二工件和第三工件的平面图；
图13示出根据本发明又一方面的用于夹持不同直径的工件并将离子注入其中的方法。
具体实施方式
本发明总体上针对一种用于在离子注入系统中夹持各种直径的工件的系统、设备及方法。据此，现将结合附图对本发明予以阐述，其中相同的附图标记通篇可指相同的元素。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限制目的。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。但本领域技术人员显而易见的是，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本发明的范围不应受到下文结合附图所述的实施方案或实例的限制，而仅受所附权利要求及其等效范围的限制。
还应指出，附图用于说明本发明实施方案的某些方面，由此应视为仅供示意性说明。具体而言，根据本发明的实施方案，附图中所示的元素并不一定互成比例绘制，将附图中各元素的布置选为可清楚地理解相应实施方案，不得理解为必然表示这类实施方式中各组件的实际相对位置。另外，若非特别注明，则本文所述的各种实施方案及实例的特征可互相组合。
还应理解，在下文的描述中，图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或者其他物理或功能单元之间的任何直接连接或耦接也能通过间接连接或耦接来实施。还应领会，图中所示的功能模块或单元在一种实施方案中可作为分立的特征或电路实施，而在另一种实施方案中补充或替代地作为共同的特征或电路来全部或部分实施。举例而言，几个功能模块可作为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式实施。还应理解，若非另作注明，则下文中描述为有线(wire-based)的任何连接也可作为无线通信实施。
根据本发明的一方面，图1示出示例性真空系统100。在本实施方案中的真空系统100包括离子注入系统101，但亦涵盖其他各类型的真空系统，如等离子处理系统或其他半导体处理系统。离子注入系统101例如包括终端102、束线总成104及终端站106。
一般而言，终端102中的离子源108耦接至电源110，以使掺杂剂气体离子化成多个离子且形成离子束112。在本实施方案中，引导离子束112穿过射束控向设备114且穿出穿孔116射向终端站106。在终端站106中，离子束112轰击工件118(例如硅晶片、显示面板等半导体)，该工件118选择性夹至或安装至夹盘系统120(例如静电夹盘或ESC)。一旦注入的离子嵌入工件118的晶格时，则其改变工件的物理和/或化学性质。正因如此，离子注入用于半导体装置制造和金属表面处理以及材料科学研究中的各种应用。
本发明的离子束112可采取任何形式，如笔形束或点束、带状束、扫描束或使离子指向终端站106的任何其他形式，并且所有这些形式均属本发明的范围内。
根据一典型方面，终端站106包括处理腔室122，如真空腔室124，其中处理环境126与该处理腔室关联。处理环境126一般存在于处理腔室122 内，在某个实例中，处理环境126包括由耦接至处理腔室并配置成大体上将该处理腔室抽成真空的真空源128(例如真空泵)所产生的真空。
在利用离子注入系统101注入期间，随着带点离子与工件碰撞，能量可在工件118上以热量形式积聚。倘若缺乏防范措施，这种热量可能会使工件118翘曲或破裂，这在某些实施方案中会致使工件无用(或可用性显著降低)。由于工件118的不理想热量还会发生其他不良效应。
因此，根据另一示例，夹盘系统120包括背气源130，其中背气源130 配置成在工件暴露于离子束112期间在处理腔室122内向工件118的背面提供背气132。在某一示例中，背气包括惰性气体，如干氮气。如此，提供背气的背气源130可包括用于容纳/存储背气的压力罐或压力容器(图中未示)。根据另一示例，设置电源134，其中该电源可操作地耦接至夹盘系统 120，以便将工件118静电夹持到夹盘系统。下面将更详细地讨论夹盘系统 120。
根据另一方面，装载锁定腔室136进一步可操作地耦接至处理腔室 122，其中该装载锁定腔室配置成使处理环境126与外部环境138隔离。装载锁定腔室136进一步包括配置成在处理腔室122与外部环境138之间传送工件118期间支撑工件的工件支撑件140。多个装载锁定门142将装载锁定腔室136可操作地耦接至相应的处理腔室122及外部环境138。据此，装载锁定腔室136经由装载锁定腔室环境中的变化保持中空系统100内的处理环境126(例如干燥的真空环境)。例如，装载锁定腔室136内的压力配置成在处理环境126相关联的真空与外部环境138相关联的外部压力(大气压力)之间变化。据此，装载锁定腔室136可在不损害离子注入系统101 内真空品质(例如处理环境126)的情况下使工件118转入或转出该离子注入系统101。
在某一示例中，如下文更详细地讨论，设置真空传送设备144(例如真空机器人)，其中该真空传送设备配置成在装载锁定腔室136内的装载锁定支撑件146与夹盘系统120之间传送工件118。在又一示例中，大气传送设备148(例如大气机器人)配置成在工件传送容器150(例如FOUP)与装载锁定腔室136内的装载锁定支撑件146之间传送工件118。举例而言，大气传送设备146配置成将工件118自工件传输容器150移走并且/或者将工件送回该工件传输容器。下面还将更详细地讨论真空传送设备144和大气传送设备148。
根据另一示例，设置控制器152，其中该控制器配置成控制真空系统 100的一个或多个部件，如离子注入系统101、夹盘系统120、真空源128、背气源130、电源134、真空传送设备144、大气传送设备148以及真空系统内的其他部件。应当理解，虽然本文描述一个控制器152，但能够利用分立或多个控制器实现对真空系统100内各种部件的控制，并且这些皆视为落入本发明的保护范围内。
一般而言，参照图2A至图2B、图3A至图3B和图4，现将根据本发明另一示例性方面更详细地讨论示例性夹盘系统200。应当领会，图1的夹盘系统120和夹盘系统200(又称静电夹盘系统)可在图1的真空系统100 中实施，以便高效处理多个尺寸的工件118。例如，下文描述的夹盘系统 120、200特别是用于处理具有如100mm、150mm、200mm和300mm等多个直径的工件118。虽然本文描述特定尺寸的工件118，但应当指出，本发明不限于特定尺寸的工件，本发明的各种替代方案很容易就能处理更大和/或更小尺寸的工件，并且这些替代方案皆视为落入本发明的保护范围内。
如图2A至图2B所示，例如，夹盘系统200包括可操作地耦接至扫描臂203的基座202，其中该扫描臂配置成采用本领域普通技术人员公知的方式(本文不再赘述)通过图1的离子束112来选择性扫描基座。根据某一示例，图3A的中央静电夹盘构件204可操作地耦接至基座202，其中中央静电夹盘构件具有配置成支撑并静电夹持至少第一工件208的中央夹盘表面206。例如，中央静电夹盘构件204具有与第一工件208的直径212相关联的第一中央直径210。例如，第一中央直径210比第一工件208的直径 212略小(例如2mm)。
根据某一示例，进一步设置第一外围静电夹盘构件214，其中该第一外围静电夹盘构件进一步可操作地耦接至基座202。例如，第一外围静电夹盘构件214大体上围绕中央静电夹盘构件204。在本示例中，第一外围静电夹盘构件214具有与第一中央直径210相关联的第一内径216和与第二工件 222的直径220相关联的第一外径218，如图3B所示。例如，第二工件222 的直径220大于图3A的第一工件208的直径212。例如，第二工件222的直径220为150mm，而第一工件208的直径212为100mm。
例如，第一外围静电夹盘构件214进一步可操作地耦接至基座202并且其第一外围夹盘表面224配置成支撑至少第二工件222的外围区域226，如图3B所示。在某一示例中，第一外围静电夹盘构件214配置成将至少第二工件222的外围区域226静电夹持到其上。
例如，进一步设置升降器227，并且该升降器配置成选择性使第一外围静电夹盘构件214相对于中央静电夹盘构件204沿着大致垂直于(例如正交于)中央夹盘表面206的轴线232在图3A所示的缩回位置228与图3B 所示的伸出位置230(又称注入位置)之间直移。例如，当处于图3A的缩回位置228时，第一外围夹盘表面224大致驻留于中央夹盘表面206下方，当处于图3B的伸出位置时，该第一外围夹盘表面224与中央夹盘表面206 大致共面。
据此，在图3A所示的示例的缩回位置228中，第一工件208仅接触中央夹盘表面206，而在图3B所示的示例的伸出位置230中，第二工件222 接触中央夹盘表面206和第一外围夹盘表面224。照此，升降器227可操作成使第一外围静电夹盘构件214直移，以便第一工件208或第二工件222 能够单独地容纳并夹持到夹盘系统200，如下进一步讨论。
根据另一示例性方面，在图3A中进一步提供并示出第一外围屏蔽 234，当第一外围静电夹盘构件214处于缩回位置228时，第一外围屏蔽配置成选择性覆盖第一外围夹盘表面224。例如，第一外围屏蔽234具有与第一外围静电夹盘构件214的第一内径216相关联(例如间隔开)的第一屏蔽内径236。例如，第一外围屏蔽234进一步具有与图3B的第一外围静电夹盘构件214的第一外径218相关联的第一屏蔽外径238。据此，在某一示例中，第一外围屏蔽234配置成当第一外围静电夹盘构件214处于图3A的缩回位置228时(例如当夹盘系统200正夹持第一工件208时)使第一外围夹盘表面224屏蔽图1的离子束112。
例如，第一外围屏蔽234包括涂覆半导体材料(例如硅)的金属盘(例如铝盘)。替代地，第一外围屏蔽234包括类似于在图1的离子注入系统101 中处理的半导体材料(如硅晶片)或由该材料组成。照此，半导体材料以类似于工件的方式从离子束112吸收离子，从而尽量减少处理腔室122内由溅射材料所致的有害污染。
在另一示例中，图3A和图3B的中央静电夹盘构件204大体上沿轴线 232相对于基座202固定，其中升降器227配置成使第一外围静电夹盘构件 214在图3A的缩回位置228与图3B的伸出位置230之间直移。替代地，也允许中央静电夹盘构件204沿轴线232相对于扫描臂基座202行进，其中升降器227进一步配置成使中央静电夹盘构件直移。
例如，夹盘系统200可由图1的控制器152控制，其中第一外围静电夹盘构件214相对于中央静电夹盘构件204的位置(例如图3A的缩回位置 228和图3B的伸出位置230)经由控制升降器227来控制。另外，根据另一示例性方面，图1的电源134进一步可操作地耦接至图3A和图3B的中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214，其中控制器152进一步配置成选择性激励中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件，以选择性将相应的第一工件208、第二工件222和第一外围屏蔽234夹持到相应的中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件。在某一示例中，控制器152配置成单独和/或同时激励中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件 214。替代地，多个控制器152和电源134可实施为控制夹盘系统200并且视为落入本发明的保护范围内。
根据又一示例，在图4所示的详细视图中，在中央夹盘表面206和第一外围夹盘表面224中的一个或多个中进一步设置一个或多个背气孔口 240，其中图1的背气源130配置成向一个或多个背气孔口提供背气，以便在背面冷却图3A至图3B的相应第一工件208、第二工件222和第一外围屏蔽234。可在中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214中进一步界定如图4所示的一个或多个配气通路242，其中这些配气通路中的一个或多个与一个或多个背气孔口240流体连通。
例如，可在中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214的相应侧壁246中界定一个或多个侧壁孔口244，其中基于第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件的位置(例如图3A的缩回位置228和图3B的伸出位置230)，一个或多个侧壁孔口与相应的一个或多个背气孔口240相关联的一个或多个配气通路242选择性流体连通。例如，动态密封件(未示出)可与一个或多个侧壁孔口244中的每一个相关联，其中动态密封件大体上允许第一外围静电夹盘构件214相对于中央静电夹盘构件204直移，同时防止背气从一个或多个侧壁孔口泄漏到图1的处理腔室环境126。
例如，图1的背气源130可操作地耦接至图4的中央静电夹盘构件204，其中配气通路242中的一个或多个选择性通过一个或多个侧壁孔口向中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214中的一个或多个提供背气。可进一步设置电磁阀或其他器件(未示出)，以选择性将相应的一个或多个侧壁孔口244流体耦接至图1的气源130。
根据本发明又一示例性方面，如图5A至图5C示出另一种静电夹盘系统300，其类似于图4A至图4B的夹盘系统200并添加可操作地耦接至基座202的第二外围静电夹盘构件302。例如，第二外围静电夹盘构件302具有与第一外围静电夹盘构件214的第一外径218相关联(例如间隔开)的第二内径304。例如，第二外围静电夹盘构件302进一步具有与第三工件 310的直径308相关联的第二外径306，如图5C所示。如图所示，第三工件310的直径308大于图5B的第二工件222的直径220，而该第二工件222 的直径220又大于图5A的第一工件208的直径218。据此，第二外围静电夹盘构件302大体上围绕第一外围静电夹盘构件214并且具有配置成支撑图5C的第三工件310的外围区域314的第二外围夹盘表面312。例如，第二外围静电夹盘构件302进一步配置成选择性静电吸引第三工件310的外围区域314。
例如，升降器227进一步配置成使第二外围静电夹盘构件302相对于中央静电夹盘构件204沿轴线232在缩回位置228与伸出位置230之间直移。例如，当处于图5C的伸出位置230时，第二外围夹盘表面312与中央夹盘表面206大致共面，并且当处于图5A至图5B的缩回位置228时，第二外围夹盘表面驻留于中央夹盘表面下方。在图5C所示的伸出位置230，例如，第三工件310可接触中央夹盘表面206、第一外围夹盘表面224和第二外围夹盘表面312。
类似于上文所述，图1的控制器152可进一步配置成经由控制升降器 227而单独控制第一外围静电夹盘构件214和第二外围静电夹盘构件302的缩回位置228和伸出位置230。例如，升降器227可包括单独控制的升降器，该升降器可操作地耦接第一外围静电夹盘构件214和第二外围静电夹盘构件302，以便单独控制相关联的伸出位置230和缩回位置228。另外，电源 134可操作地耦接至中央静电夹盘构件204、第一外围静电夹盘构件214和第二外围静电夹盘构件302，其中控制器152进一步配置成选择性激励中央静电夹盘构件、第一外围静电夹盘构件和第二外围静电夹盘构件。在某一示例中，图1的控制器152配置成单独和/或同时激励图5A至图5C的中央静电夹盘构件204、第一外围静电夹盘构件214和第二外围静电夹盘构件 302。
根据又一示例，在图5B中，设置第二外围屏蔽316，其中当第一外围静电夹盘构件214处于伸出位置230并且第二外围夹盘构件302处于缩回位置228时，第二外围屏蔽配置成选择性覆盖或屏蔽第二外围夹盘表面 312，如图5B所示。例如，第二外围屏蔽316可由类似于第一外围屏蔽234 的材料形成。
据此，在图5A所示的示例中，第一外围屏蔽234的第一屏蔽内径236 与第一外围静电夹盘构件214的第一内径216相关联。例如，第一屏蔽内径236与第一工件208的第一直径218相关联。另外，在图5A的示例中，第一外围屏蔽234的第一屏蔽外径238与第二外围静电夹盘构件214的第二外径306相关联。例如，第一屏蔽外径238与图5C的第三工件310的直径308相关联。
另外，图5B的第二外围屏蔽316例如具有与图5A的第一外围静电夹盘构件214的第一外径218相关联的第二屏蔽内径318。例如，图5B的第二屏蔽内径318与第二工件222的第二直径220相关联。另外，第二外围屏蔽316具有与第二外围静电夹盘构件214的第二外径306相关联的第二屏蔽外径320。据此，基于所要支撑并夹持的工件的数目和尺寸，可根据任何数目和尺寸的外围静电夹盘构件来使用任何数目和尺寸的外围屏蔽。因此，本发明提供用于选择性夹持各种尺寸工件的各种选项和配置，同时屏蔽夹持表面中未被工件覆盖的部分。
根据本发明又一示例性方面，进一步设置一个或多个传送设备，并且该一个或多个传送设备配置成选择性将至少第一工件208、第二工件222和第一外围屏蔽234传送到图3A至图3B的中央夹盘表面206和第一外围夹盘表面224。例如，图1的真空传送设备144配置成在装载锁定支撑件146 与夹盘系统200之间传送图3A至图3B的第一工件208和第二工件222。在又一示例中，图1的真空传送设备144进一步配置成在第一外围夹盘表面224与如处理腔室122或装载锁定腔室136内的存储位置(未示出)之间传送图3A至图3B的第一外围屏蔽234。
例如，图6A至图6C示出第一工件208和第一外围屏蔽234经由示例性夹钳机构400放置于相应的中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214上。例如，在图6A中，当中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214皆处于伸出位置230时，第一外围屏蔽214首先经由夹钳机构400放置于(由箭头示出)第一外围静电夹盘构件214上。在图6B中，第一外围静电夹盘构件214置于缩回位置228，并且第一工件208进一步经由夹钳机构400放置于(由箭头示出)中央静电夹盘构件204上。图6C示出第一工件208和第一外围屏蔽214就位，其中夹盘系统200准备进行离子注入或其他处理。
例如，图7A至图7B示出第二工件222经由示例性夹钳机构400放置于相应的中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214上。例如，在图7A中，当中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214皆处于伸出位置230时，第二工件222首先经由夹钳机构400放置于(由箭头示出)中央静电夹盘构件204和第一外围静电夹盘构件214上。图7B便示出第二工件222就位，其中夹盘系统200准备进行离子注入或其他处理。
根据本发明另一方面，在图8A至图8C中进一步示出图6A至图6C和图7A至图7B的夹钳机构400，用于单独夹取多个不同尺寸的工件。例如，夹钳机构400包括多个夹钳臂402(例如两个夹钳臂)，这些夹钳臂配置成在分别如图9A和9B所示的夹取位置404与释放位置406之间直移。例如，多个夹钳臂402可彼此相对线性直移或者绕轴线(未示出)旋转。
如图8A至图8C所示，夹钳机构400进一步包括可操作地耦接至多个夹钳臂402的多个引导件408，其中当多个夹钳臂处于夹取位置404时，多个引导件中的每一个的第一夹取部分410与第一工件208的直径相关联。据此，多个引导件408的第一夹取部分410(例如凹口)配置成当多个夹钳臂402处于夹取位置404时选择性夹取第一工件208，如图8A所示。例如，在多个引导件408中的每一个上设置第二夹取部分412，并且当多个夹钳臂 402处于夹取位置404时，第二夹取部分412与第二工件222的直径相关联，如图8B所示。据此，多个引导件408的第二夹取部分412配置成当多个夹钳臂402处于夹取位置404时选择性夹取第二工件222。另外，多个引导件 408的第一夹取部分410和第二夹取部分412配置成当多个夹钳臂处于图 9B的释放位置406时选择性释放相应的第一工件208和第二工件222。
图10和图11A至图11B示出本发明另一示例性方面，其中设置示例性装载锁定支撑件146，用于在图1的装载锁定腔室136内支撑第一工件208 和第二工件222。例如，图10的装载锁定支撑件146包括固定地耦接至支撑板452的多个支撑构件450。例如，每个支撑构件450包括与第一工件 208的直径相关联的第一支撑结构454(如图11A所示)以及与第二工件222的直径相关联的第二支撑结构456(如图11B所示)。例如，第一支撑结构454和第二支撑结构456各自包括凸台458或其他特征，其中当第一工件208放置于第一支撑结构时，第一工件大体上驻留于比第二工件222 放置于第二支撑结构时更低的平面上。据此，图9A至图9B的夹钳机构400 有利地能够在不修改装载锁定支撑件146的情况下拾取相应的第一工件208 和第二工件222并将其放置于图1的装载锁定腔室136内。
例如，支撑构件450的数目、形状和定向可根据待支撑工件的数目、形状和尺寸而变化。例如，图12A至图12C示出支撑构件470，该支撑构件配置成支撑三个不同尺寸的工件，其中除第一支撑结构454和第二支撑结构456之外还提供额外的第三支撑结构472。因此，如图12C所示，示例性支撑构件470配置成支撑三种不同尺寸的工件474A至474C(例如直径为100mm、150mm和200mm的工件)。
根据本发明另一示例性方面，图13示出用于在离子注入系统中处置并夹持各种尺寸工件的示例性方法500。应当指出，虽然本文用一系列动作或事件来例示和描述这些示例性方法，但应领会本发明不限于这些动作或事件的所示顺序，因为根据本发明，一些步骤可不同的顺序及/或与本文例示和描述的其他步骤同时进行。除此之外，并非所有例示的步骤皆需用来实施根据本发明的方法。此外还应领会，所述方法可结合本文所述的系统并结合本文未示的其他系统来实施。
图13的方法500始于动作502，其中设置具有第一表面的中央静电夹盘构件、具有第二表面的第一外围静电夹盘构件以及第一外围屏蔽。在动作504中，使第一外围屏蔽置于第一外围静电夹盘构件的第二表面上，并且在动作506中，使第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件缩回。在动作508中，使第一工件置于中央静电夹盘构件的第一表面上，并且在动作510中，通过使离子束相对于第一工件通过，可将离子注入第一工件。
在动作512中，从中央静电夹盘构件移走第一工件，并且在动作514 中，使第一外围静电夹盘构件相对于中央静电夹盘构件调升，其中第二表面与第一表面大致共面。在动作516中，从第一外围静电夹盘构件的第二表面移走第一外围屏蔽，并且在动作518中，使第二工件置于中央静电夹盘构件的第一表面和第一外围静电夹盘构件的第二表面上。在动作520中，通过使离子束相对于第二工件通过，能够将离子注入第二工件，并且在动作522中，从中央静电夹盘构件和第一外围静电夹盘构件移走第二工件。
尽管本发明已针对某种或某些实施方案予以描绘及描述，但应指出，上述实施方案仅作实施本发明某些实施方案的实例，而本发明的应用不限于这类实施方案。特别是关于上述组件(总成、元件、电路等)所实行的各种功能，若非另作注明，则用来描述这些组件的术语(包括引用“机构”) 是指对应于执行上述组件具体功能的任何组件(即在功能上等效)，即使是结构上不等效于本发明示例性实施方案中所示的执行本文所述功能的所述结构。另外，虽然仅就多个实施方案中的一种方案揭示本发明的特定特征，如若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其他实施方案的一个或多个其他特征。据此，本发明不限于上述实施方案，而旨在仅限于所附权利要求及其等效范围。

Claims (16)

1.一种离子注入系统，包括：
离子注入设备，其配置成向处理腔室提供多个离子；
夹盘，其配置成在相应的第一工件和第二工件暴露于多个离子期间选择性支撑所述处理腔室内的第一工件和第二工件中的一个工件，其中，所述第二工件的直径大于所述第一工件的直径；
装载锁定腔室，其可操作地耦接至所述处理腔室，其中，所述装载锁定腔室包括工件支撑件，所述工件支撑件配置成在所述处理腔室与外部环境之间传送所述第一工件和所述第二工件中的相应一个工件期间支撑所述第一工件和所述第二工件中的相应一个工件；以及
机器人，其配置成经由第一夹钳机构在所述夹盘与所述工件支撑件之间传送所述第一工件和所述第二工件中的相应一个工件，其中，所述第一夹钳机构包括：
多个夹钳臂，其配置成在夹取位置与释放位置之间直移；以及
多个引导件，其可操作地耦接至所述多个夹钳臂，其中，所述多个引导件具有与所述第一工件的直径相关联的第一夹取部分和与所述第二工件的直径相关联的第二夹取部分，其中，第二直径大于第一直径，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述夹取位置时，所述多个引导件的第一夹取部分配置成选择性将所述第一工件夹取到其间，并且所述多个引导件的第二夹取部分配置成选择性将所述第二工件夹取到其间，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述释放位置时，所述多个引导件的第一部分和第二部分配置成选择性释放相应的第一工件和第二工件。
2.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述多个引导件中的每一个引导件包括与其第一部分相关联的第一特征和与其第二部分相关联的第二特征。
3.根据权利要求2所述的离子注入系统，其中，所述第一特征和所述第二特征中的每一个特征包括相应多个引导件中的相应凹口或凸台。
4.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述机器人配置成在所述第一夹钳机构处于所述夹取位置的同时从相应的工件支撑件和夹盘选择性取回所述第一工件和所述第二工件中的一个工件，且其中，所述机器人配置成在所述第一夹钳机构处于所述释放位置的同时选择性将所述第一工件和所述第二工件放置到相应的工件支撑件和夹盘。
5.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述工件支撑件包括固定地耦接至支撑板的多个支撑构件，且其中，每个支撑构件包括与所述第一工件的直径相关联的第一支撑结构和与所述第二工件的直径相关联的第二支撑结构。
6.根据权利要求5所述的离子注入系统，其中，所述第一支撑结构和所述第二支撑结构各自包括在相应的支撑构件中界定的凸台。
7.根据权利要求6所述的离子注入系统，其中，所述第一支撑结构界定第一平面，并且所述第二支撑结构界定第二平面，其中，所述第一平面低于所述第二平面。
8.根据权利要求1所述的离子注入系统，其中，所述第一工件的直径约为150mm，并且所述第二工件的直径约为200mm。
9.一种离子注入系统，包括：
离子注入装置，其配置成当相应的第一工件或第二工件定位于处理腔室中时选择性向第一工件和第二工件提供多个离子，其中，所述第一工件的直径大于所述第二工件的直径；
夹盘，其配置成在相应的第一工件或第二工件暴露于多个离子期间支撑所述处理腔室内的相应的第一工件或第二工件；
装载锁定腔室，其耦接至所述处理腔室，其中，所述装载锁定腔室配置成使所述处理环境与外部环境隔离，其中，所述装载锁定腔室包括工件支撑件，所述工件支撑件配置成在所述处理腔室与外部环境之间传送所述第一工件或所述第二工件期间支撑相应的第一工件或第二工件；以及
真空机器人，其配置成在所述处理腔室中的夹盘与所述装载锁定腔室中的工件支撑件之间传送相应的第一工件或第二工件，其中，所述真空机器人包括第一夹钳机构，所述第一夹钳机构配置成选择性将相应的第一工件或第二工件夹取到第一组多个阶式引导件之间。
10.根据权利要求9所述的离子注入系统，其中，所述第一组阶式引导件包括与所述第一工件相关联的第一接收凸台和与所述第二工件相关联的第二接收凸台。
11.根据权利要求10所述的离子注入系统，其中，所述第一接收凸台和所述第二接收凸台包括在所述第一组多个阶式引导件中界定的内凹部分。
12.根据权利要求9所述的离子注入系统，其中，所述第一夹钳机构包括多个引导件，其可操作地耦接至多个夹钳臂，且其中，所述多个引导件具有与第一工件的直径相关联的第一夹取部分和与第二工件的直径相关联的第二夹取部分，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述夹取位置时，所述多个引导件的第一夹取部分配置成选择性将所述第一工件夹取到其间，并且所述多个引导件的第二夹取部分配置成选择性将所述第二工件夹取到其间，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述释放位置时，所述多个引导件的第一部分和第二部分配置成选择性释放相应的第一工件和第二工件。
13.根据权利要求9所述的离子注入系统，其中，所述夹盘可操作地耦接至扫描臂的基座，且其中，所述夹盘包括：
可操作地耦接至所述基座的中央静电夹盘构件，其中，所述中央静电夹盘构件具有配置成支撑并静电夹持所述第一工件的中央夹盘表面；
可操作地耦接至所述基座的第一外围静电夹盘构件，其中，所述第一外围静电夹盘构件大体上围绕所述中央静电夹盘构件，且其中，所述第一外围静电夹盘构件具有配置成支撑并静电夹持至少所述第二工件的外围区域的第一外围夹盘表面，其中，所述第二工件的直径大于所述第一工件的直径；
升降器，其配置成选择性使所述第一外围静电夹盘构件相对于所述中央静电夹盘构件沿着大致垂直于所述中央夹盘表面的轴线在注入位置与缩回位置之间直移，其中，所述第一外围夹盘表面处于所述伸出位置时与所述中央夹盘表面大致共面，且其中，所述第一外围夹盘表面处于所述缩回位置时驻留于所述中央夹盘表面下方；以及
第一外围屏蔽，其中，当所述第一外围静电夹盘构件处于所述缩回位置时，所述第一外围屏蔽配置成选择性覆盖所述第一外围夹盘表面。
14.一种夹钳机构，用于单独夹取多个不同尺寸的工件，所述夹钳机构包括：
多个夹钳臂，其配置成在夹取位置与释放位置之间直移；以及
多个引导件，其可操作地耦接至所述多个夹钳臂，且其中，所述多个引导件具有与第一工件的直径相关联的第一夹取部分和与第二工件的直径相关联的第二夹取部分，其中，第二直径大于第一直径，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述夹取位置时，所述多个引导件的第一夹取部分配置成选择性将所述第一工件夹取到其间，并且所述多个引导件的第二夹取部分配置成选择性将所述第二工件夹取到其间，且其中，当所述多个夹钳臂处于所述释放位置时，所述多个引导件的第一部分和第二部分配置成选择性释放相应的第一工件和第二工件。
15.根据权利要求14所述的夹钳机构，其中，所述多个引导件中的每一个引导件包括与其第一部分相关联的第一特征和与其第二部分相关联的第二特征。
16.根据权利要求15所述的夹钳机构，其中，所述第一特征和所述第二特征中的每一个特征包括相应多个引导件中的相应凹口或凸台。
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