TW202338888A - 用於處理多個工件的旋轉碟及包括其的離子植入系統 - Google Patents

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Abstract

揭露了一種包括旋轉碟的系統。所述系統包括半導體處理系統，例如高能植入系統。半導體處理系統產生點離子束，所述點離子束被導引到設置在旋轉碟上的多個工件。旋轉碟包括旋轉中心轂以及多個臺。所述多個臺可從中心轂朝外延伸且工件被靜電夾持到臺。所述多個臺還可能夠旋轉。中心轂還控制臺中的每一者圍繞與中心轂的旋轉軸線正交的軸線旋轉。以這種方式，可實行可變角度的植入。另外，這使得工件能夠在處於水平定向時進行安裝。

Description

用於離子植入之具有靜電挾持台之旋轉碟
本揭露的實施例涉及使用旋轉碟來保持、搬運及處理工件的系統及方法。 相關申請的交叉引用
本申請主張2021年12月10日申請的美國非臨時專利申請第17/547,623號的權益，所述專利申請以全文引用的方式併入本文中。
使用高能植入系統來生成具有深植入區的半導體裝置。一種特定類型的裝置被稱為絕緣閘極雙極電晶體（insulated gate bipolar transistor，IGBT）。IGBT結合了雙極電晶體與金屬氧化物半導體場效電晶體（metal oxide semiconductor field-effect transistor，MOSFET）的概念，以實現一種改良的電源裝置。發射極及閘極設置在裝置的一側上，而集電極設置在裝置的相對的第二側上。發射極與設置在發射極正下方的重p摻雜區連通。位於重p摻雜區的兩個側中的任一者上的是重n摻雜區，重n摻雜區各自與閘極連通。位於重p摻雜區下面的是輕p摻雜區。位於裝置的相對側上的是與集電極連通的第二重p摻雜區。最後，位於第二重p摻雜區與輕p摻雜區之間的是輕n摻雜漂移層（drift layer）。
在常規的IGBT裝置中，基於維持電場的需要來確定輕n摻雜漂移層的厚度。隨著這些裝置的額定功率增加，裝置的總厚度也會增加。
可使用高能植入來生成這些裝置。然而，這些裝置的一個缺點可能是角展度（angular spread）。傳統上，在這些植入系統中，會產生點束，然後對所述點束進行靜電掃描以生成撞擊工件的帶狀離子束。然而，靜電掃描器可能會加劇角展度的不均勻性。
因此，如果存在一種能夠實行高能植入而沒有現有技術的缺點的半導體處理系統，那麼此將為有益的。更具體來說，如果存在一種對一批被靜電夾持的工件實行高能植入的系統，那麼此將為有益的。
揭露了一種包括旋轉碟的系統。所述系統包括半導體處理系統，例如高能植入系統。所述半導體處理系統產生點離子束，所述點離子束被導引到設置在旋轉碟上的多個工件。旋轉碟包括旋轉中心轂以及多個臺。所述多個臺可從中心轂朝外延伸，且工件被靜電夾持到臺。所述多個臺還可能夠旋轉。中心轂還控制臺中的每一者圍繞與中心轂的旋轉軸線正交的軸線旋轉。以這種方式，可實行可變角度的植入。另外，這使得工件能夠在處於水平定向時進行安裝。
根據一個實施例，揭露了一種用於處理多個工件的旋轉碟。所述旋轉碟包括：中心轂，適於圍繞中心軸線旋轉；多個輻條，從中心轂徑向朝外延伸，其中所述多個輻條中的每一者適於圍繞從中心轂徑向延伸的相應的軸線旋轉；臺，設置在所述多個輻條中的每一者的遠端上，每一臺包括多個電極且被配置成靜電夾持相應的工件；以及多個旋轉電動機，設置在中心轂中，各自與所述多個輻條中的相應的一個輻條連通且被配置成旋轉所述多個輻條中的相應的一個輻條。在某些實施例中，每一旋轉電動機以-90°與90°之間的角度旋轉所述多個輻條中的相應的一個輻條。在一些實施例中，每一旋轉電動機以高達180°的角度旋轉所述多個輻條中的相應的一個輻條。在一些實施例中，所述旋轉碟包括設置在臺中的至少一者的後表面上的感測器，感測器用於測量離子束的特性。在一些實施例中，感測器包括孔的陣列。在一些實施例中，感測器包括狹槽。
根據另一實施例，揭露了一種離子植入系統。所述系統包括：離子源，用於產生離子；加速器，用於加速離子並生成點束；以及上述旋轉碟。在一些實施例中，旋轉碟被配置成在垂直於中心軸線的方向上平移，從而引起二維機械掃描。在一些實施例中，中心轂可旋轉地安裝到一結構，其中所述結構在垂直於中心軸線的方向上線性平移。在一些實施例中，中心轂可旋轉地安裝到樞轉臂，其中樞轉臂進行旋轉以在垂直於中心軸線的方向上平移旋轉碟。
根據另一實施例，揭露了一種用於處理多個工件的旋轉碟。所述旋轉碟包括：中心轂，適於圍繞中心軸線旋轉；轂控制器，設置在中心轂內；多個輻條，從中心轂徑向朝外延伸，其中所述多個輻條中的每一者適於圍繞從中心轂徑向延伸的相應的軸線旋轉；臺，設置在所述多個輻條中的每一者的遠端上且被配置成靜電夾持相應的工件；以及多個旋轉電動機，設置在中心轂中，各自與所述多個輻條中的相應的一個輻條連通且被配置成旋轉所述多個輻條中的相應的一個輻條。在一些實施例中，轂控制器被配置成執行將工件安裝在臺上的序列，安裝工件的序列包括：致動所述多個旋轉電動機中的一者對臺進行旋轉，使得臺的前表面是水平的以使工件能夠放置在前表面上；以及在工件已經放置在前表面上之後使臺能夠進行靜電夾持。在一些實施例中，所述旋轉碟包括用於調節流向臺中的一者或多者的背面氣體流的閥門。在一些實施例中，安裝工件的序列進一步包括在工件已經被靜電夾持之後啟用背面氣體流。在一些實施例中，安裝工件的序列進一步包括致動所述多個旋轉電動機中的一者對臺進行旋轉，使得在工件已經被靜電夾持之後臺的前表面處於所需的植入角度。在一些實施例中，轂控制器被配置成執行從臺拆卸工件的序列，所述序列包括：致動所述多個旋轉電動機中的一者對臺進行旋轉，使得臺的前表面是水平的以使工件能夠從前表面移除；以及在臺旋轉到水平位置之後禁用臺進行靜電夾持。在一些實施例中，所述旋轉碟包括用於調節流向臺中的一者或多者的背面氣體流的閥門。在一些實施例中，拆卸工件的序列進一步包括在已經禁用靜電夾持之前禁用背面氣體流。在某些實施例中，所述旋轉碟包括設置在臺中的至少一者的後表面上的感測器，且其中轂控制器被配置成執行測量入射離子束的特性的序列，所述序列包括：致動所述多個旋轉電動機中的一者對臺進行旋轉，使得臺的後表面暴露於入射離子束以使入射離子束撞擊感測器；以及接收來自感測器的輸出，其中所述輸出指示入射離子束的特性。在某些實施例中，所述旋轉碟包括設置在臺中的一者或多者中的溫度感測器，其中轂控制器監測臺的溫度。
現將在下文參考附圖更充分地描述本發明的實施例，附圖中繪示了一些實施例。本發明的主題可以許多不同形式體現且不應解釋為限於本文中所闡述的實施例。提供這些實施例是為了使得本發明將是透徹且完整的，且這些實施例將把主題的某些示範性方面傳達給所屬領域的技術人員。
本揭露闡述了結合半導體處理系統使用旋轉碟，從而以高能量及低角展度植入離子。存在可與旋轉碟一起使用的各種半導體處理系統。
如圖1A中所示，半導體處理系統包括用於產生離子束的離子源100。在一個實施例中，可以傳統方式（例如使用伯納斯（Bernas）或間接加熱陰極（indirectly heated cathode，IHC）離子源）來生成正離子束101。當然，也可採用其他類型的離子源。將原料氣體（feedgas）供應到離子源100，然後為離子源100通電以產生離子。在某些實施例中，原料氣體可為氫、硼、磷、砷、氦或其他合適的種類。然後使用提取光學器件（extraction optics）從離子源100提取這些離子。
可將離開離子源100的正離子束101耦合到Mg電荷交換胞元110，Mg電荷交換胞元110將正離子束101轉換成負離子束111。當然，在所屬領域中已知用於產生負離子束的其他機制。用於生成負離子束的機制並不受本揭露的限制。
可將負離子束111朝向質量分析器120導引，質量分析器120僅允許某些種類的離子通過。將離開質量分析器120的負離子朝向串聯加速器（tandem accelerator）130導引。
串聯加速器130具有由剝離管（stripper tube）133分開的兩條路徑。輸入路徑131包括多個輸入電極。這些輸入電極可為任何合適的導電材料，例如鈦或其他金屬。最外部的輸入電極可接地。隨後的輸入電極中的每一者可隨著更靠近剝離管133移動而被施加正電性不斷增大的偏壓。
輸入路徑131通向剝離管133。剝離管133相對於最外部的輸入電極被施加正偏壓。剝離管133包括注入剝離氣體（stripper gas）的注入導管。剝離氣體可包括中性分子。這些中性分子可為任何合適的種類，例如但不限於氬及氮。剝離管133具有設置在與輸入路徑131相同側的入口。剝離管133的出口與輸出路徑132連通。
換句話說，剝離管133被施加正偏壓，以通過輸入路徑131吸引負離子束111。剝離管133從入射的離子移除電子，從而將所述離子從負離子轉換成正離子。
剝離管133比輸出路徑132中的電極更具正電性。每一隨後的輸出電極可隨著遠離剝離管133移動而被施加正電性降低的偏壓。舉例來說，最外部的輸出電極可接地。因此，剝離管133中的正離子通過輸出路徑132被加速。
如此一來，離子被加速了兩倍。首先，負離子通過輸入路徑131被加速到達剝離管133。此加速是基於最外部的輸入電極的電壓與剝離管133的電壓之間的差。接下來，正離子通過輸出路徑132被加速。此加速是基於剝離管133的電壓與輸出路徑132中最外部的輸出電極的電壓之間的差。
可使用加速器電源134來向剝離管133以及輸入路徑131及輸出路徑132中的電極供應電壓。加速器電源134可能夠供應高達2.5 MV的電壓，但更高或更低的其他電壓也是可能的。因此，為了修改植入能量，改變由加速器電源134施加的電壓。
在離開串聯加速器130後，正離子束135可進入僅允許具有特定電荷的離子通過的過濾磁體140。在其他實施例中，可不採用過濾磁體140。
過濾磁體的輸出（其可為點離子束155）然後被朝向旋轉碟300導引。工件10可設置在所述多個設置在旋轉碟上的臺中的每一者上。在某些實施例中，校正器磁體可設置在過濾磁體140與旋轉碟300之間。
另外，半導體處理設備包括控制器180。控制器180可包括處理單元，例如微控制器、個人電腦、專用控制器或另一合適的處理單元。控制器180可還包括非暫時性電腦可讀記憶元件，例如半導體記憶體、磁性記憶體或另一種合適的記憶體。此非暫時性記憶元件可含有使得控制器180能夠實行本文中所述的功能的指令及其他資料。
控制器180可與加速器電源134進行通信，以控制植入能量。另外，控制器180可與旋轉碟300通信，如以下更詳細闡述。控制器180可還與其他部件進行通信。
圖1B中示出第二實施例。與圖1A共同的部件被賦予相同的元件符號。
如上所述，半導體處理系統包括用於產生離子束的離子源100。離子源100具有可通過其從離子源100提取離子的開孔（aperture）。可通過向設置在離子源100的外部、接近提取開孔的提取光學器件103施加負電壓而從離子源100提取這些離子。然後，離子可進入質量分析器120，質量分析器120可為允許具有特定質荷比的離子通過的磁體。可使用此質量分析器120來僅分離出所需的離子。然後，所述所需的離子進入線性加速器200。
然後，所述所需的離子進入集束器210，集束器210生成一起行進的離子組或離子束。集束器210可包括多個漂移管，其中所述漂移管中的至少一者可被供應交流（alternating current，AC）電壓。其他漂移管中的一者或多者可接地。被供應AC電壓的漂移管可用於對離子束進行加速並將所述離子束操縱成離散的多束。
線性加速器200包括一個或多個空腔201。每一空腔201包括諧振線圈202，諧振線圈202可由激勵線圈205所形成的電磁場激勵。激勵線圈205與相應的諧振線圈202設置在空腔201中。激勵線圈205由激勵電壓激勵，激勵電壓可為射頻（radio frequency，RF）信號。激勵電壓可由相應的RF產生器204供應。換句話說，施加到每一激勵線圈205的激勵電壓可獨立於供應到任何其他激勵線圈205的激勵電壓。優選在其各自的空腔201的諧振頻率下對每一激勵電壓進行調製。
當向激勵線圈205施加激勵電壓時，在諧振線圈202上感應到電壓。結果是每一空腔201中的諧振線圈202由正弦電壓驅動。每一諧振線圈202可與各自的加速器電極203電連通。離子穿過每一加速器電極203中的開孔。
對束向特定的加速器電極203中的進入進行定時，使得當束接近時，加速器電極203的電勢為負，但當束穿過加速器電極203時，電勢切換為正。如此一來，束在進入加速器電極203時被加速，在離開時被排斥。此產生對束的加速。對於線性加速器200中的每一加速器電極203重複此過程。每一加速器電極203增加離子的加速。
在束離開線性加速器200之後，可為點離子束155的離子被朝向旋轉碟300導引。
控制器180可與RF產生器204通信，以控制植入能量。另外，控制器180可與旋轉碟300通信，如以下更詳細闡述。控制器180也可與其他部件通信。
當然，離子植入系統可包括其他部件，例如四極元件、對離子束進行加速或減速的附加電極及其他元件。
在這兩個實施例中，離子植入系統包括離子源及用於對離子進行加速的加速器。將半導體處理系統的輸出（其可為點離子束155）朝向旋轉碟300導引。圖2A中示出旋轉碟300的一個實施例。圖2B中示出此旋轉碟的側視圖。
旋轉碟300包括圍繞中心軸線311旋轉的中心轂310。旋轉碟300可使用主軸元件340連接到結構330。作為另外一種選擇，旋轉碟300可安裝到樞轉臂，如以下更詳細闡述。
從中心轂310朝外延伸的是多個輻條315，所述多個輻條315各自具有附接到輻條315的遠端的相應臺320。可存在介於四個與二十個之間或大於二十個的臺320。在一些實施例中，臺320的直徑可為近似12英寸，且中心轂310的直徑可在12英寸與24英寸之間。臺320可固定地附接到輻條315。
如圖9A所示，在操作中，點離子束155被朝向旋轉碟300附近的區域導引。中心轂310沿著路徑317圍繞中心軸線311旋轉。在某些實施例中，旋轉速度可在30 RPM與1000 RPM之間。在其他實施例中，旋轉速度可為300 RPM或小於300 RPM。當然，其他旋轉速率也是可能的。另外，中心轂310可線性平移，例如通過對結構330進行移動而沿著路徑318在水平方向上平移。線性速度（linear speed）可在100毫米/秒與500毫米/秒之間，但是其他速度也是可能的。路徑318被限定為使得在路徑的兩端處，點離子束155不會撞擊臺320。換句話說，在路徑318的一端處，點離子束155超出臺320的最外邊緣。在路徑318的另一端處，點離子束155被導引到中心轂310與臺320的內邊緣之間的區域。因此，在某些實施例中，輻條315的長度大於點離子束155的最大直徑，使得存在其中點離子束155位於中心轂310與臺320之間的位置。在某些實施例中，輻條315的長度可為至少6英寸。通過包括輻條315，當中心轂310沿著路徑318在水平方向上平移時，中心轂310不會被點離子束155衝擊。此外，當臺穿過點離子束155時，路徑318可垂直於中心轂310的旋轉，從而引起二維機械掃描（two dimensional mechanical scanning）。
在另一實施例中，如圖9B所示，旋轉碟300安裝在樞轉臂319上。樞轉臂319的長度可能足夠長以使得中心轂310的路徑324具有介於約350 mm與約750 mm之間的曲率半徑。以這種方式，當臺穿過點離子束155時，路徑324大致垂直於中心轂310的旋轉，從而引起二維機械掃描。
參照圖2B，臺320可各自利用靜電夾持。靜電夾持可使用AC電壓或直流（direct current，DC）電壓來實現。在一個實施例中，臺的頂表面可為介電材料，例如陶瓷。頂表面下方可存在多個電極321。
在DC夾持的情況下，可存在兩個電極321，其中第一電極以具有預定大小的正電壓偏壓，而第二電極以具有相同大小的負電壓偏壓。電極可為合適的形狀。在一個實施例中，兩個電極可為相鄰的螺旋。DC電壓的大小可在200 V與2000 V之間。
在AC夾持的情況下，如圖3所示，可存在偶數個電極321，例如六個電極。電極321可相對成對排列，其中所述一對中的兩個電極的相位具有180°的相位差。因此，每對電極可與各自的雙極電源信號（例如方波）進行電通信，使得一對電極中的一個電極接收正輸出，而所述一對電極中的另一電極接收負輸出。就週期及幅值而言相同的方波輸出被施加到所述電極中的所有電極。然而，每一方波輸出都與和其相鄰的方波輸出發生相位偏移。相鄰電極之間的相位可等於360°/N，其中N是電極數目。
在某些實施例中，AC電壓或脈衝DC電壓的頻率可在1 Hz與60 Hz之間，而幅值可在200 V與4000 V之間。在某些實施例中，存在配置成三對的6個電極。這些電極中的一對電極由第一方波供電，而所述電極中的第二對電極由第二方波供電，第二方波相對于第一方波具有120°的相位偏移。類似地，協力廠商波相對于第二方波相位偏移120°。當然，其他配置也在本揭露的範圍內。
在某些實施例中，電極電源305設置在中心轂310內。在一些實施例中，電極電源305可產生將工件靜電夾持到每一臺320所需的信號。在其他實施例中，夾持工件所需的信號可通過主軸元件340提供。
臺320中的每一者通過各自的輻條315而連接到中心轂310。在每一輻條315記憶體在用於其相應的臺320的電導管。這些電導管包括靜電夾持所需的電信號。另外，每一輻條315還可承載冷卻劑及背面氣體。冷卻劑及背面氣體可通過主軸元件340被供應到中心轂310。可利用例如鐵磁流體密封（ferrofluid seal）等各種技術將氣體及冷卻劑輸送到中心轂310。
在一些實施例中，在中心轂310內，每一臺320可具有單獨的閥門，用於向此臺供應背面氣體。在其他實施例中，可存在用於將背面氣體供應到臺320的子集的閥門。舉例來說，如果存在9個臺，那麼在中心轂中可存在三個閥門，所述三個閥門各自控制流向臺中的3個臺的背面氣體流。在又一實施例中，可存在用於控制流向所有的臺320的背面氣體流的單個閥門。通常在4托與20托之間供應背面氣體。
流向臺320的冷卻劑流可由設置在中心轂310內或中心轂310外的閥門來調節。
在某些實施例中，輻條315與對應的臺320彼此剛性附接。此外，在一些實施例中，每一輻條315能夠圍繞從中心轂310徑向延伸的軸線316旋轉移動。換句話說，輻條315能夠相對於中心轂310圍繞垂直於中心軸線311的軸線旋轉。為了控制輻條315的旋轉，旋轉電動機313與每一輻條315相關聯，如圖3所示。
另外，如上所述，輻條315可相對於中心轂310旋轉。因此，旋轉電動機313（每一臺320一個旋轉電動機313）也包括在中心轂310中。在一些實施例中，在中心轂310內設置轂控制器312。轂控制器312可包括處理單元，例如微控制器、個人電腦、專用控制器或另一合適的處理單元。轂控制器312還可包括非暫時性電腦可讀記憶元件，例如半導體記憶體、磁性記憶體或另一合適的記憶體。此非暫時性記憶元件可含有使得轂控制器312能夠實行本文中所述的功能的指令及其他資料。
轂控制器312接收通信信號326，通信信號326通過主軸元件340傳遞到中心轂310。這些通信信號326可由控制器180產生，如圖1A到圖1B所示。基於這些通信信號326，轂控制器312可實行各種功能。舉例來說，轂控制器312可控制供應到電極321的信號被啟用及禁用。當工件要從臺320移除時，可對到達電極321的信號進行禁用。如以下更詳細闡述，在工件已經被安裝在臺320上之後，可對到達電極321的信號進行啟用。
另外，轂控制器312可控制流體流向臺320的閥門。圖10示出可能的流體流動路徑的方塊圖。轂控制器312可控制流向每一臺320的背面氣體流。舉例來說，流體導管350可穿過承載背面氣體的主軸組件340。此流體導管350然後可分支到臺320中的每一者。在某些實施例中，流向每一臺320的背面氣體流由轂控制器312通過使用多個氣體閥門351來獨立地控制。在另一實施例中，可使用一個氣體閥門351來控制流向所有的臺320的背面氣體流。
轂控制器312還可控制流向每一臺320的冷卻劑流。入口冷卻劑導管360及出口冷卻劑導管361可穿過主軸組件340。在某些實施例中，流向每一臺320的冷卻劑流由轂控制器312通過使用多個冷卻劑閥門362來獨立控制。在另一實施例中，可使用一個冷卻劑閥門362來控制流向所有的臺320的冷卻劑流。
在另一實施例中，在中心轂310中可不使用冷卻劑閥門362。確切來說，可在中心轂的外部、例如通過冷卻劑供應冷卻器來控制流向臺320的冷卻劑流。
轂控制器312還可例如通過使用設置在臺320中的一者或多者中的溫度感測器365來監測每一臺320的溫度。舉例來說，通過冷卻劑閥門362的冷卻劑流可與相應的臺320的由溫度感測器365測量的溫度相關。另外，轂控制器312還可通過通信信號326將狀態及其他資訊提供回控制器180。
在中心轂310中不存在冷卻劑閥門362的情形中，轂控制器312可通過通信信號326將溫度資訊提供到控制器180。控制器180然後可使用此資訊來控制冷卻劑供應冷卻器。
參照圖3，轂控制器312還可控制一個或多個旋轉電動機313。中心轂310的內部可與中心轂310外部存在的真空環境密封隔離。在一些實施例中，中心轂310的內部可維持在大氣壓力下。在其他實施例中，中心轂310的內部可維持在小於大氣壓力但大於中心轂310外部壓力的壓力下。在某些實施例中，背面氣體可用於在中心轂310的內部中生成壓力。
旋轉電動機313用於將輻條315旋轉到預定角度。在一些實施例中，旋轉電動機313可以0°與90°之間的角度旋轉輻條315。在一些實施例中，旋轉電動機313可以-90°與90°之間的角度旋轉輻條315。舉例來說，旋轉電動機313可以45°的角度旋轉臺320，如圖4A所示。另外，旋轉電動機313可以90°的角度旋轉臺320，如圖4B所示。
當以90°的角度旋轉時，中心轂310可圍繞中心軸線311旋轉以使得臺320中的一者（例如臺320a）是水平的。在此水平位置中，可將工件安裝在臺320a上或從臺320a拆卸。在工件已被安裝或拆卸之後，中心轂310然後可圍繞中心軸線311旋轉以將另一臺320移動到水平位置中。在一個實施例中，中心轂310可圍繞中心軸線311旋轉360°/P的角度，其中P是臺320的數目，假設輻條315圍繞中心轂310的周邊均勻分佈。
因此，在一個實施例中，圖5中示出使用中心轂310來安裝及拆卸多個工件的方法。如方框500所示，旋轉電動機313將臺旋轉90°的角度。然後，如方框510所示，中心轂310圍繞其中心軸線311旋轉，使得臺320a中的一者是水平的。如方框520所示，如果工件正在被移除，那麼當臺處於水平位置時禁用靜電夾持。如方框530所示，然後將工件放置在臺320a上或從臺320a移除。如方框540所示，如果工件已經放置在臺320a上，那麼啟用靜電夾持。然後旋轉中心轂310直到另一臺處於水平位置，如方框510所示。然後重複方框510到540中所示的序列，直到工件已經安裝在所有的臺320上及/或從所有的臺320拆卸或者不再存在工件。
應注意，在一些實施例（例如圖5所示的實施例）中，在工件安裝在所述臺中的任一者上及/或從所述臺中的任一者拆卸之前，所有的臺320都旋轉90°的角度（參見方框500）。
然而，其他實施例也是可能的。在其他實施例中，每一臺320緊接在將工件安裝在所述臺320上及/或從所述臺320拆卸之前進行旋轉。換句話說，可移動方框500，使得每次旋轉中心轂時都執行方框500。
在一些實施例中，對工件成組進行處理，可在正面開口標準箱（front opening unified pod，FOUP）中運輸這些工件。在某些實施例中，FOUP可含有25個工件。因此，如果臺的數目不是FOUP中的工件的數目的因數，那麼將會存在未被佔用的臺。作為實例，假設在FOUP中存在25個工件且在中心轂310周圍存在9個臺320。在第一遍中可處理9個工件。在第二遍中可處理第二組9個工件。在第三遍中只存在7個工件待被處理。因此，在第三遍中存在兩個未被佔用的臺。
在某些實施例中，中心轂310通過使臺320能夠以180°的角度旋轉來解決此問題，從而使得臺320的背面被點離子束155碰撞。此在圖6中示出，其中臺320b已經圍繞軸線316旋轉了180°，使得其後表面面對點離子束。
此方法消除了對虛設晶片的需要，虛設晶片用於保護臺320的頂表面免受點離子束155的直接衝擊。簡單地將未被佔用的臺旋轉180°以使其後表面面對點離子束155，而非使用虛設晶片來保護臺320的頂表面。
在一些實施例中，設置在旋轉碟300上的臺320的數目可與FOUP中所含有的工件的數目相關，以使閒置時間最小化。舉例來說，使FOUP中的工件的數目是臺320的數目的倍數或接近倍數可能是有利的。因此，如果在FOUP中存在25個工件，那麼旋轉碟在旋轉碟上可具有5或25個臺320。此確保不存在未被佔用的臺。然而，也可使用其他數目的臺。如果存在13個臺，那麼FOUP中的所有工件可在兩遍中得到處理，其中只有一個未被佔用的臺。如果存在9個臺，那麼FOUP中的所有工件可在三遍中得到處理，其中只有兩個未被佔用的臺。當然，也可利用其他數目的臺。
在某些實施例中，關於點離子束的資訊可由旋轉180°的臺320b收集。舉例來說，如圖7所示，感測器380可設置在一個或多個臺320的後表面上。這些感測器380可為法拉第（Faraday）感測器。感測器380可用於測量離子束的特性並用於劑量測定測量（dosimetry measurement）及束均勻性測量（beam uniformity measurement）。來自這些感測器380的輸出可與轂控制器312通信。在一些實施例中，轂控制器312通過通信信號326將關於離子束特性的資訊返回到控制器180。此可使得能夠進行更好的束控制。
在某些實施例中，感測器380可包括孔381或其他開孔的陣列，如圖8A所示。在其他實施例中，感測器可包括一個或多個狹槽382，如圖8B所示。
參照圖7，感測器380可具有不同定向。舉例來說，一個或多個感測器380（例如感測器380a）可定向成使得在徑向方向上具有較長的維度。一個或多個感測器380（例如感測器380b）可定向成使得較長的維度垂直於徑向方向。感測器的定向可優化其在兩個移動方向中的一者上的測量。舉例來說，感測器380b可更好地定向成觀察沿著路徑318的束。感測器380a可更好地定向成觀察沿著路徑317的束。
在本文中闡述的系統及方法具有許多優點。本旋轉碟使臺320能夠利用靜電夾持來夾持工件。這種方法的一個有益效果是臺然後可以任何所需的植入角度傾斜，此在現有的機械夾持方法中可能是不可能的。具體來說，當需要零度植入時，利用靜電夾持使得臺的旋轉軸線能夠平行於離子束。此會消除與之前的碟設計相關聯的角度誤差。之前的碟具有相對於旋轉軸線以一角度安裝的基座，因此當需要實行零度植入時，碟旋轉軸線不會與離子束對準，從而產生植入角度誤差。此外，由於能夠將臺旋轉90°，因此當前的旋轉碟使得能夠進行簡單的安裝及拆卸程式。此使工件能夠在其處於水平狀態時進行更換。此外，在某些實施例中，可通過將未被佔用的臺旋轉180°來消除虛設晶片。在某些實施例中，這些被旋轉的臺也用於在點離子束撞擊工件的準確位置處收集關於點離子束的資訊。
本發明的範圍不受本文所描述的特定實施例限制。實際上，除本文所描述的那些實施例和修改之外，所屬領域的一般技術人員根據前述描述和附圖將顯而易知本發明的其它各種實施例和對本發明的修改。因此，此類其它實施例和修改意圖屬於本發明的範圍。此外，雖然已在用於特定目的的特定環境中在特定實施方案的上下文中描述本發明，但所屬領域的一般技術人員將認識到其實用性不限於此。本發明的實施例可有利地實施於用於任何數目個目的的任何數目個環境中。因此，應鑒於如本文所描述的本發明的整個廣度和精神來解釋下文所闡述的申請專利範圍。
10:工件 100:離子源 101、135:正離子束 103:提取光學器件 110:Mg電荷交換胞元 111:負離子束 120:質量分析器 130:串聯加速器 131:輸入路徑 132:輸出路徑 133:剝離管 134:加速器電源 140:過濾磁體 155:點離子束 180:控制器 200:線性加速器 201:空腔 202:諧振線圈 203:加速器電極 204:RF產生器 205:激勵線圈 210:集束器 300:旋轉碟 305:電極電源 310:中心轂 311:中心軸線 312:轂控制器 313:旋轉電動機 315:輻條 316:軸線 317、318、324:路徑 319:樞轉臂 320、320a、320b:臺 321:電極 326:通信信號 330:結構 340:主軸組件 350:流體導管 351:氣體閥門 360:入口冷卻劑導管 361:出口冷卻劑導管 362:冷卻劑閥門 365:溫度感測器 380、380a、380b:感測器 381:孔 382:狹槽 500、510、520、530、540:方框
為了更好地理解本揭露，參照併入本文供參考的附圖，且在附圖中： 圖1A示出根據一個實施例可使用的半導體處理設備。 圖1B示出根據第二實施例可使用的半導體處理設備。 圖2A示出根據一個實施例的旋轉碟。 圖2B示出圖2A的旋轉碟的側視圖。 圖3示出旋轉碟的部件的方塊圖。 圖4A示出圖2A的旋轉碟，其中臺以45°的角度旋轉。 圖4B示出圖2A的旋轉碟，其中臺以90°的角度旋轉。 圖5示出根據一個實施例在旋轉碟上安裝及拆卸工件的序列。 圖6示出圖2A的旋轉碟，其中臺中的一者以180°的角度旋轉。 圖7示出設置在臺的後表面上的感測器，當臺以180°的角度旋轉時這些感測器是可見的。 圖8A示出根據一個實施例的感測器。 圖8B示出根據第二實施例的感測器。 圖9A到圖9B示出根據兩個實施例的旋轉碟與點離子束之間的關係。 圖10示出中心轂內的流體連接的方塊圖。
10:工件
100:離子源
101、135:正離子束
110:Mg電荷交換胞元
111:負離子束
120:質量分析器
130:串聯加速器
131:輸入路徑
132:輸出路徑
133:剝離管
134:加速器電源
140:過濾磁體
155:點離子束
180:控制器
300:旋轉碟

Claims (20)

  1. 一種用於處理多個工件的旋轉碟，包括： 中心轂，適於圍繞中心軸線旋轉； 多個輻條，從所述中心轂徑向朝外延伸，其中所述多個輻條中的每一者適於圍繞從所述中心轂徑向延伸的相應的軸線旋轉； 臺，設置在所述多個輻條中的每一者的遠端上，每一臺包括多個電極且被配置成靜電夾持所述多個工件中的相應的工件；以及 多個旋轉電動機，設置在所述中心轂中，各自與所述多個輻條中的相應的一個輻條連通且被配置成旋轉所述多個輻條中的所述相應的一個輻條。
  2. 如請求項1所述的旋轉碟，其中所述多個旋轉電動機中的每一旋轉電動機以-90°與90°之間的角度旋轉所述多個輻條中的所述相應的一個輻條。
  3. 如請求項1所述的旋轉碟，其中所述多個旋轉電動機中的每一旋轉電動機以高達180°的角度旋轉所述多個輻條中的所述相應的一個輻條。
  4. 如請求項1所述的旋轉碟，進一步包括設置在所述臺中的至少一者的後表面上的感測器，所述感測器用於測量離子束的特性。
  5. 如請求項4所述的旋轉碟，其中所述感測器包括孔的陣列。
  6. 如請求項4所述的旋轉碟，其中所述感測器包括狹槽。
  7. 一種離子植入系統，包括： 離子源，用於產生離子； 加速器，用於加速所述離子並生成點束；以及 如請求項1所述的旋轉碟。
  8. 如請求項7所述的離子植入系統，其中所述旋轉碟被配置成在垂直於所述中心軸線的方向上平移，從而引起二維機械掃描。
  9. 如請求項8所述的離子植入系統，其中所述中心轂可旋轉地安裝到一結構，其中所述結構在垂直於所述中心軸線的方向上線性平移。
  10. 如請求項8所述的離子植入系統，其中所述中心轂可旋轉地安裝到樞轉臂，其中所述樞轉臂進行旋轉以在垂直於所述中心軸線的方向上平移所述旋轉碟。
  11. 一種用於處理多個工件的旋轉碟，包括： 中心轂，適於圍繞中心軸線旋轉； 轂控制器，設置在所述中心轂內； 多個輻條，從所述中心轂徑向朝外延伸，其中所述多個輻條中的每一者適於圍繞從所述中心轂徑向延伸的相應的軸線旋轉； 臺，設置在所述多個輻條中的每一者的遠端上且被配置成靜電夾持所述多個工件中的相應的工件；以及 多個旋轉電動機，設置在所述中心轂中，各自與所述多個輻條中的相應的一個輻條連通且被配置成旋轉所述多個輻條中的所述相應的一個輻條。
  12. 如請求項11所述的旋轉碟，其中所述轂控制器被配置成執行將工件安裝在臺上的序列，安裝所述工件的所述序列包括： 致動所述多個旋轉電動機中的一者旋轉臺，使得所述臺的前表面是水平的以使工件能夠放置在所述前表面上；以及 在所述工件已經放置在所述前表面上之後使所述臺能夠進行靜電夾持。
  13. 如請求項12所述的旋轉碟，包括用於調節流向所述臺中的一者或多者的背面氣體流的閥門。
  14. 如請求項13所述的旋轉碟，其中安裝所述工件的所述序列進一步包括： 在所述工件已經被靜電夾持之後啟用背面氣體流。
  15. 如請求項14所述的旋轉碟，其中安裝所述工件的所述序列進一步包括： 致動所述多個旋轉電動機中的一者旋轉臺，使得在所述工件已經被靜電夾持之後所述臺的前表面處於所需的植入角度。
  16. 如請求項11所述的旋轉碟，其中所述轂控制器被配置成執行從臺拆卸工件的序列，所述序列包括： 致動所述多個旋轉電動機中的一者旋轉臺，使得所述臺的前表面是水平的以使工件能夠從所述前表面移除；以及 在所述臺旋轉到水平位置之後禁用所述臺進行靜電夾持。
  17. 如請求項16所述的旋轉碟，包括用於調節流向所述臺中的一者或多者的背面氣體流的閥門。
  18. 如請求項17所述的旋轉碟，其中拆卸所述工件的所述序列進一步包括： 在已經禁用所述靜電夾持之前禁用背面氣體流。
  19. 如請求項11所述的旋轉碟，進一步包括設置在所述臺中的至少一者的後表面上的感測器，且其中所述轂控制器被配置成執行測量入射離子束的特性的序列，所述序列包括： 致動所述多個旋轉電動機中的一者對臺進行旋轉，使得所述臺的後表面暴露於所述入射離子束以使所述入射離子束撞擊所述感測器；以及 接收來自所述感測器的輸出，其中所述輸出指示所述入射離子束的特性。
  20. 如請求項11所述的旋轉碟，包括設置在所述臺中的一者或多者中的溫度感測器，其中所述轂控制器監測所述臺的溫度。
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