TWI538092B - 受熱環狀夾盤 - Google Patents

受熱環狀夾盤 Download PDF

Info

Publication number
TWI538092B
TWI538092B TW100119950A TW100119950A TWI538092B TW I538092 B TWI538092 B TW I538092B TW 100119950 A TW100119950 A TW 100119950A TW 100119950 A TW100119950 A TW 100119950A TW I538092 B TWI538092 B TW I538092B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
work piece
workpiece
gripping
selectively
gripping device
Prior art date
Application number
TW100119950A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201212156A (en
Inventor
派瑞Ｊ Ｉ 賈斯特森
艾倫Ｄ 維德
威廉 達維斯 李
艾許溫Ｍ 普羅西特
羅伯特Ｄ 瑞絲梅爾
蓋瑞Ｍ 庫克
Original Assignee
艾克塞利斯科技公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 艾克塞利斯科技公司 filed Critical 艾克塞利斯科技公司
Publication of TW201212156A publication Critical patent/TW201212156A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI538092B publication Critical patent/TWI538092B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68728—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of separate clamping members, e.g. clamping fingers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

受熱環狀夾盤
本發明大體上關於半導體製程設備，其包含，但是並不受限於離子植入系統；而且更明確地說，係關於一種靜電式夾盤，其具有一靜電式環體以及一使用在離子植入應用中的受熱中央部分。
相關申請案之參考
本申請案主張2010年6月8日提申的美國臨時申請案序號第61/352,665號的優先權與權利，該案標題為「受熱環狀夾盤(HEATED ANNULUS CHUCK)」；以及同樣在2010年6月8日提申的美國臨時申請案序號第61/352,554號的優先權與權利，該案標題為「高溫下具有機械夾取能力的受熱靜電式夾盤(HEATED ELECTROSTATIC CHUCK INCLUDING MECHANICAL CLAMP CAPABILITY AT HIGH TEMPERATURE)」。本文以引用的方式將它們的揭示內容完整併入。
靜電式夾具或夾盤(ElectroStatic Clamp or Chuck，ESC)經常運用在半導體工業中，用於在以電漿為基礎或是以真空為基礎的半導體製程(例如，離子植入、蝕刻、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)...等)期間將工作件或基板夾取至相對於一支撐表面或夾取表面的一固定位置中。該些ESC的靜電式夾取能力以及工作件溫度控制經證實在處理半導體基板或晶圓(例如，矽晶圓)中相當有用。舉例來說，一典型的ESC包括一被定位在一導體電極或背板上方的介電層，其中，該半導體晶圓會被放置在該ESC的一表面上(舉例來說，該晶圓會被放置在該介電層的一表面上)。在半導體製程(舉例來說，離子植入)期間，一夾取電壓通常會被施加在該晶圓與該電極之間，其中，該晶圓會藉由靜電作用力被夾取至該夾盤表面上。
於某些情況中，會希望處理不同尺寸的工作件。然而，習知的系統卻係被設計成用以處理單一尺寸的工作件，或者被設計成要更換工作件夾取裝置以適應於不同的工作件尺寸。進一步言之，端視在特定應用中的處理期間要對該工作件進行的所希加熱及/或冷卻而定，可能必須對該夾取裝置進行明顯且耗時的改變，方能達成所希的處理。
本案發明人發現到需要一種經改善的靜電式夾具，其中，透過能夠接收與支撐各種尺寸工作件的單一ESC便能夠同時達到高溫處理和低溫處理的目的，同時又能夠充份保持該工作件上的夾取作用力，並且最小化因更換夾取裝置所造成的停工時間。
本發明藉由提供一種用於在半導體製程系統中夾取各種尺寸工作件的系統、設備、以及方法來克服先前技術的限制。此外，本發明還藉由提供一種用於在半導體製程系統中選擇性地加熱各種尺寸工作件的系統、設備、以及方法來克服先前技術的限制，其中，該等工作件能夠藉由靜電式作用力、機械作用力、或是兩者而保持在一夾取表面上的固定位置中。
據此，下面會提出本發明的簡化摘要說明以便對本發明的某些特色有基本的理解。此摘要說明並非本發明的廣泛說明。其用意並不在確認本發明的關鍵或重要要件，亦並非要界定本發明的範疇。其目的係要以簡化形式提出本發明的某些概念，作為稍後提出之更詳細說明的引文。
本發明大體上係關於一種用於選擇性保持各種尺寸工作件之位置的設備、系統、以及方法；並且同時進一步提供一種利用一共同的工作件夾取裝置來對該等工作件進行加熱及/或冷卻的設備、系統、以及方法。
因此，為達成前面及相關目的，本發明包括下文中完整說明並於申請專利範圍中特別提出的特點。下面的說明及隨附圖式會詳細提出本發明的特定解釋性實施例。然而，此等實施例僅表示可以運用本發明之原理的各種方式中的其中幾種。配合該等圖式來討論，便可從下面的本發明詳細說明中明白本發明的其它目的、優點、及新穎特點。
本發明大體上關於一種靜電式夾具(ESC)，亦稱為靜電式夾盤，其會利用相同的靜電式夾具來對各種尺寸的工作件進行夾取及溫度控制。本發明還進一步關於一種能夠在半導體製程系統之中加熱各種尺寸工作件的夾取機制和方法，其中，該等工作件能夠藉由靜電式作用力、機械作用力、或是兩者而保持在一夾取表面上的固定位置中。
據此，現在將參考圖式來說明本發明，其中，在所有圖式中可能會使用相同的元件符號來表示相同的元件。應該瞭解的係，該些特色的說明僅為解釋性並且不應該以限制意義來解釋它們。為達解釋的目的，在下面的說明中將提出許多明確的細節，以便徹底瞭解本發明。然而，熟習本技術的人士便會明白，即使沒有該些明確的細節仍然可以實行本發明。
在一離子植入系統中，舉例來說，會利用一ESC來將一工作件(舉例來說，一半導體基板或晶圓，其包括下面一或多者：矽、碳化矽、鍺、以及砷化鎵)靜電式夾取至其夾取表面，以便讓該工作件在離子植入和處理期間保持在該夾取表面上的一固定位置中。舉例來說，該工作件的離子植入和處理可能涉及運送該工作件並且使得該工作件遭受到各種移動作用力。
根據本發明，該ESC會被配置成用以固持及/或夾取各種尺寸的工作件，例如，尺寸從直徑100mm至150mm，甚至直徑高達300mm或更大的半導體晶圓。更確切地說，業界的發展推估圖還涵蓋規模達到直徑450mm的下一世代半導體晶圓尺寸。進一步言之，本案發明人發現到，需要能夠改變ESC的熱特性，以便施加熱能至該晶圓及/或從該晶圓處移除熱能。舉例來說，施加熱能至該晶圓會選擇性地至少部分以該工作件的尺寸為基礎。本發明的優點係提供一種被配置成利用相同的靜電式夾盤來處理不同或各種尺寸工作件的示範性靜電式夾盤。進一步言之，可以在相同的靜電式夾盤上以其配置為基礎來選擇性加熱及/或冷卻小型及/或大型工作件。舉例來說，本發明的靜電式夾盤會在各種處理循環期間對小直徑的工作件進行選擇性加熱與夾取並且對大直徑的工作件進行選擇性冷卻與夾取。
現在參考圖式，根據本發明的其中一示範性特色，圖1圖解一示範性離子植入系統100，其中，該離子植入系統可操作用於依照一離子射束104來掃描一工作件102(舉例來說，一半導體基板或晶圓，其包括下面一或多者：矽、碳化矽、鍺、以及砷化鎵)，該系統會於其中將離子植入該工作件之中。一靜電式夾具105(亦稱為靜電式夾盤或ESC)通常會將該工作件102夾取至該處，下文中將作更詳細的討論。如上面所述，本發明的各項特色可以配合任何類型的離子植入設備或系統來施行，其包含，但是並不受限於圖1的示範性離子植入系統100。
舉例來說，該示範性離子植入系統100包括：一終端站106；一射束線裝配件108；以及一末端站110，其通常會構成一製程反應室112，其中，該離子射束104通常會被引導至位於一工作件位置114處的工作件102。該終端站106中的一離子源116會由一電源供應器118供電，用以提供一被抽出的離子射束120(舉例來說，一無差別的離子射束)給該射束線裝配件108，其中，該離子源包括一或多個抽出電極122，用以從該來源反應室中抽出離子並且從而將該被抽出的離子射束引導至該射束線裝配件108。
舉例來說，該射束線裝配件108包括一射束導件124，其具有一靠近該離子源116的入口126以及一靠近該末端站110的出口128。舉例來說，該射束導件124包括一質量分析器130(舉例來說，一質量分析磁鐵)，其會接收該被抽出的離子射束120並且創造一雙極磁場，用以僅讓具有合宜能量質量比或範圍的離子經由一解析孔徑132通往該工作件102。已通過該質量分析器130並離開該解析孔徑132的離子通常會定義一具有所希能量質量比或範圍之離子的經質量分析或所希的離子射束134。和該射束線裝配件108相關聯的各式各樣射束形成與塑形結構(圖中並未顯示)可能會進一步被提供，用以在該離子射束104沿著一所希的射束路徑136被傳輸至該工作件102時維持並約束該離子射束。
於其中一範例中，該所希的離子射束134會被引導至該工作件102，其中，該工作件通常會透過一和該末端站110相關聯的工作件掃描系統138被定位。舉例來說，圖1中所示的末端站110可能包括一會在該真空製程反應室112裡面對該工作件提供機械性掃描的「串聯」類型末端站，其中，該工作件102(舉例來說，一半導體晶圓、顯示器面板、或是其它工作件)會透過一工作件掃描系統138以機械方式在一或多個方向中被移動通過該射束路徑136。根據本發明的其中一示範性特色，該離子植入系統100會以大體上靜止的方式提供該所希的離子射束134(舉例來說，其亦稱為「點射束(spot beam)」或「筆狀射束(pencil beam)」)，其中，該工作件掃描系統138通常會以該靜止離子射束為基準在兩個大體上正交的軸線中來移動該工作件102。然而，應該注意的係，亦可以運用批次式或其它類型的末端站，其中，多個工作件102可能會同時被掃描，而且此等末端站皆被視為落在本發明的範疇裡面。
於另一範例中，該系統100可能包括一靜電式射束掃描系統(圖中並未顯示)，其可操作用以沿著相對於該工作件102的一或多個掃描平面來掃描該離子射束104。據此，本發明進一步包含落在本發明之範疇裡面的任何掃描或非掃描離子射束104。根據本發明的其中一具體實施例，該工作件掃描系統138包括一掃描臂140，其中，該掃描臂會被配置成用以利用該離子射束104來掃描該工作件102。舉例來說，該離子植入系統100會進一步受控於一控制器150，其中，該離子植入系統和工作件掃描系統138的功能係透過該控制器來控制。
根據本發明，該示範性ESC 105係被用來以靜電的方式將該工作件102固持在其一夾取表面152。根據其中一範例，該工作件掃描系統138包括一掃描臂154，如圖2中所示，其中，該ESC 105可在操作中被耦合至該掃描臂。舉例來說，該ESC 105可以旋轉的方式被耦合至該掃描臂154，其中，該ESC會被配置成用以繞著一第一軸線156旋轉。舉例來說，該掃描臂154會進一步被配置成用以繞著一第二軸線158旋轉，並且沿著一大體上垂直於該第二軸線的第三軸線160移動。因此，該掃描臂154會被配置成用以選擇性地移動及/或旋轉圖1的工作件102，使其通過該離子射束134。
根據本發明的其中一項示範性特色，圖1與2的ESC 105包括一示範性夾取裝置200，其會進一步更詳細圖解在圖3之中。舉例來說，圖3的夾取裝置200會被配置成用以夾取圖1與2的各種尺寸工作件102，同時會在處理期間為該(等)工作件提供變動的熱調整，下文中將作進一步的討論。舉例來說，在透過圖3的夾取裝置200來夾取該(等)工作件期間對其所進行的處理包括透過如圖1中所示的離子植入系統100來進行離子植入或者透過希望夾取各種尺寸工作件的任何其它半導體製程系統所進行的處理。
如圖3中所示，舉例來說，該夾取裝置200會被配置成用以在一第一模式中將具有第一尺寸204的第一工作件202(舉例來說，直徑為300mm的半導體晶圓)選擇性地夾取至該夾取裝置，並且用以在一第二模式中以該夾取裝置的夾取表面210為基準來夾取具有第二尺寸208的第二工作件206(舉例來說，直徑為150mm的半導體晶圓，如虛線所示)。在本範例中，該第一工作件202的第一尺寸204大於該第二工作件206的第二尺寸208。於另一範例中，該第一工作件202包括一150mm的矽晶圓，而該第二工作件206則包括一100mm的碳化矽工作件。
根據本發明的一較佳實施例，舉例來說，如圖4中更詳細圖解的夾取裝置200包括一環體212以及一被該環體包圍的中央部分214。舉例來說，該環體212包括一環狀靜電式夾盤216，而該夾取裝置200的中央部分214則包括一加熱器218，下文中將作進一步詳細說明。舉例來說，該環體212(舉例來說，該環狀靜電式夾盤216)已更詳細圖解在圖5和6之中並且包括被設置在一介電層222(舉例來說，一介電層)下方的一或多個電極220，其中，該介電層通常會定義該環體的一夾取表面224並且舉例來說，通常允許在圖3的第一工作件202以及被定位在該環狀靜電式夾盤216裡面的一或多個電極之間建立一電容。
舉例來說，該環體212的尺寸會經過設計並且會被配置成用以靜電式夾取該第一工作件202中在圖3中的周圍區域226。舉例來說，如圖5與6中所示的環體212進一步包括一背板228(舉例來說，一鋁板)，而且其中，該背板會為該環狀ESC 216提供結構性剛性。該背板228可能還提供一種能夠藉以冷卻或加熱該環狀ESC 216的結構，例如，經由一或多條冷卻通道230、一或多個加熱器(圖中並未顯示)、或是類似物。
於另一範例中，該環體212會被配置成當圖3的第一工作件202被靜電式夾取至其上時，該第一工作件的周圍區域226會接觸該夾取裝置200，而該第一工作件的中央區域232則可能會或可能不會接觸該夾取裝置的中央區域214(舉例來說，該加熱器218)。應該瞭解的係，舉例來說，由該環體212所提供的夾取作用力足以讓該第一工作件202保持在相對於該夾取裝置200之夾取表面224的一固定位置中。舉例來說，當操作在第一模式之中時，該第一工作件202會被夾取至該環體212的夾取表面224，該加熱器218並不會運作，而該夾取裝置200則會操作俾使得該環體會將該第一工作件保持在夾取表面224上的一固定位置中。
因此，當操作在該第一模式之中時，舉例來說，該環體212可能會藉由定義在其中的該等一或多條冷卻通道230而被熱冷卻，其中，水或者另一冷卻劑會流經該等一或多條冷卻通道。舉例來說，在透過圖1的離子植入系統100將離子植入至該第一工作件202之中期間，該離子植入的劑量會受到限制，以便確保該第一工作件的熱容量足以限制該第一工作件所遭遇的最大溫度。因此，當操作在本範例中的該第一模式之中時，該夾取裝置200會為該第一工作件202提供溫度控制，俾使得該第一工作件會被冷卻而有利於處理該工作件。
根據本發明的另一項示範性特色，圖4的夾取裝置200會進一步被配置成用以在第二模式中選擇性地保持該第二工作件206的位置，如圖7中的更詳細圖解。在該第二操作模式之中，該夾取裝置200會進一步被配置成用以在處理期間(舉例來說，離子植入)透過圖4中所示的加熱器218來加熱該第二工作件206。如上面所述，舉例來說，該第二工作件206具有第二尺寸208，其小於該第一工作件202的第一尺寸。因此，本發明會提供如圖7至9中所示的載具234，其中，該載具會被配置成用以大體上支撐該第二工作件206。舉例來說，該第二工作件206會被裝載於該載具234之上，如圖7中所示，其中，該載具的尺寸會經過設計，以便和圖3的第一工作件202具有相同的尺寸(舉例來說，第一尺寸204)，俾使得能夠以和處理該第一工作件相同的方式來處理(舉例來說，傳輸與夾取)該第二工作件。舉例來說，該載具234具有第三尺寸236(舉例來說，第三直徑)，其中，該載具234的該第三尺寸和圖3的第一工作件202的第一尺寸204約略相同。舉例來說，圖7至9的載具234係由下面一或多者所構成：氧化鋁、碳化矽、二氧化矽、以及配合處理該第二工作件206的任何其它材料。
據此，該載具234會被配置成用以讓較小的第二工作件206被放置成大體上對齊圖4的加熱器218，以便會在其進行處理(舉例來說，進行離子植入)之前及/或期間會被加熱。如圖10中所示，於其中一範例中，該加熱器218包括一或多個燈具元件236，其中，該等一或多個燈具元件會被配置成用以選擇性地加熱該第二工作件206。或者，如圖11中的另一範例所示，該加熱器218包括一或多個被嵌入的電阻式線圈238，它們會被嵌入並且會被配置成用以選擇性地加熱該第二工作件206。應該注意的係，該加熱器218亦可能包括被嵌入在該夾取裝置200裡面的任何其它加熱裝置(圖中並未顯示)，其會被配置成用以傳輸熱量至該第二工作件206，而且所有此等加熱裝置皆被視為落在本發明的範疇裡面。
根據本發明的另一範例，該載具234會被配置成用以將該第二工作件206選擇性地卡扣在其中，例如，藉由一或多個卡扣裝置240(舉例來說，卡爪、指狀物、插針、或是類似物)，如圖7至8中所示。舉例來說，該等一或多個卡扣裝置240會被配置成固定不變或者可收縮，端視製程需求而定。或者，根據另一範例，該載具234的形狀會被配置成用以讓該第二工作件206座落在一階梯部242之上，如圖9中所示，俾使得該第二工作件會疊套在該載具之中，從而於其中定義該等一或多個卡扣裝置240。舉例來說，相較於和載具234相關聯的載具表面246，該第二工作件206的表面244可能會齊平、隆起、或是凹陷。舉例來說，如圖7中所示的一或多支插針248可能會進一步被併入該載具234之中，用以讓該第二工作件206對齊被定位在該第二工作件之周圍的平坦面250。除此之外，如圖10和11中所示，在另一範例中還提供一或多個輔助式機械夾具252，其中，除了由該環狀靜電式夾盤216所提供的靜電式夾取作用之外，該等一或多個輔助式機械夾具會進一步將該第一工作件202及/或載具234夾取至該夾取裝置，或者，取代由該環狀靜電式夾盤216所提供的靜電式夾取作用。舉例來說，該等一或多個輔助式機械夾具252會被施行成用於以該等第一工作件與第二工作件以及該環狀靜電式夾盤216中一或多者的預設溫度為基礎來夾取該第一工作件202及/或載具234中的一或多者。
據此，利用相同的上述夾取裝置200便能夠在較低的溫度處將離子植入至具有第一尺寸(舉例來說，標準(較大的)晶圓)的第一工作件202之中並且能夠在較高的溫度處將離子植入至具有第二尺寸(舉例來說，較小的晶圓)的第二工作件206之中。
根據另一範例，一或多個唇邊、階梯部、或是隔板254會進一步被提供，它們通常會包圍該中央部分214以及環體212中的一或多者，如圖12至13中的更詳細圖解。舉例來說，該等一或多個唇邊、階梯部、或是隔板254通常會為一導熱氣體提供一障壁，其中，舉例來說，該導熱氣體會透過一條進氣管258被吸入至一由該等一或多個唇邊、階梯部、及/或隔板所定義的體積(舉例來說，如本範例中位於該中央部分214之中的體積256所示)之中。舉例來說，該進氣管258可操作用以轉送一氣體以及多個電訊號中的一或多者(舉例來說，熱偶...等)，以便達到溫度控制的目的。該導熱氣體會經由個別的加熱器218及/或環體212來為圖3的第一工作件202或第二工作件206提供較大的導熱性，端視要被處理的工作件(舉例來說，該第一工作件或第二工作件)而定。
如上面的討論，該加熱器218會被配置成用以選擇性地加熱被定位在其上方的第二工作件206。就此來說，根據另一項示範性特色，圖12的夾取裝置200還會進一步包括一溫度監視設備260，例如，恆溫器、熱偶、或是被配置成用以判斷該夾取裝置的夾取表面210及/或該工作件(舉例來說，圖3的第一工作件202及/或第二工作件206)中一或多者的溫度的其它溫度監視裝置。據此，圖1的控制器150會進一步被配置成用於以製程需求以及工作件選擇(舉例來說，第一工作件尺寸204以及第二工作件尺寸208)為基礎來選擇性地啟動下面一或多者：該加熱器218；該環狀靜電式夾盤216；透過該等一或多條冷卻通道230進行冷卻；該等一或多個輔助式機械夾具252；以及夾取裝置200的其它態樣與功能。此外，根據另一項示範性特色，該夾取裝置200還進一步包括一圖解在圖12至13之中的加熱器擋板262，其中，該加熱器擋板通常會包圍該加熱器218並且保護該夾取裝置的環體212，使其不會曝露在該加熱器所產生的高溫中。根據另一範例，一裝置擋板264會被提供，以便最小化製程對該夾取裝置200所造成的破壞(例如，離子射束撞擊...等)。
本發明還進一步提供一種方法300，用以將各種尺寸的工作件有效地夾取至一靜電式夾盤，如圖14中所示。應該注意的係，本文中所示及所述的示範性方法雖然係一連串的動作或事件；不過，應該明白的係，本發明並不受限於此等動作或事件的圖解順序，因為根據本發明，某些步驟可以不同的順序來進行及/或可以和本文中所示及所述者以外的其它步驟同時進行。此外，並非需要用到所有圖中所示的步驟方可施行根據本發明的方法。再者，還要明白的係，該等方法可以配合本文中所示及所述的系統以及配合本文中沒有顯示的其它系統來施行。
如圖14中所示，根據其中一範例，該方法包括在動作302中提供一第一工作件以及一第二工作件，其中，該等第一工作件以及第二工作件的尺寸並不相同(舉例來說，該第一工作件的直徑大於該第二工作件)。在動作304中會判斷要被處理的究竟係該第一工作件或是該第二工作件。倘若在動作304中判斷出要提供具有第一尺寸的第一工作件的話，該第一工作件便會在動作306中直接被放置在該夾取裝置的一夾取表面之上，而且該第一工作件會在動作308中被夾取至該處。在動作310中，該第一工作件會在處理期間被冷卻。根據其中一範例，該環體會被冷卻流體冷卻，而加熱器則不會被供給能量，從而允許於其中對該第一工作件進行全體性冷卻。舉例來說，該夾取裝置的中央部分並不會接觸該第一工作件。該第一工作件接著會在動作312中從該夾取裝置的該夾取表面處被移除。
倘若在動作304中判斷出要提供具有第二尺寸的第二工作件的話，便會在動作314中進一步提供一工作件載具，其中，該工作件載具的尺寸(舉例來說，直徑)雷同於該第一工作件的尺寸(舉例來說，直徑)，而且其中，該工作件載具會進一步被配置成用以將該第二工作件選擇性地卡扣於其中，如上面所述。於其中一範例中，該第二工作件會在動作314中被放置在該工作件載具之中，而且該工作件載具會在動作316中被放置在該靜電式夾具之上，其中，該第二工作件會被定位在該夾取裝置之中央部分的上方(舉例來說，在該加熱器的上方)。接著，該載具會在動作318中被夾取至該夾取裝置(舉例來說，透過該環體或是上面所述的該等輔助式機械夾具)。舉例來說，一夾取電壓會被施加至該靜電式夾具環體，從而將該工作件載具以靜電方式選擇性地夾取至該夾取表面。在動作320中，該第二工作件會被加熱，其中，於其中一範例中，該第二工作件包括碳化矽，其中，會希望進行高溫植入，而且，其中，該加熱器會被配置成用以提供大量的熱(舉例來說，600至1400℃)。在動作322中，該載具會從該夾取裝置處被移除，而該第二工作件則會在動作324中進一步從該載具處被移除。
因此，根據本發明，可以利用一共同的夾取裝置將具有不同直徑的第一工作件和第二工作件夾取至其處，其中，該靜電式夾具會進一步被配置成用於以所希的製程條件及/或需求來加熱或冷卻個別的工作件。據此，本發明提供一種靜電式夾盤，其會為各種尺寸的工作件提供經改善的夾取能力，並且進一步提供有利的處理，尤其是在高處理溫度處。
本文雖然已經配合一(或多個)特定的較佳實施例顯示且說明過本發明；不過，顯見的係，熟習本技術的人士在閱讀並理解本說明書和隨附圖式之後便可進行等效的改變與修正。明確地說，針對由上面所述組件(裝配件、裝置、電路、...等)所實施的各項功能來說，除非特別提及，否則用來說明此等組件的術語(其包含「構件」的引用)即使在結構上沒有等效於在本文所示之本發明的示範性實施例中實施該項功能的已揭結構，其仍會希望對應於實施所述組件之指定功能的任何組件(也就是，功能方面等效)。此外，本文雖然僅針對數個實施例中的其中一者來揭示本發明的某項特殊特點；不過，必要時，此特點亦可結合其它實施例中的一或多項其它特點，並且有利於任何給定或特殊的應用。
100．．．離子植入系統
102．．．工作件
104．．．離子射束
105．．．靜電式夾具
106．．．終端站
108．．．射束線裝配件
110．．．末端站
112．．．製程反應室
114．．．工作件位置
116．．．離子源
118．．．電源供應器
120．．．被抽出的離子射束
122．．．抽出電極
124．．．射束導件
126．．．入口
128．．．出口
130．．．質量分析器
132．．．解析孔徑
134．．．離子射束
136．．．射束路徑
138．．．工作件掃描系統
140．．．掃描臂
150．．．控制器
152．．．夾取表面
154．．．掃描臂
156．．．第一軸線
158．．．第二軸線
160．．．第三軸線
200．．．夾取裝置
202．．．第一工作件
204．．．第一尺寸
206．．．第二工作件
208．．．第二尺寸
210．．．夾取表面
212．．．環體
214．．．中央部分
216．．．環狀靜電式夾盤
218．．．加熱器
220．．．電極
222．．．介電層
224．．．夾取表面
226．．．周圍區域
228．．．背板
230．．．冷卻通道
232．．．中央區域
234．．．載具
236(圖7)．．．第三尺寸
236(圖10)．．．燈具元件
238．．．電阻式線圈
240．．．卡扣裝置
242．．．階梯部
244．．．表面
246．．．載具表面
248．．．插針
250．．．平坦面
252．．．輔助式機械夾具
254．．．唇邊、階梯部或是隔板
256．．．體積
258．．．進氣管
260．．．溫度監視設備
262．．．加熱器擋板
264．．．裝置擋板
圖1所示的係根據本發明其中一項特色的示範性離子植入系統的示意圖。
圖2所示的係根據本發明另一項特色的示範性掃描臂的立體圖。
圖3所示的係根據本發明之用於夾取各種尺寸工作件的一示範性夾取裝置的平面圖。
圖4所示的係根據本發明另一項特色的一示範性夾取裝置的平面圖。
圖5所示的係根據本發明另一示範性特色的環狀靜電式夾盤的立體圖。
圖6所示的係根據本發明另一示範性特色的環狀靜電式夾具的剖面圖。
圖7所示的係根據本發明另一範例之要被夾取至該夾取裝置的一第二工作件的平面圖。
圖8所示的係用以固持一第二工作件的一示範性載具的部分剖面圖。
圖9所示的係用以固持一第二工作件的另一示範性載具的部分剖面圖。
圖10所示的係具有多個燈具加熱器的一示範性夾取裝置的剖面圖。
圖11所示的係具有多個電阻式加熱器的另一示範性夾取裝置的剖面圖。
圖12所示的係顯示本發明各項特色的一示範性夾取裝置的剖面圖。
圖13所示的係顯示本發明其它各項特色的另一示範性夾取裝置的放大立體圖。
圖14所示的係根據本發明進一步特色用於夾取各種尺寸工作件的示範性方法。
200．．．夾取裝置
202．．．第一工作件
204．．．第一尺寸
206．．．第二工作件
208．．．第二尺寸
210．．．夾取表面
226．．．周圍區域
232．．．中央區域

Claims (19)

  1. 一種用以選擇性保持一第一工作件和一第二工作件之位置的夾取裝置，該夾取裝置包括：一靜電式夾取板環體，其通常會包圍一中央部分，其中，該靜電式夾取板環體包括一夾取表面並且具有和該第一工作件之直徑相關聯的直徑，其中，該第一工作件的直徑大於該第二工作件的直徑，且其中，該靜電式夾取板環體會被配置成用以將該第一工作件的一周圍部分選擇性地靜電式夾取至其夾取表面；一非靜電式中央部分，其包括一加熱器，其中，該中央部分具有和該第二工作件之直徑相關聯的直徑；以及一工作件載具，其中，該工作件載具會被配置成用以實質固持該第二工作件，且其中，該工作件載具的直徑係和該靜電式夾取板環體的直徑相關聯，且其中，該靜電式夾取板環體會進一步被配置成用以將該工作件載具選擇性地夾取至其夾取表面，從而以該非靜電式中央部分為基準來選擇性地保持該第二工作件的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該靜電式夾取板環體包括和該第一工作件的周圍部分相關聯的一或多個電極，其中，一被施加至該等一或多個電極的電壓可操作用以將至少該第一工作件選擇性地靜電吸引至該夾取表面。
  3. 如申請專利範圍第2項的夾取裝置，其中，一被施加至該等一或多個電極的電壓可操作用以將該工作件載具選擇性地靜電吸引至該夾取表面。
  4. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其進一步包括一或多個輔助式夾取部件，它們會被配置成用以將該工作件載具及該第一工作件中一或多者的至少一部分選擇性地固定至該夾取表面。
  5. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該第一工作件和第二工作件中的一或多者包括下面一或多者：矽、碳化矽、鍺、以及砷化鎵。
  6. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該工作件載具包括下面一或多者：氧化鋁、碳化矽、二氧化矽。
  7. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該加熱器包括和該非靜電式中央部分相關聯的加熱燈具以及電阻式加熱器中的一或多者。
  8. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，當該第二工作件被固持在該工作件載具之中時，該加熱器會被定位在至少該第二工作件的一平面的下方。
  9. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其進一步包括一被定位在該非靜電式中央部分和該靜電式夾取板環體之間的擋板，其中，該擋板大體上會在該非靜電式中央部分和該靜電式夾取板環體之間提供一熱障壁。
  10. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該工作件載具進一步包括一或多個卡扣裝置，它們會被配置成用以將該第二工作件選擇性地侷限在其中。
  11. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該工作件載具包括一平板和一插針中的一或多者，其會被配置成用以將該第二工作件選擇性地卡扣在相對於該工作件載具的一固定旋轉位置中。
  12. 如申請專利範圍第1項的夾取裝置，其中，該靜電式夾取板環體會進一步被配置成用以將該工作件載具選擇性地靜電夾取至其夾取表面，從而以該非靜電式中央部分為基準來選擇性地保持該第二工作件的位置。
  13. 一種夾取不同尺寸之工作件的方法，該方法包括：提供一具有第一尺寸的第一工作件以及一具有第二尺寸的第二工作件，其中，該第一尺寸大於該第二尺寸；提供一具有第三尺寸的工作件載具，該第三尺寸近似於該第一尺寸，且其中，該工作件載具會被配置成用以將該第二工作件選擇性地卡扣於其中；將該第二工作件放置在該工作件載具之中；將該第一工作件和工作件載具中的一者放置在一夾取裝置的一夾取表面之上，該夾取裝置包括一靜電式夾具環體，其大體上會包圍一非靜電式中央部分；以及選擇性地提供一夾取作用力至該靜電式夾具環體，從而將個別的第一工作件和工作件載具選擇性地夾取至該夾取表面。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，其進一步包括當固持該第二工作件的工作件載具被夾取至該夾取表面時加熱該夾取裝置的該中央部分。
  15. 如申請專利範圍第14項的方法，其中，加熱該中央 部分包括供能給和該第二工作件相關聯的加熱燈具裝配件以及電阻式加熱器裝配件中的一或多者。
  16. 如申請專利範圍第13項的方法，其進一步包括當該第一工作件被夾取至該夾取表面時冷卻該靜電式夾具環體。
  17. 如申請專利範圍第13項的方法，其進一步包括以一或多個預設條件為基礎選擇性地施加一輔助式機械夾取作用力至該第一工作件、該第二工作件、以及該工作件載具中的一或多者。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中，該等一或多個預設條件包括該第一工作件和第二工作件以及該靜電式夾盤中的一或多者的預設溫度。
  19. 如申請專利範圍第13項的方法，其中，選擇性地提供一夾取作用力至該靜電式夾具包括選擇性地提供一夾取電壓給該靜電式夾具環體，從而將個別的第一工作件和工作件載具選擇性地靜電夾取至該夾取表面。
TW100119950A 2010-06-08 2011-06-08 受熱環狀夾盤 TWI538092B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35255410P 2010-06-08 2010-06-08
US35266510P 2010-06-08 2010-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201212156A TW201212156A (en) 2012-03-16
TWI538092B true TWI538092B (zh) 2016-06-11

Family

ID=45064305

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100119950A TWI538092B (zh) 2010-06-08 2011-06-08 受熱環狀夾盤
TW100119947A TWI541933B (zh) 2010-06-08 2011-06-08 高溫下具有機械夾取能力的受熱靜電式夾盤

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100119947A TWI541933B (zh) 2010-06-08 2011-06-08 高溫下具有機械夾取能力的受熱靜電式夾盤

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8941968B2 (zh)
TW (2) TWI538092B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8941968B2 (en) 2010-06-08 2015-01-27 Axcelis Technologies, Inc. Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature
US20140318455A1 (en) * 2013-04-26 2014-10-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Low emissivity electrostatic chuck
KR102169595B1 (ko) * 2013-07-29 2020-10-26 삼성디스플레이 주식회사 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법
GB201518756D0 (en) 2015-10-22 2015-12-09 Spts Technologies Ltd Apparatus for plasma dicing
US10276426B2 (en) 2016-05-31 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for performing spin dry etching
US10186446B2 (en) * 2016-09-30 2019-01-22 Axcelis Technology, Inc. Adjustable circumference electrostatic clamp
JP6238094B1 (ja) 2016-11-21 2017-11-29 日新イオン機器株式会社 半導体製造装置、基板支持装置の冷却方法
KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2018-10-23 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치
US10861731B2 (en) 2017-01-19 2020-12-08 Axcelis Technologies, Inc. Radiant heating presoak
DE102017000528A1 (de) * 2017-01-20 2018-07-26 Berliner Glas Kgaa Herbert Kubatz Gmbh & Co. Verfahren zur Bearbeitung einer Halteplatte, insbesondere für einen Clamp zur Waferhalterung
NL2020360B1 (en) * 2018-01-31 2019-08-07 Besi Netherlands Bv Handler device for handling substrates

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262029A (en) 1988-05-23 1993-11-16 Lam Research Method and system for clamping semiconductor wafers
US5059770A (en) 1989-09-19 1991-10-22 Watkins-Johnson Company Multi-zone planar heater assembly and method of operation
US5155652A (en) 1991-05-02 1992-10-13 International Business Machines Corporation Temperature cycling ceramic electrostatic chuck
US5294778A (en) 1991-09-11 1994-03-15 Lam Research Corporation CVD platen heater system utilizing concentric electric heating elements
US5350479A (en) 1992-12-02 1994-09-27 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck for high power plasma processing
JPH08227933A (ja) 1995-02-20 1996-09-03 Shin Etsu Chem Co Ltd 静電吸着機能を有するウエハ加熱装置
US5793192A (en) * 1996-06-28 1998-08-11 Lam Research Corporation Methods and apparatuses for clamping and declamping a semiconductor wafer in a wafer processing system
JPH1064983A (ja) 1996-08-16 1998-03-06 Sony Corp ウエハステージ
US5885428A (en) * 1996-12-04 1999-03-23 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for both mechanically and electrostatically clamping a wafer to a pedestal within a semiconductor wafer processing system
US6088213A (en) 1997-07-11 2000-07-11 Applied Materials, Inc. Bipolar electrostatic chuck and method of making same
US6034863A (en) 1997-11-12 2000-03-07 Applied Materials, Inc. Apparatus for retaining a workpiece in a process chamber within a semiconductor wafer processing system
JP3477062B2 (ja) 1997-12-26 2003-12-10 京セラ株式会社 ウエハ加熱装置
US6065499A (en) 1998-12-21 2000-05-23 Eaton Corporation Lateral stress relief mechanism for vacuum bellows
TW452917B (en) * 1999-10-29 2001-09-01 Winbond Electronics Corp Holder
JP2002043381A (ja) 2000-07-19 2002-02-08 Tokyo Electron Ltd ウエハ温度制御装置
US6476399B1 (en) 2000-09-01 2002-11-05 Axcelis Technologies, Inc. System and method for removing contaminant particles relative to an ion beam
US6827092B1 (en) * 2000-12-22 2004-12-07 Lam Research Corporation Wafer backside plate for use in a spin, rinse, and dry module and methods for making and implementing the same
US6483690B1 (en) * 2001-06-28 2002-11-19 Lam Research Corporation Ceramic electrostatic chuck assembly and method of making
US6730175B2 (en) 2002-01-22 2004-05-04 Applied Materials, Inc. Ceramic substrate support
US6737663B2 (en) * 2002-05-22 2004-05-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus and method for detecting tilt angle of a wafer platform
US7615763B2 (en) 2006-09-19 2009-11-10 Axcelis Technologies, Inc. System for magnetic scanning and correction of an ion beam
US8422193B2 (en) 2006-12-19 2013-04-16 Axcelis Technologies, Inc. Annulus clamping and backside gas cooled electrostatic chuck
US7972444B2 (en) 2007-11-07 2011-07-05 Mattson Technology, Inc. Workpiece support with fluid zones for temperature control
US9036326B2 (en) 2008-04-30 2015-05-19 Axcelis Technologies, Inc. Gas bearing electrostatic chuck
US9558980B2 (en) 2008-04-30 2017-01-31 Axcelis Technologies, Inc. Vapor compression refrigeration chuck for ion implanters
US7952851B2 (en) 2008-10-31 2011-05-31 Axcelis Technologies, Inc. Wafer grounding method for electrostatic clamps
US8478116B2 (en) 2009-08-18 2013-07-02 Chromalox, Inc. Immersion heater with exhaust path for overpressure
US8344337B2 (en) 2010-04-21 2013-01-01 Axcelis Technologies, Inc. Silaborane implantation processes
WO2011149546A1 (en) 2010-05-28 2011-12-01 Axcelis Technologies Inc. Heated rotary seal and bearing for chilled ion implantation system
CN102918621B (zh) 2010-05-28 2015-11-25 艾克塞利斯科技公司 主动露点感测和载荷锁定排气以避免在工件上凝结
US9048276B2 (en) 2010-05-28 2015-06-02 Axcelis Technologies, Inc. Matched coefficient of thermal expansion for an electrostatic chuck
US8481969B2 (en) 2010-06-04 2013-07-09 Axcelis Technologies, Inc. Effective algorithm for warming a twist axis for cold ion implantations
US8941968B2 (en) 2010-06-08 2015-01-27 Axcelis Technologies, Inc. Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature

Also Published As

Publication number Publication date
US8941968B2 (en) 2015-01-27
TWI541933B (zh) 2016-07-11
TW201212155A (en) 2012-03-16
US20110299218A1 (en) 2011-12-08
US8797706B2 (en) 2014-08-05
TW201212156A (en) 2012-03-16
US20110299217A1 (en) 2011-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI538092B (zh) 受熱環狀夾盤
US7126808B2 (en) Wafer platen equipped with electrostatic clamp, wafer backside gas cooling, and high voltage operation capability for plasma doping
KR101897480B1 (ko) 이온 주입기용 증기 압축 냉동 척
US20060237138A1 (en) Apparatuses and methods for supporting microelectronic devices during plasma-based fabrication processes
KR20170124620A (ko) 인-시츄 제거 가능한 정전 척
KR20150066511A (ko) 피가공재 캐리어
US9064673B2 (en) Workpiece carrier
KR101849392B1 (ko) 가열된 환형 척
KR102582667B1 (ko) 플라즈마 식각 장치를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
CN109831924B (zh) 可调式圆周静电夹盘
JP6933708B2 (ja) 多径ウエハの真空内ウエハハンドリング
US5697751A (en) Wafer transfer apparatus and method
KR101849383B1 (ko) 고온에서 기계적 클램프 성능을 포함하는 가열된 정전 척
TW201506981A (zh) 真空中高速預冷卻和後加熱站