TWI633570B - 離子植入系統以及將離子植入工件的方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種離子植入系統，其將離子提供至定位在一處理室之一真空環境中之一冷卻吸盤上之一工件。該處理室內之一預冷卻站具有建構成將該工件冷卻至一第一溫度之一冷卻的工件支座，且該處理室內之一後加熱站具有建構成將該工件加熱至一第二溫度之一加熱的工件支座。該第一溫度低於一處理溫度，且該第二溫度高於一外部溫度。一工件傳送臂進一步建構成在該吸盤、一裝載閘室、該預冷卻站以及該後加熱站中之兩個或兩個以上之間同時傳送兩個或兩個以上工件。

Description

離子植入系統以及將離子植入工件的方法

本發明大體上係關於離子植入系統，且更特定而言，係關於防止在離子植入系統中之工件上形成凝結。

靜電夾或靜電吸盤(ESC)經常用在半導體工業中，用於在諸如離子植入、蝕刻、化學氣相沈積(CVD)等等之基於電漿或基於真空的半導體方法期間夾持工件或基材。ESC之夾持能力，以及工件溫度控制，已經證明在處理半導體基材或諸如矽晶圓之晶圓中係相當有價值的。典型的ESC例如包含定位在導電電極上方的介電層，其中半導體晶圓係安置在ESC的表面上(例如晶圓係安置在介電層的表面上)。在半導體處理(例如離子植入)期間，通常在晶圓與電極之間施加夾持電壓，其中藉由靜電力將晶圓夾持在吸盤表面上。

就某些離子植入方法而言，希望經由冷卻ESC來冷卻工件。然而，當工件自方法環境(例如真空環境)中之冷的ESC傳送至外部環境(例如較高的壓力、溫度以及濕度環境)時，在較冷的溫度下，可在工件上形成凝結，或甚至在工件之表面上可發生大氣水的凝固。例如，在離子植入工件之後，工件通常傳送至裝載閘室內，且該裝載閘室隨後通氣。當打開裝 載閘室以便自其中移出工件時，工件通常暴露在環境氛圍(例如在大氣壓力下之溫暖的「濕潤」空氣)中，其中在工件上可發生凝結。凝結可使粒子沈積在工件上，及/或在工件上留下殘渣，該殘渣可對前側粒子(例如在活性區域上)產生不利影響，且可導致缺陷及生產損失。

可對工件進行加熱以試圖緩解凝結之不利影響；然而，此加熱經常使工件在ESC上「浸泡」一段時間以便在傳送晶圓之前達到預定的溫度。長的浸泡時間通常對離子植入系統中之工件產出量造成不利影響。

因此，此項技術中存在對於以下裝置、系統及方法的需求：該裝置、系統及方法用於當將冷的工件在「乾燥」或抽真空環境與「濕潤」或大氣環境之間傳送時，在提高工件產出量的同時減輕工件上之凝結。

本發明藉由提供一種用於減少一工件上之凝結且在一冷卻的離子植入系統中保持合理的方法產出量之系統、裝置及方法，克服了先前技術之限制。因此，以下呈現本揭露內容之簡單概述以便提供對於本發明之一些觀點的基本理解。此概述不是本發明之廣泛綜述。其既不意圖識別本發明之關鍵或重要要素亦不意圖界定本發明之範疇。其目的在於以簡單的形式呈現本發明之一些概念，作為以下呈現之更詳細描述之序言。

根據本揭露內容，提供一種用於將離子植入一冷的工件中之離子植入系統。該離子植入系統例如包含一離子植入裝置，該裝置建構成將複數個離子提供至定位於一處理室中之一工件，其中該處理室具有與其相關聯之處理環境。在一個實施例中，一低於環境溫度的吸盤，諸如一低溫冷卻靜電吸盤，建構成在該處理室內在該工件暴露至複數個離子期間支 撐該工件。該低溫吸盤進一步建構成將該工件冷卻至處理溫度，其中該處理溫度低於外部環境之露點。

根據一個觀點，提供一裝載閘室，其中該裝載閘室可操作地耦接至該處理室且建構成將該處理環境與外部環境隔離。該裝載閘室進一步包含一工件支座，該工件支座建構成在該工件於該處理室與中間室之間傳送期間支撐該工件。

一預冷卻站進一步定位在該處理室內，其中該預冷卻站包含建構成將該工件冷卻至第一溫度之一冷卻的工件支座。在一個實施例中，該第一溫度顯著地低於處理溫度。該預冷卻站例如包含建構成支撐該工件且將該工件冷卻至該第一溫度之一冷卻板。在另一實施例中，該預冷卻站進一步包含：一預冷卻氣體密封環，其建構成支撐該工件之週邊；一預冷卻夾，其建構成保持該工件在該冷卻的工件支座上之位置；以及一預冷卻氣體源，其建構成在界定於該工件與該冷卻的工件支座之一表面之間的一氣體冷卻空間中提供預冷卻氣體。該預冷卻氣體之壓力例如大體上決定該工件之冷卻。

一後加熱站亦經定位在該處理室內，其中該後加熱站包含建構成將該工件加熱至第二溫度之一加熱的工件支座。該後加熱站例如包含一加熱站支座，該加熱站支座包含建構成支撐該工件且將該工件加熱至該第二溫度之一加熱板。在另一實施例中，該後加熱站進一步包含：一後加熱氣體密封環，其建構成支撐該工件之週邊；一後加熱夾，其建構成保持該工件在該加熱的工件支座上之位置；以及一後加熱氣體源，其建構成在界定於該工件與該加熱的工件支座之表面之間的氣體加熱空間中提供一後 加熱氣體。因此，該後加熱氣體之壓力大體上決定該工件之加熱。

在一個實施例中，在該真空室內該吸盤與該裝載閘室在直徑方向相對，且在該真空室內該預冷卻站與該後加熱站在直徑方向相對。

在另一示範性觀點中，該冷卻的工件固持站定位在該處理室內，其中該冷卻的工件固持站包含建構成當該工件處於該第一溫度時支撐該工件之一冷的工件支座。一加熱的工件固持站可進一步定位在該處理室內，其中該加熱的工件固持站包含建構成當該工件處於該第二溫度時支撐該工件之一熱的工件支座。在另一實施例中，在該真空室內，該吸盤與該裝載閘室在直徑方向相對，該預冷卻站與該後加熱站在直徑方向相對，且該冷卻的工件固持站與該加熱的工件固持站在直徑方向相對。

根據本揭露內容之另一示範性觀點，一工件傳送臂建構成在吸盤、裝載閘室、預冷卻站以及後加熱站中的兩個或兩個以上之間同時傳送兩個或兩個以上工件。該工件傳送臂例如包含彼此約90度定位之兩對工件傳送夾，其中每一對工件傳送夾均彼此在直徑方向相對。每一對工件傳送夾建構成基於該工件傳送臂之旋轉位置，同時自該吸盤及裝載閘室、自該預冷卻站及後加熱站、及/或該冷卻的工件固持站及加熱的工件固持站抓握或釋放一工件。

一控制器可進一步建構成至少部分地基於所需的方法產出量，決定該第一溫度及該第二溫度。一溫度監測系統例如建構成量測該工件在該預冷卻站及該後加熱站處之溫度。因此，該控制器進一步建構成至少部分地基於該工件之該量測的溫度，控制將該工件冷卻至該第一溫度及將該工件加熱至該第二溫度。

根據本揭露內容中之另一實施例，提供一種用於在低於環境溫度的溫度下將離子植入一工件之方法。在外部環境中之外部溫度及外部壓力下提供一工件且將其自該外部環境傳送至該裝載閘室。將該裝載閘室內之壓力降低至實質真空，且將該工件自該裝載閘室傳送至該預冷卻以進行冷卻。該預冷卻站例如係冷卻至低於處理溫度之第一溫度，由此迅速冷卻該工件。該工件隨後自該預冷卻站傳送至冷卻至該處理溫度之吸盤。

經由一離子植入裝置將離子植入該工件，且隨後在真空環境內將該工件自該吸盤傳送至後加熱站。在該後加熱站處加熱該工件，其中該後加熱站係加熱至高於外部溫度之第二溫度，在其中迅速加熱該工件。該工件隨後自該後加熱站傳送至該裝載閘室，該裝載閘室內之壓力增大至外部壓力，且將該工件自該裝載閘室移出。

在一個實施例中，將該工件自該裝載閘室傳送至該預冷卻站與將另一工件自該吸盤傳送至該後加熱站同時進行。同樣地，在另一實施例中，將該工件自該預冷卻站傳送至該吸盤與將另一工件自該後加熱站傳送至該裝載閘室同時進行。

在另一實施例中，將該工件自該預冷卻站傳送至該吸盤包含將該工件自該預冷卻站傳送至該冷卻的工件固持站，以及隨後將該工件自該冷卻的工件固持站傳送至該吸盤，而將該工件自該後加熱站傳送至該裝載閘室包含將該工件自該後加熱站傳送至該加熱的工件固持站，以及隨後將該工件自該加熱的工件固持站傳送至該裝載閘室。此等傳送容許經由該工件傳送臂以邏輯的且產出量敏感的方式同時傳送四個工件。

以上概述僅僅旨在提供本發明之一些實施方式之一些特徵 之簡要綜述，且其他實施方式可包含除以上提及的特徵外之附加的及/或不同的特徵。詳言之，此概述不應解釋為限制本申請案之範疇。因此，為實現前述目的及相關目的，本發明包含下文所描述之特徵以及在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及附圖詳細闡述本發明之某些說明性實施方式。然而，此等實施方式係指示本發明之原理可採用之各種方式中之數種。當結合附圖考慮時，本發明之其他目的、優勢及新穎特徵將於本發明之以下詳細描述中變得顯而易見。

100‧‧‧真空系統

101‧‧‧離子注入系統

102‧‧‧終端

104‧‧‧束線組件

106‧‧‧終端站

108‧‧‧離子源

110‧‧‧電源

112‧‧‧離子束

114‧‧‧光束轉向裝置

116‧‧‧孔隙

118‧‧‧工件

120‧‧‧吸盤

122‧‧‧處理室

124‧‧‧真空室

126‧‧‧處理環境

128‧‧‧真空源

130‧‧‧低於環境溫度的吸盤

132‧‧‧外部環境

134‧‧‧冷卻系統

136‧‧‧預冷卻站

138‧‧‧冷卻的工件支座

140‧‧‧散熱墊

142‧‧‧冷卻板

144‧‧‧預冷卻氣體密封環

146‧‧‧工件週邊

148‧‧‧預冷卻夾

150‧‧‧預冷卻氣體源

152‧‧‧預冷卻氣體

154‧‧‧氣體冷卻空間

156‧‧‧冷卻的工件支座的表面

158‧‧‧後加熱站

160‧‧‧加熱的工件支座

162‧‧‧後加熱氣體密封環

163‧‧‧加熱板

166‧‧‧後加熱夾

168‧‧‧後加熱氣體源

170‧‧‧後加熱氣體

172‧‧‧氣體加熱空間

174‧‧‧加熱的工件支座的表面

178A‧‧‧工件溫度監測器件

178B‧‧‧工件溫度監測器件

180‧‧‧控制器

182‧‧‧裝載閘室

184‧‧‧工件支座

186A‧‧‧裝載閘門

186B‧‧‧裝載閘門

188‧‧‧工件傳送臂

189‧‧‧輔助傳送臂

190A‧‧‧工件傳送夾對

190B‧‧‧工件傳送夾對

192A‧‧‧工件傳送夾

192B‧‧‧工件傳送夾

193A‧‧‧開放位置

193B‧‧‧閉合位置

194‧‧‧冷卻的工件固持站

196‧‧‧冷的工件支座

198‧‧‧加熱的工件固持站

200‧‧‧工件流程

300‧‧‧方法

302~324‧‧‧動作

圖1係根據本揭露內容之若干觀點之包含離子植入系統之示範性真空系統的方塊圖。

圖2係根據本揭露內容之另一觀點之示範性預冷卻站之剖面圖。

圖3係根據本揭露內容之又一觀點之示範性後加熱站之剖面圖。

圖4例示根據本揭露內容之另一示範性觀點之處理室。

圖5A及5B例示根據本揭露內容之又一觀點之處於相應的打開及閉合位置中之示範性工件傳送臂。

圖6係根據本揭露內容之另一觀點之另一示範性處理室的示意圖。

圖7例示根據本揭露內容之另一觀點之工件經由冷卻離子植入系統的示範性流程。

圖8例示根據又一觀點，一種用於在低於環境溫度的溫度下將離子植入工件內之方法。

本揭露內容大體上係針對一種用於減少工件上之凝結且在冷卻的離子植入系統中保持合理的方法產出量之系統、裝置及方法。因此，現將參照圖式描述本發明，其中貫穿全文，可使用相似的參考數字指示相似的元件。要理解的是，此等觀點的描述僅僅是說明性的且其不應解釋為具有限制性意義。在以下描述中，為說明之目的，列出眾多特定細節以便提供對於本發明之透徹理解。然而，對於熟習該項技術者明顯的是，本發明可在不具有此等特定細節的情況下實施。此外，本發明之範疇不欲受下文參照附圖所描述之實施方式或實施例所限制，而是意圖僅受隨附申請專利範圍及其均等物限制。

亦要注意，圖式是提供來給出本發明之實施方式之一些觀點的圖解且因此僅應視為示意性的。詳言之，圖式中所示之元件不一定彼此成比例，且圖式中各種元件的位置經選擇以提供對於相應的實施方式之清晰理解且不應解釋為一定為根據本發明之實施方式的實行方案中各種構件的實際相對位置之表示。此外，除非另有明確說明，否則本文所述之各種實施方式及實施例的特徵均可彼此結合。

亦要理解的是，在以下描述中，圖式中所示之或本文所述之功能塊、器件、構件、電路元件或其他物理單元或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或間接耦接來實施。此外，要瞭解的是，圖式中所示之功能塊或功能單元在一個實施方式中可實施為單獨的特徵或電路，且在另一實施方式中亦可或替代地在共用的特徵或電路中完全地或部分地實施。例如，若干功能塊可實施為在諸如訊號處理器之共用處理器上運作之軟體。進一步要理解的是，除非有相反說明，否則在以下說明書 中描述為基於線的任何連接亦可實施為無線連通。

根據本揭露內容之一個觀點，圖1例示示範性真空系統100。本實施例中之真空系統100包含離子植入系統101，然而亦涵蓋各種其他類型的真空系統，諸如電漿處理系統或其他半導體處理系統。離子植入系統101例如包含終端102、束線組件104以及終端站106。

一般而言，終端102中之離子源108係耦接至電源110以便將摻雜劑氣體電離成複數個離子且形成離子束112。本實施例中之離子束112經由光束轉向裝置114引導，且伸出朝向終端站106之孔隙116。在終端站106中，離子束112轟擊工件118(例如諸如矽晶圓之半導體、顯示面板等)，該工件選擇性地夾持或安裝至吸盤120(例如靜電夾或ESC)。一旦嵌入工件118之晶格中，所植入的離子改變工件的物理性質及/或化學性質。因此，離子植入用在半導體器件製造中及金屬表面處理中，以及材料科學研究中之各種應用中。

本揭露內容之離子束112可採取任何形式，諸如引導離子朝向終端站106之筆形束或點束、帶狀束、掃描束或任何其他形式，且涵蓋所有此等形式屬於本揭露內容之範疇。

根據一個示範性觀點，終端站106包含諸如真空室124之處理室122，其中處理環境126與該處理室相關聯。處理環境126通常存在於處理室122內，且在一個實施例中，包含藉由耦接至處理室且建構成實質上抽空處理室的真空源128(例如真空泵)所產生之真空。

在利用離子植入系統101之植入期間，隨著帶電離子與工件碰撞，能量可在工件118上以熱量的形式積累。缺乏對策的情況下，此熱 量可潛在地使工件118變形或開裂，其可導致工件在一些實行方案中變得毫無價值(或顯著較小之價值)。該熱量可進一步導致傳遞至工件118之離子劑量不同於所需的劑量，其可改變所需的功能性。此外，在某些情況下，不僅希望在植入期間冷卻工件118以防止熱量積累，而且可進一步希望在低於或高於環境溫度的溫度下植入離子，諸如以允許使工件118的表面發生希望的非晶化，使得能夠在高級CMOS積體電路器件製造中形成超淺結及其他。

因此，根據另一實施例，吸盤120包含低於環境溫度的吸盤130，其中該低於環境溫度的吸盤建構成在處理室122內在工件暴露至離子束112期間支撐及冷卻或以其他方式保持工件118上之預定溫度。應注意，雖然吸盤120在本實施例中被稱為低於環境溫度的吸盤130，但是吸盤120亦可包含高於環境溫度的吸盤(未圖示)，其中該高於環境溫度的吸盤建構成在處理室122內支撐及加熱工件118。

低於環境溫度的吸盤130例如為建構成將工件118冷卻(cool)或冷卻(chill)至處理溫度之靜電吸盤，該處理溫度大大地低於周遭環境或外部環境132(例如亦稱為「大氣環境」)之環境溫度或大氣溫度。同樣地，在吸盤120包含上述高於環境溫度的吸盤之情況下，該高於環境溫度的吸盤可包含建構成將工件118加熱至處理溫度之靜電吸盤，該處理溫度大大地高於周遭環境或外部環境132之環境溫度或大氣溫度。可進一步提供冷卻系統134，其中，在另一實施例中，該冷卻系統建構成將低於環境溫度的吸盤130及由此駐留於其上之工件118冷卻(cool)或冷卻(chill)至處理溫度。在另一實施例中，且以類似的方式，在高於環境溫度的吸盤之情況下可進一 步提供加熱系統(未圖示)，其中該加熱系統建構成將該高於環境溫度的吸盤及駐留於其上之工件118加熱至處理溫度。

在真空系統100之一些示範性操作中，處理溫度低於外部環境132之環境露點(例如8攝氏度，亦稱為露點溫度)，諸如約零下40攝氏度之處理溫度。在此種操作中，因為處理溫度顯著地低於外部環境132之露點溫度，在暴露至外部環境前不使工件118升溫之情況下，凝結可形成於工件上，因此可潛在有害地影響工件，如下文之更詳細的論述。

然而，發明者瞭解，工件118之冷卻可有害地影響通過真空系統100之循環時間，其中通常允許工件在吸盤120上「浸泡」直到達到所需的溫度。為增加方法產出量，因此本揭露內容提供定位在處理室120之真空環境126內之預冷卻站136。預冷卻站136例如包含冷卻的工件支座138，如圖2中進一步所示，其中冷卻的工件支座138建構成將工件冷卻至第一溫度。

冷卻的工件支座138例如包含諸如冷卻板142之散熱墊140，其中該散熱墊建構成支撐工件且將工件冷卻至第一溫度。散熱墊140例如包含冷卻板142，該冷卻板包含帕耳帖冷卻器(peltier cooler)、膨脹室、低溫頭以及循環製冷迴路中之一或多個。

在另一示範性觀點中，圖1之預冷卻站136進一步包含預冷卻氣體密封環144，再次如圖2中所示，其中該預冷卻氣體密封環通常安置在冷卻的工件支座138的外緣附近。預冷卻氣體密封環144例如建構成支撐工件118之週邊146，且通常在工件與冷卻的工件支座138之間提供密封。根據另一實施例，進一步提供預冷卻夾148，其中該預冷卻夾建構成保持工 件118在冷卻的工件支座138上之位置。再次如圖1中所示，進一步提供預冷卻氣體源150，其中該預冷卻氣體源建構成在圖2中所示之氣體冷卻空間154中提供預冷卻氣體152，其中該氣體冷卻空間係界定在工件118與冷卻的工件支座138的表面156之間。因此，氣體冷卻空間154內之預冷卻氣體152的壓力建構成大體上決定工件118的冷卻。

工件118與冷卻的工件支座138之間的熱傳遞速率通常與工件與冷卻的工件支座之間的溫度差成正比。一般而言，

其中T(t)係作為時間函數之所冷卻或加熱之工件118的溫度，T _∞ 係進行冷卻或加熱之物件的溫度，該物件在此情況下坐落於冷卻的工件支座138上，T ₀係工件之初始溫度，e係歐拉數值(2.71828…)，t係時間，且τ係取決於熱傳遞係數及其他因素的時間常數。如自方程式(1)將理解的是，當冷卻的工件支座138的溫度經超速驅動至低於處理溫度之第一溫度時，工件118將實質上更迅速地達到預定溫度。在一個實施例中，第一溫度至少為約低於處理溫度之量值。例如，若需要處理溫度為零下40C，若冷卻的工件支座138保持在零下40C，則達到可接受之接近零下40C將耗費許多時間常數。然而，例如若冷卻的工件支座138係驅動至零下100C之第一溫度，則零下40C之所需處理溫度可在僅超過一半的時間常數中達成。因此，冷卻的工件支座138建構成在第一溫度下冷卻，其中該第一溫度顯著地低於所需之處理溫度。

在又一示範性觀點中，圖1之後加熱站158進一步定位在處理室122之真空環境126內，其中該後加熱站進一步包含建構成將工件118 加熱至第二溫度之加熱的工件支座160，如圖3中所示。加熱的工件支座160例如包含諸如加熱板161之另一散熱墊140，其中該散熱墊建構成支撐工件且將工件加熱至第二溫度。後加熱站158例如進一步包含後加熱氣體密封環162，其中該後加熱氣體密封環通常安置在加熱的工件支座160的外緣164附近。後加熱氣體密封環162例如建構成支撐工件118之週邊146，且通常在工件與加熱的工件支座160之間提供密封。

根據另一實施例，進一步提供後加熱夾166，其中該後加熱夾建構成保持工件118在加熱的工件支座160上之位置。再次如圖1中所示，進一步提供後加熱氣體源168，其中該後加熱氣體源建構成在圖3中所示之氣體加熱空間172中提供後加熱氣體170，其中該氣體加熱空間係界定在工件118與加熱的工件支座160的表面174之間。因此，氣體加熱空間172內之後加熱氣體170的壓力建構成大體上決定工件118的加熱。

類似於以上所述之冷卻，可超速驅動工件118在圖1之後加熱站158中的加熱，其中第二溫度顯著地高於處理溫度。因此，將工件再加熱至外部環境132之外部溫度所需的時間可藉由本揭露內容顯著地減少。在本揭露內容之一個示範性觀點中，在處理室122內，後加熱站158與預冷卻站136通常彼此隔離，其中使後加熱站與預冷卻站之間的熱傳遞減至最少。在一個實施例中，第二溫度不高於100℃至約150℃，在該第二溫度下習知光阻的穩定性開始衰減。

根據另一實施例，進一步提供溫度監測系統176且建構成量測工件118在預冷卻站136及後加熱站158處的溫度，如圖4中所示。溫度監測系統176例如包含建構成量測駐留在相應的預冷卻站136及後加熱站 158上之工件118的溫度之一或多個工件溫度監測器件178A、178B，由此監測在工件冷卻及加熱期間的工件溫度，且改進方法效率。圖1中所示之控制器180例如進一步建構成至少部分地基於工件的量測的溫度，控制將工件118冷卻至第一溫度及將該工件加熱至第二溫度。

根據另一觀點，再次參看圖1，裝載閘室182進一步可操作地耦接至處理室122，其中該裝載閘室建構成將處理環境126與外部環境132隔離。裝載閘室182進一步包含工件支座184，該工件支座建構成在工件在處理室122與外部環境132之間的傳送期間支撐工件118。複數個裝載閘門186A、186B將裝載閘室182可操作地耦接至相應的處理室122及外部環境132。

根據本揭露內容之又一觀點，提供工件傳送臂188，其中該工件傳送臂建構成在吸盤120、裝載閘室182、預冷卻站136以及後加熱站158中之兩個或兩個以上之間同時傳送兩個或兩個以上工件118。根據另一實施例，可進一步提供一或多個輔助傳送臂189以協助傳送工件。如圖4中更詳細例示，工件傳送臂188包含彼此約90度定位之兩對190A、190B工件傳送夾192A、192B，其中每一對工件傳送夾均彼此在直徑方向相對。每一對190A、190B工件傳送夾192A、192B均建構成基於工件傳送臂188之旋轉位置，同時自吸盤120及裝載閘室182、或自預冷卻站136及後加熱站158抓握或釋放工件118。

工件傳送臂188例如具有旋轉(例如θ)以及移入及移出(例如在Z方向上)之能力。工件傳送臂188例如為包含一起旋轉之兩個臂之組件(未圖示)的部分且可像剪刀一樣打開及閉合，以便實現抓握及釋放工件 118。例如，圖5A例示處於開放位置193A之兩對190A、190B工件傳送夾192A、192B，其中該等工件傳送夾可操作以大體上環繞兩個或兩個以上工件118但是不與其接觸。在圖5B之實施例中，工件傳送夾192A、192B係處於閉合位置193B，其中該等工件傳送夾經定位以接觸且同時抓握兩個或兩個以上工件118。

根據又一觀點，如圖6中示意性地例示，冷卻的工件固持站194係定位在處理室122內，其中該冷卻的工件固持站包含冷的工件支座196，該冷的工件支座建構成在工件在預冷卻站136中處於第一溫室時支撐工件118。冷的工件支座196例如進一步建構成當工件駐留在冷的工件支座196上時，保持工件118的溫度。加熱的工件固持站198進一步定位在處理室122內，其中該加熱的工件固持站包含建構成當工件處於第二溫度時支撐工件118之熱的工件支座199。熱的工件支座199例如進一步建構成當工件駐留在熱的工件支座199上時，保持工件118的溫度。

如圖6之實施例中所示，在處理室122內，吸盤120與裝載閘室182在直徑方向相對，預冷卻站136與後加熱站158在直徑方向相對，且冷卻的工件固持站194與加熱的工件固持站198在直徑方向相對。應注意，涵蓋處理室122內之吸盤120、裝載閘室182、預冷卻站136、後加熱站158、冷卻的工件固持站194以及加熱的工件固持站198之各種其他配置及位置屬於本揭露內容之範疇。例如，冷卻的工件固持站194可定位成與預冷卻站136相對，且加熱的工件固持器198可定位成與後加熱站158相對。此種配置可提供工件118之有利的流程，視工件傳送臂188的配置而定。此外，為簡單起見，裝載閘室182係例示為在處理室122內；然而應理解，圖 4之裝載閘門186A將裝載閘室182可操作地耦接至處理室。

現將簡要論述與圖1之真空系統100相關聯之工件118的示範性流程圖或傳送，以便提供真空系統操作之許多操作實施例中之一個。應注意，本揭露內容不限於所提供的示範性流程，且涵蓋工件118進入真空系統100、移出該真空系統100以及在該真空系統100內之各種其他傳送屬於本揭露內容之範疇。

在一個示範性工件流程200中，如圖7中所示，在處理室122內，圖6之工件118例如自裝載閘室182中傳送至預冷卻站136及預加熱站158中之一個，視需要低於環境溫度的植入或高於環境溫度的植入而定。例如，在低於環境溫度的植入中(例如在低於環境溫度之溫度下的植入)，工件118被傳送至預冷卻站136，其中該工件被預冷卻至接近處理溫度。一旦經由預冷卻站136冷卻(或經由預加熱站158加熱)至接近處理溫度，則工件118即被傳送至吸盤120用於根據方法要求適當地植入離子，或傳送至冷卻的工件固持站194以等待隨後傳送至吸盤。

一旦植入完成，即將工件118自吸盤120移出且傳送至預冷卻站136及預加熱站158中之一個，再次視需要低於環境溫度的植入或高於環境溫度的植入而定。在以上低於環境溫度的植入之實施例中，將工件118傳送至預加熱站158，其中在本實施例中，將該工件加熱至高於外部環境132之露點溫度的溫度，如上所述。一旦適當加熱，便將工件118傳送回至裝載閘室182，或傳送至加熱的工件固持站198。應注意，圖1、圖4、圖5A至5B以及圖6之工件傳送臂188建構成在裝載閘室182、吸盤120、預冷卻站136以及預加熱站158之間同時傳送兩個或兩個以上工件118，如上所述。

根據本發明之另一示範性觀點，圖8例示提供用於在低於環境的溫度下處理工件之示範性方法300。應注意，雖然本文將示範性方法例示及描述為一系列的動作或事件，但是要瞭解的是，本發明不受此等動作或事件之所例示的排序限制，因為根據本發明，一些步驟可以不同的順序進行及/或與除本文所示的及所描述的步驟之外的其他步驟同時進行。另外，不要求所有例示的步驟均實施本發明之方法。此外，要瞭解的是，該等方法可與本文所例示的及所描述的系統聯合實施以及與未例示之其他系統聯合實施。

圖8之方法300開始於動作302，其中在外部環境中之外部溫度及外部壓力下提供第一工件。在動作304中，將第一工件自外部環境傳送至裝載閘室，且在動作306中，將裝載閘室內的壓力降低至實質真空。在動作308中，在冷的植入離子植入系統中之處理室之真空環境內，將第一工件自裝載閘室傳送至預冷卻站，在動作310中，將第一工件在預冷卻站處冷卻。將預冷卻站例如冷卻至低於處理溫度之第一溫度。動作310中之工件的冷卻例如包含將工件夾持至冷卻的工件支座及將處於第一溫度的背面氣體提供至工件的背面。

在動作312中，將第一工件自預冷卻站傳送至冷卻至處理溫度的吸盤，且在動作314中處理該工件，諸如有離子植入其中。根據一個實施例，動作312中之工件自預冷卻站傳送至吸盤進一步包含將工件自預冷卻站傳送至冷卻的工件固持站，以及將工件自該冷卻的工件固持站進一步傳送至吸盤。

在動作316中，在真空環境內，將第一工件隨後自吸盤傳送 至後加熱站，且在動作318中在後加熱站處加熱第一工件，其中將該後加熱站加熱至高於外部溫度之第二溫度。動作318中之加熱工件例如包含將工件夾持至加熱的工件支座及將處於第二溫度的背面氣體提供至工件的背面。

在動作320中，將第一工件隨後自後加熱站傳送至裝載閘室，且在動作322中將裝載閘室內的壓力增加至外部壓力。根據一個其他實施例，動作320中之工件自後加熱站傳送至裝載閘室進一步包含將工件自後加熱站傳送至加熱的工件固持站，以及將工件自該加熱的工件固持站進一步傳送至裝載閘室。在動作324中，工件可隨後自裝載閘室移出。

根據一個實施例，動作308中之第一工件自裝載閘室傳送至預冷卻站與動作318中之第二工件自吸盤傳送至後加熱站同時進行。同樣地，動作312中之工件自預冷卻站傳送至吸盤與第三工件自後加熱站傳送至裝載閘室同時進行，以此類推。因此，可藉由本揭露內容達成工件自裝載閘室至預冷卻站、至冷卻的工件固持站、至吸盤、至後加熱站、至加熱的工件固持站以及返回至裝載閘室的連續傳送。此外，圖1、圖4、圖5A至5B以及圖6之工件傳送臂188可在裝載閘室182、吸盤120、預冷卻站136以及預加熱站158之間有利地同時傳送兩個或兩個以上工件118，如圖4、圖5A以及圖5B中所示。在一附加實施例中，工件傳送臂188另外可在圖6及圖7之冷卻的工件固持站194與加熱的工件固持站198之間傳送工件，如上所述，其中在以最佳方式提供工件之適當的加熱及冷卻以防止凝結的同時，有利地增加產出量。

儘管已關於某一實施方式或多個實施方式例展示及描述本 發明，但是應注意，以上所述之實施方式僅用作本發明之一些實施方式的實行方案的實施例，且本發明的應用不限於此等實施方式。就藉由上述構件(組件、器件、電路等)所執行的各種功能特定而言，除非另有指明，用以描述此等構件的術語(包括提及「機構」)旨在對應於執行所述構件的特定功能之任何構件(亦即，功能上等效的構件)，儘管結構上不等效於執行本文所例示的本發明之示範性實施方式中之功能的所揭示的結構。另外，雖然可能僅相對於若干實施方式中之一個揭示了本發明之一特定特徵，但是此特徵可視需要與其他實施方式之一或多個其他特徵相結合且有利於任何指定的或特定的應用。因此，本發明不限於上述實施方式，而是意圖僅受所附的申請專利範圍及其均等物限制。

Claims (26)

1. 一種離子植入系統，其包含：一真空室，其具有與該真空室相關聯之一處理環境；一離子植入裝置，其建構成將複數個離子提供至定位在該真空室中之一工件；一吸盤，其建構成在該真空室內在該工件暴露至該等複數個離子期間支撐該工件，其中該吸盤建構成將該工件冷卻至一處理溫度；一裝載閘室，其可操作地耦接至該真空室，其中該裝載閘室建構成將該處理環境與一外部環境隔離，且其中該裝載閘室包含建構成在該工件於該處理環境與該外部環境之間傳送期間支撐該工件之一工件支座；以及一預冷卻站，其係定位在該處理環境內，其中該預冷卻站包含建構成將該工件冷卻至一第一溫度之一冷卻的工件支座，其中該冷卻的工件支座被建構成被超速驅動，以便將該冷卻的工件支座冷卻至顯著地低於該第一溫度的一溫度；一後加熱站，其係定位在該處理環境內，其中該後加熱站包含建構成將該工件加熱至一第二溫度之一加熱的工件支座，其中該加熱的工件支座被建構成被超速驅動，以便將該加熱的工件支座加熱至顯著地高於該第二溫度的一溫度；以及一工件傳送臂，其中該工件傳送臂建構成在該吸盤、該裝載閘室、該預冷卻站以及該後加熱站中之兩個或兩個以上之間同時傳送兩個或兩個以上工件。
2. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該吸盤包含建構成將 該工件冷卻至該處理溫度之一靜電吸盤。
3. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該工件傳送臂包含彼此約90度定位之兩對工件傳送夾，其中每一對工件傳送夾均彼此在直徑方向相對，且其中每一對工件傳送夾均建構成基於該工件傳送臂之一旋轉位置，同時自該吸盤及該裝載閘室、或自該預冷卻站及該後加熱站抓握或釋放一工件。
4. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該第一溫度低於該處理溫度。
5. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該預冷卻站包含建構成支撐該工件及以將該工件冷卻至該第一溫度之一冷卻板。
6. 如申請專利範圍第5項之離子植入系統，其中該冷卻板包含一個或多個下列元件：一帕耳帖冷卻器(peltier cooler)、一膨脹室、一低溫頭以及一循環製冷迴路。
7. 如申請專利範圍第5項之離子植入系統，其中該預冷卻站進一步包含：一預冷卻氣體密封環，其係安置在該冷卻的工件支座之一外緣附近，其中該預冷卻氣體密封環建構成支撐該工件之一週邊；一預冷卻夾，其建構成保持該工件在該冷卻的工件支座上之一位置；以及一預冷卻氣體源，其建構成在界定於該工件與該冷卻的工件支座之一表面之間的一氣體冷卻空間中提供一預冷卻氣體，其中該預冷卻氣體之壓力大體上決定該工件之冷卻。
8. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該後加熱站包含一加熱站支座，該加熱站支座包含建構成支撐該工件及以將該工件加熱至該第二溫度之一加熱板。
9. 如申請專利範圍第8項之離子植入系統，其中該後加熱站進一步包含：一後加熱氣體密封環，其係安置在該加熱的工件支座之一外緣附近，其中該後加熱氣體密封環建構成支撐該工件之一週邊；一後加熱夾，其建構成保持該工件在該加熱的工件支座上之一位置；以及一後加熱氣體源，其建構成在界定於該工件與該加熱的工件支座之一表面之間的一氣體加熱空間中提供一後加熱氣體，其中該後加熱氣體之壓力大體上決定該工件之加熱。
10. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其進一步包含：一冷卻的工件固持站，其係定位在該處理環境內，其中該冷卻的工件固持站包含建構成當該工件處於該第一溫度時支撐該工件之一冷工件支座；一加熱的工件固持站，其係定位在該處理環境內，其中該加熱的工件固持站包含建構成當該工件處於該第二溫度時支撐該工件之一熱工件支座。
11. 如申請專利範圍第10項之離子植入系統，其中在該真空室內，該吸盤與該裝載閘室在直徑方向相對，該預冷卻站與該後加熱站在直徑方向相對，且該冷卻的工件固持站與該加熱的工件固持站在直徑方向相對。
12. 如申請專利範圍第11項之離子植入系統，其中該工件傳送臂包含彼此約90度定位之兩對工件傳送夾，其中每一對工件傳送夾均彼此在直徑方向相對，且其中每一對工件傳送夾均建構成基於該工件傳送臂之一旋轉位置，同時自該吸盤及裝載閘室、自該預冷卻站及後加熱站、或該冷卻的工件固持站及該加熱的工件固持站抓握或釋放一工件。
13. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中在該真空室內，該吸盤與該裝載閘室在直徑方向相對，且該預冷卻站與該後加熱站在直徑方向相對。
14. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該工件傳送臂包含彼此在直徑方向相對之一對工件傳送夾，且其中該對工件傳送夾建構成基於該工件傳送臂之一旋轉位置，同時自該吸盤及裝載閘室、或自該預冷卻站及該後加熱站抓握或釋放一工件。
15. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中在該處理環境內，該後加熱站及該預冷卻站通常彼此隔離。
16. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其進一步包含建構成至少部分地基於一所需的方法產出量，決定該第一溫度及該第二溫度之一控制器。
17. 如申請專利範圍第16項之離子植入系統，其進一步包含一溫度監測系統，該溫度監測系統建構成量測該工件在該預冷卻站及該後加熱站處之一溫度，其中該控制器進一步建構成至少部分地基於該工件之該量測的溫度，控制該工件至該第一溫度的冷卻及該工件至該第二溫度的該加熱。
18. 一種用於在低於環境溫度的溫度下將離子植入一工件的方法，該方 法包含：在一外部環境中之一外部溫度及外部壓力下提供一工件；將該工件自該外部環境傳送至一裝載閘室；將該裝載閘室內之該壓力降低至一實質真空；在一冷植入離子植入系統中之一處理室的一真空環境內，將該工件自該裝載閘室傳送至預冷卻站；在該預冷卻站處冷卻該工件，其中該預冷卻站經冷卻至低於一處理溫度之一第一溫度；將該工件自該預冷卻站傳送至經冷卻至該處理溫度之一吸盤；將離子植入該工件；在該真空環境內將該工件自該吸盤傳送至一後加熱站；在該後加熱站處加熱該工件，其中該後加熱站經加熱至高於該外部溫度之一第二溫度；將該工件自該後加熱站傳送至該裝載閘室；將該裝載閘室內之該壓力增加至該外部壓力；以及將該工件自該裝載閘室移出。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中冷卻該工件包含將該工件夾持至一冷卻的工件支座及在該第一溫度下將一背面氣體提供至該工件之一背面。
20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中加熱該工件包含將該工件夾持至一加熱的工件支座及在該第二溫度下將一背面氣體提供至該工件之一背面。
21. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第一溫度至少為約低於該處理溫度之量值且該第二溫度不超過約150℃。
22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該工件自該裝載閘室傳送至該預冷卻站與將另一工件自該吸盤傳送至該後加熱站同時進行。
23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中將該工件自該預冷卻站傳送至該吸盤與將另一工件自該後加熱站傳送至該裝載閘室同時進行。
24. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該工件自該預冷卻站傳送至該吸盤包含：將該工件自該預冷卻站傳送至一冷卻的工件固持站；以及將該工件自該冷卻的工件固持站傳送至該吸盤。
25. 如申請專利範圍第18項之方法，其中將該工件自該後加熱站傳送至該裝載閘室包含：將該工件自該後加熱站傳送至一加熱的工件固持站；以及將該工件自該加熱的工件固持站傳送至該裝載閘室。
26. 如申請專利範圍第18項之方法，其中傳送該工件包含同時傳送兩個或兩個以上工件。