TWI756267B - 一種離子植入系統與一種用於個別地夾緊具有不同大小之複數個工件之夾緊器機構 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種靜電夾盤及夾緊系統，其經組態以夾持及處理具有不同直徑之工件。一離子植入裝置將離子選擇性地提供至一處理腔室中之一第一工件及一第二工件，其中該第一工件之一直徑大於該第二工件。一夾盤在該各別第一或第二工件曝露於該等離子期間在該處理腔室內支撐該各別第一或第二工件。一負載鎖定腔室將一處理環境與一外部環境隔離，且具有在該處理腔室與該外部環境之間轉移該第一或第二工件期間用於該各別第一或第二工件之一工件支撐件。一真空機器人在該夾盤與該工件支撐件之間轉移該第一或第二工件，且具有經組態以在複數個階梯形導引件之間選擇性地夾緊該第一或第二工件之一夾緊器機構。

Description

一種離子植入系統與一種用於個別地夾緊具有不同大小之複數個工件之夾緊器機構 【相關申請案之參考】
本申請案主張2016年9月30日申請之名為「真空中多重直徑之晶圓處理(MULTIPLE DIAMETER IN-VACUUM WAFER HANDLING)」之美國專利申請案第15/281,600號的優先權，該美國專利申請案之內容的全文係以引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於工件處理系統，且更具體言之，係關於用於在離子植入系統中處理具有不同直徑之工件的系統及方法。
在半導體工業中，常常由工件處理系統在程序步驟之間以機器人方式轉移諸如半導體晶圓或基板之工件。離子植入系統常常利用工件處理系統以在大氣工件載體與相關聯於離子植入器之真空處理腔室之間轉移工件。習知的工件處理系統包含機器人，機器人具有耦接至機器人之夾緊器，其中夾緊器經組態以選擇性地握緊工件之邊緣。
舉例而言，在典型的離子植入系統中，工件處理針對特定工 件大小通常係固定的，其中衝擊工件之離子束之大小適應工件之大小。舉例而言，當將離子植入至200mm直徑之晶圓時，常常利用200mm寬之離子束進行植入。然而，若需要將離子植入至150mm直徑之晶圓，則通常修改工件處理系統及離子植入系統之各種組件以便適應不同大小的工件。舉例而言，夾緊器及靜電夾盤典型地經設計以將離子植入至單一工件大小中。然而，當工件大小改變時，通常亦改變夾緊器、靜電夾盤及/或整個機器人處理組件。
因此，習知的離子植入系統利用基於經植入工件之大小以及衝擊該工件之離子束之大小的預定處理設備大小。當植入不同大小的工件，或利用不同大小的離子束進行植入時，亦對工件處理設備進行各種改變，因此增加了成本且招致了生產率損失。
本發明藉由提供一種用於在一離子植入系統中處理各種大小的工件之系統、裝置及方法來克服先前技術之侷限性。因此，下文呈現本發明之簡化概述，以便提供對本發明之一些態樣的基本理解。此概述並非本發明之詳盡綜述。其既不意欲識別本發明之關鍵或決定性要素，亦不意欲描繪本發明之範圍。其目的係以簡化形式呈現本發明之一些概念以作為隨後呈現之更詳細描述的序言。
大體而言，提供一種靜電夾盤以夾持具有不同直徑之工件。在一個實例中，一中心靜電夾盤部件相關聯於具有一第一直徑之一第一工件，且一第一周邊靜電夾盤部件相關聯於具有大於該第一直徑之一第二直徑之一第二工件。一升降機在一回縮位置與一延伸位置之間使該第一周邊 靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件平移。在該回縮位置中，該第一工件僅接觸第一表面。在亦被稱作植入位置之該延伸位置中，該第二工件接觸該第一表面及第二表面。當該第一周邊靜電夾盤部件處於該回縮位置時，一第一周邊屏蔽件通常屏蔽該第二表面。可添加額外周邊靜電夾盤部件及周邊屏蔽件以適應額外工件直徑。
根據一個例示性態樣，本發明之一靜電夾盤系統包含具有第一直徑之一中心靜電夾盤部件，該第一直徑相關聯於該第一工件之一直徑，其中該中心靜電夾盤部件可操作地耦接至一掃描臂底座且具有經組態以支撐該第一工件之一第一表面。一第一周邊靜電夾盤部件具有相關聯於該第一直徑之一第一內徑及相關聯於該第二工件之一直徑之一第一外徑。該第一周邊靜電夾盤部件亦可操作地耦接至該掃描臂底座且具有經組態以支撐該第二工件之一周邊區域之一第二表面。
一升降機經組態以沿著大體上垂直於該第一表面之一軸線在一回縮位置與一延伸位置之間使該第一周邊靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件平移。在該回縮位置中，該第一工件僅接觸該第一表面。在本實例中之該延伸位置中，該第二工件接觸該第一表面及該第二表面。
另外，提供一第一周邊屏蔽件，其具有相關聯於該第一內徑之一第一屏蔽件內徑及相關聯於該第一外徑之一第一屏蔽件外徑。舉例而言，當該第一周邊靜電夾盤部件處於該回縮位置時，該第一周邊屏蔽件經組態以屏蔽該第二表面。
根據一個實例，該中心靜電夾盤相對於該掃描臂底座固定，且其中該升降機經組態以在該回縮位置與該延伸位置之間平移該第一周邊 靜電夾盤部件。
在另一實例中，提供一第二周邊靜電夾盤部件，其具有相關聯於該第一外徑之一第二內徑及相關聯於一第三工件之一直徑之一第二外徑。舉例而言，該第三工件之該直徑大於該第二工件之該直徑。該第二周邊靜電夾盤部件可操作地耦接至該掃描臂底座且具有經組態以支撐該第三工件之一周邊區域之一第三表面，且該升降機經進一步組態以在該回縮位置與該延伸位置之間使該第二周邊靜電夾盤部件相對於該中心靜電夾盤部件平移。在此實例中之該延伸位置中，該第三工件接觸該第一表面、該第二表面及該第三表面。
根據另一實例，一控制器經組態以經由該升降機之一控制而個別地控制該第一周邊靜電夾盤部件及該第二周邊靜電夾盤部件中之一或多者之該回縮及延伸位置。在另一實例中，一電力供應器可操作地耦接至該中心靜電夾盤部件、該第一周邊靜電夾盤部件及該第二周邊靜電夾盤部件中之一或多者。舉例而言，該控制器因此經進一步組態以向該中心靜電夾盤部件、該第一周邊靜電夾盤部件及該第二周邊靜電夾盤部件選擇性地供給能量。
在另一實例中進一步提供一第二周邊屏蔽件，其具有相關聯於該第二內徑之一第二屏蔽件內徑及相關聯於該第二外徑之一第二屏蔽件外徑。當該第一周邊靜電夾盤部件處於該延伸位置且該第二周邊靜電夾盤部件處於該回縮位置時，該第二周邊屏蔽件經組態以屏蔽該第三表面。舉例而言，該第二屏蔽件外徑大於或等於該第二外徑。
舉例而言，該第一周邊屏蔽件及該第二周邊屏蔽件中之一或 多者包含由一半導體材料組成之一表面，諸如被塗佈有矽之一鋁盤碟。在一個實例中，該第一及/或第二周邊屏蔽件係由諸如一半導體晶圓之一半導體材料組成。
可在該中心靜電夾盤部件、該第一周邊靜電夾盤部件、該第二周邊靜電夾盤部件等等之該第一表面及該第二表面中之一或多者中進一步提供一或多個背面氣體孔口。因此，一背面氣體源經組態以將一背面氣體提供至該一或多個背面氣體孔口以用於該等經處理工件之背面氣體冷卻或加熱。舉例而言，一或多個氣體分配通道界定於該中心靜電夾盤部件及該第一周邊靜電夾盤部件中，其中該一或多個氣體分配通道與該一或多個背面氣體孔口進行流體連通。
根據另一實例，一或多個側壁孔口界定於該中心靜電夾盤部件及該第一周邊靜電夾盤部件之一各別側壁中，其中該一或多個側壁孔口與該一或多個氣體分配通道進行流體連通。在另一實例中，一動態封口相關聯於該一或多個側壁孔口中之該複數個側壁孔口中之每一者，其中該動態封口通常准許該第一周邊靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件之該平移，同時防止該背面氣體自該一或多個側壁孔口至一外部環境之一洩漏。
在另一實例中，該背面氣體源可操作地耦接至該中心靜電夾盤部件，其中該一或多個氣體分配通道通過該一或多個側壁孔口將該背面氣體提供至至少該第一周邊靜電夾盤部件。
根據又一實例，一或多個轉移裝置經組態以向及自該第一表面及該第二表面選擇性地轉移該第一工件、該第二工件及該第一周邊屏蔽件。在一另外實例中進一步提供一離子植入系統，其中該離子束之一大小 可經組態以植入夾持於該靜電夾盤上的任何大小之工件。
根據本發明之另一例示性態樣，提供一種用於將離子植入至具有不同直徑之一第一工件及一第二工件中之方法。舉例而言，當需要將離子植入至該第一工件中時，將該第一周邊屏蔽件置放於該第一周邊靜電夾盤部件之該第二表面上。使該第一周邊靜電夾盤部件相對於該中心靜電夾盤部件回縮，其中使該第二表面自該第一表面凹入，且將該第一工件置放於該中心靜電夾盤部件之該第一表面上。因此，藉由相對於該第一工件來傳遞一離子束而將離子植入至該第一工件中。
當需要將離子植入至該第二工件中時，自該中心靜電夾盤部件移除該第一工件，且使該第一周邊靜電夾盤部件相對於該中心靜電夾盤部件升高。因此，該第二表面與該第一表面大體上共面。自該第一周邊靜電夾盤部件之該第二表面移除該第一周邊屏蔽件，且將該第二工件置放於該中心靜電夾盤部件之該第一表面及該第一周邊靜電夾盤部件之該第二表面上，且將該第二工件植入有離子。當該植入完成時，自該中心靜電夾盤部件及該第一周邊靜電夾盤部件移除該第二工件。
以上概述僅僅意欲給出本發明之一些具體實例之一些特徵的簡要綜述，且其他具體實例可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。詳言之，此概述不應被認作限制本申請案之範圍。因此，為了實現前述及相關目的，本發明包含在下文中描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及隨附圖式詳細地闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可使用本發明之原理的各種方式中之幾種方式。當結合圖式而考慮時，本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發 明之以下詳細描述變得顯而易見。
100:真空系統
101:離子植入系統
102:終端機
104:束線總成
106:終端站
108:離子源
110:電力供應器
112:離子束
114:束轉向裝置
116:孔隙
118:工件
120:夾盤系統
122:處理腔室
124:真空腔室
126:處理環境
128:真空源
130:背面氣體源
132:背面氣體
134:電力供應器
136:負載鎖定腔室
138:外部環境
140:工件支撐件
142:負載鎖定門
144:真空轉移裝置
146:負載鎖定支撐件
148:大氣轉移裝置
150:工件輸送容器
152:控制器
200:夾盤系統
202:底座
203:底座
204:中心靜電夾盤部件
206:中心夾盤表面
208:第一工件
210:第一中心直徑
212:直徑
214:第一周邊靜電夾盤部件
216:第一內徑
218:第一外徑
220:直徑
222:第二工件
224:第一周邊夾盤表面
226:周邊區域
227:升降機
228:回縮位置
230:延伸位置
232:軸線
234:第一周邊屏蔽件
236:第一屏蔽件內徑
238:第一屏蔽件外徑
240:背面氣體孔口
242:氣體分配通道
244:側壁孔口
246:側壁
300:靜電夾盤系統
312:第二周邊夾盤表面
314:周邊區域
316:第二周邊屏蔽件
318:第二屏蔽件內徑
320:第二屏蔽件外徑
400:夾緊器機構
402:夾緊器臂
404:夾緊位置
406:釋放位置
408:導引件
410:第一夾緊部分
412:第二夾緊部分
450:支撐部件
452:支撐板
454:第一支撐結構
456:第二支撐結構
458:階梯
470:支撐部件
472:額外第三支撐結構
474A:工件
474B:工件
474C:工件
500:方法
502:動作
504:動作
506:動作
508:動作
510:動作
512:動作
514:動作
516:動作
518:動作
520:動作
522:動作
圖1為根據本發明之若干態樣之例示性離子植入系統的方塊圖。
圖2A至圖2B說明根據本發明之各種態樣的定位於例示性夾盤系統上之各別第一及第二工件的透視圖。
圖3A至圖3B說明根據本發明之各種態樣的定位於例示性夾盤系統上之各別第一及第二工件的橫截面側視圖。
圖4說明根據本發明之各種態樣的安裝至掃描臂之例示性夾盤系統的橫截面側視圖。
圖5A至圖5C說明根據本發明之各種態樣的定位於例示性夾盤系統上之各別第一、第二及第三工件的橫截面側視圖。
圖6A至圖6C說明根據本發明之各種態樣的相關聯於第一工件之處理之例示性夾盤系統的橫截面側視圖。
圖7A至圖7B說明根據本發明之各種態樣的相關聯於第二工件之處理之例示性夾盤系統的橫截面側視圖。
圖8A至圖8B說明根據本發明之各種態樣之例示性夾緊器機構的平面圖，其中各別第二及第一工件夾持於例示性夾緊器機構中。
圖8C說明圖8A至圖8B之例示性夾緊器機構的透視圖。
圖9A至圖9B說明根據本發明之各種態樣的處於各別夾緊位置及釋放位置之例示性夾緊器機構的平面圖。
圖10說明根據本發明之各種態樣之例示性負載鎖定支撐件的透視圖。
圖11A至圖11B說明根據本發明之各種態樣的支撐各別第一及第二工件之例示性負載鎖定支撐件的平面圖。
圖12A為根據本發明之各種態樣的用於支撐三個不同大小的工件之例示性支撐部件的平面圖。
圖12B為根據本發明之各種態樣的支撐各別第一、第二及第三工件的圖12A之例示性支撐部件的側視圖。
圖12C為根據本發明之各種態樣的支撐各別第一、第二及第三工件之複數個支撐部件的平面圖。
圖13說明根據本發明之又一態樣的用於夾持具有不同直徑之工件且將離子植入至具有不同直徑之工件中之方法。
本發明大體上係有關於一種用於在離子植入系統中夾持具有各種直徑之工件之系統、裝置及方法。因此，現在將參考圖式來描述本發明，其中通篇中之相同參考數字可用以指代相同元件。應理解，此等態樣之描述僅僅係說明性的，且其不應以限制性意義予以解譯。在以下描述中，出於闡釋之目的，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，對於熟習此項技術者而言將明顯的是，可在無此等特定細節的情況下實踐本發明。另外，本發明之範圍並不意欲受到下文中參考隨附圖式所描述之具體實例或實例限制，而是意欲僅受到其所附申請專利範圍及等效物限制。
亦應注意，圖式被提供以說明本發明之具體實例之一些態樣且因此應被視為僅係示意性的。詳言之，圖式中所展示之元件彼此未必按 比例繪製，且各種元件在圖式中之置放經選擇以提供對各別具體實例之清楚理解且不應被認作必定表示根據本發明之一具體實例之實施方案中的各種組件之實際相對位置。此外，除非另有特定指出，否則本文中所描述之各種具體實例及實例之特徵可彼此組合。
亦應理解，在以下描述中，圖式中所展示或本文中所描述之功能區塊、器件、組件、電路元件或其他實體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耦接而實施。此外，應瞭解，圖式中所展示之功能區塊或單元可在一個具體實例中被實施為單獨特徵或電路，且又或替代地，可在另一具體實例中完全地或部分地實施於共同特徵或電路中。舉例而言，若干功能區塊可被實施為在諸如信號處理器之共同處理器上運行的軟體。進一步應理解，除非有相反指出，否則在以下說明書中被描述為基於連線之任何連接亦可被實施為無線通信。
根據本發明之一個態樣，圖1說明例示性真空系統100。本實例中之真空系統100包含離子植入系統101，然而，亦預期各種其他類型之真空系統，諸如電漿處理系統或其他半導體處理系統。舉例而言，離子植入系統101包含終端機(terminal)102、束線總成(beamline assembly)104及終端站(end station)106。
一般而言，終端機102中之離子源108耦接至電力供應器110以將摻雜劑氣體離子化成複數個離子且形成離子束112。本實例中之離子束112被引導通過束轉向裝置114，且離開孔隙116而朝向終端站106。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、顯示面板等等)，工件118選擇性地夾持或安裝至夾盤120系統(例如靜電夾 盤或ESC)。一旦嵌入至工件118之晶格中，經植入離子就改變工件之物理及/或化學性質。由此，離子植入用於半導體器件製造及金屬表面處理，以及材料科學研究中之各種應用。
本發明之離子束112可採取任何形式，諸如筆形或點束、帶束、掃描束，或離子被引導朝向終端站106之任何其他形式，且所有此等形式皆被預期為屬於本發明之範圍。
根據一個例示性態樣，終端站106包含處理腔室122，諸如真空腔室124，其中處理環境126相關聯於處理腔室。處理環境126通常存在於處理腔室122內，且在一個實例中包含由真空源128(例如真空泵)產生之真空，真空源128耦接至處理腔室且經組態以實質上抽空處理腔室。
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，能量可以熱之形式積聚於工件118上。在沒有防範措施的情況下，此熱可潛在地使工件118翹曲或破裂，此可在一些實施方案中致使工件無用(或價值顯著較低)。工件118之不良加熱亦可引起其他不良效應。
因此，根據另一實例，夾盤系統120包含背面氣體源130，其中背面氣體源130經組態以在工件曝露於離子束112期間在處理腔室122內將背面氣體132提供至工件118之背面。在一個實例中，背面氣體包含惰性氣體，諸如乾氮。因而，提供背面氣體之背面氣體源130可包含壓力箱或槽(圖中未示)以保持/儲存背面氣體。根據另一實例，提供電力供應器134，其中電力供應器可操作地耦接至夾盤系統120以將工件118靜電地夾持至夾盤系統。下文將更詳細地論述夾盤系統120。
根據另一態樣，負載鎖定腔室136進一步可操作地耦接至處 理腔室122，其中負載鎖定腔室經組態以將處理環境126與外部環境138隔離。負載鎖定腔室136進一步包含經組態以在處理腔室122與外部環境138之間轉移工件期間支撐工件118之工件支撐件140。複數個負載鎖定門142將負載鎖定腔室136可操作地耦接至各別處理腔室122及外部環境138。因此，負載鎖定腔室136經由負載鎖定腔室環境之變化而將處理環境126(例如，乾燥的真空環境)維持於真空系統100內。舉例而言，負載鎖定腔室136內之壓力經組態以在相關聯於處理環境126之真空與相關聯於外部環境138之外部壓力(例如大氣壓力)之間變化。因此，負載鎖定腔室136准許在不損害離子植入系統內之真空品質(例如處理環境126)的情況下將工件118轉移進及轉移出離子植入系統101。
在一個實例中，如下文中將更詳細地所論述，提供真空轉移裝置144(例如真空機器人)，其中真空轉移裝置經組態以在負載鎖定腔室136內之負載鎖定支撐件146與夾盤系統120之間轉移工件118。在又一實例中，大氣轉移裝置148(例如大氣機器人)經組態以在工件輸送容器150(例如FOUP)與負載鎖定腔室136內之負載鎖定支撐件146之間轉移工件118。舉例而言，大氣轉移裝置146經組態以自工件輸送容器150移除工件118及/或將工件118返回至工件輸送容器150。下文亦將更詳細地論述真空轉移裝置144及大氣轉移裝置148。
根據另一實例，提供控制器152，其中控制器經組態以控制真空系統100之一或多個組件，諸如離子植入系統101、夾盤系統120、真空源128、背面氣體源130、電力供應器134、真空轉移裝置144、大氣轉移裝置148，以及真空系統內之其他組件。應理解，雖然本文中描述一個控 制器152，但可利用單獨或多個控制器來達成真空系統100內之各種組件之控制，且其全部被視為屬於本發明之範圍。
大體上參看圖2A至圖2B、圖3A至圖3B、圖4，現在將根據本發明之另一例示性態樣來更詳細地論述例示性夾盤系統200。應瞭解，圖1之夾盤系統120及夾盤系統200(亦被稱作靜電夾盤系統)可實施於圖1之真空系統100中，以便有效地處理多個大小的工件118。舉例而言，下文中所描述之夾盤系統120、200特別用於處理具有諸如100mm、150mm、200mm及300mm等等之多重直徑之工件118。雖然本文中描述工件118之特定大小，但應注意，本發明並不限於工件之特定大小，且可容易對本發明進行各種更改以處理較大及/或較小大小的工件，且所有此等更改皆被預期為屬於本發明之範圍。
舉例而言，如可在圖2A至圖2B中所見，夾盤系統200包含可操作地耦接至掃描臂203之底座202，其中掃描臂經組態成以一般熟習此項技術者所知之各種方式經由圖1之離子束112來選擇性地掃描底座，且其在本文中將不予以進一步詳述。根據一個實例，圖3A之中心靜電夾盤部件204可操作地耦接至底座202，其中中心靜電夾盤部件具有中心夾盤表面206，中心夾盤表面206經組態以支撐至少第一工件208且將至少第一工件208靜電地夾持至中心夾盤表面206。舉例而言，中心靜電夾盤部件204具有相關聯於第一工件208之直徑212之第一中心直徑210。舉例而言，第一中心直徑210稍微小(例如，小2mm)於第一工件208之直徑212。
根據一個實例，進一步提供第一周邊靜電夾盤部件214，其中第一周邊靜電夾盤部件進一步可操作地耦接至底座202。舉例而言，第一 周邊靜電夾盤部件214大體上環繞中心靜電夾盤部件204。在本實例中，第一周邊靜電夾盤部件214具有相關聯於第一中心直徑210之第一內徑216及相關聯於第二工件222之直徑220之第一外徑218，如圖3B所說明。舉例而言，第二工件222之直徑220大於圖3A之第一工件208之直徑212。舉例而言，第二工件222之直徑220為150mm，而第一工件208之直徑212為100mm。
舉例而言，第一周邊靜電夾盤部件214進一步可操作地耦接至底座202，且具有經組態以支撐第二工件222之至少周邊區域226之第一周邊夾盤表面224，如圖3B所說明。在一個實例中，第一周邊靜電夾盤部件214經組態以將至少第二工件222之周邊區域226靜電地夾持至第一周邊靜電夾盤部件214。
舉例而言，進一步提供升降機227，且升降機227經組態以沿著大體上垂直(例如正交)於至少中心夾盤表面206之軸線232在圖3A所展示之回縮位置228與圖3B所展示之延伸位置230(亦被稱作植入位置)之間使第一周邊靜電夾盤部件214相對於中心靜電夾盤部件204選擇性地平移。舉例而言，第一周邊夾盤表面224在處於圖3A之回縮位置228時大體上駐存於中心夾盤表面206下方，且在處於圖3B之延伸位置時與中心夾盤表面206大體上共面。
因此，在圖3A所說明之實例之回縮位置228中，第一工件208僅接觸中心夾盤表面206，且在圖3B所說明之實例之延伸位置230中，第二工件222接觸中心夾盤表面206及第一周邊夾盤表面224兩者。因而，升降機227可操作以平移第一周邊靜電夾盤部件214，使得第一工件208或 第二工件222可個別地適應及夾持至夾盤系統200，如下文將進一步所論述。
根據另一例示性態樣，在圖3A中進一步提供及說明第一周邊屏蔽件234，其中當第一周邊靜電夾盤部件214處於回縮位置228時，第一周邊屏蔽件經組態以選擇性地覆蓋第一周邊夾盤表面224。舉例而言，第一周邊屏蔽件234具有相關聯於第一周邊靜電夾盤部件214之第一內徑216(例如與第一周邊靜電夾盤部件214之第一內徑216隔開)之第一屏蔽件內徑236。舉例而言，第一周邊屏蔽件234進一步具有相關聯於圖3B之第一周邊靜電夾盤部件214之第一外徑218的第一屏蔽件外徑238。因此，在一個實例中，當第一周邊靜電夾盤部件214處於圖3A之回縮位置228時(例如，當夾盤系統200正夾持第一工件208時)，第一周邊屏蔽件234經組態以屏蔽第一周邊夾盤表面224免於圖1之離子束112。
舉例而言，第一周邊屏蔽件234包含被塗佈有半導體材料(例如矽)之金屬盤碟(例如鋁)。替代地，第一周邊屏蔽件234包含一半導體材料或由一半導體材料組成，該半導體材料相似於圖1中之離子植入系統101中所處理之半導體材料，諸如矽晶圓。因而，半導體材料以相似於工件之方式的方式自離子束112吸收離子，因此最小化來自處理腔室122內之經濺鍍材料的非想要污染。
在另一實例中，圖3A及圖3B之中心靜電夾盤部件204沿著軸線232相對於底座202大體上固定，其中升降機227經組態以在圖3A之回縮位置228與圖3B之延伸位置230之間平移第一周邊靜電夾盤部件214。替代地，中心靜電夾盤部件204亦被准許沿著軸線232相對於掃描臂底座202行進，且其中升降機227經進一步組態以平移中心靜電夾盤部件。
舉例而言，夾盤系統200可由圖1之控制器152控制，其中經由升降機227之控制而控制第一周邊靜電夾盤部件214相對於中心靜電夾盤部件204之位置(例如圖3A之回縮位置228及圖3B之延伸位置230)。此外，根據另一例示性態樣，圖1之電力供應器134進一步可操作地耦接至圖3A及圖3B之中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214，其中控制器152經進一步組態以向中心靜電夾盤部件及第一周邊靜電夾盤部件選擇性地供給能量，以將各別第一工件208、第二工件222及第一周邊屏蔽件234選擇性地夾持至各別中心靜電夾盤部件及第一周邊靜電夾盤部件。在一個實例中，控制器152經組態以向中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214個別地及/或並行地供給能量。替代地，多個控制器152及電力供應器134可經實施以控制夾盤系統200，且被預期為屬於本發明之範圍。
根據又一實例，在圖4所說明之更詳細視圖中，在中心夾盤表面206及第一周邊夾盤表面224中之一或多者中進一步提供一或多個背面氣體孔口240，其中圖1之背面氣體源130經組態以將背面氣體提供至一或多個背面氣體孔口以用於圖3A至圖3B之各別第一工件208、第二工件222及第一周邊屏蔽件234之背面冷卻。圖4所說明之一或多個氣體分配通道242可進一步界定於中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214中，其中一或多個氣體分配通道與一或多個背面氣體孔口240進行流體連通。
舉例而言，一或多個側壁孔口244可界定於中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214之各別側壁246中，其中一或多個側 壁孔口基於第一周邊靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件之位置(例如圖3A之回縮位置228及圖3B之延伸位置230)而與相關聯於各別一或多個背面氣體孔口240之一或多個氣體分配通道242進行選擇性流體連通。舉例而言，動態封口(圖中未示)可相關聯於一或多個側壁孔口244中之每一者，其中動態封口通常准許第一周邊靜電夾盤部件214相對於中心靜電夾盤部件204平移，同時防止背面氣體自一或多個側壁孔口洩漏至圖1之處理腔室環境126。
舉例而言，圖1之背面氣體源130可操作地耦接至圖4之中心靜電夾盤部件204，其中一或多個氣體分配通道242通過一或多個側壁孔口將背面氣體選擇性地提供至中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214中之一或多者。可進一步提供電磁閥或其他器件(圖中未示)以將各別一或多個側壁孔口244選擇性地以流體方式耦接至圖1之氣體源130。
根據本發明之又一例示性態樣，如圖5A至圖5C所說明，說明另一靜電夾盤系統300，其相似於圖4A至圖4B之夾盤系統200，其中添加了可操作地耦接至底座202之第二周邊靜電夾盤部件302。舉例而言，第二周邊靜電夾盤部件302具有相關聯於第一周邊靜電夾盤部件214之第一外徑218(例如與第一周邊靜電夾盤部件214之第一外徑218隔開)之第二內徑304。舉例而言，第二周邊靜電夾盤部件302進一步具有相關聯於第三工件310之直徑308之第二外徑306，如圖5C所說明。如所說明，第三工件310之直徑308大於圖5B之第二工件222之直徑220，直徑220又進一步大於圖5A之第一工件208之直徑218。因此，第二周邊靜電夾盤部件 302大體上環繞第一周邊靜電夾盤部件214，且具有經組態以支撐圖5C之第三工件310之周邊區域314的第二周邊夾盤表面312。舉例而言，第二周邊靜電夾盤部件302經進一步組態以將第三工件310之周邊區域314選擇性地靜電地吸引至第二周邊靜電夾盤部件302。
舉例而言，升降機227經進一步組態以沿著軸線232在回縮位置228與延伸位置230之間使第二周邊靜電夾盤部件302相對於中心靜電夾盤部件204平移。舉例而言，第二周邊夾盤表面312在處於圖5C之延伸位置230時與中心夾盤表面206大體上共面，且其中第二周邊夾盤表面在處於圖5A至圖5B之回縮位置228時駐存於中心夾盤表面下方。舉例而言，在圖5C所說明之延伸位置230中，第三工件310可接觸中心夾盤表面206、第一周邊夾盤表面224及第二周邊夾盤表面312。
相似於上文所描述之情形，圖1之控制器152可經進一步組態以經由升降機227之控制而個別地控制第一周邊靜電夾盤部件214及第二周邊靜電夾盤部件302之回縮位置228及延伸位置230。舉例而言，升降機227可包含個別受控升降機，其可操作地耦接至第一周邊靜電夾盤部件214及第二周邊靜電夾盤部件302以個別地控制關聯延伸位置230及回縮位置228。另外，電力供應器134可操作地耦接至中心靜電夾盤部件204、第一周邊靜電夾盤部件214及第二周邊靜電夾盤部件302，其中控制器152經進一步組態以向中心靜電夾盤部件、第一周邊靜電夾盤部件及第二周邊靜電夾盤部件選擇性地供給能量。在一個實例中，圖1之控制器152經組態以向圖5A至圖5C之中心靜電夾盤部件204、第一周邊靜電夾盤部件214及第二周邊靜電夾盤部件302個別地及/或並行地供給能量。
根據又一實例，在圖5B中提供第二周邊屏蔽件316，其中當第一周邊靜電夾盤部件214處於延伸位置230且第二周邊夾盤部件302處於回縮位置228時，第二周邊屏蔽件經組態以選擇性地覆蓋或屏蔽第二周邊夾盤表面312，如圖5B所說明。舉例而言，第二周邊屏蔽件316可由相似於第一周邊屏蔽件234之材料的材料形成。
因此，在圖5A所說明之實例中，第一周邊屏蔽件234之第一屏蔽件內徑236相關聯於第一周邊靜電夾盤部件214之第一內徑216。舉例而言，第一屏蔽件內徑236相關聯於第一工件208之第一直徑218。另外，在圖5A之實例中，第一周邊屏蔽件234之第一屏蔽件外徑238相關聯於第二周邊靜電夾盤部件214之第二外徑306。舉例而言，第一屏蔽件外徑238相關聯於圖5C之第三工件310之直徑308。
此外，舉例而言，圖5B之第二周邊屏蔽件316具有相關聯於圖5A之第一周邊靜電夾盤部件214之第一外徑218的第二屏蔽件內徑318。舉例而言，圖5B之第二屏蔽件內徑318相關聯於第二工件222之第二直徑220。另外，第二周邊屏蔽件316具有相關聯於第二周邊靜電夾盤部件214之第二外徑306之第二屏蔽件外徑320。因此，基於待支撐及夾持之工件之所要數目及大小，可根據周邊靜電夾盤部件之任何數目及大小而利用任何數目及大小之周邊屏蔽件。因此，本發明提供用於選擇性地夾持各種大小的工件之各種選項及組態，同時屏蔽未被工件覆蓋的夾持表面之部分。
根據本發明之又一例示性態樣，進一步提供一或多個轉移裝置，且一或多個轉移裝置經組態以向及自圖3A至圖3B之中心夾盤表面206 及第一周邊夾盤表面224選擇性地轉移至少第一工件208、第二工件222及第一周邊屏蔽件234。舉例而言，圖1之真空轉移裝置144經組態以在負載鎖定支撐件146與夾盤系統200之間轉移圖3A至圖3B之第一工件208及第二工件222。在又一實例中，圖1之真空轉移裝置144經進一步組態以在第一周邊夾盤表面224與諸如在處理腔室122或負載鎖定腔室136內之儲存位置(圖中未示)之間轉移圖3A至圖3B之第一周邊屏蔽件234。
舉例而言，圖6A至圖6C說明經由例示性夾緊器機構400而置放於各別中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214上之第一工件208及第一周邊屏蔽件234。舉例而言，在圖6A中，當中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214皆處於延伸位置230時，第一周邊屏蔽件214首先經由夾緊器機構400而置放(由箭頭所說明)於第一周邊靜電夾盤部件214上。在圖6B中，第一周邊靜電夾盤部件214置放於回縮位置228中，且第一工件208經由夾緊器機構400而進一步置放(由箭頭所說明)於中心靜電夾盤部件204上。圖6C說明在適當位置之第一工件208及第一周邊屏蔽件214，其中夾盤系統200準備好進行離子植入或其他處理。
舉例而言，圖7A至圖7B說明經由例示性夾緊器機構400而置放於各別中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214上之第二工件222。舉例而言，在圖7A中，當中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214皆處於延伸位置230時，第二工件222經由夾緊器機構400而首先置放(由箭頭所說明)於中心靜電夾盤部件204及第一周邊靜電夾盤部件214上。圖7B因此說明在適當位置之第二工件222，其中夾盤系 統200準備好進行離子植入或其他處理。
根據本發明之另一態樣，在圖8A至圖8C中進一步說明圖6A至圖6C及圖7A至圖7B之夾緊器機構400，以個別地夾緊具有不同大小之複數個工件。舉例而言，夾緊器機構400包含複數個夾緊器臂402(例如兩個夾緊器臂)，其經組態以在夾緊位置404與釋放位置406之間平移，如分別在圖9A及圖9B中所說明。舉例而言，複數個夾緊器臂402可相對於彼此線性地平移，或圍繞軸線(圖中未示)旋轉。
如圖8A至圖8C所說明，夾緊器機構400進一步包含可操作地耦接至複數個夾緊器臂402之複數個導引件408，其中當複數個夾緊器臂處於夾緊位置404時，複數個導引件中之每一者之第一夾緊部分410相關聯於第一工件208之直徑。因此，當複數個夾緊器臂402處於夾緊位置404時，複數個導引件408之第一夾緊部分410(例如凹口)經組態以在其間選擇性地夾緊第一工件208，如圖8A所說明。舉例而言，在複數個導引件408中之每一者上提供一第二夾緊部分412，且當複數個夾緊器臂402處於夾緊位置404時，第二夾緊部分412相關聯於第二工件222之直徑，如圖8B所說明。因此，當複數個夾緊器臂402處於夾緊位置404時，複數個導引件408之第二夾緊部分412經組態以選擇性地夾緊第二工件222。另外，當複數個夾緊器臂處於圖9B之釋放位置406時，複數個導引件408之第一夾緊部分410及第二夾緊部分412經組態以選擇性地釋放各別第一工件208及第二工件222。
圖10及圖11A至圖11B說明本發明之另一例示性態樣，其中提供例示性負載鎖定支撐件146以在圖1之負載鎖定腔室136內支撐第 一工件208及第二工件222。舉例而言，圖10之負載鎖定支撐件146包含固定地耦接至支撐板452之複數個支撐部件450。舉例而言，每一支撐部件450包含相關聯於第一工件208(例如圖11A所說明)之直徑之第一支撐結構454，及相關聯於第二工件222(例如圖11B所說明)之直徑之第二支撐結構456。舉例而言，第一支撐結構454及第二支撐結構456各自包含階梯458或其他特徵，其中相比於當第二工件222置放於第二支撐結構上時，當第一工件208置放於第一支撐結構上時，第一工件大體上駐存於較低平面上。因此，圖9A至圖9B之夾緊器機構400有利地能夠在圖1之負載鎖定腔室136內取置各別第一工件208及第二工件222，而無需修改負載鎖定支撐件146。
舉例而言，支撐部件450之數目、形狀及定向可取決於待支撐之工件之數目、形狀及大小而變化。舉例而言，圖12A至圖12C說明經組態以支撐三個不同大小的工件之支撐部件470，其中除了第一支撐結構454及第二支撐結構456以外，亦提供額外第三支撐結構472。因此，如圖12C所說明，例示性支撐部件470經組態以支撐三個不同大小的工件474A至474C(例如具有100mm、150mm、200mm之直徑之工件)。
根據本發明之另一例示性態樣，圖13說明用於在離子植入系統中處理及夾持可變大小的工件之例示性方法500。應注意，雖然本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件，但應瞭解，本發明並不受到此等動作或事件之所說明排序的限制，此係因為：根據本發明，一些步驟可以不同次序發生及/或與除了本文中所展示及描述之步驟以外的其他步驟並行地發生。另外，可能並不需要所有所說明步驟來實施根據本發明之 方法。此外，應瞭解，可與本文中所說明及描述之系統相關聯地以及與未說明之其他系統相關聯地實施該等方法。
圖13之方法500在動作502處開始，其中提供具有第一表面之中心靜電夾盤部件、具有第二表面之第一周邊靜電夾盤部件，及第一周邊屏蔽件。在動作504中，將第一周邊屏蔽件置放於第一周邊靜電夾盤部件之第二表面上，且在動作506中，使第一周邊靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件回縮。在動作508中，將第一工件置放於中心靜電夾盤部件之第一表面上，且在動作510中，可藉由相對於第一工件來傳遞離子束而將離子植入至第一工件中。
在動作512中，自中心靜電夾盤部件移除第一工件，且在動作514中，使第一周邊靜電夾盤部件相對於中心靜電夾盤部件升高，其中將第二表面置放為與第一表面大體上共面。在動作516中，自第一周邊靜電夾盤部件之第二表面移除第一周邊屏蔽件，且在動作518中，將第二工件置放於中心靜電夾盤部件之第一表面及第一周邊靜電夾盤部件之第二表面上。在動作520中，可藉由相對於第二工件來傳遞離子束而將離子植入至第二工件中，且在動作522中，自中心靜電夾盤部件及第一周邊靜電夾盤部件移除第二工件。
儘管已關於某一或某些具體實例而展示及描述本發明，但應注意，上述具體實例僅充當本發明之一些具體實例之實施方案的實例，且本發明之應用並不限於此等具體實例。尤其關於由上述組件(總成、器件、電路等等)執行之各種功能，除非另有指示，否則用以描述此等組件之術語(包括對「構件」之參考)意欲對應於執行所描述組件之指定功能(亦 即，功能上等效)之任何組件，即使在結構上不等效於執行本文中的本發明之例示性具體實例所說明之功能的所揭示結構亦如此。另外，雖然可能已關於若干具體實例中之僅一者而揭示本發明之特定特徵，但在需要且對任何給定或特定應用有利時，此特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合。因此，本發明並不限於上述具體實例，而是意欲僅受到所附申請專利範圍及其等效物限制。
100:真空系統
101:離子植入系統
102:終端機
104:束線總成
106:終端站
108:離子源
110:電力供應器
112:離子束
114:束轉向裝置
116:孔隙
118:工件
120:夾盤系統
122:處理腔室
124:真空腔室
126:處理環境
128:真空源
130:背面氣體源
134:電力供應器
136:負載鎖定腔室
138:外部環境
142:負載鎖定門
144:真空轉移裝置
146:負載鎖定支撐件
148:大氣轉移裝置
150:工件輸送容器

Claims (16)

  1. 一種離子植入系統，其包含：一離子植入裝置，其經組態以將複數個離子提供至一處理腔室；一夾盤，其經組態以在一第一工件及一第二工件曝露於該複數個離子期間在該處理腔室內選擇性地支撐該各別第一工件及第二工件中之一者，其中該第二工件具有大於該第一工件之一第一直徑的一第二直徑；一負載鎖定腔室，其可操作地耦接至該處理腔室，其中該負載鎖定腔室包含經組態以在該處理腔室與一外部環境之間轉移該第一工件及該第二工件中之該各別一者期間支撐該第一工件及該第二工件中之該各別一者的一工件支撐件；及一機器人，其經組態以經由一第一夾緊器機構而在該夾盤與該工件支撐件之間轉移該第一工件及該第二工件中之該各別一者，其中該第一夾緊器機構包含：複數個夾緊器臂，其經組態以在一夾緊位置與一釋放位置之間平移；及複數個導引件，其可操作地耦接至該複數個夾緊器臂，其中該複數個導引件具有相關聯於該第一工件之該第一直徑之一第一夾緊部分及相關聯於該第二工件之該第二直徑之一第二夾緊部分，其中該第二直徑大於該第一直徑，且其中當該複數個夾緊器臂處於該夾緊位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分經組態以在其間選擇性地夾緊該第一工件，或該複數個導引件之該第二夾緊部分經組態以在其間選 擇性地夾緊該第二工件；且其中當該複數個夾緊器臂處於該釋放位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分及該第二夾緊部分經組態以選擇性地釋放該各別第一工件及第二工件。
  2. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該複數個導引件中之每一者包含相關聯於該導引件之該第一夾緊部分之一第一特徵及相關聯於該導引件之該第二夾緊部分之一第二特徵。
  3. 如申請專利範圍第2項之離子植入系統，其中該第一特徵及該第二特徵中之每一者包含在該各別複數個導引件中之一各別凹口或階梯。
  4. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該機器人經組態以與該第一夾緊器機構處於該夾緊位置並行地自該各別工件支撐件及夾盤選擇性地擷取該第一工件及該第二工件中之一者，且其中該機器人經組態以與該第一夾緊器機構處於該釋放位置並行地將該第一工件及該第二工件選擇性地置放至該各別工件支撐件及夾盤上。
  5. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該工件支撐件包含固定地耦接至一支撐板之複數個支撐部件，且其中每一支撐部件包含相關聯於該第一工件之該第一直徑之一第一支撐結構及相關聯於該第二工件之該第二直徑之一第二支撐結構。
  6. 如申請專利範圍第5項之離子植入系統，其中該第一支撐結構及該第二支撐結構各自包含界定於該各別支撐部件中之一階梯。
  7. 如申請專利範圍第6項之離子植入系統，其中該第一支撐結構界定一第一平面且該第二支撐結構界定一第二平面，其中該第一平面低於該第二平面。
  8. 如申請專利範圍第1項之離子植入系統，其中該第一直徑為大約150mm且該第二直徑為200mm。
  9. 一種離子植入系統，其包含：一離子植入裝置，當一第一工件或一第二工件定位於一處理腔室中時，該離子植入裝置經組態以將複數個離子選擇性地提供至該各別第一工件及第二工件，其中該第一工件之一第一直徑大於該第二工件之一第二直徑；一夾盤，其經組態以在該各別第一或第二工件曝露於該複數個離子期間在該處理腔室內支撐該各別第一或第二工件；一負載鎖定腔室，其可操作地耦接至該處理腔室，其中該負載鎖定腔室經組態以將該處理環境與一外部環境隔離，且其中該負載鎖定腔室包含經組態以在該處理腔室與該外部環境之間轉移該第一或第二工件期間支撐該各別第一或第二工件之一工件支撐件；及一真空機器人，其經組態以在該處理腔室中之該夾盤與該負載鎖定腔室中之該工件支撐件之間轉移該各別第一或第二工件，其中該真空機器人包含經組態以在第一複數個階梯形導引件之間選擇性地夾緊該各別第一或第二工件之一第一夾緊器機構。
  10. 如申請專利範圍第9項之離子植入系統，其中該第一複數個階梯形導引件包含相關聯於該第一工件之一第一收納階梯及相關聯於該第二工件之一第二收納階梯。
  11. 如申請專利範圍第10項之離子植入系統，其中該第一收納階梯及該第二收納階梯包含界定於該第一複數個階梯形導引件中之內凹部分。
  12. 如申請專利範圍第9項之離子植入系統，其中該第一夾緊器機構包含可操作地耦接至複數個夾緊器臂之複數個導引件，且其中該複數個導引件具有相關聯於該第一工件之該第一直徑之一第一夾緊部分及相關聯於該第二工件之該第二直徑之一第二夾緊部分，且其中當該複數個夾緊器臂處於夾緊位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分經組態以在其間選擇性地夾緊該第一工件，或該複數個導引件之該第二夾緊部分經組態以在其間選擇性地夾緊該第二工件；且其中當該複數個夾緊器臂處於釋放位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分及該第二夾緊部分經組態以選擇性地釋放該各別第一工件及第二工件。
  13. 如申請專利範圍第9項之離子植入系統，其中該夾盤可操作地耦接至一掃描臂之一底座，且其中該夾盤包含：一中心靜電夾盤部件，其可操作地耦接至該底座，其中該中心靜電夾盤部件具有一中心夾盤表面，該中心夾盤表面經組態以支撐該第一工件且將該第一工件靜電地夾持至該中心夾盤表面；一第一周邊靜電夾盤部件，其可操作地耦接至該底座，其中該第一周邊靜電夾盤部件大體上環繞該中心靜電夾盤部件，且其中該第一周邊靜電夾盤部件具有經組態以支撐及靜電地夾持至少該第二工件之一周邊區域之一第一周邊夾盤表面，其中該第二工件具有大於該第一工件之該第一直徑的該第二直徑；一升降機，其經組態以沿著大體上垂直於該中心夾盤表面之一軸線在一植入位置與一回縮位置之間使該第一周邊靜電夾盤部件相對於該中心靜電夾盤部件選擇性地平移，其中該第一周邊夾盤表面在處於 一延伸位置時與該中心夾盤表面大體上共面，且其中該第一周邊夾盤表面在處於該回縮位置時駐存於該中心夾盤表面下方；及一第一周邊屏蔽件，其中當該第一周邊靜電夾盤部件處於該回縮位置時，該第一周邊屏蔽件經組態以選擇性地覆蓋該第一周邊夾盤表面。
  14. 一種用於個別地夾緊具有不同大小之複數個工件之夾緊器機構，該夾緊器機構包含：複數個夾緊器臂，其經組態以在一夾緊位置與一釋放位置之間平移；及複數個導引件，其可操作地耦接至該複數個夾緊器臂，且其中該複數個導引件具有相關聯於一第一工件之一第一直徑之一第一夾緊部分及相關聯於一第二工件之一第二直徑之一第二夾緊部分，其中該第二直徑大於該第一直徑，且其中當該複數個夾緊器臂處於該夾緊位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分經組態以在其間選擇性地夾緊該第一工件，或該複數個導引件之該第二夾緊部分經組態以在其間選擇性地夾緊該第二工件；且其中當該複數個夾緊器臂處於該釋放位置時，該複數個導引件之該第一夾緊部分及該第二夾緊部分經組態以選擇性地釋放該各別第一工件及第二工件。
  15. 如申請專利範圍第14項之夾緊器機構，其中該複數個導引件中之每一者包含相關聯於該導引件之該第一夾緊部分之一第一特徵及相關聯於該導引件之該第二夾緊部分之一第二特徵。
  16. 如申請專利範圍第15項之夾緊器機構，其中該第一特徵及該第二特徵 中之每一者包含在該各別複數個導引件中之一各別凹口或階梯。
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