TWI765955B - 工件處理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種工件處理系統及包含將一工件轉移至一真空腔室的方法。一經加熱夾盤係經建構以將一工件選擇性地夾持至其一夾持表面，其中該經加熱夾盤係經建構以選擇性地對該夾持表面加熱。一工件轉移設備具有一末端執行器，該末端執行器經建構以將該工件轉移至該經加熱夾盤，其中該工件擱置於該末端執行器上。一控制器經由對該工件轉移設備之一控制以相對於該經加熱夾盤而選擇性地定位該工件，其中該控制器經建構以將該工件定位於相距該夾持表面一預定距離處，其中該預定距離通常判定由該工件自該經加熱夾盤接收之輻射的一量，且其中該控制器進一步經建構以經由對該工件轉移設備之一控制而將該工件置放於該經加熱夾盤之該表面上。

Description

工件處理系統 〔對相關申請案之參考〕
本申請案主張在2017年1月19日申請之題為「輻射加熱預浸(RADIANT HEATING PRESOAK)」的美國臨時申請案第62/448,324號的權益，該臨時申請案之內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於用於處理工件之工件處理系統及方法，且更具體而言，係關於一種用於在一工件置放於一經加熱夾盤之前控制該工件之一溫度的系統及方法。
在半導體處理中，可對工件或半導體晶圓執行許多操作，諸如離子植入。隨著離子植入處理技術的發展，可實施工件處之多種離子植入溫度以在工件中達成各種植入特性。舉例而言，在習知離子植入處理中，典型地考慮三個溫度狀態：冷植入，其中工件處之製程溫度維持在低於室溫之溫度；熱植入，其中工件處之製程溫度維持在典型地範圍介於300℃至600℃的高溫下；及所謂的準室溫植入，其中工件處之製程溫度維持在稍微高於室溫但低於用於高溫植入中之溫度的溫度，其中準室溫植入溫度之範圍典型地介於50℃至100℃。
熱植入例如變得愈發普遍，由此製程溫度典型地經由經加熱夾 盤實現，在該經加熱夾盤處，工件通常在植入期間藉由靜電力或機械夾持而固定至經加熱夾盤之夾持表面上。舉例而言，經加熱靜電夾盤(ESC)使用靜電力固持或夾持工件，而機械夾持藉由機械部件機械地維持工件相對於經加熱夾盤之位置。舉例而言，習知高溫ESC包含嵌入於夾持表面下方之一組加熱器以用於將ESC及工件加熱至製程溫度(例如，300℃至600℃)，由此氣體界面習知地提供自夾持表面至工件之背側的熱界面。
然而，當工件歸因於溫度升高而相對於夾持表面熱膨脹或生長時，將相對冷卻工件置放於經加熱夾盤之表面上可導致各種問題。此膨脹可導致工件之翹曲或破裂，且此膨脹在工件包含碳化矽時尤其成問題。另外，當冷卻工件置放於經加熱夾盤之表面上時，在工件中誘發實質上急劇變化之加熱速率，由此可跨越工件誘發熱非均勻性，因此進一步導致諸如工件之熱應力及斷裂的問題。
本發明藉由提供一種用於在大氣與高溫離子植入系統之真空環境之間轉移工作同時最大化產出率及最小化與系統相關聯之擁有成本的系統、設備及方法來克服先前技術之限制。
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之基本理解。此概述並非本發明之廣泛綜述。其既不預期識別本發明之關鍵或至關重要之要素，亦不劃定本發明之範圍。其目的在於以簡化形式呈現本發明之一些概念作為稍後呈現之更詳細描述的序言。
本發明大體上係有關於一種工件處理系統，諸如離子植入系統。根據一個例示性態樣，該工件處理系統包含一真空腔室及以可操作方式耦接至該真空腔室之一第一腔室。舉例而言，一經加熱夾盤定位於該處理腔室 內，其中該經加熱夾盤經建構以將一工件選擇性地夾持至其一夾持表面。舉例而言，該經加熱夾盤進一步經建構以選擇性地對該經加熱夾盤之該夾持表面加熱。
根據一個實例，進一步提供一工件轉移設備，其具有經建構以選擇性地支撐該工件之一末端執行器。舉例而言，該工件可擱置於該末端執行器上，由此該末端執行器僅在一個自由度上限制該工件。舉例而言，該工件轉移設備經建構以在該經加熱夾盤與該第一腔室之間以及在其間之各種位置之間選擇性地轉移該工件。
舉例而言，進一步提供一控制器，且該控制器經建構以經由對該工件轉移設備之一控制相對於該經加熱夾盤選擇性地定位該工件。舉例而言，該控制器經建構以將該工件定位於相距該夾持表面一預定距離處，其中該預定距離通常判定由該工件自該經加熱夾盤接收之輻射的一量，藉此准許藉由熱輻射對該工件進行選擇性加熱。舉例而言，該經加熱夾盤可包含嵌入於該經加熱夾盤內或以其他方式與該經加熱夾盤相關聯之一或多個輻射加熱器。舉例而言，該控制器進一步經建構以經由對該工件轉移設備之一控制將該工件選擇性地置放於該經加熱夾盤之該表面上。
在一個實例中，該控制器進一步經建構以控制一時間量，在該時間量期間，該工件定位於預定位置處。在另一實例中，該控制器經建構以基於該工件之一所要溫度量變曲線及該經加熱夾盤之一預定溫度量變曲線中之一或多者而使該預定距離及該時間量中之一或多者選擇性地變化。
舉例而言，該經加熱夾盤進一步經建構以將該工件加熱至一預定處理溫度。舉例而言，該預定處理溫度之範圍可介於大約100℃至大約1200℃。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於在一離子植入系統中對 一工件預加熱之方法。舉例而言，該方法包含將該工件自在一第一溫度下之一第一部位輸送至接近於一腔室內之一經加熱夾盤之一表面的一預定位置。舉例而言，該預定位置包含位於相距該經加熱夾盤之該表面一預定距離處的一位置。舉例而言，自該經加熱夾盤發射熱輻射，由此該工件在該預定位置處曝露於來自經加熱夾盤之該熱輻射。舉例而言，該工件維持於該預定位置處持續一預定時間段，藉此將該工件之該溫度升高至一第二溫度。
在一個實例中，該第一溫度低於大約100℃且該第二溫度高於大約300℃。在另一實例中，該第一溫度大致在20℃至100℃之範圍內，且該第二溫度大致在300℃至600℃之範圍內
在另一實例中，該工件在經加熱至該第二溫度之後進一步置放於該經加熱夾盤之該表面上，且離子可進一步經植入至該工件中。舉例而言，該工件可靜電地夾持至該經加熱夾盤之該表面。替代地，該工件可經由一或多個機械夾鉗機械地夾持至該經加熱夾盤之該表面。
在一個實例中，將該工件自該第一部位輸送至接近於該經加熱夾盤之該表面的該預定位置進一步包含將該工件自一第一環境轉移至該腔室內之一真空環境。
在又一實例中，該預定距離係基於該經加熱夾盤之一或多個輻射屬性而判定。舉例而言，該經加熱夾盤跨越其表面可具有一可變輻射量變曲線，其中判定該預定距離包含判定該工件與該經加熱夾盤之該表面之間的一視界係數(view factor)。
根據本發明之另一例示性態樣，提供用於在一離子植入系統中對一工件預加熱之另一方法，其中將該工件自在一第一溫度下之一第一部位輸送至位於相距一腔室內之一經加熱夾盤之一表面一預定距離處的一預定位置。自該經加熱夾盤發射熱輻射，由此該工件在該預定位置處曝露於來自經加熱夾 盤之該熱輻射。將該工件維持於該預定位置處持續一預定時間段，藉此將該工件之該溫度升高至一第二溫度。一旦達到該第二溫度，該工件便置放於該經加熱夾盤之該表面工且諸如藉由靜電或機械夾持力選擇性地夾持至該表面，其中離子可進一步經植入至該工件中。
在一個實例中，該預定距離及時間量中之一或多者係基於該工件之一所要溫度量變曲線及該經加熱夾盤之一預定溫度量變曲線中之一或多者而進一步變化。在又一實例中，將該工件加熱至該第一溫度係在一負載鎖定腔室中執行。
為實現前述及相關目的，本發明包含在下文中充分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若干方式。當結合圖式考慮時，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而變得顯而易見。
100:離子植入系統
101:離子植入設備
102:終端
104:射束線總成
106:終端站
108:離子源
110:電源
112:離子束
114:質量分析設備
116:孔隙
118:工件
120:夾盤
122:處理腔室
124:真空腔室
126:處理環境/真空環境
128:真空源
130:經加熱夾盤
132:周圍環境或外部環境
134:加熱系統
136:加熱器
138A:負載鎖定腔室
138B:腔室
152:預加熱設備
160:冷卻設備
170:控制器
172:泵及通氣口
174A:大氣門
174B:大氣門
176A:真空門
176B:真空門
178A:工件轉移設備
178B:工件轉移設備
180:末端執行器
182:預定距離
184:表面
186:輻射
187:側面
188:熱點部位
190:銷釘
192:重疊區
200:方法
202:動作
204:動作
206:動作
208:動作
圖1說明根據本發明之一個態樣的例示性經加熱離子植入系統之方塊圖。
圖2係說明根據本發明之另一例示性態樣的用於對工件加熱的例示性設備之方塊圖。
圖3係說明根據本發明之另一例示性態樣的用於工件之經加熱離子植入的例示性方法之方塊圖。
本發明大體上係有關於具有經建構以收納相對冷卻工件之經加 熱夾盤的系統。在一個具體實例中，本發明係關於離子植入系統，且更特定而言，係關於一種經建構用於熱離子植入(例如，300℃至600℃)之離子植入系統。然而應理解，本發明適用於各種其他系統，在該等系統中，相對工件置放於相對熱表面上。
因此，現將參看圖式進行描述本發明，在圖式中，類似參考數字始終可用以指類似元件。應理解，此等態樣之描述僅係說明性的且其不應以限制意義來解譯。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易知，本發明可在無此等特定細節之情況下實踐。
根據本發明之一個態樣，圖1說明例示性離子植入系統100。在本實例中，離子植入系統100包含例示性離子植入設備101，然而，亦涵蓋各種其他類型之基於真空之半導體處理系統，諸如電漿處理系統或其他半導體處理系統。舉例而言，離子植入設備101包含終端102、射束線總成104及終端站106。
一般而言，終端102中之離子源108耦接至電源110以使摻雜氣體離子化成複數個離子且形成離子束112。在本實例中之離子束112經由質量分析設備114導引且引出孔隙116朝向終端站106。在終端站106中，離子束112轟擊工件118(例如，諸如矽晶圓之基板、顯示面板等)，該工件經選擇性夾持或安裝至夾盤120(例如，靜電夾盤或ESC)。一旦嵌入至工件118之晶格中，所植入離子便改變工件之物理及/或化學屬性。因此，離子植入係用於半導體裝置製造及金屬表面處理以及材料科學研究中之各種應用中。
本發明之離子束112可採用任何形式，諸如筆形或點束、帶束、掃描束或使離子導向終端站106之任何其他形式，且所有此等形式係預期屬於本發明之範圍。
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係與該處理腔室相關聯。處理環境126通常存在於處理腔室122內，且在一個實例中，包含藉由耦接至處理腔室且經建構以實質上抽空該處理腔室之真空源128(例如，真空泵)產生之真空。
在利用例示性離子植入系統100(例如，藉由馬薩諸塞州貝弗利之亞舍利科技(Axcelis Technologies)製造的Purion M或Purion H離子植入系統)中，具有300mm之直徑的工件118曝露於離子束112。
在一個實例中，離子植入設備101經建構以提供高溫離子植入，其中工件118在夾盤120上經加熱至製程溫度(例如，大約300℃至600℃)。因此，在本實例中，夾盤120包含經加熱夾盤130，其中經加熱夾盤經建構以支撐且持留工件118，同時在工件曝露於離子束112之前、期間及/或之後在處理腔室122內進一步對工件118加熱。
本實例之經加熱夾盤130包含靜電夾盤(ESC)，其經建構以將工件118加熱至顯著高於周圍環境或外部環境132(例如，亦被稱作「大氣環境」)之環境或大氣溫度的處理溫度。然而，應注意，經加熱夾盤130可替代地包含具有機械夾鉗(圖中未示)之夾盤，該等夾鉗用於將工件118選擇性地緊固至夾盤。
可進一步提供加熱系統134，其中加熱系統經建構以將經加熱夾盤130且又將駐留於其上之工件118加熱至所要處理溫度。舉例而言，加熱系統134經建構以經由安置於經加熱夾盤130內之一或多個加熱器136選擇性地對工件118加熱。
對於一些高溫植入，允許工件118「浸泡」於處理環境126之真空內的經加熱夾盤130上，直至達至所要溫度。替代地，為增加通過離子植入系統100之循環時間，可在一或多個腔室138A、138B(例如，一或多個負載鎖 定腔室)中對工件預加熱，該一或多個腔室經由預加熱設備152以操作方式耦接至處理腔室122。
取決於工具架構、製程及所要產出率，可經由預加熱設備152將工件118預加熱至第一溫度，其中第一溫度等於或低於製程溫度，因此允許真空腔室124內部之經加熱夾盤130處之最終熱均衡。此情境允許工件118在轉移至處理腔室122期間失去一些熱量，其中在經加熱夾盤130處執行最終加熱至製程溫度。
在將工件118帶至處理腔室122之處理環境126的真空之前，與一或多個腔室相關聯之預加熱設備152(例如，在圖1中說明於腔室138A中)可在外部環境132之大氣壓下對工件加熱。在一些情況下，工件118可在預加熱設備152上自初始溫度(例如，室溫)加熱至第一預定溫度。
為在處理期間傳遞獲得熱轉遞，使工件118之背側與經加熱夾盤130傳導連通。此傳導連通係經由經加熱夾盤130與工件118之間的壓控式氣體界面(亦被稱作「背側氣體」)達成。舉例而言，背側氣體之壓力通常受經加熱夾盤130之靜電力限制，且通常可保持在5托至20托之範圍內。在一個實例中，背側氣體界面厚度(例如，工件118與經加熱夾盤130之間的距離)被控制在微米級(典型地，5至20μm)，且因而，此壓力狀態中之分子平均自由路徑對於界面厚度變得足夠大以將系統推進至過渡及分子氣體狀態中。
本發明涵蓋將系統100用於所謂的「高溫植入」，由此經加熱夾盤130係加熱至大約300℃至600℃之高植入溫度，以及用於在介於20℃至100℃之間的溫度下的準室溫植入。在高溫植入中，可在將工件118置放於經加熱夾盤130上之前進一步將其預加熱至大約高植入溫度，由此將經預加熱工件118裝載至經加熱夾盤上且執行高溫植入。因此，本發明提供一種用於利用同一經加熱夾盤130執行準室溫植入以及高溫植入之系統及方法，因此提供先前未在習 知系統中發現之多功能性。
根據另一例示性態樣，進一步提供且組態控制器170以選擇性地啟動加熱系統134、預加熱設備152及冷卻設備以選擇性地分別對駐留於其上之工件118加熱或冷卻。舉例而言，控制器170可經建構以經由預加熱設備152對腔室138A中之工件118加熱，經由經加熱夾盤130及加熱系統134在處理腔室122中將工件加熱至預定溫度，經由離子植入設備101將離子植入至工件中，經由冷卻設備160對腔室138B中之工件冷卻，且經由對以下各者之控制在大氣環境132與真空環境126之間選擇性地轉移工件：泵及通氣口172；各別腔室138A、138B之各別大氣門174A、174B及真空門176A、176B；以及工件轉移設備178A、178B(例如，具有經建構以支撐工件之末端執行器180的機器人)。
在置放於經加熱夾盤130上之前但在工件118被帶入真空腔室124內之後，工件118通常維持於高真空環境中，由此熱傳遞在很大程度上受制於輻射。
如現將根據本發明之若干態樣所論述，當工件在初始溫度(例如，約20℃或大約室溫)下時，工件118可有利地藉由工件轉移設備178B定位於相距經加熱夾盤130之表面預定距離處，且允許工件之溫度歸因於自經加熱夾盤發射之熱輻射而上升。藉由允許工件118之溫度經由自經加熱夾盤130發射之熱輻射而上升，本發明因此藉由跨越工件與經加熱夾盤之表面之間的預定距離而擴散輻射熱量來跨越工件提供相對均勻的溫度。
為獲得對本發明之較佳理解，首先應理解，當相對較冷工件118(例如，在室溫或大約20℃下)在經加熱夾盤處於實質上高溫(例如，1000℃)下時置放於經加熱夾盤130上且夾持至該經加熱夾盤時，可存在各種有害問題。舉例而言，工件118(例如，在室溫下)至經加熱夾盤130(例如，在實質上較高溫度下)上之此置放可誘發工件中之熱應力，其可在工件夾持至經加 熱夾盤時導致工件之翹曲、「馬鈴薯剝落(potato chipping)」、破裂或對工件之其他損壞。
舉例而言，若工件118快速地夾持於經加熱夾盤130上，則工件通常不會熱膨脹。舉例而言，此膨脹限制可導致應力及斷裂，跨越工件118之熱非均勻性，以及與熱應力係對工件之「衝擊」相關聯的各種其他問題。
然而，本發明不同於習知系統，此係因為本發明有利地利用經加熱夾盤130(例如，機械或靜電夾持夾盤)作為工件118之預加熱源，之後進行工件至夾盤表面之任何置放。根據一個態樣，工件轉移設備178B之末端執行器180例如有利地經建構以將工件支撐於經加熱夾盤130之表面184上方預定距離182(例如，大約10mm)處，如圖2中所說明。舉例而言，工件118與經加熱夾盤130之表面184之間的預定距離182可變化以便改變預加熱速率、熱吸收速率以及經加熱夾盤與工件之間經由自經加熱夾盤之一或多個加熱器136發射之輻射186的相關聯熱傳遞。因此，來自經加熱夾盤130之輻射熱傳遞經建構以對工件118加熱，由此准許工件在擱置於末端執行器180上的同時基於其熱膨脹係數(CTE)而熱生長或膨脹。
習知地，工件直接置放於經加熱夾盤之表面上，由此工件之熱膨脹藉由夾緊及釋放序列來適應。舉例而言，習知工件置放於夾盤之表面上並夾持至該表面，且該工件由該夾盤加熱。為准許工件膨脹，經加熱夾盤釋放對工件之夾持，接著在該膨脹之後再次將工件夾持至經加熱夾盤上。夾持及釋放之此循環重複直至達到所要溫度，且此循環不僅耗時而且可導致粒子污染。舉例而言，若工件並非完全扁平的，則工件至夾盤之夾持可能係困難的，或與此等夾持及釋放循環同時，工件可破裂或以其他方產生污染粒子。
因此，根據本發明，藉由以輻射方式對在經加熱夾盤130之表面184上方預定距離182處的工件118預加熱，如圖2中所說明，歸因於進一步遠離 熱源(例如，經加熱夾盤)之工件與經加熱夾盤之表面之間的視界係數，可獲得跨越工件之較好加熱均勻性。一般而言，輻射熱傳遞係藉由熱源與正經加熱之物件之間的溫度差以及物件針對該源所具有之視界(被稱為視界係數)來驅動。舉例而言，此視界係數之範圍介於零至一。舉例而言，若工件118在熱源後方或以其他方式被熱源阻擋，則視界係數將係零。舉例而言，若工件118正擱置於經加熱夾盤130(源)之表面184上，則視界係數係一(例如，1：1)，此係因為來自該源之所有熱量被傳遞至工件。若工件118定位於相距經加熱夾盤130預定距離182(例如，10mm)處，則一些熱量將被傳遞至工件，同時一些熱量將被輻射至側面187且因此未傳遞至工件。舉例而言，若預定距離182係自遠離夾盤10mm、15mm或30mm而變化，則至工件118之熱傳遞速率可因此受控制。
在一些情境中，所謂的「熱點」可存在於經加熱夾盤130上，其中諸如在經加熱夾盤中間之熱點部位188可比經加熱夾盤之剩餘部分熱(例如，熱30度)。若在工件之加熱期間，工件118直接置放於具有此熱點之經加熱夾盤130的表面184上，則與熱點相關聯之熱量被直接轉移至工件，且相關聯溫度差可造成有害的熱應力。然而，根據本發明，若工件保持於遠離具有此熱點部位188之經加熱夾盤130預定距離182處，則來自熱點之熱量經有利地擴散。雖然歸因於視界係數，工件118在預定距離182處將不會被加熱得比其直接駐留於表面184工時多，但是藉由使工件較接近經加熱夾盤來增加視界係數可使工件之溫度達到較高預加熱溫度。
在一個實例中，預定距離182可變化，由此工件118可定位於相距經加熱夾盤130複數個預定距離處以進一步控制對工件之加熱。舉例而言，工件118最初可定位於相距經加熱夾盤130之表面184預定距離182(例如，大約30mm)處，由此預定距離可緩慢減小(例如，至大約2至3mm)，因此最小 化熱衝擊。工件118之此定位優於將工件118自相對較低溫度(例如，室溫)直接置放至經加熱夾盤130之700℃表面上。
因此，將理解，本發明有利地緩解與經加熱夾盤130相關聯之熱點，有助於跨越工件118之熱均勻性(例如，藉由經由視界系統之變化減少非均勻性)且有助於先前歸因於熱生長而經受的夾持應力。熱點部位(例如，30度差)可進一步有利地擴散且經由工件118之傳導來緩解。
舉例而言，工件118可經由圖1之工件轉移設備178B(例如，機器人)之末端執行器180固持。末端執行器180可包含托架或其他樣式之被動夾緊機構，其中工件118藉由重力擱置於末端執行器上，如圖2中所說明。舉例而言，工件118可擱置在與末端執行器相關聯之三個或多於三個銷釘190上。在本實例中，末端執行器180上不存在軸向夾緊器，由此准許工件118在徑向及軸向兩者上自由地膨脹。舉例而言，具有由末端執行器180產生之僅一個約束度(例如，迫使工件118與銷釘190之間的接觸的重力)以及工件之剩餘兩個移動自由度允許工件膨脹而無有害結果。
在本實例中，經加熱夾盤130豎直地定位於工件118下方，由此工件藉由末端執行器180固持於經加熱夾盤之外部周邊下方，從而在工件與經加熱夾盤130之間提供重疊區192。舉例而言，在加熱後，即有利地准許工件118徑向(且軸向)地膨脹。
因此，根據本發明，末端執行器180經建構以將工件118操縱及置放於相距經加熱夾盤130之表面184預定距離182處以用於對工件之選擇性加熱。舉例而言，預定距離182可根據待在工件118處自經加熱夾盤130接收到之所要輻射發射而變化。在一個實例中，在預定溫度上升及/或預定時間量已過去之後，工件118可直接置放於經加熱夾盤130之表面184上且選擇性地夾持至該表面。舉例而言，可視情況利用圖1之預加熱設備152。舉例而言，在工件置放 於相距經加熱夾盤130預定距離182處之前，預加熱設備152可用以對工件預加熱預定量。替代地，在圖2中所展示的相距經加熱夾盤130之表面184預定距離182處的選擇性置放之前，可除去預加熱設備152或以其他方式使其不用以對工件118加熱。
舉例而言，工件118在相距經加熱夾盤130預定距離182處之置放可進一步被視為「浸泡」，由此允許工件在經加熱夾盤上方浸泡一段時間。此浸泡可用以在工件118之處理之前產生工件之均勻溫度。
本發明進一步涵蓋在工件118自經加熱夾盤之表面184移除(例如，在離子植入工件中之後)時工件在相距經加熱夾盤130預定距離182處之類似置放。因而，可在工件118之冷卻期間但以與上文所描述之方式相反的方式進一步緩解熱非均勻性。
在另一實例中，涵蓋預定距離182及/或在預定距離處耗費之時間的變化。舉例而言，替代利用相異的預定距離(例如，10mm及30mm)，涵蓋工件118朝向或遠離經加熱夾盤130之一定速率的移動(例如，一般連續移動)，諸如每5秒1mm或適合於所要熱傳遞及工件產出率之任何其他速率。因而，涵蓋預定距離182隨時間之變化以及連續速度或可變速度的任何組合，其中可針對每一工件118及/或工件之材料成分而特性化速度、時間及/或速率之判定。進一步注意到，圖1之控制器170例如經適當組態以提供工件118相對於經加熱夾盤130之此置放及/或移動。
因此，本發明有利地最小化在工件118夾持於經加熱夾盤(例如，ESC或其他夾持板)上且在經加熱夾盤上加熱時先前與工件之熱生長相關聯的工件上之應力。本發明因此允許工件118在夾持至經加熱夾盤130以供其後續處理之前熱膨脹。本發明進一步減小否則可造成如上文所描述之工件118中的熱非均勻性及熱應力或斷裂的溫度緩變率。又另外，本發明有利地控制視界 係數以減少「熱點」且在工件118之加熱期間跨越工件較好地均勻分佈能量。
根據本發明之另一態樣，替代具有位於負載鎖定腔室138A或系統100中其他處之獨立預加熱設備152或除獨立預加熱設備外，經加熱夾盤130亦可用作定位於處理腔室122內部或接近於處理腔室之預加熱站。舉例而言，多個經加熱夾盤130可實施於圖1之處理腔室122內，由此可實現對一或多個工件118之加熱而無上文所論述之有害影響。因而，可有利地減少與系統相關聯之成本。
本發明進一步優於習知地可僅經由位於負載鎖定腔室138A中之獨立預加熱設備152已執行的預加熱，此係因為當習知預加熱在大氣中執行時，諸如時間及溫度之變數受限制。藉由利用真空環境126中之經加熱夾盤130作為用於在高溫處理之前對工件118預加熱之源，對工件之加熱的額外控制係藉由圖2之預定距離182有利地提供。
另外，本發明亦涵蓋在負載鎖定腔室138A中對工件118預加熱以用於增加產出率，而本文中所揭示之在經加熱夾盤130處對工件預加熱有利地增加均勻性且緩解對工件之熱衝擊。因而，可在處理諸如包含碳化矽或由碳化矽組成之工件的工件118之各種組成物中實現顯著額外益處。
本發明在圖3中進一步提供用於對工件加熱及跨越工件提供實質上均勻之熱特性的方法200。應注意，雖然在本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件，但將瞭解，本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制，此係因為根據本發明，一些步驟可按不同次序發生及/或與除本文中所展示及描述之步驟外的其他步驟同時發生。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，將瞭解，該等方法可如同與未說明之其他系統聯合一樣與本文中所說明及描述之系統聯合實施。
如圖3中所說明，方法200以動作202開始，其中工件以可組態預 定距離且持續可組態時間量來置放於真空中之熱源的視界中。在動作204中，工件駐留於預定距離處之視界係數及時間與工件可吸收之熱能的量相關(例如，直接相關)，因此引起工件處之溫度升高。舉例而言，溫度升高之速率將基於熱源與工件之間的預定距離及在預定距離處之時間而變化。
在動作206中，例如准許工件在直接置放於卡夾表面之前達到預定溫度，因此准許在不受約束狀態下發生熱膨脹之一部分。動作204中之此加熱及動作206中之置放亦允許工件在自身內傳導熱量之額外時間，因此允許由經加熱夾盤上之潛在熱點引起的較好熱均勻性及較低熱應力。
在動作208中，對工件執行處理，諸如高溫下之離子植入。
儘管已關於某一或某些較佳具體實例展示且描述本發明，但顯而易見，在閱讀並理解本說明書及隨附圖式之後，熟習此項技術者將想到等效更改及修改。特別就藉由上述組件(總成、裝置、電路等)執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用以描述此等組件之術語(包括對「部件」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發明之本文中所說明的例示性具體實例中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揭示本發明之特定特徵，但此特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合，此對於任何給定或特定應用可能為所要且有利的。
100:離子植入系統
101:離子植入設備
102:終端
104:射束線總成
106:終端站
108:離子源
110:電源
112:離子束
114:質量分析設備
116:孔隙
118:工件
120:夾盤
122:處理腔室
124:真空腔室
126:處理環境/真空環境
128:真空源
130:經加熱夾盤
132:周圍環境或外部環境
134:加熱系統
136:加熱器
138A:負載鎖定腔室
138B:腔室
152:預加熱設備
160:冷卻設備
170:控制器
172:泵及通氣口
174A:大氣門
174B:大氣門
176A:真空門
176B:真空門
178A:工件轉移設備
178B:工件轉移設備
180:末端執行器

Claims (7)

  1. 一種工件處理系統，其包含：一真空腔室；一第一腔室，其以可操作方式耦接至該真空腔室；一經加熱夾盤，其定位於該真空腔室內，其中該經加熱夾盤係經建構以將一工件選擇性地夾持至其夾持表面，且其中該經加熱夾盤係經建構以選擇性地對該夾持表面加熱；一工件轉移設備，其具有一末端執行器，該末端執行器經建構以選擇性地支撐該工件，其中該工件擱置於該末端執行器上，且其中該工件轉移設備經建構以在該經加熱夾盤與該第一腔室之間選擇性地轉移該工件；及一控制器，其係經建構以經由對該工件轉移設備之一控制以相對於該經加熱夾盤而選擇性地定位該工件，其中該控制器係經建構以將該工件定位於相距該夾持表面一預定距離處，其中該預定距離通常判定由該工件自該經加熱夾盤接收之輻射的一量，且其中該控制器進一步經建構以經由對該工件轉移設備之一控制而將該工件選擇性地置放於該經加熱夾盤之該表面上。
  2. 如請求項1之工件處理系統，其中該控制器進一步經建構以控制一時間量，在該時間量的期間，該工件係定位於該預定距離處。
  3. 如請求項2之工件處理系統，其中該控制器經建構以基於該工件之一所要溫度量變曲線及該經加熱夾盤之一預定溫度量變曲線中之一或多者而使該預定距離及該時間量中之一或多者選擇性地變化。
  4. 如請求項1之工件處理系統，其進一步包含經建構以將一離子束導向該工件之一離子植入系統。
  5. 如請求項1之工件處理系統，其中該經加熱夾盤包含嵌入於該經加熱夾盤內之一或多個輻射加熱器。
  6. 如請求項1之工件處理系統，其中該經加熱夾盤進一步經建構以將該工件加熱至一預定處理溫度。
  7. 如請求項6之工件處理系統，其中該預定處理溫度之範圍介於大約100℃至大約1200℃。
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