二维工件对准的系统与方法
【专利说明】二维工件对准的系统与方法
[0001 ] 关于由联邦政府赞助的研宄或开发的声明
[0002]本发明是由美国政府支持在由能源部授予的合同号DE-EE0004737之下进行的。政府对本发明拥有一定的权利。
【背景技术】
[0003]例如太阳能电池或半导体晶圆处理等工件处理需要多个步骤来实现成品。在一些实施例中，工件必须从执行这些步骤中的一个的一站移动到执行不同步骤的另一站。在一些状况下，工件置于承载器中，所述承载器在这些转移期间固持并保护工件。
[0004]然而，这些承载器常经构造以使得其固持或包封工件的边缘，进而覆盖工件的至少一部分。因此，在一些状况下，工件通常必须从承载器移除以待处理，从而增加处理的时间和复杂性。在对处于承载器中的工件执行处理的那些状况下，常需要额外步骤来确保被承载器阻挡或遮掩的边缘接受与工件的其余部分相同的处理。这些额外步骤再次增加处理的时间和复杂性。此外，在一些状况下，工件在处理期间被覆盖的边缘在另一处理步骤中可能无法被处理，从而降低工件的效率或性能。
[0005]另外，在工件处理期间，常有必要在工件前方或顶部放置罩幕以限制工件暴露于能量(通常呈离子或光的形式)。此罩幕必须与工件精确地对准以确保工件被恰当地处理。不幸的是，此临界对准可受各种形式的误差损害，例如在处理期间对于热膨胀系数(coefficient of thermal expans1n，CTE)而言，罩幕或其他材料的热膨胀并不热匹配、罩幕与工件的未对准、一般公差堆积、工件不规则性以及其他问题。
[0006]因此，将有益的是存在可用以固持工件的承载器，以使得承载器不阻挡或遮掩工件的边缘，进而允许完成对处于承载器中的工件的处理。此外，将有益的是此承载器促进罩幕与工件的对准。另外，将有利的是此承载器能够固持多个工件和多个罩幕，每一罩幕与工件中的一个相关联。
【发明内容】
[0007]揭示一种能够固持多个工件的承载器。所述承载器划分成多个有界区，称作单元，每一单元固持一个工件。所述承载器包含沿着每一单元的边定位的可移动突起。此承载器结合独立对准设备使用多步对准过程相对于若干对准销(alignment pin)来对准相应单元内的每一工件，以保证所述单元中的所述工件的恰当定位。首先，使所述工件朝所述单元的一侧边移动。一旦所述工件已相对于此边对准，所述工件便接着朝邻近正交边移动，以使得所述工件与所述单元的两侧边对准。一旦对准，所述工件便由沿着每一单元的每一侧边定位的所述突起固持于适当位置，这会按压所述工件的边缘。这些突起固持所述工件而不遮掩待处理的所述工件的边缘、顶表面或底表面。另外，工件与其对准的所述对准销还用以对准相关联的罩幕，进而保证所述罩幕与所述工件恰当地对准。
[0008]对准设备包含使所述承载器将所述工件中的每一个朝所述单元的一侧边移动的第一组致动器。所述对准设备还包含在所述第一组致动器之后操作的第二组致动器，其使所述承载器朝所述单元的第二邻近正交边对准所述工件。所述对准设备还可包含可用以升起所述工件以及将所述工件下降到所述承载器的另一组致动器。
【附图说明】
[0009]图1示出根据一个实施例的承载器的透视图；
[0010]图2示出可与图1的承载器一起使用的罩幕的放大图；
[0011]图3示出位于可安装于承载器的单元中的罩幕上的罩幕对准特征中的一个的细节图；
[0012]图4示出罩幕被移除的承载器的一个单元的放大图；
[0013]图5示出与罩幕对准特征啮合的单元对准销的放大图；
[0014]图6示出对准之后的工件；
[0015]图7示出对准之前的单元中的工件；
[0016]图8示出对准过程期间的工件；
[0017]图9示出根据一个实施例的可移动突起的放大图；
[0018]图1OA到图1OC示出致动器与可移动突起之间的交互作用；
[0019]图11示出可与图1的承载器一起使用的对准设备；
[0020]图12A到图12C示出在各种执行阶段期间的图11的对准设备。
【具体实施方式】
[0021]图1示出承载器100的一个实施例。此实施例示出分组为4X4矩阵的16个单元110。然而，其他配置和单元数量也在本发明的范围内。承载器100包含四个外壁120a到外壁120d以及多个内壁125。这些外壁和内壁以栅格式样布置，其中交叉的壁之间的区域界定单元110。内壁125的数量帮助确定承载器100中的单元110的数量。当然，如果仅需要一个单元110，那么不需要内壁125。
[0022]外壁120a到外壁120d以及内壁125的上表面(也称作覆层)优选地由石墨构成，以将由溅镀引起的污染减到最少。承载器100的内部框架、内部框架内的元件以及不暴露于离子植入的任何表面可由不同材料(例如，铝)构成。图1还示出位于单元110中的一个上的罩幕130。
[0023]图2为图1所示出的罩幕130的放大图。罩幕130包含肩状物140a到肩状物140e，其搁置在外壁120a、外壁120d以及内壁125(见图1)的顶部。在一些实施例中，罩幕130为整块石墨机械加工的组件。罩幕定位特征145位于肩状物140a、肩状物140d、肩状物140e中的若干个上。这些罩幕定位特征145可由碳化娃构成且压入到位于罩幕130的肩状物140a、肩状物140d、肩状物140e中的对应孔中。基于主要模组布局基准点而对这些罩幕定位特征145机械加工，以便确保每一罩幕130准确地且重复地与每一单元110对准，即使在升高的热环境中也如此。
[0024]图3示出图2的罩幕130的仰视图。此图经放大以使得可看见肩状物140d的下表面。一个或一个以上的细长凹陷部150或V形凹槽被设计到此肩状物140d中。可见罩幕定位特征145的底部且其位于相应细长凹陷部150或V形凹槽内。对准销(见图4)配合到这些细长凹陷部150中且与罩幕定位特征145对准。其他肩状物140也可具有一个或一个以上的细长凹槽以及罩幕定位特征。
[0025]图4示出未安装罩幕130的单元110的放大图。外壁120a、外壁120b以及内壁125a、内壁125b的部分形成单元110的周边。压板160在单元110的周边内位于单元110的底表面处。压板160可为静电卡盘，如此项技术中已知。压板160可在其中具有一个或一个以上的开口 165，所述开口 165允许一组升降销(lift pin)延伸穿过压板160以升起工件，如下文更详细地描述。
[0026]遮罩层170可沿着压板160的外边缘(即，最靠近周边的那些部分)，遮罩层170确保压板160不会在离子植入期间暴露于离子。此可在被工件占据的区域稍小于由单元110的周边界定的区域的情况下发生。此遮罩层170可为石墨以降低污染的风险。两个对准销180a、对准销180b沿着内壁125b而定位。第三对准销180c沿着外壁120a而定位。这三个对准销180a到对准销180c位于周边上且用以与单元110内的工件对准。这些销也用以经由图2到图3所说明的与这些对准销180a到对