專利名稱：受熱環(huán)狀夾頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括但不限于離子注入系統(tǒng)，更具體地，涉及一種靜電夾頭，所述靜電夾頭具有靜電環(huán)以及用于離子注入應(yīng)用中的受熱中央部分。
背景技術(shù)：
靜電夾具或夾頭(ESC)通常用在半導(dǎo)體工業(yè)中，用于在基于等離子或基于真空的半導(dǎo)體工藝(例如，離子注入、蝕刻、化學(xué)氣相沉積(CVD)等)期間將工件或襯底夾持和保持在相對于支撐或夾持表面的固定的位置。ESC的靜電夾持能力以及工件溫度控制經(jīng)證實在加工半導(dǎo)體襯底或晶片(例如，硅晶片)中相當(dāng)有用。例如，典型的ESC包括被定位在導(dǎo)電電極或背板上的介電層，其中該半導(dǎo)體晶片被放置在該ESC的表面上(例如，該晶片被放置在介電層的表面上)，所述表面作為正在被加工的晶片的支撐面操作。在半導(dǎo)體加工(例如，離子注入)期間，夾持電壓通常會被施加在晶片與電極之間，其中通過靜電力將晶片夾持至夾頭表面上。在一些情況中，需要加工不同尺寸的工件。然而，傳統(tǒng)的系統(tǒng)被設(shè)計成用于處理單一尺寸的工件，或者被設(shè)計成要更換工件夾持裝置以適應(yīng)不同的工件尺寸。進(jìn)一步地，根據(jù)特定應(yīng)用中的加工期間要對工件進(jìn)行的所需加熱和/或冷卻，可能必須對夾持裝置進(jìn)行明顯且耗時的改變，以便獲得所需的加工。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)需要一種改進(jìn)的靜電夾具，其中通過能夠接收與支撐各種尺寸工件的單ESC可以同時獲得高溫加工和低溫加工的目的，同時又能夠充分保持工件上的夾持力，并且最小化因更換夾持裝置所造成的停工時間。本發(fā)明通過提供一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中夾持各種尺寸工件的系統(tǒng)、設(shè)備以及方法來克服現(xiàn)有技術(shù)的限制。此外，本發(fā)明還通過提供一種用于在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中選擇性地加熱各種尺寸工件的系統(tǒng)、設(shè)備以及方法來克服現(xiàn)有技術(shù)的限制，其中工件可以通過靜電力、機械力或兩者而保持在夾持表面上的固定位置。因此，下面會提出本發(fā)明的簡化內(nèi)容以便對本發(fā)明的一些方面有基本的理解。此內(nèi)容并非本發(fā)明的廣泛說明。本發(fā)明內(nèi)容既不打算要確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素，也不是描述本發(fā)明的保護(hù)范圍。其目的是以簡化形式提出本發(fā)明的一些概念作為隨后提出的更詳細(xì)的說明的前言。本發(fā)明總體涉及一種用于選擇性保持各種尺寸工件的位置的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法，同時進(jìn)一步提供一種使用共同的工件夾持裝置來對工件進(jìn)行加熱和/或冷卻的設(shè)備、系統(tǒng)以及方法。因此，為了獲得前述及相關(guān)結(jié)果，本發(fā)明包括以下在權(quán)利要求中被充分說明及特別指出的特征。以下說明及隨附附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的特定示例性實施例。然而，這些實施例是本發(fā)明的原理可被實施的一些不同方式的表示。從以下結(jié)合附圖的本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點和新穎性特征將變得清楚。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的示例性離子注入系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的示例性掃描臂的立體圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的夾持各種尺寸工件的一個示例性夾持裝置的平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個方面的一個示例性夾持裝置的平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個示例性方面的環(huán)狀靜電夾頭的立體圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個示例性方面的環(huán)狀靜電夾具的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個示例的正被夾持至夾持裝置的第二工件的平面圖；圖8是保持第二工件的一個示例性托架的部分剖面圖；圖9是保持第二工件的另一個示例性托架的部分剖面圖；圖10是具有燈具加熱器的一個示例性夾持裝置的剖面圖；圖11是具有電阻加熱器的另一個示例性夾持裝置的剖面圖；圖12是顯示本發(fā)明的多個方面的一個示例性夾持裝置的剖面圖；圖13是顯示本發(fā)明的其它多個方面的另一個示例性夾持裝置的放大立體圖；以及圖14是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步方面的用于夾持各種尺寸工件的示例性方法。
具體實施例方式本發(fā)明總體涉及一種靜電夾具(ESC)，也稱為靜電夾頭，其會利用相同的靜電夾具來對各種尺寸的工件進(jìn)行夾持及溫度控制。本發(fā)明還涉及一種能夠在半導(dǎo)體加工系統(tǒng)中加熱各種尺寸工件的夾持機構(gòu)和方法，其中工件可以通過靜電力、機械力或這兩個力而保持在夾持表面上的固定位置。因此，現(xiàn)在將參考附圖來說明本發(fā)明，其中在所有附圖中相同的附圖標(biāo)記可以用來表示相同的元件。應(yīng)該了解的是，這些方面的說明僅為說明性并且不應(yīng)該以限制含義來理解。為了說明，在下面的說明中將闡述許多具體的細(xì)節(jié)，以便全面了解本發(fā)明。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下來實施。在離子注入系統(tǒng)中，例如，使用ESC將工件(例如，半導(dǎo)體晶片，包括下面一種或多種硅、碳化硅、鍺以及砷化鎵)靜電夾持至該ESC的夾持表面，用于在離子注入和加工期間將工件保持在夾持表面上的固定位置。例如，工件的離子注入和加工可以涉及運送工件并且使工件受到各種平移力。
根據(jù)本發(fā)明，ESC被構(gòu)造成保持和/或夾持各種尺寸的工件，例如，尺寸從直徑IOOmm至150mm、直徑高達(dá)300mm或更大的半導(dǎo)體晶片。實際上，工業(yè)的發(fā)展能預(yù)期到直徑升高到450mm的下一代半導(dǎo)體晶片尺寸。進(jìn)一步地，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到，需要能夠改變ESC的熱特性，以便施加熱能至晶片和/或從晶片移除熱能。例如，施加熱能至晶片選擇性地至少部分基于工件的尺寸。本發(fā)明有利地提供一種被構(gòu)造成利用相同的靜電夾頭來加工不同或各種尺寸的工件的示例性靜電夾頭。進(jìn)一步地，在相同的靜電夾頭上根據(jù)其結(jié)構(gòu)來選擇性地加熱和/或冷卻小工件型和/或大工件。例如，本發(fā)明的靜電夾頭在各種加工周期期間對小直徑的工件進(jìn)行選擇性加熱與夾持并且對大直徑的工件進(jìn)行選擇性冷卻與夾持?，F(xiàn)在參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面，圖I顯示了示例性離子注入系統(tǒng)100，其中離子注入系統(tǒng)可操作以相對于離子束104來掃描工件102 (例如，半導(dǎo)體襯底或晶片，其包括下面的一種或多種硅、碳化硅、鍺以及砷化鎵)，其中將離子注入該工件中。靜電夾具105 (亦稱為靜電夾頭或ESC)通常將工件102夾持至該處，下文中將作更詳細(xì)的討論。如上面所述，本發(fā)明的各項方面可以聯(lián)合任何類型的離子注入設(shè)備或系統(tǒng)來施行，其包含但不限于圖I的示例性離子注入系統(tǒng)100。 示例性離子注入系統(tǒng)100例如包括末端106 ;束線組件108 ;以及終端站110，所述終端站通常形成處理室112，其中離子束104通常被引導(dǎo)至定位于工件位置114處的工件102。末端106中的離子源116由電源118供應(yīng)電力，以提供引出的離子束120 (例如，無差別的離子束)至束線組件108，其中離子源包括一個或多個引出電極122，以從離子源室中引出離子并且從而將引出的離子束朝向束線組件108引導(dǎo)。束線組件108例如包括束導(dǎo)向件124，束導(dǎo)向件124具有接近離子源116的入口126及接近終端站110的出口 128。束導(dǎo)向件124例如包括接收引出的離子束120及產(chǎn)生偶極磁場的質(zhì)量分析器130 (例如質(zhì)量分析磁體)，以僅讓適當(dāng)?shù)哪芰?質(zhì)量比或其范圍的離子通過解析孔132至工件102。通過質(zhì)量分析器130及離開解析孔132的離子通常限定具有所需能量-質(zhì)量比或其范圍的離子的已質(zhì)量分析或需要的離子束134。與束線組件108相聯(lián)的各種束形成及成形結(jié)構(gòu)(未顯示)可進(jìn)一步被提供，以在離子束沿著所需的束路徑136被傳輸至工件102時保持及約束離子束104。在一個示例中，所需的離子束134被引導(dǎo)朝向工件102，其中工件通常經(jīng)由與終端站110相聯(lián)的工件掃描系統(tǒng)138來定位。圖I中所示的終端站110例如可包括“串行”類型的終端站，該終端站提供在真空處理室112中的工件的機械掃描，在處理室中，工件102 (例如半導(dǎo)體晶片、顯示面板或其他工件)經(jīng)由工件掃描系統(tǒng)138在一個或多個方向上機械地平移通過束路徑136。根據(jù)本發(fā)明的一個例示性方面，離子注入系統(tǒng)100提供通常靜止的期望的離子束134 (例如也被稱為“點束”或“尖錐束”)，其中工件掃描系統(tǒng)138通常沿相對于靜止離子束的兩個大致正交的軸線平移工件102。然而應(yīng)注意到的是，成批或其他類型的終端站可以可選地來采用，其中多個工件102可同時被掃描，并且這種終端站被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。在另一個示例中，系統(tǒng)100可包括可操作以沿著一個或多個掃描平面相對于工件102掃描離子束104的靜電束掃描系統(tǒng)(未顯示)。因此，本發(fā)明進(jìn)一步預(yù)期到任何已被掃描或未被掃描的離子束104均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，工件掃描系統(tǒng)138包括掃描臂140，其中掃描臂被構(gòu)造成相對于離子束104往復(fù)地掃描工件102。離子注入系統(tǒng)100例如進(jìn)一步由控制器150控制，其中離子注入系統(tǒng)及工件掃描系統(tǒng)138的功能由控制器控制。根據(jù)本發(fā)明，示例性ESC 105用于以靜電方式將工件102保持在該ESC的夾持表面152。根據(jù)一個示例，工件掃描系統(tǒng)138包括掃描臂154，如圖2中所示，其中ESC 105可操作地連接到掃描臂。例如，ESC 105可旋轉(zhuǎn)地連接到掃描臂154，其中ESC被構(gòu)造成繞著第一軸線156旋轉(zhuǎn)。例如，掃描臂154進(jìn)一步被構(gòu)造成繞著第二軸線158旋轉(zhuǎn)，并且沿著基本上垂直于第二軸線的第三軸線160平移。因此，掃描臂154被構(gòu)造成使圖I的工件102選擇性地平移和/或旋轉(zhuǎn)通過離子射束134。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面，圖I和圖2的ESC 105包括示例性夾持裝置200，其會進(jìn)一步更詳細(xì)地顯示在圖3中。圖3的夾持裝置200例如被構(gòu)造成用于夾持圖I和2的不同尺寸的工件102，同時在加工期間為(一個或多個)工件提供變化的熱調(diào)節(jié)，下文中將作進(jìn)一步的討論。在通過圖3的夾持裝置200來夾持(一個或多個)工件期間對該工件所進(jìn)行的加工例如包括通過如圖I中所示的離子注入系統(tǒng)100來進(jìn)行離子注入或者需要夾 持各種尺寸工件的任何其它半導(dǎo)體加工系統(tǒng)所進(jìn)行的加工。如圖3中所示，夾持裝置200例如被構(gòu)造成在第一模式中將第一尺寸204的第一工件202 (例如，直徑為300_的半導(dǎo)體晶片)選擇性地夾持至夾持裝置，以及在第二模式中相對于夾持裝置的夾持表面210夾持第二尺寸208的第二工件206 (例如，直徑為150mm的半導(dǎo)體晶片，如虛線所示)。在本示例中，第一工件202的第一尺寸204大于第二工件206的第二尺寸208。在另一個示例中，第一工件202包括150mm的硅晶片，而第二工件206包括IOOmm的碳化硅工件。根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，例如，如圖4中更詳細(xì)地顯示，夾持裝置200包括環(huán)212以及被環(huán)包圍的中央部分214。例如，環(huán)212包括環(huán)狀靜電夾頭216，而夾持裝置200的中央部分214包括加熱器218，下文中將作進(jìn)一步詳細(xì)說明。例如，環(huán)212 (例如，環(huán)狀靜電夾頭216)更詳細(xì)地顯示在圖5和6中，并且包括設(shè)置在介電層222(例如，介電層)下方的一個或多個電極220，其中介電層通常限定環(huán)的夾持表面224，并且通常允許在圖3的第一工件202與例如定位在環(huán)狀靜電夾頭216內(nèi)的一個或多個電極之間建立電容。例如，環(huán)212的尺寸形成為且被構(gòu)造成靜電夾持第一工件202的在圖3中的圓周區(qū)域226。例如，如圖5與6中所示，環(huán)212還包括背板228 (例如，鋁板)，而且其中背板為環(huán)狀ESC 216提供結(jié)構(gòu)剛性。背板228還可以提供一種結(jié)構(gòu)，通過該結(jié)構(gòu)可以將冷卻或加熱應(yīng)用于環(huán)狀ESC 216,例如通過一個或多個冷卻通道230、一個或多個加熱器(圖中并未顯示)或類似裝置。在另一個示例中，環(huán)212被構(gòu)造成當(dāng)圖3的第一工件202被靜電夾持至該環(huán)上時，第一工件的圓周區(qū)域226接觸夾持裝置200，而第一工件的中央?yún)^(qū)域232則可能會或可能不會接觸夾持裝置的中央?yún)^(qū)域214(例如，加熱器218)。將會了解的是例如，由環(huán)212所提供的夾持力足以將第一工件202保持在相對于夾持裝置200的夾持表面224的固定的位置。當(dāng)以第一模式操作時，例如，其中第一工件202被夾持至環(huán)212的夾持表面224，加熱器218不會操作，而夾持裝置200操作而使得環(huán)將第一工件保持在夾持表面224上的固定位置。因此，當(dāng)以第一模式操作時，例如，環(huán)212可以通過限定在該環(huán)中的一個或多個冷卻通道230而被熱冷卻，其中水或者另一種冷卻劑通過一個或多個冷卻通道流動。例如，在通過圖I的離子注入系統(tǒng)100將離子注入至第一工件202中期間，離子注入的劑量會受到限制，以便確保第一工件的熱容量足以限制第一工件所經(jīng)受的最大溫度。同樣地，當(dāng)以本示例中的第一模式操作時，夾持裝置200為第一工件202提供溫度控制，使得第一工件被冷卻而有利地加工工件。根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性方面，圖4的夾持裝置200進(jìn)一步被構(gòu)造成在第二模式下選擇性地保持第二工件206的位置，如圖7中更詳細(xì)地顯示。在操作的第二模式中，夾持裝置200進(jìn)一步被構(gòu)造成在加工期間(例如，離子注入)通過圖4中所示的加熱器218來加熱第二工件206。如上面所述，第二工件206例如為第二尺寸208，該第二尺寸小于第一工件202的第一尺寸。同樣地，提供如圖7至9中所示的托架234，其中托架被構(gòu)造成基本上支撐第二工件206。例如，第二工件206被裝載于托架234上，如圖7中所示，其中托架的尺寸形成為與圖3的第一工件202具有相同的尺寸(例如，第一尺寸204)，使得可以以和 處理第一工件相同的方式來處理(例如，傳輸和夾持)第二工件。例如，托架234為第三尺寸236 (例如，第三直徑)，其中托架234的第三尺寸和圖3的第一工件202的第一尺寸204近似相同。例如，圖7至9的托架234由下面一種或多種構(gòu)成氧化鋁、碳化硅、二氧化硅以及加工第二工件206的任何其它材料。因此，托架234被構(gòu)造成使較小的第二工件206被放置成基本上對齊圖4的加熱器218，以便在該第二工件的加工(例如，進(jìn)行離子注入)之前和/或期間被加熱。如圖10中所示，在一個示例中，加熱器218包括一個或多個燈具組件236，其中一個或多個燈具組件被構(gòu)造成選擇性地加熱第二工件206。可選地，如圖11中的另一個示例所示，加熱器218包括一個或多個嵌入式電阻線圈238，所述嵌入式電阻線圈嵌入所述加熱器中并被構(gòu)造成選擇性地加熱第二工件206。應(yīng)注意的是加熱器218可以可選地包括嵌入在夾持裝置200內(nèi)的任何其它加熱裝置(圖中并未顯示)，所述加熱裝置被構(gòu)造成傳輸熱量至第二工件206，而且所有這種加熱裝置都被視為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個示例，托架234被構(gòu)造成將第二工件206選擇性地保持在該托架中，例如，通過一個或多個保持裝置240 (例如，卡爪、指狀物、銷或類似裝置)來保持，如圖7至8中所示。例如，一個或多個保持裝置240根據(jù)工藝要求被構(gòu)造成靜止或者可收縮?？蛇x地，根據(jù)另一個示例，托架234的形狀被構(gòu)造成使得第二工件206位于階梯部242上，如圖9中所示，使得第二工件會嵌套在托架中，其中限定一個或多個保持裝置240。例如，第二工件206的表面244可以與托架300相聯(lián)的托架表面246齊平、從所述托架表面隆起或凹陷。例如，如圖7中所示的一個或多個銷248可以進(jìn)一步被裝入托架234中，以使第二工件206對齊沿著第二工件的圓周定位的平坦部250。另外，如圖10和11中所示，在另一個示例中還提供一個或多個輔助機械夾具252，其中除了由環(huán)狀靜電夾頭216所提供的靜電夾持之外，或者取代由環(huán)狀靜電夾頭216所提供的靜電夾持，一個或多個輔助機械夾具還將第一工件202和/或托架234夾持至夾持裝置。例如，一個或多個輔助機械夾具252用于根據(jù)第一工件和第二工件以及環(huán)狀靜電夾頭216中的一個或多個的預(yù)定溫度夾持第一工件202和/或托架234中的一個或多個。因此，利用相同的上述夾持裝置200可以在較低的溫度下將離子注入至第一尺寸的第一工件202 (例如，標(biāo)準(zhǔn)(較大的)晶片)中，并且可以在較高的溫度下將離子注入至第二尺寸的第二工件206 (例如，較小的晶片)中。
根據(jù)另一個示例，一個或多個唇緣、階梯部或屏障254進(jìn)一步被提供，其基本上包圍中央部分214以及環(huán)212中的一個或多個，如圖12至13中更詳細(xì)地顯示。例如，一個或多個唇緣、階梯部或屏障254通常為導(dǎo)熱氣體提供屏障，其中導(dǎo)熱氣體例如通過一個供應(yīng)管258被抽吸至由一個或多個唇緣、階梯部和/或屏障所限定的容積(例如，如本示例中位于中央部分214中的容積256所示)中。例如，供應(yīng)管258可操作以傳輸氣體以及電信號中的一個或多個(例如，熱電偶等)，以便進(jìn)行溫度控制。導(dǎo)熱氣體根據(jù)正在被加工的工件(例如，第一工件或第二工件)通過相應(yīng)的加熱器218和/或環(huán)212為圖3的第一工件202或第二工件206提供較大的導(dǎo)熱性。如上面所述，加熱器218被構(gòu)造成選擇性地加熱定位在該加熱器上方的第二工件206。就此來說，根據(jù)另一個示例性方面，圖12的夾持裝置200還包括溫度監(jiān)測設(shè)備260，例如恒溫器、熱電偶或者構(gòu)造成確定夾持裝置的夾持表面210和/或工件(例如，圖3的第一工件202和/或第二工件206)中的一個或多個的溫度的其它溫度監(jiān)測裝置。因此，圖I的 控制器150進(jìn)一步被構(gòu)造成根據(jù)工藝需求以及工件選擇(例如，第一工件尺寸204以及第二工件尺寸208)來選擇性地致動下面中的一個或多個加熱器218 ;環(huán)狀靜電夾頭216 ;通過一個或多個冷卻通道230進(jìn)行的冷卻；一個或多個輔助機械夾具252 ;以及夾持裝置200的其它方面與功能。此外，根據(jù)另一個示例性方面，夾持裝置200還包括顯示在圖12至13中的加熱器擋板262，其中加熱器擋板基本上包圍加熱器218并且保護(hù)夾持裝置的環(huán)212使該環(huán)不會暴露于加熱器所產(chǎn)生的高溫。根據(jù)另一個示例，裝置擋板264被提供用于最小化加工(例如，離子束撞擊等)對夾持裝置200所造成的破壞。本發(fā)明還提供一種方法300，用以將各種尺寸的工件有效地夾持至靜電夾頭，如圖14中所示。應(yīng)注意的是在此所顯示及說明的示例性方法雖然是一連串的動作或事件,但應(yīng)理解的是本發(fā)明并不受限于這種動作或事件的圖示順序，因為根據(jù)本發(fā)明，一些步驟可以以不同的順序來進(jìn)行和/或可以以和在此所示及說明以外的其它步驟同時進(jìn)行。此外，并非需要用到所有圖中所示的步驟來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。另外，還要明白的是所述方法可以聯(lián)合在此所示及說明的系統(tǒng)以及聯(lián)合沒有顯示的其它系統(tǒng)來施行。如圖14中所示，根據(jù)一個示例，所述方法包括在動作302中提供第一工件以及第二工件，其中第一工件以及第二工件的尺寸不同(例如，第一工件的直徑大于第二工件)。在動作304中決定其中第一工件或第二工件被確定要被加工。如果在動作304中決定提供第一尺寸的第一工件，則第一工件在動作306中直接被放置在夾持裝置的夾持表面上，而且第一工件在動作308中被夾持至該夾持表面。在動作310中，第一工件在加工期間被冷卻。根據(jù)一個示例，環(huán)通過冷卻流體被冷卻，而加熱器不會被通電，其中允許對第一工件進(jìn)行大致冷卻。夾持裝置的中央部分例如不接觸第一工件。第一工件在動作312處被從夾持裝置的夾持表面移除。如果在動作304中決定提供第二尺寸的第二工件，則在動作314中進(jìn)一步提供工件托架，其中工件托架的尺寸(例如，直徑)與第一工件的尺寸(例如，直徑)相似，而且其中工件托架進(jìn)一步被構(gòu)造成將第二工件選擇性地保持在其中，如上面所述。在一個示例中，第二工件在動作314中被放置在工件托架中，而且工件托架在動作316中被放置在靜電夾具上，其中第二工件被定位在夾持裝置的中央部分的上方(例如，在加熱器的上方)。接著，托架在動作318中被夾持至夾持裝置(例如，通過環(huán)或是上面所述的輔助機械夾具靜電夾持)。例如，夾持電壓被施加至靜電夾具環(huán)，其中將工件托架以靜電方式選擇性地夾持至夾持表面。在動作320中，第二工件被加熱，其中在一個示例中，第二工件包括碳化硅，其中需要進(jìn)行高溫注入，而且其中加熱器被構(gòu)造成提供大量的熱量(例如，600-1400°C)。在動作322中，托架被從夾持裝置移除，而第二工件在動作324中進(jìn)一步被從托架移除。因此，根據(jù)本發(fā)明，使用共同的夾持裝置將具有不同直徑的第一工件和第二工件夾持至該夾持裝置處，其中靜電夾具進(jìn)一步被構(gòu)造成根據(jù)所需的工藝條件和/或需求來加熱或冷卻各個工件。因此，本發(fā)明提供一種靜電夾頭，所述靜電夾頭為各種尺寸的工件提供改進(jìn)的夾持能力，并且進(jìn)一步提供有利的加工，尤其是在高加工溫度下。雖然本發(fā)明已針對特定的優(yōu)選實施例被顯示及說明，但顯然在讀取及了解此說明書及隨附附圖時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會想到等效的改變及修改。特別述及由上述部件(組件、裝置、電路等)所執(zhí)行的各種功能，用于說明這種部件的術(shù)語(包括“裝置”的引入)除非另外指出，否則表示對應(yīng)于執(zhí)行說明的部件的特定功能(即其是功能性上等效)的任何部件，即使結(jié)構(gòu)上并不等效于揭示的執(zhí)行在此圖示說明的本發(fā)明的例示性實施例的功能的結(jié)構(gòu)。此外，雖然僅相對于幾個實施例中的一個說明本發(fā)明的特定特征，但這種特征可根·據(jù)任何給定或特定的應(yīng)用所需或?qū)ζ溆欣c其他實施例的一個或多個其他特征相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種夾持裝置，所述夾持裝置用于選擇性保持第一工件和第二工件的位置，所述夾持裝置包括 靜電夾持板環(huán)，所述靜電夾持板環(huán)基本上包圍中央部分，其中所述靜電夾持板環(huán)包括夾持表面并且具有和所述第一工件的直徑相關(guān)聯(lián)的直徑，其中所述第一工件的直徑大于所述第二工件的直徑，且其中所述靜電夾持板環(huán)被構(gòu)造成將所述第一工件的圓周部分選擇性地靜電夾持至所述靜電夾持板環(huán)的夾持表面； 非靜電中央部分，所述非靜電中央部分包括加熱器，其中所述中央部分具有和所述第二工件的直徑相關(guān)聯(lián)的直徑；以及 工件托架，其中所述工件托架被構(gòu)造成基本上保持所述第二工件，且其中所述工件托架的直徑和所述靜電夾持板環(huán)的直徑相關(guān)聯(lián)，且其中所述靜電夾持板環(huán)進(jìn)一步被構(gòu)造成將所述工件托架選擇性地夾持至所述靜電夾持板環(huán)的夾持表面，其中選擇性地保持所述第二工件相對于所述非靜電中央部分的位置。
2.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述靜電夾持板環(huán)包括和所述第一工件的所述圓周部分相聯(lián)的一個或多個電極，其中施加至所述一個或多個電極的電壓可操作以選擇性地將至少所述第一工件靜電吸引至所述夾持表面。
3.如權(quán)利要求2所述的夾持裝置，其中，施加至所述一個或多個電極的電壓可操作以將所述工件托架選擇性地靜電吸弓I至所述夾持表面。
4.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，還包括 一個或多個輔助夾持構(gòu)件，所述一個或多個輔助夾持構(gòu)件被構(gòu)造成選擇性地將工件托架和所述第一工件中的一個或多個的至少一部分固定至所述夾持表面。
5.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述第一工件和所述第二工件中的一個或多個包括下面的一種或多種硅、碳化硅、鍺以及砷化鎵。
6.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述工件托架包括下面的一種或多種氧化鋁、碳化硅、二氧化硅。
7.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述加熱器包括和所述非靜電中央部分相聯(lián)的加熱燈具和電阻加熱器中的一個或多個。
8.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，當(dāng)所述第二工件保持在所述工件托架中時，所述加熱器被定位在至少所述第二工件的平面的下方。
9.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，還包括 定位在所述非靜電中央部分和所述靜電夾持板環(huán)之間的擋板，其中所述擋板基本上在所述非靜電中央部分和所述靜電夾持板環(huán)之間提供熱屏障。
10.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述工件托架還包括一個或多個保持裝置，所述一個或多個保持裝置被構(gòu)造成選擇性地將所述第二工件限制在所述保持裝置中。
11.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述工件托架包括平坦部和銷中的一個或多個，所述平坦部和銷中的一個或多個被構(gòu)造成選擇性地將所述第二工件保持在相對于所述工件托架的固定旋轉(zhuǎn)位置。
12.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述第一工件和所述第二工件中的一個或多個包括下面的一種或多種硅、碳化硅、鍺以及砷化鎵。
13.如權(quán)利要求I所述的夾持裝置，其中，所述靜電夾持板環(huán)進(jìn)一步被構(gòu)造成選擇性地將所述工件托架靜電夾持至所述靜電夾持板環(huán)的夾持表面，其中選擇性地保持所述第二工件相對于所述非靜電中央部分的位置。
14.一種夾持不同尺寸的工件的方法，所述方法包括以下步驟 提供第一尺寸的第一工件以及第二尺寸的第二工件，其中所述第一尺寸大于所述第二尺寸； 提供具有第三尺寸的工件托架，所述第三尺寸近似于所述第一尺寸，且其中所述工件托架被構(gòu)造成選擇性地將所述第二工件保持在所述工件托架中； 將所述第二工件放置在所述工件托架中； 將所述第一工件和所述工件托架中的一個放置在夾持裝置的夾持表面上，所述夾持裝置包括靜電夾具環(huán)，所述靜電夾具環(huán)基本上包圍非靜電中央部分；和 選擇性地提供夾持力至所述靜電夾具環(huán)，其中選擇性地將相應(yīng)的所述第一工件和所述工件托架夾持至所述夾持表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟 當(dāng)保持所述第二工件的所述工件托架被夾持至所述夾持表面時加熱所述夾持裝置的所述中央部分。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述加熱所述中央部分的步驟包括給和所述第二工件相關(guān)聯(lián)的加熱燈具組件以及電阻加熱器組件中的一個或多個通電。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟 當(dāng)所述第一工件被夾持至所述夾持表面時冷卻所述靜電夾具環(huán)。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟 根據(jù)一個或多個預(yù)定條件選擇性地施加輔助機械夾持力至所述第一工件、所述第二工件和所述工件托架中的一個或多個。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述一個或多個預(yù)定條件包括所述第一工件和所述第二工件以及所述靜電夾頭中的一個或多個的預(yù)定溫度。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述選擇性地提供夾持力至所述靜電夾具的步驟包括選擇性地提供夾持電壓給所述靜電夾具環(huán)，其中選擇性地將相應(yīng)的所述第一工件和所述工件托架靜電夾持至所述夾持表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種夾持裝置和方法，用于將具有不同尺寸的第一工件和第二工件固定至夾持裝置并且為其提供熱調(diào)節(jié)。靜電夾持板包圍夾具的中央部分，靜電夾持板具有和第一工件相關(guān)聯(lián)的直徑。非靜電中央部分在環(huán)內(nèi)提供加熱器，其中中央部分具有和第二工件相關(guān)聯(lián)的直徑。設(shè)置工件托架，其中工件托架被構(gòu)造成將第二工件保持在加熱器的上方，且其中工件托架的直徑和靜電夾持板環(huán)相關(guān)聯(lián)。環(huán)選擇性地將工件托架或第一工件的圓周部分靜電夾持至其夾持表面，其中選擇性地保持第一工件或第二工件相對于環(huán)或非靜電中央部分的位置。
文檔編號H01L21/683GK102934219SQ201180028550
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者威廉·戴維斯·李, 加里·M·庫克, 佩里·J·I·加斯特, 阿施文·普魯黑特, 羅伯特·拉特梅爾, 阿倫·D·韋 申請人:艾克塞利斯科技公司