CN109585354A - 具有多区域控制的静电卡盘 - Google Patents

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Abstract

一种用于夹紧弯曲工件的静电卡盘，具有包括介电层的夹紧面。介电层具有由不同介电材料形成的域和一个或多个区域。将一个或多个电极连接至电源，并且控制器控制通过电源提供给一个或多个电极的夹紧电压。感生与静电卡盘的介电层的每一个域和一个或多个区域相关的静电吸引力，其中，静电吸引力基于每一个域和一个或多个区域的介电材料而变化。一个或多个区域中的静电吸引力大于域中的静电吸引力，其中，将工件的弯曲区域吸附至夹紧面并且横跨弯曲工件的表面将弯曲工件夹到夹紧面。本发明还提供了具有多区域控制的静电卡盘。

Description

具有多区域控制的静电卡盘
本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201210205957.0、申请日 为2012年06月18日、发明名称为“具有多区域控制的静电卡盘”。
技术领域
本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说涉及静电卡盘。
背景技术
在制造半导体器件中，经常使用静电卡盘(ESC)以在其处理过程中 支撑诸如硅晶圆的工件。在一些系统构架中，机器人被配置成将工件传送 到静电卡盘并传送来自静电卡盘的工件，以在各个处理装置之间传送工件。
通常，通过将电压施加给位于介电层下方的一个或多个电极由工件和 ESC的介电层之间产生的静电吸引力将工件吸附到静电卡盘的表面。
然而，当工件由于其先前处理而弯曲时，传统的静电卡盘通常很难将 工件适当地吸附至静电卡盘的表面以及将工件夹持在静电卡盘的表面上。
发明内容
下面进行了简单概括以提供对本发明的一个或多个方面的基本理解。 该概要不是对本发明的完整描述，并且既不是为了确定本发明的主要或关 键元件，也不是为了界定其范围。相反，本概要的主要目的是以简单的形 式提供本发明的一些理念作为后面更加详细描述的序言。
在一个实施例中，本发明涉及具有多个区域的静电卡盘，其中，与工 件相关的吸引力基于多个区域内的介电材料而变化。
下面的描述和附图详细阐述了本发明的特定示例性方面和实施例。本 发明的特定示例性方面和实施例仅指出利用本发明的原理的各种方式中的 几种。
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一 种静电卡盘，包括：夹紧面，包括介电层，其中，所述介电层包括域和在 所述域中限定的一个或多个区域，其中，所述域包括第一介电材料，而所 述一个或多个区域包括第二介电材料，其中，所述第一介电材料和所述第 二介电材料中的每一种都具有与其相关的不同介电常数；以及一个或多个 电极，与所述介电层相关，其中，提供给所述一个或多个电极的电压被配 置成感生静电吸引力，所述静电吸引力与所述域和所述一个或多个区域中 的每一个相关，并且所述静电吸引力基于所述域和所述一个或多个区域中 的每一个的介电材料而变化。
在该静电卡盘中，所述一个或多个区域中的静电吸引力大于所述域中 的静电吸引力。
在该静电卡盘中，所述一个或多个区域包括：中心区域，与所述夹紧 面的中心相关；和外围区域，与所述夹紧面的外围相关。
在该静电卡盘中，所述中心区域包括通常被所述域围绕的所述第二介 电材料的环。
在该静电卡盘中，所述外围区域包括通常被所述域围绕的所述第二介 电材料的环。
在该静电卡盘中，所述中心区域包括所述第二介电材料的中心圆盘。
在该静电卡盘中，所述中心区域和所述外围区域中的一个或多个包括 所述第二介电材料的多个岛状物。
在该静电卡盘中，所述一个或多个区域包括与所述夹紧面的中心相关 的中心区域，其中，所述中心区域中的静电吸引力大于所述域中的静电吸 引力。
在该静电卡盘中，所述一个或多个区域包括与所述夹紧面的外围相关 的外围区域，其中，所述外围区域中的静电吸引力大于所述域中的静电吸 引力。
在该静电卡盘中，所述一个或多个电极被设置在所述介电层下方。
在该静电卡盘中，所述一个或多个电极被设置在所述介电层内。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系 统，所述静电夹紧系统包括：静电卡盘，包括：夹紧面，包括介电层，其 中，所述介电层包括域和在所述域中限定的一个或多个区域，其中，所述 域包括第一介电材料，而所述一个或多个区域包括第二介电材料，其中， 所述第一介电材料和所述第二介电材料中的每一个都具有与其相关的不同 介电常数；以及一个或多个电极，与所述介电层相关；电源，可操作地连 接至所述一个或多个电极；以及控制器，所述控制器被配置成控制通过电 源提供给所述一个或多个电极的夹紧电压，其中，感生与所述静电卡盘的 所述介电层的所述域和所述一个或多个区域中的每一个相关的静电吸引 力，其中，所述静电吸引力基于所述域和所述一个或多个区域中的每一个 的介电材料而变化，其中，所述一个或多个区域中的静电吸引力大于所述域中的静电吸引力，其中，所述弯曲工件的弯曲区域被吸附至所述静电卡 盘的夹紧面并且横跨所述弯曲工件的表面，所述弯曲工件被夹到所述夹紧 面。
在该静电夹紧系统中，由所述电源提供的单个夹紧电压向所述一个或 多个区域中的弯曲工件提供的静电吸引力比向所述域中的弯曲工件提供的 静电吸引力大。
在该静电夹紧系统中，所述一个或多个区域包括与所述夹紧面的中心 相关的中心区域和与所述夹紧面的外围相关的外围区域。
在该静电夹紧系统中，所述中心区域包括通常被所述域围绕的所述第 二介电材料的环和圆盘中的一种。
在该静电夹紧系统中，，所述外围区域包括通常被所述域围绕的所述 第二介电材料的环。
在该静电夹紧系统中，所述中心区域和所述外围区域中的一个或多个 包括所述第二介电材料的多个岛状物。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个示例性方面的静电卡盘的横截面图。
图2示出了根据本发明的另一个示例性方面的静电卡盘的平面图。
图3示出了根据本发明的又一个示例性方面的另一个示例性静电卡盘 的平面图。
图4A和图4B示出了根据本发明的又一个方面的在静电卡盘上方的示 例性弯曲工件的相应的横截面图。
图5示出了根据本发明的另一个示例性方面的静电夹紧系统 (electrostaticclamping system)的示图。
具体实施方式
本文接合附图进行描述，在整个说明书和全部附图中，相同的标号通 常用于指定相同的元件。并且其中，各个结构不必按比例绘制。在以下描 述中，为了说明的目的，阐述了大量的具体细节以帮助理解。然而，显然， 对本领域的技术人员来说，可以通过较低程度的这些具体细节来实施本文 所描述的一个或多个方面。在其它情况下，以结构图的形式示出了公知的 结构和装置以帮助理解。
现在参考附图，图1示出了本发明的一个方面，其中，提供了用于夹 紧工件102的静电卡盘100。根据一个实例，工件102横跨其表面104弯 曲，其中，弯曲是先前加工工件的结果。例如，在工件的顶面106上形成 的材料薄层(没有示出)通常使工件102以凹进或凸出的方式弯曲。
例如，图1的静电卡盘100包括夹紧面(clamping surface)108，被配 置成与工件102的表面104接触。虽然在图1中并不明显，但是工件102 的表面104和夹紧面108之间的距离110由于上述弯曲所导致的横跨工件 而变化。如此后进一步讨论的并且将在以后的附图中更显著地示出的，不 管距离110的初始变化怎样，该静电卡盘100通常被配置成将工件102夹 到夹紧面108上。
根据一个实例，静电卡盘100包括介电层112，其中，介电层进一步 包括域114和限定在其中的一个或多个区域116。例如，域114由第一介 电材料118组成，并且一个或多个区域116由第二介电材料120组成，其 中，第一介电材料和第二介电材料中的每一种都具有与其相关的不同的介 电常数。
一个或多个电极122与介电层112进一步相关，诸如设置在介电层内 或介电层下方，其中，提供给一个或多个电极的电压被配置成产生与每一 个域114和一个或多个区域116相关的静电吸引力。因此，工件102和静 电卡盘100的夹紧面108之间的静电吸引力基于每一个对应域114的介电 材料118以及一个或多个区域116的介电材料120的成分而变化。根据一 个实例，一个或多个区域116中的静电吸引力大于域114中的静电吸引力。
图2示出了示例性静电卡盘100的平面图，其中，一个或多个区域116 包括与夹紧面的中心126相关的一个或多个中心区域124和与夹紧面的外 围130相关的外围区域128。例如，中心区域124包括一个或多个环132 和通常被域114围绕的第二介电材料120的圆盘(没有示出)。可选地， 如图3所示，中心区域124和外围区域128中的一个或多个包括多个岛状 物(island)133或第二介电材料120的其他图案(没有示出)。应该理解， 中心区域124和外围区域128预期第二介电材料120的任何图案。
因此，一旦将相同的夹紧电压施加给一个或多个电极122，中心区域 124和外围区域128中的静电吸引力就大于域114中的静电吸引力。例如， 如图4A所示，通过使中心区域124中的夹紧力(如箭头136所示)大于剩 余域114中的夹紧力，凸起弯曲的工件134被吸附至夹紧面108，因此， 将整个凸起弯曲的工件吸附至夹紧面。同样地，如图4B所示，通过外围区 域128中的夹紧力(如箭头140所示)大于剩余域114中的夹紧力，将凹 进弯曲的工件138吸附至夹紧面108，因此，将整个凹进弯曲的工件吸附 至夹紧面。
根据另一个实例，在图5中示出了静电夹紧系统200，其中，静电夹 紧系统被配置成夹紧弯曲工件，例如，图4A和图4B中的凸起弯曲的工件 134和/或凹进弯曲的工件138。例如，静电夹紧系统200可以包括图1、图 2、图3、图4A、以及图4B中的静电卡盘100，或横跨表面具有变化的介 电特性的任何其他静电卡盘。例如，图5的系统200进一步包括电源202，其中，例如，电源可操作地连接到图1的静电卡盘100的一个或多个电极 122。如图5所示，控制器204进一步被配置成通过控制电源202来控制提 供给一个或多个电极122的夹紧电压206，其中，产生与上述静电卡盘100 的介电层112的每一个域114和一个或多个区域116相关的静电吸引力。 因此，静电吸引力基于每个域114和一个或多个区域116的介电材料而变化，其中，在一个或多个区域中的静电吸引力大于在域中的静电吸引力。 因此，弯曲工件(例如，图4A和图4B的134和138)的弯曲区域被吸附 至静电卡盘100的夹紧面108，并且因此，横跨弯曲工件的表面104被夹 到夹紧面。例如，电源202提供单个夹紧电压，单个夹紧电压提供给一个 或多个区域中的弯曲工件的静电吸引力大于提供给域中的弯曲工件的静电吸引力。
因此，本发明提供了一种静电卡盘，包括具有介电层的夹紧面，其中， 介电层进一步包括域和其中限定的一个或多个区域。域由第一介电材料组 成，并且一个或多个区域由第二介电层组成，其中，第一介电材料和第二 介电材料中的每一种都具有与其相关的不同的介电常数。一个或多个电极 与介电层相关，例如，被设置在介电层下方或内部，其中，提供给一个或 多个电极的电压被配置成产生与每一个域和一个或多个区域相关的静电吸引力。因此，静电吸引力基于每一个域和一个或多个区域的介电材料横穿 静电卡盘的表面而变化。
因此，在一个实例中，一个或多个区域中的静电吸引力大于域中的静 电吸引力。例如，一个或多个区域包括：与夹紧面的中心相关的中心区域 和与夹紧面的外围相关的外围区域。例如，中心区域包括通常通过域围绕 的第二介电材料的环。在另一个实例中，外围区域包括通常通过域围绕的 第二介电材料的环。在一个可选实例中，中心区域包括第二介电材料的中 心圆盘。在另一个可选实例中，中心区域和外围区域中的一个或多个包括 多个第二介电材料的岛状物。例如，因此中心区域和外围区域中的一个或 多个的静电吸引力大于域中的静电吸引力，其中，有效地向弯曲工件提供 不同的夹紧力并且通常横穿工件的表面将工件夹到静电卡盘的夹紧面。
此外，还提供了夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，将电源可操作 地连接到静电卡盘的一个或多个电极。控制器进一步被配置成通过控制电 源来控制提供给一个或多个电极的夹紧电压，其中，产生与静电卡盘的介 电层的每一个域和一个或多个区域相关的静电吸引力。静电吸引力基于每 一个域和一个或多个区域的介电材料而变化，其中，一个或多个区域中的 静电吸引力大于域中的静电吸引力。因此，弯曲工件的弯曲区域以不同力被吸附至介电层的夹紧面，其中，横跨弯曲工件的表面将弯曲工件夹到夹 紧面。在一个实例中，电源向一个或多个电极提供单个夹紧电压，其中， 提供给一个或多个区域中的弯曲工件的静电吸引力大于提供给域中的弯曲 工件的静电吸引力。
应该理解，尽管在讨论本发明的方法的多个方面期间，在整个说明书 中参考示例性结构，但是不是通过所提出的相应结构来限定这些方法。相 反，这些方法(结构)被视为彼此独立，并且能够独立存在并且可以实施 这些方法而无需考虑图中描述的特定方面中的任一方面。此外，本文所描 述的层可以以任何方式形成，诸如，旋涂、溅射、生长、和/或沉积技术等。
此外，本领域的技术人员基于阅读和理解说明书和附图可以进行等效 替换和/或更改。本发明包括所有这样的更改和替换并且本发明通常不仅现 于此。此外，虽然相对于几个实施例中的仅一个实施例公开了特定特征或 方面，但是这种特征或方面可以与期望的其它实施例的一个或多个其它特 征和/或方面相接合。而且，就本文中使用的术语“包含”、“具有”、“有”、 “拥有”和/或其变体来说，这些术语具有包含的意思(类似于“包含”)。此外，术语“示例性”仅仅是实例，而不是最佳实施例。此外，应该理解， 为了简单和容易理解的目的，相对于彼此以特定的尺寸和/或定向示出了本 发明所描述的特征、层、和/或元件，并且实际的尺寸和/或方向可能与本文 中所示的尺寸和/或定向完全不同。

Claims (14)

1.一种静电卡盘，包括：
夹紧面，包括介电层，其中，所述介电层包括域和在所述域中限定的多个间隔设置的环形区域，其中，所述域包括第一介电材料，而所述多个环形区域包括第二介电材料，其中，所述第一介电材料和所述第二介电材料中的每一种都具有与其相关的不同介电常数；以及
一个或多个电极，与所述介电层相关，其中，提供给所述一个或多个电极的电压被配置成感生静电吸引力，所述静电吸引力与所述域和所述多个环形区域中的每一个相关，并且所述静电吸引力基于所述域和所述多个环形区域中的每一个的介电材料而变化；
其中，所述静电卡盘用于将弯曲的工件吸附至所述夹紧面，所述多个环形区域包括与所述夹紧面的中心相关的中心区域以及与所述夹紧面的外围相关的外围区域，其中，所述中心区域和所述外围区域中的基于所述第二介电材料的静电吸引力均大于所述域中的静电吸引力；
其中，沿着由所述夹紧面的外围到所述夹紧面的中心的方向，所述域与所述环形区域交替布置，以呈现出介电常数不同的所述第一介电材料与所述第二介电材料交替布置。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述多个环形区域中的静电吸引力大于所述域中的静电吸引力。
3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述中心区域包括被所述域围绕的所述第二介电材料的环。
4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述外围区域包括被所述域围绕的所述第二介电材料的环。
5.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述外围区域包括所述第二介电材料的多个岛状物。
6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述一个或多个电极被设置在所述介电层下方。
7.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述一个或多个电极被设置在所述介电层内。
8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中，所述弯曲的工件包括凸起弯曲的工件。
9.一种用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，所述静电夹紧系统包括：
静电卡盘，包括：
夹紧面，包括介电层，其中，所述介电层包括域和在所述域中限定的多个间隔设置的环形区域，其中，所述域包括第一介电材料，而所述多个环形区域包括第二介电材料，其中，所述第一介电材料和所述第二介电材料中的每一个都具有与其相关的不同介电常数；以及
一个或多个电极，与所述介电层相关；
电源，可操作地连接至所述一个或多个电极；以及
控制器，所述控制器被配置成控制通过电源提供给所述一个或多个电极的夹紧电压，其中，感生与所述静电卡盘的所述介电层的所述域和所述多个环形区域中的每一个相关的静电吸引力，其中，所述静电吸引力基于所述域和所述一个或多个环形区域中的每一个的介电材料而变化，其中，所述多个环形区域中的静电吸引力大于所述域中的静电吸引力，其中，所述弯曲工件的弯曲区域被吸附至所述静电卡盘的夹紧面并且横跨所述弯曲工件的表面，所述弯曲工件被夹到所述夹紧面；
其中，所述多个环形区域包括与所述夹紧面的中心相关的中心区域以及与所述夹紧面的外围相关的外围区域，所述中心区域和所述外围区域中的基于所述第二介电材料的静电吸引力均大于所述域中的静电吸引力；
其中，沿着由所述夹紧面的外围到所述夹紧面的中心的方向，所述域与所述环形区域交替布置，以呈现出介电常数不同的所述第一介电材料与所述第二介电材料交替布置。
10.根据权利要求9所述的用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，由所述电源提供的单个夹紧电压向所述多个环形区域中的弯曲工件提供的静电吸引力比向所述域中的弯曲工件提供的静电吸引力大。
11.根据权利要求9所述的用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，所述中心区域包括被所述域围绕的所述第二介电材料的环。
12.根据权利要求9所述的用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，所述外围区域包括被所述域围绕的所述第二介电材料的环。
13.根据权利要求9所述的用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，所述中心区域和所述外围区域中的一个或多个包括所述第二介电材料的多个岛状物。
14.根据权利要求9所述的用于夹紧弯曲工件的静电夹紧系统，其中，所述弯曲工件包括凸起的弯曲工件。
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