CN116325114A - 用于改善工件温度均匀性的混合式高温静电夹具 - Google Patents

用于改善工件温度均匀性的混合式高温静电夹具 Download PDF

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Abstract

热静电夹具具有与工件的中心区域相关联的中心静电部分。中心主体具有夹持表面以及与中心主体相关联的一个或多个电极。一个或多个电极基于通过其中的电流选择性地将工件的至少中心区域静电地夹持到夹持表面。中心主体的一个或多个第一加热器选择性地将中心静电部分加热到第一温度。与工件的周边区域相关联的非静电周边部分具有环绕中心主体的周边主体，周边主体被间隙隔开。周边主体被定位在工件的周边区域的下方。周边部分并不静电地夹持工件的周边区域。周边主体的一个或多个第二加热器选择性地将非静电周边部分加热到第二温度。

Description

用于改善工件温度均匀性的混合式高温静电夹具
相关申请的引用
本申请要求享有于2020年11月11日提交的标题为“Hybrid high-temperatureelectrostatic clamp for improved workpiece temperature uniformity”(用于改善工件温度均匀性的混合式高温静电夹具)的美国临时申请第63/112,538号的优先权，该美国临时申请的全部内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开总体上涉及用于加工工件的工件加工系统和方法，更具体地涉及用于均匀控制离子注入系统中高温热静电夹具上的工件的温度的系统和方法。
背景技术
在半导体加工中，可对工件或半导体晶圆执行诸如离子注入等诸多操作。随着离子注入加工技术的进步，已在工件处实施各种离子注入温度，以求在工件中实现各种注入特性。例如，在传统离子注入加工中，通常考虑三种温度状态：冷注入，其中工件处的加工温度维持在低于室温的温度；热注入，其中工件处的加工温度维持在范围通常为100-600℃的高温；以及所谓的准室温注入，其中工件处的加工温度维持在稍高于室温但低于在高温注入中所使用的温度，准室温注入温度范围通常在50-100℃。
举例而言，热注入变得越来越普遍，其中加工温度通常通过专用高温静电卡盘(ESC)(亦称为加热卡盘)来实现。在注入期间，加热卡盘将工件保持或夹持至其表面。传统的高温ESC例如包括嵌入在夹持表面下方的一组加热器，用于将ESC及工件加热至加工温度(例如，100-600℃)，由此气体界面以传统方式提供从夹持表面到工件的背面的热界面。通常，通过向后面的腔室表面辐射能量来冷却高温ESC。
发明内容
本公开因此提供一种用于在静电夹具上夹持工件并控制工件的温度的系统、装置及方法。相应地，下文呈现本公开的简化概要以便提供对本发明的一些方面的基本理解。此概要并非是对本发明的广泛概述。其既不旨在表明本发明的关键或重要元素，亦不旨在描绘本发明的范围。其目的在于以简化形式呈现本发明的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据本公开的一个方面，提供了一种热静电夹持装置，其中静电夹持构件配置成静电地夹持工件。静电夹持构件例如进一步配置成选择性地对工件的中心区域进行加热。非静电构件例如大体环绕静电夹持构件的周边，其中非静电构件配置成选择性地对工件的周边区域进行加热。此外，非静电构件并未配置成静电地夹持工件。
在一示例中，静电夹持构件限定出中心夹持表面并且包括其中嵌入有一个或多个电极的中心主体。中心主体例如由陶瓷材料构成，其中一个或多个电极配置成基于选择性地通过的电流来选择性地将工件的至少中心区域静电地夹持至中心夹持表面。
静电夹持构件例如进一步包括一个或多个第一加热器，该一个或多个第一加热器配置成选择性地将工件的中心区域加热至第一温度。该一个或多个第一加热器例如包括至少一个电阻加热器。
在一示例中，非静电构件包括大体环绕静电夹持构件的周边主体。例如，周边主体通过间隙与静电夹持构件隔开，借此使得与中心主体和周边主体中的一个或多个的热膨胀和/或收缩相关联的热应力最小化。
在一示例中，当工件的中心区域被静电地夹持至静电夹持构件的中心夹持表面时，周边主体被定位在工件的周边区域下方。非静电构件的顶面例如可与静电夹持构件的中心夹持表面大体上共面，其中非静电构件配置成接触工件的周边区域。在另一示例中，非静电构件的顶面凹陷成低于静电夹持构件的中心夹持表面，其中非静电构件的顶面配置成不接触工件的周边区域。
在又一示例中，非静电构件进一步包括与周边主体相关联的一个或多个第二加热器，其中一个或多个第二加热器配置成选择性地将工件的周边区域加热至第二温度。进一步提供例如控制器，并将其配置成选择性地启用一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器。一个或多个热监测设备例如进一步配置成在工件驻留在中心夹持表面上时确定工件的中心区域及周边区域中的一个或多个的一个或多个温度。一个或多个热监测设备例如可包括一个或多个直接接触式热设备，该一个或多个直接接触式热设备配置成直接接触工件的表面。
控制器例如进一步配置成至少部分地基于所确定的一个或多个温度来选择性地启用一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器。此外，一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器配置成选择性地将工件加热至大约400℃或更高，从而定义出高温静电夹。
静电夹持构件和非静电构件例如包括一种或多种陶瓷。在另一示例中，静电夹持构件和非静电构件由相对于彼此不同的材料构成。例如，静电夹持构件包括陶瓷材料，而非静电构件包括石墨、硅及碳化硅中的一种。在又一示例中，提供一个或多个机械夹具，并将其配置成选择性地接合工件的周边。
根据另一方面，提供一种热静电夹持装置，其中热静电夹具的中心静电部分限定出中心夹持表面，其中该中心静电部分与工件的中心区域相关联。中心静电部分例如包括其上限定出有夹持表面的中心主体，以及与中心主体相关联的一个或多个电极。一个或多个电极配置成至少部分地基于选择性地通过一个或多个电极的电流来将工件的至少中心区域选择性地静电夹持至夹持表面。中心静电部分例如进一步包括与中心主体相关联的一个或多个第一加热器，其中一个或多个第一加热器配置成选择性地将中心静电部分加热至第一温度。
热静电夹具的非静电周边部分例如与工件的周边区域相关联。非静电周边部分包括大体围绕中心主体并且通过间隙与中心主体隔开的周边主体。当工件的中心区域被静电地夹持至夹持表面时，周边主体例如被定位在工件的周边区域下方。周边主体例如并未配置成静电地夹持工件的周边区域。与周边主体相关联的一个或多个第二加热器例如进一步配置成选择性地将非静电周边部分加热至第二温度。第一温度与第二温度例如可相差大于10℃。在另一示例中，第一温度与第二温度例如可相差大于100℃。
在一示例中，一个或多个热监测设备配置成确定与中心主体和周边主体中的一个或多个相关联的一个或多个温度。一个或多个温度例如与工件的表面相关联。在一示例中，一个或多个热监测设备包括一个或多个直接接触式热设备，该一个或多个直接接触式热设备配置成直接接触工件的表面，从而测量工件的表面处的一个或多个温度。一个或多个热监测设备例如可包括热电偶(TC)及电阻温度探测器(RTD)中的一个或多个。
在另一示例中，一个或多个热监测设备包括一个或多个非接触式热设备，该一个或多个非接触式热设备配置成在不直接接触工件的情况下测量工件的一个或多个温度。一个或多个非接触式热设备例如可包括IR传感器和高温计中的一个或多个。在又一示例中，一个或多个热监测设备与中心主体和/或周边主体相关联或被定位在其内，由此一个或多个非接触式热设备配置成监测或推断工件的一个或多个温度。在另一示例中，提供控制器，且将其配置成基于由一个或多个热监测设备所确定的一个或多个温度来选择性地启用一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器。
在一些示例中，中心主体和周边主体包括一种或多种陶瓷或由其构成。在其它示例中，中心主体和周边主体由相对于彼此不同的材料构成。例如，中心主体可包括陶瓷材料(诸如氧化铝、氮化铝、氮化硼及石英中的一个或多个)或由其构成，并且周边主体可包括石墨、硅及碳化硅中的一种或由其构成。
周边主体例如具有凹陷成低于夹持表面的顶面，其中周边主体的顶面配置成不接触工件。在另一示例中，周边主体的外径大于或等于工件的直径。在又一示例中，周边主体的外径小于工件的直径，诸如小于工件的直径大约1-3mm。在又一示例中，周边主体的形状大体与工件的形状吻合。
根据另一示例，一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器配置成选择性地将工件加热至大约150℃或更高。在又一示例中，一个或多个第一加热器和一个或多个第二加热器配置成选择性地将工件加热至大约400℃或更高。可进一步提供一个或多个机械夹具，且将其配置成选择性地接合工件的周边区域以辅助夹持工件的周边。
为了完成前述及相关目的，本公开包括在下文中全面描述且权利要求中特别指出的特征。以下描述及附图详细阐述本发明的某些说明性实施例。这些实施例不过是表明本发明的原理可被采用的各种方式中的一些。本发明的其它目的、优点及新颖特征将结合附图从以下对本发明的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1A是具有中心和周边夹持电极的传统ESC的示意图。
图1B是图1A的ESC的边缘处的温度下降的曲线图。
图2A是具有中心和周边夹持电极以及周边隔热件的另一传统ESC的示意图。
图2B是图2A的ESC的边缘处的温度下降的曲线图。
图3是具有多个隔热件的又一传统ESC的示意图。
图4是根据本公开的一方面的示例性热卡盘的平面图。
图5是根据本公开的一方面的热卡盘的周边部分和中心部分的局部剖面图。
图6示出了根据本公开的一方面的示例性加热离子注入系统的框图。
图7为示出了根据本公开的另一方面的用于工件的温度控制的示例性方法的框图。
具体实施方式
本发明总体上指向工件加工系统及装置，更具体地指向在离子注入系统中使用的热静电夹具(ESC)以及静电夹持系统和方法，其中ESC配置成对其所夹持的工件进行加热以进行离子注入加工。相应地，现在将参考附图对本发明进行描述，其中自始至终相同的附图标记可用于指示相同的元素。应理解，对这些方面的描述仅仅是阐释性的，而不应从限制意义上对其进行解释。在以下描述中，出于解释的目的，阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。
用于高温离子注入的传统静电夹具设计在工件的边缘附近遭受大幅温度下降，这归因于高温操作期间延伸超过加热的ESC的表面的工件的近边缘区域的大量热损失(例如，辐射热损失)。这样的辐射热损失在工件的目标注入物温度超过400℃时会相当大，在此情况下温度增加
Tw 4-Ta 4(1)，
其中Tw是工件在其近边缘区域的温度，Ta是工件的边缘正后方的环境温度。
用于在离子注入中将工件暴露于离子束的ESC的配置通常无法具有延伸超过工件直径的暴露表面。例如，在具有陶瓷夹持表面的ESC中，由于离子束对陶瓷表面的溅射，工件上可能会发生元素污染，从而降低生产良率。此外，具有ESC的这种暴露表面可导致离子束对ESC的潜在损坏，从而导致昂贵的维修或更换，以及高吞吐量终端站中工件置放准确性的潜在问题。
因此，ESC的外径配置成小于工件的直径大约2-15mm，从而提供工件相对于ESC的悬突部。例如，在图1A所示的一种传统夹持系统10中，具有工件直径14(例如，150mm)的工件12以传统方式支撑在具有夹持直径18(例如，大约140mm)的夹持板16上。如此，图1A所示的工件12的悬突部20可造成在高温情况下工件的边缘或周边22或夹持板16的大量热损失，从而导致与工件的周边相关联的急剧温度下降24，如图1B中所示。
在图2A所示的另一示例性传统夹持系统30中，已提供限定出隔热件直径34(例如，大约148mm)的一个或多个隔热件32，以试图使工件12的周边22或夹持板16和夹持板16的周边26的热损失最小化。传统的隔热件直径34通常小于夹持直径18以避免光束照射到一个或多个隔热件32上，但大于工件直径14。然而，这种措施仍然产生与工件12的边缘或周边相关联的显著温度下降36，如图2B中所示。
图3中示出了另一种传统夹持系统40，其中提供了包括多个隔热件44的多级隔热件组件42以进一步提高夹持板44及工件的周边22附近的辐射隔绝温度。然而，这种设计将隔热件42提供为延伸超过工件10的工件直径12，从而由于注入期间因离子束冲击而引起的对隔热件材料的直接注入以及工件上的反溅射原子沉积而增加污染离子注入系统的可能性。多个隔热件42的温度例如通常将高于夹持板44的温度(例如，高于环境温度)。如此，隔热件42具有有限的减少工件10的边缘22附近的温度下降的能力，但在一些情况下不能充分消除温度下降。
使用多区加热器，如图1A和图2A中所示(例如，具有2个区域的加热器)，可使得ESC的较外部的区域(例如，邻近工件的外边缘的区域)中的较高温度能够补偿该区域中的热损失。可看出，较外部的区域的温度应高于较内部的区域的温度至少100℃，以使晶圆边缘附近的温度下降最小化。然而，由于在ESC的表面所引入的热应力，在对工件进行加热的ESC表面(由陶瓷或绝缘材料构成)上可维持的实际温差存在限制因素。例如，ESC的陶瓷内的温度分布/温差可产生冯米塞斯应力(Von Mises stresses)，其中在一项实验中，最大应力从114MPa增加至267MPa。这样的高应力(例如，＞100MPa)存在使ESC中所使用的绝缘陶瓷发生机械故障的重大风险。
本公开因此提供一种静电夹持装置、系统及方法，用于增加遍及工件的加热的ESC中的热均匀性而无需有害地将ESC装置的加热部分延伸超过工件的直径。例如，图4至图5示出了本公开的示例性加热ESC 100，其中通过提供多部件构造(例如，至少2个部件或零件)使加热ESC克服了传统ESC的局限性。例如，加热ESC 100的内部或中心部分102(例如，内部区域)配置成静电地夹持工件104，而周边部分106(例如，外部区域)不具有静电地夹持工件的静电夹持能力，而是由与高温操作(例如，范围为大约100-500℃或更高)大致相容的材料构成。
中心部分102例如包括一个或多个第一加热器108A、108B，而周边部分106包括一个或多个第二加热器110。一个或多个第一加热器108和一个或多个第二加热器110例如可单独地被控制至各种温度，并且可在ESC 100的相应中心部分102和周边部分106内提供各种子区。
与周边部分106相关联的一个或多个第二加热器110例如可被加热至高于与ESC100的中心部分102相关联的一个或多个第一加热器108的温度，以考虑上文所讨论的与工件104的周边112相关联的热损失。
中心部分102例如进一步具有与其相关联的一个或多个夹持电极114，该一个或多个夹持电极与ESC 100的中心部分的材料组合物116一起配置成将工件104静电地夹持至其夹持表面118。
ESC 100的中心部分102和周边部分106中的一个或多个例如可包括一种或多种陶瓷，或由其构成。在非限制性示例中，该一种或多种陶瓷可包括氧化铝、氮化铝、氮化硼和石英中的一个或多个。进一步地，应理解，中心部分102可包括一个或多个限定出中心部分的中心部分构件。同样地，周边部分106可包括一个或多个限定出周边部分的周边部分构件。
在一示例中，ESC 100的周边部分106可包括诸如但不限于以下的材料或由该材料构成：硅(Si)、碳化硅(SiC)、石墨或其它陶瓷(诸如氧化铝、氮化铝、氮化硼、石英等)。周边部分106或外部区域加热材料例如不具有静电夹持电极，但可控制ESC 100的周边部分的温度并设定至显著高于ESC的中心部分102的温度。如此，对ESC的周边区域106的要求的放宽(例如，不具有静电夹持功能)为在ESC 100的周边区域120中进行较高温度操作从而在工件104上实现所期望的温度均匀性提供了大量材料选择，同时保持了ESC 100的ESC直径122小于与工件104相关联的工件直径124。外部区域的温度可保持在与ESC相同的温度，或高于ESC温度至少25℃至＞200℃。
对工件104进行的温度分布建模以及ESC 100的陶瓷中的热应力已表明可通过将周边部分106与中心部分102隔开来使ESC 100的中心部分内的应力最小化。模型中的条件选择为将大于600℃的工件温度作为目标，其中中心部分102(例如，具有静电夹持功能的内部区域)设定为700℃，周边部分106(例如，不具有静电夹持功能的外部区域)保持在840℃，这样在两个区域之间提供显著温差。夹持组件的两个部分中所得温度分布产生低于传统ESC的冯米塞斯应力。上述配置致使在所有中心部分102(例如，陶瓷部分)上维持低于50Mpa的应力，从而降低由热应力所导致的故障风险。与传统ESC截然相反，工件上的所得温度分布进一步提供了在600℃以上的基础工件温度下明显更好的热均匀性。本公开预期进一步改善工件104的边缘或周边120附近的温度下降，其通过将周边或外部区域温度推动或以其它方式优化为略微较高来实现。
本公开的ESC 100的混合设计(例如，静电中心部分和非静电周边部分)因此使得能够利用带有诸如用于提升销的切口、工件拾取点等的极小尖锐特征(例如，应力点)的对称陶瓷中心部分102来简化ESC 100，同时保持中心部分或内部区域中的静电夹持功能，同时使得能够为周边部分106或外部区域提供高温材料的选择，该高温材料不必同时具有使ESC 100正常运转的材料及电气(例如，绝缘)性质。还预期对该设计的进一步改良，诸如通过在周边部分106或环形件中融入多个加热区域(例如，多于一个区域)及相关联的第二加热器110。另外，本公开预期通过与ESC 100的周边部分106相关联的密封环126在工件104与夹持表面118之间融入背面气体冷却。周边部分106与中心部分102例如可进一步被间隙128隔开，使得可进一步最小化其之间的应力。
此外，在另一示例中，本公开预期周边部分106的顶面130定位成略低于与ESC的内部区域的中心部分102和密封环126相关联的夹持表面118。略低的周边部分106例如可使得ESC 100能够更高效地处置并夹持可以是弓形的工件。例如，若工件是以凸面向上(例如，倒置的碗状)提供给ESC 100，则工件104的停留在较低的周边部分106或ESC上的周边边缘120则仍将使得工件较紧密地靠近中心部分102中的夹持表面118，这与弓形工件边缘可停留在边缘密封环上但工件的中心进一步远离夹持表面的传统ESC截然相反。
此外，本公开提供有益地处置并静电地夹持具有反向弓形(例如，凸面向下或直立的碗)的工件，其中工件的近中心表面保持紧密靠近静电夹持表面118。
根据一示例，可提供一个或多个热监测设备130来确定工件或ESC 100的温度。尽管未示出，但该一个或多个热监测设备130例如可配置成直接接触工件的背面。例如，该一个或多个直接接触式热设备130例如包括热电偶(TC)和电阻温度探测器(RTD)中的一个或多个。
根据本公开的又一示例，图6示出了一种示例性加热离子注入系统200，其配置成将工件加热至100-600℃范围内或更高的加工温度。加工温度例如部分地于在离子注入期间支撑工件104的静电夹具100处实现并保持。
根据本公开的各个方面，图2示出了示例性离子注入系统200。本示例中的离子注入系统200包括示例性离子注入装置201，然而亦预期各种其它类型的基于真空的半导体加工系统，诸如等离子体加工系统或其它半导体加工系统。离子注入装置201例如包括端子202、束线组件204及终端站106。
一般而言，端子202中的离子源208耦接至电源210以将掺杂气体电离成多个离子并且形成离子束212。本示例中的离子束212被引导穿过质量分析装置214，并且从孔口216出来射向终端站206。在终端站206中，离子束212轰击工件218(例如，诸如硅晶圆、显示面板等基板)，诸如被选择性地夹持或安装至卡盘220的图4至图5的工件104。图6的卡盘220例如可包括上文所描述的图4至图5的静电夹具(ESC)100，其中卡盘配置成选择性地控制工件218的温度。例如，一旦被嵌入到图6的工件218的晶格中，注入的离子即改变工件的物理和/或化学性质。正因为如此，离子注入被用于半导体设备制作及金属表面加工，以及材料科学研究中的各种应用。
本公开的离子束212可采用任何形式，诸如笔形束或点束、带状束、扫描束，或者在其中离子被引导射向终端站206的任何其它形式，所有这样的形式均预期落在本公开的范围内。
根据一示例性方面，终端站206包括加工室222，诸如真空室224，其中加工环境226与加工室相关联。加工环境226通常存在于加工室222内，且在一示例中，包括由真空源228(例如，真空泵)产生的真空，该真空源耦接至加工室并且配置成大致抽空加工室。
在一示例中，离子注入装置201配置成提供高温离子注入，其中工件218被加热至加工温度(例如，大约100-600℃或更高)。因此，在本示例中，卡盘220包括热卡盘230，其中热卡盘配置成在工件暴露于离子束212之前、期间和/或之后在进一步加热加工室222内的工件的同时支撑并保持工件218。
热卡盘230例如包括静电卡盘，该静电卡盘配置成将工件218加热至远高于周围环境或外部环境232(例如，亦称“大气环境”)的环境或大气温度的加工温度。可进一步提供加热系统234，其中加热系统配置成对热卡盘230进行加热，并进而将驻留在其上的工件218加热至所期望的加工温度。加热系统234例如配置成通过设置在热卡盘230内的一个或多个加热器236选择性地对工件218进行加热。一个或多个加热器236例如可包括一个或多个电阻加热元件。在一替代实施例中，加热系统234包括辐射热源，其中一个或多个加热器236包括配置成选择性地对工件218进行加热的一个或多个卤素灯、发光二极管及红外线热设备。
对于一些高温注入，可允许将工件218“浸泡”在加工环境226的真空内的热卡盘230上，直至达到所期望的温度。替代地，为了增加穿过离子注入系统200的周期，可通过预热装置240在可操作地耦接至加工室222的一个或多个室238A、238B(例如，一个或多个负载锁定室)内对工件进行预加热。预热装置240例如可包括配置成类似于热卡盘230的预热支撑件242。
根据工具架构、工艺以及所期望的吞吐量，可通过预热装置240将工件218预热至第一温度，其中第一温度等于或低于加工温度，从而使得能够在真空室224内的热卡盘230上实现最终热均衡。此情况允许工件218在转移至加工室222期间损失一些热量，其中最终加热至加工温度是在热卡盘230上执行。替代地，工件218可通过预热装置240预热至高于加工温度的第一温度。相应地，第一温度将被优化为使得在转移至加工室222期间工件218的冷却恰好足以使工件在被夹持至热卡盘230上时处于所期望的加工温度。
为了精确地控制和/或加速热响应并且实现用于热转移的附加机构，使工件218的背面与热卡盘230传导连通。该传导连通例如通过热卡盘230与工件218之间受压力控制的气体界面(亦称作为“背面气体”)来实现。背面气体的压力例如通常受热卡盘230的静电力的限制，且通常可保持在5-20托(Torr)的范围内。在一示例中，背面气体界面厚度(例如，工件218与热卡盘130之间的距离)被控制在大约数微米(通常为5-20μm)；如此，在此压力状态下的分子平均自由程变得足够大使得界面厚度将系统推入过渡及分子气体状态。
根据本公开的另一方面，室238B包括冷却装置244，该冷却装置配置成继于离子注入期间被注入离子之后工件218被安置在室238B内时对工件进行冷却。冷却装置244例如可包括冷却工件支撑件246，其中冷却工件支撑件配置成通过热传导主动地对驻留在其上的工件218进行冷却。冷却工件支撑件246例如包括具有从其中穿过的一个或多个冷却通道的冷板，其中穿过冷却通道的冷却流体大致对驻留在冷板表面上的工件218进行冷却。冷却工件支撑件246可包括其它冷却机构，诸如帕耳帖(Peltier)冷却器或本领域技术人员已知的其它冷却机构。
根据另一示例性方面，进一步提供控制器248，其配置成选择性地启动加热系统234、预热装置240及冷却装置中的一个或多个以选择性地加热或冷却分别驻留在其上的工件218。控制器248例如可配置成通过预热装置240对室238A中的工件218进行加热、通过热卡盘230及加热系统234在加工室222中将工件加热至预定温度、通过离子注入装置201将离子注入至工件中、通过冷却装置244对室238B中的工件进行冷却，以及通过一个或多个工件转移装置250A、250B在外部环境232与加工环境226之间选择性地转移工件。
在一示例中，可将工件218进一步递送往返加工室222，使得将工件通过工件转移装置250B在选定的前开式晶圆传送盒(FOUP)252A、252B与室238A、238B之间转移，并且通过工件转移装置250A在室238A、238B与热卡盘230之间转移。控制器248例如进一步配置成通过对工件转移装置250A、250B进行控制在FOUP 252A、252B，室238A、238B以及热卡盘230之间选择性地转移工件。
一个或多个直接接触式热设备212例如可包括一个或多个弹簧负载设备(未示出)，诸如弹簧负载TC，其中一个或多个弹簧负载设备为柔性的，使得工件218在被放置在热卡盘230上时对一个或多个弹簧负载设备施加压力，但具有最小量的接触压力。
在本公开的另一方面，图7示出了用于控制工件的温度的方法300。应注意，虽然示例性方法在本文中被示出和描述为一系列动作或事件，但应理解，本公开不限于所示出的这样的动作或事件的顺序，因为一些步骤可根据本公开以不同顺序和/或与除本文所示出及描述的步骤之外的其它步骤同时发生。另外，可能并不需要所有所示出的步骤来实施根据本公开的方法。此外，应理解，这些方法可与本文所示出及描述的系统以及与未示出的其它系统联合实施。
图7所示方法300例如控制定位在热卡盘上的工件的温度。在动作302中，例如，将工件静电吸引至热卡盘的中心部分。在动作304中，通过选择性地启用与热卡盘相关联的一个或多个加热器来选择性地对热卡盘的夹持表面进行加热，从而选择性地对工件上的一个或多个位置进行加热。在动作306中，当工件驻留在热卡盘的夹持表面上时，通过热监测设备确定工件或ESC的温度，在其中定义所测量的温度。工件的温度的确定可通过使工件的表面直接接触温度测量设备、通过用非接触式热设备测量工件的发射率或温度，或通过两者的组合来实现。在动作308中，基于所测量的温度来选择性地启用一个或多个加热器，从而有利地实现工件本身精准的温度控制。
尽管已针对某一或某些优选实施例示出和描述了本公开，但是很明显其他本领域技术人员在阅读及理解本说明书及附图后将想到等同的变化及修改。特别是，关于由上文所描述部件(组件、设备、电路等)执行的各种功能，除非另有指明，否则用于描述这样的部件的术语(包括对“构件”的提及)旨在对应于执行所描述部件的指定功能的任何部件(即，功能上等同)，即使在结构上不等同于所披露的在本公开的于本文所示的示例性实施例中执行该功能的结构。另外，虽然可能仅就几个实施例中的一个披露了本公开的特定特征，但是如对任何给定或特定应用而言可能是需要的且有利的，可将这种特征与其它实施例的一个或多个其它特征相结合。

Claims (29)

1.一种热静电夹持装置，包括：
静电夹持构件，其配置成静电地夹持工件并且选择性地对所述工件的中心区域进行加热；以及
非静电构件，其大体环绕所述静电夹持构件的周边，其中所述非静电构件配置成选择性地对所述工件的周边区域进行加热，并且其中所述非静电构件并未配置成静电地夹持所述工件。
2.根据权利要求1所述的热静电夹持装置，其中所述静电夹持构件限定出中心夹持表面并且包括其中嵌入有一个或多个电极的中心主体，其中所述一个或多个电极配置成基于选择性地通过的电流来选择性地将所述工件的至少所述中心区域静电地夹持至所述中心夹持表面。
3.根据权利要求2所述的热静电夹持装置，其中所述静电夹持构件进一步包括一个或多个第一加热器，所述一个或多个第一加热器配置成选择性地将所述工件的所述中心区域加热至第一温度。
4.根据权利要求3所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个第一加热器包括至少一个电阻加热器。
5.根据权利要求3所述的热静电夹持装置，其中所述非静电构件包括大体环绕所述静电夹持构件并且通过间隙与所述静电夹持构件隔开的周边主体。
6.根据权利要求5所述的热静电夹持装置，其中当所述工件的所述中心区域被静电地夹持至所述静电夹持构件的所述中心夹持表面时，所述周边主体被定位在所述工件的所述周边区域的下方。
7.根据权利要求5所述的热静电夹持装置，其中所述非静电构件进一步包括一个或多个第二加热器，所述一个或多个第二加热器与所述周边主体相关联并且配置成选择性地将所述工件的所述周边区域加热至第二温度。
8.根据权利要求7所述的热静电夹持装置，进一步包括控制器，所述控制器配置成选择性地启用所述一个或多个第一加热器和所述一个或多个第二加热器。
9.根据权利要求8所述的热静电夹持装置，进一步包括一个或多个热监测设备，所述一个或多个热监测设备配置成当所述工件驻留在所述中心夹持表面上时确定所述工件的所述中心区域和所述周边区域中的一个或多个的一个或多个温度，其中所述控制器配置成至少部分地基于所确定的所述一个或多个温度来选择性地启用所述一个或多个第一加热器和所述一个或多个第二加热器。
10.根据权利要求9所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个热监测设备包括一个或多个直接接触式热设备，所述一个或多个直接接触式热设备配置成直接接触所述工件的表面。
11.根据权利要求7所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个第一加热器和所述一个或多个第二加热器配置成选择性地将所述工件加热至大约400℃或更高。
12.根据权利要求2所述的热静电夹持装置，其中所述非静电构件的顶面与所述静电夹持构件的所述中心夹持表面大体共面，并且其中所述非静电构件配置成接触所述工件的所述周边区域。
13.根据权利要求2所述的热静电夹持装置，其中所述非静电构件的顶面凹陷成低于所述静电夹持构件的所述中心夹持表面，其中所述非静电构件的所述顶面配置成不接触所述工件的所述周边区域。
14.根据权利要求1所述的热静电夹持装置，其中所述静电夹持构件和所述非静电构件包括一种或多种陶瓷。
15.根据权利要求1所述的热静电夹持装置，其中所述静电夹持构件和所述非静电构件由相对于彼此不同的材料构成。
16.根据权利要求1所述的热静电夹持装置，其中所述静电夹持构件包括陶瓷材料，并且所述非静电构件包括石墨、硅及碳化硅中的一种。
17.根据权利要求1所述的热静电夹持装置，进一步包括一个或多个机械夹具，所述一个或多个机械夹配置成选择性地接合所述工件的所述周边。
18.一种热静电夹持装置，包括：
中心静电部分，其限定出中心夹持表面，其中所述中心静电部分与工件的中心区域相关联，并且其中所述中心静电部分包括：
中心主体，其具有在其上限定出的夹持表面；
一个或多个电极，其与所述中心主体相关联，其中所述一个或多个电极配置成至少部分地基于选择性地通过所述一个或多个电极的电流来选择性地将所述工件的至少所述中心区域静电地夹持至所述夹持表面；和
一个或多个第一加热器，其与所述中心主体相关联并且配置成选择性地将所述中心静电部分加热至第一温度；以及
非静电周边部分，其中所述非静电周边部分与所述工件的周边区域相关联，其中所述非静电周边部分包括：
周边主体，其大体环绕所述中心主体并且通过间隙与所述中心主体
隔开，其中当所述工件的所述中心区域被静电地夹持至所述夹持表面时，
所述周边主体被定位在所述工件的所述周边区域的下方，并且其中所述
周边主体并未配置成静电地夹持所述工件的所述周边区域；和
一个或多个第二加热器，其与所述周边主体相关联，并且配置成选择性地将所述非静电周边部分加热至第二温度。
19.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，进一步包括一个或多个热监测设备，所述一个或多个热监测设备配置成确定与所述中心主体和所述周边主体中的一个或多个相关联的一个或多个温度。
20.根据权利要求19所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个温度是在所述工件的表面处，并且其中所述一个或多个热监测设备包括配置成直接接触所述工件的所述表面的一个或多个直接接触式热设备。
21.根据权利要求19所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个热监测设备包括一个或多个非接触式热设备，所述一个或多个非接触式热设备配置成在不直接接触所述工件的情况下测量所述工件的所述一个或多个温度。
22.根据权利要求19所述的热静电夹持装置，进一步包括控制器，所述控制器配置成基于由所述一个或多个热监测设备确定的所述一个或多个温度来选择性地启用所述一个或多个第一加热器和所述一个或多个第二加热器。
23.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述中心主体和所述周边主体包括一种或多种陶瓷。
24.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述中心主体和所述周边主体由相对于彼此不同的材料构成。
25.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述中心主体包括陶瓷材料，并且所述周边主体包括石墨、硅及碳化硅中的一种。
26.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述周边主体具有凹陷成低于所述夹持表面的顶面，其中所述周边主体的所述顶面配置成不接触所述工件。
27.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述周边主体的外径大于或等于所述工件的直径。
28.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，其中所述一个或多个第一加热器和所述一个或多个第二加热器配置成选择性地将所述工件加热至大约400℃或更高。
29.根据权利要求18所述的热静电夹持装置，进一步包括一个或多个机械夹具，所述一个或多个机械夹配置成选择性地接合所述工件的所述周边区域。
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