專利名稱：靜電夾頭的制作方法
靜電夾頭相關申請案本申請案主張2008年5月19日提出申請，名稱為“靜電夾頭(Electrostatic Chuck) ”的美國專利臨時申請案第61/054，259號，及2008年9月5日提出申請，名稱為“靜 電夾頭(Electrostatic Chuck) ”的美國專利臨時申請案第61/094，700號的利益。這些申 請案的全部教示以參考的方式加入本文中。
背景技術：
靜電夾頭用以在制造過程期間固持并支撐一基板，而且不需要以機械方式夾住此 基板就可以從基板上移走熱量。在使用靜電夾頭的期間，基板(例如半導體晶片)的背面 被靜電力固持于此靜電夾頭的表面上?；迮c此靜電夾頭表面中的一個或多個電極被一表 面層所隔開，此表面層的材料覆蓋住電極。在庫倫式夾頭(Coulombic chuck)中，此表面層 是電氣絕緣的，但在Johnsen-Rahbek式靜電夾頭中，此表面層具有微弱的導電性。靜電夾 頭的表面層可以是扁平的，或者具有一個或多個凸起、突出物、或能夠將基板背面與被覆蓋 的電極兩者隔開的其它表面特色部位?？梢酝ㄟ^與凸起的熱接觸傳導及/或與冷卻氣體的 氣體熱傳導作用，而將加工期間傳送至基板上的熱量從基板上移開并傳送至靜電夾頭。一 般來說，將熱量從基板移開，熱接觸傳導比氣體熱傳導更為有效。然而，卻難以控制基板與 凸起之間的接觸量。在微電子元件的制造過程中，由于半導體與內存裝置的幾何形狀變得越來越小， 而晶片、平面顯示器、標線片及其它欲加工的基板的尺寸卻變得越來越大，所以能夠允許的 微粒污染過程的要求就更加嚴格。微粒在靜電夾頭上的影響是特別重要的問題點，因為晶 片必須實際接觸或安裝于夾頭的夾鉗表面上。假如靜電夾頭的安裝表面讓任何微粒物質卡 在安裝表面與基板之間的話，則基板可能會由于此卡入的微粒而產生變形。例如，倘若晶片 的背面以靜電方式被夾緊于一平坦的參考表面，所卡入的微?？赡軙е戮恼娈a生 變形，如此一來將無法平放在一平坦表面上。根據(jù)美國專利第6，835，415號案，其研究結果 顯示在平坦的靜電夾頭上具有一個10微米大的微粒就會使標線片(亦即測試晶片)的 表面移動一英吋或以上的徑向距離。此微粒所引起的位移的真正高度和直徑與許多參數(shù)有 關，這些參數(shù)例如有微粒尺寸、微粒硬度、夾鉗力、及標線片厚度等。在基板加工期間，能夠控制基板溫度、限制基板的最大溫度上升、維持在基板表面 上的溫度均勻性、或上述條件的任何組合等是很重要的。假如由于熱傳效果很差或不均勻 的緣故，導致在基板表面上產生過大的溫度變化，則基板可能會發(fā)生扭曲，且影響制備工藝 的化學作用。與靜電夾頭之間的直接接觸面積越大，則通過接觸熱傳效果所傳送的熱量就 越多。直接接觸的面積大小是基板與靜電夾頭的接觸表面的粗糙度、平坦度及硬度，以及在 接觸表面之間所施加的壓力等因素的函數(shù)。由于接觸表面的特性在每塊基板之間有所差 異，且由于接觸表面的特性會隨時間改變，所以很難在靜電夾頭與基板之間精確地控制熱 接觸傳導。對于減少或消除微電子元件裝置、標線片罩體、及其它這類結構等的損傷，以及將制造產量損失縮減或降至最小等目的來說，控制基板溫度及基板背面上的微粒數(shù)量是很 重要的。靜電夾頭凸起的研磨特性、粗糙凸起的大接觸面積、及靜電夾頭的制造期間研磨 (lapping)與拋光操作的影響，均可能會在使用靜電夾頭的期間產生微粒添加物(particle adders)到基板背面上。

發(fā)明內容
依據(jù)本發(fā)明的一實施例，設有一種靜電夾頭，包含一電極、及一表面層，所述表 面層被所述電極中的一電壓所致動而形成電荷，通過此將一基板靜電夾鉗至所述靜電夾頭 上。表面層包括多個凸起，所述凸起延伸至圍繞所述凸起的部分所述表面層上方的一高度 處，以便在基板的靜電夾鉗期間將所述基板支撐于凸起上。如同就多對相鄰凸起的中心間 距所測量到的，所述凸起在整個表面層上大致等距離隔開。在其它相關的實施例中，這些凸起是以三角形的圖案配置。凸起的高度、接觸面積 及粗糙度的至少其中之一可能會使得在靜電夾持期間基板受熱時，基板的溫度與溫度分布 的至少一性質，大致上被基板、凸起與圍繞凸起的所述部分表面層之間的一空間內的氣體 的氣體熱傳導所控制。超過大約25%、或者超過大約50%、或者超過大約75%的各凸起的 頂部面積可能會在靜電夾持期間接觸基板。大約5000個以下的微粒添加物，或者大約3000 個以下的微粒添加物、或者大約2500個以下的微粒添加物、或者大約1500個以下的微粒添 加物，可能會由于使用靜電夾頭的緣故而沉淀在基板的背面上，使用靜電夾頭包括以下情 形的至少其中之一基板的靜電夾持、基板解除靜電夾持、及在基板上進行制造過程期間實 施靜電夾持。在其它相關實施例中，凸起可以由至少一低應力材料所形成，此低應力材料可 能包含非結晶介電材料及聚晶介電材料的至少其中之一。凸起可能包含具有超過約 IO12Ohm-Cm的電阻率(resistivity)的介電材料，介電材料可能包括硅、硅與至少其它一種 元素的合金、碳化硅、及非化學計量的碳化硅的至少其中之一。而且，凸起可以包含一介電 材料，此介電材料包括氧化鋁與氮化鋁的至少其中之一。凸起可以包含一介電材料，致使 Johnsen-Rahbek作用力或局部混合的Johnsen-Rahbek作用力并不會在靜電夾持期間作用 于基板上。而且，凸起可能包含一柔順的介電材料，且可以包括具有電阻率的介電材料，致 使在靜電夾持期間，通過Johnsen-Rahbek效應，基板可以被固持于靜電夾頭上。在其它相關實施例中，凸起與基板的接觸面積可以包含靜電夾頭的總面積的大約 到10%之間，凸起可以具有大約0. 75mm到大約Imm之間的直徑。多對相鄰凸起之間的中
心間距(center to center distance)可能小于約8mm,或者小于約6mm,或者小于約4mm, 或者小于約2mm。凸起可能包含至少一局部凸起，此局部凸起包含靜電夾頭的一表面結構的 至少一部分，其可能選自氣體通道、頂銷、與接地銷的至少其中之一。凸起的高度可能大致 上等于靜電夾持期間位于基板、凸起與圍繞凸起的所述部分表面層之間的一空間內的氣體 的平均自由路徑。在其它相關實施例中，凸起可能包括一頂表面，由于至少實施一些機器拋光步驟 的緣故，相較于僅以徒手進行拋光的類似凸起來說，此頂表面的表面粗糙度大約減少了 25 %至75 %之間，或者減少了大約50 %。凸起可能包括由至少一些機械拋光步驟而包括修 改過的邊緣幾何形狀，使得比起僅以徒手進行拋光的類似凸起的對應高度來說，凸起的一特征性修圓高度比較小，并且比起僅以徒手進行拋光的類似凸起的對應長度來說，凸起的 一特征性修圓長度比較大。相較于僅以徒手進行拋光的類似凸起來說，特征性修圓高度對 特征性修圓長度的比例減少了大約2至5倍，或者減少了大約3到4倍。少于約5000個微 粒添加物(particle adder)或者少于約2000個微粒添加物，其微粒尺寸范圍等于或大于 0. 16μπι以上，這些微粒添加物可能由于使用靜電夾頭的緣故而沉淀于基板的背面上。而 且，凸起可能包括修改過的邊緣幾何形狀，致使凸起的特征性修圓高度與特征性修圓長度 之間的比例大約介于0. 00407與0. 00306之間，或者介于大約0. 00611與0. 002444之間。在依據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，靜電夾頭的表面層可以包含一電荷控制表面層。 此電荷控制表面層的表面電阻率可能介于lxl08ohms/square到l/lOnohms/square之間， 且可能包含碳化硅組成物。可以通過改變制造碳化硅組成物所用的硅先驅物氣體與碳先驅 物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化硅組成物可以包括碳化硅或非化 學計量(non-stoichiometric)的碳化硅。電荷控制表面層可以包含至少一凸起及一表面 涂覆層，電荷控制表面層通過以下的步驟而形成將碳化硅組成物以地毯覆蓋方式沉淀于 一介電材料上；使用光刻技術在此碳化硅組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子刻蝕 技術移除掉碳化硅組成物層的一些部位，以留下至少一碳化硅組成物凸起。電荷控制表面 層也可以利用以下的步驟而形成使用噴珠或刻蝕法使一介電層產生圖案，以及以電荷控 制表面層順服地涂覆此介電層。此電荷控制表面層可以包含選自由類鉆碳(diamond-like carbon)、非結晶硅、摻有金屬的氧化物、及其等組合所構成的群組的其中一材料。從以下伴隨附圖所作的本發(fā)明較佳實施例的說明中，可以更加清楚了解本發(fā)明， 在圖式中類似的元件符號在所有圖式中用以表示相同的部件。圖式并未按照比例繪制，僅 用以特別強調顯示本發(fā)明的實施例。


圖1是現(xiàn)有技術中彎曲于靜電夾頭表面上的凸起之間的一基板的剖面?zhèn)纫晥D；圖2是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭的剖面圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭的第一層與介電層的剖面圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明的一實施例的靜電夾頭表面上的一個具有輪廓外形的介電凸 起的輪廓檢查儀圖形；圖5A是依據(jù)本發(fā)明的一實施例的靜電夾頭表面上的凸起圖案的示意圖；圖5B是依據(jù)本發(fā)明的一實施例的靜電夾頭上的凸起相對于現(xiàn)有技術凸起的邊緣 負荷來說呈現(xiàn)均勻負荷的陰影示意圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明的一實施例對不同的凸起直徑與中心凸塊間距來說，晶片與靜 電夾頭凸起之間所計算出來的作用力的圖表；圖7是依據(jù)本發(fā)明的一實施例對于不同凸起直徑與中心凸起間距來說所計算出 來的接觸面積的圖表；圖8是依據(jù)本發(fā)明的一實施例具有4mm中心間距與0. 75mm直徑等特色的靜電夾 頭上的凸起的示意圖；圖9A及9B分別是依據(jù)本發(fā)明的一實施例具有與沒有額外的墊片拋光的靜電夾頭 上的凸起的剖面輪廓圖IOA及IOB分別是依據(jù)本發(fā)明的一實施例的圖9A及9B所示的凸起的剖面輪廓 的放大圖；圖11是顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例包括電荷控制表面層的靜電夾頭；圖12是顯示圖11的實施例中的靜電夾頭中的凸起所使用的表面圖案；圖13是圖11的實施例的基板接觸表面的剖面示意圖；圖14顯示依據(jù)本發(fā)明的一實施例用于涂覆圖11中的靜電夾頭的另一變形例，其 中整個順服式地涂覆有電荷控制材料。
具體實施例方式以下，將說明本發(fā)明的一些實例性實施例。本發(fā)明的申請人已經承認在靜電夾持期間基板與靜電夾頭的凸起之間的不均勻 負荷力，乃是使用此夾頭或其使用期間導致微粒沉淀于基板背面上的來源。在夾持期間，凸 起上面的基板的不均勻負荷可能也會導致基板與靜電夾頭之間的接觸熱傳導不一致。當基 板升起而接近凸起中心及/或彎曲于凸起之間時，可能會導致基板與凸起之間的不均勻負 荷力，如此可能引起基板與靜電夾頭之間的作用力分布在凸起的外緣區(qū)域上，而非其整個 表面上。在一些情形中，不均勻的負荷會導致接觸基板的凸起的總面積變小，如此使凸起的 較小面積上產生很高的作用力集中。由于使用靜電夾頭或其使用期間，基板與凸起之間的不均勻負荷力會產生與凸起 有關的微粒。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，通過將靜電夾頭與基板之間的作用力整個分布于凸 起的面積上，且通過在夾頭的整個表面上設有多個等距離隔開的凸起，可以縮減或消除這 些微粒。在依據(jù)本發(fā)明實施例的一靜電夾頭中，凸起的高度、接觸面積與粗糙度，能夠使氣 體熱傳導作用控制基板溫度及基板的溫度分布。依據(jù)本發(fā)明的實施例，每個凸起的面積超 過25%可能會在夾持期間接觸基板。而且，由于基板與凸起之間的不均勻負荷，所以在基板 背面上的微粒數(shù)量可能少于5000個，且在一些情形中可能少于3000個，在其它一些情形中 少于2500個，且甚至在一些情形中會少于1500個。較少數(shù)量的微粒代表基板負荷分布更 為均勻，晶片在凸起中心升高較少，凸起之間晶片彎曲較少，以及凸起與基板之間的接觸作 用力較小，如此會導致與凸起有關的微粒數(shù)量更少。這類的微粒數(shù)量越少，則制造缺陷的數(shù) 量就越少，對于靜電夾頭的氣體密封效果就越好，而且制造產量更高。依據(jù)本發(fā)明的實施例，靜電夾頭設有一表面，在靜電夾頭的整個表面上具有大致 上等距離隔開的凸起，這些凸起接觸所夾持的基板的背面。凸起的間距、高度與接觸面積經 過配置后能夠在處理基板的期間提供可接受的溫度與溫度均勻性。凸起的排列方式能夠 在基板與靜電夾頭之間產生一股固持基板的作用力，并將此作用力分布于所有凸起上，致 使例如與凸起有關的少于3000個微粒會因為此作用力或接觸的緣故而被添加至基板的背 面。凸起是由低應力材料所制成，其能減少由于應力破裂或裂縫所引起的微粒數(shù)量，且減少 通過靜電夾頭氣體密封件所外漏的氣體。靜電夾頭凸起的排列方式可以減少或消除基板與 凸起之間的不均勻負荷，且減少微粒數(shù)量，對整個基板提供更好的溫度控制與均勻性，或者 提供上述優(yōu)點的組合。依據(jù)本發(fā)明的實施例，通過在靜電夾頭的整個表面上所形成的多個凸起，且這些 凸起或其一部分在靜電夾頭的整個表面上是等距離隔開的，所以靜電夾頭能夠使基板與凸起之間具有更均勻的負荷。例如，凸起可以配置成三角形圖案，凸起的接觸面積是靜電夾頭 面積的以上到大約10%以下。凸起的直徑可以是0. 75mm到Imm之間，且可以彼此等距 離隔開8mm以下。這樣的靜電夾頭所固持的晶片可以被完全固持，而不會在凸起之間的區(qū) 域中產生彎曲，而且不會在凸起的中心處升高，通過此可避免產生不想要的微粒。依據(jù)本發(fā) 明的實施例，能減少或消除在與凸起有關的基板背面上的微粒，且在整個基板上提供大致 上均勻的溫度、溫度范圍與溫度分布。依據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過凸起在用于接觸基板背面的靜電夾頭整個表面上 具有相等間距(或大致上均等間距)的凸起，而減少或消除由于基板與靜電夾頭表面之間 的不均勻負荷導致在基板背面所黏著的微粒。凸起在靜電夾頭上的間距與接觸面積可以被 配置成能夠在制造過程期間從基板移除掉可接受的熱量，而且，凸起的間距與接觸面積能 夠在基板與靜電夾頭之間提供固持晶片的作用力，且不會使基板在凸起之間形成彎曲，且 使負荷分布于整個凸起上，通過此減少與基板背面有關的凸起的微粒數(shù)量。圖1是顯示現(xiàn)有技術的基板100在靜電夾頭104的表面103上的突起101、102之 間的彎曲。在靜電力105的壓力影響下，基板100在凸起101、102之間的區(qū)域106會朝向彎 曲，而在凸起101、102的中心區(qū)域107則會升起(為求便于理解，因此在圖1中放大了彎曲 與升起的程度)。由于基板100的彎曲與升起，所以在基板100與凸起的邊緣108、109之間 會產生高接觸作用力，如此一來會產生局部的應力區(qū)域，且產生不想要的微粒，這些微粒的 位置可能與靜電夾頭上的突起101、102的位置及/或特性有關。如圖1所示，在夾持期間， 凸起101、102之間的基板100彎曲，以及在凸起101、102的中心107處基板的可能升高，均 會使突起101、102上產生不均勻的負荷，且在基板背面上引起微粒。相較之下，依據(jù)本發(fā)明的實施例，接觸到被靜電所夾持的基板背面的等距離凸起， 可以減少與基板背面的凸起有關的微粒污染，可以使整個基板產生均勻的溫度，且可以產 生強大的夾持力?？蛇x擇與基板背面接觸的任何凸起的面積，使其減少或消除一個或多個 凸起上的基板升高，減少或消除凸起之間的基板彎曲，使基板在凸起上產生更均勻的負荷 力，且減少與基板凸起之間的不均勻負荷有關的微粒。在本發(fā)明的實施例中，每個凸起的面 積有超過25%以上會在夾持期間接觸基板；在另一實施例中，每個凸起的面積有超過50% 以上會在夾持期間接觸基板；在另一實施例中，每個凸起的面積有超過75%以上會在夾持 期間接觸基板?？梢酝ㄟ^制備期間的基板平坦度、基板背面與凸起有關的微粒數(shù)量減少、或 者在測試基板與凸起上的可移轉標記材料之間的標記，而決定凸起接觸面積的大小。在一 實施例中，凸起大致上是圓柱形，且其頂表面的直徑介于0. 5mm到1. 5mm的范圍內。也可以 使用其它形狀的凸起，只要其具有類似面積即可。依據(jù)本發(fā)明的實施例，這些凸起或其一部分在整個靜電夾頭表面上等距離隔開， 或者大致上等距離隔開，且位于一介電層中的電極上方。凸起之間的間距可以從其中一個 凸起的頂部中心測量到相鄰凸起的頂部中心，此間距可以呈現(xiàn)規(guī)律圖案。例如，在一實施例 中，凸起的間距呈現(xiàn)三角形的圖案，相較于具有正方形圖案的凸起來說，每單位面積可以減 少與被夾持的晶片或其它基底之間的作用力達到20至30%。依據(jù)本發(fā)明的實施例，靠近 氣體通道、頂銷、接地銷或其它表面結構的凸起，可能與其它凸起有所不同，其不同之處在 于一部分凸起被形成為表面結構，而另一部分則從此表面結構延伸出來而成為一局部凸 起。作為替代方式，這樣的一個凸起可以比靜電極夾頭表面上的其它凸起具有更小、更大或不同的形狀。例如，氣體密封件附近的圓柱形凸起可以使一部分的圓柱體被形成為氣體密 封件，而使其另一部分從氣體密封件延伸出去。此外，可以修改氣體通道、頂銷、接地銷與其 它表面結構的位置與尺寸，以提供均勻的凸起間距。而且，此表面結構附近的凸起可以彼此 隔開，致使凸起與表面結構之間的間距與凸起到凸起之間的間距相等或較小。在一實施例 中，凸起的間距可能會小于8mm的中心間距；在另一實施例中，凸起間距可能大約為6mm或 以下的中心間距；在另一實施例中，凸起間距可能大約為4mm或以下的中心間距；在另一實 施例中，凸起間距可能大約為2mm或以下的中心間距，特別是對于直徑為或小于0. 5mm以下 的小型凸起或其等效結構。一般來說，凸起與基板之間的接觸面積大小會影響從基板到凸起的接觸熱傳導， 且也會影響夾持期間基板的彎曲與升起。依據(jù)本發(fā)明的實施例，根據(jù)凸起但扣掉氣體密封 件的幾何面積而定，凸起與基板的接觸面積與靜電夾頭的表面積相比介于到大約10% 的范圍內。由于與冷卻氣體的氣體熱傳導比起接觸熱傳導更加容易控制，所以本發(fā)明另一 實施例的接觸面積介于到大約4%之間；而本發(fā)明另一實施例的接觸面積介于2%到大 約4%之間。根據(jù)美國專利第6，117，246號，使用屬于介電材料的陶瓷所制成的靜電夾頭本 體，此種方式的其中一項缺點在于制造支架的期間，陶瓷材料被「研磨」而產生出相當平 滑的表面。根據(jù)美國專利第6，117，246號，這樣的研磨會產生出黏著于支架表面上的微粒， 且這些微粒很難完全從表面移除。而且，研磨的過程可能會使夾頭本體的表面產生破裂。因 此，當使用夾頭時，由于這些裂縫，因此不斷地產生微粒。而且，根據(jù)美國專利第6，117，246 號，在晶片加工期間，陶瓷材料可能會從晶片的底面磨損晶片氧化物，導致進一步將微粒污 染物引進到加工環(huán)境內。在使用夾頭的期間，或者由于使用夾頭的緣故，微粒會黏著于晶片 底面，且可能會被帶到其它處理室內，或者使此晶片上所制造的電子電路產生缺陷。根據(jù)美 國專利第6，117，246號，在吸附于陶瓷靜電夾頭上之后，晶片背面可能會發(fā)現(xiàn)有幾萬個污 染微粒。相比之下，依據(jù)本發(fā)明的實施例，通過一些導致低應力材料的處理，在一靜電夾頭 上形成多個凸起，如此可抵抗破裂及尺寸變化，通過此將微粒來源降至最小，且使基板在凸 起的面積上產生更均勻的負荷。例如，凸起可以由非結晶薄膜所形成，而此非結晶薄膜可利 用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)而制成。凸起可以由介電材料所形成，例如非結 晶介電材料或聚晶介電材料。介電材料可以通過一個提供低應力材料的工藝而產生圖案， 此種工藝包括反應性離子刻蝕工藝、化學刻蝕工藝、或噴珠工藝?？梢酝ㄟ^沉淀于晶片上 的薄膜，且通過晶片彎曲、X光線繞射、或Raman光譜學決定出其特征，因而測量到介電材料 中的應力。依據(jù)本發(fā)明的實施例，靜電夾頭是庫倫式夾頭，且用于庫倫式夾頭的介電材料具 有約大于IO12Ohm-Cm的電阻率。介電材料可以是硅或硅與其它元素的合金，例如碳化硅 或非化學計量碳化硅組成物。介電材料可以包括鋁，例如氧化鋁或氮化鋁。在本發(fā)明的另 一實施例中，靜電夾頭是Johnsen-Rahbek夾頭。作為另一替代方式，靜電夾頭可能不是 Johnsen-Rahbek夾頭，且可以選擇介電材料，致使Johnsen-Rahbek (JR)作用力或局部混合 Johnsen-Rahbek作用力并未作用于晶片或基板上。一個或多個凸起可以包括一柔順的介電 材料，例如美國專利第6，835，415號案所揭示的任何一種適當柔順材料，所述專利文件在此并入作為參考。在本發(fā)明的一實施例中，用于凸起的介電材料是由碳化硅薄膜所制成，其 具有大約IO8Ohm-Cm的電阻率，或者大約101Qohm/sq的電阻率，以及在小于450MPa范圍中 的內部壓縮薄膜應力，且最好是小于450MPa(沉淀后)。此層碳化硅最好沉淀成具有大約2 至10微米范圍內的厚度。在本發(fā)明的另一實施例中，用于凸起的介電材料是由一電荷控制表面層所制成， 其具有大約108ohm/sq到lO^ohm/sq的電阻率、小于約450MPa的內部壓縮薄膜應力，且最 好是小于450MPa (沉淀后)。此電荷控制層最好沉淀成具有大約0. 1至10微米范圍內的厚 度，或者最好具有大約1至3微米范圍內的厚度。此外，用于凸起的介電材料可以形成有一 低應力材料(例如具有小于約450MI^范圍中的內部壓縮薄膜應力的低應力材料)，且然 后從上面涂覆一層類鉆碳的薄涂層(或者其它具有較高壓縮薄膜應力的材料)，以達到想 要的表面電阻率。依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，介電材料可以是陶瓷或聚合體材料，其電阻率被控制 在大約IO7至IO12Ohm-Cm的范圍內，如此能使晶片或其它工件通過Johnsen-Rahbek作用而 被支撐固持于靜電夾頭上。為了表達本發(fā)明實施例的靜電夾頭的特征，且相互比較這些靜電夾頭，可以使用 將凸起位置與微粒產生關聯(lián)性的技術。一般來說，在使用靜電夾頭的期間，不想要的微粒會 累積于凸起及靜電夾頭的通道表面上，及/或累積于基板背面上。這類不想要的微粒在此 被稱之為「添加物(adder)」或「微粒添加物」?？梢詼y量并比較使用靜電夾頭加工、夾持或 松開的前后的微粒。關聯(lián)性技術可以包括分析靜電夾頭上的凸起位置，以及在基板背面上 已經產生微粒的位置之間的相互關系。根據(jù)凸起位置與微粒位置之間的相互關聯(lián)性程度， 可以決定如何在基板與凸起之間均勻地施加靜電力。一般來說，靜電力的不均勻負荷會在 凸起位置與微粒位置之間產生較接近的關聯(lián)性，然而較均勻的負荷卻會導致缺乏關聯(lián)性。 關聯(lián)性技術可以包括使凸起位置或凸起的特色與以下的因素產生關聯(lián)性微粒的位置、微 粒的數(shù)量與尺寸、微粒尺寸的分布、微粒組成、或其組合?？梢酝ㄟ^基板與靜電夾頭的激光 表面掃描，以及決定在加工、夾持或松開之后所添加的微粒的數(shù)量、尺寸與分布，而檢測出 與凸起產生關聯(lián)的微粒。可以使用基板的重復加工(刻蝕、離子植入與類似工藝)、重復夾 持與松開基板(例如進行一百萬次的夾持/釋放)、突然結束測試、及其它模擬工藝動作， 而估算出靜電夾頭的微粒添加物的數(shù)量。依據(jù)本發(fā)明的實施例，與靜電夾頭凸起有關的基板背面上的微粒數(shù)量，以及基板 與凸起之間由于不均勻負荷力所導致的微粒，對于在沒有冷卻氣體的真空狀態(tài)下夾持60 秒后的直徑為300mm的晶片來說，微粒的數(shù)量可能會小于5000個，在一些情形中會小于 3000個，而在另一個情形下會小于2500個，而在另一個情形下會小于1500個。對于具有 較大或較小表面積的基板來說，例如450mm或200mm的晶片，可以根據(jù)基板面積而以比例方 式調整微粒添加物的數(shù)量。較少數(shù)量的微粒代表在基板與突出之間具有更均勻的負荷力， 更均勻的負荷力可以使基板在凸起中心產生較少的升起，使基板在凸起之間產生較少的彎 曲，在凸起邊緣之間產生較小接觸作用力，以及更一致的熱傳效果。與凸起有關的基板背面 上的微粒數(shù)量越小，則制造缺陷數(shù)量就越小，而制造產量就越高。在本發(fā)明的一實施例中，由于在受到靜電夾持的晶片或基板與靜電夾頭的表面凸 起之間對每個晶片夾持的不均勻負荷力的緣故，導致與凸起有關的總背面微粒數(shù)量有所減少。背面微粒的尺寸與分布可能如下對于0. 12至0. 16微米的微粒尺寸來說，少于800個 添加物；對于0. 16至0. 2微米的微粒尺寸來說，少于500個添加物；對于0. 2至0. 3微米 的微粒尺寸來說，少于500個添加物；對于0. 3至0. 5微米的微粒尺寸來說，少于500個添 加物；對于0. 5至1. 0微米的微粒尺寸來說，少于175個添加物；對于1至2微米的微粒尺 寸來說，少于100個添加物；對于2至5微米的微粒尺寸來說，少于50個添加物；對于5至 10微米的微粒尺寸來說，少于20個添加物；對于在沒有冷卻氣體的真空狀態(tài)下夾持60秒 后直徑為300mm的晶片來說，與凸起有關的這些微粒尺寸范圍內總共減少了沈45個微粒添 加物。根據(jù)本發(fā)明實施例，微粒添加物的總數(shù)量可能小于這些尺寸范圍的一個或多個范圍 的總和。例如，對于0. 5與10微米之間的微粒來說，一個實施例距有以下的微粒分布對于 0. 5至1. 0微米的微粒尺寸，少于175個添加物；對于1至2微米的微粒尺寸，少于100個 添加物；對于2至5微米的微粒尺寸，少于50個添加物；對于5至10微米的微粒尺寸，少于 20個添加物；對于在沒有冷卻氣體的真空狀態(tài)下夾持60秒后直徑為300mm的晶片來說，與 凸起有關的這些微粒尺寸范圍內總共減少了 345個微粒添加物。在另一實例中，分布情形可能如下對于0. 12至0. 16微米的微粒尺寸來說，少于 600個添加物；對于0. 16至0. 2微米的微粒尺寸來說，少于275個添加物；對于0. 2至0. 3 微米的微粒尺寸來說，少于325個添加物；對于0. 3至0. 5微米的微粒尺寸來說，少于450 個添加物；對于0. 5至1. 0微米的微粒尺寸來說，少于300個添加物；對于1至2微米的微 粒尺寸來說，少于120個添加物；對于2至5微米的微粒尺寸來說，少于30個添加物；對于 5至10微米的微粒尺寸來說，少于10個添加物；對于在沒有冷卻氣體的真空狀態(tài)下夾持60 秒后直徑為300mm的晶片來說，與凸起有關的這些微粒尺寸范圍內總共減少了 2110個微粒 添加物。依據(jù)本發(fā)明的實施例，微粒添加物的總數(shù)量可能小于這些尺寸范圍的一個或多個 范圍的總和。例如，對于0. 3至10微米之間的微粒，一個實施例可能具有以下的微粒分布 情形對于0. 3至0. 5微米的微粒尺寸來說，少于450個添加物；對于0. 5至1. 0微米的微 粒尺寸來說，少于300個添加物；對于1至2微米的微粒尺寸來說，少于120個添加物；對于 2至5微米的微粒尺寸來說，少于30個添加物；對于5至10微米的微粒尺寸來說，少于10 個添加物；對于在沒有冷卻氣體的真空狀態(tài)下夾持60秒后直徑為300mm的晶片來說，與凸 起有關的這些微粒尺寸范圍內總共減少了 910個微粒添加物?？梢垣@得背面微粒的其它尺 寸與分布例如，可以獲得直徑大于0. 16微米且少于約5000個微粒添加物；或者可以獲得 直徑大于0. 12微米且少于約5000個微粒添加物。在本發(fā)明的其它實施例中，靜電夾頭的表面層可以包含一電荷控制表面層，此電 荷控制表面層可以具有大約lxl08ohms/square與IxlO11OhmSZiSquare之間的表面電阻率， 且可以包含碳化硅組成物?？梢酝ㄟ^改變制造碳化硅組成物所使用的硅先驅物氣體與碳先 驅物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化硅組成物可以包含碳化硅或非 化學計量碳化硅。電荷控制表面層可以包含至少一凸起與一表面涂覆層，電荷控制表面層 通過以下的步驟而形成將碳化硅組成物層以地毯覆蓋方式沉淀于一介電材料上；使用光 刻技術在此碳化硅組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子刻蝕技術移除掉碳化硅組成 物層的一些部位，而留下至少一碳化硅組成物凸起。電荷控制表面層也可以利用以下的步 驟而形成使用噴珠或刻蝕法使一介電層產生圖案，以及將此介電層上整個一致地涂上電 荷控制表面層。此電荷控制表面層可以包含選自由類鉆碳、非結晶硅、摻有金屬的氧化物、及其組合所構成的群組的其中一材料。在靜電夾頭的技術中，靜電夾頭上接觸基板背面的凸起可以被稱之為平臺、凸 塊、銷、孤島、表面結構與類似結構。依據(jù)本發(fā)明的實施例，靜電夾頭上的凸起其尺寸、間距、 與組成能允許整個基板表面上保持大致均勻的壓力，并且在凸起與基板之間產生大致均勻 的作用力分布。圖2是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭204的剖面圖。凸起201的頂表面接 觸基板200的背面，而且通過基板200的支撐，能夠對與凸起201有關的微粒提供均勻的負 荷與縮減的濃度。凸起201具有多個側壁210，這些側壁被間隙211所隔開。靜電夾頭204 包括其中可能形成有凸起201的介電層212。作為一替代方式，凸起201可能形成于介電 層212的表面上所沉淀的一層或多層材料中。一或多個電極213形成于第一層214內，此 第一層被介電材料212所覆蓋。在第一層214底下的是第一黏著層215、第二層216、選擇 性第二黏著層217、以及接觸例如水的冷卻流體的一底層218。介電層212包括一個形成于 其周圍的氣體密封環(huán)219。加工能量如箭頭220所示被基板所吸收，而能量如箭頭221所示 被移走。圖3是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭304的第一層314與介電層312的剖面圖。 第一層314中的電極313被介電層312所覆蓋。除了氣體密封件319之外，介電層312包 括凸起301。凸起301與介電層312的特性與尺寸包括一通道或間隙表面底部322、一間隙 間距323、一凸起頂表面324、一凸起寬度或區(qū)域325、及一凸起高度326。依據(jù)本發(fā)明的實施例，凸起可能是任何具有規(guī)則形狀或不規(guī)則形狀的立方體或凹 穴，且可能沉淀于任何規(guī)律幾何形狀或其它圖案，只要這些圖案大致上能夠將作用力均勻 分布到基板上，且減少由于基板與凸起之間的不均勻負荷所引起的微粒即可。每個凸起可 以具有一圓柱形側面或者多個側面及一頂面。凸起的邊緣可以如圖2的實施例為正方形， 或者具有協(xié)助將負荷分布于基板與夾頭之間的外形。圖4是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭表面上的一個具有輪廓外形的介電凸起的 輪廓檢查儀圖形。此凸起具有修圓邊緣的外形，其例如可通過機械拋光而制成。在圖4的 實施例中，凸起具有大約500 μ m的直徑，及大約6 μ m的高度，然而也可以使用其它的尺寸。圖5A是依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭表面上的凸起501的圖案的示意圖，其中使 用凸起圖案而減少基板與凸起501之間的作用力?？梢允褂闷骄植甲饔昧Φ耐蛊饒D案， 例如具有三角形或六角形圖案的凸起。要理解文中所使用的「三角形」圖案是打算表示具 有等邊三角形的規(guī)律重復圖案的凸起，致使這些凸起大致上等距離隔開。(這樣的圖案可以 被看成是為六角形，且中央的凸起是位于形成標準六角形的頂點的六個凸起數(shù)組的中心)。 通過增加凸起的直徑427，或者減少凸起501的中心間距428，就可以減少作用力。如圖5A 所示的實施例中，凸起可以等間距的方式排列，其中每個凸起大致上與相鄰的凸起等距離 隔開有一段中心間距尺寸428。由于此間距的緣故，如圖2所示的實施例，基板背面的主要 部分接觸凸起的頂部，其可以包括未顯示的表面粗糙度，且在凸起之間留下一間隙211，此 間隙211用于氦氣或其它背面冷卻用氣體。相較之下，在沒有此凸起間距的情形下，只有一 小部分(10%或以下)的凸起會接觸基板。依據(jù)本發(fā)明的實施例，基板可以接觸到凸起頂表 面積的25%以上。圖5B是靜電夾頭上依據(jù)本發(fā)明實施例的凸起具有均勻負荷與現(xiàn)有技術的凸起的 邊緣負荷之間的差異，陰影部分表示均勻負荷及10%邊緣負荷(并非依照比例繪制)的負荷的相對量。依據(jù)本發(fā)明的實施例，假如表面具有低應力的話，凸起可以是粗糙的或是拋光過 的。例如，可以通過機械拋光方式拋光凸起表面，以減少在粗糙凸起表面上所發(fā)生的高接觸 作用力。依據(jù)本發(fā)明的實施例，凸起可以具有2微米或以下的Ra的峰谷粗糙度(peak to valley roughness)，在一些情形下為0. 2微米或以下的Ra。低表面粗糙度可以在夾持期間 對整個基板提供更均勻的作用力分布。在不會增加應力的條件下，或者不會由于使用靜電 夾頭的緣故而增加與凸起有關的微粒的條件下，通過以研磨劑或鋼珠對表面實施濕式刻蝕 及/或噴珠處理，可以修改表面粗糙度。靜電夾頭的表面精度控制可用以控制凸起與基板 的接觸區(qū)域，且控制由于基板與凸起的直接接觸所引起的熱傳導?？梢酝ㄟ^靜電夾持電壓 的量值，而調整粗糙的表面與基板之間的接觸量。一般來說，在不同的涂覆、刻蝕、光刻技術、及植入工藝的使用期間，半導體晶片、 標線片、太陽能電池、及其它基板或工件可以被一靜電夾頭所支撐。工藝與使用過程可以包 括基板的夾持(吸附)與松開(釋放)，工藝與使用過程可以包括引起添加熱量或產生熱 量的一些過程。在一些工藝中，基板在一真空室內被維持在減壓環(huán)境下，例如在反應性離子 刻蝕(RIE)、等離子體刻蝕、離子光束刻蝕、刻蝕、物理氣相沉積法(PVD)、化學氣相沉積法 (CVD)或其它工藝期間。在使用期間，或者在工藝期間，在夾持步驟中靜電夾頭例如可以固 持住一基板，使其進行涂覆、植入或其它處理，且然后在松開步驟釋放此基板。這些步驟或 動作是可以重復的。在制造集成電路時，牽涉到很多工藝，包括在真空中運用離子光束到半 導體晶片上。這些工藝例如包括離子植入、離子光束銑磨與反應性離子刻蝕。在每個情形 中，在一來源中產生離子光束，且此離子光束朝向一目標基板加速。達到高生產量的一項方 法是使用高電流離子光束，致使可以在相當短的時間內完成植入工藝。然而，高電流離子光 束很可能會產生大量熱能，此熱能可能會導致雜質不受控制地擴散而超過晶片內的規(guī)定界 限，且可能導致具有圖案的光阻層變差。由于在工藝期間使用靜電夾頭的緣故，依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭能夠從基板 移除可接受的熱量。一般來說，在各種半導體工藝中，所產生的熱量被傳送到基板上。在 半導體制造過程中，基板可以是一半導體晶片，其上同時制造出大量裝置。如此能夠在工 藝期間在整個晶片上維持特定的溫度與溫度范圍，或溫度分布?？山邮艿臒崃恳瞥軌蛟?工藝期間使整個晶片產生大致均勻的溫度、溫度范圍或溫度分布。依據(jù)本發(fā)明的實施例， 整個晶片上的溫度分布對于基板溫度來說可能改變士25°C，且基板溫度可以被控制到大約 400°C以下；或者在一些情形下大約為250°C或以下；或者在一些情形下大約為100°C或以 下。依據(jù)本發(fā)明的實施例，此工藝可能會使熱量輸入到基板上，此熱量的范圍可能從Iwatt/ cm2到Swatt/cm2之間?？梢栽谡麄€基板的不同位置上測量溫度與溫度分布，而且整個晶片 的溫度分布可能改變士5°C，或者小于一基板溫度，此基板溫度可以被控制到大約100°C或 以下，或者在一些情形下大約70°C或以下，或者在一些情形下大約10°C或以下。在本發(fā)明 的其它實施例中，此工藝可能會使熱量輸入到基板上，此熱量的范圍可能從大約0. Iwatt/ cm2到大約2watt/Cm2之間。在本發(fā)明的一植入應用情形中，總共的熱負荷可能高達約 1500wattS ( 2w/cm2)，晶片溫度可能從室溫上升至大約70°C，且可能具有+/_15°C的溫度 變化。依據(jù)本發(fā)明的靜電夾頭的其它實施例，可以運用于更大的溫度范圍，例如在每個刻蝕 應用情形下加熱至400°C的夾頭，或者運用至室溫等較低溫的應用情形，且使溫度獲得高度控制(+/-o.orc )0一般來說，在一工藝過程中，靜電夾頭將來自一個被夾住的基板的大部分熱量以 兩種方式散逸第一，通過基板與靜電夾頭介電材料之間的間隙內的冷卻氣體而產生的氣 體熱傳導；以及，第二，通過接觸熱傳導，此乃是在基板靜電夾頭界面之間的表面接觸在整 個微觀與巨觀角度(例如分別為凸起粗糙度與凸起)的直接傳導。靜電夾頭的整體熱傳 效率是每層的熱傳系數(shù)的倒數(shù)總和。假如靜電夾頭表面凸起的接觸表面積增加的話，則難 以控制半導體晶片的溫度到100°c以上，例如在300°C到400°C的溫度范圍內。這是因為半 導體晶片的溫度由于從基板到凸起的接觸熱傳導而引起大幅降低，接觸熱傳導所傳送的熱 量通過夾頭的接觸表面或凸起與基板背面之間的直接接觸面積大小而定。在一靜電夾頭中，背面氣體熱傳導是在基板與夾頭表面之間傳送熱能，可以通過 夾頭本體與晶片之間的氣體原子或分子的熱傳導，而產生傳熱效果。當氣體分子或原子連 同熱能一起離開基板背面并將此熱能傳送至靜電夾頭表面時，便發(fā)生背面氣體傳導。根據(jù) 美國專利第6，839，217號，氣體傳導熱傳作用具有以下的缺點凸起的面積必須在尺寸上 嚴格控制，以配合在所使用的氣體壓力下氣體的平均自由路徑的特征距離。另外，根據(jù)美國 專利第6，839，217號，氣體外漏是真空工藝的一項問題，且可能導致不均勻的冷卻效果，且 由于在外漏區(qū)域中局部氣體集中的緣故而使工藝變差。對于指定的冷卻能力來說，基板與 靜電夾頭之間的氣體壓力可以使晶片產生撓曲，且可能使工藝的完整性及工藝產量變差。在依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭中，凸起的高度最好大約等于或大致等于背面冷 卻所使用的氣體的平均自由路徑。例如，對于在10torr(1333Pa)的背面冷卻氣體來說，平 均自由路徑是5微米，且因此凸起的高度應所述為5微米或大約5微米。平均自由路徑與 氣體壓力、氣體分子直徑、及到達最有效熱傳的溫度有關?？梢钥紤]到工藝溫度、壓力、背面 氣體壓力、及夾持力等因素而改變凸起的高度。在依據(jù)本發(fā)明的一實施例中，凸起的高度大 約為6微米。依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭，可以選擇性地包括氣體入口、氣體通道、及位于整 個夾頭并朝向夾頭周圍的類似元件，以便將冷卻氣體分布到夾頭所固持的基板底面。通道 及/或氣體入口的尺寸、位置與形狀能夠將氣體分布于間隙內，縮小壓力梯度，且促進從晶 片到夾頭之間的熱傳效果。引進到基板與夾頭之間的氣體能夠產生熱傳導，通過此控制晶 片溫度。同時，氣體壓力O至20切1·!·)夠低，而并未嚴重地減少用于固持基板所需的吸引 或夾持力(25至35torr)。依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭，可以在夾頭的邊緣或周圍附近包 括一個或多個如美國專利第6，608，745號所揭露的環(huán)狀元件，這些環(huán)狀元件的高度類似于 凸起的高度，其寬度足以在基板與環(huán)狀元件邊緣之間提供氣體密封件。在一些情形中，可能 繞過氣體密封件的氣體量，在小于1大氣壓的真空室壓力下夾頭與基板之間的氣體壓力小 于 0. 2sccm。依據(jù)本發(fā)明實施例的靜電夾頭，可通過靜電力而將一基板固持在適當位置，此基 板通過一隔離介電層而與一電極分開。一個或多個電極形成于此介電層內，且被一層介電 材料所覆蓋?？梢允┘覦C電壓(用于庫倫式夾頭)到此電極上而產生靜電力，通過此將晶 片夾持到夾頭上。在一些情形中，可以施加交流電或RF功率到電極上(例如，可以用30Hz 的頻率或其它頻率施加交流電；當施加RF功率時，此工率通常僅在濺射或刻蝕系統(tǒng)中，自 行偏壓或DC偏壓的電壓可提供夾持力)。施加到電極上的電壓在靜電夾頭的絕緣層的接觸表面上產生靜電電荷，同時在基板的接觸表面上產生相等但相反的靜電電荷。靜電夾頭 與基板的接觸表面上的靜電電荷在兩者之間產生靜電力，此靜電力使基板緊靠著靜電夾頭 介電層與此靜電夾頭上的任何凸起。可以通過接觸熱傳導與氣體熱傳導，將輸送至基板上 的熱傳送至此間隙的絕緣層，或者以冷卻水進行冷卻的靜電夾頭的通道表面底部。使用時， 支撐于三個頂銷上例如晶片的基板掉落到靜電夾頭的凸起上，且然后打開用于靜電夾頭的 電力或電壓。例如氦氣等冷卻氣體從一壓力控制氣體源通過一系列氣體入口而被引進來， 這些氣體入口可以通過歧管與軟管而連接到一真空泵。也可以使用中央的氣體入口，以允 許氣體壓力在晶片底下更快速地獲得平衡。也可以在晶片處理結束時在晶片準備從夾頭 移開時加速氣體的移除。假如晶片與夾頭之間之間隙很小的話，基于上述目的可能需要額 外的氣體端口。操作時，基板被夾持到夾頭上，閥門被打開，而使例如氦氣等氣體從氣體入 口孔洞被引進到夾頭表面的凸起所支撐的基板表面底下。在工藝結束時，例如在已經實施 離子植入之后，打開閥門，抽出冷卻劑氣體，關掉靜電夾頭的電力，升起頂銷，插入反應器 (effector)，且從夾頭移除掉基板。依據(jù)本發(fā)明實施例，靜電夾頭可以包括頂銷與接地銷?？梢酝ㄟ^類似于靜電夾頭 的邊緣附近的環(huán)狀氣體密封件的方式，在這些銷的周圍形成氣體密封表面。在可能的情形 下，依據(jù)本發(fā)明的實施例，例如通過包括上述的凸起部位，可以形成這些氣體密封結構，以 促進基板與夾頭之間的作用力分布均勻性。與本發(fā)明實施例的靜電夾頭一起運用的基板可以包括半導體晶片，平面顯示器、 太陽能電池、標線片、光罩、及能夠被靜電夾頭所固持住的類似物。不管形狀如何，基板的面 積等于或大于IOOmm直徑的晶片、200mm直徑的晶片、300mm直徑的晶片，或者450mm直徑的晶片。一般來說，靜電夾頭利用吸引力，此作用力類似于電容的兩個板體之間的作用力， 以便將例如晶片的基板固持在適當位置。依據(jù)本發(fā)明的實施例，此夾鉗力可以位于25至 35torr的范圍內，包括在此范圍內的數(shù)值(例如，26torr、33torr及其它)。假如晶片與夾 頭被一絕緣體所隔開，而此絕緣體的介電常數(shù)為ε且厚度為d，且在兩者之間施加電壓V， 則在兩者之間所產生的吸引力F可依照以下公式計算出來
權利要求
1.一種靜電夾頭，其特征在于包含一電極；以及一表面層，所述表面層被所述電極中的一電壓所致動而形成電荷，用以將一基板靜電 夾鉗至所述靜電夾頭上；所述表面層包括多個凸起，所述凸起延伸至圍繞所述凸起的部分 所述表面層上方的一高度處，以便在基板的靜電夾鉗期間將所述基板支撐于所述凸起上， 如同就多對相鄰凸起之間的中心間距所測量到的，所述凸起在整個表面層上大致等距離隔 開。
2.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起是以三角形的圖案配置。
3.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起的高度、接觸面積及粗糙度的 至少其中之一會使得在靜電夾持期間基板受熱時，基板的溫度與溫度分布的至少其中之一 大致上被基板、所述凸起與圍繞所述凸起的所述部分表面層之間的一空間內的氣體的氣體 的熱傳導所控制。
4.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起的頂部面積中大于一比例 的面積會在靜電夾持期間接觸基板，而所述頂部面積的所述比例選自由大約25%、大約 50%、或大約75%所構成的群組。
5.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，由于使用靜電夾頭的緣故，導致小于一 數(shù)量的微粒添加物會沉淀在基板的背面上，使用靜電夾頭包括以下情形的至少其中之一 基板的靜電夾持、基板解除靜電夾持、及在基板上進行制造過程的期間實施靜電夾持；所述 微粒添加物的數(shù)量選自由大約5000個微粒添加物、大約3000個微粒添加物、大約2500個 微粒添加物、或大約1500個微粒添加物所構成的群組。
6.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起是由至少一低應力材料所形成。
7.如權利要求6所述的靜電夾頭，其特征在于，所述低應力材料包含非結晶介電材料 及聚晶介電材料的至少其中之一。
8.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含具有超過大約IO12Ohm-Cm 的電阻率的介電材料。
9.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含一介電材料，所述介電材 料包括硅、硅與至少一其它元素的合金、碳化硅、及非化學計量的碳化硅的至少其中之一。
10.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含一介電材料，所述介電 材料包括氧化鋁與氮化鋁的至少其中之一。
11.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含一介電材料，致使 Johnsen-Rahbek作用力或局部混合的Johnsen-Rahbek作用力并不會在靜電夾持期間作用 于所述基板上。
12.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含一柔順的介電材料。
13.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含一具有電阻率的介電材 料，致使在靜電夾持期間，所述基板通過Johnsen-Rahbek作用被保持于所述靜電夾頭上。
14.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，其中所述凸起與所述基板的接觸面積 包含所述靜電夾頭的總面積的大約到10%之間。
15.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，其中所述凸起具有大約0.75mm到大約Imm之間的直徑。
16.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，多對相鄰凸起之間的中心間距小于約8mm ο
17.如權利要求2所述的靜電夾頭，其特征在于，其中所述凸起具有大約0.75mm到大約 Imm之間的直徑，且其中多對相鄰凸起之間的中心間距小于約8mm。
18.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，多對相鄰凸起之間的中心間距小于一 距離，其中所述距離是選自由大約6mm、大約4mm和大約2mm所構成的群組。
19.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包含至少一局部凸起，所述 局部凸起包含所述靜電夾頭的一表面結構的至少一部分。
20.如權利要求19所述的靜電夾頭，其特征在于，所述表面結構選自一氣體通道、一頂 銷或一接地銷的至少其中之一。
21.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起的高度等于靜電夾持期間位 在所述基板、所述凸起與圍繞所述凸起的所述部分表面層之間的一空間內的氣體的平均自 由路徑。
22.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包括一頂表面，相較于僅以 徒手進行拋光的類似凸起來說，由于實施至少一些機器拋光步驟的緣故，導致所述頂表面 的表面粗糙度計量減少了大約25%至75%之間。
23.如權利要求22所述的靜電夾頭，其特征在于，所述表面粗糙度計量減少了大約 50%。
24.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包括由至少一些機械拋光步 驟所產生的修改過的邊緣幾何形狀，使得比起僅以徒手進行拋光的類似凸起的對應高度來 說，凸起的一個特征性修圓高度比較小，并且比起僅以徒手進行拋光的類似凸起的對應長 度來說，凸起的一個特征性修圓長度大。
25.如權利要求M所述的靜電夾頭，其特征在于，相較于僅以徒手進行拋光的類似凸 起來說，所述特征性修圓高度對所述特征性修圓長度的比例減少了一個倍數(shù)，其中所述倍 數(shù)是選自由大約2至5之間，或大約3到4之間所構成的群組。
26.如權利要求22所述的靜電夾頭，其特征在于，由于使用靜電夾頭的緣故，微粒尺寸 范圍為0. 16 μ m或大于0. 16 μ m的少于約5000個的微粒添加物被沉淀于所述基板的背面 上。
27.如權利要求22所述的靜電夾頭，其特征在于，由于使用靜電夾頭的緣故，微粒尺寸 范圍為0. 16 μ m或大于0. 16 μ m的少于約2000個微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。
28.如權利要求23所述的靜電夾頭，其特征在于，由于使用靜電夾頭的緣故，微粒尺寸 范圍為0. 16 μ m或大于0. 16 μ m的少于約2000個微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。
29.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述凸起包括修改過的邊緣幾何形 狀，致使凸起的一特征性修圓高度與一特征性修圓長度之間的比例等于一指定比例，其中 所述指定比例是選自由大約0. 00407與0. 00306之間，及大約0. 00611與0. 002444之間所 構成的群組。
30.如權利要求1所述的靜電夾頭，其特征在于，所述表面層包含一電荷控制表面層。
31.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層的表面電阻率介于 1 X 108ohms/square 至Ij l/10nohms X square 之間。
32.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層包含一碳化硅 組成物。
33.如權利要求32所述的靜電夾頭，其特征在于，通過改變制造所述碳化硅組成物所 用的硅先驅物氣體與碳先驅物氣體的量，而控制所述電荷控制表面層的表面電阻率。
34.如權利要求32所述的靜電夾頭，其特征在于，所述碳化硅組成物包含碳化硅
35.如權利要求32所述的靜電夾頭，其特征在于，所述碳化硅組成物包含非化學計量 的碳化硅。
36.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層包含至少一凸起及一表面涂鍍層。
37.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層通過以下的步 驟而形成將一碳化硅組成物層以地毯覆蓋方式沉淀于一介電材料上； 使用光刻技術在所述碳化硅組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子刻蝕技術移除掉所述碳化硅組成物層的一些部位，以留下至少一碳化 硅組成物凸起。
38.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層利用以下的步 驟而形成使用噴珠或刻蝕法使一介電層產生圖案；以及 以所述電荷控制表面層順服地涂覆所述介電層。
39.如權利要求30所述的靜電夾頭，其特征在于，所述電荷控制表面層包含選自由類 鉆碳、非結晶硅、摻有金屬的氧化物或其組合所構成的群組中的至少一材料。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明實施例，設有一靜電夾頭，其包括一電極及一表面層，此表面層被電極中的一電壓所致動而形成電荷，通過此將一基板靜電夾鉗至靜電夾頭上。所述表面層包括多個凸起，所述凸起延伸至圍繞所述凸起的部分所述表面層上方的一高度處，以便在基板的靜電夾鉗期間將所述基板支撐于凸起上。如同就多對相鄰凸起之間的中心間距所測量到的，所述凸起在整個表面層上大致等距離隔開。
文檔編號H02N13/00GK102067302SQ200980117047
公開日2011年5月18日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權日2008年5月19日
發(fā)明者理查·A·庫克 申請人:恩特格林斯公司