[發明專利]靜電夾頭

有效

• 申請號: 201310159972.0
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN103236413A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 理查·A·庫克
• 申請（專利權）人: 恩特格林斯公司
• 主分類號: H01L21/687
• 分類號: H01L21/687;H01L21/683;H02N13/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本案為分案申請，其母案的申請號為：200980117047.3，申請日為：2009年5月15日。

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。基板與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。可以通過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，所卡入的微粒可能會導致晶片的正面產生變形，如此一來將無法平放在一平坦表面上。根據美國專利第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)的表面移動一英時或以上的徑向距離。此微粒所引起的位移的真正高度和直徑與許多參數有關，這些參數例如有：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。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。

發明內容

依據本發明的一實施例，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。