[發明專利]具有改善粒子性能的晶片接觸表面突部輪廓

有效

• 申請號: 201780015129.1
• 申請日: 2017-02-02
• 公開（公告）號: CN108780773B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 林奕寬;C·瓦爾德弗里德;J·M·格拉斯科歐
• 申請（專利權）人: 恩特格里斯公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 顧晨昕

本發明涉及一種具有整體非弧形頂表面狀突部的靜電吸盤，所述突部具有與橢圓的部分類似的邊緣表面。所述突部的結構導致由所支撐襯底與所述吸盤之間的交互生成的微粒材料減少。通過改善所述突部表面的平滑化及平坦化來達成降低刮擦、打磨、磨損及微粒生成的水平。

背景技術

廣泛使用襯底支撐吸盤來支撐半導體處理系統內的襯底。在例如高溫物理氣相沉積(PVD)及反應性離子蝕刻(RIE)的高溫半導體處理系統中使用的特定類型的吸盤是陶瓷靜電吸盤。在處理期間使用這些吸盤來將半導體晶片或其它工件保持在靜止位置中。此類靜電吸盤包含嵌入在陶瓷吸盤主體內的一或多個電極。

靜電吸盤在制造過程期間固持并支撐襯底且還在不機械地夾箝襯底的情況下從襯底移除熱。靜電吸盤具有包含陶瓷基座中的電極及靜電吸盤的表面層的結構，靜電吸盤的表面層由電極中的電壓激活以形成將襯底靜電地夾箝到靜電吸盤的電荷。靜電吸盤可進一步包含由支撐襯底遠離表面層的陶瓷材料制成的多個突部或凸部。在使用靜電吸盤期間，例如半導體晶片的襯底的背側通過靜電力固持到靜電吸盤的面。通過覆蓋電極的材料的表面層，襯底與靜電吸盤的面中的一或多個電極分離。在庫侖(Coulombic)吸盤中，表面層是電絕緣的，而在約翰遜-拉貝克(Johnsen-Rahbek)靜電吸盤中，表面層是弱導電的。通過與突部進行接觸熱傳導及/或通過用冷卻氣體進行氣體熱傳導，可將在處理期間傳遞到襯底的熱移離襯底且轉移到靜電吸盤。在從襯底移除熱時，接觸熱傳導通常比氣體熱傳導更有效。然而，可能難以控制襯底與突部之間的接觸量。

半導體制造操作要求晶片表面盡可能干凈。使用由陶瓷材料制造的吸盤主體的一個缺點是：在制造支撐件期間，陶瓷材料經“研磨”而產生相對平滑表面。此類研磨產生可附著到支撐件的表面的粒子。從表面完全移除這些粒子是非常困難的。另外，研磨過程可能會使吸盤主體的表面斷裂。因此，隨著使用吸盤，通過這些斷裂可不斷地產生粒子。而且，在晶片處理期間，陶瓷材料可從晶片的底側磨除晶片氧化物，從而導致微粒污染物進一步引入到處理環境。在使用吸盤期間，粒子自身可附著到晶片的底側且載送到其它處理腔室或在晶片上制造的電路中引起缺陷。已發現，在陶瓷靜電吸盤上保持之后可在給定晶片的背側上發現數萬個污染物粒子。

1985年12月24日發表的日本專利申請案第60-261377號揭示了一種具有浮凸支撐表面的陶瓷靜電吸盤。浮凸會減少接觸晶片的陶瓷支撐件的表面積。因此，減少了轉移到晶片的污染物粒子的數目。然而，此類浮凸表面維持陶瓷材料與晶片的底側之間的一定程度的接觸。因此，盡管污染減少，但仍會大量存在。

持續需要在最小化在晶片接觸表面上支撐襯底時可產生且附著到襯底的底側的污染物粒子的量的晶片接觸表面，例如在夾箝比如靜電吸盤的襯底及在處理期間支撐襯底的其它物品時使用的晶片接觸表面。

發明內容

發明者在大量實驗及建模之后已發現，在裝夾期間襯底與晶片接觸表面的突部之間的交互可導致法向力與剪切力的組合被施加在突部上。已發現，在夾箝期間，與具有所修改邊緣的平頂突部相比，更大量的法向應力及剪切應力被施加在圓形或弧形突部上。已進一步發現，襯底與圓形或弧形突部之間的裝夾力的剪切分量可與突部材料的微晶結構交互以損壞突部、襯底或兩者且產生粒子。在弧形或圓形突部中這個問題可最大，其中形成突部的材料的微晶基本上垂直于吸盤的晶片接觸表面層而對齊。

晶片接觸表面的版本及尤其是具有本文中所描述的晶片接觸表面的靜電吸盤包括或包含延伸到高于靜電吸盤的表面層的突部，所述突部在裝夾期間支撐襯底。盡管在本說明書及權利要求書中使用術語突部，但術語臺面、處置器表面、凸塊、浮凸、凸部或類似術語可與突部互換地使用。另外，用于突部的邊緣表面結構及材料也可用于其它靜電吸盤表面構件，包含但不限于提升銷密封件及氣體密封環。