專利名稱：用于半導(dǎo)體晶圓處理的高效率靜電夾盤組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及在處理環(huán)境中用于固持(hold)基板的靜電夾盤。
背景技術(shù)：
在基板處理應(yīng)用中，夾盤用以固持基板，以防止在處理期間基板的移動(dòng)或失準(zhǔn) (misalignment)。靜電夾盤使用靜電引力來將基板固持在適當(dāng)?shù)奈恢?。靜電夾盤的使用已獲得廣泛接受，這是因?yàn)殪o電夾盤相比于機(jī)械夾盤及真空夾盤的優(yōu)點(diǎn)，例如，基板中與應(yīng)力相關(guān)的破裂的減少、處理腔室中污染的減少及將基板保持在低真空環(huán)境中的能力。典型的靜電夾盤包括導(dǎo)電電極，該導(dǎo)電電極嵌入電絕緣體內(nèi)部。電壓源使基板相對于電極產(chǎn)生電偏壓。該絕緣體防止電子流經(jīng)該絕緣體而使相反的靜電電荷在基板中及電極中累積。因此，產(chǎn)生了靜電力以將該基板吸引且固持于夾盤上。普通的靜電夾盤為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)使用用于絕緣層的聚酰亞胺來制造，這些絕緣層將銅電極夾在當(dāng)中。聚酰亞胺為熱固性材料，該熱固性材料具有理想的特性，例如高溫穩(wěn)定性(相對于其它有機(jī)聚合物而言)、優(yōu)良的介電行為及優(yōu)良的機(jī)械特性。然而，使用聚酰亞胺以隔絕電極會(huì)限制夾盤在某些基板制造工藝中的使用壽命。聚酰亞胺及類似聚合物對于某些處理氣體及等離子體具有較低的耐蝕性。各種基板處理操作中所用的含氧氣體及等離子體對靜電夾盤上的聚酰亞胺層是特別有害的。在這些工藝期間，絕緣體可受到處理氣體腐蝕，所造成的電極的暴露導(dǎo)致夾盤在處理期間失效且導(dǎo)致整個(gè)基板成本損失較大。此外，當(dāng)基板斷裂或碎裂以形成具有銳緣的碎片時(shí)，基板碎片可能容易刺穿聚酰亞胺膜，從而使夾盤的電極暴露。基板碎片也可能從基板背側(cè)轉(zhuǎn)移至該聚酰亞胺膜。即使絕緣體中僅暴露一個(gè)針孔處的電極也可能在電極與等離子體之間引起電弧，并因而需要替換整個(gè)夾盤。此外，制造上述靜電夾盤的工藝需要使用壓敏或熱敏黏接劑，以及較為費(fèi)力的電路安裝。例如，銅電極電路可被電鍍于聚酰亞胺膜上。在形成電極之后，可使用壓敏或熱敏黏接劑將第二聚酰亞胺膜層黏接于該電極層上。隨后使用壓敏或溫度敏感的酚類黏接劑將多層堆疊件(stack)黏接至夾盤的基底。此工藝不僅復(fù)雜，而且此工藝需要許多步驟并需要延長制造時(shí)間。因此，需要改善的靜電夾盤及制造該靜電夾盤的簡化方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種靜電夾盤組件包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件具有預(yù)成型電極，該預(yù)成型電極嵌入第一介電層與第二介電層之間。該第一介電層可包括聚芳醚酮材料。該聚芳醚酮第一介電層具有暴露的基板支撐表面。第二介電層具有暴露的接合(bond) 表面。在另一實(shí)施例中，該靜電夾盤組件還包括底座，該底座接合至撓性堆疊件的第二介電層的接合表面。接合表面與底座之間的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅(約0. 91公斤) 與約每線性英寸14磅(約6. 35公斤)之間。
在另一實(shí)施例中，一種靜電夾盤組件包括基板支撐底座及撓性堆疊件，該撓性堆疊件用黏接層接合至該基板支撐底座。該黏接層具有剝離強(qiáng)度，該剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅(約0. 91公斤)與約每線性英寸14磅(約6. 35公斤)之間。該撓性堆疊件還包括第一介電層、第二介電層及預(yù)成型薄片電極，該預(yù)成型薄片電極設(shè)置于第一介電層與第二介電層之間。第一介電層及第二介電層可以熱塑方式接合或用黏接劑接合。在另一實(shí)施例中，第一介電層由聚芳醚酮形成。在另一實(shí)施例中，第一介電層由聚芳醚酮形成，而第二介電層由聚酰亞胺形成。在又一實(shí)施例中，一種制造靜電夾盤組件的方法包括以下步驟在聚芳醚酮層與介電層之間置放預(yù)成型薄片電極；將該聚芳醚酮層與該介電層接合在一起；用等離子體處理該介電層的表面；將該經(jīng)等離子體處理的介電層接合至基板支撐底座。該介電層與該基板支撐底座之間的接合具有剝離強(qiáng)度，該剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅(約0. 91公斤) 與約每線性英寸14磅(約6. 35公斤)之間。


通過參考本發(fā)明的實(shí)施例(這些實(shí)施例中的一些被圖示于附圖中)，可以對上文簡述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，以詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征。然而應(yīng)注意，這些附圖僅以舉例方式圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，不應(yīng)認(rèn)為對本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它同等有效的實(shí)施例。圖IA為根據(jù)本發(fā)明的靜電夾盤組件的實(shí)施例的示意性截面圖。圖IB為圖IA中的靜電夾盤組件的分解示意性截面圖。圖IC為圖IA中的靜電夾盤的基板容納表面的一部分的放大示意性截面圖。圖2為示例性處理腔室的示意性截面圖，在該示例性處理腔室中可利用靜電夾盤組件。圖3為示例性集群工具的示意性俯視平面圖，在該示例性集群工具中可利用示例性處理腔室。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明大致而言提供一種用于將基板固持在處理容積中的高效率靜電夾盤組件。 該高效率靜電夾盤組件包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件接合至基板支撐底座。該撓性堆疊件包括電極，該電極設(shè)置在兩個(gè)介電層之間。尤其是，該撓性堆疊件的至少頂部或第一介電層可以是聚芳醚酮(polyaryletherketone)，例如，該聚芳醚酮為標(biāo)準(zhǔn)級或高純度級，在該標(biāo)準(zhǔn)級或高純度級聚芳醚酮中存在極低含量的金屬離子。與目前用于靜電夾盤的聚酰亞胺或其它聚合物膜相比，聚芳醚酮具有極佳的耐磨性、耐高溫性、耐等離子體性、耐化學(xué)腐蝕性、電穩(wěn)定性及強(qiáng)度。此外，該撓性堆疊件可在第一介電層的基板支撐表面上具有毛面修整 (matte finish)，以提供諸如在靜電夾盤的整個(gè)表面上改善溫度分布的優(yōu)點(diǎn)。該撓性堆疊件的非基板支撐側(cè)可以受到等離子體處理，該等離子體處理提供所要的表面修整，隨后使用黏接劑將該撓性堆疊件接合至底座，從而與傳統(tǒng)的聚合物靜電夾盤相比產(chǎn)生更為優(yōu)越的接合強(qiáng)度及熱導(dǎo)率。靜電夾盤的電極可以是預(yù)成型薄片電極，該預(yù)成型薄片電極實(shí)現(xiàn)更均勻的厚度控制，因此該預(yù)成型薄片電極實(shí)現(xiàn)更優(yōu)良的夾持效能，該預(yù)成型薄片電極還增加了制造的便利。圖IA為根據(jù)本發(fā)明的靜電夾盤組件100的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖。靜電夾盤組件100包括至少一個(gè)撓性堆疊件112。靜電夾盤組件100也可以包括基板支撐底座110， 使用層黏接劑108(例如丙烯酸、環(huán)氧樹脂、氯丁橡膠或其它適合的黏接劑)層把基板支撐底座110接合至撓性堆疊件112。撓性堆疊件112包括介電部件120，介電部件120具有嵌入式電極122。電極122可以被預(yù)成型或電沉積于介電部件120中的一者上。電極122可預(yù)先配置成各種幾何結(jié)構(gòu)，且電極122可以是單極性的或雙極性的。介電部件120可以包括至少第一介電層1 及第二介電層114，第二介電層114具有電極122，電極122設(shè)置在第一介電層1 與第二介電層114之間。在一個(gè)實(shí)施例中，第一介電層IM接合至基板支撐底座110，且第一介電層IM具有電極122，電極122設(shè)置于第一介電層IM上。第二介電層114設(shè)置在電極122及第一介電層124的頂部?？墒褂灭そ觿⒌谝唤殡妼覫M與第二介電層114接合在一起，藉此將電極122夾在第一介電層IM與第二介電層114之間。或者，可將第一介電層1 與第二介電層114以熱塑方式接合在一起，以將電極122夾在第一介電層1 與第二介電層114之間。第一介電層IM及第二介電層114中的每一者可具有介于約25 μ m至約75 μ m之間的厚度。層124、層114中的每一者的厚度可以被選擇來使特定應(yīng)用的熱導(dǎo)率及夾持要求最優(yōu)化。介電層124、介電層114可以各自包括單一層的材料；或者，根據(jù)需要，介電層124、 介電層114中的一者或兩者可以包括多個(gè)層的材料?；逯蔚鬃?10可以是底座(pedestal)，該底座由用于等離子體處理腔室的公知材料(例如鋁或不銹鋼)形成?；逯蔚鬃?10可以包括開孔111，導(dǎo)電延伸116可以延伸穿過開孔111以提供電接觸表面118，功率可以經(jīng)由電接觸表面118而被連接至電極 122。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電延伸116是電極122的組成部分，S卩，導(dǎo)電延伸116、電極122為單一的一體組件，該組件使子組件的數(shù)目最小化、確保穩(wěn)健的電連接性、降低成本且簡化組件。導(dǎo)電延伸116可以黏接至支撐底座110的底部?；蛘?，導(dǎo)電延伸116可以與電極122分離，且導(dǎo)電延伸116可硬焊至電極122，或?qū)щ娧由?16可以用其它方式電連接至電極122。 可以將約200伏特至約3，000伏特的范圍的高電壓施加至電極122，以產(chǎn)生絕緣介電膜的極化，從而在第二介電層114的基板支撐表面132上產(chǎn)生靜電，以使得基板由該靜電的庫侖力吸引并固持于支撐底座110上?；逯蔚鬃?10可以包括導(dǎo)管113，導(dǎo)管113設(shè)置于基板支撐底座110中，熱傳送流體可流經(jīng)導(dǎo)管113，以幫助控制基板的溫度。為了給被固持至第一介電層124的基板支撐表面132的基板提供改善的熱傳送， 可以把熱傳送氣體經(jīng)由導(dǎo)管1 饋送至第一介電層124的表面。導(dǎo)管1 可以通向氣體引導(dǎo)通道(未示出)，這些氣體引導(dǎo)通道形成于第一介電層IM的基板支撐表面132中。這些通道可采取各種幾何形式。熱傳送氣體可在基板的處理期間經(jīng)由導(dǎo)管1 饋送至氣體引導(dǎo)通道。撓性堆疊件112的第一介電層IM及第二介電層114可以由介電膜或薄片制造。 在其它實(shí)施例中，撓性堆疊件112的第一介電層IM及第二介電層114中的一者或兩者可通過旋轉(zhuǎn)沉積(spin d印osition)、噴霧沉積或其它適合的沉積工藝來制造。在一個(gè)實(shí)施例中，撓性堆疊件112的第一介電層IM及第二介電層114中的一者或兩者可以由高純度的熱塑性膜(例如聚芳醚酮)形成。用于撓性堆疊件112的第一介電層IM和/或第二介電層114的聚芳醚酮膜可以是標(biāo)準(zhǔn)級聚芳醚酮或高純度級聚芳醚酮，在該標(biāo)準(zhǔn)級聚芳醚酮或高純度級聚芳醚酮中存在極低含量的金屬離子。在此上下文中，“高純度”被定義為以下金屬中的每一者含量不大于百萬分之一鋁、銻、砷、鋇、鈹、鉍、硼、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、 鉿、銦、鐵、鉛、鋰、汞、鎂、錳、鉬、鎳、鈮、磷、鉀、銣、鈧、硒、硅、銀、鈉、鍶、硫、鉭、碲、鉈、錫、 鈦、鎢、釩、釔、鋅和鋯。在一個(gè)實(shí)施例中，第一介電層1 及第二介電層114中的至少一者由聚酰亞胺或其它適合的熱塑性膜，而非高純度聚芳醚酮制造。例如，第一介電層IM可以由高純度聚芳醚酮制造，而第二介電層114可以由聚酰亞胺制造。在又一實(shí)施例中，第一介電層1 包括高純度聚芳醚酮，且第一介電層124以旋轉(zhuǎn)或噴霧方式沉積在電極122及第二介電層114上，其中第二介電層114由聚酰亞胺制造。撓性堆疊件112具有至少第一介電層124，第一介電層124由高純度聚芳醚酮制造，與僅由聚酰亞胺膜制造的傳統(tǒng)靜電夾盤相比，撓性堆疊件112具有極佳的機(jī)械強(qiáng)度及抗穿刺性(puncture resistance)。如先前所述，基板粒子可能從晶圓(wafer)的背側(cè)或從晶圓斷裂處遷移至撓性堆疊件112的表面。第一介電層124的穿刺可能在腔室中引起電極 122與等離子體之間的電弧。因此，對于至少第一介電層IM而言，使用高純度聚芳醚酮從而提供防止基板粒子穿刺的保護(hù)，來顯著地延長撓性堆疊件112的壽命。此外，至少部分地由高純度聚芳醚酮制造的撓性堆疊件112具有極佳的耐高溫性，例如對于具有超過攝氏200度的溫度的處理環(huán)境。由高純度聚芳醚酮制造的撓性堆疊件112還顯示出對于較大范圍的化學(xué)環(huán)境(包括堿金屬、芳香烴、醇、加氫化的烴)的極佳的耐化學(xué)性。高純度聚芳醚酮還具有極佳的耐等離子體性。例如，具有100%的氧氣(O2)的預(yù)清潔蝕刻等離子體在10. 3cm2薄片上執(zhí)行的等離子體蝕刻的100小時(shí)內(nèi)，可造成少于0. 14g/ cm2的質(zhì)量損失。該特征使得在不需要開啟腔室且將腔室暴露于污染物的情況下，就能對撓性堆疊件112的基板支撐表面132進(jìn)行預(yù)處理和清潔以使夾持參數(shù)最優(yōu)化；而對于清潔由聚酰亞胺膜建構(gòu)的靜電夾盤的基板支撐表面而言，則需要開啟腔室并將腔室暴露于污染物。高純度聚芳醚酮也可以抵抗若干強(qiáng)腐蝕性氣體。舉例而言，撓性堆疊件112可用于具有腐蝕性氣體的處理環(huán)境，這些氣體例如氯氣(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、四氟甲烷(CF4) 及三氟甲烷(CHF3),而不需要額外的保護(hù)罩。此特征使撓性堆疊件112能夠用于延長腔室清潔工藝之間的時(shí)間，從而與使用完全由聚酰亞胺膜建構(gòu)的靜電夾盤相比能夠使系統(tǒng)的可工作時(shí)間更長。在第一介電層124由高純度聚芳醚酮制造而第二介電層114由聚酰亞胺制造的實(shí)施例中，撓性堆疊件112有以下性能優(yōu)點(diǎn)使聚芳醚酮暴露于基板及等離子體，以實(shí)現(xiàn)改善的處理結(jié)果并增加使用壽命，同時(shí)聚酰亞胺材料還提供了節(jié)省成本以及對于支撐底座110 改善的黏接性，該聚酰亞胺材料設(shè)置于基板支撐底座110與電極122之間。與傳統(tǒng)的聚酰亞胺膜相比，圖IA的撓性堆疊件112還由于高純度聚芳醚酮的使用而使制造簡單且容易。在形成第一介電層1 及第二介電層114中的至少一者時(shí)使用高純度聚芳醚酮的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)椴牧系臒崴苄蕴卣?，在一些?shí)施例中，該熱塑性特征促進(jìn)第一介電層124以熱塑方式接合至第二介電層114。如上所述，電極122可以被預(yù)成型或電沉積于介電部件120中的一者上，且電極122的厚度可介于約5 μ m與約40 μ m之間。使用電極122的預(yù)成型薄片的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是便于制造且便于減少缺陷。例如，預(yù)成型電極122可以以更均勻的方式制造，且預(yù)成型電極122 可以更易于檢查，從而降低生產(chǎn)成本且提高質(zhì)量。此外，電鍍銅電路可能具有高達(dá)22%的非均勻性，且這些電鍍銅電路可能需要在電極形成之前，將種晶層(seed layer，例如鈦種晶層)沉積于介電部件120上。這種非均勻性對完成的靜電夾盤的性能(即固持力)具有有害效果。此外，種晶層中未由電極122所覆蓋的部分提高了弧電位。相反，使用電極122的預(yù)成型薄片對于各個(gè)撓性堆疊件提供非常一致的厚度，從而與公知靜電夾盤相比，對于各個(gè)夾持性能產(chǎn)生優(yōu)越的均勻性。圖IB為夾盤組件100的分解截面圖。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電極122(例如銅電極)經(jīng)預(yù)成型，且將電極122嵌入第一介電層124與第二介電層114之間以產(chǎn)生撓性堆疊件112。電極122可以是預(yù)成型的導(dǎo)電薄片(即膜)，例如銅片。在一個(gè)實(shí)施例中，電極 122是經(jīng)預(yù)成型的導(dǎo)電銅片，該導(dǎo)電銅片電沉積于釋放襯墊(release liner)上。使用電極 122的薄片產(chǎn)生電極，該電極具有厚度均勻性，該厚度均勻性顯著高于使用電鍍層或金屬篩網(wǎng)可達(dá)成的厚度均勻性，該電鍍層或金屬篩網(wǎng)用于公知靜電夾盤。此外，使用電極122的薄片允許該電極具有厚度，該厚度顯著大于使用電鍍層可實(shí)現(xiàn)的厚度。在一個(gè)實(shí)例中，電極 122可由銅片形成，該銅片具有在約5 μ m與約40 μ m之間選擇的厚度。該厚度均勻性可低于約10%。因此，由于與現(xiàn)有技術(shù)的公知靜電夾盤相比而增加的表面均勻性，本發(fā)明的電極 122提供在整個(gè)靜電夾盤組件100上更均勻的基板固持力。此外，由于電極122的增加的平坦性及厚度均勻性，與現(xiàn)有技術(shù)的靜電夾盤相比，靜電夾盤的耐電弧性得以改善。此外，通過將現(xiàn)有技術(shù)的電鍍步驟消除，根據(jù)本發(fā)明的靜電夾盤降低了腔室受到電鍍工藝期間使用的材料(例如鈦等)污染的可能性。電極122可被接合至撓性堆疊件112的第一介電層IM和/或第二介電層114。在一個(gè)實(shí)施例中，使用熱量及壓力將電極122直接熔合至撓性堆疊件112的第二介電層114。 在利用預(yù)成型電極122時(shí)，將電極122直接熔合至撓性堆疊件112的第二介電層114不像現(xiàn)有靜電夾盤組件中那樣需要在平板電極與介電層之間設(shè)置銅的種晶層。銅的種晶層的這種消除在產(chǎn)生更穩(wěn)健接合的同時(shí)，還降低了成本及制造復(fù)雜性，這種更穩(wěn)健接合不易遭受可導(dǎo)致較差性能的分層及破壞。黏接劑150用以將第一介電層IM接合至第二介電層114，以形成撓性堆疊件 112。如上所述，撓性堆疊件112也可以替代性地被加熱和加壓而以熱塑方式將第一介電層 1 接合至第二介電層114，以形成撓性堆疊件112。在一個(gè)實(shí)施例中，黏接劑150可以是丙烯酸、環(huán)氧樹脂或氯丁橡膠黏接劑。在另一實(shí)施例中，黏接劑150為光學(xué)透明黏接劑，例如透明的丙烯酸黏接劑。也可利用其它適合的光學(xué)透明黏接劑。光學(xué)透明黏接劑的使用促進(jìn)了對于黏接劑150內(nèi)部雜質(zhì)及污染物經(jīng)改善的檢查，黏接劑150內(nèi)部的這些雜質(zhì)及污染物可能助長較差的接合和/或較差的熱傳送效能。因此，光學(xué)透明黏接劑150提供了更穩(wěn)健的靜電夾盤組件100，不同的夾盤之間變化較小。此外，由于第一介電層IM是透明的，故光學(xué)透明黏接劑150的使用使得能夠在撓性堆疊件112的層124、層114已被接合之后對電極 122進(jìn)行檢查。在一個(gè)實(shí)施例中，黏接劑150具有介于約0. 5 μ m至約2. 0 μ m之間的厚度。在接合工藝之前、期間或之后的任一者，撓性堆疊件112的基板支撐表面132可經(jīng)處理，以提供所要的表面粗糙度或該處的毛面修整?；蛘?，基板支撐表面132可具有光面修整(glossy finish)。在撓性堆疊件112的基板支撐表面132上使用毛面修整會(huì)產(chǎn)生優(yōu)于公知聚合物靜電夾盤的若干優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)槊嫘拚械募夥逶诨逯伪砻?32上方延伸，所以基板支撐于這些尖峰頂部，從而使得與基板的接觸面積減少，并使來自導(dǎo)管1 的熱傳送氣體能夠在整個(gè)基板表面上有更好的溫度分布。此外，基板與撓性堆疊件112的基板支撐表面132之間的接觸面積減少使得對于基板和/或處理?xiàng)l件的靈敏度較小。例如， 相比于具有公知表面修整的靜電夾盤，撓性堆疊件112更不易遭受磨損及粒子穿刺。圖IC 為撓性堆疊件112的基板支撐表面132的示意性放大截面圖。如圖IC所示，基板支撐表面 132可以具有多個(gè)尖峰或凸形134，尖峰或凸形134設(shè)置在整個(gè)基板支撐表面132上。凸形 134從基板支撐表面132向上延伸距離(d)，且凸形134由間隙136彼此分離。底座容納表面138界定于撓性堆疊件112的第二介電層114上，底座容納表面138 可被處理以提供所要的表面修整，來增強(qiáng)撓性堆疊件112與支撐底座110之間的接合強(qiáng)度。 在一個(gè)實(shí)例中，底座容納表面138通過使用等離子體蝕刻來處理，該等離子體由氧氣或腐蝕性氣體(例如，02、CF4)產(chǎn)生。等離子體處理提供底座容納表面138上的表面修整，底座容納表面138具有增加的表面面積，以接合至支撐底座110。舉例而言，已發(fā)現(xiàn)等離子體處理使底座容納表面138中的尖峰每平方微米增加了至少200%。此外，已發(fā)現(xiàn)等離子體處理使底座容納表面138中的尖峰的輪廓改變成更圓的輪廓。底座容納表面138上的尖峰數(shù)目的增加及尖峰圓形輪廓的增加的兩者皆使對于支撐底座110的黏接力增加，支撐底座110 的表面粗糙度維持在小于63Ra。實(shí)際上，已發(fā)現(xiàn)將底座容納表面138處理成所要的表面光度引起撓性堆疊件112與支撐底座110之間的接合或剝離強(qiáng)度顯著增加，如隨后所述。預(yù)期表面處理可使用其它技術(shù)來完成。亦已發(fā)現(xiàn)對表面進(jìn)行等離子體處理引起雜質(zhì)的移除， 雜質(zhì)的移除進(jìn)一步增強(qiáng)了第二介電層114的底座容納表面與支撐底座110之間的接合。在對底座容納表面138進(jìn)行處理之后，使用黏接劑108將撓性堆疊件112接合至支撐底座110。在一個(gè)實(shí)例中，黏接劑108為丙烯酸、環(huán)氧樹脂或氯丁橡膠黏接劑。在另一實(shí)施例中，黏接劑108為光學(xué)透明黏接劑，例如，透明的丙烯酸黏接劑?？衫闷渌m合的光學(xué)透明黏接劑。光學(xué)透明黏接劑的使用促進(jìn)對于黏接劑108內(nèi)部雜質(zhì)及污染物經(jīng)改善的檢查，黏接劑108內(nèi)部的這些雜質(zhì)及污染物可助長較差的接合和/或較差的熱傳送效能。 因此，光學(xué)透明黏接劑108的使用提供更穩(wěn)健的靜電夾盤組件100，更穩(wěn)健的靜電夾盤組件 100具有較少的夾持對夾持的變化。黏接劑108的使用(黏接劑108與傳統(tǒng)上用于靜電夾盤接合工藝的酚類黏接劑不同)允許使用增加的黏接劑厚度，從而產(chǎn)生增加的接合或剝離強(qiáng)度，而無需犧牲熱導(dǎo)率，該熱導(dǎo)率對于維持撓性堆疊件112的均勻的橫向溫度分布而言是十分重要的。例如，黏接劑108可以介于約0.5密耳與約1密耳之間的厚度來使用。此外，已發(fā)現(xiàn)等離子體處理底座容納表面138與使用黏接劑108的組合，產(chǎn)生基板支撐底座 110與撓性堆疊件112之間的剝離強(qiáng)度，該剝離強(qiáng)度的數(shù)量級大于公知聚合物靜電夾盤的剝離強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)例中，使用丙烯酸黏接劑108時(shí)，撓性堆疊件112與基板支撐底座110 之間的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅(約0.91公斤)與約每線性英寸14磅(約6. 35 公斤)之間。因此，不像使用聚酰亞胺層時(shí)那樣對于安裝電極電路及經(jīng)由壓敏或熱敏黏接劑黏接這些層有要求。因此，可簡化本發(fā)明的撓性堆疊件112的實(shí)施例的制造工藝，從而與傳統(tǒng)的用聚酰亞胺膜制造的夾盤組件相比提供了更可靠和可重復(fù)的夾盤組件，同時(shí)改善了產(chǎn)量。此外，與公知靜電夾盤組件相比，可顯著簡化整修本發(fā)明的夾盤組件100的工藝。 在一個(gè)實(shí)施例中，使用等離子體工藝(例如氧等離子體工藝)將所使用的撓性堆疊件112 從支撐底座110移除。支撐底座110隨后諸如通過以下處理中的一個(gè)或更多個(gè)處理來清潔使用腐蝕性氣體或等離子體的處理、使用酸性溶液的處理、使用堿性溶液的處理、珠粒噴擊，或用于清潔等離子體處理腔室零件的另一公知工藝。支撐底座110的頂表面可通過機(jī)械加工及添加涂層(例如陶瓷或轉(zhuǎn)化涂層(例如陽極化))來重修表面，以修復(fù)該頂表面，而容納新的撓性堆疊件112。接著，制備新的撓性堆疊件112，并對表面進(jìn)行如上所述的處理。隨后，如上所述，使用黏接劑108將撓性堆疊件112接合至經(jīng)清潔的基板支撐底座 110。圖2圖示例性處理腔室200的示意性截面圖，在示例性處理腔室200中可利用靜電夾盤組件100。所圖示的示例性處理腔室可適合于等離子體蝕刻。然而，本發(fā)明的靜電夾盤組件100可用于其它腔室，這些其它腔室執(zhí)行其它工藝，例如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積及離子轟擊。處理腔室200大致具有側(cè)壁235、頂板245及底部250，靜電夾盤組件100可置于底部250上。靜電夾盤組件100支撐且保持基板225，如先前所述。氣體可通過氣體供應(yīng)器 280而引入處理腔室200中，氣體供應(yīng)器280具有多個(gè)噴嘴觀5，噴嘴285從處理氣源283 饋入。穿過噴嘴285的氣流可通過一個(gè)或更多個(gè)氣閥284來控制。可通過將電磁能量(例如射頻(RF)或微波能量)耦合至氣體而激發(fā)該氣體，以形成等離子體。在處理腔室200中 (如圖2中所示)，可通過將來自天線電源供應(yīng)器四0的RF電壓施加至電感器天線295而以感應(yīng)方式激發(fā)該氣體，電感器天線295鄰近于處理腔室200的頂板M5。視需要，可通過將來自電極電壓供應(yīng)器210的RF電壓施加至靜電夾盤組件100的電極122，且以電的方式使外層頂板245接地，而以電容方式激發(fā)該氣體?；?25的溫度可經(jīng)由熱傳送氣體來控制，該熱傳送氣體通過熱傳送氣源230來供應(yīng)。廢氣及副產(chǎn)物可經(jīng)由排氣系統(tǒng)220而從處理腔室200排出，排氣系統(tǒng)220可以包括真空泵212及節(jié)流閥215。圖3為示例性集群工具(cluster tool) 300的示意性俯視平面圖，在示例性集群工具300中可利用示例性處理腔室200。處理腔室200可附接至集群工具300，集群工具 300含有且提供用于處理腔室200的電氣、配管及其它支持功能。集群工具300可具有在不中斷真空且不將基板暴露于集群工具300外部的濕氣或其它污染物的情況下，在集群工具300的處理腔室200-204之間移送基板225的能力。集群工具300包括移送室205，移送室205耦接至負(fù)載鎖定室206及處理腔室200-204。負(fù)載鎖定室206允許基板225在系統(tǒng)外部的周圍環(huán)境與移送室205及處理腔室200-204內(nèi)部的真空環(huán)境之間移送。負(fù)載鎖定室 206可包括一個(gè)或更多個(gè)可抽氣區(qū)域，這一個(gè)或更多個(gè)可抽氣區(qū)域固持一個(gè)或更多個(gè)基板 225。在將基板225輸入至集群工具300期間，將這些可抽氣區(qū)域抽真空；在將基板225從集群工具300輸出期間，將這些可抽氣區(qū)域通氣。移送室205可以具有移送機(jī)器人207，移送機(jī)器人207設(shè)置于移送室205中，移送機(jī)器人207適合于在負(fù)載鎖定室206與處理腔室 200-204之間移送基板225。盡管圖3中圖示了五個(gè)處理腔室，但是集群工具300可具有任何適合數(shù)目的處理腔室?？傊?，提供了一種高效率靜電夾盤組件，該高效率靜電夾盤組件包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件具有預(yù)成型電極，該預(yù)成型電極嵌入高純度熱塑性膜的兩個(gè)層之間。具體而言，至少第一介電層由高純度熱塑性膜(例如高純度聚芳醚酮，該高純度聚芳醚酮中存在極低含量的金屬離子)制造，該第一介電層包括基板支撐表面。與目前用于靜電夾盤的聚酰亞胺或其它聚合物膜相比，高純度聚芳醚酮具有極佳的耐磨性、耐高溫性、耐等離子體性、耐化學(xué)腐蝕性、電穩(wěn)定性及強(qiáng)度。此外，該撓性堆疊件的一些實(shí)施例可在基板支撐表面上具有毛面修整，以提供諸如在夾盤的整個(gè)表面上經(jīng)改善的溫度分布的優(yōu)點(diǎn)。該撓性堆疊件的非基板支撐側(cè)或底座容納側(cè)可以等離子體處理，該等離子體處理提供所要的表面修整，隨后使用黏接劑將該撓性堆疊件接合至底座，從而產(chǎn)生與傳統(tǒng)的聚合物靜電夾盤相比而更為優(yōu)越的接合強(qiáng)度。可利用可選的平板電極來簡化構(gòu)造，同時(shí)改善溫度均勻性使不同夾盤間變化較小。 盡管上述內(nèi)容針對的是本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它及更多實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來決定。
權(quán)利要求
1.一種靜電夾盤組件，包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件包括第一介電層，該第一介電層包括聚芳醚酮，具有基板支撐表面；第二介電層，該第二介電層具有接合表面，該第一介電層接合至該第二介電層；以及預(yù)成型薄片電極，該預(yù)成型薄片電極設(shè)置于該第一介電層與該第二介電層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該聚芳醚酮包括高純度聚芳醚酮材料，該高純度聚芳醚酮材料中以下金屬中的任一者含量不大于百萬分之一鋁、銻、砷、鋇、鈹、鉍、 硼、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、鉿、銦、鐵、鉛、鋰、汞、鎂、錳、鉬、鎳、鈮、磷、鉀、銣、鈧、硒、硅、 銀、鈉、鍶、硫、鉭、碲、鉈、錫、鈦、鎢、釩、釔、鋅、鋯。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該電極為銅片，該銅片的厚度介于約5μ m 及約40 μ m之間。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層的該基板支撐表面具有毛面修整或光面修整。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，還包括底座，該底座接合至該第二介電層的該接合表面，其中，該接合表面與該底座之間的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅與約每線性英寸14磅之間。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電夾盤組件，還包括黏接層，該黏接層的厚度介于約0. 5密耳與約1密耳之間，該黏接層將該底座接合至該第二介電層的該接合表面，其中，該黏接層包括丙烯酸或環(huán)氧樹脂黏接劑。
7.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該第二介電層由聚酰亞胺制造。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層以熱塑方式接合至該第二介電層。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層由噴霧沉積的聚芳醚酮制造。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電夾盤組件，還包括光學(xué)透明的黏接劑，該光學(xué)透明的黏接劑將該第一介電層接合至該第二介電層。
11.如權(quán)利要求10所述的靜電夾盤組件，其中，該電極熔合至該第二介電層。
12.一種靜電夾盤組件，包括基板支撐底座；第一介電層，由黏接層接合至該基板支撐底座，其中，該黏接層具有的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅與約每線性英寸14磅之間；第二介電層；以及薄片電極，該薄片電極設(shè)置于該第一介電層與該第二介電層之間，其中，該第一介電層及該第二介電層接合在一起。
13.如權(quán)利要求12所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層由聚芳醚酮制造并具有第一表面和第二表面，該第二表面與該第一表面相對，其中，該第一表面具有毛面修整，該第二表面接合至該第二介電層。
14.如權(quán)利要求13所述的靜電夾盤組件，其中，該薄片電極為銅片，該銅片的厚度介于約4 μ m與約40 μ m之間，厚度均勻性小于約10%。
15.如權(quán)利要求14所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層包括高純度聚芳醚酮，該高純度聚芳醚酮中以下金屬中的每一者含量小于百萬分之一鋁、銻、砷、鋇、鈹、鉍、硼、鎘、 鈣、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、鉿、銦、鐵、鉛、鋰、汞、鎂、錳、鉬、鎳、鈮、磷、鉀、銣、鈧、硒、硅、銀、鈉、 鍶、硫、鉭、碲、鉈、錫、鈦、鎢、釩、釔、鋅、鋯。
16.如權(quán)利要求14所述的靜電夾盤組件，還包括光學(xué)透明的黏接劑，該光學(xué)透明的黏接劑將該第一介電層接合至該第二介電層。
17.如權(quán)利要求16所述的靜電夾盤組件，其中，該電極熔合至該第二介電層。
18.如權(quán)利要求17所述的靜電夾盤組件，其中，該第二介電層包括聚酰亞胺，該第一介電層包括標(biāo)準(zhǔn)級或高純度級的聚芳醚酮。
19.一種靜電夾盤組件，包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件包括第一介電層，該第一介電層包括聚芳醚酮，具有基板支撐表面；第二介電層，該第二介電層具有接合表面，該第一介電層接合至該第二介電層；以及電極，該電極電沉積于該第一介電層與該第二介電層之間。
20.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，其中，該聚芳醚酮包括高純度聚芳醚酮材料， 該高純度聚芳醚酮材料中以下金屬中的任一者含量不大于百萬分之一鋁、銻、砷、鋇、鈹、 鉍、硼、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、鉿、銦、鐵、鉛、鋰、汞、鎂、錳、鉬、鎳、鈮、磷、鉀、銣、鈧、硒、 硅、銀、鈉、鍶、硫、鉭、碲、鉈、錫、鈦、鎢、釩、釔、鋅、鋯。
21.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層的該基板支撐表面具有毛面修整或光面修整。
22.如權(quán)利要求21所述的靜電夾盤組件，還包括底座，該底座接合至該第二介電層的該接合表面，其中，該接合表面與該底座之間的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅與約每線性英寸14磅之間。
23.如權(quán)利要求22所述的靜電夾盤組件，還包括黏接層，該黏接層的厚度介于約0. 5密耳與約1密耳之間，該黏接層將該底座接合至該第二介電層的該接合表面，其中，該黏接層包括丙烯酸或環(huán)氧樹脂黏接劑。
24.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，其中，該第二介電層由聚酰亞胺制造。
25.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層以熱塑方式接合至該第二介電層。
26.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，其中，該第一介電層由噴霧沉積的聚芳醚酮制造。
27.如權(quán)利要求19所述的靜電夾盤組件，還包括光學(xué)透明的黏接劑，該光學(xué)透明的黏接劑將該第一介電層接合至該第二介電層。
28.—種制造靜電夾盤組件的方法，包括以下步驟把預(yù)成型薄片電極置放在聚芳醚酮層與另一介電層之間；把該聚芳醚酮層與該介電層接合在一起以形成撓性堆疊件；對該介電層的一表面進(jìn)行等離子體處理；以及把該介電層接合至基板支撐底座，該接合具有的剝離強(qiáng)度介于約每線性英寸2磅與約每線性英寸14磅之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體晶圓處理的高效率靜電夾盤組件，大體上提供了高效率的靜電夾盤，該夾盤包括撓性堆疊件，該撓性堆疊件具有設(shè)置于介電材料的兩個(gè)層之間的電極。這些層中的至少一個(gè)層是標(biāo)準(zhǔn)的或高純度的熱塑性膜。該撓性堆疊件可以在基板支撐表面上具有毛面修整以提供諸如在該夾盤的整個(gè)表面上改善的溫度分布的優(yōu)點(diǎn)。該撓性堆疊件的非基板支撐側(cè)或底座容納側(cè)可以受到等離子體處理，該等離子體處理提供所要的表面修整，隨后用丙烯酸或環(huán)氧樹脂黏接劑將該撓性堆疊件接合至底座，從而產(chǎn)生與傳統(tǒng)的聚合物靜電夾盤相比而更為優(yōu)越的接合強(qiáng)度。該電極可以是釋放襯墊上的薄片電極，該薄片電極實(shí)現(xiàn)了制造的便利。
文檔編號H01L21/67GK102543813SQ201110339410
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者丹尼爾·馬丁, 帕德瑪·戈帕拉克里氏南, 莫妮卡·阿格沃, 阿施施·布特那格爾 申請人:應(yīng)用材料公司