專利名稱：靜電夾頭的制作方法
靜電夾頭本案為分案申請，其母案的申請?zhí)枮?200980117047.3，申請日為:2009年5月15日。
相關(guān)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(ElectrostaticChuck)”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(shù)：
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(dǎo)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(dǎo)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?qū)⒒灞趁媾c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(dǎo)及/或與冷卻氣體的氣體熱傳導(dǎo)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(dǎo)比氣體熱傳導(dǎo)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(dǎo)體與內(nèi)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(zhì)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(chǎn)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(dǎo)致晶片的正面產(chǎn)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(jié)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(shù)有關(guān)，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(dǎo)致在基板表面上產(chǎn)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(xué)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(dǎo)。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(jié)構(gòu)等的損傷，以及將制造產(chǎn)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(chǎn)生微粒添加物(particleadders)到基板背面上。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的一實施例，設(shè)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?fù)蛊鸬闹行拈g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(guān)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(zhì)，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(nèi)的氣體的氣體熱傳導(dǎo)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(guān)實施例中，凸起可以由至少一低應(yīng)力材料所形成，此低應(yīng)力材料可能包含:非結(jié)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1012ohm-cm的電阻 率(resistivity)的介電材料,介電材料可能包括娃、娃與至少其它一種元素的合金、碳化硅、及非化學(xué)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(yīng),基板可以被固持于靜電夾頭上。在其它相關(guān)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I %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?fù)蛊鹬g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2_。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(jié)構(gòu)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(nèi)的氣體的平均自由路徑。在其它相關(guān)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(yīng)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(yīng)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0.16 μ m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/10nohms/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(qū)物氣體與碳先驅(qū)物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化娃組成物可以包括碳化娃或非化學(xué)計量(non-stoichiometric)的碳化娃。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(shù)在此碳化硅組成物層上產(chǎn)生圖案；以及利用反應(yīng)性離子刻蝕技術(shù)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(chǎn)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-likecarbon)、非結(jié)晶娃、摻有金屬的氧化物、及其等組合所構(gòu)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(diào)顯示本發(fā)明的實施例。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)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(shù)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；圖1OA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(jīng)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(dǎo)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(dǎo)致基板與靜電夾頭之間的接觸熱傳導(dǎo)不一致。當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)生與凸起有關(guān)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(shè)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(dǎo)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(dǎo)致與凸起有關(guān)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(chǎn)量更高。依據(jù)本發(fā)明的實施例，靜電夾頭設(shè)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(jīng)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(chǎn)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(guān)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(yīng)力材料所制成，其能減少由于應(yīng)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1%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8_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(chǎn)生彎曲，而且不會在凸起的中心處升高，通過此可避免產(chǎn)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(guān)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(dǎo)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(guān)的凸起的微粒數(shù)量。圖1是顯示現(xiàn)有技術(shù)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(chǎn)生高接觸作用力，如此一來會產(chǎn)生局部的應(yīng)力區(qū)域，且產(chǎn)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(guān)。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(chǎn)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(guān)的微粒污染，可以使整個基板產(chǎn)生均勻的溫度，且可以產(chǎn)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(chǎn)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(guān)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(guān)的微粒數(shù)量減少、或者在測試基板與凸起上的可移轉(zhuǎn)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(nèi)。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?fù)蛊鸬捻敳恐行?，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，而另一部分則從此表面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的位置與尺寸，以提供均勻的凸起間距。而且，此表面結(jié)構(gòu)附近的凸起可以彼此隔開，致使凸起與表面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(dǎo)，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1%到大約10%的范圍內(nèi)。由于與冷卻氣體的氣體熱傳導(dǎo)比起接觸熱傳導(dǎo)更加容易控制，所以本發(fā)明另一實施例的接觸面積介于1%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(chǎn)生出相當(dāng)平滑的表面。根據(jù)美國專利第6，117，246號，這樣的研磨會產(chǎn)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(chǎn)生破裂。因此，當(dāng)使用夾頭時，由于這些裂縫，因此不斷地產(chǎn)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(dǎo)致進一步將微粒污染物引進到加工環(huán)境內(nèi)。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(nèi)，或者使此晶片上所制造的電子電路產(chǎn)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(dǎo)致低應(yīng)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(chǎn)生更均勻的負荷。例如，凸起可以由非結(jié)晶薄膜所形成，而此非結(jié)晶薄膜可利用等離子體增強化學(xué)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(jié)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(yīng)力材料的工藝而產(chǎn)生圖案，此種工藝包括:反應(yīng)性離子刻蝕工藝、化學(xué)刻蝕工藝、或噴珠工藝。可以通過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(xué)決定出其特征，因而測量到介電材料中的應(yīng)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1012ohm_cm的電阻率。介電材料可以是娃或娃與其它兀素的合金,例如碳化娃或非化學(xué)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(dāng)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10lclohm/sq的電阻率，以及在小于450MPa范圍中的內(nèi)部壓縮薄膜應(yīng)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(nèi)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10nohm/sq的電阻率、小于約450MPa的內(nèi)部壓縮薄膜應(yīng)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(nèi)的厚度，或者最好具有大約I至3微米范圍內(nèi)的厚度。此外，用于凸起的介電材料可以形成有一低應(yīng)力材料(例如:具有小于約450MPa范圍中的內(nèi)部壓縮薄膜應(yīng)力的低應(yīng)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(yīng)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(nèi)，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(chǎn)生關(guān)聯(lián)性的技術(shù)。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」。可以測量并比較使用靜電夾頭加工、夾持或松開的前后的微粒。關(guān)聯(lián)性技術(shù)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(jīng)產(chǎn)生微粒的位置之間的相互關(guān)系。根據(jù)凸起位置與微粒位置之間的相互關(guān)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(chǎn)生較接近的關(guān)聯(lián)性，然而較均勻的負荷卻會導(dǎo)致缺乏關(guān)聯(lián)性。關(guān)聯(lián)性技術(shù)可以包括使凸起位置或凸起的特色與以下的因素產(chǎn)生關(guān)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(chǎn)生關(guān)聯(lián)的微粒?？梢允褂没宓闹貜?fù)加工(刻蝕、離子植入與類似工藝)、重復(fù)夾持與松開基板(例如:進行一百萬次的夾持/釋放)、突然結(jié)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(guān)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(dǎo)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(diào)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(chǎn)生較少的升起，使基板在凸起之間產(chǎn)生較少的彎曲，在凸起邊緣之間產(chǎn)生較小接觸作用力，以及更一致的熱傳效果。與凸起有關(guān)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(chǎn)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(dǎo)致與凸起有關(guān)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I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(guān)的這些微粒尺寸范圍內(nèi)總共減少了 2645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I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(guān)的這些微粒尺寸范圍內(nèi)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I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(guān)的這些微粒尺寸范圍內(nèi)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I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300_的晶片來說，與凸起有關(guān)的這些微粒尺寸范圍內(nèi)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lxlOnohms/square之間的表面電阻率，且可以包含碳化硅組成物。可以通過改變制造碳化硅組成物所使用的硅先驅(qū)物氣體與碳先驅(qū)物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化娃組成物可以包含碳化娃或非化學(xué)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(shù)在此碳化硅組成物層上產(chǎn)生圖案；以及利用反應(yīng)性離子刻蝕技術(shù)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(chǎn)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(jié)晶娃、摻有金屬的氧化物、及其組合所構(gòu)成的群組的其中一材料。在靜電夾頭的技術(shù)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(jié)構(gòu)與類似結(jié)構(gòu)。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(chǎn)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?qū)εc凸起201有關(guān)的微粒提供均勻的負荷與縮減的濃度。凸起201具有多個側(cè)壁210，這些側(cè)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(nèi)，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?qū)⒆饔昧鶆蚍植嫉交迳希覝p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(cè)面或者多個側(cè)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(fù)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(shù)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(yīng)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 tovalley 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(yīng)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(guān)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(dǎo)?？梢酝ㄟ^靜電夾持電壓的量值，而調(diào)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(shù)、及植入工藝的使用期間，半導(dǎo)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(chǎn)生熱量的一些過程。在一些工藝中，基板在一真空室內(nèi)被維持在減壓環(huán)境下，例如在反應(yīng)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(xué)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(fù)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(dǎo)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(yīng)性離子刻蝕。在每個情形中，在一來源中產(chǎn)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(chǎn)量的一項方法是使用高電流離子光束，致使可以在相當(dāng)短的時間內(nèi)完成植入工藝。然而，高電流離子光束很可能會產(chǎn)生大量熱能，此熱能可能會導(dǎo)致雜質(zhì)不受控制地擴散而超過晶片內(nèi)的規(guī)定界限，且可能導(dǎo)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(dǎo)體工藝中，所產(chǎn)生的熱量被傳送到基板上。在半導(dǎo)體制造過程中，基板可以是一半導(dǎo)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。可接受的熱量移除能夠在工藝期間使整個晶片產(chǎn)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+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8watt/cm2之間。可以在整個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±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0.1watt/cm2到大約2watt/cm2之間。在本發(fā)明的一植入應(yīng)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(yīng)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(yīng)用情形，且使溫度獲得高度控制(+/-ο.0re )。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(nèi)的冷卻氣體而產(chǎn)生的氣體熱傳導(dǎo)；以及，第二，通過接觸熱傳導(dǎo)，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(dǎo)。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(dǎo)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(nèi)。這是因為半導(dǎo)體晶片的溫度由于從基板到凸起的接觸熱傳導(dǎo)而引起大幅降低，接觸熱傳導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)，而產(chǎn)生傳熱效果。當(dāng)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(dǎo)。根據(jù)美國專利第6，839，217號，氣體傳導(dǎo)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間題，且可能導(dǎo)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(chǎn)生撓曲，且可能使工藝的完整性及工藝產(chǎn)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IOtorr (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(yīng)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(guān)。可以考慮到工藝溫度、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?qū)怏w分布于間隙內(nèi)，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(chǎn)生熱傳導(dǎo)，通過此控制晶片溫度。同時，氣體壓力(2至20torr)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I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(dāng)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(nèi)，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(chǎn)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(dāng)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(chǎn)生靜電電荷，同時在基板的接觸表面上產(chǎn)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(chǎn)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?？梢酝ㄟ^接觸熱傳導(dǎo)與氣體熱傳導(dǎo)，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(jié)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(jié)束時，例如在已經(jīng)實施離子植入之后，打開閥門，抽出冷卻劑氣體，關(guān)掉靜電夾頭的電力，升起頂銷，插入反應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(dǎo)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(dāng)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(nèi)，包括在此范圍內(nèi)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(chǎn)生的吸引力F可依照以下公式計算出來:
(ε￥2)F =——-A
2d Kau /其中A是晶片與夾頭電極的共同面積。為了針對所提供的電壓獲得很大的吸引力，用以分開晶片與夾頭電極的距離d可利用一薄介電層而縮減至最小。因此，依據(jù)本發(fā)明實施例，為了獲得夾鉗力，介電層可以具有例如大約25至大約250微米的厚度。在其它考慮因素中，介電層的厚度被材料的崩潰電壓所限制，此崩潰電壓對厚度提供一下限。較薄的介電層可允許達成較大的作用力，例如I至10微米的較薄介電層可構(gòu)達成較大的作用力。而且，高介電常數(shù)的優(yōu)點在于能夠產(chǎn)生很大的作用力。假如在晶片與夾頭之間存有很大的之間隙，而此間隙被低壓氣體或真空所填滿時，則介電常數(shù)就等于自由空間的介電常數(shù)ε ο。要知道的是介電層可以是使用一種以上材料的雙重結(jié)構(gòu)。例如，如以下所述，大約100微米厚的氧化鋁介電層可以涂上約2微米厚的碳化硅層，且使得亦為碳化硅所制成的凸起突出于所述表面達到6微米的高度。如美國專利第6，835，415號所示，假如工具的安裝表面允許任何微?？ㄈ氚惭b表面與例如晶片或罩體的基板之間，則晶片或罩體可能會由于所卡入的微粒而產(chǎn)生變形。例如，假如晶片被真空或靜電力而夾持緊靠著一平坦的參考表面，則任何卡入的微粒都會使晶片的前表面產(chǎn)生變形，因此晶片的前表面無法位于一個平坦的平面上。如此一來，也可能導(dǎo)致植入工藝的變化及可能的產(chǎn)量損失。減少凸起的接觸面積可以減少微粒卡入的機率。依據(jù)本發(fā)明實施例，引進到積板與靜電夾頭之間的空間內(nèi)的氣體，可以提供有效的熱傳效果，通過此控制基板溫度。同時，可以選擇夠低的氣體壓力，使得用以將基板固持于靜電夾頭的吸引力并不會明顯減少。氣體的熱傳導(dǎo)性大致上與氣體壓力無關(guān)，只要氣體分子的平均自由路徑與系統(tǒng)尺寸相較之下很小即可。可用于本發(fā)明實施例中的冷卻氣體包括:氫氣、氦氣、氬氣、氮氣、這些氣體及/或其它氣體的混合物。背面氣體壓力可以位于大約Otorr至20torr之間的范圍內(nèi)，或者位于大約2torr至15torr之間的范圍內(nèi)。而且,依據(jù)本發(fā)明實施例，可以通過調(diào)整背面氣體壓力，使得被夾住的基板的溫度能夠被氣體熱傳導(dǎo)所控制。依據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2的實施例，靜電夾頭可以包括一介電層212，其包括一個或多個位于第一層214上的凸起201，此第一層是絕緣層且由陶瓷或陶瓷組成物所制成。一個或多個電極213被植入于第一層214內(nèi)，且被一介電材料、非結(jié)晶介電材料、或低應(yīng)力介電材料所覆蓋。一或多個額外層可以被包含于此靜電夾頭內(nèi)，通過此提供機械支撐力到第一層214及上面覆蓋的介電層212，這兩層有助于移除熱量，且可以接觸例如水的冷卻流體。例如，介電層212可以為低應(yīng)力且含有娃的介電材料。低應(yīng)力介電材料可以是非結(jié)晶并以蒸汽(例如=PECVD)在低溫沉淀，介電層212可以具有例如大約I微米到大約50微米的厚度，或者大約I微米到大約10微米的厚度。第一層214是絕緣層且可以由陶瓷所制成，但不局限于氧化鋁或 氮化鋁。第一層214例如具有大約50微米到大約200微米的厚度，或者具有大約100微米到大約150微米的厚度?？梢允褂媒殡妼拥暮穸榷缜笆霭憧刂茒A持力，使得較薄的層能夠提供更大的作用力。形成上述種類的圖案化電極213的技術(shù)為Briglia的美國專利第4，184，188號，所述專利文件在此并入作為參考。設(shè)有通過電極與外部電源之間的靜電夾頭的一或多層的電氣連接(饋通線-未顯示)，也可以通過使靜電夾頭(未顯示)的一或多層具有到達介電間隙表面底部的開口，而形成氣體入口?？梢允褂玫谝粚?dǎo)熱材料或第一黏著層215,而將第一層214黏接至一底下的第二層216,此第二層可以為陶瓷或金屬制成。第一黏著層215的熱傳導(dǎo)材料可以具有黏著性，例如但未局限于熱塑性材料、環(huán)氧樹脂、或其它可以將第一層214與第二層216黏結(jié)在一起的材料。第二層216可以提供機械支撐與熱傳導(dǎo)，且可以為陶瓷、金屬或其它適當(dāng)材料。選擇性地，第二熱傳導(dǎo)層或第二熱傳導(dǎo)黏性層217將第二層216與一接觸冷卻流體的底層218黏接在一起。間隙211及選擇性的氣體通道可以被氣體所填滿，此氣體例如為干燥空氣、氦氣、氫氣、氬氣或氮氣。氣體密封件219有助于防止氣體泄漏至周圍腔室內(nèi)。參考圖3的實施例，在此圖形中顯示從整個靜電夾頭中一部分具有等距離隔開圖案的凸起來看，一個環(huán)形氣體密封件319及五個凸起301的剖面圖。每個凸起301是具有接觸面積的一隆起表面。在一個實施例中，凸起301是圓柱形且其直徑的范圍在大約0.5mm到1.25mm之間，或者在大約0.75mm到Imm的范圍之間。例如晶片的基板202 (參考圖2的實施例)沿著凸起301的頂表面而接觸介電材料312,這些凸起可以選擇性地制作成粗糙狀。雖然在圖5與圖8的實施例中的俯視圖所顯示的凸起501、801為圓形，但是要知道的是凸起301、501、801也可以具有任何形狀，例如三角形、矩形、或其它形狀，只要能夠減少由于基板在凸起上的不均勻負荷而產(chǎn)生微粒即可。依據(jù)本發(fā)明實施例，為了容納背面氣體，可以在靜電夾頭的周圍形成一連續(xù)環(huán)狀物，以便在基板與夾頭之間提供氣體密封件。此氣體密封件可以是連續(xù)圓形或具有特性形狀的環(huán)狀物，其位于夾頭與周圍真空之間，且可以將氣體維持在晶片后面，而具有最少量的氣體外泄。此環(huán)狀物的直徑可以稍微小于晶片的直徑，以配合晶片定位時的公差，致使假如錯放晶片時，氣體密封件也不會破裂。在可能的情形下，氣體密封結(jié)構(gòu)能夠在基板與夾頭之間提供均勻的作用力分布。在一個實施例中，氣體密封件可能包括凸起的一些部位，以便提供均勻的作用力分布。環(huán)狀氣體密封件、氣體入口氣體密封件、及頂銷氣體密封件的氣體傳導(dǎo)性，與產(chǎn)生氣體密封的接觸表面的粗糙度有關(guān)，例如為環(huán)狀物的表面粗糙度，及接觸環(huán)狀物的晶片的表面粗糙度。另一個影響氣體密封件傳導(dǎo)性的因素是在產(chǎn)生氣體密封的接觸表面上存在有堅硬微粒。在產(chǎn)生密封的接觸表面之間的夾鉗力量大小也會影響此密封件的傳導(dǎo)性。依據(jù)本發(fā)明的實施例，低應(yīng)力介電材料可以減少或消除裂縫及其它表面缺陷，而這些裂縫與缺陷會產(chǎn)生微粒且對不同的氣體密封件提供外泄路徑。在一實施例中，在例如10-6torr到大約10_7torr的腔室壓力、例如但未局限于4torr到15torr的背面冷卻氣體壓力、對于直徑200mm的晶片，粗糙度為大約IOnmRa、氣體密封件粗糙度例如但未局限于大約為200nm到大約300nm Ra,整個基板與電極的電位差例如為1000伏特，環(huán)形氣體密封件提供大約0.5sccm或以下的外泄速率。實例I此實例顯示對于形成于本發(fā)明實施例的靜電夾頭表面上具有三角形圖案且6微米高的凸塊或凸起所計算出來的作用力。如圖8中的實施例所示，此實例包括具有4_中心間距827及0.75mm直徑828等特色的凸起801。在圖8的實施例中，凸起801可以由10微米厚PECVD法從硅與碳來源在一 氧化鋁介電層上蒸鍍而成的碳化硅，此碳化硅具有低應(yīng)力，且此碳化硅層可以通過一 30微米的光罩以反應(yīng)性離子刻蝕法刻蝕而形成凸起。可以在靜電夾頭的周圍附近，在靜電夾頭的頂銷與接地銷孔周圍形成氣體密封環(huán)。用于添加或移除氣體(例如，氦氣、氫氣或其它氣體熱傳導(dǎo)的流體)的氣體端口，也可以形成于此夾頭內(nèi)。圖6顯示依據(jù)本發(fā)明實施例對于不同凸起直徑與中心凸塊間距來說，在晶片與靜電夾頭的凸起之間所計算出來的作用力的圖表。所計算出來的數(shù)值假設(shè)在凸起表面上產(chǎn)生均勻分布的負荷，然而，也可以利用百分比負荷計算出作用力以說明晶片上升現(xiàn)象(例如:由于邊緣負荷所產(chǎn)生的作用力的10%、20%、27%或其它部分)。此結(jié)果顯示比起在具有
0.25mm或0.5mm直徑的類似凸起來說,在三角形圖案中0.75mm與Imm直徑的凸起會導(dǎo)致基板與凸起之間產(chǎn)生較小的作用力。此結(jié)果亦顯示凸起間距與作用力之間的非線性關(guān)系，以及凸起直徑與作用力之間的非線性關(guān)系。作為一特殊實例，對于圖8實施例的凸起801來說，所分布的平均作用力可以與利用圖6的其它凸起所產(chǎn)生的作用力相比。圖8的實施例的0.75mm凸起801，相較于0.5mm凸起約略大了 50%，而且相較于8mm間距直徑為0.5mm且具有正方形圖案的凸起來說，其計算出來的作用力在圖6中以星形記號表示，其分布的平均作用力約略小了八倍。圖8的實施例的0.75mm凸起相較于0.5mm凸起約略大了 50%，且其接觸面積大了八倍。對于圖8實施例的凸起801的接觸面積，可能小于或等于4%且大于1%，此范圍在晶片與凸起之間產(chǎn)生減少的平均作用力，及較小的晶片彎曲，同時維持25至35torr的晶片固持力(夾持力)，且預(yù)期不會對晶片的冷卻效率產(chǎn)生任何顯著影響。圖7是依據(jù)本發(fā)明實施例對于不同凸起直徑及中心凸起間距所計算出來的接觸面積的圖表，箭頭指出對于0.5mm間距的凸起及具有正方形圖案的凸起來說，所計算出來的接觸面積為0.36%。實例2此實例顯示形成于本發(fā)明實施例的靜電夾頭表面上具有三角形圖案且凸起間的中心間距為8mm的凸起。凸起的直徑為0.5mm,凸起在靜電夾頭的平臺上被分割成三個區(qū)段，且由不同材料所制成(碳化硅、非化學(xué)計量且缺少碳的碳化硅、及硅區(qū)段)。個別的區(qū)段是由具有適當(dāng)先驅(qū)物氣體以PECVD法沉淀于一氧化鋁介電層上而制成，這些區(qū)段以反應(yīng)性離子刻蝕法刻蝕穿過一 30微米厚的光罩，以形成凸起?？梢栽陟o電夾頭的周圍以及靜電夾頭的頂銷與接地銷孔周圍形成氣體密封件；用于添加或移除氣體(例如，氦氣、氫氣或其它氣體熱傳導(dǎo)的流體)的氣體端口，也可以形成于此夾頭內(nèi)。圖9A與9B分別是依據(jù)本發(fā)明實施例具有額外機械拋光與沒有拋光步驟的靜電夾頭上的凸起的剖面輪廓圖。在此實施例中，已經(jīng)承認對凸起的頂表面實施額外的機械拋光步驟由于能減少微粒產(chǎn)生，因而對性能產(chǎn)生意想不到的好處，且導(dǎo)致(I)不同的凸起邊緣幾何形狀 '及(2)顯著增進的表面粗糙度。更特別地，不具有額外機械拋光的工藝乃是僅利用徒手拋光的制造過程(例如，以600粒度的硅砂紙徒手拋光靜電夾頭的頂表面)。依據(jù)本發(fā)明實施例，所產(chǎn)生的凸起輪廓顯示于圖9A中。從圖形可以看出，頂表面929的輪廓其特色在于具有一些粗糙度。此外，邊緣的幾何形狀指出非常長的修圓高度尺寸930，非常短的修圓長度尺寸931。在一增進的實施例中，凸起的徒手拋光是以機械拋光而實施的，例如運用機械墊片拋光?？梢栽谔囟▔毫疤囟〞r間下執(zhí)行這樣的機械墊片拋光，而且，機械拋光可能包括具有拋光 模式的研磨機，且可能包括使用軟質(zhì)或硬質(zhì)的拋光墊，且運用包括鉆石等拋光媒介的任何適當(dāng)拋光媒介。依據(jù)本發(fā)明的實施例，所產(chǎn)生的凸起的輪廓顯示于圖9B中。比起圖9A中徒手拋光的凸起的粗糙情形929來說，可以看出頂表面932的輪廓更加平滑。而且，圖9B的凸起其特點在于具有修改過的邊緣幾何形狀，相較于圖9A的對應(yīng)高度930來說具有較短的修圓高度尺寸933，且相較于圖9B的對應(yīng)高度931來說具有更長的修圓長度尺寸934。因此，相較于僅以徒手拋光的凸起來說，圖9B的實施例的機械墊片拋光能夠提供降低的表面粗糙度及修改的邊緣幾何形狀。例如，在一實施例中，相較于使用以徒手拋光過的凸起來說，圖9B中機械墊片拋光過的凸起可能顯示出降低了 50%的表面粗糙度(Ra)，此數(shù)值為測量粗糙度高度的平均值的方式。例如，可以從大約IOOnm的表面粗糙度縮減至大約50nm的表面粗糙度。圖1OA與IOB分別是依據(jù)本發(fā)明實施例的圖9A與9B所示的凸起的剖面輪廓的放大圖。從圖形可以看出，由于圖1OB中的凸起被機械襯墊拋光過，所以圖1OB中被機械襯墊拋光過的凸起的尖峰1035便低于圖1OA中徒手拋光過的凸起尖峰1036(但是凹谷處可能不受影響)，致使降低了整個表面粗糙度(例如，Ra)。例如，表面粗糙度艮可以從圖1OA中的大約0.10 μ m減少成圖1OB中的大約0.04 μ m。一般來說,通過機械襯墊而拋光凸起表面，可以使表面粗糙度減少大約50%，或者減少25%與75%之間。而且，由于機械襯墊拋光的緣故，可能觀察到凸起中修改過的邊緣幾何形狀，例如，比起徒手拋光的類似凸起的對應(yīng)高度來說，具有較短的修圓高度尺寸；比起徒手拋光的類似凸起的對應(yīng)長度來說，具有較長的修圓長度尺寸。例如，凸起邊緣的特征性修圓高度尺寸對上特征性修圓長度尺寸的比例可能減少了 3倍到4倍之間，例如，減少了 0.01222的比例到0.0034的比例(亦即，在此情形中，減少大約3.59倍)；僅以徒手拋光的高度/長度(0.7802 μ m/0.0638mm)，比起以機械襯墊拋光的高度/長度(0.3525 μ m/0.1035mm)減少2倍到5倍之間。要知道的是也可以不需要通過機械拋光就獲得類似修改過的邊緣幾何形狀。在一實施例中，例如圖1OB所示的修改邊緣幾何形狀，其特色在于具有相當(dāng)短的修圓高度尺寸及相當(dāng)長的修圓長度尺寸，可以通過邊緣修改技術(shù)而達成上述幾何形狀，通過此產(chǎn)生想要的修圓高度與修圓長度的比例。例如，特征性修圓高度尺寸與特征性修圓長度尺寸的比例系介于大約0.00407與大約
0.00306之間，或者介于大約0.00611與大約0.002444之間。此外，由于本發(fā)明的凸起受到機械襯墊拋光的緣故，所以可通過與例如半導(dǎo)體晶片等基板一起使用時產(chǎn)生較少的背面顆粒，而使靜電夾頭具有增強的性能。例如，在
0.16 μ m以上的微粒尺寸范圍內(nèi)，可以產(chǎn)生出小于5000個微粒添加物，或者小于2000個微粒添加物?？梢酝ㄟ^減少在熱特性上的影響，甚至增加了凸起與基板之間的接觸面積(例如:增加十倍的接觸面積)，而達成減少產(chǎn)生背面微粒。圖11顯示依據(jù)本發(fā)明實施例包括一電荷控制表面層的靜電夾頭。在此實施例中，使用一個具有控制表面電阻率的表面層，以減少「晶片黏著(wafer sticking)」的可能性，此一現(xiàn)象是在移除掉夾持能量之后，晶片或其它基板被靜電方式黏著于夾頭表面。具有例如大約lxl08ohms/square到lxlOnohms/square的適當(dāng)范圍內(nèi)的表面電阻率的表面層，已經(jīng)顯示其能夠降低表面電荷保持現(xiàn)象，此一現(xiàn)象會導(dǎo)致不想要的靜電力且最終導(dǎo)致晶片黏著。稍微導(dǎo)電的表面層能夠?qū)?電荷排放到地面(未顯不)，同時不會妨礙靜電夾頭與基板之間的靜電吸引力。圖11的實施例中的靜電夾頭已經(jīng)在一離子植入機器內(nèi)獲得測試，且結(jié)果顯示它具有良好的晶片冷卻效果與夾鉗力，而且產(chǎn)生很少的微粒，晶片受損的情形也最少。特別地，從離子植入光束入射于平臺上的1800瓦特能量會使平臺的溫度上升小于50°C ;而且，測試之后，在平臺上發(fā)現(xiàn)尺寸大于0.12微米的添加物少于5000個。由于制造凸起所用的材料(特別是碳化娃涂層)以及涂層本身控制好的體積電阻率(bulk resistivity)的緣故，所以在移除掉夾持能量之后，晶片較不容易被靜電黏著于夾頭表面上。在圖11的實施例的實例中，在直徑300mm的庫倫式夾頭上產(chǎn)生晶片接觸表面，其運用氧化鋁陶瓷以作為絕緣體與介電材料。使用六相式交流電源以美國專利第6，388，861號所述的方式對夾頭充電與放電，所述專利文件的內(nèi)容在此并入作為參考。明確地，如美國專利第6，388，861號說明書第4欄第66行到第5欄第23行所述，夾頭包括六個電極，且將具有六個不同相位的雙極正方形波夾鉗電壓施加于這些電極上。要知道的是，也可以使用其它電源(例如DC電源)以及使夾頭能夠充電與放電的技術(shù)。靜電夾頭表面包括氣體入口 1137、接地銷通道1138、氣體密封環(huán)1119、包含其本身氣體密封環(huán)(圖11中的頂銷通道1139的外圍淺色結(jié)構(gòu))頂銷通道1139、及位于夾頭中心的一小型氣體入口 1140(圖11無法看見入口)。詳細的圖形(圖11中的插入圖1141)顯示此凸起1101。圖12是圖11的實施例的靜電夾頭中的凸起1201所使用的表面圖案的圖形。凸起1201被制作成具有三角形圖案，且中心間距1228為4mm，且直徑1227為800微米(0.8mm)。凸起1201具有5到7微米的高度1326(圖13)，這一點考慮到以15tort的背面氣體壓力時的最佳操作。經(jīng)控制的表面電阻率層是一碳化硅涂層，其乃是由等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PACVD)工藝所制成，然而也可以使用其它適當(dāng)?shù)墓に?。例如，此層可以由物理氣相沉積法(PVD)(從碳化硅標靶濺射，或從碳反應(yīng)氣體中的硅標靶反應(yīng)濺射而得)、原子層沉淀(ALD)、高溫CVD、或其它薄膜法。通過地毯覆蓋方式沉淀一碳化硅組成物(例如，碳化硅或非化學(xué)計量碳化硅)于扁平氧化鋁介電層1312上(參考圖13);利用光刻技術(shù)使此碳化硅組成物產(chǎn)生圖案；且然后利用反應(yīng)性離子刻蝕法移除掉碳化硅組成物的一些部位而留下凸起1301(圖13)，可以制成凸起1201。通過改變制造碳化硅組成物所用的硅先驅(qū)物氣體及碳先驅(qū)物氣體，且達成具有表面電阻率在I X 108ohms/square至I X 10nohms/square范圍內(nèi)的碳化娃或非化學(xué)計量碳化硅，而可以控制碳化硅組成物(碳化硅或非化學(xué)計量碳化硅)的電阻率。例如，可以通過調(diào)整在等離子體增強CVD工藝中輸入反應(yīng)器內(nèi)的含硅與含碳先驅(qū)物氣體的流速或比例，而改變碳化硅組成物的組成。先驅(qū)物氣體分解且在靜電夾頭上形成一涂層，且通過先驅(qū)物氣體的相對流速或比例，而決定碳化硅涂層的組成?？梢酝ㄟ^改變涂層的組成，而改變此涂層的表面電阻率。具有相同表面電阻率范圍的其它低應(yīng)力涂層也可以類似地沉淀于氧化鋁上且產(chǎn)生圖案。例如，可以使用 具有小于大約450MPa，且最好小于約450MPa(沉淀后)的內(nèi)部壓縮薄膜應(yīng)力的涂層。而且，涂層可以由一低應(yīng)力材料形成(例如，具有小于大約450MPa范圍內(nèi)的內(nèi)部壓縮薄膜應(yīng)力)，且然后在上面涂上類鉆碳(或其它具有較高壓縮薄膜應(yīng)力)的薄涂層，以達到想要的表面電阻率。圖13是圖11的實施例中基板接觸表面的剖面示意圖。介電材料1312是氧化鋁，且凸起1301的材料是碳化硅，選擇此材料是由于其高硬度及可調(diào)整的體積電阻率。碳化硅凸起1301及涂覆層1342具有大約IX IO8Ohm-Cm的體積電阻率，如此產(chǎn)生在每平方大約I X 10lclohms的表面電阻率。在大約I X 108ohms/square (利用富含碳的非化學(xué)計量碳化硅組成物所制成)到lX10nOhm/sqUare(利用富含硅的非化學(xué)計量碳化娃組成物所制成)的范圍內(nèi)的表面電阻率，已經(jīng)顯示其能夠減少表面電荷保持性，此表面電荷保持性會導(dǎo)致不想要的靜電力與最終的晶片黏著。涂覆層1342可以從大約0.1到大約10微米的厚度，但最好是大約I到3微米的厚度。顯示出具有4mm的中心間距1328，但也可以使用其它的間距。圖11的實施例的靜電夾頭的另一項特點在于:具有與凸起從夾頭平面突出的相同高度的碳化硅所制成的連續(xù)環(huán)狀物1119(圖11)，這些凸起包圍夾頭的整個邊緣，且亦包圍夾頭中心處的較大通孔。當(dāng)晶片被靜電吸引至此表面時，這些環(huán)狀物能夠容納背面氣體。圖14顯示依據(jù)本發(fā)明實施例圖11的靜電夾頭的涂層的替代變形例，其中使用電荷控制材料的整個涂覆1442。通過噴珠法或使用刻蝕技術(shù)，可以使氧化鋁介電材料1412(并未顯示電極)產(chǎn)生圖案，以形成凸起1401、氣體密封件與類似物。然后，介電層1412可以被整個一致地涂上碳化娃或其它電荷控制材料層1442,其具有大約lxl08ohms/square到大約lxlOn0hmS/Square范圍內(nèi)的表面電阻率。圖14的實施例比起圖13的實施例，具有較少的制造成本的優(yōu)點。圖形顯示5至7微米的凸起高度1426，及4mm的中心間距1428，但是也可以使用其它的凸起高度與間距。根據(jù)圖11至14的實施例，對于電荷控制表面層1301/1342/1442來說，大約IxlO8Ohms/square到大約lxlOnohms/square范圍內(nèi)的表面電阻率是較佳的。最好，電荷控制表面層應(yīng)所述是一非寄生導(dǎo)電層，這是因為寄生導(dǎo)電層可能會不利地將靜電夾頭的靜電力耦接到電荷控制表面層上，而非耦接到基板上。通過使電荷控制表面層的表面電阻率保持在大約lxl08ohms/square到大約lxlOnohms/square范圍內(nèi)，靜電夾頭的靜電力被I禹接到基板上，而非耦接到表面層本身上。假如表面層具有太超過或太低于上述范圍的表面電阻率，則可能會減少靜電夾頭的夾持力，或者從夾頭的表面所排放出的電荷不足，且增加使晶片黏著的發(fā)生機率。依據(jù)本發(fā)明實施例，也可以使用碳化硅組成物以外的其它材料，以形成電荷控制表面層。例如，可以使用類鉆碳、非結(jié)晶硅、摻有金屬的氧化物、或其它材料。較佳地，不管所使用的材料為何，電荷控制表面層應(yīng)所述具有大約lxl08ohms/square到大約IxlO11Ohms/square范圍內(nèi)的表面電阻率。用于電荷控制表面層的材料應(yīng)所述是熱穩(wěn)定且化學(xué)性質(zhì)上也很穩(wěn)定，同時也 具有在適當(dāng)范圍內(nèi)的表面電阻率?？梢酝ㄟ^類鉆碳而達成大約IxlO6Ohms/square到大約lxl0iciohms/square范圍內(nèi)的表面電阻率，但是也可以使用大約IxlO8Ohms/square到大約lxlOnohms/square范圍內(nèi)的表面電阻率。較佳地，類鉆碳可以與圖13的制造技術(shù)一起使用，在此技術(shù)中使用地毯覆蓋式的沉淀，且最好用于一薄層內(nèi)。一般來說，對于指定的體積電阻率材料來說，較薄層可以產(chǎn)生較大的表面電阻率，且反之亦然。一般來說，可以調(diào)整電荷控制表面層的組成與厚度，以達成適當(dāng)?shù)谋砻骐娮杪省Ｒ罁?jù)本發(fā)明實施例，使用靜電夾頭可以包括以下步驟:夾持步驟、松開步驟、在所夾持的晶片上執(zhí)行微電子元件工藝；及上述步驟的組合。要知道的是在上述文中及以下的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，除非文中另外指明，否則單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)。因此，例如，凸起是指一個或多個凸起，及熟習(xí)此項技術(shù)者所已知的等效結(jié)構(gòu)。除非有另外定義，否則文中所使用的技術(shù)與科學(xué)用語均具有熟習(xí)此項技術(shù)者所常用的相同意義?？梢栽趯嵺`或測試本發(fā)明實施例的時候，運用類似于上述的方法與材料，或運用等效方法與材料。文中所提及的其它專利文件在此均并入作為參考?！高x擇性」一詞意味著后續(xù)所描述的事情或情況可能會發(fā)生或可能不會發(fā)生。不管是否明確指出，所有的數(shù)值均可以「大約」或「大致上」等用語加以修飾。「大約」或「大致上」等用語一般是指熟習(xí)此項技術(shù)者所能想到等同于上述數(shù)值的范圍(亦即，具有相同功能或結(jié)果)。在一些實施例中，「大約」或「大致上」等用語是指所描述的數(shù)值的±10%;在其它實施例中，「大約」或「大致上」等用語是指所描述的數(shù)值的±2%。雖然組成與方法是關(guān)于「包含」不同成分或步驟(被解讀成「包括」但未局限于)，此組成與方法也可以由不同成分或步驟「所組成」。「由...所組成」應(yīng)所述被解讀成封閉式構(gòu)件群組的定義。雖然已經(jīng)參考一些實例性實施例而說明本發(fā)明，但是對于熟習(xí)此項技術(shù)者來說，在不違背本發(fā)明申請專利范圍所界定的范圍的前提下，仍可以產(chǎn)生許多不同形式與細節(jié)的修改。
權(quán)利要求
1.一種靜電夾頭，其包含: 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: (i)一介電材料，包括大于1012ohm-cm體積電阻率,使得靜電夾頭是一庫倫式夾頭；( ) 一電荷控制表面層涂覆覆蓋所述介電材料，并且包括0.1至10微米范圍內(nèi)的厚度以及l(fā)xl08ohms/square到lxlOnohms/square范圍內(nèi)的表面電阻率；以及 (iii)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?fù)蛊鹬g的中心間距所測量到的，所述凸起在整個表面層上等距離隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起以三角形圖案配置。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起的高度、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(nèi)的氣體的氣體熱傳導(dǎo)所控制。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中各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25%、50%、或75%所構(gòu)成的群組。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中由于使用靜電夾頭的緣故，導(dǎo)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)量是選自由5000個微粒添加物、3000個微粒添加物、2500個微粒添加物、及或1500個微粒添加物所構(gòu)成的群組。
6.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起是由至少一低應(yīng)力材料所形成；
7.如權(quán)利要求6所述的靜電夾頭，其中所述低應(yīng)力材料包含:非結(jié)晶介電材料及聚晶介電材料的至少其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中凸起包含一介電材料，介電材料具有大于1012ohm-cm的電阻率的介電材料。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中凸起包含一介電材料，介電材料具有大于1012ohm-cm的電阻率的介電材料。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述介電材料包括以下至少其中之一:硅、硅與至少一其它元素的合金、碳化硅、或非化學(xué)計量的碳化硅。
11.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起包含一柔順的介電材料。
12.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，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1%到10%之間。
13.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起具有從0.75mm到Imm之間的直徑,且其中多對相鄰?fù)蛊鹬g的中心間距小于8mm。
14.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中多對相鄰?fù)蛊鹬g的中心間距小于8mm。
15.如權(quán)利要求2所述的靜電夾頭，其中所述凸起具有從0.75mm到Imm之間的直徑，且其中多對相鄰?fù)蛊鹬g的中心間距小于8mm。
16.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中多對相鄰?fù)蛊鹬g的中心間距小于一距離，其中所述距離是選自由6mm、4mm和2mm所構(gòu)成的群組。
17.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中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(jié)構(gòu)的至少一部分。
18.如權(quán)利要求17所述的靜電夾頭，其中所述表面結(jié)構(gòu)選自一氣體通道、一頂銷或一接地銷的至少其中之一。
19.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中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(nèi)的氣體的平均自由路徑。
20.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中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(dǎo)致所述頂表面的表面粗糙度計量減少了 25%至75%之間。
21.如權(quán)利要求20所述的靜電夾頭，其中所述表面粗糙度計量減少了50%。
22.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述凸起包括由至少一些機械拋光步驟所產(chǎn)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(yīng)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(yīng)長度來說，凸起的一個特征性修圓長度大。
23.如權(quán)利要求22所述的靜電夾頭，其中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2至5之間，或3到4之間所構(gòu)成的群 組。
24.如權(quán)利要求20所述的靜電夾頭，其中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5000個的微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。
25.如權(quán)利要求20所述的靜電夾頭，其中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2000個的微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。
26.如權(quán)利要求21所述的靜電夾頭，其中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2000個的微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。
27.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中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0.00407與0.00306之間，及0.00611與0.002444之間所構(gòu)成的群組。
28.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中所述電荷控制表面層包含一碳化硅組成物。
29.如權(quán)利要求28所述的靜電夾頭，其中通過改變制造所述碳化硅組成物所用的硅先驅(qū)物氣體與碳先驅(qū)物氣體的量，而控制所述電荷控制表面層的表面電阻率。
30.如權(quán)利要求28所述的靜電夾頭，其中所述碳化硅組成物包含碳化硅。
31.如權(quán)利要求28所述的靜電夾頭，其中所述碳化硅組成物包含非化學(xué)計量的碳化硅。
32.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中電荷控制表面層包含至少一凸起及一表面涂覆層。
33.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中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(shù)在此碳化硅組成物層上產(chǎn)生圖案；以及 利用反應(yīng)性離子刻蝕技術(shù)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。
34.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中電荷控制表面層通過以下的步驟而形成: 使用噴珠或刻蝕法使一介電層產(chǎn)生圖案；以及 以電荷控制表面層順服地涂覆此介電層。
35.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中電荷控制表面層包含選自由類鉆碳、非結(jié)晶硅、摻有金屬的氧化物、及其等組合所構(gòu)成的群組的其中一材料。
36.如權(quán)利要求1所述的靜電夾頭，其中電荷控制層包含I至3微米范圍內(nèi)的厚度。
37.如權(quán)利 要求1所述的靜電夾頭，其中介電層包含25至250微米的厚度。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明實施例，設(shè)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?fù)蛊鹬g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H01L21/683GK103236413SQ20131015997
公開日2013年8月7日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)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