TWI222155B - Electrostatic chucking stage and substrate processing apparatus - Google Patents

Description

玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明是關於一用於支撐一諸如基板之板狀物件的靜 電夾持(ESC)基台，以及包含該ESC基台之基板處理裝置。 t先前】 發明背景 藉由靜電力量而用於夾持基板之該些ESC基台被廣泛 使用在基板處理的領域中。在製造諸如LSIs(大型積體電路) 之電子裝置和諸如LCDs(液晶顯示器）之顯示裝置方面，舉 例來說，有許多處理做為產品基底之基板的步驟。在這此 步驟中，ESC基台被使用於確保處理的一致性與處理的再 現性。以電漿蝕刻為例，利用在電漿中產生之離子與活化 物的作用使基板被蝕刻。在此情況中，ESC基台被用於使 該基板支撐在面對該電漿之適當位置。 ESC基台通常包含一被施加用於夾持之電壓的夾持電 極，和一被施加至該夾持電極之電壓極化的介電板。該被 支撐的基板與該介電板接觸，同時被該介電板表面上誘發 的靜電夾持。 ESC基台被要求夾持基板，使他們穩定。當加工進行 的同時，如果在ESC基台上之基板被移置或改變姿態，它 可能會帶來使該處理一致性與處理再現性變差的問題。就 處理一致性與處理再現性的觀點而言，在基板處理中ESc 基台的熱轉移和熱膨脹可能是關鍵的。在處理期間，某板 的溫度時常比室溫高。除因為進行該些處理之加工室的環 境之外，這通常來自處理環境。無論如何，當基板的溫度 上升時，ESC基台的溫度也增加。如果由於該溫度上升而 發生ESC基台的熱轉移或熱膨脹時，該被支撐的基板可被 5 轉移或移置。 【日月内3 發明概要 這個應用的發明是要解決該些上述的主題，並且具有 目前能夠避免被支撐的基板之轉移或移置之高效能Esc基 10台的優點。具體地，本發明提出ESC基台的結構，其中夾 持電極被夾於緩和層（moderation layer)和包覆層兩者之 間。該緩和層和包覆層具有在該介電板和該夾持電極之間 的熱膨脹係數。本發明也提出另一種ESC基台的結構，其 中夾持電極被夾於緩和層和包覆層兩者之間，其具有與該 15 失持電極之内部應力相反的内部應力。本發明也提出一種 當該基板被保持在一高於室溫的溫度時，用於在一基板上 進行處理的基板處理裝置，其包含一在該處理期間用於支 撐該基板的ESC基台。 圖式簡單說明 20 第1圖是作為本發明之該實施例的ESC基台之示意前 戴面圖式。 第2圖示意說明第1圖中所示之ESC基台的優點。 第3圖是作為本發明之該實施例的基板處理裝置之示 意前戴面圖式。 6 1222155 第4圖、第5圖、第6圖和第7圖示意顯示用於確定由該 實施例之結構獲得的效果之實驗結果。 【實施方式3 較佳實施例之詳細說明 5 本發明之較佳實施例將被說明如下。首先，該實施例 之ESC基台將被說明。第1圖是作為本發明之該實施例的 ESC基台之示意前截面圖式。該ESC基台包含一主體41、一 物件9被夾持於其上之介電板42,以及用於夾持之電壓被施 加之夾持電極43。整體而言，該ESC基台是像檯子一樣， · 10 並且支撐在該頂端表面上之板狀物件9。該主體41是以諸如 鋁或不銹鋼製成。該主體41是低柱狀的。夾持電極43被固 定在該主體41上。如第1圖所示，該夾持電極43在底端具有 一凸緣狀的部份431。此部分431以下被稱為”電極凸緣’’。 藉由旋轉該電極凸緣使該電極凸緣被固定在該主體41上。 15 該夾持電極43是與該主體41是電氣短路的。 一保護圈49被提供，其環繞該以螺絲擰緊的電極凸緣 431。保護圈49是以諸如氧化矽之絕緣體做成的。保護圈49 ® 是藉由將他們覆蓋，而保護夾持電極43與該電極凸緣431 側。 20 該介電板42是位於該夾持電極43的上部。如第1圖所 ’ 示，該夾持電極43形成一向上的凸面部分，以及包圍該凸 面部分之像凸緣一樣的部分。該介電板42有幾乎是與該夾 · 持電極43相同的直徑。 ， 夾持動力源40與該上述的ESC基台連接。該夾持動力 7 1222155 源40的型式根據該靜電夾持的型式而$。此實施例之_ ' 1 esc基台是單一的電極型式。一正的直流動力源被採則乍 . 為鑲夾持動力源40。該夾持動力源40與該主體41連接，其 、、’工由該主體41將该正的直流電壓施加至該夾持電極U。該 5被施加至該夾持電極43的電壓造成介電極化，其能夠失持 、 物件9。在此實施例中，因為該正直流電壓被施加，正電荷 被誘發在該介電板42的表面上，藉此靜電夾持該物件9。 已知有兩個靜電夾持機制。一是藉著庫侖力，另一是 藉著詹森-羅貝克(j〇hnson_Rahbeck)力。詹森·羅貝克力是由 φ 1〇被區域之電流的收歛產生的夾持力量。微觀地，該介電板 42與该些物件9的表面是不平順。該二表面上之微突出物彼 此接觸。當該些靜電電荷是由該夾持動力源4〇誘發時，該 丨l動的電々丨L收歛於彼此接處的該些突出物，藉此產生該廣 森-羅貝克力。如此實施例，在此ESC基台中該詹森_羅貝克 15力是佔優勢的。還有，本發明不限制在詹森-羅貝克力佔優 勢的情况。此實施例之該ESC基台的特性之一是在該結構 中，该物件9的熱位移與熱轉移被有效的避免。此點將被說 明如下。此實施例之該ESC基台具稱被使用在一高溫度環 兄舉例來說，這將會發生在該物件9是在一高溫度環境下 · 2〇進行測試的情況中，而非發生在該物件是一將被處理的基 · 板的情況，如稍後說明的。在此實施例之該ESC基台中， 熱位移與熱轉移會被避免，即便它是在一個高溫度環境中 ， 使用。 具體地，如第1圖所示，緩和層44被提供在該介電板42 8 H夹持電極43之間。該緩和層44調和該介電板42和該夾 持電極43之間的熱膨脹 該緩和層44有一在該介 與熱轉移可峨避免。異，使㈣物件9的熱位移 :=Γ係數和該夹持電極43的熱膨脹係數之間的 …^糸文中間值。"該熱膨服係數的中間值"只是指：如 果該夾持電極43的熱膨脹係數高於該介電板辦，則其低 於錢持電極43並且高於該介電板仏同時如果該介電板 42熱膨服係數高於該夹持電極43時，則其低於該介電板42 並且高於夾持電極43。 明確地，在此貫施例中，該夾持電極幻是由紹做成的， 同時該介電板42是域化鎂(MgC))做朗。該緩和層是由 陶竟和金屬的複合物做成。當複合物具有鋁和氧化鎂之間 的熱膨脹係數時，_可轉為碳切和㈣複合物，以 後稱為"碳4化HS(SiC_Al)複合物，，。_熱膨脹係數是 〇·237 Xl〇_4/K，而且氧化鎂的熱膨脹係數是14 χΐ(Γ6/κ。在 此情況中，具有大約1〇χι〇-6/κ的熱膨脹係數之該sic_Ai複 合物較好被選擇作為該緩和層44的材料。這種Sic_A1複合 物疋藉由將熔化的鋁倒進多孔的碳化矽塊材並將其充填而 製成。遠多孔的碳化石夕塊材是藉由碳化石夕粉體之高溫高壓 燒結模鑄製成，在冷卻注入的鋁之後，藉由削切之機械加 工而獲得如第1圖所示之形狀的該緩和層44。該多孔的 SiC-Al塊材之體積孔道比例是藉由選擇在該燒結鑄模中， 能夠調整充填的鋁的體積之適當的溫度以及適當的壓力而 被調整。該體積孔道比例是藉由比較多孔塊材的密度與相 同尺寸之無孔塊材的密度而獲得。以說明的方法製作的該 S1C^複合物的歸脹錄是_料碳切的組成物比 “而疋#由调整該組成物比例，可以獲得說明之10 Χ10_6/κ的熱膨脹係數。 除此之外，在此實施例的ESC基台中，包覆層45被提 供在夾持電極43上相對於該緩和層44的另—邊上。換句話 說，該ESC基台具有該夾持電極43被夾在該緩和層44和包 覆層45之間的結構。該包覆層45被插人該夾持電極幻和該 主體41之間。该包覆層45也是由熱膨脹係數是在該介電板 42和該夾持電極43之間的材料製成。藉由採用與該緩和層 44相同的材料，而使其是可能的。還有，不同的材料可被 用；X匕覆層45。被夾在該緩和層44和該包覆層45中間， 八由在中間的熱膨脹係數之該夾持電極Μ結構能夠避免該 被夾持的物件之位移和轉移。這點將參考第2圖而詳細說明 於下。第2圖示意說明第丨圖中所示之ESC基台的優點。該 爽持電極的材料，也就是金屬，和介電板42的材料，也就 是介電物，之間通常有很大的熱膨脹係數差異。在先前技 贫的、、Ό構中，5亥介電板42被固定在該夾持電極μ上，當Eg。 基台被加熱至一高溫時，由於該夾持電極43和該介電板C 之熱膨脹係數差異，使該夾持電極Μ容紐生大的轉移。 結果，該介電板42也會被轉移成如第2(1)圖所顯示的凸面， 或凹入如所示之凸面，或如第2(2)圖所示之凹面。此一介電 板42的轉移會使被夾持的物件9產生位移或轉移。在先前技 者的、°構中，具有中間的熱膨脹係數之該緩和層44被插在 1222155 該介電板42和該夹持電極43之間，該些熱膨脹係數之間的 羞異會被減緩，藉此抑制該介電板42的轉移。由發明人的 研九已。且明田相反側另外提供一類似於該緩和層料之層 狀物夺4 ;ι電板42的轉移會進一步被抑制，如第4圖所 5示。雖然這理由沒有被完全弄清楚，當它被夾在具有令間 的熱膨脹係數之該些層之間時，一般認為在該夹持電極们 兩侧之熱膨脹係數會是在—平衡的狀態。其進一步認為該 夾持電極43的内應力會被具有類似的熱膨服係數之兩側的 層狀物所平衡。 1〇 關於熱應力，在該緩和層44和該包覆層45中的熱應力 會起作’以便抑制該夾持電極43的轉移。舉例來說，當 該夾持電極43會被轉移向上的凸面時，該緩和層料的内部 熱應力和該緩和層44及該包覆層45之内部熱應力會起作 用，以便在相反方向轉移它，也就是使它成為向下的凸面。 15除此之外，當壓縮應力被產生在該夾持電極43裡面時，它 可能發生抗張應力被產生在該緩和層44和該包覆層45裡 面。相反地，當抗張應力被產生在該夾持電極43裡面時， 壓縮應力可以被產生在該緩和層44和該包覆層45裡面。它 通常能被表示成該緩和層44和該包覆層45可以具有相反對 20抗在該夾持電極43内之應力的應力。在這裡”反面”不總是 意謂是完全指向相反方向。由向量表示，在該緩和層44和 包覆層45内的應力向量對於該夾持層43内之應力向量的角 度超過90度。無論如何，包覆層45的製備進一步抑制該夾 持電極的轉移，以及該介電板42之必然的轉移。結果，就 11 1222155 具有中間熱膨脹係數的觀點而言，該物件9之位移與轉移也 可以被抑制。具有類似的熱膨脹係數之該包覆層Μ不完全 對應於該熱膨脹係數，而只是意謂該包覆層45是類似於緩 和層44。雖然，如該緩和層44之該相同的陶瓷-金屬複合 5物，例如SiC-Al複合物，可以被使用作為該包覆層45的材 料。用於該包覆層45的複合物是導電的，其具有足夠的金 屬内含物。這使該祕電極邮會與該域物q絕緣。 就抑制該介電板42的轉移而言，用於固定該介電板42 的、、、。構也疋很重要的。如果介電板42被局部固定，例如藉 1〇由螺絲轉緊，该介電板42的熱轉移會加劇，因為它是處在 固定點被擠壓的狀態，而且在固定點處之導熱性會被局部 地提升。在此實施例中，該介電板Μ是利用諸如主要成分 是銘或銅之一的銅烊材料，而與該㈣電極43連接在一 起。這裡”主要成分”意味著是純減油，除了包括一些 15添加劑之外。舉例來說，連接是藉由整個表面的銅焊來進 行。具體地，由紹或銦製成的薄板被插在該介電板42和緩 和層44之間。在將他們加熱至所需要的高溫之後，藉由將 其冷卻會使該介電板42與緩和層固定在-起。就提升熱接 觸與機械強度的觀點而言，在此織中，較好是在i百萬帕 20 (Mpa)到2百萬帕範圍中的壓力被施加，並且被加熱至由別 °(：到590°(：的溫度範圍。此_藉由焊銅的連接會進_步有效 地抑制該介電板42的轉移。事實上，它也以相同的方法， 銅焊該緩和層44和該失持電極43，同時也銅焊該夾持電極 43和該包覆層45。該介電板42和該緩和層4伙利用主要成 12 分是錫或鉛的焊料焊接在一起。 接著將說明本發明之該基板處理裝置的實施例。本發 明之裝置會處理一基板，將其保持在一高於是溫的溫度。 在下列說明中，電漿蝕刻裝置被採用作為一基板處理裝置 的說明例。在下列說明中，也以是其副概念(sub-concept) 之"基板，，替代”物件”。 第3圖是作為本發明之實施例的基板處理裝置之示意 則戴面圖。在第3圖所示之該裝置包含一在該基板9上進行 電漿蝕刻處理之處理艙，將處理氣體引至該處理艙1之處理 氣體引入線2，藉由將能量施加到該引入的處理氣體，而在 處理艙1中產生電漿的電漿產生器3，以及藉由將其靜電夾 持該基板可以藉由電漿的作用而被蝕刻的位置，而被用於 支持該基板9之ESC基台4。該ESC基台4幾乎與該已經說明 之實施例的相同。該處理艙丨是氣密的真空容器，其是利用 抽氣官11抽氣。該處理艙i是由諸如不鏽鋼的金屬做成並被 接地。該抽軋官11包含諸如乾式泵之真空泵U1和一抽氣速 度控制器112,藉此能夠將處理艙丨的壓力維持在1〇·3帕至 帕。 該處理氣體導引管2能夠將以所需要的流速引導用於 電漿餘刻的處理氣體。在此實施例中，如三氟甲燒之反應 性氣體被引進該處理艙當作處理氣體。該處理氣體導引管2 包含-個充滿處理氣體的筒形高壓氣體容器，以及一連接 該筒形南壓氣體容器和該處理艙丨的饋料管。 該電漿產生心藉由將射頻(RF)能量施加到該引入的 1222155 處理氣體而產生電漿。該電漿產生器3包含面對該ESC基台 4的對抗電極（opposed electrode)30，和_ 將RF電壓施加到 5 10 該對抗電極30之RF動力源31。該RF動力源31在以下被稱 為”電聚產生源”。該電敷產生源31的頻率範圍是由1〇〇千赫 到數十百萬赫茲(MHz)。該電漿產生源31與插入一匹配電路 (未顯示）之對抗電極30連接。該電漿產生源31的輸出可能是 在300瓦至2500瓦的範圍。該對抗電極3〇與插入一絕緣體” 之該處理艙1是氣密安裝。當電漿產生源31施加該RF電壓到 該對抗電極30時，藉由在處理艙丨内提供的射頻場，使該引 入的處理氣體激化射頻發射。透過該發射，該處理氣體會 轉變成電漿態。在處理氣體是氟化物的情況中，氟或氟化 物之離子及活化物被大量地產生在電漿中。那些離子與活

化物會到達基板9，藉此蝕刻該基板9的表面。 另一射頻動力源6與插入一電容器之該ESC基台4連 15接。該射頻動力源6使離子有效地入射在該基板9上。該射 頻動力源6在以下被稱為”離子入射源"。當離子入射源在產 生電漿的狀態下運作時，會有一自偏壓（self biasing v〇kage) 提供至該基板9。該自偏壓是負的直流電壓，其透過電漿與 該射頻波的交互反應產生。該自偏壓使離子有效地入射在 2〇该基板9上，藉此提高蝕刻速率。在此實施例中，該ESC基 台4有一嵌環(correcti〇nring)46。該嵌環46被安置在與該基 板9齊平之該介電板42的凸緣部分。該嵌環46是以與基板9 相同或類似的材料做成，例如矽單晶。該嵌環46避免該基 板9的周緣在處理時的不一致或不均勻。與中心相比，在基

14 1222155 板周緣的溫度會比較低，因為基板9的邊緣有熱量散失。為 了解決這個問題，該由相同或類似於基板9的材料做成之該 嵌環46被提供環繞該基板9，以補償該熱量散失。在蝕刻期 間，由於基板9釋出的離子與電子而使該電漿被持續。在面 5對該基板9周緣的空間中該電漿密度有降低的傾向，因為與 中心相比，有較少數目的離子與電子被釋出。當由相同或 類似於基板9的材料做成之該嵌環46被提供環繞它時，施加 至面對該基板9周緣的空間中之離子與電子的數量會增 加，藉此使該電漿更一致且更均勻。 10 如上所述，該ESC基台4包含該保護環49。該保護環49 保護該夾持電極43的側邊以及該電極凸緣免於電漿或放電 的損害。在該基板由矽做成的情況中，氧化矽做成的保護 環49會降低污染該基板49的可能性，即便它是在被蝕刻。 5亥ESC基台4與插入一絕緣體之該處理搶丨一起安裝。 15該絕緣體47由諸如氧化铭之材料做成，其使該主體41與該 處理艙1隔絕，也保護該主體41免於電漿的傷害。為了避免 該處理艙1的真空喊，諸如〇_環之真空密封物被提供於該 ESC基台4與該絕緣體47之間，以及該處理艙丨和與該絕緣 體47之間。 20 此實施例的裝置包含在處理期間用於㈣該基板9的 溫度之溫度控制器5。如說明的，在處理期間基板的温度通 常被保持在高於室溫的溫度，其後被稱為"最適化溫度,，。 不過，在此電漿蝕刻中，該基板9的溫度藉由接受來自電漿 的熱量而輕易地超過該最適化溫度。為解決這個問題，該 15 1222155 溫度控制器5冷卻該基板9，並且在钱刻期間控制它的溫度 在一最適值。 如第3圖所示，該夹持電極43本身有—空腔。該溫度控 制器5循環冷媒通過該空腔，以冷卻該夾持電極Μ，藉此間 接地冷卻該基板9。該空腔較好具有複雜的組態，以使得藉 由冷媒進行熱交換的區域可以被擴大。舉例來說，具有不 平順的器壁之放是藉由使—對冷卻鰭片是以每— 此交:的方式彼此面對面。該溫度控制器5包含將該:媒饋 ίο 入3亥空腔中的冷媒輸送管5卜將該冷媒排出該空腔的冷媒 排放管52，和一循環控制在一所需的低溫之冷媒的循環器 二舉例來說’細1咖崎(3响的_作為該冷媒。 孩溫度控制益5藉由循環3 〇它至4 〇 冷卻到贼至9〇t範圍的溫度。％ ’將該基板9 15 該基板處理裝置包含—熱傳氣體引人管（未顯朴以將 持的基板9與該介電板42之間。該熱傳氣體 引入作升《夾持的基板9與該介電板4 ^微觀上該基曰板9的背面與該介電板42的頂端表面;是完 20 王平:的而讀糾。在該絲面上之該微觀粗链度形 成的空間中的熱傳效率差’因為那裡是在—個直 該熱傳氣體引入管將高熱傳導性的氣體引入該些空間，例 如氦氣，藉此改良熱傳效率。 該ESC基台包含為i ___48。_=48 ㈣基板9的升 銷48精由一上升機構(未顯示)而被 提南。雖然只有-升舉銷48顯示於第3圖中。實際上是有三 16 10 15 20 個升舉銷被提供。 接著將說明此實施例之該基板處理裝置的操作。在一 個轉移機構(未顯示）將該基板輸送進入該處理艙1之後，該 基板49藉由該些升舉銷48的運作而被放置在該esc基台4 上。藉由夾持動力源40的運作，該基板9被夹持在該ESC：基 台4上。該處理艙已經被事先抽到一所需的真空壓力。在此 狀態中，該處理氣體引入線2被運作以在一所需的流速引入 該處理氣體。然後，電漿產生源31被運作，藉此產生電漿。 利用所％明的電漿進行蝕刻。該溫度控制器5冷卻該基板9 至一最適化的溫度。在蝕刻期間，用於提升蝕刻效率之該 離子入射源6被運作。在進行㈣_段時間之後，該處理氣 入線2、電漿產生源3丨，和離子入射源6的運作被停止。 二、後’夾軸力源4〇的運作被停止，停止該基板⑽夹持。 二理艙1再一次被抽真空之後，該基板9藉由該輸送機 構而破轉出該處理艙i。 於〜Ί板處理裝置中，雖然該夾持電極43被加熱至高 制。因# 7轉移被所說明之賴和㉟44和該包覆層所限 二制:=，以及該基™ 升。 X处理致性與該處理均勻性會被提 馨

的，在姓構上曰右 覆層45抑制轉移的優點是非常顯著 該嵌私嵌環46被提供。這點將被詳細說明如下。 環私的材料是‘二^基板9延伸向外的組態。該嵌 一颉似基板9。該嵌環46被提供在介電 17 板42的凸緣部分上 * 丨刀上並且被夾持在其與該基板9上。該介電 板42的轉移的可能性與體積在該凸緣部份會稍微大一些， α Α& ”疋薄且在周圍。如果由該介電板仏的轉移發 生4瓜％、46的位移或轉移，由該基板9的邊緣補償熱分解的 功月b會無法-致的。而且，騎環财介電板似之熱接 觸會因為該位移或該轉移而更差，結果触環46的溫度會 上升的比該基板9更高。特別嚴重的是該嵌環牝在該介電板 上的熱接觸衰變會隨意地發生。當該嵌環46之熱接觸衰變 k成無規時，該嵌環46補償式地加熱該基板9的功能也變得 無規的。這會導致在該處理期間，在該基板9上許多溫度條 件變差的再現性。 不過，在此實施例中，該嵌環46幾乎不會轉移或變位， 因為該介電板42的轉移或變位會由於遏止該夾持電極43的 轉移而被抑制。因此，此實施例沒有如該基板溫度之物一 致性與沒有再現性的問題。 接著將說明用於確定由此實施例之結構物獲得的效果 之實驗結果。第4至7圖示意顯示此實驗的結果。在此實驗 中，該介電板42的表面之轉移與位移是在ESc基台上不同 的溫度或不同的溫度經歷條件下測定。該轉移與位移是利 用距離計量器測量。在ESC基台上面設定一個參考位準， 該介電板42的表面的每個點至該參考位準的距離是利用用 於偵測每一點高度的距離計量器測量。 第4圖和第5圖雨者顯示該介電板42的凸面部分表面上 该些點的咼度。第4圖顯示在先前技藝沒有緩和層44和包覆 1222155 層45之ESC基台的情況中之高度。第5圖顯示在該說明的實 施例中具有該緩和層44和包覆層45之ESC基台的情況中之 高度。第6圖和第7圖兩者顯示該介電板的凸緣部分的表面 . 上該些點的高度。第6圖顯示在先前技藝沒有緩和層44和包 5覆層45之ESC基台的情況中之高度。第7圖顯示在該說明的 貫施例中具有該緩和層44和包覆層45之ESC基台的情況中 之高度。在第6圖和第7圖中，該凸緣上被標定為①②③④的 每個點的位置分別與第1圖中所標定之①②③④相同。 改變該些ESC基台的溫度進行該實驗。一 ESC基台的溫 · # 10度以下被稱為"基台溫度”。在第4至7圖中，”a”代表在使該 ESC基台在2(rc停留整晚之後 ，於20°C的基台溫度所測量 的數據。"B”代表將該基台溫度保持在5°C時測量的數據。 c代表將該ESC基台冷卻至5°C之後，於20°C的基台溫度 所’則里的數據。’，D，，代表將該基台溫度保持在5 0。(：時測量的 15數據。”E”代表使該基台溫度為50°C之後，在20°C強制冷卻 6玄ESC基台時測量的數據。雖然該ESC基台包含諸如升舉銷 48之内部組件用的開口，在第4至7圖中那些開口的日期被 參 省略。 當該基台溫度較高時，在第4至7圖中該介電板42的水 - 2〇準一般是較高的。此結果導因於該整個ESC基台4的熱膨 · 脹，在某種意義上是自然的。其問題是該介電板42的位移 或轉移是根據該基台溫度的數值或該基台溫度之經歷而 定。 . 月確地，在第5圖中顯示的每一條線是通過該介電板42 19 1222155 的表面上的點而畫，以下被稱為，，表面水準分佈，，。當其保 持相同的圖示時，根據該基台溫度或該基台溫度的經歷而 定，如第5圖所示，該表面水準分佈到處被升高。簡而言之， 它是平行的位移。這大概可證明該介電板42已經不被轉 5移，且已經進行均勻的熱膨脹。相反地，在第4圖中，當其 根據該基台溫度或該基台溫度之經歷而改變該圖示時，該 表面水準分佈到處被升高。簡而言之，它不是被平行位移。 這大概證明該介電板42的轉移已經發生。尤其問題是該表 面水準分佈會根據該基台溫度的經歷而改變型態。如第4圖 10所示，即便是在相同的基台溫度測量，在其停留於2〇t整 晚的情況中與由50CP奢低強迫冷卻的情況中，該表面水準 分佈會得到不同的曲線。 該相同的分析可以應用在該凸緣部分的結果。如第6 圖所不，在該緩和層44和該包覆層45被提供的情況中，該 15表面水準分佈會到處被提升，而保持相同的型態。反之， 如第7圖所示，在沒有提該供緩和層44和該包覆層45的情況 中，邊表面水準分佈被提升而改變該型態。在每一種不同 的基台溫度經歷中，該表面水準分佈也或獲得第7圖中不同 的曲線。 2〇 在該表面水準分佈根據該溫度經歷而定處，對於該基 板處理的再現性會帶來嚴重的問題。在製造工廠製造的基 板處理裝置被女裝在生產、線内，並且在士口西己送檢查的工作 後被使用。不過，直到實際的基板處理開始被啟動，在該 些裝置之該些裝置的溫度經歷是不相同的。甚至是該些進 20 1222155 行相同的處理之裝置幾乎總是透過諸如在製造工廠中之配 送檢查與在使用者線上之測試操作，而經受該不同的溫度 經歷。而且，逐片考慮基板之每一處理，直到用於基板之 處理被進行，該ESC基台已經承受溫度經歷可能不同於， 5該ESC基台已經經受的溫度經歷，直到用於基板之處理被 進行。舉例來說，當該逐片處理持續地進行的同時，該ESc 基台已經經受的溫度經歷不同於該開始被用於該第一基板 之處理的該ESC基台的另一溫度經歷。舉例來說，當為維 護而暫停之後，該裝置的運作被重新開始時，此一情況會 1〇發生。該表面水準分佈根據該基台溫度的經歷而定的情況 是意謂該基板9會根據該經歷而被轉移或位移，即使Esc基 台被該溫度控制器5控制在一恒定的溫度。對於該處理再^ 陘而β，這可能是嚴重的問題。不過，在該緩和層44和該 包覆層4S被提供的情況中，該表面水準分佈不是根據該基 15台溫度的經歷而定，該基板9沒有轉移也沒有位移。因此， 只有藉由將該ESC基台4維持在所需要的溫度，高再現性的 處裡是可能的。 屬於該實施例之該些更詳細的範例將被說明於下。 <範例1> 夾持電極43的材料：|呂 介電板42的材料：氧化鎂(MgO) 介電板42的固定：以鋁在550°C銅焊 緩和層44的材料：碳化矽-鋁複合物 緩和層44的厚度：12公董 21 1222155 包覆層45的材# :。 ·蚊化矽_鋁複合物 包覆層45的厚度：12公釐 夾持電壓·· 5〇〇伏特 <範例2> 5 夾持電極43的材料··鋁 介電板42的材料：氧•⑽⑹ ”電板42的固定：以銦在120°C銅焊 緩和層44的材料：碳化石夕-銅複合物 緩和層44的厚度·· 12公董 1〇 &覆層45的材料：碳化♦•銅複合物 包覆層45的厚度：12公董 夾持電壓·· 500伏斗寺 15 在犯例2中，"碳化石夕姻合物，，意謂以碳化石夕和銅㈤ 的複合物。此複合物的製造可能是⑽說明的碳切侧 合物之相同的處理進行。在耐雜上，氧化鎂優於氧化紹 在腐姓性氣體被使用於㈣的情況中，由氧化鎂製成㈣

電板42歧好的。在任—範财被祕之該基板&的大小 舉例來說直徑是300公釐。 該緩和層44和該包覆層45的材料沒有限制在說明的碳 化矽-鋁複合物或碳化矽-銅複合物。它可能是其它的陶瓷和 金屬的複合物。例如’它可能是碳切和制複合物、碳 化矽和鐵-鎳-鈷合金的複合物、碳化矽和鐵_鎳合金的複合 物、氮化矽（Si#4)和鎳的複合物或氮化矽和鐵_鎳合金的 複合物。而且，該緩和層44和該包覆層45的材料沒有限制 22 1222155 電 在陶变和金屬的複合物。其所需的只是它具有在該 極43和該介電板42之間的熱膨脹係數。 ίο 除了該說明的單電極型式之外，有數種類型的 持，諸如雙電極型式和多電極型式。該雙電極型式包含ί 對夾持電極，其彼此有—缺姉的電壓被施加。該 極型式包含多對夾持電極，在每—對的每—電極上施加相 反極性之電壓。在這些類财，馳祕電極可能被埋在 該介電板42之内。在該單電_式的情財，貞直流電壓 可被施加用於夹持。本發明可能被用在這些型式中。雖然 該說明的ESC基台將該物件或基板9夾持在該頂端表面，它 可能被翻# ’也就是，將該物件或基板9夾持在該底端表 面。而且，該ESC基台可能將該物件或基板9夾持在使其垂 直的側邊表面。

雖然電梁裝置被採用作為在上面說明中基板處理製置 15的範例，本發明可能使用其它的裝置，諸如電漿化學蒸汽 沈積(CVD)裝置和濺鍍裝置。該溫度控制器5可能加熱基板 9，並且將其維持在一需要的溫度。該ESc基台有許多其他 非基板處理之應用，舉例來說諸如一環境測試裝置的物件 試驗。 20 【圈式簡單說明】 第1圖是作為本發明之該實施例的ESC基台之示意前 戴面圖式。 第2圖示意說明第1圖中所示之ESC基台的優點。 第3圖是作為本發明之該實施例的基板處理裝置之示 23 1222155 意前截面圖式。 第4圖、第5圖、第6圖和第7圖示意顯示用於確定由該 實施例之結構獲得的效果之實驗結果。 【圖式之主要元件代表符號表】 ①②③④…基板凸緣的位置 42…介電板 1…處理艙 43…夾持電極 2···處理氣體引入線 44···緩和層 3···電漿產生器 45…包覆層 4···靜電夾持基台 46…欲環 5···溫度控制器 47···絕緣體 6···射頻動力源 48…升舉銷 9…物件或基板 49…保護圈 11…抽氣管 51…冷媒輸送管 30…對抗電極 52…冷媒排放管 31…RF動力源 53…循環器 32…絕緣體 111…真空泵 40…夾持動力源 112…抽氣速度控制器 4卜··主體 431…電極凸緣 24

Claims (1)

1222155 拾、申請專利範圍： 1· -種用於靜電夹持-物件的靜電夾持基台，包含： 爽持该物件之介電板； -用於介電偏極化該介電板之電觀加的央持電 極； ίο -設置在該介電板與該夹持電極之間，並且在該介 電板與該夹持電極之間具有熱膨脹係數之緩和層；和 置在位於該介電板對面之該夹持 在该介電板與該夹持電極之間具有熱膨服係數之包覆 層 15 20 «層=該*持電—和層與該包 台=咖第1項之議持-物件的料夾持基 該介電板是用氧化鎂做成， 該夾持電極是用！呂做成的，而且 台，其中： ^電九持—物件的靜電夾持基 材：:電板和該緩和層是利用主要成分是紹之銅焊 4.如申凊專利範圍第2 台，其中： 、之静電夹持-物件的靜電夾持基 2·如 該介電板和該緩和層是利以要成分是 錫之焊料 25 1222155 焊接。 5. 如申請專利範圍第2項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是鉛之焊料 5 焊接。 6. 如申請專利範圍第1項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板是用氧化I呂做成，

該夾持電極是用鋁做成的，而且 10 該緩和層與該包覆層是用鋁和陶瓷複合物做成。 7. 如申請專利範圍第6項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是銦之銅焊 材料銅焊。 15 8. —種用於靜電夾持一物件的靜電夾持基台，包含： 一夾持該物件之介電板；

一用於介電偏極化該介電板之電壓被施加的夾持 電極； 一設置在該介電板與該夾持電極之間，並且具有與 20 夾持電極之内部應力相反方向之内部應力之緩和層；和 一設置在位於該介電板對面之該夾持板上，並且具 有與夾持電極之内部應力相反方向之内部應力之包覆 層； 進一步包含該夾持電極被包夾在該緩和層與該包 26 1222155 覆層之間的結構。 9. 如申請專利範圍第8項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板是用氧化鎮做成， 5 該爽持電極是用銘做成的’而且 該緩和層與該包覆層是用铭和陶瓷複合物做成。 10. 如申請專利範圍第9項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是鋁之銅焊 10 材料銅焊。 11. 如申請專利範圍第9項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是錫之焊料 焊接。 15 12.如申請專利範圍第9項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是鉛之焊料 焊接。 13. 如申請專利範圍第8項之靜電夾持一物件的靜電夾持基 20 台，其中： 該介電板是用氧化鋁做成， 該夾持電極是用銘做成的，而且 該緩和層與該包覆層是用铭和陶瓷複合物做成。 14. 如申請專利範圍第13項之靜電夾持一物件的靜電夾持 27 1222155 基台，其中： 該介電板和該緩和層是利用主要成分是銦之銅焊 材料銅焊。 15. —種基板處理裝置，當該基板被維持在一高於室溫的温 5 度時，其用於在一基板上進行處理，包含如申請專利範 圍第1項之靜電夾持基台，該基台於處理期間用於支撐 該基板。 16. 如申請專利範圍第15項之基板處理裝置，包含一用於在 面對該基板的空間產生電漿之電漿產生器，其中該處理 10 利用該電漿。 17. 如申請專利範圍第15項之基板處理裝置，其中 該介電板的周圍具有一降低的梯級， 一校正環係設置在該梯級上，圍住該基板，而且 該校正環係避免在該基板之周圍的處理之不一致 15 性。 18. —種基板處理裝置，當該基板被維持在一高於室溫的溫 度時，其用於在一基板上進行處理，包含如申請專利範 圍第8項之靜電夾持基台，其於處理期間用於支撐該基 板。 20 19.如申請專利範圍第18項之基板處理裝置，包含一用於在 面對該基板的空間產生電漿之電漿產生器，其中該處理 利用該電漿。 20.如申請專利範圍第18項之基板處理裝置，其中 該介電板的周圍具有一降低的梯級， 28 1222155 一校正環係設置在該梯級上，圍住該基板，而且 該校正環係避免在該基板之周圍的處理之不一致 性。

29