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TWI438861B - 環形夾具及背側氣冷靜電夾頭 - Google Patents

環形夾具及背側氣冷靜電夾頭 Download PDF

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TWI438861B
TWI438861B TW096146028A TW96146028A TWI438861B TW I438861 B TWI438861 B TW I438861B TW 096146028 A TW096146028 A TW 096146028A TW 96146028 A TW96146028 A TW 96146028A TW I438861 B TWI438861 B TW I438861B
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electrode
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cooling
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陶天照
拉方騰 馬文
李 威廉Ｄ.
普羅西特 艾許溫
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艾克塞利斯科技公司
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    • B23Q3/06—Work-clamping means
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

環形夾具及背側氣冷靜電夾頭
本發明大致上係關於半導體處理夾持系統，且更特定言之係關於靜電夾具及夾持工件之方法。
靜電夾具或夾頭(ESC)經常在半導體工業中被利用以在基於電漿或基於真空之半導體處理(例如離子植入、蝕刻、化學氣相沈積(CVD)等等)期間夾持工件或基板。ESC之夾持能力以及工件溫度控制已被證實在處理半導體基板或例如矽晶圓之晶圓的過程中非常有價值。舉例而言，典型ESC包含定位於傳導電極上之介電層，其中將半導體晶圓置放於ESC之表面上(例如，將晶圓置放於介電層之表面上)。在半導體處理(例如，離子植入)期間，通常在晶圓與電極之間施加夾持電壓，其中藉由靜電力而將晶圓夾持抵靠在夾頭表面上。
稱為約翰森－瑞貝克(J－R)夾具的靜電夾具之子集利用與晶圓接觸之“洩漏(leasky)”介電層(例如，具有在約1x108 至1x1012 Ohm－cm之間的體電阻之半導體介電層)，其中可在與習知非J－R夾具之情況相較之低電壓下達成較大夾持力。通常，輸入至ESC之較低電壓不僅減小與J－R夾具相關聯之電源要求，且亦進一步提供對於晶圓及形成於其上之元件具有潛在較小破壞性的夾持環境。
舉例而言，習知J－R夾具包含稍具傳導性之介電層，因此一般而言允許介電層(例如，陶瓷)之厚度較“傳統”或庫侖ESC所允許的厚度厚得多。增加厚度係極大地促進夾具製造過程，同時亦減小夾具操作電壓。舉例而言，介電層可用作藉由網板印刷(screen printing)及燒製介電漿料而形成正電極及負電極的基座。然而，舉例而言，通常由使用半導體介電質而造成的電荷轉移亦將電荷傳輸至晶圓，藉此，產生可導致在自夾具釋放晶圓過程中之延遲的殘餘夾持力。為了緩解殘餘夾持力之影響，可使用利用多個電極組(例如，多相位(multi－phasing,poly－phasing))之A/C夾持電壓。然而，該等A/C夾持電壓及多個電極組通常使得每一電極之區域必須相當均勻地跨越夾具而分布。由於最大化夾持面積及作用力之需要所驅動的之設計限制，所以電極結構係相當複雜的。
一些習知ESC進一步利用背側氣冷以在處理期間冷卻工件。在一些情況下，冷卻氣體存在於工件與ESC之表面之間，其中，氣體壓力與其熱轉移係數大致上成比例。因此，為了獲得較高冷卻速率，通常需要較高背側冷卻氣體壓力以提供所要熱效能。因此，為了保持對工件之適當夾持，應以較大的夾持力或施加至ESC之電壓來適當地抵銷與較高背側氣體壓力相關聯之作用力。在高功率離子植入(例如，2.5 kW)之情況下，氣體壓力實質上較高以獲得適當冷卻，其中，應恰當地增大夾持力以試圖補償實質上較高之氣體壓力。另外，在二維掃描之工件之情況下(例如在一些離子植入系統中所見)，較大G力存在於工件振盪期間，其中，甚至更高之夾持力為必要的以保持工件與ESC之間的充分接觸。然而，增加整個工件上之夾持力係具有例如增加之微粒污染的有害影響，因為增大之夾持壓力引起在跨越工件表面之ESC與工件間之摩擦力，因此，導致跨越形成裝置之工件區域的微粒污染之較大機會。
此外，例如背側冷卻氣體壓力、處理腔室壓力及所要夾持力之設計參數(例如在二維掃描離子植入系統的情況中)通常為緊密耦合的，其中與操作壓力相關聯的離子輸送效率及背側冷卻氣體洩漏亦起作用。因此，以氣體壓力抵銷夾持壓力及以夾持壓力抵銷氣體壓力在該緊密耦合之系統中可非常困難。
因此，在此項技術中存在，使夾持工件所需之夾持力自與背側氣體冷卻相關聯之要求大致上分離的多電極夾具之需要，其中，大致上減輕微粒污染，同時提供所要溫度均勻性及夾持壓力以用於有效地處理工件。
本發明藉由提供用於在半導體處理系統中夾持工件之系統、裝置及方法而克服先前技術的限制。因此，以下提出本發明之簡要概述以提供對本發明之一些態樣的基本瞭解。此概述並非對本發明之廣泛綜述。其既不欲識別本發明之關鍵或決定性元件，亦不欲描繪本發明之範疇。其目的為以簡化形式提出本發明之一些概念而作為稍後提出的較為詳細之描述之序言。
本發明大致上而言係針對一種靜電夾具，其用於在半導體處理中將工件夾持至該靜電夾具，且係針對用於將工件夾持至靜電夾具之方法。根據本發明之一例示性態樣，靜電夾具包含夾具板，其中，該夾具板包含環狀物及中央盤碟，其中該環狀物大致上圍繞該中央盤碟。環狀物包含一第一層，該第一層具有與其相關聯之第一表面，其中第一表面經構形可接觸工件之表面的周邊區域。根據一實例，工件表面之周邊區域為排除域(exclusionary zone)的部分，其中，半導體元件大致上不形成於排除域中。
中央盤碟包含具有第二表面之第二層，其中，第二表面大致上自第一表面凹入，藉此大致上界定第二表面與工件之表面之間的間隙。第一層及第二層可包含J－R型材料或庫侖型材料。另外，與氣體供應源流體連通之一或多個背側氣體傳遞孔可定位成最接近環狀物與中央盤碟之間的界面，其中，可選擇性地將背側氣體引入界定於環狀物、中央盤碟與工件之間的容積。
第一電極與環狀物相關聯，其中，第一電極電連接至第一電壓電位，且第二電極與中央盤碟相關聯，其中，第二電極電連接至第二電壓電位。第一電極與第二電極彼此電氣隔離且經構形成分別被充電，其中，可操作第一電壓電位以實質上經由第一夾持力將工件夾持至環狀物，且其中可操作第二電壓電位以向工件提供第二夾持力，其中，第二夾持力可實質上補償與背側氣體壓力相關聯的作用力。此外，可操作環狀物以提供在工件之周邊區域與ESC之間的實質密封，其中，大致上將冷卻氣體保持於由環狀物、中央盤碟及工件界定之容積內。
根據另一例示性態樣，進一步提供與夾具板之背側相關聯的冷卻板，其中，冷卻板包含一或多個冷卻通道，該或該等冷卻通道經構形可經由其而導引冷卻流體。在一實例中，該或該等冷卻通道包含經由複數個徑向過道而互連的複數個同心通道。舉例而言，複數個同心通道及複數個徑向過道界定於冷卻板之面對夾具板之背側的前表面中。在另一實例中，進一步沿冷卻板之背側表面界定一或多個徑向通道，其中，冷卻板之背側表面大致上與冷卻板之前表面相對。該或該等冷卻通道之構形可提供對夾具板之有利冷卻，同時大致上防止在其中之氣泡形成。
根據又一例示性態樣，提供用於夾持工件之方法，其中，提供如上文描述之夾具板的夾具板。將工件置放於夾具板上，其中，工件之周邊區域接觸第一層，且其中一容積大致上由第二層與工件之中央區域之間的一間隙距離所界定。經由該或該等背側氣體傳遞孔，而以背側氣體壓力將背側氣體提供至該體積，其中，背側氣體壓力一般而言係對第二層與工件之中央區域之間的容積加壓。向第一電極施加第一電壓電位，藉此大致上藉由第一作用力而將工件之周邊區域吸引至第一層。舉例而言，第一作用力足以在靜電夾具之平移期間(例如靜電夾具在離子植入過程中之高頻二維平移)保持工件相對於靜電夾具之位置。
根據本發明，向第二電極施加第二電壓電位，其中大致上藉由第二作用力而將工件之中央區域吸引至第二層。藉由控制第一電壓電位且藉由控制第二電壓電位而保持工件相對於夾具板之位置，第二作用力實質上抵銷與容積內之背側氣體壓力相關聯的作用力，使得第二作用力可進一步大致上控制間隙距離。因此，實質上經由對第二電壓電位之控制來控制間隙距離，且可藉由控制背側氣體壓力而進一步控制容積內的熱轉移係數。
因此，為了完成前述及相關目標，本發明包含在後文中充分描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及附加圖式詳細陳述本發明之某些說明性具體實施例。然而，此等具體實施例指示使用本發明之原理可採取之各種方式中的少數幾個。本發明之其他目標、優勢及新穎特徵將在結合圖式對本發明之以下詳細描述進行考慮時變得顯而易見。
本發明大致而言係針對提供改良之夾持及熱均勻性同時進一步減少背側粒子污染之靜電夾具或夾頭(ESC)。因此，現將參看圖式描述本發明，其中，在圖式中可使用相似參考數字來指代相似元件。應瞭解，對此等態樣之描述僅為說明性，且其不應以限制意義而被解譯。在以下描述中，出於闡述之目的，陳述眾多特定細節以提供對本發明之透徹瞭解。然而，熟習此項技術者將顯而易見可在無此等特定細節之情況下實踐本發明。
現參看圖式，圖1說明亦稱為“ESC”之例示性靜電夾具100的分解透視圖。可操作ESC 100以在例如離子植入過程之半導體處理期間經由靜電力而實質上夾持工件102(說明於圖2之橫截面中)，其中，相對於離子束(未圖示)而在一或多個方向上快速平移工件。工件102可包含例如矽晶圓或其他基板之半導體基板。圖1係顯示包含有以可操作方式耦接以形成ESC之夾具板104、第一電極106、第二電極108及冷卻板110，其中夾具板、第一電極、第二電極及冷卻板。
根據本發明之一態樣，夾具板104包含環狀物112及中央盤碟114，其中，環狀物大致上圍繞中央盤碟。環狀物112包含第一層116，其具有與其相關聯之第一表面118，其中，第一表面經構形可大致上接觸工件102，此說明於圖2之橫截面中。舉例來說，如圖2所說明，可操作第一表面118以在靜電夾持期間在工件102之表面120的周邊區域122周圍接觸該表面120。舉例而言，工件102之表面120的周邊區域122可與工件之排除域124相關聯，其中，一般而言，不在排除域中形成半導體元件。舉例而言，與環狀物112相關聯之第一表面118可在排除域124中部分或全部接觸工件102之表面102。或者，第一表面118可部分或全部接觸工件之有效區域125(在其中形成元件(未圖示))。
舉例而言，中央盤碟114包含第二層126，其具有與其相關聯之第二表面128。圖3進一步說明圖2之例示性ESC 100的部分129，其中，展示本發明之若干發明態樣。如圖3中所說明，第二層126之第二表面128大致上自第一層116之第一表面118凹入預定距離，藉此大致上界定第二表面與工件102之表面120間的間隙130。舉例而言，第二表面128大致上自第一層116之第一表面118凹入約5微米與30微米之間。在一特定實例中，第二表面128大致上自第一層116之第一表面118凹入約10微米。
根據另一實例，第一層116及第二層126包含摻雜J－R型材料(例如，以鈦摻雜之氧化鋁、以氧化鈰摻雜之氮化鋁或其類似物)。摻雜J－R材料(例如，具有在1x108 至1x1012 Ohm－cm之間的體電阻之半導體介電材料)具有優於J－R型ESC 100中之未摻雜材料之優勢，因為夾具板104可相當厚(例如，0.5 mm或0.5 mm以上之厚度)且不需要藉由機械加工、研磨或其他技術而進行後續薄化以產生有用夾持力。或者，第一層116及第二層126包含非J－R材料，其中ESC 100可為庫侖型夾具。
圖4說明圖2之例示性ESC 100之部分129的簡化視圖132，其中，進一步說明本發明之若干發明態樣。如圖4中所說明，根據一實例，第一層116包含第一介電層134，其具有形成於其上之第一保護層136，其中，第一表面118大致上由第一保護層之頂表面138界定。在一實例中，第一介電層134包含例如二氧化鈦摻雜氧化鋁及氧化鈰摻雜氮化鋁中之一或多者的摻雜介電材料。舉例而言，第一保護層136包含形成於第一介電層上之二氧化矽(SiO2 )層。或者，第一保護層136包含形成於第一介電層134上之聚醯亞胺(PI)或其他聚合物。
舉例而言，第二層126以類似方式包含第二介電層140，其具有形成於其上之第二保護層142，其中，第二表面128大致上由第二保護層之頂表面144界定。第一介電層134及第二介電層140可包含類似或不同之材料。類似地，第一保護層136及第二保護層142可包含類似或不同之材料。在一實例中，第一介電層134及第二介電層140由共同陶瓷基板形成，其中，第一保護層136及第二保護層142在第一及第二介電層形成之後形成於第一及第二介電層上。
根據本發明之另一態樣，圖2所說明之ESC 100之第一電極106與環狀物104相關聯，且第二電極108與中央盤碟114相關聯，其中，第一電極與第二電極大致上彼此電氣隔離。舉例而言，第一電極106及第二電極108中之一或多者包含銀、金、鈦、鎢或其他導電金屬或材料中之一或多者。ESC 100之第一電極106及第二電極108可分別電氣連接至各別第一電壓源146(例如，第一電壓電位)及第二電壓源148(例如，第二電壓電位)，如圖5所說明且如下文將論述般。
根據另一態樣，如圖2至圖4所說明，夾具板104進一步包含一或多個背側氣體傳遞孔150，其中，該或該等背側氣體傳遞孔與氣體源152流體連通(同樣如圖5所說明)。舉例而言，圖2至圖4之該或該等背側氣體傳遞孔150大致上係定位成最接近環狀物112與中央盤碟114之間的界面154。舉例而言，該或該等背側氣體傳遞孔150可如圖1所說明而包含安置於環狀物112與中央盤碟114之間的界面154周圍之一或多個孔洞156，其中，允許冷卻氣體(未圖示)洩漏至由工件102與中央盤碟114及環狀物112之間的間隙130所界定之容積158中(如圖4所說明般)。因此可操作環狀物112以在工件102之表面120之周邊區域122與ESC 100之間提供實質密封159，其中，大致上將冷卻氣體保持於由環狀物、中央盤碟114及工件所界定之容積158中。藉由控制冷卻氣體之壓力，可視間隙130之大小、氣體壓力及氣體處於自由分子狀態、過渡狀態還是黏性流狀態而控制熱量在工件與ESC 100之間的轉移。
在一實例中，該或該等孔洞156具有約2毫米或2毫米以下之直徑，然而，各種其他大小之孔洞亦被預期為處於本發明之範疇內。舉例而言，該或該等孔洞156可具有約500微米之直徑。在一替代方案中，該或該等背側氣體傳遞孔150包含一或多個狹長隙縫(未圖示)，其中，該或該等隙縫大致上沿環狀物112與中央盤碟114之間的界面154延伸預定距離(未圖示)。舉例而言，該或該等狹長隙縫可包含直線或弧形隙縫，其中，在環狀物與中央盤碟之間量測時，該或該等弧形隙縫之徑向寬度(沿ESC 100之半徑160延伸而量測)可為約2毫米或2毫米以下。舉例而言，該或該等狹長隙縫之長度可實質上大於其徑向寬度。
根據本發明之又一例示性態樣，圖1至圖4之ESC 100的冷卻板110與夾具板104之背側162相關聯(如圖4所說明般)，其中，夾具板104進一步包含形成於第一電極146與冷卻板110之間的第一絕緣層164及形成於第二電極148與冷卻板之間的第二絕緣層166。舉例而言，第一絕緣層162及第二絕緣層166中之一或多者包含介電材料，其中，介電材料可包含氧化鋁、氮化鋁或其他絕緣材料中之一或多者。
根據本發明之另一例示性態樣，冷卻板110包含一或多個冷卻通道168，如圖2及圖3所說明般。舉例而言，該或該等冷卻通道168經構形可在夾具板104與冷卻板110之間導引例如水之冷卻流體(未圖示)且/或導引其穿過冷卻板以用於在半導體處理期間冷卻ESC 100。圖6說明冷卻板110之例示性前表面170，其中，舉例來說，冷卻板之前表面大致上與圖2之夾具板104的背側162介接，其中，說明冷卻通道168之至少部分的預定圖案172。應注意，預定圖案172可不同於圖式中所說明的預定圖案，且所有該等圖案均被預期為處於本發明之範疇內。
如圖6中所說明，與冷卻板110之前表面170相關聯的該或該等冷卻通道168包含複數個大致上同心之通道174，該等通道174大致上經由複數個徑向過道176而互連。圖7說明圖6之例示性冷卻板110的背側表面178，其中，冷卻板之背側表面大致上與冷卻板之前表面相對。因此，冷卻板110之該或該等通道168進一步包含沿冷卻板之背側表面而界定的一或多個徑向通道180，其中，可操作冷卻流體以經由穿過冷卻板之一或多個孔洞182而在冷卻板之前表面170與背側表面178之間轉移。舉例而言，例示性的複數個同心通道174、徑向過道176、徑向通道180及一或多個孔洞182大致上提供穿過其的冷卻流體之有利流動，其中，大致上可最小化氣泡。
因此，本發明之圖1至圖4之例示性ESC 100提供對工件102之冷卻及圍繞工件102之周邊區域122的有利夾持，同時大致上允許在與中央盤碟114相關聯之靜電力與與工件及中央盤碟之間的容積158相關聯之背側氣體壓力之間獲得作用力的平衡。根據本發明之另一例示性態樣，第二層126可進一步包含一或多個“微點”或凸台(mesas)184(如圖1所說明般)，其中，該或該等凸台大致上自第二表面128向外延伸，且經構形成以如圖2所說明地接觸工件102之表面120以大致上支撐工件之內部區域185。舉例而言，圖1所說明之該或該等凸台184具有接觸工件102之表面120之約1%或%以下的表面區域。舉例而言，該或該等凸台184中之每一者具有小於2 mm2 之表面積，且大致上彼此間隔約15 mm至30 mm。應注意，可完全省略該或該等凸台184，其中，ESC 100與工件102間僅有接觸係沿環狀物112。
根據本發明之又一例示性態樣，夾具板104進一步包含安置在其周邊188周圍的複數個(例如，三個或三個以上)凹口186，其中，複數個凹口經構形成與用於操縱ESC 100之握爪(未圖示)介接。舉例而言，該握爪可用於電氣接地，其中，與該握爪相關聯之接地插腳(未圖示)大致上提供與夾具板相關聯的三個或三個以上各別電氣接地。舉例而言，在該構形中，複數個凹口186因此大致上使ESC 100接地，其中，ESC可進一步被用作單極夾頭。舉例而言，圍繞夾具板104之周邊188的複數個凹口186之位置可大致上減小可能由接地插腳引起的熱不均勻性。或者，可將ESC 100作為雙極夾頭，其中，與接地插腳之電氣連接可為不必要的。
圖5說明例示性靜電夾持系統190，其中，ESC 100可以操作方式耦接至第一電壓源或電位146(例如，第一電源)、第二電壓源或電位148(例如，第二電源)、氣體源152及控制器192。舉例而言，可操作控制器192以控制施加至圖2之環狀物112的第一電壓電位146而大致上將工件102夾持至ESC 100且密封界定於中央盤碟114、環狀物112與工件102之間的容積158內之背側氣體，同時進一步控制第二電壓電位148及氣體源152以提供與第二電極108相關聯之靜電夾持與容積內之背側氣體的壓力之間的實質作用力平衡。
根據本發明之另一態樣，圖8說明用於經由靜電夾頭夾持工件之例示性方法300。應注意，雖然在本文中將例示性方法說明並描述為一系列動作或事件，但應瞭解本發明不受該等動作或事件的所說明之排序之限制，因為根據本發明，一些步驟可以不同次序發生且/或與除本文展示並描述之步驟以外的其他步驟同時發生。另外，可不需要所有所說明之步驟來實施根據本發明之方法。此外，應瞭解可結合本文說明並描述之系統且可結合未說明之其他系統來實施該等方法。
如圖8中所說明，方法300以動作302開始，其中，提供例如圖1至圖4之ESC 100的靜電夾頭。舉例而言，在動作302中提供之ESC包含夾具板，其中，夾具板包含具有第一電極及與其相關聯之第一層的環狀物。夾具板進一步包含具有第二電極及與其相關聯之第二層的中央盤碟，其中，該中央盤碟大致上自環狀物凹入。夾具板進一步包含可定位成最接近環狀物與中央盤碟之間的界面之一或多個背側氣體傳遞孔。
在動作304中，將工件置放於夾具板上，其中，工件之周邊區域接觸第一層，且其中，容積大致上由環狀物及第二層與工件之中央區域之間的間隙距離所界定。在動作306中，向第一電極施加第一電壓電位，藉此大致上藉由第一作用力(例如，第一夾持力)而將工件之周邊區域吸引至第一層。在動作308中以背側氣體壓力而將背側氣體提供至該或該等背側氣體傳遞孔，其中，背側氣體壓力大致上對第二層與工件之中央區域之間的容積加壓。背側氣體壓力大致上決定在工件與夾具板之間的熱轉移之數量。此外，舉例而言，與在動作306中施加至第一電極之第一電壓電位相關聯的第一作用力大致上足以保持工件相對於夾具板之位置且提供工件與環狀物之間的實質密封，以防止背側氣體自與ESC相關聯之容積洩漏。
在動作310中，向第二電極施加第二電壓電位，藉此大致上藉由第二作用力(例如，第二夾持力)而將工件之中央區域吸引至第二層。在動作312中，控制第一電壓電位及第二電壓電位，其中，第一電壓電位一般以第一作用力而將工件夾持至夾具板，且其中，第二電壓電位一般以第二作用力來補償背側氣體壓力且大致上控制間隙距離。動作312可進一步包含控制背側氣體壓力，其中，背側氣體壓力大致上決定在夾具板與工件之間的熱轉移。因此，可獨立於與環狀物相關聯之所須夾持而控制與中央盤碟相關聯的間隙距離及背側氣體壓力，藉此，使對工件之中央區域的夾持自對工件之周邊區域的夾持大致上分離。因此，在一實例中，第二作用力可實質小於第一作用力，其中，由於ESC與工件之中央部分之間的減小摩擦，故該較低的第二作用力可導致減少之微粒污染。
因此，藉由如上文所述而使夾持分離，本發明提供一靜電夾頭，其提供改良的熱均勻性，同時進一步減少微粒污染。雖然以某些較佳具體實施例展示並描述了本發明，但顯而易見，熟習此項技術者在閱讀並理解本說明書及附加圖式之後會想到等效改變及修改。特別就藉由上文描述之組件(總成、設備、電路等等)而執行之各種功能而言，除非另行指示，否則用以描述該等組件之術語(包括對“構件”之引用)欲對應於執行所描述之組件之特定功能(亦即，在功能上等效)的任何組件，即使其與執行在本文所說明的本發明之例示性具體實施例中之功能的所揭示之結構在結構上不相等。另外，雖然以若干具體實施例中之僅一者揭示了本發明之特定特徵，但該特徵可在可能對於任何特定或特定應用所須及有利時，與其他具體實施例之一或多個其他特徵組合。
100．．．靜電夾具
102．．．工件
104．．．夾具板
106．．．第一電極
108．．．第二電極
110．．．冷卻板
112．．．環狀物
114．．．中央盤碟
116．．．第一層
118．．．第一表面
120．．．表面
122．．．周邊區域
124．．．排除域
126．．．第二層
128．．．第二表面
129．．．部分
130．．．間隙
132．．．簡化視圖
134．．．第一介電層
136．．．第一保護層
138．．．頂表面
140．．．第二介電層
142．．．第二保護層
144．．．頂表面
146．．．第一電壓源/第一電極/第一電壓電位
148．．．第二電壓源/第二電極
150．．．背側氣體傳遞孔
152．．．氣體源
154．．．界面
156．．．孔洞
158．．．容積
159．．．密封
160．．．半徑
162．．．背側
164．．．第一絕緣層
166．．．第二絕緣層
168．．．冷卻通道
170．．．前表面
172．．．預定圖案
174．．．通道
176．．．徑向過道
178．．．背側表面
180．．．徑向通道
182．．．孔洞
184．．．凸台
185．．．內部區域
186．．．凹口
188．．．周邊
190．．．靜電夾持系統
192．．．控制器
300．．．方法
302．．．動作
304．．．動作
306．．．動作
308．．．動作
310．．．動作
312．．．動作
圖1說明根據本發明之一例示性態樣的靜電夾頭之分解透視圖。
圖2說明根據本發明之另一態樣的圖1之靜電夾頭之橫截面圖。
圖3為圖2之靜電夾頭之一部分的放大橫截面圖。
圖4為根據本發明之又一態樣的例示性靜電夾頭之簡化橫截面圖。
圖5為包含本發明之靜電夾頭之例示性系統的方塊圖。
圖6說明根據本發明之又一態樣的例示性冷卻板之俯視平面圖。
圖7為根據本發明之另一態樣的圖6之例示性冷卻板之仰視平面圖。
圖8為說明根據本發明的用於夾持工件的例示性方法之方塊圖。
100．．．靜電夾具
104．．．夾具板
106．．．第一電極
108．．．第二電極
110．．．冷卻板
112．．．環狀物
114．．．中央盤碟
116．．．第一層
118．．．第一表面
126．．．第二層
128．．．第二表面
150．．．背側氣體傳遞孔
154．．．界面
156．．．孔洞
160．．．半徑
162．．．背側
184．．．凸台
186．．．凹口
188．．．周邊

Claims (25)

  1. 一種用於夾持一工件之靜電夾具，該靜電夾具包含有：一夾具板，其包含有：一包含有一第一層之環狀物，該第一層具有一與其相關聯之第一表面，其中，該第一表面可構形成接觸該工件之一表面的一周邊區域；一中央盤碟，其包含有一具有一第二表面之第二層，其中，該環狀物大致上圍繞該中央盤碟，且其中，該第二表面大致上自該第一表面凹入，而在其中大致上於該第二表面與該工件之該表面間界定一間隙；及一或多個背側氣體傳遞孔，其與一氣體供應源進行流體連通且定位成接近該環狀物與該中央盤碟間的一界面；一第一電極，其與該環狀物相關聯，其中，該第一電極係電氣連接至一第一電壓電位；及一第二電極，其與該中央盤碟相關聯，其中，該第二電極係電氣連接至一第二電壓電位，且其中，該第一電極與該第二電極彼此電氣隔離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該第一層及第二層包含有一J－R型材料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該第一層包含有一第一介電層，該第一介電層具有一形成於其上的第一保護層，其中，該第一保護層之一表面大致上界定該第一表面，且其中，該第二層包含有一第二介電層，該第二介電層具有一形成於其上的第二保護層，其中，該第二保護層之一表面大致上界定該第二表面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之靜電夾具，其中，該第一介電層及第二介電層中之一或多個包含有一摻雜介電材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該第二表面自該第一表面凹入約5微米與30微米之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之靜電夾具，其中，該第二表面自該第一表面凹入約10微米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該第一電極及該第二電極中之一或多個包含有一導電金屬。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該工件之該表面的該周邊區域與該工件之一排除域(exclusionary zone)相關聯，其中，無半導體裝置形成於該排除域(exclusionary zone)中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該一或多個背側氣體傳遞孔包含有具有約2毫米或以下之一直徑的一或多個孔洞。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，一或多個背側氣體傳遞孔包含有沿該環狀物與該中央盤碟之間的該界面延伸之一或多個狹長隙縫。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之靜電夾具，其中，該一或多個狹長隙縫之一寬度於在該環狀物與該中央盤碟間量測時為約2毫米或以下。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，進一步包含有與該夾具板之一背側相關聯的一冷卻板，其中，該冷卻板包含有一或多個冷卻通道，該或該等冷卻通道可構形成經由其而導引一冷卻流體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之靜電夾具，其中，該冷卻板之該一或多個通道包含有由複數個徑向過道互連之複數個同心通道，其中，該等複數個同心通道及複數個徑向過道係界定於面對該夾具板之該背側之該冷卻板之一前表面中。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之靜電夾具，其中，該冷卻板之該一或多個通道進一步包含有沿該冷卻板之一背側表面而界定之一或多個徑向通道，其中，該冷卻板之該背側表面大致上與該冷卻板之該前表面相對。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之靜電夾具，進一步包含有形成於該第一電極與該冷卻板間的一第一絕緣層及形成於該第二電極與該冷卻板間的一第二絕緣層。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該第二層進一步包含有一或多個凸台(mesas)，其中，該一或多個凸台(mesas)大致上自該第二表面向外延伸且接觸該工件之該表面。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之靜電夾具，其中，該一或多個凸台(mesas)具有接觸該工件之該表面之約1%或以下的一表面積。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之靜電夾具，其中，該一或多個凸台(mesas)中之每一者具有小於2mm2 之一表面積。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之靜電夾具，其中，該夾具板進一步包含有圍繞其一周邊而安置的三個或多個凹口，其中，該等三個或多個凹口可構形成與一接地握爪介接，而在其中提供與該夾具板相關聯的三個或多個各別電氣接地。
  20. 一種用於夾持一工件之方法，該方法包含有：提供一夾具板，其中，該夾具板包含有：一環狀物，該環狀物具有一第一電極及一與該第一電極相關聯之第一層；一中央盤碟，其具有一第二電極及一與該第二電極相關聯之第二層，其中，該中央盤碟大致上自該環狀物處凹入，且其中，該夾具板進一步包含有定位成接近該環狀物與該中央盤碟間的一界面之一或多個背側氣體傳遞孔；將該工件置放於該夾具板上，其中，該工件之一周邊區域接觸該第一層，且其中，一容積大致上由該第二層與該工件之一中央區域之間的一間隙距離所界定；向該第一電極施加一第一電壓電位，在其中大致上藉由一第一作用力而將該工件之該周邊區域吸引至該第一層；在一背側氣體壓力下將一背側氣體提供至該一或多個背側氣體傳遞孔，其中，該背側氣體壓力大致上對該第二層與該工件之該中央區域之間的該容積加壓；向該第二電極施加一第二電壓電位，在其中大致上藉由一第二作用力而將該工件之該中央區域吸引至該第二層；及控制該第一電壓電位及該第二電壓電位，其中，該第一電壓電位大致上經由該第一作用力而將該工件夾持至該夾具板，且其中，該第二電壓電位大致上經由該第二作用力而補償該背側氣體壓力，而在其中大致上控制該間隙距離。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，進一步包含有控制該背側氣體壓力，其中，該背側氣體壓力大致上決定在該夾具板與該工件間的一熱轉移。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之方法，進一步包含有經由一冷卻板而冷卻該夾具板之一背側，其中，冷卻流體流過與該冷卻板相關聯之一或多個冷卻通道。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中，該第一電壓電位及第二電壓電位為交流電壓。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中，該第一電壓電位及第二電壓電位為直流電壓。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中，向該第一電極施加之該第一電壓電位大致上於該環狀物與該工件間提供一密封，而在其中大致上保持該容積內的該背側氣體。
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