具有可光图案化的软性突出接触表面的静电夹盘的制作方法
具有可光图案化的软性突出接触表面的静电夹盘的制作方法
【专利说明】具有可光图案化的软性突出接触表面的静电夹盘
[000。 相关申请案
[0002] 本申请案是2012年11月2日所提交的美国申请案第13/667, 516号的连续案，该 美国申请案第13/667, 516号是2011年10月27日所提交的美国申请案第13/266, 657号 的部分连续案，该美国申请案第13/266, 657号是2010年5月13日所提交的W英文公开的 美国国家阶段国际申请案第PCT/US2010/034667号，其请求2009年5月15日所提交的美 国临时申请案第61/216, 305号的权益。上述申请案的全部教示皆W引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 静电夹盘在制造制程期间固持且支撑基板，且也自基板移除热，而不机械夹持基 板。在静电夹盘的使用期间，通过静电力将基板（诸如，半导体晶圆）的背面固持至静电夹 盘的面。基板与静电夹盘的面中的一或多个电极是由覆盖电极的表面材料层分开。在库仑 夹盘中，表面层电绝缘，而在化hnsen-Rahbek静电夹盘中，表面层弱传导。静电夹盘的表面 层可平坦，或可具有将基板的背面与经覆盖电极进一步分开的一或多个突出、突起或其他 表面特征。在处理期间传递至基板的热可通过与突出的接触热传导及/或通过与冷却气体 的气体热传导而转移离开基板且转移至静电夹盘。在自基板移除热时，接触热传导通常比 气体热传导有效率。然而，控制基板与突出之间的接触量可为困难的。
[0004] 在微电子生产中，随着半导体及内存装置几何形状变得逐渐更小且晶圆、平面屏 幕显示器、比例光罩及其他处理过基板的大小变得逐渐更大，可允许的颗粒污染过程规范 变得更有限制性。粒子对静电夹盘的影响特别有意义，此是因为晶圆实体上接触或安装至 夹盘夹持表面。若静电夹盘的安装表面允许任何颗粒变得陷落于安装表面与基板之间，贝U 基板可因陷落的粒子而变形。举例而言，若将晶圆的背面抵靠平坦参考表面W静电方式夹 持，则陷落的粒子将造成晶圆的正面的变形，其将因此不位于平坦平面中。根据美国专利 第6, 835, 415号，研究已展示，平坦静电夹盘上的10微米粒子可使比例光罩（亦即，测试晶 圆）的表面移位一时或一时W上的径向距离。粒子诱发的位移的实际高度及直径取决于众 多参数，诸如，粒径、粒子硬度、夹持力及比例光罩厚度。
[0005] 在基板处理期间，重要的是能够控制基板的温度、限制基板的最大温度上升、维持 基板表面上的温度均匀性或此等的任何组合。若归因于不良及/或不均匀的热转移，在基 板表面上存在过度的温度变化，则基板可变得扭曲，且制程化学可受到影响。与静电夹盘直 接接触的面积愈大，通过接触热传导转移的热愈多。直接接触的面积的大小随基板与静电 夹盘的接触表面的粗趟度、平度及硬度W及接触表面之间的施加的力而变。由于接触表面 的特性在基板间有变化，且由于接触表面的特性可随时间而改变，因此准确地控制静电夹 盘与基板之间的接触热传导是困难的。
[0006] 控制基板的温度及在其背面上的粒子的数目对于减少或消除对微电子装置、比例 光罩光罩及其他此等结构的损害而言及对于减少或最小化制造产率损失而言是重要的。静 电夹盘突出的研磨性质、变粗趟突出的高接触面积及静电夹盘的制造期间的研光及抛光操 作的效应可皆对在与静电夹盘一起使用期间将粒子添加至基板的背面有影响。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的一具体实例，提供一种用于一静电夹盘的软性突出结构，其提供用 于晶圆、工件或其他基板的非研磨接触表面，同时也具有改良的可制造性及与接地表面压 板设计的兼容性。软性突出结构包含可光图案化的聚合物。
[0008] 在根据本发明的一项具体实例中，提供一种静电夹盘，其包含一表面层，该表面层 通过一电极中的一电压活化W形成一电荷W将一基板W静电方式夹持至该静电夹盘。该表 面层包括包含一可光图案化的聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷控制 层。该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的一高 度W在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。
[0009] 在另外有关具体实例中，该可光图案化的聚合物可包含在烘烤前在室温下为液体 的一可光图案化的聚合物，或可包含在烘烤前在室温下为固体的一可光图案化的聚合物。 该可光图案化的聚合物可包含一W环氧树脂为基础、W聚酷亚胺为基础或W苯并环了締为 基础的可光图案化的聚合物。该电荷控制层可包含碳化娃或类钻碳。该电荷控制层可包含 介于每平方约1〇 8奥姆至每平方约10 11奥姆之间的一表面电阻率。该等聚合物突出可包含 介于约3微米与约12微米之间的一高度；且可包含约900微米的一直径。该静电夹盘可进 一步包含一气体密封环，该气体密封环包含一可光图案化的聚合物，诸如W环氧树脂为基 础、W苯并环了締为基础或W聚酷亚胺为基础的可光图案化的聚合物。该多个聚合物突出 可包含介于约0. 02ym与约0. 05ym之间的一表面粗趟度。该可光图案化的聚合物可包含 具有大于约70兆帕斯卡（MPa)的一拉伸强度的一材料，且可包含具有小于约3. 5千兆帕斯 卡（GPa)的一杨氏模数的一材料。该静电夹盘可包含一传导路径，该传导路径覆盖该静电 夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的一电路径 的至少一部分。该传导路径可包含类钻碳。
[0010] 在根据本发明的另一具体实例中，提供一种静电夹盘，其包含一表面层，该表面层 通过一电极中的一电压活化W形成一电荷W将一基板W静电方式夹持至该静电夹盘。该表 面层包括包含一传导性聚合物的多个突出及该多个聚合物突出黏附至的一电荷控制层。该 多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的一高度W 在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。
[0011] 在另外有关具体实例中，该传导性聚合物可包含来自由W下各个组成的群的一聚 合物；一碳奈米管与一聚合物的一渗合物；及一渗杂有传导性奈米粒子的聚合物。
[0012] 在根据本发明的另一具体实例中，提供一种制造一静电夹盘的方法。该方法包含 经由一光罩使在该静电夹盘的一表面上的一可光图案化的聚合物曝露至光，该静电夹盘包 含在该可光图案化的聚合物的至少一部分下面的一电荷控制层；及基于该表面经由该光罩 至该光的一曝光图案而移除该静电夹盘的该表面区域，由此在该静电夹盘的该表面上形成 多个聚合物突出。该多个聚合物突出黏附至该电荷控制层且延伸至在该电荷控制层的包围 该多个聚合物突出的部分上方的一高度。
[0013] 在另外有关具体实例中，该方法可包含在该电荷控制层的至少一部分上方层压包 括该可光图案化的聚合物的一聚合物薄片，或在该电荷控制层的至少一部分上方喷洒包括 该可光图案化的聚合物的一液体聚合物。该可光图案化的聚合物可包含具有大于约70兆 帕斯卡（MPa)的一拉伸强度且具有小于约3. 5千兆帕斯卡（GPa)的一杨氏模数的一材料。 该方法可进一步包含用一传导路径覆盖该静电夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的 至少一部分，该传导路径包含至接地的一电路径的至少一部分。
【附图说明】
[0014] 如随附图式（其中相似参考字符贯穿不同视图是指相似零件）中所说明，前述内 容将自本发明的实例具体实例的W下较特定描述显而易见。图式未必按比例，而是着重于 说明本发明的具体实例。
[0015] 图1为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的顶层的截面图。
[0016] 图2为展示根据本发明的一具体实例的静电夹盘的另外层的截面图。
[0017] 图3为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面上的突出的图案的说明。
[0018] 图4为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面外观图。
[0019] 图5为根据本发明的一具体实例的静电夹盘上的突出的构形图。
[0020] 图6为根据本发明的一具体实例说明层压制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的示意图。
[0021]图7为根据本发明的一具体实例说明喷涂制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的方块图。
[0022] 图8为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及接地层的静电夹盘的 截面图。
[0023] 图9为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及一传导路径 的静电夹 盘的截面图。
【具体实施方式】
[0024]W下为本发明的实例具体实例的描述。
[00巧]根据本发明的一具体实例，提供一种静电夹盘，其包括在其表面上的用于安装基 板的突出。突出是由诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的聚合物物质形 成。另外，静电夹盘特征为聚合物突出黏附至的一电荷控制表面层。电荷控制表面层可由 与突出相同的聚合物物质（诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK))形成。此 等突出及此电荷控制表面层可帮助促进静电夹盘与基板的接触W增进接触冷却，同时也减 少不良粒子的产生。
[0026] 在根据本发明的另一具体实例中，可光图案化的聚合物可用W在静电夹盘上形成 突出及气体密封件，如W下进一步论述。
[0027] 图1为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的顶层的截面图。静电夹盘特征为由 诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的聚合物形成的突出101。静电夹盘 的气体密封环（图中未显示）可由诸如与突出101相同的聚合物的聚合物形成。突出101 黏附至亦可由聚合物形成的电荷控制层102。电荷控制层102的目的在于提供一传导层W 放走表面电荷。电荷控制层102减少了「晶圆黏结」的可能性，晶圆黏结发生于晶圆或其他 基板在夹盘电力经移除后静电黏附至夹盘表面时。具有在适当范围（诸如，约1X108奥姆 /平方至约1Xl〇n奥姆/平方的范围）中的表面电阻率的电荷控制层102已展示W减少可 导致不良静电力且最终导致晶圆黏结的表面电荷滞留。稍微有传导性表面层将电荷放出至 接地（图中未显示），而不干扰静电夹盘与基板之间的静电吸引。在一项具体实例中，突出 101及电荷控制层102皆由诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的单一聚 合物形成。黏着层103可在电荷控制层102下，且可包含与电荷控制层不同的聚合物。详言 之，在电荷控制层由聚離離酬（PEEK)形成的情况下，黏着层103可包含聚離酷亚胺（PEI)。 替代地，黏着层103不需要存在。在黏着层103下（或直接在电荷控制层102下），静电夹 盘包括黏着涂层104,其促进在其之上的聚合物层黏附至介电层105。黏着涂层104保持埋 于在其之上的聚合物层下，且隐藏聚合物中的装饰性缺陷。黏着涂层104可（例如）包括 含娃的氮化物、氧化物、碳化物及此等物质的非化学计量型式，例如（但不限于）SiOxNy、氮 化娃、氧化娃或碳化娃。黏着涂层也可包含碳或碳的氮化物化合物；且可包含类钻碳；及/ 或前述各个中的任一个的组合。在黏着涂层104下为介电层105,诸如氧化侣介电质。
[0028] 图2为展示根据本发明的一具体实例的静电夹盘的另外层的截面图。除了突出 201、电荷控制层202、黏着层203、黏着涂层204及介电层205之外，静电夹盘也包括金属电 极206。金属电极206是通过导电环氧结合208结合至电极接脚207。介电层205是通过 陶瓷至陶瓷结合210结合至绝缘体层209 (诸如氧化侣绝缘体）。陶瓷至陶瓷结合210可由 诸如聚四氣己締（PTFE)或改质PTFE(除了PTFE之外，其也包括PFA及/或FE巧的聚合物 形成。另外，陶瓷至陶瓷结合210可由诸如全氣烷氧基（PFA)、氣化己締-丙締（FE巧及聚 離離酬（PEEK)的聚合物形成。在绝缘体209下，存在导热结合211 (其可（例如）使用由 德国Dilsseldo计的HenkelAG&Co.KGaA出售的TRA-C0N导热环氧树脂而形成）及水冷式 基底212。黏着涂层204可沿着静电夹盘的边缘（包括沿着气体密封环的边缘）延伸W形 成金属还原层213,其防止静电夹盘的边缘上的射束撞击使侣粒子撞击基板。
[0029] 根据本发明的一具体实例，用于静电夹盘的突出201、电荷控制层202或其他组件 的聚離酷亚胺（PEI)可由未填充的非晶聚離酷亚胺（PEI)形成，厚度处于约12微米与约 25微米之间。举例而言，可使用W商标名ULTEM1000出售的阳I，其由S油icInnovative Plastics化IdingsBV出售。在突出201及/或电荷控制层202或其他组件是由聚離離酬 (PEEK)形成的情况下，该等组件可自未填充的PEEK制造，厚度处于约12微米与约25微米 之间。举例而言，可使用W商标名Victrex吸APTIVP邸K?FILM，2000-006(未填充的非晶 等级）出售的阳邸，其由美国PA的WestConshohocken的VictrexU.S.A. ,Inc.出售。
[0030] 根据本发明的一具体实例的特征为聚合物突出及一聚合物电荷控制层的静电夹 盘可包括2009年5月15日申请的美国专利申请案第12/454, 336号（作为美国专利申请 公开案第2009/0284894号公开）的静电夹盘的特征，该申请案的教示在此W全文引用方式 并入。详言之，可包括关于相等间隔的突出、S角形图案突出及低粒子突出的特征，且也可 包括其他特征。
[0031] 图3为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面上的突出314图案的说明，其 中突出图案用W减小基板与突出314之间的力。可使用相等地分散此等力的突出图案，例 如，突出的S角形或大体六边形图案。应了解，如本文中所使用，「S角形（trigonal)」图案 意欲意谓突出的等边S角形的有规律重复图案，使得该等突出实质上相等间隔。（也可将 此图案看作形状为中屯、突出在形成正六边形的顶点的六个突出的数组的中屯、的大体六边 形）。也可通过增大突出的直径315或通过减小突出314的中屯、至中屯、间距316来减小力。 如图3的具体实例中所示，可按相等间隔配置来安置该等突出，其中每一突出是W中屯、至 中屯、间距尺寸316与邻近突出实质上相等地间隔。依靠此间距，基板的背面的相当大部分 接触该等突出的顶部分，从而在突出之间为氮气或其他气体留下间隙W用于背面冷却。相 比之下，在无此突出间距的情况下，仅小部分（10%或更少）的突出可接触基板。根据本发 明的一具体实例，基板可接触大于25%的突出的顶表面积。
[0032] 在一实例中，静电夹盘可为300mm组态，包括侣基底、厚约0. 120时的氧化侣绝缘 体209、厚约0. 004时的氧化侣介电质205,且具有旋转压板设计W允许安装至静电夹盘的 基板的旋转及倾斜。静电夹盘的直径可（例如）为300mm、200mm或450mm。突出314可呈 S角形图案，例如，具有约6mm至约8mm的中屯、至中屯、间距尺寸316。突出的直径315可（例 如）为约900微米。突出314的高度可（例如）约3微米至约12微米，诸如约6微米。突 出314可全部由聚合物形成，如同电荷控制层202 (见图2)。
[0033] 图4为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面外观图。静电夹盘表面包括 气体入口 417、接地接脚通道418、气体密封环419、包括自身的气体密封环（图4中的起模 顶杆通道420的外部浅色结构）的起模顶杆通道420及在夹盘的中屯、处的W421表示的 小气体入口（在图4中不可见的入口）。接地接脚通道418可包括自身的气体密封环（图 4中的接地接脚通道419的外环）。详图（图4中的插图422)展示突出414。气体密封环 419 (及起模顶杆通道420及接地接脚通道418的气体密封环）可为约0. 1英时宽，且可具 有等于突出414的高度的高度，诸如约3微米至约12微米（例如约6微米），但其他宽度及 高度是可能的。
[0034] 根据本发明的一具体实例，可通过首先使用陶瓷至陶瓷结合制备陶瓷总成的制程 来制造静电夹盘。举例而言，可使用上文结合图2的具体实例所描述的结合物质将介电层 205结合至绝缘体层209。接下来，用黏着涂层204 (诸如，上文结合图1的具体实例所论述 的物质）涂布陶瓷总成至约1或2微米的厚度。接下来，将制成电荷控制层202及突起201 的聚合物物质结合至黏着涂层204的表面。接着可电浆处理聚合物物质的顶部W帮助光阻 (接下来涂覆）黏结。接下来，将光阻沈积于聚合物物质上，且曝光并显影光阻。接下来， 使用反应性离子蚀刻制程来移除一厚度的聚合物物质（诸如，介于约3微米与约12微米之 间，详言之，约6微米）W在突起201之间建立多个区域。可针对将供静电夹盘使用的背面 气体压力来优化蚀刻掉的量（导致突出的高度）。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的 气体的平均自由路径大致相同或实质上相等。在蚀刻后，接着剥去光阻，且制程继续进行至 静电夹盘的最终装配 。
[00巧]图5为根据本发明的一具体实例的静电夹盘上的突出的构形图。宽度及高度是W微米展示。突出高约6微米，且具有非常平滑的晶圆接触表面523。举例而言，突出可具有 约0. 02ym至约0. 05ym的晶圆接触表面523上的表面粗趟度。同样地，该等气体密封环 可具有类似平滑表面，此导致与基板的良好密封。下表1展示根据本发明的一具体实例的 气体泄漏速率实验的结果。左栏展示施加的背面气体压力，右栏展示背面气体流量，其作为 自静电夹盘的边缘下漏处的气体的结果而发生，且中间栏展示腔室压力，其将随着更多气 体漏出静电夹盘的边缘而上升。将小于Isccm背面气体流率的结果（如此处）视为合乎需 要的。
[0036]表1;气体泄漏速率测试
[0037]
[0038] 根据本发明的一具体实例，静电夹盘的该等气体密封环可包含小于约8微时或小 于约4微时或小于约2微时或小于约1微时的表面粗趟度。
[0039] 在根据本发明的另一具体实例中，可光图案化的聚合物可用W在静电夹盘上 形成突出及气体密封件。如本文中所使用，「可光图案化的聚合物（photo-pattern油le polymer)」是表面可基于光化学反应的结果而图案化的聚合物。
[0040] 图6为根据本发明的一具体实例说明层压制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的示意图。将可光图案化的聚合物薄片层压631至静电夹盘上。举例而 言，使用两个漉的压机可施加受控的热及压力W将可光图案化的聚合物薄片层压至静电夹 盘上。可将软烘烤制程应用至层压薄片。随后，使用632紫外线光曝光系统来经由光罩曝 露可光图案化的聚合物；且使用633显影剂来移除聚合物的经由光罩未曝露的不当部分， 由此产生突出。替代地，取决于所使用的光阻的类型，可使用显影剂来移除聚合物的经由光 罩曝露的部分，W便产生突出。更通常地，可基于表面经由光罩至光的曝光图案而移除静电 夹盘的表面的区域，由此产生突出。接着使用烘箱及热板来硬烘烤634该等突出。可使用 的可光图案化的聚合物薄片的一些实例包括W环氧树脂为基础的聚合物薄片、W聚酷亚胺 为基础的聚合物薄片及苯并环了締炬CB)聚合物薄片。举例而言，可使用W环氧树脂为基 础的聚合物薄片，诸如，由美国Wilmington,DE的E.I.D证ontdeNemoursandCompany出 售的化rMx?系列、MX系列及民iston⑥系列聚合物薄片。
[0041] 图7为根据本发明的一具体实例说明喷涂制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的方块图。将液体可光图案化的聚合物喷涂741至静电夹盘上。举例而 言，喷涂系统可将液体聚合物涂覆至静电夹盘，伴有静电夹盘上的受控热及至喷涂系统的 喷嘴的受控流率。可将所要厚度的聚合物（例如，次微米至毫米厚度）精确地喷洒至静电 夹盘的表面上。随后，使用紫外线光曝光系统来经由光罩曝露742可光图案化的聚合物； 及使用743显影剂来移除聚合物的经由光罩未曝露的不当部分，由此产生突出。替代地，取 决于所使用的光阻的类型，可使用显影剂来移除聚合物的经由光罩曝露的部分，W便产生 突出。更通常地，可基于表面经由光罩至光的曝光图案而移除静电夹盘的表面的区域，由此 产生突出。接着使用烘箱及热板来硬烘烤744该等突出。可使用的液体可光图案化的聚合 物的一些实例包括w环氧树脂为基础的液体聚合物、w聚酷亚胺为基础的液体聚合物及w苯并环了締为基础炬CB)的液体聚合物。举例而言，可使用的W环氧树脂为基础的液体聚 合物包括由美国Newton,MA的Micro化emCo巧oration出售的SU8系列及KMPR系列液体 聚合物；可使用的W聚酷亚胺为基础的液体聚合物包括由美国Wilmington,DE的化tachi D证ontMicrosystems,LLC出售的皿4100系列、皿8800系列及皿8900系列液体聚合物。
[0042] 根据本发明的一具体实例，在使用可光图案化的聚合物的情况下，突出的厚度判 定静电夹盘的夹持力。因此，为了控制夹持力，可控制突出的厚度。举例而言，可通过层压 制程中的聚合物薄片的厚度及通过喷涂制程中所喷洒的聚合物的体积来控制突出的厚度。 此外，当使用层压制程时，可通过用反应性离子蚀刻巧1巧制程处理突出（例如，W减小突 出的厚度）来改变厚度。此也可导致突出的边缘更平滑且更清洁。
[0043]另外，根据本发明的一具体实例，可根据使用静电夹盘的应用及所得所要聚合物 性质来调整用于可光图案化的聚合物的硬烘烤参数。举例而言，若粒子是通过基板的研磨 而产生，该等粒子可在夹持/去夹持循环测试中被发现，则可能需要通过降低硬烘烤温度 及减少硬烘烤时间来使突出变得较软。另一方面，若（例如）在夹持/去夹持循环测试中 发现来自聚合物突出的粒子，则可能需要通过升高硬烘烤温度及增加硬烘烤时间来使突出 变得较硬。
[0044] 根据本发明的一具体实例，可光图案化的聚合物的使用可提供若干优势。该使用 可产生均匀厚度的突出；且可产生非研磨且软性的突出，其中杨氏模数及硬度显着低于陶 瓷突出（诸如，类钻碳及碳化娃突出）。可光图案化的聚合物的使用可改良可制造性且需要 较少资本设备，可减少颗粒污染，可提供与接地表面压板设计的较好兼容性，可提供较低成 本及较高生产量静电夹盘，且可较易于按比例扩大至较大大小静电夹盘（诸如，450mm)。此 夕F，可光图案化的聚合物突出可具有比其他突出好的黏着，且可在无助黏剂的情况下使用。 另外，使用可光图案化的聚合物突出的静电夹盘可比先前设计易于重新磨光。举例而言，若 突出磨损，则可使用氧电浆洗漆剂来清洁表面，在此之后，可在不拆卸夹盘的情况下如本文 中所描述重新形成突出。
[0045] 图8为根据本发明的一具体实例的包括聚合物突出及一接地层的静电夹盘的截 面图。静电夹盘包括聚合物突出801 (该等聚合物突出可（例如）包括可光图案化的聚合 物突出）W及一聚合物气体密封件819。在至接地的用于电荷的路径中，表面电荷是经由电 荷控制层802及金属层813放出至接地层851。金属层813可（例如）由碳化娃、类钻碳及 /或本文中别处所教示的用于电荷控制层的物质形成，且可充当至接地的传导路径且也可 充当金属还原层。接地层851可（例如）由碳化娃、类钻碳及/或本文中别处所教示的用 于电荷控制层的物质形成。接地层851可（例如）包含类钻碳或碳化娃，且可具有在每平 方约1〇5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。图8的具体实例的静电夹盘也包 括一介电层805、多个金属电极806、一陶瓷至陶瓷结合810、多个导电环氧树脂结合808、多 个电极接脚807、绝缘体层809、导热结合811及水冷式基底812。介电质805可包含大于约 1012ohm-cm的体电阻率，使得静电夹盘为库仑夹盘。电荷控制层802可（例如）包含碳化 娃或类钻碳；可直接上覆于介电质；可包含在约0. 1微米至约10微米的范围中的厚度；且 可包含在约IX108奥姆/平方至约IX10 11奥姆/平方的范围中的表面电阻率。
[0046] 图9为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及一传导路径的静电夹 盘的截面图。该静电夹盘包括聚合物突出901 (该等聚合物突出可（例如）包括可光图案 化的聚合物突出）W及一聚合物气体密封件919。在至接地的用于电荷的路径中，表面电荷 是经由电荷控制层902、金属层813及传导路径952放出至接地层951。金属层913可（例 如）由碳化娃、类钻碳及/或本文中所教示的用于电荷控制层的物质形成，且可充当至接地 的传导路径且也可充当金属还原层。接地层951可（例如）由碳化娃、类钻碳及/或本文 中别处所教示的用于电荷控制层的物质形成。接地层951可（例如）包含类钻碳或碳化 娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。传导路径952 可（例如）包含类钻碳或碳化娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的 一表面电阻率；且可（例如）覆盖静电夹盘的气体密封环919的工件接触表面的至少一部 分。图9的具体实例的静电夹盘也包括一介电层905、多个金属电极906、一陶瓷至陶瓷结 合910、多个导电环氧树脂结合908、多个电极接脚907、绝缘体层909、导热结合911及水冷 式基底912。介电质905可包含大于约1012ohm-cm的体电阻率，使得静电夹盘为库仑夹盘。 电荷控制层902可（例如）包含碳化娃或类钻碳；可直接上覆于介电质；可包含在约0. 1微 米至约10微米的范围中的厚度 ；且可包含在约IX108奥姆/平方至约IX10 11奥姆/平方 的范围中的表面电阻率。
[0047] 实验；使用可光图案化的聚合物制造
[0048] 1.用于图8的具体实例的层压制程；
[0049] 根据本发明的一具体实例，可通过首先使用陶瓷至陶瓷结合810制备陶瓷总成的 制程来制造静电夹盘。举例而言，可使用上文结合图2的具体实例所描述的结合物质将介 电层805结合至绝缘体层809。接下来，使用物理气相沈积（PVD)用金属层851及813涂布 陶瓷总成的背面，诸如通过将上文所论述的用作图8中的接地层851及金属层813的物质 沈积至约1微米的厚度。
[0050] 接下来，使用化学气相沈积（CVD)通过电荷控制层802来涂布陶瓷总成的正面，诸 如通过沈积碳化娃、类钻碳及/或本文中别处所教示的用作电荷控制层的物质，其中层802 经由陶瓷总成的边缘而与接地层851电连接。
[0051] 接下来，通过光微影来制造聚合物突出801及气体密封环819。通过在80°C下 W0. 5m/min漉速度及 410kPa-480kPa压力使用CATENA(由美国Addison,IL的GBCFilms Group出售）将可光图案化的聚合物薄片层压至电荷控制层802,且接着在lOCrC下烘烤可 光图案化的聚合物薄片达5分钟。在此之后，将聚合物曝露至300mJ/cm2的强度的光。在 95°C下烘烤可光图案化的聚合物达5分钟，且接着在丙二醇单甲離己酸醋（PGMEA)中显影 可光图案化的聚合物达5分钟，继之W异丙醇（IPA)冲洗达2分钟。最后，在180°C下烘烤 聚合物达30分钟。此外，当使用层压制程时，可通过用反应性离子蚀刻巧I巧制程处理突 出（例如，W减小突出的厚度）来改变厚度。此也可导致突出的边缘更平滑且更清洁。突 出的厚度介于约3微米与约12微米之间，例如约6微米。可针对将供静电夹盘使用的背面 气体压力来优化蚀刻掉的量（导致突出的高度）。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的 气体的平均自由路径大致相同或实质上相等。
[0052] 2.用于图9的具体实例的层压制程；
[0053] 使用类似于上文所描述的用于生产图8的具体实例的制程的制程，且此外，在聚 合物突出已制造后，通过CVD制程，用遮蔽光罩添加类钻碳值LC)涂层。DLC涂层覆盖气体 密封环819W及陶瓷总成的侧壁。
[0054] 3.用于图8的具体实例的喷涂制程；
[0055] 除使用不同技术将用于突出801及气体密封环819的可光图案化的聚合物涂覆至 电荷控制层802夕b使用类似于上文所描述的用于层压的制程的制程。
[0056] 通过光微影技术来制造聚合物突出801及气体密封环819。WlOOmm/sec喷洒 速度、2ml/min流率、3化si空气压力及30mm高度（喷头与电荷控制层802的表面之间的 距离））使用Prism300(由美国化verhill,MA的叫trasonicSystems,Inc.出售）将可 光图案化的聚合物喷洒至电荷控制层802上，且接着在95°C下烘烤可光图案化的聚合物达 15分钟。在喷涂制程期间将陶瓷总成加热至65°C。在此之后，将聚合物曝露至300mJ/cm2 的强度的光。在95°C下烘烤可光图案化的聚合物达5分钟，且接着在丙二醇单甲離己酸醋 (PGMEA)中显影可光图案化的聚合物达5分钟，继之W异丙醇（IPA)冲洗达2分钟。最后， 在18(TC下烘烤聚合物达30分钟。突出的厚度介于约3微米与约12微米之间，例如约6微 米。通过喷洒至电荷控制层802的表面上的聚合物的量来控制突出的厚度。可针对将供静 电夹盘使用的背面气体压力来优化突出的厚度。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的气 体的平均自由路径大致相同或实质上相等。
[0057] 4.用于图9的具体实例的喷涂制程；
[0058] 使用类似于上文所描述的用于生产图8的具体实例的制程的制程，且此外，在聚 合物突出已制造后，通过CVD制程，用遮蔽光罩添加类钻碳值LC)涂层。DLC涂层覆盖气体 密封环819W及陶瓷总成的侧壁。
[005引实验；测试结果
[0060] 根据本发明的一具体实例，对具有本文中所描述的可光图案化的聚合物突出的静 电夹盘执行多种测试。结果如下。
[006。 1)刮痕测试；用针挂掉突出。该突出通过测试；刀片切入突出而不造成分层。
[0062] 2)带测试；将Kapton带置放于突出之上，且接着剥去Kapton带。该等突出通过 测试；无突出被剥去。
[0063] 3)IPA擦拭测试：使用具有异丙醇（IPA)的无尘室纸擦拭凸起。该等突出通过测 试。
[0064] 4)装载/卸除循环测试；若干次地将破码装载及卸除至突出之上。该等突出通过 测试。
[0065] 5)玻璃摩擦测试；使用碳化娃表面上的15ym化rMx?突出。使用玻璃将法向应 力手动施加至该等突出上，同时与突出相抵摩擦玻璃。结果为该等突出的厚度不改变。在 凸起的顶表面上发现刮痕。
[0066] 6)酷刑测试：使用具有14ym厚突出的陶瓷总成执行酷刑测试。在溶剂测试中， 将突出分别浸没于IPA及丙酬中达一天。在UV曝光测试中，将突出连续地曝露至UV光达 10. 25小时。在耐冷测试中，用大致-70°C下的干冰覆盖样本。在酷刑测试后，使用刀刮擦 该等突出。刀切入该等突出而不造成分层及裂缝。所有突出通过测试。
[0067] 7)夹持测试：针对电极的充电及放电，在静电夹盘的夹持期间量测充电电流。发 现波形保持均匀且在所有操作条件下（包括真空中及空气中的变化的背面气体压力）恰当 地形成波形。
[0068] 8)气体泄漏速率测试；执行类似于上文在表1中展示的气体泄漏速率测试的气体 泄漏速率测试。发现无发弧、高夹持力及低气体流率。在500K循环夹持/去夹持测试之前 及之后皆发现类似结果。
[006引9)材料纯度测试：制造S个样本（可光图案化的聚合物薄膜；无额外处理的娃晶 圆上的层压可光图案化的聚合物薄膜；及娃晶圆上的完全形成的可光图案化的聚合物突 出）。在室温下使用5 %HN03对该S个样本进行表面提取达一小时，且使用电感禪合式电 浆质谱法（ICP-M巧针对19种金属量测所得溶液。结果发现可接受的低位准的19种金属 的每平方公分原子。
[0070] 10)夹持/去夹持循环测试：在500K循环夹持/去夹持测试后，突出及气体密封 件的高度及粗趟度未改变。表2展示结果。轮廓测绘展示，突出及气体密封件的形状同样 未改变。
[0071]
[0073] 表2 ;500K循环测试后的高度及粗趟度
[0074] 根据本发明的一具体实例，可使用包括低杨氏模数及高拉伸强度的材料的可光图 案化的聚合物突出。表3展示各种材料的机械性质的比较，其中化rMX及SU8材料为W环 氧树脂为基础的可光图案化的聚合物的实例。在表3中可看出，聚離酷亚胺（PEI)、环氧树 脂及聚酷亚胺的热稳定性类似；但W环氧树脂为基础的聚合物及W聚酷亚胺为基础的聚合 物的拉伸强度高于PEI。PEI、环氧树脂及聚酷亚胺的弹性模数（硬度）类似，且所有该等材 料皆比类钻碳值LC)软。根据本发明的一具体实例，可将具有大于约70兆帕斯卡（MPa)的 拉伸强度（诸如，在约7〇MI^a与80MPa之间）且具有小于约3. 5千兆帕斯卡佑Pa)的杨氏 模数（诸如，在约2GI^a与3GI^a之间）的聚合物物质用于突出。可使用其他物质。
[00 巧]
[0076] 表3;突出材料的机械性质
[0077] 根据本发明的一具体实例，聚合物突出（诸如，环氧树脂可光图案化的聚合物突 出）的硬度可在约350MPa与约450MPa之间。聚合物突出的结合强度可比聚合物突出与下 伏电荷控制层之间的约ISMI^a大。在一些具体实例中，聚合物突出的黏着性可足够准许电 荷控制层（图8的802)直接黏附至介电质805,而无需介入的黏着层或黏着剂。在将晶圆 或其他基板夹持至聚合物突出后，自聚合物突出转移至晶圆背面的金属污染物（例如，Li、 Mg、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Y、Mo、Sn、Ba、Ce、册、Ta、W、Pb、Sb)可小于约 lElO原子/平方公分。在将晶圆或其他基板夹持至聚合物突出后，作为使用静电夹盘的结 果而沈积于基板的背面上的粒子可少于0. 16ym或更大的粒径范围的约 2000个粒子添加。
[0078] 根据本发明的一具体实例，本文中所阐明的可光图案化的聚合物可（例如）如本 文中所阐明地生产，W黏附至下伏电荷控制层。电荷控制层可（例如）包括碳化娃、类钻碳 或另一材料。此电荷控制层可具有介于每平方约1〇 8奥姆至每平方约10 11奥姆之间的一表 面电阻率。
[0079] 在根据本发明的另一具体实例中，本文中所阐明的可光图案化的聚合物可用于接 地静电夹盘上，例如，如图8及图9的具体实例中所展示。举例而言，接地技术可包括一传 导路径，该传导路径覆盖该静电夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的至少一部分，该 传导路径包含至接地的一电路径的至少一部分。传导路径可（例如）包含类钻碳或碳化 娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。可使用作为 W02012/033922 公布、题为巧i曲ConductivityElectrostaticChuck」的国际申请案第 PCT/US2011/050841号中所教示的其他传导路径，该申请案的全部教示在此W引用方式并 入本文中。举例而言，可使用与覆盖于静电夹盘的外边缘上的传导路径有关的教示。
[0080] 虽然本文中论述了可光图案化的聚合物，但根据本发明的一具体实例，类似的喷 涂方法可供其他软性材料使用。举例而言，可通过遮蔽光罩喷涂传导性聚合物、高耐化学性 聚合物、耐高温聚合物及其他材料W制造用于静电夹盘的软性突出。在一实例中，传导性聚 合物可经喷涂W形成用于接地静电夹盘的传导性软性凸起。举例而言，传导性聚合物可包 含碳奈米管与一聚合物（诸如，由美国Billerica,MA的Elntegris,Inc.出售的Elntegris TEGO?聚合物）的渗合物；填充有碳奈米管的聚碳酸醋；及/或渗杂有传导性奈米粒子的 聚合物。此等传导性聚合物突出可供用于静电夹盘的接地的卷绕式DLC涂层使用，诸如，作 为W02012/033922 公布、题为巧i曲ConductivityElectrostaticChuck」的国际申请案 第PCT/US2011/050841号中所教示的传导路径中的一个，该申请案的全部教示在此W引用 方式并入本文中。本文中所描述的具体实例的各种特征可加w组合；举例而言，可通过多种 不同突出（包括本文中所教示的可光图案化的聚合物）来获得本文中论述的突出的高度及 表面粗趟度。
[0081] 此外，根据本发明的一具体实例，本文中所教示的聚合物（包括可光图案化的聚 合物、传导性聚合物、高耐化学性聚合物及耐高温聚合物）可用于真空夹盘及机械夹盘上 的突出。
[0082] 根据本发明的一具体实例，静电夹盘为库仑夹盘。介电质可包括侣，例如氧化侣或 氮化侣。在根据本发明的另一具体实例中，静电夹盘为化hnsen-Rahbek静电夹盘。或者， 静电夹盘可不为化hnsen-Rahbek静电夹盘，且介电质可经选择使得化hnsen-Rahbek(JR) 力或部分混合化hnsen-Rahbek力不作用于晶圆或基板。
[0083] 本文中所引用的所有专利、公开申请案及参考的教示是W全文引用方式并入。
[0084] 虽然本发明已参考其实例具体实例予W特定展示及描述，但熟习此项技术者应理 解，在不脱离由随附权利要求涵盖的本发明的范畴的情况下，可进行形式及细节上的各种 改变。
【主权项】
1. 一种静电夹盘，其包含： 表面层，其通过电极中的电压活化以形成电荷以将基板以静电方式夹持至该静电夹 盘，该表面层包括包含可光图案化的聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷 控制层，该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的 高度以在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。2. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为液 体的可光图案化的聚合物。3. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为固 体的可光图案化的聚合物。4. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含以环氧树脂为基础的可 光图案化的聚合物。5. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含以聚酰亚胺为基础的可 光图案化的聚合物或以苯并环丁烯为基础的可光图案化的聚合物中的至少一个。6. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含碳化硅。7. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含类钻碳。8. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含介于每平方约10 8奥姆至每平方 约IO11奥姆之间的表面电阻率。9. 如权利要求1的静电夹盘，其中该等聚合物突出包含介于约3微米与约12微米之间 的高度。10. 如权利要求1的静电夹盘，其中该等聚合物突出包含约900微米的直径。11. 如权利要求1的静电夹盘，其进一步包含气体密封环，该气体密封环包含可光图案 化的聚合物。12. 如权利要求11的静电夹盘，其中该气体密封环包含以环氧树脂为基础的可光图案 化的聚合物、以苯并环丁烯为基础的可光图案化的聚合物及以聚酰亚胺为基础的可光图案 化的聚合物中的至少一个。13. 如权利要求1的静电夹盘，其中该多个聚合物突出包含介于约0.02ym与约 0. 05ym之间的表面粗糙度。14. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含具有大于约70兆帕斯 卡（MPa)的拉伸强度的材料。15. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含具有小于约3. 5千兆帕 斯卡（GPa)的杨氏模数的材料。16. 如权利要求1的静电夹盘，其进一步包含传导路径，该传导路径覆盖该静电夹盘 的气体密封环的工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的电路径的至少一部 分。17. 如权利要求16的静电夹盘，其中该传导路径包含类钻碳。18. 如权利要求16的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为 液体的可光图案化的聚合物，且其中该电荷控制层包含介于每平方约IO8奥姆至每平方约 IO11奥姆之间的表面电阻率。19. 一种静电夹盘，其包含： 表面层，其通过电极中的一电压活化以形成电荷以将基板以静电方式夹持至该静电 夹盘，该表面层包括包含传导性聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷控制 层，该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的高度 以在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。20. 如权利要求19的静电夹盘，其中该传导性聚合物包含来自由以下各个组成的群的 聚合物：碳奈米管与聚合物的掺合物；及掺杂有传导性奈米粒子的聚合物。21. -种制造静电夹盘的方法，该方法包含： 经由光罩使该静电夹盘的表面上的可光图案化的聚合物曝露至光，该静电夹盘包含在 该可光图案化的聚合物的至少一部分下面的电荷控制层；及 基于该表面经由该光罩至该光的曝光图案而移除该静电夹盘的该表面的区域，通过在 该静电夹盘的该表面上形成多个聚合物突出，该多个聚合物突出所黏附该电荷控制层且延 伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的高度。22. 如权利要求21的方法，其包含在该电荷控制层的至少一部分上方层压包括该可光 图案化的聚合物的聚合物薄片。23. 如权利要求21的方法，其包含在该电荷控制层的至少一部分上方喷洒包括该可光 图案化的聚合物的液体聚合物。24. 如权利要求21的方法，其中该可光图案化的聚合物包含具有大于约70兆帕斯卡 (MPa)的拉伸强度且具有小于约3. 5千兆帕斯卡（GPa)的杨氏模数的材料。25. 如权利要求21的方法，其进一步包含用传导路径覆盖该静电夹盘的气体密封环的 工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的电路径的至少一部分。
【专利摘要】根据本发明的一具体实例，提供用于一静电夹盘的一软性突出结构，其提供用于晶圆、工件或其他基板的一非研磨接触表面，同时也具有改良的可制造性及与接地表面压板设计的兼容性。该软性突出结构包含一可光图案化的聚合物。
【IPC分类】H01L21/687, H01L21/683
【公开号】CN104904003
【申请号】CN201380057372
【发明人】林奕宽, 理查·A·库克, 雅各·莱辛斯基
【申请人】恩特格林斯公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月29日
【公告号】EP2915189A1, WO2014070764A1, WO2014070764A8
【专利说明】具有可光图案化的软性突出接触表面的静电夹盘
[000。 相关申请案
[0002] 本申请案是2012年11月2日所提交的美国申请案第13/667, 516号的连续案，该 美国申请案第13/667, 516号是2011年10月27日所提交的美国申请案第13/266, 657号 的部分连续案，该美国申请案第13/266, 657号是2010年5月13日所提交的W英文公开的 美国国家阶段国际申请案第PCT/US2010/034667号，其请求2009年5月15日所提交的美 国临时申请案第61/216, 305号的权益。上述申请案的全部教示皆W引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 静电夹盘在制造制程期间固持且支撑基板，且也自基板移除热，而不机械夹持基 板。在静电夹盘的使用期间，通过静电力将基板（诸如，半导体晶圆）的背面固持至静电夹 盘的面。基板与静电夹盘的面中的一或多个电极是由覆盖电极的表面材料层分开。在库仑 夹盘中，表面层电绝缘，而在化hnsen-Rahbek静电夹盘中，表面层弱传导。静电夹盘的表面 层可平坦，或可具有将基板的背面与经覆盖电极进一步分开的一或多个突出、突起或其他 表面特征。在处理期间传递至基板的热可通过与突出的接触热传导及/或通过与冷却气体 的气体热传导而转移离开基板且转移至静电夹盘。在自基板移除热时，接触热传导通常比 气体热传导有效率。然而，控制基板与突出之间的接触量可为困难的。
[0004] 在微电子生产中，随着半导体及内存装置几何形状变得逐渐更小且晶圆、平面屏 幕显示器、比例光罩及其他处理过基板的大小变得逐渐更大，可允许的颗粒污染过程规范 变得更有限制性。粒子对静电夹盘的影响特别有意义，此是因为晶圆实体上接触或安装至 夹盘夹持表面。若静电夹盘的安装表面允许任何颗粒变得陷落于安装表面与基板之间，贝U 基板可因陷落的粒子而变形。举例而言，若将晶圆的背面抵靠平坦参考表面W静电方式夹 持，则陷落的粒子将造成晶圆的正面的变形，其将因此不位于平坦平面中。根据美国专利 第6, 835, 415号，研究已展示，平坦静电夹盘上的10微米粒子可使比例光罩（亦即，测试晶 圆）的表面移位一时或一时W上的径向距离。粒子诱发的位移的实际高度及直径取决于众 多参数，诸如，粒径、粒子硬度、夹持力及比例光罩厚度。
[0005] 在基板处理期间，重要的是能够控制基板的温度、限制基板的最大温度上升、维持 基板表面上的温度均匀性或此等的任何组合。若归因于不良及/或不均匀的热转移，在基 板表面上存在过度的温度变化，则基板可变得扭曲，且制程化学可受到影响。与静电夹盘直 接接触的面积愈大，通过接触热传导转移的热愈多。直接接触的面积的大小随基板与静电 夹盘的接触表面的粗趟度、平度及硬度W及接触表面之间的施加的力而变。由于接触表面 的特性在基板间有变化，且由于接触表面的特性可随时间而改变，因此准确地控制静电夹 盘与基板之间的接触热传导是困难的。
[0006] 控制基板的温度及在其背面上的粒子的数目对于减少或消除对微电子装置、比例 光罩光罩及其他此等结构的损害而言及对于减少或最小化制造产率损失而言是重要的。静 电夹盘突出的研磨性质、变粗趟突出的高接触面积及静电夹盘的制造期间的研光及抛光操 作的效应可皆对在与静电夹盘一起使用期间将粒子添加至基板的背面有影响。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的一具体实例，提供一种用于一静电夹盘的软性突出结构，其提供用 于晶圆、工件或其他基板的非研磨接触表面，同时也具有改良的可制造性及与接地表面压 板设计的兼容性。软性突出结构包含可光图案化的聚合物。
[0008] 在根据本发明的一项具体实例中，提供一种静电夹盘，其包含一表面层，该表面层 通过一电极中的一电压活化W形成一电荷W将一基板W静电方式夹持至该静电夹盘。该表 面层包括包含一可光图案化的聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷控制 层。该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的一高 度W在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。
[0009] 在另外有关具体实例中，该可光图案化的聚合物可包含在烘烤前在室温下为液体 的一可光图案化的聚合物，或可包含在烘烤前在室温下为固体的一可光图案化的聚合物。 该可光图案化的聚合物可包含一W环氧树脂为基础、W聚酷亚胺为基础或W苯并环了締为 基础的可光图案化的聚合物。该电荷控制层可包含碳化娃或类钻碳。该电荷控制层可包含 介于每平方约1〇 8奥姆至每平方约10 11奥姆之间的一表面电阻率。该等聚合物突出可包含 介于约3微米与约12微米之间的一高度；且可包含约900微米的一直径。该静电夹盘可进 一步包含一气体密封环，该气体密封环包含一可光图案化的聚合物，诸如W环氧树脂为基 础、W苯并环了締为基础或W聚酷亚胺为基础的可光图案化的聚合物。该多个聚合物突出 可包含介于约0. 02ym与约0. 05ym之间的一表面粗趟度。该可光图案化的聚合物可包含 具有大于约70兆帕斯卡（MPa)的一拉伸强度的一材料，且可包含具有小于约3. 5千兆帕斯 卡（GPa)的一杨氏模数的一材料。该静电夹盘可包含一传导路径，该传导路径覆盖该静电 夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的一电路径 的至少一部分。该传导路径可包含类钻碳。
[0010] 在根据本发明的另一具体实例中，提供一种静电夹盘，其包含一表面层，该表面层 通过一电极中的一电压活化W形成一电荷W将一基板W静电方式夹持至该静电夹盘。该表 面层包括包含一传导性聚合物的多个突出及该多个聚合物突出黏附至的一电荷控制层。该 多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的一高度W 在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。
[0011] 在另外有关具体实例中，该传导性聚合物可包含来自由W下各个组成的群的一聚 合物；一碳奈米管与一聚合物的一渗合物；及一渗杂有传导性奈米粒子的聚合物。
[0012] 在根据本发明的另一具体实例中，提供一种制造一静电夹盘的方法。该方法包含 经由一光罩使在该静电夹盘的一表面上的一可光图案化的聚合物曝露至光，该静电夹盘包 含在该可光图案化的聚合物的至少一部分下面的一电荷控制层；及基于该表面经由该光罩 至该光的一曝光图案而移除该静电夹盘的该表面区域，由此在该静电夹盘的该表面上形成 多个聚合物突出。该多个聚合物突出黏附至该电荷控制层且延伸至在该电荷控制层的包围 该多个聚合物突出的部分上方的一高度。
[0013] 在另外有关具体实例中，该方法可包含在该电荷控制层的至少一部分上方层压包 括该可光图案化的聚合物的一聚合物薄片，或在该电荷控制层的至少一部分上方喷洒包括 该可光图案化的聚合物的一液体聚合物。该可光图案化的聚合物可包含具有大于约70兆 帕斯卡（MPa)的一拉伸强度且具有小于约3. 5千兆帕斯卡（GPa)的一杨氏模数的一材料。 该方法可进一步包含用一传导路径覆盖该静电夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的 至少一部分，该传导路径包含至接地的一电路径的至少一部分。
【附图说明】
[0014] 如随附图式（其中相似参考字符贯穿不同视图是指相似零件）中所说明，前述内 容将自本发明的实例具体实例的W下较特定描述显而易见。图式未必按比例，而是着重于 说明本发明的具体实例。
[0015] 图1为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的顶层的截面图。
[0016] 图2为展示根据本发明的一具体实例的静电夹盘的另外层的截面图。
[0017] 图3为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面上的突出的图案的说明。
[0018] 图4为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面外观图。
[0019] 图5为根据本发明的一具体实例的静电夹盘上的突出的构形图。
[0020] 图6为根据本发明的一具体实例说明层压制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的示意图。
[0021]图7为根据本发明的一具体实例说明喷涂制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的方块图。
[0022] 图8为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及接地层的静电夹盘的 截面图。
[0023] 图9为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及一传导路径 的静电夹 盘的截面图。
【具体实施方式】
[0024]W下为本发明的实例具体实例的描述。
[00巧]根据本发明的一具体实例，提供一种静电夹盘，其包括在其表面上的用于安装基 板的突出。突出是由诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的聚合物物质形 成。另外，静电夹盘特征为聚合物突出黏附至的一电荷控制表面层。电荷控制表面层可由 与突出相同的聚合物物质（诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK))形成。此 等突出及此电荷控制表面层可帮助促进静电夹盘与基板的接触W增进接触冷却，同时也减 少不良粒子的产生。
[0026] 在根据本发明的另一具体实例中，可光图案化的聚合物可用W在静电夹盘上形成 突出及气体密封件，如W下进一步论述。
[0027] 图1为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的顶层的截面图。静电夹盘特征为由 诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的聚合物形成的突出101。静电夹盘 的气体密封环（图中未显示）可由诸如与突出101相同的聚合物的聚合物形成。突出101 黏附至亦可由聚合物形成的电荷控制层102。电荷控制层102的目的在于提供一传导层W 放走表面电荷。电荷控制层102减少了「晶圆黏结」的可能性，晶圆黏结发生于晶圆或其他 基板在夹盘电力经移除后静电黏附至夹盘表面时。具有在适当范围（诸如，约1X108奥姆 /平方至约1Xl〇n奥姆/平方的范围）中的表面电阻率的电荷控制层102已展示W减少可 导致不良静电力且最终导致晶圆黏结的表面电荷滞留。稍微有传导性表面层将电荷放出至 接地（图中未显示），而不干扰静电夹盘与基板之间的静电吸引。在一项具体实例中，突出 101及电荷控制层102皆由诸如聚離酷亚胺（PEI)、聚酷亚胺或聚離離酬（PEEK)的单一聚 合物形成。黏着层103可在电荷控制层102下，且可包含与电荷控制层不同的聚合物。详言 之，在电荷控制层由聚離離酬（PEEK)形成的情况下，黏着层103可包含聚離酷亚胺（PEI)。 替代地，黏着层103不需要存在。在黏着层103下（或直接在电荷控制层102下），静电夹 盘包括黏着涂层104,其促进在其之上的聚合物层黏附至介电层105。黏着涂层104保持埋 于在其之上的聚合物层下，且隐藏聚合物中的装饰性缺陷。黏着涂层104可（例如）包括 含娃的氮化物、氧化物、碳化物及此等物质的非化学计量型式，例如（但不限于）SiOxNy、氮 化娃、氧化娃或碳化娃。黏着涂层也可包含碳或碳的氮化物化合物；且可包含类钻碳；及/ 或前述各个中的任一个的组合。在黏着涂层104下为介电层105,诸如氧化侣介电质。
[0028] 图2为展示根据本发明的一具体实例的静电夹盘的另外层的截面图。除了突出 201、电荷控制层202、黏着层203、黏着涂层204及介电层205之外，静电夹盘也包括金属电 极206。金属电极206是通过导电环氧结合208结合至电极接脚207。介电层205是通过 陶瓷至陶瓷结合210结合至绝缘体层209 (诸如氧化侣绝缘体）。陶瓷至陶瓷结合210可由 诸如聚四氣己締（PTFE)或改质PTFE(除了PTFE之外，其也包括PFA及/或FE巧的聚合物 形成。另外，陶瓷至陶瓷结合210可由诸如全氣烷氧基（PFA)、氣化己締-丙締（FE巧及聚 離離酬（PEEK)的聚合物形成。在绝缘体209下，存在导热结合211 (其可（例如）使用由 德国Dilsseldo计的HenkelAG&Co.KGaA出售的TRA-C0N导热环氧树脂而形成）及水冷式 基底212。黏着涂层204可沿着静电夹盘的边缘（包括沿着气体密封环的边缘）延伸W形 成金属还原层213,其防止静电夹盘的边缘上的射束撞击使侣粒子撞击基板。
[0029] 根据本发明的一具体实例，用于静电夹盘的突出201、电荷控制层202或其他组件 的聚離酷亚胺（PEI)可由未填充的非晶聚離酷亚胺（PEI)形成，厚度处于约12微米与约 25微米之间。举例而言，可使用W商标名ULTEM1000出售的阳I，其由S油icInnovative Plastics化IdingsBV出售。在突出201及/或电荷控制层202或其他组件是由聚離離酬 (PEEK)形成的情况下，该等组件可自未填充的PEEK制造，厚度处于约12微米与约25微米 之间。举例而言，可使用W商标名Victrex吸APTIVP邸K?FILM，2000-006(未填充的非晶 等级）出售的阳邸，其由美国PA的WestConshohocken的VictrexU.S.A. ,Inc.出售。
[0030] 根据本发明的一具体实例的特征为聚合物突出及一聚合物电荷控制层的静电夹 盘可包括2009年5月15日申请的美国专利申请案第12/454, 336号（作为美国专利申请 公开案第2009/0284894号公开）的静电夹盘的特征，该申请案的教示在此W全文引用方式 并入。详言之，可包括关于相等间隔的突出、S角形图案突出及低粒子突出的特征，且也可 包括其他特征。
[0031] 图3为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面上的突出314图案的说明，其 中突出图案用W减小基板与突出314之间的力。可使用相等地分散此等力的突出图案，例 如，突出的S角形或大体六边形图案。应了解，如本文中所使用，「S角形（trigonal)」图案 意欲意谓突出的等边S角形的有规律重复图案，使得该等突出实质上相等间隔。（也可将 此图案看作形状为中屯、突出在形成正六边形的顶点的六个突出的数组的中屯、的大体六边 形）。也可通过增大突出的直径315或通过减小突出314的中屯、至中屯、间距316来减小力。 如图3的具体实例中所示，可按相等间隔配置来安置该等突出，其中每一突出是W中屯、至 中屯、间距尺寸316与邻近突出实质上相等地间隔。依靠此间距，基板的背面的相当大部分 接触该等突出的顶部分，从而在突出之间为氮气或其他气体留下间隙W用于背面冷却。相 比之下，在无此突出间距的情况下，仅小部分（10%或更少）的突出可接触基板。根据本发 明的一具体实例，基板可接触大于25%的突出的顶表面积。
[0032] 在一实例中，静电夹盘可为300mm组态，包括侣基底、厚约0. 120时的氧化侣绝缘 体209、厚约0. 004时的氧化侣介电质205,且具有旋转压板设计W允许安装至静电夹盘的 基板的旋转及倾斜。静电夹盘的直径可（例如）为300mm、200mm或450mm。突出314可呈 S角形图案，例如，具有约6mm至约8mm的中屯、至中屯、间距尺寸316。突出的直径315可（例 如）为约900微米。突出314的高度可（例如）约3微米至约12微米，诸如约6微米。突 出314可全部由聚合物形成，如同电荷控制层202 (见图2)。
[0033] 图4为根据本发明的一具体实例的静电夹盘的表面外观图。静电夹盘表面包括 气体入口 417、接地接脚通道418、气体密封环419、包括自身的气体密封环（图4中的起模 顶杆通道420的外部浅色结构）的起模顶杆通道420及在夹盘的中屯、处的W421表示的 小气体入口（在图4中不可见的入口）。接地接脚通道418可包括自身的气体密封环（图 4中的接地接脚通道419的外环）。详图（图4中的插图422)展示突出414。气体密封环 419 (及起模顶杆通道420及接地接脚通道418的气体密封环）可为约0. 1英时宽，且可具 有等于突出414的高度的高度，诸如约3微米至约12微米（例如约6微米），但其他宽度及 高度是可能的。
[0034] 根据本发明的一具体实例，可通过首先使用陶瓷至陶瓷结合制备陶瓷总成的制程 来制造静电夹盘。举例而言，可使用上文结合图2的具体实例所描述的结合物质将介电层 205结合至绝缘体层209。接下来，用黏着涂层204 (诸如，上文结合图1的具体实例所论述 的物质）涂布陶瓷总成至约1或2微米的厚度。接下来，将制成电荷控制层202及突起201 的聚合物物质结合至黏着涂层204的表面。接着可电浆处理聚合物物质的顶部W帮助光阻 (接下来涂覆）黏结。接下来，将光阻沈积于聚合物物质上，且曝光并显影光阻。接下来， 使用反应性离子蚀刻制程来移除一厚度的聚合物物质（诸如，介于约3微米与约12微米之 间，详言之，约6微米）W在突起201之间建立多个区域。可针对将供静电夹盘使用的背面 气体压力来优化蚀刻掉的量（导致突出的高度）。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的 气体的平均自由路径大致相同或实质上相等。在蚀刻后，接着剥去光阻，且制程继续进行至 静电夹盘的最终装配 。
[00巧]图5为根据本发明的一具体实例的静电夹盘上的突出的构形图。宽度及高度是W微米展示。突出高约6微米，且具有非常平滑的晶圆接触表面523。举例而言，突出可具有 约0. 02ym至约0. 05ym的晶圆接触表面523上的表面粗趟度。同样地，该等气体密封环 可具有类似平滑表面，此导致与基板的良好密封。下表1展示根据本发明的一具体实例的 气体泄漏速率实验的结果。左栏展示施加的背面气体压力，右栏展示背面气体流量，其作为 自静电夹盘的边缘下漏处的气体的结果而发生，且中间栏展示腔室压力，其将随着更多气 体漏出静电夹盘的边缘而上升。将小于Isccm背面气体流率的结果（如此处）视为合乎需 要的。
[0036]表1;气体泄漏速率测试
[0037]
[0038] 根据本发明的一具体实例，静电夹盘的该等气体密封环可包含小于约8微时或小 于约4微时或小于约2微时或小于约1微时的表面粗趟度。
[0039] 在根据本发明的另一具体实例中，可光图案化的聚合物可用W在静电夹盘上 形成突出及气体密封件。如本文中所使用，「可光图案化的聚合物（photo-pattern油le polymer)」是表面可基于光化学反应的结果而图案化的聚合物。
[0040] 图6为根据本发明的一具体实例说明层压制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的示意图。将可光图案化的聚合物薄片层压631至静电夹盘上。举例而 言，使用两个漉的压机可施加受控的热及压力W将可光图案化的聚合物薄片层压至静电夹 盘上。可将软烘烤制程应用至层压薄片。随后，使用632紫外线光曝光系统来经由光罩曝 露可光图案化的聚合物；且使用633显影剂来移除聚合物的经由光罩未曝露的不当部分， 由此产生突出。替代地，取决于所使用的光阻的类型，可使用显影剂来移除聚合物的经由光 罩曝露的部分，W便产生突出。更通常地，可基于表面经由光罩至光的曝光图案而移除静电 夹盘的表面的区域，由此产生突出。接着使用烘箱及热板来硬烘烤634该等突出。可使用 的可光图案化的聚合物薄片的一些实例包括W环氧树脂为基础的聚合物薄片、W聚酷亚胺 为基础的聚合物薄片及苯并环了締炬CB)聚合物薄片。举例而言，可使用W环氧树脂为基 础的聚合物薄片，诸如，由美国Wilmington,DE的E.I.D证ontdeNemoursandCompany出 售的化rMx?系列、MX系列及民iston⑥系列聚合物薄片。
[0041] 图7为根据本发明的一具体实例说明喷涂制程在使用可光图案化的聚合物制造 静电夹盘中的使用的方块图。将液体可光图案化的聚合物喷涂741至静电夹盘上。举例而 言，喷涂系统可将液体聚合物涂覆至静电夹盘，伴有静电夹盘上的受控热及至喷涂系统的 喷嘴的受控流率。可将所要厚度的聚合物（例如，次微米至毫米厚度）精确地喷洒至静电 夹盘的表面上。随后，使用紫外线光曝光系统来经由光罩曝露742可光图案化的聚合物； 及使用743显影剂来移除聚合物的经由光罩未曝露的不当部分，由此产生突出。替代地，取 决于所使用的光阻的类型，可使用显影剂来移除聚合物的经由光罩曝露的部分，W便产生 突出。更通常地，可基于表面经由光罩至光的曝光图案而移除静电夹盘的表面的区域，由此 产生突出。接着使用烘箱及热板来硬烘烤744该等突出。可使用的液体可光图案化的聚合 物的一些实例包括w环氧树脂为基础的液体聚合物、w聚酷亚胺为基础的液体聚合物及w苯并环了締为基础炬CB)的液体聚合物。举例而言，可使用的W环氧树脂为基础的液体聚 合物包括由美国Newton,MA的Micro化emCo巧oration出售的SU8系列及KMPR系列液体 聚合物；可使用的W聚酷亚胺为基础的液体聚合物包括由美国Wilmington,DE的化tachi D证ontMicrosystems,LLC出售的皿4100系列、皿8800系列及皿8900系列液体聚合物。
[0042] 根据本发明的一具体实例，在使用可光图案化的聚合物的情况下，突出的厚度判 定静电夹盘的夹持力。因此，为了控制夹持力，可控制突出的厚度。举例而言，可通过层压 制程中的聚合物薄片的厚度及通过喷涂制程中所喷洒的聚合物的体积来控制突出的厚度。 此外，当使用层压制程时，可通过用反应性离子蚀刻巧1巧制程处理突出（例如，W减小突 出的厚度）来改变厚度。此也可导致突出的边缘更平滑且更清洁。
[0043]另外，根据本发明的一具体实例，可根据使用静电夹盘的应用及所得所要聚合物 性质来调整用于可光图案化的聚合物的硬烘烤参数。举例而言，若粒子是通过基板的研磨 而产生，该等粒子可在夹持/去夹持循环测试中被发现，则可能需要通过降低硬烘烤温度 及减少硬烘烤时间来使突出变得较软。另一方面，若（例如）在夹持/去夹持循环测试中 发现来自聚合物突出的粒子，则可能需要通过升高硬烘烤温度及增加硬烘烤时间来使突出 变得较硬。
[0044] 根据本发明的一具体实例，可光图案化的聚合物的使用可提供若干优势。该使用 可产生均匀厚度的突出；且可产生非研磨且软性的突出，其中杨氏模数及硬度显着低于陶 瓷突出（诸如，类钻碳及碳化娃突出）。可光图案化的聚合物的使用可改良可制造性且需要 较少资本设备，可减少颗粒污染，可提供与接地表面压板设计的较好兼容性，可提供较低成 本及较高生产量静电夹盘，且可较易于按比例扩大至较大大小静电夹盘（诸如，450mm)。此 夕F，可光图案化的聚合物突出可具有比其他突出好的黏着，且可在无助黏剂的情况下使用。 另外，使用可光图案化的聚合物突出的静电夹盘可比先前设计易于重新磨光。举例而言，若 突出磨损，则可使用氧电浆洗漆剂来清洁表面，在此之后，可在不拆卸夹盘的情况下如本文 中所描述重新形成突出。
[0045] 图8为根据本发明的一具体实例的包括聚合物突出及一接地层的静电夹盘的截 面图。静电夹盘包括聚合物突出801 (该等聚合物突出可（例如）包括可光图案化的聚合 物突出）W及一聚合物气体密封件819。在至接地的用于电荷的路径中，表面电荷是经由电 荷控制层802及金属层813放出至接地层851。金属层813可（例如）由碳化娃、类钻碳及 /或本文中别处所教示的用于电荷控制层的物质形成，且可充当至接地的传导路径且也可 充当金属还原层。接地层851可（例如）由碳化娃、类钻碳及/或本文中别处所教示的用 于电荷控制层的物质形成。接地层851可（例如）包含类钻碳或碳化娃，且可具有在每平 方约1〇5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。图8的具体实例的静电夹盘也包 括一介电层805、多个金属电极806、一陶瓷至陶瓷结合810、多个导电环氧树脂结合808、多 个电极接脚807、绝缘体层809、导热结合811及水冷式基底812。介电质805可包含大于约 1012ohm-cm的体电阻率，使得静电夹盘为库仑夹盘。电荷控制层802可（例如）包含碳化 娃或类钻碳；可直接上覆于介电质；可包含在约0. 1微米至约10微米的范围中的厚度；且 可包含在约IX108奥姆/平方至约IX10 11奥姆/平方的范围中的表面电阻率。
[0046] 图9为根据本发明的一具体实例的包括多个聚合物突出及一传导路径的静电夹 盘的截面图。该静电夹盘包括聚合物突出901 (该等聚合物突出可（例如）包括可光图案 化的聚合物突出）W及一聚合物气体密封件919。在至接地的用于电荷的路径中，表面电荷 是经由电荷控制层902、金属层813及传导路径952放出至接地层951。金属层913可（例 如）由碳化娃、类钻碳及/或本文中所教示的用于电荷控制层的物质形成，且可充当至接地 的传导路径且也可充当金属还原层。接地层951可（例如）由碳化娃、类钻碳及/或本文 中别处所教示的用于电荷控制层的物质形成。接地层951可（例如）包含类钻碳或碳化 娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。传导路径952 可（例如）包含类钻碳或碳化娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的 一表面电阻率；且可（例如）覆盖静电夹盘的气体密封环919的工件接触表面的至少一部 分。图9的具体实例的静电夹盘也包括一介电层905、多个金属电极906、一陶瓷至陶瓷结 合910、多个导电环氧树脂结合908、多个电极接脚907、绝缘体层909、导热结合911及水冷 式基底912。介电质905可包含大于约1012ohm-cm的体电阻率，使得静电夹盘为库仑夹盘。 电荷控制层902可（例如）包含碳化娃或类钻碳；可直接上覆于介电质；可包含在约0. 1微 米至约10微米的范围中的厚度 ；且可包含在约IX108奥姆/平方至约IX10 11奥姆/平方 的范围中的表面电阻率。
[0047] 实验；使用可光图案化的聚合物制造
[0048] 1.用于图8的具体实例的层压制程；
[0049] 根据本发明的一具体实例，可通过首先使用陶瓷至陶瓷结合810制备陶瓷总成的 制程来制造静电夹盘。举例而言，可使用上文结合图2的具体实例所描述的结合物质将介 电层805结合至绝缘体层809。接下来，使用物理气相沈积（PVD)用金属层851及813涂布 陶瓷总成的背面，诸如通过将上文所论述的用作图8中的接地层851及金属层813的物质 沈积至约1微米的厚度。
[0050] 接下来，使用化学气相沈积（CVD)通过电荷控制层802来涂布陶瓷总成的正面，诸 如通过沈积碳化娃、类钻碳及/或本文中别处所教示的用作电荷控制层的物质，其中层802 经由陶瓷总成的边缘而与接地层851电连接。
[0051] 接下来，通过光微影来制造聚合物突出801及气体密封环819。通过在80°C下 W0. 5m/min漉速度及 410kPa-480kPa压力使用CATENA(由美国Addison,IL的GBCFilms Group出售）将可光图案化的聚合物薄片层压至电荷控制层802,且接着在lOCrC下烘烤可 光图案化的聚合物薄片达5分钟。在此之后，将聚合物曝露至300mJ/cm2的强度的光。在 95°C下烘烤可光图案化的聚合物达5分钟，且接着在丙二醇单甲離己酸醋（PGMEA)中显影 可光图案化的聚合物达5分钟，继之W异丙醇（IPA)冲洗达2分钟。最后，在180°C下烘烤 聚合物达30分钟。此外，当使用层压制程时，可通过用反应性离子蚀刻巧I巧制程处理突 出（例如，W减小突出的厚度）来改变厚度。此也可导致突出的边缘更平滑且更清洁。突 出的厚度介于约3微米与约12微米之间，例如约6微米。可针对将供静电夹盘使用的背面 气体压力来优化蚀刻掉的量（导致突出的高度）。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的 气体的平均自由路径大致相同或实质上相等。
[0052] 2.用于图9的具体实例的层压制程；
[0053] 使用类似于上文所描述的用于生产图8的具体实例的制程的制程，且此外，在聚 合物突出已制造后，通过CVD制程，用遮蔽光罩添加类钻碳值LC)涂层。DLC涂层覆盖气体 密封环819W及陶瓷总成的侧壁。
[0054] 3.用于图8的具体实例的喷涂制程；
[0055] 除使用不同技术将用于突出801及气体密封环819的可光图案化的聚合物涂覆至 电荷控制层802夕b使用类似于上文所描述的用于层压的制程的制程。
[0056] 通过光微影技术来制造聚合物突出801及气体密封环819。WlOOmm/sec喷洒 速度、2ml/min流率、3化si空气压力及30mm高度（喷头与电荷控制层802的表面之间的 距离））使用Prism300(由美国化verhill,MA的叫trasonicSystems,Inc.出售）将可 光图案化的聚合物喷洒至电荷控制层802上，且接着在95°C下烘烤可光图案化的聚合物达 15分钟。在喷涂制程期间将陶瓷总成加热至65°C。在此之后，将聚合物曝露至300mJ/cm2 的强度的光。在95°C下烘烤可光图案化的聚合物达5分钟，且接着在丙二醇单甲離己酸醋 (PGMEA)中显影可光图案化的聚合物达5分钟，继之W异丙醇（IPA)冲洗达2分钟。最后， 在18(TC下烘烤聚合物达30分钟。突出的厚度介于约3微米与约12微米之间，例如约6微 米。通过喷洒至电荷控制层802的表面上的聚合物的量来控制突出的厚度。可针对将供静 电夹盘使用的背面气体压力来优化突出的厚度。突出的高度较佳与背面冷却中所使用的气 体的平均自由路径大致相同或实质上相等。
[0057] 4.用于图9的具体实例的喷涂制程；
[0058] 使用类似于上文所描述的用于生产图8的具体实例的制程的制程，且此外，在聚 合物突出已制造后，通过CVD制程，用遮蔽光罩添加类钻碳值LC)涂层。DLC涂层覆盖气体 密封环819W及陶瓷总成的侧壁。
[005引实验；测试结果
[0060] 根据本发明的一具体实例，对具有本文中所描述的可光图案化的聚合物突出的静 电夹盘执行多种测试。结果如下。
[006。 1)刮痕测试；用针挂掉突出。该突出通过测试；刀片切入突出而不造成分层。
[0062] 2)带测试；将Kapton带置放于突出之上，且接着剥去Kapton带。该等突出通过 测试；无突出被剥去。
[0063] 3)IPA擦拭测试：使用具有异丙醇（IPA)的无尘室纸擦拭凸起。该等突出通过测 试。
[0064] 4)装载/卸除循环测试；若干次地将破码装载及卸除至突出之上。该等突出通过 测试。
[0065] 5)玻璃摩擦测试；使用碳化娃表面上的15ym化rMx?突出。使用玻璃将法向应 力手动施加至该等突出上，同时与突出相抵摩擦玻璃。结果为该等突出的厚度不改变。在 凸起的顶表面上发现刮痕。
[0066] 6)酷刑测试：使用具有14ym厚突出的陶瓷总成执行酷刑测试。在溶剂测试中， 将突出分别浸没于IPA及丙酬中达一天。在UV曝光测试中，将突出连续地曝露至UV光达 10. 25小时。在耐冷测试中，用大致-70°C下的干冰覆盖样本。在酷刑测试后，使用刀刮擦 该等突出。刀切入该等突出而不造成分层及裂缝。所有突出通过测试。
[0067] 7)夹持测试：针对电极的充电及放电，在静电夹盘的夹持期间量测充电电流。发 现波形保持均匀且在所有操作条件下（包括真空中及空气中的变化的背面气体压力）恰当 地形成波形。
[0068] 8)气体泄漏速率测试；执行类似于上文在表1中展示的气体泄漏速率测试的气体 泄漏速率测试。发现无发弧、高夹持力及低气体流率。在500K循环夹持/去夹持测试之前 及之后皆发现类似结果。
[006引9)材料纯度测试：制造S个样本（可光图案化的聚合物薄膜；无额外处理的娃晶 圆上的层压可光图案化的聚合物薄膜；及娃晶圆上的完全形成的可光图案化的聚合物突 出）。在室温下使用5 %HN03对该S个样本进行表面提取达一小时，且使用电感禪合式电 浆质谱法（ICP-M巧针对19种金属量测所得溶液。结果发现可接受的低位准的19种金属 的每平方公分原子。
[0070] 10)夹持/去夹持循环测试：在500K循环夹持/去夹持测试后，突出及气体密封 件的高度及粗趟度未改变。表2展示结果。轮廓测绘展示，突出及气体密封件的形状同样 未改变。
[0071]
[0073] 表2 ;500K循环测试后的高度及粗趟度
[0074] 根据本发明的一具体实例，可使用包括低杨氏模数及高拉伸强度的材料的可光图 案化的聚合物突出。表3展示各种材料的机械性质的比较，其中化rMX及SU8材料为W环 氧树脂为基础的可光图案化的聚合物的实例。在表3中可看出，聚離酷亚胺（PEI)、环氧树 脂及聚酷亚胺的热稳定性类似；但W环氧树脂为基础的聚合物及W聚酷亚胺为基础的聚合 物的拉伸强度高于PEI。PEI、环氧树脂及聚酷亚胺的弹性模数（硬度）类似，且所有该等材 料皆比类钻碳值LC)软。根据本发明的一具体实例，可将具有大于约70兆帕斯卡（MPa)的 拉伸强度（诸如，在约7〇MI^a与80MPa之间）且具有小于约3. 5千兆帕斯卡佑Pa)的杨氏 模数（诸如，在约2GI^a与3GI^a之间）的聚合物物质用于突出。可使用其他物质。
[00 巧]
[0076] 表3;突出材料的机械性质
[0077] 根据本发明的一具体实例，聚合物突出（诸如，环氧树脂可光图案化的聚合物突 出）的硬度可在约350MPa与约450MPa之间。聚合物突出的结合强度可比聚合物突出与下 伏电荷控制层之间的约ISMI^a大。在一些具体实例中，聚合物突出的黏着性可足够准许电 荷控制层（图8的802)直接黏附至介电质805,而无需介入的黏着层或黏着剂。在将晶圆 或其他基板夹持至聚合物突出后，自聚合物突出转移至晶圆背面的金属污染物（例如，Li、 Mg、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、Y、Mo、Sn、Ba、Ce、册、Ta、W、Pb、Sb)可小于约 lElO原子/平方公分。在将晶圆或其他基板夹持至聚合物突出后，作为使用静电夹盘的结 果而沈积于基板的背面上的粒子可少于0. 16ym或更大的粒径范围的约 2000个粒子添加。
[0078] 根据本发明的一具体实例，本文中所阐明的可光图案化的聚合物可（例如）如本 文中所阐明地生产，W黏附至下伏电荷控制层。电荷控制层可（例如）包括碳化娃、类钻碳 或另一材料。此电荷控制层可具有介于每平方约1〇 8奥姆至每平方约10 11奥姆之间的一表 面电阻率。
[0079] 在根据本发明的另一具体实例中，本文中所阐明的可光图案化的聚合物可用于接 地静电夹盘上，例如，如图8及图9的具体实例中所展示。举例而言，接地技术可包括一传 导路径，该传导路径覆盖该静电夹盘的一气体密封环的一工件接触表面的至少一部分，该 传导路径包含至接地的一电路径的至少一部分。传导路径可（例如）包含类钻碳或碳化 娃，且可具有在每平方约1〇 5奥姆与每平方约10 7奥姆之间的一表面电阻率。可使用作为 W02012/033922 公布、题为巧i曲ConductivityElectrostaticChuck」的国际申请案第 PCT/US2011/050841号中所教示的其他传导路径，该申请案的全部教示在此W引用方式并 入本文中。举例而言，可使用与覆盖于静电夹盘的外边缘上的传导路径有关的教示。
[0080] 虽然本文中论述了可光图案化的聚合物，但根据本发明的一具体实例，类似的喷 涂方法可供其他软性材料使用。举例而言，可通过遮蔽光罩喷涂传导性聚合物、高耐化学性 聚合物、耐高温聚合物及其他材料W制造用于静电夹盘的软性突出。在一实例中，传导性聚 合物可经喷涂W形成用于接地静电夹盘的传导性软性凸起。举例而言，传导性聚合物可包 含碳奈米管与一聚合物（诸如，由美国Billerica,MA的Elntegris,Inc.出售的Elntegris TEGO?聚合物）的渗合物；填充有碳奈米管的聚碳酸醋；及/或渗杂有传导性奈米粒子的 聚合物。此等传导性聚合物突出可供用于静电夹盘的接地的卷绕式DLC涂层使用，诸如，作 为W02012/033922 公布、题为巧i曲ConductivityElectrostaticChuck」的国际申请案 第PCT/US2011/050841号中所教示的传导路径中的一个，该申请案的全部教示在此W引用 方式并入本文中。本文中所描述的具体实例的各种特征可加w组合；举例而言，可通过多种 不同突出（包括本文中所教示的可光图案化的聚合物）来获得本文中论述的突出的高度及 表面粗趟度。
[0081] 此外，根据本发明的一具体实例，本文中所教示的聚合物（包括可光图案化的聚 合物、传导性聚合物、高耐化学性聚合物及耐高温聚合物）可用于真空夹盘及机械夹盘上 的突出。
[0082] 根据本发明的一具体实例，静电夹盘为库仑夹盘。介电质可包括侣，例如氧化侣或 氮化侣。在根据本发明的另一具体实例中，静电夹盘为化hnsen-Rahbek静电夹盘。或者， 静电夹盘可不为化hnsen-Rahbek静电夹盘，且介电质可经选择使得化hnsen-Rahbek(JR) 力或部分混合化hnsen-Rahbek力不作用于晶圆或基板。
[0083] 本文中所引用的所有专利、公开申请案及参考的教示是W全文引用方式并入。
[0084] 虽然本发明已参考其实例具体实例予W特定展示及描述，但熟习此项技术者应理 解，在不脱离由随附权利要求涵盖的本发明的范畴的情况下，可进行形式及细节上的各种 改变。
【主权项】
1. 一种静电夹盘，其包含： 表面层，其通过电极中的电压活化以形成电荷以将基板以静电方式夹持至该静电夹 盘，该表面层包括包含可光图案化的聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷 控制层，该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的 高度以在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。2. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为液 体的可光图案化的聚合物。3. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为固 体的可光图案化的聚合物。4. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含以环氧树脂为基础的可 光图案化的聚合物。5. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含以聚酰亚胺为基础的可 光图案化的聚合物或以苯并环丁烯为基础的可光图案化的聚合物中的至少一个。6. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含碳化硅。7. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含类钻碳。8. 如权利要求1的静电夹盘，其中该电荷控制层包含介于每平方约10 8奥姆至每平方 约IO11奥姆之间的表面电阻率。9. 如权利要求1的静电夹盘，其中该等聚合物突出包含介于约3微米与约12微米之间 的高度。10. 如权利要求1的静电夹盘，其中该等聚合物突出包含约900微米的直径。11. 如权利要求1的静电夹盘，其进一步包含气体密封环，该气体密封环包含可光图案 化的聚合物。12. 如权利要求11的静电夹盘，其中该气体密封环包含以环氧树脂为基础的可光图案 化的聚合物、以苯并环丁烯为基础的可光图案化的聚合物及以聚酰亚胺为基础的可光图案 化的聚合物中的至少一个。13. 如权利要求1的静电夹盘，其中该多个聚合物突出包含介于约0.02ym与约 0. 05ym之间的表面粗糙度。14. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含具有大于约70兆帕斯 卡（MPa)的拉伸强度的材料。15. 如权利要求1的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含具有小于约3. 5千兆帕 斯卡（GPa)的杨氏模数的材料。16. 如权利要求1的静电夹盘，其进一步包含传导路径，该传导路径覆盖该静电夹盘 的气体密封环的工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的电路径的至少一部 分。17. 如权利要求16的静电夹盘，其中该传导路径包含类钻碳。18. 如权利要求16的静电夹盘，其中该可光图案化的聚合物包含在烘烤前在室温下为 液体的可光图案化的聚合物，且其中该电荷控制层包含介于每平方约IO8奥姆至每平方约 IO11奥姆之间的表面电阻率。19. 一种静电夹盘，其包含： 表面层，其通过电极中的一电压活化以形成电荷以将基板以静电方式夹持至该静电 夹盘，该表面层包括包含传导性聚合物的多个突出及该多个聚合物突出所黏附的电荷控制 层，该多个聚合物突出延伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的高度 以在该基板的静电夹持期间将该基板支撑于该多个聚合物突出上。20. 如权利要求19的静电夹盘，其中该传导性聚合物包含来自由以下各个组成的群的 聚合物：碳奈米管与聚合物的掺合物；及掺杂有传导性奈米粒子的聚合物。21. -种制造静电夹盘的方法，该方法包含： 经由光罩使该静电夹盘的表面上的可光图案化的聚合物曝露至光，该静电夹盘包含在 该可光图案化的聚合物的至少一部分下面的电荷控制层；及 基于该表面经由该光罩至该光的曝光图案而移除该静电夹盘的该表面的区域，通过在 该静电夹盘的该表面上形成多个聚合物突出，该多个聚合物突出所黏附该电荷控制层且延 伸至在该电荷控制层的包围该多个聚合物突出的部分上方的高度。22. 如权利要求21的方法，其包含在该电荷控制层的至少一部分上方层压包括该可光 图案化的聚合物的聚合物薄片。23. 如权利要求21的方法，其包含在该电荷控制层的至少一部分上方喷洒包括该可光 图案化的聚合物的液体聚合物。24. 如权利要求21的方法，其中该可光图案化的聚合物包含具有大于约70兆帕斯卡 (MPa)的拉伸强度且具有小于约3. 5千兆帕斯卡（GPa)的杨氏模数的材料。25. 如权利要求21的方法，其进一步包含用传导路径覆盖该静电夹盘的气体密封环的 工件接触表面的至少一部分，该传导路径包含至接地的电路径的至少一部分。
【专利摘要】根据本发明的一具体实例，提供用于一静电夹盘的一软性突出结构，其提供用于晶圆、工件或其他基板的一非研磨接触表面，同时也具有改良的可制造性及与接地表面压板设计的兼容性。该软性突出结构包含一可光图案化的聚合物。
【IPC分类】H01L21/687, H01L21/683
【公开号】CN104904003
【申请号】CN201380057372
【发明人】林奕宽, 理查·A·库克, 雅各·莱辛斯基
【申请人】恩特格林斯公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月29日
【公告号】EP2915189A1, WO2014070764A1, WO2014070764A8
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