静电卡盘及相关方法技术

本发明专利技术描述静电卡盘及相关方法，所述静电卡盘包括：陶瓷层，其包括上表面及下表面；电极，其在所述下表面处；以及电介质层，其在所述陶瓷层与所述电极之间。陶瓷层与所述电极之间。陶瓷层与所述电极之间。

【技术实现步骤摘要】
静电卡盘及相关方法


[0001]本公开涉及：静电卡盘装置，其对在处理工件的步骤期间支撑工件有用；静电卡盘组合件的上陶瓷层组件，所述上陶瓷层具有经沉积电介质层、相对平滑表面或两者；以及相关方法。

技术介绍

[0002]静电卡盘用于半导体及微电子装置处理中。静电卡盘支撑工件(例如半导体晶片或微电子装置衬底)以对所述工件执行工艺。工件的下表面被支撑在卡盘的上表面处，同时，卡盘通过使用工件与卡盘之间的静电吸引力在工件上放置向下的力。
[0003]卡盘包含由介电材料(例如陶瓷)制成的上层。在上陶瓷层下方，上陶瓷层的下表面处是电极层。在操作中，将电压施加到电极层的电极，且那个电压会在所支撑工件内诱发电荷。工件中诱发的电荷具有与施加到电极的电压相反的极性。电极层与所支撑工件之间的相反电荷在工件与卡盘之间创建静电吸引。此静电吸引在工件上放置朝向卡盘的上表面的向下的力以在处理工件时维持工件的位置。
[0004]卡盘包含允许卡盘预制的各种结构、装置及设计。典型的静电卡盘组合件是多组件结构，其包含：平坦上表面，其支撑工件；电组件，例如电极、上表面处的导电涂层、用以从卡盘或所支撑工件移除静电电荷的接地连接；一或多个冷却系统，其用以控制卡盘或所支撑工件的温度；各种其它组件，其可包含测量探针、传感器及经调适以支撑工件或改变工件相对于卡盘的位置可移动引脚；基底层，其用以支撑上陶瓷层；以及冷却及电连接，其用以将卡盘连接到工具接口。
[0005]当工件被处理时，工件被卡盘的上表面支撑且由工件中诱发的静电电荷抵靠上表面被保持向下。在处理步骤完成时，关断到电极的电压，所诱发电荷消散或优选地被移除，且工件可从卡盘提起。
[0006]理想地，静电卡盘的上陶瓷层是完全绝缘体，其在操作期间不会受到施加到陶瓷层下方的电极的电压的影响。陶瓷层将不展现由电极处的电压通过感应或传导引起的任何电荷。
[0007]那将是电极与完全绝缘的陶瓷层之间的理想效果。然而，在真实世界系统中，陶瓷材料并非完全绝缘体且接触陶瓷层的表面的带电电极将导致电荷从电极到陶瓷层的非零流动。此效应称为电荷被“注入”到陶瓷层，从而导致“残留”电荷，其在使用静电卡盘的时段内缓慢积累于陶瓷层内。
[0008]如果大量残留电荷积累于卡盘的陶瓷层内，那么残留电荷可在卡盘的使用期间造成困难。残留电荷可致使工件抵靠卡盘的上表面“粘连”，这有时称为“晶片粘连”。晶片粘连是指卡盘对工件的非期望静电吸引，尤其是在从静电卡盘的电极移除电压的步骤之后。晶片粘连可致使难以从卡盘提起晶片或致使晶片在移除期间经历不可预测的移动。粘连还可能导致晶片断裂。

技术实现思路

[0009]本申请案描述新颖静电卡盘装置及新颖静电卡盘装置的组件层。还描述用于制备所描述的静电卡盘的陶瓷层的方法及用于制备包含目前所描述的上陶瓷层的多组件静电卡盘的方法。
[0010]需要减少或防止静电电荷在使用卡盘期间积累于静电卡盘的陶瓷层中。据信，电荷积累通过在电压被施加到电极时电荷从陶瓷层的下表面处的电极到陶瓷层的转移而发生。
[0011]申请人已确认，陶瓷层中此类型的电荷积累可通过以下操作来减少：在与电极接触的位置处在陶瓷层上赋予相对平滑表面；在陶瓷层与电极之间放置电介质层；由具有高功函数的电极材料(金属、金属氧化物或其它非金属材料)形成电极；或的这些特征中的两者或更多者的组合。
[0012]所描述的静电卡盘组合件可包含具有上表面及下表面的上陶瓷层，其中电介质层经放置成在下表面与电极之间与陶瓷层的下表面接触。电介质层用作电极与陶瓷层之间的绝缘层，其可减少将从电极流到陶瓷层且在陶瓷层内产生残留电荷聚集的电荷量。
[0013]另外或替代地，接触电极的陶瓷层的下表面可相对平滑，即，可具有低表面粗糙度，例如小于或等于0.6、0.4或0.1微米的粗糙度(Ra)。本申请人已确定电极的位置处的陶瓷层的表面粗糙度可影响从电极到陶瓷层的电荷转移，即，电传导。相对低的表面粗糙度可导致在使用期间相较于表面具有较高粗糙度的情况来说从电极转移到陶瓷层的电荷的量有所减少。表面粗糙度可通过使用已知装备及方法来测量，例如通过在10mN的力及60秒内的2mm扫描长度下使用具有触针12.5um尖端半径的Bruker DekTak XT触针式轮廓仪。
[0014]另外或替代地，静电卡盘的电极可由展现高功函数的一或多种金属材料制成，例如，至少4.5或至少5电子伏特的功函数。
[0015]在一方面中，本公开涉及一种静电卡盘，其包含：陶瓷层，其具有上表面及下表面；电极，其在所述下表面处；以及电介质层，其在所述陶瓷层与所述电极之间。
[0016]在另一方面中，本公开涉及一种静电卡盘，其包含：陶瓷层，其具有上表面及下表面；电极，其在所述下表面处；其中所述下表面具有小于或等于0.4微米的表面粗糙度(Ra)。
[0017]在又一方面中，本公开涉及一种制备静电卡盘的方法。所述方法包含：在包括上表面及下表面的陶瓷层上，在所述下表面上形成电介质层；以及在所述电介质层上形成电极层。
[0018]本公开的又一方面涉及一种制备静电卡盘的方法。所述方法包含：在包含上表面及下表面的陶瓷层上，在所述下表面上形成电极层，所述下表面具有小于或等于0.4微米的表面粗糙度(Ra)。
附图说明
[0019]图1是所描述的静电卡盘的侧视图。
具体实施方式
[0020]以下描述涉及新颖静电卡盘装置(在本文中有时称为“静电卡盘组合件”、“静电卡盘”或“卡盘”)及新颖静电卡盘装置的组件层。还描述用于制备所描述的静电卡盘的上陶瓷
层的方法及用于制备包含目前所描述的上陶瓷层的多组件静电卡盘的方法。
[0021]实例静电卡盘装置包含具有上表面及下表面的上陶瓷层，其中电介质层沉积到陶瓷层的下表面上。在那个位置处，电介质层用作电极与陶瓷层之间的绝缘层。绝缘电介质层可用作电极与陶瓷层之间的绝缘非导电屏障，其可减少可从电极流到陶瓷层且在陶瓷层内产生残留电荷聚集的电荷量。
[0022]另外或替代地，接触电极的陶瓷层的下表面可相对平滑，例如，可具有低表面粗糙度，例如小于或等于0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1微米的粗糙度(Ra)。除非另有说明，否则在指下表面的粗糙度时，此粗糙度是指陶瓷层下表面上电极所定位的位置处在放置电极之前且在没有电介质层的情况下的粗糙度。
[0023]另外或替代地，静电卡盘的电极可由展现高功函数的一或多种金属材料制成，例如，至少4.5或至少5电子伏特的功函数。
[0024]本申请人已确定与电极接触的位置处的陶瓷层的表面粗糙度可影响从电极到陶瓷层的电荷转移，即，电传导。据发现，陶瓷层的表面粗糙度水平会影响陶瓷层内残留电荷的转移及聚集。在不受任何特定理论约束的情况下，假设陶瓷层的表面上的局部(例如微小或微观)峰可能有接受来自邻近电极的电荷的增加的趋势。含有如被测量为更高粗糙度(Ra)的更高峰的陶瓷表面可允许相较于含有被测量为更低粗糙度(Ra)的更低峰的陶瓷表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电卡盘，其包括：陶瓷层，其包括上表面及下表面，电极，其在所述下表面处，以及电介质层，其在所述陶瓷层与所述电极之间。2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述电介质层是沉积到所述下表面上的CVD电介质层、ALD电介质层或PECVD电介质层。3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述电介质层具有小于200纳米的厚度。4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述电介质层包括不同于所述陶瓷层的陶瓷材料的介电材料。5.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述介电材料包括：氧化铝(Al2O3)、硅基陶瓷材料(例如SiO、SiN)、例如氧化锆或氧化铪的金属氧化物。6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其中所述下表面具有小于或等于0.4微米的表面粗糙度(Ra)。7.一种静电卡盘，其包括：陶瓷层，其包括上表面及下表面，电极，其在所述下表面处，所述下表面具有小于或等于0.4微米的表面粗糙度(Ra)。8.一种使用根据权利要求1所述的静电卡盘的方法，所述方法包括：在所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘研，J，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：