CN102067302A

CN102067302A - 静电夹头

Info

Publication number: CN102067302A
Application number: CN2009801170473A
Authority: CN
Inventors: 理查·A·库克
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: WO2009142710A1; JP5492875B2; TW200949897A; SG190668A1; EP2286448B1; US20090284894A1; US10395963B2; KR101673039B1; TWI475594B; KR20110020269A; US20170098568A1; CN103236413B; US9543187B2; JP2011521470A; EP2286448A1; CN103236413A; CN102067302B

Abstract

依据本发明实施例，设有一静电夹头，其包括一电极及一表面层，此表面层被电极中的一电压所致动而形成电荷，通过此将一基板静电夹钳至静电夹头上。所述表面层包括多个凸起，所述凸起延伸至围绕所述凸起的部分所述表面层上方的一高度处，以便在基板的静电夹钳期间将所述基板支撑于凸起上。如同就多对相邻凸起之间的中心间距所测量到的，所述凸起在整个表面层上大致等距离隔开。

Description

静电夹头

相关申请案

本申请案主张2008年5月19日提出申请，名称为“静电夹头(Electrostatic Chuck)”的美国专利临时申请案第61/054,259号，及2008年9月5日提出申请，名称为“静电夹头(Electrostatic Chuck)”的美国专利临时申请案第61/094,700号的利益。这些申请案的全部教示以参考的方式加入本文中。

背景技术

静电夹头用以在制造过程期间固持并支撑一基板，而且不需要以机械方式夹住此基板就可以从基板上移走热量。在使用静电夹头的期间，基板(例如：半导体晶片)的背面被静电力固持于此静电夹头的表面上。基板与此静电夹头表面中的一个或多个电极被一表面层所隔开，此表面层的材料覆盖住电极。在库伦式夹头(Coulombic chuck)中，此表面层是电气绝缘的，但在Johnsen-Rahbek式静电夹头中，此表面层具有微弱的导电性。静电夹头的表面层可以是扁平的，或者具有一个或多个凸起、突出物、或能够将基板背面与被覆盖的电极两者隔开的其它表面特色部位。可以通过与凸起的热接触传导及/或与冷却气体的气体热传导作用，而将加工期间传送至基板上的热量从基板上移开并传送至静电夹头。一般来说，将热量从基板移开，热接触传导比气体热传导更为有效。然而，却难以控制基板与凸起之间的接触量。

在微电子元件的制造过程中，由于半导体与内存装置的几何形状变得越来越小，而晶片、平面显示器、标线片及其它欲加工的基板的尺寸却变得越来越大，所以能够允许的微粒污染过程的要求就更加严格。微粒在静电夹头上的影响是特别重要的问题点，因为晶片必须实际接触或安装于夹头的夹钳表面上。假如静电夹头的安装表面让任何微粒物质卡在安装表面与基板之间的话，则基板可能会由于此卡入的微粒而产生变形。例如，倘若晶片的背面以静电方式被夹紧于一平坦的参考表面，所卡入的微粒可能会导致晶片的正面产生变形，如此一来将无法平放在一平坦表面上。根据美国专利第6,835,415号案，其研究结果显示在平坦的静电夹头上具有一个10微米大的微粒就会使标线片(亦即：测试晶片)的表面移动一英吋或以上的径向距离。此微粒所引起的位移的真正高度和直径与许多参数有关，这些参数例如有：微粒尺寸、微粒硬度、夹钳力、及标线片厚度等。

在基板加工期间，能够控制基板温度、限制基板的最大温度上升、维持在基板表面上的温度均匀性、或上述条件的任何组合等是很重要的。假如由于热传效果很差或不均匀的缘故，导致在基板表面上产生过大的温度变化，则基板可能会发生扭曲，且影响制备工艺的化学作用。与静电夹头之间的直接接触面积越大，则通过接触热传效果所传送的热量就越多。直接接触的面积大小是基板与静电夹头的接触表面的粗糙度、平坦度及硬度，以及在接触表面之间所施加的压力等因素的函数。由于接触表面的特性在每块基板之间有所差异，且由于接触表面的特性会随时间改变，所以很难在静电夹头与基板之间精确地控制热接触传导。

对于减少或消除微电子元件装置、标线片罩体、及其它这类结构等的损伤，以及将制造产量损失缩减或降至最小等目的来说，控制基板温度及基板背面上的微粒数量是很重要的。静电夹头凸起的研磨特性、粗糙凸起的大接触面积、及静电夹头的制造期间研磨(lapping)与抛光操作的影响，均可能会在使用静电夹头的期间产生微粒添加物(particle adders)到基板背面上。

发明内容

依据本发明的一实施例，设有一种静电夹头，包含：一电极、及一表面层，所述表面层被所述电极中的一电压所致动而形成电荷，通过此将一基板静电夹钳至所述静电夹头上。表面层包括多个凸起，所述凸起延伸至围绕所述凸起的部分所述表面层上方的一高度处，以便在基板的静电夹钳期间将所述基板支撑于凸起上。如同就多对相邻凸起的中心间距所测量到的，所述凸起在整个表面层上大致等距离隔开。

在其它相关的实施例中，这些凸起是以三角形的图案配置。凸起的高度、接触面积及粗糙度的至少其中之一可能会使得在静电夹持期间基板受热时，基板的温度与温度分布的至少一性质，大致上被基板、凸起与围绕凸起的所述部分表面层之间的一空间内的气体的气体热传导所控制。超过大约25％、或者超过大约50％、或者超过大约75％的各凸起的顶部面积可能会在静电夹持期间接触基板。大约5000个以下的微粒添加物，或者大约3000个以下的微粒添加物、或者大约2500个以下的微粒添加物、或者大约1500个以下的微粒添加物，可能会由于使用静电夹头的缘故而沉淀在基板的背面上，使用静电夹头包括以下情形的至少其中之一：基板的静电夹持、基板解除静电夹持、及在基板上进行制造过程期间实施静电夹持。

在其它相关实施例中，凸起可以由至少一低应力材料所形成，此低应力材料可能包含：非结晶介电材料及聚晶介电材料的至少其中之一。凸起可能包含具有超过约10¹²ohm-cm的电阻率(resistivity)的介电材料，介电材料可能包括硅、硅与至少其它一种元素的合金、碳化硅、及非化学计量的碳化硅的至少其中之一。而且，凸起可以包含一介电材料，此介电材料包括氧化铝与氮化铝的至少其中之一。凸起可以包含一介电材料，致使Johnsen-Rahbek作用力或局部混合的Johnsen-Rahbek作用力并不会在静电夹持期间作用于基板上。而且，凸起可能包含一柔顺的介电材料，且可以包括具有电阻率的介电材料，致使在静电夹持期间，通过Johnsen-Rahbek效应，基板可以被固持于静电夹头上。

在其它相关实施例中，凸起与基板的接触面积可以包含静电夹头的总面积的大约1％到10％之间，凸起可以具有大约0.75mm到大约1mm之间的直径。多对相邻凸起之间的中心间距(center to center distance)可能小于约8mm，或者小于约6mm，或者小于约4mm，或者小于约2mm。凸起可能包含至少一局部凸起，此局部凸起包含静电夹头的一表面结构的至少一部分，其可能选自气体通道、顶销、与接地销的至少其中之一。凸起的高度可能大致上等于静电夹持期间位于基板、凸起与围绕凸起的所述部分表面层之间的一空间内的气体的平均自由路径。

在其它相关实施例中，凸起可能包括一顶表面，由于至少实施一些机器抛光步骤的缘故，相较于仅以徒手进行抛光的类似凸起来说，此顶表面的表面粗糙度大约减少了25％至75％之间，或者减少了大约50％。凸起可能包括由至少一些机械抛光步骤而包括修改过的边缘几何形状，使得比起仅以徒手进行抛光的类似凸起的对应高度来说，凸起的一特征性修圆高度比较小，并且比起仅以徒手进行抛光的类似凸起的对应长度来说，凸起的一特征性修圆长度比较大。相较于仅以徒手进行抛光的类似凸起来说，特征性修圆高度对特征性修圆长度的比例减少了大约2至5倍，或者减少了大约3到4倍。少于约5000个微粒添加物(particle adder)或者少于约2000个微粒添加物，其微粒尺寸范围等于或大于0.16μm以上，这些微粒添加物可能由于使用静电夹头的缘故而沉淀于基板的背面上。而且，凸起可能包括修改过的边缘几何形状，致使凸起的特征性修圆高度与特征性修圆长度之间的比例大约介于0.00407与0.00306之间，或者介于大约0.00611与0.002444之间。

在依据本发明的另一实施例中，静电夹头的表面层可以包含一电荷控制表面层。此电荷控制表面层的表面电阻率可能介于1x10⁸ohms/square到1/10¹¹ohms/square之间，且可能包含碳化硅组成物。可以通过改变制造碳化硅组成物所用的硅先驱物气体与碳先驱物气体的量，而控制电荷控制表面层的表面电阻率。碳化硅组成物可以包括碳化硅或非化学计量(non-stoichiometric)的碳化硅。电荷控制表面层可以包含至少一凸起及一表面涂覆层，电荷控制表面层通过以下的步骤而形成：将碳化硅组成物以地毯覆盖方式沉淀于一介电材料上；使用光刻技术在此碳化硅组成物层上产生图案；以及利用反应性离子刻蚀技术移除掉碳化硅组成物层的一些部位，以留下至少一碳化硅组成物凸起。电荷控制表面层也可以利用以下的步骤而形成：使用喷珠或刻蚀法使一介电层产生图案，以及以电荷控制表面层顺服地涂覆此介电层。此电荷控制表面层可以包含选自由类钻碳(diamond-like carbon)、非结晶硅、掺有金属的氧化物、及其等组合所构成的群组的其中一材料。

从以下伴随附图所作的本发明较佳实施例的说明中，可以更加清楚了解本发明，在图式中类似的元件符号在所有图式中用以表示相同的部件。图式并未按照比例绘制，仅用以特别强调显示本发明的实施例。

附图说明

图1是现有技术中弯曲于静电夹头表面上的凸起之间的一基板的剖面侧视图；

图2是依据本发明实施例的静电夹头的剖面图；

图3是依据本发明实施例的静电夹头的第一层与介电层的剖面图；

图4是依据本发明的一实施例的静电夹头表面上的一个具有轮廓外形的介电凸起的轮廓检查仪图形；

图5A是依据本发明的一实施例的静电夹头表面上的凸起图案的示意图；

图5B是依据本发明的一实施例的静电夹头上的凸起相对于现有技术凸起的边缘负荷来说呈现均匀负荷的阴影示意图；

图6是依据本发明的一实施例对不同的凸起直径与中心凸块间距来说，晶片与静电夹头凸起之间所计算出来的作用力的图表；

图7是依据本发明的一实施例对于不同凸起直径与中心凸起间距来说所计算出来的接触面积的图表；

图8是依据本发明的一实施例具有4mm中心间距与0.75mm直径等特色的静电夹头上的凸起的示意图；

图9A及9B分别是依据本发明的一实施例具有与没有额外的垫片抛光的静电夹头上的凸起的剖面轮廓图；

图10A及10B分别是依据本发明的一实施例的图9A及9B所示的凸起的剖面轮廓的放大图；

图11是显示依据本发明的一实施例包括电荷控制表面层的静电夹头；

图12是显示图11的实施例中的静电夹头中的凸起所使用的表面图案；

图13是图11的实施例的基板接触表面的剖面示意图；

图14显示依据本发明的一实施例用于涂覆图11中的静电夹头的另一变形例，其中整个顺服式地涂覆有电荷控制材料。

具体实施方式

以下，将说明本发明的一些实例性实施例。

本发明的申请人已经承认在静电夹持期间基板与静电夹头的凸起之间的不均匀负荷力，乃是使用此夹头或其使用期间导致微粒沉淀于基板背面上的来源。在夹持期间，凸起上面的基板的不均匀负荷可能也会导致基板与静电夹头之间的接触热传导不一致。当基板升起而接近凸起中心及/或弯曲于凸起之间时，可能会导致基板与凸起之间的不均匀负荷力，如此可能引起基板与静电夹头之间的作用力分布在凸起的外缘区域上，而非其整个表面上。在一些情形中，不均匀的负荷会导致接触基板的凸起的总面积变小，如此使凸起的较小面积上产生很高的作用力集中。

由于使用静电夹头或其使用期间，基板与凸起之间的不均匀负荷力会产生与凸起有关的微粒。依据本发明的一实施例，通过将静电夹头与基板之间的作用力整个分布于凸起的面积上，且通过在夹头的整个表面上设有多个等距离隔开的凸起，可以缩减或消除这些微粒。在依据本发明实施例的一静电夹头中，凸起的高度、接触面积与粗糙度，能够使气体热传导作用控制基板温度及基板的温度分布。依据本发明的实施例，每个凸起的面积超过25％可能会在夹持期间接触基板。而且，由于基板与凸起之间的不均匀负荷，所以在基板背面上的微粒数量可能少于5000个，且在一些情形中可能少于3000个，在其它一些情形中少于2500个，且甚至在一些情形中会少于1500个。较少数量的微粒代表基板负荷分布更为均匀，晶片在凸起中心升高较少，凸起之间晶片弯曲较少，以及凸起与基板之间的接触作用力较小，如此会导致与凸起有关的微粒数量更少。这类的微粒数量越少，则制造缺陷的数量就越少，对于静电夹头的气体密封效果就越好，而且制造产量更高。

依据本发明的实施例，静电夹头设有一表面，在静电夹头的整个表面上具有大致上等距离隔开的凸起，这些凸起接触所夹持的基板的背面。凸起的间距、高度与接触面积经过配置后能够在处理基板的期间提供可接受的温度与温度均匀性。凸起的排列方式能够在基板与静电夹头之间产生一股固持基板的作用力，并将此作用力分布于所有凸起上，致使例如与凸起有关的少于3000个微粒会因为此作用力或接触的缘故而被添加至基板的背面。凸起是由低应力材料所制成，其能减少由于应力破裂或裂缝所引起的微粒数量，且减少通过静电夹头气体密封件所外漏的气体。静电夹头凸起的排列方式可以减少或消除基板与凸起之间的不均匀负荷，且减少微粒数量，对整个基板提供更好的温度控制与均匀性，或者提供上述优点的组合。

依据本发明的实施例，通过在静电夹头的整个表面上所形成的多个凸起，且这些凸起或其一部分在静电夹头的整个表面上是等距离隔开的，所以静电夹头能够使基板与凸起之间具有更均匀的负荷。例如，凸起可以配置成三角形图案，凸起的接触面积是静电夹头面积的1％以上到大约10％以下。凸起的直径可以是0.75mm到1mm之间，且可以彼此等距离隔开8mm以下。这样的静电夹头所固持的晶片可以被完全固持，而不会在凸起之间的区域中产生弯曲，而且不会在凸起的中心处升高，通过此可避免产生不想要的微粒。依据本发明的实施例，能减少或消除在与凸起有关的基板背面上的微粒，且在整个基板上提供大致上均匀的温度、温度范围与温度分布。

依据本发明的实施例，可以通过凸起在用于接触基板背面的静电夹头整个表面上具有相等间距(或大致上均等间距)的凸起，而减少或消除由于基板与静电夹头表面之间的不均匀负荷导致在基板背面所黏着的微粒。凸起在静电夹头上的间距与接触面积可以被配置成能够在制造过程期间从基板移除掉可接受的热量，而且，凸起的间距与接触面积能够在基板与静电夹头之间提供固持晶片的作用力，且不会使基板在凸起之间形成弯曲，且使负荷分布于整个凸起上，通过此减少与基板背面有关的凸起的微粒数量。

图1是显示现有技术的基板100在静电夹头104的表面103上的突起101、102之间的弯曲。在静电力105的压力影响下，基板100在凸起101、102之间的区域106会朝向弯曲，而在凸起101、102的中心区域107则会升起(为求便于理解，因此在图1中放大了弯曲与升起的程度)。由于基板100的弯曲与升起，所以在基板100与凸起的边缘108、109之间会产生高接触作用力，如此一来会产生局部的应力区域，且产生不想要的微粒，这些微粒的位置可能与静电夹头上的突起101、102的位置及/或特性有关。如图1所示，在夹持期间，凸起101、102之间的基板100弯曲，以及在凸起101、102的中心107处基板的可能升高，均会使突起101、102上产生不均匀的负荷，且在基板背面上引起微粒。

相较之下，依据本发明的实施例，接触到被静电所夹持的基板背面的等距离凸起，可以减少与基板背面的凸起有关的微粒污染，可以使整个基板产生均匀的温度，且可以产生强大的夹持力。可选择与基板背面接触的任何凸起的面积，使其减少或消除一个或多个凸起上的基板升高，减少或消除凸起之间的基板弯曲，使基板在凸起上产生更均匀的负荷力，且减少与基板凸起之间的不均匀负荷有关的微粒。在本发明的实施例中，每个凸起的面积有超过25％以上会在夹持期间接触基板；在另一实施例中，每个凸起的面积有超过50％以上会在夹持期间接触基板；在另一实施例中，每个凸起的面积有超过75％以上会在夹持期间接触基板。可以通过制备期间的基板平坦度、基板背面与凸起有关的微粒数量减少、或者在测试基板与凸起上的可移转标记材料之间的标记，而决定凸起接触面积的大小。在一实施例中，凸起大致上是圆柱形，且其顶表面的直径介于0.5mm到1.5mm的范围内。也可以使用其它形状的凸起，只要其具有类似面积即可。

依据本发明的实施例，这些凸起或其一部分在整个静电夹头表面上等距离隔开，或者大致上等距离隔开，且位于一介电层中的电极上方。凸起之间的间距可以从其中一个凸起的顶部中心测量到相邻凸起的顶部中心，此间距可以呈现规律图案。例如，在一实施例中，凸起的间距呈现三角形的图案，相较于具有正方形图案的凸起来说，每单位面积可以减少与被夹持的晶片或其它基底之间的作用力达到20至30％。依据本发明的实施例，靠近气体通道、顶销、接地销或其它表面结构的凸起，可能与其它凸起有所不同，其不同之处在于：一部分凸起被形成为表面结构，而另一部分则从此表面结构延伸出来而成为一局部凸起。作为替代方式，这样的一个凸起可以比静电极夹头表面上的其它凸起具有更小、更大或不同的形状。例如，气体密封件附近的圆柱形凸起可以使一部分的圆柱体被形成为气体密封件，而使其另一部分从气体密封件延伸出去。此外，可以修改气体通道、顶销、接地销与其它表面结构的位置与尺寸，以提供均匀的凸起间距。而且，此表面结构附近的凸起可以彼此隔开，致使凸起与表面结构之间的间距与凸起到凸起之间的间距相等或较小。在一实施例中，凸起的间距可能会小于8mm的中心间距；在另一实施例中，凸起间距可能大约为6mm或以下的中心间距；在另一实施例中，凸起间距可能大约为4mm或以下的中心间距；在另一实施例中，凸起间距可能大约为2mm或以下的中心间距，特别是对于直径为或小于0.5mm以下的小型凸起或其等效结构。

一般来说，凸起与基板之间的接触面积大小会影响从基板到凸起的接触热传导，且也会影响夹持期间基板的弯曲与升起。依据本发明的实施例，根据凸起但扣掉气体密封件的几何面积而定，凸起与基板的接触面积与静电夹头的表面积相比介于1％到大约10％的范围内。由于与冷却气体的气体热传导比起接触热传导更加容易控制，所以本发明另一实施例的接触面积介于1％到大约4％之间；而本发明另一实施例的接触面积介于2％到大约4％之间。

根据美国专利第6,117,246号，使用属于介电材料的陶瓷所制成的静电夹头本体，此种方式的其中一项缺点在于：制造支架的期间，陶瓷材料被「研磨」而产生出相当平滑的表面。根据美国专利第6,117,246号，这样的研磨会产生出黏着于支架表面上的微粒，且这些微粒很难完全从表面移除。而且，研磨的过程可能会使夹头本体的表面产生破裂。因此，当使用夹头时，由于这些裂缝，因此不断地产生微粒。而且，根据美国专利第6,117,246号，在晶片加工期间，陶瓷材料可能会从晶片的底面磨损晶片氧化物，导致进一步将微粒污染物引进到加工环境内。在使用夹头的期间，或者由于使用夹头的缘故，微粒会黏着于晶片底面，且可能会被带到其它处理室内，或者使此晶片上所制造的电子电路产生缺陷。根据美国专利第6,117,246号，在吸附于陶瓷静电夹头上之后，晶片背面可能会发现有几万个污染微粒。

相比之下，依据本发明的实施例，通过一些导致低应力材料的处理，在一静电夹头上形成多个凸起，如此可抵抗破裂及尺寸变化，通过此将微粒来源降至最小，且使基板在凸起的面积上产生更均匀的负荷。例如，凸起可以由非结晶薄膜所形成，而此非结晶薄膜可利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)而制成。凸起可以由介电材料所形成，例如非结晶介电材料或聚晶介电材料。介电材料可以通过一个提供低应力材料的工艺而产生图案，此种工艺包括：反应性离子刻蚀工艺、化学刻蚀工艺、或喷珠工艺。可以通过沉淀于晶片上的薄膜，且通过晶片弯曲、X光线绕射、或Raman光谱学决定出其特征，因而测量到介电材料中的应力。

依据本发明的实施例，静电夹头是库伦式夹头，且用于库伦式夹头的介电材料具有约大于10¹²ohm-cm的电阻率。介电材料可以是硅或硅与其它元素的合金，例如碳化硅或非化学计量碳化硅组成物。介电材料可以包括铝，例如氧化铝或氮化铝。在本发明的另一实施例中，静电夹头是Johnsen-Rahbek夹头。作为另一替代方式，静电夹头可能不是Johnsen-Rahbek夹头，且可以选择介电材料，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。一个或多个凸起可以包括一柔顺的介电材料，例如美国专利第6,835,415号案所揭示的任何一种适当柔顺材料，所述专利文件在此并入作为参考。在本发明的一实施例中，用于凸起的介电材料是由碳化硅薄膜所制成，其具有大约10⁸ohm-cm的电阻率，或者大约10¹⁰ohm/sq的电阻率，以及在小于450MPa范围中的内部压缩薄膜应力，且最好是小于450MPa(沉淀后)。此层碳化硅最好沉淀成具有大约2至10微米范围内的厚度。

在本发明的另一实施例中，用于凸起的介电材料是由一电荷控制表面层所制成，其具有大约10⁸ohm/sq到10¹¹ohm/sq的电阻率、小于约450MPa的内部压缩薄膜应力，且最好是小于450MPa(沉淀后)。此电荷控制层最好沉淀成具有大约0.1至10微米范围内的厚度，或者最好具有大约1至3微米范围内的厚度。此外，用于凸起的介电材料可以形成有一低应力材料(例如：具有小于约450MPa范围中的内部压缩薄膜应力的低应力材料)，且然后从上面涂覆一层类钻碳的薄涂层(或者其它具有较高压缩薄膜应力的材料)，以达到想要的表面电阻率。

依据本发明的另一实施例，介电材料可以是陶瓷或聚合体材料，其电阻率被控制在大约10⁷至10¹²ohm-cm的范围内，如此能使晶片或其它工件通过Johnsen-Rahbek作用而被支撑固持于静电夹头上。

为了表达本发明实施例的静电夹头的特征，且相互比较这些静电夹头，可以使用将凸起位置与微粒产生关联性的技术。一般来说，在使用静电夹头的期间，不想要的微粒会累积于凸起及静电夹头的通道表面上，及/或累积于基板背面上。这类不想要的微粒在此被称之为「添加物(adder)」或「微粒添加物」。可以测量并比较使用静电夹头加工、夹持或松开的前后的微粒。关联性技术可以包括：分析静电夹头上的凸起位置，以及在基板背面上已经产生微粒的位置之间的相互关系。根据凸起位置与微粒位置之间的相互关联性程度，可以决定如何在基板与凸起之间均匀地施加静电力。一般来说，静电力的不均匀负荷会在凸起位置与微粒位置之间产生较接近的关联性，然而较均匀的负荷却会导致缺乏关联性。关联性技术可以包括使凸起位置或凸起的特色与以下的因素产生关联性：微粒的位置、微粒的数量与尺寸、微粒尺寸的分布、微粒组成、或其组合。可以通过基板与静电夹头的激光表面扫描，以及决定在加工、夹持或松开之后所添加的微粒的数量、尺寸与分布，而检测出与凸起产生关联的微粒。可以使用基板的重复加工(刻蚀、离子植入与类似工艺)、重复夹持与松开基板(例如：进行一百万次的夹持/释放)、突然结束测试、及其它模拟工艺动作，而估算出静电夹头的微粒添加物的数量。

依据本发明的实施例，与静电夹头凸起有关的基板背面上的微粒数量，以及基板与凸起之间由于不均匀负荷力所导致的微粒，对于在没有冷却气体的真空状态下夹持60秒后的直径为300mm的晶片来说，微粒的数量可能会小于5000个，在一些情形中会小于3000个，而在另一个情形下会小于2500个，而在另一个情形下会小于1500个。对于具有较大或较小表面积的基板来说，例如450mm或200mm的晶片，可以根据基板面积而以比例方式调整微粒添加物的数量。较少数量的微粒代表在基板与突出之间具有更均匀的负荷力，更均匀的负荷力可以使基板在凸起中心产生较少的升起，使基板在凸起之间产生较少的弯曲，在凸起边缘之间产生较小接触作用力，以及更一致的热传效果。与凸起有关的基板背面上的微粒数量越小，则制造缺陷数量就越小，而制造产量就越高。

在本发明的一实施例中，由于在受到静电夹持的晶片或基板与静电夹头的表面凸起之间对每个晶片夹持的不均匀负荷力的缘故，导致与凸起有关的总背面微粒数量有所减少。背面微粒的尺寸与分布可能如下：对于0.12至0.16微米的微粒尺寸来说，少于800个添加物；对于0.16至0.2微米的微粒尺寸来说，少于500个添加物；对于0.2至0.3微米的微粒尺寸来说，少于500个添加物；对于0.3至0.5微米的微粒尺寸来说，少于500个添加物；对于0.5至1.0微米的微粒尺寸来说，少于175个添加物；对于1至2微米的微粒尺寸来说，少于100个添加物；对于2至5微米的微粒尺寸来说，少于50个添加物；对于5至10微米的微粒尺寸来说，少于20个添加物；对于在没有冷却气体的真空状态下夹持60秒后直径为300mm的晶片来说，与凸起有关的这些微粒尺寸范围内总共减少了2645个微粒添加物。根据本发明实施例，微粒添加物的总数量可能小于这些尺寸范围的一个或多个范围的总和。例如，对于0.5与10微米之间的微粒来说，一个实施例距有以下的微粒分布：对于0.5至1.0微米的微粒尺寸，少于175个添加物；对于1至2微米的微粒尺寸，少于100个添加物；对于2至5微米的微粒尺寸，少于50个添加物；对于5至10微米的微粒尺寸，少于20个添加物；对于在没有冷却气体的真空状态下夹持60秒后直径为300mm的晶片来说，与凸起有关的这些微粒尺寸范围内总共减少了345个微粒添加物。

在另一实例中，分布情形可能如下：对于0.12至0.16微米的微粒尺寸来说，少于600个添加物；对于0.16至0.2微米的微粒尺寸来说，少于275个添加物；对于0.2至0.3微米的微粒尺寸来说，少于325个添加物；对于0.3至0.5微米的微粒尺寸来说，少于450个添加物；对于0.5至1.0微米的微粒尺寸来说，少于300个添加物；对于1至2微米的微粒尺寸来说，少于120个添加物；对于2至5微米的微粒尺寸来说，少于30个添加物；对于5至10微米的微粒尺寸来说，少于10个添加物；对于在没有冷却气体的真空状态下夹持60秒后直径为300mm的晶片来说，与凸起有关的这些微粒尺寸范围内总共减少了2110个微粒添加物。依据本发明的实施例，微粒添加物的总数量可能小于这些尺寸范围的一个或多个范围的总和。例如，对于0.3至10微米之间的微粒，一个实施例可能具有以下的微粒分布情形：对于0.3至0.5微米的微粒尺寸来说，少于450个添加物；对于0.5至1.0微米的微粒尺寸来说，少于300个添加物；对于1至2微米的微粒尺寸来说，少于120个添加物；对于2至5微米的微粒尺寸来说，少于30个添加物；对于5至10微米的微粒尺寸来说，少于10个添加物；对于在没有冷却气体的真空状态下夹持60秒后直径为300mm的晶片来说，与凸起有关的这些微粒尺寸范围内总共减少了910个微粒添加物。可以获得背面微粒的其它尺寸与分布：例如，可以获得直径大于0.16微米且少于约5000个微粒添加物；或者可以获得直径大于0.12微米且少于约5000个微粒添加物。

在本发明的其它实施例中，静电夹头的表面层可以包含一电荷控制表面层，此电荷控制表面层可以具有大约1x10⁸ohms/square与1x10¹¹ohms/square之间的表面电阻率，且可以包含碳化硅组成物。可以通过改变制造碳化硅组成物所使用的硅先驱物气体与碳先驱物气体的量，而控制电荷控制表面层的表面电阻率。碳化硅组成物可以包含碳化硅或非化学计量碳化硅。电荷控制表面层可以包含至少一凸起与一表面涂覆层，电荷控制表面层通过以下的步骤而形成：将碳化硅组成物层以地毯覆盖方式沉淀于一介电材料上；使用光刻技术在此碳化硅组成物层上产生图案；以及利用反应性离子刻蚀技术移除掉碳化硅组成物层的一些部位，而留下至少一碳化硅组成物凸起。电荷控制表面层也可以利用以下的步骤而形成：使用喷珠或刻蚀法使一介电层产生图案，以及将此介电层上整个一致地涂上电荷控制表面层。此电荷控制表面层可以包含选自由类钻碳、非结晶硅、掺有金属的氧化物、及其组合所构成的群组的其中一材料。

在静电夹头的技术中，静电夹头上接触基板背面的凸起可以被称之为：平台、凸块、销、孤岛、表面结构与类似结构。依据本发明的实施例，静电夹头上的凸起其尺寸、间距、与组成能允许整个基板表面上保持大致均匀的压力，并且在凸起与基板之间产生大致均匀的作用力分布。图2是依据本发明实施例的静电夹头204的剖面图。凸起201的顶表面接触基板200的背面，而且通过基板200的支撑，能够对与凸起201有关的微粒提供均匀的负荷与缩减的浓度。凸起201具有多个侧壁210，这些侧壁被间隙211所隔开。静电夹头204包括其中可能形成有凸起201的介电层212。作为一替代方式，凸起201可能形成于介电层212的表面上所沉淀的一层或多层材料中。一或多个电极213形成于第一层214内，此第一层被介电材料212所覆盖。在第一层214底下的是第一黏着层215、第二层216、选择性第二黏着层217、以及接触例如水的冷却流体的一底层218。介电层212包括一个形成于其周围的气体密封环219。加工能量如箭头220所示被基板所吸收，而能量如箭头221所示被移走。

图3是依据本发明实施例的静电夹头304的第一层314与介电层312的剖面图。第一层314中的电极313被介电层312所覆盖。除了气体密封件319之外，介电层312包括凸起301。凸起301与介电层312的特性与尺寸包括一通道或间隙表面底部322、一间隙间距323、一凸起顶表面324、一凸起宽度或区域325、及一凸起高度326。

依据本发明的实施例，凸起可能是任何具有规则形状或不规则形状的立方体或凹穴，且可能沉淀于任何规律几何形状或其它图案，只要这些图案大致上能够将作用力均匀分布到基板上，且减少由于基板与凸起之间的不均匀负荷所引起的微粒即可。每个凸起可以具有一圆柱形侧面或者多个侧面及一顶面。凸起的边缘可以如图2的实施例为正方形，或者具有协助将负荷分布于基板与夹头之间的外形。

图4是依据本发明实施例的静电夹头表面上的一个具有轮廓外形的介电凸起的轮廓检查仪图形。此凸起具有修圆边缘的外形，其例如可通过机械抛光而制成。在图4的实施例中，凸起具有大约500μm的直径，及大约6μm的高度，然而也可以使用其它的尺寸。

图5A是依据本发明实施例的静电夹头表面上的凸起501的图案的示意图，其中使用凸起图案而减少基板与凸起501之间的作用力。可以使用平均分布作用力的凸起图案，例如具有三角形或六角形图案的凸起。要理解文中所使用的「三角形」图案是打算表示具有等边三角形的规律重复图案的凸起，致使这些凸起大致上等距离隔开。(这样的图案可以被看成是为六角形，且中央的凸起是位于形成标准六角形的顶点的六个凸起数组的中心)。通过增加凸起的直径427，或者减少凸起501的中心间距428，就可以减少作用力。如图5A所示的实施例中，凸起可以等间距的方式排列，其中每个凸起大致上与相邻的凸起等距离隔开有一段中心间距尺寸428。由于此间距的缘故，如图2所示的实施例，基板背面的主要部分接触凸起的顶部，其可以包括未显示的表面粗糙度，且在凸起之间留下一间隙211，此间隙211用于氦气或其它背面冷却用气体。相较之下，在没有此凸起间距的情形下，只有一小部分(10％或以下)的凸起会接触基板。依据本发明的实施例，基板可以接触到凸起顶表面积的25％以上。

图5B是静电夹头上依据本发明实施例的凸起具有均匀负荷与现有技术的凸起的边缘负荷之间的差异，阴影部分表示均匀负荷及10％边缘负荷(并非依照比例绘制)的负荷的相对量。

依据本发明的实施例，假如表面具有低应力的话，凸起可以是粗糙的或是抛光过的。例如，可以通过机械抛光方式抛光凸起表面，以减少在粗糙凸起表面上所发生的高接触作用力。依据本发明的实施例，凸起可以具有2微米或以下的R_a的峰谷粗糙度(peak to valley roughness)，在一些情形下为0.2微米或以下的R_a。低表面粗糙度可以在夹持期间对整个基板提供更均匀的作用力分布。在不会增加应力的条件下，或者不会由于使用静电夹头的缘故而增加与凸起有关的微粒的条件下，通过以研磨剂或钢珠对表面实施湿式刻蚀及/或喷珠处理，可以修改表面粗糙度。静电夹头的表面精度控制可用以控制凸起与基板的接触区域，且控制由于基板与凸起的直接接触所引起的热传导。可以通过静电夹持电压的量值，而调整粗糙的表面与基板之间的接触量。

一般来说，在不同的涂覆、刻蚀、光刻技术、及植入工艺的使用期间，半导体晶片、标线片、太阳能电池、及其它基板或工件可以被一静电夹头所支撑。工艺与使用过程可以包括基板的夹持(吸附)与松开(释放)，工艺与使用过程可以包括引起添加热量或产生热量的一些过程。在一些工艺中，基板在一真空室内被维持在减压环境下，例如在反应性离子刻蚀(RIE)、等离子体刻蚀、离子光束刻蚀、刻蚀、物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)或其它工艺期间。在使用期间，或者在工艺期间，在夹持步骤中静电夹头例如可以固持住一基板，使其进行涂覆、植入或其它处理，且然后在松开步骤释放此基板。这些步骤或动作是可以重复的。在制造集成电路时，牵涉到很多工艺，包括在真空中运用离子光束到半导体晶片上。这些工艺例如包括：离子植入、离子光束铣磨与反应性离子刻蚀。在每个情形中，在一来源中产生离子光束，且此离子光束朝向一目标基板加速。达到高生产量的一项方法是使用高电流离子光束，致使可以在相当短的时间内完成植入工艺。然而，高电流离子光束很可能会产生大量热能，此热能可能会导致杂质不受控制地扩散而超过晶片内的规定界限，且可能导致具有图案的光阻层变差。

由于在工艺期间使用静电夹头的缘故，依据本发明实施例的静电夹头能够从基板移除可接受的热量。一般来说，在各种半导体工艺中，所产生的热量被传送到基板上。在半导体制造过程中，基板可以是一半导体晶片，其上同时制造出大量装置。如此能够在工艺期间在整个晶片上维持特定的温度与温度范围，或温度分布。可接受的热量移除能够在工艺期间使整个晶片产生大致均匀的温度、温度范围或温度分布。依据本发明的实施例，整个晶片上的温度分布对于基板温度来说可能改变±25℃，且基板温度可以被控制到大约400℃以下；或者在一些情形下大约为250℃或以下；或者在一些情形下大约为100℃或以下。依据本发明的实施例，此工艺可能会使热量输入到基板上，此热量的范围可能从1watt/cm²到8watt/cm²之间。可以在整个基板的不同位置上测量温度与温度分布，而且整个晶片的温度分布可能改变±5℃，或者小于一基板温度，此基板温度可以被控制到大约100℃或以下，或者在一些情形下大约70℃或以下，或者在一些情形下大约10℃或以下。在本发明的其它实施例中，此工艺可能会使热量输入到基板上，此热量的范围可能从大约0.1watt/cm²到大约2watt/cm²之间。在本发明的一植入应用情形中，总共的热负荷可能高达约1500watts(～2w/cm²)，晶片温度可能从室温上升至大约70℃，且可能具有+/-15℃的温度变化。依据本发明的静电夹头的其它实施例，可以运用于更大的温度范围，例如在每个刻蚀应用情形下加热至400℃的夹头，或者运用至室温等较低温的应用情形，且使温度获得高度控制(+/-0.01℃)。

一般来说，在一工艺过程中，静电夹头将来自一个被夹住的基板的大部分热量以两种方式散逸：第一，通过基板与静电夹头介电材料之间的间隙内的冷却气体而产生的气体热传导；以及，第二，通过接触热传导，此乃是在基板静电夹头界面之间的表面接触在整个微观与巨观角度(例如：分别为凸起粗糙度与凸起)的直接传导。静电夹头的整体热传效率是每层的热传系数的倒数总和。假如静电夹头表面凸起的接触表面积增加的话，则难以控制半导体晶片的温度到100℃以上，例如在300℃到400℃的温度范围内。这是因为半导体晶片的温度由于从基板到凸起的接触热传导而引起大幅降低，接触热传导所传送的热量通过夹头的接触表面或凸起与基板背面之间的直接接触面积大小而定。

在一静电夹头中，背面气体热传导是在基板与夹头表面之间传送热能，可以通过夹头本体与晶片之间的气体原子或分子的热传导，而产生传热效果。当气体分子或原子连同热能一起离开基板背面并将此热能传送至静电夹头表面时，便发生背面气体传导。根据美国专利第6,839,217号，气体传导热传作用具有以下的缺点：凸起的面积必须在尺寸上严格控制，以配合在所使用的气体压力下气体的平均自由路径的特征距离。另外，根据美国专利第6,839,217号，气体外漏是真空工艺的一项问题，且可能导致不均匀的冷却效果，且由于在外漏区域中局部气体集中的缘故而使工艺变差。对于指定的冷却能力来说，基板与静电夹头之间的气体压力可以使晶片产生挠曲，且可能使工艺的完整性及工艺产量变差。

在依据本发明实施例的静电夹头中，凸起的高度最好大约等于或大致等于背面冷却所使用的气体的平均自由路径。例如，对于在10torr(1333Pa)的背面冷却气体来说，平均自由路径是5微米，且因此凸起的高度应所述为5微米或大约5微米。平均自由路径与气体压力、气体分子直径、及到达最有效热传的温度有关。可以考虑到工艺温度、压力、背面气体压力、及夹持力等因素而改变凸起的高度。在依据本发明的一实施例中，凸起的高度大约为6微米。

依据本发明实施例的静电夹头，可以选择性地包括气体入口、气体通道、及位于整个夹头并朝向夹头周围的类似元件，以便将冷却气体分布到夹头所固持的基板底面。通道及/或气体入口的尺寸、位置与形状能够将气体分布于间隙内，缩小压力梯度，且促进从晶片到夹头之间的热传效果。引进到基板与夹头之间的气体能够产生热传导，通过此控制晶片温度。同时，气体压力(2至20torr)够低，而并未严重地减少用于固持基板所需的吸引或夹持力(25至35torr)。依据本发明实施例的静电夹头，可以在夹头的边缘或周围附近包括一个或多个如美国专利第6,608,745号所揭露的环状元件，这些环状元件的高度类似于凸起的高度，其宽度足以在基板与环状元件边缘之间提供气体密封件。在一些情形中，可能绕过气体密封件的气体量，在小于1大气压的真空室压力下夹头与基板之间的气体压力小于0.2sccm。

依据本发明实施例的静电夹头，可通过静电力而将一基板固持在适当位置，此基板通过一隔离介电层而与一电极分开。一个或多个电极形成于此介电层内，且被一层介电材料所覆盖。可以施加DC电压(用于库伦式夹头)到此电极上而产生静电力，通过此将晶片夹持到夹头上。在一些情形中，可以施加交流电或RF功率到电极上(例如，可以用30Hz的频率或其它频率施加交流电；当施加RF功率时，此工率通常仅在溅射或刻蚀系统中，自行偏压或DC偏压的电压可提供夹持力)。施加到电极上的电压在静电夹头的绝缘层的接触表面上产生静电电荷，同时在基板的接触表面上产生相等但相反的静电电荷。静电夹头与基板的接触表面上的静电电荷在两者之间产生静电力，此静电力使基板紧靠着静电夹头介电层与此静电夹头上的任何凸起。可以通过接触热传导与气体热传导，将输送至基板上的热传送至此间隙的绝缘层，或者以冷却水进行冷却的静电夹头的通道表面底部。使用时，支撑于三个顶销上例如晶片的基板掉落到静电夹头的凸起上，且然后打开用于静电夹头的电力或电压。例如氦气等冷却气体从一压力控制气体源通过一系列气体入口而被引进来，这些气体入口可以通过歧管与软管而连接到一真空泵。也可以使用中央的气体入口，以允许气体压力在晶片底下更快速地获得平衡。也可以在晶片处理结束时在晶片准备从夹头移开时加速气体的移除。假如晶片与夹头之间之间隙很小的话，基于上述目的可能需要额外的气体端口。操作时，基板被夹持到夹头上，阀门被打开，而使例如氦气等气体从气体入口孔洞被引进到夹头表面的凸起所支撑的基板表面底下。在工艺结束时，例如在已经实施离子植入之后，打开阀门，抽出冷却剂气体，关掉静电夹头的电力，升起顶销，插入反应器(effector)，且从夹头移除掉基板。

依据本发明实施例，静电夹头可以包括顶销与接地销。可以通过类似于静电夹头的边缘附近的环状气体密封件的方式，在这些销的周围形成气体密封表面。在可能的情形下，依据本发明的实施例，例如通过包括上述的凸起部位，可以形成这些气体密封结构，以促进基板与夹头之间的作用力分布均匀性。

与本发明实施例的静电夹头一起运用的基板可以包括：半导体晶片，平面显示器、太阳能电池、标线片、光罩、及能够被静电夹头所固持住的类似物。不管形状如何，基板的面积等于或大于100mm直径的晶片、200mm直径的晶片、300mm直径的晶片，或者450mm直径的晶片。

一般来说，静电夹头利用吸引力，此作用力类似于电容的两个板体之间的作用力，以便将例如晶片的基板固持在适当位置。依据本发明的实施例，此夹钳力可以位于25至35torr的范围内，包括在此范围内的数值(例如，26torr、33torr及其它)。假如晶片与夹头被一绝缘体所隔开，而此绝缘体的介电常数为ε且厚度为d，且在两者之间施加电压V，则在两者之间所产生的吸引力F可依照以下公式计算出来：

F = (\frac{ϵ V^{2}}{2 d^{2}}) A

其中A是晶片与夹头电极的共同面积。为了针对所提供的电压获得很大的吸引力，用以分开晶片与夹头电极的距离d可利用一薄介电层而缩减至最小。因此，依据本发明实施例，为了获得夹钳力，介电层可以具有例如大约25至大约250微米的厚度。在其它考虑因素中，介电层的厚度被材料的崩溃电压所限制，此崩溃电压对厚度提供一下限。较薄的介电层可允许达成较大的作用力，例如1至10微米的较薄介电层可构达成较大的作用力。而且，高介电常数的优点在于能够产生很大的作用力。假如在晶片与夹头之间存有很大的之间隙，而此间隙被低压气体或真空所填满时，则介电常数就等于自由空间的介电常数εo。要知道的是介电层可以是使用一种以上材料的双重结构。例如，如以下所述，大约100微米厚的氧化铝介电层可以涂上约2微米厚的碳化硅层，且使得亦为碳化硅所制成的凸起突出于所述表面达到6微米的高度。

如美国专利第6,835,415号所示，假如工具的安装表面允许任何微粒卡入安装表面与例如晶片或罩体的基板之间，则晶片或罩体可能会由于所卡入的微粒而产生变形。例如，假如晶片被真空或静电力而夹持紧靠着一平坦的参考表面，则任何卡入的微粒都会使晶片的前表面产生变形，因此晶片的前表面无法位于一个平坦的平面上。如此一来，也可能导致植入工艺的变化及可能的产量损失。减少凸起的接触面积可以减少微粒卡入的机率。

依据本发明实施例，引进到积板与静电夹头之间的空间内的气体，可以提供有效的热传效果，通过此控制基板温度。同时，可以选择够低的气体压力，使得用以将基板固持于静电夹头的吸引力并不会明显减少。气体的热传导性大致上与气体压力无关，只要气体分子的平均自由路径与系统尺寸相较之下很小即可。可用于本发明实施例中的冷却气体包括：氢气、氦气、氩气、氮气、这些气体及/或其它气体的混合物。背面气体压力可以位于大约0torr至20torr之间的范围内，或者位于大约2torr至15torr之间的范围内。而且，依据本发明实施例，可以通过调整背面气体压力，使得被夹住的基板的温度能够被气体热传导所控制。

依据本发明的实施例，参考图2的实施例，静电夹头可以包括一介电层212，其包括一个或多个位于第一层214上的凸起201，此第一层是绝缘层且由陶瓷或陶瓷组成物所制成。一个或多个电极213被植入于第一层214内，且被一介电材料、非结晶介电材料、或低应力介电材料所覆盖。一或多个额外层可以被包含于此静电夹头内，通过此提供机械支撑力到第一层214及上面覆盖的介电层212，这两层有助于移除热量，且可以接触例如水的冷却流体。例如，介电层212可以为低应力且含有硅的介电材料。低应力介电材料可以是非结晶并以蒸汽(例如：PECVD)在低温沉淀，介电层212可以具有例如大约1微米到大约50微米的厚度，或者大约1微米到大约10微米的厚度。第一层214是绝缘层且可以由陶瓷所制成，但不局限于氧化铝或氮化铝。第一层214例如具有大约50微米到大约200微米的厚度，或者具有大约100微米到大约150微米的厚度。可以使用介电层的厚度而如前述般控制夹持力，使得较薄的层能够提供更大的作用力。形成上述种类的图案化电极213的技术为Briglia的美国专利第4,184,188号，所述专利文件在此并入作为参考。设有通过电极与外部电源之间的静电夹头的一或多层的电气连接(馈通线—未显示)，也可以通过使静电夹头(未显示)的一或多层具有到达介电间隙表面底部的开口，而形成气体入口。可以使用第一导热材料或第一黏着层215，而将第一层214黏接至一底下的第二层216，此第二层可以为陶瓷或金属制成。第一黏着层215的热传导材料可以具有黏着性，例如但未局限于热塑性材料、环氧树脂、或其它可以将第一层214与第二层216黏结在一起的材料。第二层216可以提供机械支撑与热传导，且可以为陶瓷、金属或其它适当材料。选择性地，第二热传导层或第二热传导黏性层217将第二层216与一接触冷却流体的底层218黏接在一起。间隙211及选择性的气体通道可以被气体所填满，此气体例如为干燥空气、氦气、氢气、氩气或氮气。气体密封件219有助于防止气体泄漏至周围腔室内。

参考图3的实施例，在此图形中显示从整个静电夹头中一部分具有等距离隔开图案的凸起来看，一个环形气体密封件319及五个凸起301的剖面图。每个凸起301是具有接触面积的一隆起表面。在一个实施例中，凸起301是圆柱形且其直径的范围在大约0.5mm到1.25mm之间，或者在大约0.75mm到1mm的范围之间。例如晶片的基板202(参考图2的实施例)沿着凸起301的顶表面而接触介电材料312，这些凸起可以选择性地制作成粗糙状。虽然在图5与图8的实施例中的俯视图所显示的凸起501、801为圆形，但是要知道的是凸起301、501、801也可以具有任何形状，例如三角形、矩形、或其它形状，只要能够减少由于基板在凸起上的不均匀负荷而产生微粒即可。

依据本发明实施例，为了容纳背面气体，可以在静电夹头的周围形成一连续环状物，以便在基板与夹头之间提供气体密封件。此气体密封件可以是连续圆形或具有特性形状的环状物，其位于夹头与周围真空之间，且可以将气体维持在晶片后面，而具有最少量的气体外泄。此环状物的直径可以稍微小于晶片的直径，以配合晶片定位时的公差，致使假如错放晶片时，气体密封件也不会破裂。在可能的情形下，气体密封结构能够在基板与夹头之间提供均匀的作用力分布。在一个实施例中，气体密封件可能包括凸起的一些部位，以便提供均匀的作用力分布。环状气体密封件、气体入口气体密封件、及顶销气体密封件的气体传导性，与产生气体密封的接触表面的粗糙度有关，例如为环状物的表面粗糙度，及接触环状物的晶片的表面粗糙度。另一个影响气体密封件传导性的因素是在产生气体密封的接触表面上存在有坚硬微粒。在产生密封的接触表面之间的夹钳力量大小也会影响此密封件的传导性。依据本发明的实施例，低应力介电材料可以减少或消除裂缝及其它表面缺陷，而这些裂缝与缺陷会产生微粒且对不同的气体密封件提供外泄路径。在一实施例中，在例如10-6torr到大约10-7torr的腔室压力、例如但未局限于4torr到15torr的背面冷却气体压力、对于直径200mm的晶片，粗糙度为大约10nmR_a、气体密封件粗糙度例如但未局限于大约为200nm到大约300nm R_a，整个基板与电极的电位差例如为1000伏特，环形气体密封件提供大约0.5sccm或以下的外泄速率。

实例1

此实例显示对于形成于本发明实施例的静电夹头表面上具有三角形图案且6微米高的凸块或凸起所计算出来的作用力。如图8中的实施例所示，此实例包括具有4mm中心间距827及0.75mm直径828等特色的凸起801。在图8的实施例中，凸起801可以由10微米厚PECVD法从硅与碳来源在一氧化铝介电层上蒸镀而成的碳化硅，此碳化硅具有低应力，且此碳化硅层可以通过一30微米的光罩以反应性离子刻蚀法刻蚀而形成凸起。可以在静电夹头的周围附近，在静电夹头的顶销与接地销孔周围形成气体密封环。用于添加或移除气体(例如，氦气、氢气或其它气体热传导的流体)的气体端口，也可以形成于此夹头内。

图6显示依据本发明实施例对于不同凸起直径与中心凸块间距来说，在晶片与静电夹头的凸起之间所计算出来的作用力的图表。所计算出来的数值假设在凸起表面上产生均匀分布的负荷，然而，也可以利用百分比负荷计算出作用力以说明晶片上升现象(例如：由于边缘负荷所产生的作用力的10％、20％、27％或其它部分)。此结果显示比起在具有0.25mm或0.5mm直径的类似凸起来说，在三角形图案中0.75mm与1mm直径的凸起会导致基板与凸起之间产生较小的作用力。此结果亦显示凸起间距与作用力之间的非线性关系，以及凸起直径与作用力之间的非线性关系。作为一特殊实例，对于图8实施例的凸起801来说，所分布的平均作用力可以与利用图6的其它凸起所产生的作用力相比。图8的实施例的0.75mm凸起801，相较于0.5mm凸起约略大了50％，而且相较于8mm间距直径为0.5mm且具有正方形图案的凸起来说，其计算出来的作用力在图6中以星形记号表示，其分布的平均作用力约略小了八倍。图8的实施例的0.75mm凸起相较于0.5mm凸起约略大了50％，且其接触面积大了八倍。对于图8实施例的凸起801的接触面积，可能小于或等于4％且大于1％，此范围在晶片与凸起之间产生减少的平均作用力，及较小的晶片弯曲，同时维持25至35torr的晶片固持力(夹持力)，且预期不会对晶片的冷却效率产生任何显著影响。

图7是依据本发明实施例对于不同凸起直径及中心凸起间距所计算出来的接触面积的图表，箭头指出对于0.5mm间距的凸起及具有正方形图案的凸起来说，所计算出来的接触面积为0.36％。

实例2

此实例显示形成于本发明实施例的静电夹头表面上具有三角形图案且凸起间的中心间距为8mm的凸起。凸起的直径为0.5mm，凸起在静电夹头的平台上被分割成三个区段，且由不同材料所制成(碳化硅、非化学计量且缺少碳的碳化硅、及硅区段)。个别的区段是由具有适当先驱物气体以PECVD法沉淀于一氧化铝介电层上而制成，这些区段以反应性离子刻蚀法刻蚀穿过一30微米厚的光罩，以形成凸起。可以在静电夹头的周围以及静电夹头的顶销与接地销孔周围形成气体密封件；用于添加或移除气体(例如，氦气、氢气或其它气体热传导的流体)的气体端口，也可以形成于此夹头内。

图9A与9B分别是依据本发明实施例具有额外机械抛光与没有抛光步骤的静电夹头上的凸起的剖面轮廓图。在此实施例中，已经承认对凸起的顶表面实施额外的机械抛光步骤由于能减少微粒产生，因而对性能产生意想不到的好处，且导致(1)不同的凸起边缘几何形状；及(2)显著增进的表面粗糙度。更特别地，不具有额外机械抛光的工艺乃是仅利用徒手抛光的制造过程(例如，以600粒度的硅砂纸徒手抛光静电夹头的顶表面)。依据本发明实施例，所产生的凸起轮廓显示于图9A中。从图形可以看出，顶表面929的轮廓其特色在于具有一些粗糙度。此外，边缘的几何形状指出非常长的修圆高度尺寸930，非常短的修圆长度尺寸931。在一增进的实施例中，凸起的徒手抛光是以机械抛光而实施的，例如运用机械垫片抛光。可以在特定压力及特定时间下执行这样的机械垫片抛光，而且，机械抛光可能包括具有抛光模式的研磨机，且可能包括使用软质或硬质的抛光垫，且运用包括钻石等抛光媒介的任何适当抛光媒介。依据本发明的实施例，所产生的凸起的轮廓显示于图9B中。比起图9A中徒手抛光的凸起的粗糙情形929来说，可以看出顶表面932的轮廓更加平滑。而且，图9B的凸起其特点在于具有修改过的边缘几何形状，相较于图9A的对应高度930来说具有较短的修圆高度尺寸933，且相较于图9B的对应高度931来说具有更长的修圆长度尺寸934。

因此，相较于仅以徒手抛光的凸起来说，图9B的实施例的机械垫片抛光能够提供降低的表面粗糙度及修改的边缘几何形状。例如，在一实施例中，相较于使用以徒手抛光过的凸起来说，图9B中机械垫片抛光过的凸起可能显示出降低了50％的表面粗糙度(R_a)，此数值为测量粗糙度高度的平均值的方式。例如，可以从大约100nm的表面粗糙度缩减至大约50nm的表面粗糙度。

图10A与10B分别是依据本发明实施例的图9A与9B所示的凸起的剖面轮廓的放大图。从图形可以看出，由于图10B中的凸起被机械衬垫抛光过，所以图10B中被机械衬垫抛光过的凸起的尖峰1035便低于图10A中徒手抛光过的凸起尖峰1036(但是凹谷处可能不受影响)，致使降低了整个表面粗糙度(例如，R_a)。例如，表面粗糙度R_a可以从图10A中的大约0.10μm减少成图10B中的大约0.04μm。一般来说，通过机械衬垫而抛光凸起表面，可以使表面粗糙度减少大约50％，或者减少25％与75％之间。而且，由于机械衬垫抛光的缘故，可能观察到凸起中修改过的边缘几何形状，例如，比起徒手抛光的类似凸起的对应高度来说，具有较短的修圆高度尺寸；比起徒手抛光的类似凸起的对应长度来说，具有较长的修圆长度尺寸。例如，凸起边缘的特征性修圆高度尺寸对上特征性修圆长度尺寸的比例可能减少了3倍到4倍之间，例如，减少了0.01222的比例到0.0034的比例(亦即，在此情形中，减少大约3.59倍)；仅以徒手抛光的高度/长度(0.7802μm/0.0638mm)，比起以机械衬垫抛光的高度/长度(0.3525μm/0.1035mm)减少2倍到5倍之间。要知道的是也可以不需要通过机械抛光就获得类似修改过的边缘几何形状。在一实施例中，例如图10B所示的修改边缘几何形状，其特色在于具有相当短的修圆高度尺寸及相当长的修圆长度尺寸，可以通过边缘修改技术而达成上述几何形状，通过此产生想要的修圆高度与修圆长度的比例。例如，特征性修圆高度尺寸与特征性修圆长度尺寸的比例系介于大约0.00407与大约0.00306之间，或者介于大约0.00611与大约0.002444之间。

此外，由于本发明的凸起受到机械衬垫抛光的缘故，所以可通过与例如半导体晶片等基板一起使用时产生较少的背面颗粒，而使静电夹头具有增强的性能。例如，在0.16μm以上的微粒尺寸范围内，可以产生出小于5000个微粒添加物，或者小于2000个微粒添加物。可以通过减少在热特性上的影响，甚至增加了凸起与基板之间的接触面积(例如：增加十倍的接触面积)，而达成减少产生背面微粒。

图11显示依据本发明实施例包括一电荷控制表面层的静电夹头。在此实施例中，使用一个具有控制表面电阻率的表面层，以减少「晶片黏着(wafer sticking)」的可能性，此一现象是在移除掉夹持能量之后，晶片或其它基板被静电方式黏着于夹头表面。具有例如大约1x10⁸ohms/square到1x10¹¹ohms/square的适当范围内的表面电阻率的表面层，已经显示其能够降低表面电荷保持现象，此一现象会导致不想要的静电力且最终导致晶片黏着。稍微导电的表面层能够将电荷排放到地面(未显示)，同时不会妨碍静电夹头与基板之间的静电吸引力。

图11的实施例中的静电夹头已经在一离子植入机器内获得测试，且结果显示它具有良好的晶片冷却效果与夹钳力，而且产生很少的微粒，晶片受损的情形也最少。特别地，从离子植入光束入射于平台上的1800瓦特能量会使平台的温度上升小于50℃；而且，测试之后，在平台上发现尺寸大于0.12微米的添加物少于5000个。由于制造凸起所用的材料(特别是碳化硅涂层)以及涂层本身控制好的体积电阻率(bulk resistivity)的缘故，所以在移除掉夹持能量之后，晶片较不容易被静电黏着于夹头表面上。

在图11的实施例的实例中，在直径300mm的库伦式夹头上产生晶片接触表面，其运用氧化铝陶瓷以作为绝缘体与介电材料。使用六相式交流电源以美国专利第6,388,861号所述的方式对夹头充电与放电，所述专利文件的内容在此并入作为参考。明确地，如美国专利第6,388,861号说明书第4栏第66行到第5栏第23行所述，夹头包括六个电极，且将具有六个不同相位的双极正方形波夹钳电压施加于这些电极上。要知道的是，也可以使用其它电源(例如DC电源)以及使夹头能够充电与放电的技术。静电夹头表面包括气体入口1137、接地销通道1138、气体密封环1119、包含其本身气体密封环(图11中的顶销通道1139的外围浅色结构)顶销通道1139、及位于夹头中心的一小型气体入口1140(图11无法看见入口)。详细的图形(图11中的插入图1141)显示此凸起1101。

图12是图11的实施例的静电夹头中的凸起1201所使用的表面图案的图形。凸起1201被制作成具有三角形图案，且中心间距1228为4mm，且直径1227为800微米(0.8mm)。凸起1201具有5到7微米的高度1326(图13)，这一点考虑到以15torr的背面气体压力时的最佳操作。经控制的表面电阻率层是一碳化硅涂层，其乃是由等离子体辅助化学气相沉积法(PACVD)工艺所制成，然而也可以使用其它适当的工艺。例如，此层可以由物理气相沉积法(PVD)(从碳化硅标靶溅射，或从碳反应气体中的硅标靶反应溅射而得)、原子层沉淀(ALD)、高温CVD、或其它薄膜法。

通过地毯覆盖方式沉淀一碳化硅组成物(例如，碳化硅或非化学计量碳化硅)于扁平氧化铝介电层1312上(参考图13)；利用光刻技术使此碳化硅组成物产生图案；且然后利用反应性离子刻蚀法移除掉碳化硅组成物的一些部位而留下凸起1301(图13)，可以制成凸起1201。通过改变制造碳化硅组成物所用的硅先驱物气体及碳先驱物气体，且达成具有表面电阻率在1×10⁸ohms/square至1×10¹¹ohms/square范围内的碳化硅或非化学计量碳化硅，而可以控制碳化硅组成物(碳化硅或非化学计量碳化硅)的电阻率。例如，可以通过调整在等离子体增强CVD工艺中输入反应器内的含硅与含碳先驱物气体的流速或比例，而改变碳化硅组成物的组成。先驱物气体分解且在静电夹头上形成一涂层，且通过先驱物气体的相对流速或比例，而决定碳化硅涂层的组成。可以通过改变涂层的组成，而改变此涂层的表面电阻率。

具有相同表面电阻率范围的其它低应力涂层也可以类似地沉淀于氧化铝上且产生图案。例如，可以使用具有小于大约450MPa，且最好小于约450MPa(沉淀后)的内部压缩薄膜应力的涂层。而且，涂层可以由一低应力材料形成(例如，具有小于大约450MPa范围内的内部压缩薄膜应力)，且然后在上面涂上类钻碳(或其它具有较高压缩薄膜应力)的薄涂层，以达到想要的表面电阻率。图13是图11的实施例中基板接触表面的剖面示意图。介电材料1312是氧化铝，且凸起1301的材料是碳化硅，选择此材料是由于其高硬度及可调整的体积电阻率。碳化硅凸起1301及涂覆层1342具有大约1×10⁸ohm-cm的体积电阻率，如此产生在每平方大约1×10¹⁰ohms的表面电阻率。在大约1×10⁸ohms/square(利用富含碳的非化学计量碳化硅组成物所制成)到1x10¹¹ohm/square(利用富含硅的非化学计量碳化硅组成物所制成)的范围内的表面电阻率，已经显示其能够减少表面电荷保持性，此表面电荷保持性会导致不想要的静电力与最终的晶片黏着。涂覆层1342可以从大约0.1到大约10微米的厚度，但最好是大约1到3微米的厚度。显示出具有4mm的中心间距1328，但也可以使用其它的间距。

图11的实施例的静电夹头的另一项特点在于：具有与凸起从夹头平面突出的相同高度的碳化硅所制成的连续环状物1119(图11)，这些凸起包围夹头的整个边缘，且亦包围夹头中心处的较大通孔。当晶片被静电吸引至此表面时，这些环状物能够容纳背面气体。

图14显示依据本发明实施例图11的静电夹头的涂层的替代变形例，其中使用电荷控制材料的整个涂覆1442。通过喷珠法或使用刻蚀技术，可以使氧化铝介电材料1412(并未显示电极)产生图案，以形成凸起1401、气体密封件与类似物。然后，介电层1412可以被整个一致地涂上碳化硅或其它电荷控制材料层1442，其具有大约1x10⁸ohms/square到大约1x10¹¹ohms/square范围内的表面电阻率。图14的实施例比起图13的实施例，具有较少的制造成本的优点。图形显示5至7微米的凸起高度1426，及4mm的中心间距1428，但是也可以使用其它的凸起高度与间距。

根据图11至14的实施例，对于电荷控制表面层1301/1342/1442来说，大约1x10⁸ohms/square到大约1x10¹¹ohms/square范围内的表面电阻率是较佳的。最好，电荷控制表面层应所述是一非寄生导电层，这是因为寄生导电层可能会不利地将静电夹头的静电力耦接到电荷控制表面层上，而非耦接到基板上。通过使电荷控制表面层的表面电阻率保持在大约1x10⁸ohms/square到大约1x10¹¹ohms/square范围内，静电夹头的静电力被耦接到基板上，而非耦接到表面层本身上。假如表面层具有太超过或太低于上述范围的表面电阻率，则可能会减少静电夹头的夹持力，或者从夹头的表面所排放出的电荷不足，且增加使晶片黏着的发生机率。

依据本发明实施例，也可以使用碳化硅组成物以外的其它材料，以形成电荷控制表面层。例如，可以使用类钻碳、非结晶硅、掺有金属的氧化物、或其它材料。较佳地，不管所使用的材料为何，电荷控制表面层应所述具有大约1x10⁸ohms/square到大约1x10¹¹ohms/square范围内的表面电阻率。用于电荷控制表面层的材料应所述是热稳定且化学性质上也很稳定，同时也具有在适当范围内的表面电阻率。可以通过类钻碳而达成大约1x10⁶ohms/square到大约1x10¹⁰ohms/square范围内的表面电阻率，但是也可以使用大约1x10⁸ohms/square到大约1x10¹¹ohms/square范围内的表面电阻率。较佳地，类钻碳可以与图13的制造技术一起使用，在此技术中使用地毯覆盖式的沉淀，且最好用于一薄层内。一般来说，对于指定的体积电阻率材料来说，较薄层可以产生较大的表面电阻率，且反之亦然。一般来说，可以调整电荷控制表面层的组成与厚度，以达成适当的表面电阻率。

依据本发明实施例，使用静电夹头可以包括以下步骤：夹持步骤、松开步骤、在所夹持的晶片上执行微电子元件工艺；及上述步骤的组合。

要知道的是在上述文中及以下的权利要求书的范围内，除非文中另外指明，否则单数形式也包括复数。因此，例如，凸起是指一个或多个凸起，及熟习此项技术者所已知的等效结构。除非有另外定义，否则文中所使用的技术与科学用语均具有熟习此项技术者所常用的相同意义。可以在实践或测试本发明实施例的时候，运用类似于上述的方法与材料，或运用等效方法与材料。文中所提及的其它专利文件在此均并入作为参考。「选择性」一词意味着后续所描述的事情或情况可能会发生或可能不会发生。不管是否明确指出，所有的数值均可以「大约」或「大致上」等用语加以修饰。「大约」或「大致上」等用语一般是指熟习此项技术者所能想到等同于上述数值的范围(亦即，具有相同功能或结果)。在一些实施例中，「大约」或「大致上」等用语是指所描述的数值的±10％；在其它实施例中，「大约」或「大致上」等用语是指所描述的数值的±2％。虽然组成与方法是关于「包含」不同成分或步骤(被解读成「包括」但未局限于)，此组成与方法也可以由不同成分或步骤「所组成」。「由…所组成」应所述被解读成封闭式构件群组的定义。

虽然已经参考一些实例性实施例而说明本发明，但是对于熟习此项技术者来说，在不违背本发明申请专利范围所界定的范围的前提下，仍可以产生许多不同形式与细节的修改。

Claims

1.一种静电夹头，其特征在于包含：

一电极；以及

一表面层，所述表面层被所述电极中的一电压所致动而形成电荷，用以将一基板静电夹钳至所述静电夹头上；所述表面层包括多个凸起，所述凸起延伸至围绕所述凸起的部分所述表面层上方的一高度处，以便在基板的静电夹钳期间将所述基板支撑于所述凸起上，如同就多对相邻凸起之间的中心间距所测量到的，所述凸起在整个表面层上大致等距离隔开。

2.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起是以三角形的图案配置。

3.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起的高度、接触面积及粗糙度的至少其中之一会使得在静电夹持期间基板受热时，基板的温度与温度分布的至少其中之一大致上被基板、所述凸起与围绕所述凸起的所述部分表面层之间的一空间内的气体的气体的热传导所控制。

4.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起的顶部面积中大于一比例的面积会在静电夹持期间接触基板，而所述顶部面积的所述比例选自由大约25％、大约50％、或大约75％所构成的群组。

5.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，由于使用静电夹头的缘故，导致小于一数量的微粒添加物会沉淀在基板的背面上，使用静电夹头包括以下情形的至少其中之一：基板的静电夹持、基板解除静电夹持、及在基板上进行制造过程的期间实施静电夹持；所述微粒添加物的数量选自由大约5000个微粒添加物、大约3000个微粒添加物、大约2500个微粒添加物、或大约1500个微粒添加物所构成的群组。

6.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起是由至少一低应力材料所形成。

7.如权利要求6所述的静电夹头，其特征在于，所述低应力材料包含：非结晶介电材料及聚晶介电材料的至少其中之一。

8.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含具有超过大约10¹²ohm-cm的电阻率的介电材料。

9.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含一介电材料，所述介电材料包括：硅、硅与至少一其它元素的合金、碳化硅、及非化学计量的碳化硅的至少其中之一。

10.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含一介电材料，所述介电材料包括氧化铝与氮化铝的至少其中之一。

11.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含一介电材料，致使Johnsen-Rahbek作用力或局部混合的Johnsen-Rahbek作用力并不会在静电夹持期间作用于所述基板上。

12.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含一柔顺的介电材料。

13.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含一具有电阻率的介电材料，致使在静电夹持期间，所述基板通过Johnsen-Rahbek作用被保持于所述静电夹头上。

14.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，其中所述凸起与所述基板的接触面积包含所述静电夹头的总面积的大约1％到10％之间。

15.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，其中所述凸起具有大约0.75mm到大约1mm之间的直径。

16.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，多对相邻凸起之间的中心间距小于约8mm。

17.如权利要求2所述的静电夹头，其特征在于，其中所述凸起具有大约0.75mm到大约1mm之间的直径，且其中多对相邻凸起之间的中心间距小于约8mm。

18.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，多对相邻凸起之间的中心间距小于一距离，其中所述距离是选自由大约6mm、大约4mm和大约2mm所构成的群组。

19.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包含至少一局部凸起，所述局部凸起包含所述静电夹头的一表面结构的至少一部分。

20.如权利要求19所述的静电夹头，其特征在于，所述表面结构选自一气体通道、一顶销或一接地销的至少其中之一。

21.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起的高度等于静电夹持期间位在所述基板、所述凸起与围绕所述凸起的所述部分表面层之间的一空间内的气体的平均自由路径。

22.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包括一顶表面，相较于仅以徒手进行抛光的类似凸起来说，由于实施至少一些机器抛光步骤的缘故，导致所述顶表面的表面粗糙度计量减少了大约25％至75％之间。

23.如权利要求22所述的静电夹头，其特征在于，所述表面粗糙度计量减少了大约50％。

24.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包括由至少一些机械抛光步骤所产生的修改过的边缘几何形状，使得比起仅以徒手进行抛光的类似凸起的对应高度来说，凸起的一个特征性修圆高度比较小，并且比起仅以徒手进行抛光的类似凸起的对应长度来说，凸起的一个特征性修圆长度大。

25.如权利要求24所述的静电夹头，其特征在于，相较于仅以徒手进行抛光的类似凸起来说，所述特征性修圆高度对所述特征性修圆长度的比例减少了一个倍数，其中所述倍数是选自由大约2至5之间，或大约3到4之间所构成的群组。

26.如权利要求22所述的静电夹头，其特征在于，由于使用静电夹头的缘故，微粒尺寸范围为0.16μm或大于0.16μm的少于约5000个的微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。

27.如权利要求22所述的静电夹头，其特征在于，由于使用静电夹头的缘故，微粒尺寸范围为0.16μm或大于0.16μm的少于约2000个微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。

28.如权利要求23所述的静电夹头，其特征在于，由于使用静电夹头的缘故，微粒尺寸范围为0.16μm或大于0.16μm的少于约2000个微粒添加物被沉淀于所述基板的背面上。

29.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述凸起包括修改过的边缘几何形状，致使凸起的一特征性修圆高度与一特征性修圆长度之间的比例等于一指定比例，其中所述指定比例是选自由大约0.00407与0.00306之间，及大约0.00611与0.002444之间所构成的群组。

30.如权利要求1所述的静电夹头，其特征在于，所述表面层包含一电荷控制表面层。

31.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层的表面电阻率介于1×10⁸ohms/square到1/10¹¹ohms×square之间。

32.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层包含一碳化硅组成物。

33.如权利要求32所述的静电夹头，其特征在于，通过改变制造所述碳化硅组成物所用的硅先驱物气体与碳先驱物气体的量，而控制所述电荷控制表面层的表面电阻率。

34.如权利要求32所述的静电夹头，其特征在于，所述碳化硅组成物包含碳化硅

35.如权利要求32所述的静电夹头，其特征在于，所述碳化硅组成物包含非化学计量的碳化硅。

36.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层包含至少一凸起及一表面涂镀层。

37.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层通过以下的步骤而形成：

将一碳化硅组成物层以地毯覆盖方式沉淀于一介电材料上；

使用光刻技术在所述碳化硅组成物层上产生图案；以及

利用反应性离子刻蚀技术移除掉所述碳化硅组成物层的一些部位，以留下至少一碳化硅组成物凸起。

38.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层利用以下的步骤而形成：

使用喷珠或刻蚀法使一介电层产生图案；以及

以所述电荷控制表面层顺服地涂覆所述介电层。

39.如权利要求30所述的静电夹头，其特征在于，所述电荷控制表面层包含选自由类钻碳、非结晶硅、掺有金属的氧化物或其组合所构成的群组中的至少一材料。