CN102171808A - 翻新双极静电卡盘的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一方面，双极静电卡盘翻新处理无需物理分离所述静电卡盘的两个电极。本发明的一方面涉及处理双极静电卡盘的方法，所述双极静电卡盘具有前表面和后表面并包括设置在所述前表面上的第一电极、第二电极以及设置在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上的阳极氧化层。所述方法包括测量所述静电卡盘的第一参数；如果所述测量得的第一参数不在第一预定范围内，丢弃所述静电卡盘；如果所述测量得的第一参数在所述第一预定范围内，清洁所述静电卡盘，用密封剂密封所述前表面上的所述第一电极和所述第二电极之间的缝隙，而不使所述第一电极相对应于第二电极位移，消除所述氧化层；以及在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上设置新的阳极氧化层。

Description

翻新双极静电卡盘的方法
背景技术
双极静电卡盘常用于半导体晶片制造。在制造过程中，这些卡盘采用静电力固定半导体晶片。久而久之，卡盘出现使用引起的磨损，性能下降。
参照图1A-1B和图2A-2B，描述了示例性静电卡盘。
图1A示出示例性静电卡盘100正面102的平面图。正面102具有固定凸缘104和上表面106。如图1B所示，上表面106高于固定凸缘104。使用过程中，固定凸缘104被用于固定静电卡盘100。固定凸缘104可具有固定孔(未示出)以在使用过程中固定静电卡盘100。可用任何其他已知方式修饰固定凸缘104以在使用过程中固定静电卡盘100。
上表面106包括第一电极部分108和第二电极部分110。第一电极部分108进一步被分为外电极环112和内电极部分114。第二电极部分110为铝环，通过介电环氧树脂116与第一电极部分108电隔离。介电环氧树脂116还将第二电极部分110保持在第一电极部分108内。
在图1B中，阳极氧化正面102的最上层部分以避免不必要的氧化，并于使用时在静电卡盘100和半导体晶片之间提供特定厚度的介电表面。外电极环112和固定凸缘104具有相关阳极氧化表面118，第二电极110具有相关阳极氧化表面120，以及内电极部分114具有相关阳极氧化表面122。以及如图1B所示，访问路径126为通过第一电极部分108电连接第二电极部分110的方式。
图2A示出静电卡盘100背面200的平面图。背面200上示出四个部分。阳极氧化这些部分中的两个，外阳极氧化部分208和内阳极氧化部分210。其余两个为裸铝，外铝部分206和内铝部分204。在阳极氧化处理之前，通过用掩蔽物质涂覆部分204和206从而避免部分204和206被阳极氧化。在阳极氧化处理之后，去除所述掩蔽。在内铝部分204上可见访问路径126。
在操作中，静电卡盘100采用静电力保持半导体晶片在其表面上。如图1B所示，第一电极部分108和第二电极部分110所带电荷相反。第一电极部分108带正电荷，第二电极部分110带负电荷。通过在第一电极部分108和第二电极部分110之间应用不同电压形成该电荷。静电卡盘100的两个部分的电荷在半导体晶片的相邻部分形成相反电荷，从而在半导体晶片和静电卡盘100之间形成静电引力。
半导体晶片处理完成时，应用于第一电极部分108和第二电极部分110的电压可去除或部分反向“解吸附”晶片。由于晶片的脆性和所有制造工艺方面所要求的精确度，需要非常精确控制静电卡盘所产生的电场。因此，可能影响所产生的电场的静电卡盘的所有参数必须维持在一个精确范围。这些固有特性的非限制性例子包括静电卡盘的电阻、电感、电容以及阻抗。
超时使用静电卡盘100可降低其性能。如图3所示，所述降低可由随着使用形成的表面影响所引起。图3示出示例性静电卡盘300的横截面视图。静电卡盘300表现出种种磨损的迹象。静电卡盘300具有正面302，正面302包括固定凸缘304和上表面306。上表面306具有第一电极部分312和第二电极部分310。第一电极部分312通过介电环氧树脂316与第二电极部分310隔离。上表面306的上部分之上具有阳极氧化层318。
静电卡盘300上可形成数种磨损。上表面306上可附着有微粒物质320或322。在阳极氧化层318中可形成划痕或痕迹324和326。介电环氧树脂316中还可形成凹点328和330。上表面306可形成深层划痕332，使得划痕穿透阳极氧化层318并影响第一电极部分312。微粒物质320或322可通过已知清洁方法从静电卡盘300表面上去除，但划痕和324和326、凹点328和330以及深层划痕332需要更精细的修理。
当一个静电卡盘过于磨损而无法使用时，可翻新以修复使用所形成的磨损。常规而言，这个过程需要分离静电卡盘400的两个电极402和404，如图4所示。通过分离电极402和404，可去除和替换隔离两个电极的整个环氧层。拆卸静电卡盘非常困难，还可对静电卡盘造成不可弥补的损坏。当从电极402中的凹槽去除电极404时，必须完全除去残留在两个电极上环氧树脂残留物。该去除可损坏电极402和404中的一个或两个。同时，通常通过刮的手段去除环氧树脂，可能损坏电极402和404中的一个或两个。
另外，在这个翻新处理后，不恰当的拆卸也很可能危害静电卡盘的工作参数。具体而言，当第二电极404被放置回静电卡盘400的凹槽406中时，其可擦伤凹槽406的边缘或被其擦伤。凹槽406的壁和第二电极404之间还可形成接触点，导致翻新处理失败。同时，如果第二电极404的上表面和第一电极402的上表面不匹配，高度不匹配可负面影响静电卡盘400的性能或甚至使得最终装置无法使用。
在重新组装过程中，添加新的环氧树脂层到静电卡盘400上以隔离电极402和404。该新环氧树脂层难以不恰当应用。如果应用了过少的环氧树脂，第二电极404的上表面最终将低于电极402的上表面，可负面影响静电卡盘400的性能。如果应用了过多的环氧树脂，第二电极404的上表面最终将高于电极402的上表面，可负面影响静电卡盘400的性能。同时，如果没有仔细控制重新组装，在电极402与404或环氧树脂层与电极402和电极404中的一个之间可形成气泡。这些气泡可负面影响静电卡盘400的性能。
根据与上述翻新双极静电卡盘的常规技术相关的不同潜在问题，这些技术的典型收率仅为约30％
我们需要的是尽可能少损害双极静电卡盘的双极静电卡盘翻新处理。
另外需要的是提供收率高于30％的双极静电卡盘翻新处理。
发明内容
本发明的目标在于提供尽可能少损害双极静电卡盘的双极静电卡盘翻新处理。
本发明的另一目标在于提供收率高于30％的双极静电卡盘翻新处理。
本发明的另一目标在于提供收率接近100％的双极静电卡盘翻新处理。
本发明的一方面涉及处理双极静电卡盘的方法，所述双极静电卡盘具有前表面和后表面并包括设置在所述前表面上的第一电极、第二电极以及设置在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上的阳极氧化层。所述方法包括测量所述静电卡盘的第一参数；如果所述测量得的第一参数不在第一预定范围内，丢弃所述静电卡盘；如果所述测量得的第一参数在所述第一预定范围内，清洁所述静电卡盘；用密封剂密封所述前表面上的所述第一电极和所述第二电极之间的缝隙，而不使所述第一电极相对应于第二电极位移；消除所述氧化层以及在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上设置新的阳极氧化层。
本发明的其他目标、优势和新颖性特征，部分在以下说明书中阐述，部分对本领域技术人员通过以下的试验将显而易见，或通过本发明的实践获悉。本发明的目标、优势可通过所附权利要求书所特别指出工具和组合实现或获得。
附图说明
说明中所附的、并成为说明中一部分的附图，图示出本发明的示范性实施方式，并与说明书一起起到解释本发明的原理的作用。在附图中：
图1A图示出示例性静电卡盘正面的平面图。
图1B图示出示例性静电卡盘沿线x-x的横截面视图。
图2A图示出静电卡盘背面的平面图。
图2B图示出示例性静电卡盘沿线y-y的横截面视图。
图3图示出示例性静电卡盘部分的横截面视图，并示出使用引起的磨损。
图4图示出翻新示例性静电卡盘的常规方法。
图5A-5C图示出根据本发明详述了示例性翻新处理的逻辑流程图。
图6图示出密封电极间缝隙的示例性方法。
图7图示出示例性静电卡盘的阳极氧化表面去除和重新阳极氧化的示例性处理。
详细描述
参照图1-3和5-7描述了翻新双极静电卡的示范性处理。区分本发明和常规双极静电卡盘翻新技术的有益方面为本发明在翻新处理中不分离两个电极。以下示例性处理的另一特征为多次质量检查。质量检查提供了极大增加获得工作静电卡盘的翻新处理可能性的方式。
如图5A所示，示例性处理以接收静电卡盘100(S500)为开始。接着，对静电卡盘100的物理缺陷进行初步检查(S502)，物理缺陷包括但不限于裂缝、凹痕和深层划痕。此种损坏的一个例子为如图3所示静电卡盘300上的深层划痕332。对静电卡盘300的铝再次表面修整可能无法修复这种深层划痕或类似缺陷，导致翻新处理失败。
在确定卡盘100是否通过该预检查(S504)后，失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而预检查的通过可通向静电卡盘100的一个或多个参数的初步检查(S508)。可被测量的参数包括但不限于电阻、电容、电感以及阻抗。这些度量可在静电卡盘100的正面102和背面200、第一电极108和第二电极110或静电卡盘100上的任意其他点组之间测量。这些参数的测量值必须在一个预定的可接受范围之内。如果所述值高于或低于该范围，可能意味着静电卡盘10中所出现的各种类型缺陷，无法通过翻新处理修复，包括但不限于第一电极108和第二电极110之间的短路。
将静电卡盘100参数的测量值与已知基准值相比较，所述基准值被认为是可接受的测量参数。所述已知基准值可获得自，例如制造商说明书或测量性能可接受的静电卡盘。进一步方法采用多个静电卡盘测量参数值，例如静电卡盘100，以生成用于比较的数据范围。该数据范围可用于生成值的钟形曲线，通过该方法获得的可接受值范围将是落入一些指定标准偏差的值。
在确定卡盘100是否通过该检查(S510)后，失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过可通向去污和清洁(S512)。可使用任何已知的去污和清洗方法。在一个示例性实施方式中，该过程包括擦拭并浸泡在异丙醇中、超声波清洁以及烤箱烘干。该清洁处理去除如图3所示微粒320和322的杂质。如果杂质320和322不被清理，它们可影响静电卡盘100物理参数中的至少一个，所述静电卡盘100物理参数包括但不限于电阻、电容、电感以及阻抗。微粒322和320还可干扰包括表面阳极氧化(S540)的其他翻新处理步骤。
在步骤S512后，静电卡盘100可给以质量检查(S514)。该质量检查(S514)可测量上述静电卡盘100参数值。质量检查(S514)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向密封电极间的缝隙的下一步骤(S516)。
如之前所讨论的，使用可引起静电卡盘电极间密封剂中的间隙。图6示出示例性静电卡盘100正面102部分正面。介电环氧树脂116电隔离外电极环112和第二电极部分110，所述介电环氧树脂116部分随着时间的推移生成缝隙602。与传统技术不同，本发明并没有分离静电卡盘100的电极108和110以修复正面102的损坏。因此，本发明无拆卸和重新组装所述静电卡盘所造成的进一步损坏静电卡盘100的风险。本发明的一项示例性实施方式中，工人使用显微镜以引导注射器604进入缝隙602。注射器604充满了用于填充缝隙602的环氧树脂608。在其他实施方式中可用于密封缝隙602的其他已知方法包括但不限于自动化系统。如上所述，依照本发明，电极108和110无需分离以修复静电卡盘100的损坏。因此，本发明无拆卸和重新组装静电卡盘100所引起的损坏电极108和110的风险。
回到图5A在步骤S516之后，静电卡盘100可被给以质量检查(S518)。该质量检查(S518)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S518)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向如图5B中沿着点A延续的静电卡盘100背面200的掩蔽(S524)。
返回图2A，裸铝部分204和206都涂覆有已知的掩蔽物质。阳极氧化部分208和210不涂覆掩蔽物质，因此受到蚀刻和阳极氧化静电卡盘100任何未掩蔽表面的以下处理。
在步骤S524后，静电卡盘100可被给以质量检查(S526)。通过所述检查可通向静电卡盘100的化学剥离和清洁(S528)。该质量检查(S526)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S526)的失败可导致卡盘100通过图5A沿着点B返回用户(S506)。
图7示出静电卡盘100放大的横截面部分。部分700示出在铝基板702上方的阳极氧化薄层704。阳极氧化薄层704示出一些损坏或磨损。任何已知方法可用于从生铝上剥离阳极氧化表面。一旦去除了阳极氧化层，采用任何已知清洁方法清洁所述表面。
返回图5B在步骤S528之后，静电卡盘100可被给以质量检查(S530)。该质量检查(S530)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S530)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向裸铝的再表面修整。该再表面修整将为更均匀可控的重新阳极氧化表面做准备。
在步骤S532后，静电卡盘100可被给以质量检查(S534)。该质量检查(S534)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S534)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向静电卡盘100的精细清洁(S528)。任何已知非破坏性方法可用于清洁所述表面。
在步骤S536后，静电卡盘100可被给以质量检查(S538)。该质量检查(S538)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S538)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向所述铝表面的阳极氧化以形成新的阳极氧化层(S540)。周密监控该处理以获得在铝702上的新的阳极氧化层706的精确预定厚度。新的阳极氧化层706返回静电卡盘100的原始操作参数。
返回图5B在步骤S540之后，在由点C进入图5C后静电卡盘100可被给以质量检查(S546)。该质量检查(S546)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S546)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向静电卡盘100的最后清洁(S548)。通过任何已知方法完成所述清洁，其非限制性范例为包括超声波清洁。
在步骤S548之后，静电卡盘100可被给以质量检查(S550)。该质量检查(S550)可测量静电卡盘100的上述参数值。质量检查(S550)的失败可导致卡盘100接着图5B中点D返回用户(S506)。通过所述检查可通向烘箱烘干(S552)以蒸发所述清洁处理残留的任何水分。
在步骤S552之后，静电卡盘100可被给以质量检查(S554)。该质量检查(S554)可测量静电卡盘100的上述参数值。
质量检查(S554)的失败可导致卡盘100返回用户(S506)，而通过所述检查可通向静电卡盘100的一个或多个附加参数的后检查(S556)。可测量的参数包括但不限于电阻、电容、电感以及阻抗。这些度量可在静电卡盘100的正面102和背面200、第一电极108和第二电极110或静电卡盘100上的任意其他点组之间测量。这些参数的测量值必须在一个预定的可接受范围之内，否则静电卡盘100的翻新处理失败。
在所述后检查(S556)之后，静电卡盘100完成了翻新处理(S558)，可被包装和重新出售。
上述翻新处理包括多次质量检查。每次质量检测是基于静电卡盘100的至少一个参数。所述参数与已知预定值相比较，所述已知预定值获知于制造商说明书或之前测量翻新处理后性能可接受的静电卡盘。执行这些质量检查无需拆卸静电卡盘100。
在上述翻新处理过程中，修复时电极108与电极不分离。因此，所述翻新处理中不具有在翻新处理过程中拆卸或重新组装静电卡盘100所引起的损坏电极108和110的风险。另外，根据本发明的方法提供了收率接近100％的可接受翻新双极静电卡盘，因为所述处理概述了如果所述测量得的第一参数在所述第一预定范围内，清洁所述静电卡盘，用密封剂密封所述前表面上的所述第一电极和所述第二电极之间的缝隙，而不使所述第一电极相对应于所述第二电极位移，消除所述氧化层以及在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上设置新的阳极氧化层，所述第一电极和所述第二电极证实几乎达到100％返回它们的原始形态。静电卡盘唯一没有返回它们的原始形态的情况是当所述质量检查失败了。
本发明的各种优选实施方式的以上说明体现了图示和说明的目的。其并非用于穷举或限制其发明的精确披露形式，许多修改和变化根据以上教导显然是有可能的。为了最优解释本发明的原理和其操作应用从而使得本领域技术人员在各种实施方式中最优利用本发明和各种更改能够适用于预期特定用途，选择和描述了上述示例性实施方式。本发明的范围由所附权利要求书所限定。

Claims (19)

1.处理双极静电卡盘的方法，所述双极静电卡盘具有前表面和后表面并包括设置在所述前表面上的第一电极、第二电极以及设置在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上的阳极氧化层，所述方法包括：
测量所述静电卡盘的第一参数；
如果所述测量得的第一参数不在第一预定范围内，丢弃所述静电卡盘；
如果所述测量得的第一参数在所述第一预定范围内，清洁所述静电卡盘；
用密封剂密封所述前表面上的所述第一电极和所述第二电极之间的缝隙，而不使所述第一电极相对应于第二电极位移；
消除所述阳极氧化层；以及
在所述前表面、所述第一电极和所述第二电极上设置新的阳极氧化层。
2.根据权利要求1中所述方法，其中所述测量所述静电卡盘的第一参数包括测量电阻。
3.根据权利要求2中所述方法，其中所述测量电阻包括测量所述第一电极与所述第二电极之间的电阻。
4.根据权利要求2中所述方法，其中所述测量电阻包括测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电阻。
5.根据权利要求4中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电阻包括测量所述后表面和所述第一电极之间的电阻。
6.根据权利要求4中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电阻包括测量所述后表面和所述第二电极之间的电阻。
7.根据权利要求1中所述方法，其中所述测量所述静电卡盘的第一参数包括测量电容。
8.根据权利要求7中所述方法，其中所述测量电容包括测量所述第一电极与所述第二电极之间的电容。
9.根据权利要求7中所述方法，其中所述测量电容包括测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电容。
10.根据权利要求9中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电容包括测量所述后表面和所述第一电极之间的电容。
11.根据权利要求9中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的电容包括测量所述后表面和所述第二电极之间的电容。
12.根据权利要求1中所述方法，其中所述测量所述静电卡盘的第一参数包括测量阻抗。
13.根据权利要求12中所述方法，其中所述测量阻抗包括测量所述第一电极与所述第二电极之间的阻抗。
14.根据权利要求12中所述方法，其中所述测量阻抗包括测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的阻抗。
15.根据权利要求14中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的阻抗包括测量所述后表面和所述第一电极之间的阻抗。
16.根据权利要求14中所述方法，其中所述测量所述后表面与所述第一电极和所述第二电极中的一个之间的阻抗包括测量所述后表面和所述第二电极之间的阻抗。
17.根据权利要求1中所述方法，进一步包括在完成所述清洁、所述密封、所述消除、所述提供中的至少一个后，测量所述静电卡盘的第二参数。
18.根据权利要求17中所述方法，其中所述第二参数包括所述第一参数。
19.根据权利要求17中所述方法，进一步包括如果所述测量得的第二参数不在第二预定范围内，丢弃所述静电卡盘。
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