CN107636820B - 透明静电载具 - Google Patents
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Abstract
于此描述的实施方式提供用于传输基板的静电载具。静电载具可具有透明主体。透明主体可具有第一表面,调整第一表面的大小以运输基板进入及离开处理腔室。该静电载具也可具有一个或多个静电吸附电极,这一个或多个静电吸附电极耦接至该透明主体。这一个或多个静电吸附电极可包含透明传导氧化物材料。在某些实施方式中,透明传导氧化物材料为氧化铟锡材料。
Description
背景
技术领域
本公开内容的实施方式一般地涉及具有静电载具的基板载具,该静电载具经构造以运输及固定基板。更特定地,于此描述的实施方式涉及以氧化铟锡电极为特征的静电载具。
背景技术
针对移动式、可穿戴式电子设备的需求,需要基板(在基板上处理电子装置)更薄及更轻以便符合针对保形性及轻重量的需求。在基板处理中,例如半导体基板及显示器,在处理期间基板被固持在处理腔室中的载具或支撑件上。基板载具可包含具有电极的静电载具,该电极能够电性偏压以固持基板于载具上。因此,静电载具使用静电力以固定基板至静电载具。可通过应用不同电压剖面至该静电载具,以电性控制吸附(chucking)及解吸附(dechucking)处理。
相较于其他基板处置技术(例如,机械夹持和/或粘合),静电载具的使用有利在处理期间维持更低的良率损失。在处理期间机械夹持可导入不想要的颗粒,且粘合可为资源消耗、环境危害、及在自载具分离时造成剩余物和/或对基板的机械应力。此外,处理期间机械夹持及粘合皆可助于良率损失。
进一步地,现存的静电载具在处理完成后不会立刻释放基板,而导致较低的生产量。此外,现存的静电载具并非经设计以使用于高温半导体处理中(大于约450摄氏度的温度)且非成本实效的。因此,存有对于改进的静电载具的需求。
发明内容
于此描述的实施方式一般地涉及用于传输基板的静电载具。该静电载具可具有透明主体。该透明主体可具有第一表面,调整该第一表面的大小以运输该基板进入及离开处理腔室。该静电载具也可具有一个或多个静电吸附电极,这一个或多个静电吸附电极耦接至该透明主体。该静电载具可进一步包含透明盖,该透明盖设置于该透明主体上。该透明主体、这一个或多个静电吸附电极、及该透明盖可形成单一结构,调整该单一结构的大小以传输该基板穿过半导体狭缝阀门。
在另一实施方式中,公开了用于传输基板的静电载具。该静电载具可具有透明主体。该透明主体可具有第一表面,调整该第一表面的大小以运输该基板进入及离开处理腔室。该静电载具也可具有一个或多个静电吸附电极,这一个或多个静电吸附电极耦接至该透明主体。这一个或多个静电吸附电极可包含透明传导氧化物材料。
而在另一实施方式中,公开了用于解吸附基板的方法。该方法可包含以下步骤:静电吸附基板至静电载具,且在静电吸附至该静电载具的同时处理该基板。该方法可进一步包含以下步骤:通过将该静电载具的静电吸附电极暴露于足以中和由该静电吸附电极所产生的静电电荷的电磁辐射来解吸附该基板。该方法也可包含以下步骤:自该静电载具移除该基板。
附图说明
以上简要概述的本公开内容的上述详述特征能够被具体理解的方式、以及本公开内容的更特定描述,可以通过参照实施方式获得,其中一些实施方式绘示于所附图式中。然而,应当注意,附图仅绘示本公开内容典型的实施方式,因而不应视为对本发明的范围的限制,因为本公开内容可以应用于其他等同有效的实施方式。
图1根据一个实施方式图示静电载具的分解图。
图2根据一个实施方式图示静电载具的透视图。
图3根据一个实施方式图示静电载具的侧面横截面图。
图4根据一个实施方式图示金属氧化物层的侧视平面图,该金属氧化物层在透明传导氧化物材料与盖之间形成。
图5根据一个实施方式图解用于解吸附基板的方法的流程图。
为了便于理解,尽可能地使用了相同附图标号,以指示附图中共通的相同元件。考虑到,一个实施方式中的元件及特征在没有进一步地描述下可有利地并入于其他实施方式中。
具体实施方式
于此描述的实施方式提供用于传输基板的静电载具。静电载具可具有透明主体。透明主体可具有第一表面,调整第一表面的大小以运输基板进入及离开处理腔室。该静电载具也可具有一个或多个静电吸附电极,这一个或多个静电吸附电极耦接至该透明主体。这一个或多个静电吸附电极可为透明的。例如,静电吸附电极可由透明传导材料制成,例如透明传导氧化物材料。在某些实施方式中,透明传导氧化物材料可为氧化铟锡材料。静电载具的一个或多个部件的透明度致能辐射辅助释放技术,例如光增强传导性、热增强传导性、及热离子发射,以便于基板自静电载具解吸附。
图1图示静电载具100的分解图。可在许多等离子体处理和/或薄膜沉积处理中使用静电载具100以维持及传输基板,包含等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理、物理气相沉积(PVD)处理、化学气相沉积(CVD)处理、蚀刻处理、或任何合适的等离子体或真空处理。静电载具100也可适用以使用于非等离子体及非真空环境中。进一步地,静电载具100可针对高温应用具可相容性,例如处于超过约450摄氏度的温度,例如处于高至及超过约500摄氏度的温度。虽然于此描述静电载具100的多种实施方式,应预想,任何制造商的静电载具可经调适以自于此描述的实施方式获益。
静电载具100包含主体104、电极组件106及盖102。电极组件106可设置于主体104的第一表面107上。盖102可设置于主体104的第一表面107及电极组件106上且覆盖主体104的第一表面107及电极组件106。可形成主体104为任何合适形状,以处置及支撑具有多种形状及尺寸的基板。在图1中所描绘的示例中,主体104具有带有周边132的四边形形状,周边132实质匹配电极组件106的形状及大小,电极组件106具有与基板的大小及形状相称的大小及形状。盖102设置成覆盖于电极组件106以允许具有相似形状及大小的基板设置于盖102的顶部表面101上。注意主体104可随需要为任何形状或构造。此外,电极组件106可包括一个或多个电极组件106,且电极组件106可为任何形状或构造以容纳多种形状及大小的基板。主体104、电极组件106、及盖102可形成单一结构,调整该单一结构的大小以传输基板穿过半导体狭缝阀门。
主体104可由对辐射透明的材料制成。主体104可由介电材料制成,例如(仅以举例方式)玻璃材料。在一个示例中,主体104可为玻璃平板。主体104的介电材料可为铝硅玻璃材料、硼硅玻璃材料、或其他合适的玻璃材料。在一个示例中,主体104可由透明低热膨胀硼硅玻璃、铝硅玻璃、或透明弱碱石灰玻璃制成。在某些实施方式中,主体可为透明的或半透明的。可选地,在一些实施方式中,主体104可为具有介电层的金属或半导体主体,该介电层面对电极组件106而设置于第一表面107上。
电极组件106可设置于主体104上、嵌入和/或耦接至主体104。电极组件106包括至少两组的分布电极108、110。当应用电压功率至分布电极108、110时,可随需要使用不同极性对分布电极108、110中的每一个充电,因而产生静电力。分布电极108、110可经构造以分布跨盖102的表面的静电力。分布电极108、110中的每一个可具有多个交错电极指部120、122。据信,交错电极指部120、122提供跨过静电载具100的大面积而分布的局部静电吸引,其中聚合提供高吸附力,同时使用更低的吸附电压。
可形成电极指部120、122以具有不同长度及几何形状。如需要,电极指部120、122可经构造以不同大小相互介入。电极指部120、122可交替及重复地形成,直到形成所需数量的电极指部120、122。
在第一分布电极108的电极指部120中的每一个之间,界定间隔133以接收第二分布电极110的电极指部122。间隔133可为空气空隙、以介电间隔材料填满、或以主体104或盖102中的至少一个填满。
应预想,在图1中所示出的分布电极108、110的构造仅出于说明的目的。可以任何需要的构造来安置分布电极108、110,使得分布电极108以交替极性分布遍及主体104的第一表面107。具有以不同极性充电的两组不同电极的构思可同样适用于安置任何所需构造的电极。
静电载具100可为双极静电载具,如图1中所示出。然而,应预想,也可使用其他类型的静电载具和/或其他类型的充电方案。在一个实施方式中,电源(未示出)可经构造以提供RF功率,RF功率电容性地耦合至分布电极108、110,以应用RF偏压至基板。在另一实施方式中,电源可经构造以提供DC或AC功率至第一及第二分布电极108、110。电源可经由功率开关(未示出)耦合至第一及第二分布电极108、110。电源可经构造以提供电压功率至第一及第二分布电极108、110,以产生具有不同极性的电荷(正电荷或负电荷)。产生自第一及第二分布电极108、110的正或负电荷提供静电力以吸引设置于静电载具100中的基板于固定位置中。
在一个实施方式中,电极组件106可以可选地为透明的。在另一实施方式中,至少两组分布电极108、110可以可选地为透明的。在一个实施方式中,可将透明传导氧化物材料142用作电极材料,以形成电极组件106的分布电极108、110。在一些实施方式中,透明传导氧化物材料142可包括以下的至少一种:氧化铟锡材料、掺铝氧化锌材料、掺铟氧化镉材料、或其他合适的透明传导材料。使用透明传导氧化物材料142可允许将静电载具100制造为实质透明。透明传导氧化物材料142适于用作高温操作中的静电载具100。透明传导氧化物材料142(例如氧化铟锡材料)及其他介电材料(例如,可为其他金属氧化物)之间的热膨胀系数不匹配可为相对小的。因此,由于小的热膨胀系数不匹配,可减轻分布电极108、110与金属氧化物之间的界面118处的热应力。氧化铟锡材料的一个优点为:对氧化物及陶瓷材料具有接近匹配的热膨胀系数。使用氧化铟锡材料以形成电极组件106的其他优点可包含在玻璃上(特别是大面积玻璃基板上)图案化氧化铟锡的低成本。
在另一实施方式中,可将线网材料用作形成电极组件106的分布电极108、110的材料。线网材料可为透明线网材料。在另一实施方式中,线网材料可为半透明线网材料。线网材料可包括金属纳米线材料,例如,银纳米线材料。可将其他合适的金属材料用作金属纳米线材料。在一个实施方式中,可通过喷洒涂覆液体胶金属纳米线来沉积线网材料。线网材料可为传导性且可提供热应力阻抗。
如图2中所示出,盖102可设置于主体104上以将静电载具100形成为单一结构。在一个实施方式中,盖102及主体104将电极组件106夹在盖102及主体104之间。将盖102放置于电极组件106上,以提供上面吸附基板的表面。盖102可由对辐射透明的材料制成。盖102也可由具有热属性的材料制成,例如,实质匹配电极组件106和/或主体104的热膨胀系数。在某些实施方式中,盖102可为透明或半透明。
邻近盖102,以预定顺序堆叠电极组件106及主体104。接着,可执行接合处理(例如退火处理)以一起熔融盖102、电极组件106、及主体104,将静电载具100的层压结构形成为整体结构。如同盖102,可在高温环境中使用电极组件106及主体104,例如,大于约450摄氏度,例如约500摄氏度至约600摄氏度,可自抗热材料(例如,玻璃材料或陶瓷材料)选择用以制造这些部件的材料。抗热材料可适于高温热处理。
在一个实施方式中,盖102及主体104皆可对辐射为透明的。在另一实施方式中,盖102及主体104可由介电材料制成。进一步地,在一个实施方式中,盖102及主体104可由相同材料制成。介电材料可提供改良的强度及持久性以及热传输属性。因此,盖102可由介电材料制成,例如(仅以举例方式)玻璃材料。在一个示例中,盖102可为玻璃平板。盖102的介电材料可为铝硅玻璃材料、硼硅玻璃材料、或其他合适的玻璃材料。在一个示例中,盖102可由透明低热膨胀硼硅玻璃、铝硅玻璃、或透明弱碱石灰玻璃制成。在另一实施方式中,盖102及主体104可由陶瓷材料或陶瓷及金属材料的合成物制成。被选择以制造盖102及主体104的材料(例如,以上描述的介电材料及玻璃材料)可具有实质上与电极组件106匹配或相似的热膨胀系数,以减低热膨胀的不匹配。此外,介电材料可具有大于电极组件106的交错分布电极108、110的热膨胀系数的热膨胀系数。
图3根据一个实施方式图示图2的静电载具100的侧面横截面图。在图3的实施方式中,盖102设置于主体104的第一表面107上。静电载具100可具有在主体104的第一表面107中形成的一个或多个通道140。一个或多个通道140可设置于主体104与盖102之间。电极组件106可设置于在主体104中形成的通道140中,使得在通道140内形成两组分布电极108、110。通道140可支撑和/或引导电极组件106的交错分布电极108、110。进一步地,通道140可为微通道。通道140可相互以介于约5微米与约400微米之间的距离A分隔开,例如,介于约10微米及约200微米之间。盖102可具有约0.2微米与约600微米之间的高度B,例如,在约20微米与约500微米之间。
在另一实施方式中,透明传导氧化物材料142可被动地溅射于主体104的第一表面107上,以形成电极组件106的分布电极108、110。第一表面107可为主体104的外部表面。接着,可于主体104的第一表面107上图案化分布电极108、110。在一个实施方式中,可熔融盖102至主体104,因此将电极组件106夹在盖102与主体104之间。可使用丝网印刷(screenprinted)的介电层来熔融盖102至主体104。熔融盖102至主体104可封闭介电层及电极组件106。在另一实施方式中,盖102可为浇铸覆于图案化电极组件106及于主体104上的熔块(frit)。压力处理可在熔块浇铸处理后进行。熔块浇铸盖102于主体104上可封闭介电层及电极组件106。在一些实施方式中,可通过PECVD处理来沉积盖102,在PECVD处理中,盖102可为沉积覆于电极组件106的PECVD介电层。
如图3中所进一步示出,区域C的功能可如同电容器,储存剩余电荷而防止基板解吸附。为了解吸附基板,可将区域C中呈现的剩余电荷放电。
现在同时参考图1至图3,在操作期间,可应用负电荷至第一分布电极108,且可应用正电荷至第二分布电极110,反之亦然,以产生静电力。在吸附期间,自分布电极108、110产生的静电力将基板固定至盖102的顶部表面101。当关闭自电源供应的功率时,可维持分布电极108、110之间的界面118中所呈现的电荷持续一延伸周期时间。通常,可维持分布电极108、110之间的界面118中所呈现的电荷持续数个小时,例如约六至约八个小时。因此,为了起始释放处理以解吸附维持于基板载具100上的基板,可提供相反极性的功率短脉冲至分布电极108、110,以移除呈现在界面118中的电荷。
如上方讨论,透明传导氧化物材料(例如,氧化铟锡材料)的使用以及透明主体104及透明盖102的使用允许静电载具100保持实质透明。静电载具100的透明度致能辐射辅助释放技术,例如光增强传导性、热增强传导性、及热离子发射,以便于基板的解吸附。因此,实质透明的静电载具100可允许光辐射到达电极组件106的分布电极108、110且初始化光增强电荷密度,因而中和储存于界面118处的电荷(见图3)且快速地允许自静电载具100解吸附基板。
如上方描述,当自静电载具100解吸附基板时,可应用电压翻转方案至分布电极108、110,然而,在应用电压翻转之后,电荷可在电介质内的分布电极108、110之间的界面118内保持积聚。如图3中所示出,尽管已应用电压翻转方案,面积C可包含分布电极108、110之间的剩余电荷,因而持续吸附基板至静电载具100。然而,辐射辅助释放技术的使用可减低或消除面积C的剩余电荷。相应地,可以有效方式自静电载具100解吸附基板。例如,可在低于约15秒的时间量解吸附基板,例如低于约10秒,例如低于约5秒。因此,电极组件106可经构造以接收有一或多种波长的电磁辐射。提供诸如可见光、紫外光、红外光、或热辐射之类的电磁辐射至实质透明的静电载具100的分布电极108、110可初始化光增强电荷流动性,或者在某些实施方式中,可初始化热增强传导性。光增强传导性可中和在界面118处的面积C的剩余电荷。在一个实施方式中,电磁辐射可维持约300nm与约800nm之间的波长,例如在约360nm与约700nm之间。电磁辐射来源的示例可包含氙灯具、激光器、发光二极管(LED),例如高功率蓝光LED,及紫外光灯具。此外,辐射可为光辐射或热辐射。
在不同波长下引导辐射来源和/或电磁辐射朝向静电载具100可远端地和/或光学地加热包含剩余电荷的面积C,以产生过量的自由载流子(carrier),亦即,空穴及电子。空穴及电子为各类型的电荷载流子,为半导体材料中电流的成因。一般可界定空穴为电子的缺失。电子可中和面积C内的带正电的剩余电荷,而空穴可中和面积C内的带负电的剩余电荷。自由载流子可自由移动至剩余电荷的面积C以中和剩余电荷,因而解吸附基板。
光辐射的优势可包含特定电磁辐射装置的精确和/或局部控制,使得静电载具100内的剩余电荷的面积C可被精确地中和。因此,可得到暴露静电载具100的特定面积的能力,或,另一方面,可使用电磁辐射扫描整个静电载具100。在静电载具100的面积C接收电磁辐射之后,可于低于约15秒内中和静电载具100的面积C内的剩余电荷,例如于10秒内,因而快速解吸附接合至静电载具100的基板。
图4图示图1的静电载具的另一实施方式。如所示的,可在透明传导氧化物材料142与盖102之间的界面146处形成金属氧化物层144。在一个实施方式中,金属氧化物层144的功能可如同透明传导氧化物材料142与盖102之间的结合界面或粘着层。在另一实施方式中,金属氧化物层144的功能可如同透明传导氧化物材料142与盖102之间的垫层。进一步地,金属氧化物层144可允许透明传导氧化物材料142及盖102更紧固地接触。在一个实施方式中,传导金属氧化物层144可为透明的。在另一实施方式中,传导金属氧化物层可为半透明的。可形成金属氧化物层144以具有一厚度,选择该厚度以使金属氧化物层144对辐射为透明或半透明的。可形成金属氧化物层144以具有几十纳米的厚度,例如在约5nm与约100nm之间,例如在约10nm与约80nm之间。此外,可通过氧化物沉积形成金属氧化物层144。
图5根据一个实施方式图解用于解吸附基板的方法的流程图500。流程图500起始于操作510,在操作510中,基板被静电地吸附至静电载具。在一个实施方式中,通过应用具有第一极性的第一电压至一个或多个第一交错静电吸附电极及应用具有与第一极性相反的第二极性的第二电压至一个或多个第二交错静电吸附电极,因而产生静电力,而将基板静电地吸附至静电载具。
在操作520处,处理基板的同时静电吸附基板至静电载具。在操作530处,可通过将静电载具的静电吸附电极暴露于足以中和由静电吸附电极所产生的静电电荷的电磁辐射,来解吸附基板。在一个实施方式中,自静电载具解吸附基板可包含暴露静电载具至有一或多种波长的静电辐射,以中和电极组件上的静电电荷。在一些实施方式中,暴露电极组件于有一或多种波长的静电辐射可包含暴露电极组件至具有约300nm及约800nm之间的波长的辐射,例如,在约360nm及约700nm之间。进一步地,电磁辐射可为以下一种:可见光辐射、紫外光辐射、红外光辐射、或热辐射。在操作540处,可自静电载具移除基板。
因此,于此公开的静电载具的特征为透明传导氧化物材料电极,该透明传导氧化物材料电极能够在高温操作,例如超过约450摄氏度的温度。透明传导氧化物材料电极可发挥氧化铟锡材料的功效,以解决由常见金属导体及其相关联的绝缘体/封装的热膨胀系数之间的差异所导致的热应力大的不利效应。所提出的实施方式适于该透明传导氧化物材料电极结构的大量生产。所公开的实施方式具有在高温操作静电载具的应用,以及针对需要对于大的热应力有弹性的装置在包装及封装科技的应用。进一步地,所公开的实施方式可使用静电辐射而提供基板自实质透明静电载具解吸附。静电载具的电极组件可接收电磁辐射,电磁辐射可中和静电载具内的剩余电荷。随着剩余电荷被中和,可快速自静电载具解吸附基板,因而增加生产量及减低成本及时间。
所公开的实施方式提供用于传输基板的静电载具。静电载具可具有透明主体。可调整透明主体的大小以运输基板进入及离开处理腔室。该静电载具也可具有一个或多个静电吸附电极,这一个或多个静电吸附电极耦接至该透明主体。在一个实施方式中,这一个或多个静电吸附电极可包含透明传导氧化物材料。在某些实施方式中,透明传导氧化物材料可为氧化铟锡材料。
发明所属领域的技术人员应理解:前述示例为示范性的而非限定。旨在将以下包含于本公开内容的真实精神及范围内:在阅读说明书及研读附图之后,对于发明所属领域技术人员显而易见的所有对前述示例的变化组合、增强、等效形式、及其改良。因此,旨在使以下所附权利要求书包含落入上述教导的真实精神及范围内的所有这些修改、变化组合、及等效形式。
Claims (14)
1.一种用于传输基板的静电载具,所述静电载具包括:
透明主体,所述透明主体具有第一表面,调整所述第一表面的大小以运输所述基板进入及离开处理腔室;
一个或多个静电吸附电极,所述一个或多个静电吸附电极耦接至所述透明主体,所述一个或多个静电吸附电极为交错的并包括第一分布电极和第二分布电极;和
透明盖,所述透明盖设置于所述透明主体上,其中所述透明主体、所述一个或多个静电吸附电极、及所述透明盖形成单一结构,调整所述单一结构的大小以传输所述基板穿过半导体狭缝阀门,其中
所述一个或多个静电吸附电极包括透明传导氧化物材料或透明线网材料,使得储存于所述第一分布电极和所述第二分布电极之间的界面处的电荷由于在所述一个或多个静电吸附电极处接收的电磁辐射而被中和。
2.如权利要求1所述的静电载具,其中所述透明传导氧化物材料包括以下至少一者:氧化铟锡材料、掺铝氧化锌材料、或掺铟氧化镉材料。
3.如权利要求1所述的静电载具,其中所述透明主体及所述透明盖皆由介电材料形成。
4.如权利要求3所述的静电载具,其中所述介电材料为铝硅玻璃材料、硼硅玻璃材料、或弱碱石灰玻璃材料。
5.如权利要求1所述的静电载具,其中所述一个或多个静电吸附电极为交错的。
6.如权利要求1所述的静电载具,其中所述一个或多个静电吸附电极设置于所述透明主体中。
7.如权利要求1所述的静电载具,其中所述一个或多个静电吸附电极设置于所述透明主体的外部表面上。
8.如权利要求1所述的静电载具,其中所述一个或多个静电吸附电极设置于所述透明盖与所述透明主体之间。
9.一种用于传输基板的静电载具,所述静电载具包括:
透明主体,所述透明主体具有第一表面,调整所述第一表面的大小以运输所述基板进入及离开处理腔室;和
一个或多个静电吸附电极,所述一个或多个静电吸附电极耦接至所述透明主体,所述一个或多个静电吸附电极为交错的并包括第一分布电极和第二分布电极,其中
所述一个或多个静电吸附电极包括透明传导氧化物材料,使得储存于所述第一分布电极和所述第二分布电极之间的界面处的电荷由于在所述一个或多个静电吸附电极处接收的电磁辐射而被中和。
10.如权利要求9所述的静电载具,其中所述透明传导氧化物材料包括以下材料中的至少一种:氧化铟锡材料、掺铝氧化锌材料、或掺铟氧化镉材料。
11.如权利要求9所述的静电载具,其中所述一个或多个静电吸附电极为交错的。
12.如权利要求9所述的静电载具,进一步包括:
透明盖,所述透明盖设置于所述透明主体上,其中所述透明主体及所述透明盖由介电材料形成,且其中所述一个或多个静电吸附电极设置于所述透明盖与所述透明主体之间。
13.如权利要求12所述的静电载具,其中所述透明主体、所述一个或多个静电吸附电极、及所述透明盖形成单一结构,调整所述单一结构的大小以传输所述基板穿过半导体狭缝阀门。
14.一种用于解吸附基板的方法,所述方法包括以下步骤:
静电吸附基板至实质透明的静电载具,所述实质透明的静电载具包括一个或多个静电吸附电极,所述一个或多个静电吸附电极为交错的并包括第一分布电极和第二分布电极,所述一个或多个静电吸附电极包括透明传导氧化物材料或透明线网材料;
在静电吸附至所述实质透明的静电载具的同时处理所述基板;
通过将所述静电载具的静电吸附电极暴露于足以中和由所述静电吸附电极所产生并存储于所述第一分布电极和所述第二分布电极之间的界面处的静电电荷的电磁辐射来解吸附所述基板;和
自所述实质透明的静电载具移除所述基板。
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