TW200903706A - Method of hydrating a ceramic spray-coating layer, method of manufacturing an electrostatic chuck that uses the hydrating method, and substrate structure and electrostatic chuck having the ceramic spray-coating layer formed using the hydrating method - Google Patents

Description

200903706 rue: I w^/z/r 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種水化陶 ^ 造靜電式晶圓紅方法、與 、^之方法、糟其製 板結構與靜電式晶圓座’且特成陶兗噴塗層之基 / j疋有關於一種於陶瓷喷塗 ^ ^及/或則、裂縫中形成氫氧化物來水化陶竟喷塗 種使用水化方法來製造靜電式晶圓座之方 八有使用水化方法形成之陶瓷噴塗層之基板έ士 構和靜電式晶圓座。 貝土日炙丞敬、、口 【先前技術】 陶变喷塗層（spray-eQating laye⑽可用以作為靜 座之介電層，或用以作為半導體裝置或液晶顯示 ()裝1之塗層。陶Ή㈣之孔_(p〇rQSity)例如 約為10%，且包括多個孔隙及/或微小裂縫。由於此些孔隙 及/或微小裂縫，漏電流可能會因此產生，且可能會使得 陶€嗔塗層的電性特性劣化。於—水化過程中，陶竟喷塗 ，係與水行反應，以於此些孔隙及/或微小賴形成氨 乳化物，藉由執行此水化過程，可避免陶瓷喷塗層的電性 特性受到劣化。 /舉例來說，陶瓷喷塗層可在一長時間（例如長達24 ^ 時）夂到處理，且使用高溫的水（例如使用超過6〇。匸的 水），或使用高溫高壓的水蒸氣。然而，在水化喷塗層時， 水或水蒸氣會滲入形成喷塗層於其上之基板，而使得水斑 200903706 hue: i W4/2/h 會形成於此基板上、或使得基板受到損壞。因此，需要藉 由一額外的過程，以於基板上形成一阻隔構件，來避免水 滲入基板。於此情況下，為了使阻隔構件黏附於基板上， 將會使基板被黏附劑所污損。 【發明内容】 本發明之範例性實施例提出一種水化陶瓷喷塗層之 方法，能避免損壞基板。 " 再者，本發明之範例性實施例還提出一種使用上述之 水化方法來製造靜電式晶圓座之方法。 更者，本發明之範例性實施例還提出一種具有使用上 述之水化形成之陶瓷喷塗層之基板結構。 更者，本發明之範例性實施例還提出一種具有使用上 述之水化形成之陶瓷喷塗層之靜電式晶圓座。 根據本發明之一方面，提出一種水化陶瓷喷塗層之方 法，包括允許水渗入陶曼喷塗層，及使滲入的水與陶莞喷 f ^ 塗層進行反應，以於陶瓷喷塗層中形成氫氧化物。 於本發明之一些範例性實施例中，水係被供應至陶瓷 喷塗層，且係於大氣壓力下長達約1至10分鐘，以允許 水滲入陶瓷喷塗層，並具有約10至40°C之溫度。 於本發明之一些範例性實施例中，陶瓷喷塗層係被加 熱至約60至120°C之溫度長達約1至10小時，以形成氫 氧化物。 於本發明之一些範例性實施例中，於形成氫氧化物 200903706 me; l wh /z /r 前，位於陶瓷喷塗層上的水係被移除。 於本發明之一些範例性實施例中，形成氫氧化物於其 上之陶瓷喷塗層中所餘留之水會被移除。 於本發明之一些範例性實施例中，形成氫氧化物於其 中之陶瓷喷塗層係於約1(Γ2至ΗΓ4陶爾（torr)之壓力下被 加熱至約60至120°C之溫度，且長達1至48小時，以移 除餘留之水。 於本發明之一些範例性實施例中，酒精係被供應在形 成氫氧化物於其中之陶瓷喷塗層之上，且形成氫氧化物於 其中之陶瓷喷塗層係被加熱至約60至120°C之溫度，且 長達約1至24小時。 於本發明之一些範例性實施例中，允許水滲入陶瓷喷 塗層、及將滲入的水與陶瓷喷塗層進行反應，以形成氫氧 化物之此些步驟係重覆地被執行。 根據本發明之另一方面，提出一種製造一靜電式晶圓 座（electrostatic chuck)的方法，包括下列步驟。形成 一第一陶瓷喷塗層於一基底上。形成一電極於第一陶瓷喷 塗層之一上表面之一部分上。形成一第二陶瓷喷塗層於電 極與第一陶瓷喷塗層之上表面之一其餘部分上。允許水滲 入第二陶瓷喷塗層。使滲入的水與第二陶瓷喷塗層進行反 應，以形成氳氧化物。 根據本發明之另一方面，提出一基板結構，包括一基 板及一陶瓷喷塗層。陶瓷喷塗層係位於基板上，陶瓷喷塗 層具有填滿氫氧化物之複數個孔隙（pore)及/或裂縫 200903706 Mie:i ν/^ίζ/t (crack) ° 於本發明之一些範例性實施例中，當約為5伏特/微 米（V/ // m)之一電壓被施加時，陶瓷喷塗層具有約為 1. Oe+14至8. Oe+14歐姆-公分（Ω-cm)的體積電阻（volume resistance) ° 於本發明之一些範例性實施例中，陶瓷喷塗層於約1 千赫兹（kHz)至13. 5百萬赫茲（MHz)之間的頻率下，具有 約為 11. 39 至 12. 〇4εΓ之介電常數（dielectric constant)。 根據本發明之另一方面，提出一種靜電式晶圓座 (electrostatic chuck)，包括一基板、一第一陶瓷喷塗 層、一電極及一第二陶瓷喷塗層。第一陶瓷喷塗層位於基 底上。電極位於第一陶瓷噴塗層之一上表面之一部分上。 第二陶瓷噴塗層，位於電極與第一陶瓷喷塗層之上表面之 一其餘部分上’第二陶瓷喷塗層具有填滿氫氧化物之複數 個孔隙（pore)及/或裂縫（crack)。 依照本發明之範例性實施例，係藉由允許水渗入孔隙 及/或裂縫，並接著加熱此陶瓷噴塗層，以使氫氧化物形 成於陶瓷喷塗層的孔隙及/或裂縫中。因此，能避免水滲 入形成陶瓷噴塗層於其上的基板，且更能降低基板所受的 損壞。 再者’藉由一水化過程，係可改善陶瓷喷塗層電性特 性。具體來說’其係可增加陶瓷噴塗層的體積電阻（v〇lume resistance)，並降低流經陶瓷噴塗層的漏電流，且還增 加陶究噴塗層的介電常數（dieiectric c〇nstant)。再者， 200903706 I lie. I WH IΔ I Γ 陶瓷喷塗層的疏水性（hydrophob i c i ty )亦能得到改善。 為讓本發明之上述内容能更明顯易懂，下文特舉一較 佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 以下特舉多個實施例詳細說明，並配合所附圖式。然 而，本發明可能以許多不同的形式所實施，且不應被解釋 為受限於於此所提出之實施例。反之，對具有通常知識者 而言，這些實施例之提供是為了能使這個揭露書呈現徹底 且完整的，且將完全傳達本發明之範疇。類似的標號係對 應至類似的元件。 當闡述一元件"位在另一個元件上”時，其可直接位在 另一個元件上、或可能還有中介元件存在。相對地，當闡 述一元件”直接位在另一個元件上”時，就沒有中介元件存 在。如於此所使用的，詞彙n及/或π包含一個或多個相關 * 列出項目之任何與所有組合。 「第一」、「第二」、「第三」等詞彙係用以說明各種元 件，這些元件不應受限制於這些用語。這些詞彙僅用以區 別一個元件與另一元件。因此，在不背離本發明之教導之 下，以下所討論之一第一薄膜可稱為一第二薄膜。同樣 地，第二薄膜可以稱為第一薄膜。 使用於此之專門用語係僅用以說明特定的實施例，並 非意欲限制本發明。如於此所使用的，單數形式’'一 ”與11 200903706

Mie： I W4///t- 此"係可能意欲包含複數的形式，除非上下文另外清楚地 表示。說明書中所使用之詞彙”包括”及/或"包含"，係俨 定所述的特徵部、整數、步驟、操作、元件及/或组件2 存在，但並未侷限一個或多個附加之其他特徵部、整數、 步驟、操作、元件、組件及/或其群組。 正 與空間相關如「底下」、「下方」、「下面的 、 「L 」 —I»々」 上面的」及相似之詞彙係用以描述圖示中一元件或特徵 r 與另一元件或特徵關係。另外，與空間相關之詞彙除了^ 不圖示所繪示之方位，亦包括裝置使用中或運作中之不同 方位。舉例來說，若翻轉圖示之裝置，則原來元件「下方」 或「底下」之另一元件或另一特徵係改變方位為元件「上 方」之另一元件或另一特徵。因此，詞彙「下方」係可包 括下方及上方之朝向（orientation)。裝置可以其他方式 朝向（％：轉9 0或面對其他方位）’並與本文中空間相關之 描述語對應說明。 I 除非另外界定’否則於此所使用之所有專門用語（包 含技術與科學專門用語）為具有通常知識者所能通常理解 到之同等意思。再者’除非文中明確地定義，否則例如在 一般字典裡所定義之名稱應被視為與相關技術背景之意 義一致’而不會被解讀為理想化或過度正規之意義。 說明於此之本發明之範例性實施例係參考剖面圖 例，其係為本發明之理想化的實施例之示意圖。如此，孽 如製造技術及/或公差之圖例之形狀之變化是可預期的。 因此，本發明之實施例不應被解釋為受限於顯示於此之區 200903706 rue; l wh/ζ/γ 域之特定形狀，但包含譬如由製造所導致之形狀偏差。舉 例而言，顯示或說明為平的之區域通常可具有粗糙及/或 非線性的特徵部。此外，所顯示的尖銳角度可能是圓的。 因此，顯示於圖中之區域係為其本質之概要，且其形狀並 非意欲說明一區域之精確形狀，且並非意欲極限本發明之 範_。 水化陶瓷喷塗層之方法 第1圖繪示依照本發明之一範例性實施例之水化陶 瓷喷塗層之方法之流程圖。 請參照第1圖，係備妥一基板，用以形成塗層於其 上。此基板包括一金屬，例如包括I呂。一電鍛層係設置於 基板之一表面上。塗層例如包括一陶竟塗層，而陶竟塗層 所使用之陶兗材料例如包括AI2O3、Y2O3、Zr〇2、A1C、 TiN、AIN、TiC、MgO、CaO、Ce〇2、Ti〇2、BxCy、BN、 Si〇2、SiC、YAG、富铭紅柱石（111111146’又稱「莫來石」）、 ^ A1F3等等。此些陶瓷材料係可單獨使用，或組合使用。 舉例來說，此基板例如具有一第一區域及一第二區 域，第二區域係鄰近於第一區域。塗層例如係形成於基板 之第一區域上。 於步驟S110中，將水喷灑於塗層上，或將塗層浸泡 水中，以允許水滲入（penetrate)塗層的孔隙及/或微小裂 縫中。 依照本發明之一範例性實施例，水係被喷灑在塗層 200903706 Mie: 1 W4/^/h 上。水係被去離子化，或其所具有之酸鹼值（pH)約為6至 8。舉例來說，水具有之溫度約為10至40°C，且係並於大 氣壓力下被喷灑在塗層上長達約1至10分鐘。具體來說， 水具有之溫度係為20至30°C，並喷灑在塗層上長達約3 至7分鐘。 依照本發明之另一範例性實施例，形成塗層於其上的 基板係被浸泡於水中。水係被去離子化，或其所具有之酸 鹼值約為6至8。舉例來說，形成塗層於其上的基板係被 浸泡於具有之溫度約為10至40°C之水中，且長達約1至 10分鐘。具體來說，形成塗層於其上的基板係被浸泡於具 有溫度約為20至30°C之水，且長達約3至7分鐘。 當水不是去離子化時，包含於水中的離子會影響塗 層，且當水的酸鹼值低於約6或高於約8時，塗層會被此 水所損壞。再者，當水的溫度低於約10 °時，將會使得水 不易滲入此塗層，而當水的溫度高於40°時，則水會過量 地滲入此塗層，或滲入此基板。更者，當所需喷灑水、或 所需浸泡基板於水中的時間少於1分鐘時，將會使得水無 法充分地滲入此塗層，而當所需喷灑水、或所需浸泡基板 於水中的時間多於1 〇分鐘時，則水會過量地滲入此塗層， 或滲入此基板。 依照本發明之一些範例性實施例，係藉由於大氣壓力 下將水喷灑於塗層上、或將塗層浸泡於水中長達1至10 分鐘，來避免水滲入基板。 然後，於步驟S120中，將塗層及基板表面上的水移 12 200903706 r UC. 1 WH / A t Γ 除。舉例來說，可將空氣喷灑於塗層與基板上，或用可吸 水的布料拭去塗層與基板表面上的水。替代性地，亦可將 空氣喷灑於塗層與基板上，且接著用可吸水的布料拭去塗 層與基板表面上的水。 依照本發明之另一範例性實施例，係將空氣喷灑於基 板上，或用可吸水的布料拭去基板表面上的水。替代性 地，亦可將空氣喷灑於基板上，且接著用可吸水的布料拭 去塗層與基板表面上的水。亦即，只將基板上的水選擇性 地移除。 如上所述，基板上的水會被移除，而能藉以避免水滲 入基板而形成水斑於此基板上、或避免基板受到損壞。 於步驟S130中，將水所滲入的塗層加熱，以於孔隙 及/或微小裂縫中形成氫氧化物。舉例來說，水所滲入的 陶瓷塗層係被加熱至約60至120°C之溫度長達約1至10 小時。具體來說，水所滲入的陶竟塗層例如係被加熱至9 0 至110 ° C長達約4至6小時。塗層的陶竟材料與孔隙及/ 或微小裂縫中的水進行反應，因而於孔隙及/或微小裂縫 中形成氫氧化物。 當加熱的溫度低於約60°C時，可能無法使塗層的陶 瓷材料與孔隙及/或微小裂縫中的水進行反應，而當加熱 的溫度高於約120°C時，則可能會使塗層產生破裂，或電 鍍層可能會從基板上脫離。再者，當加熱時間少於1小時 時，塗層的陶瓷材料與孔隙及/或微小裂縫中的水所進行 的反應可能會不足，而當加熱時間多於10小時時，則可 13 200903706 rue: i wh /z /r 月b會因為水已經被用完，而無法使塗層的陶瓷材料與孔隙 及/或微小裂縫中繼續進行反應。 舉例來§兒’當塗層包括氧化銘（aluminuin oxide，AI2O3) 時，可藉由氧化鋁與水進行反應，來形成氫氧化鋁 Uluminium hydroxide，A1(0H)3)。再者，當塗層包括氧 化記（yttrium oxide, Y2〇3)時，可藉由氧化紀與水進行反 應’來形成氫氧化釔（yttrium hydroxide, Υ(〇Η)3)。 ， 孔隙及/或微小裂縫中係被填滿氫氧化物，藉以提高 塗層的電性特性。具體來說’係可增加塗層的體積電阻 (volume resistance)，並藉以降低流經塗層的漏電流。 再者，還可增加陶瓷噴塗層的介電常數（dielectric constant) ° 更者，因為孔隙及/或微小裂縫中被填滿氫氧化物， 塗層的疏水性（hydrophobicity)亦能得到改善。因此，係 可避免水滲入被水化的塗層。 雖然執行了此些步驟：允許水滲入塗層的孔隙及/或 微小裂缝中（步驟S110);移除塗層及基板表面上的水（步 驟S120);以及加熱水所滲入的塗層，以於孔隙及/或微小 裂縫中形成氫氧化物（步驟S130)，然而，孔隙及/或微小 裂缝可能無法充份地被填滿氫氧化物。於此情況下，係重 覆執行此些步驟：允許水滲入塗層的孔隙及/或微小裂縫 中（步驟S110);移除塗層及基板表面上的水（步驟S120); 以及加熱水所滲入的塗層以於孔隙及/或微小裂縫中形成 該氫氧化物（步驟S130)，來充份地於孔隙及/或微小裂縫 200903706

File:TW4727F 中形成氫氧化物。此些步驟例如可被重覆2至15次，重 覆的次數係取決於構成塗層的陶瓷材料。當重覆的次數超 過15次時，可能已足夠使此些孔隙及/或微小裂縫中充份 地形成氫氧化物，而無法再一步形成氫氧化物。 雖然氫氧化物係形成於孔隙及/或微小裂縫中，但有 些水仍可能會餘留在孔隙及/或微小裂縫中，而並未與陶 瓷材料進行反應。此些餘留的水將會損壞塗層的電性特 性0 r 、 依照本發明之一範例性實施例，塗層與基板會額外地 再被加熱，來移除此餘留的水。舉例來說，水化後的塗層 例如於約10 2至1〇_4陶爾（torr)之壓力下被加熱至約60 至120°C之溫度，且長達1至48小時，以移除餘留之水。 具體來說，水化後的塗層例如於約1(Γ4陶爾之壓力下被加 熱至約90至ll〇°C之溫度，且長達12至24小時。如此’ 係可將孔隙及/或微小裂縫中所餘留之水充份地移除。 當壓力高於10—2陶爾時’可能無法將孔隙及/或微小 裂縫中所餘留之水充份地移除’而當壓力高於1(Γ4陶爾 時，則會增加準備真空環境所需的時間。再者，當加熱的 溫度低於約60°C時’可能無法將所餘留之水充份地移除’ 而當加熱的溫度高於約12〇°C時，則可能會使水化後的塗 層產生破裂，或電鍍層可能會從基板上脫離。甚者，當加 熱時間少於1小時時，可能無法將所餘留之水充份地移 除，而當加熱時間多於48小時時，則會得使處理時間增 加0 15 200903706 Mie：l W4/Z/1- 依照本發明之另一範例性實施例’係使用酒精，如乙 醇（ethyl alcohol)、異丙醇（isopropyl alcohol)、或等 等，以用於水化後的塗層。酒精例如可噴灑於水化後的塗 層上。替代性地，可將水化後的塗層浸泡於酒精中。 水化後的塗層接著例如被加熱至約6〇至12〇。c之溫 度’且長達約1至2 4小日守。具體來说’水化後的塗層係 被加熱至約90至110 C之溫度’且長達約8至16小時。 當加熱的溫度低於約60 °C時’可能無法將所餘留之 水充份地移除’而當加熱的溫度高於約120°C時，則可能 會使水化後的塗層產生破裂’或電鍍層可能會從基板上脫 離。再者，當加熱時間少於1小時時’可能無法將所餘留 之水充份地移除’而當加熱時間多於24小時時，則會得 使處理時間增加。 如此，將酒精應用於水化後的塗層，可縮短移除孔隙 及/或微小裂缝中所餘留之水的時間。 依照本發明之一些範例性實施例，係使得水不會滲入 基板，故能避免形成水斑於基板上而損壞基板。再者，由 於不需藉由〆額外的過程，來於基板上設置一阻隔構件以 避免水份渗入此基板，因此，係可避免此基板被用以黏附 随隔構件於基板上的黏附劑所污損。更者，藉由水化處 理’還可改善塗層之電性特性及疏水性，並能增加塗層的 使用壽命。 製造靜電式晶圓座之方法 16 200903706

Mle： 1 W4727F 效將製造靜電式晶圓座之方法說明如下，其係使用如 第1圖所示之水化陶瓷噴塗層之方法。 第2圖繪示依照本發明之一範例性實施例之製造靜 電式晶圓座之方法之流程圖。 請參照第2圖，於步驟S210中，陶瓷喷塗層例如係 形成於基板之上表面。 、舉例來說，此基板例如包括金屬。金屬例如包括鋁。 替代性地，亦可將金屬塗層形成於基板上。 陶究粉末例如係藉由電漿熱喷塗（p 1 asma therma 1 spray-coating)處理’來予以融化，而融化後的陶瓷粉末 係’主入基板的上表面。具體來說，來源氣體（ gas)(如氬（Ar)、氮（⑷）、氫邙2)、氦（He)等等）係可經由 電漿噴搶的氣體入口引入，且通過一陰極與一陽極之間的 間隙，其等係被施加以高電壓及高電流（例如：約30至100 千伏（KV)的電壓、約4〇〇至1〇〇安培的電流），藉以形 成一咼溫電漿火焰，且具有約5, 〇〇〇至15, 〇〇〇»C的溫度。 由高溫電漿火焰所加熱的陰極中例如還設置一冷卻線管 (cooling line)，用以冷卻此陰極。陶瓷粉末係經由粉末 入口引入至高溫電漿火焰。陶瓷粉末會全部或部份地被此 咼溫電漿火焰所融化，並以約2〇〇至7〇〇公尺/秒（m/s)的 尚速朝向基板注入，以塗佈於基板之上表面。 陶究粉末的材料例如包括αι2〇3、γ2〇3、Zr〇2、aic、

TiN、AIN、TiC、MgO、CaO、Ce〇2、Ti〇2、BxCy、BN、

SiO” SiC、YAG、富鋁紅柱石（mullite，又稱「莫來石」）、 17 200903706 rue:i A1F3等等。此些材料係可單獨使用，或組合使用。 替代性地，在形成第一陶瓷噴塗層之前，可於基板之 上表面形成一黏附層（adhesive layer)。此黏附層包括金 屬，並藉由真空鑛膜（vacuum deposition)之方法、或電 漿喷塗方法所形成。用於黏附層的金屬例如包括鎳鋁 (nickel-aluminum)合金。此黏附層具有之熱膨脹係數係 介於基板與第一陶瓷喷塗層之熱膨脹係數之間。 於步驟S220中，形成一電極於第一陶瓷喷塗層之一 上表面之一部分上。舉例來說，可沈積一導電金屬於第一 陶瓷喷塗層之上表面之此部分上。 具體來說，導電層例如係藉由喷塗處理、絲網（silk screen)處理、化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD)、物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD) 處理等等，來予以沈積。導電金屬例如可包括鎢 (tungsten) ° 替代性地，可將一導電板作為此電極，並貼附於第一 陶瓷喷塗層之上表面之此部分上。 於步驟S230中，形成一第二陶瓷噴塗層於電極與第 一陶瓷喷塗層之上表面之一其餘部分上。 形成第二陶瓷喷塗層之步驟S230係相仿於形成第一 陶瓷喷塗層之步驟S210。 同時，此基板、第一陶瓷喷塗層、電極以及第二陶瓷 喷塗層係可包含於一靜電式晶圓座之中。 於步驟S240中，水化此第二陶瓷喷塗層。 18 200903706 rue: l w^/z/r 舉例來說’係可將水噴灑於靜電式晶圓座或第二陶瓷 喷塗層上，以允許水滲入第二陶瓷喷塗層的孔隙及/或微 小裂縫中。替代性地，亦可將靜電式晶圓座浸泡於水中， 以允許水滲入第二陶瓷噴塗層的孔隙及/或微小裂缝中。 靜電式晶圓座的表面上的水、或基板的表面上的水， 將會被移除。第二陶瓷噴塗層例如係被加熱以與滲入其中 的水進行反應，藉以於第二陶瓷喷塗層中的孔隙及/或微 〃小裂縫中形成氫氧化物。而餘留在第二陶瓷喷塗層的水將 L 會被移除。 步驟S240係相仿於步驟sll〇至sl4〇，其係為水化 喷塗層之方法，並已詳細說明於第1圖中，故不於此重述。 依照本發明之另一範例性實施例，係水化第一及第二 陶瓷噴塗層。舉例來說，第一及第二陶瓷噴塗層係被同時 水化。替代性地，第一及第二陶瓷喷塗層係各別地予以水 化。更詳細來說，第一陶瓷喷塗層在第一陶瓷喷塗層被形 f 成之後，便會被水化，而第二陶瓷喷塗層在第二陶瓷喷塗 ( 層在被形成之後，便會被水化。水化第一及第二陶瓷喷塗 層之方法係相仿於步驟S110至sl4〇之水化喷塗層之方 法，並已詳細說明於第1圖中，故不於此重述。 依照本發明之製造靜電式晶圓座的方法，藉由水化第 二陶變•喷塗層’係可改善靜電式晶圓座之電性特性及疏水 性。如此，將能増加靜電式晶圓座的使用壽命。 例一 19 200903706 rue: l w^/z/r [第1表] 處理前 處理後 大氣壓力 (溫度：25°C、溼度：50%) 24小時後 96小時後 168小時後 體積電阻 (歐姆-公分） (5伏特/微米） 6.〇6+10 8.Oe+14 3. Oe+14 2. Oe+14 1.Oe+14 第1表顯示包含氧化釔之陶瓷喷塗層的體積電阻。 請參照第1表，當5伏特/微米之電壓被施加時，水 化處理前，陶瓷喷塗層的體積電阻係約為6. 0e+10歐姆-公分。水化處理後，陶瓷喷塗層的體積電阻係增加至約為 8. Oe+14歐姆-公分。再者，於水化處理後，當陶瓷喷塗層 暴露於大氣壓力下長達約24小時、約96小時及約168小 時時，陶瓷喷塗層的體積電阻係分別約為3. Oe+14、 2.0e+14、及1.0e+14歐姆-公分。因此，吾人可得知，藉 由水化處理，係能增加陶瓷喷塗層的體積電阻。 例二 [第2表] 20 200903706 漏電流 (微安培） 1，000伏特 ------- ，〇〇〇伏雙 ，000伏特 ------- 4, 000伏特

大氣壓力 (溫度：25°C、溼度：50%) 24小時後 96小時後 168小時後 0. 0 0. 0 0. 0 ___ 0. 0 0. 0 0. 0 0. 0 0. 0 ___. 0. 0 0. 0 0. 0 =2表顯示包含氧化紀之陶竟喷塗層的漏電流。 靖參照第2表，水化處理前，當^ 〇〇〇伏特、2, 〇〇〇 伏特、及3, 000伏特的電壓被施加至陶瓷喷塗層時，陶瓷 喷塗層的漏電流係分別增加至約$ 8微安培、16微安 培、及168微安培。再者，當4 〇〇〇伏特的電壓施加至陶 莞喷塗層時’會使得陶兗噴塗層電性失敗（electricaUy failed) ° 水化處理後，當丨，〇〇〇伏特、2, 000伏特、及3, 000 伏特的電壓被施加至陶瓷喷塗層時，陶瓷喷塗層的漏電流 係無法被量測出來。而且，於水化處理後，即使陶瓷塗層 被暴露於大氣壓力下長達約24小時、約96小時及約168 小時，亦無量測到陶瓷噴塗層的漏電流。因此，吾人可得 知，藉由水化處理，係能增加抑制陶瓷喷塗層的漏電流。 21 200903706 1 HC. 1 W H /z. / Γ [第3表] 介電常數 (εΓ) 1千赫茲（KHz) 10千赫茲（KHz) 100千赫茲（KHz) 1百萬赫茲（MHz) 10百萬赫茲（MHz) 13. 5百萬赫茲（MHz)

第3表顯示包含氧化紀之㈣噴塗層的介電常數。 請參照第3表，水化處理後，陶咨4 便W衫層的介電常數 係會增加。因此，吾人可得知，藉由

楮宙水化處理，係能增加 陶瓷喷塗層的介電常數。 外第3圖為水化處理前陶究喷塗層的疏水性的照片，而 第4圖為水化處理後n噴塗層的疏水性的照片。 請參照第3圖，在騎水化處理前，—滴水珠係會散 開^ead)在陶Ή塗層的表面上。吾人可得知，水化處 里 '陶1喷塗層的疏水性較差。請參照第4目，於水化 处後滴水珠係不會散開在陶瓷喷塗層的表面上。吾 人可得知’藉由水化處理，係可改善陶瓷喷塗層的疏水性。 22 200903706 rne：i 基板結構 第5圖繪示為具有陶瓷喷塗層之基板結構之剖面 圖’此陶瓷喷塗層係藉由如第1圖所示之水化陶瓷喷塗層 之方法所形成。 請參照第5圖’基板結構1〇〇包括一基板及一陶 瓷喷塗層120。 基板110係用以使陶瓷喷塗層形成於其上，且具有多 種形狀’且為一平板外形。 陶瓷喷塗層120係設置於基板110上。陶瓷噴塗層具 有填滿氫氧化物之多個孔隙及/或裂縫。氫氧化物例如可 由水化處理所形成，其係已詳述於第丨圖中。 由於夕個孔隙及/或裂縫係被填滿氳氧化物，如此， 陶瓷噴塗層120的體積電阻的體積電阻係可被增加，且相 較於未進行水化處理的陶瓷喷塗層，流過水化後之陶瓷喷 1層120的漏電流亦會被減少。 、 +、更詳細地說，當5伏特/微米的電壓被施加時，陶瓷 噴塗層120所具有的體積電阻約為1〇6+14至& 歐 姆-公分。再者’即使施加了 1〇〇〇伏特至4，刚伏特的 電壓，亦不會產生流過陶瓷喷塗層12〇的漏電流。 陶瓷喷塗層120於1千赫茲（kHz)至13 5 ’ 時，具有之介電常數約U.3U12篇百萬赫_2) 靜電式晶圓座 曰曰 第6圖繪示為使用第2圖所示之方法形成之靜電式 23 200903706

Mie： I W4 /27h 圓座之剖面圖。 請參照第6圖，靜電式晶圓座2〇〇具有一基底21〇、 一第一陶瓷喷塗層220 ' —電極230、以及一第二陶瓷喷 塗層240。 基底210例如具有一平板外形。基底21〇的尺寸例如 等於或大於基板的尺寸，此基板例如係用來製造半導體装 置或平面顯示器裝置。基底210例如具有金屬，金屬例如 包括鋁。替代性地，亦可將一金屬層形成於基底21〇之基 板上。 第一陶瓷喷塗層220例如係設置於基底21〇上。陶瓷 塗層所使用之陶瓷材料例如包括Α12〇3、γ2〇3、Zr〇2、A1C、

TiN、AIN、TiC、MgO、CaO、Ce〇2、Ti〇2、BxCy、BN、

Si〇2、SiC、YAG、富鋁紅柱石（muiiite，又稱「莫來石」）、 A1F3等等。此些陶瓷材料係可單獨使用，或組合使用。第 一陶瓷喷塗層可用來使電極230與基底210電性隔離。 同時，黏附層（未繪示）可設置於基底21〇與第一陶瓷 喷塗層220之間。黏附層可用以使第一陶瓷喷塗層22〇黏 附於基底210。再者，此黏附層具有之熱膨脹係數係介於 基底210與第一陶瓷喷塗層22〇之熱膨脹係數之間，且因 為熱％脹係數係介於基底210與第一陶究喷塗層220之熱 膨脹係數之間，故有吸收震動的特性。黏附層例如包括金 屬合金。金屬合金例如包括鎳鋁合金。 電極230係設置於第一陶瓷喷塗層22〇之一上表面之 一部分上。電源係施加於此電極23〇上，以產生靜電力來 24 200903706 hile: l W4727b 支承此基板。電極230例如包括金屬。用以作為電極的金 屬例如包括鎢、鉬（molybdenum)或其等之合金。 依照此範例性實施例’電極230可設置於第一陶瓷噴 塗層220上。 依照本發明之範例性實施例，電極230可包括一第一 電極及一第二電極。第一及第二電極例如可相互交錯地設 置以於第一陶瓷喷塗層220上，且兩者係不電性連接。不 同種類的電源例如可施加於各第一及第二電極上。舉例來 ( 說，一正電壓例如可施加於第一電極上，而一負電壓則例 如可施加於第二電極上。 第二陶瓷喷塗層240例如係設置於電極23〇電極與第 一陶瓷喷塗層220之上表面之一其餘部分上。第二陶瓷喷 塗層240用以支撐此基板。第二陶瓷噴塗層24〇所使用之 陶瓷材料例如包括 Ah〇3、Y2〇3、Zr〇2、Alc、TiN、A1N、

TiC、MgO、CaO、Ce〇2、Ti〇2、BxCy、BN、Si〇2、SiC、 YAG、富鋁紅柱石（mullite，又稱「莫來石」）、A1F3等等。 " 此些陶瓷材料係可單獨使用，或組合使用。 第二喷塗層240中的孔隙及/或裂縫例如被氫氧化物 所填滿，此氫氧化物例如可由水化處理所形成，其係已詳 述於第1圖中。 由於多個孔隙及/或裂縫係被填滿氫氧化物，如此， 第二陶瓷喷塗層240的體積電阻的體積電阻係可被增加， 且相較於未進行水化處理的陶瓷噴塗層，流過水化後之第 二陶瓷喷塗層240的漏電流亦會被減少。 25 200903706 rildl VV4/Z/尸 更詳細地說，當5伏特/微米的電壓被施加時，第二 陶瓷喷塗層240所具有的體積電阻約為1. 0e+14至 8. Oe+14歐姆-公分。再者，即使施加了 1, 000伏特至4, 000 伏特的電壓，亦不會產生流過第二陶瓷喷塗層240的漏電 流。更者，第二陶瓷喷塗層240於1千赫茲（kHz)至13. 5 百萬赫茲（MHz)時，具有之介電常數約11.39至12. 04sr。 依照本發明之另一範例性實施例，係可設置多個突起 物（protrusion)於第二陶瓷喷塗層240的一上表面，以用 f 來支承此基板。冷卻氣體例如用供應於基板與第二陶瓷喷 塗舆間，來冷卻此基板。 依照本發明之此範例性實施例，第一及第二陶瓷喷塗 層220及240係可由相同的材料所形成。然後，依本發明 之另一範例性實施例，第一及第二陶瓷喷塗層220及240 亦可分別由不同的材料所形成。 依照本發明之另一範例性實施例，第一及第二陶瓷噴 塗層220及240的孔隙及/或裂縫例如係被填滿以氫氧化 " 物，此氫氧化物例如可由水化處理所形成，其係已詳述於 第1圖中。 如上所述，於水化處理後，第二陶瓷喷塗層240的電 性特性將會得到改善，因而提升了靜電式晶圓座200的效 能。 於依照本發明之一些範例性實施例所提供出水化方 法中，係藉由允許水滲入此些孔隙及/或裂缝，並接著加 熱此陶瓷噴塗層，來將氫氧化物形成於陶瓷喷塗層的孔隙 26 200903706 nie:i W4/2/h 及/或裂缝中。藉由一水化過程，係可改善陶瓷喷塗層電 性特性。具體來說，其係可增加陶瓷喷塗層的體積電阻， 並降低流經陶瓷喷塗層的漏電流，且還增加陶瓷喷塗層的 介電常數。再者，陶瓷喷塗層的疏水性亦能得到改善。 還有，依照本發明之一些範例性實施例，係不需長時 間使用高溫的水或高溫高壓的水蒸氣，來處理形成陶瓷喷 塗層於其中的基板，如此，係能避免水滲入此基板。因此， 能避免水斑形成於此基板上，且還能降低基板所受到的損 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通 常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種 之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請 專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖繪示依照本發明之一範例性實施例之水化陶 瓷喷塗層之方法之流程圖。 第2圖繪示依照本發明之一範例性實施例之製造靜 電式晶圓座之方法之流程圖。 第3圖為水化處理前陶瓷喷塗層的疏水性的照片。 第4圖為水化處理後陶瓷喷塗層的疏水性的照片。 第5圖繪示為具有陶瓷喷塗層之基板結構之剖面 27 200903706 rne:i W4/^/h 圖，此陶瓷喷塗層係藉由如第i圖所示之水化陶瓷喷塗層 之方法所形成。 第6圖繪示為使用第2圖 圓座之剖面圖。 所示之方法形成之靜電式晶 【主要元件符號說明】 1〇〇:基板結構 110 ·基板 120、220、240 :陶瓷喷塗層 2〇〇 :靜電式晶圓座 210 ·基底 230 :電極 S110〜S140、S210〜S240 :流程步驟 28

Claims (1)

1. 200903706 rne:i w^///r 十、申請專利範圍： 1. 一種水化（hydrate)—陶瓷喷塗層 (spray-coating layer)之方法，包括： 允許水渗入（penetrate)該陶瓷喷塗層；以及 使滲入的水與該陶瓷喷塗層進行反應’以形成氫氡化 物。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該水係 被供應至該陶瓷噴塗層，且係於大氣壓力下長達約1至1〇 分鐘，以允許該水滲入該陶瓷喷塗層，並具有約1〇 °(：之溫度。 4U 嘴塗層係被加熱至約⑼至12(rc之溫度長達約丨至 時，以形成該氫氧化物。 J、 4.如申請專利範圍第！項所述之方法， l 该風ΓΓϋ立Γ該陶究喷塗層上的該水係被移除: 移除形成該氫氧化物於其上之哕文匕括. 留之該水。 ，、上之相是噴塗層中所餘 6.如申請專利範圍第5項所述之方 氫氧化物於其中之該陶究喷 中形成該 “。_力下被加熱至約6。=二10—2幻〇、爾 至4δ小時，以移除該餘留之水。 之溫度，且長達1 7."請專利範園第5項所述之 餘留之水包括： 法’其令移除該 29 200903706 Hle; I W4727F 供應酒精在形成該氫氧化物於其中之該陶瓷喷塗層 之上；以及 加熱形成該氫氧化物於其中之該陶瓷喷塗層至約60 至120°C之溫度，且長達約1至24小時。 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括： 重覆地執行允許該水滲入該陶瓷喷塗層、及將滲入的 水與該陶瓷喷塗層進行反應以形成該氫氧化物。 9. 一種製造一靜電式晶圓座（electrostatic chuck) 的方法，包括： 形成一第一陶瓷喷塗層於一基底上； 形成一電極於該第一陶瓷喷塗層之一上表面之一部 分上； 形成一第二陶瓷喷塗層於該電極與該第一陶瓷喷塗 層之該上表面之一其餘部分上； 允許水滲入該第二陶瓷喷塗層；以及 使滲入的水與該第二陶瓷喷塗層進行反應，以形成氫 氧化物。 10. —種基板結構，包括： 一基板；以及 一陶瓷喷塗層，係位於該基板上，該陶瓷喷塗層具有 填滿氳氧化物之複數個孔隙（pore)及/或裂縫（crack)。 11. 如申請專利範圍第10項所述之基板結構，其中 當約為5伏特/微米（V//zm)之一電壓被施加時，該陶瓷喷 塗層具有約為1. Oe+14至8. Oe+14歐姆-公分（Ω-cm)的體 30 200903706 1 11^. 1 VV 1 / 厶 / 1. 積電阻（volume resistance)。 12. 如申請專利範圍第10項所述之基板結構，其中 該陶瓷喷塗層於約1千赫茲（kHz)至13.5百萬赫茲（MHz) 之間的頻率下，具有約為11.39至12. 04sr之介電常數 (dielectric constant) ° 13. —種靜電式晶圓座（electrostatic chuck)，包 括： 一基底； 一第一陶莞喷塗層，位於該基底上； 一電極，位於該第一陶瓷喷塗層之一上表面之一部分 上；以及 一第二陶瓷喷塗層，位於該電極與該第一陶瓷喷塗層 之該上表面之一其餘部分上，該第二陶瓷喷塗層具有填滿 氫氧化物之複數個孔隙（pore)及/或裂缝（crack)。 31