200935555 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案係關於一種靜電夾頭（ESC)，且特定言之係關 於在加工平板顯示器中所使用之靜電夾頭。 【先前技術】 ' 炎頭係用於將晶圓及基板支撐及固持於諸如用於化學氣 相沈積、物理氣相沈積或蝕刻之高溫及腐蝕性加工腔室内 .· 之適當位置處。已開發出若干主要類型之夾頭。機械夾頭 Φ 藉由使用機械固持器使晶圓穩定於一支撐表面上。機械失 頭具有以下缺點：由於施加至晶圓之力不均一，其常導致 工件扭曲。因此，晶圓常碎裂或者損壞，從而造成較低良 率。真空夾頭藉由使晶圓與夾頭之間的壓力低於腔室之壓 力藉此固持晶圓而操作。儘管由真空夾頭施加之力比由機 械夾頭施加之力均一’但仍需要改良可撓性。就此而言， 在半導體製造過程期間腔室中之壓力傾向於較低，且不可 能始終保持施加足夠的力。 ® 最近’已在加工腔室中使用靜電夾頭（ESC)固持工件。 靜電夹頭藉由使用工件與可嵌入於靜電夾頭本體中之電極 之間的電壓差而工作，且可施加比機械夾頭更為均一之 力。 廣義上，存在兩種類型之Esc :單極型及雙極型。單極 或平行板ESC包括一單一電極且依靠加工腔室内所使用之 電漿來形成第二”電極"且提供必需吸引力來將基板固持在 夾頭表面上之適當位置處。雙極或積體電極ESC包括在失 137368.doc 200935555 頭本體内之兩個相反極性之電極且依靠產生於該兩個電極 之間的電場將工件固持在適當位置處。 此外，在ESC中，使用庫余力（Coulombic force)或約輪 遜-拉貝克（Johnsen-Rahbek，JR)效應可達成對晶圓之炎 持。使用JR效應之夾頭使用電極與工件（特定言之，在半 導電或導電之工件中）之間的電阻層。該電阻層具有特定 電阻率，通常小於約1〇10歐姆-厘米，從而使電阻層内之電 荷在操作期間遷移。亦即，在操作JR效應Esc期間，電阻 層内之電荷遷移至夾頭表面且來自工件之電荷朝底部表面 遷移藉此產生必需之靜電吸引力。相較而言，使用庫命效 應之ESC依靠實質上作為電容器之一個板的嵌入式電極及 作為電容器之第二板的工件（或電漿），及該等板之間的介 電材料。當將電壓施加於該工件與該電極上時，工件被吸 引至夾頭表面。 儘管對ESC進行了改良’但各行業持續需要改良之效 能，例如加工較大型、較厚重基板及工件之該等行業。值 得注意的是，玻璃行業（且特定言之為平板顯示器（FpD)行 業）在製造大尺寸顯示器方面發展迅速。實際上，目前需 要具有超過2米乘2米的尺寸之夾頭。朝向加工較大工件之 此轉變（通常在高溫及腐钱性加工環境下進行）對在加工期 間所使用之ESC提出進一步要求。 【發明内容】 根據一第一態樣，一種靜電夾頭包括：一絕緣層；一上 覆於該絕緣層之導電層；一上覆於該導電層之介電層，該 137168.doc 200935555 介電層具有形成互連孔隙率之孔隙；及存在於該介電層之 該等孔隙中之固化聚合物浸滲劑。 根據另一態樣’一種形成一靜電夾頭之方法包括：提供 一絕緣層；形成一上覆於該絕緣層之包含一導電材料之導 電層；及形成一上覆於該導電層之介電層，該介電層具有 形成互連孔隙率之孔隙。該方法隨後為以包含液體聚合物 前驅體之浸滲劑浸滲該介電層，及使該浸滲劑固化，以使 固化聚合物留置於該等孔隙中。
根據另一態樣，一種形成一電子裝置之方法包括：提供 一界定一工作表面之靜電夾頭，該靜電夾頭包括⑴一絕緣 層、（ϋ)一上覆於該絕緣層之導電層、（iii)一上覆於該導電 層之介電層，該介電層具有形成互連孔隙率之孔隙，及 (iv)存在於該介電層之該等孔隙中之固化聚合物浸滲劑。 該方法進一步要求提供一上覆於該工作表面之工件，在該 靜電夾頭與該王件上提供電壓以維持社件接近於該工: 表面，及加工該工件以形成一電子裝置。 【實施方式】 藉由參看附囷可更好地理解本揭示案，且其眾多特徵及 優點對於熟習此項技術者而言顯而易見。 參看圖1，說明具有若干構成層之靜電夾頭1〇2。靜電夾 頭102包括：基部1〇4，其#樘戈工 又得右干層；絕緣層106 ;導電 層及介電層11〇。基部1〇4經提供以用於對上覆層進 行機械支撐’且其可選自提供適當機械特性(諸如硬度、 勒性及強度)且可耐受與形成上覆層相關之加工溫度的若 137168.doc 200935555 干類材料中之任一者。某些實施例使用金屬合金，諸如 鐵、鎳或鋁合金。鋁合金尤其合適。 雖然圖1中所示之實施例包括基部，但自支撐式靜電夾 頭可省略該結構。然而，在平板顯示器（FPD)行業中所使 用之大尺寸靜電夾頭之情況下，通常使用基部以提供合適 之機械模板用於形成上覆層。 絕緣層可為陶瓷基的，通常展示出高電阻率值以阻止電 荷自上覆導電層1〇8至基部1〇4之遷移（稱作洩漏電流）。如 本文中所使用，描述詞”基部"組合物通常指代占該層至少 50重量❶/。，通常大於60重量％(諸如大於7〇或8〇重量％)之美 部材料。根據實施例，絕緣層可具有不小於1〇11歐姆-厘米 (諸如不小於約1〇13歐姆-厘米）之體積電阻率。絕緣層可具 有大於約100微米（諸如大於約200微米）之平均厚度。通 常，絕緣層厚度有限，諸如小於1500微米。用於形成絕緣 層之陶瓷基可包括各種金屬氧化物陶瓷，諸如含鋁氧化 物、含矽氧化物、含锆氧化物、含鈦氧化物、含氧化釔氧 化物及其組合或複合氧化物。更具體言之，實施例可使用 選自由以下各物組成之群之材料：氧化鋁、氧化鍅、氧化 釔、鈦酸鹽及矽酸鹽（但通常並非二氧化矽，Si02)。 根據本發明之實施例，該絕緣層為沈積塗層。沈積塗層 包括薄膜塗層及厚膜塗層H塗層通常涉及將材料一個 原子接-個原子或-個分子接一個分子地沈積或藉由離子 沈積而沈積於-固體基板上。薄膜塗層通常表示具有小於 約1微米之標稱厚度的塗層，且相當普遍地存在於物理氣 137168.doc 200935555 相沈積塗層（PVD塗層），及化學氣相沈積塗層（Cvd塗 層），及原子層沈積（ALD)之相當寬泛的種類中。 雖然沈積塗層廣義上包括厚膜塗層與薄膜塗層，但特定 言之，考慮到構成層之質量及厚度要求，本文實施例中可 利用厚膜塗層，諸如熱噴塗層。熱喷塗包括火焰噴塗、電 ， 漿弧喷塗、電弧噴塗、爆炸噴槍喷塗及高速氧/燃料喷 _ 塗。藉由使用火焰喷塗技術沈積喷塗層而形成特定實施 例’且特定言之，使用Rokide®方法之火焰喷塗技術，該 ® 技術使用Rokide®火焰喷塗喷塗單元。在此特定方法中， 將形成為棒形之陶瓷材料以恆定及可控制的饋入速率饋入 至Rokide®喷塗單元中。陶瓷棒在喷塗單元内藉由與由氧 源及乙炔源產生之火焰接觸而熔融、霧化，且以高速（諸 如大約17 0 m/s)喷塗於基板表面上。可基於介電性質及電 阻率性質而選擇陶瓷棒之特定組合物。根據R〇kide⑧方 法，將完全熔融粒子噴塗於基板表面上，且噴塗單元經組 ❹ 態以使粒子不會自噴塗單元喷射直至完全熔融《該等粒子 之動能及高的熱質量維持該熔融狀態直至其到達基板。 此外’絕緣層可為多孔的，特定言之，具有互連孔隙 . 率，諸如約2體積％至10體積％範圍内之孔隙率。在熱喷塗 • 式絕緣層之特定情況下，此孔隙率可由為熱喷塗法之特性 之層片（splat)形成物來界定。特定言之，孔隙可為互連的 且在層片形成物之間延伸。就此參看圖2，其展示熱喷塗 式氧化銘層之SEM照片’該氧化鋁層具有約5體積％之孔隙 率°可見’孔隙被界定於層片形成物之間，且孔隙經由沿 137168.doc • 10· 200935555 層片線延伸之通道互連。 導電層108亦可為如上所述之沈積塗層。某些實施例要 求厚膜沈積製程，諸如印刷或喷塗（例如，熱喷塗）。如上 斤述在熱噴塗法情況下，可使用電漿噴塗或金屬絲喷搶 喷塗。與熱喷塗式下伏絕緣層一起，導電層108亦期望由 . 熱喷塗產生。 , 冑電層108通常相對於絕緣層1〇6較薄。根據一個實施 例’導電層108具有不大於約⑽微米之平均厚度，諸如不 ❹ A於約75微米，且在有些情況下不大於約5〇微米。在一個 特疋實施例中，導電層〗〇8具有在約丨〇微米與約％微米之 間範圍内之平均厚度。 關於適用於形成導電層1〇8之材料，通常導電層⑽係由 導電材料形成，特定言之為諸如導電金屬或金屬合金之無 機材料。合適之金屬可包括高溫金屬，諸如欽、翻、錄、 銅、鎢、鐵、矽、鋁、貴金屬及其組合或合金。在一個特 珍冑實施例中，導電層1()8包括钥、鶴或其組合。此外，特 定實施例使用具有不小於約25 wt%之金屬（諸如不小於約 5〇 wm之金屬）的導電層1〇8。根據另一實施例導電層 刚包括不小於約75 wt%之金屬，諸如不小於物之 金屬且甚至在有些情況下，導電層1〇8完全自金屬製 成。上述金屬包括元素金屬及金屬合金。 導電層⑽可為合成材料，且因此，除導電材料之外， 導電層刚可含有增黏劑。該等增黏劑可為無機材料。特 定言之，合適之增黏劑可包括氧化物為主之材料，諸如氧 137168.doc 200935555 化釔：氧化鋁、氧化锆、氧化鈐、氧化鈦、氧化鉻、氧化 鐵、氧化矽、鈦酸鋇、氧化鈕、氧化鋇，或其複合氧化 物。根據-個特定實施命卜合適之增黏劑含有下伏層及/ 或上覆層之材料物質。 增黏劑it常以小於約75體積％之量存在於導電層1〇8 . 卜增黏劑之量可較少，以使導電層1G8含有不大於約5〇 • 體積％之增黏劑，諸如約25體積。/。。在一個實施例中，導 冑層1〇8經由熱喷塗法形成，在該熱喷塗法期間同時提供 肖黏劑材料與導體材料（例如，金屬）。在-個特定實施例 二中，導電層108經由使用合成粉末組合物之噴塗法形成， 該合成粉末組合物包括導體材料與增黏劑。 關於導電層108之電學性質，根據一實施例導電層1〇8之 薄f電阻不大於約1〇6歐姆，諸如不大於約1〇4歐姆。根據 實施例導電層1 08之薄層電阻係在約1 〇 1歐姆與約1 〇6 歐姆之間的範圍内。 ❹ 進步關於導電層1〇8 ’其通常為連續層，共形沈積於 絕緣層153或絕緣層雇上。根據—個實施例，導電層⑽ 為實質上連續的材料層。為冑晰起見，描述詞，I實質上連 續意°月用於吸引工件之該表面之大部分被導電表面所覆 蓋該導電表面中可具有尺寸大致等於或小於介電質厚度 之孔隙亦即，小孔可存在於該層中，（例如）此情況可出 現於具有河百分比之増黏劑的實施例中’該等孔不致明顯 影響夾持力。 ，者導電層1〇8可形成兩個隔離區以分別形成陰極區 137168.doc •12- ❹ ⑩ 200935555 ⑽a及陽極區祕，如圖⑴中所示。此外，導電層⑽可 奋納位於該層内且延伸過該等層之特徵M3的圖案， 該等特徵可包括冷卻孔、便於消除夾持之穿孔、電觸點及 〃類似者。值得注意的是，導電層108可經圖案化以提供 與該等特徵之合適間距195。根據—個實施例該間距通 常大於約0_5 mm ’諸如大於約i 〇 mm，或甚至大於約2 〇 mm。 導電層108可經組態以在到達絕緣層ι〇6之邊緣前終止， 該結構可利於_介電性質。如此，導電層1()8可與夾頭 邊緣間隔開’以致間隔191延伸於夾頭邊緣與導電層之間 且延伸而圍繞導電層108之周邊。此間隔之平均寬度可通 常大於約0.5 mm，諸如大於約1〇 mm，或甚至大於約2 〇 〇 轉至介電層介電層亦可為基於陶究的。該等陶究基材 料包括金屬氧化物’包括含銘氧化物、含石夕氧化物、含锆 氧化物、含氧化釔之氧化物及絕緣鈦基氧化物。特定言 之，介電材料可選自由以下各物組成之群：氧化銘、氧化 锆、氧化釔、鈦酸鹽及矽酸鹽（二氧化矽除外）。介電層可 呈具有厚度不小於約50微米（諸如不小於約1〇〇微米或不小 於200微米）之厚膜的形式。某些實施例具有約5〇〇微米之 最大厚度。根據一特定特徵，介電層為多孔性，其具有形 成互連孔隙率之孔隙。亦即，介電層具有孔隙網路其延 伸進入介電層本體内部且通常遍及介電層本體内部，並可 自介電材料之外部孔隙通達。介電層之孔隙率程度可改 變，諸如不小於約1體積％，通常不小於約2體積。/(^合適 之孔隙率範圍可在約2體積％至10體積％範圍内。介電層中 137168.doc 13 200935555 之孔隙的孔隙尺寸明顯較細微，通常在奈米範圍中。舉例 而言，介電層可具有不大於約200 nm(諸如不大於約1〇〇 nm)之平均孔隙尺寸。 通常藉由使用具高介電常數之介電材料（高_k材料）可達 成最佳夾持性質。因此，介電常數k通常不小於約5，諸如 不小於約10。實施例可使用甚至更高之介電常數，諸如不 小於約1 5或不小於約20。此外，本文中之實施例提供每單 位厚度之介電強度大於1〇伏特/微米之介電層，且在某些 情況下，為大於12伏特/微米、大於15伏特/微米且甚至大 於20伏特/微米。 根據本發明之實施例，介電層（類似絕緣層）為沈積塗 層》沈積塗層包括薄膜塗層及厚膜塗層。然而，考慮到構 成層之質量及厚度要求，本文中之實施例通常使用厚膜塗 層，諸如熱喷塗層。熱喷塗包括火焰噴塗、電漿弧喷塗、 電弧喷塗、爆炸噴搶喷塗及高速氧/燃料喷塗。已藉由使 用火焰噴塗技術（且特定言之，使用如上所述之R〇kide⑧方 法之火焰喷塗技術）沈積喷塗層而形成特定實施例。 如上結合絕緣層所述，熱噴塗式介電層之特性可為具有 特定層片形成物，再次參看圖2。在熱噴塗式介電層之情 況下，孔隙存在於層片形成物之間，且沿個別層片形成物 之間的層片線及經由層片自身中之裂縫而彼此互連。 根據一特定進展，使靜電夾頭1〇2經受浸滲過程。特定 s之，以低黏度聚合物前驅體（諸如液體載劑中所提供之 寡聚物或單體組合物）使靜電夾頭本體經受浸滲。根據一 137168.doc -14- 200935555 特定特徵，該聚合物前驅體具有理想之低黏度，從而使得 能潤濕及高度穿透至至少該介電層（及視情況絕緣層）之互 連細微孔隙中。基於實際研究，該聚合物前驅體穿透至少 50體積％之孔隙’諸如至少65體積％。如上所述，實施例 可具有特定的細微多孔結構’其具有小於200 nm，諸如小 於100 nm之平均孔隙尺寸。因此，該聚合物前驅體之黏度 通常不大於1000厘泊（cP)。一般而言，該聚合物前驅體具 有不大於500厘泊之黏度’諸如不大於2 〇〇厘泊。實際上， 特定工作實例具有小於100厘泊，且甚至小於5〇厘泊之黏 度。根據以下提供之實例使用之聚合物前驅體具有大約1〇 厘泊至30厘泊之黏度。 此外’期望由液體聚合物前驅體形成之浸滲劑在溶劑揮 發或汽化及固化時具有理想之低收縮率。通常期望自液體 前驅體態至固體固化態之收縮率不大於2〇體積％，諸如不 大於15體積％或不大於10體積。/t^減小之收縮率幫助改良 互連多孔結構之填充度’使得留下最少量之開口及未填充 空間。基於穿透效率及收縮率，通常至少4〇體積％，諸如 至少5 0體積％之孔隙體積被固化聚合物浸滲劑填充。可達 成增加之填充度’諸如大約至少60體積％，且在某些實施 例中，至少65體積°/。或70體積％。為清晰起見，請注意， 上文提供之關於介電層之孔隙率資訊對應於孔隙體積百分 比，其中忽略浸滲劑含量，亦即在浸滲前。針對介電材料 與固化聚合物浸滲劑組合而產生之組合物進行調整所得的 孔隙體積百分比當然更低《舉例而言，用浸滲劑以6〇%之 137168.doc •15- 200935555 孔隙體積加載度浸渗的具有4體積％之孔隙率的介電層將 具有^體積％之總孔隙率或合成孔隙率。提供前述内容僅 :於說月且除非另有說明’否則孔隙體積百分比係指在 汉滲前之初生層。因此，在介電層情況下，孔隙體積百分 值係相對於"電陶瓷材料’而非介電層之總體孔隙率。 . 帛似地，在絕緣層情況下，孔隙體積百分比值係相對於絕 • 、緣冑究材料’而非絕緣層之總體孔隙率。 液體聚合物前驅體可選自各種聚合物家族，包括丙烯酸 β 胺基甲酸s旨及選定之環氧樹脂。特定實施例使用低黏 度丙烯酸甲醋。該聚合物前駆體可藉由光化賴射或熱而固 化儘s需要熱固化來使光化輻射不能達到之液體聚合物 前驅體之内部區域完全固化。 浸滲可藉由簡單地塗覆（諸如藉由喷塗或刷塗）或者將靜 電夾頭浸入液體聚合物前驅體中而開始。連續加工通常涉 及使經如此塗覆或浸潰之靜電夾頭經受真空，藉此進一步 _ 肖強孔隙穿透。真空環境可改良介電層中所捕獲氣體之移 除可在固化之前使用真空，或與固化同時使用真空， (諸如在真空腔室中）並同時加熱經如此塗覆之靜電夾頭。 可執行多次抽没循環，從而在低壓真空環境與大氣壓之間 循環以增強穿透《典型之真空壓力為大約小於0 25 atm， 諸如小於〇. 1 atm。 在熱固化之情況下，典型之熱固化溫度通常超過4(rc， 諸如在50 C至250°C範圍内。熱固化停留時間可在5小時及 5小時以上之範圍内變動。通常經4〇小時達成理想之固 137168.doc -16 - 200935555 化。典型之固化時間週期自丨0小時延長至3 0小時。視特定 固化劑及聚合物系統而定，可在固化期間將氧排空，從而 進一步改良反應動力且促進前驅體完全固化。氧分壓通常 保持在低於〇.〇5 atm，諸如小於〇.〇2 atm。 參看圖4，說明根據一特定實施例之靜電夾頭的橫剖面 圖。該夾頭包括基部204及上覆於基部204之絕緣層206。 該靜電夾頭進一步包括上覆於絕緣層2〇6之導電層208，及 上覆於導電層208之介電層210。亦如所述，工件302被失 持至靜電夾頭202之工作表面241。該工件可為絕緣工件， 諸如玻璃，且特定言之為經加工用於顯示器之玻璃面板。 進一步參看圖4，將直流電源317接地。值得注意的是， 將直流電源3 1 7連接至導電層208且提供在導電層205與工 件302之間產生電容器所必需之偏壓。應瞭解夾持力將需 要在加工腔室内使用電漿或其他電荷源（諸如離子槍或電 子搶）以提供至工件表面之必需導電路徑，以便產生將工 件302固持於夹持表面上之適當位置處的吸引力。 應瞭解’儘管圖2說明各層之橫剖面圖，但可在本文中 所提供之靜電夾頭内實施提供在導電層208與冷卻通道之 間的接觸。一般而言，冷卻通道藉由提供用於使冷卻氣體 通過靜電夾頭到達工件後表面之路徑而允許工件冷卻。該 等冷卻通道可延伸過ESC之層，諸如自基板直至頂面.一 般而言，冷卻氣體包括具高熱導率之不反應氣體，諸如 氦。 本揭示案亦提供一種使用如本文實施例中所述之靜電夾 137168.doc 17 200935555 頭形成電子裝置之方法。此處，將圖4令所示之經夾持工 件組件提供於加工腔室内。該工件可通常包括無機材料， 且特定言之，主要由玻璃相形成，諸如矽酸鹽基玻璃。根 據一個實施例，該工件為顯示器面板，其意欲最終應用為 視讯顯示器。該等視訊顯示器可包括液晶顯示器（LCD)、 電漿顯示器、電致發光顯示器、使用薄膜電晶體（TFT)之 顯不器，及其類似物。其他工件可包括半導體晶圓，諸如 發基晶圓。
❹ 一般而言，工件可較大且在有些情況下，具有長方形形 狀（包括正方形其長度及寬度尺寸不小於約0.25 m，諸 如不小於約0.5 m，或甚至不小於約丨·〇 m。靜電夾頭可設 定成類似尺寸，且實際上具有通常長方形外形之工作表 面’且具有不小於3m2之表面積。 工件之加工可包括化學加工，諸如光微影及化學加工， 且更特定言之，可包括遮星、盈如+ 如 吧卓餘刻或沈積製程’或所有該 等製程之組合。在一個實施例中 列T 工件之加工包括蝕刻， 諸如電漿蝕刻製程。根據另一竇 力貫施例，工件之加工包括薄 膜沈積製程’諸如使用氣相汝接制^^ 相沈積製程之沈積製程，諸如化 學氣相沈積（CVD)，且特定今夕 _ ^ ^ 叱。之，電漿辅助CVD製程。 根據一個實施例，工件之加 ^ 工包括在工件上形成電子裝 置，諸如電晶體，且更特定t少 .,_ . ° ，工件之加工包括形成一 系列電晶體’或電晶體陣列 』諸如TFT^因此，工件可進 行多次遮罩、沈積及姓刻絮# m . 製程。此外，該製程可包括金 屬、半導電材料及絕緣材料之丨尤_ I37168.doc -18· 200935555 一般而言，該加工係在減少之壓力下進行，且根據一個 實施例’工件之加工係在不大於約〇.5 atm(諸如不大於約 0.3 atm或不大於約0_ 1 atm之屢力）下進行。 實例 以下實例係基於試樣樣品以說明本發明之概念。應理解 商業樣品將呈具有使用之必需特徵之完全靜電夹頭的形 式。 實例1，未浸滲比較樣品。
將四塊邊長為4 〇1«之6061鋁方片進行喷砂處理以氧化 鋁來電漿喷塗至約500 μιη之厚度以提供約5%之孔隙率， 且接著以鎢電漿喷塗至頂部至約5〇 μιη之厚度。 藉由在鎢與基部鋁之間施加穩步增加之DC電壓且監控 電流來測試樣品。當電流超過2 mA時認為發生擊穿。 表1
擊穿電麼可變，平均值僅為4.9千伏特 實例2，浸滲樣品。 HL如!IS1製備三份樣品’但添加以下各物。在喷塗後將 5面。塗佈豐富量以使甚至在一分鐘左右之後 137168.doc 19 200935555 看起來仍很濕之表面允許液體浸入孔隙中。將樣品置於真 空供箱中且進行若干循環之排空隨後進行氬氣回填。此舉 有兩個目的：將HL-126進一步驅入孔隙中且自烘箱中移除 氧（其抑制單體固化）。 將樣品在12〇。(：下固化約2小時。接著將其自烘箱中移除 •且將鎮上之區域研磨乾淨以便可製備與鎢之電觸點。接著 . 如實例1中測試樣品，最大施加電壓為10千伏特。 在任何情況下均未發生擊穿，此指示平均擊穿電壓超過 ❹ 10千伏特。 實例3，額外特性。 浸滲製程之重要屬性為浸滲劑不會被電漿氣體移除。意 外發現浸滲劑在蝕刻條件下長時間保持完整。 使用生成4-5。/。孔隙率之製程以氧化釔將一組試樣電漿喷 塗至100 μιη之厚度。如上文實例2中所述以hl_126將其浸 滲。 _ 將試樣在March ΡΜ-600電漿灰化器（March Plasma
Systems Inc” Concord，CA)中以氧在 300 W、250毫托下蝕 刻歷時較長時間。浸滲劑之量藉由監測其螢光強度而測 定。 圖5展示在一短暫的初始暫態（對應於自表面移除hl_ 126)後，浸滲劑保持在塗層孔隙中達一較長時間段。 咸k意外的浸滲劑保留並非歸因於浸滲劑之材料性質 (如由初始螢光損失所示浸滲劑係相對易於被蝕刻的），而 由電漿喷塗層之孔隙結構所決定。孔隙如此細微且曲折以 137168.doc -20 200935555 致電漿氣體不可能穿透延伸至氧化鋁層本體中之固化浸滲 劑而侵蚀該浸渗劑。 實例4，丙烯酸甲酯浸滲劑與環氧樹脂浸滲劑之比較。 在鋁基板上形成氧化釔及氧化鋁塗層兩者以進一步評估 聚合物浸滲劑。在以下條件下使用具有在17-60微米範圍 . 内之粒徑的氧化紀原料形成氧化紀塗層：炬電流為600 A，氬氣流為25 slm，氫氣流為3.5 slm，氦氣流為35 slm， 間隙為100 mm且饋入速率為20 g/min。類似地，在以下條 ❿ 件下使用具有在15至38微米範圍内之粒徑的原料形成氧化 銘塗層.：炬電流為600 A ’氬氣流為3 5 slm，氩氣流為13 slm ’氦氣流為0 slm，110 mm的間隙且饋入速率為2〇 g/min。 接著使各種經塗覆基板經受塗覆製程。此處，將丙稀酸 甲酯HL126液體塗佈於氧化釔及氧化鋁塗層上。對整個樣 品施加真空，且重複該塗覆及真空製程直至表面保持濕 潤，此指示已完全浸滲至塗層中。將丙烯酸甲酯在14〇°C 下於惰性環境下固化2.5小時，且移除塗層表面上多餘之 丙稀酸甲醋。 * 藉由將經氧化纪及氧化銘塗覆之樣品預加熱至4 〇，且 將環氧樹脂液體塗佈於塗層表面而進行環氧樹脂塗覆。對 整個樣品施加真空，且重複該塗覆/真空製程直至表面保 持濕潤，此指示已完全浸滲至塗層中。將環氧樹脂在6〇1 下於惰性環境下固化48小時，且固化後移除多餘之環氧樹 脂。聚合物浸滲劑性質如以下之表2所概括。 137168.doc • 21 - 200935555 表2 浸滲劑性質 曱基丙烯酸酯 環氧樹脂 黏度(厘泊） 12 在40°C下60 固化收縮率(％) 約10 <3 固化溫度(°c) 140 60 基板勉曲 中等 低 接著將如此塗覆且浸滲之樣品之特性概括於以下表3 ❹ 中。 表3 塗層性質 Y2〇3塗層 αι2ο3塗層 剛喷塗時 經甲基丙烯酸酯密封 經環氧樹脂密封 剛噴塗時 經環氧樹脂密封 塗層厚度 (mm) 201 235 200 533 544 塗層孔隙率 (%) 3-4 4-5 介電強度 (伏特/密耳） 717 1115 1013 335 635 電阻率 (歐姆-厘米） 5.8E+11 9.5Ε+13 1.6Ε+14 3.0Ε+10 2.9Ε+14 塗層厚度值係基於Eddy電流分析。塗層孔隙率藉由影像 分析量測得到。介電強度及電阻率係分別根據ASTM D3755及ASTMD257量測得到。 如上所概括，丙烯酸甲酯及環氧樹脂樣品兩者均展示出 基板性能之顯著改良，其特性在於顯著增強之介電強度。 然而，應注意在較低溫度下固化之環氧樹脂樣品證實基板 137168.doc -22- 200935555 龜曲減少’且因此’其對於特定細可為理想的。此外， 測試係在室溫、溶劑基浸滲劑（特定言之DiehtGi 1532)下進 行。已發現溶劑基固化浸滲劑通常具有與溶劑之揮發性相 關之顯著固化收縮率。已發現該等浸滲劑相對於熱固化浸 滲劑（諸如丙烯酸酯及環氧樹脂）僅提供介電強度之中等改 良。因此，熱固化浸滲劑尤其可用於某些應用。
基於本文之揭示内谷將顯見，靜電夾頭之特定實施例 為具有至少一多孔層之靜電夾頭，該多孔層具有形成互連 孔隙率之孔隙。該多孔層（通常至少該介電層）含有驚人地 改良該層之介電擊穿性質的固化聚合物浸滲劑。上述方法 與先前技術中為獲得適當介電功能而集中於1〇〇%密集層 之方法正好相反。不希望受缚於任何特定理論咸信互連 孔隙中所剩餘之固化浸滲劑減少沿内部孔隙表面之電荷 流’此有助於多孔介電材料中之不良介電性質。 此外，舉例而言，已發現實施例證實了改良的機械穩固 性（由於使用多孔層，甚至當以固化聚合物浸滲劑浸滲時） 對於由誘發應力所致之故障（諸如歸因於各層與下伏基部 之間的熱膨脹失配）不太敏感。 雖然已在特定實施例之上下文中說明及描述了本發明， 但並不希望本發明限於所示之詳細描述，因為可對本發明 進行多種修改及替代而始終不會脫離本發明之範轉。舉例 而言，可提供額外或等效替代物，且可採用額外或等效製 造步驟。因此，熟習此項技術者可僅使用常規實驗即可構 想本文所揭示之本發明的其他修改及等效物，且咸信所有 137168.doc -23· 200935555 該等修改及等效物均在由以下申請專利範圍所定義之本發 明的範疇内。 【圖式簡單說明】 圖1為根據一實施例之靜電夾頭之橫剖面圖。 圖2為說明根據一實施例之熱噴塗層之形態的SEM顯微 照片。 圖3說明根據一實施例之構成層之組態。 ❹ 圖4為根據一個實施例之靜電夹頭的橫剖面圖 圖5為表示經受蝕刻條件下之浸滲劑保留之圖 不同圖式中使用相同參考符號指 【主要元件符號說明】 不類似或相同物件 102 104 106 108 108a 108b 110 191 193 195 202 204 206 ❹ 靜電夾頭 基部 絕緣層 導電層 陰極區 陽極區 介電層 間隔 特徵 間距 靜電夾頭 基部 絕緣層 137168.doc -24- 200935555 208 導電層 210 介電層 241 工作表面 302 工件 317 直流電源
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