TW201308510A - 靜電夾盤之氮化鋁介電體修復 - Google Patents

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Abstract

本發明一般係與一種刷新之靜電夾盤與一種用於刷新已使用之靜電夾盤的方法有關。一開始，從已使用之靜電夾盤移除預定量的介電材料，以留下基部表面。接著，加粗該基部表面，以提升新的介電材料對基部表面的黏著性。接著，在加粗表面上噴灑新的介電材料，然後在新的介電材料上方放置遮罩，以助於形成台面，其中在處理期間基板將座落在該台面上。接著移除一部分的新的介電層，以形成新的台面。在移除遮罩之後，台面的邊緣係變得平滑，且經刷新之靜電夾盤係可在清潔之後返回作業。

Description

靜電夾盤之氮化鋁介電體修復
本發明之實施例一般係與刷新之靜電夾盤及一種用於刷新靜電夾盤的方法有關。
靜電夾盤係用於半導體裝置製造中。藉由使基板靜電夾置於夾盤，靜電夾盤可使基板在處理期間保持在靜電夾盤上的一固定位置。
靜電夾盤一般係具有嵌埋在介電材料中之電極。靜電夾盤的最上方表面具有複數個台面，其中基板將於處理期間座落在這些台面上。隨著時間過去，會削弱這些台面，且靜電夾盤將變得無法作用。此外，靜電夾盤的電氣特性會因介電材料中的裂痕而受波及，或是因化學或電漿侵襲而危及介電材料，導致介電材料損壞分解。
當台面被削弱時，在介電材料中即會形成裂痕，或是介電材料即會損壞分解，靜電夾盤即無法使用，且一般會被丟棄。能刷新該靜電夾盤以避免購買新的靜電夾盤之花費便是有助益的。
本發明一般係與一種刷新之靜電夾盤與一種用於刷新 已使用之靜電夾盤的方法有關。一開始，從已使用之靜電夾盤移除預定量的介電材料，以留下基部表面。接著，加粗該基部表面，以提升新的介電材料對基部表面的黏著性。接著，在加粗表面上噴灑新的介電材料，然後在新的介電材料上方放置遮罩，以助於形成台面，其中在處理期間基板將座落在該台面上。接著移除一部分的新的介電層，以形成新的台面。在移除遮罩之後，台面的邊緣係變得平滑，且經刷新之靜電夾盤係可在清潔之後返回作業。
在一實施例中，一種用於刷新靜電夾盤的方法包含以下步驟：測量在靜電夾盤主體的上表面下方之電極的深度；回應於該測量深度，決定該靜電夾盤主體的待移除部分的厚度；以及移除該靜電夾盤主體的該待移除部分，以暴露基部表面。該方法也包含以下步驟：加粗該基部表面；在該加粗基部表面上電漿噴灑介電材料，以於該基部表面上形成噴灑材料之介電層；以及壓縮該噴灑材料之介電層。該方法另外包含以下步驟：選擇性移除該壓縮噴灑材料之介電層中的材料，以建立新的上表面。
在另一實施例中，揭示了一種用於刷新靜電夾盤之方法。該方法包含以下步驟：測量在靜電夾盤主體的上表面下方之電極的深度；回應於該測量深度，決定該靜電夾盤主體的待移除部分的厚度；移除該靜電夾盤主體的該待移除部分，以暴露出基部表面；加粗該基部表面； 以及在該加粗基部表面上方配置介電材料，以於該基部表面上方形成介電層。
在另一實施例中，一種刷新之靜電夾盤包含：夾盤主體，該夾盤主體具有配置在該夾盤主體上方的一或多個電極及一或多層第一介電層以及配置在該一或多層第一介電層上方之第二介電層。該第二介電層具有上表面，該上表面具有以遠離該一或多層第一介電層之方向而自該上表面延伸之複數個台面。該第二介電層與該一或多層第一介電層係不同的層。
在另一實施例中，一種刷新之靜電夾盤包含多層式靜電夾盤主體，其中該多層式靜電夾盤主體的第一層上嵌埋有一或多個電極，其中該多層式靜電夾盤主體的第二層係選自由燒結介電層以及以黏著劑接合至該第一層之介電層所組成之群組，其中該第二層具有上表面，該上表面具有以遠離該第一層之方向而自該上表面延伸之複數個台面，且其中該第二層與該第一層係不同的層。
本發明一般係與一種刷新之靜電夾盤與一種用於刷新已使用之靜電夾盤的方法有關。可依本文所述之實施例來進行刷新的適當靜電夾盤係包含由美國加州聖克拉拉之應用材料公司所供應的強生-拉貝克(Johnson-Rahbeck)靜電夾盤。應瞭解本文所討論的實 施例亦可等效地應用於其他類型的靜電夾盤，包含其他製造商所供應者。
第1A圖是已使用之強生-拉貝克靜電夾盤100在刷新之前的示意上視圖。第1B圖是第1A圖之已使用靜電夾盤的截面圖。靜電夾盤100具有夾盤主體108，夾盤主體108包含上表面112與下表面114。上表面112包含了從靜電夾盤100的夾盤主體108延伸之複數個台面102。夾盤主體108具有一或多層介電層。在第1A圖與第1B圖所示實施例中，夾盤主體108包含單一介電層。夾盤主體108包含陶瓷材料，例如氮化鋁，然而應瞭解本文所討論之刷新方法也可應用於包含其他介電材料的靜電夾盤。氣體持留環104係從上表面112延伸，並且圍繞台面102所在區域。台面102與氣體持留環104都包含與夾盤主體108相同的介電材料。在夾盤主體108內嵌埋有電極106，電極106係經由桿部110而耦接至電源，桿部110係耦接至靜電夾盤100的下表面114。
如第1B圖所示，台面102各於夾盤主體108上方延伸不同高度。因此，置於靜電夾盤100上的任何基板係因台面102的不均高度而無法被實質平坦地固定。此外，不均的台面102會使置於靜電夾盤100上的基板無法被均勻吸夾，影響對基板所進行處理的均勻性。
為了刷新靜電夾盤100，需要決定欲移除的材料量。在電極106與台面102的最高點或氣體持留環104之間的距離(如箭頭「B」所示)是藉由測量靜電夾盤100 的電容而加以決定。在移除材料後，需要在電極106上方留下一預定材料量(如箭頭「D」所示)，以避免電極106之意外暴露。因此，欲移除的材料量(如箭頭「C」所示)係決定為距離「B」減去距離「D」。
一旦決定欲移除的材料量，接著即拋光及研磨靜電夾盤100，以移除台面102、氣體持留環104與夾盤主體108的額外材料，留下在電極106上方距離「D」處之基部表面202，如第2圖所示。距離「D」可介於離電極106約20微米至約25微米之間。拋光會移除材料塊材，而研磨係使表面202平滑。在一實施例中，拋光係根據漿體內的鑽石大小而以介於約每分鐘1微米至約每分鐘150微米之間的速率移除材料。在一實施例中，漿體鑽石大小係介於約0.05微米至約100微米之間。應瞭解可調整漿體鑽石大小以符合所需的移除速率。拋光有利於移除材料，因為拋光可被控制在1微米內，且盡可能平滑均勻地產生基部表面202。其他的移除技術(例如珠擊或蝕刻)可能較不合適，因為珠擊與蝕刻無法如同拋光般受控制。
為助於新的介電材料黏著至平滑的基部表面202，基部表面202係經加粗。舉例而言，基部表面202係經加粗至介於約50微吋至約300微吋間之表面粗糙度，產生如第3圖所示之加粗表面302。在一實施例中，係藉由珠擊來加粗基部表面202。
在形成加粗表面302之後，即沉積新的介電材料402， 如第4圖所示。在一實施例中，新的介電材料402係以熱電漿噴灑塗佈於加粗表面302上。大部分的沉積處理都是一致性沉積處理，其會複製發生沉積之表面。熱電漿噴灑處理是一種可達到非一致性塗佈的處理(亦即，新塗層的上表面並不複製加粗表面302)。因為熱電漿噴灑處理之故，後續欲形成的台面與氣體持留環可具有欲減少基板或矽損害與背側顆粒所需的隆起輪廓。為了決定噴灑塗佈之適當材料，測量原始介電材料的電阻率，然後選擇可噴灑且盡可能接近原始介電材料電阻率的適當材料。所使用之適當介電材料包含氮化鋁粉末。介電材料係與摻質混合，摻質例如氧化釔、氧化鋁、氧化鈦、氧化釤與以上之組合。一旦選擇強生-拉貝克靜電夾盤之適當材料，即於加粗表面302上噴灑塗佈新的介電材料402。
因為噴灑塗佈了新的介電材料402，晶粒係鬆散堆積。因此，靜電夾盤100係置於高壓、惰性氣體環境中，以壓縮晶粒，使得在晶粒之間的空間較少。壓縮之適當壓力是在高於約1托耳之壓力環境。
接著，形成台面與氣體持留環。為了形成台面與氣體持留環，選擇性移除部分之新的介電材料402。為了選擇性移除部分之新的介電材料402，在新的介電材料402上方放置遮罩502，如第5圖所示。在形成台面604與氣體持留環602的處理中，係可視需要而形成氣體溝槽、隆起與其他幾何形狀。遮罩502具有開口504，開 口504係對應於將形成台面與氣體持留環的位置之相鄰區域。接著對透過遮罩502所形成之開口504而暴露之新的介電材料402進行珠擊。移除遮罩502以留下新形成的台面604與氣體持留環602，如第6圖所示。
台面604與氣體持留環602具有尖銳邊緣或毛邊，尖銳邊緣或毛邊會在處理期間刮傷基板背部，並產生不希望之顆粒。因此，需在最小力量下以軟質研磨墊研磨台面604與氣體持留環602，以磨圓尖銳角部、移除毛邊，留下如第7圖所示之完成台面704與持留環702。因此，刷新之靜電夾盤700係可再次準備操作。
第8圖是第1A圖與第1B圖之靜電夾盤在根據另一實施例之各個刷新階段的截面圖。不同於在加粗表面302上噴灑塗佈介電層，介電材料定位盤802係藉由黏著層804而接合於加粗表面302上。如上所述，可使用之適當介電材料包含氮化鋁粉末。介電材料可與摻質混合，摻質例如氧化釔、氧化鋁、氧化鈦、氧化釤與以上之組合。黏著層之適當材料包含真空環氧樹脂，其具有添加物以控制電阻率及衰減性或放電性，添加物例如氧化鋁、氧化鈦、氧化鉭、氧化釤與以上之組合。一旦定位盤802黏著至加粗表面302，即如上述關於第5圖至第7圖之說明形成台面。定位盤802不需經燒結，因為定位盤的晶粒係已緊密堆疊。
經刷新之靜電夾盤700包含嵌有電極106之原始夾盤主體108與配置在上方的新的介電材料402，介電材料 402具有上表面，上表面上具有以遠離原始夾盤主體108之方向延伸之複數個台面704。因此，經刷新之靜電夾盤700包含多層介電層。經刷新之靜電夾盤700因此具有不同的部分，亦即原始夾盤主體108與新的介電材料402。原始夾盤主體108與新的介電材料402都包含相同的材料(例如氮化鋁)。此外，新的介電材料402可具有摻質，例如氧化釔、氧化鋁、氧化鈦、氧化釤或以上之組合。
藉由刷新靜電夾盤，即無須購買全新的靜電夾盤。經刷新之靜電夾盤比新的靜電夾盤成本低，但仍具有基本上相同的電阻率，且作用與新的靜電夾盤實質相同。
前述說明係與本發明之實施例有關，可推知本發明之其他與進一步的實施例而不背離本發明之基本範疇，本發明之範疇係由如附申請專利範圍所決定。
100‧‧‧靜電夾盤
102‧‧‧台面
104‧‧‧氣體持留環
106‧‧‧電極
108‧‧‧夾盤主體
110‧‧‧桿部
202‧‧‧平滑基部表面
202‧‧‧平滑表面
202‧‧‧表面
302‧‧‧加粗表面
402‧‧‧介電材料
502‧‧‧遮罩
602‧‧‧氣體持留環
604‧‧‧台面
700‧‧‧刷新之靜電夾盤
702‧‧‧持留環
704‧‧‧台面
為可詳細瞭解本發明之上述特徵，如上簡述之本發明之更具體說明係可參閱上述實施例而得知，其中部分實施例係說明於如附圖式中。然而，應注意如附圖式係僅說明本發明之一般實施例，且因此不應被視為限制發明範疇之用，因為本發明可允許其他等效實施例。
第1A圖是已使用之靜電夾盤在刷新之前的示意上視圖。
第1B圖是第1A圖之已使用之靜電夾盤的截面圖。 第2圖至第7圖是第1A圖與第1B圖之靜電夾盤在根據一實施例之各個刷新階段的截面圖。
第8圖是第1A圖與第1B圖之靜電夾盤在根據另一實施例之各個刷新階段的截面圖。
為幫助瞭解，在圖式中係已盡可能地使用了相同的元件符號來代表圖式中相同的元件。應知在一實施例中所揭示之元件係可有利地用於其他實施例，無須特別載述。
106‧‧‧電極
108‧‧‧夾盤主體
110‧‧‧桿部
302‧‧‧加粗表面
402‧‧‧介電材料
700‧‧‧刷新之靜電夾盤
702‧‧‧持留環
704‧‧‧台面

Claims (24)

  1. 一種用於刷新一靜電夾盤的方法，該方法包含以下步驟：測量在一靜電夾盤主體的一上表面下方之一電極的深度；回應於該測量深度，決定該靜電夾盤主體的一待移除部分的厚度；移除該靜電夾盤主體的該待移除部分，以暴露一基部表面；加粗該基部表面；在該加粗基部表面上電漿噴灑介電材料，以於該基部表面上形成一噴灑材料之介電層；壓縮該噴灑材料之介電層；以及選擇性移除該壓縮噴灑材料之介電層中的材料，以建立一新的上表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中移除該靜電夾盤主體的該待移除部分以暴露該基部表面係包含於該上表面上執行一拋光處理。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中加粗該基部表面係包含珠擊該基部表面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該加粗基部表面具有介於約50微吋與300微吋間之一表面粗糙度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中移除該靜電夾盤主體的該待移除部分以暴露該基部表面係包含在該基部表面與該電極之間留下約20微米至約25微米的靜電夾盤主體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中壓縮該噴灑材料之介電層係包含使該噴灑材料之介電層暴露於高於約1托耳的壓力中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中選擇性移除該壓縮噴灑材料之介電層中的材料以建立該新的上表面係包含以下步驟：於該壓縮噴灑材料之介電層上方形成一遮罩；以及珠擊經由該遮罩而暴露的該壓縮噴灑材料之介電層，以形成台面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更包含研磨該新的上表面，其中研磨該新的上表面係包含移除該等台面之毛邊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該噴灑材料之介電層係包含氮化鋁。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該噴灑材料之介電層另包含氧化釔、氧化鋁、氧化鈦、氧化釤或以上之組合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中測量在該靜電夾盤主體的該上表面下方之該電極的深度係包含 測量該靜電夾盤主體在該電極與該上表面之間的電容。
  12. 一種藉由申請專利範圍第1項所述之方法刷新之靜電夾盤。
  13. 一種用於刷新一靜電夾盤之方法，該方法包含以下步驟：測量在一靜電夾盤主體的一上表面下方之一電極的深度；回應於該測量深度，決定該靜電夾盤主體的一待移除部分的厚度；移除該靜電夾盤主體的該待移除部分，以暴露出一基部表面；加粗該基部表面；以及在該加粗基部表面上方配置介電材料，以於該基部表面上方形成一介電層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，更包含以下步驟：在該加粗基部表面上放置一黏著材料層；在該黏著材料層上配置該介電材料；以及選擇性移除該介電層中的材料，以建立一新的上表面。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中移除該靜電夾盤主體的該待移除部分以暴露該基部表面係包含在該基部表面與該電極之間留下約20微米至約25 微米的材料。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中選擇性移除該壓縮噴灑材料之介電層中的材料以建立該新的上表面係包含以下步驟：於該壓縮噴灑材料之介電層上方形成一遮罩；以及珠擊經由透過該遮罩所形成之開口而暴露的該壓縮噴灑材料之介電層，以形成台面。
  17. 一種刷新之靜電夾盤，包含：一夾盤主體，該夾盤主體具有配置在該夾盤主體上方的一或多個電極及一或多層第一介電層；一第二介電層，該第二介電層係配置在該一或多層第一介電層上方，該第二介電層具有一上表面，該上表面具有以遠離該一或多層第一介電層之方向而自該上表面延伸之複數個台面，其中該第二介電層與該一或多層第一介電層係不同的層。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之夾盤，其中該第二介電層包含氮化鋁。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之夾盤，其中該第二介電層包含氧化釔、氧化鋁、氧化鈦或以上之組合。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之夾盤，其中該一或多層第一介電層包含氮化鋁。
  21. 一種刷新之靜電夾盤，包含：一多層式靜電夾盤主體，其中該多層式靜電夾盤 主體的一第一層上嵌埋有一或多個電極，其中該多層式靜電夾盤主體的一第二層係選自由一燒結介電層以及以一黏著劑接合至該第一層之一介電層所組成之群組，其中該第二層具有一上表面，該上表面具有以遠離該第一層之方向而自該上表面延伸之複數個台面，其中該第二層與該第一層係不同的層。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之夾盤，其中該第二層包含氮化鋁。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之夾盤，其中該第二層包含氧化釔、氧化鋁、氧化鈦或以上之組合。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之夾盤，其中該第一層包含氮化鋁。
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