TW201347082A - 靜電夾頭 - Google Patents

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Abstract

一種靜電夾頭包含基座，該基座具有延伸通過基座之第一貫孔。靜電夾頭吸引板黏合於基座，而吸引電極被包含於靜電夾頭吸引板中，以產生靜電荷並對受吸引對象進行靜電吸引。凹槽形成於靜電夾頭吸引板中，對齊第一貫孔，且部分地露出吸引電極。黏著層形成於靜電夾頭吸引板與基座之間，且覆蓋凹槽之內表面。管狀絕緣體包含第二貫孔，且被設置於凹槽中。電源端子包含電性連接至吸引電極之末端部，且被設置於第一貫孔及第二貫孔中。

Description

靜電夾頭
本發明係關於一種靜電夾頭。
用於半導體裝置(例如積體電路(IC)及大型積體(LSI)電路)製程中之薄膜沉積系統(例如化學氣相沉積(CVD)系統及物理氣相沉積(PVD)系統)及電漿蝕刻系統，皆包含用以在真空處理腔室中準確地支撐基板(例如矽晶圓)之階段(站)。日本專利申請案公開號2006-344613揭露了一種用於此一階段之靜電夾頭範例。
靜電夾頭包含以靜電方式支撐基板(矽晶圓)之靜電夾頭(ESC)吸引板。靜電夾頭實施溫度控制，以將由夾頭所支撐之基板維持於一控制溫度下。靜電夾頭可為庫侖(Coulomb)靜電夾頭或Johnsen-Rahbek(JR)靜電夾頭，庫侖靜電夾頭產生對所施加電壓具有高度回應性之吸引力。然而，庫侖靜電夾頭需要施加高電壓；再者，當ESC吸引板與基板之間的接觸面積微小時，庫侖靜電夾頭無法產生足夠之吸引力。但是，即使在ESC吸引板與基板之間的接觸面積微小時，Johnsen-Rahbek靜電夾頭仍可產生足夠之吸引力。然而，Johnsen-Rahbek靜電夾頭需要將電流供應至基板。
圖7為說明靜電夾頭80之參考範例之橫截面圖。靜電夾頭80包含基座81及藉由黏著層82黏合至基座81之ESC吸引板83。基座81可由例如鋁形成，黏著層82可由例如矽酮樹脂形成。
基座81支撐ESC吸引板83，且包含加熱器84。當供應電壓時產熱之加熱器84係利用黏著層82而將ESC吸引板83維持於一控制溫度下。
ESC吸引板83包含電極85，電極85為薄膜靜電電極，電極85係透過電源單元86而連接至設置於靜電夾頭80外側之直流(DC)電源87。
圖8為圖7所示之電源單元86之局部放大圖。電源端子86A之末端部86B電性連接至電極85，且與黏合至黏著層82之配線層85A之下表面相接觸。電極85透過配線層85A及電源端子86A而電性連接至DC電源87(參照圖7)。在圖8之範例中，耦接至電源端子86A之基部之彈性元件86C擠壓電源端子86A抵靠著配線層85A之下表面。
靜電夾頭80包含管狀絕緣體88，其係用以隔絕電源端子86A與鋁基座81。然而，如圖8之粗雙向箭號所示，電源端子86A之末端部86B完全藉由矽酮樹脂黏著層82而與基座81隔絕。黏著層82中之任何孔隙或其在電源端子86A之末端部86B附近形成的黏著層822不完全時，皆可能導致黏著層82之電性絕緣不夠充分。此情形可能引發末端部86B與基座81之間的放電。
在本發明之一態樣中，靜電夾頭具有包含第一貫孔之基座，其中第一貫孔沿第一厚度方向延伸通過基座。靜電夾頭吸引板黏合於基座，而吸引電極被包含於靜電夾頭吸引板中。吸引電極產生靜電荷，以利用靜電夾頭而對受吸引對象進行靜電吸引。凹槽形成於靜電夾頭吸引板中，對齊基座之第一貫孔，且部分地露出吸引電極。黏著層形成於靜電夾頭吸引板與基座之間，且覆蓋凹槽之內表面。管狀絕緣體包含第二貫孔，且被設置 於凹槽中。電源端子包含電性連接至露出於凹槽之吸引電極之末端部，且被設置於基座之第一貫孔及管狀絕緣體之第二貫孔中。
本發明之一態樣改善了電源端子與基座之間的絕緣可靠度。
本發明之其他態樣及優點，將由下列說明、結合附圖並藉由範例闡述本發明之原理而變得明顯。
1‧‧‧靜電夾頭
10‧‧‧基座
11‧‧‧基座板
11X‧‧‧貫孔
12‧‧‧黏著層
13‧‧‧加熱器板
13A‧‧‧突出部
13X‧‧‧貫孔
14‧‧‧金屬板
14A‧‧‧金屬板之下表面
15‧‧‧加熱器
20‧‧‧黏著層
30‧‧‧靜電夾頭吸引板
30A‧‧‧吸引表面
30X‧‧‧凹槽
40‧‧‧吸引電極
41‧‧‧電極層
42‧‧‧第一配線層
43‧‧‧第二配線層
50‧‧‧連接器
51‧‧‧管子
51A‧‧‧螺紋基部
52‧‧‧支座
53‧‧‧彈性元件
54‧‧‧電源端子
55‧‧‧電源單元
60‧‧‧絕緣體
61‧‧‧基座
61X‧‧‧貫孔
62‧‧‧第一管狀部
62X‧‧‧開口
63‧‧‧第二管狀部
63X‧‧‧開口
70‧‧‧絕緣體
70X‧‧‧貫孔
80‧‧‧靜電夾頭
81‧‧‧基座
82‧‧‧黏著層
83‧‧‧ESC吸引板
83A‧‧‧吸引表面
84‧‧‧加熱器
85‧‧‧電極
85A‧‧‧配線層
86‧‧‧電源單元
86A‧‧‧電源端子
86B‧‧‧電源端子之末端部
86C‧‧‧彈性元件
87‧‧‧DC電源
88‧‧‧管狀絕緣體
藉由參照以下較佳實施例連同附圖之說明，可最有效地瞭解本發明及其目的與優點，其中：圖1A為靜電夾頭之一實施例之局部橫截面示意圖，圖1B為圖1A之靜電夾頭之放大橫截面圖；圖2A,2B,3A,3B,4及5為靜電夾頭之製造方法之橫截面示意圖；圖6為電源端子與基座之間的絕緣可靠度之評估結果表；圖7為靜電夾頭之參考例之橫截面示意圖；及圖8為位於圖7之靜電夾頭中之電源單元的放大橫截面圖。
今將參照附圖說明實施例。為便於瞭解，圖式中將放大特徵，並非以真實尺寸呈現。再者，為便於瞭解，橫截面圖可能以無影線之方式說明樹脂層。
今將參照圖1A至6說明靜電夾頭1之一實施例。
如同參考範例之靜電夾頭80，靜電夾頭1包含基座10、黏著層20、及藉由黏著層20而黏合於基座10之靜電夾頭(ESC)吸引板30、被合併(或稱結合，以下同)於ESC吸引板30中之吸引電極40、以及與吸引電 極40電性連接之連接器50。
基座10支撐ESC吸引板30，且包含基座板11、黏著層12、及加熱器板13。加熱器板13係藉由黏著層12而黏合於基座板11。
基座板11可由導電材料所形成，例如鋁、黏結碳化物(cemented carbide)、或金屬與陶磁材料之複合材料等之金屬材料。在一較佳實施例中，基座板11係由易於獲得及加工且具有良好導熱性之鋁或鋁合金所形成。基座板11具有其上形成著絕緣層之陽極化表面，且可具有例如約35-40 mm之厚度。
黏著層12主要係用以提升基座板11與加熱器板13之間的導熱性。在一實施例中，加熱器板13對被撐托於ESC吸引板30上之受吸引對象(例如矽晶圓)進行加熱。然而，當吾人藉由例如電漿而將受吸引對象快速地加熱時，熱量需要被釋放；再者，當受吸引對象正在接受加熱時，來自加熱器板13之熱量亦須被傳送至基座板11。因此，較佳者為黏著層12係由具有高導熱性之材料所形成，例如黏著層12可由矽酮樹脂(silicon resin)所形成，且可具有例如約0.5-2.0 mm之厚度。
加熱器板13包含金屬板14及黏合於金屬板14之下表面14A之加熱器15薄膜。當加熱器15被供予電壓時將產生熱量，其係透過黏著層20而將ESC吸引板30維持於一控制溫度下；加熱器板15係藉由黏著層12而黏合於基座板11。金屬板14係用作浸泡板，其可由例如鋁或鋁合金所形成，且可具有例如約1.5-1.8 mm之厚度。加熱器15可具有例如約0.1-0.5 mm之厚度。
加熱器15可例如藉由以下步驟而形成：在聚醯亞胺(polyimide) 樹脂上圖案化預定形狀之加熱器電極(金屬線)；以將加熱器電極夾擠於聚醯亞胺樹脂薄膜之間的方式形成另一聚醯亞胺樹脂薄膜；及接著熱硬化樹脂薄膜，以整合樹脂薄膜與加熱器電極。加熱器板13可由將加熱器15黏合於金屬板14上而形成，而加熱器電極可由導電材料例如Inconel®(英高鎳)所形成。Inconel®為一耐熱合金，其主成分為鎳(Ni)及約15%-23%的鉻(Cr)，且可更包含鐵(Fe)、鈷(Co)、或鉬(Mo)。此外，英高鎳具有良好之加工性能，容許熱加工及冷加工，且具有高抗蝕性。
黏著層20主要用於維持加熱器板13與ESC吸引板30之間的良好導熱性。黏著層20較佳可由高度導電材料形成，例如矽酮樹脂。黏著層20可形成於加熱器板13之上表面與ESC吸引板30之下表面之間，且可具有例如約0.05-0.2 mm之厚度。
ESC吸引板30具有用於以靜電方式支撐受吸引對象之吸引表面30A(圖1A之上表面)，其可由絕緣材料所形成，舉例而言，如鋁土、氮化鋁、及氮化矽等之陶瓷材料，或者如矽酮樹脂及聚醯亞胺之有機材料。在所列舉之實施例中，ESC吸引板30係由陶瓷材料所形成，例如容易取得及加工且具有相對高電漿耐性之鋁土或氮化鋁。ESC吸引板30更佳地可由具有高導熱性(150-250 W/(m-K))之氮化鋁所形成，氮化鋁降低了被支撐於ESC吸引板30上之受吸引對象之平面內溫度變化，因此較為人所偏好。ESC吸引板30可略小於被吸引至吸引表面30A之受吸引對象(例如直徑為300 mm)，此舉至少可避免吸引表面30A曝露於電漿。ESC吸引板30可具有例如約2-10 mm之厚度。
吸力電極40埋置於ESC吸引板30中，其可包含：形成於接近 ESC吸引板30之吸引表面30A之電極層41、電性連接至電極層41之第一配線層42、及電性連接至第一配線層42之第二配線層43。電極層41為以DC電壓供電以作為靜電吸引之薄膜靜電電極；第一配線層42及第二配線層43係用以將電極層41連接至ESC吸引板30下方之一膜層。由於ESC吸引板30係由陶瓷材料所形成，故電極層41、第一配線層42、及第二配線層43較佳為由鎢(W)、鉬(Mo)、或銅(Cu)所形成。所欲之ESC吸引板30可例如藉由在已層積化至一預定厚度之陶瓷綠薄板(ceramic green sheet)上施行圖案化電極層41、第一配線層42、及第二配線層43之厚膜加工，以及烘烤具有位於膜層中之陶瓷材料之整合層積層而形成。自ESC吸引板30之下表面至電極層41之下表面的厚度可為例如約1.8-9.4 mm，自電極層41之上表面至ESC吸引板30之吸引表面30A的厚度可為例如約0.2-0.6 mm。ESC吸引板30可包含複數個以高頻功率供電以控制電漿之RF電極層，RF電極層埋置於面對吸引表面30A之ESC吸引板30下表面或者ESC吸引板30之下方部分中。
現將說明連接器50，其連接吸引電極40與供應DC電壓至吸引電極40之DC電源。連接器50可稱為電源元件或插座。
貫孔11X沿基座板11及黏著層12之厚度方向延伸通過基座板11及黏著層12，貫孔13X則沿與貫孔11X對齊之厚度方向延伸通過加熱器15及加熱器板13之金屬板14。貫孔13X與貫孔11X相連通，且貫孔13X之開口徑小於貫孔11X。如圖1B所示，加熱器板13包含邊緣及貫孔13X壁面之一部分係作為突出部13A，由上方觀之，該突出部13A係自貫孔11X之邊緣向內突出。突出部13A及貫孔11X之壁面形成一步階。在例示實施 例中，基座10具有形成於基座板11與加熱器板13之間的步階，沿厚度方向延伸通過基座板11、黏著層12、加熱器15、及金屬板14之貫孔11X及13X，形成沿厚度方向延伸通過基座10之第一貫孔之範例。貫孔11X可為例如圓形，且在與貫孔13X連通之邊緣處具有約4-5 mm之直徑；貫孔13X可為例如圓形，且具有約例如2-3 mm之直徑。
絕緣體60黏合於加熱器板13。在一實施例中，絕緣體60係藉由黏著劑(未圖示)而黏合於加熱器板13之突出部13A。絕緣體60包含具有貫孔61X之基座61、延伸自基座61之上表面之第一管狀部62、及延伸自基座61之下表面之第二管狀部63，基座61、第一管狀部62、及第二管狀部63係一體成形。第一管狀部62與貫孔61X相連通，且包含直徑比貫孔61X更大之開口62X；第二管狀部63與貫孔61X相連通，且包含直徑比貫孔61X及開口62X更大之開口63X。第一管狀部62之外表面黏合至突出部13A之內表面，且基座61之上表面自第一管狀部62向外延伸之一部分黏合至突出部13A之下表面，絕緣體60之上表面(第一管狀部62之上表面)與加熱器板13之上表面(金屬板14之上表面)平齊。基座61可具有約1.7-1.9 mm之厚度；由上方觀之，貫孔61X可為例如圓形，且具有約例如1.2-1.5 mm之直徑；由上方觀之，開口62X可為例如圓形，且具有約例如1.6-1.8 mm之直徑；由上方觀之，開口63X可為例如圓形，且具有約例如2-3 mm之直徑。絕緣體60可由絕緣材料所形成，例如為一種塑膠材料之樹脂材料。
ESC吸引板30包含與加熱器板13之貫孔13X對齊之凹槽30X，凹槽30X容許第二配線層43之下表面至少部分曝露出來，其與貫孔13X 及11X相連通。例如，當絕緣體60黏合至加熱器板13時，凹槽即透過絕緣體60之開口62X及貫孔61X之開口63X而與基座板11之貫孔11X相連通。凹槽30之直徑比加熱器板13之貫孔13X小，但比第一管狀部62之開口62X大；且其足夠深以便容納絕緣體70(稍後說明)。在一實施例中，可依據施加於吸引電極40之DC電壓及形成於凹槽30X中之黏著層20之崩潰電壓特性，加以設定凹槽30X之深度，凹槽30X可具有例如約1.3-1.5 mm之深度。
管狀之絕緣體70位於基座61之上表面上，其係曝露自絕緣體60之第一管狀部62之開口62X。絕緣體70係沿厚度方向(向上)延伸通過開口62X(貫孔13X)，且亦沿厚度方向(向上)在凹槽30中延伸。絕緣體70之末端部係位於ESC吸引板30之凹槽30中，在例示實施例中，絕緣體70之末端部沿厚度方向延伸至凹槽30X之中間位置。絕緣體70可由任何絕緣材料形成，且可例如為一種塑膠材料之樹脂材料。
絕緣體70為管狀且具有沿著管子延伸之貫孔70X，貫孔70X與基座61之貫孔61X相連通。貫孔70X與貫孔61X具有實質上相等之直徑。在例示實施例中，絕緣體70係藉由黏著層20而黏合於至少ESC吸引板30，其中，黏著層20黏合加熱器板13及ESC吸引板30。
黏著層20形成於加熱器板13與ESC吸引板30之間及絕緣體60與絕緣體70之間。例如，黏著層20形成於絕緣體70之外表面與第一管狀部62之內表面之間。雖未圖示，但黏著層20亦形成於絕緣體70之下表面與基座61之上表面之間。在例示實施例中，黏著層20完全覆蓋凹槽30X之內表面及絕緣體70之末端部之上表面。黏著層20包含一敞開端(open end)，其與形成於絕緣體70之末端部之上表面中之敞開端一致。
貫孔11X、13X及凹槽30具有可容納連接器50之形狀。在例示實施例中，連接器50設置於貫孔11X、開口63X及絕緣體60之貫孔61X、絕緣體70之貫孔70X、及ESC吸引板30之凹槽中，連接器50可包含由絕緣材料所形成之管子51、位於管子51中並固定於管子51之支座(holder)52、位於管子51中並耦接至支座52之彈性元件53、及部分位於管子51中且耦接至彈性元件53之電源端子54。彈性元件53可為例如彈簧。
管子51包含螺紋基部51A，其與貫孔11X之下方部分一起固定於基座板11中，以便將管子51固定至基座板11。管子51之末端部位於絕緣體60之開口62X中，管子51圍繞支座52及彈性元件53，且部分圍繞電源端子54。管子51係用以隔絕自基座板11插入於管子51中之支座52及彈性元件53，管子51可由任何絕緣材料形成，且可例如為一種塑膠材料之樹脂材料。
支座52係利用例如黏著劑(未圖示)而固定於管子51，支座52容納並支撐電源線(未圖示)，電源線電性連接至靜電夾頭1外側之DC電源及電源端子54。彈性元件53位於支座52之末端部與電源端子54之基部端之間；電源端子54之末端部沿垂直方向自管子51向上突出，且與第二配線層43露出於凹槽30X之下表面相接觸，如此可容許第二配線層43透過電源端子54及電源等而電性連接至DC電源，並藉以電性連接電極層41及DC電源。彈性元件53有彈性地使電源端子54朝向第二配線層43突出，如此，電源端子54之末端部被擠壓抵住第二配線層43。儘管存在因各種不同元件之耦合連結所致之尺寸誤差，此結構容許電源端子54電性連接至第 二配線層43。
突出自管子51之電源端子54被絕緣體60及70與黏著層20圍繞；換言之，當電源端子54接觸第二配線層43時，絕緣體60及70與黏著層20係圍繞電源端子。在圖1B所例示之實施例中，絕緣體60(第二管狀部63)形成於貫孔11X中，以圍繞自管子51突出之電源端子54。形成於貫孔11X中之絕緣體60隔絕電源端子54及基座板11。在貫孔13X中，絕緣體60及70與黏著層20圍繞電源端子54，形成於貫孔13X中之絕緣體60及70與黏著層20係用以隔絕電源端子54及加熱器板13。尤其，貫孔13中之電源端子54及加熱器板13係藉由三絕緣體(絕緣體60與70及黏著層20)而彼此隔離。在凹槽30X中，形成絕緣體70及黏著層20，使其圍繞電源端子54，形成於凹槽30X中之絕緣體70及黏著層20係用以隔絕電源端子54與加熱器板13(金屬板14)。在凹槽30X中，電源端子54及加熱器板13係藉由兩絕緣體(絕緣體70及黏著層20)而彼此隔離。
靜電夾頭1經由連接器50(包含電源端子54)施加DC電壓至吸引電極40，俾使ESC吸引板30及受吸引對象產生相反電荷，此舉產生將受吸引對象支撐於ESC吸引板30之吸引表面30A上之靜電力(庫侖力)；增加施加至吸引電極40之電壓將增加靜電握持力。
現將說明靜電夾頭1之操作。
在靜電夾頭1中，ESC吸引板30包含：凹槽30X，曝露出與電極層41相連接之第二配線層43；絕緣體70，形成於凹槽30X中；及黏著層20，覆蓋凹槽30之整體內表面。此情形容許電性連接至第二配線層54之電源端子54之末端部由兩絕緣體所圍繞，亦即絕緣體70及黏著層20。 如此，此結構在電源端子54之末端部與加熱器板13(金屬板14)之間，提供了比在電源端子86A之末端部86B與基座81之間僅設置黏著層82之結構更厚之絕緣(參照圖8)，此舉提升了電源端子54與金屬板14之間的絕緣可靠度。電源端子54為插座之伸長的末端端子之一個範例。
現將簡要地說明靜電夾頭1之製造方法。
如圖2A所示，在黏著層12係設置於基座板11及加熱器板13之間的情況下，定位基座板11及加熱器板13，俾使基座板11之貫孔11X對齊加熱器板13之貫孔13X。接著，(熱)硬化黏著層12，以連同黏著層12而將基座板11與加熱器板13黏合在一起。如此則完成了包含基座板11及加熱器板13之基座10，貫孔11X係透過基座10而沿厚度方向延伸。
在圖2B所示之程序中，將具有塗佈著黏著劑(未圖示)之表面之絕緣體60，由下方插入於基座板11之貫孔11X中，直至由絕緣體60之基座61之上表面及第一管狀部62之外表面所形成之步階接觸加熱器板13之突出部13A為止。接著，硬化黏著劑，以連同黏著劑而將加熱器板13與絕緣體60黏合在一起。
在圖3A所示之程序中，將基座10及絕緣體60平坦化，俾使基座10之上表面(金屬板14)及絕緣體60之上表面(第一管狀部62)彼此平齊；尤其，基座10之上表面(金屬板14)及絕緣體60之上表面係透過研磨或拋光加以平坦化。研磨或拋光可包含例如碳化鎢車刀或鑽石車刀研磨、或者化學機械研磨(CMP)。
在圖3B所示之程序中，吾人係自加熱器板13之貫孔13X上方，將絕緣體70安裝至絕緣體60之第一管狀部62之開口62X內。絕緣體70 係位於絕緣體60之基座61露出於開口62X之上表面上；利用黏著層20，將已被設置成使凹槽30X對齊絕緣體70之貫孔70X之ESC吸引板30黏合至基座10，此舉將絕緣體70之末端部安排於ESC吸引板30之凹槽30X中。在此程序中，黏著層20形成於ESC吸引板30之下表面與金屬板14之上表面之間，且亦填塞凹槽30X。黏著層20更形成於絕緣體70之外表面與絕緣體60之第一管狀部62之內表面之間。換言之，ESC吸引板30被安裝於基座10上，俾使黏著層20形成於ESC吸引板30之下表面與凹槽30X中金屬板14之上表面之間、以及絕緣體70之外側與絕緣體60之內表面之間。形成黏著層20，以在基座10與ESC吸引板30之間具有一被控制的厚度。黏著層20將絕緣體70黏合至絕緣體60。
在圖4所示之程序中，自形成於圖3B之程序中之黏著層20移除過剩部分。例如，移除黏著層20形成於貫孔70X中之一部分、形成於貫孔70X上方之一部分、及覆蓋第二配線層43之下表面。此舉部分地曝露出第二配線層43之下表面，其在ESC吸引板30之凹槽30X中電性連接至電極層41。
在圖4所示之程序中，ESC吸引板30之上表面歷經研磨或拋光且變得平坦。研磨或拋光可為例如車刀研磨(tool bit grinding)或CMP。
在圖5所示之程序中，將包含支座52、彈性元件53、及電源端子54之電源單元55插入於管子51內，並藉由黏著劑(未圖示)而黏合至管子51。例如，將支座52藉由黏著劑而黏合至管子51，如此則完成了圖1所示之連接器50。將連接器50之基部51A緊固至貫孔11X，以使連接器50固定於基座10。彈性元件53施加彈力至電源端子54，俾使電源端子54 接觸第二配線層43。上述程序即形成圖1所示之靜電夾頭1。
貫孔11X為第三貫孔之一範例，貫孔13X為第四貫孔之一範例，而貫孔70X為第二貫孔之一範例；黏著層20為第一黏著層之一範例，而黏著層12為第二黏著層之一範例；絕緣體70為第一絕緣體之一範例，而絕緣體60為第二絕緣體之一範例。絕緣體70與黏著層20形成一雙層絕緣結構，其係圍繞凹槽30X中之電源端子54；絕緣體70、絕緣體60之第一管狀部62、及黏著層20之管狀部(黏合絕緣體70與第一管狀部62)則形成一個三層絕緣結構，其係圍繞貫孔13X中之電源端子54。
現將參照圖6說明在嚴格條件下於靜電夾頭1上連續進行實驗之結果。
為評估絕緣效能，製備樣品1-10。樣品1-5具有與圖1之靜電夾頭1相同之結構，各包含深度為1.3 mm之凹槽30X，可用以容納塑膠絕緣體70。在樣品1-5之每一者中，凹槽30X之內表面完全被由矽酮樹脂形成之黏著層20所覆蓋。樣品6-10係作為比較例，具有與圖8所示之參考例相同之靜電夾頭結構，且皆不具有圖1所示之凹槽30X或絕緣體70；設置於電源端子與基座之間之絕緣體僅有由矽酮樹脂形成之黏著層。
針對樣品1-10之各靜電夾頭，將DC電壓施加至電極；使DC電壓由0 V逐漸增加至10 kV，以檢查電源端子與基座之間是否發生放電。圖6顯示此結果。
對於具有與參考例相同結構之樣品6-10而言，在DC電壓達到10 kV之前，電源端子與基座之間即發生放電；對於具有如圖1所示結構之樣品1-5而言，即使施加10 kV之DC電壓至吸引電極40，電源端子54與 基座10之金屬板14之間並未發生放電。此結果顯示：位於相對深凹槽30X中之兩絕緣體，亦即絕緣體70及絕緣黏著層20，改善了電源端子54與金屬板14之間的絕緣可靠度。
以上實施例具有如下優點。
(1)ESC吸引板30包含凹槽30X，凹槽30X至少部分地露出於吸引電極40(尤其是連接至電極層41之第二配線層43)，絕緣體70位於凹槽30X內，凹槽30X之整體內表面由黏著層20加以覆蓋。在此結構中，於電源端子54電性連接至吸引電極40之情況下，電源端子54之末端部被兩絕緣體(亦即絕緣體70及黏著層20)所圍繞。此結構增加了電源端子54之末端部與加熱器板13(金屬板14)之間的絕緣厚度，並因此提升了電源端子54之末端部與加熱器板13(金屬板14)之間的絕緣可靠度。此結構亦降低或避免了電源端子54與基座10之金屬板14之間發生放電，並改善了靜電夾頭1之耐用性。
電源端子54之末端部與金屬板14係藉由矽酮樹脂黏著層20及絕緣體70而彼此絕緣，並非僅藉由黏著層20。因此，即使黏著層20中形成孔隙，絕緣體70仍可隔離電源端子54之末端部與金屬板14。
(2)凹槽30X之深度是根據施加至吸引電極40之DC電壓值以及形成於凹槽30X中之黏著層20之崩潰電壓特性加以設定。例如，當吾人將約10 kV之DC電壓施加至吸引電極40時，黏著層20(例如矽酮樹脂)之崩潰電壓特性為12 kV/mm。在此情況中，較佳者為凹槽30X具有0.8 mm以上(0.8＊12=9.6 kV)之深度；在本實施例中，凹槽30X具有1 mm以上(例如約1.3-1.5 mm)之深度。此舉可有效地減少或防止電源端子54 與金屬板14之間發生放電，即使當約10 kV之DC電壓施加至吸引電極40時亦然。
熟悉此項技藝者應明瞭：在不背離本發明之精神或範圍之情況下，本發明可以許多其他特別形式實施；尤其，本發明並不僅限於以下態樣。
儘管較佳者為凹槽30X之整體內表面皆被黏著層20所覆蓋，但凹槽30X之內表面可部分地被黏著層20所覆蓋。此變化容許兩絕緣體(亦即黏著層20及絕緣體70)將位於凹槽30X中之電源端子54與金屬板14彼此隔離，而此結構改善了電源端子54與金屬板14之間的絕緣可靠度。
可延伸絕緣體70之末端部，以接觸第二配線層43之下表面，如此可確保絕緣體70及黏著層20圍繞著電源端子54之整個末端部，且容許兩絕緣體-黏著層20及絕緣體70隔絕位於凹槽30X中之電源端子54與金屬板14。
在上述實施例中，可以省略金屬板14。
上述實施例中之加熱器15可包含用於整體ESC吸引板30之單一加熱器電極、或者與界定於ESC吸引板30中之複數個加熱器區域對應設置之複數個加熱器電極。當加熱器15包含用於個別區域之複數個加熱器電極時，可分開加熱ESC吸引板30之加熱器區域。
在上述實施例中，係將絕緣體70黏合至絕緣體60；或者，例如絕緣體60及70可一體成形，且可將整合之絕緣體設置於貫孔11X中。
在上述實施例中，彈性元件53施加彈力至連接器50之電源端子54，俾使電源端子54與第二配線層43相接觸，以電性連接至電源端子54 及第二配線層43。例如，可藉由焊錫或其類似者而將連接器50之電源端子電性連接至第二配線層43。
靜電夾頭1可為單極靜電夾頭或雙極靜電夾頭。
靜電夾頭1可為庫侖(Coulomb)靜電夾頭或Johnsen-Rahbek(JR)靜電夾頭。
本發明包含上述變化例其中二者以上之組合。
雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧靜電夾頭
10‧‧‧基座
11‧‧‧基座板
11X‧‧‧貫孔
12‧‧‧黏著層
13‧‧‧加熱器板
13X‧‧‧貫孔
14‧‧‧金屬板
14A‧‧‧金屬板之下表面
15‧‧‧加熱器
20‧‧‧黏著層
30‧‧‧靜電夾頭吸引板
30A‧‧‧吸引表面
30X‧‧‧凹槽
40‧‧‧吸引電極
41‧‧‧電極層
42‧‧‧第一配線層
43‧‧‧第二配線層
50‧‧‧連接器
51‧‧‧管子
51A‧‧‧螺紋基部
52‧‧‧支座
53‧‧‧彈性元件
54‧‧‧電源端子
60‧‧‧絕緣體
62X‧‧‧開口
70‧‧‧絕緣體
70X‧‧‧貫孔

Claims (12)

  1. 一種靜電夾頭，包含：基座，包含沿厚度方向延伸通過該基座之第一貫孔；靜電夾頭吸引板，黏合於該基座；吸引電極，合併於該靜電夾頭吸引板中，其中該吸引電極產生靜電，以利用該靜電夾頭而以靜電方式吸引受吸引對象；凹槽，對齊於該基座之該第一貫孔而形成於該靜電夾頭吸引板中，其中該凹槽部分地露出該吸引電極；黏著層，形成於該靜電夾頭吸引板與該基座之間，其中該黏著層覆蓋該基座之內表面；管狀絕緣體，位於該凹槽中且包含第二貫孔；及電源端子，位於該基座之該第一貫孔中及該管狀絕緣體之該第二貫孔中，且包含與露出於該凹槽之該吸引電極電性連接之末端部。
  2. 如請求項1之靜電夾頭，其中該黏著層覆蓋該凹槽之整個表面。
  3. 如請求項1或2之靜電夾頭，其中該絕緣體包含末端部，該末端部與露出於該凹槽之該吸引電極相接觸。
  4. 如請求項1或2之靜電夾頭，其中該凹槽具有深度，此深度是根據施加至該吸引電極之電壓值及該黏著層之崩潰電壓特性加以設定。
  5. 如請求項1或2之靜電夾頭，其中該黏著層為第一黏著層，該絕緣體為第一絕緣體，該基座包含基座板及加熱器板，該加熱器板藉由第二黏著層而黏合至該 基座板，該第一貫孔包含第三貫孔及第四貫孔，該第三貫孔沿一厚度方向延伸通過該基座板，該第四貫孔沿一厚度方向延伸通過該加熱器板並與該第三貫孔相連通，該靜電夾頭更包含第二絕緣體，其位於該電源端子與該加熱器板之間並黏合至該加熱器板，且該第一絕緣體黏合至該第二絕緣體。
  6. 如請求項5之靜電夾頭，其中該加熱器板包含金屬板及加熱器，該加熱器黏合至該金屬板之一表面，且該加熱器係藉由該第二黏著層而黏合至該基座板。
  7. 如請求項1或2之靜電夾頭，其中該吸引電極包含：配線層，部分地由該凹槽露出；及電極層，電性連接至該配線層，其中該電極層比該配線層更接近該靜電夾頭吸引板之吸引表面。
  8. 如請求項1之靜電夾頭，其中該管狀絕緣體及該黏著層形成雙層絕緣結構，該雙層絕緣結構圍繞著該凹槽中之該電源端子。
  9. 如請求項5之靜電夾頭，其中該第一絕緣體、該第二絕緣體、及該第一黏著層形成三層絕緣結構，該三層絕緣結構圍繞著該第四貫孔中之該電源端子。
  10. 如請求項9之靜電夾頭，其中該第一絕緣體及該第一黏著層形成雙層絕緣結構，該雙層絕緣結構圍繞著該凹槽中之該電源端子。
  11. 一種靜電夾頭，包含：靜電夾頭吸引板，包含吸引表面及與該吸引表面相對之非吸引表面；基座，包含黏合至該靜電夾頭吸引板之該非吸引表面之金屬板；吸引電極，位於該靜電夾頭吸引板中，且與該非吸引表面相隔一距離；插座，包含基部端及伸長的末端端子，該基部端固定至該基座，而該伸長的末端端子透過該基座及該靜電夾頭吸引板而與該吸引電極相接觸；雙層絕緣結構，圍繞該靜電夾頭吸引板中之該末端端子；三層絕緣結構，圍繞該基座之該金屬板中之該末端端子。
  12. 如請求項11之靜電夾頭，更包含黏合該靜電夾頭吸引板與該金屬板之絕緣黏著層，其中在該靜電夾頭吸引板中之該雙層絕緣結構，包含管狀絕緣體及該絕緣黏著層，該管狀絕緣元件被設置在形成於該靜電夾頭吸引板中之凹槽內，而該絕緣黏著層覆蓋該凹槽之內表面，且在該金屬板中之該三層絕緣結構，包含該管狀絕緣體、絕緣管狀部、及該絕緣黏著層之管狀部，該絕緣管狀部位於形成在該金屬板之貫孔中之該管狀絕緣體外側，該絕緣黏著層之管狀部供黏合該管狀絕緣體及該絕緣管狀部。
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