TW201842622A - 基板夾具及基板固定裝置 - Google Patents

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Abstract

一種基板夾具包括：一單極吸盤主體，其包括一絕緣板及一嵌入該絕緣板中之電極；一托盤，其放置在該吸盤主體上，具有一上表面，在該上表面中形成有複數個凹部，以便容納複數個基板於其中，並且其係由一具有等於或小於該絕緣板之體積電阻率的體積電阻率之絕緣體所形成；以及一氧化釔層，其形成於該托盤之上表面上。

Description

基板夾具及基板固定裝置
本發明係有關於一種基板夾具及一種基板固定裝置。
藉由對絕緣基板或半導體基板實施像乾式蝕刻、CVD(化學氣相沉積)之類的各種製程來製造像LED(發光二極體)之半導體裝置。在這些製程中，在使用用以在腔室中固定複數個基板之基板固定裝置的同時，處理所述複數個基板。
作為基板固定裝置之實例，已知使用靜電吸盤(electrostatic chuck)之基板固定裝置。靜電吸盤具有以靜電力固定基板及冷卻基板之功能。藉由冷卻，蝕刻速率及薄膜形成速率在基板表面中變得均勻，以致於可以抑制自基板切割而成之每個半導體裝置的電氣特性之變化。
專利文件1：JP-A-2013-45989
專利文件2：JP-A-2016-9715
專利文件3：JP-A-2013-201432
專利文件4：JP-A-2013-187477
專利文件5：JP-A-2013-161839
然而，從抑制製造成本的角度來看，使用靜電吸盤之 基板夾具還有改進的空間。
本發明之示例性具體例提供可以抑制製造成本之一種基板夾具及一種基板固定裝置。
依據本發明之一示例性具體例的基板夾具包括：一單極吸盤主體，其包括一絕緣板及一嵌入該絕緣板中之電極；一托盤，其放置在該吸盤主體上，具有一上表面，在該上表面中形成有複數個凹部，以便容納複數個基板於其中，並且其係由一具有等於或小於該絕緣板之體積電阻率的體積電阻率之絕緣體所形成；以及一氧化釔層，其形成於該托盤之上表面上。
依據一態樣，因為該基板容納於該托盤之凹部中，所以即使當改變該基板之形狀及尺寸時，沒有必要重新製備該絕緣板，以致於可以抑制該基板夾具之製造成本。
並且，因為該托盤之體積電阻率等於或小於該絕緣板之體積電阻率，所以可以增加該基板往該托盤之吸附力。
再者，該氧化釔層形成於該托盤之上表面上，以致於可以保護該托盤不受電漿氣體影響，並且藉以延長該托盤之使用期限。
1‧‧‧半導體製造設備
2‧‧‧腔室
2a‧‧‧排氣口
3‧‧‧基板固定裝置
4‧‧‧底板
4a‧‧‧流動路徑
4b‧‧‧第一氣孔
5‧‧‧基板夾具
6‧‧‧吸盤主體
7‧‧‧托盤
7a‧‧‧開口
7b‧‧‧台階面
7c‧‧‧有底的凹部
7d‧‧‧外周面
7e‧‧‧上表面
7f‧‧‧凹槽
7g‧‧‧底面
7h‧‧‧第三氣孔
7k‧‧‧下表面
7m‧‧‧側面
7x‧‧‧平坦部分
8‧‧‧上電極
9‧‧‧高頻電源
9‧‧‧聚焦環
10‧‧‧絕緣板
10a‧‧‧第二氣孔
10b‧‧‧凸部
10c‧‧‧絕緣板之上表面
10d‧‧‧分支流動路徑
10x‧‧‧平坦部分
10y‧‧‧凹面及凸面
11‧‧‧第一薄膜狀電極
12‧‧‧第二薄膜狀電極
13‧‧‧孔
15‧‧‧升降頂針
18‧‧‧輸送機器手
20‧‧‧基板固定裝置
21‧‧‧基板夾具
30‧‧‧基板固定裝置
32‧‧‧薄膜狀電極
33‧‧‧吸盤主體
35‧‧‧直流電源
36‧‧‧氧化釔層
41‧‧‧下板
41a‧‧‧上表面
42‧‧‧上板
42a‧‧‧開口
45‧‧‧銷
46‧‧‧缺口部分
C‧‧‧氦氣
D‧‧‧橫向
f1‧‧‧靜電力
f2‧‧‧靜電力
G‧‧‧蝕刻氣體
OF‧‧‧定向平面
R‧‧‧空間
S‧‧‧基板
圖1係用於研究之半導體製造設備的剖面圖。
圖2係用於研究之基板固定裝置的剖面圖(其中第一個)。
圖3係在升起升降頂針(lift pins)時基板固定裝置之剖面圖。
圖4A係與圖2之實例相關的絕緣板之頂視圖，以及圖4B係與圖2之實例相關的托盤之頂視圖。
圖5係用於研究之基板固定裝置的剖面圖(其中第二個)。
圖6A係與圖5之實例相關的絕緣板之頂視圖，以及圖6B係與圖5之實例相關的托盤之頂視圖。
圖7係用以說明托盤往吸盤主體之吸附力的研究方法之剖面圖。
圖8係用以說明托盤往吸盤主體之吸附力的研究結果之視圖。
圖9係用以說明基板往托盤之吸附力的研究方法之剖面圖。
圖10係用以說明基板往托盤之吸附力的研究結果之視圖。
圖11係依據第一示例性具體例之基板固定裝置的剖面圖。
圖12係在升起升降頂針時依據第一示例性具體例之基板固定裝置的剖面圖。
圖13係依據第一示例性具體例之吸盤主體的頂視圖。
圖14係依據第一示例性具體例之托盤的頂視圖。
圖15係依據第一示例性具體例之托盤的底視圖。
圖16係用以說明在第一示例性具體例中托盤往吸盤主體之吸附力的研究方法之剖面圖。
圖17係用以說明在第一示例性具體例中基板往托盤之吸附力的研究方法之剖面圖。
圖18描述在第一示例性具體例中托盤往吸盤主體之吸附力的研究結果及基板往托盤之吸附力的研究結果。
圖19係用以以圖像說明在第一示例性具體例中吸附力增加之 原因的剖面圖。
圖20係依據第二示例性具體例之托盤的剖面圖。
圖21係依據第三示例性具體例之托盤的剖面圖。
圖22係在第三示例性具體例中從下板卸下上板時之剖面圖。
圖23係依據第三示例性具體例之下板的頂視圖。
圖24係依據第三示例性具體例之上板的頂視圖。
圖25係在第三示例性具體例中將上板安裝至下板時之頂視圖。
圖26係依據第四示例性具體例之托盤的頂視圖。
在描述本發明之示例性具體例之前，描述本發明者之研究內容。
圖1係用於研究之半導體製造設備的剖面圖。
半導體製造設備1係例如電漿蝕刻設備，並且包括腔室2及容納於其中之基板固定裝置3。
基板固定裝置3用以固定在腔室2中之複數個基板S。在此實例中，基板固定裝置包括底板4及固定於其上之基板夾具5。
底板4係配置成亦充當下電極之導電板。在此實例中，鋁板用作為底板4，並且高頻電源9連接至底板4。
基板夾具5包括吸盤主體6及配置成藉由靜電力來固定複數個基板S之托盤7，並且基板S分別容納於在托盤7內所形成之複數個開口7a中。
沒有特別限制基板S之材料。像藍寶石基板之絕緣基板或像矽晶圓之半導體基板可以用作為基板S。並且，用於SAW(表 面聲波)裝置之LN(鈮酸鋰)基板可以用作為基板S。
再者，上電極8設置成在腔室2之上部處面向基板固定裝置3。上電極8配置成亦充當用以供應蝕刻氣體G至腔室2中之噴氣頭(shower head)。
並且，排氣口2a設置在腔室2之下部，以及蝕刻氣體G從排氣口2a排出。
當實際使用時，在使腔室2減壓的同時保持上電極8處於接地電位的狀態下，將高頻電力供應至底板4，以便由蝕刻氣體G產生電漿，並且因而對基板S進行乾式蝕刻。
圖2係基板固定裝置3之剖面圖。
如圖2所示，底板4具有可讓冷卻水通過進行循環之流動路徑4a及可讓將從下方供應之冷卻用之氦氣C進入之第一氣孔4b。
使冷卻水能夠在流動路徑4a中循環，以便冷卻在其上所設置之吸盤主體6及托盤7。
並且，吸盤主體6包括像氧化鋁之陶瓷絕緣板10及嵌入絕緣板10中之第一及第二薄膜狀電極11、12。
絕緣板10藉由矽樹脂黏著劑固定至底板4。
當施加正電壓至第一電極11及施加負電壓至第二電極12時，靜電力從個別電極作用在基板S上，以便將基板S吸附至吸盤主體6。配置成以此方式將具有不同極性之電壓施加至個別電極的靜電吸盤亦稱為雙極靜電吸盤。
再者，絕緣板10具有配置成連接至第一氣孔4b之第二氣孔10a。從第一氣孔4b供應之氦氣C通過第二氣孔10a且被噴 灑至基板S之背面，以便冷卻基板S。
並且，如虛線圓圈所示，絕緣板10之表面藉由噴砂加工來提供微小的凹面及凸面10y。來自第二氣孔10a之氦氣C通過凹面及凸面10y之間隙，並且擴散在基板S之整個背面上，藉以均勻地冷卻基板S。
因此，可以抑制在蝕刻時基板S之表面的溫度之變動，並且防止基板表面之蝕刻速率的變動，蝕刻速率之變動係因溫度之變動所造成的。
並且，絕緣板10之上表面10c具有對應於每個基板S之凸部10b，並且托盤7之開口7a與凸部10b係相配的。
絕緣板10之外周面安裝有由氧化鋁所製成的聚焦環(focus ring)9，以便防止從電漿氣體產生朝向導電底板4之電弧。
再者，底板4及絕緣板10個別形成有孔13，並且升降頂針15被插入孔13中，以便可自由地垂直移動。
圖3係在升起升降頂針15時基板固定裝置3之剖面圖。
如圖3所示，當升起升降頂針15時，托盤7被升降頂針15從下方抬起。
此時，每個基板S由開口7a之台階面7b來支撐而與托盤7一起被抬起。因此，在絕緣板10與托盤7之間獲得可以讓輸送機器手18進入之空間R，以便輸送機器手18可以集體地一起輸送複數個基板S與托盤7。
圖4A係絕緣板10之頂視圖，以及圖4B係托盤7之頂視圖。
如圖4A所示，絕緣板10之每個凸部10b具有對應於基板S之定向平面OF的平坦部分10x。
再者，如圖4B所示，托盤7之開口7a具有對應於基板S之定向平面OF的平坦部分7x。
當實際使用時，基板S之定向平面OF與每個平坦部分7x、10x相配，以便在定向平面OF朝一預定方向之情況下對基板S進行乾式蝕刻。
依據圖3所示之基板固定裝置3，因為可以藉由托盤7集體地輸送複數個基板S，所以可以改善半導體裝置之製造程序的生產量。
然而，當如圖4A所示，提供對應於基板S之定向平面OF的平坦部分10x給凸部10b時，如果改變定向平面OF之形狀或基板S之直徑，則必需重新製備絕緣板10。因為取決於預期的半導體裝置之類型，可能改變定向平面OF之形狀或基板S之直徑，所以因重新製備而增加基板固定裝置3之製造成本，並且亦增加半導體裝置之成本。
特別地，為了形成具有凸部10b之絕緣板10，必需藉由機器處理對絕緣板10之除了凸部10b以外的表面進行長時間的加工，以致於形成凸部10b之成本增加了。基於這樣的原因，從成本的角度來看，較佳的是，避免針對每個類型的半導體裝置製造絕緣板10。
為了避免上述問題，本發明者研究下面的基板固定裝置。
圖5係用於研究之基板固定裝置20的剖面圖。
同時，在圖5中，與圖1至4B之那些元件相同的元件以相同元件符號來表示，並且省略其敘述。
如圖5所示，在本實例中，絕緣板10之上表面10c配置成平坦表面，並且絕緣板10不具有圖2所示之凸部10b。
並且，托盤7具有複數個有底的凹部7c，以及複數個基板S分別容納於凹部7c中。
依據此結構，從個別電極分別施加靜電力至托盤7及基板S，以便藉由靜電力將托盤7吸附至絕緣板10及將基板S吸附至托盤7。
再者，因為藉由從第二氣孔10a供應之氦氣C自下方冷卻托盤7，所以可以經由托盤7冷卻基板S。
圖6A係與圖5之實例相關的絕緣板10之頂視圖，以及圖6B係與所述實例相關之托盤7的頂視圖。
如圖6A所示，絕緣板10之上表面10c係平坦表面，並且使第二氣孔10a及孔13暴露於平坦表面。
再者，如圖6B所示，托盤7之凹部7c具有對應於基板S之定向平面OF的平坦部分7x。定向平面OF與平坦部分7x相配，以便可以在定向平面OF朝向一預定方向之情況下對基板S進行乾式蝕刻。
依據基板固定裝置20，與圖2之實例相反，絕緣板10不具有與基板S之形狀一致的凸部10b，並且絕緣板10之上表面10c配置成平坦表面。
因此，即使當改變基板S之直徑或定向平面OF時，可以根據所述變更僅重新製備托盤7。並且，因為不需要重新製備 絕緣板10，所以可以降低絕緣板10之製造成本。
然而，如下面研究結果所述，取決於托盤7與絕緣板10之材料的組合，將基板S吸附至托盤7之吸附力非常弱，以致於吸附力不能耐受實際使用。
圖7係用以說明吸附力之研究方法的剖面圖。
如圖7所示，在所述研究中，托盤7之兩個表面配置成平坦表面。
再者，在從施加電壓至個別電極11、12算起的10秒後，用張力計朝橫向D拉引托盤7，並且將托盤7開始朝橫向D移動之力設定為托盤7往吸盤主體6之吸附力。
同時，吸盤主體6及托盤7之直徑皆為8英寸。
並且，絕緣板10採用具有1×1012Ωcm之體積電阻率的氧化鋁。同時，氧化鋁之體積電阻率可以藉由將鈦或鉻加入氧化鋁及調整其濃度來控制。
圖8顯示吸附力之研究結果。
在這個研究中，當同時改變對個別電極所施加之施加電壓時，測量吸附力。
在圖8中，水平軸表示施加電壓，而垂直軸表示吸附力。同時，在水平軸上帶+符號之施加電壓表示對第一電極11施加之正電壓，而帶-符號之施加電壓表示對第二電極12施加之負電壓。再者，不帶符號之電壓表示個別電極11、12之間的電壓。
並且，在這個研究中，藉由將鈦添加至氧化鋁(氧化鋁為托盤7之材料)作為雜質及調整鈦的濃度來製造具有1×1011Ωcm、1×1012Ωcm及1×1017Ωcm之體積電阻率的三種類型之 托盤7。
如圖8所示，依據相同施加電壓之比較，可以看出，當托盤7之體積電阻率為1×1011Ωcm(最低的)時，吸附力係最強的，並且吸附力隨著托盤7之體積電阻率的增加而變弱。
根據經驗，2kgf或更高的吸附力可以耐受實際使用。然而，依據圖8之結果，可以看出，當施加電壓設定為4000V時，甚至具有1×1017Ωcm之體積電阻率的陶瓷托盤7可以獲得約2kgf的吸附力。
從結果可以看出，關於托盤7往吸盤主體6之吸附力，可以獲得能耐受實際使用之數值。
然後，本發明者研究基板S往托盤7之吸附力。
圖9係用以說明基板S之吸附力的研究方法之剖面圖。
同時，在圖9中，與圖7之那些元件相同的元件以相同元件符號來表示，並且省略其敘述。
如圖9所示，在這個研究中，將作為基板S之具有4英寸直徑的矽晶圓放置在用於圖7之研究的托盤7上。
接著，在從施加電壓至個別電極算起的10秒後，用張力計朝橫向D拉引基板S，並且將基板S開始朝橫向D移動之力設定為基板S往托盤7之吸附力。
像圖7之研究一樣，吸盤主體6及托盤7之直徑皆為8英寸，並且採用具有1×1012Ωcm之體積電阻率的氧化鋁作為絕緣板10之材料。
再者，採用可藉由鈦來調整體積電阻率之氧化鋁作為 托盤7之材料。像圖8一樣，藉由調整鈦的濃度來製造具有1×1011Ωcm、1×1012Ωcm及1×1017Ωcm之體積電阻率的三種類型之托盤7，並且研究基板S往每個托盤7之吸附力。
圖10顯示吸附力之研究結果。
同時，像圖8一樣，圖10之水平軸表示施加至個別電極的施加電壓。
並且，在圖10中，為了比較亦顯示圖8之個別曲線。
如圖10所示，當托盤7之體積電阻率分別為1×1012Ωcm及1×1017Ωcm時，即使增加施加電壓，基板S之吸附力非常弱。並且，當托盤7之體積電阻率為1×1011Ωcm時，即使增加施加電壓至6000V，托盤7之吸附力係低的，例如，約0.54kgf。這樣的吸附力無法耐受實際使用。
根據結果，在將托盤7放置雙極吸盤主體6上及將基板S吸附至托盤7之結構中，像圖5之實例一樣，可清楚看出，基板S之吸附力係非常低的。
像這樣，當吸附力係弱的時，使托盤7與基板S之間的黏著性下降，以致於很難以托盤7均勻地冷卻基板S。結果，基板S之表面發生溫度差，以致於蝕刻速率在基板之表面中亦是不均勻的。
同時，為了增加基板S往托盤7之吸附力，可以考慮藉由使托盤7變薄來縮短每個電極11、12與基板S之間的距離。然而，因為托盤7直接暴露於電漿氣體，所以其受到嚴重侵蝕。因此，當使托盤7變薄時，會縮短托盤7的使用期限。
在下面，描述能降低基板固定裝置之成本而不會降低 吸附力及縮短使用期限之每個示例性具體例。
(第一示例性具體例)
圖11係依據第一示例性具體例之基板固定裝置的剖面圖。
同時，在圖11中，與圖1至6B之那些元件相同的元件以相同元件符號來表示，並且省略其敘述。
使用基板固定裝置30來固定例如在圖1之腔室2中的基板S，並且基板固定裝置30包括底板4及固定在其上的基板夾具21。要使用基板固定裝置30的製程沒有特別限制。例如，基板固定裝置30可以使用於像乾式蝕刻、CVD等的製程中。
如上所述，底板4係配置成亦充當下電極之導電板。在第一示例性具體例中，使用具有約20mm至40mm之厚度的鋁板作為底板。
同時，基板夾具21包括吸盤主體33及放置在其上之托盤7。
吸盤主體33係JR(Johnsen-Rahbek)型靜電吸盤，其配置成以靜電力來吸附托盤7及基板S，並且吸盤主體33包括絕緣板10及嵌入絕緣板中之薄膜狀電極32。
絕緣板10之材料沒有特別限制。在第一示例性具體例中，採用具有1×1012Ωcm之體積電阻率的氧化鋁。如上所述，氧化鋁之體積電阻率可以藉由調整被添加至氧化鋁之鈦的雜質濃度來控制。
同時，當雜質濃度太高時，氧化鋁很可能因包含像氟及氯之鹵素的蝕刻氣體而受到侵蝕。因此，為了抑制侵蝕，較佳的 是，藉由盡可能地將雜質濃度調低來增加氧化鋁之體積電阻率。
並且，絕緣板10藉由例如矽樹脂黏著劑固定至底板4。
再者，電極32係像鎢膜之高熔點金屬薄膜，並且配置成在只施加直流電源35之正電壓至電極32時，產生靜電力。像這樣，配置成藉由只施加直流電源35之個別電極的電壓至電極32來產生靜電力之靜電吸盤亦稱為單極靜電吸盤。
絕緣板10之製造方法也沒有特別限制。例如，可以藉由堆疊、加熱及燒結複數個綠色氧化鋁片，製造具有3mm至5mm之厚度的絕緣板10。同時，當事先在複數個綠色片中之一上形成鎢膜之圖案時，如上面所述，可以獲得具有鎢電極32嵌入其中之絕緣板10。
並且，絕緣板10具有可讓用於冷卻之氦氣C流過的第二氣孔10a。氣孔10a係藉由例如雷射加工來形成，以穿過絕緣板10。
同時，氣孔10a具有在絕緣板10之通路上的一深度處朝橫向分支的分支流動路徑10d。分支流動路徑10d可以藉由在綠色氧化鋁片之一部分處形成對應於分支流動路徑10d之形狀的凹槽來形成。
同時，托盤7係用以集體地輸送複數個基板S之具有約0.5mm至3.0mm的厚度之絕緣板，並且在其上表面7e中形成對應於基板S之凹部7c。
凹部7c可以藉由例如機器處理及噴砂形成有約0.1mm至1.5mm之深度。
並且，凹部7c藉由雷射加工形成有第三氣孔7h，其 配置成連接至絕緣板10之第二氣孔10a。第三氣孔7h配置成將從第二氣孔10a供應之用於冷卻的氦氣C直接噴射至基板S之背面，以便可以冷卻基板S。
同時，將托盤7之下表面放置成與絕緣板10之上表面接觸。
再者，托盤7之下表面形成有凹槽7f，其配置成連接至複數個第三氣孔7h。因此，氦氣C通過凹槽7f，並且從複數個第三氣孔7h之每一者均均地與基板S之背面相撞，以致於可以抑制基板S之表面的溫度變化。
特別地，在第一示例性具體例中，如虛線圓圈所示，絕緣板10之表面藉由噴砂加工來提供微小的凹面及凸面10y。凹面及凸面10y用以使氦氣C之流動一致。因此，氦氣C均勻地分配至複數個第三氣孔7h之每一者，以致於可以進一步使與基板S之背面相撞的氦氣C量一致。
並且，可以採用絕緣陶瓷作為托盤7之材料。陶瓷則可以用氧化鋁來舉例說明。在第一示例性具體例中，托盤7由添加有鈦作為雜質之氧化鋁所形成，並且藉由增加鈦的濃度，將托盤7之體積電阻率設定為絕緣板10之體積電阻率或更低。
同時，作為雜質，可以將鉻添加至托盤7，以取代鈦。
以此方式，將托盤7之體積電阻率設定為等於或低於絕緣板10之體積電阻率，以致於如稍後所述，可以增加基板S往托盤7之吸附力。
相較於具有更高純度之氧化鋁，添加有高濃度雜質之氧化鋁更有可能在電漿氣體中受到侵蝕。
因此，在第一示例性具體例中，為了保護托盤7不受電漿氣體影響，托盤7之上表面7e藉由熱噴塗(thermal spraying)形成有具有約50μm至500μm之厚度的諸如氧化釔(Y2O3)的氧化釔層36。
相較於由添加有鈦或鉻之氧化鋁所形成的托盤7，氧化釔很難在包含像氟及氯之鹵素的電漿氣體中受到侵蝕。基於此原因，可以藉由氧化釔層36防止托盤7在電漿氣體中受到侵蝕，以致於可以延長托盤7之使用期限。
特別地，在第一示例性具體例中，氧化釔層36只形成於上表面7e上。因此，可以減少在托盤7之凹部7c中及外周面7d上形成氧化釔層36的勞力，以致於可以簡化托盤7之製造程序。
同時，為了只在上表面7e上形成氧化釔層36，較佳的是，在用諸如聚醯亞胺樹脂之類的光罩材料覆蓋托盤7之凹部7c的內部及外周面7d之情況下，將氧化釔熱噴塗至托盤7。
並且，可以形成高純度氧化鋁膜來取代氧化釔層36，高純度氧化鋁膜很難受到包含諸如氟及氯之鹵素的電漿氣體侵蝕。
圖12係在升起升降頂針15時基板固定裝置30之剖面圖。
如圖12所示，升起升降頂針15，以致於從下方抬起托盤7。因此，在吸盤主體33與托盤7之間獲得可以讓輸送機器手18進入之空間R，以便輸送機器手18可以集體地一起輸送複數個基板S與托盤7。
圖13係依據第一示例性具體例之吸盤主體33的頂視 圖。
如圖13所示，絕緣板10從上方觀看係大致圓形，並且其直徑係例如12英寸。
絕緣板10之上表面10c係平坦表面，並且第二氣孔10a及孔13暴露於上表面10c。
並且，如從上方觀看，電極32係尚未被分割成複數個部分之單一薄膜。
圖14係依據第一示例性具體例之托盤7的頂視圖。
如圖14所示，除了凹部7c以外，在托盤7之上表面的整個表面上形成氧化釔層36。
再者，每個凹部7c具有對應於基板S之定向平面OF的平坦部分7x，並且基板S容納於每個凹部7c中，以致於定向平面OF與平坦部分7x相配。
托盤7之形狀及尺寸沒有特別限制。在第一示例性具體例中，像絕緣板10一樣，托盤7係大致圓形的且具有12英寸之直徑。每個基板S之直徑係4英寸，並且凹部7c之直徑相應地為大約4英寸。依據這個配置，可以藉由一個托盤7集體地輸送七個基板S。
圖15係托盤7之底視圖。
如圖15所示，托盤7之下表面7k形成有凹槽7f。凹槽7f具有對應於每個基板S之大致環形，並且配置成連接對應於每個基板S之第三氣孔7h。
本發明者研究第一示例性具體例之托盤7往吸盤主體33的吸附力及基板S往托盤7的吸附力。
圖16係用以說明托盤7往吸盤主體33之吸附力的研究方法之剖面圖。
在這個研究中，托盤7具有兩個平坦表面。
並且，在從直流電源35施加正電壓至電極32算起的10秒後，用張力計朝橫向D拉引托盤7，並且將托盤7開始朝橫向D移動之力設定為托盤7往吸盤主體33之吸附力。
同時，吸盤主體33及托盤7之直徑皆為8英寸。
再者，使用添加有鈦之氧化鋁作為吸盤主體33之絕緣板10，並且，藉由調整鈦之濃度，將絕緣板10之體積電阻率設定為1×1012Ωcm。
圖17係用以說明基板S往托盤7之吸附力的研究方法之剖面圖。
如圖17所示，在這個研究中，將作為基板S之具有4英寸直徑的矽晶圓放置在圖16之托盤7上。
像圖16一樣，在從直流電源35施加正電壓至電極32算起的10秒後，用張力計朝橫向D拉引基板S，並且將基板S開始朝橫向D移動之力設定為基板S往托盤7之吸附力。
圖18顯示吸附力之研究結果。
在圖18中，水平軸表示從直流電源35施加至電極32之正電壓，而垂直軸表示吸附力。
在這個研究中，藉由將鈦添加至氧化鋁(氧化鋁為托盤7之材料)作為雜質及調整鈦的濃度來製造具有1×1011Ωcm、1×1012Ωcm及1×1017Ωcm之體積電阻率的三種類型之托盤7。
如圖18所示，關於托盤7往吸盤主體33之吸附力， 可以看出，在托盤7之1×1011Ωcm、1×1012Ωcm及1×1017Ωcm的體積電阻率之所有情況下，藉由增加施加電壓，獲得能夠耐受實際使用之2kgf或更大的數值。
同時，關於基板S往托盤7之吸附力，當托盤7具有大於絕緣板10之體積電阻率的1×1017Ωcm之體積電阻率時，甚至藉由增加施加電壓，無法獲得能夠耐受實際使用之2kgf或更大的吸附力。
然而，在托盤7具有分別等於或小於絕緣板10之體積電阻率的1×1011Ωcm及1×1012Ωcm之體積電阻率的情況下，可以看出，甚至在約1000V之施加電壓的情況下，可獲得2kgf或更大的吸附力。
從上述結果，可以清楚看出，當意欲增加基板S往托盤7之吸附力至能夠耐受實際使用的數值時，將單極靜電吸盤之托盤7的體積電阻率設定為絕緣板10之體積電阻率或更低係有效的。
圖19係用以以圖像說明吸附力增加之原因的剖面圖。
如圖19所示，當從直流電源35施加正電壓至電極32時，在絕緣板10中發生介電極化，以致於在絕緣板10之上表面10c中感應正電荷。
相應地，在托盤7中發生介電極化，以致於在托盤7之下表面7k及上表面7e中分別感應負電荷及正電荷。由於在上表面7e中所感應的正電荷，在基板S中亦發生介電極化，以致於在基板S之背面中產生負電荷。
結果，藉由絕緣板10與托盤7之間所產生的靜電力 f1，將托盤7吸附至絕緣板10，並且藉由托盤7與基板S之間所產生的靜電力f2，將基板S吸附至托盤7。
本發明者考慮到，當適當地降低托盤7之體積電阻率時，托盤7很可能被極化且在上表面7e中感應之正電荷的數量增加了。因此，認為靜電力f2變得更大，因而增加基板S往托盤7之吸附力。
依據第一示例性具體例，當單極靜電吸盤之托盤7的體積電阻率設定為絕緣板10之體積電阻率或更低時，可以用足夠的吸附力將基板S吸附至托盤7。
從而，因為不需要將基板S直接吸附至絕緣板10，所以不需要像圖2一樣提供具有用於吸附基板S之凸部10b的絕緣板10。因此，當改變基板S之定向平面OF的形狀或基板S之直徑時，可以只重新製備與新的基板S一致之托盤7，因而不需要重新製備絕緣板10。結果，可以在沒有減少托盤7往絕緣板10之吸附力的情況下，降低基板夾具21(參考圖11)及基板固定裝置30之成本。
並且，增加基板S往托盤7之吸附力，以致於基板S很難因從第三氣孔7h(參考圖11)供應之氦氣C的壓力而與托盤7分離。結果，可以藉由氦氣C均勻地冷卻基板S，同時將基板S牢固地吸附至托盤7。並且，可以抑制基板表面之蝕刻速率的變化，所述蝕刻速率的變化係因基板S之表面的溫度變化所造成的。
再者，因為不需要提供具有特殊結構之托盤7來增加基板S之吸附力，所以托盤7可以由諸如氧化鋁之絕緣體所形成，以致於亦可以抑制托盤7之製造成本。
因為可以藉由在托盤7之上表面7e上所形成的氧化釔層36保護托盤7不受電漿氣體影響，所以可以延長托盤7之使用期限。
再者，當因常時間使用而造成氧化釔層36蝕刻及變薄時，可以再一次形成氧化釔層36，因而不需要更換托盤7。因此，可以節省托盤7之操作成本。
(第二示例性具體例)
在第二示例性具體例中，相較於第一示例性具體例，擴大所要形成之氧化釔層36的範圍。
圖20係依據第二示例性具體例之托盤7的剖面圖。
在圖20中，與第一示例性具體例相同之元件以與第一示例性具體例相同之元件符號來表示，並且省略其敘述。
如圖20所示，在第二示例性具體例中，不僅在托盤7之上表面7e上，而且在托盤7之外周面7d及凹部7c之側面7m上形成氧化釔層36。並且，在凹部7c之底面7g的一部分(這個部分在基板S之周圍)上形成氧化釔層36。
因此，相較於第一示例性具體例，擴大被氧化釔層36所覆蓋之托盤7的表面，以致於可以在比第一示例性具體例還廣的範圍內保護托盤7不受電漿氣體影響。
(第三示例性具體例)
在第三示例性具體例中，描述可以比第一示例性具體例更容易製造的托盤。
圖21係依據第三示例性具體例之托盤7的剖面圖。
在圖21中，與第一示例性具體例及第二示例性具體 例相同之元件以與第一及第二示例性具體例相同之元件符號來表示，並且省略其敘述。
如圖21所示，第三示例性具體例之托盤7包括下板41及上板42。
下板41及上板42皆是添加有鈦作為雜質之氧化鋁板，並且像第一示例性具體例一樣，藉由增加鈦的濃度，將其每個體積電阻率設定為絕緣板10(參考圖11)之體積電阻率或更低。
並且，上板42可以可拆卸地安裝至下板41之上表面41a，並且具有複數個開口42a。藉由開口42a及上表面41a來定出凹部7c的界線。
再者，當例如改變基板S之直徑時，可以只重新製備與新的基板S一致之上板42，因而不需要重新製備下板41。結果，相較於要重新製備整個托盤7之配置，可以節省與重新製備相關的成本。
圖22係從下板41卸下上板42時之剖面圖。
因為主要是上板42暴露於電漿氣體，所以在第三示例性具體例中，只在上板42上形成用於保護托盤7不受電漿氣體影響之氧化釔層36，並且下板41沒有形成有氧化釔層36。
圖23係下板41之頂視圖。
如圖23所示，下板41係大致圓形的，並且設置用於與上板42之位置調整的銷45，使其豎立在下板之邊緣部分上。
並且，使用以供應冷卻基板S之背面的氦氣C之複數個第三氣孔7h暴露於下板41之上表面41a。
圖24係上板42之頂視圖。
如圖24所示，像下板41一樣，上板42亦係大致圓形的且在其邊緣部分處具有缺口部分46。
圖25係將上板42安裝至下板41時之頂視圖。
如圖25所示，在第三示例性具體例中，銷45與缺口部分46相配，以致於可對下板41及上板42進行位置調整。因此，下板41之第三氣孔7h沒有被上板42覆蓋，並且第三氣孔7h可以暴露於開口42a。
(第四示例性具體例)
在第一至第三示例性具體例中，可以用托盤7輸送之基板S的數目為七個。然而，基板S之數目並非侷限於此。
圖26係依據第四示例性具體例之托盤7的頂視圖。
在圖26中，與第一至第三示例性具體例相同之元件以與第一至第三示例性具體例相同之元件符號來表示，並且省略其敘述。
如從上方觀看，第四示例性具體例之托盤7係具有約12英寸直徑之大致圓形形狀，並且配置成容納三個具有6英寸直徑之基板S。
像第一至第三示例性具體例一樣，在托盤7之表面上形成氧化釔層36，以便保護托盤7不受蝕刻氣體影響。

Claims (6)

  1. 一種基板夾具，其包括：一單極吸盤主體，其包括一絕緣板及一嵌入該絕緣板中之電極；一托盤，其放置在該吸盤主體上，具有一上表面，在該上表面中形成有複數個凹部，以便容納複數個基板於其中，並且其係由一具有等於或小於該絕緣板之體積電阻率的體積電阻率之絕緣體所形成；以及一氧化釔層，其形成於該托盤之上表面上。
  2. 如請求項1之基板夾具，其中，該托盤之凹部形成有一通孔，一將被供應至該基板之背面的冷卻氣體將通過該通孔。
  3. 如請求項2之基板夾具，其中，該通孔係設置有複數個，並且該托盤之下表面形成有一配置成連接該複數個通孔之凹槽。
  4. 如請求項1之基板夾具，其中，該托盤包括：一下板；以及一上板，其配置成可拆卸地安裝至該下板之上表面且具有對應於該複數個凹部之開口，以及其中，藉由該上板之複數個開口及該下板之上表面定出該複數個凹部之每一者的界線。
  5. 如請求項1之基板夾具，其中，該托盤僅由該絕緣體所形成。
  6. 一種基板固定裝置，其包括：一導電底板；一單極吸盤主體，其包括一固定在該底板上之絕緣板及一嵌入該絕緣板中之電極；一托盤，其放置在該吸盤主體上，具有一上表面，在該上表面中 形成有複數個凹部，以便容納複數個基板於其中，並且其係由一具有等於或小於該絕緣板之體積電阻率的體積電阻率之絕緣體所形成；以及一氧化釔層，其形成於該托盤之上表面上。
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