TW202218037A - 靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種靜電夾盤，其包括複數個陶瓷基板，其各具有形成於一表面之周邊邊緣部分處的階梯，該等陶瓷基板係彼此相鄰地設置，使得該等階梯彼此面對；電極，其各嵌入於該複數個陶瓷基板之各者中；及填充部分，其填充藉由該等相鄰陶瓷基板之該等面對階梯所形成的溝槽部分。

Description

靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法
本發明係關於一種靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法。
在相關技藝中，使用具有靜電夾盤之基板固定裝置於例如蝕刻加工中固定晶圓。基板固定裝置係經由將由其中嵌有電極之陶瓷基板所組成之靜電夾盤結合至金屬之基底板所構成。一般而言，使用可撓性聚矽氧基黏著劑作為用於將靜電夾盤結合至基底板之黏著劑，以有利地維持導熱性及吸收基底板與靜電夾盤之間的熱膨脹差。
基板固定裝置可經由向嵌於靜電夾盤之陶瓷基板中之電極施加電壓及使用根據電壓所產生之靜電力來將晶圓吸附至靜電夾盤。當固定相對大尺度的晶圓或其類似物時，基板固定裝置可經由將由複數個陶瓷基板組成的靜電夾盤結合至基底板所構成。明確言之，例如，經由並排設置四個各具有250mm×250mm之尺寸的陶瓷基板及將陶瓷基板結合至基底板，構成具有500mm×500mm之靜電夾盤的基板固定裝置以吸附大尺度晶圓。 [引用清單] [專利文獻]
專利文獻1：JP-A-2003-051433 專利文獻2：JP-A-2017-050468 專利文獻3：JP-A-H07-335731
然而，當將由複數個陶瓷基板所組成之靜電夾盤結合至基底板時，黏著劑黏附於相鄰陶瓷基板之間，使得黏著劑之組分滲漏至陶瓷基板之表面。明確言之，當藉由基於聚矽氧樹脂之黏著劑(下文稱為「聚矽氧黏著劑」)將由複數個陶瓷基板組成之靜電夾盤結合至基底板時，亦將聚矽氧黏著劑引至相鄰陶瓷基板之間。當在此一狀態中使用基板固定裝置時，聚矽氧黏著劑中所含的聚矽氧油滲漏至陶瓷基板之作為吸附表面的表面，使得在相鄰陶瓷基板的邊界附近產生污點。結果，污點經轉移至吸附至靜電夾盤之吸附物件諸如晶圓，使得在一些情況中，吸附物件損壞。
因此，亦考慮使複數個間隔開的陶瓷基板結合於基底板上及移除相鄰陶瓷基板之間的黏著劑。然而，當設置複數個間隔開之陶瓷基板時，靜電夾盤之吸附表面的溫度不均勻，以致使整個吸附物件之溫度維持均勻的熱均衡效能受損。
本揭示之非限制性具體例的態樣係提供一種能夠防止吸附物件損壞而不會減損熱均衡效能的靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法。
根據本揭示之一態樣，提供一種靜電夾盤，其包括： 複數個陶瓷基板，其各具有形成於一表面之周邊邊緣部分處的階梯，該等陶瓷基板係彼此相鄰地設置，使得該等階梯彼此面對； 電極，其各嵌入於該複數個陶瓷基板之各者中；及 填充部分，其填充藉由該等相鄰陶瓷基板之該等面對階梯所形成的溝槽部分。
根據本揭示之靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法的一態樣，可防止吸附物件損壞而不減損熱均衡效能。
以下，將參照圖式詳細說明本揭示之靜電夾盤、基板固定裝置及基板固定裝置之製造方法的一具體例。注意，本發明不受限於該具體例。
圖1係顯示根據一具體例之基板固定裝置100之組態的透視圖。圖1中顯示的基板固定裝置100具有其中靜電夾盤120結合至基底板110的結構。
基底板110係諸如，比方說，鋁之金屬的方形元件。基底板110係用於固定靜電夾盤120的基底元件。基底板110係，例如，附著至半導體製造裝置，且導致基板固定裝置100作為經組態成固持晶圓的半導體固持裝置。
靜電夾盤120具有複數個(於圖1中，四個)並排排列的陶瓷基板，且經組態成利用靜電力來將諸如晶圓之吸附物件吸附至陶瓷基板之表面。靜電夾盤120係，例如，藉由聚矽氧黏著劑結合至基底板110。構成靜電夾盤120之複數個陶瓷基板係彼此相鄰地設置，且經由噴塗氧化鋁(鋁氧)而於相鄰陶瓷基板之邊界處形成經噴塗部分。
圖2係顯示沿圖1之I-I線之截面的示意圖。如圖2所示，基板固定裝置100係經由透過黏著劑層130將靜電夾盤120結合至基底板110所構成。
基底板110係具有約20至50mm之厚度的金屬元件，於其中形成作為冷卻水之流動路徑的冷卻水通道111。基底板110係經組態成藉由自基板固定裝置100之外部引入至冷卻水通道111中之冷卻水來冷卻靜電夾盤120。靜電夾盤120經冷卻，使得吸附至靜電夾盤120之吸附物件諸如晶圓經冷卻。
注意基底板110可具有作為冷卻氣體之流動路徑的冷卻氣體通道，來替代冷卻水通道111。舉例來說，基底板110可具有諸如冷卻水及冷卻氣體之冷卻劑通過的冷卻劑通道。
此外，基底板110可與經組態成藉由熱產生電極加熱靜電夾盤120的加熱器整合。藉此，基底板110可藉由自加熱器加熱及自冷卻劑通道冷卻來控制靜電夾盤120之溫度且可將吸附至靜電夾盤120之吸附物件加熱至期望溫度。
靜電夾盤120具有複數個陶瓷基板包括陶瓷基板121a及121b、及經噴塗部分123。在陶瓷基板121a及121b之各者中，各嵌入電極122a及122b。
陶瓷基板121a及121b各經由燒製例如使用氧化鋁製備之生坯片材形成。此時，經由堆疊及燒製生坯片材及電極122a及122b，形成其中嵌有電極122a及122b之陶瓷基板121a及121b。陶瓷基板121a及121b各者之厚度係例如約3至7mm，及較佳4至5mm。
陶瓷基板121a及121b係彼此相鄰地結合至基底板110。明確言之，陶瓷基板121a及121b之下表面係藉由黏著劑層130結合至基底板110之上表面。陶瓷基板121a及121b各者之上表面的周邊邊緣部分經形成有階梯，且陶瓷基板121a及121b之階梯彼此面對以於陶瓷基板121a及121b之邊界部分處形成溝槽部分。於溝槽部分中，形成經噴塗部分123。
電極122a及122b各嵌於陶瓷基板121a及121b各者中，且當施加電壓時產生靜電力，藉此將吸附物件吸附至陶瓷基板121a及121b之上表面。陶瓷基板121a及121b之電極122a及122b係具有相同極性的單一電極。藉此例如可吸附絕緣基板諸如玻璃基板。然而，相鄰陶瓷基板121a及121b之電極122a及122b亦可經組態為具有不同極性的偶極電極。
經噴塗部分123係經由將例如氧化鋁(鋁氧)噴塗至藉由陶瓷基板121a及121b之上表面之周邊邊緣部分之面對階梯形成的溝槽部分中來形成。經噴塗部分123亦可經由噴塗例如氧化釔(釔氧)替代鋁氧來形成。在陶瓷基板121a及121b係由除鋁氧外之氧化物或氮化物形成的情況中，經噴塗部分123亦可經由噴塗與陶瓷基板121a及121b之材料相同的氧化物或氮化物來形成。
由於其中形成經噴塗部分123之溝槽部分具有其中距陶瓷基板121a及121b之上表面之深度係0.2至1mm及寬度係1至2mm的截面形狀，因此經噴塗部分123亦具有其中厚度係0.2至1mm及寬度係1至2mm的截面形狀。由於電極122a及122b之側端係定位於與陶瓷基板121a及121b之側表面間隔1至2mm的內側上，因此如自上方觀看，經噴塗部分123與電極122a及122b不相互重疊。由於電極122a及122b之上表面係定位在與陶瓷基板121a及121b之上表面間隔0.6至1.5mm的深度處，因此如自側面觀看，經噴塗部分123與電極122a及122b不相互重疊。
經噴塗部分123密封陶瓷基板121a及121b之相鄰側表面的上部，藉此防止黏著劑組分自黏著劑層130滲漏至陶瓷基板121a及121b之上表面。明確言之，經噴塗部分123防止黏著劑組分滲漏至靜電夾盤120之吸附表面，藉此防止吸附於吸附表面上之吸附物件損壞。
黏著劑層130係基於聚矽氧樹脂之黏著劑(聚矽氧黏著劑)之層，且將靜電夾盤120之下表面結合至基底板110之上表面。明確言之，黏著劑層130將包括陶瓷基板121a及121b之複數個陶瓷基板的下表面結合至基底板110之上表面。形成黏著劑層130之聚矽氧黏著劑亦附著至相鄰陶瓷基板121a及121b之相面對的側表面。然而，由於經噴塗部分123係形成於相鄰陶瓷基板121a及121b之相面對的側表面之上，因此黏著劑組分不會自附著至陶瓷基板121a及121b之相面對側表面的黏著劑滲漏至陶瓷基板121a及121b之上表面。
接著，參照圖3中顯示的流程圖說明如前所述經組態之基板固定裝置100的製造方法。
首先，製備構成靜電夾盤120的複數個陶瓷基板121(步驟S101)。明確言之，製備複數個其中主材料係氧化鋁的生坯片材，並在生坯片材的一表面上形成電極122。電極122亦可經由例如將金屬糊劑網印於生坯片材之表面上來形成。然後，堆疊複數個生坯片材並燒結以製得陶瓷基板121。
陶瓷基板121具有形成於其中之電極122之層，例如圖4所示。陶瓷基板121之厚度係例如約3至7mm，及較佳4至5mm。電極122係形成於例如距陶瓷基板121之上表面0.8至1.7mm之深度處。在稍後將作說明的拋光過程中，由於陶瓷基板121之上表面與經噴塗部分123一起拋光，因此圖4中顯示之電極122係形成於與基板固定裝置100完成時之電極122相比距陶瓷基板121之上表面更深的位置處。此外，電極122之側端係設置於例如距陶瓷基板121之側表面1至2mm之內側上。
當製備複數個(例如，四個)陶瓷基板121時，於陶瓷基板121各者之一表面的周邊邊緣部分處形成階梯(步驟S102)。明確言之，例如圖5所示，自上方及側面觀看，陶瓷基板121之上表面的一側經形成有階梯125，其具有不與電極122重疊之尺寸。明確言之，階梯125之深度係例如0.4至1.2mm，及階梯125之底表面的寬度係例如0.5至1mm。階梯125係形成於陶瓷基板121之側表面之上，其在陶瓷基板121結合至基底板110時毗鄰另一陶瓷基板121。因此，例如，當陶瓷基板121之兩個側表面毗鄰其他陶瓷基板121時，階梯125各形成於兩個側表面之上。
各具有階梯125之複數個陶瓷基板121藉由聚矽氧黏著劑結合至基底板110(步驟S103)。明確言之，例如圖6所示，陶瓷基板121a及121b並排排列地藉由聚矽氧黏著劑結合於基底板110之上表面上。用來結合之聚矽氧黏著劑形成基底板110與陶瓷基板121a及121b之間的黏著劑層130。
相鄰陶瓷基板121a及121b係經設置成使形成於其上表面之周邊邊緣部分處的階梯125彼此面對，並結合至基底板110，及溝槽部分126係藉由陶瓷基板121a及121b之面對階梯125形成。明確言之，在複數個陶瓷基板121結合至基底板110的狀態中，溝槽部分126形成於相鄰陶瓷基板121之周邊部分處。由於溝槽部分係由面對階梯125形成，因此其深度係例如0.4至1.2mm(其與階梯125相同)，及底表面之寬度係階梯125的兩倍大，例如，1至2mm。
當複數個陶瓷基板121結合至基底板110時，將自黏著劑層130洩漏至溝槽部分126之底表面的聚矽氧黏著劑移除(步驟S104)。明確言之，當陶瓷基板121結合至基底板110時，一些聚矽氧黏著劑附著至陶瓷基板121之側表面並藉由相鄰陶瓷基板121之側表面施壓，使得其洩漏至溝槽部分126之底表面。將洩漏至溝槽部分126之底表面的聚矽氧黏著劑移除。同時，亦將自陶瓷基板121之下表面洩漏至基底板110之上表面之外部周邊部分的聚矽氧黏著劑移除。
然後，進行將熔融鋁氧粒子噴塗至溝槽部分126中的鋁氧噴塗(步驟S105)。明確言之，將經熔融及軟化的鋁氧粒子噴塗至溝槽部分126中並冷卻及固化，使得形成如圖7中顯示的經噴塗部分123。經噴塗部分123在陶瓷基板121a及121b之上表面附近密封相鄰陶瓷基板121a及121b的邊界部分。因此，經噴塗部分123防止附著至陶瓷基板121a及121b之側表面之聚矽氧黏著劑的組分滲漏至陶瓷基板121a及121b之上表面。
注意，所噴塗之材料不限於鋁氧。例如，當噴塗釔氧以形成經噴塗部分123時，可改良經噴塗部分123的電漿抗性。明確言之，在使用基板固定裝置100來電漿蝕刻晶圓的情況中，例如，使陶瓷基板121及經噴塗部分123暴露至電漿。當經噴塗部分123係經由噴塗釔氧來形成時，可抑制由電漿引起之經噴塗部分123的腐蝕。此外，在陶瓷基板121係由除鋁氧外之氧化物或氮化物形成的情況中，經噴塗部分123亦可經由噴塗與陶瓷基板121之材料相同的氧化物或氮化物來形成。以此方式，可降低陶瓷基板121與經噴塗部分123之間的溫度差，並抑制具有陶瓷基板121及經噴塗部分123之靜電夾盤120之熱均衡效能的降低。
於進行鋁氧噴塗後，將經噴塗部分123之表面與陶瓷基板121之上表面一起拋光(步驟S106)。明確言之，例如圖8所示，拋光距陶瓷基板121a及121b之上表面具有，例如，0.2mm之厚度的部分P，使得經噴塗部分123之上表面與陶瓷基板121a及121b之上表面齊平。明確言之，複數個陶瓷基板121之上表面與經噴塗部分123之上表面彼此齊平，使得靜電夾盤120之吸附表面成為連續平坦表面。由於經噴塗部分123之上部係與陶瓷基板121之上部一起拋光，因此於拋光後之經噴塗部分123的厚度成為例如0.2至1mm。
然後，視需要，進行壓花加工，或將溝槽形成於靜電夾盤120之吸附表面(即陶瓷基板121及經噴塗部分123之上表面)上，以致完成具有靜電夾盤120之基板固定裝置100。由於基板固定裝置100具有其中並排排列複數個陶瓷基板121的靜電夾盤120，因此基板固定裝置可吸附及固定相對大尺度的吸附物件。此外，經噴塗部分123係形成於複數個陶瓷基板121之邊界處，以致將陶瓷基板121結合至基底板110之聚矽氧黏著劑的組分不會滲漏至靜電夾盤120之吸附表面。結果，防止於靜電夾盤120之吸附表面上產生污點，以致可防止吸附物件損壞。
此外，由於經噴塗部分123係形成於構成靜電夾盤120之複數個陶瓷基板的邊界處，因此可使靜電夾盤120之吸附表面的溫度變均勻，以致可防止熱均衡效能降低。明確言之，當將具有藉由鋁氧噴塗形成之經噴塗部分123之基板固定裝置100置於60℃之熱板上時，陶瓷基板121及經噴塗部分123之溫度變化的明確實例顯示於圖9中。
如圖9所示，於將基板固定裝置100裝置於60℃之熱板上之後，各經過時間之陶瓷基板121與經噴塗部分123之間的溫度差係在0.1至0.4℃之範圍內。明確言之，構成靜電夾盤120之陶瓷基板121與經噴塗部分123之間的溫度差小，且吸附表面之溫度均勻。因此，可均衡地加熱吸附於吸附表面上之吸附物件，以致可抑制熱均衡效能降低。
如前所述，根據本具體例，針對其中形成並排排列之複數個陶瓷基板之靜電夾盤，經由將鋁氧噴塗至相鄰陶瓷基板之邊界而形成經噴塗部分。因此，於靜電夾盤之吸附表面上之相鄰陶瓷基板的邊界經密封，以致當藉由聚矽氧黏著劑將靜電夾盤結合至基底板時，聚矽氧黏著劑之組分不會滲漏至靜電夾盤之吸附表面且可防止吸附物件損壞。此外，由於陶瓷基板及經噴塗部分構成靜電夾盤之吸附表面，因此吸附表面的溫度變得均勻，以致可抑制熱均衡效能的降低。換言之，可防止吸附物件損壞而不會降低熱均衡效能。
在以上具體例中，經噴塗部分123係形成於相鄰陶瓷基板121之邊界處。然而，替代噴塗，陶瓷基板121之邊界亦可藉由PVD(物理氣相沉積)或樹脂填充來填充。明確言之，相鄰陶瓷基板121之邊界可藉由PVD經例如氧化釔填充或可經填充環氧樹脂。以此方式，藉由噴塗、PVD或樹脂填充於相鄰陶瓷基板121之邊界處形成經填充部分，以致聚矽氧黏著劑之組分不會滲漏至靜電夾盤120之吸附表面，且因此，可防止吸附物件損壞。
此外，在具體例中，並排設置方形陶瓷基板121，以致構成具有方形吸附表面的靜電夾盤120。然而，靜電夾盤120之形狀不限於此。明確言之，可並排設置扇形陶瓷基板以構成具有圓形吸附表面的靜電夾盤。此外，在此情況中，對應於各陶瓷基板之扇形形狀之半徑的周邊邊緣部分經形成有階梯，且藉由相鄰陶瓷基板之面對階梯形成的溝槽部分可藉由例如鋁氧噴塗而經形成有經噴塗部分。
100:基板固定裝置 110:基底板 111:冷卻水通道 120:靜電夾盤 121:陶瓷基板 121a:陶瓷基板 121b:陶瓷基板 122:電極 122a:電極 122b:電極 123:經噴塗部分 125:階梯 126:溝槽部分 130:黏著劑層 P:部分
圖1係顯示根據一具體例之基板固定裝置之組態的透視圖。 圖2係顯示根據具體例之基板固定裝置之截面的示意圖。 圖3係顯示根據具體例之基板固定裝置之製造方法的流程圖。 圖4顯示陶瓷基板之一實例。 圖5顯示階梯形成過程之一實例。 圖6顯示結合過程之一實例。 圖7顯示鋁氧噴塗過程之一實例。 圖8顯示拋光過程之一實例。 圖9顯示靜電夾盤之溫度變化的一實例。
110:基底板
111:冷卻水通道
120:靜電夾盤
121a:陶瓷基板
121b:陶瓷基板
122a:電極
122b:電極
123:經噴塗部分
130:黏著劑層

Claims (9)

  1. 一種靜電夾盤，其包括： 複數個陶瓷基板，其各具有形成於一表面之周邊邊緣部分處的階梯，該等陶瓷基板係彼此相鄰地設置，使得該等階梯彼此面對； 電極，其各嵌入於該複數個陶瓷基板之各者中；及 填充部分，其填充藉由該等相鄰陶瓷基板之該等面對階梯所形成的溝槽部分。
  2. 如請求項1之靜電夾盤，其中，該填充部分係藉由將氧化物或氮化物噴塗至該溝槽部分中來形成。
  3. 如請求項1之靜電夾盤，其中，該複數個陶瓷基板各係由氧化鋁所形成的陶瓷基板；及 其中該填充部分係經由噴塗氧化鋁來形成。
  4. 如請求項1之靜電夾盤，其中，該填充部分係經由噴塗氧化釔來形成。
  5. 如請求項1至4中任一項之靜電夾盤，其中，該填充部分自上方及側面觀看係形成在不與該等電極重疊的位置處。
  6. 一種基板固定裝置，其包括： 基底板； 複數個陶瓷基板，其各具有形成於一表面之周邊邊緣部分處的階梯，該等陶瓷基板係彼此相鄰地設置於該基底板上而使得該等階梯彼此面對，且係藉由使用黏著劑結合至該基底板； 電極，其各嵌入於該複數個陶瓷基板之各者中；及 填充部分，其填充藉由該等相鄰陶瓷基板之該等面對階梯所形成的溝槽部分。
  7. 一種基板固定裝置之製造方法，該製造方法包括： 於基底板上並排設置複數個陶瓷基板，其各具有形成於一表面之周邊邊緣部分處之階梯及嵌入於其中之電極，使得該等階梯彼此面對；及 填充藉由該等相鄰陶瓷基板之該等面對階梯所形成的溝槽部分。
  8. 如請求項7之製造方法，其中，該填充包括將氧化物或氮化物噴塗至該溝槽部分中。
  9. 如請求項8之製造方法，其進一步包括： 拋光經由該噴塗所形成之經噴塗部分之表面及該複數個陶瓷基板之各者的一表面。
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