TW577861B - Electrostatic chuck - Google Patents

Description

577861 五、發明說明G) 持在ίί明係關於靜電失頭，特別有關於可適用於用以伴 持在1體裝置之晶圓之晶座的靜電夹頭。、用於用以保 目前，於半導體晶圓的運送、曝 與洗淨、餘刻、切割等微細加工所制 吸著而保持晶圓，而使用靜電夾頭斤代表的各製私中，為了 頭係ΐ:笛彳如園特開平8_55900號公報所記載者，此靜電夾 於兮* Φ /成的基材1中’並由直流電源6施加-定的電壓 =電極所產生的電場，而在基材i之主面“上吸的電[ 等被處理物7。第2圖係從第1圖所示的靜電夾ί 面圖。且於第2圖中，為了使說明明瞭，而 渴略描述被處理物7。 的間隙8比#由大於此故構·^的靜電夾頭係正電極2與負電極3間 ί Λ έ 個部分所發生的電場的大小不充 ::这成對於在電極間的間隙8附近的被處理物 刀不充份。 令 因此，Xe成被處理物7於前述電極間間 觸不充份，而從基材!的熱傳導不充份』 而不能均勻地加熱被處理物的問題。 ％ 更進#說，藉由正電極2與負電極3的埋設深度不 2正負極性不同所引起的吸著力差等的原因，而使被處 L邱7的對基材1上主面U的接觸程度，在正電極2所在 =分和負電極3所在的部分不同，而造成熱傳導偏差的 問 。

ΙΜ 第4頁 577861 五、發明說明（2) 被声ί 明之目的為提供一靜電夾頭，使基材能均勻吸著 被處理物，而均勾地施行該基材的加熱。 者 盘外伽i i月係I種靜電失頭’其包括··同心圓狀内側電極 形在基材中的金屬所構成；複數浮雕， 形：述基材的主面i;以及凸狀物，遍及前述基材之 由= f淨雕侧的主面的外周緣上的大體全體，而 側電極分別且有玉U 4 成’其中刚通内侧電極與外 和fr、f 八 或負相互不同的電位，同時以前述浮雕 :二凸狀物來支持被處理物，並使在前述基材 的面積的總和、在别述複數浮雕的上面 的巴试、: 月1 ;L 土材之主面上的前述外側電極所在 前之前述複數浮雕的上面的面積的總和以及在 形成二& ^面的外周緣上之前述外側電極所在的區域所 $成之别述凸狀物的上面的面積的總和相等。 第2圖第同ί發明靜電夾頭的一例的平面圖。第3圖係與 望q同冋f也頦不攸靜電夾頭上側所見的場合的外觀者。 '的笛场合亦與前述情形相同地省略描述被處理物。 側雷圖所示，本發明靜電夾頭係將内側電極12和外 電：，故H Ϊ同心圓⑻，並分別具有正或負相互不同的 ^於圓週方向為均句的電場，亦即吸著力。 t ±卜，在基材11的主面丨丨八上形成複數浮雕14，同時 凸狀物〗;A，的#外隹周一緣上形成由與浮雕14相同的材料所製的 中卢複矣— 步，使在内側電極12所在的區域17 (圖 虛線所表不的内側的區域）的浮雕14的上面14A的面積

第5頁 577861 ------—, 五、發明說明（3) 的總和、在外 外側的區域） 側電極13所在 合相等，並以 物，故前述電 理物的圓周方 靜電夾頭，因 此外，藉 量相等，進而 此’可防止因 的絕緣破壞。 另外，由 用於各電極間 再者，如 區域形成複數 區域重複而存 亦即由浮雕14 在的區域17外 積的總和。 側電極1 3所在 的浮雕1 4的上 的區域1 8的凸 此等浮雕14與 極所造成的吸 向。因此，前 而前述被處理 此而使被處理 互相抵消，所 與位於被處理 二區域18 (圖中虛線所表示的 :⑽的面積的總和以及在外 几=15的上面15a的面積的總 —大物1 5來支持前述被處理 =力係均勻地作用於前述被處 ，被處理物可被均勻地吸著於 物可被均勻地加熱。 物所帶有的正電荷量與負電荷 以被處理物成為不帶電。因 物的附近的構件的放電所造成 於對於施加電壓而成為中間電位，故亦使作 與被處理物的吸著力成為相等。 第3圖所#，本發明的「内側電極所在位置 洋雕上面面積總和」係與内側電極丨2所在的 在的複數浮雕14的上面14A的面積的總和， 的上面14A的面積的總和減去内側電極12所 的浮雕14的上面14C (圖中黑色部分）的面 同樣地’ 「外側電極所在位置區域形成複數浮雕面積 總和」係與外側電極1 3所在的區域1 8重複而存在的痛數、章 雕14上的14B的面積總和。 進一步說，如第3圖所示，「外側電極所在位置區域 形成凸狀物上面面積」係與外側電極1 3所在的區域丨8重複

577861 五、發明說明（4) 上H的士凸狀物15的上面15A面積，亦即，從凸狀物15的 ^面5A減去外侧電極13所在的 8的凸 15B (圖中網眼部分）的部分的部分的上面的面積的上面 外，於本發明中，如前的總 力壓在内侧電極與外侧電極而吸著被處理物情ΐΐΐ I处理物的帶電程度是施加電壓的3〇%以下的情況，亦 二！!如於前述内侧電極所在的區域所形成之複數浮雕的 、，面積的總和成為丨的場合，前述外侧電極所在的區 雷梅ΐ ΐ之複數浮雕的上面的面積的總和，及與前述外侧 電極所在的區域所形成的凸狀物的上面的面積的總和位於 〇· 7至1· 3的範圍。 、 以下，參照圖式，並詳細說明發明的實施型態。 第3圖係如前述地顯示本發明的靜電夾頭之一例的 面圖。

於第3圖中，使内側電極丨2所在的區域丨7和外側電極 1 3所在的區域1 8相等’亦即使内側電極丨2與外侧電極丨3的 面積相等，並使在基材1的主面丨A上的内側電極丨2所在的 區域17之浮雕14的密度比在基材1的主面1A上的外側電極 13所在的區域18之浮雕14的密度大。 藉由成為如此的構造，而使被處理物與靜電夾頭之接 觸在内側密切，故可使内側的熱傳導較大。因此，當在内 側電極1 2與外側電極丨3間施加高頻率電壓時，可防止前述 被處理物的外側因電漿熱輸入量而成為高溫。 但是，要達到本發明之目標，不一定採用如前述結

第7頁 577861 五、發明說明（5) 構，只要能達到本發明要件，其他不同結構亦可使用。 又在内侧電極1 2施加負電位，在外側電極丨3施加正電 位仁疋為了達到本發明之目的，内側電極1 2與外側電極 13亦可形成同心圓狀，因此在内侧電極12施加正電位，而 在外側電極1 3施加負電位亦可。 然而，如前述’藉由在内側電極12施加負電位， 外側電極1 3施加正電位，而佔平丄& 更強地吸附住被處ίϊ。而使電力線的密度增加’進而可 ，極間的間隙16的寬度並無特別限制，只要内侧電極 1 2可與外侧電極1 3電性絕緩 之寬度D為2-㈣米 緣但-般將電極配置成該間隙 Η的無特別限制，只要此等複數浮雕 旧工¢3 1 4Α興1 4β的面積的她. Τ ^ 3 ^ ^ Κ ^ ^ ^ .ΤΛ Λ ,^ ^ ^ ^ 此外，對於在基材U的主面^持二'理物即可。 的凸狀物1 5來說，亦可使用的外周邊緣所形成 面積滿足前述條件 U Μ形狀’只要該上面15A的 又複數浮雕14與凸狀物15的尺 可以依據該靜電夾頭之用 ^無特別限制’ 圓柱狀的浮雕和環狀的成凸^ 為5-5〇V米。而厚度d為卜8釐米是較佳的。又其高度較^ 而且，該複數浮雕14之數量

1 "、、特別限制，但為了達

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I ^明之目的，最好使支持被處理物時的壓力分散而均 二，保持’在同心圓狀之内側電極1 2所在的區域1 7中，以 母單位面積2-4/cm2的比例來形成，且最好在同心圓狀之 ，側電極13所佔區域18中，以每單位面積卜2/cm2的比例

“ 又在第3圖所示之構造的靜電夾頭中，藉由使在内侧 電極所在的區域17的複數浮雕14的上面14A的面積的總 和在外側電極所在的區域的複數浮雕1 4的上面1 4 B的面 積的總和以及在外側電極所在的區域的凸狀物丨5的上面 15A的面積的總和係於直徑2〇〇釐米的面内，成為 20-200cm2，而能強固地支持被處理物。 雖然複數浮雕1 4與凸狀物1 5需以相同材料製成，但該 材料並無特別限制，只要被處理物能均勻地被支持，則可 使用氮化鋁和氧化鋁等的材料。 複數浮雕14與凸狀物15是以鼓風（blast)加工或化 學氣相沈積（CVD)等來形成在基材η的主面11A上。

至於基材11，可使用氮化鋁和三氧化鋁等之用於靜電 夾頭之一般陶瓷材料。而内側電極1 2與外側電極1 3則可使 用鉬和鎢等之一般金屬電極材料。 基材11可以一般方法製成，例如，在將作為材料的陶 究粒子成形成既定形狀的形成體上，設置由前述金屬所構 成的内側電極1 2和外側電極丨3後，再度填充前述陶瓷粒子 於其上而成形，並燒結，藉以形成内側電極和外側電極埋 設的狀態。

577861 五、發明說明（7) 第4圖為本發明之靜電夾頭之其他例的平面圖。 於第4圖中，使内侧電極22所在的區域27比外側電極 2 3所在的區域2 8大，亦即，使該内侧電極2 2面積比外側電 極23面積大’而且使在基材11的主面iiA上的内側電極22 所在的區域27的浮雕24的密度與在基材η的主面ha上的 外侧電極23所在的區域28的浮雕24的密度相等。 藉由成為這樣的結構，而使被處理物與靜電夾頭的接 觸密度在内側及外側成為平均，因而從靜電夾頭傳入被處 理物的熱傳導能均一地進行，進而可均一地加熱被處理 物。 即使在此情形下，只要在内側電極所在的區域27的浮 的上面24A的面積的總和滿足本發明之要求， 成本發明之目的。 < 負、I ^在第4圖中’内側電極22與外側電極23分別施以 位並盔4主但只要該等電極配置成同心圓狀，則對於電 外側；】2“限制，""亦可在内側電極22施加正電位，並在 的理由，JL :加負電位。然而，基於與第3圖的場合同樣 正雷你 在内側電極施加負電位，而在外側電極施加

場人同樣於複數浮雕24與凸狀物25，亦可採用與第3圖 場：相同的相同’而其材料可藉由與第3圖 M 材枓而形成在基材21之主面21A上。 第3圖的場二電:么對基材中的埋設方法等亦可以與， 穷〇问樣地施行之。

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五圖係顯不在第3圖所示之靜電夾頭中，在 ^33的?分形成有内側電極用的内側電極端子39的場合。 而2、、Ϊ :將内侧電極39端子形成在基材31的電極部分， 避# ^詈- ：2類的電壓施加零件配置於中央附近，而可 f免裝置女衣日守的位置限制。又例如，以燈（lamp )來加 :靜電夾頭的場合，由於遮蔽光的零件減少，故成 效0 而即使外側電極3 3 要滿足前述本發明

如此’藉由形成内側電極端子3 9， 在其圓周方向中斷而不連接的情形，只 之要件，亦可達成本發明之目的。 關於包括可用於浮雕34等之材料及其形成方法 方面，y與第3圖所示的場合同樣地施行之。 、 一在=3- 5圖所不之靜電夾頭中，亦可通過形成於靜 夾頭的裏面的配/ (未圖示），而將背通氣體（backsih g 入至由浮雕1 4與凸狀物1 5和被處理物所形成的空 因此’提南從主面傳到被處理物之熱傳導性，而可 該被處理物能均勻被加熱。 該背通氣體可使用習知氦和氬等。

大致上’由於前述通道是形成於基材的中心部分， 此忒广，氣體是導入至前述空間之中心部分。 、^ #通氣體是在靜電夾頭將被處理物吸著後被導入， 並在導入背通氣體同時，開始加熱被處理物，而開始進 成膜製程。

第11頁 577861 五、發明說明（9) 因此’若構成靜電夹頭的基材的面積 通氣體到達由浮雕與凸狀物和被處理物所^為較大，則背 端所需時間較長。因此，基於此背通氣體=成之空間的末 在成膜開始後，即產生被處理物之溫度不均不均勻性，而 而於各種的膜特性也有所變動。 =勻的場合’進 於此場合，如第4圖所示，若使内側 外側電極的面積，也就是外側電極的 W 、面積大於 面積，而且使在外側電極所在之區内側電極的 複數浮雕之上面的面積的總和大於在内側面積的 由今、+、…邮七士 予雕的上面的面積的總和，則蕤 比來直接加熱位於前述空間之未端的被處理物‘ 均勻：二氣體的不均勻性，而可從開始成膜起 積ίίΐ ίίΐ 且因為滿足對於本發明之浮雕面 積心要^，故本發明之目的可有效達成。 产ΐ ϊ ΐ變化_電極與外側電極所在的區域的浮雕密 等，來增減在各電極所在身的上面的面積 的總和。 τ社的區域的複數浮雕的上面的面積 m 以下依據實施例來具體地說明 實施例 义巧 位2 ί貝k施例中’在如第3圖所示之内側電極施加正電 ί之侧電極施加負電位，而且製作兩電極的面積相 4之用於PVD之靜電夾頭。

第12頁 577861 五、發明說明（ίο) 如在本實施例所示，在將使用於基材丨丨的氮化鋁陶究 粉末成形成既定形狀而形成成形體後，在此成形體上配置 鉬製的金屬電極’且填充前述陶瓷粉末而再度成形，進而 形成埋設有金屬電極的成形體，接著將此成形體在氮氣中 燒結，藉以形成埋設有内侧電極1 2與外側電極1 3的直徑 200釐米之基材11。 於基材11上，藉由如發明之實施例所示的方法，將由 氮化鋁製成之直徑3釐米、高度2 〇微米的浮雕1 4，以3個 /cm2的比例形成於基材11的主面丨1A上的内側電極12所在 的區域1 7，同樣地，以1個/cm2的比例形成於外側電極i 3 所在的區域1 8。 此外，氮化鋁所形成之凸狀物1 5位於基材11主面11A 的外周邊緣，該凸狀物寬度為2釐米。 在此時之内側電極所在的區域丨7的浮雕丨4的上面1 4A 的面積的總和，以及在外側電極所在的區域丨8之浮雕丨4的 上面1 4B的面積總和與凸狀物丨5的上面丨5 a的面積的總和為 63 cm2。另外，内侧電極1 2與外側電極丨3之間的電極間的 間隙16的寬度D為4釐米。 於如此所形成的靜電夾頭，放置當作被處理物之直徑 2 0 0釐米之矽晶圓於前述浮雕丨4與凸狀物丨5之上，並分別 施加直流電壓在内側電極1 2與外側電極1 3而產生電場，進 而使則述石夕晶圓被吸著在本實施例的靜電夾頭。 接下來，在基材11與矽晶圓之間所形成之空間，由配 管（未圖示）導入由氬氣所構成的背通氣體，而均勻地填

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五、發明說明（11) 。二前述空間b經由加熱基材心將該石夕晶圓加熱至35〇 以熱電偶（Thermo Couple)測量此時之該石夕日曰 上的溫度分佈’而可知在全面之溫度的偏差係為sa35®〇^面 比較例 本比較例是製作埋設有如第1圖與第2圖所示 極的習知的靜電夾頭。 I電 使用與實施例相同之陶瓷材料與金屬電極材料， 實施例相同地形成埋設有直徑2〇〇釐米之正電極2與負而與 3之基材1，進而完成靜電夾頭。 、電極 /將與實施例相同之矽晶圓當作被處理物而放置於 靜電夾頭上’並經由端子4與5而從直流電源6分別施加^^ 流電壓在該靜電夾頭之電極2與負電極3而產生電場，進而 將4述碎晶圓吸者在本比較例的靜電夾頭上。 接下來，從配管（未圖示）將與實施例相同的背通氣 體填充至在基材與矽晶圓之空隙，並加熱基材1，藉以將 該矽晶圓加熱至與實施例相同的3 5 0 °c。 與實施例同樣地測量該矽晶圓的面上的溫度分佈，而 可知有350 t ± 1〇 °C的偏差存在。 以上，由實施例與比較例可知，本發明之靜電夾頭係 即使於電極間隙較大的場合，也可均勻地吸著被處理物， 而於加熱被處理物時，在被處理物的面内的溫度分佈的偏 差極小，進而可均勻加熱。

第14頁 577861 五、發明說明（12) 以上，雖然以發明的實施例來詳細說明本發明，但本 發明並不被限制於此實施例，而在不脫離本發明之範疇的 範圍内可做種種的變更和變形。 依據本發明之靜電夾頭，可極均勻地吸著被處理物， 因而可施行該被處理物之面内溫度分佈小的均勻加熱處 理。 圖式簡單說明 第1圖係顯示習知靜電夾頭剖面圖。 第2圖係顯示習知靜電夾頭平面圖。 _ 第3圖係顯示本發明之靜電夾•頭之一升平面圖。 第4圖係顯示本發明之靜電夾頭之其他例的平面圖。 第5圖係顯示本發明之靜電夾頭之又一其他例的平面 圖。 符號說明 1，11，21，31 〜基材； 1A， 11A，21A， 31A 〜基材主面； 2〜正電極； 3〜負電極； 4，5〜接頭；

6〜直流電源； 7〜被處理物； 8, 1 6, 26, 36〜電極間空間； 1 2，2 2，3 2〜内側電極； 1 3，2 3，3 3〜外側電極；

第15頁 577861 五、發明說明（13) 14A，24A，34A， 14B，24B，34B 〜浮雕上面； 1 4 C〜内側電極所在位置區域的上面； 15，25，35〜凸狀物； 15A，25A， 35A〜凸狀物上面； 1 5 B〜外側電極所在位置區域的凸狀物上面； 1 7， 1 7，3 7〜内側電極所在區域； 1 8，2 8，3 8〜外側電極所在區域； 3 9〜内側電極接頭； L， D〜電極間空間； d〜凸狀物寬度； r〜浮雕直徑。

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Claims (1)

1. 577861 修正本 曰 六、申請專利範1 __ 1· 一種靜電夾頭 同心圓狀内側電極盥外侧雷搞 士 構成； 從/、外惻冤極，由埋設在基材中的金屬所 稷數净雕，形成在前述基材的主面上；以及 而及前述基材之形成有前述複數浮雕侧的主 外周緣上的大體全體’…前述浮雕相同的材料所 η的ί:前Ϊ ί側電極與外側電極分別具有正或負相互不 二前述浮雕和前述凸狀物來支持被處理 物，且相對於在别述基材之主面上的前述内冑電極所在的 述複數浮雕的上面的面積的總和、在前述 前述外侧電極所在的區域所形成之前述複 積的總和以及在前述基材的主面的外周 緣上之刖述外側電極所在的區二 面的面積的總和為其0· 7〜1 · 3倍—。y 刖乂凸狀物的上 2·如申請專利範圍第1項所述之 ^ ^ ^ _ 述浮雕與凸狀物所形成之前述被處理物盥前述美材的主則 之空間，流通背通氣體。 巧〃月，】述基材的主面 3.如申請專利範圍第…項所述 刚述内側電極與前述外側電 二電災帛其中使 材的主面上的内侧電極所！述基 材的主=的外測電極所在的區在前述基 前述内側電極之面積比前述外側電^電夾頭，其中使 ㈣主面上的前述内側電極m在μ積大，且使在前 二一Μ---—I111電極所在的區域的浮雕密度與 7066-2755-PFl.ptc 第17頁 577861 -iS_881152〇〇 利範圍 在前述基材的主面上 度相等。 5 ·如申請專利範 述外側電極的面積比 基材的主面上的前述 積的前述複數浮雕的 面上的前述内側電極 複數浮雕的上面的面 6 ·如申請專利範 中前述内側電極具有 位。 7 ·如申請專利範 内側電極具有負電位 8 ·如申請專利範 内側電極具有負電位 的前述外測電極所在的區域的浮雕密 圍第2項所述之靜電夾頭，其中使前 刖述内側電極的面積小，且使在前述 外側電極所在的區域的每電極單位面 上面的面積的總如比在前述基材的主 所在的區域的每電極單位面積的前述 積的總和大。 圍第1、2或5項所述之靜電夾頭，其 負電位，而前述外側電極具有正電 圍第3項所述之靜電夾頭，其中前述 ，而前述外側電極具有正電位。 圍第4項所述之靜電夾頭，其中前述 ，而前述外側電極具有正電位。

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