TWI809283B - 靜電夾盤及基板固定裝置 - Google Patents

靜電夾盤及基板固定裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI809283B
TWI809283B TW109120697A TW109120697A TWI809283B TW I809283 B TWI809283 B TW I809283B TW 109120697 A TW109120697 A TW 109120697A TW 109120697 A TW109120697 A TW 109120697A TW I809283 B TWI809283 B TW I809283B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
dielectric layer
electrostatic
electrostatic chuck
electrode
relative permittivity
Prior art date
Application number
TW109120697A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202105593A (zh
Inventor
堀内道夫
津野将弥
Original Assignee
日商新光電氣工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商新光電氣工業股份有限公司 filed Critical 日商新光電氣工業股份有限公司
Publication of TW202105593A publication Critical patent/TW202105593A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI809283B publication Critical patent/TWI809283B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H01J2237/3345—Problems associated with etching anisotropy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

一種靜電夾盤，其包括至少一導體層；靜電電極；及其中嵌入該靜電電極的基體，該基體具有其上裝置該靜電電極的第一介電層，該基體具有堆疊於該第一介電層上並且覆蓋該靜電電極之第二介電層。該導體層係形成於該第一介電層之與其上裝置該靜電電極之表面相對的表面上。該第二介電層具有面向該第一介電層之第一表面及與該第一表面相對之第二表面，且該第二表面係其上放置抽吸標靶的放置表面。該第一介電層的相對電容率低於該第二介電層的相對電容率。

Description

靜電夾盤及基板固定裝置
本揭示係關於靜電夾盤及基板固定裝置。
在相關技藝中，當製造半導體裝置時所使用的膜形成裝置及電漿蝕刻裝置各具有用來將晶圓準確地固持於真空處理腔室中的平台。關於該平台例如為提出一種經組態成藉由裝置於基底板上之靜電夾盤吸持晶圓的基板固定裝置。
當脫開夾持時，一吸力會殘留於靜電夾盤中，以致要思考對抗殘留吸力的對策。舉例來說，存在一種基板固定裝置，其包括用來移除水分並且能夠防止水分附著至靜電夾盤與抽吸標靶間之接觸表面的構件。基板固定裝置防止水分附著至靜電夾盤與抽吸標靶間之接觸表面，使得相對電容率提高從而提高殘留吸力，藉此使抽吸標靶與靜電夾盤之可分離性顯著劣化的情況(例如，參照PTL 1)。 [引用清單] [專利文件]
[PTL 1] JP-A-2004-260142
然而，由於水分並非殘留吸力增加的唯一因素，因此有需要能夠降低殘留吸力的新措施。
本揭示之非限制性具體例的態樣係提供能夠降低殘留吸力的靜電夾盤及基板固定裝置。
根據本揭示之非限制性具體例的靜電夾盤包括： 至少一導體層； 靜電電極；及 其中嵌入靜電電極的基體，該基體具有其上裝置靜電電極的第一介電層，該基體具有堆疊於第一介電層上並且覆蓋靜電電極之第二介電層， 其中該導體層係形成於第一介電層之與其上裝置靜電電極之表面相對的表面上， 其中該第二介電層具有面向第一介電層之第一表面及與第一表面相對之第二表面，且該第二表面係其上放置抽吸標靶的放置表面，及 其中該第一介電層的相對電容率低於該第二介電層的相對電容率。
根據本揭示，可提供能夠降低殘留吸力的靜電夾盤及基板固定裝置。
以下將參照圖式描述本揭示之具體例。在各別圖式中，相同的組成部分以相同的元件符號表示，且可省略重複的說明。
＜第一具體例＞ 圖1係例示根據第一具體例之基板固定裝置的截面圖。參照圖1，基板固定裝置1包括作為主要組成元件的基底板10、黏著層20、及靜電夾盤30。基板固定裝置1係經組態以藉由裝置於基底板10之一表面上的靜電夾盤30吸持作為抽吸標靶之基板(晶圓及其類似物)的裝置。
基底板10係用來裝置靜電夾盤30的部件。基底板10的厚度係例如約20至50 mm。基底板10係由例如鋁形成。
在基底板10中，可設置水通道。在此情況，水通道係連接至設置於基板固定裝置1之外部的冷卻水控制裝置，且冷卻水控制裝置係經組態以將冷卻水引入至水通道中及自水通道排出冷卻水。冷卻水藉由冷卻水控制裝置於水通道中循環，以致冷卻基底板10。結果，可冷卻吸於靜電夾盤30上之晶圓。除了水通道外，基底板10可設有用來引入惰性氣體以冷卻吸於靜電夾盤30上之晶圓的氣體通道。
靜電夾盤30係經由黏著層20裝置於基底板10之一表面上。關於黏著層20，例如可使用矽基黏著劑。黏著層20之厚度係例如約0.5至2 mm。黏著層20之導熱性較佳等於或大於2 W/mK。黏著層20可由一層形成，但較佳係經形成為具有雙層結構，其中組合具有高導熱性之黏著劑及具有低彈性模數之黏著劑。藉此，可達成降低由於陶瓷靜電夾盤30及鋁基底板10之熱膨脹係數間之差異所引起之應力的效果。
靜電夾盤30具有基體31、產熱體32、RF電極33、及靜電電極34。基體31具有介電層311、介電層312、及介電層313。
靜電夾盤30係經組態以將抽吸標靶裝置於其中嵌有靜電電極34的基體31上，及藉由於靜電電極34與抽吸標靶之間產生庫侖力來吸持抽吸標靶。靜電夾盤30具有其上吸持作為抽吸標靶之基板(晶圓及其類似物)的放置表面301。
介電層311係經由黏著層20結合至基底板10。介電層311係由陶瓷形成，其中主成分係例如氧化鋁。如文中所使用，主成分係佔標靶部分中所包含之成分之90重量%或以上的成分。介電層311之厚度係例如約1100至3400μm。
在介電層311中，嵌入產熱體32。產熱體32係經由佈線(未圖示)電連接至設置於基板固定裝置1之外部的控制電路，且經組態以當自控制電路向其施加電壓時產生熱，藉此將靜電夾盤30之放置表面301加熱至預定溫度。產熱體32可將靜電夾盤30之放置表面301加熱至，例如約60℃至300℃。關於產熱體32，例如可使用銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)、鉬(Mo)及其類似物。當使用有機材料之介電層時，使用銅及鎳。
RF電極33係設置於除介電層311之上表面之外部周邊部分外的區域中。RF電極33係經設置以當將基板固定裝置1用於電漿蝕刻時改良電漿蝕刻的各向異性及效率，且經供應射頻功率用於電漿控制。採用藉由RF電極33供應射頻功率，以當例如藉由電漿形成具高縱橫比之孔洞時，將電漿有效率地吸引至孔洞中。RF電極33較佳以實質上的實心形狀設置以均勻地吸引電漿。關於RF電極33，例如可使用鎢、鉬及其類似物。
將介電層312堆疊於介電層311上同時覆蓋RF電極33。介電層312係由陶瓷形成，其中主成分係例如富鋁紅柱石。介電層312之厚度係例如約500至1100μm。同時，介電層312係本揭示之第一介電層的代表實例。
靜電電極34係設置於介電層312之上表面上的電極。靜電電極34係經由佈線(未圖示)連接至設置於基板固定裝置1之外部的電源供應器，且經組態以當自電源供應器向其施加預定電壓時藉由靜電電極與抽吸標靶之間的靜電力產生吸力(庫侖力)。藉此，晶圓可吸持於靜電夾盤30的放置表面301上。靜電電極34可具有單極形狀或雙極形狀。關於靜電電極34，例如，可使用鎢、鉬及其類似物。
介電層313係堆疊於介電層312上並且覆蓋靜電電極34。介電層313之與介電層312側相對的表面係其上放置抽吸標靶的放置表面301。介電層313係由陶瓷形成，其中主成分係例如氧化鋁。介電層313之厚度係例如約300至700μm。同時，介電層313係本揭示之第二介電層的代表實例。
在靜電夾盤30中，介電層312之相對電容率低於介電層313之相對電容率。當介電層313具有氧化鋁作為主成分時，相對電容率(1 MHz)係約9至10。此外，當介電層312具有富鋁紅柱石作為主成分時，相對電容率(1 MHz)係約7。換言之，介電層312之相對電容率較介電層313之相對電容率低約20%。
當施加至靜電電極34之電壓較高時，靜電電極34與抽吸標靶之間的吸持力較大，且當介電層313之相對電容率較大時亦較大。由於待施加至靜電電極34之電壓的增加存在限制，因此由吸持力的觀點來看，可說介電層313之相對電容率較大較佳。因此，在陶瓷當中，介電層313較佳具有具高相對電容率之氧化鋁作為主成分，以確保預定或更高的吸持力。
另一方面，在陶瓷當中，介電層312較佳具有具低相對電容率之材料作為主成分。理由說明於下。
如前所述，當脫除夾持時，靜電夾盤中可保留吸力。特定而言，在用於電漿蝕刻之靜電夾盤中，當諸如處理溫度之蝕刻條件變得較嚴苛時，殘留吸力傾向於增加。殘留吸力的增加不僅導致處理過程的生產量減小，並且可導致卸除時的問題，從而導致損壞晶圓。因此，強烈需要降低殘留吸力。
關於殘留吸力的主要因素，可例舉於靜電電極與位於靜電電極下方之導體層之間產生的寄生電容成為殘留電荷。當導體層與靜電電極之間的寄生電容增加時，殘留吸力增加。因此，需採取措施來盡可能地降低寄生電容。
在基板固定裝置1中，位於靜電電極34下方的導體層係RF電極33。當將基板固定裝置1用於電漿蝕刻時，需使RF電極33盡可能地靠近靜電電極34以改良電漿蝕刻的各向異性及效率。
然而，當使RF電極33靠近靜電電極34時，RF電極33與靜電電極34之間的寄生電容增加。由於RF電極33與靜電電極34之間的寄生電容與介電層312的相對電容率成比例，因此介電層312的相對電容率較佳為低的。
因此，在基板固定裝置1中，使靜電夾盤30之介電層312的相對電容率較介電層313之相對電容率低。藉此，可抑制寄生電容增加並降低殘留吸力。
以上已舉例說明介電層313具有氧化鋁作為主成分及介電層312具有富鋁紅柱石作為主成分的情況。然而，本揭示並不受限於此。舉例來說，當介電層313具有氧化鋁作為主成分時，介電層312可具有富鋁紅柱石(相對電容率：約7)、鎂橄欖石(相對電容率：約6)、塊滑石(相對電容率：約67)、及堇青石(相對電容率：約5)中之任一者作為主成分。經由選擇材料，可將介電層312之相對電容率設為較介電層313之相對電容率低約20至40%。
在以上實例中，已說明介電層311具有氧化鋁作為主成分之情況。然而，本揭示並不受限於此。舉例來說，介電層311可具有氧化鋁、富鋁紅柱石、鎂橄欖石、塊滑石及堇青石中之任一者作為主成分。
累積於靜電電極與下伏導體層間之電荷的耗散速率受靜電電極與導體層間之介電層之相對電容率的影響。換言之，相對電容率愈低，電荷耗散速率就愈快。結果，即使當將一或多個導體層形成於介電層312中以高度功能化靜電夾盤30時，亦可降低其對殘留吸力的影響。
為檢查以上效應，舉例來說，電荷耗散速率係藉由使位在靜電電極下方之介電層之相對電容率較位在靜電電極上方之介電層之相對電容率低30%的模擬來獲得。其結果示於圖2。
在圖2中，參考符號(1)指示當使位在靜電電極下方之介電層之相對電容率與位在靜電電極上方之介電層之相對電容率相同時所獲得的特性。參考符號(2)指示當使位在靜電電極下方之介電層之相對電容率較位在靜電電極上方之介電層之相對電容率低30%時所獲得的特性。如由圖2可見，在(2)之情況中，與(1)之情況相比，電荷耗散速率顯著地較快。
同時，由加速電荷耗散速率之觀點來看，當位在靜電電極下方之介電層係使用以上例示材料中具有最低相對電容率之堇青石組態時，可預期最高的效應。然而，由於位在靜電電極下方之介電層係與位在靜電電極上方之介電層共煅燒，因此取決於用於上方介電層之氧化鋁的組成及煅燒條件，歸因於中間層移動及組成成分的相互作用，可能無法獲得正常的組成體。因此，當將氧化鋁用於上方介電層時，較佳使用在共煅燒製程中最難發生上述問題的富鋁紅柱石。
同時，由於形成燒結體後基體之穩定性的觀點來看，需考慮由於介電層之熱膨脹係數間之差異所引起的應力。氧化鋁、富鋁紅柱石、鎂橄欖石、塊滑石及堇青石之熱膨脹係數分別為約7 ppm/℃、約5 ppm/℃、約10 ppm/℃、約8 ppm/℃及約2 ppm/℃。因此，需注意會產生應力並伴隨界面面積增加。
此外，當作為於經組態為靜電夾盤後之函數觀看時，亦需考慮各材料之導熱性。一般而言，在用於半導體製造設備之靜電夾盤中，需使晶圓均勻地保持於期望溫度下，同時使冷卻劑於基底板中循環以將於電漿處理期間產生之熱自晶圓經由基體移除至基底板。
氧化鋁、富鋁紅柱石、鎂橄欖石、塊滑石及堇青石之導熱性受純度等等影響，但為約20 W/mK、約7 W/mK、約5 W/mK、約2 W/mK、及約4 W/mK。因此，當設計結構時，需考慮其他陶瓷材料之導熱性低於氧化鋁之導熱性。
換言之，於充分地考慮共煅燒製程中之問題、熱膨脹係數及導熱性後，需選擇位在靜電電極下方之介電層之材料以滿足需求。
為製造基板固定裝置1，例如將氧化鋁及燒結助劑成分與有機溶劑(醇基、酯基、酮基、芳族基或其混合物)、塑化劑(諸如酞酸及己二酸之甲基-辛基酯、及其類似物)、有機黏合劑(聚乙烯醇、聚乙烯縮丁醛、丙烯酸系聚合物及其類似物)、分散劑、及其類似物混合，且接著將其形成至預定厚度以獲得用來形成介電層313之生坯片材。
此外，例如將富鋁紅柱石及燒結助劑成分與類似的有機溶劑、塑化劑、有機黏合劑、分散劑及其類似物混合，接著將其形成至預定厚度以獲得用來形成介電層312之生坯片材。
此外，例如將氧化鋁及燒結助劑成分與類似的有機溶劑、塑化劑、有機黏合劑、分散劑及其類似物混合，接著將其形成至預定厚度以獲得用來形成介電層311之生坯片材。
接著，利用主成分係鎢、鉬或其類似物的糊料將具有預定形狀之產熱體32印刷且形成於特定的生坯片材上。此外，利用主成分係耐火金屬(鎢、鉬或其類似物)的糊料將具有預定形狀之RF電極33印刷且形成於特定的生坯片材上。此外，利用主成分係耐火金屬(鎢、鉬或其類似物)的糊料將具有預定形狀之靜電電極34印刷且形成於特定的生坯片材上。此外，使特定的生坯片材經受諸如通孔的加工。
接著，將生坯片材堆疊、加熱及加壓以獲得整合體。於進行必要的加工諸如整合體上之通孔後，進行外部形狀加工，及於不會氧化電極材料的氛圍中進行脫脂及共煅燒，以致獲得靜電夾盤30。於在靜電夾盤30上進行必要的額外加工後，透過作為黏著層20之具有預定彈性模數及導熱性之黏合劑材料將靜電夾盤與基底板10結合及整合。將靜電夾盤30之表面機器加工成期望狀態，將各種組件裝置於其上及進行電連接，以致完成基板固定裝置1。
＜第二具體例＞ 在第二具體例中，描述位於靜電電極上方及下方之介電層係使用相同材料作為主成分來形成且改變兩介電層之相對電容率的實例。在第二具體例中，可省略與第一具體例相同之組成部分的說明。
圖3係例示根據第二具體例之基板固定裝置的截面圖。參照圖3，基板固定裝置1A與基板固定裝置1(參照圖1)之不同處在於靜電夾盤30經靜電夾盤30A取代。
靜電夾盤30A具有基體31A、產熱體32、RF電極33、及靜電電極34。基體31A具有介電層311A、介電層312A、及介電層313A。
介電層311A係由陶瓷製成，其中主成分係例如氧化鋁。介電層312A係由陶瓷製成，其中主成分係與介電層311A相同的材料但孔隙度與介電層311A不同。介電層313A係由陶瓷製成，其中主成分係與介電層311A相同的材料但孔隙度與介電層311A不同。
明確言之，介電層312A之孔隙度大於介電層313A之孔隙度。此外，介電層311A之孔隙度大於介電層313A之孔隙度且與介電層312A之孔隙度相同。然而，介電層311A之孔隙度可與介電層313A之孔隙度相同。
以此方式，使介電層312A之孔隙度大於介電層313A之孔隙度，以致可使介電層312A之相對電容率低於介電層313A之相對電容率。此說明於下文。
圖4例示孔隙度與相對電容率間之關係的模擬結果。在圖4中，在以具有9.8之相對電容率之氧化鋁(孔隙度係約0%)為主的組成物中，經由模擬獲得當改變孔隙度時的相對電容率。如圖4所示，當孔隙度增加時，相對電容率減小。由圖4，在25%之孔隙度時，例如相對電容率係約7，其係與富鋁紅柱石相當的值。換言之，當在具有9.8之相對電容率之氧化鋁中將孔隙度設定為25%時，可將相對電容率降低(約30%)至與富鋁紅柱石相當之值的相對電容率。
由於生坯片材之無機成分組成及燒結體之結晶狀態(XRD)沒有差異，因此具有不同孔隙度之陶瓷材料不具有於共煅燒期間組件之中間層移動及歸因於燒結體之熱膨脹係數差異所引起之內部應力的問題。
圖5例示孔隙度與導熱性間之關係的模擬結果。在圖5中，在以具有9.8之相對電容率之氧化鋁(孔隙度係約0%)為主的組成物中，經由模擬獲得當改變孔隙度時的導熱性。如圖5所示，當孔隙度增加時，導熱性減小。然而，由圖5，例如在25%之孔隙度時，相對電容率可降低(約30%)至與富鋁紅柱石相當之值的相對電容率，導熱性係約15 W/mK，由於其高於富鋁紅柱石之導熱性(約7 W/mK)，因此不成問題。
同時，取決於使用條件，具有增加孔隙度之燒結體層可具有耐受電壓劣化的問題。此外，當孔隙尺寸大時，會取決於使用條件而引起異常放電。因此，為防止異常放電，較佳將孔隙尺寸形成為盡可能地小且均勻。
此外，儘管未顯示，但在許多情況中，靜電夾盤30A係經形成為除了電連接結構及提升針孔之外，尚具有諸如氦之氣體的流動路徑。為防止氣體洩漏，需藉由閉孔(不具有連續連接之孔隙結構)來降低孔隙度。
孔隙度的降低程度係考慮導熱性之降低及耐受電壓之劣化而適當地決定。作為一有利實例，可例舉其中介電層313A之主成分為具有92%或更高之相對密度之氧化鋁及介電層312A之主成分為具有50%或更高且低於90%之相對密度之氧化鋁的組態。以下說明該組態有利的原因。
儘管介電層313A之相對密度較佳為高的，但為此需提高作為主成分之氧化鋁的純度。此係為了讓孔隙更容易經由減少於煅燒期間產生之液相成分而逸出(以防止被液相所限制)。
同時，當液相成分由於氧化鋁之純度提高而減少時，很難利用導體層(RF電極33或靜電電極34)形成錨(連接固定部分)，以致導體層的黏著強度可能降低。考慮到導體黏著強度，需要特定量的液相成分。實際上，獲得相對密度為95%至98%的孔隙度。特定而言，在一些情況中，當需要導體黏著強度時，增加液相成分或調整組成，以致所得相對密度成為約92%。當相對密度為98%或更高時，液相成分相當低或實質上未產生，以致需要特殊最佳組成。換言之，考慮到孔隙逸出的容易度及導體黏著強度，較佳地，介電層313A之主成分為具有92%或更高之相對密度之氧化鋁。
介電層312A之相對密度較佳為低的，因為其可更容易地降低寄生電容。此外，相對密度較佳為約50%，因為孔隙不會形成連續相。然而，寄生電容之量值亦取決於設計因素諸如RF電極33與靜電電極34之間的距離及電極面積。此外，需考慮導熱性質。因此，較佳依照整體需求特性，將介電層312A之相對密度設為在50%或更大及低於90%之範圍內的任何值。
為改變孔隙度，當製造靜電夾盤30A時，例如可將氧化鋁及燒結助劑成分與和上述相似的有機溶劑、塑化劑、有機黏合劑、分散劑、燒盡(burn-off)顆粒、及其類似物混合，且可形成至預定厚度以獲得用於形成介電層312之生坯片材。其他製程與第一具體例相同。
如文中所使用，燒盡顆粒係於氧化鋁之煅燒製程期間燃燒並消失(在低於氧化鋁之煅燒溫度的溫度下)的顆粒。燒盡顆粒較佳係其平均粒度大於氧化鋁顆粒之平均粒度的實質上球形顆粒。如燒盡顆粒之平均粒度小於氧化鋁顆粒之平均粒度，則可將燒盡顆粒置於相鄰氧化鋁顆粒之間的間隙中。在此情況，燒盡顆粒無法促進改良孔隙度。
燒盡顆粒對氧化鋁顆粒之體積比可根據期望孔隙度適當地決定。當使用氧化鋁顆粒時，例如可使用碳顆粒或PMMA顆粒(聚甲基丙烯酸甲酯顆粒)作為燒盡顆粒。
其後，在與第一具體例之製造過程類似的製程中，在共煅燒期間，燒盡顆粒消失，以致形成孔隙。
如前所述，當介電層312A及介電層313A係由不同材料形成時，存在歸因於中間層移動及於煅燒製程期間陶瓷組成成分之相互作用而無法獲得正常組成體及歸因於各別介電層間之熱膨脹係數差異而產生應力的問題。因此，當介電層312A及介電層313A係使用相同材料作為主成分來形成且使介電層312A之孔隙度大於介電層313A之孔隙度以使介電層312A之相對電容率低於介電層313A之相對電容率時，可解決以上問題。
同時，介電層312A及介電層313A係使用不同材料作為主成分或相同材料作為主成分來形成係考慮整體靜電夾盤之功能設計結構及用來最佳化之使用環境(電漿蝕刻之處理條件等等)來決定。
以下係本揭示之實施例。然而，應注意本揭示不受限於該等實施例。
[實施例] 將聚乙烯縮丁醛黏合劑、基於酞酸之塑化劑、及基於醇之溶劑添加至由94重量%之氧化鋁陶瓷及其餘為氧化矽、氧化鎂、及氧化鈣(作為碳酸鈣添加)所組成之無機氧化物粉末之混合物。接著，將所得混合物粉碎及混合以藉由球磨法製備漿液，然後使該漿液經受真空消泡及黏度調整並接著藉由刮板方法形成為兩個具有約0.5 mm之厚度的第一生坯片材。
以如前所述之相同方式製備具有約0.5 mm之厚度的第二生坯片材，僅除了將預定量之基於石墨的成孔劑(粒徑：約10μm)與相同組成物混合。然後，將第一生坯片材／第二生坯片材／第一生坯片材以相應順序堆疊，然後將其加熱及加壓以獲得板狀整合體。
於在中性氛圍中脫脂後，使板狀整合體經受在約1550℃下之煅燒處理以獲得整合燒結體。於切割此燒結體及拋光其橫截面後，經由SEM觀察確認微結構。SEM影像示於圖6至7B。在圖6至7B中，「A」指示源自第一生坯片材之層，及「B」指示源自第二生坯片材之層。同時，圖7A係於圖6之SEM影像中之A／B界面附近的放大圖，及圖7B係於圖6之SEM影像中之A／B界面附近的另一放大圖。
如圖6至7B所示，在源自第一及第二生坯片材的層之間存在明顯的孔隙度差異。經確認孔隙皆係閉孔且於各別層之界面處不存在歸因於應力之龜裂或扭曲。
此外，在界面之上部及下部中未觀察到諸如燒結顆粒、顆粒邊界等等的結構差異。源自第二生坯片材之層中之孔隙度係約15%，及源自第一生坯片材之層中之孔隙度係約4%或以下。
在此實施例中，源自第一生坯片材及第二生坯片材之層間之孔隙度差異係約10%。然而，孔隙度可藉由添加至漿液之成孔劑的量任意地調整。
如此，經確認可形成其中使用相同材料作為主成分且孔隙度不同的層。
儘管已描述較佳具體例及其類似者，但本揭示不受限於該等具體例及其類似者，且該等具體例及其類似者可經多樣地修改及置換而不脫離申請專利範圍之範疇。
舉例來說，介電層311可由諸如樹脂之有機材料形成，且產熱體32可嵌於其中。
此外，關於本揭示之基板固定裝置之抽吸標靶，除了晶圓(矽晶圓及其類似物)外，可例舉使用於液晶面板及其類似物之製造過程中的玻璃基板及其類似物。
1:基板固定裝置 1A:基板固定裝置 10:基底板 20:黏著層 30:靜電夾盤 30A:靜電夾盤 31:基體 31A:基體 32:產熱體 33:RF電極 34:靜電電極 301:放置表面 311:介電層 311A:介電層 312:介電層 312A:介電層 313:介電層 313A:介電層
圖1係例示根據第一具體例之基板固定裝置的截面圖。 圖2例示時間與殘留電荷間之關係的模擬結果。 圖3係例示根據第二具體例之基板固定裝置的截面圖。 圖4例示孔隙度與相對電容率間之關係的模擬結果。 圖5例示孔隙度與導熱性間之關係的模擬結果。 圖6係於實施例中取得之SEM影像的實例。 圖7A及7B係圖6之放大圖。
1:基板固定裝置
10:基底板
20:黏著層
30:靜電夾盤
31:基體
32:產熱體
33:RF電極
34:靜電電極
301:放置表面
311:介電層
312:介電層
313:介電層

Claims (7)

  1. 一種靜電夾盤，其包括： 至少一導體層； 一靜電電極；及 其中嵌入該靜電電極的一基體，該基體具有其上裝置該靜電電極的一第一介電層，該基體具有堆疊於該第一介電層上並且覆蓋該靜電電極之一第二介電層， 其中該導體層係形成於該第一介電層之與其上裝置該靜電電極之表面相對的表面上， 其中該第二介電層具有面向該第一介電層之第一表面及與該第一表面相對之第二表面，且該第二表面係其上放置抽吸標靶的放置表面，及 其中該第一介電層的相對電容率低於該第二介電層的相對電容率。
  2. 如請求項1之靜電夾盤，其中，該第一介電層及該第二介電層係由陶瓷製成。
  3. 如請求項2之靜電夾盤，其中，該第二介電層具有氧化鋁作為主成分，及 其中該第一介電層具有富鋁紅柱石、鎂橄欖石、塊滑石及堇青石中之任一者作為主成分。
  4. 如請求項2之靜電夾盤，其中，該第一介電層及該第二介電層具有相同材料作為主成分，及 其中該第一介電層之孔隙度大於該第二介電層之孔隙度。
  5. 如請求項4之靜電夾盤，其中，該第二介電層具有相對密度為92%或更高之氧化鋁作為主成分，及 其中該第一介電層具有相對密度為50%或更高且低於90%之氧化鋁作為主成分。
  6. 如請求項1至5中任一項之靜電夾盤，其中，該導體層係RF電極。
  7. 一種基板固定裝置，其包括： 一基底板；及 裝置於該基底板之一表面上之請求項1至5中任一項之靜電夾盤。
TW109120697A 2019-06-20 2020-06-19 靜電夾盤及基板固定裝置 TWI809283B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-114452 2019-06-20
JP2019114452 2019-06-20
JP2020019459A JP7402070B2 (ja) 2019-06-20 2020-02-07 静電チャック、基板固定装置
JP2020-019459 2020-02-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202105593A TW202105593A (zh) 2021-02-01
TWI809283B true TWI809283B (zh) 2023-07-21

Family

ID=73995470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109120697A TWI809283B (zh) 2019-06-20 2020-06-19 靜電夾盤及基板固定裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11437263B2 (zh)
JP (1) JP7402070B2 (zh)
KR (1) KR20200145726A (zh)
TW (1) TWI809283B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462580B2 (ja) * 2021-01-21 2024-04-05 日本特殊陶業株式会社 複合部材および保持装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858155B2 (en) * 2004-11-02 2010-12-28 Panasonic Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001102436A (ja) 1999-05-07 2001-04-13 Applied Materials Inc 静電チャック及びその製造方法
JP2004260142A (ja) 2003-02-07 2004-09-16 Seiko Epson Corp 基板処理装置、基板処理方法、基板製造方法、液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法
JP2005012144A (ja) 2003-06-23 2005-01-13 Kyocera Corp 静電チャック
JP4648030B2 (ja) 2005-02-15 2011-03-09 日本碍子株式会社 イットリア焼結体、セラミックス部材、及び、イットリア焼結体の製造方法
US8619406B2 (en) 2010-05-28 2013-12-31 Fm Industries, Inc. Substrate supports for semiconductor applications
JP2012015411A (ja) 2010-07-02 2012-01-19 Tokyo Electron Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2017147278A (ja) 2016-02-15 2017-08-24 東京エレクトロン株式会社 基板載置台および基板処理装置
JP6627936B1 (ja) * 2018-08-30 2020-01-08 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
CN111326468A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 静电吸盘装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858155B2 (en) * 2004-11-02 2010-12-28 Panasonic Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200145726A (ko) 2020-12-30
TW202105593A (zh) 2021-02-01
US20200402829A1 (en) 2020-12-24
US11437263B2 (en) 2022-09-06
JP7402070B2 (ja) 2023-12-20
JP2021002641A (ja) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6272002B1 (en) Electrostatic holding apparatus and method of producing the same
US20080037194A1 (en) Electrostatic Chuck
JP4189373B2 (ja) 窒化アルミニウム接合体及びその製造方法
JP2005210077A (ja) 静電チャック及びその製造方法並びにアルミナ焼結部材及びその製造方法
JP7306915B2 (ja) セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法
US11817339B2 (en) Electrostatic chuck device and method for manufacturing same
US20050101082A1 (en) Composite material, wafer holding member and method for manufacturing the same
TWI809283B (zh) 靜電夾盤及基板固定裝置
US11177152B2 (en) Ceramic substrate containing aluminum oxide and electrostatic chuck having electrode containing tungsten with oxides
US11417558B2 (en) Ceramics substrate, method of manufacturing the same, electrostatic chuck, substrate fixing device, and semiconductor device package
CN112117229A (zh) 静电吸盘和衬底固定装置
JP2003188247A (ja) 静電チャック及びその製造方法
JP2007173592A (ja) 静電チャック
JP2004022585A (ja) 静電チャック
US20230377933A1 (en) Ceramic substrate, method of manufacturing the ceramic substrate, electrostatic chuck, substrate fixing device, and package for semiconductor device
JP7312712B2 (ja) セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法
JP2023141972A (ja) セラミックス基板及びその製造方法、静電チャック、基板固定装置、半導体装置用パッケージ
KR100497953B1 (ko) 전도성 세라믹 전극 및 이를 포함하는 정전척
KR20230096465A (ko) 세라믹 서셉터의 제조 방법
TW202308099A (zh) 靜電卡盤、基板固定裝置
TW202240757A (zh) 靜電夾盤及基板固定裝置
CN117693809A (zh) 陶瓷接合体、静电卡盘装置及陶瓷接合体的制造方法
JP2000277593A (ja) 静電チャック