TWI826731B - 晶圓夾頭、晶圓夾頭的製造方法、及曝光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種晶圓夾頭，其包括由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底。基底具有氧化處理層，且在基底的最外表面上形成有由類鑽碳(diamond-like carbon，DLC)所製成的膜。

Description

晶圓夾頭、晶圓夾頭的製造方法、及曝光裝置
本發明關於在製造半導體裝置的微影處理步驟等中被使用來支撐基板的晶圓夾頭構件。
已知在製造半導體裝置的微影處理步驟中，使用陶瓷材料，例如，碳化矽陶瓷和氮化矽陶瓷，來作為被使用來支撐基板的晶圓夾頭構件。在這些陶瓷材料中，碳化矽陶瓷由於其高機械強度從而抵抗耐久性降低，且由於其高導熱性從而使得溫度變化所引起的半導體晶圓的定位精度的降低較小。因此，碳化矽陶瓷適合用於晶圓夾頭構件。然而，當碳化矽構件被研磨或拋光為預定形狀以被使用來作為晶圓夾頭材料時，已知的是，在其表面出現細微裂縫，且細的碳化矽陶瓷顆粒作為粉塵從細微裂縫分離。被沉積在半導體裝置的電路上的這些粉塵(廢料)引起電路絕緣故障、短路或其他問題。
因此，已知在晶圓夾頭的表面上形成多晶鑽石膜(polycrystalline diamond film)或硬質碳膜(hard carbon film)，以防止從晶圓夾頭產生粉塵(日本專利早期公開第6-204324號)。
在用於馬達部件的碳化矽陶瓷中，同樣已知的是，在空氣中或在氧化氣氛中在400℃至1400℃的範圍內的溫度下的熱處理能夠減少粉塵的產生(日本專利早期公開第2002-47078號)。這是因為在空氣中或在氧化氣氛中的熱處理形成含有氧化物的表面膜。
然而，僅在形成有多晶鑽石膜或硬質碳膜的晶圓夾頭表面上減少灰塵產生，而無法在其上未形成有這種膜的側面或背面上減少灰塵產生。
在空氣中或在氧化氣氛中在400℃至1400℃的範圍內的溫度下對碳化矽陶瓷進行熱處理能夠減少粉塵產生。然而，相較於碳化矽陶瓷，因此而形成之含有氧化物的表面膜具有較低的機械強度和較高的摩擦係數。雖然這些在馬達部件中都不是大問題，但在需要奈米級的平坦度之構件(例如，用於晶圓夾頭的構件)中，由磨損引起之較低的平坦度以及由磨損引起之粉塵產生所導致之晶圓夾頭的較低耐久性成為問題。雖然碳化矽陶瓷構件具有高耐磨性，但在晶圓構件上之長時間滑動會導致磨損並損害定位精度或曝光性能(例如，解析度)。
本發明的第一面向提供一種晶圓夾頭，其包括由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底，其中，基底具有氧化處理層，且在基底的最外表面上形成有由類鑽碳(DLC)所製成的膜。
本發明的第二面向提供一種晶圓夾頭的製造方法，其包括：對由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底的表面進行氧化處理；以及形成由類鑽碳(DLC)所製成的膜。
從參照所附圖式之例示性實施例的以下描述，本發明的更多特徵將變得清楚明瞭。
下面更具體地描述本發明的實施例。
晶圓夾頭是在半導體裝置的微影處理裝置中固持半導體晶圓的構件。晶圓夾頭在與半導體晶圓接觸之晶圓夾頭的表面上具有以數百微米至幾毫米的間隔所形成的突出銷部，突出銷部的高度和直徑為數十至數百微米。晶圓夾頭還具有用於吸附半導體晶圓的孔和凹槽。
圖2A及2B是用於本發明的晶圓夾頭的示意圖。圖2A是俯視圖，且圖2B是側視圖。晶圓夾頭21具有在厚度方向上貫穿晶圓夾頭21的抽吸孔22。抽吸孔22被使用來吸附晶圓(未顯示)，例如，矽晶圓。雖然圖式中顯示了27個徑向地佈置的抽吸孔22，但抽吸孔22的尺寸、數量及佈置可被調整，以適當地吸附並固定晶圓在夾頭21上。在完成固定到夾頭21之晶圓的微影處理之後，停止吸附晶圓，且從夾頭21的背側通過升降銷孔23升高升降銷(未顯示)，以從夾頭21分離晶圓。雖然圖式中顯示了三個周向地佈置的升降銷孔23，但升降銷孔23的尺寸、數量及佈置可被調整，以適當地將晶圓與夾頭21分離。矽晶圓被固持在晶圓夾頭21的頂表面24上。突出銷部(未顯示)被形成在頂表面24上。晶圓夾頭21可經由晶圓夾頭21的凸緣25被固定到晶圓平台。
圖3A至圖3C是被形成基底上的類鑽碳膜及黏合層的示意圖。突出的銷部32被形成在基底31上。圖3A至圖3C示意地顯示銷部32的形狀，且銷部32的高度和寬度以及銷部32之間的距離未按比例被顯示。正確而言，如上所述，銷部通常具有數十到數百微米的高度和直徑，並以數百微米至幾毫米的間隔被佈置。在本發明中，如圖3B中所示，能夠在基底31的整個前表面(銷部的頂表面、側表面和底表面)上形成由類鑽碳(DLC)所製成的膜(類鑽碳膜)33。此外，在本發明中，如圖3C中所示，能夠在基底31的前表面上依此順序形成黏合層34及類鑽碳膜33。因此，在晶圓夾頭的最外表面上形成由類鑽碳(DLC)所製成的膜。
圖4是曝光裝置中的微影處理的示意圖，曝光裝置是包括根據本發明的晶圓夾頭的裝置的範例。在圖式中，曝光光源41可為水銀燈、雷射源(例如，KrF雷射、或ArF雷射)、或X射線光源。聚光透鏡42能夠將來自光源41的發散光轉換為平行光。遮罩43具有描繪在石英構件等的表面上之晶圓的理想的電路圖案。縮小投影透鏡44能夠使被描繪在遮罩43上的電路圖案縮小，並將其投射在晶圓45上。晶圓45可由矽所製成。在微影處理中，在被施加到晶圓45的表面之光阻劑上描繪出理想的電路圖案。晶圓夾頭46被放置在晶圓平台(未顯示)上，且能夠支撐晶圓45，例如，矽晶圓。晶圓45和晶圓夾頭46可藉由晶圓平台而被陸續地移動，且晶圓45能夠反覆地曝光於電路圖案。在圖4的示意圖中，在微影處理中使用光源(光)形成電路圖案。然而，根據本發明的晶圓夾頭亦可被用在藉由按壓原版模具來轉印數十奈米或更小的微圖案的處理中，例如，奈米壓印處理。
曝光裝置中的根據本發明的晶圓夾頭能夠藉由減少磨損來減少粉塵產生並改善耐久性。
例如，藉由在與半導體晶圓接觸的晶圓夾頭的表面上形成銷狀之含有碳化矽的陶瓷材料，在根據本實施例的晶圓夾頭中的所使用基底能夠具有指定的形狀。
在本實施例中所使用之含有碳化矽的陶瓷為碳化矽的燒結體或多晶體(polycrystal)。藉由除了碳化矽成分以外還使用鈹(Be)、硼(B)、鋁(Al)、和／或其化合物(碳化物、氮化物、氧化物)作為助燒結劑(sintering aid)，能夠形成緻密的燒結體。碳化矽多晶體能夠藉由化學氣相沉積(CVD)法形成。更具體地，例如，能夠藉由採用熱CVD法在石墨基底上由四氯化矽(silicon tetrachloride)氣體和甲烷氣體形成厚度為幾毫米的碳化矽多晶體，並藉由切割或高溫下氣化移除石墨基底從而製造多晶碳化矽構件的單體。由於不包含助燒結劑，藉由CVD法所形成的多晶碳化矽構件具有比燒結體更高的純度，且對要形成的類鑽碳膜具有高黏接性。多晶碳化矽構件由於其高機械強度和導熱性而適合用於晶圓夾頭構件。在本發明中，將主要由碳化矽組成的燒結體、以及藉由CVD法形成的多晶碳化矽構件稱為含有碳化矽的陶瓷(碳化矽陶瓷)。
晶圓夾頭應當具有高的平坦度，尤其是晶圓夾頭之與半導體晶圓接觸的表面上的銷狀部。當基底被研磨或拋光成預定形狀時，在其表面出現細微裂縫，細的碳化矽陶瓷顆粒從細微裂縫分離為粉塵(廢料)。被沉積在半導體裝置的電路上的這些粉塵有時會引起電路絕緣故障或短路。
為了解決這些問題，在本實施例中，首先對由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底的表面進行氧化處理。更具體地，例如，在空氣中或在氧氣氣氛中，在300℃至700℃的範圍內的溫度下將基底加熱數十分鐘至數十小時。這使得表面上的微裂縫部分氧化並形成含有氧化物的膜(氧化處理層)。含有氧化物的膜(氧化處理層)的厚度在約1至100nm的範圍內。含有氧化物的膜(氧化處理層)中的氧原子濃度大於25原子百分比。膜中的氧原子濃度能夠藉由電子顯微鏡的元素分析儀(elemental analyzer)進行測量。氧化處理層中的氧原子濃度傾向於隨著處理溫度和處理時間而增加。
含有碳化矽的陶瓷材料通常具有高的熱穩定性，且在約300℃至700℃的範圍內的溫度下幾乎不會被氧化。然而，由研磨或拋光所形成的微裂縫部分由於加工所引起的缺陷或變形而具有高的反應性，且可在低溫下輕易地被氧化。在微裂縫部分中所形成之含有氧化物的膜增加裂縫表面部分的體積，並覆蓋微裂縫部分，從而減少細的顆粒從表面的分離。較高的氧化處理溫度通常導致含有氧化物之較厚的膜以及較高的防塵效果。然而，例如，1000℃以上的氧化處理溫度有時候會引起熱變形，並導致晶圓夾頭具有不足的平坦度。因此，較佳的是，氧化處理溫度為低至300℃至700℃，且處理時間較長(較佳地為數小時以上)。含有碳化矽的陶瓷燒結體的最佳氧化處理條件取決於燒結前的粒徑、燒結狀態、助燒結劑的類型、以及研磨或拋光條件。因此，適當地控制這些條件。藉由CVD法所形成的多晶碳化矽構件的最佳氧化處理條件也取決於多晶體的平均粒徑、及研磨或拋光條件。因此，也適當地控制這些條件。
氧化處理之後，形成由類鑽碳(DLC)所製成的膜(類鑽碳膜)。
已知的是，類鑽碳膜通常是具有高膜應力且易於分離的塗層材料，但是類鑽碳膜對於碳化矽構件具有較高的黏附性。
然而，在含有碳化矽的陶瓷燒結體中，在特定氧化處理條件下，在助燒結劑的表面上形成氧化層。這有時候會引起類鑽碳膜與含有碳化矽的陶瓷構件之間的不良黏附性以及類鑽碳膜的分離的問題。這是因為助燒結劑材料較碳化矽材料更容易被氧化。因此，也為了改善類鑽碳膜的黏附性，較佳的是，氧化處理溫度為低至300℃至700℃。在這些氧化處理條件下，含有碳化矽的陶瓷燒結體中的助燒結劑的量通常少至按重量的百分之幾或更少，且對於類鑽碳膜的黏附性處於實用水準。
不含助燒結劑之藉由CVD法所形成的多晶碳化矽構件免於助燒結劑部分的氧化，且由氧化處理所造成之與類鑽碳膜的黏附性的降低較小。這可能是因為氧化處理中的裂縫部分的氧化主要是由碳化矽晶粒內的反應所引起的，且與類鑽碳膜接觸的表面部分很少具有氧化部分。同樣在這方面，藉由CVD法所形成的多晶碳化矽構件適合用於基底。
能夠在形成至少含有矽或碳的層之後，在至少含有矽或碳的層上形成類鑽碳膜以改善黏附性。換言之，能夠依次地堆疊至少含有矽或碳的層、及由類鑽碳製成的膜(類鑽碳膜)。
也能夠在形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層之後，在含有碳、矽、氧及氫的非晶層上形成類鑽碳膜，以改善黏附性。換言之，能夠依次地堆疊含有碳、矽、氧及氫的非晶層、及類鑽碳膜。
至少含有矽或碳的層、或者含有碳、矽、氧及氫的非晶層被稱為黏合層。黏合層被形成，以進一步改善碳化矽陶瓷構件與類鑽碳膜之間的黏合性。
在本發明中，至少含有矽或碳的層包括矽膜、氮化矽膜、或碳化物膜(例如，碳化矽膜或氮化碳膜)。雖然至少含有矽或碳的層可能含有氧，但氧含量為25原子百分比以下，較佳地為20原子百分比以下。
含有碳、矽、氧及氫的非晶層由於其對類鑽碳膜的高黏附性和小膜應力而適合用於黏合層。膜中的碳、矽、氧及氫原子濃度分別可為5原子百分比以上，且氧原子濃度可為20原子百分比以下。膜中每一個元素的濃度能夠用電子顯微鏡的元素分析儀測量。
圖1顯示用於形成黏合層和類鑽碳膜的成膜裝置。圖1中所顯示的成膜裝置為高頻電漿化學氣相沉積(CVD)裝置。本實施例中所使用的成膜裝置不限於此，且亦可使用已知的離子鍍覆(ion plating)裝置或濺鍍裝置。本實施例中的成膜裝置能夠陸續地形成黏合層和類鑽碳膜，但可藉由不同的裝置形成黏合層和類鑽碳膜。例如，黏合層可藉由如圖1中所顯示之高頻電漿CVD裝置來形成，且類鑽碳膜可藉由另一個裝置來形成，例如，離子鍍覆裝置、濺鍍裝置、或陰極電弧(cathode arc)成膜裝置。或者，在藉由濺鍍裝置形成黏合層之後，可藉由圖1中所顯示的高頻電漿CVD裝置來形成類鑽碳膜。
在圖1中，真空室1配備有真空泵(未顯示)和真空閥(未顯示)，且能夠被抽真空至1×10-3 Pa。圖式中也用作原料氣體引入噴頭的接地電極2在其底表面上具有許多直徑約為1毫米的開口。原料氣體能夠經由此開口被引入。適當地確定開口的直徑和間距，以使待形成的膜的厚度分佈均勻。也用作原料氣體引入噴頭的接地電極2還被使用來作為接地電極。原料氣體入口3被耦接到氣體閥、氣體流量控制器、以及原料氣缸(均未顯示)。
為了藉由此裝置形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層，例如，液體有機矽化合物(organosilicon compound)能夠被使用來作為原料氣體。液體有機矽化合物能夠藉由加熱四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane)、或六甲基二矽氧烷(hexamethyldisiloxane)(例如，約40℃)以氣化來使用。這些氣體也可藉由惰性氣體(氬氣、氦氣等)、氮氣或氫氣來稀釋。
各種含碳氣體和經過氣化的液體有機化合物可被使用來作為類鑽碳膜的原料氣體。含碳氣體的範例包括烴氣體(例如，甲烷、乙烷、乙烯和乙炔)、一氧化碳和鹵化碳(halogenated carbon)。液體有機化合物的範例包括醇(例如，甲醇和乙醇)、酮(例如，丙酮)、芳族烴(例如，苯和甲苯)、醚(例如，二甲醚)、以及有機酸(例如，甲酸和乙酸)。這些氣體也可藉由惰性氣體(氬氣、氦氣等)、氮氣、或氫氣來稀釋。藉由以指定形狀加工由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底並對此基底進行氧化處理來製造出基底4。基底4可被放置在兼作基板固持器的高頻引入電極5上。高頻引入電極5亦可被使用來施加高頻電力。高頻電源6向兼作基板固持器的高頻引入電極5供給高頻電力。
為了形成作為黏合層之至少含有矽的膜，例如，能夠藉由已知的濺鍍方法來濺鍍矽靶(silicon target)以形成矽膜。氬和氮的混合氣體可被使用來作為濺鍍氣體，以形成氮化矽膜。碳化矽靶亦可被濺鍍以形成碳化矽膜。
在被用作黏合層之含有碳、矽、氧及氫的非晶層中，碳、矽、氧及氫原子濃度中的每一者為至少5原子百分比。氧原子濃度為20原子百分比以下。含有碳、矽、氧及氫的非晶層也稱為C-Si-O-H膜。膜的形成中不可避免的雜質可為約1原子百分比以下的稀釋氣體(例如，氮或氬)、或腔室和基板固持器的金屬元素(例如，鐵或鋁)。在本實施例中，含有碳、矽、氧及氫的非晶層被形成在含有碳化矽的陶瓷基底和類鑽碳膜之間，且被使用來作為中間層，以提升黏附性。此層中的碳和矽提升黏附性，且此層中的氫和氧減少膜應力並進一步提升黏附性。黏附性在氧原子濃度為20原子百分比以下時被提升，且對類鑽碳膜的黏附性在氧原子濃度超過25原子百分比時有時候不會被提升。含有碳、矽、氧及氫的非晶層可為不具有結晶性的非晶膜。
黏合層的厚度能夠被適當地調整，且範圍為從，例如，0.01μm以上且1μm以下，較佳地為0.02μm以上且0.4μm以下。
由於其基本上是非晶的、具有高硬度、且在紅外區域中具有高透明度，因此這樣稱呼由類鑽碳(DLC)所製成的膜(類鑽碳膜)。由類鑽碳(DLC)所製成的膜(類鑽碳膜)有時候被稱為硬質碳膜、i-C膜(i-碳膜)、或ta-C膜(四面體非晶碳(tetrahedral amorphous carbon)膜)。由類鑽碳(DLC)所製成的膜(類鑽碳膜)僅由碳原子和不可避免的雜質所組成、或者含有由原料所產生的氫氣。含有氫氣的膜有時候被稱為a-C：H膜。根據本發明的類鑽碳膜包括a-C：H膜。不可避免的雜質可為約1原子百分比以下的稀釋氣體(例如，氮、氬或大氣中的氧)、或者腔室和基板固持器的金屬元素(例如，鐵或鋁)。膜的厚度可被適當地調整，例如，且範圍為0.04μm以上且1μm以下，較佳地0.05μm以上且0.4μm以下。 範例
在以下例示性實施例中詳細描述本發明。 粉塵量的評價
在本例示性實施例中，藉由以下方法評價晶圓夾頭中的粉塵量。將以指定形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底放在乾淨的工作臺上，且藉由抽吸將周圍的空氣引入粒子計數器(particle counter)，以測量尺寸為0.1μm以上的粉塵。粉塵量基於比較例1中的粉塵量，在比較例1中，未對由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底進行氧化處理，且未形成黏合層及類鑽碳膜。對例示性實施例和其他比較例中的粉塵量進行了比較。 耐久性的評價
在滑動測試中，藉由銷對盤(pin-on-disk)法來評價耐久性。藉由將與由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底相當的材料研磨成平坦片狀並對該材料進行例示性實施例和比較例中所描述的各種處理，從而製備出樣品。在ϕ8的矽晶球(silicon sphere)在50g的負載下被放置在樣品上的同時，以5mm的寬度和1mm／s的滑動速率下進行測試。在測試之後，以光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來檢查滑動部的滑動磨損傷痕。以光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來檢查包括膜之樣品中的膜的分離。以能夠觀察表面輪廓的干涉儀來確定磨損傷痕的形狀。 例示性實施例1
首先，將以指定形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底放入爐中，並進行氧化處理。將基底在空氣中以10℃／分鐘的加熱速率加熱至400℃，在400℃下保持5小時，接著歷時8小時緩慢冷卻至室溫。接下來，將由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底放置在如圖1中所示之高頻電漿CVD裝置中，高頻電漿CVD裝置被以真空泵將其抽真空至1×10-3 Pa。用於電漿清潔之氬氣接著被引入原料氣體引入噴頭2中，且將壓力調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿，電漿被使用來清潔基底4的表面(以移除水和污染物)。氬氣接著被停止，並以真空泵將裝置抽真空至1×10-3 Pa。被使用來形成類鑽碳膜的甲苯接著被引入到原料氣體引入噴頭2中，並將壓力調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在基底4的表面上形成100nm的類鑽碳膜(DLC膜)。
在與本例示性實施例相同的條件下，分開地在矽基底上形成用於分析評價的類鑽碳膜。分析顯示出的是，類鑽碳膜基於原子百分比由碳和氫以C：H = 75.3：24.7來組成，且硬度為20GPa。
藉由上面所指定的方法來測量晶圓夾頭中的粉塵量。以與本例示性實施例相同的方式，對含有碳化矽的陶瓷燒結體進行氧化處理，並在陶瓷燒結體上形成類鑽碳膜，以製備ϕ60的平坦片狀樣品。在滑動測試中，藉由銷對盤法來測試平坦片狀樣品。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查平坦片狀樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。表1顯示評價結果。 例示性實施例2
將以指定形狀被研磨之採用CVD法所形成之由多晶碳化矽所製成的基底在爐中進行氧化處理。將基底在空氣中以5℃／分鐘的加熱速率加熱至450℃，在450℃下保持10小時，接著歷時12小時緩慢冷卻至室溫。接下來，將採用CVD法所形成之由多晶碳化矽所製成的基底放置在如圖1中所示之高頻電漿CVD裝置中，高頻電漿CVD裝置被以真空泵將其抽真空至1×10-3 Pa。用於電漿清潔之氬氣接著被引入原料氣體引入噴頭2中，且將壓力調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿，電漿被使用來清潔基底4的表面。被使用來形成類鑽碳膜的甲苯接著被引入到原料氣體引入噴頭2中，並將壓力調整為5Pa。600W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在基底4的表面上形成150nm的類鑽碳膜(DLC膜)。
在與本例示性實施例相同的條件下，分開地在矽基底上形成用於分析評價的類鑽碳膜。分析顯示出的是，類鑽碳膜基於原子百分比由碳和氫以C：H = 80.5：19.5來組成，且硬度為22GPa。
藉由上面所指定的方法來測量晶圓夾頭中的粉塵量。以與本例示性實施例相同的方式，在由CVD多晶碳化矽所製成之ϕ60的平坦片狀樣品上形成類鑽碳膜，以製備樣品。在滑動測試中，藉由銷對盤法來測試平坦片狀樣品。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查平坦片狀樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。表1顯示粉塵測試和滑動評價結果。 例示性實施例3
首先，將以指定形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底放入爐中，並進行氧化處理。將基底在空氣中以10℃／分鐘的加熱速率加熱至400℃，在400℃下保持5小時，接著歷時8小時緩慢冷卻至室溫。接下來，將由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底放置在如圖1中所示之高頻電漿CVD裝置中，高頻電漿CVD裝置被以真空泵將其抽真空至1×10-3 Pa。用於電漿清潔之氬氣接著被引入原料氣體引入噴頭2中，且將壓力調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿，電漿被使用來清潔基底4的表面。為了形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層，將原料氣體六甲基二矽氧烷經由原料氣體引入噴頭2引入真空室1中，並將壓力調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在基底4的表面上形成80nm之含有碳、矽、氧及氫的非晶層。六甲基二矽氧烷的引入接著被停止。在真空室1被以真空泵將其抽真空至1×10-3 Pa之後，被使用來形成類鑽碳膜的甲苯被引入原料氣體引入噴頭2中。壓力被調整為5Pa。450W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在含有碳、矽、氧及氫的非晶層上形成100nm的類鑽碳膜(DLC膜)。
在與本例示性實施例相同的條件下，分開地在矽基底上形成用於分析評價之含有碳、矽、氧及氫的非晶單層、及類鑽碳單層。分析顯示出的是，含有碳、矽、氧及氫的非晶層基於原子百分比具有C：Si：O：H = 40.5：13.0：11.1：35.4的組成。分析還顯示出的是，類鑽碳膜基於原子百分比由碳和氫以C：H = 75.3：24.7來組成，且硬度為20GPa。
藉由上面所指定的方法來測量晶圓夾頭中的粉塵量。以與本例示性實施例相同的方式，對含有碳化矽的陶瓷進行氧化處理，且在陶瓷上形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層、以及類鑽碳膜，以製備ϕ60的平坦片狀樣品。在滑動測試中，藉由銷對盤法來測試平坦片狀樣品。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查平坦片狀樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。表1顯示評價結果。 例示性實施例4
首先，將以指定形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底放入爐中，且為了氧化處理，將基底在空氣中以10℃／分鐘的加熱速率加熱至600℃，在600℃下保持3小時，接著歷時8小時緩慢冷卻至室溫。接下來，將由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底放置在如圖1中所示的高頻電漿CVD裝置中，高頻電漿CVD裝置被以真空泵將其抽真空至1×10-3 Pa。為了形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層，使比例為1：5的六甲基二矽氧烷和氬氣之原料氣體經由原料氣體引入噴頭2引入真空室1中，並將壓力調整為6Pa。600W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在基底4的表面上形成50nm的含有碳、矽、氧及氫的非晶層。六甲基二矽氧烷和氬氣的引入接著被停止。以真空泵將裝置抽真空至1×10-3 Pa之後，將用於形成類鑽碳膜之比例為1:5的甲苯和氬氣引入原料氣體引入噴頭2中，並將壓力調整為4Pa。650W的高頻電力接著從高頻電源6被施加到基板固持器5，以產生電漿。在含有碳、矽、氧及氫的非晶層上形成100nm的類鑽碳膜(DLC膜)。
在與本例示性實施例相同的條件下，分開地在矽基底上形成用於分析評價之含有碳、矽、氧及氫的非晶層和類鑽碳膜。分析顯示出的是，含有碳、矽、氧及氫的非晶層基於原子百分比具有C：Si：O：H = 35.4：20.6：9.0：35.0的組成。分析顯示出的是，類鑽碳膜基於原子百分比由碳和氫以C：H = 78.0：22.0組成，且硬度為21GPa。
藉由上面所指定的方法來測量晶圓夾頭中的粉塵量。以與本例示性實施例相同的方式，對含有碳化矽的陶瓷進行氧化處理，並在陶瓷上形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層和類鑽碳膜，以製備ϕ60的平坦片狀樣品。在滑動測試中，藉由銷對盤法測試平坦片狀樣品。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查平坦片狀樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。表1顯示評價結果。 比較例1
未對以與例示性實施例1相同的方式以指定形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底進行氧化處理，且在此基底上未形成黏合層和類鑽碳膜。藉由指定的方法來測量基底中的粉塵量。製備未經氧化處理且未形成黏合層和類鑽碳膜之含有碳化矽的陶瓷的ϕ60平坦片狀樣品。在滑動測試中，藉由銷對盤法來測試樣品。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查樣品的滑動磨損傷痕。表1顯示評價結果。 比較例2
在比較例2中，以與例示性實施例1中相同的方式，對以與例示性實施例1中相同的方式以指定的形狀被研磨之由含有碳化矽的陶瓷燒結體所製成的基底進行熱處理(400℃)。在本比較例中，未形成黏合層和類鑽碳膜(DLC膜)。以與例示性實施例1中相同的方式，藉由指定的方法來測量粉塵量。製備僅經氧化處理的碳化矽陶瓷的ϕ60平坦片狀樣品，並在滑動測試中藉由銷對盤法來進行測試。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查ϕ60平坦片狀樣品的滑動磨損傷痕。表1顯示評價結果。 表1
例示性 實施例 1 例示性 實施例 2 例示性 實施例 3 例示性 實施例 4 比較例 1 比較例 2
夾頭 構件 碳化矽陶瓷 燒結體 採用CVD法所形成的多晶碳化矽 碳化矽陶瓷燒結體 碳化矽陶瓷燒結體 碳化矽陶瓷燒結體 碳化矽陶瓷燒結體
氧化 處理 空氣中 400℃下的熱處理 空氣中 450℃下的熱處理 空氣中 400℃下的熱處理 空氣中 600℃下的熱處理 - 空氣中 400℃下的熱處理
DLC膜 結構 DLC膜單層(100nm) DLC膜單層(150nm) C-Si-O-H中間層／DLC膜 C-Si-O-H中間層／DLC膜 - -
粉塵的測量量 未處理(比較例1)的約1／100 未處理(比較例1)的約1／250 未處理(比較例1)的約1／250 未處理(比較例1)的約1／250 1 (對照) 未處理(比較例1)的約1／200
滑動測試結果 ∙在助燒結劑部分處部分膜分離 ∙除了分離部分以外無滑動磨損傷痕 ∙無膜分離 ∙無滑動磨損傷痕 ∙無膜分離 ∙無滑動磨損傷痕 ∙無膜分離 ∙無滑動磨損傷痕 ∙滑動磨損傷痕 ∙滑動磨損傷痕
評價
本發明的例示性實施例1至4顯示出的是，大幅地減少了粉塵的量，在滑動測試中沒有觀察到滑動磨損傷痕且滑動耐久性良好，且類鑽碳膜沒有被分離。更具體地，在例示性實施例1(其中，類鑽碳膜被形成在進行了氧化處理之由含有碳化矽的陶瓷燒結基底所製成的晶圓夾頭上)中，粉塵量大幅地降低(比較例1的1／100)。在滑動測試中，雖然類鑽碳膜在助燒結劑部分中部分地分離，但是在其他部分中未觀察到滑動磨損傷痕。因此，滑動測試處於實用上可接受的水準。
例示性實施例2顯示出的是，採用CVD法所形成之多晶碳化矽構件上的類鑽碳膜在滑動測試中未被分離，因此顯示出良好的黏附性。這是因為在沒有助燒結劑的情況下採用CVD法所形成的多晶碳化矽構件相較於燒結體更耐受熱氧化處理且具有對類鑽碳膜之更高的黏附性。在包括由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底的晶圓夾頭中，黏合層的形成(例示性實施例3和4)進一步減少粉塵產生和膜分離。
相反地，在比較例1(其中，未對夾頭基底進行氧化處理且未形成黏合層和類鑽碳膜)中，粉塵量增加，且在滑動測試中觀察到滑動磨損傷痕，這表示不良的滑動耐久性。在比較例2(其中，只進行氧化處理)中，粉塵量大幅地減少，但在滑動測試中觀察到滑動磨損傷痕，這表示不良的滑動耐久性。 例示性實施例5和6
作為黏合層之矽膜或氮化矽膜藉由已知的濺鍍方法被形成在ϕ60平坦片狀樣品上，ϕ60平坦片狀樣品由以與例示性實施例1中相同的方式進行加工和氧化處理之採用CVD法所形成的多晶碳化矽所製成。在與例示性實施例3中相同的條件下，類鑽碳膜被形成在樣品上。對於這些樣品，在藉由銷對盤法的滑動測試中的負載條件變為兩倍(100g)。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。評價結果顯示出的是，包括作為黏合層之矽膜或氮化矽膜的兩個樣品沒有膜分離且沒有滑動磨損傷痕。 例示性實施例7
作為黏合層之含有碳、矽、氧及氫的非晶層藉由如圖1中所示之高頻電漿CVD裝置被形成在ϕ60平坦片狀樣品上，ϕ60平坦片狀樣品由以與例示性實施例1中相同的方式進行加工和氧化處理之採用CVD法所形成的多晶碳化矽所製成。在與例示性實施例1中相同的條件下，類鑽碳膜被形成在樣品上。對於此樣品，滑動測試中的銷對盤法的負載條件變為兩倍(100g)。在測試之後，以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡來檢查樣品的滑動磨損傷痕和膜分離。評價結果顯示出的是，沒有膜分離且沒有滑動磨損傷痕。
雖然已參照例示性實施例描述本發明，應理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以使其涵蓋所有這種修改及等效結構和功能。
1:真空室 2:接地電極 3:原料氣體入口 4:基底 5:高頻引入電極 6:高頻電源 21:晶圓夾頭 22:抽吸孔 23:升降銷孔 24:頂表面 25:凸緣 31:基底 32:銷部 33:(類鑽碳)膜 34:黏合層 41:(曝光)光源 42:聚光透鏡 43:遮罩 44:縮小投影透鏡 45:晶圓 46:晶圓夾頭
[圖1]是根據本發明的成膜裝置的示意圖。
[圖2A]是根據本發明的晶圓夾頭的示意圖。
[圖2B]是根據本發明的晶圓夾頭的示意圖。
[圖3A]是根據本發明的晶圓夾頭的示意圖。
[圖3B]是根據本發明的晶圓夾頭的示意圖。
[圖3C]是根據本發明的晶圓夾頭的示意圖。
[圖4]是根據本發明的曝光裝置中的微影處理的示意圖。
1:真空室
2:接地電極
3:原料氣體入口
4:基底
5:高頻引入電極
6:高頻電源

Claims (14)

  1. 一種晶圓夾頭，其包括由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底，其中，該基底具有氧化處理層，且在該基底的最外表面上形成有由類鑽碳(DLC)所製成的膜，並且其中，該氧化處理層具有1nm以上且100nm以下的厚度，且該氧化處理層具有大於25原子百分比的氧原子濃度。
  2. 如請求項1的晶圓夾頭，其中，在該氧化處理層與該膜之間形成有至少含有矽或碳的層。
  3. 如請求項2的晶圓夾頭，其中，該至少含有矽或碳的層具有0.01μm以上且1μm以下的厚度。
  4. 如請求項2或3的晶圓夾頭，其中，該至少含有矽或碳的層是主要由矽、氮化矽、碳化矽、或氮化碳所組成的層。
  5. 如請求項1的晶圓夾頭，其中，在該氧化處理層與該膜之間形成有含有碳、矽、氧及氫的非晶層。
  6. 如請求項5的晶圓夾頭，其中，該含有碳、矽、氧及氫的非晶層具有0.01μm以上且1μm以下的厚度。
  7. 如請求項5或6的晶圓夾頭，其中，該含有碳、矽、氧及氫的非晶層中的碳、矽、氧及氫原子濃度中的每一者為5原子百分比以上，且氧原子濃度為20原子百分比以下。
  8. 如請求項1的晶圓夾頭，其中，該膜具有0.04μm以上且1μm以下的厚度。
  9. 如請求項1的晶圓夾頭，其中，該氧化處理層具有大於25原子百分比的氧原子濃度。
  10. 一種晶圓夾頭的製造方法，包括：藉由對由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底的表面進行氧化處理來形成氧化處理層；以及形成由類鑽碳(DLC)所製成的膜，其中，該氧化處理層具有1nm以上且100nm以下的厚度，且該氧化處理層具有大於25原子百分比的氧原子濃度。
  11. 如請求項10的晶圓夾頭的製造方法，還包括：在該氧化處理之後且在形成該膜之前，在經氧化處理的該基底上形成至少含有矽或碳的層。
  12. 如請求項10的晶圓夾頭的製造方法，還包括：在該氧化處理之後且在形成該膜之前，在經氧化處理的該基底上形成含有碳、矽、氧及氫的非晶層。
  13. 一種曝光裝置，其包括如請求項1的晶圓夾頭。
  14. 一種晶圓夾頭，其包括由含有碳化矽的陶瓷所製成的基底，其中，該基底具有氧化處理層，且在該基底的最外表 面上形成有由類鑽碳(DLC)所製成的膜，並且其中，在該氧化處理層與該膜之間形成有含有碳、矽、氧及氫的非晶層。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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