[发明专利]用于半导体晶圆处理的高效率静电夹盘组件

说明书

技术领域

本发明的实施例大体涉及在处理环境中用于固持(hold)基板的静电夹盘。

背景技术

在基板处理应用中，夹盘用以固持基板，以防止在处理期间基板的移动或失准(misalignment)。静电夹盘使用静电引力来将基板固持在适当的位置。静电夹盘的使用已获得广泛接受，这是因为静电夹盘相比于机械夹盘及真空夹盘的优点，例如，基板中与应力相关的破裂的减少、处理腔室中污染的减少及将基板保持在低真空环境中的能力。

典型的静电夹盘包括导电电极，该导电电极嵌入电绝缘体内部。电压源使基板相对于电极产生电偏压。该绝缘体防止电子流经该绝缘体而使相反的静电电荷在基板中及电极中累积。因此，产生了静电力以将该基板吸引且固持于夹盘上。

普通的静电夹盘为多层结构，该多层结构使用用于绝缘层的聚酰亚胺来制造，这些绝缘层将铜电极夹在当中。聚酰亚胺为热固性材料，该热固性材料具有理想的特性，例如高温稳定性(相对于其它有机聚合物而言)、优良的介电行为及优良的机械特性。然而，使用聚酰亚胺以隔绝电极会限制夹盘在某些基板制造工艺中的使用寿命。聚酰亚胺及类似聚合物对于某些处理气体及等离子体具有较低的耐蚀性。各种基板处理操作中所用的含氧气体及等离子体对静电夹盘上的聚酰亚胺层是特别有害的。在这些工艺期间，绝缘体可受到处理气体腐蚀，所造成的电极的暴露导致夹盘在处理期间失效且导致整个基板成本损失较大。

此外，当基板断裂或碎裂以形成具有锐缘的碎片时，基板碎片可能容易刺穿聚酰亚胺膜，从而使夹盘的电极暴露。基板碎片也可能从基板背侧转移至该聚酰亚胺膜。即使绝缘体中仅暴露一个针孔处的电极也可能在电极与等离子体之间引起电弧，并因而需要替换整个夹盘。

此外，制造上述静电夹盘的工艺需要使用压敏或热敏黏接剂，以及较为费力的电路安装。例如，铜电极电路可被电镀于聚酰亚胺膜上。在形成电极之后，可使用压敏或热敏黏接剂将第二聚酰亚胺膜层黏接于该电极层上。随后使用压敏或温度敏感的酚类黏接剂将多层堆叠件(stack)黏接至夹盘的基底。此工艺不仅复杂，而且此工艺需要许多步骤并需要延长制造时间。因此，需要改善的静电夹盘及制造该静电夹盘的简化方法。

发明内容

在一个实施例中，一种静电夹盘组件包括挠性堆叠件，该挠性堆叠件具有预成型电极，该预成型电极嵌入第一介电层与第二介电层之间。该第一介电层可包括聚芳醚酮材料。该聚芳醚酮第一介电层具有暴露的基板支撑表面。第二介电层具有暴露的接合(bond)表面。在另一实施例中，该静电夹盘组件还包括底座，该底座接合至挠性堆叠件的第二介电层的接合表面。接合表面与底座之间的剥离强度介于约每线性英寸2磅(约0.91公斤)与约每线性英寸14磅(约6.35公斤)之间。

在另一实施例中，一种静电夹盘组件包括基板支撑底座及挠性堆叠件，该挠性堆叠件用黏接层接合至该基板支撑底座。该黏接层具有剥离强度，该剥离强度介于约每线性英寸2磅(约0.91公斤)与约每线性英寸14磅(约6.35公斤)之间。该挠性堆叠件还包括第一介电层、第二介电层及预成型薄片电极，该预成型薄片电极设置于第一介电层与第二介电层之间。第一介电层及第二介电层可以热塑方式接合或用黏接剂接合。在另一实施例中，第一介电层由聚芳醚酮形成。在另一实施例中，第一介电层由聚芳醚酮形成，而第二介电层由聚酰亚胺形成。

在又一实施例中，一种制造静电夹盘组件的方法包括以下步骤：在聚芳醚酮层与介电层之间置放预成型薄片电极；将该聚芳醚酮层与该介电层接合在一起；用等离子体处理该介电层的表面；将该经等离子体处理的介电层接合至基板支撑底座。该介电层与该基板支撑底座之间的接合具有剥离强度，该剥离强度介于约每线性英寸2磅(约0.91公斤)与约每线性英寸14磅(约6.35公斤)之间。

附图说明

通过参考本发明的实施例(这些实施例中的一些被图示于附图中)，可以对上文简述的本发明进行更具体的描述，以详细理解本发明的上述特征。然而应注意，这些附图仅以举例方式图示本发明的典型实施例，不应认为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施例。

图1A为根据本发明的静电夹盘组件的实施例的示意性截面图。

图1B为图1A中的静电夹盘组件的分解示意性截面图。

图1C为图1A中的静电夹盘的基板容纳表面的一部分的放大示意性截面图。

图2为示例性处理腔室的示意性截面图，在该示例性处理腔室中可利用静电夹盘组件。