氣體軸承靜電夾具的製作方法

2023-10-17 23:08:44

專利名稱：氣體軸承靜電夾具的製作方法
技術領域：
本發明大致是關於半導體處理夾持系統，且尤指一種靜電夾器(clamp)及用於夾 持工件的方法。
背景技術：
靜電夾器或夾具(ESC，electrostatic clamps or chucks)是經常利用於半導 體工業以供夾持工件或基板於諸如離子植入、蝕刻、化學汽相沉積(CVD，chemical vapor deposition)等等的基於電漿或基於真空的半導體製程期間。ESC的夾持能力以及工件溫 度控制已經證實於處理半導體基板或晶圓為相當有用，諸如矽晶圓。舉例而言，一個典型 的ESC包括其定位於一導電電極之上的一介電層，其中，半導體晶圓是置放於ESC的一表面 (例如該晶圓是置放於介電層的一表面)。於半導體處理(例如離子植入)期間，一夾持 電壓典型為施加於晶圓與電極之間，其中，晶圓是藉由靜電力而靠於夾具表面夾持。一些習用的ESC進而利用背側氣體冷卻，藉以冷卻於處理期間的工件。在這些情 形，一冷卻氣體靜態呈現於工件與ESC的一個或多個凹陷表面之間的一間隙，其中，氣體的 壓力大致正比於間隙之內的其熱轉移係數。因此，為了達到較高的冷卻速率，典型地需要較 高的靜態背側冷卻氣體壓力，藉以提供期望的熱性能。因此，為了維持工件的適當夾持，關 聯於較高的背側氣體壓力的力量應以施加至ESC的較大的夾持力或電壓而適當抵消。倘若 是高功率的離子植入(例如2. 5千瓦)，氣體壓力實質為高，藉以得到適當的冷卻，其中，夾 持力應適當提高以企圖補償實質為高的氣體壓力。再者，至於一種掃描的工件，諸如於一 些離子植入系統所見，大的G力可存在於工件振蕩期間，其中，更高的夾持力為必要，藉以 維持於工件與ESC之間的充分接觸。然而，提高於整個工件的夾持力將具有不良的效應，諸 如增加的微粒汙染，由於提高夾持壓力會引起跨於工件表面的於ESC與工件之間的摩擦 力，因而導致跨於工件面積(組件形成於其中)的微粒汙染的較大機會。因此，於此技術是存在針對於一種夾器的需要，該種夾器是可以操作來限制工件， 同時減輕微粒汙染，且亦同時提供期望的溫度均勻度與夾持壓力以供有效率處理工件。

發明內容
本發明是藉由提出一種用於夾持在半導體處理系統的工件的系統、裝置、及方法 而克服先前技術的限制。因此，下文提出本發明的簡化概要，藉以提供本發明的一些方面的 基本了解。此概要並非為本發明的廣泛的概觀。此概要既不傾向於識別本發明的關鍵的要 素且亦不傾向於描述本發明的範疇。此概要的目的是以簡化形式而呈現本發明的一些概 念，以作為稍後提出的較詳細說明的一個序文。本發明大致為用於半導體處理中的一種用於將一工件夾持至其中的靜電夾器、及 用於將工件夾持至其中的方法。根據本發明的一個示例性方面，該靜電夾器包括夾持板，該 夾持板具有與工件關聯的夾持表面。舉例而言，該夾持板具有設置於其中的中央區域與環 狀區域，並且其中，環狀區域大致為配置在中央區域的周邊。舉例而言，該夾持板的中央區域大致為平面，且任何結構的空隙是從其朝外延伸而成。一個或多個電極進而與該夾持板 的中央區域關聯。該一個或多個電極進而電連接至第一電壓電位，其中，第一電壓電位可操 作成 選擇性地吸引該工件朝向該夾持板。根據一個實例，多個氣體供應孔口設置於該夾持板的中央區域，其中，該多個氣體 供應孔口與加壓氣體供應器流體連通。舉例而言，加壓氣體供應器被構造成經由透過該多 個氣體供應孔口的氣體的流動而將該夾持表面與工件之間的氣墊提供在該夾持板的中央 區域。根據本發明的一個實例，該夾持板的中央區域包括具有與其關聯的預定孔隙率的多 孔板，其中，多個氣體供應孔口大致由該多孔板的預定孔隙率所設置。舉例而言，該多孔板 可包括多孔碳與多孔碳酸矽材料的一個或多個，其中，該多孔板的孔隙率大致為平均分配 自該中央區域的氣體流。一個或多個氣體返回孔口進而設置於該夾持板的中央區域與環狀區域的一個或 多個。舉例而言，該一個或多個氣體返回孔口與真空源流體連通，在其中大致設置了用於該 氣墊的排氣路徑。舉例而言，該一個或多個氣體返回孔口可包括在該夾持板中的一個或多 個溝槽，其配置於中央區域與密封之間，其中，提供該氣墊的返回或排氣路徑，因此而大致 允許於該中央區域之內的氣體的動態流動。密封進而形成於該夾持板的環狀區域，其中，該密封被構造成以大致防止該氣墊 自該中央區域洩漏至該環狀區域的外部環境。舉例而言，密封可為自該夾持板的第一平面 延伸至該夾持板的第二平面的彈性密封。作為一個替代者，密封可包括設置於環狀區域的 夾持表面的一個或多個大致同心差動抽吸溝槽(differential pumping groove)。舉例而 言，該一個或多個同心差動抽吸溝槽中的各個與一個或多個真空源中個每個流體連通，其 中，關聯於各個真空源的個別的壓力在移動為遠離該中央區域而針對於各個接續的差動抽 吸溝槽減小。本發明的夾持板可更包括配置在該環狀區域的周邊的二個或多個銷，其中，二個 或多個凹口是構成以選擇性地介接於該工件的周邊。該二個或多個銷大致地抑制該工件免 於側向移動。根據又一個示例性的方面，提供一種用於夾持工件的方法，其中，提供一夾持板 (諸如上述的夾持板)。舉例而言，該種方法包括置放工件於該夾持板之上，其中，工件的 周邊區域是位居於該夾持板的環狀區域之上。經由設置在該夾持板的中央區域於第一氣體 壓力的多個氣體供應孔口而提供於緩衝氣體，其中，該緩衝氣體大致以第一排斥力而將工 件從該夾持板排斥出。因此，提供了於該工件與夾持板的中央區域之間的一大致無摩擦界 面。第一電壓電位進而施加至第一電極，於其中大致以第一吸引力而將工件吸引至該 夾持板。舉例而言，進而控制第一氣體壓力與第一電壓電位，其中，第一排斥力與第一吸引 力大致相等。因此，工件大致為「浮動」在氣墊上，因此，大致地消除了工件與靜電夾器之間 的接觸。因此，為了達成前述與相關目的，本發明包括完整描述於下文且特定指出於申請 專利範圍的特徵。以下的說明與隨附的圖式詳細陳述本發明的某些說明性質的實施例。然 而，此等實施例是指出本發明的原理可為運用於其中的種種方式的少數者。本發明的其它 目的、優點、與新穎特徵將由本發明的以下詳細說明且當連同圖式所考慮時而成為顯明。


圖1說明根據本發明的一個示例性方面的一種靜電夾具的分解立體圖。圖2說明根據本發明的另一個方面的圖1的靜電夾具的橫截面圖。圖3是圖2的靜電夾具的一部分的放大橫截面圖。圖4是根據本發明的又一個方面的一種示例性的靜電夾具的簡化橫截面圖。圖5是一種示例性系統的方塊圖，該種系統包括本發明的靜電夾具。圖6說明根據本發明的再一個方面的一種示例性的冷卻板的俯視圖。圖7是方塊圖，其說明根據本發明的一種用於夾持工件的示例性方法。
具體實施例方式本發明大致指向一種靜電夾器或夾具(ESC)，其提供改良的夾持與熱均勻度並且 進而減少背側粒子汙染。因此，本發明將參考圖式進行說明，其中，相同參考符號可用以參 考圖式中的相同組件。應了解的是這些方面的說明僅為說明性質且其不應為限制意味而 解讀。在以下說明中，為了解釋的目的，陳述諸多的特定細節以提供對本發明的徹底了解。 然而，對於本領域技術人員而言明顯的是本發明可不需這些特定細節而實施。參考圖式，圖1是說明一種示例性的靜電夾器(亦稱為ESC) 100的分解立體圖。 ESC 100可操作於諸如一離子植入製程的半導體處理期間以經由靜電力而實質夾持一工件 102至其中(如圖2的橫截面所示)，其中，該工件是迅速平移於相關於一離子束(未顯示) 的一個或多個方向。工件102可包括一半導體基板，諸如一矽晶圓或其它的基板。舉例而 言，如圖1所示的ESC 100包括一夾持板104、一第一電極106、與一冷卻板108，其中，該夾 持板、第一電極、與冷卻板可操作耦接以形成該ESC。ESC 100更可包括一第二電極110或 另外的電極，且任何數目的電極視為落入本發明的保護範圍內。根據本發明的一個方面，夾持板104包括設置於其中的一環狀區域112與一中央 區域114，其中，該環狀區域大致為配置在該中央區域的一周邊116的周圍。環狀區域112 包括與其關聯的一第一表面118，其中，在一個實例中，第一表面是構成以大致接觸工件 102(如圖2的橫截面所示)。舉例而言，第一表面118可操作於靜電夾持期間以接觸工件 102的在其一周邊區域122的周圍的一表面120。舉例而言，工件102的表面120的周邊區 域122可與工件的一排他區124關聯，其中，半導體組件大致未形成於排他區。舉例而言， 與夾持板104的環狀區域112關聯的第一表面118是部分或整體接觸於排他區124中的工 件102的表面120，如圖2所示。圖2的示例性ESC100的一部分129進而顯示於圖3中，其 中，第一表面118圖示為大致接觸工件102在ESC的周邊116的周圍。可替換地，雖然未圖 示，第一表面118可部分地或整體地接觸排他區124及/或工件102的表面120的一主動 區域126，其中，半導體組件(未顯示)是形成於主動區域的工件102的一前側127。根據本發明的另一個示例性方面，再次如圖2所示，夾持板104的中央區域114包 括關聯於工件102的主動區域126的一第二表面128。如於圖3所示且進一步詳示於圖4， 夾持板104的示例性的第二表面128大致以一預定距離凹陷自第一表面118，於其大致設置 於夾持板的第二表面與工件102的表面120之間的一間隙130。舉例而言，第二表面128大致凹陷自第一表面118 (例如於約0與30微米之間的一間隙130)。在一個特定實例中，第二表面128大致凹陷約10微米自第一層116的第一表面118。因此，當工件102置放於ESC 100，環狀區域112可操作以大致將中央區域114隔 離自一外部環境131 (例如真空室、處理室、或類似者)。根據一個示例性的方面，夾持板 104的環狀區域112是由一彈性材料(例如一彈性密封)所構成，其中，該彈性材料大致 設置第一表面118。該彈性材料因此提供於工件102與夾持板104之間的一密封，其中，中 央區域114大致隔離自外部環境131。在又一個實例中，第二表面128大致為與第一表面118共平面(例如圖4的間隙 130為零)。舉例而言，間隙130的選擇進而大致由與第二表面128關聯的氣體壓力與其施 加至工件102的靜電力所確定，其中，氣體壓力與靜電力之間的平衡大致為合意，藉以使該 工件「浮動」於夾持板之上，如將於下文所述。根據又一個實例，本發明嘗試在圖1的夾持板104的周邊116的差動抽吸，其中， 提供於環狀區域112的一個或多個方位角置放的差動抽吸溝槽(未顯示)，且其中，當自該 夾持板的中央為朝外漸進時，提供漸進較高的真空(例如較低的壓力)至一個或多個差動 抽吸溝槽。舉例而言，第一表面118與第二表面128可大致為共平面，其中，例如差動抽吸 溝槽為大致延伸至夾持板104，因此實質禁止自ESC 100的氣體流動為超過夾持板的周邊 116而延伸至外部環境131，如同將為本領域技術人員所了解。根據另一個實例，夾持板104的環狀區域112與中央區域114包括一 J-R材料(例 如摻雜鈦的氧化鋁、摻雜氧化鈰的氮化鋁、或類似者)。一 J-R材料(例如具有於1X IO8 至1X IO12奧姆-公分之間的整體電阻率的一半導電性的介電材料)是具有優於一 J-R型 式ESC 100的未摻雜材料的一個優點，因為夾持板104可實質加厚(例如0. 5毫米或更大 的一厚度)，且不需要藉由加工、研磨或其它技術的後續的薄化，藉以產生有用的夾持力。可 替換地，夾持板104的環狀區域112與中央區域114包括一非J-R材料，其中，ESC100是可 視為一非J-R或庫侖型式(Coulombic-type)的夾器。圖4是說明圖2的示例性ESC 100的部分129的簡圖132，其中，進一步說明本發 明的數個創新方面。如於圖4所示，根據一個實例，夾持板104的環狀區域112包括一第一 介電層134，第一介電層134具有形成於其上的一第一保護層136，其中，第一表面118大致 由第一保護層的一頂表面138所設置。在一個實例，第一介電層134包括一摻雜介電材料， 諸如摻雜鈦的氧化鋁與摻雜氧化鈰的氮化鋁的一個或多個。舉例而言，第一保護層136包 括形成於第一介電層之上的一個二氧化矽(SiO2)層。可替換地，第一保護層136包括形成 於第一介電層134之上的一個聚醯亞胺(PI，p0lyimide)或其它聚合物。在一種類似方式中，舉例而言，夾持板104的中央區域114包括一第二介電層140， 該第二介電層140具有形成於其上的一第二保護層142，其中，第二表面128大致由第二保 護層的一頂表面144所設置。第一介電層134與第二介電層140可由類似或差異的材料所 構成。同理，第一保護層136與第二保護層142可由類似或差異的材料所構成。在一個實 例中，第一介電層134與第二介電層140是由一共同的陶瓷基板所形成，其中，第一保護層 136與第二保護層142是在第一與第二介電層為形成後而形成於第一與第二介電層之上。根據一個實例，如圖2所示的ESC 100的第一電極106是與中央區域114關聯，且 第二電極110是與環狀區域112關聯，其中，第一電極與第二電極大致為彼此電氣隔離。舉 例而言，第一電極106與第二電極110的一個或多者是由銀、金、鈦、鎢、或其它導電性的金屬或材料的一個或多者所構成。ESC 100的第一電極106與第二電極110可分別電連接至 個別的第一電壓源146 (例如第一電壓電位)與第二電壓源148 (例如第二電壓電位)， 如於圖5所示，且如將為於下文所論述。根據本 發明，如於圖1所示，夾持板104更包括關聯於中央區域114的多個氣體供 應孔口 150，其中，該多個氣體供應孔口是與一加壓氣體源或供應器152流體連通，如同再 次於圖5所示。舉例而言，圖1的多個氣體供應孔口 150是構成以經由圖5的氣體供應器 152而提供於該夾持表面(例如第二表面128)與工件102的表面120之間的一氣墊(未 顯示)於夾持板104的中央區域。舉例而言，圖1的多個氣體供應孔口 150大致由第二介電層140的一孔隙率所設 置於夾持板104的中央區域114(如於圖4所示)。舉例而言，夾持板104的至少該中央區 域114包括具有關聯於其中的一預定孔隙率Φ的一多孔板154。在此實例中，圖4的第二 介電層140包括多孔板154。因此，圖1的多個氣體供應孔口 150大致由多孔板154的預定 孔隙率所設置。根據一個實例，多孔板154包括一多孔碳與一多孔碳酸矽材料的一個或多 個。在另一個實例中，多孔板154包括一多孔石墨材料。根據另一個實例，多孔板154的預 定孔隙率Φ大致假定為空隙的體積(Vv)對整體材料的體積(Vb)的一比值，其中φ = Vv/VB(1)。預定孔隙率Φ可具有一範圍為0至1、或0%至100%的孔隙率。在一個特定實例 中，多孔板154的預定孔隙率Φ選擇為於大約5%至大約75%的範圍之內。由於結構整合 度與流動氣體通過多孔板154的容量大致取決於材料選擇以及關聯於其的預定孔隙率，本 發明預期能夠提供工件102的充分流量與支撐/夾持的任何材料與預定孔隙率Φ所構成 的多孔板為歸屬於本發明的範疇內。再者，應為注意的是舉例而言，圖4的至少第二保護 層142更可包括形成在第二介電層140之上的一多孔材料。應為注意的是該多個氣體供 應孔口 150可均勻分布在夾持板104的中央區域114的周圍。舉例而言，該多個氣體供應 孔口 150可包括多個機械加工或者是以其它方式所形成的鑽孔、裂縫、環、溝槽、或其它孔 口(未顯示)於夾持板104的中央區域114，其中，該多個氣體供應孔口是流體流通於圖5 的氣體供應器152。該多個氣體供應孔口 150的架構或型樣化可因此基於自該氣體供應器 152的緩衝氣體的最佳流量而確定。根據又一個方面，一個或多個氣體返回孔口 156設置於夾持板104的中央區域114 與環狀區域112的一個或多個。舉例而言，該一個或多個氣體返回孔口 156與一真空源158 流體連通，如於圖5所示。舉例而言，圖3與4的該一個或多個氣體返回孔口 156可包括配 置在環狀區域112與中央區域114之間的一界面162的周圍的一個或多個溝槽或孔160，如 於圖3與4所示，因此提供用於緩衝氣體(未顯示)通過ESC 100的一排氣路徑。舉例而言，環狀區域112是進而可用以提供於工件102的表面120的周邊區域 122與ESC 100之間的一實質密封164，其中，緩衝氣體大致維持於由該環狀區域、中央區域 114、與工件所設置的一容積165之內。藉由控制自該多個氣體供應孔口 150且透過該一個 或多個氣體返回孔口 156所返回(例如經由圖5的氣體源152與真空源158)的緩衝氣體 的壓力與流量，夾持板104可用以提供一第一力而將工件102大致排斥自ESC 100。自該多 個氣體供應孔口 150的緩衝氣體的壓力與流量可因此大致抵消其關聯於經由圖5的第一電 壓源146與第二電壓源148所施加至第一電極106與第二電極110的電壓電位的靜電力。該種力量的抵消或平衡因此可用以提供一大致無摩擦的界面於工件102與夾持板104的至 少該中央區域114之間。再者，藉由控制自該多個氣體供應孔口 150且透過該一個或多個 氣體返回孔口 156 (例如經由圖5的氣體源152與真空源158)的緩衝氣體的壓力與流量， 亦可控制於工件102與ESC 100之間的熱轉移，其視緩衝氣體的流量與溫度而定。 在一個實例中，該一個或多個氣體返回孔口 156具有約2毫米或更小的一直徑，然 而，種種其它尺寸的孔亦預期為歸屬於本發明的範疇內。舉例而言，該一個或多個氣體返回 孔口 156可具有約500微米的一直徑。該等氣體返回孔口的尺寸可基於壓力與流量率而變 化，且因此可用於ESC 100的任何既定應用而最佳化。在一個替代例中，圖1的一個或多個氣體返回孔口 156包括一個或多個裂縫(未 顯示)，其中，該一個或多個裂縫大致為沿著於環狀區域112與中央區域114之間的界面 162延伸一預定距離(未顯示)。舉例而言，該一個或多個裂縫可包括線性或弧形的裂縫， 其中，如沿著ESC 100的一半徑166延伸所測量，當測量於環狀區域112與中央區域114之 間，該一個或多個弧形裂縫的一徑向寬度可為約2毫米或更小。舉例而言，該一個或多個長 形裂縫的一長度可為實質大於其徑向寬度。根據本發明的再一個示例性方面，圖1至4的ESC 100的冷卻板108與夾持板104 的一背側168關聯，如圖4所示，其中，夾持板104更包括一第一絕緣層170，其形成於第 一電極106與圖1的冷卻板108之間；及，一第二絕緣層172，其形成於第二電極110與冷 卻板之間。舉例而言，第一絕緣層170與第二絕緣層172的一個或多個是由一介電材料所 構成，其中，介電材料可包括氧化鋁、氮化鋁、或其它絕緣材料的一個或多個。根據本發明的另一個示例性方面，如圖6所示的冷卻板108包括一個或多個冷卻 通道174。舉例而言，該一個或多個冷卻通道174是構成以安排由諸如水的一冷卻流體(未 顯示)於夾持板104與冷卻板108之間的路線及/或通過該冷卻板以供ESC 100於半導體 處理期間的冷卻。圖6說明冷卻板108的一個示例性的前表面176，其中，冷卻板的前表面 大致為介接於圖4的夾持板104的背側168，舉例而言，其中，圖標了冷卻信道174的至少部 分者的一預定型樣178。應為注意的是預定型樣178是可不同於圖式所示者，且所有這些 型樣預期為歸屬於本發明的保護範圍內。如於圖6所示，關聯於冷卻板108的前表面176的該一個或多個冷卻通道174包 括多個大致同心通道180，其大致經由多個徑向通路182而互連。舉例而言，示例性的多個 同心通道180、徑向通路182大致提供經由其的冷卻流體的有利的流動，其中，氣泡大致為 最小化。因此，本發明的圖1至4的示例性ESC 100因此提供工件102的夾持及冷卻，其 中，力平衡可得到於關聯於中央區域114的靜電力與其關聯於氣體流動的氣體壓力(於工 件與中央區域間的容積165)之間。根據本發明的另一個示例性方面，中央區域114大致為 平坦，如於圖1所示，其中，中央區域大致為延伸朝向(及/或接觸)工件102的表面120 的任何結構。可替換地，中央區域114可包括其散布為跨於第二表面128的一個或多個臺 面或圓點(未顯示)，其中，舉例而言，圖2的工件102大致地被防護以免於「著落」或接觸 第二表面的大部分者。舉例而言，該一個或多個臺面或圓點可由第二介電層140與第二保 護層142的一個或多者所設置。根據本發明的又一個示例性方面，夾持板104更包括配置在一周邊188的周圍的多個銷、栓、或其它的特徵186，其中，多個銷是構成於工件的處置及/或處理期間以介接於 工件102的周邊區域122。舉例而言，三個或多個銷186延伸在大致垂直於第一表面118而 在夾持板104的周邊188的周圍，其中，該等銷大致防止工件102於工件的掃描期間的側向 運動。舉例而言，該等銷186可選擇地定位，以當供應緩衝氣體時而維持工件102的位置。圖5說明一個示例性的靜電夾持系統190，其中，ESC 100可操作為耦接至第一電 壓源146 (例如一第一電源供應器)、第二電壓源148、緩衝氣體源152、返回氣體或真空源 158、及一控制器192。舉例而言，控制器192可操作為控制施加至圖4的中央區域114的 第一電壓電位146，藉以大致吸引工件102至ESC 100且密封背側氣體於設置在中央區域 114、環狀區域112(例如密封)、與工件102之間的容積165之內，而且進一步控制氣體源 152與真空源158，藉以提供於靜電夾持與該容積內的緩衝氣體壓力之間的力量的實質平 衡。應為再次注意的是儘管一第二電壓源148提供於此實例以供電第二電極110，若第二 電極是亦省略，則該第二電壓源可省略。同理，可控制用於附加的電極(未顯示)的附加的 電壓源(未顯示)，因此將為由本領域技術人員所了解。根據本發明的另一個方面，圖7是說明一種示例性方法300，用於經由一靜電夾具 以夾持一工件。應為注意的是儘管示例性方法是圖標且描述於本文為一系列步驟或事件， 將為理解的是，本發明是並未由這些步驟或事件的圖標的順序所限制，正如根據本發明的 一些步驟是可發生於不同順序且/或並存除了顯示及描述於本文的外的其它步驟。此外， 並非需要所有圖示的步驟來實施根據本發明的一種方法。甚者，將為理解的是，這些方法是 可關聯於本文所圖標及描述的系統以及關聯於並未圖標的其它系統而實施。如圖7所示，方法300是開始於步驟302，提供諸如圖1至4的ESC 100的一種靜 電夾具。舉例而言，提供於步驟302的ESC包括一夾持板，其中，該夾持板包括設置於其的 一中央區域與一環狀區域，且其中，一第一電極是至少關聯於該中央區域。該夾持板更包括 關聯於該中央區域的多個氣體供應孔口、及一個或多個氣體返回孔口。在步驟304中，一工件置放於該夾持板之上，其中，在一個實例，該工件的一周邊 區域接觸該夾持板的環狀區域。在步驟306中，一緩衝氣體是於一第一氣體壓力下且經由 透過多個氣體供應孔口的一緩衝氣體供應而提供，其中，該緩衝氣體大致以一第一排斥力 而將該工件排斥自該夾持板。該緩衝氣體大致確定於該工件與夾持板之間的某量的力與熱 轉移。在步驟308中，一第一電壓電位施加至第一電極，於其大致以一第一吸引力(例如 一第一夾持力)而將該工件吸引至該夾持板。在步驟310中，控制第一電壓電位與緩衝氣體壓力，其中，第一電壓電位大致以第 一力而將該工件吸引至該夾持板，且緩衝氣體壓力大致提供一反抗或排斥力。在一個實例 中，第一吸引力與第一排斥力是藉由步驟310的控制而等化，於其提供該工件與夾持板的 至少該中央區域之間的一大致無摩擦界面。在一個實例中，與步驟306所施加至第一電極的第一電壓電位關聯的第一吸引力 是充分的，藉以大致維持該工件相對於夾持板的一位置、且提供於該工件與環狀區域之間 的實質密封以防止緩衝氣體洩漏至外部環境。於另一個實例，差動抽吸溝槽提供於該工件 與夾持板之間的密封以防止緩衝氣體洩漏至外部環境。 因此，本發明提出一種靜電夾具，其提供改良的熱均勻度且進而減少背側微粒汙 染。雖然本發明已經顯示及描述關於某個較佳實施例或多個實施例，明顯的是等效的變更與修改將由本領域技術人員閱讀及了解此說明書與隨附圖式而得到。特別是關於由上述的構件(組件、裝置、電路、等等)所實行的種種功能，運用來描述該等構件的術語(包括提 及「機構」)是意圖以對應(除非是另為指明)實行上述的構件的指定功能的任何構件(即 其為功能等效)，即使非為結構等效於實行於本文所述的本發明示例性實施例的功能的公 開結構。此外，儘管本發明的一特定特徵可為關於數個實施例的僅有一者而公開，用於任何 既定或特定應用而可為期望且有利，該特徵可結合其它實施例的一個或多個其它特徵。
權利要求
1.一種靜電夾器，其用於選擇性地維持工件的位置，該靜電夾器包括夾持板，其具有與該工件關聯的夾持表面，其中，該夾持板具有設置在其中的中央區域 與環狀區域，並且其中，該環狀區域是大致地配置在該中央區域的周邊；多個氣體供應孔口，其設置在該夾持板的中央區域，其中，該多個氣體供應孔口與加壓 氣體供應器流體連通，並且其中，該加壓氣體供應器被構造成經由該多個氣體供應孔口而 將該夾持表面與工件之間的氣墊提供在該夾持板的中央區域；一個或多個氣體返回孔口，其限定在該夾持板的中央區域與環狀區域的一個或多個， 其中，該一個或多個氣體返回孔口與真空源流體連通，在其中大致地設置了用於該氣墊的 排氣路徑；密封，其形成於該夾持板的環狀區域，其中，該密封被構造成大致地防止該氣墊自該中 央區域洩漏至該環狀區域的外部環境；及一個或多個電極，其至少與該中央區域關聯，其中，該一個或多個電極電連接至第一電 壓電位。
2.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該夾持板的中央區域包括具有與其關聯的預 定孔隙率的多孔板，其中該預定孔隙率是由該多孔板的空隙的體積對整體材料的體積的比 值所定義，並且其中該多個氣體供應孔口大致地由該多孔板的預定孔隙率所設置。
3.如權利要求2所述的靜電夾器，其中，該多孔板包括多孔碳與多孔碳酸矽材料的一 個或多個。
4.如權利要求3所述的靜電夾器，其中，該多孔板包括多孔石墨。
5.如權利要求2所述的靜電夾器，其中，該多孔板的預定孔隙率的範圍為在大約5%與 大約75%之間。
6.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該多個氣體供應孔口是以大致均勻方式而分 配在該夾持板的中央區域的周圍。
7.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該多個氣體供應孔口包括設置於該夾持板的 中央區域的多個裂縫與多個凹環的一個或多個。
8.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該多個氣體供應孔口包括設置在該夾持板的 中央區域中的多個孔。
9.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該夾持板的中央區域大致為平面且任何結構 的空隙是由該空隙向外延伸而成。
10.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該夾持表面具有與該環狀區域關聯的第一平 面、及與該中央區域關聯的第二平面，其中第一平面是由第二平面凹陷而成。
11.如權利要求10所述的靜電夾器，其中，該密封包括從第二平面延伸至第一平面的 彈性密封。
12.如權利要求10所述的靜電夾器，其中，該第二平面是由第一平面凹陷約10微米而成。
13.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該密封包括設置於該環狀區域的該夾持表面 中的一個或多個同心差動抽吸溝槽，其中該一個或多個同心差動抽吸溝槽中的每個與一個 或多個真空源中的各個流體連通。
14.如權利要求13所述的靜電夾器，包括與三個真空源中的各個流體連通的三個同心差動抽吸溝槽。
15.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該一個或多個電極進而與該環狀區域關聯， 且其中該一個或多個電極電連接至第二電壓電位。
16.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該一個或多個氣體返回孔口包括該夾持板中 的一個或多個溝槽，其配置在該中央區域與密封之間。
17.如權利要求1所述的靜電夾器，其中，該夾持板還包括配置在該環狀區域的周邊的 二個或多個銷，其中，二個或多個凹口被構造成選擇性地介接於該工件的周邊。
18.一種靜電夾器，其用於選擇性地維持工件的位置，該靜電夾器包括夾持板，其具有與該工件關聯的一夾持表面，其中，該夾持板具有設置於其中的中央區 域與環狀區域，並且其中該環狀區域大致地配置在該中央區域的周邊，並且其中該夾持板 的中央區域包括具有與其關聯的預定孔隙率的多孔板，其中該預定孔隙率由該多孔板的空 隙的體積對整體材料的體積的比值所定義且大致地設置多個氣體供應孔口於該夾持板的 中央區域，其中該多個氣體供應孔口與加壓氣體供應器流體連通，並且其中該加壓氣體供 應器被構成以經由該多個氣體供應孔口而將該夾持表面與工件之間的氣墊提供在該夾持 板的中央區域；一個或多個氣體返回孔口，其設置在該夾持板的中央區域與環狀區域的一個或多個， 其中，該一個或多個氣體返回孔口與真空源流體連通，在其中大致地設置了用於該氣墊的 排氣路徑；密封，其配置在該夾持板的環狀區域，其中，該密封被構成以大致地防止該氣墊自該中 央區域洩漏至該環狀區域的外部環境；及一個或多個電極，其至少與該中央區域關聯，其中，該一個或多個電極電連接至第一電 壓電位。
19.一種用於夾持工件的方法，該方法包括步驟提供夾持板，其中，該夾持板包括設置於其中的中央區域與環狀區域，其中第一電極至 少與該中央區域關聯；將該工件置放於該夾持板之上，其中，該工件的周邊區域位居於該夾持板的環狀區域 之上；經由設置在該夾持板的中央區域於第一氣體壓力的多個氣體供應孔口而提供緩衝氣 體，其中，該緩衝氣體大致地以第一排斥力而將工件從該夾持板排斥出且提供位於工件與 該夾持板的至少中央區域之間的大致無摩擦界面；將第一電壓電位施加至第一電極，在其中大致地用第一吸引力將工件吸引至該夾持 板；及控制第一氣體壓力與第一電壓電位，其中，第一排斥力與第一吸引力大致相等。
20.如權利要求19所述的方法，其中，將第一電壓電位施加至第一電極的步驟大致地 提供位於該環狀區域與工件之間的密封。
全文摘要
本發明提出一種靜電夾器，其具有一夾持板，其中，夾持板具有一中央區域與一環狀區域。多個氣體供應孔口是設置於夾持板的中央區域，其中，多個氣體供應孔口是流體連通於一加壓氣體供應器，且加壓氣體供應器是構成以經由多個氣體供應孔口而提供夾持表面與工件之間的一氣墊於夾持板的中央區域。一個或多個氣體返回孔口是設置於夾持板的中央區域與環狀區域的一個或多個，其中，一個或多個氣體返回孔口是流體連通於一真空源，在其中大致設置了用於氣墊的一排氣路徑。一密封是配置於夾持板的環狀區域，其中，密封是構成以大致防止氣墊自中央區域洩漏至環狀區域的外部環境。一個或多個電極進而電連接至一第一電壓電位以提供一第一夾持力。
文檔編號H01L21/683GK102067301SQ200980114618
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月23日 優先權日2008年4月30日
發明者W·李, 亞歷山大·斯洛克姆, 多諾萬·貝克爾, 約瑟夫·吉萊斯皮, 薩彌爾·奈弗, 阿施文·普魯黑特, 陶滕超, 馬文·拉封丹 申請人:艾克塞利斯科技公司