环状物抓持与背侧气体冷却的静电夹盘制造技术

本发明专利技术公开了一种用于抓持工件的静电夹具（ＥＳＣ）、系统和方法。ＥＳＣ的抓持板具有中心盘和围绕中心盘的环状物，其中，中心盘从环状物以间隙距离凹进，在其中限定容积。背侧气体输送孔定位于为最接近环状物与中心盘之间的界面。加到环状物的第一电极的第一电压抓持工件的周边区域到第一层。加到中心盘的第二电极的第二电压大致上补偿在容积内的背侧气体的压力。ＥＳＣ可由Ｊ－Ｒ型或库伦型材料构成。与抓持板相关联连的冷却板还由设置为用于从中输送冷却流体的一个或更多冷却通道提供冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要地涉及一种半导体加工抓持系统，更具体地是， 一种静电 夹具和抓持工件的方法。
技术介绍
静电夹具或夹盘(ESCs)大致上用于在半导体工业的诸如注入、刻 蚀、化学蒸镀(CVD)等的等离子基础或真空基础的半导体加工期间抓持 工件或基底。ESC的抓持能力以及工件温度控制已在加工诸如硅晶片的半 导体基底或晶片方面被证明是非常有价值的。例如，示例性的ESC包括位 于导电电极上的介电层，其中，将半导体晶片布置在ESC的表面上(例如， 将晶片布置在介电层的表面上)。在半导体加工期间(例如，离子注入)， 抓持电压示例性地被施加在晶片与电极之间，其中，晶片通过静电力被抓 持靠着夹具表面。称为约翰森'瑞贝克(Johnsen-Rahbek) (J-R)夹具的静电夹具的子 装置，利用与晶片相接触的泄漏的(leaky)介电层(例如，体积电阻约 为lX108Ohm-cm至IJlX10^Ohm-cm之间的半导体介电层)，其中，与传统 的非J-R夹具相比，其在较小的电压条件下可获得较大的抓持力。典型地， 对ESC输入低电压不仅减少与J-R夹具相关联的电源要求，而且更提供对 晶片及形成在晶片上的装置具有潜在较小危害的抓持条件。例如，传统的J-R夹具包括轻微导电的介电层，这样大致上允许介电 层(例如，陶瓷)的厚度比示例性的或库伦(Coulombic) ESC所允许的 厚很多。这个厚度的增加非常有助于夹具的制造过程，同时也减小夹具的 工作电压。例如，通过电介质糊剂的丝网印刷(screenprinting)和烧结 (firing),介电层可被用作形成正、负电极的基底。但是，例如，示例性地 由使用半导体电介质所造成的电荷转移也能将电荷传送至晶片，在那里产生可导致从夹具释放晶片过程中延迟的残余抓持力。为减轻残余抓持力的影响，可使用利用多组电极(例如多相或聚合相(multi-phasing, poly-phasing))的A/C抓持电压。但是，这个A/C抓持电压和多组电极大 致上要求每个电极使其区域在某种程度上均匀地跨越夹具分布。由此而导 致的电极结构是非常复杂的，这是因为为满足抓持面积和抓持力最大化所 要求的设计限制。一些传统的ESC还使用背侧气体冷却以在加工期间冷却工件。在这种 情况下，冷却气体被提供在工件与ESC表面之间，其中，气体压力于它的 热传递系数大致上成正比。因此，为获得更高的冷却率，大致上要求较高 的背侧冷却气体压力以提供所期望的热效能。因此，.为保持对工件的适当 抓持，应以较大的抓持力或施加到ESC的电压来适当地抵消与较高的背侧 气体压力相关的作用力。在高能离子注入的情况下(例如，2.5kW)，气 体压力相当高以获得适当的冷却，其中，应该适当地增加抓持力以试图补 偿相当高的气体压力。而且，在二维扫描工件的情况下(例如在一些离子 注入系统中所见到的)，较大的G作用力会存在于工件振荡期间，其中， 甚至需要更高的抓持力以保持工件与ESC之间的充分接触。但是，提高作 用在整个工件上的抓持力具有诸如增加颗粒污染的有害影响，这是因为增 加的抓持压力会造成在跨越工件表面的ESC与工件之间的摩擦力，因此， 导致跨越形成装置的工件区域的颗粒污染的更大的机会。而且，诸如背侧冷却气体压力、加工腔压力及所期望的抓持力的设计 参数大致上(例如在二维扫描离子注入系统的情况中)大致上是紧密耦合 的，其中，与操作压力相关的离子转移效率和背侧冷却气体泄漏也开始起作用。因此，在这个紧密耦合的系统内以气体压力抵消抓持压力非常困难， 反之亦然。因此，在本
中存在对多电极夹具的需要，此多电极夹具大致 上将抓持工件所需要的抓持力从与背侧气体冷却相关的需要中分离，其 中，颗粒污染大致上能够被减轻，同时，提供所期望的温度均匀性和抓持 压力以有效地加工工件
技术实现思路
本专利技术通过提供用于在半导体加工系统内抓持工件的系统、装置和方 法而克服先前技术的不足。因此，下面给出本专利技术的简要内容以提供对本 专利技术一些方面的基本理解。此内容不是本专利技术的广泛概述。它的目的既不 是确定本专利技术的关键或决定性元件，也不是描述本专利技术的范围。它的目的 是以简单形式给出本专利技术的一些想法作为后续更详细描述的序言。本专利技术大致上针对一种静电夹具，其用于在半导体加工中将工件抓持 到静电夹具，且针对用于抓持工件到静电夹具的方法。根据本专利技术的一个 示例性方面，静电夹具包括抓持板，其中，抓持板包括环状物和中心盘， 其中，环状物大致上围绕中心盘。环状物包括第一层，第一层具有与其相 关联的第一表面，其中，第一表面设置为与工件表面的周边区域相接触。根据一个示例，工件表面的周边区域为排除区域(exclusionaryzone)的 一部分，其中，半导体器件大致上并不形成在排除区域中。中心盘包括具有第二表面的第二层，其中，第二表面大致上从第一表 面凹进，在其中大致上限定第二表面与工件表面之间的间隙。第一层和第 二层可包括J-R型材料或库伦型材料。与气体供给源流体连通的一个或更 多背侧气体输送孔还定位于最接近环状物与中心盘之间的界面，其中，背 侧气体有选择地被引到限定在环状物、中心盘与工件之间的容积。第一电极与环状物相关联，其中，第一电极电连接到第一电压电位， 并且第二电极与中心盘相关联，其中，第二电极电连接到第二电压电位。 第一电极和第二电极相互之间电气隔离，并设置为独立充电，其中，第一 电压电位可操作以实质上通过第一抓持力将工件抓持到环状物，并且，其 中第二电压电位可操作以对工件提供第二抓持力，其中，第二抓持力可实 质上补偿与背侧气体压力相关联的作用力。而且，环状物可操作以在工件 的周边区域与ESC之间提供实质地密封，其中，冷却气体大致上保持在由 环状物、中心盘和工件所限定的容积内。根据另一个示例方面，还提供与抓持板背侧相关联的冷却板，其中， 冷却板包括设置为从中输送冷却流体的一个或更多冷却通道。在一个示例 中， 一个或更多冷却通道包括通过多个径向通道相互连接的多个同心通 道。例如，多个同心通道和径向通道限定在冷却板的前表面中，所述冷却 板的前表面对着抓持板的背侧。在另一个示例中， 一个或更多径向通道还沿着冷却板的背侧表面被限定，其中，冷却板的背侧表面大致上与冷却板 的前面相对。一个或更多冷却通道的构造提供对抓持板的有利冷却，同时， 大致上防止在其中形成气泡。根据另一个示例方面，提供用于抓持工件的方法，其中，提供例如上 述的抓持板。将工件放置在抓持板上，其中，工件的周边区域与第一层接 触，并且其中，容积大致上被第二层与工件的中心区域之间的间隙距离所限定。背侧气体在背侧气体压力下通过一个或更多背侧气体输送孔而提供 到容积内，其中，背侧气体压力大致上对第二层与工件的中心区域之间的容积加压。第一电压电位施加于第一电极，在其中，大致上用第一作用力将工件的周边区域吸引到第一层。例如，在静电夹具平移期间(如在离子注入过程中静电夹具的高频二维平移)，第一作用力可充分保持工件相对于静电夹具的位置。根据本专利技术，向第二电极施加第二电压电位，其中，大致上用第二作 用力而将工件的中心区域吸引到第二层。通过控制第一电压电位并且通过 控制第二电压电位，保持工件相对于抓持板的位置，第二作用力大致上抵 消与容积内的背侧气体压力相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抓持工件的静电夹具，所述静电夹具包括：　抓持板，所述抓持板包括：　环状物，所述环状物包括第一层，所述第一层具有与其相关联的第一表面，其中，所述第一表面设置为接触工件表面的周边区域；　中心盘，所述中心盘包括第二层，所 述第二层具有第二表面，其中，所述环状物大致围绕所述中心盘，并且其中所述第二表面大致从所述第一表面凹进，由此大致限定所述第二表面与所述工件表面之间的间隙；和　一个或更多背侧气体输送孔，所述一个或更多背侧气体输送孔与气体源流体相通，并且所 述一个或更多背侧气体输送孔接近所述环状物与所述中心盘之间的界面定位；　第一电极，所述第一电极与所述环状物相连接，其中，所述第一电极电连接到第一电压电位；和　第二电极，所述第二电极与所述中心盘相连接，其中，所述第二电极电连接到第二 电压电位，并且其中，所述第一电极与所述第二电极彼此电绝缘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶天照，马文拉方腾，威廉李，艾许温普罗西特，
申请(专利权)人：艾克塞利斯科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]