[发明专利]气体轴承静电夹具

说明书

技术领域

本发明大致是关于半导体处理夹持系统，且尤指一种静电夹器(clamp)及用于夹持工件的方法。

背景技术

静电夹器或夹具(ESC，electrostatic clamps or chucks)是经常利用于半导体工业以供夹持工件或基板于诸如离子植入、蚀刻、化学汽相沉积(CVD，chemical vapor deposition)等等的基于电浆或基于真空的半导体制程期间。ESC的夹持能力以及工件温度控制已经证实于处理半导体基板或晶圆为相当有用，诸如：硅晶圆。举例而言，一个典型的ESC包括其定位于一导电电极之上的一介电层，其中，半导体晶圆是置放于ESC的一表面(例如：该晶圆是置放于介电层的一表面)。于半导体处理(例如：离子植入)期间，一夹持电压典型为施加于晶圆与电极之间，其中，晶圆是藉由静电力而靠于夹具表面夹持。

一些习用的ESC进而利用背侧气体冷却，藉以冷却于处理期间的工件。在这些情形，一冷却气体静态呈现于工件与ESC的一个或多个凹陷表面之间的一间隙，其中，气体的压力大致正比于间隙之内的其热转移系数。因此，为了达到较高的冷却速率，典型地需要较高的静态背侧冷却气体压力，藉以提供期望的热性能。因此，为了维持工件的适当夹持，关联于较高的背侧气体压力的力量应以施加至ESC的较大的夹持力或电压而适当抵消。倘若是高功率的离子植入(例如：2.5千瓦)，气体压力实质为高，藉以得到适当的冷却，其中，夹持力应适当提高以企图补偿实质为高的气体压力。再者，至于一种扫描的工件，诸如：于一些离子植入系统所见，大的G力可存在于工件振荡期间，其中，更高的夹持力为必要，藉以维持于工件与ESC之间的充分接触。然而，提高于整个工件的夹持力将具有不良的效应，诸如：增加的微粒污染，由于提高夹持压力会引起跨于工件表面的于ESC与工件之间的摩擦力，因而导致跨于工件面积(组件形成于其中)的微粒污染的较大机会。

因此，于此技术是存在针对于一种夹器的需要，该种夹器是可以操作来限制工件，同时减轻微粒污染，且亦同时提供期望的温度均匀度与夹持压力以供有效率处理工件。

发明内容

本发明是藉由提出一种用于夹持在半导体处理系统的工件的系统、装置、及方法而克服先前技术的限制。因此，下文提出本发明的简化概要，藉以提供本发明的一些方面的基本了解。此概要并非为本发明的广泛的概观。此概要既不倾向于识别本发明的关键的要素且亦不倾向于描述本发明的范畴。此概要的目的是以简化形式而呈现本发明的一些概念，以作为稍后提出的较详细说明的一个序文。

本发明大致为用于半导体处理中的一种用于将一工件夹持至其中的静电夹器、及用于将工件夹持至其中的方法。根据本发明的一个示例性方面，该静电夹器包括夹持板，该夹持板具有与工件关联的夹持表面。举例而言，该夹持板具有设置于其中的中央区域与环状区域，并且其中，环状区域大致为配置在中央区域的周边。举例而言，该夹持板的中央区域大致为平面，且任何结构的空隙是从其朝外延伸而成。一个或多个电极进而与该夹持板的中央区域关联。该一个或多个电极进而电连接至第一电压电位，其中，第一电压电位可操作成选择性地吸引该工件朝向该夹持板。

根据一个实例，多个气体供应孔口设置于该夹持板的中央区域，其中，该多个气体供应孔口与加压气体供应器流体连通。举例而言，加压气体供应器被构造成经由透过该多个气体供应孔口的气体的流动而将该夹持表面与工件之间的气垫提供在该夹持板的中央区域。根据本发明的一个实例，该夹持板的中央区域包括具有与其关联的预定孔隙率的多孔板，其中，多个气体供应孔口大致由该多孔板的预定孔隙率所设置。举例而言，该多孔板可包括多孔碳与多孔碳酸硅材料的一个或多个，其中，该多孔板的孔隙率大致为平均分配自该中央区域的气体流。

一个或多个气体返回孔口进而设置于该夹持板的中央区域与环状区域的一个或多个。举例而言，该一个或多个气体返回孔口与真空源流体连通，在其中大致设置了用于该气垫的排气路径。举例而言，该一个或多个气体返回孔口可包括在该夹持板中的一个或多个沟槽，其配置于中央区域与密封之间，其中，提供该气垫的返回或排气路径，因此而大致允许于该中央区域之内的气体的动态流动。