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1、(10)申请公布号 CN 103764879 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103764879 A (21)申请号 201280041465.0 (22)申请日 2012.08.24 13/219,540 2011.08.26 US C25D 5/16(2006.01) C25D 11/18(2006.01) B23P 6/00(2006.01) (71)申请人 朗姆研究公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 石洪 黄拓川 大卫谢弗 安巴理什查哈特 约翰多尔蒂 赖安吴 克利夫拉克鲁瓦 (74)专利代理机构 上海胜康律师事务所 31263 代理人 李献忠 (54) 发。
2、明名称 用于对静电卡盘进行热水密封的系统和方法 (57) 摘要 本发明提供了用于处理双极 ESC 的方法， 所 述双极 ESC 具有前表面和后表面， 所述前表面包 括阳极化层。所述方法包括 ： 除去阳极化层 ； 将新 的阳极化层布置在所述前表面上 ； 以及用水来处 理新的阳极化层以密封所述新的阳极化层。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.02.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2012/054295 2012.08.24 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/030734 EN 2013.03.07 (51)Int.Cl. 权利要求。
3、书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103764879 A CN 103764879 A 1/1 页 2 1. 一种处理双极静电卡盘的方法， 所述双极静电卡盘具有前表面和后表面， 所述前表 面具有阳极化层， 所述方法包括 ： 除去所述阳极化层 ； 将新阳极化层布置在所述前表面上 ； 以及 用水来处理所述新阳极化层以密封所述新阳极化层。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其中所述将新阳极化层布置在所述前表面上包括布置作 为第一层 Al2O3和第二层 Al2O3的所述。
4、新阳极化层。 3. 如权利要求 2 所述的方法， 其中所述第一层 Al2O3具有第一厚度和第一密度， 其中所述第二层 Al2O3具有第二厚度和第二密度， 其中所述第一厚度小于所述第二厚度， 并且 其中所述第一密度大于所述第二密度。 4. 如权利要求 3 所述的方法， 其中所述布置第二层 Al2O3包括布置第二层多孔 Al2O3。 5. 如权利要求 4 所述的方法， 其中所述用水来处理所述新阳极化层以密封所述新阳极 化层包括 ： 使所述第二层多孔 Al2O3与水反应以形成 AlO（OH） 。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述使所述第二层多孔 Al2O3与水反应以形成 AlO （OH）。
5、 包括 ： 使第二层多孔 Al2O3与水反应以形成勃姆石。 7. 如权利要求 1 所述的方法， 其中所述用水来处理所述新阳极化层以密封所述阳极化 层包括 ： 使第二层多孔 Al2O3与水反应以形成 AlO（OH） 。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其中所述使第二层多孔 Al2O3与水反应以形成 AlO（OH） 包括 ： 使所述第二层多孔 Al2O3与水反应以形成勃姆石。 权 利 要 求 书 CN 103764879 A 2 1/6 页 3 用于对静电卡盘进行热水密封的系统和方法 背景技术 0001 在半导体晶片制作中经常使用双极静电卡盘 （ESCs或单数形式ESC） 。 在制造过程 中，。
6、 这些 ESCs 利用静电力将半导体晶片保持在适当位置上。随时间推移， 卡盘由于使用而 磨损并且其性能下降。 0002 已经开发出用于整修 ESCs 的方法， 然而已知的用于整修的阳极化处理可能存在 与阳极化层的介电常数相关联的一致性问题。 0003 所需要的是使能制作具有一致的介电常数的阳极化层的 ESC 整修方法。 发明内容 0004 本发明提供了用于整修具有阳极化层的 ESC 的方法， 其是通过应用去离子水密封 （seal） 用以供给阳极化层来进行的。 0005 依照本发明的方案， 提供了用于处理双极ESC的方法， 所述双极ESC具有前表面和 后表面， 所述前表面包括阳极化层。所述方法包。
7、括 ： 除去阳极化层 ； 将新阳极化层布置在前 表面上 ； 以及用水来处理新阳极化层以密封新阳极化层。 0006 本发明的另外的优点和新颖的特征部分地阐述于下面的说明书中， 部分地通过考 察下文对于本领域技术人员变得显而易见或者可通过本发明的实践而获知。 本发明的优点 可通过尤其在所附权利要求书中指出的手段和组合来实现和达到。 附图说明 0007 并入且构成说明书的一部分的附图图示出本发明的示例性实施方式， 并且连同说 明书一起用于解释本发明的原理。在附图中 ： 0008 图 1 图示出依照本发明的方案的示例性 ESC 的剖视图 ； 0009 图 2 图示出依照本发明的方案的如参考图 1 所描。
8、述的示例性的局部 ESC 的剖视 图， 其中已移除层部分 ； 0010 图 3 图示出依照本发明的方案的示例性的局部整修的 ESC 的剖视图， 其中有缺陷 的或变形的层部分已经由新的层部分替换 ； 0011 图 4 图示出依照本发明的方案的示例性的 ESC 的剖视图， 其中有缺陷的或变形的 层部分已经由功能性层部分替换 ； 以及 0012 图 5 图示出依照本发明的方案的用于整修半导体晶片的示例性方法。 具体实施方式 0013 依照本发明的方案， 从 ESC 去除阳极化层。然后， 将替换阳极化层添加到 ESC。用 热水来处理新的阳极化层以除去其中的孔隙。 经热水处理的阳极化层更耐腐蚀并且比未经。
9、 热水处理的阳极化层保持更长时间段的一致的电磁特性。 0014 图 1 图示出依照本发明的方案待整修的示例的 ESC100 的部分的剖视图。 0015 从图中看出， ESC100 包括电极 102 和阳极化层 104。ESC100 用于在制造过程中经 说 明 书 CN 103764879 A 3 2/6 页 4 由半导体晶片和 ESC100 之间的静电吸引而将半导体晶片 （未示出） 保持在适当位置上。电 极 102 可带正电或负电。通过在电极 102 和第二电极 （未示出） 之间施加电压差来产生施加 到电极 102 的电荷。阳极化层 104 防止电极 102 的不期望的氧化。 0016 阳极化。
10、层 104 包括多孔层 106 和阻挡层 108。作为非限制性示例， 多孔层 106 和阻 挡层 108 可由 Al2O3形成。阳极化层 104 存在于电极 102 的顶面 110 上。阻挡层 108 存在 于电极 102 和多孔层 106 之间并且存在于顶面 110 上。典型地， 阻挡层 108 的厚度小于多 孔层 106 的厚度。此外， 通常， 阻挡层 108 的密度大于多孔层 106 的密度。 0017 将诸如 Al2O3之类的铝合金阳极化生成了包含高密度显微孔隙的多孔层 （例如， 多 孔层 106） ， 显微孔隙样本表示为孔隙 122。由于孔隙， 阳极化的铝合金易于与空气中的氧气 反应。
11、或发生氧化反应， 导致了不期望的氧化， 即， 腐蚀。所导致的氧化在整个材料体积中变 化， 生成材料的可变电磁特性 （即， 与电特性相关联的电容率或 0以及与磁特性相关联的 磁导率或0） 。 可变电磁特性导致了不一致的操作并且不利地影响用于制作半导体晶片的 ESC 的性能。 0018 ESC 用于经由静电吸引 （还称为卡住晶片） 来保持晶片。此外， 经由静电排斥 （还称 为脱卡） 从 ESC 释放晶片。随着 ESC 的电磁特性 （即， 0以及 0） 由于不期望的氧化而开 始变化， 与卡住晶片和晶片脱卡相关联的参数也变化。此外， 由于制作半导体所要求的精 度， 卡住晶片和晶片脱卡的效率、 有效性和。
12、能力由于与在 Al2O3整个体积中分布的电磁特性 相关联的不期望氧化和不期望的变化而受到不利影响。 0019 此外， 随时间的推移， 由于产生裂缝、 凹痕、 窝凹、 刮痕和深刮痕， ESC100将磨损。 由 于随着使用而形成的表面条件， 可能出现降级。由于与 ESC100 相关联的物理缺陷， 半导体 晶片的处理可能未正确地进行、 可能未充分地进行和 / 或可能未高效地进行。 0020 对于 ESC100 可能产生多种类型的磨损。微粒物质可能粘附到顶面 111 上， 示例性 的微粒物质图示为微粒物质112和微粒物质120。 刮痕或标记会出现在阳极化层104中， 示 例性的刮痕图示为刮痕 114、。
13、 刮痕 116 和刮痕 118。 0021 在极精确的条件下操作使用 ESC100 的晶片处理系统。当 ESC100 的电磁特性变化 时， 整个晶片处理系统的操作效率降级。因此， 重要的是维持 ESC100 的电磁特性。为了维 持 ESC100 的电磁特性， 应当解决由于随时间推移而造成的操作磨损引起的问题。可通过已 知的方法从 ESC100 的表面上去除微粒物质 112 和 120， 然而刮痕 114、 116 和 118 需要更细 致的维修。 0022 具有受损的阳极化层 104 的 ESC100 可进行整修从而恢复其电磁特性。ESC100 的 整修处理包括阳极化层 104 的去除和替换。。
14、 0023 图 1 图示出 ESC100 的剖视图， 其中阳极化层 104 在操作过程中已受到物理损伤。 为了恢复 ESC100 的电磁特性， 可以去除并替换阳极化层 104。将参考图 2-3 来说明阳极化 层的去除和替换。 0024 图2图示出图1的ESC100的剖视图， 其中已经去除了阳极化层104。 阳极化层104 的去除可通过任何已知方法来进行， 其非限制示例包括用车床加工 （剥离） 。 0025 通过 30 秒或以下的受控拆分， 随后通过去离子水进行清洗和测量， 可以精确地剥 离阳极化层 104。为了在前面的阳极材料已经去除时停止材料去除处理， 控制剥离。然后， 对顶面 110 进行。
15、抛光以去除 1 至 2 毫英寸的电极 102。由于去除了阳极化层， 电极 102 的顶 说 明 书 CN 103764879 A 4 3/6 页 5 面 110 易于接收新的阳极化层。 0026 图3图示出依照本发明的方案的示例性的局部整修的ESC300的剖视图， 其中有缺 陷的阳极化层已由新的阳极化层替换。 0027 局部整修的 ESC300 包括电极 102、 阻挡层 302 和层 308。在局部整修的 ESC300 中 使用术语 “局部” ， 因为依照本发明的方案， 直到用热水处理新的阳极化层才对 ESC 进行完 全地整修。下面将对此进行说明。 0028 层 308 形成在阻挡层 302。
16、 之上。阻挡层 302 形成有厚度 304， 层 308 形成有厚度 312。作为非限制示例， 层 308 可由 Al2O3制作而成。层 308 已在顶面 306 之上形成有厚度 312。 0029 阻挡层 302 和层 308 形成层部分 310。 0030 当形成层部分 310 时， 同时形成了阻挡层 302 和层 308。由于阻挡层 302 的密度大 于层 308， 阻挡层 302 的厚度 408 以比阻挡层 302 的厚度 304 快的速率增加。层形成过程 开始于零电流， 并且电流增大。随着电流增大， 新形成的层部分 310 的表面上的电压开始升 高。表面成核作用起作用以辅助层部分 3。
17、10 的生成。表面成核作用是溶液中的组分析出并 且形成吸引附加析出物的核的过程。 0031 为了维持精确的品质， 可以控制许多制作参数。 在非限制性示例中， 电压电位是75 伏， 厚度 304 近似为 750 埃至 800 埃。此外， 控制层部分 310 的施加的 pH， 其中在示例性实 施方式中， pH 维持在 5.6 和 6.2 之间。此外， 控制层部分 310 的施加的温度， 其中在示例性 实施方式中， 温度维持在 96 -99摄氏度之间。在这些示例性参数的情况下， 每 75 分钟 形成近似 1 毫英寸的层部分 310。因此， 在这些参数的情况下， 形成 2 毫英寸的层部分 310 的时。
18、间近似是 150 分钟。 0032 在形成层部分 310 之后， ESC 可起作用以根据常规系统来处理晶片。然而， 由于层 308 的多孔本质， 将经受参考图 1 所描述的与氧化相关联的不期望的效应。为防止氧化和 与氧化相关联的不期望的不利性能， 依照本发明的方案处理层 308， 如下文参考图 4 所讨论 的。 0033 图 4 图示出依照本发明的方案的示例性的 ESC400 的剖视图。 0034 经整修的 ESC400 包括电极 102、 阻挡层 302 和层 402。 0035 已经通过用水密封处理层 308（图 3） 形成了层 402。作为非限制示例， 可通过施 加热的去离子水来进行水密。
19、封。 0036 通过将水处理到水无离子的程度来生成去离子水。 生成去离子水的常用方法是使 相对纯净的水源通过逆渗透过滤器。 可通过在水位于选择性薄膜的一面上时向水施压来进 行逆渗透过滤， 使得溶解物保持在薄膜的增压面上， 而去离子水穿过到薄膜的减压面。 薄膜 允许小的粒子通过， 但是诸如离子的较大粒子不能通过。 0037 层 402 是经由使热的去离子水与层 308 的多孔 Al2O3反应而形成的 （图 3） 。Al2O3 与去离子水的反应形成了 AlO（OH） 。在一些实施方式中， AlO（OH） 呈勃姆石 （boehmite） 的形式。 0038 层 402 具有厚度 408 并且包括用于。
20、防止腐蚀和 / 或氧化的高耐腐蚀性。此外， 层 402 包括一致的介电常数， 以避免与卡住或脱卡相关联的故障。作为非限制示例， 介电常数 10 可归属于层 402。 说 明 书 CN 103764879 A 5 4/6 页 6 0039 已经去除了参考图 3 所描述的孔隙 （例如， 孔隙 316）（其具有造成不期望氧化的可 能） ， 如图 4 的层 402 所图示的。特别地， 通过用热水处理 Al2O3， 已经去除了孔隙。更特别 地， Al2O3与热水反应并且转换成 AlO（OH） ， 如图 4 所示。如图 4 所示的 AlO（OH） 比图 3 的 Al2O3孔隙更少， 并且结果更不易于遭遇不。
21、期望的氧化。 0040 图 4 的 AlO（OH） 比参考图 1 所描述的 Al2O3保持更长时间段的一致电磁特性。 0041 虽然图 4 的 AlO（OH） 层的电磁特性 （即， 那些与 0和 0相关联的特性） 略微不 同于图 1 的 Al2O3的电磁特性， 但是经整修的 ESC400 足以进行卡住和脱卡操作。此外， 经整 修的ESC400进行较长时间段的卡住和脱卡并且与更易于遭遇氧化的ESC100相比随时间推 移而操作更高效。 0042 层 402 的厚度 408 大于阻挡层 302 的厚度 304。 0043 阻挡层 302 的密度大于层 402 的密度。 0044 用于经整修的 ESC。
22、400 的卡盘力由下文示出的等式 （1） 表征 ： F=(1/2)orV2/D2 （1） 0045 变量 F 表示用于经整修的 ESC400 的卡盘力， o=8.8510-12F/m 并且表示自由空 间的电容率， 相对电容率 r表示层 402 的介电常数， 变量 V 表示所施加的卡盘电压， 变量 D 表示阳极膜的厚度或厚度 410。 0046 因为卡住 / 脱卡力与如参考等式 （1） 所展示的介电常数成正比， 所以与层 402 相 关联的一致的介电常数导致可靠的卡住 / 脱卡力。与层 402 相关联的一致的介电常数防止 了过低的介电常数并且使能正确卡住。此外， 一致的介电常数有助于防止在腔室测。
23、试和晶 片生产过程中由于过低的卡住力而导致的高氦流泄漏。此外， 氦可用于控制半导体处理的 温度， 并且如果过量的氦用于半导体制造过程， 则会得到不充分的卡住力， 从而得到有缺陷 的晶片。 0047 对于过大的介电常数， 水湿气会陷入阳极膜的孔隙内， 造成差的脱卡。 0048 由于 ESC 的使用所带来的问题是在 “脱卡” 期间难以去除晶片和 ESC 之间的残留 静电力。该残留力是由于积聚在晶片和 ESC 支撑表面之间的界面处的电荷引起的。一种用 于脱卡的技术涉及到将电极和晶片接地。另一技术将施加到电极的 DC 卡住电压的极性反 向以使电极放电。然而， 这些技术在去除电极和晶片上的电荷方面不完全。
24、有效。结果， 通常 需要机械力来克服由于电极和晶片上的残留电荷引起的剩余的静电吸引力。有时， 用于释 放晶片的机械力会导致晶片 “弹出” ， 即， 以不可预测的方式从卡盘上释放， 这会导致晶片受 损或者难以从非预期位置取回晶片。因此， 成功的脱卡操作是使晶片处于受到低至可接受 的残留静电吸引力而不会使晶片 “弹出” 的状态下的一种脱卡操作。 0049 ESC 的电压控制用于设备的运行， 因为所形成的电压差还产生了用于吸引和保持 用于处理的晶片的电场。经整修的 ESC400 的电容是影响电压的参数， 因此保持一致从而维 持一致的电压控制。 0050 经整修的 ESC400 的电容由下面所示的等式。
25、 （2） 表征 ： C=orA/D （2） 0051 变量 C 表示经整修的 ESC400 的电容， 并且变量 A 表示经整修的 ESC400 的顶面的 表面积。此外， 经整修的 ESC400 将半导体晶片 412 接收到经整修的 ESC400 的顶面 414 上。 0052 从等式 （2） 中能够看出， 电容 C 与介电常数 r成正比， 因此， 为了维持一致的电 说 明 书 CN 103764879 A 6 5/6 页 7 容， 维持一致的介电常数。 0053 经整修的 ESC400 的电阻是影响电弧放电的参数并且因此一致地保持从而防止电 弧放电。在一些实例中， 由于与 ESC 相关联的低电。
26、阻点会导致发生电弧放电。为了防止电 弧放电， 电阻维持在一致高的值。材料的电容率 由下面所示的等式 （3） 给出 ： =or （3） 0054 电容率 是当在介质中形成电场时遇到多大电阻的度量。电容率是电场如何影 响的度量， 并且受介电介质影响。 电容率由材料响应于电场而极化的能力确定， 并且因此减 弱了材料内的总电场。电容率描述了材料传送 （即， 容许） 电场的能力。由于极化效应， 在具 有高电容率的介质中存在较小的电通量。层 402 经由去离子水的处理有助于减弱电弧放电 的电容率。 0055 图 5 图示出依照本发明的方案的用于整修半导体晶片的示例性方法。 0056 在示例性实施方式中， 。
27、方法 500 开始 （S502） ， 并且如果第二层的该部分存在， 则第 二层的一部分 （例如， 多孔层 106（图 1） ） 被去除， 或者如果 ESC 不存在第二层 （S504） ， 则阻 挡层的一部分 （例如， 阻挡层 108（图 1） ） 被去除。 0057 层的去除可通过用于去除层的任何已知手段或方法来进行。 用于去除层的手段和 方法的非限制示例包括机械的、 化学的和电的。 0058 对第二层和阻挡层是否已被去除进行判定 （S506） 。 0059 利用坐标测量机来测量 ESC 的尺寸。基于所测量的尺寸， 对是否要去除额外层材 料进行判定。 0060 在判定出充分去除了层材料之后 （。
28、S506） ， 如结合图 2 所描述的来构造 ESC。 0061 将新的层部分 （例如， 层部分 310（图 3） ） 添加到 ESC（S510） 。 0062 可以利用任意已知手段或方法将层部分添加到 ESC。 0063 对层部分的添加是否已完成进行判定 （S512） 。 0064 利用坐标测量机来测量 ESC 的尺寸。基于所测量的尺寸， 对是否要添加额外层材 料进行判定。 0065 在判定出充分添加了层材料之后 （S512） ， 如结合图 3 所描述的来构造 ESC。 0066 将去离子水密封应用于层部分 310（图 3） （S514） 。 0067 经由热的去离子水与多孔 Al2O3层 。
29、308 反应 （图 3） 来形成阳极膜 （例如， 层 402 （图 4） ） 。Al2O3与去离子水的反应形成了 ALO(OH)， 也称为勃姆石 （boehmite） 。 0068 对是否已成功地整修多个晶片进行判定 （S516） 。 0069 进行测量、 测试和分析， 以判定是否已成功地进行多个 ESC 的整修。 0070 对于尚未成功地处理多个 ESC 的判定， 开始整修 ESC 的处理 （S518） 。 0071 之前未成功整修的 ESC 可被再次处理， 或者尚未尝试整修的完全不同的 ESC 可被 再次处理。 0072 对于已经成功地处理多个 ESC 的判定 （S516） ， 开发处理规。
30、格。 0073 基于在成功地处理多个 ESC 的同时所确定的测量值以及其它关联信息来开发处 理规格 （S520） 。 0074 方法 500 停止操作 （S522） 。 0075 ESC 由于与运行关联的条件而受到磨损和 / 或降级。可以通过用已受到水密封的 说 明 书 CN 103764879 A 7 6/6 页 8 新的阳极化层替换降级的阳极化层来整修 ESC， 用于实现具有有助于整修的 ESC 的成功运 行的特性的阳极化层。 0076 出于解释和说明的目的提供了本发明的不同实施方式的前面的说明。 不意在穷举 或将本发明限制为所公开的确切形式， 显然， 根据上述教导， 可以进行许多修改和变型。选 择和说明这些示例性实施方式是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用， 因此使得本 技术领域的其他人能够在各种实施方式中最优地使用本发明和各种适合于所构想的特定 应用的修改方案。目的在于本发明的范围通过所附权利要求限定。 说 明 书 CN 103764879 A 8 1/3 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103764879 A 9 2/3 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103764879 A 10 3/3 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103764879 A 11 。