[发明专利]静电吸盘

说明书

相关专利和专利申请案的交叉引用

本专利文献要求2008年11月25日提交的序列号为61/200,240的美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及用于在处理半导体材料的晶片以制成有用的产品期间支撑和/或运输半导体材料的晶片的机器，所述有用产品诸如为集成电路或太阳能电池。更具体地，本发明关于在处理步骤期间或处理步骤之间，利用静电力来支撑或运输这样的晶片以使该晶片保持或固定在恰当位置的装置或“吸盘”，有时称为“静电吸盘”。

背景技术

制造静电吸盘的现有技术已包括利用薄膜技术将薄膜金属电极和陶瓷绝缘层沉积于支撑基板上，所述薄膜技术诸如为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。产生的静电晶片吸盘是单片集成装置。

属于铃木(Suzuki)的第4,692,836号美国专利公开了一种电极被分成多个分割电极的静电吸盘。在一个电极封装入电绝缘材料或绝缘材料、而其它电极电连接到待处理的晶片的设置中，铃木发明解决了晶片不完全平坦、而上下翘曲的问题。静电力随着施加的电压的平方变化，且还与晶片与绝缘层之间的距离或间隙成反比。此专利的目的之一是使晶片“平坦”，至少用于处理。当晶片为弯曲或翘曲使得外周或边沿接触电介质、而中央不接触电介质时，需要使静电引力集中于中央处，且在外周处施加少量静电引力或不施加静电引力。铃木教导了向晶片施加不均匀的静电力的各种方法。在一个示例中，电极由多个隔开的同心分割电极构成，或者电极以周向隔开的径向构件为特征。可替选地，可以改变电介质构件的厚度。提供可变电阻器以将相同或不同的直流DC电压施加到各个分割电极。

属于谢尔曼(Sherman)的第5,535,090号美国专利公开了一种以用于保持形成电容器极板的导电工件的多个小型静电结构为特征的静电吸盘。

属于豪斯曼(Hausmann)的第5,880,923号美国专利注意到，现代的静电吸盘通常不仅仅是将晶片保持在用于处理的恰当位置；它们还经常加热或冷却晶片。通常，热传递气体在晶片与吸盘之间的缝隙或间隙中施加到晶片的背面。因此，现代的吸盘通常具有设计成与晶片的外周接合的边缘材料。然而，此边缘是大部分热传递气体泄漏的地方。豪斯曼通过施加较大的电压并因此施加较大的静电力至处于或靠近吸盘外周的区域、而将较少的静电力施加到吸盘的中间或中央来解决此问题。他通过在吸盘表面的下方嵌入限定许多吸附区的许多电极来进行此解决方案。在一个实施方式中，吸附区是由电绝缘材料构成的同心环。所述电极由许多非零的电压提供电力，由此在所述吸附区的每一个中产生可变化的、非零的吸附力。不同力的晶片吸附区提高了热传递气体层分布的均匀性。

属于渡边(Watanabe)的第5,384,682号美国专利关于避免晶片的污染并且关于当装置停止向电极施加电压时快速地消除静电力。渡边注意到，除非电流泄漏或消除，则在停止施加电压后，往往留下所积累的电荷，且因此晶片仍依靠静电力粘附到吸盘上。他通过提供用于防止晶片遭吸盘污染的保护膜来解决这两个问题。而且，他设计绝缘层的体积电阻率、绝缘层的介电常数、绝缘层的厚度和晶片与吸盘之间的缝隙(如果有缝隙的话)，以使在所施加的电压关闭后，静电力在短时间段内下降。他公开了Al₂O₃、Si₃N₄、AlN或SiC作为候选基板材料。

属于久保田(Kubota)的第5,324,053号美国专利公开了一种采用高介电常数(值至少为50)材料的静电吸盘。静电力与嵌有被施加电压的电极的电绝缘体的介电常数成比例。问题在于，高绝缘材料往往具有低的体积电阻率。因此，高绝缘材料往往具有高或大的“漏电流”，该高或大的“漏电流”最终可导致介电击穿。久保田通过在工件(晶片)与高介电常数材料之间插入以层形式的高体积电阻率材料来解决此问题。该高介电常数材料的介电常数至少为50且可以由钛酸钡、钛酸铅、钛酸锆、PLZT等制成。

属于谢尔曼(Sherman)的第5,426,558号美国专利公开了一种用于制造具有如下特征的静电吸盘的方法：将两个大体平坦的介电构件夹在焊接复合件周围，该焊接复合件在该组件被加热且冷却之后成为电极。在以金属加热元件以及在此加热元件和绝缘材料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配为特征的吸盘中，谢尔曼提出通过在该两种材料之间插入多个金属针来解决此问题。所述金属针可以焊接到金属加热元件。