TWI475594B - 靜電夾頭 - Google Patents

Description

靜電夾頭

本發明係關於一種靜電夾頭。

靜電夾頭係用以在製造過程期間固持並支撐一基板，而且不需要以機械方式夾住此基板就可以從基板上移走熱量。在使用靜電夾頭的期間，基板(例如：半導體晶圓)的背面被靜電力固持於此靜電夾頭的表面上。基板與此靜電夾頭表面中的一個或多個電極係被一表面層所隔開，此表面層的材料覆蓋住電極。在庫倫式夾頭(Coulombic chuck)中，此表面層是電氣絕緣的，但在Johnsen-Rahbek式靜電夾頭中，此表面層具有微弱的導電性。靜電夾頭的表面層可以是扁平的，或者具有一個或多個凸起、突出物、或能夠將基板背面與被覆蓋的電極兩者隔開之其他表面特色部位。可以藉由與凸起的熱接觸傳導及/或與冷卻氣體的氣體熱傳導作用，而將加工期間傳送至基板上的熱量從基板上移開並傳送至靜電夾頭。一般來說，將熱量從基板移開，熱接觸傳導比氣體熱傳導更為有效。然而，卻難以控制基板與凸起之間的接觸量。

在微電子元件的製造過程中，由於半導體與記憶體裝置的幾何形狀變得越來越小，而晶圓、平面顯示器、標線片及其他欲加工的基板之尺寸卻變得越來越大，所以能夠允許的微粒污染過程的要求就更加嚴格。微粒在靜電夾頭上的影響是特別重要的問題點，因為晶圓必須實際接觸或安裝於夾頭的夾鉗表面上。假如靜電夾頭的安裝表面讓任何微粒物質卡在安裝表面與基板之間的話，則基板可能會由於此卡入的微粒而產生變形。例如，倘若晶圓的背面以靜電方式被夾緊於一平坦的參考表面，所卡入的微粒可能會導致晶圓的正面產生變形，如此一來將無法平放在一平坦表面上。根據美國專利第6,835,415號案，其研究結果顯示在平坦的靜電夾頭上具有一個10微米大的微粒就會使標線片(亦即：測試晶圓)的表面移動一英吋或以上的徑向距離。此微粒所引起的位移之真正高度和直徑係與許多參數有關，這些參數例如有：微粒尺寸、微粒硬度、夾鉗力、及標線片厚度等。

在基板加工期間，能夠控制基板溫度、限制基板的最大溫度上升、維持在基板表面上的溫度均勻性、或上述條件的任何組合等是很重要的。假如由於熱傳效果很差或不均勻的緣故，導致在基板表面上產生過大的溫度變化，則基板可能會發生扭曲，且影響製程的化學作用。與靜電夾頭之間的直接接觸面積越大，則透過接觸熱傳效果所傳送的熱量就越多。直接接觸的面積大小是基板與靜電夾頭的接觸表面之粗糙度、平坦度及硬度，以及在接觸表面之間所施加的壓力等因素之函數。由於接觸表面的特性在每塊基板之間有所差異，且由於接觸表面的特性會隨時間改變，所以很難在靜電夾頭與基板之間精確地控制熱接觸傳導。

對於減少或消除微電子元件裝置、標線片罩體、及其他這類結構等的損傷，以及將製造產量損失縮減或降至最小等目的來說，控制基板溫度及基板背面上的微粒數量是很重要的。靜電夾頭凸起的研磨特性、粗糙凸起的大接觸面積、及靜電夾頭的製造期間研磨(lapping)與拋光操作的影響，均可能會在使用靜電夾頭的期間產生微粒添加物(particle adders)到基板背面上。

依據本發明的一實施例，設有一種靜電夾頭，包含：一電極、及一表面層，該表面層被該電極中的一電壓所致動而形成電荷，藉此將一基板靜電夾鉗至該靜電夾頭上。表面層包括多個凸起，該等凸起延伸至圍繞該等凸起的部分該表面層上方之一高度處，以便在基板的靜電夾鉗期間將該基板支撐於凸起上。如同就多對相鄰凸起的中心間距所測量到的，該等凸起在整個表面層上大致等距離隔開。

在其他相關的實施例中，這些凸起是以三角形的圖案配置。凸起的高度、接觸面積及粗糙度的至少其中之一可能會使得在靜電夾持期間基板受熱時，基板的溫度與溫度分佈的至少一性質，大致上被基板、凸起與圍繞凸起的該部分表面層之間的一空間內的氣體之氣體熱傳導所控制。超過大約25%、或者超過大約50%、或者超過大約75%的各凸起之頂部面積可能會在靜電夾持期間接觸基板。大約5000個以下的微粒添加物，或者大約3000個以下的微粒添加物、或者大約2500個以下的微粒添加物、或者大約1500個以下的微粒添加物，可能會由於使用靜電夾頭的緣故而沉澱在基板的背面上，使用靜電夾頭包括以下情形的至少之一：基板的靜電夾持、基板解除靜電夾持、及在基板上進行製造過程的期間實施靜電夾持。

在其他相關實施例中，凸起可以由至少一低應力材料所形成，此低應力材料可能包含：非結晶介電材料及聚晶介電材料的至少其中之一。凸起可能包含具有超過約10¹²ohm-cm的電阻率(resistivity)之介電材料，介電材料可能包括矽、矽與至少其他一種元素的合金、碳化矽、及非化學計量的碳化矽的至少其中之一。而且，凸起可以包含一介電材料，此介電材料包括氧化鋁與氮化鋁的至少之一。凸起可以包含一介電材料，致使Johnsen-Rahbek作用力或局部混合的Johnsen-Rahbek作用力並不會在靜電夾持期間作用於基板上。而且，凸起可能包含一柔順的介電材料，且可以包括具有電阻率的介電材料，致使在靜電夾持期間，透過Johnsen-Rahbek效應，基板可以被固持於靜電夾頭上。

在其他相關實施例中，凸起與基板的接觸面積可以包含靜電夾頭的總面積之大約1%到10%之間，凸起可以具有大約0.75mm到大約1mm之間的直徑。多對相鄰凸起之間的中心間距(center to center distance)可能小於約8mm，或者小於約6mm，或者小於約4mm，或者小於約2mm。凸起可能包含至少一局部凸起，此局部凸起包含靜電夾頭的一表面結構之至少一部份，其可能選自氣體通道、頂銷、與接地銷的至少其中之一。凸起的高度可能大致上等於靜電夾持期間位在基板、凸起與圍繞凸起的該部分表面層之間的一空間內的氣體之平均自由路徑。

在其他相關實施例中，凸起可能包括一頂表面，由於至少實施一些機器拋光步驟的緣故，相較於僅以徒手進行拋光的類似凸起來說，此頂表面的表面粗糙度大約減少了25%至75%之間，或者減少了大約50%。凸起可能包括由至少一些機械拋光步驟而包括修改過的邊緣幾何形狀，使得比起僅以徒手進行拋光的類似凸起之對應高度來說，凸起的一特徵性修圓高度比較小，並且比起僅以徒手進行拋光的類似凸起之對應長度來說，凸起的一特徵性修圓長度比較大。相較於僅以徒手進行拋光的類似凸起來說，特徵性修圓高度對特徵性修圓長度的比例減少了大約2至5倍，或者減少了大約3到4倍。少於約5000個微粒添加物(particle adder)或者少於約2000個微粒添加物，其微粒尺寸範圍係為或大於0.16μm以上，這些微粒添加物可能由於使用靜電夾頭的緣故而沉澱於基板的背面上。而且，凸起可能包括修改過的邊緣幾何形狀，致使凸起的特徵性修圓高度與特徵性修圓長度之間的比例是大約介於0.00407與0.00306之間，或者介於大約0.00611與0.002444之間。

在依據本發明的另一實施例中，靜電夾頭的表面層可以包含一電荷控制表面層。此電荷控制表面層的表面電阻率可能介於1x10⁸ohms/square到1/10¹¹ohms/square之間，且可能包含碳化矽組成物。可以藉由改變製造碳化矽組成物所用的矽先驅物氣體與碳先驅物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化矽組成物可以包括碳化矽或非化學計量(non-stoichiometric)的碳化矽。電荷控制表面層可以包含至少一凸起及一表面塗覆層，電荷控制表面層係藉由以下的步驟而形成：將碳化矽組成物以地毯覆蓋方式沉澱於一介電材料上；使用微影技術在此碳化矽組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子蝕刻技術移除掉碳化矽組成物層的一些部位，以留下至少一碳化矽組成物凸起。電荷控制表面層也可以利用以下的步驟而形成：使用噴珠或蝕刻法使一介電層產生圖案，以及以電荷控制表面層順服地塗覆此介電層。此電荷控制表面層可以包含選自由類鑽碳(diamond-like carbon)、非結晶矽、摻有金屬的氧化物、及其等組合所構成的群組之其中一材料。

從以下伴隨附圖所作之本發明較佳實施例的說明中，可以更加清楚了解本發明，在圖式中類似的元件符號在所有圖式中係用以表示相同的部件。圖式並未按照比例繪製，僅用以特別強調顯示本發明的實施例。

以下，將說明本發明的一些範例性實施例。

本案的申請人已經承認在靜電夾持期間基板與靜電夾頭的凸起之間的不均勻負荷力，乃是使用此夾頭或其使用期間導致微粒沉澱於基板背面上的來源。在夾持期間，凸起上面的基板之不均勻負荷可能也會導致基板與靜電夾頭之間的接觸熱傳導不一致。當基板升起而接近凸起中心及/或彎曲於凸起之間時，可能會導致基板與凸起之間的不均勻負荷力，如此可能引起基板與靜電夾頭之間的作用力分佈在凸起的外緣區域上，而非其整個表面上。在一些情形中，不均勻的負荷會導致接觸基板的凸起之總面積變小，如此使凸起的較小面積上產生很高的作用力集中。

由於使用靜電夾頭或其使用期間，基板與凸起之間的不均勻負荷力會產生與凸起有關的微粒。依據本發明的一實施例，藉由將靜電夾頭與基板之間的作用力整個分佈於凸起的面積上，且藉由在夾頭的整個表面上設有多個等距離隔開的凸起，可以縮減或消除這些微粒。在依據本發明實施例的一靜電夾頭中，凸起的高度、接觸面積與粗糙度，能夠使氣體熱傳導作用控制基板溫度及基板的溫度分佈。依據本發明的實施例，每個凸起的面積超過25%可能會在夾持期間接觸基板。而且，由於基板與凸起之間的不均勻負荷，所以在基板背面上的微粒數量可能少於5000個，且在一些情形中可能少於3000個，在其他一些情形中少於2500個，且甚至在一些情形中會少於1500個。較少數量的微粒代表基板負荷分佈更為均勻，晶圓在凸起中心升高較少，凸起之間晶圓彎曲較少，以及凸起與基板之間的接觸作用力較小，如此會導致與凸起有關的微粒數量更少。這類的微粒數量越少，則製造缺陷的數量就越少，對於靜電夾頭的氣體密封效果就越好，而且製造產量更高。

依據本發明的實施例，靜電夾頭設有一表面，在靜電夾頭的整個表面上具有大致上等距離隔開的凸起，這些凸起接觸所夾持的基板之背面。凸起的間距、高度與接觸面積經過配置後能夠在處理基板的期間提供可接受的溫度與溫度均勻性。凸起的排列方式能夠在基板與靜電夾頭之間產生一股固持基板的作用力，並將此作用力分佈於所有凸起上，致使例如與凸起有關的少於3000個微粒會因為此作用力或接觸的緣故而被添加至基板的背面。凸起是由低應力材料所製成，其能減少由於應力破裂或裂縫所引起的微粒數量，且減少透過靜電夾頭氣體密封件所外漏的氣體。靜電夾頭凸起的排列方式可以減少或消除基板與凸起之間的不均勻負荷，且減少微粒數量，對整個基板提供更好的溫度控制與均勻性，或者提供上述優點的組合。

依據本發明的實施例，藉由在靜電夾頭的整個表面上所形成的多個凸起，且這些凸起或其一部分在靜電夾頭的整個表面上是等距離隔開的，所以靜電夾頭能夠使基板與凸起之間具有更均勻的負荷。例如，凸起可以配置成三角形圖案，凸起的接觸面積是靜電夾頭面積的1%以上到大約10%以下。凸起的直徑可以是0.75mm到1mm之間，且可以彼此等距離隔開8mm以下。這樣的靜電夾頭所固持的晶圓可以被完全固持，而不會在凸起之間的區域中產生彎曲，而且不會在凸起的中心處升高，藉此可避免產生不想要的微粒。依據本發明的實施例，能減少或消除在與凸起有關的基板背面上的微粒，且在整個基板上提供大致上均勻的溫度、溫度範圍與溫度分佈。

依據本發明的實施例，可以藉由凸起在用於接觸基板背面的靜電夾頭整個表面上具有相等間距(或大致上均等間距)的凸起，而減少或消除由於基板與靜電夾頭表面之間的不均勻負荷導致在基板背面所黏著的微粒。凸起在靜電夾頭上的間距與接觸面積可以被配置成能夠在製造過程期間從基板移除掉可接受的熱量，而且，凸起的間距與接觸面積能夠在基板與靜電夾頭之間提供固持晶圓的作用力，且不會使基板在凸起之間形成彎曲，且使負荷分佈於整個凸起上，藉此減少與基板背面有關的凸起之微粒數量。

圖1是顯示習知技術的基板100在靜電夾頭104的表面103上的突起101、102之間的彎曲。在靜電力105的壓力影響下，基板100在凸起101、102之間的區域106會朝向彎曲，而在凸起101、102的中心區域107則會升起(為求便於理解，因此在圖1中誇大了彎曲與升起的程度)。由於基板100的彎曲與升起，所以在基板100與凸起的邊緣108、109之間會產生高接觸作用力，如此一來會產生局部的應力區域，且產生不想要的微粒，這些微粒的位置可能與靜電夾頭上的突起101、102之位置及/或特性有關。如圖1所示，在夾持期間，凸起101、102之間的基板100彎曲，以及在凸起101、102的中心107處基板的可能升高，均會使突起101、102上產生不均勻的負荷，且在基板背面上引起微粒。

相較之下，依據本發明的實施例，接觸到被靜電所夾持的基板背面之等距離凸起，可以減少與基板背面的凸起有關的微粒污染，可以使整個基板產生均勻的溫度，且可以產生強大的夾持力。可選擇與基板背面接觸的任何凸起之面積，使其減少或消除一個或多個凸起上的基板升高，減少或消除凸起之間的基板彎曲，使基板在凸起上產生更均勻的負荷力，且減少與基板凸起之間的不均勻負荷有關的微粒。在本發明的實施例中，每個凸起的面積有超過25%以上會在夾持期間接觸基板；在另一實施例中，每個凸起的面積有超過50%以上會在夾持期間接觸基板；在另一實施例中，每個凸起的面積有超過75%以上會在夾持期間接觸基板。可以藉由製程期間的基板平坦度、基板背面與凸起有關的微粒數量減少、或者在測試基板與凸起上的可移轉標記材料之間的標記，而決定凸起接觸面積的大小。在一實施例中，凸起大致上是圓柱形，且其頂表面的直徑係介於0.5mm到1.5mm的範圍內。也可以使用其他形狀的凸起，只要其具有類似面積即可。

依據本發明的實施例，這些凸起或其一部分在整個靜電夾頭表面上係等距離隔開，或者大致上等距離隔開，且位於一介電層中的電極上方。凸起之間的間距可以從其中一個凸起的頂部中心測量到相鄰凸起的頂部中心，此間距可以呈現規律圖案。例如，在一實施例中，凸起的間距呈現三角形的圖案，相較於具有正方形圖案的凸起來說，每單位面積可以減少與被夾持的晶圓或其他基底之間的作用力達到20至30%。依據本發明的實施例，靠近氣體通道、頂銷、接地銷或其他表面結構的凸起，可能與其他凸起有所不同，其不同之處在於：一部分凸起被形成為表面結構，而另一部分則從此表面結構延伸出來而成為一局部凸起。作為替代方式，這樣的一個凸起可以比靜電極夾頭表面上的其他凸起具有更小、更大或不同的形狀。例如，氣體密封件附近的圓柱形凸起可以使一部分的圓柱體被形成為氣體密封件，而使其另一部分從氣體密封件延伸出去。此外，可以修改氣體通道、頂銷、接地銷與其他表面結構的位置與尺寸，以提供均勻的凸起間距。而且，此表面結構附近的凸起可以彼此隔開，致使凸起與表面結構之間的間距與凸起到凸起之間的間距相等或較小。在一實施例中，凸起的間距可能會小於8mm的中心間距；在另一實施例中，凸起間距可能大約為6mm或以下的中心間距；在另一實施例中，凸起間距可能大約為4mm或以下的中心間距；在另一實施例中，凸起間距可能大約為2mm或以下的中心間距，特別是對於直徑為或小於0.5mm以下的小型凸起或其等效結構。

一般來說，凸起與基板之間的接觸面積大小會影響從基板到凸起的接觸熱傳導，且也會影響夾持期間基板的彎曲與升起。依據本發明的實施例，根據凸起但扣掉氣體密封件的幾何面積而定，凸起與基板的接觸面積與靜電夾頭的表面積相比係介於1%到大約10%的範圍內。由於與冷卻氣體的氣體熱傳導比起接觸熱傳導更加容易控制，所以本發明另一實施例的接觸面積係介於1%到大約4%之間；而本發明另一實施例的接觸面積係介於2%到大約4%之間。

根據美國專利第6,117,246號，使用屬於介電材料的陶瓷所製成的靜電夾頭本體，此種方式的其中一項缺點在於：製造支架的期間，陶瓷材料被「研磨」而產生出相當平滑的表面。根據美國專利第6,117,246號，這樣的研磨會產生出黏著於支架表面上的微粒，且這些微粒很難完全從表面移除。而且，研磨的過程可能會使夾頭本體的表面產生破裂。因此，當使用夾頭時，由於這些裂縫，因此不斷地產生微粒。而且，根據美國專利第6,117,246號，在晶圓加工期間，陶瓷材料可能會從晶圓的底面磨損晶圓氧化物，導致進一步將微粒污染物引進到加工環境內。在使用夾頭的期間，或者由於使用夾頭的緣故，微粒會黏著於晶圓底面，且可能會被帶到其他處理室內，或者使此晶圓上所製造的電子電路產生缺陷。根據美國專利第6,117,246號，在吸附於陶瓷靜電夾頭上之後，晶圓背面可能會發現有幾萬個污染微粒。

相較之下，依據本發明的實施例，藉由一些導致低應力材料的處理，在一靜電夾頭上形成多個凸起，如此可抵抗破裂及尺寸變化，藉此將微粒來源降至最小，且使基板在凸起的面積上產生更均勻的負荷。例如，凸起可以由非結晶薄膜所形成，而此非結晶薄膜可利用電漿增強化學氣相沉積法(PECVD)而製成。凸起可以由介電材料所形成，例如非結晶介電材料或聚晶介電材料。介電材料可以透過一個提供低應力材料的製程而產生圖案，此種製程包括：反應性離子蝕刻製程、化學蝕刻製程、或噴珠製程。可以藉由沉澱於晶圓上的薄膜，且藉由晶圓彎曲、X光線繞射、或Raman光譜學決定出其特徵，因而測量到介電材料中的應力。

依據本發明的實施例，靜電夾頭是庫倫式夾頭，且用於庫倫式夾頭的介電材料具有約大於10¹²ohm-cm的電阻率。介電材料可以是矽或矽與其他元素的合金，例如碳化矽或非化學計量碳化矽組成物。介電材料可以包括鋁，例如氧化鋁或氮化鋁。在本發明的另一實施例中，靜電夾頭是Johnsen-Rahbek夾頭。作為另一替代方式，靜電夾頭可能不是Johnsen-Rahbek夾頭，且可以選擇介電材料，致使Johnsen-Rahbek(JR)作用力或局部混合Johnsen-Rahbek作用力並未作用於晶圓或基板上。一個或多個凸起可以包括一柔順的介電材料，例如美國專利第6,835,415號案所揭示的任何一種適當柔順材料，該專利文件在此併入作為參考。在本發明的一實施例中，用於凸起的介電材料是由碳化矽薄膜所製成，其具有大約10⁸ohm-cm的電阻率，或者大約10¹⁰ohm/sq的電阻率，以及在小於450MPa範圍中的內部壓縮薄膜應力，且最好是小於450MPa(沉澱後)。此層碳化矽最好沉澱成具有大約2至10微米範圍內的厚度。

在本發明的另一實施例中，用於凸起的介電材料是由一電荷控制表面層所製成，其具有大約10⁸ohm/sq到10¹¹ohm/sq的電阻率、小於約450MPa的內部壓縮薄膜應力，且最好是小於450MPa(沉澱後)。此電荷控制層最好沉澱成具有大約0.1至10微米範圍內的厚度，或者最好具有大約1至3微米範圍內的厚度。此外，用於凸起的介電材料可以形成有一低應力材料(例如：具有小於約450MPa範圍中的內部壓縮薄膜應力之低應力材料)，且然後從上面塗覆一層類鑽碳的薄塗層(或者其他具有較高壓縮薄膜應力的材料)，以達到想要的表面電阻率。

依據本發明的另一實施例，介電材料可以是陶瓷或聚合體材料，其電阻率被控制在大約10⁷至10¹²ohm-cm的範圍內，如此能使晶圓或其他工件透過Johnsen-Rahbek作用而被支撐固持於靜電夾頭上。

為了表達本發明實施例的靜電夾頭之特徵，且相互比較這些靜電夾頭，可以使用將凸起位置與微粒產生關聯性的技術。一般來說，在使用靜電夾頭的期間，不想要的微粒會累積於凸起及靜電夾頭的通道表面上，及/或累積於基板背面上。這類不想要的微粒在此被稱之為「添加物(adder)」或「微粒添加物」。可以測量並比較使用靜電夾頭加工、夾持或鬆開之前後的微粒。關聯性技術可以包括：分析靜電夾頭上的凸起位置，以及在基板背面上已經產生微粒的位置之間的相互關係。根據凸起位置與微粒位置之間的相互關聯性程度，可以決定如何在基板與凸起之間均勻地施加靜電力。一般來說，靜電力的不均勻負荷會在凸起位置與微粒位置之間產生較接近的關聯性，然而較均勻的負荷卻會導致缺乏關聯性。關聯性技術可以包括使凸起位置或凸起的特色與以下的因素產生關聯性：微粒的位至、微粒的數量與尺寸、微粒尺寸的分佈、微粒組成、或其組合。可以藉由基板與靜電夾頭的雷射表面掃描，以及決定在加工、夾持或鬆開之後所添加的微粒之數量、尺寸與分佈，而偵測出與凸起產生關聯的微粒。可以使用基板的重複加工(蝕刻、離子植入與類似製程)、重複夾持與鬆開基板(例如：進行一百萬次的夾持/釋放)、突然結束測試、及其他模擬製程動作，而估算出靜電夾頭的微粒添加物的數量。

依據本發明的實施例，與靜電夾頭凸起有關的基板背面上之微粒數量，以及基板與凸起之間由於不均勻負荷力所導致的微粒，對於在沒有冷卻氣體的真空狀態下夾持60秒後的直徑為300mm的晶圓來說，微粒的數量可能會小於5000個，在一些情形中會小於3000個，而在另一個情形下會小於2500個，而在另一個情形下會小於1500個。對於具有較大或較小表面積的基板來說，例如450mm或200mm的晶圓，可以根據基板面積而以比例方式調整微粒添加物的數量。較少數量的微粒代表在基板與突出之間具有更均勻的負荷力，更均勻的負荷力可以使基板在凸起中心產生較少的升起，使基板在凸起之間產生較少的彎曲，在凸起邊緣之間產生較小接觸作用力，以及更一致的熱傳效果。與凸起有關的基板背面上的微粒數量越小，則製造缺陷數量就越小，而製造產量就越高。

在本發明的一實施例中，由於在受到靜電夾持的晶圓或基板與靜電夾頭的表面凸起之間對每個晶圓夾持的不均勻負荷力之緣故，導致與凸起有關的總背面微粒數量有所減少。背面微粒的尺寸與分佈可能如下：對於0.12至0.16微米的微粒尺寸來說，少於800個添加物；對於0.16至0.2微米的微粒尺寸來說，少於500個添加物；對於0.2至0..3微米的微粒尺寸來說，少於500個添加物；對於0.3至0.5微米的微粒尺寸來說，少於500個添加物；對於0.5至1.0微米的微粒尺寸來說，少於175個添加物；對於1至2微米的微粒尺寸來說，少於100個添加物；對於2至5微米的微粒尺寸來說，少於50個添加物；對於5至10微米的微粒尺寸來說，少於20個添加物；對於在沒有冷卻氣體的真空狀態下夾持60秒後直徑為300mm的晶圓來說，與凸起有關的這些微粒尺寸範圍內總共減少了2645個微粒添加物。根據本發明實施例，微粒添加物的總數量可能小於這些尺寸範圍的一個或多個範圍的總和。例如，對於0.5與10微米之間的微粒來說，一個實施例距有以下的微粒分佈：對於0.5至1.0微米的微粒尺寸，少於175個添加物；對於1至2微米的微粒尺寸，少於100個添加物；對於2至5微米的微粒尺寸，少於50個添加物；對於5至10微米的微粒尺寸，少於20個添加物；對於在沒有冷卻氣體的真空狀態下夾持60秒後直徑為300mm的晶圓來說，與凸起有關的這些微粒尺寸範圍內總共減少了345個微粒添加物。

在另一範例中，分佈情形可能如下：對於0.12至0.16微米的微粒尺寸來說，少於600個添加物；對於0.16至0.2微米的微粒尺寸來說，少於275個添加物；對於0.2至0.3微米的微粒尺寸來說，少於325個添加物；對於0.3至0.5微米的微粒尺寸來說，少於450個添加物；對於0.5至1.0微米的微粒尺寸來說，少於300個添加物；對於1至2微米的微粒尺寸來說，少於120個添加物；對於2至5微米的微粒尺寸來說，少於30個添加物；對於5至10微米的微粒尺寸來說，少於10個添加物；對於在沒有冷卻氣體的真空狀態下夾持60秒後直徑為300mm的晶圓來說，與凸起有關的這些微粒尺寸範圍內總共減少了2110個微粒添加物。依據本發明的實施例，微粒添加物的總數量可能小於這些尺寸範圍的一個或多個範圍的總和。例如，對於0.3至10微米之間的微粒，一個實施例可能具有以下的微粒分佈情形：對於0.3至0.5微米的微粒尺寸來說，少於450個添加物；對於0.5至1.0微米的微粒尺寸來說，少於300個添加物；對於1至2微米的微粒尺寸來說，少於120個添加物；對於2至5微米的微粒尺寸來說，少於30個添加物；對於5至10微米的微粒尺寸來說，少於10個添加物；對於在沒有冷卻氣體的真空狀態下夾持60秒後直徑為300mm的晶圓來說，與凸起有關的這些微粒尺寸範圍內總共減少了910個微粒添加物。可以獲得背面微粒的其他尺寸與分佈：例如，可以獲得直徑大於0.16微米且少於約5000個微粒添加物；或者可以獲得直徑大於0.12微米且少於約5000個微粒添加物。

在本發明的其他實施例中，靜電夾頭的表面層可以包含一電荷控制表面層，此電荷控制表面層可以具有大約1x10⁸ohms/square與1x10¹¹ohms/square之間的表面電阻率，且可以包含碳化矽組成物。可以藉由改變製造碳化矽組成物所使用的矽先驅物氣體與碳先驅物氣體的量，而控制電荷控制表面層的表面電阻率。碳化矽組成物可以包含碳化矽或非化學計量碳化矽。電荷控制表面層可以包含至少一凸起與一表面塗覆層，電荷控制表面層係藉由以下的步驟而形成：將碳化矽組成物層以地毯覆蓋方式沉澱於一介電材料上；使用微影技術在此碳化矽組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子蝕刻技術移除掉碳化矽組成物層的一些部位，而留下至少一碳化矽組成物凸起。電荷控制表面層也可以利用以下的步驟而形成：使用噴珠或蝕刻法使一介電層產生圖案，以及將此介電層上整個一致地塗上電荷控制表面層。此電荷控制表面層可以包含選自由類鑽碳、非結晶矽、摻有金屬的氧化物、及其組合所構成的群組之其中一材料。

在靜電夾頭的技術中，靜電夾頭上接觸基板背面的凸起可以被稱之為：平台、凸塊、銷、孤島、表面結構與類似結構。依據本發明的實施例，靜電夾頭上的凸起其尺寸、間距、與組成能允許整個基板表面上保持大致均勻的壓力，並且在凸起與基板之間產生大致均勻的作用力分佈。圖2是依據本發明實施例的靜電夾頭204之剖面圖。凸起201的頂表面接觸基板200的背面，而且藉由基板200的支撐，能夠對與凸起201有關的微粒提供均勻的負荷與縮減的濃度。凸起201具有多個側壁210，這些側壁被間隙211所隔開。靜電夾頭204包括其中可能形成有凸起201的介電層212。作為一替代方式，凸起201可能形成於介電層212的表面上所沉澱的一層或多層材料中。一或多個電極213係形成於第一層214內，此第一層被介電材料212所覆蓋。在第一層214底下的是第一黏著層215、第二層216、選擇性第二黏著層217、以及接觸例如水的冷卻流體之一底層218。介電層212包括一個形成於其周圍的氣體密封環219。加工能量如箭頭220所示被基板所吸收，而能量如箭頭221所示被移走。

圖3是依據本發明實施例的靜電夾頭304的第一層314與介電層312之剖面圖。第一層314中的電極313被介電層312所覆蓋。除了氣體密封件319之外，介電層312包括凸起301。凸起301與介電層312的特性與尺寸包括一通道或間隙表面底部322、一間隙間距323、一凸起頂表面324、一凸起寬度或區域325、及一凸起高度326。

依據本發明的實施例，凸起可能是任何具有規則形狀或不規則形狀的立方體或凹穴，且可能沉澱於任何規律幾何形狀或其他圖案，只要這些圖案大致上能夠將作用力均勻分佈到基板上，且減少由於基板與凸起之間的不均勻負荷所引起的微粒即可。每個凸起可以具有一圓柱形側面或者多個側面及一頂面。凸起的邊緣可以如圖2的實施例為正方形，或者具有協助將負荷分佈於基板與夾頭之間的外形。

圖4是依據本發明實施例的靜電夾頭表面上的一個具有輪廓外形的介電凸起之輪廓檢查儀圖形。此凸起具有修圓邊緣的外形，其例如可藉由機械拋光而製成。在圖4的實施例中，凸起具有大約500μm的直徑，及大約6μm的高度，然而也可以使用其他的尺寸。

圖5A是依據本發明實施例的靜電夾頭表面上的凸起501的圖案之示意圖，其中使用凸起圖案而減少基板與凸起501之間的作用力。可以使用平均分佈作用力的凸起圖案，例如具有三角形或六角形圖案的凸起。要理解文中所使用的「三角形」圖案是打算表示具有等邊三角形的規律重複圖案之凸起，致使這些凸起大致上等距離隔開。(這樣的圖案可以被看成是為六角形，且中央的凸起是位於形成標準六角形的頂點之六個凸起陣列的中心)。藉由增加凸起的直徑427，或者減少凸起501的中心間距428，就可以減少作用力。如圖5A所示的實施例中，凸起可以等間距的方式排列，其中每個凸起大致上與相鄰的凸起等距離隔開有一段中心間距尺寸428。由於此間距的緣故，如圖2所示的實施例，基板背面的主要部分接觸凸起的頂部，其可以包括未顯示的表面粗糙度，且在凸起之間留下一間隙211，此間隙211係用於氦氣或其他背面冷卻用氣體。相較之下，在沒有此凸起間距的情形下，只有一小部分(10%或以下)的凸起會接觸基板。依據本發明的實施例，基板可以接觸到凸起頂表面積的25%以上。

圖5B是靜電夾頭上依據本發明實施例的凸起具有均勻負荷與習知技術的凸起的邊緣負荷之間的差異，陰影部分表示均勻負荷及10%邊緣負荷(並非依照比例繪製)的負荷之相對量。

依據本發明的實施例，假如表面具有低應力的話，凸起可以是粗糙的或是拋光過的。例如，可以藉由機械拋光方式拋光凸起表面，以減少在粗糙凸起表面上所發生的高接觸作用力。依據本發明的實施例，凸起可以具有2微米或以下的R_a之峰谷粗糙度(peak to valley roughness)，在一些情形下為0.2微米或以下的R_a。低表面粗糙度可以在夾持期間對整個基板提供更均勻的作用力分佈。在不會增加應力的條件下，或者不會由於使用靜電夾頭的緣故而增加與凸起有關的微粒之條件下，藉由以研磨劑或鋼珠對表面實施濕式蝕刻及/或噴珠處理，可以修改表面粗糙度。靜電夾頭的表面精度控制可用以控制凸起與基板的接觸區域，且控制由於基板與凸起的直接接觸所引起的熱傳導。可以藉由靜電夾持電壓的量值，而調整粗糙的表面與基板之間的接觸量。

一般來說，在不同的塗覆、蝕刻、微影技術、及植入製程的使用期間，半導體晶圓、標線片、太陽能電池、及其他基板或工件可以被一靜電夾頭所支撐。製程與使用過程可以包括基板的夾持(吸附)與鬆開(釋放)，製程與使用過程可以包括引起添加熱量或產生熱量的一些過程。在一些製程中，基板在一真空室內被維持在減壓環境下，例如在反應性離子蝕刻(RIE)、電漿蝕刻、離子光束蝕刻、蝕刻、物理氣相沉積法(PVD)、化學氣相沉積法(CVD)或其他製程期間。在使用期間，或者在製程期間，在夾持步驟中靜電夾頭例如可以固持住一基板，使其進行塗覆、植入或其他處理，且然後在鬆開步驟釋放此基板。這些步驟或動作是可以重複的。在製造積體電路時，牽涉到很多製程，包括在真空中運用離子光束到半導體晶圓上。這些製程例如包括：離子植入、離子光束銑磨與反應性離子蝕刻。在每個情形中，在一來源中產生離子光束，且此離子光束朝向一目標基板加速。達到高生產量的一項方法是使用高電流離子光束，致使可以在相當短的時間內完成植入製程。然而，高電流離子光束很可能會產生大量熱能，此熱能可能會導致雜質不受控制地擴散而超過晶圓內的規定界限，且可能導致具有圖案的光阻層變差。

由於在製程期間使用靜電夾頭的緣故，依據本發明實施例的靜電夾頭能夠從基板移除可接受的熱量。一般來說，在各種半導體製程中，所產生的熱量被傳送到基板上。在半導體製造過程中，基板可以是一半導體晶圓，其上同時製造出大量裝置。如此能夠在製程期間在整個晶圓上維持特定的溫度與溫度範圍，或溫度分佈。可接受的熱量移除能夠在製程期間使整個晶圓產生大致均勻的溫度、溫度範圍或溫度分佈。依據本發明的實施例，整個晶圓上的溫度分佈對於基板溫度來說可能改變±25℃，且基板溫度可以被控制到大約400℃以下；或者在一些情形下大約為250℃或以下；或者在一些情形下大約為100℃或以下。依據本發明的實施例，此製程可能會使熱量輸入到基板上，此熱量的範圍可能從1watt/cm²到8watt/cm²之間。可以在整個基板的不同位置上測量溫度與溫度分佈，而且整個晶圓的溫度分佈可能改變±5℃，或者小於一基板溫度，此基板溫度可以被控制到大約100℃或以下，或者在一些情形下大約70℃或以下，或者在一些情形下大約10℃或以下。在本發明的其他實施例中，此製程可能會使熱量輸入到基板上，此熱量的範圍可能從大約0.1watt/cm²到大約2watt/cm²之間。在本發明的一植入應用情形中，總共的熱負荷可能高達約1500watts(~2w/cm²)，晶圓溫度可能從室溫上升至大約70℃，且可能具有+/-15℃的溫度變化。依據本發明的靜電夾頭之其他實施例，可以運用於更大的溫度範圍，例如在每個蝕刻應用情形下加熱至400℃的夾頭，或者運用至室溫等較低溫的應用情形，且使溫度獲得高度控制(+/-0.01℃)。

一般來說，在一製程期間，靜電夾頭將來自一個被夾住的基板之大部分熱量以兩種方式散逸：第一，藉由基板與靜電夾頭介電材料之間的間隙內的冷卻氣體而產生的氣體熱傳導；以及，第二，藉由接觸熱傳導，此乃是在基板靜電夾頭界面之間的表面接觸在整個微觀與巨觀角度(例如：分別為凸起粗糙度與凸起)的直接傳導。靜電夾頭的整體熱傳效率是每層的熱傳係數之倒數總和。假如靜電夾頭表面凸起的接觸表面積增加的話，則難以控制半導體晶圓的溫度到100℃以上，例如在300℃到400℃的溫度範圍內。這是因為半導體晶圓的溫度由於從基板到凸起的接觸熱傳導而引起大幅降低，接觸熱傳導所傳送的熱量係藉由夾頭的接觸表面或凸起與基板背面之間的直接接觸面積大小而定。

在一靜電夾頭中，背面氣體熱傳導是在基板與夾頭表面之間傳送熱能，可以藉由夾頭本體與晶圓之間的氣體原子或分子的熱傳導，而產生傳熱效果。當氣體分子或原子連同熱能一起離開基板背面並將此熱能傳送至靜電夾頭表面時，便發生背面氣體傳導。根據美國專利第6,839,217號，氣體傳導熱傳作用具有以下的缺點：凸起的面積必須在尺寸上嚴格控制，以配合在所使用的氣體壓力下氣體的平均自由路徑之特徵距離。另外，根據美國專利第6,839,217號，氣體外漏是真空製程的一項問題，且可能導致不均勻的冷卻效果，且由於在外漏區域中局部氣體集中的緣故而使製程變差。對於指定的冷卻能力來說，基板與靜電夾頭之間的氣體壓力可以使晶圓產生撓曲，且可能使製程的完整性及製程產量變差。

在依據本發明實施例的靜電夾頭中，凸起的高度最好大約等於或大致等於背面冷卻所使用的氣體之平均自由路徑。例如，對於在10torr(1333Pa)的背面冷卻氣體來說，平均自由路徑是5微米，且因此凸起的高度應該為5微米或大約5微米。平均自由路徑與氣體壓力、氣體分子直徑、及到達最有效熱傳的溫度有關。可以考量到製程溫度、壓力、背面氣體壓力、及夾持力等因素而改變凸起的高度。在依據本發明的一實施例中，凸起的高度大約為6微米。

依據本發明實施例的靜電夾頭，可以選擇性地包括氣體入口、氣體通道、及位於整個夾頭並朝向夾頭周圍的類似元件，以便將冷卻氣體分佈到夾頭所固持的基板底面。通道及/或氣體入口的尺寸、位置與形狀能夠將氣體分佈於間隙內，縮小壓力梯度，且促進從晶圓到夾頭之間的熱傳效果。引進到基板與夾頭之間的氣體能夠產生熱傳導，藉此控制晶圓溫度。同時，氣體壓力(2至20torr)夠低，而並未嚴重地減少用於固持基板所需的吸引或夾持力(25至35torr)。依據本發明實施例的靜電夾頭，可以在夾頭的邊緣或周圍附近包括一個或多個如美國專利第6,608,745號所揭露的環狀元件，這些環狀元件的高度類似於凸起的高度，其寬度足以在基板與環狀元件邊緣之間提供氣體密封件。在一些情形中，可能繞過氣體密封件的氣體量，在小於1大氣壓的真空室壓力下夾頭與基板之間的氣體壓力係小於0.2sccm。

依據本發明實施例的靜電夾頭，可藉由靜電力而將一基板固持在適當位置，此基板透過一隔離介電層而與一電極分開。一個或多個電極形成於此介電層內，且被一層介電材料所覆蓋。可以施加DC電壓(用於庫倫式夾頭)到此電極上而產生靜電力，藉此將晶圓夾持到夾頭上。在一些情形中，可以施加交流電或RF功率到電極上(例如，可以用30Hz的頻率或其他頻率施加交流電；當施加RF功率時，此工率通常僅在濺射或蝕刻系統中，自行偏壓或DC偏壓的電壓可提供夾持力)。施加到電極上的電壓在靜電夾頭的絕緣層的接觸表面上產生靜電電荷，同時在基板的接觸表面上產生相等但相反的靜電電荷。靜電夾頭與基板的接觸表面上的靜電電荷在兩者之間產生靜電力，此靜電力使基板緊靠著靜電夾頭介電層與此靜電夾頭上的任何凸起。可以透過接觸熱傳導與氣體熱傳導，將輸送至基板上的熱傳送至此間隙的絕緣層，或者以冷卻水進行冷卻的靜電夾頭的通道表面底部。使用時，支撐於三個頂銷上例如晶圓的基板係掉落到靜電夾頭的凸起上，且然後打開用於靜電夾頭的電力或電壓。例如氦氣等冷卻氣體從一壓力控制氣體源透過一系列氣體入口而被引進來，這些氣體入口可以透過歧管與軟管而連接到一真空泵。也可以使用中央的氣體入口，以允許氣體壓力在晶圓底下更快速地獲得平衡。也可以在晶圓處理結束時在晶圓準備從夾頭移開時加速氣體的移除。假如晶圓與夾頭之間的間隙很小的話，基於上述目的可能需要額外的氣體埠。操作時，基板被夾持到夾頭上，閥門被打開，而使例如氦氣等氣體從氣體入口孔洞被引進到夾頭表面的凸起所支撐的基板表面底下。在製程結束時，例如在已經實施離子植入之後，打開閥門，抽出冷卻劑氣體，關掉靜電夾頭的電力，升起頂銷，插入反應器(effector)，且從夾頭移除掉基板。

依據本發明實施例，靜電夾頭可以包括頂銷與接地銷。可以藉由類似於靜電夾頭的邊緣附近的環狀氣體密封件之方式，在這些銷的周圍形成氣體密封表面。在可能的情形下，依據本發明的實施例，例如藉由包括上述的凸起部位，可以形成這些氣體密封結構，以促進基板與夾頭之間的作用力分佈均勻性。

與本發明實施例的靜電夾頭一起運用的基板可以包括：半導體晶圓，平面顯示器、太陽能電池、標線片、光罩、及能夠被靜電夾頭所固持住的類似物。不管形狀如何，基板的面積等於或大於100mm直徑的晶圓、200mm直徑的晶圓、300mm直徑的晶圓，或者450mm直徑的晶圓。

一般來說，靜電夾頭利用吸引力，此作用力類似於電容的兩個板體之間的作用力，以便將例如晶圓的基板固持在適當位置。依據本發明的實施例，此夾鉗力可以位於25至35torr的範圍內，包括在此範圍內的數值(例如，26torr、33torr及其他)。假如晶圓與夾頭被一絕緣體所隔開，而此絕緣體的介電常數為ε且厚度為d，且在兩者之間施加電壓V，則在兩者之間所產生的吸引力F可依照以下公式計算出來：

F=[εV²/(2d²)]A

其中A是晶圓與夾頭電極的共同面積。為了針對所提供的電壓獲得很大的吸引力，用以分開晶圓與夾頭電極的距離d可利用一薄介電層而縮減至最小。因此，依據本發明實施例，為了獲得夾鉗力，介電層可以具有例如大約25至大約250微米的厚度。在其他考量因素中，介電層的厚度係被材料的崩潰電壓所限制，此崩潰電壓對厚度提供一下限。較薄的介電層可允許達成較大的作用力，例如1至10微米的較薄介電層可構達成較大的作用力。而且，高介電常數的優點在於能夠產生很大的作用力。假如在晶圓與夾頭之間存有很大的間隙，而此間隙被低壓氣體或真空所填滿時，則介電常數就等於自由空間的介電常數ε_o。要知道的是介電層可以是使用一種以上材料的雙重結構。例如，如以下所述，大約100微米厚的氧化鋁介電層可以塗上約2微米厚的碳化矽層，且使得亦為碳化矽所製成的凸起突出於該表面達到6微米的高度。

如美國專利第6,835,415號所示，假如工具的安裝表面允許任何微粒卡入安裝表面與例如晶圓或罩體的基板之間，則晶圓或罩體可能會由於所卡入的微粒而產生變形。例如，假如晶圓被真空或靜電力而夾持緊靠著一平坦的參考表面，則任何卡入的微粒都會使晶圓的前表面產生變形，因此晶圓的前表面無法位於一個平坦的平面上。如此一來，也可能導致植入製程的變化及可能的產量損失。減少凸起的接觸面積可以減少微粒卡入的機率。

依據本發明實施例，引進到積板與靜電夾頭之間的空間內的氣體，可以提供有效的熱傳效果，藉此控制基板溫度。同時，可以選擇夠低的氣體壓力，使得用以將基板固持於靜電夾頭的吸引力並不會明顯減少。氣體的熱傳導性大致上與氣體壓力無關，只要氣體分子的平均自由路徑與系統尺寸相較之下很小即可。可用於本發明實施例中的冷卻氣體包括：氫氣、氦氣、氬氣、氮氣、這些氣體及/或其他氣體的混合物。背面氣體壓力可以位於大約0torr至20torr之間的範圍內，或者位於大約2torr至15torr之間的範圍內。而且，依據本發明實施例，可以藉由調整背面氣體壓力，使得被夾住的基板的溫度能夠被氣體熱傳導所控制。

依據本發明的實施例，參考圖2的實施例，靜電夾頭可以包括一介電層212，其包括一個或多個位於第一層214上的凸起201，此第一層是絕緣層且由陶瓷或陶瓷組成物所製成。一個或多個電極213被植入於第一層214內，且被一介電材料、非結晶介電材料、或低應力介電材料所覆蓋。一或多個額外層可以被包含於此靜電夾頭內，藉此提供機械支撐力到第一層214及上面覆蓋的介電層212，這兩層有助於移除熱量，且可以接觸例如水的冷卻流體。例如，介電層212可以為低應力且含有矽的介電材料。低應力介電材料可以是非結晶並以蒸汽(例如：PECVD)在低溫沉澱，介電層212可以具有例如大約1微米到大約50微米的厚度，或者大約1微米到大約10微米的厚度。第一層214是絕緣層且可以由陶瓷所製成，但不侷限於氧化鋁或氮化鋁。第一層214例如具有大約50微米到大約200微米的厚度，或者具有大約100微米到大約150微米的厚度。可以使用介電層的厚度而如前述般控制夾持力，使得較薄的層能夠提供更大的作用力。形成上述種類的圖案化電極213之技術為Briglia的美國專利第4,184,188號，該專利文件在此併入作為參考。設有通過電極與外部電源之間的靜電夾頭之一或多層的電氣連接(饋通線-未顯示)，也可以透過使靜電夾頭(未顯示)的一或多層具有到達介電間隙表面底部的開口，而形成氣體入口。可以使用第一導熱材料或第一黏著層215，而將第一層214黏接至一底下的第二層216，此第二層可以為陶瓷或金屬製成。第一黏著層215的熱傳導材料可以具有黏著性，例如但未侷限於熱塑性材料、環氧樹脂、或其他可以將第一層214與第二層216黏結在一起的材料。第二層216可以提供機械支撐與熱傳導，且可以為陶瓷、金屬或其他適當材料。選擇性地，第二熱傳導層或第二熱傳導黏性層217將第二層216與一接觸冷卻流體的底層218黏接在一起。間隙211及選擇性的氣體通道可以被氣體所填滿，此氣體例如為乾燥空氣、氦氣、氫氣、氬氣或氮氣。氣體密封件219有助於防止氣體洩漏至周圍腔室內。

參考圖3的實施例，在此圖形中顯示從整個靜電夾頭中一部分具有等距離隔開圖案的凸起來看，一個環形氣體密封件319及五個凸起301的剖面圖。每個凸起301是具有接觸面積的一隆起表面。在一個實施例中，凸起301是圓柱形且其直徑的範圍在大約0.5mm到1.25mm之間，或者在大約0.75mm到1mm的範圍之間。例如晶圓的基板202(參考圖2的實施例)沿著凸起301的頂表面而接觸介電材料312，這些凸起可以選擇性地製作成粗糙狀。雖然在圖5與圖8的實施例中的俯視圖所顯示的凸起501、801為圓形，但是要知道的是凸起301、501、801也可以具有任何形狀，例如三角形、矩形、或其他形狀，只要能夠減少由於基板在凸起上的不均勻負荷而產生微粒即可。

依據本發明實施例，為了容納背面氣體，可以在靜電夾頭的周圍形成一連續環狀物，以便在基板與夾頭之間提供氣體密封件。此氣體密封件可以是連續圓形或具有特性形狀的環狀物，其位於夾頭與周圍真空之間，且可以將氣體維持在晶圓後面，而具有最少量的氣體外洩。此環狀物的直徑可以稍微小於晶圓的直徑，以配合晶圓定位時的公差，致使假如錯放晶圓時，氣體密封件也不會破裂。在可能的情形下，氣體密封結構能夠在基板與夾頭之間提供均勻的作用力分佈。在一個實施例中，氣體密封件可能包括凸起的一些部位，以便提供均勻的作用力分佈。環狀氣體密封件、氣體入口氣體密封件、及頂銷氣體密封件的氣體傳導性，係與產生氣體密封的接觸表面之粗糙度有關，例如為環狀物的表面粗糙度，及接觸環狀物的晶圓之表面粗糙度。另一個影響氣體密封件傳導性的因素是在產生氣體密封的接觸表面上存在有堅硬微粒。在產生密封的接觸表面之間的夾鉗力量大小也會影響此密封件的傳導性。依據本發明的實施例，低應力介電材料可以減少或消除裂縫及其他表面缺陷，而這些裂縫與缺陷會產生微粒且對不同的氣體密封件提供外洩路徑。在一實施例中，在例如10^-6torr到大約10^-7torr的腔室壓力、例如但未侷限於4torr到15torr的背面冷卻氣體壓力、對於直徑200mm的晶圓，粗糙度為大約10nmR_a、氣體密封件粗糙度例如但未侷限於大約為200nm到大約300nm R_a，整個基板與電極的電位差例如為1000伏特，環形氣體密封件提供大約0.5sccm或以下的外洩速率。

範例1

此範例顯示對於形成於本發明實施例的靜電夾頭表面上具有三角形圖案且6微米高的凸塊或凸起所計算出來的作用力。如圖8中的實施例所示，此範例包括具有4mm中心間距827及0.75mm直徑828等特色的凸起801。在圖8的實施例中，凸起801可以由10微米厚PECVD法從矽與碳來源在一氧化鋁介電層上蒸鍍而成的碳化矽，此碳化矽具有低應力，且此碳化矽層可以透過一30微米的光罩以反應性離子蝕刻法蝕刻而形成凸起。可以在靜電夾頭的周圍附近，在靜電夾頭的頂銷與接地銷孔周圍形成氣體密封環。用於添加或移除氣體(例如，氦氣、氫氣或其他氣體熱傳導的流體)之氣體埠，也可以形成於此夾頭內。

圖6顯示依據本發明實施例對於不同凸起直徑與中心凸塊間距來說，在晶圓與靜電夾頭的凸起之間所計算出來的作用力之圖表。所計算出來的數值假設在凸起表面上產生均勻分佈的負荷，然而，也可以利用百分比負荷計算出作用力以說明晶圓上升現象(例如：由於邊緣負荷所產生的作用力的10%、20%、27%或其他部分)。此結果顯示比起在具有0.25mm或0.5mm直徑的類似凸起來說，在三角形圖案中0.75mm與1mm直徑的凸起會導致基板與凸起之間產生較小的作用力。此結果亦顯示凸起間距與作用力之間的非線性關係，以及凸起直徑與作用力之間的非線性關係。作為一特殊範例，對於圖8實施例的凸起801來說，所分佈的平均作用力可以與利用圖6的其他凸起所產生的作用力相比。圖8的實施例的0.75mm凸起801，相較於0.5mm凸起約略大了50%，而且相較於8mm間距直徑為0.5mm且具有正方形圖案的凸起來說，其計算出來的作用力在圖6中以星形記號表示，其分佈的平均作用力約略小了八倍。圖8的實施例的0.75mm凸起相較於0.5mm凸起約略大了50%，且其接觸面積大了八倍。對於圖8實施例的凸起801之接觸面積，可能小於或等於4%且大於1%，此範圍在晶圓與凸起之間產生減少的平均作用力，及較小的晶圓彎曲，同時維持25至35tor的晶圓固持力(夾持力)，且預期不會對晶圓的冷卻效率產生任何顯著影響。

圖7是依據本發明實施例對於不同凸起直徑及中心凸起間距所計算出來的接觸面積之圖表，箭頭指出對於0.5mm間距的凸起及具有正方形圖案的凸起來說，所計算出來的接觸面積為0.36%。

範例2

此範例顯示形成於本發明實施例的靜電夾頭表面上具有三角形圖案且凸起間的中心間距為8mm的凸起。凸起的直徑為0.5mm，凸起在靜電夾頭的平台上被分割成三個區段，且由不同材料所製成(碳化矽、非化學計量且缺少碳的碳化矽、及矽區段)。個別的區段是由具有適當先驅物氣體以PECVD法沉澱於一氧化鋁介電層上而製成，這些區段以反應性離子蝕刻法蝕刻穿過一30微米厚的光罩，以形成凸起。可以在靜電夾頭的周圍以及靜電夾頭的頂銷與接地銷孔周圍形成氣體密封件；用於添加或移除氣體(例如，氦氣、氫氣或其他氣體熱傳導的流體)之氣體埠，也可以形成於此夾頭內。

圖9A與9B分別是依據本發明實施例具有額外機械拋光與沒有拋光步驟的靜電夾頭上的凸起之剖面輪廓圖。在此實施例中，已經承認對凸起的頂表面實施額外的機械拋光步驟由於能減少微粒產生，因而對性能產生意想不到的好處，且導致(1)不同的凸起邊緣幾何形狀；及(2)顯著增進的表面粗糙度。更特別地，不具有額外機械拋光的製程乃是僅利用徒手拋光的製造過程(例如，以600粒度的矽砂紙徒手拋光靜電夾頭的頂表面)。依據本發明實施例，所產生的凸起輪廓係顯示於圖9A中。從圖形可以看出，頂表面929的輪廓其特色在於具有一些粗糙度。此外，邊緣的幾何形狀指出非常長的修圓高度尺寸930，非常短的修圓長度尺寸931。在一增進的實施例中，凸起的徒手拋光是以機械拋光而實施的，例如運用機械墊片拋光。可以在特定壓力及特定時間下執行這樣的機械墊片拋光，而且，機械拋光可能包括具有拋光模式的研磨機，且可能包括使用軟質或硬質的拋光墊，且運用包括鑽石等拋光媒介的任何適當拋光媒介。依據本發明的實施例，所產生的凸起之輪廓係顯示於圖9B中。比起圖9A中徒手拋光的凸起之粗糙情形929來說，可以看出頂表面932的輪廓更加平滑。而且，圖9B的凸起其特點在於具有修改過的邊緣幾何形狀，相較於圖9A的對應高度930來說具有較短的修圓高度尺寸933，且相較於圖9B的對應高度931來說具有更長的修圓長度尺寸934。

因此，相較於僅以徒手拋光的凸起來說，圖9B的實施例的機械墊片拋光能夠提供降低的表面粗糙度及修改的邊緣幾何形狀。例如，在一實施例中，相較於使用以徒手拋光過的凸起來說，圖9B中機械墊片拋光過的凸起可能顯示出降低了50%的表面粗糙度(R_a)，此數值為測量粗糙度高度的平均值之方式。例如，可以從大約100nm的表面粗糙度縮減至大約50nm的表面粗糙度。

圖10A與10B分別是依據本發明實施例的圖9A與9B所示的凸起之剖面輪廓之放大圖。從圖形可以看出，由於圖10B中的凸起被機械襯墊拋光過，所以圖10B中被機械襯墊拋光過的凸起之尖峰1035便低於圖10A中徒手拋光過的凸起尖峰1036(但是凹谷處可能不受影響)，致使降低了整個表面粗糙度(例如，R_a)。例如，表面粗糙度R_a可以從圖10A中的大約0.10μm減少成圖10B中的大約0.04μm。一般來說，藉由機械襯墊而拋光凸起表面，可以使表面粗糙度減少大約50%，或者減少25%與75%之間。而且，由於機械襯墊拋光的緣故，可能觀察到凸起中修改過的邊緣幾何形狀，例如，比起徒手拋光的類似凸起的對應高度來說，具有較短的修圓高度尺寸；比起徒手拋光的類似凸起的對應長度來說，具有較長的修圓長度尺寸。例如，凸起邊緣的特徵性修圓高度尺寸對上特徵性修圓長度尺寸之比例可能減少了3倍到4倍之間，例如，減少了0.01222的比例到0.0034的比例(亦即，在此情形中，減少大約3.59倍)；僅以徒手拋光的高度/長度(0.7802μm/0.0638mm)，比起以機械襯墊拋光的高度/長度(0.3525μm/0.1035mm)減少2倍到5倍之間。要知道的是也可以不需要透過機械拋光就獲得類似修改過的邊緣幾何形狀。在一實施例中，例如圖10B所示的修改邊緣幾何形狀，其特色在於具有相當短的修圓高度尺寸及相當長的修圓長度尺寸，可以藉由邊緣修改技術而達成上述幾何形狀，藉此產生想要的修圓高度與修圓長度之比例。例如，特徵性修圓高度尺寸與特徵性修圓長度尺寸之比例係介於大約0.00407與大約0.00306之間，或者介於大約0.00611與大約0.002444之間。

此外，由於本發明的凸起受到機械襯墊拋光的緣故，所以可藉由與例如半導體晶圓等基板一起使用時產生較少的背面顆粒，而使靜電夾頭具有增強的性能。例如，在0.16μm以上的微粒尺寸範圍內，可以產生出小於5000個微粒添加物，或者小於2000個微粒添加物。可以藉由減少在熱特性上的影響，甚至增加了凸起與基板之間的接觸面積(例如：增加十倍的接觸面積)，而達成減少產生背面微粒。

圖11顯示依據本發明實施例包括一電荷控制表面層的靜電夾頭。在此實施例中，使用一個具有控制表面電阻率的表面層，以減少「晶圓黏著(wafer sticking)」的可能性，此一現象是在移除掉夾持能量之後，晶圓或其他基板被靜電方式黏著於夾頭表面。具有例如大約1x10⁸ohms/square到1x10¹¹ohms/square的適當範圍內的表面電阻率之表面層，已經顯示其能夠降低表面電荷保持現象，此一現象會導致不想要的靜電力且最終導致晶圓黏著。稍微導電的表面層能夠將電荷排放到地面(未顯示)，同時不會妨礙靜電夾頭與基板之間的靜電吸引力。

圖11的實施例中的靜電夾頭已經在一離子植入機器內獲得測試，且結果顯示它具有良好的晶圓冷卻效果與夾鉗力，而且產生很少的微粒，晶圓受損的情形也最少。特別地，從離子植入光束入射於平台上的1800瓦特能量會使平台的溫度上升小於50℃；而且，測試之後，在平台上發現尺寸大於0.12微米的添加物少於5000個。由於製造凸起所用的材料(特別是碳化矽塗層)以及塗層本身控制好的體積電阻率(bulk resistivity)之緣故，所以在移除掉夾持能量之後，晶圓較不容易被靜電黏著於夾頭表面上。

在圖11的實施例之範例中，在直徑300mm的庫倫式夾頭上產生晶圓接觸表面，其運用氧化鋁陶瓷以作為絕緣體與介電材料。使用六相式交流電源以美國專利第6,388,861號所述之方式對夾頭充電與放電，該專利文件的內容在此併入作為參考。明確地，如美國專利第6,388,861號說明書第4欄第66行到第5欄第23行所述，夾頭包括六個電極，且將具有六個不同相位的雙極正方形波夾鉗電壓施加於這些電極上。要知道的是，也可以使用其他電源(例如DC電源)以及使夾頭能夠充電與放電的技術。靜電夾頭表面包括氣體入口1137、接地銷通道1138、氣體密封環1119、包含其本身氣體密封環(圖11中的頂銷通道1139之外圍淺色結構)頂銷通道1139、及位於夾頭中心的一小型氣體入口1140(圖11無法看見入口)。詳細的圖形(圖11中的插入圖1141)顯示此凸起1101。

圖12是圖11的實施例的靜電夾頭中的凸起1201所使用之表面圖案的圖形。凸起1201被製作成具有三角形圖案，且中心間距1228為4mm，且直徑1227為800微米(0.8mm)。凸起1201具有5到7微米的高度1326(圖13)，這一點係考量到以15torr的背面氣體壓力時之最佳操作。經控制的表面電阻率層是一碳化矽塗層，其乃是由電漿輔助化學氣相沉積法(PACVD)製程所製成，然而也可以使用其他適當的製程。例如，此層可以由物理氣相沉積法(PVD)(從碳化矽標靶濺射，或從碳反應氣體中的矽標靶反應濺射而得)、原子層沉澱(ALD)、高溫CVD、或其他薄膜法。

藉由以地毯覆蓋方式沉澱一碳化矽組成物(例如，碳化矽或非化學計量碳化矽)於扁平氧化鋁介電層1312上(參考圖13)；利用微影技術使此碳化矽組成物產生圖案；且然後利用反應性離子蝕刻法移除掉碳化矽組成物的一些部位而留下凸起1301(圖13)，可以製成凸起1201。藉由改變製造碳化矽組成物所用的矽先驅物氣體及碳先驅物氣體，且達成具有表面電阻率在1x10⁸ohms/square至1x10¹¹ohms/square範圍內的碳化矽或非化學計量碳化矽，而可以控制碳化矽組成物(碳化矽或非化學計量碳化矽)的電阻率。例如，可以藉由調整在電漿增強CVD製程中輸入反應器內的含矽與含碳先驅物氣體之流速或比例，而改變碳化矽組成物的組成。先驅物氣體分解且在靜電夾頭上形成一塗層，且藉由先驅物氣體的相對流速或比例，而決定碳化矽塗層的組成。可以藉由改變塗層的組成，而改變此塗層的表面電阻率。

具有相同表面電阻率範圍的其他低應力塗層也可以類似地沉澱於氧化鋁上且產生圖案。例如，可以使用具有小於大約450MPa，且最好小於約450MPa(沉澱後)的內部壓縮薄膜應力之塗層。而且，塗層可以由一低應力材料形成(例如，具有小於大約450MPa範圍內的內部壓縮薄膜應力)，且然後在上面塗上類鑽碳(或其他具有較高壓縮薄膜應力)的薄塗層，以達到想要的表面電阻率。圖13是圖11的實施例中基板接觸表面的剖面示意圖。介電材料1312是氧化鋁，且凸起1301的材料是碳化矽，選擇此材料是由於其高硬度及可調整的體積電阻率。碳化矽凸起1301及塗覆層1342具有大約1x10⁸ohm-cm的體積電阻率，如此產生在每平方大約1x10¹⁰ohms的表面電阻率。在大約1x10⁸ohms/square(利用富含碳的非化學計量碳化矽組成物所製成)到1x10¹¹ohm/square(利用富含矽的非化學計量碳化矽組成物所製成)的範圍內之表面電阻率，已經顯示其能夠減少表面電荷保持性，此表面電荷保持性會導致不想要的靜電力與最終的晶圓黏著。塗覆層1342可以從大約0.1到大約10微米的厚度，但最好是大約1到3微米的厚度。顯示出具有4mm的中心間距1328，但也可以使用其他的間距。

圖11的實施例的靜電夾頭之另一項特點在於：具有與凸起從夾頭平面突出的相同高度之碳化矽所製成的連續環狀物1119(圖11)，這些凸起包圍夾頭的整個邊緣，且亦包圍夾頭中心處的較大通孔。當晶圓被靜電吸引至此表面時，這些環狀物能夠容納背面氣體。

圖14顯示依據本發明實施例圖11的靜電夾頭之塗層的替代變形例，其中使用電荷控制材料的整個塗覆1442。藉由噴珠法或使用蝕刻技術，可以使氧化鋁介電材料1412(並未顯示電極)產生圖案，以形成凸起1401、氣體密封件與類似物。然後，介電層1412可以被整個一致地塗上碳化矽或其他電荷控制材料層1442，其具有大約1x10⁸ohms/square到大約1x10¹¹ohms/square範圍內的表面電阻率。圖14的實施例比起圖13的實施例，具有較少的製造成本之優點。圖形顯示5至7微米的凸起高度1426，及4mm的中心間距1428，但是也可以使用其他的凸起高度與間距。

根據圖11至14的實施例，對於電荷控制表面層1301/1342/1442來說，大約1x10⁸ohms/square到大約1x10¹¹ohms/square範圍內的表面電阻率是較佳的。最好，電荷控制表面層應該是一非寄生導電層，這是因為寄生導電層可能會不利地將靜電夾頭的靜電力耦接到電荷控制表面層上，而非耦接到基板上。藉由使電荷控制表面層的表面電阻率保持在大約1x10⁸ohms/square到大約1x10¹¹ohms/square範圍內，靜電夾頭的靜電力被耦接到基板上，而非耦接到表面層本身上。假如表面層具有太超過或太低於上述範圍的表面電阻率，則可能會減少靜電夾頭的夾持力，或者從夾頭的表面所排放出的電荷不足，且增加使晶圓黏著的發生機率。

依據本發明實施例，也可以使用碳化矽組成物以外的其他材料，以形成電荷控制表面層。例如，可以使用類鑽碳、非結晶矽、摻有金屬的氧化物、或其他材料。較佳地，不管所使用的材料為何，電荷控制表面層應該具有大約1x10⁸ohms/square到大約1x10¹¹ohms/square範圍內的表面電阻率。用於電荷控制表面層的材料應該是熱穩定且化學性質上也很穩定，同時也具有在適當範圍內的表面電阻率。可以藉由類鑽碳而達成大約1x10⁶ohms/square到大約1x10¹⁰ohms/square範圍內的表面電阻率，但是也可以使用大約1x10⁸ohms/square到大約1x10¹¹ohms/square範圍內的表面電阻率。較佳地，類鑽碳可以與圖13的製造技術一起使用，在此技術中使用地毯覆蓋式的沉澱，且最好用於一薄層內。一般來說，對於指定的體積電阻率材料來說，較薄層可以產生較大的表面電阻率，且反之亦然。一般來說，可以調整電荷控制表面層的組成與厚度，以達成適當的表面電阻率。

依據本發明實施例，使用靜電夾頭可以包括以下步驟：夾持步驟、鬆開步驟、在所夾持的晶圓上執行微電子元件製程；及上述步驟的組合。

要知道的是在上述文中及以下的申請專利範圍內，除非文中另外指明，否則單數形式也包括複數。因此，例如，凸起是指一個或多個凸起，及熟習此項技術者所已知的等效結構。除非有另外定義，否則文中所使用的技術與科學用語均具有熟習此項技術者所常用的相同意義。可以在實踐或測試本發明實施例的時候，運用類似於上述的方法與材料，或運用等效方法與材料。文中所提及的其他專利文件在此均併入作為參考。「選擇性」一詞意味著後續所描述的事情或情況可能會發生或可能不會發生。不管是否明確指出，所有的數值均可以「大約」或「大致上」等用語加以修飾。「大約」或「大致上」等用語一般是指熟習此項技術者所能想到等同於上述數值的範圍(亦即，具有相同功能或結果)。在一些實施例中，「大約」或「大致上」等用語是指所描述的數值之±10%；在其他實施例中，「大約」或「大致上」等用語是指所描述的數值之±2%。雖然組成與方法係關於「包含」不同成分或步驟(被解讀成「包括」但未侷限於)，此組成與方法也可以由不同成分或步驟「所組成」。「由…所組成」應該被解讀成封閉式構件群組的定義。

雖然已經參考一些範例性實施例而說明本發明，但是對於熟習此項技術者來說，在不違背本發明申請專利範圍所界定的範圍之前提下，仍可以產生許多不同形式與細節的修改。

100．．．基板

101．．．突起

102．．．突起

103．．．表面

104．．．靜電夾頭

105．．．靜電力

106．．．凸起之間的區域

107．．．凸起的中心區域

108．．．凸起邊緣

109．．．凸起邊緣

200．．．基板

201．．．凸起

204．．．靜電夾頭

210．．．側壁

211．．．間隙

212．．．介電層

213．．．電極

214．．．第一層

215．．．第一黏著層

216．．．第二層

217．．．選擇性第二黏著層

218．．．底層

219．．．氣體密封環

220．．．箭頭

221．．．箭頭

301．．．凸起

304．．．靜電夾頭

312．．．介電層

313．．．電極

314．．．第一層

319．．．氣體密封件

322．．．間隙表面底部

323．．．間隙間距

324．．．凸起頂表面

325．．．凸起寬度或面積

326．．．凸起高度

427．．．凸起直徑

428．．．凸起的中心間距

501．．．凸起

801．．．凸起

827．．．中心間距

828．．．直徑

929．．．頂表面

930．．．長修圓高度尺寸

931．．．短修圓高度尺寸

932．．．頂表面

933．．．具有短修圓高度尺寸的修改邊緣幾何形狀

934．．．長修圓高度尺寸

1035．．．尖峰

1036．．．尖峰

1101．．．凸起

1119．．．氣體密封環

1137．．．氣體入口

1138．．．接地銷通道

1139．．．含有氣體密封環的頂銷通道

1140．．．小氣體入口

1141．．．插入件

1201．．．凸起

1227．．．直徑

1228．．．中心間距

1301．．．凸起

1312．．．平坦氧化鋁介電材料

1326．．．高度

1328．．．中心間距

1342．．．塗鍍層

1401．．．凸起

1412．．．氧化鋁介電材料

1426．．．凸起高度

1428．．．間距

1442．．．電荷控制表面層

圖1是先前技術中彎曲於靜電夾頭表面上的凸起之間的一基板之剖面側視圖。

圖2是依據本發明實施例的靜電夾頭之剖面圖。

圖3是依據本發明實施例的靜電夾頭的第一層與介電層之剖面圖。

圖4是依據本發明之一實施例的靜電夾頭表面上的一個具有輪廓外形的介電凸起之輪廓檢查儀圖形。

圖5A是依據本發明之一實施例的靜電夾頭表面上的凸起圖案之示意圖。

圖5B是依據本發明之一實施例的靜電夾頭上的凸起相對於習知技術凸起的邊緣負荷來說呈現均勻負荷之陰影示意圖。

圖6是依據本發明之一實施例對不同的凸起直徑與中心凸塊間距來說，晶圓與靜電夾頭凸起之間所計算出來的作用力之圖表。

圖7是依據本發明之一實施例對於不同凸起直徑與中心凸起間距來說所計算出來的接觸面積之圖表。

圖8是依據本發明之一實施例具有4mm中心間距與0.75mm直徑等特色的靜電夾頭上之凸起的示意圖。

圖9A及9B分別是依據本發明之一實施例具有與沒有額外的墊片拋光的靜電夾頭上之凸起的剖面輪廓圖。

圖10A及10B分別是依據本發明之一實施例之圖9A及9B所示的凸起之剖面輪廓之放大圖。

圖11是顯示依據本發明之一實施例包括電荷控制表面層的靜電夾頭。

圖12是顯示圖11的實施例中的靜電夾頭中的凸起所使用之表面圖案。

圖13是圖11的實施例的基板接觸表面之剖面示意圖。

圖14顯示依據本發明之一實施例用於塗覆圖11中的靜電夾頭之另一變形例，其中整個順服式地塗覆有電荷控制材料。

200‧‧‧基板

201‧‧‧凸起

204‧‧‧靜電夾頭

210‧‧‧側壁

211‧‧‧間隙

212‧‧‧介電層

213‧‧‧電極

214‧‧‧第一層

215‧‧‧第一黏著層

216‧‧‧第二層

217‧‧‧選擇性第二黏著層

218‧‧‧底層

219‧‧‧氣體密封環

220‧‧‧箭頭

221‧‧‧箭頭

Claims (18)

1. 一種靜電夾頭，其包含：一電極；以及一表面層，該表面層被該電極中的一電壓所致動而形成電荷，藉此將一基板靜電夾鉗至該靜電夾頭上；該表面層包括：(i)一介電材料，其具有大於約10¹²ohm-cm的體積電阻率，使得該靜電夾頭是一庫倫式夾頭；(ii)一電荷控制表面層，該電荷控制表面層覆蓋於介電材料上，並且包含介於大約0.1微米到大約10微米的範圍中的厚度，以及介於大約1x10⁸ohms/square到大約1/10¹¹ohms/square之範圍中的表面電阻率；以及(iii)多個凸起，該等凸起延伸至圍繞該等凸起的部分該電荷控制表面層上方之一高度處，以便在基板的靜電夾鉗期間將該基板支撐於該等凸起上，如同就多對相鄰凸起之間的中心間距所測量到的，該等凸起在整個電荷控制表面層上大致等距離隔開。
2. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起的高度、接觸面積及粗糙度的至少之一會使得在靜電夾持期間基板受熱時，基板的溫度與溫度分佈的至少之一大致上被基板、該等凸起與圍繞該等凸起的該部分表面層之間的一空間內的氣體之氣體的熱傳導所控制。
3. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中各凸起的頂部面積中大於一比例的面積會在靜電夾持期間接觸基板，而該頂部面積的該比例係選自由大約25%、大約50%、及大約75%所構成的群組。
4. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起是由至少一低應力材料所形成。
5. 如申請專利範圍第4項之靜電夾頭，其中該低應力材料包含：非結晶介電材料及聚晶介電材料的至少之一。
6. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起包含一介電材料，該介電材料包括：矽、矽與至少一其他元素的合金、碳化矽、及非化學計量的碳化矽的至少其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起包含一介電材料，該介電材料包括氧化鋁與氮化鋁的至少之一。
8. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起包含一柔順的介電材料。
9. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起與該基板的接觸面積包含該靜電夾頭的總面積之大約1%到10%之間。
10. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中多對相鄰凸起之間的中心間距小於約8mm。
11. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起的高度大致上等於靜電夾持期間位在該基板、該等凸起與圍繞該等凸起的該部分表面層之間的一空間內的氣體之平均自由路徑。
12. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該等凸起包括修改過的邊緣幾何形狀，致使凸起的一特徵性修圓高度與一特徵性修圓長度之間的比例等於一指定比例，其中該指定比例是選自由大約0.00407與0.00306之間，及大約0.00611與0.002444之間所構成的群組。
13. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該電荷控制表面層包含一碳化矽組成物。
14. 如申請專利範圍第13項之靜電夾頭，其中藉由改變製造該碳化矽組成物所用的矽先驅物氣體與碳先驅物氣體的量，而控制該電荷控制表面層的表面電阻率。
15. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該電荷控制表面層包含至少一凸起及一表面塗鍍層。
16. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該電荷控制表面層係藉由以下的步驟而形成：將一碳化矽組成物層以地毯覆蓋方式沉澱於一介電材料上；使用微影技術在該碳化矽組成物層上產生圖案；以及利用反應性離子蝕刻技術移除掉該碳化矽組成物層的一些部位，以留下至少一碳化矽組成物凸起。
17. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該電荷控制表面層係利用以下的步驟而形成：使用噴珠或蝕刻法使一介電層產生圖案；以及以該電荷控制表面層順服地塗覆該介電層。
18. 如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中該電荷控制表面層包含選自由類鑽碳、非結晶矽、摻有金屬的氧化物、及其等組合所構成的群組中之至少一材料。