TWI588933B - 用於靜電夾盤之修理與翻新的方法及裝置 - Google Patents
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Description
本發明之實施例大體而言係關於翻新靜電夾盤的裝置及方法。更具體言之,本發明之實施例係關於修理靜電夾盤之平衡電路中斷裂的電連接。
在基板處理裝置中,靜電夾盤通常被用於在處理過程中將基板夾持於台座。靜電夾盤藉由在基板和夾盤之間產生吸引力來夾持基板。將電壓施加於夾盤中的一或更多個電極,以分別在基板和電極中誘生極性相反的電荷。相反的電荷將基板拉往夾盤,從而固持基板。
在雙極型的靜電夾盤中,夾盤主體具有一對內嵌的共面電極。每個電極分別被連接到具有公共終端的雙電源之終端,該終端被稱為中心分接頭。該中心分接頭被連接到設置在夾盤表面上的基板間隔遮罩,以平衡基板和電極之間任何的阻抗變化。因此,在夾盤的整個表面上保持了固定的基板和夾盤之間的靜電吸引力。
在中心分接頭和基板間隔遮罩之間的電連接通常是
通過用於在處理過程中將氣體供應至基板背側的氣體管道之導電壁所製成。氣體管道被附接於夾盤主體內的金屬化中心孔。在基板處理的過程中此連接運作良好,但導電連接有時會隨著時間而中斷或以其他方式受損。雖然導電連接可以在機械性能上保持良好,但該連接在傳導電流上可能不是有效的,從而導致靜電夾盤的不適當或不正常操作。
習知的修理方法包括使用焊接技術重新建立導電連接,該等焊接技術例如電子束焊接或雷射焊接技術。然而,這些方法是昂貴又耗時的,從而增加了所有權的成本並延伸腔室的停機時間。
因此,存在對於恢復靜電夾盤中的受損平衡電路電連接的裝置及方法的需求。
在本發明的一個實施例中,一種基板支撐組件包含具有內嵌的電極並具有貫穿設置的孔的靜電夾盤,位於該靜電夾盤之表面上及該孔內的導電襯墊,從該靜電夾盤之下表面延伸並與該孔軸向對齊的導電管道,以及至少部分位於該孔內並至少部分位於該導電管道內的導電塗層,其中該導電塗層在該導電襯墊和該導電管道之間提供導電路徑。
在另一個實施例中,一種修理靜電夾盤組件之平衡電路內的斷裂的電連接之方法包含以下步驟:施加導電流體通過該斷裂的電連接;以及固化該導電流體,以建立通過該斷裂的電連接的導電路徑。
在另一個實施例中,一種修理靜電夾盤組件之平衡
電路內的斷裂的電連接之方法包含以下步驟:測定基板間隔遮罩和導電管道之間的電阻,該基板間隔遮罩位於靜電夾盤之上表面上,該導電管道從該靜電夾盤之下表面延伸並與襯有金屬的孔軸向對齊,該孔延伸通過該靜電夾盤;評估該測定的電阻,以確定該導電管道和該基板間隔遮罩之間的電連接是否已斷裂;以及藉由施加塗層來恢復該導電管道和該基板間隔遮罩之間的導電路徑而修理該斷裂的連接,該塗層包含奈米顆粒導電材料。
100‧‧‧基板支撐組件
102‧‧‧基板
103‧‧‧導電通道
105‧‧‧靜電吸盤
107‧‧‧基板間隔遮罩
110‧‧‧夾持電極
130‧‧‧氣源
132‧‧‧導電氣體管道
135‧‧‧氣體管道
140‧‧‧電源
162‧‧‧電壓源
163‧‧‧電極引線
164‧‧‧電壓源
165‧‧‧電極引線
166‧‧‧中心分接頭
170‧‧‧第一銅焊接合
175‧‧‧金屬化層
200‧‧‧塗層
300‧‧‧基板支撐組件
305‧‧‧中心分接頭結構
310‧‧‧延伸構件
315‧‧‧導電構件
320‧‧‧斜面
400‧‧‧基板支撐組件
405‧‧‧弧面
500‧‧‧基板支撐組件
505‧‧‧端部
為詳細瞭解上述本發明的特徵,可參照實施例及附圖而對以上簡單概述的本發明作更特定的描述。然而應注意,附圖說明的只是本發明的典型實施例,因而不應將附圖說明視為是對本發明範圍作限制,因本發明可認可其他同樣有效的實施例。
第1圖為可從本發明獲益的示例性基板支撐組件之示意性剖視圖。
第2圖為基板支撐組件之示意圖,該基板支撐組件利用依據本發明之一個實施例修理導電氣體管道和導電通道之間斷裂的電連接的方法。
第3圖為可從本發明獲益的另一個基板支撐組件之示意性剖視圖。
第4圖為可從本發明獲益的另一個基板支撐組件之示意性剖視圖。
第5圖為圖示第3圖和第4圖中描述的中心分接頭
結構的基板支撐組件之示意性俯視平面圖。
為了便於理解,已在可能處使用相同的參照符號來指稱對於圖式為相同的元件。構思的是,可以將一個實施例中揭示的元件有益地使用於其他的實施例中而無需具體詳述。
本發明包括用於測試和修理靜電夾盤和配置於該靜電夾盤上的導電遮罩內所含的雙極性電極之間的電連接的方法及裝置,特別是在移除靜電夾盤之後。這種連接習知為平衡電路,因為該連接平衡了施加於位在靜電夾盤上的基板的靜電力。
在一個實施例中,對靜電夾盤進行測試,以確定平衡電路的電連接是否已被中斷。在一個實施例中,假使電連接已被中斷,則該電連接係經由導電塗佈製程來修理。
第1圖為示例性的基板支撐組件100之示意性剖視圖,基板支撐組件100可從本發明獲益。基板支撐組件100包括靜電夾盤105,用於在處理過程中支撐和固持基板102。靜電夾盤105可以包含鋁(Al)或含鋁的陶瓷材料,例如Al/Al2O3/AlN或其他的材料。
靜電夾盤105具有設置在靜電夾盤105上表面上的基板間隔遮罩107。基板間隔遮罩107可以包含諸如鈦、氮化鈦或類鑽石碳等材料及類似者。基板間隔遮罩107被沉積到預定的厚度,該預定的厚度使基板102保持稍微高於靜電夾盤105的表面。靜電夾盤105還包含貫通其中的導電通道
103。在一個實施例中,導電通道103將基板間隔遮罩107電耦接至靜電夾盤105的底部區域。
在一個實施例中,從氣源130通過氣體管道135將熱傳流體輸送到導電氣體管道132。導電氣體管道132被機械性和電性耦接到導電通道103,例如藉由銅焊。在一個實施例中,導電氣體管道132是導電性管道,例如不銹鋼管道。在一個實施例中,導電氣體管道與導電通道103軸向對齊。熱傳流體被輸送通過導電氣體管道132而到達延伸穿過靜電夾盤105的通道103。該氣體被進一步輸送通過導電通道103到達基板102的背側。氣體的流動可以對基板102的背側提供加熱或冷卻。熱傳氣體可以是氦、氬、氫等等。
靜電吸盤105包括一或更多個內嵌的夾持電極110。夾持電極110係由導電材料製成,該導電材料例如鎢、石墨、銅或類似者。夾持電極110被設置在靜電夾盤105的上部區域,以在激發時提供所需的靜電力來固持基板102。夾持電極110可被以任何靜電固持基板102所需的方式設置。然而,在第1圖繪示的實施例中,夾持電極110係處於雙極的配置。
夾持電極110被連接到電源140,電源140包含一對雙終端的直流電壓源162和164及中心分接頭166。電壓源162上的陰極經由電極引線163被耦接到其中一個雙極夾持電極110,並且來自另一個電壓源164的陽極經由電極引線165被耦接到另一個雙極夾持電極110。電壓源164的陰極被耦接到電壓源162的陽極,而且中間與中心分接頭166耦接。
中心分接頭166經由導電氣體管道132和導電通道103被進一步耦接到基板間隔遮罩107。第一銅焊接合170可被用於電性和機械性地將導電氣體管道132耦接到導電通道103。金屬化層175可被用於電性和機械性地將基板間隔遮罩107耦接到導電通道103。第一銅焊接合170和金屬化層175可以包含導電金屬材料,例如金(Au)、銀(Ag)或鋁(Al)或其他的導電材料。在一個實施例中,金屬化層175可以是被燒結以形成金屬層的鎢(W)膏,並將基板間隔遮罩107電連接至導電通道103。基板間隔遮罩107和導電通道103之間包含金屬化層175的電連接也可以包括奈米碳管或石墨烯片或箔片。金屬化層175還可以包含如本文所述的導電金屬材料、奈米管、片或箔片的多個層,該多個層包括耐腐蝕的上層及由奈米油墨或膏所製成的導電內金屬觸點。因此,在中間分接頭166和基板間隔遮罩107之間形成了機械性和電性上穩定的連接。如此一來,由於基板102和夾持電極110之間距離上的物理性變化所導致的靜電力變化可以被平衡。因此,藉由在平衡電路中使電源140的中心分接頭166耦接到基板間隔遮罩107而平衡了靜電力變化。
在容納靜電夾盤105的處理室之壽命期間需要定期服務和維護基板支撐組件100。因此,可以週期性地從靜電夾盤105的處理室移出靜電夾盤105,以進行翻新。
然而,已經發現的是,在導電氣體管道132和導電通道103之間的電連接可能會在使用過程中及/或移出靜電夾盤105的過程中斷裂。因此,使得基板間隔遮罩107和夾持
電極110之間的平衡電路變成無功能性。
修理基板支撐組件100的平衡電路中斷裂的電連接的一個實施例涉及首先測試該組件,以檢測該連接是否已斷裂,然後通過使用各種技術及/或設備來修理斷裂的連接。首先,對基板支撐組件進行測試,以確定導電氣體管道132和導電通道103之間的電連接是否已中斷。在一個實施例中,可以經由歐姆計測試通過該連接的電阻。假使電阻等於或小於規定的電阻,則連接是完好的。假使電阻大於規定的電阻,則必須修理該連接。在一個實施例中,所需的電阻為200千歐(kΩ)。假使所要求的電阻不存在,則修理該連接。
第2圖為依據本發明之一個實施例修理導電氣體管道132和導電通道103之間的連接的方法之示意圖。導電通道103可以藉由將塗層200施加於導電通道103的內側上來進行修理。然後可以將熱施加於塗層200持續指定的時間,以固化該塗層,並重新建立基板間隔遮罩107和夾持電極110之間的平衡電路之電連續性。在一個態樣中,塗層200將基板間隔遮罩107橋接並電連接至導電氣體管道132。
塗層200可以包含以奈米顆粒為基礎的金屬塗層,例如銀塗層。塗層200可以處於油墨或膏的形式,該油墨或膏可以藉由刷子、噴塗技術或其他適當的塗佈方法來施加。可被用於塗佈溫度感測器的適當銀材料包括以商標名TEC-PA-030銷售的材料(或以商標名TEC-PA-XXX銷售的其他材料,例如TEC-PA-010、TEC-PA-020等),上述材料都可以向韓國的InkTec®有限公司取得,或是任何其他適當的導電
奈米油墨,該導電奈米油墨可以使用紅外線加熱、火焰加熱、感應加熱或火爐加熱來輕易地固化。
塗層200提供了與靜電夾盤105的各種材料良好的黏著性。因此,塗層200可被輕易地沉積在第一銅焊接合170的表面、金屬化層175及導電氣體管道132的表面上。在一個實施例中,塗層200可以是被燒結在靜電夾盤105上包含Al/Al2O3/AlN或其他材料的導電性奈米塗層/奈米油墨。塗層200被用於與中心分接頭電路建立適當的電接觸。在一個實施例中,塗層200包含奈米銀材料,即使當塗層200的曝露表面在固化過程中被氧化時,該奈米銀材料仍保持導電性。
塗層200包括大小約10奈米至約100奈米的顆粒。塗層200可以藉由多種技術進行沉積,該等技術包括噴塗、刷塗及印刷和燃燒製程。施加製程可以包含塗佈處於油墨形式的透明銀奈米顆粒到表面上。然後,將油墨加熱,以蒸發和乾燥,而留下銀的有機透明膜,以形成自組裝的銀單層,該銀單層形成了塗層200。在一個實施例中,塗層200包括在室溫(約27℃)下小於每公分約0.002微歐姆(μΩ cm)的電阻率。
塗層200可以藉由加熱進行固化。塗層200可以藉由多種技術進行加熱,該等技術包括紅外(IR)光、對流加熱、微波、火焰處理及上述之組合。在一個實施例中,固化包含將塗層200加熱到約150攝氏度(℃)至約200℃的溫度,並將該溫度保持約15分鐘至30分鐘。在加熱塗層200之後,非常薄的導電材料層(例如厚度約500奈米(nm)至約5微
米,例如約20nm至約100nm)被形成在導電氣體管道132和基板間隔遮罩107之間,從而提供了在基板間隔遮罩107和中心分接頭166(圖示於第1圖)之間的電連續性。
第3圖為另一個可從本發明獲益的基板支撐組件300之示意性剖視圖。與第1圖所圖示的實施例類似,基板支撐組件300包括設置在導電氣體管道132上的靜電夾盤105。靜電夾盤105包括夾持電極(未圖示),而且與第1圖所圖示的結構類似被電耦接到電源和氣源(均未圖示)。靜電夾盤105具有設置在靜電夾盤105上表面上的基板間隔遮罩107。中心分接頭結構305被設置在導電通道103中。中心分接頭結構305包括中心分接頭166,中心分接頭166藉由延伸構件310耦接到導電通道103。中心分接頭結構305還包括延伸遠離導電通道103中心並與基板102的背側接觸的導電構件315。中心分接頭結構305形成了如第1圖中描述的平衡電路。
與第1圖的基板支撐組件100類似,導電氣體管道132和導電通道103之間的電連接可能在使用過程中及/或移出靜電夾盤105的過程中變成斷裂。為了修理該電連接,利用了如第2圖所描述的塗層200。
此外,將靜電夾盤105修改成在鄰接導電通道103的角落區域包括斜面320。斜面320可以是用於減少導電通道103、第一銅焊接合170及金屬化層175之間的應力的斜面區域。斜面320也可以被用於增加可用於與第一銅焊接合170和金屬化層175中使用的銅焊材料黏接的表面積。斜面320因而可被用於減少中心分接頭結構305及/或導電通道103上
的應力,以防止或最少化在使用過程中及/或移出靜電夾盤105的過程中對導電氣體管道132和導電通道103之間的電連接造成的損傷。
第4圖為另一個可從本發明獲益的基板支撐組件400之示意性剖視圖。與第1圖所圖示的實施例類似,基板支撐組件400包括設置在導電氣體管道132上的靜電夾盤105。靜電夾盤105包括夾持電極(未圖示),而且與第1圖所圖示的結構類似被電耦接到電源和氣源(均未圖示)。基板支撐組件400與第3圖的基板支撐組件300是相同的,不同之處僅在於在靜電夾盤105鄰接導電通道103的角落區域的弧面405。弧面405可以被用來減少導電通道103、第一銅焊接合170及金屬化層175之間的應力。弧面405還可以被用來增加可用於與第一銅焊接合170和金屬化層175中使用的銅焊材料黏接的表面積。弧面405因而可被用於減少中心分接頭結構305及/或導電通道103上的應力,以防止或最少化在使用過程中及/或移出靜電夾盤105的過程中對導電氣體管道132和導電通道103之間的電連接造成的損傷。
第5圖為圖示第3圖和第4圖中描述的中心分接頭結構305的基板支撐組件500之示意性俯視平面圖。中心分接頭結構305包括導電構件315,導電構件315具有端部505,端部505之間界定一開放區域。
本中所述的實施例提供了修理靜電夾盤中的破裂電路的裝置和方法。本文所描述的塗層和方法提供了與雷射和電子束焊接技術相比更經濟且更快速的電連接修理,從而大
為降低所有權的成本。塗層200也藉由提供改良的、均勻且更堅固耐用的電接觸而延長了靜電夾盤105的壽命。
雖然前述係針對本發明之實施例,但在不偏離本發明之基本範圍下,亦可設計出本發明之其他與深一層的實施例,且本發明之範圍係由以下申請專利範圍所決定。
100‧‧‧基板支撐組件
103‧‧‧導電通道
105‧‧‧靜電吸盤
132‧‧‧導電氣體管道
170‧‧‧第一銅焊接合
175‧‧‧金屬化層
200‧‧‧塗層
Claims (5)
- 一種修理一靜電夾盤組件之一平衡電路內的一斷裂的電連接之方法,該電連接位於一導電管道和設置於該靜電夾盤之一上表面上之一金屬化層之間,該方法包含以下步驟:測定一基板間隔遮罩和該導電管道之間的一電阻,該基板間隔遮罩至少部分地耦接至該金屬化層並且位於該靜電夾盤之該上表面上,該導電管道從該靜電夾盤之一下表面延伸並與一孔軸向對齊,該孔延伸通過該靜電夾盤;評估該測定的電阻,以確定該導電管道和該基板間隔遮罩之間的電連接是否已斷裂;以及藉由施加一塗層來恢復該導電管道和該基板間隔遮罩之間的一導電路徑而修理該斷裂的連接,該塗層包含一奈米顆粒導電材料。
- 如請求項1所述之方法,其中該奈米顆粒導電材料包含一流體。
- 如請求項2所述之方法,其中該奈米顆粒導電材料包含一銀膏。
- 如請求項1所述之方法,其中該奈米顆粒導電材料包含一銀油墨。
- 如請求項1所述之方法,其中該奈米顆粒導電材料包括 一約500奈米至約5微米的厚度。
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