專利名稱：翻新雙極靜電卡盤的方法
翻新雙極靜電卡盤的方法
背景技術：
雙極靜電卡盤常用于半導體晶片制造。在制造過程中，這些卡盤采用靜電力固定半導體晶片。久而久之，卡盤出現使用引起的磨損，性能下降。參照圖1A-1B和圖2A-2B，描述了示例性靜電卡盤。圖IA示出示例性靜電卡盤100正面102的平面圖。正面102具有固定凸緣104 和上表面106。如圖IB所示，上表面106高于固定凸緣104。使用過程中，固定凸緣104被用于固定靜電卡盤100。固定凸緣104可具有固定孔(未示出)以在使用過程中固定靜電卡盤100。可用任何其他已知方式修飾固定凸緣104以在使用過程中固定靜電卡盤100。上表面106包括第一電極部分108和第二電極部分110。第一電極部分108進一步被分為外電極環112和內電極部分114。第二電極部分110為鋁環，通過介電環氧樹脂 116與第一電極部分108電隔離。介電環氧樹脂116還將第二電極部分110保持在第一電極部分108內。在圖IB中，陽極氧化正面102的最上層部分以避免不必要的氧化，并于使用時在靜電卡盤100和半導體晶片之間提供特定厚度的介電表面。外電極環112和固定凸緣104 具有相關陽極氧化表面118，第二電極110具有相關陽極氧化表面120，以及內電極部分114 具有相關陽極氧化表面122。以及如圖IB所示，訪問路徑126為通過第一電極部分108電連接第二電極部分110的方式。圖2A示出靜電卡盤100背面200的平面圖。背面200上示出四個部分。陽極氧化這些部分中的兩個，外陽極氧化部分208和內陽極氧化部分210。其余兩個為裸鋁，外鋁部分206和內鋁部分204。在陽極氧化處理之前，通過用掩蔽物質涂覆部分204和206從而避免部分204和206被陽極氧化。在陽極氧化處理之后，去除所述掩蔽。在內鋁部分204 上可見訪問路徑126。在操作中，靜電卡盤100采用靜電力保持半導體晶片在其表面上。如圖IB所示， 第一電極部分108和第二電極部分110所帶電荷相反。第一電極部分108帶正電荷，第二電極部分110帶負電荷。通過在第一電極部分108和第二電極部分110之間應用不同電壓形成該電荷。靜電卡盤100的兩個部分的電荷在半導體晶片的相鄰部分形成相反電荷，從而在半導體晶片和靜電卡盤100之間形成靜電引力。半導體晶片處理完成時，應用于第一電極部分108和第二電極部分110的電壓可去除或部分反向“解吸附”晶片。由于晶片的脆性和所有制造工藝方面所要求的精確度，需要非常精確控制靜電卡盤所產生的電場。因此，可能影響所產生的電場的靜電卡盤的所有參數必須維持在一個精確范圍。這些固有特性的非限制性例子包括靜電卡盤的電阻、電感、 電容以及阻抗。超時使用靜電卡盤100可降低其性能。如圖3所示，所述降低可由隨著使用形成的表面影響所引起。圖3示出示例性靜電卡盤300的橫截面視圖。靜電卡盤300表現出種種磨損的跡象。靜電卡盤300具有正面302，正面302包括固定凸緣304和上表面306。上表面306具有第一電極部分312和第二電極部分310。第一電極部分312通過介電環氧樹脂316與第二電極部分310隔離。上表面306的上部分之上具有陽極氧化層318。 靜電卡盤300上可形成數種磨損。上表面306上可附著有微粒物質320或322。 在陽極氧化層318中可形成劃痕或痕跡324和326。介電環氧樹脂316中還可形成凹點328 和330。上表面306可形成深層劃痕332，使得劃痕穿透陽極氧化層318并影響第一電極部分312。微粒物質320或322可通過已知清潔方法從靜電卡盤300表面上去除，但劃痕和 324和326、凹點328和330以及深層劃痕332需要更精細的修理。當一個靜電卡盤過于磨損而無法使用時，可翻新以修復使用所形成的磨損。常規而言，這個過程需要分離靜電卡盤400的兩個電極402和404，如圖4所示。通過分離電極 402和404，可去除和替換隔離兩個電極的整個環氧層。拆卸靜電卡盤非常困難，還可對靜電卡盤造成不可彌補的損壞。當從電極402中的凹槽去除電極404時，必須完全除去殘留在兩個電極上環氧樹脂殘留物。該去除可損壞電極402和404中的一個或兩個。同時，通常通過刮的手段去除環氧樹脂，可能損壞電極402和404中的一個或兩個。另外，在這個翻新處理后，不恰當的拆卸也很可能危害靜電卡盤的工作參數。具體而言，當第二電極404被放置回靜電卡盤400的凹槽406中時，其可擦傷凹槽406的邊緣或被其擦傷。凹槽406的壁和第二電極404之間還可形成接觸點，導致翻新處理失敗。同時， 如果第二電極404的上表面和第一電極402的上表面不匹配，高度不匹配可負面影響靜電卡盤400的性能或甚至使得最終裝置無法使用。在重新組裝過程中，添加新的環氧樹脂層到靜電卡盤400上以隔離電極402和 404。該新環氧樹脂層難以不恰當應用。如果應用了過少的環氧樹脂，第二電極404的上表面最終將低于電極402的上表面，可負面影響靜電卡盤400的性能。如果應用了過多的環氧樹脂，第二電極404的上表面最終將高于電極402的上表面，可負面影響靜電卡盤400的性能。同時，如果沒有仔細控制重新組裝，在電極402與404或環氧樹脂層與電極402和電極404中的一個之間可形成氣泡。這些氣泡可負面影響靜電卡盤400的性能。根據與上述翻新雙極靜電卡盤的常規技術相關的不同潛在問題，這些技術的典型收率僅為約30%我們需要的是盡可能少損害雙極靜電卡盤的雙極靜電卡盤翻新處理。另外需要的是提供收率高于30%的雙極靜電卡盤翻新處理。
發明內容
本發明的目標在于提供盡可能少損害雙極靜電卡盤的雙極靜電卡盤翻新處理。本發明的另一目標在于提供收率高于30%的雙極靜電卡盤翻新處理。本發明的另一目標在于提供收率接近100%的雙極靜電卡盤翻新處理。本發明的一方面涉及處理雙極靜電卡盤的方法，所述雙極靜電卡盤具有前表面和后表面并包括設置在所述前表面上的第一電極、第二電極以及設置在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上的陽極氧化層。所述方法包括測量所述靜電卡盤的第一參數；如果所述測量得的第一參數不在第一預定范圍內，丟棄所述靜電卡盤；如果所述測量得的第一參數在所述第一預定范圍內，清潔所述靜電卡盤；用密封劑密封所述前表面上的所述第一電極和所述第二電極之間的縫隙，而不使所述第一電極相對應于第二電極位移；消除所述氧化層以及在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上設置新的陽極氧化層。
本發明的其他目標、優勢和新穎性特征，部分在以下說明書中闡述，部分對本領域技術人員通過以下的試驗將顯而易見，或通過本發明的實踐獲悉。本發明的目標、優勢可通過所附權利要求書所特別指出工具和組合實現或獲得。
說明中所附的、并成為說明中一部分的附圖，圖示出本發明的示范性實施方式，并與說明書一起起到解釋本發明的原理的作用。在附圖中圖IA圖示出示例性靜電卡盤正面的平面圖。圖IB圖示出示例性靜電卡盤沿線x-x的橫截面視圖。圖2A圖示出靜電卡盤背面的平面圖。 圖2B圖示出示例性靜電卡盤沿線y_y的橫截面視圖。圖3圖示出示例性靜電卡盤部分的橫截面視圖，并示出使用引起的磨損。圖4圖示出翻新示例性靜電卡盤的常規方法。圖5A-5C圖示出根據本發明詳述了示例性翻新處理的邏輯流程圖。圖6圖示出密封電極間縫隙的示例性方法。圖7圖示出示例性靜電卡盤的陽極氧化表面去除和重新陽極氧化的示例性處理。詳細描述參照圖1-3和5-7描述了翻新雙極靜電卡的示范性處理。區分本發明和常規雙極靜電卡盤翻新技術的有益方面為本發明在翻新處理中不分離兩個電極。以下示例性處理的另一特征為多次質量檢查。質量檢查提供了極大增加獲得工作靜電卡盤的翻新處理可能性的方式。如圖5A所示，示例性處理以接收靜電卡盤100 (S500)為開始。接著，對靜電卡盤 100的物理缺陷進行初步檢查(S502)，物理缺陷包括但不限于裂縫、凹痕和深層劃痕。此種損壞的一個例子為如圖3所示靜電卡盤300上的深層劃痕332。對靜電卡盤300的鋁再次表面修整可能無法修復這種深層劃痕或類似缺陷，導致翻新處理失敗。在確定卡盤100是否通過該預檢查(S504)后，失敗可導致卡盤100返回用戶 (S506)，而預檢查的通過可通向靜電卡盤100的一個或多個參數的初步檢查(S508)。可被測量的參數包括但不限于電阻、電容、電感以及阻抗。這些度量可在靜電卡盤100的正面 102和背面200、第一電極108和第二電極110或靜電卡盤100上的任意其他點組之間測量。 這些參數的測量值必須在一個預定的可接受范圍之內。如果所述值高于或低于該范圍，可能意味著靜電卡盤10中所出現的各種類型缺陷，無法通過翻新處理修復，包括但不限于第一電極108和第二電極110之間的短路。將靜電卡盤100參數的測量值與已知基準值相比較，所述基準值被認為是可接受的測量參數。所述已知基準值可獲得自，例如制造商說明書或測量性能可接受的靜電卡盤。 進一步方法采用多個靜電卡盤測量參數值，例如靜電卡盤100，以生成用于比較的數據范圍。該數據范圍可用于生成值的鐘形曲線，通過該方法獲得的可接受值范圍將是落入一些指定標準偏差的值。在確定卡盤100是否通過該檢查(S510)后，失敗可導致卡盤100返回用戶 (S506)，而通過可通向去污和清潔(S512)。可使用任何已知的去污和清洗方法。在一個示例性實施方式中，該過程包括擦拭并浸泡在異丙醇中、超聲波清潔以及烤箱烘干。該清潔處理去除如圖3所示微粒320和322的雜質。如果雜質320和322不被清理，它們可影響靜電卡盤100物理參數中的至少一個，所述靜電卡盤100物理參數包括但不限于電阻、電容、 電感以及阻抗。微粒322和320還可干擾包括表面陽極氧化(S540)的其他翻新處理步驟。在步驟S512后，靜電卡盤100可給以質量檢查(S514)。該質量檢查(S514)可測量上述靜電卡盤100參數值。質量檢查(S514)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)，而通過所述檢查可通向密封電極間的縫隙的下一步驟(S516)。如之前所討論的，使用可引起靜電卡盤電極間密封劑中的間隙。圖6示出示例性靜電卡盤100正面102部分正面。介電環氧樹脂116電隔離外電極環112和第二電極部分 110，所述介電環氧樹脂116部分隨著時間的推移生成縫隙602。與傳統技術不同，本發明并沒有分離靜電卡盤100的電極108和110以修復正面102的損壞。因此，本發明無拆卸和重新組裝所述靜電卡盤所造成的進一步損壞靜電卡盤100的風險。本發明的一項示例性實施方式中，工人使用顯微鏡以引導注射器604進入縫隙602。注射器604充滿了用于填充縫隙602的環氧樹脂608。在其他實施方式中可用于密封縫隙602的其他已知方法包括但不限于自動化系統。如上所述，依照本發明，電極108和110無需分離以修復靜電卡盤100的損壞。因此，本發明無拆卸和重新組裝靜電卡盤100所引起的損壞電極108和110的風險。回到圖5A在步驟S516之后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S518)。該質量檢查(S518)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S518)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)，而通過所述檢查可通向如圖5B中沿著點A延續的靜電卡盤100背面200的掩蔽(S524)。返回圖2A，裸鋁部分204和206都涂覆有已知的掩蔽物質。陽極氧化部分208和 210不涂覆掩蔽物質，因此受到蝕刻和陽極氧化靜電卡盤100任何未掩蔽表面的以下處理。在步驟S524后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S526)。通過所述檢查可通向靜電卡盤100的化學剝離和清潔(S528)。該質量檢查(S526)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S526)的失敗可導致卡盤100通過圖5A沿著點B返回用戶(S506)。圖7示出靜電卡盤100放大的橫截面部分。部分700示出在鋁基板702上方的陽極氧化薄層704。陽極氧化薄層704示出一些損壞或磨損。任何已知方法可用于從生鋁上剝離陽極氧化表面。一旦去除了陽極氧化層，采用任何已知清潔方法清潔所述表面。返回圖5B在步驟S528之后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S530)。該質量檢查(S530)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S530)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)，而通過所述檢查可通向裸鋁的再表面修整。該再表面修整將為更均勻可控的重新陽極氧化表面做準備。在步驟S532后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S534)。該質量檢查(S534)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S534)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)， 而通過所述檢查可通向靜電卡盤100的精細清潔(S528)。任何已知非破壞性方法可用于清潔所述表面。在步驟S536后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S538)。該質 量檢查(S538)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S538)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)， 而通過所述檢查可通向所述鋁表面的陽極氧化以形成新的陽極氧化層(S540)。周密監控該處理以獲得在鋁702上的新的陽極氧化層706的精確預定厚度。新的陽極氧化層706返回靜電卡盤100的原始操作參數。 返回圖5B在步驟S540之后，在由點C進入圖5C后靜電卡盤100可被給以質量檢查(S546)。該質量檢查(S546)可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S546) 的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)，而通過所述檢查可通向靜電卡盤100的最后清潔 (S548)。通過任何已知方法完成所述清潔，其非限制性范例為包括超聲波清潔。在步驟S548之后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S550)。該質量檢查(S550) 可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S550)的失敗可導致卡盤100接著圖5B中點D返回用戶(S506)。通過所述檢查可通向烘箱烘干(S552)以蒸發所述清潔處理殘留的任何水分。在步驟S552之后，靜電卡盤100可被給以質量檢查(S554)。該質量檢查(S554) 可測量靜電卡盤100的上述參數值。質量檢查(S554)的失敗可導致卡盤100返回用戶(S506)，而通過所述檢查可通向靜電卡盤100的一個或多個附加參數的后檢查(S556)。可測量的參數包括但不限于電阻、 電容、電感以及阻抗。這些度量可在靜電卡盤100的正面102和背面200、第一電極108和第二電極110或靜電卡盤100上的任意其他點組之間測量。這些參數的測量值必須在一個預定的可接受范圍之內，否則靜電卡盤100的翻新處理失敗。在所述后檢查(S556)之后，靜電卡盤100完成了翻新處理(S558)，可被包裝和重
新出售。上述翻新處理包括多次質量檢查。每次質量檢測是基于靜電卡盤100的至少一個參數。所述參數與已知預定值相比較，所述已知預定值獲知于制造商說明書或之前測量翻新處理后性能可接受的靜電卡盤。執行這些質量檢查無需拆卸靜電卡盤100。在上述翻新處理過程中，修復時電極108與電極不分離。因此，所述翻新處理中不具有在翻新處理過程中拆卸或重新組裝靜電卡盤100所引起的損壞電極108和110的風險。另外，根據本發明的方法提供了收率接近100%的可接受翻新雙極靜電卡盤，因為所述處理概述了如果所述測量得的第一參數在所述第一預定范圍內，清潔所述靜電卡盤，用密封劑密封所述前表面上的所述第一電極和所述第二電極之間的縫隙，而不使所述第一電極相對應于所述第二電極位移，消除所述氧化層以及在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上設置新的陽極氧化層，所述第一電極和所述第二電極證實幾乎達到100%返回它們的原始形態。靜電卡盤唯一沒有返回它們的原始形態的情況是當所述質量檢查失敗了。本發明的各種優選實施方式的以上說明體現了圖示和說明的目的。其并非用于窮舉或限制其發明的精確披露形式，許多修改和變化根據以上教導顯然是有可能的。為了最優解釋本發明的原理和其操作應用從而使得本領域技術人員在各種實施方式中最優利用本發明和各種更改能夠適用于預期特定用途，選擇和描述了上述示例性實施方式。本發明的范圍由所附權利要求書所限定。
權利要求
1.處理雙極靜電卡盤的方法，所述雙極靜電卡盤具有前表面和后表面并包括設置在所述前表面上的第一電極、第二電極以及設置在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上的陽極氧化層，所述方法包括測量所述靜電卡盤的第一參數；如果所述測量得的第一參數不在第一預定范圍內，丟棄所述靜電卡盤； 如果所述測量得的第一參數在所述第一預定范圍內，清潔所述靜電卡盤； 用密封劑密封所述前表面上的所述第一電極和所述第二電極之間的縫隙，而不使所述第一電極相對應于第二電極位移； 消除所述陽極氧化層；以及在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上設置新的陽極氧化層。
2.根據權利要求1中所述方法，其中所述測量所述靜電卡盤的第一參數包括測量電阻。
3.根據權利要求2中所述方法，其中所述測量電阻包括測量所述第一電極與所述第二電極之間的電阻。
4.根據權利要求2中所述方法，其中所述測量電阻包括測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電阻。
5.根據權利要求4中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電阻包括測量所述后表面和所述第一電極之間的電阻。
6.根據權利要求4中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電阻包括測量所述后表面和所述第二電極之間的電阻。
7.根據權利要求1中所述方法，其中所述測量所述靜電卡盤的第一參數包括測量電容。
8.根據權利要求7中所述方法，其中所述測量電容包括測量所述第一電極與所述第二電極之間的電容。
9.根據權利要求7中所述方法，其中所述測量電容包括測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電容。
10.根據權利要求9中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電容包括測量所述后表面和所述第一電極之間的電容。
11.根據權利要求9中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的電容包括測量所述后表面和所述第二電極之間的電容。
12.根據權利要求1中所述方法，其中所述測量所述靜電卡盤的第一參數包括測量阻抗。
13.根據權利要求12中所述方法，其中所述測量阻抗包括測量所述第一電極與所述第二電極之間的阻抗。
14.根據權利要求12中所述方法，其中所述測量阻抗包括測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的阻抗。
15.根據權利要求14中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的阻抗包括測量所述后表面和所述第一電極之間的阻抗。
16.根據權利要求14中所述方法，其中所述測量所述后表面與所述第一電極和所述第二電極中的一個之間的阻抗包括測量所述后表面和所述第二電極之間的阻抗。
17.根據權利要求1中所述方法，進一步包括在完成所述清潔、所述密封、所述消除、所述提供中的至少一個后，測量所述靜電卡盤的第二參數。
18.根據權利要求17中所述方法，其中所述第二參數包括所述第一參數。
19.根據權利要求17中所述方法，進一步包括如果所述測量得的第二參數不在第二預定范圍內，丟棄所述靜電卡盤。
全文摘要
根據本發明的一方面，雙極靜電卡盤翻新處理無需物理分離所述靜電卡盤的兩個電極。本發明的一方面涉及處理雙極靜電卡盤的方法，所述雙極靜電卡盤具有前表面和后表面并包括設置在所述前表面上的第一電極、第二電極以及設置在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上的陽極氧化層。所述方法包括測量所述靜電卡盤的第一參數；如果所述測量得的第一參數不在第一預定范圍內，丟棄所述靜電卡盤；如果所述測量得的第一參數在所述第一預定范圍內，清潔所述靜電卡盤，用密封劑密封所述前表面上的所述第一電極和所述第二電極之間的縫隙，而不使所述第一電極相對應于第二電極位移，消除所述氧化層；以及在所述前表面、所述第一電極和所述第二電極上設置新的陽極氧化層。
文檔編號H01L21/683GK102171808SQ200980138719
公開日2011年8月31日 申請日期2009年10月10日 優先權日2008年10月10日
發明者石洪 申請人:朗姆研究公司