本發明涉(she)及半導體晶片(pian)加工(gong)裝(zhuang)置，特別是(shi)指一種靜電卡盤裝(zhuang)置。

背景技術：

在集成電(dian)路(ic)制造工藝過(guo)程中(zhong)，特別(bie)是刻(ke)蝕(etch)、物(wu)理氣相(xiang)沉(chen)積(pvd)及(ji)化學氣相(xiang)沉(chen)積(cvd)中(zhong)，為固定和支撐晶(jing)(jing)片，避免處理過(guo)程中(zhong)晶(jing)(jing)片出現移動或(huo)者錯(cuo)位現象，常使用卡(ka)盤(pan)或(huo)吸盤(pan)來固定和支撐晶(jing)(jing)片。常用的卡(ka)盤(pan)或(huo)吸盤(pan)有機械卡(ka)盤(pan)、真(zhen)空吸盤(pan)與靜電(dian)卡(ka)盤(pan)(簡(jian)稱esc:electrostaticchuck)。

機(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)卡盤(pan)通(tong)過機(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)臂來固(gu)(gu)定和支撐晶(jing)(jing)片(pian)，其缺點是機(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)卡盤(pan)由于壓(ya)力(li)、碰撞(zhuang)等原因容(rong)(rong)易(yi)造成晶(jing)(jing)片(pian)破損；機(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)卡盤(pan)在(zai)反應腔室中的(de)運動，容(rong)(rong)易(yi)產生(sheng)顆粒，對晶(jing)(jing)片(pian)造成污染；同時機(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)卡盤(pan)在(zai)固(gu)(gu)定晶(jing)(jing)片(pian)時，還占用(yong)了(le)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)邊緣面積降低了(le)晶(jing)(jing)片(pian)利(li)用(yong)率。真(zhen)空(kong)吸(xi)盤(pan)顧名思義就(jiu)是采用(yong)了(le)真(zhen)空(kong)原理，利(li)用(yong)真(zhen)空(kong)負壓(ya)來“吸(xi)附”晶(jing)(jing)片(pian)以達到夾持(chi)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)目(mu)的(de)，其缺點是不能在(zai)真(zhen)空(kong)環境下工作。

靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)采用靜(jing)電(dian)(dian)引(yin)力(li)(li)(li)來固定(ding)和(he)(he)支(zhi)撐晶(jing)片，與(yu)采用機械卡盤(pan)和(he)(he)真空卡盤(pan)來固定(ding)和(he)(he)支(zhi)撐晶(jing)片相(xiang)比(bi)，靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)具有很(hen)多優勢。靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)是(shi)利用晶(jing)片和(he)(he)電(dian)(dian)極之間產生的(de)庫侖力(li)(li)(li)或約(yue)翰遜-拉別克力(li)(li)(li)(簡稱j-r：johnsen-rahbek)來達到(dao)固定(ding)晶(jing)片的(de)目的(de)。現(xian)有技術中一種(zhong)典(dian)型的(de)靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)的(de)結構示意圖如圖1所示，包括絕緣層1、電(dian)(dian)極2和(he)(he)金屬基座(zuo)3組成。這種(zhong)靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)在使(shi)用時，抗(kang)腐蝕能力(li)(li)(li)差(cha)，易造成靜(jing)電(dian)(dian)吸(xi)附力(li)(li)(li)下(xia)降和(he)(he)靜(jing)電(dian)(dian)卡盤(pan)壽(shou)命減小，靜(jing)電(dian)(dian)吸(xi)附力(li)(li)(li)不均(jun)勻，而且在制(zhi)造的(de)過程中對設備要求高。

技術實現要素：

本(ben)發明(ming)提供一種抗腐蝕能力(li)強、靜電(dian)吸附力(li)均勻且對設備要求低(di)的靜 電(dian)卡(ka)盤(pan)裝(zhuang)置。

為解決(jue)上述技(ji)(ji)術(shu)問題(ti)，本(ben)發明(ming)提供(gong)技(ji)(ji)術(shu)方案如下：

一(yi)種靜電(dian)卡盤裝置(zhi)，包括第(di)一(yi)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)、第(di)二(er)(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)、電(dian)極層(ceng)(ceng)和金屬(shu)層(ceng)(ceng)，所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)設(she)置(zhi)在第(di)二(er)(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)的上方，所(suo)述(shu)(shu)電(dian)極層(ceng)(ceng)設(she)置(zhi)在所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)和第(di)二(er)(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)之間，所(suo)述(shu)(shu)第(di)二(er)(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)設(she)置(zhi)在所(suo)述(shu)(shu)金屬(shu)層(ceng)(ceng)上，所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)為(wei)藍寶石材料。

進一步的，所述(shu)第(di)一絕緣層的上表面均(jun)勻地設置有凸點。

進一(yi)步的(de)，所(suo)述(shu)(shu)金屬層上均勻地設(she)置有多(duo)個氣道(dao)和/或通(tong)氣孔(kong)，所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)絕緣層、電極層和第(di)二絕緣層上分別對應地均勻設(she)置有多(duo)個氣道(dao)和/或通(tong)氣孔(kong)。

進(jin)一步(bu)的(de)，所(suo)述第二(er)絕緣(yuan)層為藍寶石。

本發明(ming)具有以下(xia)有益(yi)效(xiao)果：

與現有技術(shu)相比，本發明選用特(te)定(ding)切(qie)型的(de)(de)藍(lan)寶(bao)石(shi)材料作為靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)第(di)一絕緣(yuan)層材料，與傳(chuan)統陶(tao)瓷(ci)相比，其(qi)介電(dian)(dian)常數有一定(ding)的(de)(de)提高(gao)，從而使得靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)在(zai)通電(dian)(dian)后(hou)，電(dian)(dian)極(ji)層表面所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)電(dian)(dian)場在(zai)晶片的(de)(de)表面產(chan)生(sheng)(sheng)更(geng)多的(de)(de)感應電(dian)(dian)荷，從而可(ke)增(zeng)加(jia)(jia)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)的(de)(de)吸附力，提高(gao)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)吸附力的(de)(de)均勻性。而且，藍(lan)寶(bao)石(shi)材料的(de)(de)耐腐蝕(shi)能力強，在(zai)等(deng)離子(zi)體(ti)以及其(qi)他特(te)殊氣(qi)氛(fen)環境下，不(bu)易對(dui)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)的(de)(de)表面形貌，特(te)別是(shi)凸點(dian)、溝槽、氣(qi)孔等(deng)造成影響，可(ke)以極(ji)大(da)地(di)提高(gao)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)產(chan)品的(de)(de)壽(shou)命(ming)。此外，大(da)尺(chi)寸(cun)藍(lan)寶(bao)石(shi)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)技術(shu)成熟，國(guo)內供應鏈齊(qi)備(bei)，價格合(he)理，藍(lan)寶(bao)石(shi)經加(jia)(jia)工后(hou)直(zhi)接用于靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)第(di)一絕緣(yuan)層，規避(bi)了(le)陶(tao)瓷(ci)高(gao)溫燒結的(de)(de)風(feng)險，特(te)別是(shi)國(guo)內大(da)尺(chi)寸(cun)氮化鋁陶(tao)瓷(ci)燒結的(de)(de)限制，可(ke)有效規避(bi)國(guo)外靜(jing)(jing)電(dian)(dian)卡(ka)(ka)盤(pan)(pan)的(de)(de)技術(shu)壁(bi)壘。

附圖說明

圖(tu)1現有(you)技術中的靜電卡盤靜裝置的剖(pou)面結構(gou)示意圖(tu)；

圖(tu)2為(wei)本發明(ming)的靜電卡盤靜裝置的剖(pou)面結構示意圖(tu)。

具體實施方式

為使本發明要解(jie)決的技術(shu)問題、技術(shu)方案和優點更加清(qing)楚，下面將結(jie)合附圖(tu)及(ji)具體實施例(li)進行詳細描述。

本發明提(ti)供(gong)一種靜電卡(ka)盤(pan)裝置(zhi)(zhi)，如(ru)圖2所示，包括第(di)(di)一絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)4、第(di)(di)二(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)6、電極(ji)層(ceng)(ceng)5和(he)金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)7，第(di)(di)一絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)4設置(zhi)(zhi)在第(di)(di)二(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)6的上方，電極(ji)層(ceng)(ceng)5設置(zhi)(zhi)在第(di)(di)一絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)4和(he)第(di)(di)二(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)6之(zhi)間，第(di)(di)二(er)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)6設置(zhi)(zhi)在金(jin)屬(shu)層(ceng)(ceng)7上，第(di)(di)一絕(jue)緣(yuan)層(ceng)(ceng)為藍(lan)寶石(shi)材料(liao)。

發(fa)明人(ren)經(jing)(jing)研究(jiu)發(fa)現(xian)，金屬(shu)基座接入rf偏壓(ya)，作為冷阱或供熱源(yuan)，來(lai)控制晶片的溫(wen)度。一般(ban)絕緣層通常(chang)用陶瓷(ci)(ci)(ci)制造(zao)，陶瓷(ci)(ci)(ci)層和金屬(shu)層之(zhi)間用一種粘結(jie)劑來(lai)粘結(jie)。這種靜(jing)(jing)電(dian)卡(ka)盤在(zai)使用時，由于表面(mian)陶瓷(ci)(ci)(ci)層材(cai)料(liao)多數(shu)為氧化鋁陶瓷(ci)(ci)(ci)或氮化鋁陶瓷(ci)(ci)(ci)，其抗腐蝕能力差，易造(zao)成(cheng)靜(jing)(jing)電(dian)吸附力下降(jiang)和靜(jing)(jing)電(dian)卡(ka)盤壽命較小，且(qie)表面(mian)陶瓷(ci)(ci)(ci)需(xu)經(jing)(jing)歷高溫(wen)燒結(jie)，但陶瓷(ci)(ci)(ci)燒結(jie)特別是大尺(chi)寸氮化鋁陶瓷(ci)(ci)(ci)燒結(jie)工藝復雜，對設備要求(qiu)高。發(fa)明人(ren)經(jing)(jing)進(jin)一步(bu)研究(jiu)發(fa)現(xian)，本發(fa)明的靜(jing)(jing)電(dian)卡(ka)盤裝(zhuang)置可(ke)以較好的解決上述問題。

與(yu)現(xian)有技(ji)術相(xiang)比(bi)，本發明(ming)選用特定(ding)切型(xing)的(de)藍(lan)(lan)寶石材料作為靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)第一(yi)絕緣(yuan)層(ceng)材料，與(yu)傳統陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)相(xiang)比(bi)，其(qi)介電(dian)(dian)(dian)常數有一(yi)定(ding)的(de)提高，從(cong)而使得靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)在通(tong)電(dian)(dian)(dian)后，電(dian)(dian)(dian)極層(ceng)表面所產生的(de)電(dian)(dian)(dian)場在晶(jing)片的(de)表面產生更多(duo)的(de)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)荷，從(cong)而可增(zeng)加靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)的(de)吸(xi)附(fu)力(li)，提高靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)吸(xi)附(fu)力(li)的(de)均勻性。而且，藍(lan)(lan)寶石材料的(de)耐腐(fu)蝕(shi)能力(li)強，在等離子體以及其(qi)他特殊氣氛環境下，不易(yi)對靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)的(de)表面形貌，特別是凸點、溝槽、氣孔等造成影響，可以極大(da)地提高靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)產品的(de)壽命。此(ci)外(wai)，大(da)尺寸藍(lan)(lan)寶石的(de)生產技(ji)術成熟，國(guo)內供(gong)應(ying)鏈(lian)齊備，價格(ge)合理，藍(lan)(lan)寶石經加工后直接用于(yu)靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)第一(yi)絕緣(yuan)層(ceng)，規避了陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)高溫燒(shao)結的(de)風險，特別是國(guo)內大(da)尺寸氮(dan)化鋁陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)燒(shao)結的(de)限(xian)制(zhi)，可有效規避國(guo)外(wai)靜(jing)(jing)(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)的(de)技(ji)術壁(bi)壘。

作(zuo)為(wei)本發明的(de)(de)一種改進(jin)，第一絕緣層(ceng)(ceng)4的(de)(de)上(shang)表(biao)面(mian)可(ke)(ke)以(yi)均勻地(di)設(she)置有(you)凸點。這(zhe)樣可(ke)(ke)以(yi)減少第一絕緣層(ceng)(ceng)和晶(jing)片(pian)(pian)的(de)(de)接(jie)觸面(mian)積，由于接(jie)觸面(mian)積的(de)(de)減少，使得非(fei)接(jie)觸面(mian)空間有(you)足夠多的(de)(de)氦氣等惰(duo)性氣體流(liu)通(tong)，使得晶(jing)片(pian)(pian)表(biao)面(mian)的(de)(de)溫度變化(hua)更(geng)加(jia)均勻；這(zhe)種結構還可(ke)(ke)以(yi)提供(gong)更(geng)強(qiang)的(de)(de)靜(jing)電吸(xi)附力，使得本發明對晶(jing) 片(pian)(pian)的(de)(de)靜(jing)電吸(xi)附更(geng)容易，縮短靜(jing)電釋(shi)放的(de)(de)時間，可(ke)(ke)以(yi)提高晶(jing)片(pian)(pian)加(jia)工的(de)(de)效率。

作為本發明的(de)另一(yi)種(zhong)改進，金屬層(ceng)(ceng)7上(shang)可(ke)以均勻(yun)地(di)設置有多個氣(qi)(qi)(qi)(qi)道和(he)/或(huo)通(tong)(tong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)，第(di)一(yi)絕(jue)(jue)緣層(ceng)(ceng)、電(dian)極層(ceng)(ceng)和(he)第(di)二絕(jue)(jue)緣層(ceng)(ceng)上(shang)優(you)選(xuan)分別對應地(di)均勻(yun)設置有多個氣(qi)(qi)(qi)(qi)道和(he)/或(huo)通(tong)(tong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)。氦氣(qi)(qi)(qi)(qi)等惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體通(tong)(tong)過(guo)各層(ceng)(ceng)之(zhi)間的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)道和(he)通(tong)(tong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)孔(kong)傳輸(shu)到第(di)一(yi)絕(jue)(jue)緣層(ceng)(ceng)，再均勻(yun)的(de)傳遞到晶片(pian)，這(zhe)樣可(ke)以進一(yi)步提高晶片(pian)溫度冷卻或(huo)受熱(re)的(de)均勻(yun)性。

本發明中，第二絕緣(yuan)層6優選為藍寶石。第二絕緣(yuan)層還可以是其他絕緣(yuan)材料。

綜上，本發明具有(you)以下有(you)益(yi)效果：

1、本發(fa)明的(de)靜電(dian)卡(ka)(ka)盤的(de)第一絕緣層材料采用藍寶石，可(ke)減少(shao)了傳(chuan)統集(ji)成工藝中(zhong)陶瓷(ci)高溫燒結(jie)(jie)的(de)風險，特別是國內(nei)大尺寸氮化鋁陶瓷(ci)燒結(jie)(jie)的(de)限(xian)制，可(ke)有(you)效規避國外靜電(dian)卡(ka)(ka)盤的(de)技(ji)術壁壘(lei)；

2、本發明所采用的藍寶石材料可(ke)以(yi)提升靜(jing)電卡(ka)盤表面的抗腐蝕能力，最終提高靜(jing)電卡(ka)盤產品的壽命；

3、本發明選用特定切型的藍寶石材料作(zuo)為(wei)靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)第(di)一(yi)絕(jue)緣層(ceng)材料，與傳(chuan)統陶瓷相(xiang)比，其介電(dian)(dian)(dian)常數有一(yi)定的提高(gao)，從(cong)而使得靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)在(zai)通電(dian)(dian)(dian)后，電(dian)(dian)(dian)極層(ceng)表(biao)面所產(chan)生的電(dian)(dian)(dian)場在(zai)晶片(pian)的表(biao)面產(chan)生更多的感應電(dian)(dian)(dian)荷，從(cong)而可增加靜(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)卡(ka)盤(pan)的吸附力。

4、本發明采用的方案(an)集(ji)成靈(ling)活性強，可以(yi)通(tong)過(guo)多種(zhong)工藝實現靜電卡(ka)盤集(ji)成；

5、本發明結(jie)構簡(jian)單，制造容易，成本較低，可廣泛推廣使用。

以上所述是本發明的優(you)選實施方(fang)式，應(ying)當(dang)指(zhi)出，對于(yu)本技術(shu)領域的普通技術(shu)人(ren)員來說，在(zai)不脫離本發明所述原理的前提下，還可(ke)以作出若干改進和潤飾(shi)，這些改進和潤飾(shi)也應(ying)視為(wei)本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種靜電卡盤裝置，屬于半導體晶片加工技術領域，所述靜電卡盤裝置包括第一絕緣層、第二絕緣層、電極層和金屬層，所述第一絕緣層設置在第二絕緣層的上方，所述電極層設置在所述第一絕緣層和第二絕緣層之間，所述第二絕緣層設置在所述金屬層上，所述第一絕緣層為藍寶石材料。本發明種抗腐蝕能力強、靜電吸附力均勻且對設備要求低。

技術研發人員：朱煜;徐登峰;許巖;楊鵬遠;穆海華;成榮;唐娜娜;韓瑋琦;張鳴;楊開明
受保護的技術使用者：北京華卓精科科技股份有限公司
技術研發日：2016.03.03
技術公布日：2017.09.12