專利名稱：靜電卡盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卡盤裝置，尤其涉及一種微電子應(yīng)用的靜電卡盤裝置。
技術(shù)背景在半導(dǎo)體制造工藝和LCD液晶顯示器制造工藝中，為固定和支撐晶片， 避免處理過程中晶片出現(xiàn)移動(dòng)或者錯(cuò)位現(xiàn)象，常使用卡盤或吸盤來固定和支 撐晶片。常用的卡盤或吸盤有機(jī)械卡盤、真空吸盤與靜電卡盤(簡(jiǎn)稱ESC: Electro Static Chuck)。機(jī)械卡盤通過機(jī)械臂來固定和支撐晶片，其缺點(diǎn)是機(jī)械卡盤由于壓力、 碰撞等原因容易造成晶片破損；機(jī)械卡盤在反應(yīng)腔室中的運(yùn)動(dòng)，容易產(chǎn)生顆 粒，對(duì)晶片造成污染；同時(shí)^L械卡盤在固定晶片時(shí)，還占用了晶片的邊緣面 積降低了晶片利用率。真空吸盤顧名思義就是采用了真空原理，利用真空負(fù)壓來"吸附"晶片 以達(dá)到夾持晶片的目的，其缺點(diǎn)是不能在真空環(huán)境下工作。靜電卡盤采用靜電引力來固定和支撐晶片，與采用機(jī)械卡盤和真空吸盤 固定和支撐晶片相比，靜電卡盤具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，靜電卡盤減少了在使 用機(jī)械卡盤由于壓力、碰撞等原因造成的晶片破損；其次，通過采用靜電卡 盤可以減少晶片表面腐蝕物顆粒的沉積，并且使晶片與卡盤有更好的熱傳 導(dǎo)；最后，晶片的工藝加工可以在真空環(huán)境下工作。如圖1所示，是一種典型的靜電卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的靜電卡盤由絕 緣層1、電極2和基座3組成。絕緣層1用來支撐晶片，電極2則埋藏在絕緣層1
之下的導(dǎo)電平面。靜電卡盤是利用晶片和電極之間產(chǎn)生的庫(kù)倫力或是利用晶片和電極之間產(chǎn)生的約翰遜—拉別克力(簡(jiǎn)稱J-R: Johnsen-Rahbek)來 達(dá)到固定晶片的目的?；?則用來支撐絕緣層1，接入RF偏壓，作為冷井或 供熱源，來控制晶片的溫度。 一般絕緣層通常用陶瓷制造，陶瓷層和基座之 間用一種粘接劑來粘接。隨著半導(dǎo)體集成度的提高，半導(dǎo)體器件的特性穩(wěn)定性，要求我們不斷提 高單位時(shí)間內(nèi)的晶片處理枚數(shù)和芯片生成率。為此，在半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中， 應(yīng)加快對(duì)晶片的升降溫的速度及提高晶片的溫度均勻性。在半導(dǎo)體制造過程 中，由于晶片不斷受到等離子體的轟擊，溫度不斷提高，當(dāng)表面溫度不斷升 高時(shí)，表面可能出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，所以要求我們必需想辦法降低晶片的溫度， 且保證溫度的均勻性。為此在與晶片接觸的絕緣層上，設(shè)計(jì)凹槽的氣體通 路，通入氦氣等惰性氣體，來提高晶片和靜電卡盤之間的熱傳導(dǎo)，來達(dá)到冷 卻晶片的目的。為此，出現(xiàn)了謀求溫度均勻性的冷卻氣體的各種通路設(shè)計(jì)。 如圖2所示為一典型的靜電卡盤上表面通路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖2的通路結(jié)構(gòu)為由若 干個(gè)同心布置的圓形通路與均勻分布的若干條通徑交叉形成的通路網(wǎng)。研究 表明，通過提高非接觸面的面積，可以達(dá)到更均勻的冷卻效果，并且，在釋 放晶片工藝中，對(duì)于放電時(shí)間及減少對(duì)晶片污染來說，也是要求非接觸面的 面積越多越好。顯然，圖2中的接觸面積占了絕大部分。因此，需要設(shè)計(jì)出 一個(gè)不僅能達(dá)到足夠的靜電吸附力，而且與晶片接觸面小的靜電卡盤。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種既可以達(dá) 到足夠的靜電吸附力，且接觸面積小的靜電卡盤。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種靜電卡盤裝置，用于支撐和固定晶片，包括基座、設(shè)于基座上表面 的絕緣層以及設(shè)于絕緣層下基座中的電極，所述絕緣層包括與晶片接觸凸起的接觸面；所述凸起的接觸面的面積占絕緣層上表面面積的0.5% ~50%。所述凸起的接觸面為圓環(huán)狀凸起的接觸面。所述圓環(huán)狀凸起的接觸面為至少一個(gè)同心圓環(huán)。所述圓環(huán)狀凸起的接觸面的寬度為5 20mm。所述圓環(huán)狀凸起的接觸面的凸起高度為20 ~ 55 um 。所述電極的形狀與凸起的接觸面形狀相似，設(shè)于凸起的接觸面下方的基 座中。所述電極包括正電極和負(fù)電極。 所述電極的寬度比圓形環(huán)狀凸起的接觸面寬2 40mm。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的靜電卡盤裝置通過在 絕緣層上設(shè)置圓形環(huán)狀凸起的接觸面，使得靜電卡盤絕緣層表面與晶片的接 觸面積減小，則可以使晶片非接觸面的空間有足夠多的氦氣等惰性氣體流 通，且由于接觸面圓形分布，熱傳導(dǎo)更加均勻，達(dá)到晶片表面溫度均勻的效 果。另外，由于接觸面積小，晶片的靜電釋放更加容易，從而縮短靜電釋放 的時(shí)間，提高了晶片加工的效率。而當(dāng)電極的分布與接觸面的分布相對(duì)應(yīng) 時(shí)，則可以在更小的接觸面積上產(chǎn)生更有效的吸附力，且由于接觸面是圓環(huán) 結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生使晶片吸附力不均勻從而出現(xiàn)晶片偏倒一邊的情況。


圖1所示為一種典型的靜電卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示為一種典型的靜電卡盤上表面通路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3所示為本發(fā)明靜電卡盤裝置圓環(huán)狀凸起的接觸面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4所示為本發(fā)明靜電卡盤裝置雙電極結(jié)構(gòu)示意圖5所示為本發(fā)明靜電卡盤裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的核心是在絕緣層上設(shè)置凸起的接觸面，減少絕緣層與晶片的接 觸面積，并且電極的分布和凸起接觸面的分布相對(duì)應(yīng)，使得靜電釋放更加容 易，釋放時(shí)間縮短，提高了晶片加工的效率。下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。如圖3、圖5所示，本發(fā)明的靜電卡盤裝置，包括基座、設(shè)于基座上表面 的絕緣層31以及設(shè)于絕緣層下基座中的電極，其中電極包括正電極33和負(fù)電 極34，該絕緣層31包括與晶片接觸的圓環(huán)狀凸起的接觸面32，該圓環(huán)狀凸起 的接觸面32的面積占絕緣層31上表面面積的20%，所述絕緣層31上表面面積 也就是晶片所覆蓋區(qū)域的面積，該面積百分比在0.5% ~50%范圍內(nèi)均是可行 的。圓環(huán)狀凸起的接觸面32的寬度為10mm，該寬度值在5 ~ 20mm范圍內(nèi)均 是可行的，圓環(huán)狀凸起的高度為50um,該凸起高度值在20 55um范圍內(nèi)均是 可行的。圓環(huán)狀凸起的接觸面32為兩個(gè)同心圓環(huán)，圓環(huán)的個(gè)數(shù)可以不只兩 圏，數(shù)量為偶數(shù)均可以。如圖4所示，為了在吸附晶片時(shí)，能夠?qū)a(chǎn)生足夠的靜電吸附力，電 極的分布與絕緣層31表面的兩圏圓環(huán)狀凸起的接觸面32相對(duì)應(yīng)，并且可以使 電極的寬度比圓環(huán)寬10mm，該值在2 40mm范圍內(nèi)均是可行的。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種靜電卡盤裝置，用于支撐和固定晶片，包括基座、設(shè)于基座上表面的絕緣層以及設(shè)于絕緣層下基座中的電極，其特征在于，所述絕緣層包括與晶片接觸凸起的接觸面；所述凸起的接觸面的面積占絕緣層上表面面積的0.5％～50％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述凸起的 接觸面為圓環(huán)狀凸起的接觸面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述圓環(huán)狀 凸起的接觸面為至少一個(gè)同心圓環(huán)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述圓 環(huán)狀凸起的接觸面的寬度為5-20mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述圓環(huán)狀 凸起的接觸面的凸起高度為20-55um 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于， 所述電極的形狀與凸起的接觸面形狀相似，設(shè)于凸起的接觸面下方的基座 中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述電極包 括正電極和負(fù)電極。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種靜電卡盤裝置，其特征在于，所述電極的 寬度比圓形環(huán)狀凸起的接觸面寬2 ~ 40mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜電卡盤裝置，用于支撐和固定晶片，包括基座、設(shè)于基座上表面的絕緣層以及設(shè)于絕緣層下基座中的電極，該絕緣層包括與晶片接觸凸起的圓形環(huán)狀接觸面；凸起的圓形環(huán)狀接觸面的面積占絕緣層上表面面積的0.5％～50％。電極的形狀及分布分別對(duì)應(yīng)于圓形環(huán)狀凸起的接觸面。由于接觸面積的減少，使得非接觸面空間有足夠多的氦氣等惰性氣體流通，熱傳導(dǎo)更加均勻，晶片表面溫度均勻的效果更加明顯；減少絕緣層與晶片的接觸面時(shí)，同樣可以提供足夠的靜電吸附力，并且靜電釋放更加容易，縮短靜電釋放時(shí)間，提高了晶片加工的效率。
文檔編號(hào)H01L21/683GK101211810SQ20061017154
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者吉美愛 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司