本發(fā)明涉及半導體晶片加工裝置，特別是指一種靜電卡盤裝置。

背景技術(shù)：

在集成電路(ic)制造工藝過程中，特別是刻蝕(etch)、物理氣相沉積(pvd)及化學氣相沉積(cvd)中，為固定和支撐晶片，避免處理過程中晶片出現(xiàn)移動或者錯位現(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械卡盤、真空吸盤與靜電卡盤(簡稱esc:electrostaticchuck)。

機械卡盤通過機械臂來固定和支撐晶片，其缺點是機械卡盤由于壓力、碰撞等原因容易造成晶片破損；機械卡盤在反應(yīng)腔室中的運動，容易產(chǎn)生顆粒，對晶片造成污染；同時機械卡盤在固定晶片時，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，利用真空負壓來“吸附”晶片以達到夾持晶片的目的，其缺點是不能在真空環(huán)境下工作。

靜電卡盤采用靜電引力來固定和支撐晶片，與采用機械卡盤和真空卡盤來固定和支撐晶片相比，靜電卡盤具有很多優(yōu)勢。靜電卡盤是利用晶片和電極之間產(chǎn)生的庫侖力或約翰遜-拉別克力(簡稱j-r：johnsen-rahbek)來達到固定晶片的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中一種典型的靜電卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括絕緣層1、電極2和金屬基座3組成。這種靜電卡盤在使用時，抗腐蝕能力差，易造成靜電吸附力下降和靜電卡盤壽命減小，靜電吸附力不均勻，而且在制造的過程中對設(shè)備要求高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種抗腐蝕能力強、靜電吸附力均勻且對設(shè)備要求低的靜 電卡盤裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種靜電卡盤裝置，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(shè)置在第二絕緣層的上方，所述電極層設(shè)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(shè)置在所述金屬層上，所述第一絕緣層為藍寶石材料。

進一步的，所述第一絕緣層的上表面均勻地設(shè)置有凸點。

進一步的，所述金屬層上均勻地設(shè)置有多個氣道和/或通氣孔，所述第一絕緣層、電極層和第二絕緣層上分別對應(yīng)地均勻設(shè)置有多個氣道和/或通氣孔。

進一步的，所述第二絕緣層為藍寶石。

本發(fā)明具有以下有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選用特定切型的藍寶石材料作為靜電卡盤第一絕緣層材料，與傳統(tǒng)陶瓷相比，其介電常數(shù)有一定的提高，從而使得靜電卡盤在通電后，電極層表面所產(chǎn)生的電場在晶片的表面產(chǎn)生更多的感應(yīng)電荷，從而可增加靜電卡盤的吸附力，提高靜電卡盤吸附力的均勻性。而且，藍寶石材料的耐腐蝕能力強，在等離子體以及其他特殊氣氛環(huán)境下，不易對靜電卡盤的表面形貌，特別是凸點、溝槽、氣孔等造成影響，可以極大地提高靜電卡盤產(chǎn)品的壽命。此外，大尺寸藍寶石的生產(chǎn)技術(shù)成熟，國內(nèi)供應(yīng)鏈齊備，價格合理，藍寶石經(jīng)加工后直接用于靜電卡盤第一絕緣層，規(guī)避了陶瓷高溫燒結(jié)的風險，特別是國內(nèi)大尺寸氮化鋁陶瓷燒結(jié)的限制，可有效規(guī)避國外靜電卡盤的技術(shù)壁壘。

附圖說明

圖1現(xiàn)有技術(shù)中的靜電卡盤靜裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的靜電卡盤靜裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明提供一種靜電卡盤裝置，如圖2所示，包括第一絕緣層4、第二絕緣層6、電極層5和金屬層7，第一絕緣層4設(shè)置在第二絕緣層6的上方，電極層5設(shè)置在第一絕緣層4和第二絕緣層6之間，第二絕緣層6設(shè)置在金屬層7上，第一絕緣層為藍寶石材料。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，金屬基座接入rf偏壓，作為冷阱或供熱源，來控制晶片的溫度。一般絕緣層通常用陶瓷制造，陶瓷層和金屬層之間用一種粘結(jié)劑來粘結(jié)。這種靜電卡盤在使用時，由于表面陶瓷層材料多數(shù)為氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷，其抗腐蝕能力差，易造成靜電吸附力下降和靜電卡盤壽命較小，且表面陶瓷需經(jīng)歷高溫燒結(jié)，但陶瓷燒結(jié)特別是大尺寸氮化鋁陶瓷燒結(jié)工藝復雜，對設(shè)備要求高。發(fā)明人經(jīng)進一步研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的靜電卡盤裝置可以較好的解決上述問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選用特定切型的藍寶石材料作為靜電卡盤第一絕緣層材料，與傳統(tǒng)陶瓷相比，其介電常數(shù)有一定的提高，從而使得靜電卡盤在通電后，電極層表面所產(chǎn)生的電場在晶片的表面產(chǎn)生更多的感應(yīng)電荷，從而可增加靜電卡盤的吸附力，提高靜電卡盤吸附力的均勻性。而且，藍寶石材料的耐腐蝕能力強，在等離子體以及其他特殊氣氛環(huán)境下，不易對靜電卡盤的表面形貌，特別是凸點、溝槽、氣孔等造成影響，可以極大地提高靜電卡盤產(chǎn)品的壽命。此外，大尺寸藍寶石的生產(chǎn)技術(shù)成熟，國內(nèi)供應(yīng)鏈齊備，價格合理，藍寶石經(jīng)加工后直接用于靜電卡盤第一絕緣層，規(guī)避了陶瓷高溫燒結(jié)的風險，特別是國內(nèi)大尺寸氮化鋁陶瓷燒結(jié)的限制，可有效規(guī)避國外靜電卡盤的技術(shù)壁壘。

作為本發(fā)明的一種改進，第一絕緣層4的上表面可以均勻地設(shè)置有凸點。這樣可以減少第一絕緣層和晶片的接觸面積，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，使得晶片表面的溫度變化更加均勻；這種結(jié)構(gòu)還可以提供更強的靜電吸附力，使得本發(fā)明對晶 片的靜電吸附更容易，縮短靜電釋放的時間，可以提高晶片加工的效率。

作為本發(fā)明的另一種改進，金屬層7上可以均勻地設(shè)置有多個氣道和/或通氣孔，第一絕緣層、電極層和第二絕緣層上優(yōu)選分別對應(yīng)地均勻設(shè)置有多個氣道和/或通氣孔。氦氣等惰性氣體通過各層之間的氣道和通氣孔傳輸?shù)降谝唤^緣層，再均勻的傳遞到晶片，這樣可以進一步提高晶片溫度冷卻或受熱的均勻性。

本發(fā)明中，第二絕緣層6優(yōu)選為藍寶石。第二絕緣層還可以是其他絕緣材料。

綜上，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的靜電卡盤的第一絕緣層材料采用藍寶石，可減少了傳統(tǒng)集成工藝中陶瓷高溫燒結(jié)的風險，特別是國內(nèi)大尺寸氮化鋁陶瓷燒結(jié)的限制，可有效規(guī)避國外靜電卡盤的技術(shù)壁壘；

2、本發(fā)明所采用的藍寶石材料可以提升靜電卡盤表面的抗腐蝕能力，最終提高靜電卡盤產(chǎn)品的壽命；

3、本發(fā)明選用特定切型的藍寶石材料作為靜電卡盤第一絕緣層材料，與傳統(tǒng)陶瓷相比，其介電常數(shù)有一定的提高，從而使得靜電卡盤在通電后，電極層表面所產(chǎn)生的電場在晶片的表面產(chǎn)生更多的感應(yīng)電荷，從而可增加靜電卡盤的吸附力。

4、本發(fā)明采用的方案集成靈活性強，可以通過多種工藝實現(xiàn)靜電卡盤集成；

5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本較低，可廣泛推廣使用。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種靜電卡盤裝置，屬于半導體晶片加工技術(shù)領(lǐng)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(shè)置在第二絕緣層的上方，所述電極層設(shè)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(shè)置在所述金屬層上，所述第一絕緣層為藍寶石材料。本發(fā)明種抗腐蝕能力強、靜電吸附力均勻且對設(shè)備要求低。

技術(shù)研發(fā)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(shù)使用者：北京華卓精科科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.03
技術(shù)公布日：2017.09.12