CN101180721A - 静电吸盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供耐等离子体性和被吸附物的冷却性能优异的静电吸盘。静电吸盘的基本的构成是，在金属板(21)表面上藉由喷镀形成有绝缘体膜(22)，在该绝缘体膜(22)上经由绝缘性粘接剂层(23)接合有电介体基板(24)，该电介体基板(24)的表面作为半导体晶片等的被吸附物的盛放面，而在下表面形成有电极(25，25)。

Description

静电吸盘
技术领域
本发明涉及一种吸附半导体基板或玻璃基板等的静电吸盘。
背景技术
在进行蚀刻、CVD、溅镀、离子注入，灰化等的等离子体处理腔内，作为吸附保持半导体基板或玻璃基板的手段，使用在专利文献1～4所公开的静电吸盘。
如图7所示，在上述专利文献1～2中公开的已知的静电吸盘的结构是，将电极102保持于内部的电介体层103经由硅酮树脂等的有机粘接剂101粘接一体化于金属板100上。又，作为在电介体层103内埋设电极102的方法，采用着在经烧成而成为电介体层的陶瓷生片的表面印制电极(钨)，还在该上面重叠另外的陶瓷生片而进行烧成(热压)的方法。
专利文献1：日本实开平4-133443号公报
专利文献2：日本特开平10-223742号公报
专利文献3：日本特开2003-152065号公报
专利文献4：日本特开2001-338970号公报
发明内容
在进行等离子体处理后的腔内面，附着有来自半导体晶片或涂膜的残渣及生成物。而后，当重复等离子体处理，则残渣及生成物逐渐地堆积，不久从腔内面剥离而附着在半导体基板或玻璃基板表面并导致成品率的降低。
因此，一直依靠等离子体定期地清洗腔内，以便除去附着于腔内面的残渣及生成物。此时，在以往为了防止静电吸盘表面曝露在等离子体，则在假片覆盖静电吸盘表面的状态下进行清洗，但在最近为了缩短间歇时间而提升生产效率，不用假片覆盖静电吸盘表面，而在清洗之际，将静电吸盘表面直接曝露于O2气体或CF4气体等的清洗等离子体的所谓无晶片等离子体清洗成为业界的趋势。
然而，使用通常被广泛所使用的陶瓷原料粉末所制作的静电吸盘经烧成后的平均粒径是5～50μm，但在该静电吸盘实施上述无晶片等离子体清洗时，通过陶瓷表面的粒子脱离及晶粒边界的浸蚀，会使平均粗糙度(Ra)变大，而发生静电吸附力的降低及产生与晶片的固体接触界面的热导率降低等的不良状况，而必须较早地更换静电吸盘。
作为解决这些的手段，如专利文献3所公开的，有将陶瓷的平均粒径抑制在2μm以下的静电吸盘，但为了如已知结构的静电吸盘一样使电极进入电介体内部，需要将两片电介体基板烧成、成形之后，夹住电极材料，通过热压等的加热加压处理作成一体化等在技术上具有高度而又复杂的工序。所以，有可靠性降低或工期长时间化等课题。
然而，将上述平均粒径抑制在2μm以下的陶瓷电介体基板，并不是在烧成时的脱粘结剂等的情况之上，在电介体内部放入电极的状态下层叠生片一体烧成所得到的。即要制作具有等离子体耐久性的、已知结构的静电吸盘时，需要在烧成的电介体基板的内部放入电极的技术。
作为解决此的手段，如专利文献4所公开，公开了在电介体基板表面形成电极，而将聚酰亚胺等的绝缘性的树脂粘贴于其上面，接合于金属基板的方法，但在该结构的情形，在因绝缘树脂的热导率低引起的晶片温度的上升或绝缘可靠性上存在课题。
本发明的目的在于提供一种静电吸盘，该静电吸盘可同时解决制造工序简便，无晶片等离子体的清洗的耐久性高，晶片冷却能力高，电极与金属板间的电性绝缘的可靠性高等，上述课题。
为了解决上述课题，本发明的静电吸盘，其构成为：在表面通过喷镀形成有绝缘体膜的金属板和在表面形成有电极的电介体基板，以使上述绝缘体膜与上述电极相对的方式，经由绝缘性粘接剂接合。
如上所述，即使在电介体基板表面设有电极的情况下，也可以通过将藉由喷镀的绝缘体膜形成于金属板表面，提供可对应于构造简单且可靠性高的无晶片等离子体清洗的静电吸盘。
作为构成上述电介体基板的粒子，较好的是平均粒径是2μm以下，在提升耐等离子体性上较佳。将平均粒径作成2μm以下，则即使重复进行无晶片等离子体清洗，也可提供电介体基板的吸附面粗糙度的变化小的静电吸盘。
上述电介体基板、绝缘性粘接剂及绝缘体膜的总厚度是0.5mm以上、2.0mm以下较佳。通过作成如上所述的厚度，可确保被吸附物与电极间的电性绝缘性及电极与金属板间的电性绝缘性，又，可提供从被吸附物至金属板的传热效率良好的静电吸盘。还有，作为适当的例子，为了抑制电介体被吸附物与金属板之间的阻抗，电介体基板，绝缘性粘接剂及绝缘膜的总厚度作成1.5mm以下较理想。
本发明的静电吸盘，由于制造工序简便，构成表面成为吸附面的电介体基板的粒径较小、且耐等离子体性优异，不必使用假片就可进行无晶片等离子体清洗之故，因而可大幅度地减少间歇时间，又因传热效率良好，因此可提高晶片冷却能力，并可提高电极与金属板间的电性绝缘的可靠性。
具体而言，图4(a)是表示照射等离子体前的本发明的静电吸盘的电介体基板表面的显微镜照片；图4(b)是表示照射等离子体前的已知静电吸盘的电介体层表面的显微镜照片；图5(a)是表示照射等离子体后的本发明的静电吸盘的电介体基板表面的显微镜照片；(b)是表示照射等离子体后的已知静电吸盘的电介体层表面的显微镜照片。
又，图6是表示在本发明的静电吸盘的电介体基板表面与已知的静电吸盘的电介体层表面上照射等离子体时的表面粗糙度的变化。
由这些照片与附图可知，本发明的静电吸盘的电介体基板表面，在照射等离子体的前后，表面粗糙度(Ra)的变化极小。
附图说明
图1是表示安装本发明的静电吸盘的等离子体处理装置的整体图。
图2是表示同一个静电吸盘的剖面图。
图3是表示说明装配同一静电吸盘的顺序的图。
图4(a)是表示照射等离子体前的本发明的静电吸盘的电介体基板表面的显微镜照片；(b)是表示照射等离子体前的已知的静电吸盘的介电层表面的显微镜照片。
图5(a)是表示照射等离子体后的本发明的静电吸盘的电介体基板表面的显微镜照片；(b)是表示照射等离子体后的已知的静电吸盘的电介体层表面的显微镜照片。
图6是表示在本发明的静电吸盘的电介体基板及已知的静电吸盘的电介体层表面上照射等离子体时的表面粗糙度的变化。
图7是表示已知的静电吸盘的剖面图。
具体实施方式
以下依据附图说明本发明的实施例。图1是表示组装本发明的静电吸盘的等离子体处理装置的整体图，图2是表示同一静电吸盘的剖面图，图3表示说明同一静电吸盘的装配顺序的图。
等离子体处理装置是，在腔1内配设等离子体发生用的上部电极10与静电吸盘20。又在腔1的顶壁形成有CF4或O2等的反应气体导入口2和连接于减压装置的排气口3。
静电吸盘20的基本的构成是，在金属板21表面上藉由喷镀形成有绝缘体膜22，在该绝缘体膜22上经由绝缘性粘接剂层23接合有电介体基板24，该电介体基板24表面作为半导体晶片等的被吸附物W的盛放面，而在下表面形成有电极25，25。又，供电于这些电极25，25用的引线26，26贯穿金属板21延伸至下方。又，引线26与金属板21被绝缘。
上述金属板21是由铝合金或铜等的热导性优异的金属所构成，在内部形成有制冷通道21a，又，作为在金属板21上面藉由喷镀所形成的绝缘体膜22，以例如氧化铝(Al2O3)等无机材料较佳。
又，作为电介体基板24的制作方法，例如以平均粒径0.1μm，纯度99.99％以上的氧化铝原料粉末作为主要成分，而将大于0.2wt％，0.6wt％以下的氧化钛(TiO2)混合粉碎在该原料粉末，添加、调整丙烯系粘接剂之后，使用喷雾干燥器进行造粒，制作颗粒粉。然后经CIP(橡胶压机)或机械压机(mechanical press)成形之后，加工成规定形状，在1150～1350℃的还原环境下烧成。再进行HIP处理(热等方压加压)。HIP条件是Ar气体1000气压以上，温度与烧成度相同，为1150～1350℃。在此种条件下，得到极致密且构成粒子的平均粒径在2μm以下，在20±3℃，体积电阻率为108～1011Ωcm，相对密度为99％以上的电介体基板24。
又，在此所表示的平均粒径，是使用以下的测面积法(planimetric method)所求出的粒径。首先，以SEM拍摄电介体基板的照片，在该照片上描绘已知面积(A)的圆，由圆内的粒子数nc与覆盖于圆周的粒子数ni，藉由(1)式求出每一单位面积的粒子数NG。
NG＝(nc+1/2ni)/(A/m2)...(1)
式中m是表示照片的倍率。因1/NG为一个粒子所占有的面积，因此粒径相当于圆径，以
Figure S2006800178949D00041
得出。
又，上述电极25是研削加工电介体基板24的表面之后，藉由CVD或PVD来形成TiC或Ti等的导电膜，并将该导电膜予以喷砂或蚀刻，来得到规定的电极图案。
若使用上述极致密的电介体基板，则耐等离子体性提高，即使未使用假片，也可使静电吸盘表面的粗糙度变化抑制成极小。
又，如图3所示，要装配上述静电吸盘20时，事先准备形成有绝缘体膜22的金属板21及形成有电极25的电介体基板24，以经由绝缘性粘接剂23来接合两者，以使金属板21的绝缘体膜22与电介体基板24的电极25相对。
作为绝缘性粘接剂23，可以举例如将氧化铝或氮化铝作为填充剂，热导率为1W/mK以上，较理想为1.6W/mK以上的硅酮树脂等。

Claims (3)

1.一种静电吸盘，其特征是，在表面通过喷镀形成有绝缘体膜的金属板和在表面形成有电极的电介体基板，以使所述绝缘体膜与所述电极相对方式，经由绝缘性粘接剂接合。
2.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征是，构成所述电介体基板的粒子的平均粒径为2μm以下。
3.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征是，所述电介体基板、绝缘性粘接剂及绝缘体膜的总厚度是0.5mm以上、2.0mm以下。
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