CN104752301B - 一种静电卡盘以及腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种静电卡盘，所述静电卡盘包括卡盘座，所述卡盘座上方设置有加热器和绝缘层，所述绝缘层设置在所述加热器上方，且所述绝缘层内设置有用于产生静电引力的电极，所述静电卡盘还包括预制的隔热层，所述隔热层设置在所述卡盘座和所述加热器之间。相应地，本发明还提供一种腔室。本发明有效克服了现有技术中的隔热粘合层的平整度难以保证且容易出现真空泄露的问题，同时，能够降低加工复杂度。

Description

一种静电卡盘以及腔室
技术领域
本发明涉及半导体设备制造领域，尤其涉及一种静电卡盘以及腔室。
背景技术
卡盘在半导体生产过程中常用于承载并固定晶片，以避免晶片在工艺过程中出现移动或者错位现象。由于静电卡盘具有减少了对晶片的机械接触、增大了晶片可被有效加工的面积等优势，因而在工艺腔室中经常采用静电卡盘来承载并固定晶片。
现有的卡盘结构如图1所示，卡盘座5上从下至上依次设置有隔热粘合层4、加热器3、金属层2和绝缘层1，其中绝缘层1中设置有两个电极6，且该两个电极6能够连接外部直流电源的正负极，从而能够产生静电引力以固定放置在绝缘层1上的晶片。加热器3中设置有电阻丝，能够在通电后产生热量对晶片进行加热，为了提高加热效率，在加热器3和卡盘座5之间设置了隔热粘合层4，以阻止热量向卡盘座5传递。
通常，隔热粘合层4采用的是具有较好隔热性能的硅树脂粘合剂，将硅树脂粘合剂涂覆在加热器4和/或卡盘座5上，以将加热器4和卡盘座5粘接在一起并使二者之间隔热，为了具有较好的隔热效果，所涂覆的硅树脂粘合剂需要有较大的厚度。然而，人工涂覆硅树脂粘合剂时，难以保证涂覆的平整度，可能使得静电卡盘所固定的晶片存在一定角度的倾斜，影响加热时的温度均匀性，同时，还会导致在薄膜沉积等工艺过程中的工艺质量。此外，采用人工涂覆的方式也难以保证隔热粘合层4的密封性，容易造成真空泄漏，导致整个静电卡盘加工失败。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电卡盘以及腔室，以使静电卡盘中的隔热层具有较好的平整度。
为实现上述目的，本发明提供一种静电卡盘，所述静电卡盘包括卡盘座，所述卡盘座上方设置有加热器和绝缘层，所述绝缘层设置在所述加热器上方，且所述绝缘层内设置有用于产生静电引力的电极，所述静电卡盘还包括预制的隔热层，所述隔热层设置在所述卡盘座和所述加热器之间。
优选地，所述隔热层包括多层隔热膜。
优选地，所述隔热膜为聚酰亚胺膜，多层所述聚酰亚胺膜真空热压后形成所述隔热层。
优选地，所述聚酰亚胺膜的厚度为0.04mm～0.06mm，所述隔热层的厚度为0.3mm～0.6mm。
优选地，所述隔热层上表面与所述加热器粘合，所述隔热层下表面与所述卡盘座粘合。
优选地，所述绝缘层材质为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷。
优选地，所述绝缘层内还设置有导气通道，所述导气通道用于导入气体使所述绝缘层温度均匀。
优选地，所述静电卡盘还包括金属层，所述金属层设置在所述绝缘层与所述加热器之间。
优选地，所述卡盘座内设置有冷却沟道，所述冷却沟道用于通入冷却液体以冷却所述静电卡盘。
相应地，本发明提供一种腔室，所述腔室包括基座，还包括上述本发明所提供的静电卡盘，所述静电卡盘设置在所述基座上。
可以看出，本发明通过在卡盘座和加热器之间设置预制的隔热层，有效克服了现有技术中的隔热粘合层的平整度难以保证且容易出现真空泄露的问题，同时，本发明可以根据实际需要灵活调节隔热层的厚度，降低了加工复杂度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有的静电卡盘结构示例图；
图2为本发明所提供的静电卡盘结构示例图；
图3为本发明所提供的隔热层结构示例图；
图4为本发明所提供的另一静电卡盘结构示例图。
附图标记说明
1、30-绝缘层；2、50-金属层；3、20-加热器；4-隔热粘合层；5、10-卡盘座；6、31-电极；11-冷却沟道；32-凸起；33-导气通道；40-隔热层；41-隔热膜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种静电卡盘，如图2至图4所示，该静电卡盘可以由下至上设置有卡盘座10、加热器20和绝缘层30，其中，绝缘层30内还设置有用于产生静电引力的电极31，该静电卡盘还包括预制的隔热层40，且该隔热层40设置在卡盘座10和加热器20之间。
具体地，本发明可以采用预制的隔热层40设置在卡盘座10和加热器20之间，以阻止加热器20产生的热量向卡盘座10传递，隔热层40可以由具有高温绝热材料预先加工制成。绝缘层30内的两个电极31能够外接直流电源的正负极，从而在绝缘层30上产生静电引力以固定晶片，通常，电极31的引线从绝缘层30的内部穿过静电卡盘并从卡盘座10的底面穿出以连接外部直流电源，因此，可以在隔热层40上加工相应的通孔以容纳电极31的引线。
本发明中采用了预制的隔热层40来实现卡盘座10与加热器20的隔热，由于隔热层40可以预先加工制成，因此，能够较好地控制隔热层40的平整度，与现有技术相比，克服了人工涂覆隔热粘合层时导致的难以保证平整度以及容易造成真空泄露的问题，同时降低了静电卡盘的加工难度。
更进一步地，如图3所示，隔热层40可以包括多层隔热膜41。具体地，隔热层40可以包括多层上下重叠的隔热膜41，这样，可以使得隔热层40具有较好的隔热效果，同时，当隔热层采用上述结构时，可以根据实际需求灵活调整隔热膜41的数量，以调节隔热层的厚度以及隔热性能。
更进一步地，隔热膜41可以为聚酰亚胺（polyimide）膜，且可以将多层聚酰亚胺膜真空热压后形成隔热层40。聚酰亚胺膜具有较好的隔热性能以及优越的综合性能，因此，可以聚酰亚胺膜作为隔热膜41，可以将多层聚酰亚胺膜上下重叠并连接成为整体后形成隔热层40，具体地，可以将多层聚酰亚胺上下粘合后形成隔热层40，或者，作为本发明的优选实施方式，可以将多层聚酰亚胺膜通过真空热压后形成隔热层40，具体地，可以将多层聚酰亚胺膜利用真空热压机在真空中压制连接成为一个整体以形成隔热层40，采用真空热压能够使多层聚酰亚胺膜牢固连接，且加工较为便捷。
更进一步地，采用聚酰亚胺制成的隔热膜41的厚度可以为0.04mm～0.06mm，隔热层40的厚度可以为0.3mm～0.6mm。优选地，可以选用厚度在0.05mm的聚酰亚胺膜，多层聚酰亚胺膜形成的隔热层40的厚度可以在0.3mm～0.6mm之间以便于加工并获得较佳的隔热效果。可以理解的是，上述仅为本发明所提供的优选实施方式，在实际应用中，可以根据需要调整隔热层40的厚度，例如，若加热器20加热的温度较高或功率较大，则可以适当增加隔热膜41的数量以增加隔热层40的厚度，从而提高隔热效果；若加热器20加热的温度略低或功率较小，则可以选用较少数量的隔热膜41以减少加工复杂度。
更进一步地，隔热层40的上表面可以与加热器20粘合，隔热层40的下表面可以与卡盘座10粘合。即，作为本发明的优选实施方式，预制的隔热层40可以通过粘合的方式与加热器20和卡盘座10上下连接。
更进一步地，绝缘层30的材质可以为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷。氧化铝陶瓷和氮化铝陶瓷均具有较好的绝缘性以及机械强度和耐高温性，同时可以具有较高的导热性能，因此，可以用氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷加工制成绝缘层30。
更进一步地，如图4所示，绝缘层30的上表面设置有凸起32，绝缘层30内还设置有导气通道33，且该导气通道33与绝缘层30的上表面的凹陷连通，用于向凸起32间的凹陷导入气体。具体地，绝缘层30的上表面可以设置有多个凸起32，当晶片放置在绝缘层30上时，晶片的下表面将与凸起32接触，绝缘层30的内部可以设置有导气通道33，该导气通道33可以从外部向绝缘层30上表面的凹陷通入加热气体，使得加热气体充满凸起32间的凹陷处，采用上述结构，能够通过绝缘层30的加热以及加热气体的热量传递，使晶片的受热更加均匀。其中，导气通道33的数量可以根据实际需要设置，优选地，可以将导气通道33设置在绝缘层30靠外侧的部分内，并与绝缘层30上表面上靠近边缘处的凹陷连通。向导气通道33内通入的加热气体可以为具有一定热量的惰性气体，如氦气、氩气等。
更进一步地，可以如图4所示，该静电卡盘还可以包括金属层50，该金属层50设置在绝缘层30和加热器20之间。具体地，可以在加热器20上设置金属层50，并将绝缘层30设置在金属层50上，采用上述方式，可以使得加热器20先对金属层50加热，再由金属层50将热量传递至绝缘层30，金属层50可以为平板的金属，能够更加均匀地将热量传递至绝缘层30。金属层50可以由铝制成，并且可以采用导热性能较好的粘合剂将金属层50粘合在绝缘层30和加热器20之间。
更进一步地，卡盘座10内可以设置有冷却沟道11，该冷却沟道11可以用于通入冷却液体以冷却该静电卡盘。具体地，可以在利用静电卡盘对晶片进行控温的过程中，向冷却沟道内通入冷却液体，以使得静电卡盘达到热平衡状态，此外，设置冷却沟道，可以在需要静电卡盘降温时，使静电卡盘能够快速降温。
上述为对本发明所提供的静电卡盘进行的描述，可以看出，本发明通过在卡盘座和加热器之间设置预制的隔热层，有效克服了现有技术中的隔热粘合层的平整度难以保证且容易出现真空泄露的问题，同时，本发明可以根据实际需要灵活调节隔热层的厚度，降低了加工复杂度。
作为本发明的另一方面，提供一种腔室，该腔室包括基座，且该腔室还包括上述本发明所提供的静电卡盘，且该静电卡盘设置在上述基座上。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种静电卡盘，所述静电卡盘包括卡盘座，所述卡盘座上方设置有加热器和绝缘层，所述绝缘层设置在所述加热器上方，且所述绝缘层内设置有用于产生静电引力的电极，其特征在于，所述静电卡盘还包括预制的隔热层，所述隔热层设置在所述卡盘座和所述加热器之间，所述隔热层包括多层隔热膜，所述隔热膜为聚酰亚胺膜，多层所述聚酰亚胺膜真空热压后形成所述隔热层，通过调整所述隔热膜的数量来调整所述隔热层的厚度，调节隔热效果。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述聚酰亚胺膜的厚度为0.04mm～0.06mm，所述隔热层的厚度为0.3mm～0.6mm。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述隔热层上表面与所述加热器粘合，所述隔热层下表面与所述卡盘座粘合。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述绝缘层材质为氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷。
5.根据权利要求1至2中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述绝缘层内还设置有导气通道，所述导气通道用于导入气体使所述绝缘层温度均匀。
6.根据权利要求1至2中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述静电卡盘还包括金属层，所述金属层设置在所述绝缘层与所述加热器之间。
7.根据权利要求1至2中任意一项所述的静电卡盘，其特征在于，所述卡盘座内设置有冷却沟道，所述冷却沟道用于通入冷却液体以冷却所述静电卡盘。
8.一种腔室，所述腔室包括基座，其特征在于，所述腔室还包括权利要求1至7中任意一项所述的静电卡盘，所述静电卡盘设置在所述基座上。
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