CN106024691B - 一种静电夹具 - Google Patents
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Abstract
一种静电夹具，其由下至上依次包括基底层、第一绝缘层、电极层、第二绝缘层、介电层，各层级之间通过粘膜层连接，所述电极层内形成电极，所述介电层上设有多个凸节，各凸节外包覆有第一导体膜和第二导体膜。本发明提供的静电夹具，固持有力、结构稳定，同时能够避免漏电。
Description
技术领域
本发明涉及电子部件领域，尤其涉及在半导体制造步骤中，用来保持基板位置的静电夹具。
背景技术
静电夹具可将基板固定至基板支撑件，以便于对基板进行处理。然而，现有的静电夹具在固定基板时存在许多问题，例如，由于处理环境的高温或真空等导致静电夹具变形，从而导致基板变形，影响成型产品质量，同时，静电夹具中各层结构的设定也会影响其电荷分布的均匀度和稳定性。
为改善现有技术存在的问题，本发明提供一种固持有力、结构稳定，同时能够避免漏电的静电夹具。
发明内容
本发明提供一种静电夹具，其由下至上依次包括基底层、第一绝缘层、电极层、第二绝缘层、介电层，各层级之间通过粘膜层连接，所述电极层内形成电极，所述介电层上设有多个凸节，各凸节外包覆有第一膜和第二膜，其中，
所述基底层的材质为氯丁橡胶，厚度介于10-20微米；
所述第一绝缘层的材质为装置陶瓷，厚度介于4-10微米；
所述第二绝缘层的材质为绝缘玻璃，厚度介于6-10微米；
所述电极层的材质为铜金属，厚度介于6-12微米；
所述介电层的材质为氧化钛，厚度介于1-6微米；
各粘膜层的材质为硅胶，厚度介于0.2-0.8微米；
所述第一膜的材质为氧化铝，厚度介于0.5-0.8微米；
所述第二膜的材质为金属镍，厚度介于0.5-0.8微米；
所述凸节的材质为氧化钛，其直径介于1-3微米，厚度介于4-7微米。
其中，所述基底层的厚度介于14-18微米。
其中，所述第一绝缘层的厚度介于6-8微米。
其中，所述电极层的厚度介于8-10微米。
其中，所述第二绝缘层的厚度介于7-8微米。
其中，所述介电层的厚度介于2-4微米。
其中，各粘膜层的厚度介于0.4-0.5微米。
其中，所述第一膜的厚度介于0.6-0.7微米。
其中，所述第二膜的厚度介于0.6-0.7微米。
其中，所述凸节的直径2-2.5微米，厚度介于5-6微米。
附图说明
图1：本发明的静电夹具的结构示意图。
图2：本发明实施例1的静电夹具与现有技术的静电夹具对基板的支撑力的对比图。
图3：本发明实施例2的静电夹具与现有技术的静电夹具对基板的支撑力的对比图。
图4：本发明实施例3的静电夹具与现有技术的静电夹具对基板的支撑力的对比图。
【附图标记说明】
1、基底层
2、粘膜层
3、第一绝缘层
4、电极层
5、第二绝缘层
6、介电层
7、凸节
8、第一膜
9、第二膜
10、电极。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种静电夹具，其由下至上依次包括基底层1、第一绝缘层3、电极层4、第二绝缘层5、介电层6，各层级之间通过粘膜层2连接，所述电极层4内形成电极10，所述介电层6上设有多个凸节7，各凸节7外包覆有第一膜8和第二膜9。
其中，所述基底层1的材质为氯丁橡胶，基材层1作为静电夹具最底层的物质，其主要作用为保护之上的第一绝缘层3、电极层4、第二绝缘层5以及介电层6等，基底层1的材质设为氯丁橡胶时，其极佳的弹性能保护其上的第一绝缘层3、电极层4、第二绝缘层5以及介电层6免受真空的影响而变形，从而保护所固持的基板的形状，同时，实验数据证实，将基底层1的材质设为氯丁橡胶时，静电夹具的耐热性能得到显著改善，在提供同样电压的情况下，第一绝缘层3、电极层4以及第二绝缘层5的稳定性更好。
所述第一绝缘层3作为静电夹具静电发生部位的基底，其材质优选为装置陶瓷。
本申请中，由于第二绝缘层5与介电层6接触，为了避免第二绝缘层5表面存在的尖峰突出穿过介电层6，使电荷向静电夹具所固持的基板迁移，使得局部电场减小，进而减小局部夹持力，第二绝缘层5的表面应尽可能光滑，本发明人通过实验证实，在其它条件相同的情况下，当第二绝缘层5的材质设为绝缘玻璃时，静电夹具对基板的固持力最大，其上设置的介电层6厚度设为1微米时，仍能提供很好的固持效果。
本申请中，为保证顺畅的电路传递路径，电极层4和介电层6的材质应当比第一绝缘层3和第二绝缘层5的电阻率大两到三个数量级，综合考虑成本以及与第一绝缘层3和第二绝缘层5连接的稳定性，优选电极层4的材质为铜金属，介电层6的材质为氧化钛。
各粘膜层2的材质为硅胶，粘膜层2设为硅胶时，能有效防止静电夹具中各上层材质从下层材质上剥离，实验证明，在粘膜层2的厚度设为0.2微米时，第一绝缘层3、电极层4、第二绝缘层5以及介电层6的厚度最高能分别设到300微米、270微米、480微米以及390微米，同时不会从下层材质上剥离，当粘膜层2的厚度进一步增加时，第一绝缘层3、电极层4、第二绝缘层5以及介电层6所能设置的最高厚度也能相应增加200-400微米。此设置降低了静电夹具的工艺形成难度，同时，介电层6的厚度越高，静电夹具所能防止击穿的电压越高，静电夹具的适用范围越广，产品的稳定性也越好。
本申请中，凸节7、第一膜8和第二膜9的设定，将介电层6与所固持的基板接触表面分为凸起部分和凹陷部分，其中，凸起部分通过与所固持的基板之间的拉别克力将基板固定在静电夹具上，凹陷部分通过与所固持的基板之间的空间库仑力将基板固定在静电夹具上，本申请中，优选第一膜8的材质为氧化铝，第二膜9的材质为金属镍。
本申请中，考虑到整个静电夹具的大小、电稳定性以及各层级之间的连接稳定性等，结合实际实验所测得的数据以及工艺成本，优选所述基底层1的厚度介于10-20微米；第一绝缘层3的厚度介于4-10微米；第二绝缘层5的厚度介于6-10微米；电极层4的厚度介于6-12微米；介电层6的厚度介于1-6微米；各粘膜层2的厚度介于0.2-0.8微米；第一膜8的厚度介于0.5-0.8微米；第二膜9的厚度介于0.5-0.8微米；凸节7的直径介于1-3微米，厚度介于4-7微米。更佳的，所述基底层1的厚度介于14-18微米；第一绝缘层3的厚度介于6-8微米；电极层4的厚度介于8-10微米；第二绝缘层5的厚度介于7-8微米；介电层6的厚度介于2-4微米；各粘膜层2的厚度介于0.4-0.5微米；所述第一膜8的厚度介于0.6-0.7微米；第二膜9的厚度介于0.6-0.7微米；凸节7的直径于2-2.5微米，厚度介于5-6微米。
表1显示本发明提供的三个实施例中各层材质的厚度，图2-4分别显示实施例1-3对应的静电夹具与现有技术的静电夹具对基板的支撑力的对比图，其中，系列1表示没有膜时在不同电压下静电夹具与基板之间的夹紧力，系列2表示第一膜8和第二膜9都设为钛金属化合物时，不同电压下静电夹具与基板之间的夹紧力，系列3表示第一膜8设为氧化铝，第二膜9设为金属镍时，不同电压下静电夹具与基板之间的夹紧力，从图2-图4中可以看出，将第二膜9设为金属镍时，在同样的电压下，静电夹具与基板之间的夹紧力明显优于现有膜材质所能提供的夹紧力，更明显优于不设膜时，该静电夹具所能提供的夹紧力，同时，实验证明，当介电层6和凸节7的材质设为氧化钛，第一膜8设为氧化铝且第二膜9设为金属镍时，能很好地防止介电层6和凸节7上的电荷堆积，在其它条件相同的情况下，本申请提供的静电夹具，不需要使介电层6接地，即能实现和别的静电夹具同样的电稳定性。
表1：各实施例中各层材质的厚度
虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种静电夹具，其特征在于：所述静电夹具由下至上依次包括基底层、第一绝缘层、电极层、第二绝缘层、介电层，各层级之间通过粘膜层连接，所述电极层内形成电极，所述介电层上设有多个凸节，各凸节外包覆有第一膜和第二膜，其中，所述基底层的材质为氯丁橡胶，厚度介于10-20微米；所述第一绝缘层的材质为装置陶瓷，厚度介于4-10微米；所述第二绝缘层的材质为绝缘玻璃，厚度介于6-10微米；所述电极层的材质为铜金属，厚度介于6-12微米；所述介电层的材质为氧化钛，厚度介于1-6微米；各粘膜层的材质为硅胶，厚度介于0.2-0.8微米；所述第一膜的材质为氧化铝，厚度介于0.5-0.8微米；所述第二膜的材质为金属镍，厚度介于0.5-0.8微米；所述凸节的材质为氧化钛，其直径介于1-3微米，厚度介于4-7微米。
2.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述基底层的厚度介于14-18微米。
3.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述第一绝缘层的厚度介于6-8微米。
4.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述电极层的厚度介于8-10微米。
5.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述第二绝缘层的厚度介于7-8微米。
6.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述介电层的厚度介于2-4微米。
7.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：各粘膜层的厚度介于0.4-0.5微米。
8.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述第一膜的厚度介于0.6-0.7微米。
9.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述第二膜的厚度介于0.6-0.7微米。
10.如权利要求1所述的静电夹具，其特征在于：所述凸节的直径介于2-2.5微米，厚度介于5-6微米。
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