CN112234015B - 一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构 - Google Patents
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Abstract
一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，涉及半导体和材料科学领域。静电吸盘中的电极单元被分割成若干个小电极带弧后，小电极带弧通过连接点的设置，整个静电吸盘中的电极可以分成所需的任何极数。同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，这种结构的静电吸盘电极，一方面将划分单元小型化，有利于降低残余热应力；另一方面，避免了在单元划分过程中孤立电极产生。是一种对称性好，结构均匀、简单的静电吸盘电极。
Description
技术领域
本发明涉及半导体和材料科学领域，具体的，涉及半导体制造工艺中的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形，尤其是图形结构。
背景技术
在半导体工艺中，如刻蚀、PVD、CVD、离子植入等半导体工艺中，静电吸盘被用于通过静电引力实现对硅晶片(wafer)的平稳夹持，并且其要工作于恶劣的工艺条件下。因此，应用于这些工艺条件下的静电吸盘只能是高温共烧陶瓷(HTCC)。但是，对于大尺寸静电吸盘，譬如直径大于200mm的静电吸盘，由于陶瓷材料与金属电极间的膨胀系数差异较大，共同烧结后，金属电极与陶瓷材料间存在较大的残余热应力。问题解决不好，轻者影响静电吸盘使用过程中的稳定性和可靠性，重者直接开裂分层，造成陶瓷盘的报废。降低残余热应力的方法除了选用膨胀系数相近的材料外，还可以通过电极结构设计来解决。将大尺寸的金属电极划分成若干小尺寸的区域，则可以将残余热应力分散，从而达到降低残余热应力效果。另外，在静电吸盘工作中，要求其吸附力均匀，表面残余静电尽可能少。为了减少残余静电日本创意科技股份有限公司设计了双电极结构，通过正负电极，来消除残余静电。肖仁耀、孙雪平设计了六电极结构，通过电压切换，来消除残余静电。无论采取哪种方式来消除残余静电，要同时保证吸附力的均匀，静电吸盘的电极结构均匀对称都是必要的条件。为此，人们设计了双半圆双极型电极、六分圆六电极、多单元双电极等。其中，双半圆双极型电极和六分圆六电极的分割单元太大，不利于降低残余热应力。而多单元双电极结构会形成许多不连通的孤立电极，需要解决连通问题。
本发明设计了一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，这种结构的静电吸盘电极，一方面将划分单元小型化，有利于降低残余热应力；另一方面，避免了在单元划分过程中孤立电极产生。是一种对称性好，结构均匀、简单的静电吸盘电极。
发明内容
本发明旨在提供一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构。
本发明提供一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，这种结构的静电吸盘电极，对称性好，结构均匀、简单。
本发明一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，整体的图形结构为：静电吸盘的中心是一个无电极的小圆即中心圆，中心圆外为多个不同直径的无电极涂层同心圆环称为隔离环，自中心圆向外的隔离环依次称为第一隔离环、第二隔离环……以此类推，记为第m隔离环，相邻两隔离环之间为电极环，中心圆与第1隔离环之间为第一电极环，第一隔离环与第二隔离环中间为第二电极环，依次类推，第m-1隔离环与第m隔离环中间为第m电极环，第m隔离环与m+1隔离环中间为第m+1电极环；
每一个电极环内设有多个长度沿直径方向分布的直线隔离带(即无电极涂层)，直线隔离带均匀分布在对应的电极环内，具有X个电极数的静电吸盘中第m电极环内设有的直线隔离带数记XCm；第m电极环内的直线隔离带与第m隔离环之间不连接、有空隙处称为同环顶端连通口；第m电极环内的直线隔离带与第m-1隔离环之间不连接、有空隙处称为同环底端连通口；第一电极环内的直线隔离带与中心圆外周之间不连接、有空隙处称为中心连通口；第m电极环内的直线隔离带的两端分别与对应的第m-1隔离环、第m隔离环连接，但对应的第m隔离环在此处设有一个缺口，使得缺口一侧的隔离环与直线隔离带连接，缺口另一侧的隔离环悬空，此缺口将第m电极环与第m+1电极环连通，则此直线隔离带与缺口的关系结构称为跨环连通口；
每个电极图形中的中心连通口数量是XC1-X个；每个电极环内的所有直线隔离带，总计有X个直线隔离带设有跨环连通口，带有跨环连通口的直线隔离带均匀分布在对应的电极环内，将对应电极环平均分为X份；第m电极环内被平分为X份后的每份电极带弧又被不大于m-1个直线隔离带平分分成Cm个更小的单元电极带弧，第m电极环内被平分为X份后每份电极带弧中的对应的直线隔离带(即对应的不大于m-1个直线隔离带)一端为同环底端连通口或同环顶端连通口，另一端则直接与隔离环之间连接；优选第m电极环内被平分为X份后每份电极带弧中的直线隔离带分布的位置关系沿周向对称。
从第一电极环向外每一电极环结构还包括如下：第m电极环从每一个带有跨环连通口的电极带弧，通过跨环连通口与第m+1电极环的Cm+1个单元电极带弧相互连接，此Cm+1个单元电极带弧轴线依次相邻相连，第m电极环的跨环连通口出口(所述的电极环的跨环连通口出口指的是电极环的外侧直径对应的跨环连通口)与第m+1电极环的跨环连通口出口在周向上具有夹角即存在角度错位不在一条直径上，依次类推，直至最外层电极环，这样连接对应的为一个电极单元，共有x个电极单元；且每个电极单元中的电极带弧，自第一电极环向外直至最外层电极环是连接成一体的。
进一步优选一个电极单元中第m电极环电极带弧的跨环连通口出口位置位于第m+1电极环电极带弧的周向对称轴位置上。
电极环或电极带弧仅为金属电极；直线隔离带和隔离环均为无电极涂层的不导电结构。
直线隔离带和隔离环具有一定线宽。
构成若干种所需的电极单元，可以是单电极、双电极、三电极、四电极、五电极、六电极等，即对应的x＝1,2,3,4，5,6。
Cm是对应的第m环的一个自然数，Cm取值为大于等于1的自然数，不同环Cm可以取不同的值，一般随着m数的增大Cm增加或维持不变。
中心无金属电极的圆，直径在0.3mm至20mm之间,优选5mm至12mm之间值；
隔离环线宽(径向)度为0.03mm至5mm，优选0.2mm至1.5mm之间值；
直线隔离带宽度为0.03mm至5mm，优选0.2mm至1.5mm之间值；
电极环宽(径向)度为0.5mm至80mm之间，优选3mm至25mm之间值；
同环底端连通口或同环顶端连通口径向长度为0.2mm至10mm之间，优选1.0mm至5.0mm之间值；
跨环连通口周向长度为0.2mm至10mm之间，优选1.0mm至5.0mm之间值。
静电吸盘中的电极单元被分割成若干个小电极带弧后，小电极带弧通过连接点的设置，整个静电吸盘中的电极可以分成所需的任何极数。比如，把所有小电极单元全部相连时，静电吸盘就是单电极，把所有小电极单元设置成互不相连的两部分时，静电吸盘就是双电极。
附图说明
图1为本申请一种结构图及部件定义示意图；
图1中101：中心圆；102：中心连通口；103：直线隔离带；104：同环顶端连通口；105：同环底端连通口；106：跨环连通口；107：第一隔离环；108：第m-1隔离环；109：第m隔离环；110：第m+1隔离环；111：第一电极环；112：第m电极环；113：第m+1电极环；
图2为本申请实施例1一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构。
图2中201：中心圆；202：中心连通口；203：直线隔离带；204：同环顶端连通口；205：同环底端连通口；206：跨环连通口；207：电极最大外径周线；208：第一隔离环；209：第二隔离环；210：第三隔离环；211：第四隔离环；212：第五隔离环；213：第一电极环；214：第二电极环；215：第三电极环；216：第四电极环；217：第五电极环；218：第六电极环；
图3为本申请实施例2一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构。
图3中301：中心圆；302：一个电极图形；303：直线隔离带；304：同环顶端连通口；305：同环底端连通口；306：跨环连通口；307：电极最大外径周线；308：第一隔离环；309：第二隔离环；310：第三隔离环；311：第四隔离环；312：第五隔离环；313：第一电极环；314：第二电极环；315：第三电极环；316：第四电极环；317：第五电极环；318：第六电极环；
图4为本申请实施例3一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构。
附注：401：中心圆；402：一个电极图形；403：直线隔离带；404：同环顶端连通口；405：同环底端连通口；406：跨环连通口；407：电极最大外径周线；408：第一隔离环；409：第二隔离环；410：第三隔离环；411：第四隔离环；412：第五隔离环；413：第六隔离环；414：第七隔离环；415：第一电极环；416：第二电极环；417：第三电极环；418：第四电极环；419：第五电极环；420：第六电极环；421：第七电极环；422：第八电极环；
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的各种实施方式。另外，本发明并不限于以下的实施方式，根据本发明的技术思想能够进行各种变形。
实施例1
为一种单电极同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，见图2，整个结构通过所有电极环之间单元电极带弧之间连接连通形成一个电极。
实施例2
为四电极同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，见图3，整个结构共形成四个独立的电极，其中灰色的为一个独立的电极连接关系。
实施例3
为六电极同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，见图4，整个结构共形成六个独立的电极，其中灰色的为一个独立的电极连接关系。
Claims (8)
1.一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，整体的图形结构为：静电吸盘的中心是一个无电极的小圆即中心圆，中心圆外为多个不同直径的无电极涂层同心圆环称为隔离环，自中心圆向外的隔离环依次称为第一隔离环、第二隔离环……以此类推，记为第m隔离环，相邻两隔离环之间为电极环，中心圆与第1隔离环之间为第一电极环，第一隔离环与第二隔离环中间为第二电极环，依次类推，第m-1隔离环与第m隔离环中间为第m电极环，第m隔离环与第m+1隔离环中间为第m+1电极环；
每一个电极环内设有多个长度沿直径方向分布的直线隔离带即无电极涂层，直线隔离带均匀分布在对应的电极环内，具有X个电极数的静电吸盘中第m电极环内设有的直线隔离带数记XCm；第m电极环内的直线隔离带与第m隔离环之间不连接、有空隙处称为同环顶端连通口；第m电极环内的直线隔离带与第m-1隔离环之间不连接、有空隙处称为同环底端连通口；第一电极环内的直线隔离带与中心圆外周之间不连接、有空隙处称为中心连通口；第m电极环内的直线隔离带的两端分别与对应的第m-1隔离环、第m隔离环连接，但对应的第m隔离环在此处设有一个缺口，使得缺口一侧的隔离环与直线隔离带连接，缺口另一侧的隔离环悬空，此缺口将第m电极环与第m+1电极环连通，则此直线隔离带与缺口的关系结构称为跨环连通口；
每个电极图形中的中心连通口数量是XC1-X个；每个电极环内的所有直线隔离带，总计有X个直线隔离带设有跨环连通口，带有跨环连通口的直线隔离带均匀分布在对应的电极环内，将对应电极环平均分为X份；第m电极环内被平分为X份后的每份电极带弧又被不大于m-1个直线隔离带平分分成Cm个更小的单元电极带弧，第m电极环内被平分为X份后每份电极带弧中的对应的直线隔离带一端为同环底端连通口或同环顶端连通口，另一端则直接与隔离环之间连接；第m电极环内被平分为X份后每份电极带弧中的直线隔离带分布的位置关系沿周向对称；其中的C1、Cm为自然数，Cm随着m的增加而增加或不变。
2.按照权利要求1所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，从第一电极环向外每一电极环结构还包括如下：第m电极环从每一个带有跨环连通口的电极带弧，通过跨环连通口与第m+1电极环的Cm+1个单元电极带弧相互连接，此Cm+1个单元电极带弧轴线依次相邻相连，第m电极环的跨环连通口出口与第m+1电极环的跨环连通口出口在周向上具有夹角即存在角度错位不在一条直径上，依次类推，直至最外层电极环，这样连接对应的为一个电极单元，共有x个电极单元，所述的电极环的跨环连通口出口指的是电极环的外侧直径对应的跨环连通口；且每个电极单元中的电极带弧，自第一电极环向外直至最外层电极环是连接成一体的。
3.按照权利要求2所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，一个电极单元中第m电极环电极带弧的跨环连通口出口位置位于第m+1电极环电极带弧的周向对称轴位置上。
4.按照权利要求1所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，电极环或电极带弧仅为金属电极；直线隔离带和隔离环均为无电极涂层的不导电结构。
5.按照权利要求1所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，构成若干种所需的电极单元，是单电极、双电极、三电极、四电极、五电极、六电极，即对应的x＝1,2,3,4，5,6。
6.按照权利要求1所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，Cm是对应的第m环的一个自然数，Cm取值为大于等于1的自然数，不同环Cm取不同的值，随着m数的增大Cm增加或维持不变。
7.按照权利要求1所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，中心无金属电极的圆，直径在0.3mm至20mm；
隔离环径向线宽度为0.03mm至5mm；
直线隔离带宽度为0.03mm至5mm；
电极环径向宽度为0.5mm至80mm；
同环底端连通口或同环顶端连通口径向长度为0.2mm至10mm；
跨环连通口周向长度为0.2mm至10mm。
8.按照权利要求7所述的一种同心圆结构的静电吸盘电极图形结构，其特征在于，中心无金属电极的圆，直径在5mm至12mm之间；
隔离环径向线宽度为0.2mm至1.5mm；
直线隔离带宽度为0.2mm至1.5mm；
电极环径向宽度为3mm至25mm；
同环底端连通口或同环顶端连通口径向长度为1.0mm至5.0mm；
跨环连通口周向长度为1.0mm至5.0mm。
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