CN114171448A - 静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法 - Google Patents

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CN114171448A CN202111063360.2A CN202111063360A CN114171448A CN 114171448 A CN114171448 A CN 114171448A CN 202111063360 A CN202111063360 A CN 202111063360A CN 114171448 A CN114171448 A CN 114171448A
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Abstract

本发明涉及一种静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法，静电吸盘包括：多个陶瓷基板，其各自具有在一个表面的周缘部处形成的台阶，该陶瓷基板以台阶彼此面对的方式彼此邻接布置；电极，其各自埋入在多个陶瓷基板中的每一个中；以及填充部，其填充由邻接的陶瓷基板的面对的台阶形成的槽部。

Description

静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法
技术领域
本发明涉及静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法。
背景技术
在现有技术中，例如使用具有静电吸盘的基板固定装置以便在蚀刻过程中固定晶片。基板固定装置是通过将由埋入有电极的陶瓷基板组成的静电吸盘与金属底板粘接而构成。通常，使用柔性有机硅基粘合剂(silicone-based adhesive)作为使静电吸盘与底板粘接的粘合剂以便有利维持导热性并且吸收底板与静电吸盘之间的热膨胀差。
基板固定装置可以通过对埋入在静电吸盘的陶瓷基板中的电极施加电压并且使用根据电压产生的静电力来将晶片吸附至静电吸盘。当对较大规模的晶片等进行固定时，可以通过将由多个陶瓷基板组成的静电吸盘与底板粘接来构成基板固定装置。具体地，例如，通过将各自具有尺寸为250mm×250mm的四个陶瓷基板并排布置并且将陶瓷基板与底板粘接，构成了具有500mm×500mm的静电吸盘的基板固定装置以吸附大规模晶片。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2003-051433
专利文献2：JP-A-2017-050468
专利文献3：JP-A-H07-335731
发明内容
然而，当由多个陶瓷基板组成的静电吸盘与底板粘接时，由于粘合剂附着在邻接的陶瓷基板之间，使得粘合剂的成分渗出到陶瓷基板的表面。具体地，当通过有机硅树脂基粘合剂(silicone resin-based adhesive)(以下称为“有机硅粘合剂”)使由多个陶瓷基板组成的静电吸盘与底板粘接时，有机硅粘合剂也被引入至邻接的陶瓷基板之间。当在此种状态下使用基板固定装置时，有机硅粘合剂中包括的硅油渗出至陶瓷基板的作为吸附面的表面，使得在邻接的陶瓷基板的边界附近产生污迹。结果，在某些情况下，污迹转移至诸如吸附至静电吸盘的晶片等吸附对象上，使得吸附对象被污损。
因此，还考虑将多个陶瓷基板间隔开地接合在底板上，并且移除相邻的陶瓷基板之间的粘合剂。然而，当将多个陶瓷基板间隔开布置时，静电吸盘的吸附面的温度不均匀，使得保持整个吸附对象的温度均匀的均热性能受损。
本公开的非限制性实施例的方面是提供一种在不损害均热性能的情况下能够防止吸附对象被污损的静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法。
根据本公开的一个方面，提供了一种静电吸盘，包括：
多个陶瓷基板，其各自具有在一个表面的周缘部处形成的台阶，陶瓷基板以台阶彼此面对的方式彼此邻接布置；
电极，其各自埋入在多个陶瓷基板中的每一个中；以及
填充部，其填充由邻接的陶瓷基板的面对的台阶形成的槽部。
根据本公开的静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法的一个方面，在不损害均热性能的情况下能够防止吸附对象被污损。
附图说明
图1是示出了根据实施例的基板固定装置的构造的透视图。
图2是示出了根据实施例的基板固定装置的截面的示意图。
图3是示出了根据实施例的基板固定装置的制造方法的流程图。
图4示出了陶瓷基板的示例。
图5示出了台阶形成过程的示例。
图6示出了粘接过程的示例。
图7示出了氧化铝喷涂过程的示例。
图8示出了抛光过程的示例。
图9示出了静电吸盘的温度变化的示例。
具体实施方式
以下，将参照附图对本公开的静电吸盘、基板固定装置和基板固定装置的制造方法的一个实施例进行详细描述。注意的是，本发明不局限于实施例。
图1是示出了根据实施例的基板固定装置100的构造的透视图。图1所示的基板固定装置100具有静电吸盘120与底板110粘接的结构。
例如，底板110是诸如铝等金属的方形构件。底板110是用于固定静电吸盘120的基部构件。底板110例如附接至半导体制造装置上，并且使基板固定装置100用作构造成保持晶片的半导体保持装置。
静电吸盘120具有并排排列的多个(图1中为四个)陶瓷基板，并且构造成通过使用静电力将诸如晶片等吸附对象吸附至陶瓷基板的表面。例如，通过有机硅粘合剂将静电吸盘120与底板110粘接。构成静电吸盘120的多个陶瓷基板彼此邻接布置，并且通过喷涂氧化铝(alumina)在邻接的陶瓷基板的边界处形成喷涂部。
图2是示出了沿图1的线I-I截取的截面的示意图。如图2所示，基板固定装置100是通过经由粘合层130将静电吸盘120与底板110粘接而构成。
底板110是厚度为约20mm至50mm的金属构件，底板110中形成有成为冷却水的流路的冷却水通道111。底板110构造成通过从基板固定装置100的外部引入至冷却水通道111中的冷却水来冷却静电吸盘120。静电吸盘120被冷却，使得吸附至静电吸盘120的诸如晶片等吸附对象被冷却。
注意的是，底板110可以具有成为冷却气体的流路的冷却气体通道，以代替冷却水通道111。例如，底板110可以具有使诸如冷却水和冷却气体等冷却剂通过的冷却剂通道。
此外，底板110可以与构造成与通过发热电极来加热静电吸盘120的加热器为一体。由此，底板110可以通过来自加热器的加热和来自冷却剂通道的冷却来控制静电吸盘120的温度，并且可以将吸附至静电吸盘120的吸附对象加热至期望温度。
静电吸盘120具有包括陶瓷基板121a和121b的多个陶瓷基板，以及喷涂部123。在陶瓷基板121a和121b的每一个中分别埋入有对应的电极122a和122b。
例如，陶瓷基板121a和121b各自通过对使用氧化铝制备的生片进行烧结而形成。此时，通过对生片以及电极122a和122b进行堆叠并且烧结，形成埋入有电极122a和122b的陶瓷基板121a和121b。陶瓷基板121a和121b中的每一个的厚度例如为约3mm至7mm，并且优选为4mm至5mm。
陶瓷基板121a和121b在彼此邻接的状态下与底板110粘接。具体地，通过粘合层130使陶瓷基板121a和121b的下表面与底板110的上表面粘接。陶瓷基板121a和121b中的每一个的上表面的周缘部形成有台阶，并且陶瓷基板121a和121b的台阶彼此面对以在陶瓷基板121a和121b的边界部处形成槽部。在槽部中形成有喷涂部123。
电极122a和122b各自埋入在陶瓷基板121a和121b的每一个中(电极122a和122b分别埋入在陶瓷基板121a和121b中对应的一个中)，并且当施加电压时产生静电力，从而将吸附对象吸附至陶瓷基板121a和121b的上表面。陶瓷基板121a和121b的电极122a和122b是具有相同极性的单电极。由此，例如，能够吸附诸如玻璃基板等绝缘基板。然而，邻接的陶瓷基板121a和121b的电极122a和122b还可以构造为具有不同极性的偶极电极。
喷涂部123例如通过将氧化铝(alumina)喷涂至由陶瓷基板121a和121b的上表面的周缘部的面对的台阶形成的槽部中而形成。喷涂部123还可以例如通过喷涂氧化钇(yttria)而不是氧化铝来形成。在陶瓷基板121a和121b由除氧化铝之外的氧化物或氮化物形成的情况下，喷涂部123还可以通过喷涂与陶瓷基板121a和121b的材料相同的氧化物或氮化物来形成。
由于形成有喷涂部123的槽部具有距陶瓷基板121a和121b的上表面的深度为0.2mm至1mm并且宽度为1mm至2mm的截面形状，所以喷涂部123同样具有厚度为0.2mm至1mm并且宽度为1mm至2mm的截面形状。由于电极122a和122b的侧端位于与陶瓷基板121a和121b的侧表面间隔1mm至2mm的内侧，所以从上方观察时，喷涂部123与电极122a和122b彼此不重叠。由于电极122a和122b的上表面位于与陶瓷基板121a和121b的上表面间隔0.6mm至1.5mm的深度处，所以从侧面观察时，喷涂部123与电极122a和122b彼此不重叠。
喷涂部123密封陶瓷基板121a和121b的邻接的侧表面的上方，从而防止粘合剂的成分从粘合层130渗出至陶瓷基板121a和121b的上表面。具体地，喷涂部123防止粘合剂的成分向静电吸盘120的吸附面渗出，从而防止吸附在吸附面上的吸附对象被污损。
粘合层130是有机硅树脂基粘合剂(有机硅粘合剂)的层，并且将静电吸盘120的下表面与底板110的上表面粘接。具体地，粘合层130将包括陶瓷基板121a和121b的多个陶瓷基板的下表面与底板110的上表面粘接。形成粘合层130的有机硅粘合剂还附接至邻接的陶瓷基板121a和121b的面对的侧表面。然而，由于喷涂部123形成在邻接的陶瓷基板121a和121b的面对的侧表面的上方，所以粘合剂的成分不会从附着至陶瓷基板121a和121b的面对的侧表面的粘合剂渗出至陶瓷基板121a和121b的上表面。
随后，参照图3中所示的流程图对上述构造的基板固定装置100的制造方法进行描述。
首先，制备构成静电吸盘120的多个陶瓷基板121(步骤S101)。具体地，制备以氧化铝为主要材料的多个生片，并且在生片的一个表面上形成电极122。例如，可以通过在生片的表面上丝网印刷金属膏来形成电极122。然后，堆叠并且烧结多个生片以制备陶瓷基板121。
例如，如图4所示，陶瓷基板121中形成有电极122的层。陶瓷基板121的厚度例如为约3mm至7mm，并且优选为4mm至5mm。例如，电极122形成在距陶瓷基板121的上表面0.8mm至1.7mm的深度处。在稍后描述的抛光过程中，由于陶瓷基板121的上表面与喷涂部123一起抛光，所以与在完成基板固定装置100时的电极122相比，图4所示的电极122形成在距陶瓷基板121的上表面更深的位置处。此外，例如，电极122的侧端位于距陶瓷基板121的侧表面1mm至2mm的内侧。
当制备多个(例如四个)陶瓷基板121时，在陶瓷基板121中的每一个的一个表面的周缘部处形成台阶(步骤S102)。具体地，例如，如图5所示，从上方和侧面观察时，在陶瓷基板121的上表面的一边形成有具有不与电极122重叠的尺寸的台阶125。具体地，台阶125的深度例如为0.4mm至1.2mm，并且台阶125的底面的宽度例如为0.5mm至1mm。台阶125形成在陶瓷基板121的侧表面上方，当陶瓷基板121与底板110粘接时，该侧表面与另一陶瓷基板121邻接。因此，例如，当陶瓷基板121的两个侧表面与其它陶瓷基板121邻接时，在两个侧表面上方分别形成台阶125。
通过有机硅粘合剂将各自具有台阶125的多个陶瓷基板121与底板110粘接(步骤S103)。具体地，例如，如图6所示，通过有机硅粘合剂将陶瓷基板121a和121b并排排列地粘接在底板110的上表面上。用于粘接的有机硅粘合剂在底板110与陶瓷基板121a和121b之间形成粘合层130。
邻接的陶瓷基板121a和121b被布置成使得形成在陶瓷基板121a和121b的上表面的周缘部处的台阶125彼此面对，并且邻接的陶瓷基板121a和121b与底板110粘接，并且通过陶瓷基板121a和121b的面对的台阶125来形成槽部126。具体地，在多个陶瓷基板121与底板110粘接的状态下，在邻接的陶瓷基板121的边界部处形成槽部126。由于槽部由面对的台阶125形成，所以槽部的深度与台阶125的深度相同，例如为0.4mm至1.2mm，并且槽部的底面的宽度为台阶125的底面的宽度的两倍，例如为1mm至2mm。
当多个陶瓷基板121与底板110粘接时，将从粘合层130泄漏至槽部126的底面的有机硅粘合剂移除(步骤S104)。具体地，当将陶瓷基板121与底板110粘接时，一些有机硅粘合剂附着至陶瓷基板121的侧表面，并且被邻接的陶瓷基板121的侧表面挤压，使得有机硅粘合剂泄漏至槽部126的底面。将泄漏至槽部126的底面的有机硅粘合剂移除。同时，还将从陶瓷基板121的下表面泄漏至底板110的上表面的外周部的有机硅粘合剂移除。
然后，执行将熔化氧化铝粒子喷涂至槽部126的氧化铝喷涂(步骤S105)。具体地，将熔化并且软化的氧化铝粒子喷涂至槽部126中并且冷却和固化，从而形成如图7所示的喷涂部123。喷涂部123在陶瓷基板121a和121b的上表面附近密封邻接的陶瓷基板121a和121b的边界部。因此，喷涂部123防止附着至陶瓷基板121a和121b的侧表面的有机硅粘合剂的成分渗出至陶瓷基板121a和121b的上表面。
注意的是，待喷涂的材料不局限于氧化铝。例如，当喷涂氧化钇以形成喷涂部123时，可以提高喷涂部123的耐等离子体腐蚀性(plasma resistance)。具体地，在基板固定装置100用于晶片的等离子体蚀刻的情况下，例如，陶瓷基板121和喷涂部123向等离子体露出。当喷涂部123由喷涂氧化钇形成时，可以抑制由于等离子体引起的喷涂部123的腐蚀。另外，在陶瓷基板121由氧化铝以外的氧化物或氮化物形成的情况下，喷涂部123还可以通过喷涂与陶瓷基板121的材料相同的氧化物或氮化物来形成。通过这种方式，能够减小陶瓷基板121与喷涂部123之间的温度差，并且能够抑制具有陶瓷基板121和喷涂部123的静电吸盘120的均热性能的降低。
在执行氧化铝喷涂之后，将喷涂部123的表面与陶瓷基板121的上表面一起抛光(步骤S106)。具体地，例如，如图8所示，对距陶瓷基板121a和121b的上表面具有厚度例如为0.2mm的部分P进行抛光，使得喷涂部123的上表面与陶瓷基板121a和121b的上表面变得齐平。具体地，多个陶瓷基板121的上表面与喷涂部123的上表面彼此齐平，使得静电吸盘120的吸附面成为连续平面。由于喷涂部123的上部与陶瓷基板121的上部一起抛光，所以抛光后的喷涂部123的厚度例如变为0.2mm至1mm。
然后，根据需要，在静电吸盘120的吸附面(即，陶瓷基板121和喷涂部123的上表面)上执行压花加工或者形成槽，从而完成具有静电吸盘120的基板固定装置100。由于基板固定装置100具有多个陶瓷基板121并排排列的静电吸盘120，所以基板固定装置能够吸附并且固定较大规模的吸附对象。另外，在多个陶瓷基板121的边界处形成喷涂部123，使得将陶瓷基板121与底板110粘接的有机硅粘合剂的成分不会渗出至静电吸盘120的吸附面。结果，防止在静电吸盘120的吸附面上产生污迹，从而可以防止吸附对象被污损。
此外，由于喷涂部123在构成静电吸盘120的多个陶瓷基板的边界处形成，所以能够使静电吸盘120的吸附面的温度均匀，从而可以防止均热性能的降低。具体地，当将具有由氧化铝喷涂形成的喷涂部123的基板固定装置100置于60℃的热板上时，陶瓷基板121和喷涂部123的温度变化的具体示例如图9所示。
如图9所示，在将基板固定装置100安装在60℃的热板上之后的每经过一段时间的陶瓷基板121和喷涂部123之间的温度差都在0.1℃至0.4℃的范围内。具体地，构成静电吸盘120的陶瓷基板121和喷涂部123之间的温度差小，并且吸附面的温度均匀。因此，能够对吸附在吸附面上的吸附对象进行均等加热，从而能够抑制均热性能的降低。
如上所述，根据本实施例，对于多个陶瓷基板并排排列形成的静电吸盘，喷涂部通过向邻接的陶瓷基板的边界喷涂氧化铝形成。因此，在静电吸盘的吸附面上邻接的陶瓷基板的边界被密封，使得当通过有机硅粘合剂将静电吸盘与底板粘接时，有机硅粘合剂的成分不会向静电吸盘的吸附面渗出并且能够防止吸附对象的污损。另外，由于陶瓷基板和喷涂部构成静电吸盘的吸附面，所以吸附面的温度变得均匀，从而可以抑制均热性能的降低。换言之，在不降低均热性能的情况下，能够防止吸附对象的污损。
在上述实施例中，喷涂部123在邻接的陶瓷基板121的边界处形成。然而，还可以通过PVD(物理气相沉积)或树脂填充而不是喷涂来填充陶瓷基板121的边界。具体地，邻接的陶瓷基板121的边界可以通过PVD填充有例如氧化钇或者可以填充有环氧树脂。通过这种方式，通过喷涂、PVD或树脂填充以在邻接的陶瓷基板121的边界处形成填充部，使得有机硅粘合剂的成分不会渗出至静电吸盘120的吸附面，并且因此，可以防止吸附对象的污损。
此外，在本实施例中，方形陶瓷基板121并排布置，从而构成具有方形吸附面的静电吸盘120。然而，静电吸盘120的形状不局限于此。具体地，可以将扇形陶瓷基板并排布置以构成具有圆形吸附面的静电吸盘。同样在这种情况下，与各个陶瓷基板的扇形半径相对应的周缘部形成台阶，并且由邻接的陶瓷基板的面对的台阶形成的槽部可以例如通过氧化铝喷涂来形成喷涂部。

Claims (9)

1.一种静电吸盘，包括：
多个陶瓷基板，其各自具有在一个表面的周缘部处形成的台阶，所述陶瓷基板以所述台阶彼此面对的方式彼此邻接布置；
电极，其各自埋入在所述多个陶瓷基板中的每一个中；以及
填充部，其填充由邻接的所述陶瓷基板的面对的所述台阶形成的槽部。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述填充部是通过将氧化物或氮化物喷涂至所述槽部中而形成的。
3.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述多个陶瓷基板各自是由氧化铝形成的陶瓷基板，并且
所述填充部是通过喷涂氧化铝而形成的。
4.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述填充部是通过喷涂氧化钇而形成的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的静电吸盘，其中，所述填充部形成在从上方和侧面观察时所述填充部不与所述电极重叠的位置。
6.一种基板固定装置，包括：
底板；
多个陶瓷基板，其各自具有在一个表面的周缘部处形成的台阶，所述陶瓷基板以所述台阶彼此面对的方式彼此邻接布置在所述底板上，并且所述陶瓷基板通过使用粘合剂粘接至所述底板；
电极，其各自埋入在所述多个陶瓷基板中的每一个中；以及
填充部，其填充由邻接的所述陶瓷基板的面对的所述台阶形成的槽部。
7.一种基板固定装置的制造方法，所述制造方法包括：
将各自具有形成在一个表面的周缘部处的台阶并且各自埋入有电极的多个陶瓷基板以所述台阶彼此面对的方式彼此邻接地布置在底板上；以及
对由邻接的所述陶瓷基板的面对的所述台阶形成的槽部进行填充。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述填充包括将氧化物或氮化物喷涂至所述槽部中。
9.根据权利要求8所述的制造方法，还包括：
对由所述喷涂形成的喷涂部的表面和所述多个陶瓷基板中的每一个的一个表面进行抛光。
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