CN1407613A - 防止电弧产生的静电卡盘 - Google Patents

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Abstract

一种静电卡盘包括：金属板，位于金属板上的介电层，介电层和金属板具有起模针孔和冷却气体注入孔；通过起模针孔上下移动的起模针；位于起模针孔内表面上的第一保护绝缘体；以及位于注入孔内表面上的第二保护绝缘体。

Description

防止电弧产生的静电卡盘
本申请要求2001年9月5日申请的韩国专利申请第2001-54434号的权益，于是为了实现所有目的通过引用将其结合进来，就象此处对其作了完整阐述一样。
发明领域
本发明涉及一种静电卡盘，具体涉及避免产生电弧的静电卡盘。
背景技术
制造半导体装置的大部分设备都利用静电卡盘固定晶片。但是却存在着向静电卡盘施加射频(RF)偏压时在静电卡盘上产生电弧的问题。
图1是传统静电卡盘的示意性剖视图。
在图1中，在金属板10上设有介电层20，在介电层20中插有内电极25。例如，如果将聚酰亚胺层设置在铜电极上，聚酰亚胺层和铜电极就分别变成介电层20和内电极25。晶片30被加载在介电层20上。将处理舱的侧壁50接地。在将晶片30加载到介电层20上并将工艺气体注入到处理舱中后，通过另外的等离子体电极(未示出)施加第一RF功率。结果，在处理舱内产生等离子体40。等离子体40起连接处理舱侧壁50和晶片30的导体的作用。在此，如果向内电极25施加负电压，就会产生使晶片30和金属板10与插入它们中间的介电层20彼此吸引的夹紧力。于是，将晶片30夹持到介电层20上。从第一RF功率的同一电源或从另外电源向金属板10施加第二RF功率，以便使等离子体的正离子由于自偏压而以较高动量与晶片20发生碰撞。特别是，理想的是向诸如活性离子刻蚀(RIE)的等离子体刻蚀过程施加第二RF功率。此外，将晶片30夹持到介电层20上的夹紧力由于自偏压而增大。
在等离子体刻蚀过程中，因为晶片20由于离子碰撞而受热，因此设置了穿过金属板10和介电层20的冷却气体注入孔15，用以对晶片30进行冷却。通常，通过注入孔15供应氦气(He)，该气体通过介电层20上形成的沟槽(未示出)散布到介电层20的整个表面上。由于晶片30是被加载到介电层2上的，因此供应的冷却气体不会漏出介电层20。此外，还设置了穿过金属板10和介电层20的起模针孔17，可通过起模针17在起模针孔17内的上下移动促进晶片30脱模。
在传统静电卡盘中，当向金属板10施加RF功率时，会在起模针孔17的一端“A”和注射孔15的一端“B”处产生电弧。特别是，因为起模针17的直径比注射孔15的长，因此对起模针17来说更容易产生电弧。即使在晶片30已被卡到介电层20上时，通过注射孔15供应的诸如He气的冷却气体也会流到起模针孔17，从而在起模针孔17的末端产生电弧。如果处于起模针孔17末端附近的诸如He气的冷却气体由于晶片30温度的局部升高而受热，晶片30和静电卡盘就会因起模针孔17处产生的等离子体放电而受损。
发明内容
于是，本发明涉及一种能基本上避免由于相关技术的局限性和缺点而导致的一个或多个问题的静电卡盘。
本发明的一个优点是提供这样一种静电卡盘，其中通过避免冷却气体注入孔和起模针孔处产生电弧，从而减少对晶片的损害，并延长静电卡盘的寿命。
在下面的描述中将阐述本发明的其它特征和优点，通过这些描述能够使它们在一定程度上更清楚，或可通过实践本发明来认识它们。通过说明书及其权利要求以及附图具体指出的结构能够实现和获得本发明的其它优点。
正如所暗含和大体描述的，为了实现本发明的这些和那些优点，依照本发明目的的静电卡盘包括：金属板，位于金属板上的介电层，介电层和金属板具有起模针孔和冷却气体注入孔；通过起模针孔上下移动的起模针；位于起模针孔内表面上的第一保护绝缘体；以及位于注入孔内表面上的第二保护绝缘体。
在静电卡盘中，起模针孔和注入孔竖直地穿过金属板和介电层。第一和第二保护绝缘体可以是包括氮化铝(AlN)和氧化铝(Al2O3)中之一的陶瓷。另外，第一和第二保护绝缘体可仅布置在金属板上，它们通过阳极化过程形成。向金属板施加射频(RF)功率和负直流(DC)电压。静电卡盘还包括位于介电层中的内电极。可将RF功率施加给金属板，而将负DC电压施加给内电极。要不然，将负DC电压施加给金属板，而将RF功率施加给内电极。静电卡盘还包括围绕金属板的绝缘体和位于金属板与绝缘体之间的第三保护绝缘体。
要理解的是，前面的大概描述和下面的详细描述都是示范性和说明性的，其试图提供对权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图的简要说明
将附图包含进来可提供对本发明的进一步理解，其结合构成本说明书的一部分，附图用于表示本发明的实施例，其连同说明一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是表示传统静电卡盘的示意性剖视图；
图2是依照本发明的说明性实施例的静电卡盘的示意性剖视图；
图3是依照本发明的另一说明性实施例的静电卡盘的示意性剖视图；
具体实施例
现在将对本发明的说明性实施例作详尽参引，这些实施例的例子示于附图中。无论如何，在整个附图中用类似的附图标记表示相同或相似部件。
图2是依照本发明的说明性实施例的静电卡盘的示意性剖视图。由于图2的静电卡盘与图1的类似，因此利用相同数字表示相同部件，同时省略重复描述。
在图2中，由于在冷却气体的注入孔15和起模针孔17的内表面上设置了第一和第二保护绝缘体16和18，因此能够避免在注射孔15和起模针孔17的内部产生电弧。可通过涂覆过程或通过插入绝缘管来设置第一和第二保护绝缘体16和18。当金属板10由铝(Al)制成时，第一和第二保护绝缘体16和18可通过阳极化过程形成。如果利用诸如氮化铝(AlN)或氧化铝(Al2O3)的具有高介电常数的陶瓷作为第一和第二保护绝缘体16和18，由于能够极大地减小RF功率产生的电场，因此就能有效地避免电弧的产生。
在该说明性实施例中，将射频(RF)功率施加给金属板10，而将负直流电压施加给内电极25。在另一说明性实施例中，将负直流电压施加给金属板10，而将射频(RF)功率施加给内电极25。另外，可同时将RF功率和负DC电压施加给金属板10，而不是内电极25。通过向金属板10而不是另外的等离子体电极施加RF功率，从而将金属板10用作等离子体电极。
图3是依照本发明另一说明性实施例的静电卡盘的示意性剖视图。
在图3中，绝缘体70围绕着金属板10。如果在金属板10与绝缘体70之间存在微小间隙，就会在金属板10与绝缘体70之间产生电压差。于是，就会产生微小等离子体电弧。为了避免产生该微小的等离子体电弧，优选在金属板10与绝缘体70之间形成第三保护绝缘体19。第三保护绝缘体19可通过喷涂法涂覆到金属板10的外表面上。
因此，当向静电卡盘施加RF功率时，由于位于注入孔和起模针孔内表面上的第一和第二保护绝缘体，能够避免在冷却气体的注入孔和起模针孔内产生电弧。从而，减小了对晶片的损害，同时延长了静电卡盘的寿命。即使在绝缘体围绕着金属板时，也能通过在金属板与绝缘体之间涂覆第三保护绝缘体来获得相同效果。
对本领域普通技术人员来说显而易见的是，可在本发明的范围内作出各种改进和变化，这不会脱离本发明的精神和范围。于是这意味着在所附加的权利要求和其等效范围内，本发明涵盖了对本发明的改进和变化。

Claims (15)

1.一种静电卡盘，其包括：
金属板；
位于金属板上的介电层，介电层和金属板具有起模针孔和冷却气体的注入孔；
通过起模针孔上下移动的起模针；
位于起模针孔内表面上的第一保护绝缘体；以及
位于注入孔内表面上的第二保护绝缘体。
2.根据权利要求1所述的卡盘，其中起模针孔和注入孔竖直地穿过金属板和介电层。
3.根据权利要求1所述的卡盘，其中第一和第二保护绝缘体包括陶瓷。
4.根据权利要求3所述的卡盘，其中陶瓷具有氮化铝(AlN)和氧化铝(Al2O3)中的一种。
5.根据权利要求1所述的卡盘，其中第一和第二保护绝缘体布置在金属板内。
6.根据权利要求5所述的卡盘，其中第一和第二保护绝缘体是通过阳极化过程形成的。
7.根据权利要求1所述的卡盘，其中将向金属板施加功率和电压。
8.根据权利要求7所述的卡盘，其中功率具有射频(RF)性质，而电压具有负直流性质(DC)。
9.根据权利要求1所述的卡盘，其还包括位于介电层内的内电极。
10.根据权利要求9所述的卡盘，其中向金属板施加功率，向内电极施加电压。
11.根据权利要求10所述的卡盘，其中功率具有射频(RF)性质，而电压具有负直流(DC)性质。
12.根据权利要求9所述的卡盘，其中向金属板施加电压，向内电极施加功率。
13.根据权利要求12所述的卡盘，其中电压具有负直流(DC)性质，而功率具有射频(RF)性质。
14.根据权利要求1所述的卡盘，还包括围绕着金属板的绝缘体。
15.根据权利要求14所述的卡盘，还包括位于金属板与绝缘体之间的第三保护绝缘体。
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