CN1937203A - 一种静电卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，其特征在于，在绝缘层上设有由若干个圆形通路连通若干条对称布置的半径通路，最外圈的圆形通路至静电卡盘外边缘之间均匀布置若干条放射通路，放射通路与最外圈的圆形通路连通，在半径通路的中心交叉点设置有中心气孔，在放射通路与圆形通路的交接处设有外缘气孔。本发明的静电卡盘边缘部分的放射通路，有效地增加了边缘部分的气体的流通，确保了晶片边缘的温度可以足够的降低，实现晶片在整个平面内达到温度均匀。而让气体从中心气孔和若干边缘气孔同时流出，更快地扩散气体，提高了效率，又提高了温度的均匀性。

Description

一种静电卡盘

技术领域

本发明涉及半导体制造装备，特别涉及半导体制造中固定和支撑晶片的静电卡盘。

背景技术

在半导体制造工艺和LCD制造工艺中，为固定和支撑晶片，避免处理过程中出现移动或者错位现象，常常使用静电卡盘(简称ESC：Electrostatic chuck)。静电卡盘采用静电引力来固定晶片，比起以前采用的机械卡盘和真空吸盘，具有很多优势。静电卡盘减少了在使用机械卡盘由于压力、碰撞等原因造成的晶片破损；增大了晶片可被有效加工的面积；减少了晶片表面腐蚀物颗粒的沉积；使晶片与卡盘可以更好的进行热传导；并且可以在真空环境下工作，而真空吸盘则不可以。

一个典型的静电卡盘由绝缘层和基座组成。绝缘层用来支撑晶片，电极则埋藏在绝缘层之下的导电平面。静电卡盘是利用晶片和电极之前产生的库伦力或是利用晶片和电极之间产生的J-R力来达到固定晶片的目的。基座则用来支撑绝缘层，接入RF偏压，作为冷井或供热源，来控制晶片的温度。一般陶瓷层和基座之间用一种粘接剂来粘接。

随着半导体集成度的提高，半导体器件的特性稳定性，要求我们不断提高单间内的晶片处理枚数和芯片生成率。为此，在半导体生产工艺中，应加快对晶片的升降温的速度，及提高晶片的温度均匀性。

在半导体制造过程中，由于晶片不断受到等离子体的轰击，温度不断提高，要求我们必需想办法降低晶片的温度，且保证温度的均匀性。为此，在与晶片接触的陶瓷面上，设计凹槽的气体通路，通入He等的不活性气体，来提高晶片和静电卡盘之间的热传导，来达到冷却晶片的目的。

为此，出现了谋求温度均匀性的冷却气体的各种通路设计。如日本专利第2626618上公开的如图1的氦路设计、日本专利2002-170868上公开的如图2所示的氦路设计。图1的缺点在于中间部分的氦气通路较多，这样在冷却晶片时，会导致中间部分温度会比周围温度低，失去了均匀性。为克服这一缺点，有了如图2的设计，在整个表面实现氦气分布的均匀性。图2的通路结构基本上是在图1的基础上，在靠近外侧的相邻的三个同心圆上连通若干径向分布的短通路，以增加外围的通路密度。

但是实际工程表明，晶片边缘3～5mm范围内的温度要高于中间的温度。导致这种现象的权威说法是：由于一般静电卡盘半径小于晶片约3mm，所以在晶片3～5mm处没有冷却氦气的存在，这将直接导致了边缘温度要高于中间温度。特别注明的是这种思想在提高晶片温度的时候也是成立的。换句话说，晶片周围对温度不敏感，不能充分得到静电卡盘的导热作用。下面仅以氦气起冷却作用的实例来说明。所以氦气通路在整个表面分布均匀是不合理的。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种确保晶片在整个平面内保持温度的均匀性的静电卡盘。

技术方案

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，其特征在于，在绝缘层上设有由若干个圆形通路连通若干条对称布置的半径通路，最外圈的圆形通路至外边缘之间均匀布置若干条放射通路，放射通路与最外圈的圆形通路连通，在半径通路的中心交叉点设置有中心气孔。

其中，放射通路的数量为半径通路的2～3倍。放射通路的长度一般为1～3mm。

为了保证氦气通够均匀地更快地在静电卡盘整个表面内扩散，除中心气孔外，在放射通路与圆形通路的交接处设置外缘气孔。

半径通路为8～12条，圆形通路为2～6条。

各个通路的截面呈凹槽形状，所述圆形通路与半径通路的截面宽度相同，所述放射通路的截面宽度大于圆形通路或半径通路的截面宽度1～2mm。

所述圆形通路(6)与半径通路(5)的截面宽度为1～3mm。

所述各个气体通路的槽深40～55um。

有益效果

要确保晶片在整个平面内保持温度的均匀性，需要加快边缘部分的气体流通，来增加边缘部分的气体通路。本发明由于边缘部分设置了许多通到静电卡盘最外边的氦气通路，有效地增加了边缘部分的氦气的流通，来确保晶片边缘的温度可以足够的降低，实现晶片在整个平面内达到温度均匀。

附图说明

图1日本专利公开的一种静电卡盘氦路设计示意图；

图2日本专利公开的另一种静电卡盘氦路设计示意图；

图3本发明一个实施例的气体通路平面示意图。

图中：1、绝缘层的外边缘；2、放射通路；3、外缘气孔；4、中心气孔；5、半径通路；6、圆形通路。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。

本发明的静电卡盘，包括陶瓷绝缘层和基座，在陶瓷层上设有凹槽气体通路，在绝缘层上设有由3个圆形通路6连通8条对称布置的半径通路5，最外圈的圆形通路6至静电卡盘外边缘1之间均匀布置16条放射通路2，放射通路2与最外圈的圆形通路6连通，在半径通路的中心交叉点设置有中心气孔4。在12条放射通路2与圆形通路6的交接处设置有12个外缘气孔。圆形通路6与半径通路5的截面宽度均选1mm，放射通路2的截面宽度选2mm，各个气体通路的槽深原则上是越深越好，但太深会造成电压击穿现象，所以一般取50um。

本发明提出的边缘部分的放射通路，有效地增加了边缘部分的气体的流通，确保了晶片边缘的温度可以足够的降低，实现晶片在整个平面内达到温度均匀。让气体从中心气孔和十二个边缘气孔同时流出，更快地扩散气体，提高了效率，又提高了温度的均匀性。

Claims (7)

1、一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，其特征在于，在绝缘层上设有由若干个圆形通路(6)连通若干条对称布置的半径通路(5)，最外圈的圆形通路(6)至外边缘(1)之间均匀布置若干条放射通路(2)，放射通路(2)与最外圈的圆形通路(6)连通，在半径通路(5)的中心交叉点设置有中心气孔(4)。

2、如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述放射通路(2)的数量为半径通路(5)的2～3倍。

3、如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述放射通路(2)与圆形通路(6)的交接处设有外缘气孔(3)。

4、如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述半径通路(5)为8～12条，所述圆形通路(6)为2～6条。

5、如权利要求1至4之一所述的静电卡盘，其特征在于，所述各个通路的截面呈凹槽形状，所述圆形通路(6)与半径通路(5)的截面宽度相同，所述放射通路(2)的截面宽度大于圆形通路(6)或半径通路(5)的截面宽度1～2mm。

6、如权利要求5所述的静电卡盘，其特征在于所述圆形通路(6)与半径通路(5)的截面宽度为1～3mm。

7、如权利要求5所述的静电卡盘，其特征在于，所述各个气体通路的槽深40～55um。

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