CN219418998U

CN219418998U - 低温静电卡盘

Info

Publication number: CN219418998U
Application number: CN202320334090.2U
Authority: CN
Inventors: 金荣坤; 朴载赫; 韩秉俊; 李南熙; 林钟佑
Original assignee: Est Co ltd
Current assignee: Est Co ltd
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: KR20240084382A

Abstract

本公开涉及低温静电卡盘，要解决的技术课题在于提供一种能加装于设备中同时不在设备中形成霜、冰或水分等的低温静电卡盘。为此，本公开提供一种低温静电卡盘，包括：底座构件；及支撑构件，所述支撑构件由在所述底座构件上涂布的第一介电层、在所述第一介电层上配置的电极层、在所述第一介电层和所述电极层上涂布的第二介电层构成；所述底座构件包括第一流路和第二流路，所述第一流路配置于上部区域并供第一温度的第一流体流动，所述第二流路配置于下部区域并供第二温度的第二流体流动，所述第二温度高于所述第一温度。

Description

低温静电卡盘

技术领域

本公开(disclosure)涉及低温静电卡盘。

背景技术

一般而言，半导体器件通过包括薄膜沉积工序和蚀刻工序的多项单位工序而制造，蚀刻工序主要利用诱发等离子体反应的等离子体蚀刻装置来执行。

最近，在形成具有高纵横比(high aspect ratio)的结构或利用光刻胶膜蚀刻晶片时，为保障高选择比(selectivity)，要求在低温下执行等离子体蚀刻。

为了这种低温蚀刻，静电卡盘也要保持低温状态，因此，在供静电卡盘结合和加装的设备中会发生多种问题。例如，由于静电卡盘为低温，而设备为室温，因而会在设备上生成霜、冰或水。这种水分会对设备的各种机械/电气结构造成影响，并最终会成为晶片缺陷(defect)的原因。

背景技术部分公开的上述信息仅用于提高对本实用新型背景的理解度，因此也可以包括不构成现有技术的信息。

实用新型内容

本公开要解决的技术课题在于提供一种能加装于设备中同时不在设备中形成霜、冰或水分等的低温静电卡盘。

技术方案

本公开的低温静电卡盘可以包括：底座构件；及支撑构件，所述支撑构件由在所述底座构件上涂布的第一介电层、在所述第一介电层上配置的电极层、在所述第一介电层和所述电极层上涂布的第二介电层构成；所述底座构件包括第一流路和第二流路，所述第一流路配置于上部区域并供第一温度的第一流体流动，所述第二流路配置于下部区域并供第二温度的第二流体流动，所述第二温度高于所述第一温度。

在一些示例中，所述第一温度可以为-200℃至0℃，所述第二温度可以为0℃至80℃。

在一些示例中，所述底座构件可以还包括隔热腔，所述隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

在一些示例中，所述隔热腔可以包括第一隔热腔和第二隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间，所述第二隔热腔配置于各第一流路之间并与所述第一隔热腔连接。

在一些示例中，所述隔热腔可以包括：第一隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间；及第二隔热腔，所述第二隔热腔配置于各第二流路之间并与所述第一隔热腔连接。

在一些示例中，所述隔热腔可以包括：第一隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间；第二隔热腔，所述第二隔热腔配置于各第一流路之间并与所述第一隔热腔连接；及第三隔热腔，所述第三隔热腔配置于各第二流路之间并与所述第一隔热腔连接。

在一些示例中，所述隔热腔可以在内部填充有隔热材料。

在一些示例中，在所述隔热腔的上表面或下表面可以涂布有YSZ(Yttria-stabilized zirconia，氧化钇稳定氧化锆)，或结合有YSZ板，或涂布有Al₂TiO₅，或结合有Al₂TiO₅板。

在一些示例中，所述底座构件可以还包括隔热加热器，所述隔热加热器配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

在一些示例中，所述底座构件可以还包括：隔热腔，所述隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间；及隔热加热器，所述隔热加热器配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

在一些示例中，所述低温静电卡盘可以还包括介于所述底座构件与所述支撑构件之间的粘合层。

在一些示例中，所述粘合层可以包含硅树脂聚合物类或金属类。

在一些示例中，所述粘合层可以包含具有0.3W/mK～3W/mK导热率的单液型硅树脂、双液型硅树脂、单液型环氧树脂、双液型环氧树脂或聚氨酯中的至少一种。

在一些示例中，所述粘合层可以包含陶瓷填料或金属填料中的至少一种。

在一些示例中，所述粘合层可以包括所述底座构件与所述支撑构件之间的金属化钎焊层、活性金属钎焊层、扩散接合层、摩擦压接层或激光焊接层。

技术效果

本公开提供一种能加装于设备中同时不在设备中形成霜、冰或水分等的低温静电卡盘。

附图说明

图1是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图2a至图2d是示出本公开的示例性低温静电卡盘的制造方法的剖面图。

图3a和图3b是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图4是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图5a至图5c是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图6是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图7是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图8a至图8c是示出本公开的示例性低温静电卡盘的制造方法的剖面图。

图9a和图9b是示出本公开的示例性的低温静电卡盘的剖面图。

图10是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图11a至图11c是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

图12是示出本公开的示例性低温静电卡盘的剖面图。

具体实施方式

下面参照附图，详细描述本实用新型的优选实施例。

本公开用于使本实用新型所属技术领域的普通技术人员更完整地理解本实用新型，以下实施例能够变形为多种不同形态，本实用新型的范围不局限于以下实施例。相反，这些实施例使本公开内容更充实、完整，用于向本实用新型所属技术领域的普通技术人员完整地传递本实用新型的思想。

另外，在以下附图中，为了说明的便利和明确性，各层的厚度或大小进行了夸张，在附图中，相同的附图标记指相同的要素。正如本说明书中所使用的那样，术语“及/或”包括相应列举的项目中某一个及一个以上的所有组合。另外，在本说明书中，“连接”的意思不仅是A构件和B构件直接连接的情形，也意指在A构件与B构件之间存在C构件，A构件与B构件间接连接的情形。

本说明书中使用的术语用于描述特定实施例，并不限制本实用新型。如在本说明书中所使用的那样，只要在上下文未明确指出其他情况，则单数形态可以包括复数形态。另外，在本说明书中使用的情况下，“包括(comprise，include)”和/或“包括(comprising，including)的”用于表征所提及的形状、数字、步骤、动作、构件、要素和/或组的存在，不排除一种以上的其他形状、数字、动作、构件、要素和/或组的存在或附加。

在本说明书中，“第一”、“第二”等术语用于描述多种构件、配件、区域、层和/或部分，但这些构件、配件、区域、层和/或部分不应局限于这些术语，这是显而易见的。这些术语只用于将一种构件、配件、区域、层或部分与其他区域、层或部分进行区别。因此，以下详细描述的第一构件、配件、区域、层或部分在不脱离本实用新型的指导的情况下，也可指第二构件、配件、区域、层或部分。

诸如“下部(beneath)”、“下方(below)”、“低的(lower)”、“上部(above)”、“上方(upper)”等空间相关术语可以用于轻松理解附图中示出的一个要素或特征和其他要素或特征。这种空间相关术语用于根据本实用新型的多种工序状态或使用状态，使本实用新型易于理解，并不用于限制本实用新型。例如，如果对图形的要素或特征进行翻转，则描述为“下部”或“下方”的要素或特征将成为“上部”或“上方”。因此，“下部”是涵盖“上部”或“下方”的概念。

首先，对涂布型低温静电卡盘进行描述。

图1是示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的剖面图。在图1所示的示例中，本公开的示例性低温静电卡盘100A可以包括底座构件110和支撑构件120。

底座构件110可以包括下部区域111、及在下部区域111上配置的上部区域112。在一些示例中，在上部区域112可以保持既定间距配置有供第一温度的第一流体流动的多个第一流路113，在下部区域111可以保持既定间距配置有供第二温度的第二流体流动的多个第二流路114，其中，第二温度高于第一温度。

在一些示例中，第一温度可以为大致-200℃至大致0℃，第二温度可以为大致0℃至大致80℃。在一些示例中，第一流体和第二流体可以包括液体或气体状态的He、Ne、Ar、Kr或Xe。第一流体和第二流体可以是只有温度彼此不同的相同材料，或者可以是温度和材料均彼此不同。

虽然图1的剖面图中示出第一流路113和第二流路114为多个，但在实质的平面状态下，可以配置成一个或多个旋涡或螺旋形态。

在一些示例中，底座构件110可以还包括配置于第一流路113与第二流路114之间的长长的隔热腔115。

在一些示例中，隔热腔115内部为空，因而第一流路113与第二流路114的热量会被阻隔而不相互交换。

因此，底座构件110的上部区域112可以保持第一流路113具有的第一温度(例如，大致-200℃至大致0℃)，底座构件110的下部区域111可以保持第二流路114具有的第二温度(例如，大致0℃至大致80℃)。

在一些示例中，隔热腔115的厚度可以为底座构件110厚度的大致1％至大致30％。当隔热腔115的厚度与底座构件110厚度相比小于大致1％时，底座构件110的上部区域112与下部区域111之间的隔热加热器效果会较小，隔热腔115的厚度与底座构件110厚度相比高于大致30％时，底座构件110的厚度会相对(不必要地)增大。在一些示例中，隔热腔115中可以填充有隔热材料(例如，气凝胶、珍珠岩、发泡玻璃、矿棉、玻璃棉等)。在一些示例中，在隔热腔115的上表面和/或下表面可以涂布有导热率低的YSZ(氧化钇稳定氧化锆)或Al₂TiO₅，或者结合有YSZ板或Al₂TiO₅板。

在一些示例中，底座构件110的下部区域111可以直接或间接结合于设备。如上所述，即使底座构件110的上部区域112保持为大致-200℃至大致0℃的低温，底座构件110的下部区域111也可以保持为大致0℃至大致80℃(优选地，保持为大致1℃至35℃室温)，因此在低温静电卡盘100A所结合的蚀刻设备的附着区域不生成霜、冰或水分。因此，可以防止半导体制造工序中因水分导致的半导体晶片缺陷。

在一些示例中，底座构件110可以由纯钛、钛合金、纯铝或铝合金形成。作为参考，当为纯钛和/或钛合金时，热膨胀系数(Thermal Expansion Coefficient，单位m/m℃)可以为大致7×10^-6至大致11×10^-6，当为纯铝和/或铝合金时，热膨胀系数可以为23×10^-6。

支撑构件120可以直接配置于底座构件110上而无需粘合层。在一些示例中，支撑构件120可以包括第一介电层121、电极层123和第二介电层122。第一介电层121可以在底座构件110上直接涂布而成而无需粘合层。电极层123可以配置于第一介电层121上。第二介电层122可以在第一介电层121和电极层123上直接涂布而成。

在一些示例中，第一介电层121可以在底座构件110上以常压等离子体喷涂方式直接涂布而成。在一些示例中，第二介电层122可以在电极层123和第一介电层121上以常压等离子体喷涂方式直接涂布而成。在一些示例中，除常压等离子体喷涂方式之外，还可以利用气溶胶沉积、电弧喷涂、高速氧燃料喷涂、冷喷涂或火焰喷涂的方式。

在一些示例中，第一介电层121、第二介电层122中至少一个可以由陶瓷形成。在一些示例中，第一介电层121、第二介电层122中至少一个可以包含氧化锆(ZrO₂)、氧化铍(BeO)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)或钛酸铝(Al₂TiO₅)。在一些示例中，第一介电层121、第二介电层122中至少一个可以包含氧化钇(Y₂O₃)、氟氧化钇(YOF)或氟化钇(YF₃)。作为参考，氧化锆的热膨胀系数为大致11×10^-6，氧化铍的热膨胀系数为大致8×10^-6，氧化铝的热膨胀系数为大致7.3×10^-6，氮化铝的热膨胀系数为大致4.4×10^-6，碳化硅的热膨胀系数为大致3.7×10^-6，氮化硅的热膨胀系数为大致3.4×10^-6，钛酸铝的热膨胀系数为大致1×10^-6，氧化钇、氟氧化钇和氟化钇的热膨胀系数为大致10至大致10.5×10^-6。

因此，也可以适当地选择相互间热膨胀系数差异小的底座构件110和支撑构件120的材料，使相互间热膨胀系数差导致的低温静电卡盘100A的弯曲现象实现最小化。

在一些示例中，当底座构件110和/或支撑构件120用于半导体用晶片时，从上部观察时，可以配置成大致圆盘的形态。在一些示例中，底座构件110和/或支撑构件120用于显示屏用玻璃时，从上部观察时，可以配置成大致四边形板的形态。

在一些示例中，当低温静电卡盘100A用于半导体制造用途时，支撑构件120的直径可以为大致100mm至大致400mm。在一些示例中，当低温静电卡盘100A用于显示屏制造用途时，支撑构件120中一条边的长度可以为大致400mm至大致3500mm。

如上所述，本公开通过在上部区域与下部区域之间还配置隔热腔115，可以使上部区域的热量不传递到下部区域，从而可以提供一种能直接或间接加装于设备中同时不在蚀刻设备中形成霜、冰或水分等的低温静电卡盘100A。

图2a至图2d是示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的制造方法的示意图。

图2a示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的制造初始步骤。可以提供一种底座构件110，所述底座构件110在上部区域112配备有供第一温度的第一流体流动的多条第一流路113，在下部区域111配置有供第二温度的第二流体流动的多条第二流路114，其中，第二温度高于第一温度，在第一流路113与第二流路114之间配置有隔热腔115。在一些示例中，底座构件110可以由纯钛、钛合金、纯铝或铝合金形成。

图2b示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的制造后期步骤。在底座构件110上可以直接涂布第一介电层121。在一些示例中，可以将氧化铝粉以常压等离子体喷涂方式直接涂布于底座构件110上。因此，在底座构件110与第一介电层121之间不存在粘合层，可以在底座构件110上直接配置第一介电层121。图中未描述符号150为粉末喷涂喷嘴。

图2c示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的制造后期步骤。在第一介电层121上可以配置有电极层123。电极层123也可以以镀金方式或上述多种喷涂方式配置。电极层123可以包含钨(W)和/或钛(Ti)。

图2d示出本公开的示例性低温静电卡盘100A的制造后期步骤。在第一介电层121和电极层123上可以直接涂布第二介电层122。在一些示例中，可以将氧化铝粉以常压等离子体喷涂方式涂布于第一介电层121和电极层123上。其中，第一介电层121、电极层123和第二介电层122可以被定义或称为支撑构件120。

图3a和图3b是示出本公开另一示例性低温静电卡盘200A、200B的剖面图。

在图3a和图3b所示示例中，本公开的另一示例性低温静电卡盘200A可以包括隔热加热器215。在一些示例中，隔热加热器215可以大致平行地配置于第一流路113与第二流路114之间。在一些示例中，隔热加热器215可以包括镍-铬发热线、及包裹其的绝缘体构成。在图3a和图3b的剖面状态下，虽然示出的隔热加热器215为多个，但在实质的平面状态下，可以配置成一个或多个旋涡或螺旋的形态。借助这种隔热加热器215，使第一流路113的热量不向第二流路114传递，从而可以使第二流路114的温度与设备的温度(例如，室温)近似一致。

在一些示例中，隔热加热器215的位置可以配置于不与第一流路113和第二流路114对应的(沿竖直方向错开的)位置(参照图3a)，或者隔热加热器215的位置可以配置于与第一流路113和第二流路114对应的(沿竖直方向相同的)位置(参照图3b)。

另一方面，本公开的低温静电卡盘200A、200B在极低温下完成半导体晶片的蚀刻工序后，停止第一流路113的工作，从而可以进一步增加隔热加热器215的温度。

例如，通过使隔热加热器215的温度增加到50℃至大致100℃，从而可以使半导体晶片的温度也达到上述温度范围，使得在将半导体晶片从工艺腔室取出时，不在其表面凝结水分。

图4是示出本公开的示例性低温静电卡盘300A的剖面图。

在图4所示的示例中，本公开的另一示例性低温静电卡盘300A可以还包括隔热腔115和隔热加热器215。在一些示例中，隔热腔115和隔热加热器215可以大致平行地配置于第一流路113与第二流路114之间。在一些示例中，隔热腔115可以位于上部，隔热加热器215可以位于下部。也可以相反。借助这种隔热腔115和隔热加热器215，使第一流路113的热量不向第二流路114传递，从而可以使第二流路114的温度与设备温度保持近似。另外，在蚀刻工序完成后，可以利用隔热加热器215使半导体晶片的温度迅速增至室温。

图5a至图5c是示出本公开的示例性低温静电卡盘400A、400B、400C的剖面图。

在一些示例中，如图5a所示的静电卡盘400A，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；以及第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第一流路113之间并与第一隔热腔4151连接。在一些示例中，第一隔热腔4151的宽度可以大于第二隔热腔4152的宽度。在一些示例中，隔热腔415可以大致具有“⊥”字形剖面形态。第一隔热腔4151之间的区域可以定义为隔壁，另外，第二隔热腔4152与第一流路113之间的区域也可以定义为隔壁。

在一些示例中，如图5b所示的静电卡盘400B，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；以及第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第二流路114之间并与第一隔热腔4151连接。在一些示例中，第一隔热腔4151的宽度可以大于第二隔热腔4152的宽度。在一些示例中，隔热腔415可以大致具有“T”字形剖面形态。第二隔热腔4152与第二流路114之间的区域可以定义为隔壁。

在一些示例中，如图5c所示的静电卡盘400C，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第一流路113之间并与第一隔热腔4151连接；以及第三隔热腔4153，所述第三隔热腔4153配置于各第二流路114之间并与第一隔热腔4151连接。在一些示例中，第一隔热腔4151的宽度可以大于第二隔热腔4152、第三隔热腔4153的宽度。在一些示例中，隔热腔415可以大致具有“+”形剖面形态。

图6是示出本公开的示例性低温静电卡盘500A的剖面图。

如图6所示，本公开的另一示例性低温静电卡盘500A，特别是底座构件110可以包括在第一流路113与第二流路114之间配置的隔热腔415，可以还包括隔热材料510，所述隔热材料510配置于隔热腔415中，导热率大致小于10。

在一些示例中，隔热材料510可以包括涂布于隔热腔415的YSZ(氧化钇稳定氧化锆)或涂布的Al₂TiO₅、或者结合于隔热腔415的YSZ板或Al₂TiO₅板。在一些示例中，对于隔热材料510，只要是导热率为大致0.1W/mk至大致0.35W/mK，则大部分均可使用。在一些示例中，隔热材料510的高度(厚度)可以小于隔热腔415的高度(厚度)，隔热腔415的大致上部区域和/或下部区域可以以空腔形态存留。

在一些示例中，隔热腔415可以包括在第一流路113与第二流路114之间长长地延伸的第一隔热腔4151，从第一隔热腔4151延伸至各第一流路113之间的第二隔热腔4152和从第一隔热腔4151延伸至各第二流路114之间的第三隔热腔4153。在一些示例中，隔热材料510可以位于在第一流路113与第二流路114之间长长地延伸的第一隔热腔4151内。

如上所述，本公开的底座构件110的下部区域111(相对高温区域)与上部区域112(相对低温区域)具有相互间难以进行热交换的结构，从而可以提供能加装于设备中同时不在设备中形成霜、冰或水分等的多种低温静电卡盘。

下面对贴合型低温静电卡盘进行描述。其中，对于与涂布型低温静电卡盘重复的结构、材料和/或功能等，最大限度减少描述。

图7是示出本公开的示例性低温静电卡盘100B的剖面图。在图7所示的示例中，本公开的示例性低温静电卡盘100B可以包括底座构件110、支撑构件120和粘合层130。

粘合层130可以介于底座构件110与支撑构件120之间。在一些示例中，粘合层130可以包括硅树脂聚合物类或金属类。在一些示例中，硅树脂聚合物类粘合层使得可以在大致-200℃至大致0℃温度范围使用静电卡盘，金属类粘合层使得可以在大致0℃至大致80℃温度范围使用静电卡盘。

在一些示例中，硅树脂聚合物类粘合层可以包括具有大致0.3W/mK至大致3W/mK导热率的单液型硅树脂、双液型硅树脂、单液型环氧树脂、双液型环氧树脂或聚氨酯中的至少一种。

在一些示例中，单液型硅树脂(或单液型环氧树脂)只有与空气中的水分反应才开始固化，因而在保存于防止与空气接触的容器中的状态下，如果涂覆于底座构件110上，则从其表面开始慢慢固化至内部。在一些示例中，双液型硅树脂(或双液型环氧树脂)与空气中的水分无关，是两种液体(固化剂和主剂)在底座构件110上混合并进行固化。在一些示例中，聚氨酯粘合剂也可以包含单液型聚氨酯或双液型聚氨酯。

在一些示例中，粘合层130为了提高导热率，可以还包括诸如陶瓷填料或金属填料的纳米填料。在一些示例中，纳米填料的平均尺寸可以为大致1nm至大致10μm。在一些示例中，纳米填料的重量(wt％)可以为大致5wt％至大致95wt％。当纳米填料的重量小于大致5wt％时，导热率会低于目标值。当纳米填料的重量大于大致95％时，粘度相对较高，粘合剂的喷射/涂覆作业会困难。在一些示例中，粘合层130的厚度可以为大致1μm至大致100mm。如果粘合层130的厚度小于大致1μm，则导热率优异，但热扩散性能下降，支撑构件120的热均匀性会低下。如果粘合层130的厚度大于大致100mm，则热扩散性能优异，支撑构件120的热均匀性会升高，但导热率会低下。

在一些示例中，纳米填料可以包括纯钛(CTE:8.6)、氧化铍(CTE:8)和/或氧化铝(CTE:7.3)。在一些示例中，纳米填料可以包含与底座构件110和/或支撑构件120类似或相同的材料(金属或陶瓷)。

在一些示例中，金属类粘合层130可以包括底座构件(即，金属)110与支撑构件(即，陶瓷)120之间的金属化钎焊层、活性金属钎焊层、扩散接合层、摩擦压接层和/或激光焊接层。此外，也可以使用利用玻璃浆料(glass frit)的接合、金属钎焊接合、扩散接合和/或扩散钎焊接合。

作为一个示例，金属化钎焊层可以通过在陶瓷表面形成金属层后使用钎焊合金进行接合而配置。作为形成金属层的方法，可以是涂覆金属间化合物后通过加热分解使金属析出并与陶瓷反应的方法、使金属从气相中析出的方法、以沉积或溅射等物理方法镀覆的方法等。作为一个示例，可以使用Mo-Mn法。该方法是将Mo或Mo-Mn粉末在有机溶剂中利用粘合剂制成糊状并涂覆于陶瓷，然后进行金属化并钎焊。作为一个示例，可以将Ti进行金属化，并将稳定化氧化锆(PSZ)和Ti-6Al-4V在大致820℃下接合。作为一个示例，可以将氧化锆表面利用Ti进行金属化后，使用Ag-28Cu类钎焊合金进行接合。在一些示例中，在金属化的氧化锆表面配置由Ti-O化合物(TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、TiO₂等)构成的黑色反应层以提高陶瓷表面的润湿性，可以实现良好的接合。

作为一个示例，活性金属钎焊层不仅可以经济地制造可靠度高的小型制品，而且可以适合于需通过一次操作完成复杂形状制品的接合的批量生产工序。将在诸如Ni、Cu、Ag的软质金属中添加适量Ti、Zr等IV族活性金属获得的合金用作钎焊合金，在真空或惰性气氛下直接接合。钎焊合金中含有的Ti、Zr等活性金属与陶瓷反应而在界面上形成氧化物、氮化物或碳化物，以实现接合。另外，Ag、Cu等在中央偏析以形成软质层，从而具有应力缓解效果，因而提高接合强度。

在一些示例中，扩散接合层是将两种材料贴紧并利用在接合面之间发生的原子扩散而获得的层。其特征是接合后的热应力或变形小，组织变化导致的材料劣化小，不仅是同种材料，还可实现性质相异的异种材料的接合及复杂形状的接合。包括在几乎不使金属变形的应力以下进行加压加热而接合的方法和加压加热使金属变形并接合的方法。接合通过基于高温蠕变的塑性变形、基于原子扩散的空洞(void)消除和晶界迁移的三个步骤实现。在扩散接合法中，真空气氛控制、接合材料的加热与温度维持、升温和降温时发生的热应力减小等是对接合重要的因素。

在一些示例中，摩擦压接层可以在对金属和陶瓷加压的同时使得旋转，利用其摩擦热进行加热，在到达既定温度后施加压力并接合而获得。

在一些示例中，激光束焊接层是将高密度能量用作热源而获得的层，高功率激光有CO₂激光和Nd:YAG激光。激光虽然是热加工，但可以减小光束大小而获得高能量密度(10⁶W/cm²以上)，因而热影响小，可以在较小变形范围内进行焊接，输入能量的控制性好，可实现精细焊接。

如上所述，本公开通过使高导热率的粘合层130介于底座构件110与支撑构件120之间，从而底座构件110内的第一流路113与支撑构件120之间的距离相对增加，可以提供支撑构件120上的温度均匀度高的低温静电卡盘100B。

在一些示例中，静电卡盘可以在大致-200℃至大致0℃的温度范围下使用。在一些示例中，底座构件110、支撑构件120和粘合层130之间的热膨胀系数的标准偏差(standarddeviation)可以为大致0.01％至大致10％。因此，在静电卡盘的使用温度即大致-200℃至大致0℃范围下，可以最大限度减少底座构件110、支撑构件120和粘合层130之间的热膨胀系数差异导致的弯曲现象，因此，在低温环境下可以良好地保持静电卡盘的平整度。

在一些示例中，当底座构件110由纯钛(CTE:8.6)形成，构成支撑构件120的第一介电层121、第二介电层122由氧化铍(CTE:8)形成，粘合层130由纯钛(CTE:8.6)或氧化铍(CTE:8)形成时，CTE的标准偏差可以为大致0.4％。在一些示例中，当底座构件110由纯钛(CTE:8.6)形成，构成支撑构件120的第一介电层121、第二介电层122由氧化铝(CTE:7.3)形成，粘合层130由氧化铝(CTE:7.3)形成时，CTE的标准偏差可以为大致0.9％。

图8a至图8c是示出本公开的示例性低温静电卡盘100B的制造方法的示意图。

图8a示出本公开的示例性低温静电卡盘100B的制造初始步骤。可以提供底座构件110，所述底座构件110在上部区域112配备有供第一温度的第一流体流动的多个第一流路113，在下部区域111配备有供第二温度的第二流体流动的多个第二流路114，在第一流路113与第二流路114之间配备有隔热腔115，其中，第二温度高于第一温度。在一些示例中，底座构件110可以由纯钛、钛合金或铝形成。

图8b示出本公开的示例性低温静电卡盘100B的制造后期步骤。在底座构件110上可以配置有粘合层130。在一些示例中，粘合层130可以通过点胶机、喷雾器、喷射装置或3D打印机等配置于底座构件110上。粘合层130可以配置于底座构件110的整个上表面，或者可以在整个上表面以点阵形态配置。

图8c示出本公开的示例性低温静电卡盘100B的制造后期步骤。在粘合层130上可以附着有支撑构件120，所述支撑构件120包括第一介电层121、第二介电层122和电极层123。在一些示例中，第一介电层121可以由氧化铝形成。在一些示例中，第一介电层121可以通过烧结工序配置成板形态。在一些示例中，在第一介电层121上可以配置有电极层123。电极层123可以以镀覆方式或多种喷涂方式形成。电极层123可以包括钨(W)和/或钛(Ti)。在一些示例中，第二介电层122可以直接涂布于第一介电层121和电极层123上。在一些示例中，可以将氧化铝粉以常压等离子体喷涂方式涂布于第一介电层121和电极层123上。

如上所述，底座构件110包含钛，支撑构件120和粘合层130包含氧化铝，从而使底座构件110、支撑构件120和粘合层130的热膨胀系数的标准偏差小于大致2％，因此，即使在大致-200℃至大致0℃的低温环境下使用静电卡盘，也几乎不出现底座构件110、支撑构件120和粘合层130的弯曲现象，保持优异的平整度。因此，可以良好地保持静电卡盘对玻璃或晶片的固定力。

图9a和图9b是示出本公开的另一示例性低温静电卡盘200C、200D的剖面图。

在图9a和图9b所示示例中，本公开的另一示例性低温静电卡盘200C、200D可以包括隔热加热器215。在一些示例中，隔热加热器215可以大致平行地配置于第一流路113与第二流路114之间。在一些示例中，隔热加热器215可以由镍-铬发热线、及包裹其的绝缘体构成。借助这种隔热加热器215，使第一流路113的热量不传递给第二流路114，从而可以保持第二流路114的温度与设备的温度(例如，室温)近似。

在一些示例中，隔热加热器215的位置配置于与第一流路113和第二流路114不对应的位置(参照图9a)，或者隔热加热器215的位置可以配置于与第一流路113和第二流路114对应的位置(参照图9b)。

图10是示出本公开的示例性低温静电卡盘300B的剖面图。

在图10所示示例中，本公开的另一示例性低温静电卡盘300B可以还包括隔热腔115和隔热加热器215。在一些示例中，隔热腔115和隔热加热器215可以平行地配置于第一流路113与第二流路114之间。在一些示例中，隔热腔115可以位于上部，隔热加热器215可以位于下部。也可以相反。

图11a至图11c是示出本公开的示例性低温静电卡盘400D、400E、400F的剖面图。

在一些示例中，如图11a所示的静电卡盘400D，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；及第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第一流路113之间并与第一隔热腔4151连接。

在一些示例中，如图11b所示的静电卡盘400E，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；及第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第二流路114之间并与第一隔热腔4151连接。

在一些示例中，如图11c所示的静电卡盘400F，隔热腔415可以包括：第一隔热腔4151，所述第一隔热腔4151配置于第一流路113与第二流路114之间；第二隔热腔4152，所述第二隔热腔4152配置于各第一流路113之间并与第一隔热腔4151连接；及第三隔热腔4153，所述第三隔热腔4153配置于各第二流路114之间并与第一隔热腔4151连接。

图12是示出本公开的示例性低温静电卡盘500B的剖面图。

如图12所示，本公开的另一示例性低温静电卡盘500B，特别是底座构件110可以包括配置于第一流路113与第二流路114之间的隔热腔415，在隔热腔415中配置导热率小于大致10的隔热材料510。

在一些示例中，隔热材料510可以包括涂布于隔热腔415的YSZ(氧化钇稳定氧化锆)或涂布的Al₂TiO₅、或者结合于隔热腔415的YSZ板或Al₂TiO₅板。

在一些示例中，隔热材料510可以位于在第一流路113与第二流路114之间长长地延伸的第一隔热腔4151中，进一步地，可以还包括从第一隔热腔4151延伸至各第一流路113之间的第二隔热腔4152和从第一隔热腔4151延伸至各第二流路114之间的第三隔热腔4153。

以上描述的内容只不过是用于实施本公开的示例性低温静电卡盘的一个实施例，本实用新型不限于上述实施例，如以下权利要求书请求的内容所示，在不超出本实用新型要旨的情况下，只要是相应实用新型所属领域的普通技术人员便会理解，本实用新型的技术精神延伸至可实施多样变更的范围。

Claims

1.一种低温静电卡盘，包括：

底座构件；及

支撑构件，所述支撑构件由在所述底座构件上涂布的第一介电层、在所述第一介电层上配置的电极层、及在所述第一介电层和所述电极层上涂布的第二介电层构成；

所述底座构件包括第一流路和第二流路，所述第一流路配置于上部区域并供第一温度的第一流体流动，所述第二流路配置于下部区域并供第二温度的第二流体流动，所述第二温度高于所述第一温度。

2.根据权利要求1所述的低温静电卡盘，其中，

所述第一温度为-200℃至0℃，所述第二温度为0℃至80℃。

3.根据权利要求1所述的低温静电卡盘，其中，

所述底座构件还包括隔热腔，所述隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

4.根据权利要求3所述的低温静电卡盘，其中，

所述隔热腔包括第一隔热腔和第二隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间，所述第二隔热腔配置于各第一流路之间并与所述第一隔热腔连接。

5.根据权利要求3所述的低温静电卡盘，其中，

所述隔热腔包括第一隔热腔和第二隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间，所述第二隔热腔配置于各第二流路之间并与所述第一隔热腔连接。

6.根据权利要求3所述的低温静电卡盘，其中，

所述隔热腔包括：第一隔热腔，所述第一隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间；第二隔热腔，所述第二隔热腔配置于各第一流路之间并与所述第一隔热腔连接；及第三隔热腔，所述第三隔热腔配置于各第二流路之间并与所述第一隔热腔连接。

7.根据权利要求3所述的低温静电卡盘，其中，

所述隔热腔在内部填充有隔热材料。

8.根据权利要求3所述的低温静电卡盘，其中，

在所述隔热腔的上表面或下表面涂布有氧化钇稳定氧化锆，或结合有氧化钇稳定氧化锆板，或涂布有Al₂TiO₅，或结合有Al₂TiO₅板。

9.根据权利要求1所述的低温静电卡盘，其中，

所述底座构件还包括隔热加热器，所述隔热加热器配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

10.根据权利要求1所述的低温静电卡盘，其中，

所述底座构件还包括：

隔热腔，所述隔热腔配置于所述第一流路与所述第二流路之间；及

隔热加热器，所述隔热加热器配置于所述第一流路与所述第二流路之间。

11.根据权利要求1所述的低温静电卡盘，其中，

所述低温静电卡盘还包括介于所述底座构件与所述支撑构件之间的粘合层。

12.根据权利要求11所述的低温静电卡盘，其中，

所述粘合层包含硅树脂聚合物类或金属类。

13.根据权利要求11所述的低温静电卡盘，其中，

所述粘合层包括具有0.3W/mK～3W/mK导热率的单液型硅树脂、双液型硅树脂、单液型环氧树脂、双液型环氧树脂或聚氨酯中的至少一种。

14.根据权利要求11所述的低温静电卡盘，其中，

所述粘合层包含陶瓷填料或金属填料中的至少一种。

15.根据权利要求11所述的低温静电卡盘，其中，

所述粘合层包括所述底座构件与所述支撑构件之间的金属化钎焊层、活性金属钎焊层、扩散接合层、摩擦压接层或激光焊接层。