一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法，包括金属基体上板、金属基体下板、位于金属基体上板上表面的绝缘层一以及绝缘层二；所述绝缘层一与绝缘层二中间水平交错均匀排列有电极层一与电极层二，所述电极层一与电极层二均由若干电极线组成，且所述电极线宽度为0.5～1毫米，所述电极线之间的间距为0.2～1毫米，所述电极层一与电极层二分别与两个位于金属基体上板内的给电棒相连接，吸附晶圆时，对两个给电棒分别通以极性相反的电压，使电极层一与电极层二表面形成极性相反的静电。本发明专利技术较低的电压下能在静电卡盘表面产生足够的吸附力，减少静电卡盘使用时发生放电的概率，加快更换晶圆或玻璃基板时静电消散的速度，提高设备利用率。提高设备利用率。提高设备利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法


[0001]本专利技术涉及泛半导体制造设备
，尤其涉及一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法。

技术介绍

[0002]静电卡盘又称静电吸盘，用于泛半导体行业(芯片、面板、光电行业)的加工设备中，比如干刻设备、化学气相沉积设备以及离子注入设备等，是上述这些设备的核心功能部件。它的主要功能是在芯片或面板加工过程中用来固定晶圆或玻璃基板。
[0003]静电卡盘吸附晶圆或玻璃基板的原理：静电卡盘表面设置上下两层绝缘及夹于两者之间的电极层。使用时，在电极层加电压，使静电卡盘和晶圆或玻璃基板之间产生极性相反的静电，从而形成库仑力以固定晶圆或玻璃基板。
[0004]目前使用的静电卡盘按电极层的结构分为单极型和双极型。其中双极型卡盘因为静电释放速度快，在更换晶圆/玻璃基板时等待时间较短，可以提高设备的利用率，因此在晶圆/玻璃基板更换频率高的工序应用广泛。双极型静电卡盘的结构如图1所示，其自下而上包括：金属基体、绝缘层一、电极层、绝缘层二。除此之外，还会有诸如给电部、lift
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pin孔、氦气孔、氦气槽等辅助结构。其中电极层包含两套互相交错但绝缘的电极线(如图2以及图3所示)。使用时，电极层的这两套电极线会分别接上正负电压，从而在晶圆/玻璃基板上形成极性相反的电荷，以产生静电吸附力。
[0005]双极静电卡盘的吸附力由电极层的总面积决定，总面积越大，则在胶小的电压下即能产生足够的静电吸附力。因此，在制作双极静电卡盘时，需尽量减少相邻电极线之间的宽度已增加电极层的总面积，从而在使用卡盘时用较小的电压便可以提供足够的吸附力。当施加于卡盘上的电压较小时，可有效降低放电发生的几率，减少产品不良率。
[0006]在更换晶圆/玻璃基板时，双极型卡盘释放静电的等效电路如图3所示，其中图1中虚线区域等效于图4中的一个RC电路单元。释放静电时，每个RC电路单元的剩余电压u随时间的变化如以下公式所示。
[0007][0008]其中U为加在静电卡盘电极层正负极的电势差，t为时间。电容C与每条电极线的的面积成正比，面积越小，则电容C也越小，静电释放也越快。因此，为了加快双极型静电卡盘的静电释放速度，从而减少更换晶圆/玻璃基板时等待时间，提高设备利用率，需要将电极层中每一条电极线的宽度做的越小越好。
[0009]根据上面的分析，理想情况下双极型静电卡盘的电极层需要将电极线的宽度和电极线的间隔同时做到越小越好，但目前双极静电卡盘中电极线的宽度和间距通常在1mm以上。由于电极线的宽度较大，更换芯片/晶圆时需要等待静电卡盘释放静电的时间相对较长。同时由于电极线之间的间隔较大，电极层的面积占整个静电卡盘吸附面面积往往不到1/2，因此需要相对较大的电压以形成足够的吸附力。
[0010]目前线宽和间距是受到了现有工艺的限制。目前做电极层的工艺通常是在静电卡盘表面用双面胶贴上一片遮蔽治具，遮蔽治具上按电极层的排布式样用激光做了镂空，然后用等离子熔射的方式在遮蔽治具的镂空处喷涂金属材料以形成电极层。但用这种方法时，很难将遮蔽治具的镂空和间隔同时做到1mm以下，且即使做到了1mm以下，也很难将双面胶贴在遮蔽治具上而不遮挡镂空部分，而且当双面胶宽度太细时，熔射过程中无法提供足够的粘贴力，遮蔽治具容易因为受热变形而脱离电极表面。
[0011]因此，需要提供一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0012]为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘及其制作方法，较低的电压下能在静电卡盘表面产生足够的吸附力，减少静电卡盘使用时发生放电的概率，加快更换晶圆或玻璃基板时静电消散的速度，提高设备利用率。
[0013]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，包括金属基体上板、金属基体下板、位于金属基体上板上表面的绝缘层一以及绝缘层二；所述绝缘层一与绝缘层二中间水平交错均匀排列有电极层一与电极层二，所述电极层一与电极层二均由若干电极线组成，且所述电极线宽度为0.5～1毫米，所述电极线之间的间距为0.2～1毫米，所述电极层一与电极层二分别与两个位于金属基体上板内的给电棒相连接，吸附晶圆或玻璃基板时，对两个给电棒分别通以极性相反的电压，使电极层一与电极层二表面形成极性相反的静电，所述绝缘层二上设置有贯穿至金属基体上板的冷却气体通孔以及提升销通孔。
[0014]优选地，所述金属基体上板与金属基体下板均为铝合金或不锈钢材质，且所述金属基体上板与金属基体下板通过真空钎焊相结合，所述金属基体上板与金属基体下板中间水平开设有一与冷却气体通孔相连接的冷却气体通道。
[0015]优选地，所述绝缘层一以及绝缘层二沿金属基体上板的高度方向依次设置，所述绝缘层一与绝缘层二均为陶瓷材质，且厚度为200～500微米。
[0016]优选地，所述电极线的材质为高纯钨或钼，所述电极层一与电极层二的厚度为30～100微米。
[0017]优选地，所述金属基体上板内部通过真空胶水粘接有用于防止冷却气体通孔中的金属基体受等离子体侵蚀的绝缘衬套一、用于防止提升销通孔中的金属基体受等离子体侵蚀的绝缘衬套二以及用于防止给电棒与金属基体导通的绝缘衬套三，所述给电棒位于贯穿金属基体上板与金属基体下板的给电部通孔内，所述绝缘衬套一、绝缘衬套二以及绝缘衬套三的材质均为烧结氧化铝。
[0018]一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘的制作方法，包括以下步骤：
[0019]S1:利用车床和加工中心分别加工金属基体上板以及金属基体下板，包括位于所述金属基体上板上的提升销通孔、冷却气体通孔、给电部通孔以及冷却气体通道，并将加工后的金属基体上板以及金属基体下板通过真空钎焊焊接；
[0020]S2：将焊接后的金属基体上板与金属基体下板进行清洗，在冷却气体通孔以及提升销通孔处安装烧结氧化铝绝缘衬套一以及绝缘衬套二，同时在两个给电部通孔内安装电
极棒和对应的绝缘衬套三，使用真空胶水进行粘接，安装结束后置于烘箱中进行干燥，使胶水硬化；
[0021]S3：将干燥完的金属基体上板与金属基体下板进行喷砂处理，使其表面粗糙度达2.0～3.0微米，其中喷砂的材料为80目白刚玉，喷砂压力为0.4～0.6kgf；
[0022]S4：采用等离子喷涂在金属基体上板上表面形成绝缘层一，使用的材料为纯度99.99％、直径10～100微米的氧化铝、氧化钇、氟化钇、氟氧化钇、YAG、氮化铝等陶瓷粉末，喷涂厚度为200～500um；
[0023]S5：完成绝缘层一喷涂后，在给电棒位置打磨以露出给电棒，从而保证在下一步喷涂电极层时，给点棒与电极层导通；
[0024]S6:准备电极层喷涂遮蔽治具，遮蔽治具的设计如下：
[0025]6‑
1.治具设置有两套，分别用在电极层一与电极层二上；
[0026]6‑
2.每套遮蔽治具分成若干片，两套所述遮蔽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，其特征在于：包括金属基体上板、金属基体下板、位于金属基体上板上表面的绝缘层一以及绝缘层二；所述绝缘层一与绝缘层二中间水平交错均匀排列有电极层一与电极层二，所述电极层一与电极层二均由若干电极线组成，且所述电极线宽度为0.5～1毫米，所述电极线之间的间距为0.2～1毫米，所述电极层一与电极层二分别与两个位于金属基体上板内的给电棒相连接，吸附晶圆或玻璃基板时，对两个给电棒分别通以极性相反的电压，使电极层一与电极层二表面形成极性相反的静电，所述绝缘层二上设置有贯穿至金属基体上板的冷却气体通孔以及提升销通孔。2.根据权利要求1所述的一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，其特征在于：所述金属基体上板与金属基体下板均为铝合金或不锈钢材质，且所述金属基体上板与金属基体下板通过真空钎焊相结合，所述金属基体上板与金属基体下板中间水平开设有一与冷却气体通孔相连接的冷却气体通道。3.根据权利要求1所述的一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，其特征在于：所述绝缘层一以及绝缘层二沿金属基体上板的高度方向依次设置，所述绝缘层一与绝缘层二均为陶瓷材质，且厚度为200～500微米。4.根据权利要求1所述的一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，其特征在于：所述电极线的材质为高纯钨或钼，所述电极层一与电极层二的厚度为30～100微米。5.根据权利要求1所述的一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘，其特征在于：所述金属基体上板内部通过真空胶水粘接有用于防止冷却气体通孔中的金属基体受等离子体侵蚀的绝缘衬套一、用于防止提升销通孔中的金属基体受等离子体侵蚀的绝缘衬套二以及用于防止给电棒与金属基体导通的绝缘衬套三，所述给电棒位于贯穿金属基体上板与金属基体下板的给电部通孔内，所述绝缘衬套一、绝缘衬套二以及绝缘衬套三的材质均为烧结氧化铝。6.权利要求1
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5中任一所述一种泛半导体制造设备用双极静电卡盘的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S1:利用车床和加工中心分别加工金属基体上板以及金属基体下板，包括位于所述金属基体上板上的提升销通孔、冷却气体通孔、给电部通孔以及冷却气体通道，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立祥，赵凯，
申请(专利权)人：苏州众芯联电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：