CN100419989C - 静电卡盘 - Google Patents

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Abstract

一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，其特征在于，在绝缘层上设有圆形通路和位于圆形通路内并与之相连的气体通路网，所述气体通路网包括若干条对称布置的直径通路和若干个对称布置的等边三角形通路，且组成三角形通路的三个分通路与直径通路中相互平行的通路之间的距离相等，在圆形通路的中心设置有中心气孔。所述通路网与圆形通路的交接处设有外缘气孔。本发明的气体通路有效地增加了边缘部分的气体的流通，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，多气孔的结构使气体更快地扩散，提高了效率，又提高了温度的均匀性。

Description

静电卡盘
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺，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，接入射频(RF)偏压，作为冷井或供热源，来控制晶片的温度。一般绝缘层通常用陶瓷制造，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，在与晶片接触的绝缘层陶瓷面上，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的氦路结构为由若干个同心布置的圆形通路与均匀分布的若干条通径交叉形成的通路网，这种通路网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***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
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。
为此，本发明强调为加快边缘部分的气体流通，来增加边缘部分的气体通路，达到确保晶片的温度均匀性的目的。本发明技术方案如下：
一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，在绝缘层上设有圆形通路和位于圆形通路内并与之相连的气体通路网，所述气体通路网包括若干条对称布置的直径通路和若干个对称布置的等边三角形通路，且组成三角形通路的三个分通路与直径通路中相互平行的通路之间的距离相等，在圆形通路的中心设置有中心气孔。
为了均匀向绝缘层表面送出气体，所述通路网与圆形通路的交接处设有外缘气孔。这样，气体可以通过中间的中心气孔和边缘的外缘气孔同时流到绝缘层表面。
其中，所述直径通路为三条，所述等边三角形通路为两个。
其中，各个通路的截面呈凹槽形状，所述圆形通路的截面宽度大于通路网中的各个通路，大于通路网中各个通路的截面宽度的幅度优选1～2mm。
其中，通路网(2)中各个通路截面宽度优选为1～3mm。
通路的槽深原则上是越深越好，但太深会导致电压击穿的现象，气体通路的槽深优选约40～55um。
本发明提出的边缘部分的气体通路的宽度要宽于气体通路的宽度，有效地增加了边缘部分的气体的流通，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。
而让气体从中间的中心气孔和边缘的十二个外缘气孔同时流出，是为了防止气体只从中间气孔流出，从中间气孔扩散到周围需要一定的时间，不利于温度的均匀性。这样设计多个气孔，有利于气体在多方位同时流出，更快地扩散，提高了效率，又提高了温度的均匀性。
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、边缘分割点上的外缘气孔；2、由三个直径通路和两个等边三角形组成的中间部分通路；3、外圈的圆形通路；4、中心气孔。
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，在不脱离本实用新型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，气体通路由外圈的圆形通路3和通路网2连通构成，通路网由三条直径通路和两个等边三角型通路连通组成，在气体通路纹路中心设置中心气孔4。在三条直径通路和两个等边三角型通路与最外圈圆形通路3的12个交接处各设有一个外缘气孔1。中间部分通路2的线宽选2mm，最外圈的圆形通路3的线宽为3.5mm。气体通路的槽深为50um。
本发明提出的边缘部分的气体通路的宽度宽于气体通路的宽度，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 (3)

1. 一种静电卡盘，包括绝缘层和基座，在绝缘层上设有圆形通路(3)和位于圆形通路(3)内并与之相连的气体通路网(2)，所述气体通路网(2)包括三条对称布置的直径通路和两个对称布置的等边三角形通路，且组成三角形通路的三个分通路与直径通路中相互平行的通路之间的距离相等，在圆形通路(3)的中心设置有中心气孔(4)，其特征在于所述通路网(2)与圆形通路(3)的交接处设有外缘气孔(1)，所述各个通路的截面呈凹槽形状，所述圆形通路(3)的截面宽度大于通路网(2)中的各个通路的截面宽度1～2mm。
2. 如权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于所述通路网(2)中各个通路截面宽度为1～3mm。
3. 如权利要求1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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