專利名稱：具有雙接觸面的靜電吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種靜電吸盤，特別涉及一種具有雙接觸面的靜電吸盤。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造過程中，為了在作為基板的半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行淀積、蝕刻等工藝處理，一般通過靜電吸盤(Electrostatic chuck，簡(jiǎn)稱ESC)產(chǎn)生靜電力吸持來固定和支撐晶片。靜電吸盤包含基座和設(shè)置在基座頂部的介電層，晶片放置在介電層上。該介電層一般是高導(dǎo)熱的陶瓷層，在介電層中埋設(shè)電極并施加直流電源，使在介電層表面產(chǎn)生極化電荷，并進(jìn)一步在晶片表面的對(duì)應(yīng)位置產(chǎn)生極性相反的極化電荷。因而通過在晶片和介電層之間產(chǎn)生的庫侖力或約翰遜·拉別克(Johnsen-Rahbek)力，使晶片被牢牢地吸附在靜電吸盤上。然而現(xiàn)有靜電吸盤的介電層通常設(shè)有連續(xù)平整的上表面與晶片接觸，晶片雖然能夠因此獲得良好的傳熱效率和均勻的溫度控制，但是釋放晶片(De-chucking)時(shí)，往往會(huì)在斷開介電層上的直流電源后，因?yàn)闅堄囔o電荷的引力作用，使晶片難以從靜電吸盤上取下。針對(duì)上述難以釋放晶片的缺點(diǎn)，現(xiàn)有還有一種靜電吸盤，其介電層的整個(gè)上表面是凹凸不平的，因而減少了介電層與晶片的接觸面積，能夠有效幫助晶片釋放。但是相對(duì)較少的接觸面積，使該種結(jié)構(gòu)的靜電吸盤具有較低的傳熱效率，且晶片上與介電層的接觸點(diǎn)和非接觸點(diǎn)之間的溫度不均衡?？梢娨袁F(xiàn)有技術(shù)制成的靜電吸盤是難以滿足對(duì)晶片散熱和晶片釋放要求的兼顧。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有雙接觸面的靜電吸盤，使晶片通過靜電引力吸持在靜電吸盤上，通過設(shè)置不同類型的接觸面對(duì)晶片的各個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行溫度控制，能夠在幫助晶片散熱的同時(shí)，加快晶片釋放的速度。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種具有雙接觸面的靜電吸盤，用于產(chǎn)生靜電引力來吸持及固定晶片，包含基座和設(shè)置在基座頂部的介電層；所述介電層上放置有晶片，所述介電層包含若干分區(qū)；其中若干所述分區(qū)通過設(shè)置的平面與所述晶片接觸；另外若干所述分區(qū)分別設(shè)置有凹凸不平的表面與所述晶片接觸，使介電層上所述若干分區(qū)與所述晶片之間的空隙不同。所述若干分區(qū)的凹凸不平的表面上包含多個(gè)均勻分布的凸起部或多個(gè)均勻分布的凹坑?？拷鼋殡妼又行奈恢玫娜舾煞謪^(qū)上平面的粗糙度，大于靠近其邊緣位置的若干分區(qū)上平面的粗糙度。所述介電層的若干分區(qū)包含同圓心設(shè)置的內(nèi)側(cè)分區(qū)和外側(cè)分區(qū)；[0013]所述內(nèi)側(cè)分區(qū)設(shè)置在所述介電層中間，與所述晶片的中心位置接觸；所述外側(cè)分區(qū)環(huán)繞所述內(nèi)側(cè)分區(qū)設(shè)置，與所述晶片的邊緣位置接觸。所述介電層內(nèi)側(cè)分區(qū)與晶片接觸的表面上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的凸起部。所述介電層的內(nèi)側(cè)分區(qū)與晶片接觸的表面上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的凹坑。所述介電層的外側(cè)分區(qū)通過平面與晶片接觸。所述介電層若干分區(qū)上的凸起部的高度為0. 3 0. 8 μ m。所述介電層若干分區(qū)上的凹坑的深度為0. 3 0. 8 μ m。所述介電層是導(dǎo)熱的陶瓷層。所述介電層中設(shè)置有若干電極；所述若干電極與直流電源連接，在所述介電層與所述晶片之間形成靜電引力來吸持及固定晶片。所述基座中對(duì)應(yīng)所述介電層的若干分區(qū)，分別設(shè)置有若干冷卻管道；所述冷卻管道包含氦氣通道，其將氦氣通至所述晶片與所述介電層之間空隙。本實(shí)用新型提供的具有雙接觸面的靜電吸盤，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型由于在介電層上設(shè)置有若干不同表面的分區(qū)來接觸并吸持晶片，能夠分別控制晶片不同區(qū)域的散熱和釋放。本實(shí)用新型由于在介電層的一些分區(qū)設(shè)置具有多個(gè)凸起部或凹坑的表面，并通過該些凹凸不平的分區(qū)表面減少了與晶片接觸的面積，有效減少了殘余靜電荷的積聚，能夠使晶片更快地從靜電吸盤上釋放。本實(shí)用新型由于在介電層的一些分區(qū)設(shè)置平面的接觸表面，通過該熱傳導(dǎo)系數(shù)較大的分區(qū)表面與晶片接觸，能夠幫助晶片快速地進(jìn)行降溫。還可以使上述平面具有不同的粗糙度，以進(jìn)一步調(diào)整晶片與介電層之間的空隙。本實(shí)用新型由于將平面和凹凸不平的分區(qū)表面整合在同一個(gè)靜電吸盤的介電層上，能夠在與平面分區(qū)接觸的晶片區(qū)域獲得較低的溫度，而在與凹凸表面的分區(qū)接觸的晶片區(qū)域獲得較高的溫度，因此能夠?qū)煌瑓^(qū)域的溫度分別進(jìn)行控制。因此本實(shí)用新型既能在平面分區(qū)獲得較好的散熱效果，又能在凹凸的分區(qū)上獲得較高的晶片溫度和良好的晶片釋放效果，在同一個(gè)靜電吸盤上做到對(duì)晶片散熱和晶片釋放要求的兼顧。

圖1是本實(shí)用新型具有雙接觸面的靜電吸盤在實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2是本實(shí)用新型具有雙接觸面的靜電吸盤在圖1中A-A’向的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3是本實(shí)用新型具有雙接觸面的靜電吸盤在實(shí)施例2中的結(jié)構(gòu)俯視圖；圖4是本實(shí)用新型具有雙接觸面的靜電吸盤在圖3中B-B’向的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5是本實(shí)用新型具有雙接觸面的靜電吸盤在實(shí)施例3中的結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1請(qǐng)配合參見圖1和圖2所示，本實(shí)施例中涉及的具有雙接觸面的靜電吸盤，如圖2所示，具體包含基座10和設(shè)置在基座10頂部的介電層20。晶片30放置在介電層20上，在介電層20與晶片30之間產(chǎn)生靜電引力，使基座10通過介電層20吸持來固定和支撐晶片 30。基座10是具有階梯的圓盤狀，其頂部的介電層20用導(dǎo)熱的陶瓷材料制成，具有比晶片30略小的面積。在介電層20中還埋設(shè)有電極21。通過在介電層20的電極21上施加直流電源DC，使在介電層20和晶片30之間形成約翰遜·拉別克力(Johnsen-Rahbek) 對(duì)晶片30進(jìn)行吸持固定。與晶片30接觸的介電層20上表面包含若干分區(qū)，根據(jù)對(duì)晶片30不同區(qū)域的釋放及散熱的不同要求，在介電層20的一些分區(qū)設(shè)置平面與晶片30接觸，而該些分區(qū)上平面的粗糙度不同在靠近介電層20中心位置的若干分區(qū)上設(shè)置粗糙度Ra>l. Oym的接觸平面， 而在靠近其邊緣位置的若干分區(qū)上設(shè)置粗糙度Ra<l. 0 μ m的接觸平面，使介電層20與晶片中心位置之間的空隙更大，因而不易積聚靜電荷，方便釋放。由此，在介電層20與晶片接觸的上表面中通過平面接觸的分區(qū)面積減少，能夠有效避免在蝕刻工藝中產(chǎn)生的微粒等雜質(zhì)腐蝕或沉積在該介電層20上的問題發(fā)生，因而在介電層20的另一些分區(qū)還設(shè)置有凹凸不平的表面與晶片30接觸，以進(jìn)一步控制靜電吸盤對(duì)晶片30的吸持或釋放。下文中將對(duì)不同粗糙度的上述分區(qū)進(jìn)行詳細(xì)介紹?；?0中還設(shè)置有若干冷卻管道11，其與設(shè)置于基座中的氦氣通道(未示出)相連，所述的氦氣通道用于將加壓的氦氣通入晶片30與靜電吸盤之間的空隙40，繼而氦氣從晶片30背面將熱量傳遞到靜電吸盤，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶片30的降溫。優(yōu)選地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)制程要求，可以對(duì)應(yīng)介電層20中的若干分區(qū)分別設(shè)置該氦氣通道，通過分別調(diào)節(jié)其中氦氣的流速，控制若干分區(qū)的溫度，從而進(jìn)一步控制晶片30上不同區(qū)域的溫度。如在本實(shí)施例中該介電層20的若干分區(qū)是同圓心設(shè)置的內(nèi)側(cè)分區(qū)22和外側(cè)分區(qū) 23 (如圖1所示)，其中內(nèi)側(cè)分區(qū)22設(shè)置在介電層20中間區(qū)域，與晶片30的中心位置相接觸；外側(cè)分區(qū)23環(huán)繞內(nèi)側(cè)分區(qū)22設(shè)置，與晶片30的邊緣位置相接觸。在上述內(nèi)側(cè)分區(qū)22的上表面設(shè)置多個(gè)均勻分布的凸起部221與晶片30中心接觸，該凸起部221的高度特別地為0. 5 μ m，使晶片30與靜電吸盤之間的空隙40高度也為 0.5ym (圖2)。相比于現(xiàn)有介電層20完全通過平面與晶片30接觸，本實(shí)施例中通過多個(gè)凸起部221接觸將內(nèi)側(cè)分區(qū)22與晶片30的接觸面積減少至小于1%，有效減少了殘余靜電荷在介電層20及晶片30中心位置的積聚，因而能夠幫助晶片30更快地釋放。與該內(nèi)側(cè)分區(qū)22接觸的晶片30中心位置的散熱，主要通過上述向晶片30背面通入氦氣的冷卻方式實(shí)現(xiàn)，晶片30中心的溫度由通入的氦氣氣壓等控制。通至晶片30中心背面的氦氣密度均勻一致，能夠使晶片30中心位置的溫度保持均衡。由于晶片30的邊緣位置易于釋放，因而在上述外側(cè)分區(qū)23仍然設(shè)置有平面來接觸晶片30，使該外側(cè)分區(qū)23具有更大的熱傳導(dǎo)系數(shù)。因而晶片30邊緣位置的散熱，主要通過與外側(cè)分區(qū)23接觸的熱傳遞實(shí)現(xiàn)，能夠幫助晶片30更快地進(jìn)行降溫?？梢?，通過介電層20上平面或凹凸不平表面的接觸，對(duì)于晶片30散熱具有不同的表現(xiàn)。因而可以通過在介電層20的一些分區(qū)上設(shè)置凹凸不平的接觸表面，利用該些分區(qū)接觸面的熱傳導(dǎo)系數(shù)小的特點(diǎn)，使與該些分區(qū)對(duì)應(yīng)接觸的晶片30位置具有較高的溫度；在另一些分區(qū)設(shè)置平面的接觸表面，利用該些分區(qū)接觸面散熱效率高，在對(duì)應(yīng)接觸的晶片30上獲得較低的溫度，能夠以此實(shí)現(xiàn)對(duì)晶片30上不同區(qū)域溫度的分別控制。實(shí)施例2請(qǐng)配合參見圖3和圖4所示，本實(shí)施例中涉及的具有雙接觸面的靜電吸盤，與實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)相類似，如圖4所示，包含用于支撐晶片30并向其背面通入氦氣的基座10，基座10頂部陶瓷制的介電層20。該介電層20中埋設(shè)電極21，并施加直流電源DC以形成靜電引力，來吸持介電層20上的晶片30。在介電層20與晶片30接觸的上表面設(shè)置若干分區(qū)，其中一些分區(qū)設(shè)置凹凸不平的接觸面，另一些分區(qū)分別設(shè)置粗糙度不同的接觸平面，以獲得對(duì)晶片30不同區(qū)域散熱及釋放的分別控制。本實(shí)施例中介電層20上同圓心設(shè)置的內(nèi)側(cè)分區(qū)22和外側(cè)分區(qū)23中，外側(cè)分區(qū)23 仍然設(shè)置平面來接觸，使晶片30邊緣位置能夠更快散熱。與實(shí)施例1中不同點(diǎn)在于，本實(shí)施例中介電層20內(nèi)側(cè)分區(qū)22的上表面通過沖壓或其他方式形成有多個(gè)如蜂窩狀的均勻分布的凹坑222 (如圖3所示)，該凹坑222的深度優(yōu)選為0. 5 μ m，即所述晶片30與靜電吸盤之間的空隙40高度也為0. 5 μ m(圖4)。內(nèi)側(cè)分區(qū)22通過該具有多個(gè)凹坑222的上表面與晶片30的中心位置接觸，減少了接觸面積，因而有效減少了殘余靜電荷在介電層20及晶片30中心位置的積聚，方便晶片30的快速釋放。實(shí)施例3本實(shí)施例中涉及的具有雙接觸面的靜電吸盤，與實(shí)施例1、2中的結(jié)構(gòu)相類似，包含用于支撐晶片30并向其背面通入氦氣的基座10，基座10頂部陶瓷制的介電層20。在介電層20中埋設(shè)電極21，并施加直流電源DC以形成靜電引力，來吸持介電層20上的晶片30。與上述實(shí)施例不同點(diǎn)在于，如圖5所示，本實(shí)施例中介電層20上若干分區(qū)，是同圓心設(shè)置的四個(gè)分區(qū)，由圓心向外分別設(shè)為第一到第四分區(qū)。該第一到第四分區(qū)可分別設(shè)置平面的或凹凸不平的表面與晶片30接觸，以獲得對(duì)晶片30不同區(qū)域散熱及釋放的分別控制。例如第二、第四分區(qū)可選擇設(shè)置具有相同或不同粗糙度的平面，例如使第二分區(qū)的平面粗糙度Ra>l. 0 μ m,大于第四分區(qū)的平面粗糙度Ra<l. 0 μ m。而將第一和第三分區(qū)設(shè)置為凹凸表面，如使第一分區(qū)表面含凹坑222、第三分區(qū)表面含凸起部221 ；或者使第一、第三分區(qū)表面同時(shí)含凸起部221或同時(shí)含凹坑222。又或者如圖5所示，在圓心處的第一分區(qū)設(shè)置包含凸起部221的上表面，而在第三分區(qū)設(shè)置包含凹坑222的上表面。因而與凹凸的第一、第三分區(qū)接觸的晶片30區(qū)域更易釋放晶片30，同時(shí)在含凸起部221的第一分區(qū)和含凹坑222的第三分區(qū)還具有相互不同、但均高于第二、第四分區(qū)的晶片30溫度。以此類推，還可以設(shè)置第一、第三分區(qū)為平面，第二、第四分區(qū)為凹凸表面，以獲得與上述相反的晶片30溫度及晶片30釋放效果。綜合實(shí)施例1、2、3所述，本實(shí)用新型提供的具有雙接觸面的靜電吸盤，將平面和凹凸不平的分區(qū)表面整合在同一個(gè)靜電吸盤的介電層上，因而既能在平面分區(qū)獲得較好的散熱效果，又能在凹凸的分區(qū)上獲得較高的晶片溫度和良好的晶片釋放效果，在同一個(gè)靜電吸盤上做到對(duì)晶片散熱和晶片釋放要求的兼顧。因此可通過在介電層表面設(shè)置任意形狀和數(shù)量的分區(qū)，并分別選擇平面的、含凸起部或含凹坑的接觸表面中任意兩種(或間隔使用上述三種)的表面與晶片接觸，還可以使上述平面具有不同的粗糙度，以進(jìn)一步調(diào)整晶片與介電層之間的空隙，從而在與不同介電層分區(qū)對(duì)應(yīng)的晶片區(qū)域上，實(shí)現(xiàn)晶片溫度和晶片釋放的分別控制。需要理解的是，所有將介電層表面設(shè)置成平面的、含凸起部或含凹坑間隔結(jié)構(gòu)的方式都不應(yīng)脫離本實(shí)用新型的精神，而應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。此外，只要在介電層表面形成了平面的、含凸起部或含凹坑的間隔結(jié)構(gòu)，不論凸起或凹坑的形狀、密度、形成方式如何，都應(yīng)不脫離本實(shí)用新型的精神，而應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。至于其形狀、密度、形成方式可以對(duì)應(yīng)于不同的工藝/制程進(jìn)行設(shè)置，由于在現(xiàn)有技術(shù)中已有成熟的技術(shù)支持，為簡(jiǎn)明起見，不再贅述。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種具有雙接觸面的靜電吸盤，用于產(chǎn)生靜電引力來吸持及固定晶片(30)，包含基座(10)和設(shè)置在基座(10)頂部的介電層(20)；所述介電層(20)上放置有晶片(30)，其特征在于，所述介電層(20 )包含若干分區(qū)；其中若干所述分區(qū)通過設(shè)置的平面與所述晶片(30)接觸；另外若干所述分區(qū)分別設(shè)置有凹凸不平的表面與所述晶片(30)接觸，使介電層(20)上所述若干分區(qū)與所述晶片 (30)之間的空隙不同。
2.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述若干分區(qū)的凹凸不平的表面上包含多個(gè)均勻分布的凸起部(221)或多個(gè)均勻分布的凹坑(222)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，靠近所述介電層(20) 中心位置的若干分區(qū)上平面的粗糙度，大于靠近其邊緣位置的若干分區(qū)上平面的粗糙度。
4.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20)的若干分區(qū)包含同圓心設(shè)置的內(nèi)側(cè)分區(qū)(22)和外側(cè)分區(qū)(23)；所述內(nèi)側(cè)分區(qū)(22)設(shè)置在所述介電層(20)中間，與所述晶片(30)的中心位置接觸；所述外側(cè)分區(qū)(23)環(huán)繞所述內(nèi)側(cè)分區(qū)(22)設(shè)置，與所述晶片(30)的邊緣位置接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20)內(nèi)側(cè)分區(qū)(22)與晶片(30)接觸的表面上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的凸起部(221)。
6.如權(quán)利要求4所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20)的內(nèi)側(cè)分區(qū)(22)與晶片(30)接觸的表面上設(shè)置有多個(gè)均勻分布的凹坑(222)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20) 的外側(cè)分區(qū)(23)通過平面與晶片(30)接觸。
8.如權(quán)利要求2或5所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20) 若干分區(qū)上的凸起部(221)的高度的取值范圍為0. 3 0. 8 μ m。
9.如權(quán)利要求2或6所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20) 若干分區(qū)上的凹坑(222)的深度的取值范圍為為0. 3 0. 8 μ m。
10.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20)是導(dǎo)熱的陶瓷層。
11.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述介電層(20)中設(shè)置有若干電極(21)；所述若干電極(21)與直流電源連接，在所述介電層(20 )與所述晶片 (30)之間形成靜電引力來吸持及固定晶片(30)。
12.如權(quán)利要求1所述的具有雙接觸面的靜電吸盤，其特征在于，所述基座(10)中對(duì)應(yīng)所述介電層(20)的若干分區(qū)，分別設(shè)置有若干冷卻管道(11);所述冷卻管道(11)包含氦氣通道，其將氦氣通至所述晶片(30 )與所述介電層(20 )之間空隙40。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有雙接觸面的靜電吸盤，用于產(chǎn)生靜電引力來吸持及固定晶片，包含基座和設(shè)置在基座頂部的介電層；介電層上放置有晶片，其特征在于，介電層包含若干分區(qū)，分別通過粗糙度不同的平面或是凹凸不平的表面與晶片接觸，因而能夠分別控制晶片不同區(qū)域的溫度，在與平面分區(qū)接觸的晶片區(qū)域能夠加速散熱，獲得較低的溫度，而在與凹凸表面的分區(qū)接觸的晶片區(qū)域獲得較高的溫度，因此能夠?qū)煌瑓^(qū)域的分別進(jìn)行控制。本實(shí)用新型由于通過凹凸不平的分區(qū)表面減少了與晶片接觸的面積，有效減少了殘余靜電荷的積聚，能夠使晶片更快地從靜電吸盤上釋放。
文檔編號(hào)H01L21/683GK201966192SQ20102063634
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者倪圖強(qiáng), 吳狄, 荒見淳一 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司