專利名稱：具有間隔物的靜電吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸盤表面上形成有多個(gè)間隔物的靜電吸盤，所述靜電吸盤通過使間隔物形成為角錐或圓錐等末端尖的形狀，使吸附到靜電吸盤上的被吸附物與吸盤表面(Chuck surface)的接觸面積最小化。本發(fā)明通過機(jī)械加工來形成所述靜電吸盤的間隔物，使得具備間隔物的靜電吸盤具有高的耐磨性和強(qiáng)度，并且其耐久性得到改善。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體元件制造工藝中使用的等離子體處理裝置、電子曝光裝置、離子注入裝置等裝置或液晶面板的制造中使用的離子涂覆裝置等裝置，需要在不損傷半導(dǎo)體晶片或玻璃基板等處理對象的前提下，堅(jiān)固地支撐這些處理對象。特別是，近年來需要嚴(yán)格控制在半導(dǎo)體晶片或玻璃基板等處理對象上可能產(chǎn)生的污染，而為了嚴(yán)格控制此類污染，正從早先的機(jī)械方式，即，通過夾持(clamping)來支撐半導(dǎo)體晶片等處理對象的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)槔渺o電(electrostatic)吸附力的靜電吸盤方式。另一方面，通常靜電吸盤具有在作為基板的金屬基板上堆疊下部絕緣層、電極層和表面絕緣電介質(zhì)層的堆疊結(jié)構(gòu)，而上部形成的表面絕緣電介質(zhì)層形成支撐并吸附半導(dǎo)體晶片或玻璃基板的吸附面。金屬基板上形成有貫通上下面的貫通孔，而這些貫通孔中的一部分內(nèi)部具有供電端子。這些供電端子從外部電源向電極層提供高電位，由此使分布在表面絕緣電介質(zhì)層表面的電荷和吸附面上設(shè)置的處理對象上的極化的帶電電荷之間，產(chǎn)生庫侖力或約翰遜-拉貝克力(Johnson-Rahbek force)、由于靜電產(chǎn)生的梯度力(gradient force)等，從而吸附并支撐半導(dǎo)體晶片等處理對象。但是，例如在等離子體裝置中對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行蝕刻處理，半導(dǎo)體晶片基板的溫度會上升至200°C 400°C，因此需要將這些基板的溫度冷卻到適當(dāng)溫度。一般，此類基板冷卻用的冷卻劑使用He氣，而靜電吸盤中形成有能夠供給氦等冷卻用氣體的貫通孔。當(dāng)氦等冷卻用氣體不均勻地供給到由靜電吸盤吸附并支撐的被吸附物表面上時(shí)，被吸附物表面的溫度將不均勻，由此存在使蝕刻的均勻性變差的問題。為了提高蝕刻的均勻性，需要均勻地向被吸附物表面供給冷卻用氣體，為此需要使阻礙靜電吸盤的吸附面和被吸附物表面之間的冷卻用氣體供給的因素最小化。另一方面，靜電吸盤的基板采用防蝕鋁(alumite)材料來進(jìn)行涂覆，因此存在絕緣性變差的問題。特別是在制造靜電吸盤的過程中經(jīng)常會對堆疊體的表面進(jìn)行氣噴(blast)處理，而此過程中在用于供給氦氣等冷卻用氣體的貫通孔附近或形成于凸緣 (flange)上的固定裝置用的貫通孔附近，易發(fā)生涂覆膜受損的現(xiàn)象。像這樣發(fā)生涂覆膜受損的現(xiàn)象時(shí)，用于供給冷卻用氣體的貫通孔附近或形成于凸緣上的貫通孔附近位置的絕緣性變差，從而引發(fā)電弧(arc)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有靜電吸盤的問題，通過將形成在吸盤表面上的間隔物形成為角錐或圓錐等末端尖的形狀，以使冷卻用氣體均勻地供給到被吸附物表面上， 進(jìn)一步通過機(jī)械加工來形成此類間隔物，從而提高間隔物的耐久性。本發(fā)明的目的還在于提供一種靜電吸盤，由于其在絕緣性容易變差的位置上設(shè)置了由絕緣性物質(zhì)形成的絕緣套管(sleeve)或襯管(bush)而具有出色的絕緣性。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明的靜電吸盤包括基板；第一絕緣層，其形成在所述基板上；內(nèi)部電極層，其以設(shè)定的圖案形成在所述第一絕緣層上；第二絕緣層，其形成在所述第一絕緣層和所述內(nèi)部電極層上；其中，所述第二絕緣層具有提部(dam portion)，其沿所述第二絕緣層表面的邊緣形成；多個(gè)間隔物，其位于由所述提部包圍的空間內(nèi)，從所述第二絕緣層的表面突出形成且具有角錐或圓錐形狀。這里，提部優(yōu)選地形成為高度大于間隔物的高度，并且提部和間隔物通過機(jī)械加工來切削而成。基板和第一絕緣層之間還可以形成底部涂層，并且還可以包括插入到用于貫通所述基板上下面的多個(gè)氣體供給用貫通孔內(nèi)部的絕緣套管。這里，絕緣套管最好包括氣體出口部，其通過基板上表面的貫通孔來露出，其一端與所述第一絕緣層接觸，且由陶瓷材料形成；主體部，其內(nèi)徑大于所述氣體出口部的內(nèi)徑，且由樹脂形成。另一方面，本發(fā)明的靜電吸盤的制造方法，包括準(zhǔn)備形成有氣體供給用貫通孔的基板；在所述基板的上表面形成底部涂層；在所述底部涂層上通過熱噴涂陶瓷粉末形成第一絕緣層；在所述第一絕緣層上通過熱噴涂導(dǎo)電材料形成內(nèi)部電極層；在形成有所述內(nèi)部電極層的所述第一絕緣層上通過熱噴涂陶瓷粉末形成第二絕緣層；和沿所述第二絕緣層的邊緣通過機(jī)械加工來形成提部，并且在由所述提部包圍的空間內(nèi)，通過機(jī)械加工形成從所述第二絕緣層的表面突出并具有角錐或圓錐形狀的多個(gè)間隔物。(三)有益效果本發(fā)明的靜電吸盤通過使間隔物的形狀形成為末端尖的形狀，使被吸附物基板與間隔物的接觸部分最小化，使得冷卻劑，即He氣體能夠均勻地供給到整個(gè)被吸附物表面； 并且由于通過機(jī)械加工來形成間隔物，從而具有可提高間隔物的耐久性的效果。并且，本發(fā)明的靜電吸盤通過在冷卻劑，即He氣體的供給貫通孔和在裝置固定用凸緣上形成的貫通孔中分別使用絕緣部件，從而具有強(qiáng)化靜電吸盤整體的絕緣性的效果。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靜電吸盤的一部分的側(cè)截面圖；圖2為放大顯示圖1中的A部分的局部放大圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靜電吸盤的另一部分的側(cè)截面圖；圖4為顯示圖3中顯示的構(gòu)成元件中的絕緣套管的截面的截面圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靜電吸盤的另一部分的側(cè)截面圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖，以具體實(shí)施例為基礎(chǔ)，對本發(fā)明的具有間隔物的靜電吸盤進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。本發(fā)明并不由下面記載的實(shí)施例的說明內(nèi)容所限定，并且顯而易見，在不超出本發(fā)明的技術(shù)要旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行多樣的變形。另一方面，實(shí)施例的說明中，對于在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中公知的，并與本發(fā)明的技術(shù)要旨沒有直接關(guān)聯(lián)的技術(shù)內(nèi)容將會省略其說明。并且，附圖中，部分構(gòu)成元件可能被擴(kuò)大、省略或簡略地顯示。這是為了通過省略與本發(fā)明的要旨無關(guān)的不必要的說明，來清楚地說明本發(fā)明的要旨。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靜電吸盤的一部分的側(cè)截面圖，圖2為放大顯示圖1 中的A部分的局部放大圖。如圖1和2所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靜電吸盤100具有基板110、底部涂層120、 作為下部絕緣層的第一絕緣層130、以設(shè)定的圖案圖案化的內(nèi)部電極層150和作為上部絕緣層的第二絕緣層140依次堆疊而成的堆疊體結(jié)構(gòu)。如下面所述，基板110形成有多個(gè)貫通孔(未圖示)，而這些貫通孔中的一部分內(nèi)部容納有向內(nèi)部電極提供來自外部電源的高電位的供電端子(未圖示)，并且另一部分提供用于冷卻被吸附物，即半導(dǎo)體晶片等基板的冷卻用氣體的通道?；?10由通常的金屬材料形成，并且外邊緣形成有用于固定裝置的凸緣部170。凸緣部170通常形成為具有臺階形狀，以與形成有吸附并支撐被吸附基板200的吸盤表面111的部分相區(qū)分?；?10的上部表面形成有底部涂層120。通過使用主成分為Ni/Al的物質(zhì)來對基板Iio的上部表面進(jìn)行涂覆而形成底部涂層120，底部涂層120并不是必須的，可根據(jù)需要形成或不形成底部涂層120。另一方面，在形成底部涂層120之前優(yōu)選地對基板110的表面進(jìn)行氣噴處理。并且，在形成底部涂層120之前優(yōu)選地對要設(shè)置到基板110的貫通孔上的部件進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。圖3和4中顯示的絕緣套管160也同樣有必要在形成底部涂層120 之前插入設(shè)置在基板110的貫通孔內(nèi)。另一方面，底部涂層120優(yōu)選地形成為具有30 100 μ m的厚度。不僅在形成有吸附并支撐被吸附基板200的吸盤表面111的位置，而且在形成有凸緣部170的位置上也同樣形成底部涂層120。底部涂層120的上部表面通過熱噴涂形成有第一絕緣層130。第一絕緣層130通過熱噴涂Al2O3粉末等陶瓷粉末來形成。通過熱噴涂首先在形成有吸附并支撐被吸附基板 200的吸盤表面111的位置上形成第一絕緣層130。吸盤表面111以外的側(cè)面部和凸緣部 170的熱噴涂工藝通常在后述的第二絕緣層140形成在第一絕緣層130和內(nèi)部電極層150 上部上之后進(jìn)行。第一絕緣層130的上部表面上形成有內(nèi)部電極層150。內(nèi)部電極層150由銅、鎢、 鋁、鎳、鉻、銀、白金、錫、鉬、鎂、鈀、鉭等導(dǎo)電性物質(zhì)形成，并且將其圖案化為具有需求形狀的圖案。通過利用掩模進(jìn)行圖案化之后，在其上熱噴涂導(dǎo)電性物質(zhì)來形成內(nèi)部電極層150。 內(nèi)部電極層150通常形成為側(cè)截面方向?qū)挾染哂?0 60 μ m的值。內(nèi)部電極層150的上部以及未形成有內(nèi)部電極層150的第一絕緣層130的上部形成有第二絕緣層140。通過熱噴涂與第一絕緣層130相同材料的陶瓷粉末來形成第二絕緣層140。與第一絕緣層130—樣，第二絕緣層140也優(yōu)選地形成在形成有吸盤表面111的位置上。在形成吸盤表面111的位置上通過熱噴涂Al2O3粉末形成第二絕緣層140之后，在余下的靜電吸盤的側(cè)面部和凸緣部170上利用同樣的Al2O3粉末來形成絕緣層。像這樣，在第二絕緣層140、側(cè)面部和凸緣部170上都形成絕緣層之后，在該通過熱噴涂陶瓷粉末所形成的全部熱噴涂面上涂覆硅并進(jìn)行浸滲。另一方面，第一和第二絕緣層優(yōu)選地形成為其加起來的全部絕緣層的厚度為400 500 μ m。在陶瓷粉末的熱噴涂和硅的涂覆、浸滲結(jié)束之后，在第二絕緣層140上各自形成提部141和間隔物142。提部141沿第二絕緣層140的表面，即吸盤表面111的外部輪廓邊緣形成。提部141的寬度能夠穩(wěn)定地支撐被吸附基板200就足夠，并不限定于特定的值。 提部141通過加工中心(machining center)的機(jī)械加工來形成為具有20 170 μ m的高度。間隔物142形成為末端為尖的角錐或圓錐形狀，并且在第二絕緣層140上部表面上沒有形成提部141的位置上形成。間隔物142也與提部141 一樣通過加工中心的機(jī)械加工來形成。間隔物142形成為高度低于提部141。由靜電吸盤100來吸附并被支撐的被吸附基板200在外部邊緣部分與提部141接觸的狀態(tài)下被支撐。但是，通常被吸附基板200具有薄板的形狀，其被提部141支撐時(shí)基板200的中央部分由于其重力將稍微向下下垂。由此，間隔物142的尖端部和基板200的下部表面之間可發(fā)生接觸。本發(fā)明的靜電吸盤100的間隔物142由于為具有尖端部的角錐或圓錐形狀， 因此與被吸附基板200表面的接觸面積將最大限度地變小。如前所述，被吸附基板200的下部表面和間隔物接觸部分的面積大的話，冷卻用氣體氦將不均勻地供給到整個(gè)被吸附基板200的下部表面上，因此蝕刻的均勻性也會變差。因此，有必要將間隔物與被吸附基板 200表面接觸部位的面積抑制到盡可能小的程度，而本發(fā)明的靜電吸盤100的情況下，間隔物142與被吸附基板200的接觸為針接觸，因此形成本發(fā)明的間隔物142時(shí)，所謂針吸盤 (pin chuck)化將成為可能。通過具有尖端部的間隔物142的針吸盤化作用，本發(fā)明的靜電吸盤100可在被吸附基板200表面上均勻地供給冷卻用氣體，并且由此可以穩(wěn)定地維持被吸附基板200的溫度。另一方面，間隔物142的高度優(yōu)選地形成為比提部141的高度低約 10 20 μ m,并且其為角錐形狀時(shí)，構(gòu)成其底面的多角形的一個(gè)邊的長度優(yōu)選地約為0. 2 0. 4mm ；其為圓錐形狀時(shí)，構(gòu)成其底面的圓的直徑優(yōu)選地為0. 2 0. 4mm。本發(fā)明的靜電吸盤100的提部141和間隔物142利用加工中心的機(jī)械進(jìn)行加工而形成。首先，利用加工中心來決定要加工的提部141和間隔物142的形狀，在第二絕緣層 140表面上對要形成提部141的部分以外的部分進(jìn)行氣噴處理。氣噴處理結(jié)束后，利用加工中心進(jìn)行機(jī)械加工來形成提部141和間隔物142。與本發(fā)明不同，也存在利用掩模進(jìn)行圖案化以形成設(shè)定形狀之后熱噴涂陶瓷粉末，來形成提部或間隔物的方式，然而通過這樣的方式不容易形成本發(fā)明的末端尖的形狀的金字塔形間隔物。而且，通過熱噴涂形成間隔物時(shí)， 存在使用過程中間隔物容易從第二絕緣層表面脫落或磨損的問題。與此相反，通過機(jī)械加工形成的本發(fā)明的間隔物142，由于利用了加工中心，因此容易成型為角錐或圓錐形狀，并且還能提高耐久性和強(qiáng)度。由此，間隔物的壽命也跟著變長。圖3和4為顯示用于供給冷卻用氣體的貫通孔中所插入的絕緣套管160的側(cè)截面的示意圖。如圖3和4所示，本發(fā)明的靜電吸盤100具有在用于供給冷卻用氣體的貫通孔中插入絕緣套管160的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在具有用于供給冷卻用氣體的貫通孔的部分表面上，底部涂層120的一部分涂覆膜可能會缺損。由此可能會產(chǎn)生電弧等破壞絕緣性的現(xiàn)象， 因此本發(fā)明的靜電吸盤100中，為了防止這種現(xiàn)象，在用于供給冷卻氣體的貫通孔中插入設(shè)置了可強(qiáng)化絕緣性能的絕緣套管160。另一方面，冷卻用氣體(通常使用He氣體)經(jīng)過形成在絕緣套管160內(nèi)部的空腔，通過形成在絕緣層上的孔161，最終供給到被吸附基板 200的下部表面?zhèn)取Ｏ襁@樣，絕緣套管160具有固定內(nèi)徑的中空形管狀形狀，而如圖3和4 所示，并不是絕緣套管160整體均具有相同的內(nèi)徑值，而是形成有設(shè)定的臺階部來使得內(nèi)徑變化。當(dāng)然。本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明的靜電吸盤100中使用的絕緣套管160的內(nèi)徑也可以在整體的絕緣套管中具有固定的值。圖3和4所示的絕緣套管160包括氣體出口部161，其具有與形成在絕緣層上的孔112連通的中空部；主體部162，其具有與所述氣體出口部161連通的中空部，并且其內(nèi)徑和外徑都大于氣體出口部161。優(yōu)選地，氣體出口部161由陶瓷材料形成，主體部162由樹脂形成。當(dāng)然，本發(fā)明的絕緣套管并不一定僅限于此，構(gòu)成氣體出口部和主體部的材料可相同。形成氣體出口部161的陶瓷材料可使用氧化鋁等，形成主體部的樹脂材料可使用Ti 聚合物、聚酰亞胺(Vespel)、NC尼龍等樹脂材料。像這樣，由于主體部162不是最終排出氣體的氣體出口部161，而通過使用低廉的樹脂材料來替換陶瓷材料，可減少整體的制造費(fèi)用。另一方面，氣體出口部161的內(nèi)徑優(yōu)選地形成為與絕緣層的孔112的內(nèi)徑相同或比孔112的內(nèi)徑稍大的程度；主體部162優(yōu)選地形成為，其與氣體出口部161連通的部分的內(nèi)徑與從基板110的下部表面向外露出的部分的內(nèi)徑不相同。為此，主體部162的中空部形成有臺階部。圖5為顯示本發(fā)明的靜電吸盤100的凸緣部170的局部側(cè)截面圖。如圖5所示， 凸緣部170上連接有用于固定靜電吸盤100的固定用部件190。像這樣連接有固定用部件 190的位置上，底部涂層或絕緣層可能被消除，因此絕緣性可能有問題。因此，本發(fā)明的靜電吸盤100中，在連接固定用部件190的位置上設(shè)有絕緣性強(qiáng)化部件180。絕緣性強(qiáng)化部件180包括設(shè)置在固定用部件190兩側(cè)面上的襯管181和設(shè)置在固定用部件190上部的罩182。與前面提出的絕緣套管的主體部162類似，這樣的絕緣性強(qiáng)化部件180優(yōu)選地由 Ti聚合物、聚酰亞胺、NC尼龍等樹脂材料形成，但并不限于此。以上描述的具體敘述內(nèi)容為對本發(fā)明的靜電吸盤的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的說明，這僅是為了幫助對本發(fā)明的技術(shù)要旨和主要結(jié)構(gòu)的理解而展示的一個(gè)特定的實(shí)例，并不用來限定本發(fā)明的范圍。除了該公開的實(shí)施例之外，也可基于本發(fā)明的技術(shù)思想實(shí)施其他多種變形例，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤，其包括基板；第一絕緣層，其形成在所述基板上；內(nèi)部電極層，其以設(shè)定的圖案形成在所述第一絕緣層上；第二絕緣層，其形成在所述第一絕緣層和所述內(nèi)部電極層上，其特征在于，所述第二絕緣層具有提部，其沿所述第二絕緣層表面的邊緣形成；多個(gè)間隔物，其位于由所述提部所包圍的空間中，從所述第二絕緣層的表面突出形成且具有角錐或圓錐形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，所述提部的高度大于所述間隔物的高度。
3.如權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，所述提部和間隔物通過機(jī)械加工切削而成。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，所述基板和所述第一絕緣層之間還形成有底部涂層。
5.如權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，所述靜電吸盤還包括插入到用于貫通所述基板上下面的多個(gè)氣體供給用貫通孔內(nèi)部的絕緣套管。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電吸盤，其特征在于，所述絕緣套管包括氣體出口部，其通過基板的上表面貫通孔來露出，其一端與所述第一絕緣層接觸，且由陶瓷材料形成；主體部，其內(nèi)徑大于所述氣體出口部的內(nèi)徑，且由樹脂形成。
7.一種靜電吸盤的制造方法，其特征在于，包括 準(zhǔn)備形成有氣體供給用貫通孔的基板； 在所述基板的上表面形成底部涂層；在所述底部涂層上通過熱噴涂陶瓷粉末形成第一絕緣層； 在所述第一絕緣層上通過熱噴涂導(dǎo)電材料形成內(nèi)部電極層；在形成有所述內(nèi)部電極層的所述第一絕緣層上通過熱噴涂陶瓷粉末形成第二絕緣層；和沿所述第二絕緣層的邊緣通過機(jī)械加工來形成提部，并且在由所述提部包圍的空間中，通過機(jī)械加工形成從所述第二絕緣層的表面突出并具有角錐或圓錐形狀的多個(gè)間隔物。
全文摘要
本發(fā)明涉及吸盤表面上形成有多個(gè)間隔物的靜電吸盤，沿吸盤表面邊緣形成有堤部，并將由堤部圍成的空間內(nèi)從吸盤表面突出的多個(gè)間隔物通過機(jī)械加工成形為角錐或圓錐形狀。本發(fā)明的靜電吸盤，通過使間隔物的末端形成為尖的形狀，來使被吸附物，即基板和間隔物之間的接觸部分最小化，以使冷卻劑，即He氣體均勻地供給到整個(gè)被吸附物表面，并且通過機(jī)械加工來形成間隔物，具有可提高間隔物耐久性的效果。
文檔編號H01L21/00GK102237292SQ20111010250
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者宮下欣也, 樸龍雄, 辰巳良昭 申請人:Pmt有限公司, 創(chuàng)意科技股份有限公司