[發明專利]靜電卡盤裝置及晶片或托盤的固定方法

有效

• 申請號: 201410421884.8
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN105374727B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 李玉站
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01J37/20
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李芙蓉

本發明涉及一種靜電卡盤裝置及晶片或托盤的固定方法，所述靜電卡盤裝置包括絕緣本體、卡盤本體、供電電源、多個第一靜電吸附電極與多個第二靜電吸附電極，絕緣本體設置在卡盤本體上；所述第一靜電吸附電極與所述第二靜電吸附電極埋設在所述絕緣本體的內部；所述供電電源直流電壓輸出端與所述第一靜電吸附電極、所述第二靜電吸附電極電連接；所述第一靜電吸附電極與所述第二靜電吸附電極上加載的直流電壓的極性相反，所述第一靜電吸附電極與所述第二靜電吸附電極交替相鄰并彼此電絕緣，本發明的靜電卡盤裝置能有效固定晶片，特別是高絕緣電介質晶片；晶片或托盤的固定方法保證了各種類型的晶片或托盤可靠固定，不會發生“跳片”現象。

技術領域

本發明涉及半導體設備制造領域，特別是涉及一種用于等離子體刻蝕設備的靜電卡盤裝置及晶片或托盤的固定方法。

背景技術

現有技術中，在半導體晶片加工行業，等離子體刻蝕設備利用等離子體實現對晶片的刻蝕，晶片或者裝載晶片的托盤放置在設備的真空腔室內的卡盤上。等離子體處理晶片的過程中，為避免過高的溫度對處理過程帶來不利的影響，需要對晶片溫度進行有效的管理。通常是在卡盤內的冷卻液通道中不斷循環冷卻液，同時通過卡盤的氣體通道輸入熱媒氣體如氦氣，對晶片背面進行氣吹，穩定地控制晶片溫度在合適的范圍。

為將晶片或者托盤固定，同時避免氦氣泄露，一般使用機械夾具、按壓單元或粘著板將晶片或者托盤固定在卡盤上，但這種辦法通常也會帶來諸如處理過程麻煩，晶片可加工有效面積減小，冷卻效果惡化等弊端，解決此類問題一種普遍的辦法是利用靜電卡盤(ElectroStatic Chuck，ESC)將晶片或者托盤吸附固定。

請參閱圖1所示，其為真空平行板電容器示意圖，靜電卡盤是一種利用靜電力固定晶片或者托盤的卡盤。真空中，電容內部兩塊彼此絕緣的帶有相反電荷的直流電極板，根據庫侖定律，兩極板間靜電引力計算公式為：

其中，F-靜電引力，k-絕緣層介電常數，ε₀-真空介電常數，

A-直流電極層面積，V-直流電極間電壓差，d-直流電極間距離。

請參閱圖2所示，其為雙電極的靜電卡盤固定普通晶片的示意圖，靜電卡盤包括卡盤本體301、絕緣本體302、第一靜電吸附電極306與第二靜電吸附電極307。晶片320放置在絕緣本體302的上表面，第一靜電吸附電極306與第二靜電吸附電極307埋設在絕緣本體302的內部，相鄰的兩個電極相互絕緣，絕緣本體302的底部設置卡盤本體301。

供電電源305的直流負電壓輸出端(或者正電壓輸出端)連接到第一靜電吸附電極306，供電電源305的直流正電壓輸出端(或者負電壓輸出端)連接到第二靜電吸附電極307，實現對第一靜電吸附電極306與第二靜電吸附電極307的供電。

絕緣本體302上設置覆蓋部件303，機械壓環304作用在覆蓋部件303上。

卡盤本體301中設置多條第一冷媒通道308，絕緣本體302中設置多條第二冷媒通道309。

當晶片320是半導體例如Si，或者導體材料例如金屬AL，或者晶片320與絕緣本體302的上表面接觸的部分(即晶片320的下表面)是半導體或者導體材料時，供電電源305向第一靜電吸附電極306與第二靜電吸附電極307通電，在兩電極空間區域，形成靜電場，同時晶片320的下表面區域，在電場作用下，分別感應出與第一靜電吸附電極306、第二靜電吸附電極307相反極性的感應電荷。

由于第一靜電吸附電極306、第二靜電吸附電極307，與晶片320之間相互絕緣，分別相當于圖1中電容的極板，兩極板間存在電壓差V，第一靜電吸附電極306、第二靜電吸附電極307與晶片320之間存在靜電力，靜電力將晶片320固定在絕緣本體302上。