[發明專利]一種高溫靜電卡盤及其制作方法

有效

• 申請號: 201810275868.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN110323149B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王迪平;孫雪平;彭立波;張賽
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/683
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;徐好

一種高溫靜電卡盤，包括基座，基座上方依次設有上過渡層、吸附電極層和上絕緣層，基座下方依次設有下過渡層、加熱電極層和下絕緣層，吸附電極層包括雙吸附電極，吸附晶片時雙電極分別通以幅度相同、極性相反且相位相差180°的直流脈沖電壓，釋放晶片時雙電極的正負極性互換，加熱電極層包括至少兩個加熱區，各加熱區的圓心重合并均勻布置且加熱功率獨立控制。卡盤的制作方法，包括步驟：采用磁控鍍膜在基座的上、下表面分別沉積上過渡層和下過渡層；在下過渡層背面沉積加熱電極層；在加熱電極層背面沉積下絕緣層；在上過渡層正面沉積吸附電極層；在吸附電極層正面沉積上絕緣層。本發明具有晶片溫度均勻性好、吸附緊固，生產效率高等優點。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種高溫靜電卡盤及其制作方法。

背景技術

隨著我國工業強基工程的實施，高端裝備國產化替代需求越發強烈，集成電路制造又迎來產業春天，特別是第三代寬禁帶半導體的飛速發展，對用于半導體器件制造特別是SiC器件制造的高溫靜電卡盤的需求急劇上升。

在半導體器件制造工藝中，為固定和支撐晶片、避免工藝處理過程中晶片出現移動或者錯位，需要將晶片進行固定，同時工藝過程中還需對晶片進行加熱使其升溫，尤其是SiC晶片，加熱溫度高達500℃以上。傳統的機械卡盤和紅外石英管加熱存在諸多缺陷：例如由于壓力、碰撞等原因容易造成晶片破損，影響晶片可被有效加工的面積，晶片表面容易出現腐蝕物顆粒的沉積，影響晶片和卡盤之間的熱傳導，晶片溫度均勻性較差等，同時生產效率也偏低，不能滿足大生產需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種晶片溫度均勻性好、吸附緊固，生產效率高的高溫靜電卡盤。

本發明進一步提供一種該高溫靜電卡盤的制作方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高溫靜電卡盤，包括基座，所述基座上方依次設有上過渡層、吸附電極層和上絕緣層，所述基座下方依次設有下過渡層、加熱電極層和下絕緣層，所述吸附電極層包括雙吸附電極，吸附晶片時雙電極分別通以幅度相同、極性相反且相位相差180°的直流脈沖電壓，釋放晶片時雙電極的正負極性互換，所述加熱電極層包括至少兩個加熱區，各加熱區的圓心重合并均勻布置，各加熱區的加熱功率獨立控制。通過在雙吸附電極上施加幅度相同、極性相反且相位相差180°的直流脈沖電壓使得在吸附電極上和晶片對應的位置產生極性相反的電荷，感應出的電荷與雙吸附電極上的電荷產生靜電引力，從而實現對晶片的吸附。當需要釋放晶片時，通過交換雙吸附電極的正負極性，以此來加速消除晶片上的靜電電荷以及靜電電荷帶來的殘余引力，達到快速釋放晶片的目的，避免晶片受到殘余引力而遭到破壞，提高了生產效率；加熱電極層采用兩個以上的同心圓等間距均勻布置，各區域獨立控制加熱功率，通過調整各區域的加熱功率，提高晶片溫度的均勻性、一致性；上過渡層、下過渡層的設置可以用來增加層與層之間的附著力，提高高溫靜電卡盤長期使用后的可靠性；上絕緣層主要用作吸附電極層和晶片之間的電介質，便于靜電場的形成；下絕緣層主要用作加熱電極層和卡盤固定件之間的絕緣，以及吸附電極、加熱電極的接線柱安裝。

作為上述技術方案的進一步改進：所述加熱電極層相鄰兩圈的繞制方向相反。由于相鄰兩圈的繞制方向相反，通電后對應的電流方向相反，可使升溫過程中感應的磁場最小，有效降低高溫對靜電吸附的影響。

作為上述技術方案的進一步改進：所述加熱電極層包括三個加熱區，內側的加熱區面積占總面積的35-45％，中間的加熱區面積占總面積的33-40％，外側的加熱區面積占總面積的20-26％。采用三個加熱區具有最佳的效果，由于熱效應和熱損耗的不同，各區所占的面積需要有所區別，內圈的面積最大，中圈次之，外圈最小，優選內圈占40％左右、中圈37％左右、外圈23％左右，可進一步提高晶片溫度的均勻性、一致性。