静电卡盘和具有它的等离子体装置

摘要

本发明提出了一种静电卡盘，包括：卡盘本体，卡盘本体设有进气孔和安装孔；电极层，电极层设置在卡盘本体内；导电件，导电件固定在安装孔内；多个突起部，多个突起部设在卡盘本体的上表面上以在卡盘本体的上表面上限定出气体通道，气体通道与进气孔连通；凸台，凸台设在卡盘本体的上表面上；和导电层，导电层设在凸台的上表面上且与导电件电连接，其中导电层的上表面与多个突起部的上表面平齐。本发明实施例通过在设置在卡盘本体上表面上的凸台及导电层使得导电件能够与晶片充分接触，由于凸台及导电层提供了较大的接触面，因此就可以减小导电件的直径，从而确保静电卡盘对晶片产生足够的吸附力。

权利要求

1.一种静电卡盘，其特征在于，包括：

卡盘本体，所述卡盘本体设有沿卡盘本体的厚度方向贯通所述卡盘本体的进气孔和安装孔；

电极层，所述电极层设置在所述卡盘本体内；

导电件，所述导电件固定在所述安装孔内；

多个突起部，所述多个突起部设在所述卡盘本体的上表面上以在所述卡盘本体的上表面上限定出气体通道，所述气体通道与所述进气孔连通；

凸台，所述凸台设在所述卡盘本体的上表面上；和

导电层，所述导电层设在所述凸台的上表面上且与所述导电件电连接，其中所述导电层的上表面与所述多个突起部的上表面平齐。

2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述导电件的上端面和下端面分别与所述卡盘本体的上表面和下表面平齐。

3.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，多个所述突起部为离散分布在所述卡盘本体的上表面上的多个柱状体。

4.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述突起部为弧形体。

5.根据权利要求4所述的静电卡盘，其特征在于，所述多个弧形体排列成多个同心环的形式，所述同心环以所述卡盘本体的中心为圆心。

6.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述进气孔形成在所述卡盘本体的中心，且所述安装孔偏离所述卡盘本体的中心。

7.根据权利要求6所述的静电卡盘，其特征在于，所述导电件形成有从所述导电件的下端面朝向上端面延伸的盲孔。

8.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述安装孔形成在所述卡盘本体的中心，且所述进气孔形成在所述导电件内。

9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述凸台包括多个弧形台。

10.根据权利要求9所述的静电卡盘，其特征在于，所述多个弧形台在所述卡盘本体的上表面上间隔排列成一个具有缺口的圆环。

11.根据权利要求10所述的静电卡盘，其特征在于，所述导电层为通过物理气相沉积形成在所述弧形台的上表面上的金属层。

12.根据权利要求11所述的静电卡盘，其特征在于，所述多个弧形台上的导电层通过在所述缺口内和每个弧形台的端面上的连接金属层电连接。

13.根据权利要求12所述的静电卡盘，其特征在于，所述连接金属层通过在所述卡盘本体上表面上形成的一个径向条状连接金属层与所述导电件电连接。

14.一种等离子体装置，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任一项所述的静电卡盘。

15.根据权利要求14所述的等离子体装置，其特征在于，所述等离子体装置为等离子体刻蚀装置、物理气相沉积装置或等离子体增强化学气相沉积装置。

说明书

静电卡盘和具有它的等离子体装置

技术领域

[0001] 本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种静电卡盘和具有该静电卡盘的等离子体装置。

背景技术

[0002] 在集成电路制造工艺过程中，特别是等离子刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等工艺中，为了固定、支撑及传送晶片并实现温度控制，避免在工艺过程中出现移动或错位，经常使用卡盘来承载晶片。由于压力、碰撞等机械原因会对晶片造成的不可修复的损伤，因此静电卡盘已经逐步取代了传统的机械卡盘。

[0003] 典型的静电卡盘通常由绝缘层和铝基座两部分组成。绝缘层目前采用陶瓷材料加工制造，或以陶瓷喷涂的形式进行制造，直流电极层通过烧结或喷涂的方式埋藏在绝缘层
中。静电卡盘利用直流电极层与晶片之间产生的静电引力达到固定晶片的目的。图1为
现有技术中静电卡盘的示意图。为了改善对晶片吸附力的均匀性，在陶瓷材料的静电卡盘
1000’之中设有导电孔1100’，其中在导电孔1100’中设有用于电连接的盲孔。其中，导电孔1100’为金属材料，当晶片置于静电卡盘1000’之上时，使得导电孔1100’与晶片相接触，此时由于整个晶片的电位是相同的，因此可以测量到晶片电位。

[0004] 在等离子体装置中不但要求导电孔1100’与静电卡盘1000’二者的上表面平齐、而且要保证二者的上表面的平面度和表面光洁度，以保证放置其上晶片保持水平。现有技
术的缺点是，由于存在导电孔1100’与静电卡盘1000’的绝缘层为不同材料的客观原因，使得加工困难，成本高；另外，如果要保证导电孔1100’与晶片有可靠的接触，则必须要增大导电孔1100’的直径。然而由于导电孔1100’不能对静电卡盘1000’上的晶片产生吸附力，因此导电孔1100’直径的增大会显著降低静电卡盘1000’对晶片的吸附力。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

[0006] 为此，本发明的一个目的在于提出一种静电卡盘，该静电卡盘可以保证导电件与晶片具有充分的接触从而保证静电卡盘对晶片产生足够的吸附力，并且加工容易，成本降
低。

[0007] 本发明的另一目的在于提出一种具有上述静电卡盘的等离子体装置。

[0008] 为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提出了一种静电卡盘，包括：卡盘本体，所述卡盘本体设有沿卡盘本体的厚度方向贯通所述卡盘本体的进气孔和安装孔；电极
层，所述电极层设置在所述卡盘本体内；导电件，所述导电件固定在所述安装孔内；突起
部，所述突起部设在所述卡盘本体的上表面上以在所述卡盘本体的上表面上限定出气体通
道，所述气体通道与所述进气孔连通；凸台，所述凸台设在所述卡盘本体的上表面上；和导电层，所述导电层设在所述凸台的上表面上且与所述导电件电连接，其中所述导电层的上
表面与所述多个突起部的上表面平齐。

[0009] 根据本发明实施例的静电卡盘，通过在卡盘本体上表面上设置的凸台和导电层使得导电件能够与晶片充分接触，由于凸台和导电层提供了较大的接触面，因此就可以减小
导电件的直径，从而确保静电卡盘对晶片产生足够的吸附力。

[0010] 另外，通过本发明实施例的静电卡盘可以实现对晶片电位检测的高可靠性，且本发明实施例的静电卡盘结构简单，易于加工。并且，本发明实施例的静电卡盘上表面上的突起部和凸台还能够减小晶片与静电卡盘的面接触，从而降低由于两者摩擦产生颗粒的可能
性。

[0011] 本发明实施例突起部和凸台的设计还有助于保护静电卡盘的表面，在静电卡盘使用一段时间表面出现磨损之后，可将突起部及凸台磨掉之后重新生成。

[0012] 在本发明的实施例中通过突起部在卡盘本体的上表面上限定出多个气体通道，通过这些气体通道可以使得通过进气孔进入的气体能够均匀地分布在晶片与静电卡盘之间，
从而可以实现均匀的温度控制。

[0013] 根据本发明实施例的静电卡盘还可以具有如下附加技术特征：

[0014] 在本发明的一个实施例中，所述导电件的上端面和下端面分别与所述卡盘本体的上表面和下表面平齐。

[0015] 在本发明的一个实施例中，多个所述突起部为离散分布在所述卡盘本体的上表面上的多个柱状体。离散分布的多个柱状体形成气体通道，且柱状体形成工艺简单，易于制
造。

[0016] 在本发明的另一个实施例中，突起部也可为弧形体，由多个弧形体形成气体通道。且所述多个弧形体排列成多个同心环的形式，所述同心环以所述卡盘本体的中心为圆心。

[0017] 在本发明的一个实施例中，所述进气孔形成在所述卡盘本体的中心，且所述安装孔偏离所述卡盘本体的中心。

[0018] 在本发明的一个实施例中，所述导电件形成有从所述导电件的下端面朝向上端面延伸的盲孔，通过该盲孔可以容纳用于测量晶片电位的鼓形弹簧。

[0019] 在本发明的一个实施例中，所述安装孔形成在所述卡盘本体的中心，且所述进气孔形成在所述导电件内。本发明将进气孔和导电件均设置在安装孔之内，从而可以使得静
电卡盘的结构更加紧凑，并且进一步改善静电卡盘表面的光洁度。

[0020] 在本发明的一个实施例中，所述凸台包括多个弧形台，所述多个弧形台在所述卡盘本体的上表面上间隔排列成一个具有缺口的圆环，通过留下的缺口可以保证气体能够顺
利通过。

[0021] 在本发明的一个实施例中，所述导电层为通过物理气相沉积形成在所述弧形台的上表面上的金属层。

[0022] 在本发明的一个实施例中，所述多个弧形台上的导电层通过在所述缺口内和每个弧形台的端面上的连接金属层电连接。

[0023] 在本发明的一个实施例中，所述连接金属层通过在所述卡盘本体上表面上的一个径向条状连接金属层与所述导电件电连接。

[0024] 本发明第二方面的实施例提出一种等离子体装置，该等离子体装置包括根据本发明第一方面的实施例所述的静电卡盘。

[0025] 具体地，所述等离子体装置为等离子体刻蚀装置、物理气相沉积装置或等离子体增强化学气相沉积装置。

[0026] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0027] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0028] 图1为现有技术中静电卡盘的示意图；

[0029] 图2为根据本发明一个实施例的静电卡盘的剖视示意图；

[0030] 图3是图2所示静电卡盘的俯视示意图；

[0031] 图4为图2所示静电卡盘的柱状体的分布示意图；

[0032] 图5为根据本发明另一实施例的静电卡盘的剖视平面图；

[0033] 图6为根据本发明再一实施例的静电卡盘的剖视图。

具体实施方式

[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0035] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0036] 在本发明的描述中，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0037] 下面参考图2-6描述根据本发明实施例的静电卡盘。

[0038] 本发明实施例的静电卡盘包括卡盘本体2100、电极层2200、导电件2300、多个突起部、凸台和导电层2500。

[0039] 所述电极层2200设置在卡盘本体2100内。所述多个突起部和所述凸台设置在卡盘本体2100上表面上。导电层2500设置在所述凸台的上表面上。

[0040] 在卡盘本体2100中设有沿卡盘本体2100的厚度方向(图1中的上下方向)贯通卡盘本体2100的进气孔2600和安装孔2700。导电件2300固定在安装孔2700内，并穿透
卡盘本体2100以与卡盘本体2100上承载的晶片接触。所述多个突起部在卡盘本体2100的
上表面上限定出多个气体通道(即卡盘本体2100的上表面上没有形成突起部和凸台的区
域)，这些气体通道与进气孔2600连通，用于将通过进气孔2600进入的气体均匀地分布在
晶片与卡盘本体2100的上表面之间，从而可以实现均匀的温度控制。如上所述，凸台设在
卡盘本体2100的上表面上，导电层2500设在凸台的上表面上，从而使得导电层2500可与
晶片相接触。导电层2500与导电件2300之间相互电连接，从而实现导电件2300与晶片的
电连接。导电层2500的上表面与所述多个突起部的上表面平齐，即凸台与导电层2500的
高度之和与所述多个突起部的高度相同。

[0041] 根据本发明的实施例，多个突起部、及凸台和凸台之上的导电层2500共同构筑了支撑晶片的平面，减小了晶片与静电卡盘的面接触，从而降低由于两者摩擦产生颗粒的可
能性。

[0042] 另外，根据本发明实施例的静电卡盘通过凸台上的导电层2500与晶片相接触，从而增大导电件2300与晶片的接触面积以实现对晶片电位进行测量的目的。

[0043] 根据本发明实施例的静电卡盘，通过凸台上的导电层2500与晶片接触，不需要通过增大导电件2300的直径增加接触面积，因此不会对静电卡盘对晶片的吸附力产生不良
影响。而且，根据本发明实施例的静电卡盘加工方便，成本低。

[0044] 下面参考图2和3描述根据本发明一个实施例的静电卡盘。如图2和3所示，在本发明的此实施例中，安装孔2700形成在卡盘本体2100的中心，导电件2300安装在安装
孔2700内，且进气孔2600形成在导电件2300内。根据本发明的此实施例，通过将进气孔
2600形成在导电件2300内，从而可以使得静电卡盘的结构更加紧凑，并且进一步改善静电
卡盘表面的光洁度。

[0045] 导电件2300与安装孔2700的内表面用钎焊工艺进行连接从而保证连接强度和气密性。如图2所示，在本发明的一个优选实施例中，导电件2300的上端面和下端面分别与
卡盘本体2100的上表面和下表面平齐。

[0046] 如图4所述，在本发明的一些实施例中，所述多个突起部为离散分布在卡盘本体2100的上表面上的多个柱状体2800。这些离散分布的多个柱状体2800形成了气体通道。
在本发明的一个实施例中，可通过机械加工或者沉积(例如通过PVD工艺进行沉积)、喷砂
等方法在卡盘本体2100的上表面上形成多个具有一定高度的柱状体2800，并且这些具有
一定高度的柱状体2800相互之间形成气体通道，从而方便气体流动，便于温度控制。

[0047] 如图3所示，在本发明的一些实施例中，凸台包括多个弧形台2400，多个弧形台2400可以以导电件2300的中心为圆心，在卡盘本体2100的上表面上间隔排列成一个具有
缺口的圆环，通过留下的缺口可以保证气体能够顺利流动。在本发明的一个实施例中，在卡盘本体2100的上表面设置了四个弧形台2400，这四个弧形台2400构成一个具有缺口的圆
环，然而，本发明并不限于此，弧形台2400的数量可以为任何合适的数量，也可以构成多个圆环。

[0048] 在多个弧形台2400的上表面上淀积金属层以形成导电层2500，例如，可通过物理气相沉积形成，当然也可用其他淀积方式形成，如化学气相沉积、溅射等。多个弧形台2400上的导电层2500通过形成在缺口内和每个弧形台2400的端面上的连接金属层3100电连
接。连接金属层3100可以通过在卡盘本体2100上表面上形成的一个径向条状连接金属层
3200与导电件2300电连接。

[0049] 在本发明的优选实施例中，导电层2500、连接金属层3100和径向条状连接金属层3200可以通过一次物理气相沉积工艺形成，当然也可分为多次淀积工艺形成。在本发明的
一些具体实施例中，导电层2500、连接金属层3100和径向条状连接金属层3200的厚度约为
5-10μm。需要理解的是，由于导电层2500的厚度非常薄，因此上述柱状体2800和弧形台
2400可以等高，由此在本发明的优选实施例中，可通过相同的工艺将上述柱状体2800和弧
形台2400一次加工形成，从而降低成本。

[0050] 根据本发明的实施例，当晶片放在静电卡盘上时，晶片与多个弧形台2400上的导电层2500相互接触，且由于导电层2500通过连接金属层3100和径向条状连接金属层3200
与导电件2300相连，因此实现了晶片与导电件2300的相连，从而对晶片的有效电位检测，
并且也没有减少对晶片的有效吸附性。

[0051] 如图5所示，根据本发明另一个实施例，所述突起部为弧形体3300，多个弧形体3300排列成多个同心环的形式，这些同心环以卡盘本体2100的中心为圆心，并且多个弧形
体3300限定出多个气体通道。

[0052] 如图6所示，在本发明的再一实施例中，进气孔2600与安装孔2700分开，例如，进气孔2600设置在卡盘本体2100的中心，而安装孔2700偏离卡盘本体的中心。可选地，也可将安装孔2700设置在卡盘本体2100的中心，而将进气孔2600设置在卡盘本体2100的
其他位置。根据本发明的此实施例，在导电件2300中形成有从导电件2300的下端面朝向
上端面延伸的盲孔3400，盲孔3400可以容纳用于测量晶片电位的鼓形弹簧。

[0053] 在图6所示的实施例中，多个突起部可以为间隔排列成环形的多个弧形体3300，凸台可以为间隔排列成环形的弧形台2400，各个弧形体3300之间以及各个弧形台2400之
间具有缺口，从而能够保证气体顺利通过，便于温度控制。

[0054] 下面简单描述根据本发明实施例的等离子体装置。根据本发明实施例的等离子体装置具有参考上面实施例描述的静电卡盘，具体地，所述等离子体装置可以等离子体刻蚀
装置、物理气相沉积装置或等离子体增强化学气相沉积装置。需要理解的是，根据本发明实施例的等离子体装置的其他构件和操作对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，这里
不再详细描述。

[0055] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0056] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。