專利名稱：被處理體的保持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備部件，尤其涉及一種晶片加工設(shè)備的被處理體的 保持裝置。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)制造工藝過程中，特別是刻蝕、物理氣相沉積(PVD)及化學(xué)氣相 沉積(CVD)過程中， 一般使用被處理體的保持裝置(Electro Static Chuck簡稱ESC)來 固定、支撐及傳送晶片(Wafer)，避免晶片在工藝過程中出現(xiàn)移動或錯位現(xiàn)象。被處理體 的保持裝置采用靜電引力的方式來固定晶片，與傳統(tǒng)的機械卡盤和真空吸盤比較具有很多 優(yōu)點。被處理體的保持裝置減少了在使用傳統(tǒng)卡盤的過程中，由于壓力、碰撞等機械原因 對晶片造成的不合修復(fù)的損傷；由于采用靜電吸引沒用機械固定，增大了晶片的有效加工 面積；減少了由于機械碰撞產(chǎn)生的顆粒污染；由于被處理體的保持裝置與晶片完全接觸更 加有力于進行熱傳導(dǎo)；并且克服了真空吸盤的致命缺陷，可以在高真空反應(yīng)腔室中使用。
在半導(dǎo)體工藝過程中，特別是刻蝕和PVD，對工藝均勻性的要求是非常嚴格的，無論 是溫度分布還是吸引力分布上，對其均勻性的要求都非常嚴格。
如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的被處理體的保持裝置包括鋁基座3，鋁基座3的上方是絕緣 層，直流電極層埋藏在絕緣層中，被處理體的保持裝置就是利用直流電極層與晶片之間產(chǎn) 生的靜電引力達到固定晶片的目的。鋁基座3用來支撐絕緣層，導(dǎo)入射頻電源(RF)，形成 RF偏壓。溫控設(shè)備(Chiller)管道通過與鋁基座連接，實現(xiàn)對被處理體的保持裝置的溫度 控制。
現(xiàn)有技術(shù)中，所述絕緣層由第一絕緣層4、直流電極層5、第二絕緣層6組成，目前的 加工采用等離子體噴涂的形式首先在鋁基座3上噴涂第二絕緣層6，在第二絕緣層6的表面 根據(jù)需要噴涂直流電極層5 (雙電極或單電極)，最后在直流電基層5的表面噴涂第一絕緣 層4。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點
噴涂技術(shù)存在局限性，涂層較難控制，涂層薄影響被處理體的保持裝置的使用壽命， 目前等離子體噴涂的涂層普遍較薄，在等離子反應(yīng)腔室中腐蝕嚴重，涂層厚容易與鋁基座 脫離，所以噴涂被處理體的保持裝置的壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用壽命長的被處理體的保持裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的被處理體的保持裝置，包括絕緣層、鋁基座，所述絕緣層包括多層陶瓷層， 并通過陶瓷燒結(jié)工藝燒結(jié)制成，所述的絕緣層與鋁基座之間通過粘結(jié)劑粘結(jié)。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的被處理體的保持裝置，由于絕 緣層包括多層陶瓷層，并通過陶瓷燒結(jié)工藝燒結(jié)制成，絕緣層與鋁基座之間通過粘結(jié)劑粘 結(jié)，絕緣層厚度易控制、又不易與鋁基座脫離，延長了被處理體的保持裝置的使用壽命。 主要應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備中。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中被處理體的保持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例一的組裝示意圖3為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例二中的絕緣層的的組裝示意圖4為本發(fā)明的被處理體的保持裝置中的雙電極結(jié)構(gòu)的直流電極層的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明的被處理體的保持裝置具體實施例三的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的被處理體的保持裝置，其較佳的具體實施例一如圖2所示，包括絕緣層l、鋁 基座3，所述的絕緣層1與鋁基座3之間通過粘結(jié)劑粘結(jié)。所述的粘結(jié)劑可以為硅粘結(jié)劑，具 體可以在所述的絕緣層1與鋁基座3之間設(shè)有一層硅粘結(jié)劑層2。
所述絕緣層l可以包括多層陶瓷絕緣層，并通過陶瓷燒結(jié)工藝燒結(jié)制成，鋁基座3采 用焊接技術(shù)進行加工，內(nèi)嵌水道與溫控設(shè)備連接實現(xiàn)對被處理體的保持裝置的溫度控制， 絕緣層1與鋁基座3之間通過硅粘接劑層2連接在一起，保證真空密封。
具體實施例二如圖3所示，所述的絕緣層1自上而下包括第一陶瓷層8、直流電極層9、 第二陶瓷層IO。自第二陶瓷層10以下還可以依次包括電加熱器層11、第三陶瓷層12。
直流電極層9通常使用鎢材料(或鉬材料)，按照預(yù)定的圖案在第二陶瓷層10上進行 絲網(wǎng)印刷。直流電極層9的圖案可根據(jù)需要進行設(shè)計，可以是單電極設(shè)計或雙電極設(shè)計。單 電極為了能產(chǎn)生靜電引力，必須對晶片施加電壓，在等離子體啟輝的情況下才能產(chǎn)生靜電引力；雙電極不需要在等離子體激發(fā)的條件下產(chǎn)生靜電引力。單電極的最大優(yōu)點是用低電 壓就可以產(chǎn)生大的靜電力，但是殘余電荷釋放困難，雙電極在靜電釋放這一方面占有很大 優(yōu)勢，因此雙電極被處理體的保持裝置應(yīng)用較廣。
如圖4所示，雙電極被處理體的保持裝置采用多環(huán)形結(jié)構(gòu)較合理，容易達到靜電引力 的均勻?qū)ΨQ性，包括外圈電極13和內(nèi)圈電極14。
電加熱器層11的制作方法同直流電極層9的加工方法相同。采用兩個電加熱器分布于 內(nèi)外兩圈，施加不同的功率實現(xiàn)對被處理體的保持裝置的內(nèi)外圈的分別溫度控制，也可以 包括3—4圈或多圈加熱環(huán)，對被處理體的保持裝置的不同位置進行加熱。
所述的直流電極層9的直流電接入端穿過第二陶瓷層10、電加熱器層ll及第三陶瓷層 12與其電源相連；電加熱器層11的直流電接入端穿過第三陶瓷層12與其電源相連接。二者 彼此互不影響，互不干涉。
所用相關(guān)結(jié)構(gòu)加工完成后，第一陶瓷層8、直流電極層9、第二陶瓷層IO、電加熱器層 11、第三陶瓷層12合并進行陶瓷燒結(jié)，最終完成多層陶瓷絕緣層的加工。
具體實施例三如圖5所示，所述的絕緣層1與鋁基座3之間設(shè)有電加熱器層11。這種結(jié) 構(gòu)形式主要是針對電加熱器層ll未燒結(jié)在絕緣層l中的情況，可以將電加熱器層ll粘結(jié)在絕 緣層1與鋁基座3之間，具體可以在所述的絕緣層1與鋁基座3之間設(shè)有兩層硅粘結(jié)劑層2，所 述電加熱器層11設(shè)在兩層硅粘結(jié)劑層2之間。
本發(fā)明所述的被處理體的保持裝置，采用多層陶瓷絕緣層燒結(jié)結(jié)構(gòu)，絕緣層厚度易控 制，絕緣層與鋁基座之間通過硅粘結(jié)劑粘結(jié)，不易與鋁基座脫離，大大提高了被處理體的 保持裝置的使用壽命。
增加電加熱器層可實現(xiàn)對被處理體的保持裝置內(nèi)外圈的精確溫度控制；采用雙電極形 式提高了被處理體的保持裝置的靜電引力均勻分布。
另外，現(xiàn)有技術(shù)中，需要通過向絕緣層與晶片之間的間隙通入氦氣，實現(xiàn)對晶片表面 的溫度控制，但由于噴涂技術(shù)的限制，絕緣層表面不能采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)(凹凸狀的結(jié)構(gòu)不 能使用)，不利于氦氣進入晶片與絕緣層之間的縫隙對晶片的熱傳導(dǎo)，致使晶片的表面溫 度分布不均勻。
本實用新型中絕緣層采用陶瓷燒結(jié)結(jié)構(gòu)，可以將絕緣層的上表面設(shè)計為凹凸狀，有利 于氦氣進入晶片與絕緣層之間的縫隙實現(xiàn)對晶片的傳熱，使晶片表面溫度分布均勻。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種被處理體的保持裝置，包括絕緣層、鋁基座，其特征在于，所述絕緣層包括多層陶瓷層，并通過陶瓷燒結(jié)工藝燒結(jié)制成，所述的絕緣層與鋁基座之間通過粘結(jié)劑粘結(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為硅粘結(jié)劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的絕緣層自上而下 包括第一陶瓷層、直流電極層、第二陶瓷層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的絕緣層自第二陶 瓷層以下還依次包括電加熱器層、第三陶瓷層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的直流電極層 的直流電接入端穿過第二陶瓷層、電加熱器層及第三陶瓷層與其電源相連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1之4任一項所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的絕緣 層與鋁基座之間設(shè)有一層硅粘結(jié)劑層。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的絕緣 層與鋁基座之間設(shè)有電加熱器層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的絕緣層與鋁基座 之間設(shè)有兩層硅粘結(jié)劑層，所述電加熱器層設(shè)在兩層硅粘結(jié)劑層之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的電加熱層包括多 圈加熱環(huán)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的被處理體的保持裝置，其特征在于，所述的直流電極層 為多環(huán)形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種被處理體的保持裝置，包括絕緣層、鋁基座，絕緣層與鋁基座之間通過硅粘結(jié)劑粘結(jié)。絕緣層包括多層陶瓷層，自上而下分別為第一陶瓷層、直流電極層、第二陶瓷層、電加熱器層、第三陶瓷層，通過陶瓷燒結(jié)工藝燒結(jié)制成。絕緣層厚度易控制，絕緣層不易與鋁基座脫離，大大提高了被處理體的保持裝置的使用壽命，增加電加熱器層可實現(xiàn)對被處理體的保持裝置的溫度控制，且可以將絕緣層的上表面設(shè)計為凹凸狀，有利于氦氣進入晶片與絕緣層之間的縫隙實現(xiàn)對晶片的傳熱，使晶片表面溫度分布均勻。主要應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備中。
文檔編號H01L21/67GK101345203SQ20071011910
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者彭宇霖 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司