本發(fā)明屬于半導體和平板顯示制造領域，具體為一種靜電卡盤的制造方法。

背景技術：

1、為了在半導體制造工序中得到想要的晶片圖案結構，會對晶片進行離子注入和刻蝕、pvd?和cvd?成膜等處理，在進行這些處理的真空處理裝置中，安裝有靜電卡盤，以將晶片固定在處于真空氣氛的處理腔內。在公知文獻中，在靜電卡盤的主體電介質內部預埋電極，通過外部施加高壓產出對晶片的夾持力。

2、眾所周知，在進行上述真空處理裝置內進行的處理過程中，會伴隨著溫度偏差現(xiàn)象，而在更先進的制程中有時要將晶片控制在指定的溫度區(qū)間。這種情況下，如溫度低于設定值，會在靜電卡盤內部設有電阻式加熱片，提供必要的熱量；如需進行冷卻，通過靜電卡盤主體內設置的氣體通道，向晶片和靜電卡盤夾持表面所形成的內部空間供給非活性氣體，由靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間，會加速靜電卡盤制圖到晶片的熱傳導，從而為晶片提供穩(wěn)定精確的溫度調控。

3、此外，為了實現(xiàn)靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間，通常使用氮化鋁或氮化硅等高阻抗陶瓷片作為靜電卡盤用的電介質層，通過公知的方式在陶瓷片上形成氣體密封環(huán)，以及減少晶片與陶瓷片接觸的若干微凸臺結構。但為了保持晶片的穩(wěn)定夾持效果，不在增加夾持電壓的情況下，需要將氣體密封環(huán)和微凸臺加工至理想的表面光潔度。

4、然而，使用高溫共燒而成的氮化鋁或氮化鋁陶瓷經平面拋光或研磨，在停止向靜電卡盤施加高壓后，殘留的電荷使晶片無法快速和穩(wěn)定的脫離。氮化鋁或氮化鋁陶瓷在真空處理裝置內反復進行的夾持或釋放，經過平面拋光或研磨的陶瓷表面將會受到物理和化學侵蝕，其表面局部存在析出氮化鋁或氮化鋁粒子，這些粒子轉變?yōu)殡姂腋顟B(tài)，會使陶瓷表面和晶片之間的殘留極化電荷無法快速釋。再有，這些懸浮粒子和金屬元素會附著在晶片背部，造成晶片污染，造成不可逆的損傷。

5、另外，使用諸如聚酰亞胺為代表聚合物的高阻抗、耐腐蝕、低釋氣量材料為靜電卡盤的電介質層，可以消除電介質層表面懸浮離子和元素對晶片背部的污染，但若要實現(xiàn)上述靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間，受限與材料加工和性能的制約，無法加速靜電卡盤制圖到晶片的熱傳導性能，為晶片提供足夠穩(wěn)定的溫度調控功能。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷和不足，提供一種通過在聚合物電介質層實現(xiàn)邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺結構，形成邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間，靜電卡盤平面方向的熱傳導，能夠更進一步地提高晶片上溫度均勻性和潔凈度，具有實現(xiàn)高潔凈靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間的靜電卡盤的制造方法。

2、本發(fā)明提供如下技術方案：一種靜電卡盤的制造方法，靜電卡盤包括靜電卡盤主體、電介質、電極組、金屬基座；其制造步驟如下：

3、步驟一：金屬基座由若干件鋁合金經過多道機械加工，再經釬焊工藝、攪拌摩擦焊、離子束焊接的一種或多種工藝的輔助，以實現(xiàn)此層內部非活性氣體通道和冷卻液道的完成；

4、步驟二：靜電卡盤主體上，氣體通道上下貫通三個氣體通道孔，并與晶片和邊緣氣體密封環(huán)相通；裝有非活性氣源通過金屬基座設有的氣體通道將非活性氣體導入晶片和邊緣氣體密封環(huán)形成的未標注非活性氣體氣氛區(qū)間，通過外部系統(tǒng)控制非活性氣體的流量和流速以達到平衡晶片溫度的作用；

5、步驟三：靜電卡盤主體上，冷卻通道橫向貫通冷卻輸入口和冷卻液輸出口；通過外部系統(tǒng)控制冷卻液的溫度和流速以達到平衡靜電卡盤主體溫度的作用；

6、步驟四：晶片搭載在電介質后，正負電極組施加直接高壓晶片被吸附在置于電介質的邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺之上；此時非活性氣體氣氛空間為密封狀態(tài)，外部氣源通過散熱氣道輸入非活性氣體，并由上下貫通的三個氣體通道孔向非活性氣體氣氛空間填充適當量非活性氣體，可加強對晶片的溫度調控。

7、優(yōu)選地，電介質使用具有相對介電常數(shù)較高的絕緣材料或絕緣體與金屬氧化物混合的半導體材料，其中，內部電極組材料采用鋁、銅或其他導電材料，金屬基座選用鋁合金6061-t651來制造。

8、優(yōu)選地，電介質的制造步驟如下：

9、s1，用表面接技改性處理方式制備kh550@氧化鋁粉末，接著，將適當量的kh550@氧化鋁粉末添加至聚酰亞胺溶中，并適當添加能提高成形性的有機粘結劑或燒結助劑，使用公知的真空熱成型機將原液y流延/壓延燒結成具有理想導熱系數(shù)、體電阻率、以及表面形態(tài)的薄片材f;

10、s2，通過絲印、鍵合、曝光或者蝕刻方式在成型片材上制造電極圖案;在完成等離子表面處理后，將溶液a置入未標注真空模具中，并再次注入適當劑量原液y，進行二次真空熱成型機流延/壓延燒結制備薄片材f1;

11、s3，通過研磨加工，將薄片材f1表面中與晶片w的接觸一面進行平坦度和鏡面拋光得到理想的結構；

12、s4，環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和若干置于邊緣氣體密封環(huán)內部的微凸臺400-1的制備；

13、s5，通過研磨加工，將薄片材f2表面中與晶片w的接觸一面進行平坦度和鏡面拋光得到理想的結構；環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺的表面粗糙度≤ra?：0.1μm?及平坦度≤5μm。

14、優(yōu)選地，所述步驟s3中通過絲印在成型片材上制造電極圖案，使用未標注特定圖案結構的絲印模板，將原液y印刷至表面處理過的薄片材f1之上，且環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺圖案結構一致，再次進行真空熱燒結制備成具有環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺圖案結構的薄片材f2。

15、優(yōu)選地，靜電卡盤在腐蝕性氣體真空氣氛下長時間使用，也不易出現(xiàn)懸浮粒子和金屬元素的析出對晶片背部的污染，且對晶片具有較好的冷卻和控溫性能。

16、優(yōu)選地，晶片設置在靜電卡盤電介質之上的邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺，且都為聚酰亞胺材質的；電介質由聚酰亞胺材料制成，其可包括與晶片背面圓周邊緣面接觸的環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和若干置于邊緣氣體密封環(huán)內部的微凸臺，形成了一個相對密閉非活性氣體氣氛空間；邊緣氣體密封環(huán)略高于微凸臺同時與晶片接觸，共同支撐晶片，微凸臺的存在，最大限度增加了非活性氣體氣氛空間的面積，即增加了非活性氣體與晶片的接觸面積。

17、優(yōu)選地，在電介質內部設有正負電極組，在外部高壓直流電源向正負電極組兩端施加直流高壓。

18、優(yōu)選地，在電介質制備過程中添加具有相近熱膨脹系數(shù)金屬氧化物；包含氧化鋁改性納米微粉、氮化鋁改性納米微粉或類金剛石改性納米微粉，其中氧化鋁的含量不高壓于5%，且導熱系數(shù)不低于0.4w/m·k，表面電阻率不得低于1013ohm/sq。

19、本發(fā)明通過在聚合物電介質層實現(xiàn)邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺結構，形成邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間，靜電卡盤平面方向的熱傳導，能夠更進一步地提高晶片上溫度均勻性和潔凈度，具有實現(xiàn)高潔凈靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間。

技術特征：

1.一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：靜電卡盤包括靜電卡盤主體、電介質、電極組、金屬基座；其制造步驟如下：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：電介質使用具有相對介電常數(shù)較高的絕緣材料或絕緣體與金屬氧化物混合的半導體材料，其中，內部電極組材料采用鋁、銅或其他導電材料，金屬基座選用鋁合金6061-t651來制造。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：電介質的制造步驟如下：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：所述步驟s3中通過絲印在成型片材上制造電極圖案，使用未標注特定圖案結構的絲印模板，將原液y印刷至表面處理過的薄片材f1之上，且環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺圖案結構一致，再次進行真空熱燒結制備成具有環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺圖案結構的薄片材f2。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：晶片設置在靜電卡盤電介質之上的邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺，且都為聚酰亞胺材質的；電介質由聚酰亞胺材料制成，其可包括與晶片背面圓周邊緣面接觸的環(huán)形邊緣氣體密封環(huán)和若干置于邊緣氣體密封環(huán)內部的微凸臺，形成了一個相對密閉非活性氣體氣氛空間；邊緣氣體密封環(huán)略高于微凸臺同時與晶片接觸，共同支撐晶片，微凸臺的存在，最大限度增加了非活性氣體氣氛空間的面積，即增加了非活性氣體與晶片的接觸面積。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：在電介質內部設有正負電極組，在外部高壓直流電源向正負電極組兩端施加直流高壓。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種靜電卡盤的制造方法，其特征在于：在電介質制備過程中添加具有相近熱膨脹系數(shù)金屬氧化物；包含氧化鋁改性納米微粉、氮化鋁改性納米微粉或類金剛石改性納米微粉，其中氧化鋁的含量不高壓于5%，且導熱系數(shù)不低于0.4w/m·k，表面電阻率不得低于1013ohm/sq。

技術總結
本發(fā)明公開了一種靜電卡盤的制造方法，靜電卡盤包括靜電卡盤主體、電介質、電極組、金屬基座；其制造步驟如下：步驟一：金屬基座實現(xiàn)內部非活性氣體通道和冷卻液道的完成；步驟二：靜電卡盤主體上，氣體通道上下貫通三個氣體通道孔，并與晶片和邊緣氣體密封環(huán)相通；步驟三：靜電卡盤主體上，冷卻通道橫向貫通冷卻液輸入口和冷卻液輸出口；通過外部系統(tǒng)控制冷卻液的溫度和流速以達到平衡靜電卡盤主體溫度的作用；步驟四：晶片搭載在電介質后，正負電極組施加直接高壓晶片被吸附在置于電介質的邊緣氣體密封環(huán)和微凸臺之上。本發(fā)明具有實現(xiàn)高潔凈靜電卡盤外部邊緣氣體密封環(huán)和晶片組成的非活性氣體氣氛空間。

技術研發(fā)人員：劉斌
受保護的技術使用者：海拓創(chuàng)新技術（杭州）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19