專利名稱：靜電吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電吸盤。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造過程中，在作為基板的半導(dǎo)體晶片的表面實(shí)施成膜、加熱、蝕刻以及洗凈等處理。在進(jìn)行這些處理時(shí)，為了保持半導(dǎo)體晶片，使用靜電吸盤。該靜電吸盤在與放置于靜電吸盤的保持面上的半導(dǎo)體晶片之間產(chǎn)生靜電力，利用該靜電力保持半導(dǎo)體晶片。靜電吸盤與利用真空吸引保持半導(dǎo)體晶片的裝置或機(jī)械地把持半導(dǎo)體晶片的裝置相比，可以使用的氛圍氣體的限制少，粒子或晶片污染的危險(xiǎn)少。
一般說來，靜電吸盤具備埋設(shè)了電極的陶瓷基材，該電極用于在保持基板的保持面附近產(chǎn)生靜電力。該陶瓷基材的電極與從形成于保持面相反一側(cè)的背面的導(dǎo)通孔插入的端子連接。通過從外部向該端子供給電力，在陶瓷基材的保持面上產(chǎn)生靜電力。這樣的靜電吸盤例如記載于專利文獻(xiàn)1-特許第2836986說明書中。
在半導(dǎo)體裝置的制造過程中，在保持于靜電吸盤上的半導(dǎo)體基板上實(shí)施各種處理時(shí)，需要使該半導(dǎo)體基板維持在規(guī)定的溫度。因此，以接觸靜電吸盤背面的方式設(shè)有加熱器或冷卻套等的溫度調(diào)節(jié)部件，利用該溫度調(diào)節(jié)部件通過靜電吸盤將半導(dǎo)體基板的表面調(diào)整到一定溫度。在該溫度調(diào)節(jié)部件上形成有上述端子插入的貫通孔。
該溫度調(diào)節(jié)部件為了對(duì)靜電吸盤良好地傳遞熱，大多使用金屬部件。為此，安裝在靜電吸盤的背面并供給電力的端子則需要與溫度調(diào)節(jié)部件電絕緣。因此，在配設(shè)有端子的溫度調(diào)節(jié)部件的貫通孔及其附近，以覆蓋該端子的方式配設(shè)有絕緣部件。
對(duì)配設(shè)于端子和溫度調(diào)節(jié)部件之間的絕緣部件要求的特性之一，是端子和溫度調(diào)節(jié)部件的絕緣特性。為了在陶瓷基材的保持面上產(chǎn)生所期望的靜電力，對(duì)端子在例如約翰遜拉別克式的靜電吸盤中供給500V程度的電壓，在庫(kù)倫式靜電吸盤中供給3000V程度的電壓。絕緣部件要求使給與這種電壓的端子能夠與溫度調(diào)節(jié)部件充分絕緣。
近年來，為了更可靠、更穩(wěn)定地絕緣，要求提高絕緣部件的絕緣性。這里，為了實(shí)現(xiàn)高絕緣性，絕緣部件本身的絕緣耐壓高的同時(shí)，需要該絕緣部件的端面在與陶瓷基材的背面接觸的區(qū)域不發(fā)生沿面放電。為使前者的絕緣部件本身的絕緣耐壓提高，絕緣部件使用絕緣耐壓高的材料，或加厚絕緣部件的壁厚很有效。另外，為了防止后者發(fā)生沿面放電，充分確保沿面距離很有效。
然而，要使絕緣部件加厚以及沿面距離加大，就需要使形成于溫度調(diào)節(jié)部件上的端子以及絕緣部件用的貫通孔的孔徑增大。由于該貫通孔的孔徑增大，與該貫通孔相面對(duì)的部分的陶瓷基材與溫度調(diào)節(jié)部件不接觸，所以只該部分與其他部分相比加熱溫度有部分不同。為此，保持于靜電吸盤上的晶片的熱均勻性惡化，結(jié)果導(dǎo)致例如，蝕刻處理中的比率或蝕刻形狀惡化，發(fā)生實(shí)施處理的晶片的器件不良。
另一方面，若縮小上述貫通孔的孔徑，上述的晶片的熱均勻性雖不惡化，但介于端子和溫度調(diào)節(jié)部件之間的絕緣部件的壁厚或沿面距離不夠，有可能發(fā)生絕緣不良。
因此，以良好的特性同時(shí)兼顧晶片的熱均勻性和絕緣部件的絕緣性，現(xiàn)有技術(shù)是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于有利地解決上述問題，提供一種能夠以良好的特性同時(shí)得到晶片的熱均勻性和絕緣部件的絕緣性的靜電吸盤。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的靜電吸盤的特征在于，具備具有與保持基板的保持面大致平行且接近而埋設(shè)的電極的陶瓷基材；插入形成于與該陶瓷基材的保持面相反一側(cè)的背面的導(dǎo)通孔且與上述電極連接的端子；與該陶瓷基材的背面相接的溫度調(diào)節(jié)部件；以及設(shè)置在該端子的周圍并對(duì)該端子和溫度調(diào)節(jié)部件進(jìn)行絕緣的絕緣部件，該絕緣部件在與上述陶瓷基材相接的端部具有凸緣部。
采用本發(fā)明的靜電吸盤，可以兼顧端子-溫度調(diào)節(jié)部件之間的高絕緣性和晶片的高熱均勻性，能夠?qū)崿F(xiàn)靜電吸盤的可靠性提高、晶片蝕刻等的流程處理時(shí)的面均勻性。


圖1是表示本發(fā)明的靜電吸盤的一實(shí)施方式的剖視圖。
圖2是圖1的靜電吸盤的陶瓷基材中央附近的放大剖視圖。
圖3是現(xiàn)有的靜電吸盤的陶瓷基材中央附近的放大剖視圖。
圖中11-陶瓷基材，12-電極，13-端子，14-溫度調(diào)節(jié)部件，15-絕緣部件，16-粘接劑。
具體實(shí)施例方式
下面使用附圖對(duì)本發(fā)明的靜電吸盤的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明的靜電吸盤的一實(shí)施方式的剖視圖。圖1所示的靜電吸盤具有通過靜電力保持作為基板的晶片W的圓盤狀的陶瓷基材11。圖2是該陶瓷基材11的中央附近的放大剖視圖。在該圖1以及圖2中，陶瓷基板11的表面成為保持該晶片W的保持面。用于在該保持面11a產(chǎn)生靜電力的電極12在陶瓷基材11的內(nèi)部與該保持面11a大致平行，而且接近地埋設(shè)。在陶瓷基材11的背面11b形成有達(dá)到電極12附近的導(dǎo)通孔11c，端子被插入該導(dǎo)通孔11c中，與電極12電連接。從未圖示出的電源通過端子13向電極供給電力的話，則該電極與保持面11a之間的區(qū)域的陶瓷基材11成為電介體層，在保持面11a上產(chǎn)生靜電力。另外，陶瓷基材11也可以是約翰遜拉別克式的靜電吸盤的結(jié)構(gòu)，而且也可以是庫(kù)倫式靜電吸盤的結(jié)構(gòu)。在陶瓷基材11的內(nèi)部，也可以埋設(shè)用于加熱晶片W的發(fā)熱體。
在保持晶片W時(shí)，用于將該晶片W的全面調(diào)整為規(guī)定的均勻溫度的溫度調(diào)節(jié)部件14設(shè)置成與陶瓷基材111的背面11b的大致全面接觸。該溫度調(diào)節(jié)部件14例如是內(nèi)裝發(fā)熱體的加熱器，例如是形成有制冷劑的流路的冷卻套。而且，溫度調(diào)節(jié)部件14也可以是加熱器和冷卻套的組合。
在該溫度調(diào)節(jié)部件14的中央，形成有插通上述端子13的貫通孔14a。在該貫通孔14a的內(nèi)部及其附近，用于對(duì)端子13和溫度調(diào)節(jié)部件14進(jìn)行絕緣的大致圓筒形狀的絕緣部件15配設(shè)在該端子13的周圍。
并且，該絕緣部件15在與陶瓷基材11相面對(duì)的一側(cè)的端部具有凸緣部15a。在該凸緣部15a的端面和陶瓷基材11的背面之間涂敷粘接劑16，利用該粘接劑16，絕緣部件15與陶瓷基材11固定。該絕緣部件15由例如氮化鋁構(gòu)成。
本實(shí)施方式的靜電吸盤在如上述的絕緣部件15與陶瓷基材11相對(duì)的一側(cè)端部具有凸緣部15a。該凸緣部15a的半徑方向的長(zhǎng)度L1相當(dāng)于絕緣部件15的沿面距離，本實(shí)施方式的靜電吸盤與沒有凸緣部15a的現(xiàn)有靜電吸盤相比，沿面距離長(zhǎng)，因而成為絕緣性高的靜電吸盤。
還有，凸緣部15a的厚度t1最好在0.5cm以上2mm以下。只要在該厚度的范圍內(nèi)，就可以確保能夠承受向凸緣部15a施加的應(yīng)力的強(qiáng)度，而且對(duì)由調(diào)節(jié)溫度部件14向陶瓷基材11的熱轉(zhuǎn)移不會(huì)成為障礙。即，能夠?qū)Χ俗?3附近的陶瓷基材11的表面迅速且高效地傳遞溫度調(diào)節(jié)部件14的加熱或冷卻。因而晶片上的溫度分布可以均勻。
絕緣部件15的耐電壓特性最好是按照靜電吸盤的尺寸、形狀在5kV/mm以上。若在5kV/mm以上，即使將本發(fā)明的靜電吸盤應(yīng)用于庫(kù)倫式靜電吸盤，也能夠維持很穩(wěn)定的絕緣性。而且，在沒有凸緣部15a的現(xiàn)有靜電吸盤中，不影響熱均勻性而確保5kV/mm以上的耐電壓特性是困難的，在這一點(diǎn)上，本發(fā)明的靜電吸盤的優(yōu)點(diǎn)是不影響熱均勻性而確保5kV/mm以上的耐電壓特性。
此外，絕緣部件15的凸緣部15a的半徑方向的長(zhǎng)度L1，按陶瓷基材11的材質(zhì)或絕緣部件15的材質(zhì)亦或粘接劑16的種類，能夠?yàn)槔?mm以上。但是，凸緣部15a的長(zhǎng)度L1很長(zhǎng)的話，由于晶片的熱均勻性有可能惡化，所以，凸緣部15a的長(zhǎng)度L1可根據(jù)絕緣部15的材質(zhì)適當(dāng)確定。
另外，絕緣部件15最好由導(dǎo)熱性高的陶瓷構(gòu)成。通過絕緣部件15由導(dǎo)熱性高的陶瓷構(gòu)成，即使面對(duì)陶瓷基材11的端面的面積通過凸緣部15a而變大，通過在保持沿面距離的同時(shí)使設(shè)置于溫度溫度調(diào)節(jié)裝置上的孔穴變小也不會(huì)損害熱均勻性，并可以確保絕緣。作為導(dǎo)熱性高的陶瓷，適合用例如以氮化鋁(AIN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(SiN)、高阻抗碳化硅(SiC)等為主要成分的陶瓷。
特別是在絕緣部件15使用氮化鋁的場(chǎng)合，由于氮化鋁導(dǎo)熱性高，所以有利于使陶瓷基材11的表面的熱均勻性更加均勻。
將絕緣部件15與陶瓷基材11粘接的粘接劑16為高絕緣性粘接劑更好。通過使粘接劑16為高絕緣性的粘接劑，能夠提高絕緣性。而且，通過使粘接劑16為高絕緣性的粘接劑，在維持規(guī)定的絕緣性的同時(shí)縮短沿面距離(L1)，也能夠提高晶片熱均勻性。高絕緣性的粘接劑，具體地說，粘接劑16的絕緣耐壓最好在10kV/mm以上。作為具有這種特性的粘接劑，例如有氰基丙烯酸酯樹脂系粘接劑、環(huán)氧樹脂系粘接劑、硅酮樹脂系粘接劑等。
另外，關(guān)于溫度調(diào)節(jié)部件14的貫通孔14a的孔經(jīng)，面對(duì)該絕緣部件15的凸緣部件15a以外的部分的孔徑與原來的一樣，例如通過在5mm以下能夠抑制晶片熱均勻性的惡化。
圖3是作為比較例的現(xiàn)有靜電吸盤的陶瓷基材11中央附近的剖視圖。另外，在圖3中，對(duì)于與圖1及圖2所示的部件相同種類的部件給與同一符號(hào)，省略以下重復(fù)說明。圖3所示的靜電吸盤是絕緣部件25在與陶瓷基材11相面對(duì)的端部不具有凸緣部的圓筒狀的例子。具備這種絕緣部件25的靜電吸盤在具有絕緣充分的沿面距離L0的場(chǎng)合，溫度調(diào)節(jié)部件14的貫通孔14a的孔徑D0變大，熱均勻性惡化。而且，使貫通孔14a的孔徑D0變小來確保晶片的熱均勻性的話，需要縮小絕緣部件25的厚度即沿面距離L0，熱均勻性惡化。
下面說明實(shí)施例。
實(shí)施例1作為陶瓷基材11，使用氧化鋁，作為溫度調(diào)節(jié)部件使用在Al制的圓盤中設(shè)置了制冷劑流路的冷卻盤，制作了靜電吸盤。制作了成為表1所示的各種材質(zhì)、規(guī)格的絕緣部件，并組裝具備這些絕緣部件的靜電吸盤，設(shè)置在具備模擬從塑料吸熱的加熱燈的真空腔室內(nèi)，調(diào)查絕緣性及晶片熱均勻性。在向端子供給3kV的電壓時(shí)，調(diào)查該絕緣性是否產(chǎn)生了絕緣破壞或沿面放電。另外，晶片熱均勻性，在端子附近的區(qū)域和其以外的區(qū)域分別測(cè)定在用加熱燈加熱到70℃時(shí)的300mm晶片的溫度，并調(diào)查了溫度差。將其結(jié)果一并表示于表1中。另外，對(duì)于將絕緣部件固定在陶瓷基材上的粘接劑，使用了絕緣耐壓50kV/mm、導(dǎo)熱率0.2W/m·k的環(huán)氧樹脂。
表1

實(shí)施陶瓷表面上的沿面放電試驗(yàn)的結(jié)果，為了對(duì)3kV以上的電壓確保絕緣，端子和溫度調(diào)節(jié)部件的距離需要在3mm以上。這里，在實(shí)施例1-8中，使凸緣部的半徑方向的長(zhǎng)度，即表1的沿面距離(L1)為3mm的地方?jīng)]產(chǎn)生絕緣破壞和沿面放電。另外，實(shí)施例1-8，關(guān)于溫度調(diào)節(jié)部件的貫通孔的孔徑，對(duì)絕緣部件15的凸緣部以外部分的部分孔徑為6mm，得到優(yōu)良的熱均勻性。并且，在實(shí)施例1-8中，絕緣部件的材質(zhì)為AlN的實(shí)施例1-4，熱均勻性的指標(biāo)即溫度差為2.0℃以下，器件的生產(chǎn)率更佳優(yōu)良。
與此相對(duì)，比較例1是材質(zhì)為氧化鋁、不具有凸緣部的絕緣部件的例子，由于端子和溫度調(diào)節(jié)部件的距離(Lo)為3mm，所以盡管沒產(chǎn)生絕緣破壞和沿面放電，但是為了確保該3mm的距離，在溫度調(diào)節(jié)部件上只設(shè)置φ10mm的貫通孔。因此，測(cè)定了晶片溫度的地方的端子部成為6.1℃的熱點(diǎn)，產(chǎn)生了器件的蝕刻不良。
另外，使絕緣部件的材質(zhì)為導(dǎo)熱率0.2W/m·K的樹脂的比較例，由于導(dǎo)熱率差，所以在端子部發(fā)生7℃的熱點(diǎn)，器件不好。
另外，如比較例6，在凸緣部的厚度為3mm的場(chǎng)合，端子部也成為6℃的熱點(diǎn)，并產(chǎn)生了器件的蝕刻不良。
實(shí)施例2其次，對(duì)于將絕緣部件固定在陶瓷基材上的粘接劑使用表2所示的種類的粘接劑的場(chǎng)合，調(diào)查了絕緣性以及晶片熱均勻性。在該調(diào)查中，絕緣部件為AlN制(導(dǎo)熱率170W/m·K)，凸緣部的厚度為0.5mm。而且，為了明確因粘接劑的種類的效果的不同，絕緣部件的凸緣部的長(zhǎng)度即沿面距離(L1)為2mm。該調(diào)查結(jié)果一并表示在表2中。
表2

AIN170W/m-k凸緣厚度0.5mm沿面距離2mm從表2的結(jié)果可知，使用高絕緣性的粘接劑的話，即時(shí)沿面距離縮小也能夠防止沿面放電，沒有發(fā)生絕緣破壞。并且，即使在沿面距離為2mm的場(chǎng)合，也能夠確保充足的絕緣性，同時(shí)將成為熱均勻性指標(biāo)的溫度差改善為0.5℃。
因此，通過使用高絕緣性的粘接劑，可以更好地得到本發(fā)明的效果，使靜電吸盤的熱均勻性更加良好地同時(shí)，絕緣性也進(jìn)一步提高，所以還能夠進(jìn)一步提高長(zhǎng)期的可靠性。
以上使用圖示的實(shí)施方式以及實(shí)施例具體地說明了本發(fā)明的靜電吸盤，但是本發(fā)明的靜電吸盤并不限定于這些實(shí)施方式以及實(shí)施例。例如，在圖1以及圖2所示的靜電吸盤中，絕緣部件15以嵌入陶瓷基材11的背面所形成的凹部的方式安裝，但是，也可以是不在該陶瓷基材11的背面形成凹部，絕緣部件15與溫度調(diào)節(jié)部件14的表面在同一水平面上來與陶瓷基材11固定的結(jié)構(gòu)。即使在這種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明，也可成為絕緣性高、熱均勻性優(yōu)良的靜電吸盤。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤，其特征在于，具備具有與保持基板的保持面大致平行且接近而埋設(shè)的電極的陶瓷基材；插入形成于與該陶瓷基材的保持面相反一側(cè)的背面的導(dǎo)通孔中且與上述電極連接的端子；與該陶瓷基材的背面相接的溫度調(diào)節(jié)部件；以及，設(shè)置在該端子的周圍并對(duì)該端子和溫度部件進(jìn)行絕緣的絕緣部件，該絕緣部件在與上述陶瓷基材相接的端部具有凸緣部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，上述絕緣部件的耐壓特性為5kV/mm以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，上述絕緣部件由導(dǎo)熱性高的陶瓷構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，上述絕緣部件的凸緣部的厚度為0.5mm以上2mm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，上述絕緣部件利用高絕緣性粘接劑固定在上述陶瓷基材上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電吸盤，其特征在于，上述粘接劑的絕緣耐壓為10kV/mm以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜電吸盤，其能夠以良好地特性同時(shí)得到晶片的熱均勻性和絕緣部件的絕緣性。靜電吸盤(1)具有在保持晶片(W)的保持面附近埋設(shè)了電極(12)的陶瓷基材(11)。在該陶瓷基材(11)的背面?zhèn)仍O(shè)有與電極(12)連接的端子(13)；晶片(W)的溫度調(diào)節(jié)部件(14)；該端子(13)以及溫度調(diào)節(jié)部件(14)的絕緣部件(15)。該絕緣部件(15)在與陶瓷基材(11)相接的端部具有凸緣部(15a)，由高導(dǎo)熱性陶瓷構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L21/683GK101043017SQ20071008947
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者森岡育久, 相原靖文, 鶴田英芳 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社