[发明专利]一种高温静电卡盘及其制作方法

说明书

一种高温静电卡盘，包括基座，基座上方依次设有上过渡层、吸附电极层和上绝缘层，基座下方依次设有下过渡层、加热电极层和下绝缘层，吸附电极层包括双吸附电极，吸附晶片时双电极分别通以幅度相同、极性相反且相位相差180°的直流脉冲电压，释放晶片时双电极的正负极性互换，加热电极层包括至少两个加热区，各加热区的圆心重合并均匀布置且加热功率独立控制。卡盘的制作方法，包括步骤：采用磁控镀膜在基座的上、下表面分别沉积上过渡层和下过渡层；在下过渡层背面沉积加热电极层；在加热电极层背面沉积下绝缘层；在上过渡层正面沉积吸附电极层；在吸附电极层正面沉积上绝缘层。本发明具有晶片温度均匀性好、吸附紧固，生产效率高等优点。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种高温静电卡盘及其制作方法。

背景技术

随着我国工业强基工程的实施，高端装备国产化替代需求越发强烈，集成电路制造又迎来产业春天，特别是第三代宽禁带半导体的飞速发展，对用于半导体器件制造特别是SiC器件制造的高温静电卡盘的需求急剧上升。

在半导体器件制造工艺中，为固定和支撑晶片、避免工艺处理过程中晶片出现移动或者错位，需要将晶片进行固定，同时工艺过程中还需对晶片进行加热使其升温，尤其是SiC晶片，加热温度高达500℃以上。传统的机械卡盘和红外石英管加热存在诸多缺陷：例如由于压力、碰撞等原因容易造成晶片破损，影响晶片可被有效加工的面积，晶片表面容易出现腐蚀物颗粒的沉积，影响晶片和卡盘之间的热传导，晶片温度均匀性较差等，同时生产效率也偏低，不能满足大生产需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种晶片温度均匀性好、吸附紧固，生产效率高的高温静电卡盘。

本发明进一步提供一种该高温静电卡盘的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高温静电卡盘，包括基座，所述基座上方依次设有上过渡层、吸附电极层和上绝缘层，所述基座下方依次设有下过渡层、加热电极层和下绝缘层，所述吸附电极层包括双吸附电极，吸附晶片时双电极分别通以幅度相同、极性相反且相位相差180°的直流脉冲电压，释放晶片时双电极的正负极性互换，所述加热电极层包括至少两个加热区，各加热区的圆心重合并均匀布置，各加热区的加热功率独立控制。通过在双吸附电极上施加幅度相同、极性相反且相位相差180°的直流脉冲电压使得在吸附电极上和晶片对应的位置产生极性相反的电荷，感应出的电荷与双吸附电极上的电荷产生静电引力，从而实现对晶片的吸附。当需要释放晶片时，通过交换双吸附电极的正负极性，以此来加速消除晶片上的静电电荷以及静电电荷带来的残余引力，达到快速释放晶片的目的，避免晶片受到残余引力而遭到破坏，提高了生产效率；加热电极层采用两个以上的同心圆等间距均匀布置，各区域独立控制加热功率，通过调整各区域的加热功率，提高晶片温度的均匀性、一致性；上过渡层、下过渡层的设置可以用来增加层与层之间的附着力，提高高温静电卡盘长期使用后的可靠性；上绝缘层主要用作吸附电极层和晶片之间的电介质，便于静电场的形成；下绝缘层主要用作加热电极层和卡盘固定件之间的绝缘，以及吸附电极、加热电极的接线柱安装。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加热电极层相邻两圈的绕制方向相反。由于相邻两圈的绕制方向相反，通电后对应的电流方向相反，可使升温过程中感应的磁场最小，有效降低高温对静电吸附的影响。

作为上述技术方案的进一步改进：所述加热电极层包括三个加热区，内侧的加热区面积占总面积的35-45％，中间的加热区面积占总面积的33-40％，外侧的加热区面积占总面积的20-26％。采用三个加热区具有最佳的效果，由于热效应和热损耗的不同，各区所占的面积需要有所区别，内圈的面积最大，中圈次之，外圈最小，优选内圈占40％左右、中圈37％左右、外圈23％左右，可进一步提高晶片温度的均匀性、一致性。