静电托盘及基座的制作方法

1.本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种静电托盘及基座。


背景技术：

2.近年来，随着mini led和micro led市场的发展，传统led使用的多片机械托盘已经无法满足市场对晶圆边缘利用率及均匀性的要求。由于静电托盘是通过库仑力(也称静电力)对晶圆进行吸附，无需机械卡盘所使用的盖板将晶圆压紧，使晶圆的边缘能够完全暴露在半导体工艺环境中，使得边缘利用率及均匀性能够得到提高，因此，针对于led多片的传统，多片静电托盘应用而生，多片静电托盘在提供多个晶圆承载位的基础上，有效的解决了片间均匀性、片内均匀性和边缘利用率低的问题，提高了机台竞争力。
3.现有的一种多片静电托盘包括烧结而成的陶瓷基体和由顶部至底部烧结于基体中的介电层、电极层和绝缘层，在半导体工艺中，直流电压馈入至电极层，使电极层与多个晶圆之间形成库仑力，将多个晶圆吸附在介电层上，射频(radio frequency，简称rf)耦合至电极层，吸引等离子体轰击刻蚀晶圆。基于多片静电托盘结构强度的考虑，基体的陶瓷绝缘层需要设计较厚(1.5mm-2mm)，这就需要电极层包括由绝缘层至介电层间隔设置的多个层结构，以使射频能够自靠近绝缘层的一个层结构经多个层结构逐渐耦合至靠近介电层的一个层结构，以使射频能够顺利的通过绝缘层和介电层吸引等离子体，
4.并且，电极层还需要包括能够将多个层结构电连接的电连接结构，以使直流电压能够通过多个层结构馈入至靠近介电层的一个层结构。
5.但是，电极层的层结构的数量越多，电连接结构的烧结工艺技术难度越大，成本越高，同时供货期和价格不稳定，此外，由于绝缘层较厚，严重影响了射频耦合效率，导致对刻蚀速率造成影响。


技术实现要素：

6.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种静电托盘及基座，其能够降低多片静电托盘的加工难度及成本，使多片静电托盘的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高半导体工艺效率。
7.为实现本发明的目的而提供一种静电托盘，用于吸附多个晶圆，所述静电托盘包括托盘本体、电压馈入部件、定位部件和多个吸附部件，其中，
8.所述定位部件设置在所述托盘本体上，所述定位部件上开设有多个定位通孔，多个所述定位通孔在所述定位部件上间隔设置，多个所述吸附部件一一对应设置于多个定位通孔中；
9.每个所述吸附部件均包括绝缘层、电极层和介电层，所述绝缘层、所述电极层和所述介电层由下至上依次远离所述托盘本体；
10.所述电压馈入部件设置在所述吸附部件与所述托盘本体之间，并与多个所述吸附部件中的所述电极层电连接，所述电压馈入部件用于向每个所述吸附部件的所述电极层馈
入直流电压，以通过多个所述吸附部件一一对应的吸附多个所述晶圆。
11.可选的，各所述吸附部件的所述绝缘层均设置有通孔，所述通孔贯穿所述绝缘层至所述电极层，所述电压馈入部件包括引线结构，所述引线结构具有引入端和馈入端，所述引入端用于与直流电源电连接，所述馈入端的数量与所述吸附部件的数量相同，所述馈入端经所述通孔与所述电极层电连接，所述馈入端用于将经所述引入端引入的所述直流电压馈入所述电极层。
12.可选的，所述引线结构包括引入线、多个馈入线和具有开口的环状线，所述引入线的一端与所述环状线电连接，另一端作为所述引入端，多个馈入线沿所述环状线的周向间隔设置，各所述馈入线的一端均与所述环状线电连接，另一端均作为所述馈入端。
13.可选的，所述电压馈入部件还包括绝缘套件和多个弹性导电件，其中，所述绝缘套件套设在所述引入线、多个馈入线和所述环状线的外部；多个所述弹性导电件一一对应的设置在多个所述馈入端处，多个所述弹性导电件一一对应的与多个所述吸附部件的所述电极层弹性电接触。
14.可选的，所述托盘本体上设置有第一凹槽和引入通道，所述第一凹槽的形状与所述电压馈入部件的形状相匹配，所述电压馈入部件嵌入在所述第一凹槽中，所述引入通道与所述第一凹槽连通，并贯穿所述托盘本体，用于供所述引入端与所述直流电源电连接。
15.可选的，所述托盘本体上设置有多个第二凹槽，多个所述第二凹槽在所述托盘本体上间隔设置，并位于所述第一凹槽上，且多个所述第二凹槽至少与所述第一凹槽的嵌入有所述馈入端的部分连通，各所述第二凹槽的形状与各所述吸附部件的形状相匹配，多个所述吸附部件一一对应的设置在多个所述第二凹槽中。
16.可选的，各所述吸附部件粘接在所述第二凹槽中。
17.可选的，所述绝缘层的厚度为0.6mm-0.8mm，所述电极层的厚度为0.03mm-0.04mm，所述介电层的厚度为0.25mm-0.35mm。
18.可选的，所述绝缘层的材质包括陶瓷，所述托盘本体的材质包括金属。
19.本发明还提供一种基座，包括卡盘和如本发明提供的所述静电托盘，所述静电托盘设置在所述卡盘上，用于对多个所述晶圆进行吸附。
20.可选的，所述基座还包括电馈入组件和射频馈入组件，所述电馈入组件与所述电压馈入部件电连接，并用于与所述直流电源电连接，将所述直流电源提供的直流电压馈入至所述电压馈入部件，所述射频馈入组件与所述卡盘电连接，用于通过所述卡盘将射频馈入至所述静电托盘。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明提供的静电托盘，通过设计相互独立的托盘本体、电压馈入部件、定位部件和多个吸附部件，并通过将多个吸附部件设置在定位部件上的多个定位通孔中，将电压馈入部件设置在吸附部件与托盘本体之间，可以借助托盘本体来承载电压馈入部件和多个吸附部件，从而能够依靠托盘本体来保证静电托盘的结构强度，而无需依靠用于吸附多个晶圆的吸附部件来保证静电托盘的结构强度，通过这样的设计，可以使得吸附部件中的绝缘层无需再设计的较厚来保证静电托盘的结构强度，也就是说，本发明提供的静电托盘的吸附部件中的绝缘层可以设计的比现有技术中的多片静电托盘的绝缘层薄，这就使得射频能够更容易的通过吸附部件的绝缘层和介电层吸引等离子体，进一步避免了射频能源的损
失，提高了射频耦合效率。此外，通过定位部件的设置，使得本发明提供的静电托盘的吸附部件均位于定位部件的定位通孔中，也即吸附部件中的电极层均处于同一层，仅通过电压馈入部件实现向每个吸附部件中的电极层馈入直流电压即可，无需如现有技术一般，需在位于不同层多个的电极层之间设计电连接多个电极层的电连接结构。通过上述设计本发明技术方案能够降低多片静电托盘的加工难度及成本，使多片静电托盘的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高刻蚀速率，从而提高半导体工艺效率。
23.本发明提供的基座，通过在卡盘上设置本发明提供的静电托盘，借助本发明提供的静电托盘对多个晶圆进行吸附，以能够降低多片静电托盘的加工难度及成本，使多片静电托盘的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高半导体工艺效率。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的静电托盘的爆炸结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的静电托盘的局部剖视立体结构示意图；
26.图3为本发明实施例提供的静电托盘的局部剖视侧视结构示意图；
27.图4为本发明实施例提供的静电托盘的吸附部件的主视结构示意图；
28.图5为本发明实施例提供的静电托盘的吸附部件的侧视剖视结构示意图；
29.图6为本发明实施例提供的静电托盘的电压馈入部件的主视结构示意图；
30.图7为本发明实施例提供的静电托盘的电压馈入部件的立体结构示意图；
31.图8为本发明实施例提供的静电托盘的托盘本体的主视结构示意图；
32.图9为本发明实施例提供的基座的结构示意图；
33.附图标记说明：
34.1-多片静电托盘；11-基体；12-介电层；13-电极层；131-吸附层结构；132-耦合层结构；133-电连接线；14-绝缘层；15-馈入端；2-静电托盘；21-托盘本体；211-第一凹槽；2111-引入槽段；2112-馈入槽段；2113-环状槽段；212-第二凹槽；22-电压馈入部件；221-引线结构；2211-引入线；2212-馈入线；2213-环状线；222-绝缘套件；2221-引入套段；2222-馈入套段；2223-环状套段；23-吸附部件；231-绝缘层；232-电极层；233-介电层；234-通孔；24-弹性导电件；25-定位部件；251-定位通孔；3-卡盘；31-冷却通道；32-密封圈；4-电馈入组件；41-电馈入导线；42-过滤器；5-射频馈入组件；51-射频馈入导线；52-匹配器；6-晶圆。
具体实施方式
35.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的静电托盘及基座进行详细描述。
36.如图1-图5所示，本发明实施例提供一种静电托盘2，用于吸附多个晶圆6，静电托盘2包括托盘本体21、电压馈入部件22、定位部件25和多个吸附部件23，其中，定位部件25设置在托盘本体21上，定位部件25上开设有多个定位通孔251，多个定位通孔251在定位部件25上间隔设置，多个吸附部件23一一对应设置于多个定位通孔251中；每个吸附部件23均包括绝缘层231、电极层232和介电层233，绝缘层231、电极层232和介电层233由下至上依次远离托盘本体21；电压馈入部件22设置在吸附部件23与托盘本体21之间，并与多个吸附部件23中的电极层232电连接，电压馈入部件22用于向每个吸附部件23的电极层232馈入直流电
压，以通过多个吸附部件23一一对应的吸附多个晶圆6。
37.本发明实施例提供的静电托盘2，通过设计相互独立的托盘本体21、电压馈入部件22、定位部件25和多个吸附部件23，并通过将多个吸附部件23设置在定位部件25上的多个定位通孔251中，将电压馈入部件22设置在吸附部件23与托盘本体21之间，可以借助托盘本体21来承载电压馈入部件22和多个吸附部件23，从而能够依靠托盘本体21来保证静电托盘2的结构强度，而无需依靠用于吸附多个晶圆6的吸附部件23来保证静电托盘2的结构强度，通过这样的设计，可以使得吸附部件23中的绝缘层231无需再设计的较厚来保证静电托盘2的结构强度，也就是说，本发明实施例提供的静电托盘2的吸附部件23中的绝缘层231可以设计的比现有技术中的多片静电托盘2的绝缘层231薄，这就使得射频能够更容易的通过吸附部件23的绝缘层231和介电层233吸引等离子体，进一步避免了射频能源的损失，提高了射频耦合效率。此外，通过定位部件25的设置，使得本发明实施例提供的静电托盘2的吸附部件23均位于定位部件25的定位通孔251中，也即吸附部件23中的电极层232均处于同一层，仅通过电压馈入部件22实现向每个吸附部件23中的电极层232馈入直流电压即可，无需如现有技术一般，需在位于不同层多个的电极层之间设计电连接多个电极层的电连接结构。通过上述设计本发明实施例技术方案能够降低多片静电托盘2的加工难度及成本，使多片静电托盘2的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高刻蚀速率，从而提高半导体工艺效率。
38.在半导体工艺中，电压馈入部件22可以向每个吸附部件23的电极层232馈入直流电压，使每个吸附部件23的电极层232与多个晶圆6一一对应的极化出正负相反的电荷，以在多个吸附部件23与对应的晶圆6之间形成库仑力，从而使多个吸附部件23能够一一对应的将多个晶圆6吸附在其上，进而使本发明实施例提供的静电托盘2能够吸附承载多个晶圆6。并且，通过在托盘本体21上设置定位部件25，并在定位部件25上间隔开设多个定位通孔251，且将多个吸附部件23一一对应设置于多个定位通孔251中，可以在多个吸附部件23一一对应吸附多个晶圆6时，使多个晶圆6一一对应的处于多个定位通孔251中，以借助多个定位通孔251一一对应的对多个晶圆6进行定位，从而避免晶圆6在半导体工艺过程中发生移动，进而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。并且，在半导体工艺中，射频耦合至多个吸附部件23的电极层232，以吸引等离子体对吸附在多个吸附部件23上的多个晶圆6进行轰击，对多个晶圆6进行刻蚀。
39.借助本发明实施例提供的静电托盘2的设计，可选的，绝缘层231的厚度可以为0.6mm-0.8mm。这与现有技术中的多片静电托盘的厚度为1.5mm-2mm的绝缘层相比要薄，从而可以减小射频经过绝缘层231时的损失，进而提高射频耦合效率，提高半导体工艺效率。
40.在本发明一优选实施例中，绝缘层231的厚度可以为0.67mm。
41.可选的，电极层232的厚度可以为0.03mm-0.04mm。
42.可选的，介电层233的厚度可以为0.25mm-0.35mm。
43.在本发明一优选实施例中，电极层232的厚度可以为0.03mm。
44.在本发明一优选实施例中，介电层233的厚度可以为0.3mm。
45.在本发明一优选实施例中，托盘本体21的材质可以包括金属。这样的设计是由于金属是导体，而射频耦合至吸附部件23的电极层232需要经过托盘本体21，因此，这样可以减少甚至避免射频在经过托盘本体21时的损失，从而提高射频耦合效率，提高半导体工艺
效率。
46.可选的，托盘本体21的材质可以包括铝。
47.在本发明一优选实施例中，绝缘层231的材质可以包括陶瓷。
48.在本发明一优选实施例中，介电层233的材质可以包括陶瓷。
49.在本发明一优选实施例中，吸附部件23的介电层233、电极层232和绝缘层231可以通过烧结的方式制作而成。
50.如图2、图3和图5所示，在本发明一优选实施例中，各吸附部件23的绝缘层231可以均设置有通孔234，通孔234贯穿绝缘层231至电极层232，电压馈入部件22包括引线结构221，引线结构221具有引入端和馈入端，引入端用于与直流电源(图中未示出)电连接，馈入端的数量与吸附部件23的数量相同，馈入端经通孔234与电极层232电连接，馈入端用于将经引入端引入的直流电压馈入电极层232。
51.也就是说，引线结构221具有引入端和与吸附部件23的数量相同的馈入端，其中，引入端与直流电源电连接，可以将直流电源提供的直流电压馈入至引线结构221，即，直流电源提供的直流电压通过引入端馈入至引线结构221，馈入端一一对应的穿过多个吸附部件23的通孔234，由于通孔234贯穿吸附部件23的绝缘层231至电极层232，因此，馈入端一一对应的穿过多个吸附部件23的通孔234，可以与多个吸附部件23的电极层232一一对应的电连接，馈入至引线结构221的直流电压可以通过馈入端一一对应的馈入至多个吸附部件23的电极层232。
52.如图6和图7所示，在本发明一优选实施例中，引线结构221可以包括引入线2211、多个馈入线2212和具有开口的环状线2213，引入线2211的一端与环状线2213电连接，另一端作为引入端，多个馈入线2212沿环状线2213的周向间隔设置，各馈入线2212的一端均与环状线2213电连接，另一端均作为馈入端。
53.在半导体工艺中，引入线2211作为引入端的一端与直流电源电连接，直流电源提供的直流电压通过引入端馈入至引入线2211，在经过引入线2211后，通过引入线2211的与环状线2213电连接的一端馈入至环状线2213，直流电压在馈入至环状线2213后，会沿环状线2213的周向流动，并在流动的过程中，通过多个馈入线2212的与环状线2213电连接的一端馈入至沿环状线2213的周向间隔设置的多个馈入线2212，直流电压在经过多个馈入线2212后，通过多个馈入线2212作为馈入端的一端一一对应的馈入至多个吸附部件23的电极层232。
54.这样的设计借助具有开口的环状线2213，并通过将多个馈入线2212沿环状线2213的周向间隔设置，可以使引线结构221呈断开的形式，即，引线结构221不是闭合的形式，避免直流电压在引线结构221中形成磁场，对直流电压的造成干扰，从而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。
55.如图6和图7所示，可选的，引入线2211与环状线2213电连接的一端可以与具有开口的环状线2213的一端电连接。
56.如图6和图7所示，可选的，多个馈入线2212中的一个馈入线2212与环状线2213电连接的一端可以与具有开口的环状线2213的一端电连接。
57.如图2和图3所示，在本发明一优选实施例中，电压馈入部件22可以还包括绝缘套件222和多个弹性导电件24，其中，绝缘套件222套设在引入线2211、多个馈入线2212和环状
线2213的外部；多个弹性导电件24一一对应的设置在多个馈入端处，多个弹性导电件24一一对应的与多个吸附部件23的电极层232弹性电接触。
58.也就是说，多个馈入端通过一一对应的设置在其上的多个弹性导电件24与多个吸附部件23的电极层232一一对应的电连接，这样借助弹性导电件24具有的弹性，能够使弹性导电件24与电极层232紧密的电接触，从而使多个馈入端能够与多个吸附部件23的电极层232一一对应的紧密电连接，进而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。并且，通过在引入线2211、多个馈入线2212和环状线2213的外部套设绝缘套件222，可以使引入线2211、多个馈入线2212和环状线2213与托盘本体21绝缘，避免耦合至电极层232的射频在经过托盘本体21时对经过引入线2211、多个馈入线2212和环状线2213的直流电压造成干扰，从而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。
59.可选的，可以是多个弹性导电件24一一对应的穿过多个吸附部件23的通孔234，与多个吸附部件23的电极层232一一对应的电接触，而多个馈入端并不一一对应的伸入至多个吸附部件23的通孔234中。
60.可选的，弹性导电件24可以包括弹性探针。
61.如图6和图7所示，可选的，绝缘套件222可以包括引入套段2221、多个馈入套段2222和具有开口的环状套段2223，环状套段2223套设在环状线2213的外部，引入套段2221和多个馈入套段2222沿环状套段2223的周向间隔设置，引入套段2221的一端与环状套段2223连通，另一端封闭，引入套段2221套设在引入线2211的外部，各馈入套段2222的一端均与环状套段2223连通，另一端均封闭，多个馈入套段2222一一对应的套设在多个馈入线2212的外部。
62.可选的，绝缘套件222的材质可以包括陶瓷。
63.如图1和图8所示，在本发明一优选实施例中，托盘本体21上可以设置有第一凹槽211和引入通道，第一凹槽211的形状与电压馈入部件22的形状相匹配，电压馈入部件22嵌入在第一凹槽211中，引入通道与第一凹槽211连通，并贯穿托盘本体21，用于供引入端与直流电源电连接。
64.通过将电压馈入部件22嵌入至第一凹槽211中，可以借助第一凹槽211对电压馈入部件22在托盘本体21上的位置进行定位，避免电压馈入部件22在托盘本体21上发生移动，从而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。
65.如图8所示，可选的，第一凹槽211可以包括引入槽段2111、多个馈入槽段2112和具有开口的环状槽段2113，环状套段2223和环状线2213嵌入在引入槽段2111中，引入槽段2111和多个馈入槽段2112沿环状槽段2113的周向间隔设置，引入槽段2111的一端与环状槽段2113连通，另一端封闭，引入套段2221和引入线2211嵌入在引入槽段2111中，各馈入槽段2112的一端均与环状槽段2113连通，另一端均封闭，多个馈入套段2222和多个馈入线2212一一对应的嵌入在多个馈入槽段2112中，引入通道与引入槽段2111连通，并贯穿托盘本体21，以供引入端与直流电源电连接。
66.如图8所示，在本发明一优选实施例中，托盘本体21上可以设置有多个第二凹槽212，多个第二凹槽212在托盘本体21上间隔设置，并位于第一凹槽211上，且至少与第一凹槽211的嵌入有馈入端的部分连通，各第二凹槽212的形状与各吸附部件23的形状相匹配，多个吸附部件23一一对应的设置在多个第二凹槽212中。
67.也就是说，第一凹槽211开设在第二凹槽212的槽底，通过使第二凹槽212与第一凹槽211的嵌入有馈入端的部分连通，可以使嵌入在第一凹槽211中的电压馈入部件22的馈入端能够与设置在第二凹槽212中的吸附部件23电连接，通过将多个吸附部件23一一对应的设置在多个第二凹槽212中，可以借助多个第二凹槽212对多个吸附部件23在托盘本体21上的位置进行定位，避免吸附部件23在托盘本体21上发生移动，从而提高静电托盘2的使用稳定性，提高半导体工艺稳定性。
68.如图8所示，可选的，多个第二凹槽212设置在嵌入有馈入套段2222和馈入线2212的多个馈入槽段2112上，并与多个馈入槽段2112一一对应的连通，以使多个第二凹槽212与第一凹槽211的嵌入有馈入端的部分连通，也就是说，多个馈入槽段2112一一对应的设置在多个第二凹槽212的槽底，以使多个第二凹槽212与第一凹槽211的嵌入有馈入端的部分连通，从而使嵌入在第一凹槽211中的多个馈入端能够一一对应的通过第一凹槽211与多个第二凹槽212的连通处，与设置在多个第二凹槽212中的多个吸附部件23一一对应的电连接。
69.如图1和图8所示，可选的，多个第二凹槽212在托盘本体21上均匀间隔设置，以使多个吸附部件23能够在托盘本体21上均匀间隔设置。
70.在本发明一优选实施例中，各吸附部件23可以粘接在第二凹槽212中。即，各吸附部件23可以通过粘结的方式与托盘本体21连接。
71.如图9所示，本发明实施例还提供一种基座，包括卡盘3(chuck)和如本发明实施例提供的静电托盘2，静电托盘2设置在卡盘3上，用于对多个晶圆6进行吸附。
72.本发明实施例提供的基座，通过在卡盘3上设置本发明实施例提供的静电托盘2，借助本发明实施例提供的静电托盘2对多个晶圆6进行吸附，以能够降低多片静电托盘2的加工难度及成本，使多片静电托盘2的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高半导体工艺效率。
73.如图9所示，在本发明一优选实施例中，基座可以还包括电馈入组件4和射频馈入组件5，电馈入组件4与电压馈入部件22电连接，并用于与直流电源电连接，将直流电源提供的直流电压馈入至电压馈入部件22，射频馈入组件5与卡盘3电连接，用于通过卡盘3将射频馈入至静电托盘2。
74.如图9所示，可选的，电馈入组件4可以包括电馈入导线41和过滤器42(filter)，射频馈入组件5可以包括射频馈入导线51和匹配器52(match)，其中，匹配器52用于与射频源(图中未示出)电连接，射频馈入导线51分别与匹配器52和卡盘3电连接，过滤器42用于与直流电源(图中未示出)电连接，电馈入导线41贯穿卡盘3，并分别与过滤器42和引入线2211电连接。在半导体工艺中，射频源提供射频，射频源提供的射频通过匹配器52馈入至卡盘3，再依次通过卡盘3、托盘本体21和吸附部件23的绝缘层231耦合至吸附部件23的电极层232，直流电源提供直流电压，直流电压依次经过过滤器42、电馈入导线41、引入线2211、环状线2213、馈入线2212和弹性导电件24馈入至吸附部件23的电极层232。
75.如图9所示，可选的，卡盘3中设置有供冷却液流经的冷却通道31(chiller)。这样可以借助冷却液对静电托盘2进行冷却。
76.如图9所示，可选的，静电托盘2与卡盘3之间可以设置有密封圈32，并通入有惰性气体。这样可以借助密封圈32和惰性气体对静电托盘2与卡盘3之间进行密封。
77.可选的，惰性气体可以包括氦气。
78.综上所述，本发明实施例提供的静电托盘2及基座能够降低多片静电托盘2的加工难度及成本，使多片静电托盘2的加工成为可能，并能够提高射频耦合效率，提高半导体工艺效率。
79.可以解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。