一种静电吸附装置及等离子刻蚀机的制作方法

1.本实用新型涉及静电除尘技术领域，尤其涉及一种静电吸附装置及等离子刻蚀机。


背景技术：

2.衬底是具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性的用于生长外延层的洁净单晶薄片。氮化镓作为半导体材料，开发过程中晶体的合成非常困难。因此，必须使用氮化镓以外的基板。氮化镓晶体的生长利用的是氨气相法。利用该方法需要1000℃以上的生长温度。因此，作为在高温氨气下特性依然稳定的基板，蓝宝石受到关注。蓝宝石材料因其化学稳定性好，不吸收可见光，价格适中，制造技术相对成熟的特点，现已成为最普遍的氮化镓生长衬底，但是因氮化镓和蓝宝石存在晶格失配和热膨胀系数的差别，使氮化镓在衬底上生长的位错和缺陷密度较大，影响器件的发光效率和寿命。后经发现，在衬底表面制作具有细微结构的图形可以改变氮化镓的生长过程，使生产的led(light-emitting diode，发光二极管)的出射光亮度比传统的led大大提高，同时反向漏电流减小，延长了led的寿命。
3.在蓝宝石衬底上制作氮化镓生长需要的尺寸的周期性图形即为图形化蓝宝石衬底。图形化蓝宝石衬底的制作过程为蓝宝石衬底平片经匀光刻胶、曝光、显影，在衬底上得到周期性排列的胶柱作为掩膜，经蓝宝石图案基板自动光学缺陷检查机跑片将衬底表面有缺陷的衬底挑出，将合格的衬底送至icp(inductively coupled plasma，感应耦合等离子体)刻蚀站，在洁净室环境下由人工将衬底装入承载衬底的托盘盖板，然后送进等离子蚀刻机的片盒腔内，机台内的机械手会将片盒腔内承载的衬底的托盘盖板经传输腔送入工艺腔进行等离子体刻蚀。在人工装片这个工序上由于有人的参与，就避免不了引入污染物，如纤维、毛发、灰尘等，这些污染物会起到异常掩膜的作用，经等离子体刻蚀后会破坏衬底表面图形的微观结构，造成衬底表面的图形缺失和颗粒，导致以图形化蓝宝石衬底为模板生长的氮化镓外延层晶体质量明显降低，甚至导致后端芯片的报废，因此减少图形化蓝宝石表面缺陷在制程中尤为重要，即将爆发发展的micro/mini led(micro/mini light-emitting diode，微型/迷你发光二极管)也对图形蓝宝石衬底表面缺陷提出了更极致的要求。蓝宝石衬底上附着的杂质和污染物会极大地影响后续等离子刻蚀工艺的精度。
4.目前已有技术实现通过静电吸附减少蓝宝石衬底刻蚀前污染物的装置，一般是将蓝宝石衬底和其承载装置放置在一个上下极板间的电场之中，要使污染物靠近其中一个极板，远离另一极板才能实现，实际上蓝宝石衬底和其承载装置厚度偏厚，根据电容器相关公式c＝εs/4πkd，c＝q/u，蓝宝石衬底和其承载装置偏厚意味着两极板间距离d偏大，会造成电容c偏小，而如果想要达到可吸附污染物的电荷量q，两极板间的电压u就需要很大。
5.因此，亟需一种静电吸附装置及等离子刻蚀机，以解决以上问题。


技术实现要素：

6.根据本实用新型的一个方面，提供了一种静电吸附装置及等离子刻蚀机，在进行
等离子蚀刻前利用较小的充电电压实现两个电极板充电，并利用静电吸附原理实现蓝宝石衬底污染物的高效祛除，防止蚀刻时由于杂质使图形化蓝宝石衬底出现表面缺陷。
7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种静电吸附装置，包括电容器箱体，还包括第一极板、第二极板，该第一极板可拆卸地安装于该电容器箱体中，该第一极板上设置有携取机构，该第二极板安装于该电容器箱体内，与该第一极板平行且间隔设置，第一极板与第二极板能够连通成闭合电路进行充电。
9.可选地，第一极板上设置有通孔，携取机构包括设置于该通孔中的绝缘部件。
10.可选地，该静电吸附装置还包括升降台，该升降台包括升降柱和绝缘托盘，升降柱安装于电容器箱体内，绝缘托盘固连于升降柱的输出端，位于第二极板背离第一极板的一侧，该升降柱能够驱动绝缘托盘靠近或远离第二极板。
11.可选地，该静电吸附装置还包括电极板承托结构，该电极板承托结构安装于电容器箱体的内壁上，第一极板架设于电极板承托结构上。
12.可选地，该静电吸附装置还包括两个导电结构，两个导电结构分别穿设于电容器箱体的侧壁上，一个导电结构被配置为与第一极板相抵接，另一个导电结构被配置为与第二极板相抵接，第一极板和第二极板能够通过两个导电结构与外部电路相连通形成闭合电路。
13.可选地，闭合电路还包括开关和电源，该开关包括充电开关和去电开关，充电开关、电源、第一极板和第二极板串联，去电开关与充电开关和电源并联。
14.可选地，该电容器箱体的侧壁上开设贯通的过孔，第一极板能够活动穿设于过孔。
15.可选地，第一极板和第二极板的尺寸规格均相同。
16.可选地，第一极板和第二极板朝向升降台所在方向的一侧设置有凸起结构。
17.根据本实用新型的另一个方面，提供了一种等离子刻蚀机，包括上述任一方案提供的静电吸附装置，该静电吸附装置安装于该等离子刻蚀机的片腔盒内。
18.本实用新型的有益效果：
19.本实用新型提供的静电吸附装置包括第一极板和第二极板，其中，第一极板和第二极板均能够从该静电吸附装置中取出，第一极板与第二极板能够形成闭合回路，进行充电。当充电完成后，取出第一极板，第二极板即可用于本静电吸附装置的吸附工作，而取出的第一极板亦可转用在另一个静电吸附装置中进行吸附工作，实现了一次充电两次使用的效果，实现了静电吸附装置吸附污染物的高效性。
20.本实用新型提供的等离子刻蚀机包括该静电吸附装置，通过该静电吸附装置能够保证刻蚀工作进行前蓝宝石衬底上的污染物的祛除，防止蚀刻时由于杂质使图形化蓝宝石衬底出现表面缺陷。
附图说明
21.图1是本实用新型提供的静电吸附装置结构示意图；
22.图2是本实用新型提供的静电吸附装置中第一极板100的结构示意图；
23.图3是本实用新型提供的静电吸附装置电路示意图。
24.图中：
25.100、第一极板；110、携取机构；
26.200、第二极板；
27.300、升降台；310、升降柱；320、绝缘托盘；
28.400、电极板承托结构；
29.500、导电结构；
30.600、开关；610、充电开关；620、去电开关。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
32.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
35.图1示出本实用新型提供的静电吸附装置结构示意图，图2示出本实用新型提供的静电吸附装置中第一极板100的结构示意图。
36.参照图1和图2，该静电吸附装置包括电容器箱体、第一极板100、第二极板200、升降台300、电极板承托结构400、两个导电结构500、开关600以及电源。该电容器箱体呈长方体，且由绝缘材料制成。利用该静电吸附装置进行蓝宝石衬底污染物吸附时，以icp蚀刻机的片盒腔作为该电容器箱体。该icp蚀刻机的片盒腔中安装有第一极板100、第二极板200、升降台300和电极板承托结构400。开关600和电源放置在该icp蚀刻机的片盒腔外，第一电极板100和第二电极板200通过两个导电结构500与位于该icp蚀刻机的片盒腔外的开关600和电源连接形成回路。操作人员能够通过开关600进行第一电极板100和第二电极板200的充电和去电操作。
37.参照图1，第一极板100可拆卸地安装于icp蚀刻机的片盒腔中，该icp蚀刻机的片盒腔侧壁上开设有贯通的第一过孔，该第一过孔的截面呈成矩形，其尺寸略大于第一极板100纵截面。第一极板100充电完成后，可以通过该icp蚀刻机的片盒腔侧壁上开设的过孔中
将第一极板100取出，取出的第一极板100远离第二极板200，第一极板100和第二极板200上电荷之间的吸引力可忽略不计，此时由于静电平衡原理，第一极板100和第二极板200上的电荷会重新平均分布在各极板的表面，且第一极板100和第二极板200极板的上下两面都会带有电荷。取出的第一极板100可以运用于其他静电吸附装置的污染物吸附工作。
38.具体地，第二极板200可拆卸地安装于icp蚀刻机的片盒腔中，该icp蚀刻机的片盒腔侧壁上还开设有贯通的第二过孔，该第二过孔平行于第一过孔且截面形状、尺寸均与第一过孔相同。完成吸附工作的第二极板200在去电以后能够从该第二过孔中取出，利用无尘布加酒精擦拭即可祛除吸附在表面的污染物。
39.具体地，第一极板100和第二极板200均为尺寸形状完全相同的矩形板状结构。能够保证第一极板100和第二极板200充电后带有相同的电荷量。
40.参照图2，第一极板100和第二极板200的上下板面之间呈弧形过渡。避免了上下板面直角过渡，取下第一极板100时由于尖端效应电荷聚集在两个极板的边缘处。
41.具体地，第一极板100和第二极板200朝向升降台300所在方向一侧的板面上设置有凸起结构，该凸起结构可以是均布设置在该板面上的三棱柱状凸起，也可以是均布在该板面上的圆锥状凸起。第一极板100和第二极板200充电并取出第一极板100后，电荷会重新平均分布在第一极板100和第二极板200的上下两面，又因为第一极板100和第二极板200靠近蓝宝石衬底的一侧表面有凸起结构，由于电荷的尖端效应，靠近蓝宝石衬底一侧的板面上的电荷将多于另一侧，可以加大静电吸引力，实现蓝宝石衬底污染物的高效吸附。
42.再为具体地，第一极板100上设置有携取机构110。该第一极板100上设置有两个贯通整个第一极板100的通孔，当第一极板100插入icp蚀刻机的片盒腔中时，该通孔的开孔方向垂直于第一过孔的截面。该通孔为绝缘通孔，实现通孔绝缘的方式可以是在该通孔的内壁涂抹绝缘漆，或是在该通孔中插入一个绝缘橡胶管。该携取机构110还包括穿设于通孔的绝缘棒，该绝缘棒的长度大于第一极板100，能够从第一过孔中伸出。第一极板100和第二极板200充电完毕后，操作人员能够操作该两个绝缘棒，将第一极板100取出，能够保证操作人员的人身安全，使带电的第一极板100的取放更为安全。
43.参照图1，第一极板100和第二极板200通过电极板承托结构400安装在icp蚀刻机的片盒腔中，该电极板承托结构400由绝缘材料制成，可以是绝缘短柱，在icp蚀刻机的片盒腔相对的两个侧板的内壁上垂直固连八个该绝缘短柱。这些绝缘短柱四个一组分为两组，其中一组安装高度为略低于第一过孔，且安装好的短柱上端与第一过孔下边界齐平，用于承托第一极板100。另外一组以同样的方式安装于第二过孔下方，用于承托第二极板200。
44.具体地，该电极板承托结构400还可以是两个u形承托板，其中一个u形承托板开口正对第一过孔，承托面平行于该icp蚀刻机的片盒腔底部，固连于该icp蚀刻机的片盒腔三个内壁面上，且承托面与第一过孔的下边界齐平，用于承托第一极板100。另一个u形承托板以同样的方式安装于第二过孔下方，用于承托第二极板200。
45.继续参照图1，导电结构500为两个，插入icp蚀刻机的片盒腔的一端能够与第一极板100或第二极板200抵接，位于icp蚀刻机的片盒腔外的另一端能够连接导线。该导电结构500可以是金属棒，该金属棒穿设于icp蚀刻机的片盒腔的侧壁上，一个金属棒被配置为与第一极板100相抵接，另一个金属棒被配置为与第二极板200相抵接。第一极板100和第二极板200各自通过一个导电结构500与外部电路相连通形成闭合电路。
46.继续参照图1，该静电吸附装置还包括升降台300，该升降台300位于第二极板200背离第一极板100的一侧，包括升降柱310和绝缘托盘320。升降柱310一端垂直固连于icp蚀刻机的片盒腔底部，该升降柱310的输出端垂直固连有绝缘托盘320。升降柱310能够驱动绝缘托盘320靠近或远离第二极板200。
47.首先，在吸附工作开始前将蓝宝石衬底及其夹具放置在绝缘托盘320中，并调整到第一位置，处于该第一位置时升降柱310处于压缩状态。
48.开始工艺后将片盒腔抽成真空状态，抽真空完毕后升降柱310驱动绝缘托盘320带动蓝宝石衬底和其夹具一起升高至第二位置，处于该第二位置的蓝宝石衬底表面距离第二极板200尽量近但不接触，此时蓝宝石衬底表面若有微小污染物将被吸附在第二极板200表面，达到除杂的目的。
49.吸附除杂工艺完成后，通过升降柱310驱动绝缘托盘320带动蓝宝石衬底和其夹具一起下降，直至回到第一位置，此时传输腔的机械手将蓝宝石衬底和承载蓝宝石衬底的夹具一同送到工艺腔进行等离子体刻蚀，整个吸附除杂过程结束。
50.图3示出本实用新型提供的静电吸附装置电路示意图。参照图3，开关600包括充电开关610和去电开关620。其次第一极板100和第二极板200分别通过一个导电结构500与位于icp蚀刻机的片盒腔外的导线连接，该导线上还串联有电源和充电开关610。去电开关620并联在充电开关610和电源组成的串联电路的两端。
51.第一极板100和第二极板200充电过程具体如下：
52.首先将第一极板100和第二极板200相互平行且具有一定间距地安装在icp蚀刻机的片盒腔中，由于二者之间不需要容纳其他部件或被吸附件，因此二者之间的间距可以非常小。能够使两极板达到可吸附污染物的电荷量时需要的电压大幅减小，实现了静电吸附装置的高效、节能。
53.其次，接通充电开关610，第一极板100和第二极板200开始充电，聚集电荷。
54.第一极板100和第二极板200去电过程具体如下：
55.当第一极板100和第二极板200吸附杂质到一定程度需要清洁时，将第一极板100从第一过孔中放回原位，接通去电开关620，第一极板100和第二极板200上的电荷就会中和，实现去电。
56.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。