静电卡盘装置及其集成工艺的制作方法

本发明涉及半导体晶片加工装置及其集成工艺，特别是指一种静电卡盘装置及其集成工艺。

背景技术：

传统的静电卡盘的制法是对内置电极的氧化铝陶瓷进行一体化高温烧结。其制法包括：形成氧化铝陶瓷烧结体的工序；在该氧化铝烧结体上印刷静电电极用的电极糊的工序；在该电极糊上填充氧化铝造粒粉进行金属模成型的工序；将通过金属模成型的工序一体化的成型体进行烧成的工序(参照专利文献1：日本特开2005-343733号公报)。这种陶瓷高温烧结的静电卡盘的制法不可避免的会带来一些问题：烧成后的介电层和电极层均存在一定程度的变形，从而影响了静电卡盘静电力的均匀性。甚至静电电极的断面变形而尖锐成锐角，形成这样尖锐的形状时，由于应力集中及电场集中等容易发生裂纹，难以确保静电卡盘的耐久性。

有些专利为抑制静电卡盘电极的断面变形，对静电卡盘的制法进行了改善，其是对以夹入规定形状的静电电极或其前体的方式将一对陶瓷煅烧体重叠而成的层叠烧结体进行热压烧成(参照专利文献2：申请公布号cn104835770a)。但专利文献2的制法也不能从根本上避免高温烧结造成的介电层和电极层的变形。

技术实现要素：

本发明提供一种电极层和介电层不变形、静电吸附力均匀、封装强度高、气密性好的静电卡盘装置及其集成工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种静电卡盘装置及其集成工艺，包括介电层、 电极层、绝缘层和金属基体，所述介电层设置在绝缘层的上方，所述电极层通过激光焊接工艺封装在所述介电层和绝缘层之间，所述绝缘层设置在所述金属基体上。

进一步的，所述介电层为蓝宝石材料。

进一步的，所述绝缘层为蓝宝石、陶瓷材料。

进一步的，所述绝缘层上设置有用于嵌入所述电极层的凹槽。

进一步的，设置在所述电极层上的通气孔尺寸大于设置在所述介电层和绝缘层上的通气孔的尺寸。

进一步的，所述电极层的材质为铜、银、钨或石墨烯。

另一方面，本发明还提供一种静电卡盘装置的集成工艺，所述介电层和绝缘层之间通过激光焊接工艺在激光焊接区域内进行激光焊接，在界面处形成连接固溶体，实现集成，所述绝缘层设置在所述金属基体上。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术相比，本发明的静电卡盘激光焊接的集成工艺无需经历高温，介电层和电极层不会发生变形，静电力分布均匀。并且，通过激光焊接工艺将电极层封装在所述介电层和绝缘层之间，可以实现高的封装强度以及良好的气密性。另外，激光焊接工艺简单，易于操作。

附图说明

图1现有技术中的静电卡盘静装置的剖面结构示意图；

图2为本发明的静电卡盘静装置的剖面结构示意图；

图3为本发明的介电层激光焊接区域的截面图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种静电卡盘装置，静电卡盘装置如图2所示，一种静电卡盘装置，包括介电层4、电极层5、绝缘层6和金属基体7。介 电层设置在绝缘层的上方，电极层通过激光焊接工艺封装在介电层和绝缘层之间，绝缘层设置在金属基体上。激光焊接区域如图3所示，在气孔及静电卡盘边缘区域8内实施。焊接前需要根据激光焊接图形和精度要求，制作一个焊接工装，用于激光焊接时夹持待焊接工件。激光焊接采用连续式激光，功率范围在100w-300w。激光焊接时的单点瞬时温度在200-400℃，单点持续时间在5ms-10ms。以8英寸的静电卡盘为例，整个激光焊接过程持续大约4h的时间。

与现有技术相比，图1为现有技术中的静电卡盘静装置的剖面结构示意图，其中，1、绝缘层；2、电极层；3、金属基座。本发明的静电卡盘激光焊接的集成工艺无需经历高温，对介电层及电极材料无影响，集成后介电层与电极层均无变形，从而保证静电卡盘静电力分布均匀。并且，通过激光焊接工艺将电极层封装在所述介电层和绝缘层之间，可以实现高的封装强度以及良好的气密性。另外，激光焊接工艺简单，易于操作。

介电层上优选设置有用于嵌入电极层的凹槽。具体的，凹槽设置在介电层上与绝缘层激光焊接的一面，这种结构可以进一步保证电极层在绝缘层和介电层之间的稳定性，提高本发明的静电吸附力的均匀性。

本发明中，设置在电极层上的通气孔尺寸优选大于设置在介电层和绝缘层上的通气孔的尺寸，以保证电绝缘性。

本发明中，绝缘层优选为蓝宝石、陶瓷。

另一方面，本发明还提供一种静电卡盘装置的集成工艺，介电层和绝缘层之间通过激光焊接工艺在激光焊接区域内进行激光焊接，在界面处形成连接固溶体，实现集成，绝缘层设置在金属基体上。

其中，电极层的材质可以为铜、银、钨或石墨烯或其他导电材料，选用这些材料既可以保证导电效果，又不提高成本。

综上，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的静电卡盘激光焊接集成工艺减少了传统集成工艺中陶瓷高温烧结的风险，避免了介电层及电极层的变形，使得静电卡盘的静电吸附力均匀；

2、本发明通过激光焊接技术集成的静电卡盘的封装强度高，气密性好；

3、本发明的静电卡盘结构简单，制造容易，成本较低，可广泛推广使用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种静电卡盘装置及其集成工艺，属于半导体晶片加工技术领域，所述静电卡盘装置包括介电层、电极层、绝缘层和金属基体，所述介电层设置在绝缘层的上方，所述电极层通过激光焊接工艺封装在所述介电层和绝缘层之间，所述绝缘层设置在所述金属基体上。本发明的静电卡盘的集成工艺无需经历高温，介电层和电极材料不存在变形，静电力分布均匀，并且集成后的封接强度高、气密性好。

技术研发人员：朱煜;徐登峰;杨鹏远;成荣;许岩;穆海华;王建冲;唐娜娜
受保护的技术使用者：北京华卓精科科技股份有限公司
技术研发日：2016.03.03
技术公布日：2017.09.12