专利名称：具有间隔物的静电吸盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸盘表面上形成有多个间隔物的静电吸盘，所述静电吸盘通过使间隔物形成为角锥或圆锥等末端尖的形状，使吸附到静电吸盘上的被吸附物与吸盘表面(Chuck surface)的接触面积最小化。本发明通过机械加工来形成所述静电吸盘的间隔物，使得具备间隔物的静电吸盘具有高的耐磨性和强度，并且其耐久性得到改善。
背景技术：
半导体元件制造工艺中使用的等离子体处理装置、电子曝光装置、离子注入装置等装置或液晶面板的制造中使用的离子涂覆装置等装置，需要在不损伤半导体晶片或玻璃基板等处理对象的前提下，坚固地支撑这些处理对象。特别是，近年来需要严格控制在半导体晶片或玻璃基板等处理对象上可能产生的污染，而为了严格控制此类污染，正从早先的机械方式，即，通过夹持(clamping)来支撑半导体晶片等处理对象的方式，转变为利用静电(electrostatic)吸附力的静电吸盘方式。另一方面，通常静电吸盘具有在作为基板的金属基板上堆叠下部绝缘层、电极层和表面绝缘电介质层的堆叠结构，而上部形成的表面绝缘电介质层形成支撑并吸附半导体晶片或玻璃基板的吸附面。金属基板上形成有贯通上下面的贯通孔，而这些贯通孔中的一部分内部具有供电端子。这些供电端子从外部电源向电极层提供高电位，由此使分布在表面绝缘电介质层表面的电荷和吸附面上设置的处理对象上的极化的带电电荷之间，产生库仑力或约翰逊-拉贝克力(Johnson-Rahbek force)、由于静电产生的梯度力(gradient force)等，从而吸附并支撑半导体晶片等处理对象。但是，例如在等离子体装置中对半导体晶片进行蚀刻处理，半导体晶片基板的温度会上升至200°C 400°C，因此需要将这些基板的温度冷却到适当温度。一般，此类基板冷却用的冷却剂使用He气，而静电吸盘中形成有能够供给氦等冷却用气体的贯通孔。当氦等冷却用气体不均勻地供给到由静电吸盘吸附并支撑的被吸附物表面上时，被吸附物表面的温度将不均勻，由此存在使蚀刻的均勻性变差的问题。为了提高蚀刻的均勻性，需要均勻地向被吸附物表面供给冷却用气体，为此需要使阻碍静电吸盘的吸附面和被吸附物表面之间的冷却用气体供给的因素最小化。另一方面，静电吸盘的基板采用防蚀铝(alumite)材料来进行涂覆，因此存在绝缘性变差的问题。特别是在制造静电吸盘的过程中经常会对堆叠体的表面进行气喷(blast)处理，而此过程中在用于供给氦气等冷却用气体的贯通孔附近或形成于凸缘 (flange)上的固定装置用的贯通孔附近，易发生涂覆膜受损的现象。像这样发生涂覆膜受损的现象时，用于供给冷却用气体的贯通孔附近或形成于凸缘上的贯通孔附近位置的绝缘性变差，从而引发电弧(arc)等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于解决上述现有静电吸盘的问题，通过将形成在吸盘表面上的间隔物形成为角锥或圆锥等末端尖的形状，以使冷却用气体均勻地供给到被吸附物表面上， 进一步通过机械加工来形成此类间隔物，从而提高间隔物的耐久性。本发明的目的还在于提供一种静电吸盘，由于其在绝缘性容易变差的位置上设置了由绝缘性物质形成的绝缘套管(sleeve)或衬管(bush)而具有出色的绝缘性。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明的静电吸盘包括基板；第一绝缘层，其形成在所述基板上；内部电极层，其以设定的图案形成在所述第一绝缘层上；第二绝缘层，其形成在所述第一绝缘层和所述内部电极层上；其中，所述第二绝缘层具有提部(dam portion)，其沿所述第二绝缘层表面的边缘形成；多个间隔物，其位于由所述提部包围的空间内，从所述第二绝缘层的表面突出形成且具有角锥或圆锥形状。这里，提部优选地形成为高度大于间隔物的高度，并且提部和间隔物通过机械加工来切削而成。基板和第一绝缘层之间还可以形成底部涂层，并且还可以包括插入到用于贯通所述基板上下面的多个气体供给用贯通孔内部的绝缘套管。这里，绝缘套管最好包括气体出口部，其通过基板上表面的贯通孔来露出，其一端与所述第一绝缘层接触，且由陶瓷材料形成；主体部，其内径大于所述气体出口部的内径，且由树脂形成。另一方面，本发明的静电吸盘的制造方法，包括准备形成有气体供给用贯通孔的基板；在所述基板的上表面形成底部涂层；在所述底部涂层上通过热喷涂陶瓷粉末形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层上通过热喷涂导电材料形成内部电极层；在形成有所述内部电极层的所述第一绝缘层上通过热喷涂陶瓷粉末形成第二绝缘层；和沿所述第二绝缘层的边缘通过机械加工来形成提部，并且在由所述提部包围的空间内，通过机械加工形成从所述第二绝缘层的表面突出并具有角锥或圆锥形状的多个间隔物。(三)有益效果本发明的静电吸盘通过使间隔物的形状形成为末端尖的形状，使被吸附物基板与间隔物的接触部分最小化，使得冷却剂，即He气体能够均勻地供给到整个被吸附物表面； 并且由于通过机械加工来形成间隔物，从而具有可提高间隔物的耐久性的效果。并且，本发明的静电吸盘通过在冷却剂，即He气体的供给贯通孔和在装置固定用凸缘上形成的贯通孔中分别使用绝缘部件，从而具有强化静电吸盘整体的绝缘性的效果。
图1为本发明一个实施例的静电吸盘的一部分的侧截面图；图2为放大显示图1中的A部分的局部放大图；图3为本发明一个实施例的静电吸盘的另一部分的侧截面图；图4为显示图3中显示的构成元件中的绝缘套管的截面的截面图；图5为本发明一个实施例的静电吸盘的另一部分的侧截面图。
具体实施例方式下面参照附图，以具体实施例为基础，对本发明的具有间隔物的静电吸盘进行更加详细的说明。本发明并不由下面记载的实施例的说明内容所限定，并且显而易见，在不超出本发明的技术要旨的范围内可进行多样的变形。另一方面，实施例的说明中，对于在本发明的技术领域中公知的，并与本发明的技术要旨没有直接关联的技术内容将会省略其说明。并且，附图中，部分构成元件可能被扩大、省略或简略地显示。这是为了通过省略与本发明的要旨无关的不必要的说明，来清楚地说明本发明的要旨。图1为本发明一个实施例的静电吸盘的一部分的侧截面图，图2为放大显示图1 中的A部分的局部放大图。如图1和2所示，本发明一个实施例的静电吸盘100具有基板110、底部涂层120、 作为下部绝缘层的第一绝缘层130、以设定的图案图案化的内部电极层150和作为上部绝缘层的第二绝缘层140依次堆叠而成的堆叠体结构。如下面所述，基板110形成有多个贯通孔(未图示)，而这些贯通孔中的一部分内部容纳有向内部电极提供来自外部电源的高电位的供电端子(未图示)，并且另一部分提供用于冷却被吸附物，即半导体晶片等基板的冷却用气体的通道。基板110由通常的金属材料形成，并且外边缘形成有用于固定装置的凸缘部170。凸缘部170通常形成为具有台阶形状，以与形成有吸附并支撑被吸附基板200的吸盘表面111的部分相区分。基板110的上部表面形成有底部涂层120。通过使用主成分为Ni/Al的物质来对基板Iio的上部表面进行涂覆而形成底部涂层120，底部涂层120并不是必须的，可根据需要形成或不形成底部涂层120。另一方面，在形成底部涂层120之前优选地对基板110的表面进行气喷处理。并且，在形成底部涂层120之前优选地对要设置到基板110的贯通孔上的部件进行预先设置。图3和4中显示的绝缘套管160也同样有必要在形成底部涂层120 之前插入设置在基板110的贯通孔内。另一方面，底部涂层120优选地形成为具有30 100 μ m的厚度。不仅在形成有吸附并支撑被吸附基板200的吸盘表面111的位置，而且在形成有凸缘部170的位置上也同样形成底部涂层120。底部涂层120的上部表面通过热喷涂形成有第一绝缘层130。第一绝缘层130通过热喷涂Al2O3粉末等陶瓷粉末来形成。通过热喷涂首先在形成有吸附并支撑被吸附基板 200的吸盘表面111的位置上形成第一绝缘层130。吸盘表面111以外的侧面部和凸缘部 170的热喷涂工艺通常在后述的第二绝缘层140形成在第一绝缘层130和内部电极层150 上部上之后进行。第一绝缘层130的上部表面上形成有内部电极层150。内部电极层150由铜、钨、 铝、镍、铬、银、白金、锡、钼、镁、钯、钽等导电性物质形成，并且将其图案化为具有需求形状的图案。通过利用掩模进行图案化之后，在其上热喷涂导电性物质来形成内部电极层150。 内部电极层150通常形成为侧截面方向宽度具有30 60 μ m的值。内部电极层150的上部以及未形成有内部电极层150的第一绝缘层130的上部形成有第二绝缘层140。通过热喷涂与第一绝缘层130相同材料的陶瓷粉末来形成第二绝缘层140。与第一绝缘层130—样，第二绝缘层140也优选地形成在形成有吸盘表面111的位置上。在形成吸盘表面111的位置上通过热喷涂Al2O3粉末形成第二绝缘层140之后，在余下的静电吸盘的侧面部和凸缘部170上利用同样的Al2O3粉末来形成绝缘层。像这样，在第二绝缘层140、侧面部和凸缘部170上都形成绝缘层之后，在该通过热喷涂陶瓷粉末所形成的全部热喷涂面上涂覆硅并进行浸渗。另一方面，第一和第二绝缘层优选地形成为其加起来的全部绝缘层的厚度为400 500 μ m。在陶瓷粉末的热喷涂和硅的涂覆、浸渗结束之后，在第二绝缘层140上各自形成提部141和间隔物142。提部141沿第二绝缘层140的表面，即吸盘表面111的外部轮廓边缘形成。提部141的宽度能够稳定地支撑被吸附基板200就足够，并不限定于特定的值。 提部141通过加工中心(machining center)的机械加工来形成为具有20 170 μ m的高度。间隔物142形成为末端为尖的角锥或圆锥形状，并且在第二绝缘层140上部表面上没有形成提部141的位置上形成。间隔物142也与提部141 一样通过加工中心的机械加工来形成。间隔物142形成为高度低于提部141。由静电吸盘100来吸附并被支撑的被吸附基板200在外部边缘部分与提部141接触的状态下被支撑。但是，通常被吸附基板200具有薄板的形状，其被提部141支撑时基板200的中央部分由于其重力将稍微向下下垂。由此，间隔物142的尖端部和基板200的下部表面之间可发生接触。本发明的静电吸盘100的间隔物142由于为具有尖端部的角锥或圆锥形状， 因此与被吸附基板200表面的接触面积将最大限度地变小。如前所述，被吸附基板200的下部表面和间隔物接触部分的面积大的话，冷却用气体氦将不均勻地供给到整个被吸附基板200的下部表面上，因此蚀刻的均勻性也会变差。因此，有必要将间隔物与被吸附基板 200表面接触部位的面积抑制到尽可能小的程度，而本发明的静电吸盘100的情况下，间隔物142与被吸附基板200的接触为针接触，因此形成本发明的间隔物142时，所谓针吸盘 (pin chuck)化将成为可能。通过具有尖端部的间隔物142的针吸盘化作用，本发明的静电吸盘100可在被吸附基板200表面上均勻地供给冷却用气体，并且由此可以稳定地维持被吸附基板200的温度。另一方面，间隔物142的高度优选地形成为比提部141的高度低约 10 20 μ m,并且其为角锥形状时，构成其底面的多角形的一个边的长度优选地约为0. 2 0. 4mm ；其为圆锥形状时，构成其底面的圆的直径优选地为0. 2 0. 4mm。本发明的静电吸盘100的提部141和间隔物142利用加工中心的机械进行加工而形成。首先，利用加工中心来决定要加工的提部141和间隔物142的形状，在第二绝缘层 140表面上对要形成提部141的部分以外的部分进行气喷处理。气喷处理结束后，利用加工中心进行机械加工来形成提部141和间隔物142。与本发明不同，也存在利用掩模进行图案化以形成设定形状之后热喷涂陶瓷粉末，来形成提部或间隔物的方式，然而通过这样的方式不容易形成本发明的末端尖的形状的金字塔形间隔物。而且，通过热喷涂形成间隔物时， 存在使用过程中间隔物容易从第二绝缘层表面脱落或磨损的问题。与此相反，通过机械加工形成的本发明的间隔物142，由于利用了加工中心，因此容易成型为角锥或圆锥形状，并且还能提高耐久性和强度。由此，间隔物的寿命也跟着变长。图3和4为显示用于供给冷却用气体的贯通孔中所插入的绝缘套管160的侧截面的示意图。如图3和4所示，本发明的静电吸盘100具有在用于供给冷却用气体的贯通孔中插入绝缘套管160的结构。如图3所示，在具有用于供给冷却用气体的贯通孔的部分表面上，底部涂层120的一部分涂覆膜可能会缺损。由此可能会产生电弧等破坏绝缘性的现象， 因此本发明的静电吸盘100中，为了防止这种现象，在用于供给冷却气体的贯通孔中插入设置了可强化绝缘性能的绝缘套管160。另一方面，冷却用气体(通常使用He气体)经过形成在绝缘套管160内部的空腔，通过形成在绝缘层上的孔161，最终供给到被吸附基板 200的下部表面侧。像这样，绝缘套管160具有固定内径的中空形管状形状，而如图3和4 所示，并不是绝缘套管160整体均具有相同的内径值，而是形成有设定的台阶部来使得内径变化。当然。本发明并不限于此，本发明的静电吸盘100中使用的绝缘套管160的内径也可以在整体的绝缘套管中具有固定的值。图3和4所示的绝缘套管160包括气体出口部161，其具有与形成在绝缘层上的孔112连通的中空部；主体部162，其具有与所述气体出口部161连通的中空部，并且其内径和外径都大于气体出口部161。优选地，气体出口部161由陶瓷材料形成，主体部162由树脂形成。当然，本发明的绝缘套管并不一定仅限于此，构成气体出口部和主体部的材料可相同。形成气体出口部161的陶瓷材料可使用氧化铝等，形成主体部的树脂材料可使用Ti 聚合物、聚酰亚胺(Vespel)、NC尼龙等树脂材料。像这样，由于主体部162不是最终排出气体的气体出口部161，而通过使用低廉的树脂材料来替换陶瓷材料，可减少整体的制造费用。另一方面，气体出口部161的内径优选地形成为与绝缘层的孔112的内径相同或比孔112的内径稍大的程度；主体部162优选地形成为，其与气体出口部161连通的部分的内径与从基板110的下部表面向外露出的部分的内径不相同。为此，主体部162的中空部形成有台阶部。图5为显示本发明的静电吸盘100的凸缘部170的局部侧截面图。如图5所示， 凸缘部170上连接有用于固定静电吸盘100的固定用部件190。像这样连接有固定用部件 190的位置上，底部涂层或绝缘层可能被消除，因此绝缘性可能有问题。因此，本发明的静电吸盘100中，在连接固定用部件190的位置上设有绝缘性强化部件180。绝缘性强化部件180包括设置在固定用部件190两侧面上的衬管181和设置在固定用部件190上部的罩182。与前面提出的绝缘套管的主体部162类似，这样的绝缘性强化部件180优选地由 Ti聚合物、聚酰亚胺、NC尼龙等树脂材料形成，但并不限于此。以上描述的具体叙述内容为对本发明的静电吸盘的结构的一个实施例的说明，这仅是为了帮助对本发明的技术要旨和主要结构的理解而展示的一个特定的实例，并不用来限定本发明的范围。除了该公开的实施例之外，也可基于本发明的技术思想实施其他多种变形例，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种静电吸盘，其包括基板；第一绝缘层，其形成在所述基板上；内部电极层，其以设定的图案形成在所述第一绝缘层上；第二绝缘层，其形成在所述第一绝缘层和所述内部电极层上，其特征在于，所述第二绝缘层具有提部，其沿所述第二绝缘层表面的边缘形成；多个间隔物，其位于由所述提部所包围的空间中，从所述第二绝缘层的表面突出形成且具有角锥或圆锥形状。
2.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述提部的高度大于所述间隔物的高度。
3.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述提部和间隔物通过机械加工切削而成。
4.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述基板和所述第一绝缘层之间还形成有底部涂层。
5.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述静电吸盘还包括插入到用于贯通所述基板上下面的多个气体供给用贯通孔内部的绝缘套管。
6.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述绝缘套管包括气体出口部，其通过基板的上表面贯通孔来露出，其一端与所述第一绝缘层接触，且由陶瓷材料形成；主体部，其内径大于所述气体出口部的内径，且由树脂形成。
7.一种静电吸盘的制造方法，其特征在于，包括 准备形成有气体供给用贯通孔的基板； 在所述基板的上表面形成底部涂层；在所述底部涂层上通过热喷涂陶瓷粉末形成第一绝缘层； 在所述第一绝缘层上通过热喷涂导电材料形成内部电极层；在形成有所述内部电极层的所述第一绝缘层上通过热喷涂陶瓷粉末形成第二绝缘层；和沿所述第二绝缘层的边缘通过机械加工来形成提部，并且在由所述提部包围的空间中，通过机械加工形成从所述第二绝缘层的表面突出并具有角锥或圆锥形状的多个间隔物。
全文摘要
本发明涉及吸盘表面上形成有多个间隔物的静电吸盘，沿吸盘表面边缘形成有堤部，并将由堤部围成的空间内从吸盘表面突出的多个间隔物通过机械加工成形为角锥或圆锥形状。本发明的静电吸盘，通过使间隔物的末端形成为尖的形状，来使被吸附物，即基板和间隔物之间的接触部分最小化，以使冷却剂，即He气体均匀地供给到整个被吸附物表面，并且通过机械加工来形成间隔物，具有可提高间隔物耐久性的效果。
文档编号H01L21/00GK102237292SQ20111010250
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月26日
发明者宫下欣也, 朴龙雄, 辰巳良昭 申请人:Pmt有限公司, 创意科技股份有限公司