一种静电卡盘及半导体设备的制作方法

文档序号:42132158发布日期:2025-06-10 17:27阅读:30来源:国知局

本发明属于半导体制备,具体涉及一种静电卡盘及半导体设备。


背景技术:

1、静电卡盘在半导体制造工艺的多个环节扮演着重要作用。现代半导体工艺中包含晶圆的清洗、氧化、光刻、刻蚀、沉积等环节,每个环节中又涉及到多种工序,这其中离子掺杂、离子注入、物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等工序均需要保证晶圆的平稳固定,因此都需要静电卡盘来进行夹持。

2、按照吸附原理的不同,静电卡盘可分为库仑型(coulomb type)与j-r型(johnsen-rahbeck type)。其中库仑型静电卡盘使用绝缘材料作为介电层,其内没有可自由移动的电子,通过极化电荷在晶圆与电极间形成静电吸引力。其优点是静电力残余力容易消除,缺点是静电力较小。j-r型静电卡盘的介电层具有导电性,因此当电极通电后介电层的负电荷将聚集在介电层下表面,正电荷聚集在介电层上表面,并在接触面形成无数微小电场,从而对工件进行吸附。其优点是静电吸附力大,缺点是对卡盘表面粗糙度比较敏感,且不易脱附。

3、现有技术中,由于j-r型静电卡盘的卡盘表面粗糙度比较敏感,使得在遇到除电不良的状况下,晶圆受残余静电产生应力的影响,导致晶圆与静电卡盘无法完成脱附出现晶圆破损的情况。


技术实现思路

1、本发明实施例提供一种静电卡盘及半导体设备,旨在能够解决现有技术中j-r型静电卡盘中除电不良导致晶圆脱附过程中出现破损的技术问题。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种静电卡盘及半导体设备。

3、第一方面,本发明实施例提供一种静电卡盘,包括卡盘基体、顶针组件和电荷发生器。卡盘基体用以放置晶圆,所述卡盘基体设有中空腔室,所述中空腔室与所述卡盘基体的上表面连通;顶针组件设于所述中空腔室内,所述顶针组件具有沿所述卡盘基体高度方向上下活动的自由度,所述顶针组件用以将置于卡盘基体上的晶圆顶起;电荷发生器与所述顶针组件电连接,所述电荷发生器用于产生设定电荷;

4、其中,所述设定电荷的电性与介电层的上表面的电荷的电性相反。

5、本申请实施例所示的方案,与现有技术相比,本申请通过将电荷发生器与顶针组件连接,当需要将晶圆在静电卡盘上进行脱附时,启动电荷发生器,由于介电层上表面的残留正电荷,因此电荷发生器产生的设定电荷为负电荷,电荷发生器将产生的负电荷传导到顶针组件上。当顶针组件顶起晶圆的同时由于顶针组件上布满负电荷,负电荷与介电层上表面的正电荷相互抵消,因此降低晶圆与静电卡盘之间的吸附力,使得晶圆与静电卡盘脱附过程中更好的完成脱附,避免晶圆与静电卡盘无法完成顺利脱附以造成晶圆出现破损的情况发生,解决了现有技术中j-r型静电卡盘中除电不良导致晶圆脱附过程中出现破损的技术问题。

6、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述顶针组件包括顶针和驱动结构。顶针竖直设于所述中空腔室内,所述顶针具有沿所述卡盘基体高度方向上下活动的自由度,所述顶针用以将置于卡盘基体上的晶圆顶起;所述顶针与所述电荷发生器连接,用于将所述电荷发生器产生的设定电荷传导到顶针上;驱动结构设于所述顶针的下方,所述驱动结构固设于所述中空腔室内,所述驱动结构用以驱动所述顶针上下活动。

7、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述中空腔室包括第一腔室和第二腔室,所述第一腔室设于所述第二腔室的上部,且所述第一腔室与第二腔室连通,所述第一腔室的孔径小于所述第二腔室的孔径;所述第一腔室的底部与所述第二腔室的顶部构成限位面;所述驱动结构还包括线圈和电源。线圈竖直设于所述第二腔室内,所述顶针可移动地穿设在所述线圈内;电源与所述线圈连接。

8、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述顶针内部设有通气孔且所述顶针的外侧壁上设有多个透气孔,所述透气孔与所述通气孔相连通;所述静电卡盘还包括气管、等离子发生器和气泵;所述等离子发生器用于产生带有设定电荷的等离子体;所述气管的出气口与所述通气孔连通,所述气管的进气口与所述气泵的出气口连通,所述气泵的进气口与所述等离子发生器的出气口连通;所述气管与所述通气孔连通,用以在气体的驱动控制下调节所述顶针的位置,还用于将所述等离子发生器产生的带有设定电荷的等离子体传输至所述通气孔内。

9、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述顶针包括顶尖和顶身。所述顶尖的顶部为凹面型结构,且所述凹面型结构的顶面上设于多个固定块,多个所述固定块沿所述顶尖的中轴线周圈等距间隔设置;所述顶尖与所述顶身固定连接,所述通气孔沿所述顶身的长度方向设于所述顶身内且与所述顶尖相连通,多个所述透气孔沿所述顶身的中轴线周圈环侧设置,所述透气孔与所述通气孔连通;所述通气孔的一端与所述气管的出气口连通。

10、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述顶身上还设有环形限位部;所述环形限位部的外径大于所述第一腔室的内孔直径,所述环形限位部的上表面用以与所述限位面抵触连接,所述限位面上设有绝缘缓冲层。

11、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述中空腔室内设有位置检测组件,所述位置检测组件用以检测所述顶针组件在所述卡盘基体内的位置;所述位置检测组件至少包括两个位置检测元件,两个位置检测元件为第一位置检测元件和第二位置检测元件,所述第一位置检测元件设于所述限位面上,所述第二位置检测元件设于第二腔室的侧壁上,且所述第二位置检测元件设于所述限位面与所述线圈的顶面之间。

12、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,当除电完全时,所述顶针高于所述卡盘基体表面距离为1 .5mm~3 .0mm。

13、结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述顶针组件至少包括三个顶针且三个所述顶针不在同一直线上。

14、第二方面,本发明实施例还提供了一种半导体设备,包括第一方面涉及到的静电卡盘。



技术特征:

1.一种静电卡盘,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的静电卡盘,其特征在于,所述顶针组件(2)包括:

3.如权利要求2所述的静电卡盘,其特征在于,所述中空腔室(11)包括第一腔室(110)和第二腔室(111),所述第一腔室(110)设于所述第二腔室(111)的上部,且所述第一腔室(110)与第二腔室(111)连通,所述第一腔室(110)的孔径小于所述第二腔室(111)的孔径;所述第一腔室(110)的底部与所述第二腔室(111)的顶部构成限位面(112);所述驱动结构还包括:

4.如权利要求3所述的静电卡盘,其特征在于,所述顶针(21)内部设有通气孔(23)且所述顶针(21)的外侧壁上设有多个透气孔(24),所述透气孔(24)与所述通气孔(23)相连通;所述静电卡盘还包括气管(5)、等离子发生器和气泵;所述等离子发生器用于产生带有设定电荷的等离子体;所述气管(5)的出气口与所述通气孔(23)连通,所述气管(5)的进气口与所述气泵的出气口连通,所述气泵的进气口与所述等离子发生器的出气口连通;所述气管(5)与所述通气孔(23)连通,用以在气体的驱动控制下调节所述顶针(21)的位置,还用于将所述等离子发生器产生的带有设定电荷的等离子体传输至所述通气孔(23)内。

5.如权利要求4所述的静电卡盘,其特征在于,所述顶针(21)包括:

6.如权利要求5所述的静电卡盘,其特征在于,所述顶身(212)上还设有环形限位部(213);所述环形限位部(213)的外径大于所述第一腔室(110)的内孔直径,所述环形限位部(213)的上表面用以与所述限位面(112)抵触连接,所述限位面(112)上设有绝缘缓冲层。

7.如权利要求6所述的静电卡盘,其特征在于,所述中空腔室(11)内设有位置检测组件(4),所述位置检测组件(4)用以检测所述顶针组件(2)在所述卡盘基体(1)内的位置;所述位置检测组件(4)至少包括两个位置检测元件,两个所述位置检测元件为第一位置检测元件(41)和第二位置检测元件(42),所述第一位置检测元件(41)设于所述限位面(112)上,所述第二位置检测元件(42)设于第二腔室(111)的侧壁上,且所述第二位置检测元件(42)设于所述限位面(112)与所述线圈(221)的顶面之间。

8. 如权利要求7所述的静电卡盘,其特征在于,当除电完全时,所述顶针(21)高于所述卡盘基体(1)表面距离为1 .5mm~3 .0mm。

9.如权利要求2所述的静电卡盘,其特征在于:所述顶针组件(2)至少包括三个顶针(21)且三个所述顶针(21)不在同一直线上。

10.一种半导体设备,其特征在于,包括如权利要求1-9中任一项所述的静电卡盘。


技术总结
本发明提供了一种静电卡盘及半导体设备,属半导体制备技术领域。本申请通过将电荷发生器与顶针组件连接,当需要将晶圆在静电卡盘上进行脱附时,启动电荷发生器,由于介电层上表面的残留正电荷,因此电荷发生器产生的设定电荷为负电荷,电荷发生器将产生的负电荷传导到顶针组件上。当顶针组件顶起晶圆的同时由于顶针组件上布满负电荷,负电荷与介电层上表面的正电荷相互抵消,因此降低晶圆与静电卡盘之间的吸附力,使得晶圆与静电卡盘脱附过程中更好的完成脱附,避免晶圆与静电卡盘无法完成顺利脱附以造成晶圆出现破损的情况发生,解决了现有技术中J‑R型静电卡盘中除电不良导致晶圆脱附过程中出现破损的技术问题。

技术研发人员:李树瑜,李彦伯,刘帅
受保护的技术使用者:天津吉兆源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/6/9
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