[发明专利]一种用于半导体设备的直流电极

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种用于半导体设备的直流电极。

背景技术

随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工/处理能力。目前，在半导体器件的加工/处理过程中常常需要用静电卡盘等夹持工具来夹持、固定晶片等半导体器件。例如，在晶片加工/处理设备中，在晶片加工/处理工艺期间或晶片传送期间，就是借助于静电卡盘来支撑晶片并将其吸附在工艺腔室内或吸附在传送设备上的。

所谓静电卡盘，顾名思义就是借助于静电引力而实现夹持、固定功能的一种夹持工具。尽管在不同的应用领域存在不同的静电卡盘设计，但是它们的工作原理基本相同，即，通过向静电卡盘中的包含一个或多个分支电极的直流电极施加直流电压，而在直流电极和置于静电卡盘上的晶片等半导体器件之间产生极性相反的电荷，借助于极性相反的电荷之间的静电引力而将晶片等半导体器件吸附在静电卡盘上。

此外，静电卡盘除具有上述夹持、固定功能外，往往还具有另一个重要功能，即，控制其上的晶片等半导体器件的温度。具体而言，可以采用下述方法来控制静电卡盘的温度，进而控制其上的晶片等半导体器件的温度。例如，可以在静电卡盘内嵌入或附设加热器来控制静电卡盘的温度，或者在静电卡盘内设置控温流体通道，并向其内通入控温流体。另外，也可以在静电卡盘和晶片等半导体器件之间通入诸如氦气等的导热媒体，以控制静电卡盘和晶片等半导体器件之间的导热率。这种情况下，如果静电卡盘和晶片等半导体器件之间的吸附力在整个晶片等半导体器件存在区域内分布不均匀，则直接影响晶片等半导体器件和静电卡盘表面之间的吸附状态，进而影响二者之间的导热率，从而导致晶片等半导体器件表面的温度差异，以致影响晶片等半导体器件的加工/处理质量。

如上所述，现有的静电卡盘内的直流电极可以包含一个或多个分支电极。其中，具有两个分支电极的双电极静电卡盘是目前半导体行业中普遍使用的一种静电卡盘。图1就示出了这样一种双电极静电卡盘。如图所示，该双电极静电卡盘包括：铝材或其它材料制成的导电基底1、在导电基底1上的绝缘部分2以及内嵌于绝缘部分2中的两个分支电极31和32。其中，这两个分支电极31和32构成电极对，并且彼此绝缘且也与导电基底1绝缘。

请参阅图2，为图1所示的双电极静电卡盘的工作原理示意图。如图所示，通过直流电源为双电极静电卡盘3的分支电极31和分支电极32供电。其中，分支电极31为正，分支电极32为负，与此相对应，置于双电极静电卡盘3上的晶片4会在相应的位置处感应出负电荷和正电荷。借助于晶片4上感应出的电荷与分支电极31和分支电极32上的电荷之间的静电引力而将晶片4吸附在静电卡盘3上。

从上面描述可知，晶片是通过直流电极和晶片之间的极性相反的电荷所产生的静电引力而被吸附在静电卡盘上的。而直流电极的结构又会直接影响静电卡盘表面上静电引力的分布，进而影响静电卡盘的吸附性能。

为此，本领域的技术人员一直尝试寻找较为合适的直流电极结构来获得比较均匀的静电引力。目前较被认可并被广泛采用的直流电极结构为多环形的结构。例如，图3就示出了这样一种用在双电极静电卡盘中的具有多环形结构的直流电极。该直流电极包括分支电极31和分支电极32。其中，分支电极31包括中心圆形导体10和环形导体11、12、13，分支电极32包括环形导体20、21、22和23。

对于图3所示多环形结构的直流电极，为使整个晶片等半导体器件存在区域内的静电引力均衡，就要求分支电极31和分支电极32的面积相等或大致相等。于是，人们将环形导体11、12、13、20、21、22和23的环的宽度设置得相等或大致相等，而后通过调整中心圆形导体10的面积来保证分支电极31的整体面积与分支电极32的整体面积相等或大致相等。

现有技术中提供的用于双电极静电卡盘的多环形电极已经考虑到了两个分支电极的面积关系，即，若要获得较为均衡的静电引力，就需要使两个分支电极的整体面积相等或大致相等，并且通过调整中心圆形导体的面积来实现这两个分支电极的整体面积相等或大致相等。但是，这种多环形结构的电极却没有考虑相邻的两个环形导体之间的面积关系。也就是说，在上述多环形结构的直流电极中，相邻的两个环形导体的宽度相等、面积不等，这使得相邻的环形导体所对应位置处的静电电荷分布不均匀，以致在相应位置处产生的静电引力不均匀，这将影响静电卡盘的吸附性能，同时还会使晶片等半导体器件的表面存在温度差异，并最终影响晶片等半导体器件的加工/处理质量。