[发明专利]新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置

说明书

本发明公开了一种新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置，属于半导体晶片加工装置领域。所述新型陶瓷塞包括从上至下依次连接的陶瓷塞上部、多孔陶瓷柱和陶瓷套管，陶瓷塞上部包括圆柱部和设置在圆柱部的上部的环形凸台部，环形凸台部的中部设置有第一冷却气体孔，圆柱部的中部设置有第二冷却气体孔，陶瓷套管的中部设置有第三冷却气体孔。本发明能够避免静电卡盘冷却气体均布板的冷却气体孔处产生电弧现象。

技术领域

本发明涉及半导体晶片加工装置领域，特别是指一种新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置。

背景技术

静电卡盘与传统的机械卡盘和真空卡盘相比具有很多优点。因此，在半导体生产工艺中，常用静电卡盘来固定和支撑晶片，避免晶片在生产过程中发生移动或错位现象。但是，当静电卡盘用在一些存在射频偏压的工艺如刻蚀、物理气相沉积工艺中时，常在静电卡盘气孔处产生电弧现象。

图1所示为一种静电卡盘的结构示意图，包括介电层1，直流电极层2，绝缘层3，冷却气体均布板4，基座5，位于介电层1、直流电极层2、绝缘层3上的第五冷却气体孔7，位于冷却气体均布板4上的第四冷却气体孔6，放置于第四冷却气体孔6上的保护绝缘体8。在等离子刻蚀过程中，放置于介电层1上的晶片不断受到离子轰击而受热，为保证晶片温度恒定，设置了第四冷却气体孔6和第五冷却气体孔7，以对晶片进行冷却。其中，在基座5上设置有冷却气体分散通道。为防止发生电弧现象，常用的方法是在第四冷却气体孔6处安装保护绝缘体8。

图2所示为现有技术中设计的静电卡盘装置第四冷却气体孔6处安装的保护绝缘体(陶瓷塞)8的剖面结构示意图。陶瓷塞8内设有直通的冷却气体孔。采用这种结构的陶瓷塞在向基体施加射频功率时，极可能因为直通冷却气孔内气体媒介被击穿而产生电弧，对静电卡盘和晶片产生损坏。

发明内容

本发明提供一种新型陶瓷塞及具有该新型陶瓷塞的静电卡盘装置，能够避免静电卡盘冷却气体均布板的冷却气体孔处产生电弧现象。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种新型陶瓷塞，包括从上至下依次连接的陶瓷塞上部、多孔陶瓷柱和陶瓷套管，所述陶瓷塞上部包括圆柱部和设置在所述圆柱部的上部的环形凸台部，所述环形凸台部的中部设置有第一冷却气体孔，所述圆柱部的中部设置有第二冷却气体孔，所述陶瓷套管的中部设置有第三冷却气体孔。

进一步的，所述第二冷却气体孔的直径大于所述第一冷却气体孔的直径，所述第三冷却气体孔的直径大于等于所述第二冷却气体孔的直径。

进一步的，所述陶瓷塞上部与所述多孔陶瓷柱之间、所述多孔陶瓷柱与所述陶瓷套管之间均通过粘接的方式进行连接。

进一步的，所述第一冷却气体孔的直径为0.1～0.7mm，孔深为1～2mm，所述第二冷却气体孔的直径为0.2～3mm，孔深为1～2mm，所述第三冷却气体孔的直径为0.2～4mm，孔深为1～2mm。

进一步的，所述多孔陶瓷柱的孔隙率为35％～70％，所述多孔陶瓷柱的厚度为1～2mm。

进一步的，所述陶瓷塞上部、多孔陶瓷柱和陶瓷套管采用的材料均为氮化铝或者氧化铝。

另一方面，本发明还提供一种静电卡盘装置，包括基座，所述基座上从上至下依次设置有介电层、直流电极层、绝缘层和冷却气体均布板，所述介电层、直流电极层和绝缘层上穿设有第五冷却气体孔，所述冷却气体均布板上设置有与所述第五冷却气体孔相连通的第四冷却气体孔，所述第四冷却气体孔内设置有上述的新型陶瓷塞。

本发明具有以下有益效果：