本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片加工裝置，特別是指一種石墨烯電極的靜電卡盤裝置。

背景技術(shù)：

目前現(xiàn)有的靜電卡盤電極的制造工藝主要有以下2種：1.將印刷有電極的多層生瓷片層壓在一起，再進(jìn)行高溫共燒得到了包括電極的陶瓷燒結(jié)體。2.首先形成陶瓷燒結(jié)體，然后再陶瓷燒結(jié)體上印刷靜電電極用的電極糊的工序，在該電極糊上填充氧化鋁造粒粉進(jìn)行金屬模成型，最后將通過(guò)金屬模成型的工序一體化的成型體進(jìn)行燒成。(參照專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-343733號(hào)公報(bào))。以上兩種制造電極的方法都不可避免的經(jīng)歷高溫?zé)Y(jié)，燒成后的介電層和電極層均存在一定程度的變形，從而影響了靜電卡盤靜電吸附力的均勻性。甚至靜電電極的斷面變形而尖銳成銳角，形成這樣尖銳的形狀時(shí)，由于應(yīng)力集中及電場(chǎng)集中等容易發(fā)生裂紋，難以確保靜電卡盤的耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種提升表面抗腐蝕能力、導(dǎo)熱快、避免高溫?zé)Y(jié)引起的介電層和電極層變形、靜電力分布均勻的石墨烯電極的靜電卡盤裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種石墨烯電極的靜電卡盤裝置，包括介電層、電極層、絕緣層和金屬基體，所述介電層設(shè)置在絕緣層的上方，所述電極層設(shè)置在所述介電層和絕緣層之間，所述絕緣層設(shè)置在所述金屬基體上，所述介電層為藍(lán)寶石材料，所述電極層為石墨烯材料。

進(jìn)一步的，所述介電層的上表面均勻地設(shè)置有凸點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述金屬基體上均勻地設(shè)置有多個(gè)氣道和/或通氣孔，所述介電層、電極層和絕緣層上分別對(duì)應(yīng)地均勻設(shè)置有多個(gè)氣道和/或通氣孔。

進(jìn)一步的，所述金屬基體上設(shè)置有溫控系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述電極層的材料石墨烯為單層或多層。

進(jìn)一步的，所述電極層的厚度為10-30um。

進(jìn)一步的，所述絕緣層為藍(lán)寶石或陶瓷。

進(jìn)一步的，所述介電層與電極層、電極層與絕緣層之間通過(guò)粘接的方式集成在一起

本發(fā)明具有以下有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的石墨烯電極的靜電卡盤裝置的電極層采用石墨烯材料，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300w/m〃k，較靜電卡盤傳統(tǒng)電極材料如鎢(180w/m〃k)、銀(430w/m〃k)、銅(401w/m〃k)的導(dǎo)熱系數(shù)有10-20倍的提高，因此可有效提高靜電卡盤的導(dǎo)熱能力，利于對(duì)晶片進(jìn)行快速加熱或冷卻。靜電卡盤采用的石墨烯電極無(wú)需和陶瓷層共同經(jīng)歷高溫?zé)Y(jié)，可規(guī)避電極層變形的風(fēng)險(xiǎn)，避免應(yīng)力集中，提高靜電卡盤的耐久性，同時(shí)也可保持靜電吸附力的均勻性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的石墨烯電極的靜電卡盤裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的石墨烯電極的靜電卡盤裝置的金屬基體氣孔示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供一種石墨烯電極的靜電卡盤裝置，如圖1所示，包括介電層4、電極層5、絕緣層6、金屬基體7，介電層4設(shè)置在絕緣層6的上方，電極層5設(shè)置在介電層4和絕緣層6之間，絕緣層6設(shè)置在金屬基體7上，介電層4為藍(lán)寶石，電極層5為石墨烯材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的石墨烯電極的靜電卡盤裝置的電極層采用石墨烯材料，由于石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300w/m〃k，所以可提高靜電卡盤的導(dǎo)熱能力，利于對(duì)晶片進(jìn)行快速加熱或冷卻。靜電卡盤采用的石墨烯電極無(wú)需和陶瓷層共同經(jīng)歷高溫?zé)Y(jié)，可規(guī)避電極層變形的風(fēng)險(xiǎn)，避免應(yīng)力集中，提高靜電卡盤的耐久性，同時(shí)也可保持靜電吸附力的均勻性。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，介電層4的上表面可以均勻地設(shè)置有凸點(diǎn)。這樣可以減少介電層和晶片的接觸面積，由于接觸面積的減少，使得非接觸面空間有足夠多的氦氣等惰性氣體流通，使得晶片表面的溫度變化更加均勻。

作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，如圖2所示，金屬基體上優(yōu)選的均勻地設(shè)置有多個(gè)氣道和/或通氣孔9，介電層、電極層和絕緣層上分別對(duì)應(yīng)地可以均勻設(shè)置有多個(gè)氣道和/或通氣孔。氦氣等惰性氣體通過(guò)各層之間的氣道和/或通氣孔傳輸?shù)浇殡妼?，再均勻的傳遞到晶片，可以進(jìn)一步提高晶片溫度冷卻或加熱的均勻性。

為了便于測(cè)量并控制金屬基體上的溫度，金屬基體上優(yōu)選設(shè)置有溫控系統(tǒng)。可以通過(guò)溫控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量金屬基體上的溫度，這樣可以預(yù)估晶片周圍的溫度，當(dāng)溫度過(guò)高或過(guò)低時(shí)，溫控系統(tǒng)可以對(duì)晶片周圍的溫度進(jìn)行調(diào)整或控制，避免溫度過(guò)高或過(guò)低損壞晶片。溫控系統(tǒng)可以是本領(lǐng)域人員容易想到的各種溫控元件。

優(yōu)選的，電極層可以為單層或多層石墨烯。電極層選用石墨烯材料，可以提高本發(fā)明的導(dǎo)熱性，加快晶片受熱或冷卻的速度，選用多層石墨烯材料可以進(jìn)一步提高晶片的受熱或冷卻的速度。電極層上連接有給電端子8，給電端子連接電源。

本發(fā)明中，絕緣層優(yōu)選為藍(lán)寶石或陶瓷。絕緣層還可以是本領(lǐng)域人員容易想到的其他絕緣材料。

綜上，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明規(guī)避傳統(tǒng)集成工藝中電極和陶瓷高溫?zé)Y(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，可規(guī)避電極層變形的風(fēng)險(xiǎn)，避免應(yīng)力集中，提高靜電卡盤的耐久性，同時(shí)也可保 持靜電吸附力的均勻性；

2、本發(fā)明的電極層采用石墨烯材料，石墨烯電極導(dǎo)熱率高，有利于快速使晶片溫度冷卻或加熱；

3、所采用的藍(lán)寶石材料可以提升靜電卡盤表面的抗腐蝕能力；

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本較低，可廣泛推廣使用。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種石墨烯電極的靜電卡盤裝置，屬于半導(dǎo)體晶片加工技術(shù)領(lǐng)域，包括介電層、電極層、絕緣層和金屬基體，所述介電層設(shè)置在絕緣層的上方，所述電極層設(shè)置在所述介電層和絕緣層之間，所述絕緣層設(shè)置在所述金屬基體上，所述介電層為藍(lán)寶石、陶瓷類材料，所述電極層為石墨烯材料。本發(fā)明電極層采用石墨烯材料，提升了靜電卡盤的導(dǎo)熱能力，利于對(duì)晶片進(jìn)行快速加熱或冷卻。同時(shí)，避免了高溫?zé)Y(jié)工序，電極層無(wú)變形，提升了對(duì)晶片吸附力的均勻性。

技術(shù)研發(fā)人員：徐登峰;朱煜;楊鵬遠(yuǎn);許巖;成榮;韓瑋琦;唐娜娜;張鳴;楊開明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京華卓精科科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.03
技術(shù)公布日：2017.09.12