專利名稱：一種帶有連接層的卡盤裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卡盤裝置及其制造方法，特別是涉及一種帶有連接層的卡盤裝置及其制造方法。
背景技術：
目前，隨著電子技術的高速發(fā)展，人們對集成電路的集成度要求越來越高，這就要求生產集成電路的企業(yè)不斷地提高半導體晶片的加工能
力。等離子體發(fā)生裝置廣泛地應用于集成電路(IC)或MEMS器件的制造工藝中。在低氣壓下，反應氣體在射頻功率的激發(fā)下，產生電離形成等離子體，等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性基團，這些活性反應基團和工件表面發(fā)生各種物理化學反應并形成揮發(fā)性的生成物，從而使材料表面結構、性能發(fā)生變化。
卡盤在半導體生產工藝中被用來固定晶片，避免晶片在處理過程中出現(xiàn)移動或者錯位現(xiàn)象。靜電卡盤采用靜電引力來固定晶片，相對于以前采用的機械卡盤和真空卡盤，具有很多優(yōu)勢。靜電卡盤減少了在使用機械卡盤時由于壓力、碰撞等原因造成的晶片破損；增大了晶片可被有效加工的面積；減少了晶片表面腐蝕物顆粒的沉積；并且可以在真空工藝環(huán)境下工作。
典型的靜電卡盤由基座和固定在其上的靜電模塊構成。典型的靜電卡盤在其中具有溫度調節(jié)液體通道，通過溫控裝置控制流過其中液體的溫度，來控制靜電卡盤的溫度。
在工藝進行過程中，晶片和卡盤都處于高溫環(huán)境中，這可能造成晶片表面產生有害的溫度梯度。例如，晶片的邊緣部分與晶片的中心部分的溫度經常有差別。在等離子工藝中，等離子體的能量被晶片吸收，會造成晶片的溫度升高，在等離子體濃度高的時候，這一現(xiàn)象更為嚴重。
電場強度和射頻能量的不均勻也會造成晶片表面的溫度梯度。例如，
在靠近晶片邊緣的部分，電阻較低，RF能量容易在這里聚集，使得晶片邊緣的溫度高于靠近中心的位置。另外，晶片在其邊緣部分和靜電卡盤的導熱接觸差，造成晶片邊緣部分的熱量消散效率低，也會使晶片靠近邊緣部分溫度偏高。在晶片處理工藝進行過程中，晶片邊緣和中心的溫差可達5到10度。
在刻蝕工藝中，晶片溫度不均勻會造成刻蝕結果不均勻，刻蝕后有些區(qū)域具有很高的表面平整度(RA),而另一些區(qū)域的RA則很差。比預定工藝參數低的溫度會造成過多的聚合物沉積，因為在低溫下聚合物的沉積系數更高，這就在晶片的某些區(qū)域形成了較差的RA，刻蝕結果的圖形具有錐形的側壁，應當盡量消除這種刻蝕效應，因為這些聚合物沉積很難從晶片上清除。
為了抵消由于工藝進行中射頻及等離子體能量不均等原因造成的晶片溫度梯度，可以采用在靜電卡盤上不同區(qū)域提供不同的溫度的方法對原有溫度梯度效應進行中和。例如，由于以上那些原因，晶片的邊緣部分溫度偏高，則可以讓靜電卡盤支撐晶片邊緣的溫度低于支撐晶片中心的部分，從而使晶片溫度均勻，當然，利用這種辦法，也可以根據具體工藝要求控制晶片表面不同區(qū)域上呈現(xiàn)一定規(guī)律的溫度分布。傳統(tǒng)靜電卡盤系統(tǒng)中熱量產生與傳導的不均勻性會在晶片的工藝加工表面形成溫度梯度。
一種在靜電卡盤上的不同區(qū)域提供不同的溫度的方法為在靜電卡盤內設置加熱器。供給加熱器以使其工作的電力由直流或交流電源經由電源連接線和靜電卡盤上的對應的接頭輸送給加熱器。根據工藝需求，在靜電卡盤內可以具有l(wèi)個、2個或更多獨立的加熱器回路。在現(xiàn)有技術中，每個加熱器回踏"使用兩個4妻頭， 一個用于電流流入，另一個用于電流流出。
現(xiàn)有技術的缺點加熱器接頭位于靜電卡盤基座的背面。但靜電卡盤基座的背面的空間有限。在圖l所示的現(xiàn)有技術的示例中，靜電卡盤基座背面的接口包括溫度調節(jié)液流入口，溫度調節(jié)液流出口，氦氣供入口，正吸附電極供電接口31,負吸附電極供電接口32,加熱器10電流流入接口ll，力口熱器10電流流出接口12,加熱器20電流流入接口21和加熱器20電流流出接口22?？梢钥吹?，靜電卡盤背面的空間非常擁擠，造成設計難度大、安裝困難等后果?，F(xiàn)有技術的剖視圖如圖3所示。
而在更加復雜的工藝情況下，可能需要兩個以上的加熱器回路，例如4個或更多加熱器回路，此時，靜電卡盤基座背面的空間將不足以安排如此多的加熱器電源接頭。使得制造的過程存在很多困難，也使得應用的過程中，存在;f艮多隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，克服上述現(xiàn)有技術的缺陷而提供一種帶有連接層的靜電卡盤。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設計方案
本發(fā)明的一種帶有連接層的卡盤裝置，包括至少兩層絕緣層，在所述每層絕緣層內設有至少 一個導電元件，所述的絕緣層之間還設有至少一個連接層，與所述連接層外側相連的絕緣層中的導電元件數量小于與該連接層內側相連的絕緣層中的導電元件數量。
優(yōu)選地，所述連接層為金屬連接層。所述絕緣層包括至少第一絕緣層和第二絕緣層，所述第一絕緣層與所述連接層相連的部分中設有一個導電元件，所述第二絕緣層與所述連接層相連的部分中設有至少兩個導 電元件。所述絕緣層中還設有第二金屬層，優(yōu)選地，所述第二金屬層為 加熱器，且有兩個或兩個以上，所述導電元件與所述加熱器電連接。在 所述加熱器上還設有功能層。
優(yōu)選地，所述導電元件為導電線或導電柱。
本發(fā)明的另一目的是提供一種卡盤裝置的制造方法，包括以下步驟， 制備第 一絕緣層，包括在第 一絕緣層中設置穿過第 一絕緣層的導電
元件；
印刷連接層，通過絲網印刷在第 一絕緣層的部分表面上印刷連接層； 設置第二絕緣層，包括在第二絕緣層中設置穿過第二絕緣層的導電
元件以及設置加熱器；
組裝，將第一絕緣層和第二絕緣層組裝連接，并使得相應的導電元
件之間、或相應的導電元件與連接層之間、或相應的導電元件與加熱器
之間電連4妻。
優(yōu)選地，在所述的組裝步驟中，將第二絕緣層組裝在第一絕緣層上， 使第 一絕緣層中的導電元件與連接層中對應的導電圖形電連接，同時使 連接層中對應的導電圖形與第二絕緣層中的導電元件電連接，并使第二 絕緣層中的導電元件與加熱器中的電流流入點之間電連接。進一步，還 包括將未燒結的陶瓷軟片與所述第二金屬層形成靜電電極層的步驟。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于本發(fā)明設置了金屬連接層，并且通過該金屬 連接層減少了使用加熱器所產生的電源接頭的數量，尤其在加熱器數量 較多的時候，效果尤為顯著。即在使用N個獨立的加熱器回路的情況 下，使用現(xiàn)有技術所需要的接頭數量為2N個，而使用本發(fā)明所需要的接 頭數量為N+l個。從而大大減少了靜電卡盤基座的背面電鴻"接頭的數量， 為其他結構釋放出更多的空間，同時也減少了靜電卡盤在使用過程中的 各種隱患。


圖l為現(xiàn)有技術中靜電卡盤基座背面的結構示意圖；圖2為加熱器的分布示意圖； 圖3為現(xiàn)有技術的縱向剖視圖； 圖4為本發(fā)明的剖視圖。
具體實施例方式
參見圖4，其中示出本發(fā)明一種帶有連接層的卡盤裝置的優(yōu)選實施 例，包括至少兩層絕緣層1和2，在所述每層絕緣層內設有至少一個導電 元件5,所述的絕緣層之間還設有至少一個連接層3,與所述連接層3外 側相連的絕緣層1中的導電元件5數量小于與該連接層3內側相連的絕 緣層2中的導電元件5數量；其中所述的外側為鄰近設有若干接口的卡 盤裝置背面的一側，所述的內側為遠離卡盤裝置背面的一側，具體地， 在本實施例中，其中所述連接層3的外側為連接層3下方的絕緣層1,所 述連接層3內側為連接層3上方的絕緣層2。所以，通過該連接層3的作 用使得連接層3下方的導電元件5數量得到減少，優(yōu)選地可以減少為1 個；而連接層3上方的導電元件5的數量與卡盤裝置加熱器所需要的電 路數量相對應。
更具體地，所述絕緣層包括至少第一絕緣層1和第二絕緣層2，所述 第一絕緣層1與所述連接層3相連的部分中設有一個導電元件5,所述第 二絕緣層2與所述連接層3相連的部分中設有至少兩個導電元件5,在本 實施例中，卡盤裝置設有兩個加熱器(如圖3所示)，因此，有兩個電流 回路，所述第二絕緣層2與所述連接層3相連的部分中也設有兩個導電 元件5,當然根據卡盤裝置上加熱器數量的需要，可以有更多的導電元件 5，并且，優(yōu)選地，所述導電元件5為導電線或導電柱，所述連4^層3為 金屬連接層。
此外，所述通過連接層3相連接的導電元件5可以為加熱器的電流 流出端，也可以為加熱器的電流流入端，在本實施例中，導電元件5為 電流流出端。第二絕緣層2與所述連接層3相連的部分中的兩個導電元 件5,分別與電流流入端的導電元件6通過加熱器進行電連接，并最終形 成兩個電流回路。當然，也可以通過連接層3相連接的導電元件5為加
8熱器的電流流入端，而沒有通過連接層3的導電元件6為電流流出端。 需要說明的是，沒有通過連接層3的導電元件6可以各自單獨為一整體， 貫穿所述第一絕緣層1和第二絕緣層2，也可以將分別位于所述第一絕緣 層1和第二絕緣層2中的導電元件6對應電連4妻。
在本實施例中，所述絕緣層中還設有第二金屬層4，該第二金屬層4 即為加熱器。該加熱器4的數量可以根據需要而設置為多個，所述導電 元件5均與加熱器4之間電連接。
在所述加熱器上還設有功能層7,在本實施例中，該功能層7為由未 燒結的陶瓷軟片與印刷的金屬層形成的靜電電極層，也可以為根據需要 而設置的其他結構。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種上述卡盤裝置的制造方法，包括 以下步驟，制備第一絕緣層，包括在第一絕緣層中設置穿過第一絕緣層 的導電元件；然后，印刷連接層，具體地，通過絲網印刷在第一絕緣層 的部分表面上印刷連接層，當然，可以利用其他現(xiàn)有技術的方法在第一 絕緣層上設置金屬連接層；下一步，再設置第二絕緣層，包括在第二絕 緣層中設置穿過第二絕緣層的導電元件以及設置加熱器；最后，進行組 裝，將第一絕緣層和第二絕緣層組裝連接，并使得相應的各個導電元件 之間、或相應的導電元件與連接層之間、或相應的導電元件與加熱器之 間電連4妄。
優(yōu)選地，在所述的組裝步驟中，將第二絕緣層組裝在第一絕緣層上， 使第一絕緣層中的導電元件與連接層中對應的導電圖形電連接，同時使 連接層中對應的導電圖形與第二絕緣層中的導電元件電連接，并使第二 絕緣層中的導電元件與加熱器中的電流流入點之間電連接。對于不需要 經過金屬連接層進行相連的導電元件，可以將位于第一絕緣層和第二絕 緣層內的導電元件之間通過導電線或導電柱進行電連接，也可以為 一體 制成的導電元件貫穿在第一絕緣層和第二絕緣層內。
進一步，還包括將未燒結的陶瓷軟片與所述第二金屬層形成靜電電 極層的步驟，隨后將上述部件進行高溫燒結以形成最終的卡盤裝置陶瓷 層。最后形成從第 一絕緣層中的導電元件一 _金屬連接層一 _第二絕緣 層中的導電元件_一加熱器之間的電連接，并與電源形成電流回^各。
顯而易見，本領域的普通技術人員，可以用本發(fā)明的一種帶有連接 層的卡盤裝置及其制造方法，構成各種類型的卡盤裝置以及卡盤裝置的 加熱器。
上述實施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關 技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以作出 各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也應屬于本發(fā)明的范疇，本 發(fā)明的專利保護范圍應由各權利要求限定。
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權利要求
1、一種帶有連接層的卡盤裝置，其特征在于包括至少兩層絕緣層，在所述每層絕緣層內設有至少一個導電元件，所述的絕緣層之間還設有至少一個連接層，與所述連接層外側相連的絕緣層中的導電元件數量小于與該連接層內側相連的絕緣層中的導電元件數量。
2、 根據權利要求l所述的卡盤裝置，其特征在于所述連接層為金 屬連接層。
3、 根據權利要求2所述的卡盤裝置，其特征在于所述絕緣層包括 至少第一絕緣層和第二絕緣層，所述第一絕緣層與所述連接層相連的部 分中設有一個導電元件，所述第二絕緣層與所述連接層相連的部分中設 有至少兩個導電元件。
4、 根據權利要求3所述的卡盤裝置，其特征在于所述絕緣層中還 設有第二金屬層。
5、 根據權利要求4所述的卡盤裝置，其特征在于所述第二金屬層 為加熱器，且有兩個或兩個以上，所述導電元件與所述加熱器電連接。
6、 根據權利妻求5所述的卡盤裝置，其特征在于在所述加熱器上 還設有功能層。
7、 根據權利要求l所述的卡盤裝置，其特征在于所述導電元件為 導電線或導電柱。
8、 一種根據權利要求1~7所述的卡盤裝置的制造方法，其特征在 于包括以下步驟，制備第 一絕緣層，包括在第一絕緣層中設置穿過第 一絕緣層的導電 元件；印刷連接層，通過絲網印刷在第一絕緣層的部分表面上印刷連接層； 設置第二絕緣層，包括在第二絕緣層中設置穿過第二絕緣層的導電 元件以及設置加熱器；組裝，將第一絕緣層和第二絕緣層組裝連接，并使得相應的導電元件之間、或相應的導電元件與連接層之間、或相應的導電元件與加熱器 之間電連接。
9、 根據權利要求8所述的制造方法，其特征在于在所述的組裝步 驟中，將第二絕緣層組裝在第一絕緣層上，使第一絕緣層中的導電元件 與連接層中對應的導電圖形電連接，同時使連接層中對應的導電圖形與 第二絕緣層中的導電元件電連接，并使第二絕緣層中的導電元件與加熱 器中的電流流入點之間電連接。
10、 根據權利要求9所述的制造方法，其特征在于還包括將未燒 結的陶瓷軟片與所述第二金屬層形成靜電電極層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有連接層的卡盤裝置，包括至少兩層絕緣層，在所述每層絕緣層內設有至少一個導電元件，所述的絕緣層之間還設有至少一個連接層，與所述連接層外側相連的絕緣層中的導電元件數量小于與該連接層內側相連的絕緣層中的導電元件數量。本發(fā)明還涉及一種上述帶有連接層的卡盤裝置的制造方法。由于本發(fā)明設置了金屬連接層，并且通過該金屬連接層減少了使用加熱器所產生的電源接頭的數量，尤其在加熱器數量較多的時候，效果尤為顯著。即在使用N個獨立的加熱器回路的情況下，使用現(xiàn)有技術所需要的接頭數量為2N個，而使用本發(fā)明所需要的接頭數量為N+1個。
文檔編號H01L21/683GK101477962SQ20081005596
公開日2009年7月8日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權日2008年1月3日
發(fā)明者劉利堅 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司