一种静电吸盘胶层原位修复方法与流程

本发明涉及静电吸盘，具体地涉及一种静电吸盘胶层原位修复方法。

背景技术：

1、静电吸盘（electrostatic chuck，以下简称esc）所使用的静电吸附技术是一种替代传统机械夹持、真空吸附方式的优势技术，在半导体、面板显示、光学等领域中有着广泛应用。esc的基本原理是异向电荷之间相互吸引，即晶圆与电极之间通过不同种电荷之间的库仑力相互吸引，使晶圆稳定在电极上。

2、目前，应用于刻蚀等含有腐蚀性气体的工艺过程中的esc，其主要结构包括三大部分：上部的陶瓷层、下部的铝基座和将前两者粘合在一起的中间层—胶层。铝基座内包含有水路、气路、电路等等结构，同时还有连接至陶瓷层的电极，用于产生静电作用。陶瓷层主要为氧化铝或氮化铝陶瓷。胶层主要为硅胶，厚度在20-100μm。胶层不仅是粘结上下两者，同时还起着均匀导热的作用。

3、因为esc使用环境具有腐蚀性，虽然会有配套的防护组件，但是，长时间使用下来，不可避免还是会对静电吸盘本体有一定的腐蚀。由于陶瓷层本身具有一定的耐腐蚀性、同时铝基座虽然是金属，但表面做了阳极氧化处理也具有一定的耐腐蚀性，所以最受影响的是胶层，胶层在使用过程中会被从外向内进行腐蚀，使得陶瓷层和基座之间出现胶层缺陷，胶层被部分腐蚀后，其导热均匀性将不能得到保证，从而极大地影响了晶圆的刻蚀合格率。

4、为了解决上述问题，行业内也已经做了很多的努力，比如不断增加保护组件的精度及改进结构，从而更加有效地保护胶层不被腐蚀，但是，却始终无法彻底防止胶层的腐蚀。一旦胶层腐蚀到对晶圆合格率产生严重影响的时候，该esc就无法继续使用了。显然，就此报废该esc是一种不可取的做法，因为一枚esc的售价少则几十万，大则上百万人民币，报废的成本对于芯片生产厂家来说，成本太高，是无法接受的。

5、因此开发胶层修复技术，成为不可或缺的一个环节。

6、到目前为止，唯一有效的胶层修复技术是先将陶瓷层取下来，将现有的胶层剔除，然后重新涂胶并将陶瓷层安装回去。由于这种修复技术不仅涉及到了胶层的修复，同时还要包括陶瓷层粘贴，更为关键的是，陶瓷层与下面的铝基座还有电极相连，陶瓷层粘回去的同时，还要进行电极的焊接，这些过程都是极其精密且复杂的，只有将esc返回到原厂才能进行这样的修复。所以，这个过程虽然可以完美修复胶层，但是显然修复成本非常高，而且修复周期会非常久。

7、因此，急需要设计开发一种胶层原位修复技术，不仅可以节约修复成本，同时也可以极大的节省修复周期。这对于esc的使用率非常重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有静电吸盘修复操作复杂，周期长，成本高等问题，而提供一种不需要移除陶瓷层，更不需要进行后续的陶瓷与铝基座的焊接等复杂步骤，能够极大的降低修复成本和修复周期的一种静电吸盘胶层原位修复方法。

2、本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种静电吸盘胶层原位修复方法，包括以下步骤：

3、步骤1：修复治具的制作，制作环状治具，环状治具的内径大于待修复静电吸盘陶瓷层的外径；

4、步骤2：环状治具与待修复静电吸盘组装：将环状治具套设在待修复静电吸盘陶瓷层外部，使环状治具的内环面与待修复静电吸盘陶瓷层外环面以及铝基座上部外环面之间形成胶水存储间隙；

5、步骤3：胶水填充：在胶水存储间隙内部注入与待修复静电吸盘原胶层相同的胶水，胶水与待修复静电吸盘原胶层腐蚀区之间形成密封区间；

6、步骤4：利用压强差对密封区间排气：将步骤3中的填充有胶水的待修复静电吸盘与环状治具一体放置到一真空腔体中，密封并对真空腔体内部的真空吸盘抽真空，将密封区间内部气体抽出使其处于真空状态；

7、步骤5：利用压强差修复补胶：对步骤4中的真空腔体升压，将真空腔体内的压强逐渐升高，将储存在胶水储存间隙内的胶水向腐蚀区内部挤压、填充，使胶水与原胶层形成一体式的胶层结构；

8、步骤6：胶水固化处理：对步骤5中的真空腔体加热，对胶水进行固化处理；

9、步骤7：冷却后，取下环状治具，去除外侧多余的胶水，即可完成真空吸盘胶层的原位修复。

10、该静电吸盘胶层原位修复方法，由于静电吸盘原胶层厚度仅为20-100μm，厚度非常薄，且胶层的腐蚀深度，从外沿往内可以达到5-10mm，因此一般的补胶根本无法将胶均匀的填充回被腐蚀的间隙，而不留下间隙。而采用现有技术对原胶层进行修复，操作复杂，成本高，周期长等问题，而采用一种压强差补胶法，首先制作一环状治具，使环状治具环设在静电吸盘胶层与陶瓷层外侧，主要是环设在腐蚀区的外侧，在环状治具与静电吸盘之间形成胶水存储间隙，在胶水存储间隙内部注入与原胶层相同的胶水，胶水与腐蚀区之间形成一密封区间，然后将注有胶水的静电吸盘和环状治具一起放入到一真空腔体内部，对真空腔体持续一段时间进行抽真空，利用腐蚀区与真空腔体内部之是的压强差，将腐蚀区内部的空气全部抽出，使腐蚀区内部形成真空；然后再通过对真空腔体内部进行持续增压，利用真空腔体与腐蚀区之间的压强差将胶水挤压到腐蚀区，并与原胶层粘合；最后通过对真空腔体进行加热，使胶水进行固化处理，最终在腐蚀区形成与原胶层一体式结构的粘接胶层。该修复方法，操作方便快捷，而且修复后与原胶层不存在对接间隙，保证了静电吸盘的均匀导电性能，同时，该修复方法成本低，修复时间短，能够极大降低静电吸盘腐蚀后闲置时间，极大的提升了静电吸盘的利用率，提高了生产效率。

11、作为优选，步骤4中对真空腔体9内抽真空，使真空腔体内部气压维持在1×10-2pa以下，维持时间在10min～50min。真空腔体内部气压维持在1×10-2pa以下能够实现对腐蚀区完全抽真空，从而保证腐蚀区内部无残留气体，以保证后续胶水与原胶层的无缝隙对接，从而保证修复质量。

12、作为优选，步骤5中真空腔体升压过程，采用向真空腔体内部注入空气，升压至大气压，升压时间维持在20min～100min。升压的目的是为了实现将胶水挤压到腐蚀区，因此，升压过程持续时间根据补胶量的大小，一般需要持续20min～100min，升压至最后以使真空腔体内部过到大气压为止，从而保证了胶水能够填充满腐蚀区。

13、作为优选，步骤6中胶水固化处理，对真空腔体加热升温至100℃～300℃，固化时间1～10小时。胶水固化处理，是通过对真空腔体加热，使得真空腔体内部的静电吸盘在100℃～300℃温度下，使填充到腐蚀区的胶水与原胶层进行融合固化为一体，从而最终形成一体式的胶层结构。固化时间一般在1～10小时。具体根据补胶量的多少以及胶层的厚度而确定。

14、作为优选，步骤7中外侧多余胶水的去除采用软胶刮刀进行刮除。外部多余胶水的刮除，为了避免对静电吸盘外表面造成不利影响，优选软胶刮刀进行刮除，以保证静电吸盘的整体质量。

15、作为优选，所述的环状治具内环面和与铝基座配合面设置有镀铝层。静电吸盘由于使用在半导体行业，半导体对于静电吸盘的质量要求特别高，不必要的污染会给半导体带来质量是不可逆转的伤害，因此，为了避免在对胶层进行修复过程中引入静电吸盘材质不同的杂质元素，因此，对于环状治具优选与铝基座相同的材质，为了满足环状治具通用性、低成本，制作方便等多方面的要求，优选在环状治具上镀铝层，使其与胶水以及铝基座接触的部位不会存在其他金属元素。

16、作为优选，所述的真空腔体采用真空加热装置。真空腔体一般优选真空加热装置，这样既可以实现抽真空要求，同时还能够满足后续的胶水固化加热要求。

17、本发明的有益效果是：该静电吸盘胶层原位修复方法，而采用压强差补胶法，操作方便快捷，而且修复后与原胶层不存在对接间隙，保证了静电吸盘的均匀导电性能。相对于将静电吸盘送到原生产厂家进行返修，该修复方法，成本低，修复时间短，能够极大降低静电吸盘腐蚀后闲置时间，极大的提升了静电吸盘的利用率，提高了生产效率。