一种静电卡盘及其残余电荷的消除方法技术

本发明专利技术提供一种静电卡盘，其包括基座和设置于所述基座内部的电极，该静电卡盘还包括电荷释放单元，所述电极可选择地与设置在静电卡盘外部的电源连接或者与所述电荷释放单元连接，以在加工工艺过程中连接所述电源而获得电能，并在电荷释放过程中，连接所述电荷释放单元以释放掉所述电极上的残余电荷，进而去除该静电卡盘所承载的加工工件上的残余电荷。此外，本发明专利技术还提供一种静电卡盘残余电荷的消除方法。本发明专利技术提供的静电卡盘及其残余电荷的消除方法，可以借助电荷释放单元将电极和晶片上的残余电荷较为彻底地快速释放掉，从而消除粘片和碎片现象，进而减少工艺中断，提高生产效率和产品良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造领域，具体涉及一种在反应腔室内支撑晶片的静电卡盘以 及消除静电卡盘上的残余电荷的方法。
技术介绍
从第一个晶体管问世的半个多世纪以来，半导体技术已经在各个领域影响着人们 的生活，推动着人类文明的发展，创造着无法估量的巨大产业。而集成电路的小型化和低功 耗提高了半导体的需求，然而，伴随资本投入的增加，集成电路工艺开发成本、制造成本上 升等问题越来越突出。因此，提高效率、降低成本成为生产企业关心的问题。通常，集成电路的制造过程是一个高度自动化的流水作业过程，加工处理工艺 (如刻蚀技术、物理气相沉积和化学气相沉积等)多数是在反应腔室内完成，而且前后工序 衔接紧密，因此，各道工序能否顺利进行将直接影响着整个工艺的生产效率。而且，在反应 腔室内对诸如晶片等的半导体器件进行加工处理时，通常需要借助于机械卡盘和真空卡盘 来固定晶片，然而，利用机械卡盘和真空卡盘来固定晶片常因压力或碰撞而发生碎片现象， 从而导致整个工艺的中断并造成污染，进而影响生产效率和产品良率。因此，人们设计了静电卡盘来固定晶片。它是利用静电引力将晶片固定在卡盘上， 可以减少碎片现象，同时还可增大晶片的有效加工面积，并减少晶片表面腐蚀物颗粒的沉 积。图1示出的是一种常见的静电卡盘的工作原理图。如图所示，该静电卡盘外接电源，并 且包括基座102以及设于基座102内的两个电极401、402。电极401、402被绝缘层包裹并 与电源的两端连接，其中，第一电极401与电源的负极相连，第二电极402与电源的正极相 连，电源采用直流电源。在基座102的中心位置设有晶片顶针103，用于在离座过程中向上 运动而将放置在基座102顶部的晶片101顶起，以便机械手取走该晶片101 ；或者用于在入 座过程中向下运动而将来自机械手的晶片101放置在基座102的顶部。在实际加工处理工艺过程中，先将晶片101放置在静电卡盘102的顶部；然后将 电极401、402与电源接通，使第一电极401积聚负电荷，同时第二电极402上积聚正电荷， 这些电荷又在晶片101上与电极401、402相对应的区域内分别对应地感应出正电荷和负电 荷。借助于对应区域内的电极和晶片101所产生的极性相反的电荷而在电极和晶片101之 间产生静电场，通过该静电场的静电引力而将晶片101牢固地吸附在静电卡盘的表面；而 后，对晶片101实施加工处理工艺，并在工艺完成后由机械手将晶片101取走。 如上所述，晶片101是借助于其与静电卡盘之间的静电引力而吸附于静电卡盘的 表面，然而众所周知，在加工处理工艺之后必须去除晶片101上的感应电荷才能使晶片101 顺利完成离座过程。目前常采用这样的方法来去除晶片101上的感应电荷即，在完成加工 处理工艺后，在电极401、402上施加与工艺过程所采用电压的极性相反的电压，即，在第一 电极401上施加正电压，在第二电极402上施加负电压，而在晶片101上感应出与工艺过程 所带电荷极性相反的电荷，以中和晶片101在前述工艺过程中所感应的电荷，也就是说，向 静电卡盘的两个电极401、402施加与工艺过程所施加电压的极性相反的电压，以释放晶片101上的静电荷。并待静电荷释放后，由晶片顶针103将晶片101顶起，以待机械手取走晶 片 101。然而在实际应用中，通过上述施加反向电压的方式并不能将电极和晶片上的静电 荷完全消除。这是因为静电荷的消除通常会受到多种因素的影响，例如工艺条件、反向电 压的高低、施加反向电压的时间等，因此采用上述方式来去除电极和晶片上的静电荷时，难 以克服上述诸多因素的影响，因而也就难以较为彻底地去除所述静电荷。而电极和晶片上 存在残余电荷将会引起粘片现象的发生，并导致晶片在升针时发生偏离或掉片，从而使机 械手无法取出晶片。而且，残余电荷越多粘片现象越严重，以致严重时仍会发生碎片现象， 影响工艺的顺利进行。为此，本领域技术人员试图通过大量实验以获得工艺与反向电压各参数之间的对 应关系，并期望最终彻底消除电极和晶片上的残余电荷，但是在实际应用中，该方法不仅增 加了设备复杂性、延长了生产周期，而且也不能实现残余电荷的彻底消除。因此，目前迫切 需要本领域技术人员能够提供一种可以较为彻底地去除电极和晶片上的残余电荷的方法 或装置
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供，其能够较 为彻底、快速地消除晶片和设置在静电卡盘内的电极上的残余电荷，从而消除粘片和碎片 现象，避免工艺中断，进而提高生产效率和产品良率。为此，本专利技术提供一种静电卡盘，包括基座和设置于所述基座内部的电极，该静电 卡盘还包括电荷释放单元，所述电极可选择地与设置在静电卡盘外部的电源连接或者与所 述电荷释放单元连接，以在加工工艺过程中连接所述电源而获得电能；并在电荷释放过程 中，连接所述电荷释放单元以释放掉所述电极上的残余电荷，进而去除该静电卡盘所承载 的加工工件上的残余电荷。其中，所述电荷释放单元为接地电路，在电荷释放过程中，所述电极与所述接地电 路连通构成电荷释放通路。其中，所述电极为双电极，每一个电极均可选择地连接所述电源或对应的电荷释 放单元。其中，所述电荷释放单元包括电阻，在电荷释放过程中，所述电阻在所述两个电极 之间电连通而构成电荷释放回路。其中，在所述电极与电源和电荷释放单元之间设置选择开关，所述电极连接所述 选择开关的动触头，所述电源和电荷释放单元各自独立连接所述选择开关的静触头，借助 于所述动触头选择性地连通所述静触头而使所述电极可选择地连接所述电源或电荷释放 单元。由于转换开关的结构简单，操作方便，将其设置在电极与电源或电荷释放单元之间 不仅可以使电极在电源和电荷释放单元之间实现选择连通，而且使整个静电卡盘的结构紧 凑，外观优美。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种静电卡盘残余电荷的消除方法。所述静 电卡盘包括基座、电荷释放单元以及设置于所述基座内部的电极，所述方法包括下述步骤 1)在加工工艺过程中，将工件放置在基座上，并使电极接通电源，借助于所述电极和工件之间的静电引力而将工件吸附在静电卡盘上并实施加工工艺；2)加工工艺完成后，对所述电 极施加与步骤1)所施加的电压极性相反的反向电压，以中和所述电极和工件在工艺过程 中所产生的电荷；3)切断所述电极与电源之间的连接，并使电极连接电荷释放单元，以释 放掉所述电极上的残余电荷，进而去除该静电卡盘所承载的加工工件上的残余电荷。其中，所述步骤2)中所施加的反向电压为500V 2000V，并且施加时间为2s 6s,优选3s或5s。其中，所述电荷释放单元为接地电路，在所述步骤3)中，将所述电极与所述接地 电路连通构成电荷释放通路，以释放掉所述电极上的残余电荷。其中，所述电极为双电极，所述电荷释放单元包括电阻，在所述步骤3)中，使所述 电阻在所述两个电极之间电连通而构成电荷释放回路，以释放掉所述电极上的残余电荷。其中，所述电阻的阻值为5000 Ω 10ΜΩ，优选1ΜΩ 2ΜΩ。其中，在所述步骤3)中，所述电极与所述电荷释放电路的连通时间为0.5s 10s。本专利技术具有以下有益效果由于本专利技术提供的静电卡盘设置有电荷释放单元，借助于该电荷释放单元可以将 静电卡盘内部电极和静电卡盘所承载的晶片上的残余电荷较为彻底、快速地释放掉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电卡盘，包括基座和设置于所述基座内部的电极，其特征在于，该静电卡盘还包括电荷释放单元，所述电极可选择地与设置在静电卡盘外部的电源连接或者与所述电荷释放单元连接，以在加工工艺过程中连接所述电源而获得电能；并在电荷释放过程中，连接所述电荷释放单元以释放掉所述电极上的残余电荷，进而去除该静电卡盘所承载的加工工件上的残余电荷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝辉，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]