测试静电夹盘的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供用于预测静电夹盘（ＥＳＣ）的满意性能的可靠的、非侵入式的、电气测试方法。根据本发明专利技术的一个方面，在频带上测量ＥＳＣ的参数（例如阻抗）以产生参数函数。此参数函数可被用于在该频带内为该参数建立预定的可接受范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
静电夹盘(Electrostatic Chucks，ESCs)对精密半导体晶圆制造工艺是必不可少的。现有夹盘可被分为两种主要类型，每种类型有其特定的优点和缺点。聚亚胺ESC (PESC)中的电介质是强绝缘体，因此，大部分外加电压降是在该电介质两端的并且产生库仑夹持力(Coulombic chucking force)。不幸的是，PESC工作面对擦伤特别敏感。而且，PESC易受颗粒嵌入的影响，这可能导致晶圆的背侧和PESC上的铜电极之间的击穿(arcing)。进而，PESC不能在高温下使用，因为高温操作可能导致水蒸汽的气泡穿过聚亚胺层。部分导电的陶瓷ESC(CESC)需要恒定电流以实现足够的夹持力，因此CESC泄露电流更大，需要比PESC更大的电力供应。这种依赖电流的夹持力(被称为Johnsen-Rahbek 效应)与PESC中的库仑力相比很小。具有阳极化三氧化铝(A1203)的CESC (当前只作为单极器件可用)对湿气极端敏感。而且，在一些双极ESC中，阳极化铝已被用作ESC隔离层。然而，击穿和阳极氧化的缺陷经常导致这类ESC的过早故障。掺杂的矾土(alumina)还被用于一些CESC以进行蚀刻施加。掺杂的陶瓷帮助将其电阻率控制在Johnson-Rahbeck ESC电阻率范围内。但是玻璃相上的晶粒边界攻击可能改变ESC的表面粗糙度，并因此增加电阻率。而且，变得粗糙的陶瓷表面将导致很高的氦气泄露。无晶圆自动清洁周期过程中在陶瓷表面上对陶瓷晶粒边界上的攻击经常导致陶瓷的阻抗从Johnson-Rahbeck型阻抗转移为Coulombic型阻抗。高纯度陶瓷(例如，矾土)已被广泛用作ESC表面上的介电圆盘层(dielectric puck layer)。它被用作单极的或双极的ESC。而且，由于其高电阻率它被用作库仑ESC。可使用固体烧结陶瓷或使用热喷淋涂覆将高纯度矾土(例如，纯度为99. 7%或更高的)应用为ESC介电圆盘层。最近出现的CESC(使用烧结的氮化铝(AlN)电介质)具有很差的热传递性质。陶瓷材料的电阻率是依赖于温度的并且与PESC相比在不同的片之间变化更大。AlN与矾土相比具有更高的热传导率。因此，它作为在200摄氏度或更高温度下工作的高温ESC得到了广泛应用。在大多数情况下，AlN表面具有岩滩式(mesa)表面图案以控制ESC与晶圆表面的接触面积。AlN的主要问题是在蚀刻室中使用SF6、NF3和其它F基气体时它可能产生 A1F3颗粒。A1F3颗粒是蚀刻室技术中一种主要的颗粒源。因为作为Johnsen-Rahbek ESC, AlN的电阻率依赖于工作温度，所以选择合适类型的AlN以保持能工作的电阻率并保持高密度等离子体下的高等离子体电阻是非常重要的。根据最终用户要求和安装的设备，PESC和CESC中每一个都将能满意地保持(夹持(Chuck))和释放(解除夹持(Dechuck))。一般而言，使用哪种类型的ESC不重要，ESC 的电容和电阻率是ESC功能性的两个关键参数。附图说明图1描绘了传统双极静电夹盘(ESC) 100的平面图。ESC 100具有上表面102和安装支架104。ESC 100包括第一电极106和第二电极108。第一电极106包括内部电极部分110和外部电极部分112。图2描绘了沿着线X-X的ESC 100的剖面视图。如图2中所示，ESC100包括后表面(或基底)114。安装支架104上的安装孔(未示)使得ESC 100能安装在系统上。在操作时，第一电压差被施加在第一电极106和第二电极108两端。该电压差产生电场，其被用于吸引和保持晶圆以进行处理。当处理完成时，第二电压差(解除夹持电压) 被施加在第一电极106和第二电极108两端以释放该晶圆。尽管上面进行了简要描述，但是传统ESC上的电压控制(无论是单极还是多极的) 是很关键的。考虑及此，因此可影响这种电压控制的许多ESC参数也是关键的。非限制性参数包括电阻、电容、阻抗和频率相移。而且，可针对ESC的每个单独部分进一步分析该参数，而不是将该夹盘作为整体来分析该参数。其非限制性示例包括，从一个电极到另一电极测量的具体参数(极-到-极)、从一个电极的上表面到基底测量的具体参数(极-到-基底)。图3描绘了测量ESC 100的参数的传统技术。这里，ESC 100包括测量端子312、 308和310，分别能够允许测量基底114、第一电极106和第二电极108的性质。传统测量装置302包括第一端子304和第二端子306。在此示例中，传统测量装置302可测量两个点之间的ESC100的性质。如图所示，第一端子304可连接于测量端子312或测量端子308，而第二端子306可连接于测量端子312或测量端子310。用这种方式，当第一端子304连接于测量端子308且当第二端子306连接于测量端子312时，使用极-到-基底测量可以测量第一电极106的性质。类似地，当第一端子 304连接于测量端子308且当第二端子306连接于测量端子310时，使用极-到-极测量可以测量第一电极106和第二电极108的性质。类似地，当第一端子304连接于测量端子 312且当第二端子306连接于测量端子310时，使用极-到-基底测量可以测量第二电极 108的性质。上面讨论的传统技术，当传统测量装置302能够测量电阻时，用户可测量以下任一项从极-到-基底的第一电极106的电阻，从极-到-基底的第二电极108的电阻，以及从极-到-极的第一电极106和第二电极108的电阻。类似地，当传统测量装置302能够测量电容时，用户可测量以下任一项从极-到-基底的第一电极106的电容，从极-到-基底的第二电极108的电容，以及从极-到-极的第一电极106和第二电极108的电容。当传统测量装置302能够测量电感时，用户可测量以下任一项从极-到-基底的第一电极 106的电感，从极-到-基底的第二电极108的电感，以及从极-到-极的第一电极106和第二电极108的电感。类似地，当传统测量装置302能够测量阻抗时，用户可测量以下任一项从极-到-基底的第一电极106的阻抗，从极-到-基底的第二电极108的阻抗，以及从极-到-极的第一电极106和第二电极108的阻抗。当传统测量装置302能够测量施加电压的频率的相位延迟时，用户可测量以下任一项从极-到-基底的第一电极106的相位延迟，从极-到-基底的第二电极108的相位延迟，以及从极-到-极的第一电极106和第二电极108的相位延迟。图1和2描绘了一种类型的传统ESC，且是以非常简单的方式描绘的。没有显示或描述上面讨论的传统双极ESC的许多特征以简化讨论。进一步，没有特别描述许多其它类型的传统ESC，以简化讨论。重要的观念在于，存在测量ESC及其单独部分的具体特性的常规技术。可靠的电气性能是极为重要的。相应地，ESC制造商在向顾客发货之前要对制造的ESC进行质保检查。一种传统的质保检查可包括确定所制造的ESC的具体参数是否在预定可接受范围内，其非限制性的示例包括所测量的电阻等于或大于Rl Ω且等于或小于 R2Q ；所测量的电容等于或大于ClF且等于或小于c2F;所测量的阻抗等于或大于Zl Ω且等于或小于Ζ2Ω ；以及所测量的频率相移等本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种测试静电夹盘的方法，所述静电夹盘具有前表面和后表面并包含至少一个电极，所述方法包含：建立频带内所述静电夹盘的参数的预定可接受极限；以及测量所述频带内所述静电夹盘的所述参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石洪，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US