[發明專利]一種靜電卡盤及其殘余電荷的消除方法

有效

• 申請號: 200910235680.4
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN102044466A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 張寶輝
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張天舒;陳源

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，具體涉及一種在反應腔室內支撐晶片的靜電卡盤以及消除靜電卡盤上的殘余電荷的方法。

背景技術

從第一個晶體管問世的半個多世紀以來，半導體技術已經在各個領域影響著人們的生活，推動著人類文明的發展，創造著無法估量的巨大產業。而集成電路的小型化和低功耗提高了半導體的需求，然而，伴隨資本投入的增加，集成電路工藝開發成本、制造成本上升等問題越來越突出。因此，提高效率、降低成本成為生產企業關心的問題。

通常，集成電路的制造過程是一個高度自動化的流水作業過程，加工處理工藝(如刻蝕技術、物理氣相沉積和化學氣相沉積等)多數是在反應腔室內完成，而且前后工序銜接緊密，因此，各道工序能否順利進行將直接影響著整個工藝的生產效率。而且，在反應腔室內對諸如晶片等的半導體器件進行加工處理時，通常需要借助于機械卡盤和真空卡盤來固定晶片，然而，利用機械卡盤和真空卡盤來固定晶片常因壓力或碰撞而發生碎片現象，從而導致整個工藝的中斷并造成污染，進而影響生產效率和產品良率。

因此，人們設計了靜電卡盤來固定晶片。它是利用靜電引力將晶片固定在卡盤上，可以減少碎片現象，同時還可增大晶片的有效加工面積，并減少晶片表面腐蝕物顆粒的沉積。圖1示出的是一種常見的靜電卡盤的工作原理圖。如圖所示，該靜電卡盤外接電源，并且包括基座102以及設于基座102內的兩個電極401、402。電極401、402被絕緣層包裹并與電源的兩端連接，其中，第一電極401與電源的負極相連，第二電極402與電源的正極相連，電源采用直流電源。在基座102的中心位置設有晶片頂針103，用于在離座過程中向上運動而將放置在基座102頂部的晶片101頂起，以便機械手取走該晶片101；或者用于在入座過程中向下運動而將來自機械手的晶片101放置在基座102的頂部。

在實際加工處理工藝過程中，先將晶片101放置在靜電卡盤102的頂部；然后將電極401、402與電源接通，使第一電極401積聚負電荷，同時第二電極402上積聚正電荷，這些電荷又在晶片101上與電極401、402相對應的區域內分別對應地感應出正電荷和負電荷。借助于對應區域內的電極和晶片101所產生的極性相反的電荷而在電極和晶片101之間產生靜電場，通過該靜電場的靜電引力而將晶片101牢固地吸附在靜電卡盤的表面；而后，對晶片101實施加工處理工藝，并在工藝完成后由機械手將晶片101取走。

如上所述，晶片101是借助于其與靜電卡盤之間的靜電引力而吸附于靜電卡盤的表面，然而眾所周知，在加工處理工藝之后必須去除晶片101上的感應電荷才能使晶片101順利完成離座過程。目前常采用這樣的方法來去除晶片101上的感應電荷：即，在完成加工處理工藝后，在電極401、402上施加與工藝過程所采用電壓的極性相反的電壓，即，在第一電極401上施加正電壓，在第二電極402上施加負電壓，而在晶片101上感應出與工藝過程所帶電荷極性相反的電荷，以中和晶片101在前述工藝過程中所感應的電荷，也就是說，向靜電卡盤的兩個電極401、402施加與工藝過程所施加電壓的極性相反的電壓，以釋放晶片101上的靜電荷。并待靜電荷釋放后，由晶片頂針103將晶片101頂起，以待機械手取走晶片101。

然而在實際應用中，通過上述施加反向電壓的方式并不能將電極和晶片上的靜電荷完全消除。這是因為：靜電荷的消除通常會受到多種因素的影響，例如工藝條件、反向電壓的高低、施加反向電壓的時間等，因此采用上述方式來去除電極和晶片上的靜電荷時，難以克服上述諸多因素的影響，因而也就難以較為徹底地去除所述靜電荷。而電極和晶片上存在殘余電荷將會引起粘片現象的發生，并導致晶片在升針時發生偏離或掉片，從而使機械手無法取出晶片。而且，殘余電荷越多粘片現象越嚴重，以致嚴重時仍會發生碎片現象，影響工藝的順利進行。

為此，本領域技術人員試圖通過大量實驗以獲得工藝與反向電壓各參數之間的對應關系，并期望最終徹底消除電極和晶片上的殘余電荷，但是在實際應用中，該方法不僅增加了設備復雜性、延長了生產周期，而且也不能實現殘余電荷的徹底消除。因此，目前迫切需要本領域技術人員能夠提供一種可以較為徹底地去除電極和晶片上的殘余電荷的方法或裝置。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種靜電卡盤及其殘余電荷的消除方法，其能夠較為徹底、快速地消除晶片和設置在靜電卡盤內的電極上的殘余電荷，從而消除粘片和碎片現象，避免工藝中斷，進而提高生產效率和產品良率。