[發(fā)明專利]基于電荷積分的靜電夾監(jiān)測器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380063897.6
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104854687A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 愛德華·麥金泰爾;愛德華·蘭德尼;納撒尼爾·羅賓遜;W·戴維斯·李
• 申請（專利權(quán)）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/683;H01L21/687
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及一種靜電夾，更具體而言涉及一種用于監(jiān)測與該靜電夾相關(guān)的夾持力的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造業(yè)中，通常利用靜電夾(亦稱作靜電夾盤或ESC)在工件經(jīng)受諸如離子注入等各種半導(dǎo)體處理過程期間將工件(例如半導(dǎo)體晶片)保持在固定位置。在這種半導(dǎo)體處理過程中，通常需要準(zhǔn)確保持工件相對于靜電夾的位置和/或通過在背面冷卻穿過靜電夾的工件來保持工件的溫度。保持工件的位置和/或溫度通常要求工件與靜電夾表面維持預(yù)定的接觸壓力。

為了保持工件相對于靜電夾的位置和/或預(yù)定接觸壓力，通常進(jìn)行測試以確保在夾持及處理工件的全程中保持適當(dāng)?shù)膴A持力。這種測試可包括工件提升測試，其中通過耦接至測試工件的測力傳感器測量將工件從靜電夾移開所需的力。隨后，利用移開工件所需的力確定靜電夾保持夾緊工件的能力。

在處理過程中采用背面氣體冷卻工件的情況下，通常利用另一測試用來確定由靜電夾達(dá)到的夾持力。這種背面氣體是通過靜電夾表面中的孔口提供至工件的背面，其中背面氣體的壓力和/或流量至少部分抵消由靜電夾施加于工件的夾持力。背面氣體的壓力或流量增加至工件與靜電夾分離的水平，從而提供與分離相關(guān)的夾持力的測量，由此提供靜電夾的夾持能力情況。

然而，應(yīng)注意，這種夾持測試通常會在特殊工件和/或裝置插入處理設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)境下受到中斷，因而浪費寶貴的生產(chǎn)時間。此外，由于這些測試是間歇進(jìn)行(例如在諸多工件夾持周期之間進(jìn)行一次測試)，故可能不容易判定靜電夾的夾持能力的迅速退化。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要一種易于確定靜電夾的夾持能力或正常狀態(tài)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其中生產(chǎn)時間的耗費降至最低限度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供一種用于不依賴常規(guī)的機(jī)械測試即評估與靜電夾相關(guān)的夾持能力的系統(tǒng)和方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的限制。因此，下文介紹發(fā)明內(nèi)容的簡要概述，以便對本發(fā)明的某些方面具有基本了解。該發(fā)明內(nèi)容部分并非本發(fā)明的詳盡綜述。其既非旨在確定本發(fā)明的關(guān)鍵元件或主要元件，亦非限定本發(fā)明的范圍。其目的在于，以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的某些構(gòu)思，作為下文具體實施方式的引言。

根據(jù)本發(fā)明，提出一種靜電夾監(jiān)測系統(tǒng)，其中靜電夾配置成通過一個或多個電極選擇性地將工件靜電夾持至與其相關(guān)的夾持面。電源電性連接至靜電夾，其中該電源配置成選擇性地向靜電夾的一個或多個電極供應(yīng)鉗制電壓。在一實例中，電源包括三相交流電源。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)一步可操作地耦接至電源并配置成測量與一個或多個電極相關(guān)的電流，諸如供應(yīng)至所述一個或多個電極的電流，從而定義經(jīng)測電流。或者，直接從一個或多個電極測量電流，諸如通過與所述一個或多個電極相關(guān)的一個或多個電引線測量電流。控制器進(jìn)一步配置成對經(jīng)測電流在時間上進(jìn)行積分，從而確定與工件及靜電夾之間夾持力相關(guān)的電荷值。根據(jù)一實例，存儲器進(jìn)一步配置成存儲在多個夾持周期中與工件及靜電夾之間夾持力相關(guān)的電荷值。因此，定義多個電荷值，其中控制器進(jìn)一步配置成基于當(dāng)前確定的電荷值與所述多個電荷值的對比來確定靜電夾的夾持能力。

根據(jù)一實例，控制器配置成基于當(dāng)前確定的電荷值及多個電荷值來確定靜電夾的夾持能力的當(dāng)前狀態(tài)。例如，夾持能力的當(dāng)前狀態(tài)是基于當(dāng)前確定的電荷值與多個電荷值的對比。在另一實例中，控制器配置成基于當(dāng)前確定的電荷值及多個電荷值來預(yù)測靜電夾的夾持能力的未來狀態(tài)。

在另一實例中，控制器進(jìn)一步配置成基于當(dāng)前確定的電荷值與多個電荷值的對比來確定靜電夾與工件之間的夾持力。例如，控制器包括數(shù)值積分器，其配置成執(zhí)行經(jīng)測電流的數(shù)值積分。

根據(jù)另一示例性方面，提出一種用于監(jiān)測靜電夾的夾持能力的方法。該方法例如包括向靜電夾的一個或多個電極施加鉗制電壓，從而將工件靜電吸引至靜電夾的夾持面。測量與施加于一個或多個電極的鉗制電壓相關(guān)的電流，由此定義經(jīng)測電流，并且對該經(jīng)測電流在時間上進(jìn)行積分，由此定義與工件及靜電夾之間夾持力相關(guān)的電荷值。進(jìn)一步將該電荷值存儲到存儲器中，并基于該電荷值確定靜電夾的夾持能力。

該方法例如包括基于當(dāng)前確定的電荷值及先前存儲的多個電荷值來確定靜電夾的夾持能力的當(dāng)前狀態(tài)，諸如將當(dāng)前確定的電荷值與所述多個電荷值進(jìn)行對比。確定靜電夾的夾持能力還可進(jìn)一步包括識別當(dāng)前確定的電荷值中相較于先前存儲的多個電荷值的異常。

根據(jù)另一實例，確定靜電夾的夾持能力包括基于當(dāng)前確定的電荷值與先前存儲的多個電荷值來預(yù)測靜電夾的夾持能力的未來狀態(tài)。在另一實例中，預(yù)測靜電夾的夾持能力的未來狀態(tài)可以包括形成先前存儲的多個電荷值與當(dāng)前確定的電荷值的模型。