[發明專利]一種靜電吸盤性能的監測方法

有效

• 申請號: 201410652825.1
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104362110A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 羅永堅;任昱;呂煜坤;朱駿;張旭升
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種靜電吸盤性能的監測方法。

背景技術

半導體制造中，刻蝕工藝都采用等離子干法刻蝕(Plasma?Dry?Etch)，請參閱圖1，等離子體干法刻蝕反應腔00的結構包括：位于反應腔室00內的靜電吸盤1；位于靜電吸盤1上的晶圓2；穿過靜電吸盤1的中空管3；中空管3的頂部開口與晶圓2底部相對，通過中空管3可以對反應腔室00抽真空，還可以向晶圓2背面輸送氣體。

通常，等離子體干法刻蝕過程包括：

機械手臂(Arm/Robot)將晶圓(wafer)送入反應腔室(chamber)，放在靜電吸盤(ESC)上；

給晶圓加上靜電荷，靜電吸盤加上高壓的方式，將晶圓緊緊吸附在靜電吸盤的表面；

通入設定好的工藝氣體、施加射頻電壓(RF?power)，將工藝氣體等離子化，用等離子體對晶圓進行蝕刻加工；同時，向晶圓背面通入冷卻用的氦氣。

之所以要通入冷卻用的氦氣，是因為：在刻蝕過程中，由于離子不斷轟擊晶圓表面，會使晶圓溫度升高，一旦晶圓表面溫度過高會使光阻(Photo?Resist，簡稱PR)燒焦；再加上晶圓的溫度控制也是一個非常重要的參數，因此會有冷卻系統(chiller)來對靜電吸盤進行溫度控制。但晶圓和靜電吸盤之間是固體接觸，僅僅是直接接觸冷卻效果不佳，需要在晶圓背部通入冷卻用的氦氣(He)，作為晶圓和靜電吸盤之間冷卻的媒介。

上述過程中，靜電吸盤是反應腔中最貴且最重要的一個部件，一般來說廠商對靜電吸盤的使用壽命的規定是通過射頻電源時數(RF?time)來管理，一般為幾千，從4000到8000小時不等。

但由于靜電吸盤更換起來不容易，且更換后對工藝影響非常大，再加上靜電吸盤非常昂貴，使得半導體生產廠都會偏向于盡可能延長靜電吸盤的更換周期，而不會輕易更換靜電吸盤。

但也正是因為靜電吸盤對工藝影響非常大，等到生產工藝和產品出問題了再更換靜電吸盤無疑帶來更嚴重的后果。究竟什么時候更換靜電吸盤，一直以來也沒有一個好的方法。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種靜電吸盤性能的監測方法，從而在靜電吸盤的性能變壞時，就能夠將其及時更換。

為了實現上述目的，本發明提供了一種靜電吸盤性能的監測方法，在等離子體干法刻蝕反應腔中進行，所述反應腔室內具有靜電吸盤，其上用于緊密吸附晶圓；中空管穿過所述靜電吸盤；所述中空管的頂部開口與所述晶圓的背部相對，通過所述中空管向所述晶圓背部通入冷卻氣體；所述監測方法包括以下步驟：

步驟01：將晶圓置于反應腔室內的靜電吸盤上；

步驟02：將所述晶圓緊密吸附在所述靜電吸盤表面；

步驟03：打開真空閥，對所述反應腔室抽真空；

步驟04：關閉所述真空閥，檢測所述反應腔室的氣體泄漏率；

步驟05：通過所述中空管向所述晶圓背部通入冷卻氣體，并檢測通入冷卻氣體后的反應腔室的泄漏率；

步驟06：用通入冷卻氣體之后的所述反應腔室的氣體泄漏率減去通入冷卻氣體之前的所述反應腔室的氣體泄漏率，得到所述冷卻氣體從所述晶圓背面泄漏到所述反應腔室的泄漏率；

步驟07：設定一閾值，當所述冷卻氣體泄漏到所述反應腔室的泄漏率超過所述閾值時，判斷得出所述靜電吸盤的性能下降。

優選地，所述步驟05具體包括：向所述晶圓背部通入一組具有不同壓強的冷卻氣體，并檢測所述不同壓強的冷卻氣體條件下所對應的所述反應腔室的氣體泄漏率。

優選地，所述步驟05中，所述冷卻氣體的壓強大于40Torr。優選地，所述中空管為多個，分布于所述靜電吸盤的中間位置和邊緣位置；所述步驟05還包括：通過位于所述中間位置的所述中空管向所述晶圓背部通入冷卻氣體，并檢測此時的反應腔室的泄漏率；通過位于所述邊緣位置的所述中空管向所述晶圓背部通入冷卻氣體，并檢測此時的反應腔室的泄漏率。

優選地，所述步驟02中，通過向所述晶圓表面充靜電并向所述靜電吸盤上施加電壓的方式將所述晶圓緊密吸附在所述靜電吸盤的表面。

優選地，所述冷卻氣體為氦氣。