[发明专利]一种静电卡盘及其残余电荷的消除方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种静电卡盘及其残余电荷的消除方法，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。