[发明专利]静电吸盘、对晶圆进行吸附的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种可设定静电吸力分布的静电吸盘以及对晶圆进行吸附的方法。

背景技术

在半导体制造领域，静电吸盘通过异性电荷的吸力用来承载工艺过程中的晶圆，被广泛应用于光刻、离子注入、刻蚀、薄膜等工艺过程中。

图1为静电吸盘的示意图，如图所示：在静电吸盘的绝缘材料中镶嵌着一组直流电极，用以接通到直流电源，分别使正负电极的电压大小相等，极性相反(例如输入500V电压，正电极电压为+250V，负电极电压为-250V)，绝缘质的表面会产生极化电荷，表面极化电荷会产生电场，这一电场会进一步在置于吸盘之上的晶圆底面产生极化电荷，分布在晶片背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷极性相反，从而吸住晶圆。根据Johnsen–Rahbek效应公式可以得出静电吸力为：F_total＝CV²/D，其中：F为静电吸力，C为晶圆与吸盘之间的电容，V为正负电极间的电压，D为晶圆与吸盘间的间距。

目前静电吸盘对于晶圆的吸力无法针对不同的晶圆进行吸力的分布的设定。随着晶圆尺寸的增大，晶圆本身的弯曲度越来越严重，不匹配的吸力分布会影响到静电吸盘承载晶圆的能力。

如图2所示：对于向下弯曲的晶圆，中间部分间距大，边缘部分间距小，在相同的电压下，晶圆整体所受的静电吸力为中间部分吸力小，边缘部分吸力大。中间部分吸力不够，无法维持用于热交换的背压，甚至造成跳片；边缘部分与静电吸盘的绝缘材料接触不均匀，造成晶圆背面和静电吸盘表面材料摩擦，损害晶圆产品质量和静电吸盘的寿命。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种可设定静电吸力分布的静电吸盘，利用探测部件来探测晶圆的形貌，并利用控制部件根据探测部件所探测的结果来控制静电吸盘具有合适的静电吸力分布。

为了达到上述目的，本发明提供了一种可设定静电吸力分布的静电吸盘，静电吸盘顶部具有绝缘材料，其包括：

在绝缘材料中镶嵌有两个及以上成对的正电极和负电极，所有所述正电极位于静电吸盘中心线的一侧，所有所述负电极位于静电吸盘中心线的另一侧，且每一对所述正电极和所述负电极的分布均以所述静电吸盘中心线为对称轴；

探测部件，用于探测位于所述静电吸盘上表面的晶圆的弯曲位置和弯曲度，以得到探测数据；并且向控制部件发送所述探测数据；

控制部件，用于接收所述探测部件发送的所述探测数据，并且根据所述探测数据控制施加于所述弯曲位置区域和非弯曲位置区域分别对应的所述正电极和所述负电极之间的电压，从而使所述正电极和所述负电极产生与所述晶圆的弯曲位置和弯曲度相匹配的静电吸力分布；其中，所述弯曲位置与所述静电吸盘的距离越大的区域所施加的静电吸力越大，所述弯曲度越大的所述弯曲位置所施加的静电吸力越大。

优选地，所述静电吸盘在所述正电极和所述负电极所在平面的投影面被所述正电极和所述负电极布满。

优选地，所述正电极和所述负电极的分布以所述静电吸盘的中心线为中心轴构成同心圈；每一个圈上具有两对及以上的所述正电极和所述负电极。

优选地，所述控制部件控制施加于所述晶圆的非弯曲位置所对应的成对的正电极和所述负电极之间的电压为能够吸附平坦晶圆底部的电压，并且所述控制部件控制施加于所述晶圆的弯曲位置所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压大于所述晶圆的非弯曲位置所对应的成对的正电极和所述负电极之间的电压，从而使得所述晶圆的弯曲位置受到的静电吸力大于所述晶圆非弯曲位置受到的静电吸力。

优选地，所述晶圆的弯曲位置呈弧面时，所述控制部件控制施加于所述弧面所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压沿所述弧面上与所述静电吸盘距离最大的位置向所述弧面上与所述静电吸盘距离最小的位置递减。

优选地，当所述晶圆的中心区域向上弯曲呈弧面时，所述控制部件控制施加于所述晶圆的边缘区域所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压为能够吸附平坦晶圆底部的电压，并且所述控制部件控制施加于所述弧面所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压沿所述弧面中心到所述弧面边缘递减。

优选地，当所述晶圆的边缘区域向上弯曲呈弧面时，所述控制部件控制施加于所述晶圆的中心区域所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压为能够吸附平坦晶圆底部的电压，并且所述控制部件控制施加于所述弧面所对应的成对的所述正电极和所述负电极之间的电压沿所述弧面的边缘到所述弧面的中心递减。