CN100530536C - 承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法 - Google Patents

承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法，其中对配置在静电吸附器上的晶圆或基材进行放电的系统，包含有：电容检测器和放电电压计算器。电容检测器是用来量测静电吸附器与晶圆或基材间的电容值。放电电压计算器是至少部分地基于前述的电容检测器所量测的电容值，以计算放电电压。在吸附器释放(Dechuck)后，施加由系统的放电电压计算器所计算的放电电压至静电吸附器，以实质地中和晶圆或基材上的静电荷。本发明可在制程完成后，实质地中和残存在晶圆或基材上的静电荷，因而减少被吸引至晶圆或基材上的粒子。

Description

承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用来承载晶圆或基材的静电吸附器(ElectrostaticChuck；ESC)，特别是有关于一种用来计算施加于静电吸附器的放电电压的系统和相关的方法，借以减少被引至晶圆或基材的粒子的数目。
背景技术
在集成电路的制造中，使用包含有但不受限于薄膜沉积、薄膜蚀刻、晶圆或基材检查和类似制程的各种制程。此些制程一般需要夹持半导体晶圆或基材在制造设备中的固定位置上。
晶圆或基材典型地是被静电吸附器夹持在固定位置上，而在静电吸附器上，晶圆或基材是被静电吸附器所诱发的静电荷的作用所定位和固定。静电吸附器典型地至少包含：由介电材料所制成的晶圆支撑元件；导电电极；以及高压电源(例如：直流电源供应器)，用以将电极充电至一高电压(例如：500-700伏特)。固定晶圆或基材于静电吸附器上的静电力是由施加有高电压的静电吸附器与一电场间的电位差所产生，此电场是由施加无线射频(RF)或微波电场产生装置至于装置中的制程气体所产生，以于装置中产生等离子体。
自静电吸附器移除(吸附器释放；Dechucking)晶圆或基材的步骤可借由关闭高压电源和电场产生装置来完成。因为晶圆和静电吸附器是接地，故当高压电源和电场产生装置被关闭时，固定晶圆至静电吸附器上的静电荷被排出至地面上。
此吸附器释放的方法的问题为：由于静电荷无法被立即排出，故在吸附器释放后，残存的静电荷通常仍会留在静电吸附器上。静电吸附器上的残存静电荷会吸引粒子至晶圆或基材的表面。此些粒子常常会造成后续制程的缺陷。
因此，需要一种改良的吸附器释放的方法和装置，以减少晶圆或基材的粒子污染。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的静电吸附器释放的方法存在的缺陷，提供一种针对配置于静电吸附器上的晶圆或基材进行放电的放电系统，所要解决的技术问题是使其减少晶圆或基材的粒子污染，非常适于实用。
本发明的另一目的在提供一种静电吸附器，通过放电系统的使用，可中和由静电吸附器释放后未能由接地排出而残存于晶圆或基材上的静电荷，避免后续制程受到粒子的污染。
本发明的再一目的在提供一种制造集成电路的方法，借由吸附器与晶圆或基材间的电容的量测步骤，可计算晶圆或基材由静电吸附器释放后所需的放电电压，用来中和晶圆或基材上无法由接地所排出的残存静电荷，避免后续制程受到粒子污染所造成的成本上升。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种放电系统，用以对配置在一静电吸附器上的一晶圆或一基材进行放电，其中该放电系统至少包含：一电容检测器，用以量测该静电吸附器与该晶圆或该基材间的一电容值；以及一放电电压计算器，至少部分地依据该电容检测器所量测的该电容值来计算一放电电压；其中该放电电压是被施加在该静电吸附器上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的放电系统，其更至少包含：一电流量测设备，用以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，由该放电电压计算器所计算的该放电电压亦是基于跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流。
前述的放电系统，其中所述的电流量测设备至少包含：与该静电吸附器相关连的一电源供应器。
前述的放电系统，其中所述的放电电压计算器是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以量测该电流的一时段，来计算该放电电压。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种静电吸附器，其至少包含：一支撑元件以及一放电系统，该支撑元件，用以固定一晶圆或一基材，其中该支撑元件包含一电极；该放电系统，用以对该晶圆或该基材进行放电，其中该放电系统至少包含：一电容检测器，用以量测该电极和该晶圆或该基材间的一电容值；以及一放电电压计算器，至少部分地依据该电容检测器所量测的该电容值来计算一放电电压；其中该放电电压是被施加在该电极上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的静电吸附器，其更至少包含：一电流量测设备以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，由该放电电压计算器所计算的该放电电压亦是基于跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流。
前述的静电吸附器，其中所述的电流量测设备至少包含：与该静电吸附器相关连的一电源供应器。
前述的静电吸附器，其中所述的放电电压计算器是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以量测该电流的一时段，来计算该放电电压。
前述的静电吸附器，其中所述的电容检测器包含有一电容量测设备。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种制造集成电路的制造方法，其至少包含以下步骤：提供至少包含一制程反应室和一静电吸附器的一装置，其中该静电吸附器是配置于该反应室中；固定一晶圆或一基材至该静电吸附器上；进行一处理步骤，借以在该制程反应室中处理该晶圆或该基材；自该静电吸附器释放该晶圆或该基材；进行一电容量测步骤，借以量测该静电吸附器和该晶圆或该基材间的一电容值；进行一计算步骤，借以至少部分地依据该电容值来计算一放电电压；以及施加该放电电压至该静电吸附器上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的集成电路的制造方法，其更至少包含：进行一电流量测步骤，借以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，其中该计算步骤是使用跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流来执行。
前述的集成电路的制造方法，其中所述的电流量测步骤是由与该静电吸附器相关的一电源供应器所进行。
前述的集成电路的制造方法，其中所述的电流量测步骤是被进行于一时段中，其中该计算步骤是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以该时段来进行。
前述的集成电路的制造方法，其中所述的计算步骤是由一放电电压计算器所进行。
前述的集成电路的制造方法，其中所述的处理步骤至少包含晶圆或基材的蚀刻。
前述的集成电路的制造方法，其中所述的处理步骤至少包含薄膜沉积。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：
根据本发明的实施例，提供一种放电系统，用以对配置在静电吸附器上的晶圆或基材进行放电。此系统至少包含电容检测器和放电电压计算器，其中电容检测器是用以量测静电吸附器与晶圆或基材间的电容值，而放电电压计算器是至少部分地基于前述电容检测器所量测的电容值来计算放电电压。由放电电压计算器所计算的放电电压是被施加在静电吸附器上，以实质地中和晶圆或基材上的静电荷。
根据本发明的实施例，提供一种静电吸附器。此吸附器至少包含支撑元件和放电系统，其中支撑元件是用以固定晶圆或基材，而放电系统是用以对晶圆或基材进行放电。晶圆或基材的放电系统至少包含电容检测器和放电电压计算器，其中电容检测器是用以量测支撑元件的电极与晶圆或基材间的电容值，而放电电压计算器是至少部分地基于前述电容检测器所量测的电容值来计算放电电压。由放电电压计算器所计算的放电电压是被施加在电极上，以实质地中和晶圆或基材上的静电荷。
根据本发明的实施例，提供一种制造集成电路的方法。此方法至少包含下列步骤：提供一种装置，此装置至少包含有制程反应室和配置在反应室中的静电吸附器；固定晶圆或基材至静电吸附器上；进行处理步骤，借以在制程反应室中处理晶圆或基材；自静电吸附器释放晶圆或基材；进行电容量测步骤，借以量测静电吸附器和晶圆或基材间的电容值；进行计算步骤，借以至少部分地基于上述电容值计算放电电压；以及施加放电电压至静电吸附器上，以实质地中和晶圆或基材上的静电荷。
借由上述技术方案，本发明承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法至少具有下列优点及有益效果：
本发明可在制程完成后，实质地中和残存在晶圆或基材上的静电荷，因而减少被吸引至晶圆或基材上的粒子。
综上所述，本发明一种对配置在静电吸附器上的晶圆或基材进行放电的系统，包含有：电容检测器和放电电压计算器。电容检测器是用来量测静电吸附器与晶圆或基材间的电容值。放电电压计算器是至少部分地基于前述的电容检测器所量测的电容值，以计算放电电压。在吸附器释放(Dechuck)后，施加由系统的放电电压计算器所计算的放电电压至静电吸附器，以实质地中和晶圆或基材上的静电荷。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在系统结构、制造方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的静电吸附器释放的方法具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是绘示本发明的实施例的具有静电吸附器的等离子体蚀刻装置的示意图，其中此静电吸附器具有电容反应系统，用以在吸附器释放时最佳化放电电压。
图2是绘示本发明的实施例的具有电容反应系统的静电吸附器示意图，用以在吸附器释放时最佳化放电电压。
100：等离子体蚀刻或沉积装置    110：反应室
114：真空泵                    120：电场产生装置
130：静电吸附器                W：晶圆
132：阴极基座                  134：介电晶圆支撑元件
136：导电电极                  138：平坦的上表面
140：薄部分                    150：射频产生器
160：射频匹配器                170：高压直流电源供应器
190：电容检测系统              192：第一节点
194：第二节点                  196：接地
200：放电电压计算系统
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的承载晶圆的放电系统、静电吸附器与集成电路的制造方法其具体实施方式、结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
图1是绘示本发明的实施例的等离子体蚀刻或沉积装置100的示意图，其中等离子体蚀刻或沉积装置100具有静电吸附器130，静电吸附器130具有电容反应系统，用以在吸附器释放时最佳化放电电压，来中性化被静电吸附器130所承载的半导体晶圆、其他晶圆或基材W(以下称为晶圆)。等离子体蚀刻或沉积装置100包含有以真空泵114排气的反应室110。气体源(未绘示)通过喷洒头(未绘示)供应将被离子化的气体至反应室110。由喷洒头流出的气体被电场产生装置120激发以产生等离子体。静电吸附器130是被配置在反应室110内，并夹持晶圆W以使用等离子体中的离子进行蚀刻和/或沉积材料于其上。
在一实施例中，如图2所示，静电吸附器130可为单极设计，其至少包含安装有介电晶圆支撑元件134的阴极基座132，晶圆支撑元件134并具有配置或嵌入于其中的导电电极136。阴极基座132典型地是由导电材料制成，例如：铝。介电晶圆支撑元件134可由陶瓷材料制成，例如：多晶型氧化铝、蓝宝石或氮化铝。介电晶圆支撑元件134具有平坦的上表面138，用以装载晶圆W。静电吸附器130的导电电极136是被配置或嵌入在介电晶圆支撑元件134中，以使介电晶圆支撑元件134中的一薄部分140被配置在静电吸附器130的导电电极136上。
在一实施例中，静电吸附器130是被电路所启动，此电路包含有：射频产生器150、射频匹配器160和高压(例如：500-700伏特)直流电源供应器170。电容反应系统是被提供以于吸附器释放后立即决定残存于晶圆W和静电吸附器130的导电电极136上的静电荷，并计算由高压直流电源供应器170所施加的放电电压，以中和残存于晶圆W和静电吸附器130的导电电极136上的静电荷。在一实施例中，电容反应系统包含有电容检测系统190和放电电压计算系统200，其中电容检测系统190是用以量测介于静电吸附器130的导电电极136和晶圆W间的电容。
请仍参阅图2所示，射频产生器150是连接至射频匹配器160。射频匹配器160匹配射频产生器150的阻抗输出至静电吸附器130。高压直流电源供应器170和静电吸附器130的导电电极136是被连接至电容检测系统190的第一节点192。阴极基座132(其是接地)和射频匹配器160是连接至电容检测系统190的第二节点194。电容检测系统190是连接至放电电压计算系统200和接地196。放电电压计算系统200亦被连接至高压直流电源供应器170和射频匹配器160。
在吸附模式中，施加至静电吸附器130的导电电极136的高直流电压和产生于反应室110中的等离子体造成负电荷和正电荷，以分别累积在晶圆W和导电电极136的面向上方的表面。相反极性的电荷会产生将晶圆W吸引至抵住静电吸附器130的晶圆支撑元件134的上表面138的静电吸引力。在晶圆W被吸附住后，可在反应室110中进行一或多个半导体或类似制程(例如：蚀刻和沉积)。
一旦制程于反应室110中完成后，借着关闭高压直流电源供应器170和电场产生装置120以自吸附器释放晶圆W，并且随即使用高压直流电源供应器170施加放电电压至静电吸附器130的导电电极136上。由高压直流电源供应器170所施加的放电电压具有与夹持电压(Chucking Voltage)相反的极性，并具有由电容反应系统计算所得的大小，以中和残存在晶圆W和静电吸附器130的导电电极136上的静电荷。由于放电电压并无可满意地工作于每一个晶圆或晶圆批次的“最佳”固定值，此是因为每一个晶圆或晶圆批次具有不同的静电吸附器漏电流和电容，因此放电电压的大小是由电容反应系统个别计算。若所施加的放电电压是在“最佳”放电电压值之上或之下，残存电荷将残留在晶圆W和静电吸附器130的导电电极136上，因而吸引粒子至晶圆W上。在本发明的例子中，最佳放电电压是以电容反应系统计算并被施加至静电吸附器130的电极136，以实质地中和残留在晶圆W和静电吸附器130的电极136上的残存电荷，而使被吸引至晶圆W的粒子最少化。
在一实施例中，在进行吸附器释放步骤，以自静电吸附器130释放晶圆后，电容反应系统计算晶圆批次中每一个晶圆的最佳放电电压值。在另一实施例中，最佳放电电压值是由电容反应系统以批次为基础所计算。例如：选择批次晶圆的一样品，并在每一个样品晶圆自静电吸附器130释放后，以电容反应系统计算每一个样品晶圆的最佳放电电压值。然后，对复数个最佳放电电压值进行平均，并在吸附器释放后，使用此“平均最佳放电电压值”来对由静电吸附器130释放的晶圆批次中的剩余晶圆进行放电。
在静电吸附器释放晶圆W的过程中，用以中和晶圆W和静电吸附器130的电极136上电荷的最佳放电电压输出的选择，可由实施例的下列步骤所达成：借由量测静电吸附器130的电极136和晶圆W间的电容C，以及跨越静电吸附器130的介电元件134中的一薄部分140的漏电流I；再使用此些值来计算放电电压，亦即：利用关系式dV＝I/C*dt(其中dt是一时间间隔)来计算静电吸附器130的电极136的电压。静电吸附器130的电极136的电压和晶圆表面电压是互为一负值。更特别的是，电容检测系统190在一实施例中可至少包含任何的电容量测设备(例如：电容桥或电容表)，并量测静电吸附器130的电极136和接地196间的电容C。同时，高压直流电源供应器170于一段预设时间(t)内(例如：1秒)在第二节点194量测跨越静电吸附器130的介电元件134的薄部分140的漏电流I(静电吸附器的漏电流)。然后，放电电压计算系统200(可至少包含以微处理器或电子电路执行的软体程式)使用所量测的电容C和漏电流I值来计算放电电压V，其是使用下列式子：
dV＝I/C*dt，例如：其中dt＝1秒；以及
V＝I/C
接着，高压直流电源供应器施加由放电电压计算系统200所计算的放电电压V至静电吸附器130的电极136，以中和残留在晶圆W和静电吸附器130的电极136上的静电荷，来减少晶圆W的粒子污染。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种放电系统，用以对配置在一静电吸附器上的一晶圆或一基材进行放电，其特征在于其中该放电系统至少包含：
一电容检测器，用以量测该静电吸附器与该晶圆或该基材间的一电容值；以及
一放电电压计算器，至少部分地依据该电容检测器所量测的该电容值来计算一放电电压；
其中该放电电压是被施加在该静电吸附器上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
2.根据权利要求1所述的放电系统，其特征在于其更至少包含：
一电流量测设备，用以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，由该放电电压计算器所计算的该放电电压亦是基于跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流。
3.根据权利要求2所述的放电系统，其特征在于其中该电流量测设备至少包含：与该静电吸附器相关连的一电源供应器。
4.根据权利要求2所述的放电系统，其特征在于其中该放电电压计算器是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以量测该电流的一时段，来计算该放电电压。
5.一种静电吸附器，其特征在于其至少包含：
一支撑元件，用以固定一晶圆或一基材，其中该支撑元件包含一电极；以及
一放电系统，用以对该晶圆或该基材进行放电，其中该放电系统至少包含：
一电容检测器，用以量测该电极和该晶圆或该基材间的一电容值；以及
一放电电压计算器，至少部分地依据该电容检测器所量测的该电容值来计算一放电电压；
其中该放电电压是被施加在该电极上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
6.根据权利要求5所述的静电吸附器，其特征在于其更至少包含：
一电流量测设备以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，由该放电电压计算器所计算的该放电电压亦是基于跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流。
7.根据权利要求6所述的静电吸附器，其特征在于其中该电流量测设备至少包含：与该静电吸附器相关连的一电源供应器。
8.根据权利要求6所述的静电吸附器，其特征在于其中该放电电压计算器是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以量测该电流的一时段，来计算该放电电压。
9.根据权利要求5所述的静电吸附器，其特征在于其中该电容检测器包含有一电容量测设备。
10.一种制造集成电路的方法，其特征在于其至少包含以下步骤：
提供至少包含一制程反应室和一静电吸附器的一装置，其中该静电吸附器是配置于该反应室中；
固定一晶圆或一基材至该静电吸附器上；
进行一处理步骤，借以在该制程反应室中处理该晶圆或该基材；
自该静电吸附器释放该晶圆或该基材；
进行一电容量测步骤，借以量测该静电吸附器和该晶圆或该基材间的一电容值；
进行一计算步骤，借以至少部分地依据该电容值来计算一放电电压；以及
施加该放电电压至该静电吸附器上，以实质地中和该晶圆或该基材上的静电荷。
11.根据权利要求10所述的制造集成电路的方法，其特征在于其更至少包含：
进行一电流量测步骤，借以量测跨越该静电吸附器的至少一部分的一电流，其中该计算步骤是使用跨越该静电吸附器的该部分所量测的该电流来执行。
12.根据权利要求11所述的制造集成电路的方法，其特征在于其中该电流量测步骤是由与该静电吸附器相关的一电源供应器所进行。
13.根据权利要求11所述的制造集成电路的方法，其特征在于其中该电流量测步骤是被进行于一时段中，其中该计算步骤是以该电流除以该电容值所获得的一商数乘以该时段来进行。
14.根据权利要求10所述的制造集成电路的方法，其特征在于其中该计算步骤是由一放电电压计算器所进行。
15.根据权利要求10所述的制造集成电路的方法，其特征在于其中该处理步骤至少包含晶圆或基材的蚀刻。
16.根据权利要求10所述的制造集成电路的方法，其特征在于其中该处理步骤至少包含薄膜沉积。
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