CN101136351A - 静电夹盘、使用该夹盘的基板处理设备及基板处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静电夹盘，该静电夹盘包括DC电源和AC电源两者。在基板处理步骤期间，向夹盘的电极施加DC电力，以产生将基板保持在夹盘上的静电保持力。当要将基板从夹盘移除时，切断DC电力，并且施加AC电力，以帮助消除在切断DC电力之后残留在夹盘上的残余电荷。

Description

静电夹盘、使用该夹盘的基板处理设备及基板处理方法

技术领域

本公开涉及一种静电夹盘，其中该夹盘上的静电荷可被快速消除。

背景技术

基板处理设备通常用于用来形成半导体晶片和液晶显示器的各种工艺中。这些处理步骤可以包括蚀刻步骤、沉积步骤等。传统的基板处理设备通常包括：室，其中可以形成真空状态；基座，具有能够支撑室内的基板的支撑表面；气体供应线，用来向室内供应处理气体；电场发生器，用于在室内产生电场，以便通过放电而从处理气体中获得等离子体；以及排气单元，用于在完成处理步骤之后清除残留在室内的处理气体。

图1是示出了传统基板处理设备1的截面图。该设备包括室10，该室内可以形成真空环境，以便在基板处理设备内部获得等离子体。室10内的基板支撑件20支撑待处理的基板S。基板支撑件20安装在室10内的下部处，并且具有能够支撑待处理基板S的支撑表面。当产生等离子体时，基板支撑件20还用作下部电极。

气体供应线(未示出)用来向室10的内部供应处理气体，该处理气体用来产生用于进行各种处理步骤的等离子体。通常，气体供应线设置在室10的上部中，从而从室的上部供应处理气体。还可以使用各种扩散件以便在室10内均匀地供应处理气体。

电场发生器产生用于从由气体供应线所供应的处理气体中获得等离子体所需要的电场。电场发生器通常具有设置在产生电场的空间的上侧和下侧处的电极。这些电极中的至少一个被施加有高频电，以产生电场。通常，板支撑件20用作下部电极，而上部电极30安装在室10的上部处。

排气单元用于当处理气体已在处理步骤中使用过之后将其从室10内清除。使用后的处理气体应当被完全清除，以避免影响下一处理步骤。因此，对于排气单元来说，将处理气体完全排出是很重要的。

基板处理设备1进一步包括基板支撑件20上的静电夹盘22，如图2所示。静电夹盘22用来将基板S牢固地保持于基板支撑件20。静电夹盘22构造成使得电极24被介电或电绝缘件26包围，如图2所示。介电件26通常由具有极好的等离子阻抗的陶瓷制成。用于向电极24施加直流(DC)电力的供电线28连接于电极24的中心。供电线28连接于安装在室外部的DC发电机29。所施加的电力产生将基板S保持于支撑件20上的静电力。

在类似于图2所示的静电夹盘中，即使在切断DC电力之后，静电夹盘22上也可能残留有残余电荷。残留在电极中的电荷与玻璃基板产生残余静电力，该残余静电力趋向于保持基板S。当有人试图将基板S从夹盘上移除时，该力可以导致基板破裂。

发明内容

提出本发明以便解决现有技术的上述问题，并且因此，本发明提供一种静电夹盘，该静电夹盘有助于确保其电极上的任何残余电荷被快速消除，从而方便将基板从静电夹盘上移除。

根据本发明的一个方面，提供了一种静电夹盘，该静电夹盘包括：电极；DC电源，向电极施加DC电力，以产生静电保持力；以及AC电源，当DC电源被切断时向电极施加AC电力，以中和残留在电极上的残余电荷。

根据本发明的另一方面，提供了一种基板处理设备，该设备包括：基板处理室；静电夹盘，安装于基板处理室内；DC电源，向静电夹盘的电极施加DC电力，以产生静电保持力；以及AC电源，当DC电源被切断时向电极施加AC电力，以便中和残留在电极上的残余电荷。

根据本发明的又另一方面，提供了一种处理设置在静电夹盘上的基板的方法，该方法包括：向静电夹盘的电极施加DC电力，以产生将基板保持在夹盘上的静电保持力；在基板上进行处理步骤；当要将基板从夹盘上移除时，切断DC电力；以及在切断DC电力之后，向电极施加AC电力，以中和残留在夹盘上的残余电荷。

本发明的上述和其它方面及优点将在下面的描述中部分地阐述，并且通过该描述而部分地变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获知。

附图说明

下面将参照附图详细描述实施例，附图中，相同参考标号表示相同元件，并且附图中：

图1是示出了传统基板处理设备的侧视图；

图2是示出了传统静电夹盘的侧视图；

图3是示出了改进后的静电夹盘的第一实施例的侧视图；

图4是示出了施加于图3所示静电夹盘的电力幅度(amplitude)的曲线图；

图5是示出了具有图3所示静电夹盘的基板处理设备的侧视图；以及

图6是示出了处理基板的方法的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述根据本发明的优选实施例。在整个附图中，相同参考标号用来表示相同元件。

如图3所示，根据本发明实施例的静电夹盘122包括电极124、介电件126、DC电源127，以及AC电源129。

AC电源129用于在完成处理步骤之后并且要将基板S从夹盘122移除时向电极124供应AC电力。在第一实施例中，当要将基板S从夹盘122移除时，来自于DC电源127的DC电力的供应被切断，同时AC电源129被启动以向电极124供应AC电力。

在一些实施例中，AC电源129可以是AC电压电源或AC脉冲发生器。可以根据在DC电源被切断之后残留在静电夹盘中的任何残余电荷的特性而选择性地使用AC电源129。

如果在基板处理步骤期间DC电源127已经向夹盘施加了正DC电压，然后在完成处理步骤之后向夹盘122的电极124施加AC电力(其中，电压在正与负之间来回切换)，那么，由于施加正DC电压而遗留的残余正电荷将被快速消除。类似地，如果在基板处理步骤期间DC电源127已经向夹盘122的电极124施加了负DC电压，那么，向电极124施加AC电压将会使残留在电极124上的任何残余负电荷快速消除。也就是说，所施加的AC电力使得残留在静电夹盘122中的任何残余负电荷被中和。进而，这消除了趋向于将基板保持于夹盘122上的任何残余静电力。因此，可以将基板S从静电夹盘122上容易且安全地分离，从而消除了可能由残余吸引力而导致的破裂问题。

图4示出了施加于静电夹盘122的电压的波形。如图4所示，最初时向电极124施加正DC电压，以产生静电保持力。一旦处理步骤完成，则由AC电源129最初供应的AC电力优选地具有与由DC电源127供应的DC电力相同的幅度和极性。然后，优选地，通过减小由AC电源129供应的AC电力的幅度而将任何残余电荷从夹盘上快速消除。

正如可从图4中看出的，施加于电极124的AC电压快速变成负的，这有助于消除电极上的由于施加DC电压而产生的任何残余正电荷。而且还注意到，AC电压的幅度快速减少至零。这两个因素均有助于确保快速去除静电夹盘的电极上的任何残余电荷。

在一些实施例中，可以使用电压传感器，或者更一般地，可以使用电荷检测传感器131，来检测残留在夹盘的电极上的残余电荷。用传感器131来检测残余电荷避免了由AC电源供应多余所需的电力。替换地，传感器131用来调节由AC电源129施加的AC电力的量，从而当切断DC电源127时，仅中和残留的剩余电荷所需要的AC电压被施加于电极124。

传感器131也可以用来确定当供应AC电力时电极是否被完全中和。如果电极124上的残余电荷没有被中和，则可以通过AC电源129供应附加的AC电力，以中和电极124。

静电夹盘122的实施例可以进一步包括用于控制DC电源127和AC电源129的控制单元(未示出)。如上所述，当静电吸附基板的过程终止时，控制单元将切断DC电力并且同时操作AC电源129来向电极供应AC电力，以消除任何残余电荷。控制单元将快速降低由AC电源129供应的AC电力的幅度，以快速消除残留在夹盘122上的残余电荷。

传感器131可以通过第一开关133而接地。该开关将控制多个检测器的接地或不接地状态。开关133还可以用来将电极接地，这将是减少或中和电极124上的任何残余电荷的另一种方式。接地可以用来替代上述的在切断DC电力之后通过AC电源129施加AC电力的方法。接地方法和/或使用AC电源129的方法可以根据需要来选择使用或同时使用。

另外，连接于电极124的供电线128可以设置有第二开关135。第二开关135可以用来控制向电极124施加DC电力和AC电力。例如，当要产生静电保持力时，可以切断AC电源129，从而仅有DC电源127向电极供应DC电力。当需要消除静电保持力的作用时，第二开关135可以从AC电源129供应AC电力，并且可以切断DC电源127。而且，当需要一起供应DC和AC电力两者时，第二开关135可以用来调节所供应的电力的幅度。

当要去除静电保持力时，在AC电源129供应AC电力之前，第二开关135可以与第一开关133一起使用，以便通过将电极124接地来消除夹盘122上的一些或全部残余电荷。这使得一些或全部残余电荷自然地减少，而无需供应人工的AC电力。

图5示出了包括如上所述的静电夹盘的基板处理设备。如图5所示，基板处理设备200包括用于处理基板的室202。静电夹盘122安装于室202内。

下面，将参照图6描述使用图5所示处理设备的方法。在步骤S100中，施加DC电力，以产生将基板保持于夹盘122上的静电保持力。在步骤S200中，一旦基板处理完成，则切断DC电力。在步骤S300中，使用传感器来检测夹盘上的电荷。在步骤S400中，将夹盘的电极接地，以便消除夹盘上的一些或全部电荷。然后，在步骤S500中，向夹盘供应AC电力，以进一步消除夹盘上的任何残余电荷。

步骤S300和S400是可选的。因此，在一些实施例中，该方法可以从步骤S200直接进入步骤S500。另外，在一些实施例中，可以仅跳过步骤S400。换言之，在一些实施例中，可以进行检测步骤，然后该方法可以直接进入到步骤S500。最后，在一些实施例中，可以不进行检测步骤。换言之，该方法可以从步骤S200直接进入到步骤S400。

检测电荷的步骤S300可以用作步骤S500中的方法的一部分，所述方法用于调节所供应的用以中和残余电荷的AC电力的电荷。也就是说，借助于传感器来精确检测残余电荷，从而仅供应中和残余电荷所需的AC电力，因而避免了不必要的电力消耗。

在如上所述的静电夹盘中，当切断DC电力时，通过向夹盘施加AC电力可以快速消除夹盘上的任何残余电荷。因此，可以大大减少从静电夹盘上消除残余电荷以使基板可以安全移除所需要的时间。

该说明书中的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的任何用法的意思是，结合所述实施例描述的特定特征、结构、或特性包括于本发明的至少一个实施例中。这些用语在本说明书中多处地方中的出现并不必然全是指同一实施例。而且，当结合任何实施例描述特定的特征、结构、或特性时，可以理解，在本领域技术人员的能力范围内，可以结合其它实施例来实现这些特征、结构、或特性。

虽然已描述了多个示例性实施例，但是，应该理解，本领域技术人员可以做出多种其它变型和实施例，这些变型和实施例均将落在本公开的原理的精神和范围内。更具体地说，可以对零部件和/或结构进行各种改变和变型，这些改变和变型均将落在本公开、附图和所附权利要求的范围内。对本领域技术人员来说，除了对零部件和/或结构的各种改变和变型之外，显然还可以进行可替换的使用。

Claims (21)

1.一种静电夹盘，包括：

电极；

DC电源，向所述电极施加DC电力，以产生静电保持力；

以及

AC电源，当所述DC电源被切断时向所述电极施加AC电力，以中和残留在所述电极上的残余电荷。

2.根据权利要求1所述的夹盘，其中，所述AC电源是AC电压电源。

3.根据权利要求1所述的夹盘，其中，所述AC电源是脉冲发生器。

4.根据权利要求1所述的夹盘，进一步包括检测所述电极上的电荷的传感器。

5.根据权利要求1所述的夹盘，进一步包括检测所述电极的电压的电压传感器。

6.根据权利要求5所述的夹盘，其中，所述电压传感器被接地。

7.根据权利要求6所述的夹盘，进一步包括设置在所述电压传感器与地之间的开关。

8.根据权利要求7所述的夹盘，进一步包括将所述电极连接于所述DC电源和所述AC电源的开关。

9.根据权利要求1所述的夹盘，进一步包括将所述电极连接于所述DC电源和所述AC电源的开关。

10.一种基板处理设备，包括：

基板处理室；

静电夹盘，安装于所述基板处理室内；

DC电源，向所述静电夹盘的电极施加DC电力，以产生静电保持力；以及

AC电源，当所述DC电源被切断时向所述电极施加AC电力，以便中和残留在所述电极上的残余电荷。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述AC电源是AC电压电源。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述AC电源是脉冲发生器。

13.根据权利要求10所述的设备，进一步包括用于检测所述电极上的电荷的传感器。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述传感器包括电压传感器。

15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述传感器被接地。

16.一种处理设置在静电夹盘上的基板的方法，所述方法包括：

向所述静电夹盘的电极施加DC电力，以产生将所述基板保持在所述夹盘上的静电保持力；

在所述基板上进行处理步骤；

当要将所述基板从所述夹盘上移除时，切断所述DC电力；以及

在切断所述DC电力之后，向所述电极施加AC电力，以中和残留在所述夹盘上的残余电荷。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在切断所述DC电力之后并在供应所述AC电力之前将所述电极接地。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在所述电极接地之后检测所述电极上的残余电荷，并且其中，向所述电极供应AC电力的所述步骤包括仅施加用于中和在所述检测步骤期间检测到的所述电荷而需要的所述AC电力。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在切断所述DC电力之后检测所述电极上的电荷。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，向所述电极施加AC电力的所述步骤包括仅施加用于中和在所述检测步骤期间检测到的所述电荷而需要的所述AC电力。

21.根据权利要求16所述的方法，其中，向所述电极供应AC电力的所述步骤包括：

最初时施加具有与所述DC电压相同的极性和幅度的AC电压；以及

将所述AC电压的所述幅度快速减少至零。

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