CN101872716A - 用于从静电吸盘最优化移开晶片的方法 - Google Patents

用于从静电吸盘最优化移开晶片的方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种从静电吸盘最优化释放晶片的系统和方法。监测提升销结构上的力并且基于所述力确定释放电压。以所确定的释放电压释放晶片。

Description

用于从静电吸盘最优化移开晶片的方法
技术领域
本发明涉及一种静电吸盘，并且尤其涉及一种用于从静电吸盘安全和最优化地移开晶片的方法。
背景技术
在静电吸盘中，可调的电压源向电极施加电压以在晶片和吸盘表面之间产生静电力，从而将晶片吸附到吸盘表面。提升销设置成在静电力被去除时提升晶片离开吸盘表面。但是其非常难以确定在静电力去除或足够低时来安全地提升晶片离开吸盘表面。如果在静电力太大时提升晶片，晶片可跳跃或甚至断裂、产生微粒或打碎晶片，这需要清洗衬底处理工具。晶片的损耗和清洗都是昂贵的。而且清洗消耗时间，需要整个衬底处理工具停止运行。
众所周知存在特定的电压(即，释放电压(dechuck voltage))，如果该特定电压施加到静电吸盘电极可补偿使晶片粘在吸盘表面的静电场。典型地，存在作为释放电压的最佳值一如果施加的释放电压高于或低于这个最佳值，相当大的静电吸引力仍然存在于晶片和吸盘表面之间。
开发了很多方法来确定合适的释放电压(即，释放电压的最佳值)。示例性的方法包括自偏压渐近法、残留电荷测量法、查找表和He气漏率测量法。然而，所有公知的方法都具有系统的问题。例如，He气漏率法产生微粒，需要清洗工具。此外，He气漏率不是释放晶片的可靠的预测值，并且其不能被使用在反馈回路中，因为其太慢并且其提供的信号有太多噪音。自偏压渐近法是复杂的模型，其需要昂贵的测量设备、需要长的研制周期来适当地开发，并且其受制于众多的假定，仍然是一种估算。
此外，合适的释放电压取决于晶片的类型、工艺、温度以及硬件结构。现有的方法中没有一个考虑这些晶片到晶片和室到室变化的精确性和可靠性。
发明内容
以下是对本发明的概述，其提供本发明的几个方面和特征的基本理解。概述不是对发明的详尽综述，同样地其并不旨在确定本发明的重要或关键因素，也不旨在界定本发明的范围。其唯一的目的是在下面提供的更详细的说明之前以简单的形式提供某些概念。
根据本发明的一个方面，提供一种用于确定是否安全地从吸盘移开晶片的方法。所述确定通过监测提升销结构上的力来进行，例如，通过监测致动提升销的电机电流。应意识到所监测的电流与由提升销结构的致动引起的电机转矩成比例。因此，在下面的详述中，电流和电机转矩可交替使用。当电机电流达到预定安全值时，吸附电压保持在固定值(即，释放电压)。然后，晶片能够安全地从吸盘表面分离。
在示例性处理中，在处理晶片之前以及在特征化(characterization)时间段期间，在不同销位置测量晶片松开时的提升销的电机电流。这些值可用来确定指示晶片安全提升的电机电流值的范围(例如，预定安全值)。对预定安全值的这种确定可在湿法清洗之后或干燥之后等做到每晶片一次、每天一次。
然后，执行晶片处理(例如，沉积、蚀刻、清洗等)，同时晶片夹紧到静电吸盘。当晶片处理结束时，可选地去除背侧气体压力并且施加初始的夹置电压。然后，提升销被轻微地提升以对晶片(即，压力的位置)施加小量的压力。静电吸盘电压在初始夹置电压开始并且扫描一个电压范围(例如，对于库伦吸盘为-5000V到+5000V和对于约翰逊-拉贝克(JR)类型的吸盘为-1000V到+1000V等)，同时通过控制系统监测电机电流。监测所述电机电流以识别当提升销处于压力位置时的最小电流值。
在一个实施例中，施加对应于最小电机电流的电压来释放晶片，使吸盘表面放电，然后提升销被提升到移开位置。
在另一实施例中，如果最小电机电流还为负，则使用对应于最小电机电流的电压释放晶片。
在又一实施例中，如果最小电机电流落入经验值范围(例如，由在晶片处理之前的特征化处理中的预定安全值确定的安全范围)内，使用对应于最小电机电流的电压释放晶片。
在再一实施例中，施加对应于最小电机电流的电压，并且提升销被提升到压力位置和移开位置中间的位置(即，中间位置)。在所述中间位置处，再次监测电机电流以识别跟随有第二最小电机电流的电机电流尖峰。在一个实施例中，验证跟随有尖峰的第二最小值以确定其是否对应于特征化处理中的预定安全值。
在再一实施例中，如果最小电机电流为负或落入经验值范围内，并且当提升销被提升到中间位置时，电机电流产生尖峰并且验证跟随尖峰的第二最小值以确定其是否对应于在特征化处理中的预定安全值时，则可以将提升销提升到移开位置。
在任何实施例中，如果晶片不能被释放，可以重复该处理直到安全地释放晶片(即，反馈回路)。如果几个循环之后，仍然不能安全地自动释放晶片，则提供指示以手动释放晶片。所述手动释放处理可以使用上文描述的释放方法手动方案。
根据本发明的一个方面，描述了一种衬底处理系统。所述衬底处理系统包括静电吸盘；提升销，所述提升销用于相对于静电吸盘移动晶片；电机，所述电机与所述提升销耦接并且使用电机电流来移动所述提升销，以便相对于静电吸盘移动晶片；以及与所述静电吸盘耦接的电压源，所述电压源用于向所述静电吸盘施加电压；以及控制器，所述控制器用于测量所述提升销上的力，发信号给所述电压源以调整施加到所述静电吸盘的电压，并且在所述提升销上所测量的力对应于释放力值时发信号给所述电压源以固定施加到所述静电吸盘的电压。
所述控制器可以用于通过测量电机电流来测量提升销上的力。
所述控制器可以用于从所测量的电机电流确定电机转矩。
所述控制器可以用于通过施加扫描电压(sweeping voltage)调整电压。
所述扫描电压可以在约-5000V和+5000V之间。
所述控制器可以用于在完成处理室中的晶片处理之后，发信号给所述电机以提升所述提升销到压力位置。
所述静电吸盘可以是单极静电吸盘、双极静电吸盘或多极静电吸盘。
所述控制器可以用于使用力传感器来测量所述提升销结构上的力。
根据本发明的另一方面，描述了一种用于从静电吸盘释放晶片的方法。所述方法包括监测提升销结构上的力；基于所述力确定释放电压；以及以所述释放电压释放所述晶片。
监测所述提升销结构上的力可以包括监测电机转矩，并且基于所述力确定所述释放电压可以包括基于所述电机转矩确定所述释放电压。
以所述释放电压释放晶片可以包括：施加扫描范围的电压，所述电压被施加到静电吸盘；以及当电机转矩处于对应于释放电压的值时将电压固定在释放电压。
以释放电压释放晶片可以包括利用电机致动提升销结构。
监测力可以包括测量电机电流。
所述方法还可以包括通过监测晶片松开时的力来校准与提升销结构耦接的控制器。
所述方法还可以包括通过监测晶片轻微夹紧时的力来校准与提升销结构耦接的控制器。
监测电机转矩可以包括识别最小电机电流。
调整电压可以包括施加与最小电机电流对应的电压。
如果最小电机电流在预定的经验值范围内，则调整电压可以包括施加与最小电机电流对应的电压。
如果电机电流为负，则调整电压可以包括施加与最小电机电流对应的电压。
调整电压可以包括施加与最小电机电流对应的电压，并且所述方法还可以包括：致动提升销到中间位置；当致动所述提升销时，监测电机电流以识别跟随有第二最小电机电流的尖峰；并且如果所述尖峰发生并且跟随有第二最小值，则致动提升销到移开位置。
所述方法还可以包括确定第一最小值和第二最小值是否落入预定经验值范围内。
所述方法还可以包括确定第一最小值和第二最小值是否为负。
释放晶片可以包括使吸盘表面放电。
所述力可以使用力传感器来监测。
根据本发明的另一方面，描述了一种用于从静电吸盘释放晶片的方法。所述方法包括监测与提升销耦接的电机的电机电流；基于所述电机电流将施加到所述静电吸盘的电压调整至释放值；以及当调整所述电压时致动所述提升销到移开位置以便从所述静电吸盘分离所述晶片。
所述方法还可以包括在监测所述电机电流之前提升所述提升销到压力位置。
所述方法还可以包括使施加到所述静电吸盘的电压扫描一个电压范围。
所述电压范围可以在约-5000V到+5000V之间。
所述方法还可以包括特征化晶片以识别预定电流值。
所述预定值可以包括值的范围。
确定所述预定值可以包括测量晶片松开时的电机电流和测量晶片轻微地夹紧时的电机电流。
监测所述电机电流可以包括识别最小电机电流。
调整电压可以包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
如果所述最小值在预定经验值范围内，则调整电压可以包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
如果所述电机电流为负，则调整电压可以包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
调整电压可以包括施加对应于所述最小电机电流的电压，并且所述方法还可以包括：致动所述提升销到中间位置；监测所述电机电流以识别跟随有第二最小电机电流的电流尖峰；以及如果电流尖峰出现并且跟随有第二最小电机电流，则致动所述提升销到移开位置。
所述方法还可以包括确定第一最小值和第二最小值是否落入预定经验值范围内。
所述方法还可以包括确定第一最小值和第二最小值是否为负。
所述方法还可以包括使所述静电吸盘放电。
根据本发明的另一方面，描述了一种方法，包括针对松开的晶片测量提升销结构上的力；存储针对松开的晶片所测量的力；针对以低压夹紧的晶片测量提升销结构上的力；以及存储针对以低压夹紧的晶片所测量的力。
测量提升销结构上的力可以包括测量电机电流。测量提升销结构上的力可以包括在多个提升销位置测量电机电流。测量提升销结构上的力可以包括测量以多个低压夹紧的所述晶片的多个电机电流并且存储所述多个电机电流中的每一个。所述力可以使用力传感器进行测量。
附图说明
被并入并且构成说明书一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与说明书一起用来解释并且示出了本发明的原理。所述附图旨在以图解的方式示出实施例的主要特征。所述附图不是旨在描述实际实施例的每个特征，也没有描述所描述的元件的相对尺寸，并且没有按比例描绘附图。
图1是根据本发明的一个实施例的衬底处理室的透视图；
图2是根据本发明的一个实施例的释放系统的方框图；
图3是根据本发明的一个实施例用于特征化晶片的处理的流程图；
图3A示出了根据本发明的一个实施例的示例性电机电流/销位置关系的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图；
图5是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图；
图5A-5B示出了根据本发明的一个实施例的示例性电流/电压曲线的示意图；
图6是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图；
图7是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图；
图8是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图；以及
图9是根据本发明的一个实施例用于从静电吸盘释放晶片的处理的流程图。
具体实施例
现在将参考图1详细描述本发明的实施例。图1示出了具有静电吸盘110的真空室100。应意识到图1中示出的结构仅仅是示例性的。真空室100和静电吸盘110可具有附加的或更少的部件，并且该部件的布置可以如本领域技术人员所公知的那样变化。
在图1中，晶片101显示为固定在真空室100的吸盘110上。所示出的真空室100用于等离子体处理(例如，显示在室100中的等离子体103)。等离子体处理包括，例如蚀刻、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等等。应意识到真空室可以是包括静电吸盘的任何类型的真空室，因此可以在室内执行其他的处理。还应意识到真空室可以是电容耦合型等离子体(CCP)室(图1中所示)或者例如电感耦合型等离子体(ICP)源室(未示出)。在本领域中所公知的那些术语中，将使用源以提高等离子体密度并且分离来自离子生成器的离子能量的真空室称为高密度等离子体(HDP)。应意识到真空室可以是HDP室；示例性的HDP源包括微波源、电感源以及螺旋源。
真空室100包括真空密封外壳105。外壳105可以由铝、不锈钢或其它真空兼容材料制成。外壳105可以电气接地，在这种情况下室壁是阳极。狭缝阀106被设置成允许晶片进入和退出真空密封外壳105。阀107还被设置成允许气体进入外壳105。
静电吸盘110包括阴极底座111、下电介质层112、吸盘电极113以及上电介质层114。应意识到静电吸盘110可以是单极的、双极的或多极的吸盘。阴极底座111通常具有圆形的、平面的顶面。在一个实施例中，下电介质层112结合到底座111的顶面，吸盘电极113结合到下电介质层112的顶面，并且上电介质层114结合到吸盘电极113的顶面。
阴极底座111被安装在阴极基底135的顶部并且与之电连接。在一个实施例中，阴极基底135是中空的铝；然而，应意识到阴极基底135可以是其它的真空兼容材料。在图1中，阴极基底135通过电绝缘的、环形法兰147被安装在外壳105的下壁上。
吸盘电极113被连接到DC电压源120。在图1中，绝缘线122和126连接吸盘电极113和DC电压源120。线126在点115处被连接到吸盘电极113，并且延伸穿过阴极底座111中的钻孔125并且通过贯穿绝缘体124从阴极基底135的底部穿出。线122连接贯穿绝缘体124到滤波器121，所述滤波器121可以为例如RF阻断低通滤波器。滤波器121被连接到该DC电压源120。
吸盘110还包括在吸盘110中的钻孔144中滑行的提升销142。提升销142被设置在用于同时升高和降低提升销142的滑动托架140上。滑动托架140通过连杆结构149连接到提升组件146。提升组件146包括用于移动连杆结构149的电机(未示出)和控制器(未示出)。在所示出的实施例中，提升销142和滑动托架140在真空室100里的阴极基座135的内部，然而，提升组件146在真空室的外部。连杆结构149通过弹簧143，所述弹簧143在保持室100中真空的同时允许连杆结构149移动。连杆结构149通过绝缘体148延伸到阴极135的底部。在一个实施例中，销142用于提升晶片101到吸盘110上方介于约0.1mm和约5cm之间的任意值或值的范围。应意识到销142可以提升晶片小于0.1mm或大于5cm。
在操作中，机械臂(未示出)移动晶片101通过狭缝阀106进入室100内。所述机械放置晶片101在提升销142的尖端，所述提升销142由提升组件146提高。然后提升组件146降低提升销142使得晶片101下落到吸盘110的顶面。然后，或者吸附电压被施加到晶片并且产生等离子体，或者产生等离子体并且施加吸附电压。所述吸附电压被设定成足够高的值以在晶片和吸盘之间产生静电力，从而防止在随后的处理步骤中晶片移动。例如，吸附电压可以为介于约-5000V到+5000V之间的任意值或值的范围(例如对于库伦吸盘为-5000V到+5000V以及对于JP类型的吸盘为-1000V到+1000V等)。
晶片101被吸附后，在室100中执行一个或多个半导体制造工艺步骤，例如沉积或蚀刻晶片上的膜。对于使用等离子体103的工艺来说，RF电源150在阴极基座111和接地阳极105之间施加RF功率，其在晶片101和阳极105之间的区域激励等离子体103。在另一实例中(未示出)，RF电源150在吸附电极113和接地阳极105之间施加RF功率。应意识到可以使用多个RF电源来激励等离子体。在一个示例中，第一RF电源可以工作在第一频率，而第二RF电源可以工作在第二频率。RF功率的频率范围可以为介于约100kHz到100MHz之间的任意值或值的范围。
等离子体103提供了晶片101和地之间的导电路径。然而，由于电子与正离子迁移率之间的差异，DC电压降出现在等离子鞘层104两端，使得晶片101相对于地负向偏置。如果通过DC电压源120施加到吸附电极113的吸附电压为正，晶片101和吸附电极113之间的总电压是晶片偏置电压和吸附电源电压的总和。因此，晶片偏置增加了保持晶片101的静电力。
在完成半导体制造工艺之后，DC电压源120施加电压至高度夹紧处理过的晶片。然后致动电机以升高提升销142第一距离到压力位置。第一距离是一个足以施加压力到晶片而不从吸盘(即，压力位置)移开晶片的短距离(例如，明显小于1mm)。例如，通过测量电机电流，控制器然后测量由提升销施加到晶片的力，同时调整电压源120施加的电压(例如，从最初高度夹紧的电压施加斜坡电压)。当电机电流达到安全值(意味着相对于销保持晶片的静电力已经被足够地降低或去除)，控制器发送信号给电压源120以保持电压在对应于释放电压的固定值。
当电压是释放电压时，提升销142升高到移开位置。所述移开位置是足够机械臂在晶片101下滑动来移开晶片101的距离。例如，移开位置可以是介于约1cm和约5cm之间的任意值或值的范围。应意识到所述移开位置可以小于1cm或大于5cm。当晶片升高到移开位置，当销被升高到移开位置时保持源等离子体使得吸盘表面放电并且然后晶片101从室100移开。
图2是示出了根据本发明的实施例的反馈和控制系统200的方框图。反馈和控制系统200包括控制器204、电机208、提升销结构210以及电压源212，其在静电吸盘216上运行。控制器204包括彼此连接的至少一个处理器220和存储器224。
再次参考图2，控制器204与电机208和电压源212相连。电压源212与静电吸盘216相连并且用于施加电压到静电吸盘216。电机208连接到提升销结构210，提升销结构210耦接到静电吸盘216以便相对于静电吸盘216升高和降低晶片。控制器204用于发送信号到电机208以及电压源212以吸附或释放晶片。
在一个实施例中，控制器204用于确定从吸盘释放晶片的电压的预定安全值(即，释放电压)。在一个实施例中，处理器220执行确定预定安全值的处理，所述预定安全值储存在存储器224中。所述预定安全值可以是单一值或值的范围。为了确定预定安全值，控制器204监测当没有提供静电力时(即，晶片松开时)相对于吸盘提升晶片所需要的力。这可以通过例如测量电机电流或电机转矩或使用力传感器(例如应变计、压电传感器等)完成。应意识到电机电流与电机转矩成比例；因此，在下面的说明书中电流和转矩可互换使用。控制器204还监测提升被吸盘轻微地夹着的晶片所需要的电机电流(例如，小的静电力)。应意识到控制器204可以在一个或多于一个轻微地夹紧值(例如，对于库伦吸盘-1600V到+1600V以及对于JR吸盘-200V到+200V等)时测量。在另一实施例中，控制器204连续监测电机电流。例如，控制器204可以从难以从吸盘提升晶片时直到容易提升晶片时连续监测电机电流。可以存储这些监测值(例如，在存储器224中)。
然后控制器204分析所测量的值以识别对应于从吸盘安全移开晶片的电机电流值。例如，所述预定安全值可以是松开时的值和轻微地夹紧时的值的平均值，或松开时的值和轻微地夹紧时的值之间的一个范围或松开时的值和轻微地夹紧时的值之间的加权值或值的范围。应意识到所述预定安全值还可以仅使用松开时的值或轻微地夹紧时的值(即，不是两个值)进行确定。还应意识到所述预定安全值可以由考虑松开时的和几个轻微地夹紧值或难于从吸盘提升晶片时的值来确定。或在湿法清洗之后，或在干燥处理之后等，控制器204可对每个晶片、每批晶片、每个室的预定安全释放值进行确定。
在另一实施例中，控制器204通过例如检验晶片的电流或转矩曲线确定最小电机电流来确定安全释放值值。控制器204除了考虑最小值之外还需要考虑另外的变量，例如所述最小值是否在预定的经验值范围之内或所述最小值是否也为负。控制器204还可以或替代地确定当对应于最小值的电压被施加并且提升销被升高另一个少量位置到达中间位置(即，压力位置和移开位置的中间位置)时电流是否产生尖峰或是否到达第二最小值。
应意识到在以上的每个示例中，提升销可以在被升高到移开位置之前升高到释放位置。在所述释放位置，操作者能够可视地检查晶片以确保晶片被释放或能够检测力(例如电流)以确保晶片能够被安全地释放。如果晶片没有被安全地释放，如上所述，用于安全地释放晶片的处理可被重复或可以手动地释放晶片。在一个示例中，所述释放位置可以是约千分之六十四。然而，应意识到所述释放位置可以低于或高于千分之六十四。
为了释放晶片，可以首先施加有效吸附电压以确保晶片实际上被吸附以免过早地释放晶片。然后，控制器204发送信号给电机208以致动提升销非常小的量(即，足以施加压力给晶片但没有实际提升晶片离开吸盘的量)。控制器204然后发送信号给电压源212以使电压扫描一个电压范围。例如，电压的范围可以介于-5000V到+5000V之间(例如，对于库伦吸盘为-5000V到+5000V以及对于JR吸盘为-1000V到+1000V等)。然而，应意识到电压的范围可以是任意值或值的范围。控制器204测量电机208的电机电流同时调整由电压源212施加的电压(例如，逐渐地降低或增加)。当调整电压以减少吸引力时，减少的吸附力减少了提升销上的压力。这种压力的减少使得电机转矩减少，因此，使得以所述电机转矩操作电机所需的电机电流减少。
在一个实施例中，当电机电流达到预定安全值或在预定安全值的范围内时，控制器204发送信号到电压源212以保持电压在固定值(即，释放电压)。在另一实施例中，当电机电流达到最小值，控制器204发送信号给电压源212以保持电压在对应于最小电机电流值的电压(即，释放电压)。在这个实施例中，控制器204还可以确定在最小值时的电机电流是否也是为负，确定电流在最小值时是否在预定的经验值范围内和/或确定当提升销被升高到中间位置时电流是否产生尖峰并且跟随有第二最小值。如果控制器204确定晶片是被安全地释放，则控制器204还发送信号到电机208以继续致动提升销到移开位置。
还应意识到尽管在上面的描述中，控制器204监测电机电流以确定晶片是否安全地释放，但控制器204可以其它方式监测提升销上的力。例如，控制器204可被耦接到诸如应变计、压电传感器等等的力传感器以确定使用上述相同的方法晶片是否安全地释放。
图3示出了用于特征化晶片的处理300。应意识到以下描述的处理300仅仅是示例性的并且可以包括较少的步骤或更多数量的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
处理300可任选地由执行晶片处理(方框302)开始。通过监测提升销结构上的电机电流(方框304)并且确定与释放电压对应的电机电流(方框308)继续处理300。
监测提升销结构304上的电机电流可以包括测量晶片松开时的电机电流以及测量在各个销位置的晶片轻微地夹紧时的电机电流(方框312)。应意识到与释放电压对应的电机电流可以包括确定与释放电压(即，预定值)对应的电机电流的一个值或值的范围。应意识到电机电流可以在几个轻微地夹紧的值下测量。所述轻微地夹紧的值可以是对于库伦吸盘的介于约-1600V和约+1600V之间的任意值或值的范围以及对于JR类型吸盘的介于约-200V和约+200V之间的任意值或值的范围。应意识到所述轻微地夹紧的值可以大于+1600V或小于-1600V。在一个示例中，电机电流可在-1600V、-800V、-400V、-200V、-100V、0V、+100V、+200V、+400V、+800V和+1600V处进行测量。图3A示出了对于松开时的晶片和晶片在3000V下在不同的销位置(例如，销下降、4密耳、8密耳、16密耳、32密耳以及然后销再次下降)时释放的示例性的电流Vs销位置的曲线。
在这些值的基础上，可以确定与释放电压对应的电机电流。例如，释放电机电流可在与库伦吸盘的-1600V到+1600V范围对应的电机电流的范围内。在另一示例中，吸附电压可以对应于处在安全电机电流值的预定范围内的电机电流的范围或特定的电机电流值的电机电流。
在另一实施例中，从难以从吸盘提升晶片时直到容易从吸盘提升晶片时连续监测电机电流。当难以从吸盘提升晶片时，选择释放电压小于对应的电机电流值。
例如，参考图1和图2，控制器204能够在晶片101松开时和轻微地夹紧时监测电机208的电流。在这些值的基础上，控制器204识别与安全地移开晶片101相应的电机电流。然后释放电压可被用来从静电吸盘110安全地释放晶片101。
应意识到可以对每个晶片、每批晶片等执行处理300以适应晶片到晶片的变化。还应意识到可对每个室执行处理300以适应室到室的变化。任选地在室的湿法清洗之后、室的干燥处理之后等或如有需要，可以执行处理300。
处理300还可以包括存储所测量的值或所测量的值的范围或所确定的值。例如，可以在存储器224中存储所确定的值或值的范围，并且可以由处理器220进行所述确定。
图4示出了用于从静电吸盘安全地移开晶片的详细处理400。应意识到下面描述的处理400仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
通过执行晶片处理(方框404)继续处理400。例如，可以处理室100中进行沉积处理、蚀刻处理等。在一个实施例中，当晶片处理已经完成时，处理400可任选地通过移开背面气压继续。
通过高度地夹紧晶片到吸盘(方框406)继续处理400。例如，根据吸盘的类型，通过施加介于约-5000V和+5000V之间的电压，可以将晶片高度地夹紧到吸盘。将晶片高度地夹紧以确保在移开处理开始之前晶片被实际地吸附。
通过升高提升销到压力位置(方框408)继续处理400。例如，所述销可被升高足以施加压力到晶片101的首个、小的距离(例如，明显地小于1mm)。所述压力位置足够低从而在销被升高首个、小的距离时晶片不能被从吸盘移开或损坏。
通过测量电机电流(方框412)继续处理400。例如，控制器204能够测量电机208的电流。
通过调整施加到静电吸盘的电压直到电机电流处于对应的释放值继续处理400(方框416)。在调整电压的同时测量电机电流。例如，控制器204可以发送信号给电压源212以使得电压扫描整个电压范围直到电机电流达到预定值，并且然后当电机电流达到预定值时保持电压。当所测量的电机电流匹配预定电机电流值(例如，通过图3的处理所确定的)，固定电压。也就是说，电压源停止调整电压并且保持电压为所测量的电流匹配预定电机电流值的值。该电压对应于释放电压。
通过在电机电流处于预定值时(方框420)致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)并且进一步当销被提升到移开位置时使吸盘表面放电(方框424)来继续处理400。例如，电机208能够升高提升销144到一位置使得晶片101能够被安全地从吸盘110移开(即，移开位置)。通过在销提升期间维持或激活源等离子体致动提升销的同时可以使吸盘表面放电。应注意到用于放电等离子体的源气体可以不同于用于处理晶片的源气体。
图5示出了用于从静电吸盘安全地移开晶片的详细处理500。应注意到下面描述的处理500仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
通过执行晶片处理(方框502)、高度地夹紧晶片(方框504)和致动提升销到压力位置(方框508)开始处理500。
通过施加斜坡电压并且监测压力位置的电机电流以识别最小值(方框512)继续处理500。例如，电压可从+5000V倾斜到-5000V。应意识到如上文讨论的，根据吸盘的类型，电压斜坡可以大于+5000V或小于-5000V或可以是更小的范围。
图5A-5B示出了示例性的可被检验来识别最小值的电机电流Vs电压的曲线。如图5A和5B所示，对于均在2500V吸附的晶片，所述最小值出现在不同的电压(即，对于在相同值吸附的两个晶片释放电压是不同的)。在图5A中，最小值出现在约0V；另一方面，在图5B中，最小值出现在约-75V。
通过施加对应于最小电机电流的电压(方框516)，致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)(方框520)，并且当销被升高到移开位置时使吸盘表面放电(方框524)继续处理500。
在图5中，最小电机电流处(即，最小值)的电压是释放电压；然而，最小值不是始终对应于释放电压。因此，安全移开处理可以包括验证最小值是否对应于预定释放电压。例如，可以分析最小值以确定最小值是否落入预定经验值范围内(参见图6)、是否为负(参见图7)、是否在中间位置导致跟随有第二最小值的电流尖峰(参见图8)等及其组合(参见图9)。
图6示出了用于从静电吸盘安全移开晶片的详细的处理600。应意识到下面描述的处理600仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
如参考图5所述，通过执行晶片处理(方框602)、高度地夹紧晶片(方框604)、致动提升销到压力位置(方框608)、施加斜坡电压并且监测压力位置处的电机电流以识别电机电流的最小值(方框612)开始处理600。
如图6所示，通过确定最小值处的电压是否在预定的经验值范围内(方框616)继续处理600。在一个实施例中，如参考图3所述确定所述预定的经验值范围。如果最小值没有落入经验值范围内，处理600返回方框612并且继续循环直到获得安全释放电压。如果最小值落入了经验值范围，则通过施加电机电流最小值处的释放电压(方框620)、致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)(方框624)，并且当销被升高到移开位置时使吸盘表面放电(方框628)继续处理600。
应意识到如果最小值没有落入经验值的范围内，则可能存在处理600继续无限循环的情况。在这种实施例中，控制器204可以向使用者提供晶片需要手动释放的指示。
图7示出了用于从静电吸盘安全移开晶片的详细的处理700。应意识到下面描述的处理700仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
如参考图5所述，通过执行晶片处理(方框702)、高度地夹紧晶片(方框704)、致动提升销到压力位置(方框708)、施加斜坡电压并且监测压力位置处的电机电流以识别电机电流的最小值(方框712)开始处理700。
通过确定最小值处的电机电流是否为负(方框716)继续处理700。应意识到在真空室中具有用于提升销结构的弹簧布置，弹簧布置上的真空力可以导致施加到电机的反作用力。(即，真空力或弹簧的弹力想要把销拉到升高的位置并且电机必须提供转矩来抵抗这些力以维持销在较低的位置。)因此，根据特定的布置，其可以是当降低销时使电机实际上在转矩下来抵抗弹簧力向上的力。在这些实施例中，如果在最小值处的电流为负，负的电流表示弹簧拉提升销结构并且吸盘上没有静电力抵抗弹簧。因此，如果电流为负，则晶片在最小值处被释放。如果电流不为负，则处理700返回到方框712并且继续循环直到晶片被释放。如果电流为负，则通过施加电机电流最小值处的电压(方框720)、致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)(方框724)，并且当销被升高到移开位置时使吸盘表面放电(方框728)继续处理700。
应意识到如果最小值不对应于负的最小值，则可能存在处理700可能继续无限循环的情况。在这样的实施例中，控制器204可以向使用者提供晶片需要手动释放的指示。
图8示出了用于从静电吸盘安全移开晶片的详细的处理800。应意识到下面描述的处理800仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
如参考图5所述，通过执行晶片处理(方框802)、高度地夹紧晶片(方框804)、致动提升销到压力位置(方框808)、施加斜坡电压并且监测压力位置的电机电流以识别电机电流的最小值(方框812)开始处理800。
通过施加最小值处的电压并且将销提升到中间位置(方框816)继续处理800。例如，中间位置可以是介于约0.5-1.6mm之间的任意值或值的范围。应意识到销可以被升高小于0.5mm或大于1.6mm。通过在销被升高以识别电机电流尖峰时检测电流(方框820)并且确定电机电流尖峰是否跟随有第二最小值(方框824)继续处理800。如果电机电流没有产生尖峰并且返回到第二最小值，处理800返回到方框812并且继续循环直到晶片被释放。如果电机电流产生尖峰并且返回到第二最小值，通过致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)(方框828)并且当销被升高到移开位置时使吸盘表面放电(方框832)继续处理800。
应意识到当电机电流产生尖峰时，如果晶片实际上被释放，则电机电流返回到第二最小电机电流值。如果晶片实际上没有被释放，则电机电流产生尖峰并且停留在较高的值。应意识到如果电机电流在尖峰之后没有返回到第二最小值，则处理可从开始重复或处理可以完全停止以使得晶片可以被手动地释放。
通常，中间位置处的第二最小值不同于压力位置处的最小值。第二最小值还可以通过比较第二最小值和中间位置处的预定安全值来校验，如图3的特征化处理中所确定的以及图3A所示出的。例如，如果提升销被升高到中间位置处的32密耳，则中间位置处的最小值可以与晶片松开时在32密耳处的电机电流值进行比较。如果第二最小值落入松开时的电机电流值的一定比例(即，经验值范围)内，然后致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)。否则，可以再次重复处理或可以手动地释放吸盘。
应意识到如果在销被升高到中间位置之后第一最小值没有跟随第二最小值，则可能存在处理800可能继续无限循环的情况。在这种实施例中，控制器204可以向使用者提供晶片需要手动释放的指示。
图9示出了用于从静电吸盘安全移开晶片的详细的处理900。应意识到下面描述的处理900仅仅是示例性的并且可以包括更少的步骤或更多的步骤，并且至少某些步骤的顺序可以与下面描述的不同。
如参考图5所述，通过执行晶片处理(方框902)、高度地夹紧晶片(方框904)、致动提升销到压力位置(方框908)、施加斜坡电压并且监测压力位置处的电机电流以识别电机电流的最小值(方框912)开始处理900。
如参考图6和7或二者所述，通过确定最小值处的电机电流是否为负或是否在预定的经验值范围内(方框916)继续处理900。如果为否，则处理返回方框912。如果为是，则通过施加电机电流最小值处的释放电压(方框920)、升高提升销到中间位置并且监测最小值处的电机电流以识别电机电流尖峰(方框924)，确定电机电流是否产生尖峰并且是否返回第二电机电流最小值(方框928)继续处理900，如参考图3A和8所述。如果为否，处理900返回至方框912并且继续循环直到晶片被释放。如果为是，则通过致动提升销以从静电吸盘分离晶片(到移开位置)(方框932)并且当销被升高到移开位置时使吸盘表面放电(方框936)继续处理900。
应意识到如果最小值没有落入经验值的范围内或为负，或在销被升高到中间位置之后最小值没有跟随第二最小值，处理900可能存在继续无限循环的情况。在这种实施例中，控制器204可以向使用者提供晶片需要手动释放的指示。
应意识到在如上所述参考图4-9的每一个实施例中，提升销可以在被升高到移开位置之前被升高到释放位置。在释放位置，操作者能够可视地检查晶片以确保晶片被释放或能够检测力(例如电流)以确保晶片能够被安全地释放。如果晶片没有被安全地释放，则可以重复如上所述的安全释放晶片的处理或可以手动地释放晶片。在一个示例中，释放位置可以是约千分之六十四。然而，应意识到释放位置可以低于或高于千分之六十四。
还应意识到尽管在如上所述参考图4-9的实施例中，监测电机电流以确定晶片是否被安全地释放，但是可以其它方式监测提升销上的力。例如，可以使用诸如应变计、压电传感器等的力传感器通过如上所述参考图4-9的相同的方法来确定晶片是否被安全地释放。
应理解的是本文所描述的处理和技术没有涉及任何特定的设备并且可以由任何合适的元件的组合进行实施。此外，可以根据本文的教导使用各种类型的一般用途的设备。结合特定示例描述了本发明，所述特定示例旨在示意出所有方面而不是限制性的。本领域技术人员将意识到许多不同的组合将适用于实践本发明。
此外，在考虑了本发明所公开的说明和实践后，本发明的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。实施例中所描述的各个方面和/或组件可被单独或以任意组合方式使用。说明书和实例应被理解为仅仅是示例性的，本发明真正的范围和精神由所附的权利要求限定。

Claims (44)

1.一种衬底处理系统，包括：
静电吸盘；
提升销，所述提升销用于相对于所述静电吸盘移动晶片；
电机，所述电机与所述提升销耦接并且利用电机电流移动所述提升销，以便相对于所述静电吸盘移动所述晶片；以及
电压源，所述电压源与所述静电吸盘耦接，所述电压源用于施加电压到所述静电吸盘；以及
控制器，所述控制器用于测量所述提升销上的力、发送信号给所述电压源以调整施加到所述静电吸盘的所述电压，并且发送信号给所述电压源以固定在所述提升销上所测量的力对应于释放力的值时施加到所述静电吸盘的所述电压。
2.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述控制器用于通过测量所述电机电流来测量所述提升销上的所述力。
3.如权利要求2所述的衬底处理系统，其中，所述控制器用于从所测量的电机电流确定电机转矩。
4.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述控制器用于通过施加扫描电压来调整所述电压。
5.如权利要求4所述的衬底处理系统，其中，所述扫描电压介于约-5000V和+5000V之间。
6.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述控制器用于在完成处理室中的所述晶片的处理之后发送信号给所述电机以升高所述提升销到压力位置。
7.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述静电吸盘选自由单极静电吸盘、双极静电吸盘和多极静电吸盘构成的组。
8.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述控制器用于使用力传感器测量所述提升销上的所述力。
9.一种用于从静电吸盘释放晶片的方法，包括：
监测提升销结构上的力；
基于所述力确定释放电压；以及
以所述释放电压释放所述晶片。
10.如权利要求9所述的方法，其中，监测所述提升销结构上的所述力包括监测电机转矩，并且其中基于所述力确定所述释放电压包括基于所述电机转矩确定所述释放电压。
11.如权利要求9所述的方法，其中，以所述释放电压释放所述晶片包括：
施加扫描范围的电压，所述电压被施加到所述静电吸盘；以及
当所述电机转矩处于对应于所述释放电压的值时，将所述电压固定在所述释放电压。
12.如权利要求9所述的方法，其中，以所述释放电压释放所述晶片包括利用所述电机致动所述提升销结构。
13.如权利要求9所述的方法，其中，监测力包括测量电机电流。
14.如权利要求9所述的方法，还包括通过监测晶片松开时的力校准与所述提升销结构耦接的控制器。
15.如权利要求9所述的方法，还包括通过监测晶片轻微夹紧时的力校准与所述提升销结构耦接的控制器。
16.如权利要求10所述的方法，其中，监测所述电机转矩包括识别最小电机电流。
17.如权利要求16所述的方法，其中，调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
18.如权利要求16所述的方法，其中，如果所述最小值在预定的经验值范围内，则调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
19.如权利要求16所述的方法，其中，如果所述电机电流为负，则调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
20.如权利要求16所述的方法，其中，调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压，并且其中所述方法还包括：
致动所述提升销到中间位置；
当致动所述提升销时监测所述电机电流以识别跟随有第二最小电机电流的尖峰；以及
如果出现所述尖峰并且跟随有所述第二最小值，则致动所述提升销到移开位置。
21.如权利要求20所述的方法，还包括确定所述第一最小值和第二最小值是否落入预定的经验值范围内。
22.如权利要求20所述的方法，还包括确定所述第一最小值和第二最小值是否为负。
23.如权利要求16所述的方法，其中，使用力传感器监测所述提升销结构上的力。
24.如权利要求16所述的方法，其中，释放所述晶片包括使所述吸盘表面放电。
25.一种用于从静电吸盘释放晶片的方法，包括：
监测与提升销耦接的电机的电机电流；
基于所述电机电流调整施加到所述静电吸盘的电压到释放值；以及
当调整所述电压时致动所述提升销到移开位置以从所述静电吸盘分离所述晶片。
26.如权利要求25所述的方法，还包括在监测所述电机电流之前升高所述提升销到压力位置。
27.如权利要求26所述的方法，还包括使施加到所述静电吸盘的所述电压扫描一个电压范围。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述电压范围介于约-5000V和+5000V之间。
29.如权利要求25所述的方法，还包括特征化所述晶片以识别预定电流值。
30.如权利要求29所述的方法，其中，所述预定值包括值的范围。
31.如权利要求29所述的方法，其中，确定所述预定值包括测量晶片松开时的所述电机电流和测量晶片轻微夹紧晶片时的所述电机电流。
32.如权利要求25所述的方法，其中，监测所述电机电流包括识别最小电机电流。
33.如权利要求32所述的方法，其中，调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
34.如权利要求32所述的方法，其中，如果所述最小值在预定的经验值范围内，则调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
35.如权利要求32所述的方法，其中，如果所述电机电流为负，则调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压。
36.如权利要求32所述的方法，其中，调整所述电压包括施加对应于所述最小电机电流的电压，并且其中所述方法还包括：
致动所述提升销到中间位置；
监测所述电机电流以识别跟随有第二最小电机电流的电流尖峰；以及
如果出现所述电流尖峰并且跟随有第二最小值，则致动所述提升销到所述移开位置。
37.如权利要求36所述的方法，还包括确定所述第一最小值和所述第二最小值是否落入预定的经验值范围内。
38.如权利要求36所述的方法，还包括确定所述第一最小值和所述第二最小值是否为负。
39.如权利要求25所述的方法，还包括使所述吸盘表面放电。
40.一种方法，包括：
针对松开的晶片测量提升销结构上的力；
存储针对所述松开的晶片所测量的力；
针对以低压夹紧的晶片测量提升销结构上的力；以及
存储针对所述以低压夹紧的晶片所测量的力。
41.如权利要求40所述的方法，其中，测量提升销结构上的力包括测量电机电流。
42.如权利要求40所述的方法，其中，测量提升销结构上的力包括测量多个提升销位置上的电机电流。
43.如权利要求40所述的方法，其中，测量提升销结构上的力包括测量以多个低压夹紧的所述晶片的多个电机电流并且存储所述多个电机电流中的每一个。
44.如权利要求40所述的方法，其中，测量提升销结构上的力包括使用力传感器测量所述力。
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