CN105590890B - 一种静电夹盘表层电荷的中和方法 - Google Patents

一种静电夹盘表层电荷的中和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种静电夹盘表层电荷的中和方法，包括：当待加工处理器件在等离子体反应腔体内处理完成后，将所述待加工处理器件从所述等离子体反应腔体内移除；其中，在所述待加工处理器件加工处理过程中，所述待加工处理器件利用施加在静电夹盘上的第一电压固定在所述静电夹盘上，在所述静电夹盘固定所述待加工处理器件的过程中，在所述静电夹盘的表层积累有第一电荷；向所述静电夹盘上施加第二电压，以加快所述等离子体反应腔体内的等离子体中的电荷与积累在所述静电夹盘表层上的第一电荷的中和速率，其中，所述第二电压与所述第一电压反向。该中和方法加快了静电夹盘表层中电荷的中和速率，提高了生产效率。

Description

一种静电夹盘表层电荷的中和方法
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种静电夹盘表层电荷的中和方法。
背景技术
在集成电路制造工艺过程中，特别是等离子体刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等工艺工程中，需要固定、支撑以及传送被加工处理的器件。为了防止被加工处理的器件在加工过程中出现移动或错位现象，通常采用静电夹盘(Electro Static Chuck，ESC)来固定、支撑被加工处理的器件。
静电夹盘利用静电引力来固定晶圆等被加工处理器件。由于静电夹盘采用静电引力的方式而非传统的机械方式来固定被加工处理器件，因此，可以减少传统机械方式中因压力、碰撞等机械原因而对被加工器件所造成的不可修复的损伤，而且能够减少因机械碰撞而产生的颗粒污染。
用于固定晶圆等被加工处理器件的静电引力通过施加在静电夹盘上的夹持电压生成。通常情况下，静电夹盘表层为绝缘层，当加工工艺时间较长或者夹持电压较高时，会在静电夹盘表层积累很多电荷。积累在静电夹盘表层的电荷使得后续加工过程中的被加工处理器件出现夹持不稳定的现象，例如，在硅通孔(TSV)机台上刻蚀玻璃晶圆过程中，可能会出现玻璃晶圆跳跃的现象。
为了使得被加工处理器件在加工过程中夹持稳定，需要去除或中和残留在静电夹盘表层中的电荷。
现有技术中，去除或中和残留在静电夹盘表层中的电荷的方法效率较低，不利于提高半导体加工设备的生产效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种静电夹盘表层电荷的中和方法，以加快残留在静电夹盘表层中的电荷的去除或中和效率，进而使被加工处理器件在加工过程中被静电夹盘固定。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种静电夹盘表层电荷的中和方法，包括：
当待加工处理器件在等离子体反应腔体内处理完成后，将所述待加工处理器件从所述等离子体反应腔体内移除；其中，在所述待加工处理器件加工处理过程中，所述待加工处理器件利用施加在静电夹盘上的第一电压固定在所述静电夹盘上，在所述静电夹盘固定所述待加工处理器件的过程中，在所述静电夹盘的表层积累有第一电荷；
向所述静电夹盘上施加第二电压，以加快所述等离子体反应腔体内的等离子体中的电荷与积累在所述静电夹盘表层上的第一电荷的中和速率，其中，所述第二电压与所述第一电压反向。
可选地，所述第二电压的大小与所述静电夹盘的结构有关。
可选地，所述第二电压的大小与所述静电夹盘的电极深度有关。
可选地，所述中和方法应用于等离子体反应腔体的清洁过程中。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
在对待加工处理器件进行等离子体加工过程中，向用于固定待加工处理器件的静电夹盘施加第一电压，这样就会在静电夹盘的表层积累有一定数量的第一电荷。在处理完成后，将待加工处理器件从等离子体反应腔体内移除，由于静电夹盘表层为绝缘体，原先积累在其中的电荷仍然残留在其中。然后向静电夹盘上施加与第一电压方向相反的第二电压，在该第二电压的作用下，处理过程中积累在静电夹盘表层的第一电荷受到排斥，具有远离静电夹盘的趋势，并且位于反应腔体内的等离子体内的与第一电荷导电类型相反的电荷受到吸引，具有靠近静电夹盘的趋势；所以，在第二电压的作用下，积累在静电夹盘表层中的第一电荷与等离子体中的与第一电荷导电类型相反的电荷相互靠近，有利于加快两者的中和速率。因此，采用与第一电压反向的第二电压能够提高静电夹盘表层中的电荷的去除或中和效率，有利于提高半导体加工设备的生产效率。
附图说明
为了清楚地理解本发明的技术方案，下面结合附图对描述本发明的具体实施方式时用到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本发明实施例的部分附图，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以获得其它的附图。
图1是在静电夹盘夹持待加工处理器件时，静电夹盘表层的电荷分布情况示意图；
图2是本发明实施例提供的静电夹盘表层电荷的中和方法的流程示意图；
图3是向静电夹盘施加第二电压时，静电夹盘表层及等离子体中的电荷分布情况示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、效果以及技术方案更加清楚完整，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
在对待加工处理器件进行加工处理的过程中，待加工处理器件利用施加在静电夹盘上的第一电压固定在静电夹盘上。如果第一电压较高或者加工处理时间较长，由于静电夹盘表层的直流绝缘特性，则会在静电夹盘的表层积累有一定数量的第一电荷。如果第一电压为正向电压，则第一电荷的导电类型为负，如果第一电压为负向电压，则第一电荷的导电类型为正。图1示出了在对待加工晶圆的加工处理过程中，向静电夹盘上施加负向电压，在静电夹盘表层累积电荷的分布情况。从图1中看出，当向静电夹盘上施加负向电压时，在静电夹盘的表层积累有一定量的正向电荷，并且在固定在静电夹盘上的晶圆上也积累了一定量的正向电荷。
由于静电夹盘的表层为绝缘体，该表层通常由陶瓷材料组成，其电荷累积的过程是一个非常缓慢的过程，同样其中的电荷去除的过程也是非常缓慢。所以，当停止向静电夹盘施加电压时，原先积累在其中的电荷仍然残留在其中。
这些残留的电荷可能会影响后续加工处理过程中的待加工器件的夹持稳定性。为了确保后续加工处理过程中的待加工器件的夹持稳定性，并提高生产效率，需要提供一种能够快速中和或消除残留在静电夹盘表层电荷的方法。
基于这种需求，本发明提供了一种静电夹盘表层电荷的中和方法。需要说明的是，本发明实施例提供的静电夹盘表层电荷的中和方法适用于对待加工处理器件处理完成后移除待加工处理器件后对等离子体反应腔体进行清洁的过程。
下面结合图2对本发明实施例提供的静电夹盘表层电荷的中和方法的具体实施方式进行详细说明。
图2是本发明实施例提供的静电夹盘表层电荷的中和方法的流程示意图。如图2所示，该中和方法包括以下步骤：
S201、当待加工处理器件在等离子体反应腔体内处理完成后，将所述待加工处理器件从所述等离子体反应腔体内移除，其中，在所述待加工处理器件加工处理过程中，所述待加工处理器件利用施加在静电夹盘上的第一电压固定在所述静电夹盘上，在所述静电夹盘固定所述待加工处理器件的过程中，在所述静电夹盘的表层积累有第一电荷：
如上所述，由于静电夹盘表层为绝缘体，在加工处理过程中积累在其中的电荷消失的速率很慢，所以，在停止向静电夹盘施加第一电压，将加工完成的待加工处理器件从静电夹盘上移除后，原先积累在静电夹盘表层中的电荷仍然残留在其中。
作为示例，本发明实施例以第一电压为负向电压为例进行说明。如上述图1所示，在负向电压的作用下，积累在静电夹盘表层内的第一电荷为正电荷。
S202、向所述静电夹盘上施加第二电压，以加快所述等离子体反应腔体内的等离子体中的电荷与积累在所述静电夹盘表层上的第一电荷的中和速率，其中，所述第二电压与所述第一电压反向：
向静电夹盘上施加与第一电压反向的第二电压。由于第二电压与第一电压反向，所以，在第二电压的作用下形成于静电夹盘内的电场方向与在第一电压的作用下形成于静电夹盘内的电场方向相反。
需要说明的是，在本发明实施例中，第二电压的大小与静电夹盘的结构有关，例如，与静电夹盘的电极深度有关。而且，第二电压的作用是用于产生与第一电压产生的电场反向的电场，不是用来固定待加工处理器件，所以第二电压值无需达到第一电压值那么高的电压。也就是说，在本发明实施例中，第二电压值小于第一电压值。
由于在本发明实施例中第一电压为负向电压，所以与第一电压反向的第二电压为正向电压。所以第二电压产生的电场为正向电场，在正向电场的作用下，积累在静电夹盘表层中的正电荷受到排斥，具有远离静电夹盘的趋势，同时，由于待加工处理器件被移除，所以，反应腔体内的等离子体与静电夹盘之间没有待加工处理器件的隔离，两者直接相邻或接触。由于等离子体中既包括正电荷也包括负电荷。由于第二电压产生正向电场，所以等离子体中的负电荷在正向电场的作用下会被吸引到靠近静电夹盘表层的位置。图3形象地表示出在第二电压的作用下，静电夹盘表层中的电荷与等离子体中的电荷分布情况。
由于静电夹盘表层为绝缘体，其中的电荷移动速率很慢，然而等离子体中的负电荷在第二电压的作用下，可以很快速的移动，从而使得静电夹盘表层中的正电荷和等离子体中的负电荷相互靠近，加快了积累在静电夹盘表层中的正电荷与等离子体中的负电荷的中和速率，从而使得积累在静电夹盘表层中的电荷能够快速消除，进而能够快速进入下一个加工处理过程，从而提高了生产效率。
需要说明的是，在本发明实施例中，第二电压产生的电场相当于为等离子体中的负电荷提供了定向移动的动力。在该动力的作用下，等离子体中的负电荷定向快速地在静电夹盘表层中移动，从而与静电夹盘表层中的电荷进行中和。
以上本发明实施例提供的静电夹盘表层电荷的中和方法的具体实施方式。上述实施例是以第一电压为负向电压为例进行说明的。实际上，作为本发明的实施例，所述第一电压也可以为正向电压，此时积累在静电夹盘表层中的电荷为负电荷，并且第二电压为负向电压，使得等离子体中的正向电荷与静电夹盘表层中的负电荷进行中和，从而达到消除静电夹盘表层中的负电荷的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种静电夹盘表层电荷的中和方法，其特征在于，所述方法适用于对待加工处理器件处理完成后移除待加工处理器件后对等离子体反应腔体进行清洁的过程，所述方法包括：
当待加工处理器件在等离子体反应腔体内处理完成后，将所述待加工处理器件从所述等离子体反应腔体内移除；其中，在所述待加工处理器件加工处理过程中，所述待加工处理器件利用施加在静电夹盘上的第一电压固定在所述静电夹盘上，在所述静电夹盘固定所述待加工处理器件的过程中，在所述静电夹盘的表层积累有第一电荷；
向所述静电夹盘上施加第二电压，以加快所述等离子体反应腔体内的等离子体中的电荷与积累在所述静电夹盘表层上的第一电荷的中和速率，其中，所述第二电压与所述第一电压反向，第二电压值小于第一电压值。
2.根据权利要求1所述的中和方法，其特征在于，所述第二电压的大小与所述静电夹盘的结构有关。
3.根据权利要求2所述的中和方法，其特征在于，所述第二电压的大小与所述静电夹盘的电极深度有关。
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