CN1203443A - 从样品台取走被静电吸附的样品的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及样品取走方法和装置,其中从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品。第一步骤,相对样品台向上推顶针到预定高度以从样品台取走样品,第二步骤,是在第一步骤结束之后使顶针在预定时间内静止不动。通过重复第一和第二步骤,从样品台取走样品。
Description
本发明涉及在诸如等离子体腐蚀装置、CVD(化学汽相淀积)装置、溅射装置或离子注入装置等半导体装置的真空处理室中，从样品台取走被静电吸附的样品的方法和装置。特别是，本发明涉及无需把样品转换到水平方向就能确实可靠地从样品台上取走样品的方法和装置。
作为从样品台取走被静电吸附的样品的常规方法，例如，在日本专利特许公开No.252253/1994中已经公开了一种方法。在该技术中，利用弹簧的弹力把样品向上推，则从样品台取走该样品。
在使用等离子体的半导体表面处理工艺中，样品台上只有被处理的样品、而且样品被固定，使用例如等离子体的腐蚀装置能够如上述现有技术那样用静电吸附固定。在这个装置中，由于消除吸附力所需要的时间根据样品的种类、处理条件等而改变，所以确实可靠地使吸附力消除需要确定的时间，这就出现了生产率减少的问题。而且，为了在吸附力很高的状态中更换下一个被处理的晶片，利用突然向上推晶片，针被向上推，晶片从样品台被取走。在发生晶片偏离和晶片破裂的情况下，就不能正常进行晶片的转移。
本发明的一个目的是提供能够在处理之后迅速地和确实可靠地转移样品的样品取走方法和装置。
本发明另一目的是提供无需把固定在样品台上的样品转换到水平方向就能取走样品的样品取走方法和装置。
本发明又一目的是提供不会损坏固定在样品台上的样品就能取走样品的样品取走方法和装置。
上述目的是通过一种样品取走方法实现的，在该方法中，从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，所述方法包括如下步骤：
第一步骤，从样品台把顶针(lift pin)向上推到相对预定高度，以从样品台取走样品；
第二步骤，在第一步骤结束后，在预定时间内使顶针静止不动；
重复第一和第二步骤，从样品台取走样品。
并且上述目的还通过一种样品取走装置来实现，其中利用顶针从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，该装置包括：
用于驱动顶针相对离开样品台的驱动单元；
用于控制驱动单元进行重复控制的控制单元，其中所重复的控制是指把顶针相对地从样品台向上推到预定高度以从样品台取走样品，以及使顶针在预定时间内静止不动的控制，从样品台取走样品。
通过上述结构，被静电吸附到样品台的样品，通过样品的反作用力减弱作用于样品的静电吸附力而逐渐地从样品台被取走。所以无需转换到水平方向就可以从样品台取走样品。并且，本发明具有在处理结束后，样品能迅速地和确实可靠地被转移的效果。
图1表示等离子体处理装置的等离子体产生部分的单元和样品台的详细图。
图2表示根据本发明的样品取走机制。
图3表示腐蚀处理的工艺流程的例子。
下面参照图1-图3描述本发明的实施例。
图1表示等离子体处理装置的等离子体产生部分的单元和样品台的详细图。图2表示根据本发明的样品取走机构。图3表示腐蚀处理的工艺流程的例子。
本实施例使用微波和磁场作为产生等离子体的方法。该装置具有下列元件。产生微波的磁控管1、传输微波的矩形波导2、环形矩形转换波导3、圆柱形腔部件4、产生磁场的螺线管5、微波传输窗口6(例如石英制的平板)、真空室7、上面固定样品晶片的样品台8、上下移动样品台8的驱动单元9。高频源10在样品被等离子体进行诸如腐蚀的处理期间，给样品台8施加高频偏置电压。用于静电吸附的电源11静止地吸附位于样品台8上的晶片。由诸如石英、陶瓷等抗等离子体材料制成的圆柱形绝缘盖12安装在真空室7内部。作为地电势部分的地电极13邻近样品台8安装，该样品台8是真空室7内部的电极。地电极13与处于地电势的缓冲室14电连接，并且地电极13被安装在真空室7的内部。通过如此构成，当真空室7和等离子体15用绝缘盖12电绝缘时，真空室7和等离子体15被导电。顶针18象上推样品台8上的样品，并从样品台8上取走样品。驱动单元20上下移动顶针18，例如驱动单元20是由步进电机构成。样品台8可以装有几个顶针18。这里样品台8具有四个顶针18。控制单元21控制驱动单元20来上下驱动顶针18。
在腐蚀处理期间，处理气体通过气体引入路径16从喷射板17的喷气口17a引入被真空泵22和涡轮分子泵23减压的真空室7的内部。真空室7的内部压力由可变阀24调节。然后，磁控管1产生2.45GHZ的微波。
从磁控管1产生的微波通过波导2、环形矩形转换波导3和微波传输窗口6射入真空室7内部。缠绕在圆柱形腔部件4和真空室7的外面的三个螺线管5产生到真空室7内部的磁场。利用此微波和磁场，被引入真空室7内部的处理气体的电子被有效地赋予能量。结果，通过电子回旋共振产生进入到真空室7内部的高浓密的等离子体15。产生等离子体之后，从静电吸附电源11输出使晶片吸附到样品台8上的直流电压。
在地电极13、静电吸附电源11和通过等离子体15的样品台8构成的电路中，样品台8与晶片之间的晶片自身具有电容成分。因此，从静电吸附电源11输出的直流电压在样品台8和晶片之间被充电，结果晶片被吸附到样品台8上。
把晶片吸附到样品台8上之后，从高频源10输出高频偏置电压，并且开始处理。
处理工艺结束后，解除晶片的静电吸附。这个解除处理是给样品台8施加背向电压。在确认晶片的静电吸附解除后，顶针18上升，晶片被向上推，这样晶片从样品台8取走。
但是，当进行很多次腐蚀处理时，腐蚀反应物累积到样品台8上。利用这种累积物，例如电压等的参数对解除静电吸附处理的波动最有利。因此，即使在进行静电吸附解除处理的状态，也不充分解除静电吸附。并且，通过过量静电吸附处理，晶片又被吸附，达到类似上述的状态。当进行静电吸附解除处理取走晶片时，在这种情况下使用了如图2(A)-(D)的取走方法。
下面解释图2。首先，顶针18被向上推到参数中所设置的高度。然后，在参数中所设置的时间内，顶针18静止不动。当顶针18静止不动时，晶片19的周围部分通过晶片19的反作用力从样品台8脱离开。顶针18接着上升，当顶针18象上面那样静止不动时，晶片19的周围部分通过晶片19的反作用力从样品台8脱离开。重复上面的步骤。通过顶针18和使用晶片19的反作用力仅使晶片19上升微小高度，这种方法无需把晶片19转换到水平方向就能够确实可靠地从样品台8取走样品。这些腐蚀处理的工艺流程如图3所示。
图2中，在第一步骤中顶针18上升的高度，不是把被静电吸附到样品台8上的晶片19从样品台8充分取走的高度。这个高度是把被静电吸附到样品台8上的晶片19从样品台充分取走的高度分成若干份的高度。然后，通过几个步骤顶针18最后上升的高度才达到能确实可靠取走静电吸附到样品台8上的晶片19的高度。并且，所分成的每个高度可以是均匀的和非均匀的。例如，可以降低所分的这个高度并在开始的步骤中逐渐增高它。与此相反，可以增加这个高度，并在开始的步骤中逐渐降低它。这可以由晶片19的种类、处理条件的不同、静电吸附的特性等来确定。
尽管这样，本发明没有把静电吸附到样品台8上的晶片19一次性地从样品台8取走。本发明把向上推动顶针18的操作分成几次进行。然后，静电吸附到样品台8上的晶片19，利用晶片19的反作用力减弱作用于晶片19的静电吸附力，逐渐从样品台8取走。不用说，在一次步骤中向上推顶针18的高度是不会使晶片19偏离水平方向和损坏的高度。
在本实施例情况下，晶片19用转移设备例如机械手载入真空室7中并进行处理。因此，晶片19从样品台8的样品固定表面即样品台8的表面，被向上推10mm或15mm。但是，当它被向上推约3mm时，晶片19基本上脱离了静电吸附力。那么，在本实施例的情况下，这个3mm被等分成6份，分6次晶片逐渐以0.5mm被向上推。即，顶针18在一次步骤中向上推0.5mm，并停止预定时间。对于这个停止时间，要求从3秒到10秒之间选择。在本实施例情况下，这个停止时间设置为5秒。在一次步骤中，仅向上推顶针18 0.5mm的情况下，当它被向上推时，向上推的速度快，晶片19会由于冲击被损坏。在本实施例中，向上推顶针18 0.5mm用的时间是0.5秒。
图3表示腐蚀处理的流程图。下面解释图3。
在步骤S1中，吸附样品19，即样品台8上的晶片19之后，开始腐蚀。在步骤S2中，确定腐蚀处理结束。在步骤S3中，解除静电吸附。在步骤S3中，具体地在晶片19被静电吸附的时候将反向电压加在样品台8上。
然后，在步骤S4中判断是否基本上完成了解除静电吸附。具体做法是，在通过步进电机20向上推顶针18时，检测加在步进电机20上的转动力矩。即，确认如果此时所加的转动力矩大于步进电机20预先确定的值，则静电吸附的解除没有完成。并且，确认如果预先确定的步进电机20的转动力矩大于该值，则静电吸附的解除已经完成。这个步进电机20的转动力矩可以通过检测步进电机20的负载电流、步进电机的负载电压等来检测。
在晶片19被静电吸附到样品台8上时，给样品台8的表面和晶片19背面之间的细间隔供给传热气体。在晶片19的静电吸附力解除的情况下，这种传热气体的供给压力小于在腐蚀时的压力。利用此特性，可以确认静电吸附的解除。在步骤S4中确认静电吸附被解除的情况下，进行S5步骤。在步骤S5中，利用步进电机20，以设置的速度向上推顶针18到为了从样品台8的表面转移晶片19所需的高度。然后，进行S6步骤，在S6步骤中晶片19被转移。
在步骤S4情况下，如果静电吸附没有解除，则进行S7步骤。在步骤S7中，以参数设置的速度只将顶针18上推到到仅以参数设置的高度。这正如在本实施例中所述的那样。即对于0.5mm的高度，速度是每0.5秒上升0.5mm。然后，在步骤S8中，仅停止顶针18以参数设置的时间。例如，这个停止时间是5秒，再进行上述动作。在进行步骤S8结束后，在步骤S9中判断是否以设置的频率重复进行步骤S7和S8。例如，这个重复频率是6次。如果执行步骤S7和S8的频率没有达到所规定的频率，则执行步骤S7。如果执行步骤S7和S8的频率达到所规定的频率，则执行步骤S10。在步骤S10中，晶片19被向上推到最后高度，然后执行步骤S6。这个最后高度是在样品台18的上面从10mm到15mm的高度。此后，在步骤S6中，利用机械手把晶片19转移到外边，则一系列的执行过程结束。
上面的例子解释了所制造的从样品台8的表面向上推顶针18的结构。但是可以固定顶针18，并可以制成样品台8下降的结构。在这种结构情况下，可以利用诸如步进电机20的驱动装置实现上下方向移动样品台8。并且，可以通过顶针18的上升和样品台8的下降的结合操作，实现向上推晶片19。简言之，只要是晶片19和样品台8相对分离开的结构，都可应用本发明。也就是，结果，根据本发明，从样品台8的表面，顶针18被向上推。在图3中，上述的在步骤S7中顶针18的上升速度和高度、步骤S9中的静止时间和步骤S8中的重复频率、是预先设置的。但是晶片19的种类、操作条件的不同、静电吸附特性等改变了这些值。因此，对于这些值，选择设置控制单元是有效的。在这种情况下，可以固定设置任何一个值，其它值可以根据这个固定的值来确定。
这个方法适用于使用诸如RF等离子体的其它系统的等离子体的静电吸附方法的处理装置，并同样适用于使用用微波产生ECR等离子体的半导体处理装置。
通过上述构成，无需转换到水平方向就可从样品台取走样品。因此，本发明的效果是：处理结束后的样品能够迅速地和确实可靠地被取走。
Claims (8)
1.一种样品取走方法，其中从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，所述方法包括下列步骤：
第一步骤，从样品台上推顶针到相对预定高度，以使晶片从样品台取走；
第二步骤，在第一步骤结束后，顶针在预定时间内静止不动；
重复第一和第二步骤，从样品台取走该样品。
2.如权利要求1的样品取走方法，其中所述第一步骤包括相对顶针向下推样品台，通过将至少所述部分提升到预定高度，以从样品台取走样品，所述第二步骤包括在第一步骤结束后使样品台在预定时间内静止不动。
3.一种样品取走方法，其中从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，所述方法包括下列步骤；
第一步骤，从样品台上推顶针到相对预定高度，以使晶片从样品台取走；
第二步骤，在第一步骤结束后，顶针在预定时间内静止不动；
第三步骤，相对顶针向下推样品台到预定高度，以使样品从样品台取走；
第四步骤，第三步骤结束后，使样品台在预定时间内静止不动；
重复第一、第二、第三和第四步骤，将样品从样品台取走。
4.一种样品取走装置，其中利用顶针从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，该装置包括：
用于驱动顶针相对离开样品台的驱动单元；
用于控制驱动单元进行重复控制的控制单元，其中所重复的控制是从样品台向上推顶针到相对预定的高度以从样品台取走样品和使顶针在预定时间内静止不动，以便从样品台取走样品。
5.如权利要求4的样品取走装置，其中所述控制单元用于控制驱动单元相对顶针重复进行向下推样品台到预定高度以从样品台取走样品的控制和使样品台在预定时间静止不动的控制以从样品台取走样品。
6.如权利要求4的样品取走装置，其中所述控制单元控制驱动单元重复上推顶针使其从样品台伸长到预定高度，在两次上推动作期间，使顶针在预定时间内静止不动，以及该控制单元控制驱动单元重复下推样品台预定高度，在两次下推动作期间，使样品台在预定时间内静止不动。
7.一种样品取走方法，其中利用顶针从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，所述方法包括下列步骤：
第一步骤，向上推顶针到单位高度，该单位高度是指把从样品台基本上解除静电吸附的影响所需要的高度分成许多份的高度；
第二步骤，在第一步骤结束后，在预定时间之内停止顶针和样品台的相对运动；
通过重复第一和第二步骤，样品从样品台被向上推到从样品台基本上解除静电吸附的影响所需的高度。
8.一种样品取走装置，其中利用顶针从样品台取走通过给安装在真空室中的样品台施加静电吸附电压而被静电吸附的样品，该装置包括：
用于驱动顶针相对离开样品台的驱动单元；
用于控制驱动单元进行重复控制的控制单元，其中所重复的控制是向上推顶针到单位高度的控制，该单位高度是指把样品从样品台基本上解除静电吸附影响所需的高度分成许多份的高度，和使在预定时间内停止顶针和样品台的相对运动的控制，以从样品台上推样品到从样品台基本上解除静电吸附影响所需的高度。
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| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |