CN210575889U

CN210575889U - 静电吸盘

Info

Publication number: CN210575889U
Application number: CN201921845103.2U
Authority: CN
Inventors: 蒋志超; 罗兴安; 胡淼龙; 张春雷
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-10-30

Abstract

一种静电吸盘，包括：主体，主体包括中间区域和环绕中间区域的边缘区域；位于主体的中间区域中的第一电极和位于主体的边缘区域中的第二电极，第一电极上施加有第一直流电压，第二电极上施加有第二直流电压；控制检测单元，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压。通过控制单元检测晶圆的翘曲状态，当边缘向上翘曲的晶圆置于主体上时，控制第一直流电压小于第二直流电压，使得主体边缘区域产生的吸力大于中间区域产生的吸力，当边缘向下翘曲的晶圆置于主体上时，控制第一直流电压大于第二直流电压，使得主体中间区域产生的吸力大于边缘区域产生的吸力，从而使得翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体表面。

Description

静电吸盘

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种静电吸盘。

背景技术

在半导体制造领域，静电吸盘通过异性电荷的吸力用来承载工艺过程中的晶圆，被广泛应用于光刻、离子注入、刻蚀、薄膜等工艺过程中。

静电吸盘采用静电引力的方式来固定基片，现有技术中的静电吸盘一般包括主体和基座，主体和基座之间通过粘结剂如硅胶粘结，基座用来支撑主体，所述主体中设置有电极，所述电极上施加直流电压，直流电压使静电吸盘表面产生极化电荷，并进一步在晶圆的表面的对应位置产生极性相反的极化电荷，因而通过在晶圆和静电吸盘之间产生的库仑力或约翰逊·拉别克(Johnsen-Rahbek)力，使晶圆被吸附在静电吸盘上。

在集成电路的制作过程中，晶圆往往会由于应力的作用会产生翘曲，当存在翘曲的晶圆置于静电吸盘上时，使得晶圆存在不能被牢固吸附的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是怎样使得静电吸盘能牢固的吸附存在翘曲的晶圆，并防止晶圆被损伤。

本发明提供了一种静电吸盘，包括：

主体，所述主体包括中间区域和环绕中间区域的边缘区域；

位于所述主体的中间区域中的第一电极和位于所述主体的边缘区域中的第二电极，所述第一电极上施加有第一直流电压，所述第二电极上施加有第二直流电压；

控制检测单元，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压。

可选的，还包括：第一直流电压源和第二直流电压源，所述第一直流电压源与第一电极相连，用于向第一电极施加第一直流电压，所述第二直流电压源与第二电极相连，用于向第二电极施加第二直流电压。

可选的，所述控制检测单元，通过检测晶圆状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压的大小包括：所述控制检测单元检测静电吸盘上的待吸附晶圆是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，当检测到待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，控制第一直流电压源施加的第一直流电压小于第二直流电压源施加的第二直流电压，当检测到待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，控制第一直流电压源施加的第一直流电压大于第二直流电压源施加的第二直流电压。

可选的，其特征在于，所述第一电极和第二电极均为块状电极，第一电极的大小与主体中间区域的大小相应，所述第二电极的大小与主体边缘区域的大小相应。

可选的，所述第一电极包括若干环状且同心的第一子电极，在所述若干第一子电极上施加第一直流电压，所述第二电极包括若干环状且同心的第二子电极，在所述若干第二子电极上施加第二直流电压。

可选的，所述控制检测单元还用于在检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，控制所述第一直流电压源施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小，且所述第一直流电压大于第二直流电压。

可选的，所述第一直流电压源通过第一分压电路与若干第一子电极连接，以使得第一直流电压源施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小。

可选的，所述控制检测单元还用于在检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，控制所述第二直流电压源施加在若干第二子电极上第二直流电压逐渐增大，且所述第一直流电压小于第二直流电压。

可选的，所述第二直流电压源通过第二分压电路与若干第二子电极连接，以使得第二直流电压源施加在若干第二子电极上的第二直流电压逐渐增大。

可选的，所述主体的材料为陶瓷。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

本发明的静电吸盘，包括：主体，所述主体包括中间区域和环绕中间区域的边缘区域；位于所述主体的中间区域中的第一电极和位于所述主体的边缘区域中的第二电极，所述第一电极上施加有第一直流电压，所述第二电极上施加有第二直流电压；控制检测单元，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压。因而在将边缘存在翘曲的晶圆置于主体上时，具体的，当边缘向上翘曲的晶圆置于主体上时，通过控制检测单元可以检测所述晶圆为边缘向上翘曲控制所述第一直流电压小于第二直流电压，使得主体边缘区域产生的吸力大于中间区域产生的吸力，从而使得边缘向上翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体表面，当将边缘向下翘曲的晶圆置于主体上时，通过控制检测单元可以检测所述晶圆为边缘向下翘曲控制所述第一直流电压大于第二直流电压，使得主体中间区域产生的吸力大于边缘区域产生的吸力，从而使得边缘向下翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体表面。

进一步，所述第一电极包括若干环状且同心的第一子电极，在所述若干第一子电极上施加第一直流电压，所述第二电极包括若干环状且同心的第二子电极，在所述若干第二子电极上施加第二直流电压，所述控制检测单元用于检测静电吸盘上的待吸附晶圆是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，当检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，控制检测单元控制所述第一直流电压源施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小，且所述第一直流电压大于若干第二子电极第二直流电压，从而使得第一电极上施加的第一直流电压在主体表面产生的吸力是逐渐的增大(从主体中心指向边缘的方向上)，从而使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆中间区域受到的吸力最大，然后向边缘区域逐渐减小，因而吸力大小与待吸附晶圆的翘曲程度适应，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆各个部分受到的吸力大小基本相同或相差较小，在边缘向下翘曲的待吸附晶圆更牢固的被吸附的同时，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆背部不会被损伤以及不会破片的保护效果更好。

当检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，所述控制检测单元还控制所述第二直流电压源施加在若干第二子电极上第二直流电压逐渐增大，且所述若干第一子电极上施加的第一直流电压小于第二直流电压，从而使得第二电极上施加的第二直流电压在主体表面产生的吸力是逐渐的增大(从主体中心指向边缘的方向上)，从而使得边缘向上翘曲的待吸附晶圆中间区域受到的吸力最小，然后向边缘区域逐渐增大，因而吸力大小与待吸附晶圆的翘曲程度适应，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆各个部分受到的吸力大小基本相同或相差较小，在边缘向上翘曲的待吸附晶圆更牢固的被吸附的同时，使得待边缘向上翘曲的吸附晶圆背部不会被损伤以及不会破片的保护效果更好。

附图说明

图1-图4为本发明第一实施例静电吸盘的结构示意图；

图5-图8为本发明第二实施例静电吸盘的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，当存在翘曲的晶圆置于静电吸盘上时，使得晶圆存在不能被牢固吸附的问题。

研究发现，现有的晶圆在应力的作用下边缘会向上或向下翘曲，当将边缘向上或向下翘曲的晶圆置于静电吸盘上时，部分区域会存在吸力不足的情况(比如晶圆边缘上翘部分或中间凸起的部分)，使得晶圆在静电吸盘上不能被牢固的吸附。现有虽然可以通过增大直流电压的大小以增大吸力，但是吸力过大会使得晶圆的背面存在损伤，严重时会使得晶圆碎裂。

为此，本发明提供了一种静电吸盘，包括：

主体，所述主体包括中间区域和环绕中间区域的边缘区域；位于所述主体的中间区域中的第一电极和位于所述主体的边缘区域中的第二电极，所述第一电极上施加有第一直流电压，所述第二电极上施加有第二直流电压；控制检测单元，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压。因而在将边缘存在翘曲的晶圆置于主体上时，具体的，当边缘向上翘曲的晶圆置于主体上时，通过控制检测单元可以检测所述晶圆为边缘向上翘曲控制所述第一直流电压小于第二直流电压，使得主体边缘区域产生的吸力大于中间区域产生的吸力，从而使得边缘向上翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体表面，当将边缘向下翘曲的晶圆置于主体上时，通过控制检测单元可以检测所述晶圆为边缘向下翘曲控制所述第一直流电压大于第二直流电压，使得主体中间区域产生的吸力大于边缘区域产生的吸力，从而使得边缘向下翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体表面。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

第一实施例

图1-图4为本发明第一实施例静电吸盘的结构示意图。

参考图1和图2，图2为图1中第一电极和第二电极的俯视结构示意图，本实施例中的静电吸盘，包括：

主体201，所述主体201包括中间区域21和环绕中间区域21的边缘区域22；

位于所述主体201的中间区域21中的第一电极211和位于所述主体201的边缘区域22中的第二电极212，所述第一电极211上施加有第一直流电压V1，所述第二电极212上施加有第二直流电压V2；

控制检测单元205，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压V1和所述第二直流电压V2。

所述主体201包括中间区域21和环绕中间区域21的边缘区域22，所述中间区域21和边缘区域22是连接在一起的。所述主体201用于支撑和吸附晶圆，当所述第一电极211和第二电极212上施加直流电压时，在所述主体201表面产生极化电荷，并进一步在晶圆表面的对应位置产生极性相反的极化电荷，因而通过在晶圆和主体201之间产生的库仑力或约翰逊·拉别克(Johnsen-Rahbek)力，使晶圆被吸附在主体201上，当所述第一电极211和第二电极212上不施加直流电压时，晶圆从主体201上被释放。

所述主体201的材料为陶瓷，所述陶瓷可以为氮化铝(ALN)或氧化铝(Al₂O₃)。所述主体201位于基座202上，所述基座202用于支撑主体201，在一实施例中，所述主体201和基座202之间可以通过粘结剂如硅胶粘结。

所述第一电极211和第二电极212位于主体201中，具体的所述第一电极211位于所述主体201的中间区域21中，所述第二电极212位于所述主体201的边缘区域22中。所述第一电极211上施加有第一直流电压V1，所述第二电极212上施加有第二直流电压V2，所述第一直流电压V1和第二直流电压V2的大小通过控制检测单元205控制。

具体的，结合参考图1、图3-图4，所述控制检测单元205，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压V1和所述第二直流电压V2包括：控制检测单元205检测静电吸盘上的待吸附晶圆220(参考图3-图4)是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，当检测到待吸附晶圆220的边缘向上翘曲(参考图3)时，控制第一直流电压源204施加的第一直流电压V1小于第二直流电压源203施加的第二直流电压V2，当检测到待吸附晶圆220的边缘向下翘曲(参考图4)时，控制第一直流电压源204施加的第一直流电压V1大于第二直流电压源203施加的第二直流电压V2。因而在将边缘向上翘曲的晶圆置于主体上时，由于所述第一直流电压V1小于第二直流电压V2，使得主体201边缘区域产生的吸力大于中间区域产生的吸力，从而使得边缘向上翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体201表面，当将边缘向下翘曲的晶圆置于主体上时，由于所述第一直流电压V1大于第二直流电压V2，使得主体201中间区域产生的吸力大于边缘区域产生的吸力，从而使得边缘向下翘曲的晶圆被牢固的吸附在主体201表面。并且，通过控制检测单元205实现对待吸附晶圆220翘曲情况的准确判断，使得静电吸盘能更牢固的吸附待吸附晶圆220。

在一实施例中，所述控制检测单元205可以包括检测子单元和控制子单元，所述检测子单元用于检测静电吸盘上的待吸附晶圆是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，所述控制子单元用于在检测子单元检测到待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，控制第一直流电压源204施加的第一直流电压V1小于第二直流电压源203施加的第二直流电压V2，所述控制子单元还用于在检测到待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，控制第一直流电压源204施加的第一直流电压V1大于第二直流电压源203施加的第二直流电压V2。所述检测子单元具体可以通过电学或光学的手段检测待吸附晶圆的边缘是向上翘曲还是向下翘曲。在一实施例中，所述检测子单元通过激光监测待吸附晶圆的翘曲情况，具体的可以通过激光监测待吸附晶圆在静电吸盘的X方向上或Y方向上的差异来确定晶圆的翘曲情况。

所述静电吸盘还包括：第一直流电压源204和第二直流电压源203，所述第一直流电压源204与第一电极211相连，用于向第一电极211施加第一直流电压V1，所述第二直流电压源203与第二电极212相连，用于向第二电极212施加第二直流电压V2。

参考图2，本实施例中，所述第一电极211和第二电极212均为块状电极，第一电极211的大小与主体中间区域的大小相应，所述第二电极212的大小与主体边缘区域的大小相应，第一直流电压源204在整块第一电极211上施加第一直流电压，第二直流电压源203在整块第二电极212上施加第二直流电压，从而使得静电吸盘表面主体201表面均能产生极化电荷。需要说明的是，本申请中大小适应是指两者大小相等或者两者大小相差很小(大小相差小于10％)第二实施例

图5-图8为本发明第二实施例静电吸盘的结构示意图。第二实施例与第一实施例的区别在于第一电极和第二电极的具有结构以及直流电压的施加方式不同。

参考图5和图6，图6为图5中第一电极和第二电极的俯视结构示意图，所述静电吸盘包括：主体201，所述主体201包括中间区域21和环绕中间区域21的边缘区域22；

位于所述主体201的中间区域21中的第一电极211和位于所述主体201的边缘区域22中的第二电极212，所述第一电极211上施加有第一直流电压，所述第二电极212上施加有第二直流电压；

且所述第一电极211包括若干环状且同心的第一子电极11，在所述若干第一子电极11上施加第一直流电压，所述第二电极212包括若干环状且同心的第二子电极12，在所述若干第二子电极12上施加第二直流电压；

本实施例中，若干第一子电极11和若干第二子电极12具有相同的中心，所述若干第一子电极11和第二子电极12为圆环结构，相邻第一子电极11之间、相邻第二子电极12之间以及第一子电极11和第二子电极12之间不存在电接触。本实施例中以第一子电极11具有三个，第二子电极12具有四个作为示例进行说明，图6中为了方便识别，由内向外三个第一子电极分别为11a、11b、11c，由内向外四个第二子电极分别为12a、12b、12c、12d。

通过第一直流电压源204在若干第一子电极11上施加第一直流电压，通过第二直流电压源203在若干第二子电极12上施加第二直流电压。

结合参考图5、图7和图8，所述控制检测单元205，通过检测静电吸盘上的待吸附晶圆的状态控制所述第一直流电压V1和所述第二直流电压V2包括所述控制检测单元205检测静电吸盘上的待吸附晶圆220(参考图7-图8)是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，当检测到静电吸盘上待吸附晶圆220的边缘向下翘曲(参考图8)时，从主体的中心指向外围的方向上，控制检测单元205控制所述第一直流电压源204施加在若干第一子电极(11a-11c)上的第一直流电压V1逐渐减小(比如第一子电极11a上施加的第一直流电压V1＞第二子电极11b上施加的第一直流电压V1＞第一子电极11c上施加的第一直流电压V1)，且所述第一直流电压V1(最小的一个第一直流电压)大于若干第二子电极(12a-12d)第二直流电压V2，从而使得第一电极上施加的第一直流电压在主体表面产生的吸力是逐渐的增大(从主体中心指向边缘的方向上)，从而使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆中间区域受到的吸力最大，然后向边缘区域逐渐减小，因而吸力大小与待吸附晶圆的翘曲程度适应，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆各个部分受到的吸力大小基本相同或相差较小，在边缘向下翘曲的待吸附晶圆更牢固的被吸附的同时，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆背部不会被损伤以及不会破片的保护效果更好。当检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，所述控制检测单元205还控制所述第二直流电压源203施加在若干第二子电极(12a-12d)上第二直流电压V2逐渐增大(比如第二子电极12a上施加的第二直流电压V2＜第二子电极12b上施加的第二直流电压V2＜第二子电极12c上施加的第二直流电压V2＜第二子电极12d上施加的第二直流电压V2)，且所述若干第一子电极(11a-11c)上施加的第一直流电压V1小于第二直流电压V2(最小的一个第二直流电压)，从而使得第二电极上施加的第二直流电压在主体表面产生的吸力是逐渐的增大(从主体中心指向边缘的方向上)，从而使得边缘向上翘曲的待吸附晶圆中间区域受到的吸力最小，然后向边缘区域逐渐增大，因而吸力大小与待吸附晶圆的翘曲程度适应，使得边缘向下翘曲的待吸附晶圆各个部分受到的吸力大小基本相同或相差较小，在边缘向上翘曲的待吸附晶圆更牢固的被吸附的同时，使得待边缘向上翘曲的吸附晶圆背部不会被损伤以及不会破片的保护效果更好。

在一实施例中，参考图5，所述第一直流电压源204通过第一分压电路214与若干第一子电极11连接，以使得第一直流电压源204施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小。所述第二直流电压源203通过第二分压电路213与若干第二子电极12连接，以使得第二直流电压源203施加在若干第二子电极12上的第二直流电压逐渐增大。所述控制检测单元205还与第一分压电路213和第二分压电路214连接，以控制第一分压电路214和第二分压电路213进行分压。

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，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

1.一种静电吸盘，其特征在于，包括：

主体，所述主体包括中间区域和环绕中间区域的边缘区域；

2.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，还包括：第一直流电压源和第二直流电压源，所述第一直流电压源与第一电极相连，用于向第一电极施加第一直流电压，所述第二直流电压源与第二电极相连，用于向第二电极施加第二直流电压。

3.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述控制检测单元，通过检测晶圆状态控制所述第一直流电压和所述第二直流电压的大小包括：所述控制检测单元检测静电吸盘上的待吸附晶圆是边缘向上翘曲还是边缘向下翘曲，当检测到待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，控制第一直流电压源施加的第一直流电压小于第二直流电压源施加的第二直流电压，当检测到待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，控制第一直流电压源施加的第一直流电压大于第二直流电压源施加的第二直流电压。

4.如权利要求1或3所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一电极和第二电极均为块状电极，第一电极的大小与主体中间区域的大小相应，所述第二电极的大小与主体边缘区域的大小相应。

5.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一电极包括若干环状且同心的第一子电极，在所述若干第一子电极上施加第一直流电压，所述第二电极包括若干环状且同心的第二子电极，在所述若干第二子电极上施加第二直流电压。

6.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述控制检测单元还用于在检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向下翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，控制所述第一直流电压源施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小，且所述第一直流电压大于第二直流电压。

7.如权利要求6所述的静电吸盘，其特征在于，所述第一直流电压源通过第一分压电路与若干第一子电极连接，以使得第一直流电压源施加在若干第一子电极上的第一直流电压逐渐减小。

8.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述控制检测单元还用于在检测到静电吸盘上待吸附晶圆的边缘向上翘曲时，从主体的中心指向外围的方向上，控制所述第二直流电压源施加在若干第二子电极上第二直流电压逐渐增大，且所述第一直流电压小于第二直流电压。

9.如权利要求8所述的静电吸盘，其特征在于，所述第二直流电压源通过第二分压电路与若干第二子电极连接，以使得第二直流电压源施加在若干第二子电极上的第二直流电压逐渐增大。

10.如权利要求1所述的静电吸盘，其特征在于，所述主体的材料为陶瓷。