TW202137392A - 承載裝置、半導體設備及殘餘電荷的檢測方法 - Google Patents

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Abstract

一種承載裝置、半導體設備及殘餘電荷的檢測方法，所公開的承載裝置用於半導體設備中承載晶圓，包括環狀基部、靜電承載盤和至少三個定位件，靜電承載盤包括用於承載晶圓的承載面，環狀基部環繞承載面設置，至少三個定位件沿承載面的周向間隔設置於承載面的周圍，每個定位件均設置有限位段，至少三個限位段能夠在承載面以上形成限位空間，限位空間的開口尺寸沿遠離承載面的方向遞增。上述方案能夠解決因晶圓除電不完全而導致晶圓的位置偏移較大的問題。

Description

承載裝置、半導體設備及殘餘電荷的檢測方法
本發明涉及半導體製造技術領域，尤其涉及一種承載裝置、半導體設備及殘餘電荷的檢測方法。
微電子器件的製造包含多個不同的階段，每一階段又包含多個不同的制程，蝕刻是其中一個重要的制程。蝕刻過程主要包含將等離子體引到晶圓（待蝕刻材料，如矽）表面，通過物理和化學作用腐蝕晶圓表面，進而在晶圓上形成所需要的各種線條、孔洞、溝槽或其他形狀。
目前，通常採用靜電卡盤吸附晶圓，但是在解除吸附時，晶圓上往往存在殘餘電荷，其與靜電卡盤上的殘餘電荷會產生局部吸附的作用，導致當頂針將晶圓頂起時，可能會出現晶圓位置偏移或者粘片的現象，為此，每片晶圓加工完成後，均需要對其進行除電操作，一般的除電操作是在半導體設備中的電極上加反向電壓、通氣啟輝，或者二者兼有，在除電操作完成後，半導體設備的頂針將晶圓頂起。但是，上述除電過程存在對晶圓除電不完全的情況，導致晶圓的位置產生較大的偏移，最終會影響對晶圓的正常取出。
本發明公開一種承載裝置、半導體設備及殘餘電荷的檢測方法，用於解決因晶圓除電不完全而導致晶圓的位置偏移較大的問題。
為瞭解決上述問題，本發明實施例提供一種承載裝置，用於半導體設備中承載晶圓，所述承載裝置包括靜電承載盤和至少三個定位件，其中，所述靜電承載盤包括用於承載所述晶圓的承載面；至少三個所述定位件沿所述承載面的周向間隔設置於所述承載面的周圍，每個所述定位件均設置有限位段，至少三個所述定位件的所述限位段能夠在所述承載面以上形成限位空間，所述限位空間的開口尺寸沿遠離所述承載面的方向遞增。
可選的，所述限位段包括杆體，且所述杆體的外周壁上形成有斜面；或者，所述限位段為錐形段。
可選的，至少三個所述定位件能夠升降，以使至少三個所述限位段能夠位於凸出於所述承載面的第一位置，或者位於所述承載面以下的第二位置。
可選的，所述承載裝置還包括環狀基部，所述環狀基部環繞所述承載面設置，且所述環狀基部開設有至少三個安裝孔，至少三個所述定位件一一對應地安裝於所述安裝孔內，且能夠相對於所述環狀基部升降。
可選的，所述環狀基部包括基環和聚集環，其中，所述聚集環設置於所述基環上，且所述聚集環包括凸出於所述承載面的環形凸部；並且，在所述限位段位於所述第一位置時，所述環形凸部的內周壁與所述承載面的邊緣之間的徑向間距大於所述限位段的內側壁的與所述承載面的邊緣之間的徑向間距。
可選的，所述靜電承載盤包括至少三個頂針和靜電卡盤，其中，所述至少三個頂針可升降地設置於所述靜電卡盤中，且沿所述靜電卡盤的周向間隔設置，所述至少三個頂針能夠將所述晶圓頂起至取放片位置；並且，在所述晶圓處於所述取放片位置時，在與所述承載面相垂直的豎直截面上，所述限位段的內側壁的正投影在與所述晶圓的下邊緣同一高度的位置與所述晶圓的下邊緣之間具有徑向間距，且所述徑向間距小於預設警戒值。
可選的，所述承載裝置還包括驅動機構，至少三個所述定位件均與所述驅動機構相連，所述驅動機構用於驅動至少三個所述限位段同步升降。
可選的，所述驅動機構包括升降驅動源、傳動件和至少三個真空波紋管，其中，各個所述真空波紋管的一端一一對應地與各個所述定位件相連，且各個所述真空波紋管與所述靜電承載盤的底部密封連接，用以對各個所述安裝孔進行密封，各個所述真空波紋管的另一端與所述傳動件的第一端相連，所述傳動件的第二端與所述升降驅動源相連。
可選的，所述升降驅動源包括直線電機或液壓伸縮杆。
可選的，所述安裝孔為圓孔，所述定位件為圓杆，且所述圓孔的直徑大於所述圓杆的直徑，且兩者的差值為0.5mm至2mm。
可選的，所述定位件為樹脂件。
可選的，至少三個所述定位件沿所述承載面的周向均勻分佈。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體設備，包括反應腔室，所述反應腔室中設置有上述的承載裝置。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種殘餘電荷的檢測方法，適用於上述半導體設備，所述方法包括以下步驟：S110、向所述半導體設備中的反應腔室通入製程氣體，並開啟上電極電源，以進行等離子體啟輝；S120、在完成啟輝後，向所述靜電承載盤施加反向電壓，以去除所述晶圓上的殘餘電荷；S130、開啟背吹氣體控制裝置，向所述承載面與所述晶圓之間通入背吹氣體；S140、檢測所述背吹氣體在所述承載面與所述晶圓之間的背吹壓力為預設壓力值時的當前流量值；S150、將所述當前流量值與預設流量範圍進行比較，並根據比較結果判斷是否所述晶圓上仍然存在殘餘電荷。
可選的，所述步驟S150，包括：若所述當前流量值大於或等於所述預設流量範圍的上限值，則確認所述晶圓上不存在殘餘電荷；若所述當前流量值小於所述預設流量範圍的上限值，則確認所述晶圓上存在殘餘電荷。
可選的，若所述當前流量值小於所述預設流量範圍的上限值，且大於或等於所述預設流量範圍的下限值，則返回所述步驟S130，且將所述背吹壓力調整為所述預設壓力值的1.5至2.5倍；在經過預設時長之後，將所述背吹壓力恢復至所述預設壓力值，並進行所述步驟S140。
可選的，若所述當前流量值小於所述預設流量範圍的下限值，則返回所述步驟S110。
本發明採用的技術方案能夠達到以下有益效果：
本發明實施例公開的承載裝置中，靜電承載盤包括用於支撐晶圓的承載面，至少三個定位件沿該承載面的周向間隔設置於承載面的周圍，且每個定位件均設置有限位段，至少三個定位件的限位段能夠在承載面以上形成限位空間，該限位空間的開口尺寸沿遠離承載面的方向遞增。該限位空間能夠在取放片過程中對晶圓進行限位，以在晶圓因除電不完全而發生位置偏移時，自校正晶圓的位置，從而能夠將晶圓的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，避免因晶圓的位置偏移過大而導致晶圓較難或無法順利地從半導體設備的反應腔室中取出的問題。
本發明實施例公開的半導體設備，其通過採用本發明實施例公開的上述承載裝置，可以將晶圓的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，避免因晶圓的位置偏移過大而導致晶圓較難或無法順利地從半導體設備的反應腔室中取出的問題。
本發明實施例公開的殘餘電荷的檢測方法，其適用於本發明實施例公開的上述半導體設備，首先採用等離子體啟輝和向靜電承載盤加載反向電壓的方式去除晶圓上的殘餘電荷，然後利用背吹氣體控制裝置向承載面與晶圓之間通入背吹氣體，進一步去除晶圓上的殘餘電荷，接下來通過檢測背吹氣體在承載面與晶圓之間的背吹壓力為預設壓力值時的當前流量值，並將其與預設流量範圍進行比較，並根據比較結果判斷是否晶圓上仍然存在殘餘電荷，由此來確認晶圓殘餘電荷的去除效果，並據此判斷是否需要再次進行晶圓殘餘電荷的去除。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
以下結合附圖，詳細說明本發明各個實施例公開的技術方案。
第一實施例
請一併參閱圖1至圖3，本發明第一實施例公開一種承載裝置，所公開的承載裝置用於半導體設備中承載晶圓400，該承載裝置包括靜電承載盤200和至少三個定位件300（圖1和圖3中僅示出了2個定位件300），其中，靜電承載盤200包括用於承載晶圓400的承載面210；至少三個定位件300沿該承載面210的周向間隔設置於承載面210的周圍。每個定位件300均設置有限位段310，該限位段310與定位件300的連接方式有多種，例如，在本實施例中，限位段310與定位件300連為一體，且定位件300與該限位段310的平行於承載面210的橫截面尺寸較大的一端連接。當然，在實際應用中，限位段310與定位件300還可以採用焊接等的其他不可拆卸的方式連接，或者也可以採用可拆卸的連接方式連接。
而且，至少三個限位段310能夠在承載面210以上形成限位空間，該限位空間的開口尺寸沿遠離承載面210的方向遞增，例如，若將該承載裝置安裝至半導體設備，該限位空間的開口方向（即，遠離承載面210的方向）為朝向半導體設備的反應腔室的頂部。具體地，每個限位段310能夠形成上述限位空間的結構可以有多種，例如，在本實施例中，如圖2所示，限位段310包括杆體，且該杆體的外周壁上形成有斜面311，該斜面311例如是自杆體的上端面傾斜切割杆體形成的。杆體例如為圓柱體或者其他任意形狀。
如圖2所示，至少三個限位段310的斜面311在限位段310的橫截面面積最大的位置處，對應所形成的限位空間的最大開口處，該最大開口的尺寸即為圖2中的圓周R的直徑。
另外，為了便於加工，上述定位件300的形狀例如與上述杆體的形狀相同，換句話說，杆體和定位件300可以分別為一個杆狀件的上段部分和下段部分，且二者的尺寸相同。當然，在實際應用中，定位件300的形狀與上述杆體的形狀也可以不同。本發明實施例中對上述杆體和定位件300的結構不做限制。
定位件300的材質可以有多種，例如塑膠、金屬等，本發明實施例中對此不做限制。可選地，定位件300可以為樹脂件，因為樹脂材料的定位件300在晶圓400加工過程中不會或較難出現打火的現象，影響晶圓400的加工以及承載裝置的可靠性，從而提高半導體設備在加工晶圓400過程中的穩定性與可靠性。
需要說明的是，每個限位段310能夠形成上述限位空間的結構並不局限於上述結構，例如，上述限位段310還可以為錐形段，例如該錐形段為圓錐台，這同樣可以形成上述限位空間。在實際應用中，上述錐形段在平行於承載面210的橫截面上的形狀可以為圓形、多邊形或者其他任意形狀。
可選地，若上述限位段310包括形成有斜面311的杆體，則限位段310在橫截面積最大的位置與在橫截面積最小的位置之間在垂直於承載面210的豎直方向上的間距可以為6mm至20mm。若限位段310為錐形段，則該錐形段自錐頂到錐底在垂直於承載面210的豎直方向上的間距為6mm至20mm。
可選地，若上述限位段310包括形成有斜面311的杆體，則斜面311與垂直於承載面210的豎直方向之間的夾角可以為5°至15°；若限位段310為錐形段，則該錐形段的外周壁的傾斜角度可以為5°至15°。
以上述限位段310包括形成有斜面311的杆體為例，如圖1所示，限位段310在橫截面積最小的位置為P1，可選的，該位置P1低於上述承載面210，即，二者之間具有間距H，這樣可以保證上述斜面311能夠覆蓋承載面210以上的空間。
在一種可選的實施例中，至少三個定位件300能夠升降，以使至少三個限位段310能夠位於凸出於承載面210的第一位置，例如，如圖1中示出的限位段310的上端面處於位置A時，限位段310所在位置即為該第一位置；或者位於承載面210以下的第二位置。
一般情況下，在晶圓400的自動化生產過程中，晶圓400通常通過機械手進行抓取，而機械手的手指為了實現抓取動作，手指上安裝了較多的零部件，例如，卡盤、到位傳感器、接近傳感器以及手指貼片等。因此，機械手的手指可能會與凸出於承載面210的限位段310干涉，導致手爪或限位段310被撞壞，從而造成生產事故。此種情況下，在機械手伸入半導體設備的製程腔室中進行取放片操作之前，需要下降定位件300，以使限位段310位於承載面210以下，以避免機械手的手指在抓取或放置晶圓400時與限位段310出現干涉的情況，從而防止機械手的手指或限位段310被撞壞，進而避免生產事故的發生，最終提高晶圓400自動化生產的可靠性。
在一種可選的實施例中，承載裝置還可以包括驅動機構500，至少三個定位件300均可以與驅動機構500相連，驅動機構500用於驅動至少三個定位件300同步升降，從而實現限位段310的自動升降運動，進而提高承載裝置的自動化程度。
需要說明的是，在實際應用中，針對不同的應用，也可以選擇使限位段310固定于凸出於承載面210的位置處。
晶圓400一般通過半導體設備（例如刻蝕機等）進行加工，在半導體設備具體的工作過程中，在將晶圓400傳送至半導體設備的反應腔室後，晶圓400需要從高位（即，圖1中示出的取放片位置C1）下降至承載面210，即，下降至圖3中所示的製程位置C2處，在此下降的過程中，借助上述至少三個限位段310形成的限位空間，能夠對晶圓400起到限位作用，以使晶圓400能夠下降至承載面210上的預設位置，即使在下降過程中晶圓400出現位置偏移，限位空間也能夠對晶圓400的位置進行自校正。當晶圓400完成加工後，晶圓400需要從承載面210上升至高位，即，上升至圖1中所示的取放片位置C1處，在此上升過程中，可能因晶圓除電不完全而導致晶圓400的位置發生偏移，但通過借助上述至少三個限位段310形成的限位空間，能夠對晶圓400進行限位，實現對晶圓400位置的自校正，從而能夠將晶圓400的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，避免因晶圓400的位置偏移過大而導致晶圓400較難或無法順利地從半導體設備的反應腔室中取出的問題。
為了使上述晶圓400能夠相對於承載面210升降，以配合機械手實現取放片操作，如圖1所示，上述靜電承載盤200包括至少三個頂針220（圖1中僅示出了兩個頂針220）和靜電卡盤230，其中，至少三個頂針220可升降地設置於靜電卡盤230中，且沿該靜電卡盤230的周向間隔設置，至少三個頂針220能夠將晶圓400頂起至高位（即，圖1中示出的取放片位置C1）；或者，將晶圓400自該高位下降至承載面210以下，以使晶圓400移動至承載面210上（即，圖3中示出的製程位置C2）。
可選的，如圖1所示，當晶圓400位於上述取放片位置C1處時，在與承載面210相垂直的豎直截面上，限位段310的內側壁（例如斜面311）的正投影在與晶圓400的下邊緣同一高度的位置（即，斜面311上的位置P2）與晶圓400的下邊緣之間具有徑向間距，也就是說，晶圓400的邊緣與上述位置P2之間存在徑向間距D1，該徑向間距D1滿足將晶圓400的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，例如，該差值小於預設警戒值。
上述預設警戒值可以為晶圓400的取出警戒值，也就是說，晶圓400的取出警戒值在本實施例中為機械手的報警值，具體地，機械手具有一定的自校正功能，一般當晶圓400的偏移量小於機械手的校正範圍時，機械手可以通過自身的校正功能實現對晶圓400的抓取，當晶圓400的偏移量大於機械手自身的校正範圍時發生報警，生產暫停，為了保證量產穩定性，一般設置機械手的報警值小於機械手的最大校正值。
當然，在半導體設備通過其他方式取出晶圓時，晶圓400的取出警戒值是此種方式所允許晶圓400的最大偏移量。
另外，如圖3所示，當晶圓400位於承載面210上，即，圖3中所示的製程位置C2處時，晶圓400的邊緣與限位段310的斜面311之間具有徑向間距D2。這樣，可以使晶圓400與限位段310不相接觸，以避免因二者接觸產生損壞。
上述靜電卡盤230和頂針220的結構以及功能均為已知技術，為了文本簡潔，在此不再贅述。
第二實施例
請參閱圖4，本發明第二實施例公開一種承載裝置，其是在上述第一實施例的基礎上所做的改進。具體地，在上述第一實施例的基礎上，承載裝置還包括環狀基部100，用於與上述靜電承載盤200共同用作半導體設備放置晶圓400的部件。該環狀基部100環繞承載面210設置，且環狀基部100開設有至少三個安裝孔110，至少三個定位件300一一對應地安裝于安裝孔110內，且能夠相對於環狀基部100升降。通過在環狀基部100開設有至少三個安裝孔110，限位段310可回縮至安裝孔110之內或至少部分伸出至安裝孔110之外。
在一種可選的實施例中，安裝孔110可以為圓孔，定位件300可以為圓杆，且該圓孔的直徑大於圓杆的直徑，兩者的差值可以為0.5mm至2mm。在該數值範圍內，可以避免安裝孔110開孔過大，導致晶圓400加工過程中等離子體在安裝孔110中積累。同時，也能夠避免安裝孔110開孔較小，導致定位件300較難作升降運動。
在一種可選的實施例中，上述環狀基部100包括基環120和聚集環130，其中，如圖5所示，聚集環130設置於基環120上，且聚集環130包括凸出於上述承載面210的環形凸部131；並且，在限位段310位於圖5中所示的第一位置（與圖1中限位段310所在的位置相同）時，在與上述承載面210相垂直的豎直截面上，上述環形凸部131的內周壁131a的正投影位於限位段310的內側壁（即，斜面311）的正投影的外側，具體來說，環形凸部131的內周壁131a與晶圓400的邊緣（即，形狀和尺寸與之相同的承載面210的邊緣）之間具有徑向間距D3，而限位段310的內側壁（即，斜面311）與晶圓400的邊緣（即，上述承載面210的邊緣）之間具有徑向間距D2，且該徑向間距D3大於徑向間距D2。這樣，在對晶圓400的位置進行校正的同時，晶圓400不會與聚集環130的內周面131接觸，避免聚集環130發生損傷的情況，從而提高晶圓400的良品率。
上述基環120和聚集環130的其他結構以及功能均為已知技術，為了文本簡潔，在此不再贅述。
另外，加工晶圓400的半導體設備一般包括反應腔室，環狀基部100、靜電承載盤200和至少三個定位件300均設置在反應腔室之內。
進一步地，驅動機構500的數量可以與定位件300的數量相同，且每個定位件300均連接有一個驅動機構500，但是此種方式需要多個驅動機構500，導致承載裝置的成本較高，且不利於控制至少三個定位件300同步伸縮。基於此，在一種可選的實施例中，如圖6所示，驅動機構500包括升降驅動源510、傳動件520和至少三個真空波紋管530（圖6中僅示出了兩個定位件300），其中，各個真空波紋管530的一端一一對應地與各個定位件300相連，且各個真空波紋管530與靜電承載盤200（例如設置在靜電卡盤230底部的設備盤240）的底部密封連接，用以對各個安裝孔110進行密封，各個真空波紋管530的另一端與傳動件520的第一端相連，傳動件520的第二端與升降驅動源510相連。此種連接方式的結構較為簡單，且驅動可靠，方便安裝人員進行安裝。同時，相較於上述多個驅動機構的連接方式，此種連接方式中僅需一個驅動機構500便可以完成對多個定位件300的驅動，從而能夠降低承載裝置的成本，且便於控制至少三個定位件300同步升降。
具體地，升降驅動源510的種類可以有多種，例如直線電機、液壓伸縮杆和氣壓伸縮杆等，直線電機、液壓伸縮杆和氣壓伸縮杆均能夠提供直線動力，以驅動定位件300作升降運動，本發明實施例中對升降驅動源510的種類不做限制。
在一種具體的連接方式中，如圖7所示，真空波紋管530的一端可以與定位件300螺紋相連，而且，如圖6和圖7所示，傳動件520具有第一段521和第二段522，第二段522的一端與第一段521的一端相連，第一段521的另一端與升降驅動源510相連，第二段522的另一端與真空波紋管530的另一端可以通過螺釘相連。這種螺紋連接的方式安裝簡單，方便安裝人員進行安裝作業，且安裝後的穩定性較好，避免脫落。同時，此方案使得升降驅動源510、傳動件520和真空波紋管530各部件之間可拆卸相連，方便後期進行拆卸維護，方便更換損壞的部件，進而提高承載裝置的可維護性。當然，也可以通過卡接以及磁吸相連等方式進行各部件之間的連接。
如上文所述，真空波紋管530與靜電承載盤200（例如設置在靜電卡盤230底部的設備盤240）的底部密封連接，用以對各個安裝孔110進行密封，可選地，如圖7所示，真空波紋管530與靜電承載盤200相對的端部設置有密封槽531，該密封槽531中設置有密封圈。密封圈在安裝後被壓縮，使得其形狀發生變形，實現封堵縫隙的效果，從而能夠較好地密封安裝孔110，避免因開設安裝孔110而影響半導體設備的真空系統，以使半導體設備能夠正常地、可靠地運行。
在一種可選的實施例中，如圖8所示，真空波紋管530包括升降軸532和套設在該升降軸532周圍的波紋管533，其中，升降軸532的一端與定位件300螺紋相連，另一端與傳動件520相連；波紋管533的一端與靜電承載盤200（例如設置在靜電卡盤230底部的設備盤240）的底部密封連接，另一端與升降軸532通過法蘭密封連接。波紋管533是可伸縮的，從而可以適應升降軸532的升降運動。
需要說明的是，真空波紋管530的其他結構與原理均為已知技術，為了文本簡潔，在此不再贅述。
綜上所述，本發明上述各個實施例公開的承載裝置中，靜電承載盤包括用於支撐晶圓的承載面，至少三個定位件沿該承載面的周向間隔設置於承載面的周圍，且每個定位件均設置有限位段，至少三個定位件的限位段能夠在承載面以上形成限位空間，該限位空間的開口尺寸沿遠離承載面的方向遞增。該限位空間能夠在取放片過程中對晶圓進行限位，以在晶圓因除電不完全而發生位置偏移時，自校正晶圓的位置，從而能夠將晶圓的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，避免因晶圓的位置偏移過大而導致晶圓較難或無法順利地從半導體設備的反應腔室中取出的問題。
基於本發明上述各個實施例中公開的承載裝置，本發明還公開一種半導體設備，所公開的半導體設備包括反應腔室，反應腔室中設置有如上文任意實施例所述的承載裝置。
本發明實施例公開的半導體設備，其通過採用本發明實施例公開的上述承載裝置，可以將晶圓的位置偏移量始終控制在較小的範圍內，避免因晶圓的位置偏移過大而導致晶圓較難或無法順利地從半導體設備的反應腔室中取出的問題。
第四實施例
請參閱圖9，本發明第四實施例中還公開一種殘餘電荷的檢測方法，適用于本發明公開的上述半導體設備。該檢測方法可以在晶圓400完成現有的除電操作之後進行，或者，也可以在完成晶圓400完成製程之後進行，即，替代現有的觸電操作。
具體的，以圖1示出的承載裝置為例，該方法包括以下步驟：
S110、向半導體設備中的反應腔室通入製程氣體，並開啟上電極電源，以進行等離子體啟輝；
S120、在完成啟輝後，向靜電承載盤200（即，靜電卡盤230）施加反向電壓，以去除晶圓400上的殘餘電荷；
具體地，上述兩個步驟與現有的晶圓除電方法相比，區別在於：啟輝持續的時間、反向電壓的大小以及反向電壓持續的時間不同。進一步地，上述步驟S110中，啟輝持續的時間可以為1秒至5秒。需要說明的是，半導體設備一般將靜電承載盤200（即，靜電卡盤230）用作下電極，與偏壓電源電連接。當偏壓電源開啟後，在晶圓400的表面上會產生偏壓，該偏壓能夠吸引製程腔室中的等離子體朝向晶圓400的表面運動，並在到達晶圓400的表面時與晶圓400發生物理化學反應，從而完成對晶圓400的加工。
上述兩個步驟未提及的部分與現有的晶圓除電方法相同，其除電原理均為已知技術，為了文本簡潔，在此不再贅述。
S130、開啟背吹氣體控制裝置，向承載面210與晶圓400之間通入背吹氣體（例如氦氣）；
S140、檢測背吹氣體在承載面210與晶圓400之間的背吹壓力為預設壓力值時的當前流量值；
S150、將上述當前流量值與預設流量範圍進行比較，並根據比較結果判斷是否晶圓400上仍然存在殘餘電荷。
本發明實施例公開的殘餘電荷的檢測方法，其適用于本發明實施例公開的上述半導體設備，首先採用等離子體啟輝和向靜電承載盤加載反向電壓的方式去除晶圓上的殘餘電荷，然後利用背吹氣體控制裝置向承載面與晶圓之間通入背吹氣體，進一步去除晶圓上的殘餘電荷，接下來通過檢測背吹氣體在承載面與晶圓之間的背吹壓力為預設壓力值時的當前流量值，並將其與預設流量範圍進行比較，並根據比較結果判斷是否晶圓上仍然存在殘餘電荷，由此來確認晶圓殘餘電荷的去除效果，並據此判斷是否需要再次進行晶圓殘餘電荷的去除。
可選的，上述預設流量範圍的設定例如可以採用以下方式：在晶圓400不存在殘餘電荷的情況下，也就是說，將晶圓400直接放置在承載面210上，且在半導體設備不進行任何加工過程的情況下，向承載面210與晶圓400之間通入背吹氣體，並檢測背吹氣體在承載面210與晶圓400之間的背吹壓力為預設壓力值時的流量值，將該流量值作為標準流量值。此方案中，將上述標準流量值的百分之N1作為上述預設流量範圍的上限值，將上述標準流量值的百分之N2作為上述預設流量範圍的下限值，例如，百分之N1可以為90%，百分之N2可以為60%。當然，在實際應用中，還可以採用其他任意方式選擇合適的預設流量範圍。
在此基礎上，上述步驟S150，具體包括：
若上述當前流量值大於或等於上述預設流量範圍的上限值，則確認晶圓上不存在殘餘電荷。具體來說，由於上述當前流量值相對較大，可以說明晶圓400上的殘餘電荷較少或沒有，對晶圓400的影響較小，此時可視為晶圓上不存在殘餘電荷，後續可直接進行取片操作。
若當前流量值小於預設流量範圍的上限值，則確認晶圓400上存在殘餘電荷。具體來說，由於上述當前流量值相對較小，說明晶圓400上的殘餘電荷較多，可能對晶圓400產生影響，無法直接進行取片操作，需要再此進行殘餘電荷的去除。可選的，可以根據當前流量值與預設流量範圍的下限值的大小比較選擇合適的殘餘電荷去除方式。具體的，若當前流量值小於預設流量範圍的上限值，且大於或等於預設流量範圍的下限值，則返回上述步驟S130，且將背吹壓力調整為預設壓力值的1.5至2.5倍。通過將背吹壓力增大至預設壓力值的1.5-2.5倍，可以使壓力較高的背吹氣體通過流動帶走殘餘電荷，相較于現有的除電操作，此種除電方式簡單，易於操作。但此種除電方式一般適用於晶圓400上存在少量電荷的情況。
在上述背吹過程經過預設時長之後，將背吹壓力恢復至預設壓力值，並進行步驟S140。返回步驟S140是為了保證晶圓400在同一個檢測標準下進行檢測，以使通過此方法檢測和除電後的晶圓400均能夠滿足除電要求。
若當前流量值小於預設流量範圍的下限值，則返回上述步驟S110。
由於當前流量值小於預設流量範圍的下限值，說明此時晶圓400除電效果較差，晶圓400上還存在較多的殘餘電荷，可能導致晶圓400的位置發生較大偏移，需要返回步驟S110重新進行除電操作。
在承載裝置具體的操作過程中，為了使承載裝置的控制較為方便，加工過程流有條不紊，方便操作人員編寫控制程序，在本發明實施例中還可以公開一種承載裝置的操作方法，以圖4所示的承載裝置為例，該方法包括：
S200、將晶圓400放置於頂針220；
此過程通常通過機械手來完成，實現承載裝置的上料。
S210、限位段310上升至第一位置（限位段310的上端面處於位置A），此時限位段310至少部分伸出至安裝孔110之外；
S220、頂針220回縮，以使晶圓400下降；
此過程中，由於徑向間距D3大於徑向間距D2，這使得在對晶圓400的位置進行校正的同時，晶圓400不會與聚集環130的內周面131接觸，避免聚集環130發生損傷的情況，從而提高晶圓400的良品率。
S230、限位段310回縮至位於承載面210以下的第二位置，此時限位段310位於安裝孔110之內；
避免定位件300伸出影響承載裝置進行後續操作。
S240、加工晶圓400；
此操作完成晶圓400的蝕刻加工。
S250、限位段310上升至上述第一位置，以使其至少部分伸出至安裝孔110之外；
S260、晶圓400除電以及晶圓400上殘餘電荷的檢測；
由於在晶圓400除電以及晶圓400上殘餘電荷的檢測過程中，晶圓400可能會偏移，所以需要限位段310至少部分伸出至安裝孔110之外進行限位，避免晶圓400出現偏移較大的情況。
S270、頂針220伸出，以使晶圓400升起；
在晶圓400完成除電及檢測殘餘電荷合格之後，頂針220伸出，將晶圓400升起，方便機械手進行抓取。
S280、限位段310位於承載面210以下的第二位置，此時限位段310回縮至安裝孔110之內；
此過程是能夠避免定位件300與機械手干涉，出現不必要的生產事故，進而提高晶圓400生產時的安全性。
S290、將晶圓400傳出。
從而完成一個晶圓400的整個加工流程，且此過程各步驟清晰明確。方便操作人員控制承載裝置生產作業。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
100:環狀基部 110:安裝孔 120:基環 130:聚集環 131:內周面 131a:環形凸部的內周面 200:靜電承載盤 210:承載面 220:頂針 230:靜電卡盤 300:定位件 310:錐形段 311:斜面 400:晶圓 500:驅動機構 510:升降驅動源 520:傳動件 521:第一段 522:第二段 530:真空波紋管 531:密封槽 532:升降軸 533:波紋管
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1為本發明第一實施例公開的承載裝置在晶圓處於取放片位置時的結構示意圖； 圖2為本發明第一實施例採用的限位段與晶圓的位置關係圖； 圖3為本發明第一實施例公開的承載裝置在晶圓處於承載面上時的結構圖； 圖4為本發明第二實施例公開的承載裝置的結構示意圖； 圖5為圖4中I區域的放大圖； 圖6為本發明第三實施例公開的承載裝置的結構示意圖； 圖7為本發明第三實施例採用的真空波紋管的剖面圖； 圖8為本發明第三實施例採用的真空波紋管的內部結構圖； 圖9為本發明第四實施例公開的殘餘電荷的檢測方法的流程框圖。
200:靜電承載盤
210:承載面
220:頂針
230:靜電卡盤
300:定位件
310:錐形段
311:斜面
400:晶圓
500:驅動機構

Claims (17)

  1. 一種承載裝置，用於一半導體設備中承載一晶圓，其中該承載裝置包括一靜電承載盤和至少三個定位件，其中，該靜電承載盤包括用於承載該晶圓的一承載面；至少三個該定位件沿該承載面的周向間隔設置於該承載面的周圍，每個該定位件均設置有一限位段，至少三個該限位段能夠在該承載面以上形成依限位空間，該限位空間的開口尺寸沿遠離該承載面的方向遞增。
  2. 根據請求項1所述的承載裝置，其中該限位段包括一杆體，且該杆體的外周壁上形成有一斜面；或者，該限位段為錐形段。
  3. 根據請求項1或2所述的承載裝置，其中至少三個該定位件能夠升降，以使至少三個該限位段能夠位於凸出於該承載面的一第一位置，或者位於該承載面以下的一第二位置。
  4. 根據請求項3所述的承載裝置，其中該承載裝置還包括一環狀基部，該環狀基部環繞該承載面設置，且該環狀基部開設有至少三個安裝孔，至少三個該定位件一一對應地安裝於該安裝孔內，且能夠相對於該環狀基部升降。
  5. 根據請求項4所述的承載裝置，其中該環狀基部包括一基環和一聚集環，其中，該聚集環設置於該基環上，且該聚集環包括凸出於該承載面的環形凸部；並且，在該限位段位於該第一位置時，該環形凸部的一內周壁與該承載面的邊緣之間的徑向間距大於該限位段的一內側壁的與該承載面的邊緣之間的徑向間距。
  6. 根據請求項3所述的承載裝置，該靜電承載盤包括至少三個頂針和靜電卡盤，其中，該至少三個頂針可升降地設置於該靜電卡盤中，且沿該靜電卡盤的周向間隔設置，該至少三個頂針能夠將該晶圓頂起至一取放片位置；並且，在該晶圓處於該取放片位置時，在與該承載面相垂直的豎直截面上，該限位段的內側壁的正投影在與該晶圓的下邊緣同一高度的位置與該晶圓的下邊緣之間具有徑向間距，且該徑向間距小於預設警戒值。
  7. 根據請求項4所述的承載裝置，其中該承載裝置還包括一驅動機構，至少三個該定位件均與該驅動機構相連，該驅動機構用於驅動至少三個該限位段同步升降。
  8. 根據請求項7所述的承載裝置，其中該驅動機構包括一升降驅動源、一傳動件和至少三個真空波紋管，其中，各個該真空波紋管的一端一一對應地與各個該定位件相連，且各個該真空波紋管與該靜電承載盤的底部密封連接，用以對各個該安裝孔進行密封，各個該真空波紋管的另一端與該傳動件的第一端相連，該傳動件的第二端與該升降驅動源相連。
  9. 根據請求項8所述的承載裝置，其中該升降驅動源包括一直線電機或一液壓伸縮杆。
  10. 根據請求項4所述的承載裝置，其中該安裝孔為圓孔，該定位件為圓杆，且該圓孔的直徑大於該圓杆的直徑，且兩者的差值為0.5mm至2mm。
  11. 根據請求項1所述的承載裝置，其中該定位件為樹脂件。
  12. 根據請求項1所述的承載裝置，其中至少三個該定位件沿該承載面的周向均勻分佈。
  13. 一種半導體設備，包括反應腔室，其中該反應腔室中設置有如請求項1至12中任一項所述的承載裝置。
  14. 一種殘餘電荷的檢測方法，用於請求項13所述的半導體設備，其中該方法包括以下步驟： S110、向該半導體設備中的一反應腔室通入一製程氣體，並開啟一上電極電源，以進行等離子體啟輝； S120、在完成啟輝後，向該靜電承載盤施加一反向電壓，以去除該晶圓上的殘餘電荷； S130、開啟一背吹氣體控制裝置，向該承載面與該晶圓之間通入一背吹氣體； S140、檢測該背吹氣體在該承載面與該晶圓之間的一背吹壓力為一預設壓力值時的一當前流量值； S150、將該當前流量值與一預設流量範圍進行比較，並根據比較結果判斷是否該晶圓上仍然存在殘餘電荷。
  15. 根據請求項14所述的方法，其中該步驟S150包括： 若該當前流量值大於或等於該預設流量範圍的一上限值，則確認該晶圓上不存在殘餘電荷； 若該當前流量值小於該預設流量範圍的該上限值，則確認該晶圓上存在殘餘電荷。
  16. 根據請求項15所述的方法，其中若該當前流量值小於該預設流量範圍的該上限值，且大於或等於該預設流量範圍的一下限值，則返回該步驟S130，且將該背吹壓力調整為該預設壓力值的1.5至2.5倍；在經過一預設時長之後，將該背吹壓力恢復至該預設壓力值，並進行該步驟S140。
  17. 根據請求項15所述的方法，其中若該當前流量值小於該預設流量範圍的一下限值，則返回該步驟S110。
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