TW556405B - Acoustic detection of dechucking and apparatus therefor - Google Patents

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Description

發明範喼 本發明相關一種偵測基;6 Ν丞板凡成脫離的方法及其裝置，例 如在真空室電漿製程等製程期卩卩 +女 衣狂/月間。此方法可用以偵測半導 體晶圓的脫離。用以偵測穿点、盼 , 疋成脫離的裝置可併入用以舉高 基板的舉高接腳裝置中，此類其 此韻基板如+導體晶圓或平面板 顯示器基板等。 發明背景 半導體製程中存在多種設備，如電漿蝕刻、離子植入、 濺鍍、快速熱製程（RTP)、微影技術、化學氣體沈積（c VD) 及平面板顯示器製造方法，其中實行蝕刻、阻抗剝落、鈍 化作用、沈積等等。此系統中，須由舉高接腳機構運送及/ 或支撐基板’此類舉高接腳機構在基板的傳送、加熱、化 學、光學及其他處理期間，可用以暫時支撐基板。 在多種此類半導體製造方法中使用電漿產生，電衆產生 設備包括如在共同持有美國專利第4,340,462號所揭露的那 種並列板反應爐；如在共同持有美國專利第5,200,232號所 揭露的那種電子離子加速諧振器（ECR)系統；及如在共同持 有美國專利第4,948,458號所揭露的那種感應耦合電漿系統 。在此電漿處理系統中，通常在部分電漿處理室内在基板 容器上支撐將處理的基板，此外亦常藉由機械式及/或靜電 鉗夾機構在基板容器上固定基板。在美國專利第4,615,755 號揭露機械鉗夾系統的例子，並在美國專利第4,554,611號 揭露靜電夾頭（ESC)裝置的例子。 為了傳送如晶圓類的基板進入基板處理室，通常利用機 556405 A7 B7 五、發明説明 械手臂及舉高接腳裝置，此類裝置如在美國專利第 4,43 1，473、4,790,258、4,842,683 及 5,215,619所揭露的型式 。為了將晶圓降至基板容器，通常使用舉高接腳裝置，如 在美國專利第4,431，473號所揭露的型式，其中將四個舉高 接腳以晶圓形式的基板為中心作成圓形配置。 美國專利第5,948,986號揭露一種在一 ESC以靜電钳住基板 之前，利用聲波偵測基板存在的技術；美國專利第 6,182,5 10 B1揭露一種在晶圓處理期間，利用聲波測量晶圓 溫度的裝置，例如使用舉高接腳作為接腳轉換器，將聲波 傳送至晶圓。美國專利第5,872,694號揭露一種裝置，用以 在晶圓内判定扭曲並提供一具ESC的最優夾壓。一旦完成晶 圓製程，已有多種技術提出用以脫離晶圓及/或判定何時已 充分釋放鉗夾力的建議，而容許安全移動晶圓，請參見美 國專利第 5，117，121 ' 5,491，603、5,790,365、5,8 18,682、 5,900,062、5,956,837及 6,057,244號。 雖然已提出用以監控/預測何時已完成脫離的技術，但此 類技術不足以判定何時已充分減少在基板上的鉗夹力，並 藉由舉高接腳或其他傳送機構，容許基板從固定表面移動 。如此看來，此藝中需要一種更準確的技術，以判定何時 已充分解開基板，並容許基板由鉗位表面傳送。 發明總結 本發明提供一種可用以偵測脫離靜電夾頭的方法及裝置 ’裝置包括一基板支撐，基板支撐包括靜電夾頭，適於以 靜電將半導體基板甜夾在其支樓表面上；一聲音信號產生
裝 訂
556405 A7 B7 五、發明説明（4) ^ ^ 場在基板的下表面產生電荷，基板與高壓電極的電荷互相 作用，結果在基板與ESC間有一淨吸力。當電漿蝕刻、沈積 等製程完成時，須將基板由真空室送出，俾能以相同方式 處理下一個基板。進行此項步驟，必須在以舉高接腳裝置 等裝置舉南基板前，先將基板與先將基板與ESC間的鉗夾力 減少至一門樓值。 本發明透過脫離技術提供改良方法及裝置，此脫離技術 依賴經驗判斷，以估算何時已發生充分的脫離。惟基板型 式間的差異及/或經過時間後E S C效能的改變，在判斷何時 已發生充分的脫離上會導致不正確的情形。本發明已提供 克服此問題的方法，藉由使用基板的饋回，能更正確判斷 何時將基板安全地從ESC移開。根據本發明一較佳方法是利 用聲波信號，以監控基板的狀況並判斷何時可安全移動基 根據第一較佳實例，將一聲音信號傳送至基板，並使用 聲音偵測器之類的偵測器監控由基板反射的聲音信號。因 為將基板夾在固定體時，比較基板與固定體間的鉗夾力降 至某一門檻以下，所反射的聲音信號表現不同，所以可偵 測何時已將鉗夾力減至足以安全地移動基板的程度。 傳送聲音信號至基板的技術係使用一舉高接腳裝置的至 少一舉高接腳，將聲音信號耦合至基板。可選擇與基板機 械諧振頻率匹配的聲波頻率，因為只要基板未完全脫離ESc ’基板與ESC將形成一耦合系統。由於耦合系統更形混亂， 其諧振頻率將比基板本身的頻率為低。由於此耦合效應， 本紙張尺度適用中g g家標準(CNS) A4規格(⑽^97公董) 556405 A7 ____B7 _ 五、發明説明) ' ' ----- 基板不會吸收舉高接腳或接腳所傳送的聲波，反而會反射 出去。另一方面，當基板完全未與ESC耦合，所傳送的聲波 將與基板的機械特徵頻率成諧振，而由基板所吸收。 可使用舉高接腳底部的聲音偵測裝置監控聲波的振幅， 發生吸收時，振幅將由於諧振放大率而明顯變高，因此， 感應到振幅增加時，可從控制器送出舉高信號至接腳舉高 機構，而使舉高接腳將基板昇高而離開ESC ,然後可使用機 械手臂將基板從真空室移開。 圖1根據本發明說明一併入聲音監裝置的裝置，此裝置包 括聲θ發射器/接收器，接在在一舉高接腳底座14的一 軸12。舉南接腳底座14包括延伸入固定體18開口的舉高接 腳16,固定體在其上部包括一 ESC,用以將基板2〇以靜電鉗 夾在固定體18的上表面。一氣動圓筒22有效地藉由垂直移 動的軸12將基板20昇高及降下，打開閥26時，即經線路24 將壓縮氣體供應至圓筒22，例如，可使用控制器3〇監控來 自發射器/接收器的饋回信號，並在發射器/接收器指示諧振 放大率已增至門檻值以上時，即操作閥26以昇高舉高接腳 16 ’該門檻值係對應至何時已充分脫離基板，並容許藉由 接腳舉高機構安全地將基板移開。 上述典型實例意圖說明本發明所有概念，但非用以侷限 本發明。因此熟諳此藝者可由此說明衍生的細節實作中做 出許多變化，而將所有此類變化與改良視為在本發明後附 申請範圍所界定的範疇與精神之内。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 556405 m 92. ?. 21 第091106000號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年7月） 六、申請專利範圍 一種用以偵測脫離靜電夾頭之裝置，包括： 基板支撐，包括一靜電夾頭，適於將半導體基板以 靜電夾在其支撐表面上； 一聲音信號產生器，適於將聲音信號傳送至半導體基 板； 一偵測裝置，適於偵測半導體基板之第一及第二狀況 、，當以靜電夾住半導體基板即㈣到第—狀況，當所有 半導體基板未以靜電夾住時，偵測裝置㈣測到第二狀 況。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中基板支撐包括舉高 接腳’與基板支撐接觸；及聲音信號產生器，透過至少 -舉高接料送聲音㈣，舉高接腳安裝料導體基板 上。 如申請專利範圍第丨項之裝置，並 坐造Μ甘U T聲音#號產生器以 半導體基板機械式諧振頻率輪屮 貝丰輸出聲波，當偵測裝置偵測 到由基板吸附之聲波增加時，即偵測到第二狀況。 如申請專利範圍第丨項之步罟， ^ ^ 展置尚包括一接腳舉高機構 及一控制器，控制器由侈測# 鈐屮Μ ^ ^ 偵測裝置接收到指示第二狀況之 輸出k 5虎’並在偵測到第-你 以昇高基板。 W一狀况時，啟動舉高接聊機構 如申請專利範圍第4項之穿f，甘士血一 動操作，控制器藉由打開中舉南接腳機構為氣 筒，氣動圓筒即昇高—轴二^、應壓縮氣體至氣動圓 t ^ # μ r ρπ ^ 1 軸連接在舉高接腳基座。 戈口甲明專利靶圍第i項之步 乂 ，、中基板支撐位於一電 本紙張尺度適财a s緖準(CNS) 556405
    漿I虫刻室中。 7 j, ’如申請專利範圍第1項之裝置，其中基板支撐位於— CVD室中。 8·如申請專利範圍第1項之裝置，其中基板支撐包括數個 9開口’透過開口在基板與支撐表面間供應一熱傳送氣體。 T申請專利範圍第1項之裝置，其中半導體基板為一矽 曰曰圓，當晶圓吸收到聲音信號產生器所產生之聲波時， 即偵測到第二狀況。 種偵測脫離靜電夾頭之方法，包括： 在一基板支撐上支撐一半導體基板，包括一靜電夾頭 ，適於在其支撐表面以靜電夾住半導體基板； 以聲音信號產生器產生聲音信號，適於將聲音信號傳 送至半導體基板； 半導體基板之第一及第二狀況，當以靜電夾住半導體 基板時，即谓測到第一狀況，當半導體基板未以一門檻 夾住力以靜電夾住時，則偵測到第二狀況。 ⑴如中請專利範圍第H)項之方法，其中基板支樓包括舉高 接腳，其與基板支撐接觸；及聲音信號產生器透過至少 一舉高接腳傳送聲音信號，舉高接腳安裝於半導體基板 上。 12.如中請專利範圍第1G項之方法，其中聲音㈣產生器以 +導體基板機械式諧振頻率輸出聲波，當㈣裝置偵測 到由基板吸附之聲波增加時，即偵測到第二狀況。 13 ·如申清專利範圍第1 〇項之方決 貝l万忐尚包括一接腳舉高機構 ____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董~—
    及-控制n ’控制器由相裝置接收到指示第二狀況之 輸出信號，並在偵測到第二狀況時，啟動舉高接腳機構 以昇而基板。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中舉高接腳機構為氣 動操作，控制器藉由打開一閥而供應壓縮氣體至氣動圓 15. 筒，氣動圓筒即昇高一軸，該軸連接在舉高接腳基座。 ，申清專利範圍第1G項之方法，其中基板支撐位於一電 水蝕刻至中，在半導體基板上蝕刻一層後，即偵測 —狀況。 16·如申，專利範圍第10項之方法，其中基板支撐位於一 CVD至中’在半導體基板上沈積一層後，即偵測到二 狀況。 一 17.如f請專利範圍第_之方法，其中基板支撐包括數個 開口透過開口在基板與支撐表面間供應一熱傳送氣體。 18·如申請專㈣圍第1G項之方法，其中半導體基板為一石夕 晶圓，當晶圓吸收到聲音信號產生器所產生之 ， 即偵測到第二狀況。 ------- . -3 - 本紙張尺度相巾a _家標準(CNS) A4規格(21QX297公董)
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