TWI682488B - 靜電夾盤表層電荷的中和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種靜電夾盤表層電荷的中和方法，包括：在待加工處理元件加工處理過程中，所述待加工處理元件利用施加在靜電夾盤的一電極上的第一電壓固定在所述靜電夾盤上，在所述靜電夾盤固定所述待加工處理元件的過程中，在所述靜電夾盤的表層積累有第一電荷；當所述待加工處理元件在電漿反應腔體內處理完成並將所述待加工處理元件自所述電漿反應腔體內移除之後，向所述靜電夾盤的所述同一電極上施加第二電壓，以加快所述電漿反應腔體內的電漿中的電荷與積累在所述靜電夾盤表層上的第一電荷的中和速率，其中，所述第二電壓與所述第一電壓反向，該中和方法加快了靜電夾盤表層中電荷的中和速率，提高了生產效率。
Description
本發明涉及半導體加工技術領域，尤其涉及一種靜電夾盤表層電荷的中和方法。
在積體電路製造工藝過程中，特別是電漿刻蝕、物理氣相沉積、化學氣相沉積等工藝工程中，需要固定、支撐以及傳送被加工處理的元件。為了防止被加工處理的元件在加工過程中出現移動或錯位現象，通常採用靜電夾盤(Electro Static Chuck，ESC)來固定、支撐被加工處理的元件。
靜電夾盤利用靜電引力來固定晶圓等被加工處理元件。由於靜電夾盤採用靜電引力的方式而非傳統的機械方式來固定被加工處理元件，因此，可以減少傳統機械方式中因壓力、碰撞等機械原因而對被加工元件所造成的不可修復的損傷，而且能夠減少因機械碰撞而產生的顆粒污染。
用於固定晶圓等被加工處理元件的靜電引力通過施加在靜電夾盤上的夾持電壓生成。通常情況下，靜電夾盤表層為絕緣層，當加工工藝時間較長或者夾持電壓較高時，會在靜電夾盤表層積累很多電荷。積累在靜電夾盤表層的電荷使得後續加工過程中的被加工處理元件出現夾持不穩定的現象，例如，在矽通孔(TSV)機臺上刻蝕玻璃晶圓過程中，可能會出現玻璃晶圓跳躍的現象。
為了使得被加工處理元件在加工過程中夾持穩定，需要去除或中和殘留在靜電夾盤表層中的電荷。
習知技術中，去除或中和殘留在靜電夾盤表層中的電荷的方法效率較低，不利於提高半導體加工設備的生產效率。
有鑑於此，本發明提供了一種靜電夾盤表層電荷的中和方法，以加快殘留在靜電夾盤表層中的電荷的去除或中和效率，進而使被加工處理元件在加工過程中被靜電夾盤固定。
為了解決上述技術問題，本發明採用了如下技術方案：一種靜電夾盤表層電荷的中和方法，包括：在待加工處理元件加工處理過程中，所述待加工處理元件利用施加在靜電夾盤的一電極上的第一電壓固定在所述靜電夾盤上，在所述靜電夾盤固定所述待加工處理元件的過程中，在所述靜電夾盤的表層積累有第一電荷；當所述待加工處理元件在電漿反應腔體內處理完成並將所述待加工處理元件自所述電漿反應腔體內移除之後，向所述靜電夾盤的所述同一電極上施加第二電壓，以加快所述電漿反應腔體內的電漿中的電荷與積累在所述靜電夾盤表層上的第一電荷的中和速率，其中，所述第二電壓與所述第一電壓反向。可選地，所述第二電壓的大小與所述靜電夾盤的電極深度有關。
可選地，所述中和方法應用於電漿反應腔體的清潔過程中。
相較於習知技術，本發明具有以下有益效果：
在對待加工處理元件進行電漿加工過程中，向用於固定待加工處理元件的靜電夾盤施加第一電壓，這樣就會在靜電夾盤的表層積累有一定數量的第一電荷。在處理完成後，將待加工處理元件從電漿反應腔體內移除，由於靜電夾盤表層為絕緣體，原先積累在其中的電荷仍然殘留在其中。然後向靜電夾盤上施加與第一電壓方向相反的第二電壓，在該第二電壓的作用下，處理過程中積累
在靜電夾盤表層的第一電荷受到排斥，具有遠離靜電夾盤的趨勢，並且位於反應腔體內的電漿內的與第一電荷導電類型相反的電荷受到吸引，具有靠近靜電夾盤的趨勢；所以，在第二電壓的作用下，積累在靜電夾盤表層中的第一電荷與電漿中的與第一電荷導電類型相反的電荷相互靠近，有利於加快兩者的中和速率。因此，採用與第一電壓反向的第二電壓能夠提高靜電夾盤表層中的電荷的去除或中和效率，有利於提高半導體加工設備的生產效率。
為了清楚地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對描述本發明的具體實施方式時用到的附圖做一簡要說明。顯而易見地，這些附圖僅是本發明實施例的部分附圖，本領域普通技術人員在不付出進步性勞動的前提下，還可以獲得其它的附圖。
圖1是在靜電夾盤夾持待加工處理元件時，靜電夾盤表層的電荷分佈情況示意圖；圖2是本發明實施例提供的靜電夾盤表層電荷的中和方法的流程示意圖；圖3是向靜電夾盤施加第二電壓時，靜電夾盤表層及電漿中的電荷分佈情況示意圖。
為使本發明的目的、效果以及技術方案更加清楚完整，下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行描述。
在對待加工處理元件進行加工處理的過程中，待加工處理元件利用施加在靜電夾盤上的第一電壓固定在靜電夾盤上。如果第一電壓較高或者加工處理時間較長，由於靜電夾盤表層的直流絕緣特性，則會在靜電夾盤的表層
積累有一定數量的第一電荷。如果第一電壓為正向電壓，則第一電荷的導電類型為負，如果第一電壓為負向電壓，則第一電荷的導電類型為正。圖1示出了在對待加工晶圓的加工處理過程中，向靜電夾盤上施加負向電壓，在靜電夾盤表層累積電荷的分佈情況。從圖1中看出，當向靜電夾盤上施加負向電壓時，在靜電夾盤的表層積累有一定量的正向電荷，並且在固定在靜電夾盤上的晶圓上也積累了一定量的正向電荷。
由於靜電夾盤的表層為絕緣體，該表層通常由陶瓷材料組成，其電荷累積的過程是一個非常緩慢的過程，同樣其中的電荷去除的過程也是非常緩慢。所以，當停止向靜電夾盤施加電壓時，原先積累在其中的電荷仍然殘留在其中。
這些殘留的電荷可能會影響後續加工處理過程中的待加工元件的夾持穩定性。為了確保後續加工處理過程中的待加工元件的夾持穩定性，並提高生產效率，需要提供一種能夠快速中和或消除殘留在靜電夾盤表層電荷的方法。
基於這種需求，本發明提供了一種靜電夾盤表層電荷的中和方法。需要說明的是，本發明實施例提供的靜電夾盤表層電荷的中和方法適用於對待加工處理元件處理完成後移除待加工處理元件後對電漿反應腔體進行清潔的過程。
下面結合圖2對本發明實施例提供的靜電夾盤表層電荷的中和方法的具體實施方式進行詳細說明。
圖2是本發明實施例提供的靜電夾盤表層電荷的中和方法的流程示意圖。如圖2所示，該中和方法包括以下步驟：
S201、在待加工處理元件加工處理過程中，所述待加工處理元件利用施加在靜電夾盤的一電極上的第一電壓固定在所述靜電夾盤上，在所述靜
電夾盤固定所述待加工處理元件的過程中，在所述靜電夾盤的表層積累有第一電荷：
如上所述，由於靜電夾盤表層為絕緣體，在加工處理過程中積累在其中的電荷消失的速率很慢，所以，在停止向靜電夾盤施加第一電壓，將加工完成的待加工處理元件從靜電夾盤上移除後，原先積累在靜電夾盤表層中的電荷仍然殘留在其中。
作為示例，本發明實施例以第一電壓為負向電壓為例進行說明。如上述圖1所示，在負向電壓的作用下，積累在靜電夾盤表層內的第一電荷為正電荷。
S202、當所述待加工處理元件在電漿反應腔體內處理完成並將所述待加工處理元件自所述電漿反應腔體內移除之後，向所述靜電夾盤的所述同一電極上施加第二電壓，以加快所述電漿反應腔體內的電漿中的電荷與積累在所述靜電夾盤表層上的第一電荷的中和速率，其中，所述第二電壓與所述第一電壓反向：
向靜電夾盤上施加與第一電壓反向的第二電壓。由於第二電壓與第一電壓反向，所以，在第二電壓的作用下形成於靜電夾盤內的電場方向與在第一電壓的作用下形成於靜電夾盤內的電場方向相反。
需要說明的是，在本發明實施例中，第二電壓的大小與靜電夾盤的結構有關，例如，與靜電夾盤的電極深度有關。而且，第二電壓的作用是用於產生與第一電壓產生的電場反向的電場，不是用來固定待加工處理元件，所以第二電壓值無需達到第一電壓值那麼高的電壓。也就是說，在本發明實施例中，第二電壓值小於第一電壓值。
由於在本發明實施例中第一電壓為負向電壓，所以與第一電壓反向的第二電壓為正向電壓。所以第二電壓產生的電場為正向電場，在正向電場
的作用下，積累在靜電夾盤表層中的正電荷受到排斥，具有遠離靜電夾盤的趨勢，同時，由於待加工處理元件被移除，所以，反應腔體內的電漿與靜電夾盤之間沒有待加工處理元件的隔離，兩者直接相鄰或接觸。由於電漿中既包括正電荷也包括負電荷。由於第二電壓產生正向電場，所以電漿中的負電荷在正向電場的作用下會被吸引到靠近靜電夾盤表層的位置。圖3形象地表示出在第二電壓的作用下，靜電夾盤表層中的電荷與電漿中的電荷分佈情況。
由於靜電夾盤表層為絕緣體，其中的電荷移動速率很慢，然而電漿中的負電荷在第二電壓的作用下，可以很快速的移動，從而使得靜電夾盤表層中的正電荷和電漿中的負電荷相互靠近，加快了積累在靜電夾盤表層中的正電荷與電漿中的負電荷的中和速率，從而使得積累在靜電夾盤表層中的電荷能夠快速消除，進而能夠快速進入下一個加工處理過程，從而提高了生產效率。
需要說明的是，在本發明實施例中，第二電壓產生的電場相當於為電漿中的負電荷提供了定向移動的動力。在該動力的作用下，電漿中的負電荷定向快速地在靜電夾盤表層中移動，從而與靜電夾盤表層中的電荷進行中和。
以上本發明實施例提供的靜電夾盤表層電荷的中和方法的具體實施方式。上述實施例是以第一電壓為負向電壓為例進行說明的。實際上，作為本發明的實施例，所述第一電壓也可以為正向電壓，此時積累在靜電夾盤表層中的電荷為負電荷，並且第二電壓為負向電壓，使得電漿中的正向電荷與靜電夾盤表層中的負電荷進行中和，從而達到消除靜電夾盤表層中的負電荷的效果。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
Claims (1)
- 一種靜電夾盤表層電荷的中和方法，其中包括：在待加工處理元件加工處理過程中，所述待加工處理元件利用施加在靜電夾盤的一電極上的第一電壓固定在所述靜電夾盤上，在所述靜電夾盤固定所述待加工處理元件的過程中，在所述靜電夾盤的表層積累有第一電荷；當所述待加工處理元件在電漿反應腔體內處理完成並將所述待加工處理元件自所述電漿反應腔體內移除之後，於清潔所述電漿反應腔體的過程中，在所述靜電夾盤的表面沒有設置所述待加工處理元件的情況下，向所述靜電夾盤的所述同一電極上施加第二電壓，以加快所述電漿反應腔體內的電漿中的電荷與積累在所述靜電夾盤表層上的第一電荷的中和速率，其中，所述第二電壓與所述第一電壓反向，所述第二電壓值小於所述第一電壓值，所述第二電壓的大小與所述靜電夾盤的電極深度有關。
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