TWI796593B - 用於不同基板的共同靜電吸盤 - Google Patents

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Abstract

揭示了一種用於靜電吸附各種基板材料的設備、方法和控制器。本揭示內容的一些具體實施例提供具有可變極性和/或電壓的靜電吸盤。本揭示內容的一些實施例提供了能夠用作單極性和雙極性靜電吸盤的靜電吸盤。本揭示內容的一些具體實施例提供了雙極性靜電吸盤，雙極性靜電吸盤能夠補償基板偏壓並且在不同電極處產生大約相等的吸附力。

Description

用於不同基板的共同靜電吸盤
本揭示內容的具體實施例總體上涉及用於靜電吸附基板的設備、方法和控制器。本揭示內容的一些具體實施例允許在不修改靜電吸盤的情況下吸附不同的基板材料。
不同類型的基板具有不同的屬性，需要在基板處理過程中使用不止一種類型的靜電吸盤來支撐。現有的靜電吸盤（echucks）僅限於某些類型的基板，並且對其他基板類型無效或不兼容。
現有的靜電吸盤是獨特的雙極性或單極性。用當前的靜電吸盤吸附封裝基板可能是一個挑戰，因為基板的獨特屬性可能需要單極性或雙極性吸附方法。在某些情況下，可以結合使用多種吸附方法來解除吸附基板。
因此，需要一種既可以用作雙極性的也可以用作單極性的靜電吸盤。
本揭示內容的一個或多個具體實施例針對一種靜電吸盤，靜電吸盤包括：第一電極，第一電極由具有第一功率的第一電源供電；第二電極，第二電極由具有第二功率的第二電源供電；以及控制器，控制器連接至第一電源和第二電源。第一功率相對於基板具有第一電壓和正極性或負極性。第二功率相對於基板具有第二電壓和正極性或負極性。控制器配置為：控制第一功率的極性；控制第一功率的電壓；控制第二功率的極性；和/或控制第二功率的電壓。
本揭示內容的其他具體實施例涉及一種吸附基板的方法。在一些具體實施例中方法包括：將包括單極性材料或雙極性材料的第一基板放置在靜電吸盤附近。當第一功率和第二功率具有匹配的極性時，第一基板包括單極性材料，並且當第一功率和第二功率具有相反的極性時，第一基板包括雙極性材料。啟用靜電吸盤以將第一基板吸附到靜電吸盤。將第一基板從靜電吸盤上解除吸附。將包含單極性材料或雙極性材料的第二基板放置在靜電吸盤附近。當第一基板包括單極性材料時，第二基板包括雙極性材料，反之亦然。切換第一電源或第二電源的極性。啟用靜電吸盤以將第二基板吸附到靜電吸盤。
本揭示內容的其他具體實施例針對一種包括指令的電腦可讀取媒體，指令在由靜電吸盤的控制器執行時使靜電吸盤執行以下操作：向第一電極供應第一功率，第一功率具有第一極性和第一電壓；向第二電極供應第二功率，第二功率具有第二極性和第二電壓；以及基於待吸附的材料來修改第一極性和第二極性。
在描述本揭示內容的幾個示例性具體實施例之前，應當理解，本揭示內容不限於在以下說明中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭示內容能夠具有其他具體實施例，並且能夠以各種方式被實踐或執行。
如本說明書和所附申請專利範圍中所使用的，術語「基板」是指在其上進行了處理的表面或表面的一部分。本領域技術人員還將理解的是，除非上下文另外明確指出，否則對基板的引用也可以僅指基板的一部分。
如本文所用，「基板」是指在其上執行處理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可以在其上執行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、非晶矽、經摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、以及其他任何材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料，視應用而定。
本揭示內容的具體實施例涉及用於吸附和解除吸附各種材料的基板的設備、方法和控制器。本揭示內容的一些具體實施例有利地提供了可以在單極性和雙極性配置之間輕易改變的靜電吸盤。在一些具體實施例中，靜電吸盤能夠吸附/解除吸附單極性和雙極性材料。
本揭示內容的一些具體實施例有利地提供了獨立的可逆電源。在一些具體實施例中，每個電源連接到電極。如果提供給每個電極的電源的極性相同，則靜電吸盤將作為單極性靜電吸盤工作。如果提供給每個電極的電源的極性不同，則靜電吸盤將作為雙極性靜電吸盤工作。
本揭示內容的一些具體實施例有利地提供中心抽頭反饋。不受理論的束縛，據信使用電漿或其他處理方法可使基板相對於靜電吸盤偏壓。在一些具體實施例中，中心抽頭反饋測量相對於靜電吸盤的基板上的任何偏壓。可以偏置提供給每個電極（特別是在雙極性靜電吸盤中）的電壓，以在每個電極上提供大約相同的吸附力。
參考圖1，示出了單極性靜電吸盤110的示意圖。靜電吸盤110將基板120相對於靜電吸盤保持在固定位置。基板120包括單極性材料。就此而言，「單極性材料」是能夠藉由單極性靜電吸盤保持在固定位置的任何材料。
圖1所示的靜電吸盤包含第一電極142和第二電極144。本領域技術人員將理解，並非所有的單極性靜電吸盤都需要兩個電極。然而，在本揭示內容的一些具體實施例中，靜電吸盤包括至少兩個電極。
第一電極142由第一電源132供電。第一電源132向第一電極142供應具有第一極性和第一電壓的第一功率。類似地，第二電極144由第二電源134供電。第二電源134向第二電極144供應具有第二極性和第二電壓的第二功率。
如下面進一步討論的，與圖2相反，對於單極性靜電吸盤，第一極性和第二極性相同。雖然在圖1中示出了電極上的正極性，但正極性或負極性都在本揭示內容的範圍內。在一些具體實施例中，第一電壓和第二電壓也大約相同。
參考圖2，示出了雙極性靜電吸盤210的示意圖。靜電吸盤210將基板220相對於靜電吸盤210保持在固定位置。基板220包括雙極性材料。就此而言，「雙極性材料」是能夠藉由雙極性靜電吸盤保持在固定位置的任何材料。
不受理論的束縛，據信許多材料是單極性材料或雙極性材料。某些材料可能能夠藉由單極性和雙極性靜電吸盤進行處理，但是據信這些材料很少。不論用哪種類型的靜電吸盤進行加工，都可以認為所有材料都顯示出易於加工的優點，這有利於單極性或雙極性靜電吸盤。
圖2所示的靜電吸盤包含第一電極242和第二電極244。在一些具體實施例中，靜電吸盤210包括至少兩個電極。
第一電極242由第一電源232供電。第一電源232向第一電極242供應具有第一極性和第一電壓的第一功率。類似地，第二電極244由第二電源234供電。第二電源234向第二電極244供應具有第二極性和第二電壓的第二功率。
如上所述，對於雙極性靜電吸盤，第一極性和第二極性是不同的。在圖2中示出了第二電極244處的正極性和第一電極242處的負極性，但是相反的極性也在本揭示內容的範圍內。在一些具體實施例中，第一電壓和第二電壓也大約相同。
圖3示出類似於圖2的雙極性靜電吸盤。在圖3中，已經添加了中心抽頭電壓反饋310。中心抽頭電壓反饋310測量基板220上存在的任何偏壓。
在一些具體實施例中，中心抽頭電壓反饋310位於第一電極242和第二電極244上方的區域之間的基板220上。不受理論的束縛，據信在將中心抽頭電壓反饋310放置在第一電極242和第二電極244之間時，第一功率和第二功率對中心抽頭電壓反饋310的讀數的影響（如果有的話）將被最小化。
在一些具體實施例中，當靜電吸盤用作雙極性靜電吸盤時，中心抽頭電壓反饋310參照第一電源232和第二電源234的共同接地。在一些具體實施例中，當靜電吸盤作為單極性靜電吸盤工作時，中心抽頭電壓反饋310與第一電源232和第二電源234隔離。
由於任何原因，偏壓都可能存在於基板220上。在一些具體實施例中，在基板220上方的處理空間中電漿的使用使基板220偏壓。
在一些具體實施例中，中心抽頭電壓反饋310的輸出用於調節第一功率和第二功率，以便在每個電極處保持大約相同的吸附力。
吸附力與電壓成正比。因此，如果基板沒有偏壓，則藉由提供大約相同的電壓在每個電極處提供大約相同的吸附力。對於雙極性靜電吸盤，第一功率和第二功率將具有相反的極性，但電壓大致相同。例如，期望+150V的第一功率和-150V的第二功率在每個電極處提供大約相同的吸附功率。
但是當基板被偏壓時，偏壓將不均勻地影響電壓並因此影響每個電極上的吸附力。例如，如果先前的示例具有以-30V偏壓的基板，則第一功率將等於+ 120V，而第二功率將等效於-180V。在一些具體實施例中，可以獨立地控制第一功率和第二功率以抵消任何基板偏壓。繼續上述示例，可以將第一功率調整為+180V，將第二功率調整為-120V。因此，每個電極的等效電壓分別為+150V和-150V。
本揭示內容的一些具體實施例提供了一種包括第一電極和第二電極的靜電吸盤。第一電極由具有第一功率的第一電源供電。第一功率具有第一電壓和正極性或負極性。第二電極由具有第二功率的第二電源供電。第二功率具有第二電壓和正極性或負極性。
第一電源和第二電源是可獨立控制的。在一些具體實施例中，可以控制第一功率和/或第二功率的極性。在一些具體實施例中，第一功率和第二功率的極性相同。在這些具體實施例中，靜電吸盤用作單極性靜電吸盤。在一些具體實施例中，第一功率和第二功率的極性是不同的。在這些具體實施例中，靜電吸盤用作雙極性靜電吸盤。
在一些具體實施例中，可以控制第一電壓和/或第二電壓。在一些具體實施例中，第一電壓和第二電壓大約相同。在一些具體實施例中，第一電壓和第二電壓小於或等於大約3kV。
根據第一功率和第二功率的極性，一些具體實施例的靜電吸盤可以用作單極性和雙極性靜電吸盤。以這種方式，一些具體實施例的靜電吸盤能夠處理包括單極性材料和雙極性材料的基板。
在一些具體實施例中，靜電吸盤包括中心抽頭電壓反饋。在一些具體實施例中，中心抽頭電壓反饋包括RF濾波器。在一些具體實施例中，第一電源和/或第二電源包括RF濾波器。在一些具體實施例中，RF濾波器對於中心抽頭電壓反饋，第一電源和第二電源是共用的。在一些具體實施例中，RF濾波器以13.56MHz、40MHz或60MHz中的一者或一者以上操作。
本揭示內容的一些具體實施例涉及用於操作一些具體實施例的靜電吸盤的方法。參照圖4，本揭示內容的方法400開始於410，將第一基板放置在靜電吸盤附近。第一基板包括單極性材料或雙極性材料。上面描述了具有第一電源和第二電源的靜電吸盤，第一電源和第二電源分別向第一電極和第二電極供應第一功率和第二功率。
方法400繼續在420，啟用靜電吸盤以將第一基板吸在靜電吸盤上。如上所述，當第一基板包括單極性材料時，第一功率和第二功率具有匹配的極性，並且靜電吸盤用作單極性吸盤。或者，如果第一基板包括雙極性材料，則第一功率和第二功率具有相反的極性，並且靜電吸盤用作雙極性吸盤。
以這種方式，一些具體實施例的靜電吸盤可以用於吸住單極性材料或雙極性材料的第一基板。本揭示內容的一些設備和方法，可以在不對靜電吸盤進行任何物理改變的情況下，吸附包括單極性材料的基板或包括雙極性材料的基板。
在一些具體實施例中，方法400繼續在430，將第一基板解除吸附。在440，將第二基板放置在靜電吸盤附近。如果第一基板包括單極性材料，則第二基板包括雙極性材料，反之亦然。在450處，切換第一電源或第二電源的極性。本領域技術人員將認識到，可以以任何順序執行步驟440和450。方法400繼續在460，啟用靜電吸盤以將第二基板吸在靜電吸盤上。
以這種方式，一些具體實施例的靜電吸盤可以用於吸附包括單極性材料的基板和包括雙極性材料的基板。本揭示內容的一些設備和方法，可以在不對靜電吸盤進行任何物理改變的情況下，吸附包括單極性材料的基板或包括雙極性材料的基板兩者。
參照圖5，本揭示內容的另一種方法500開始於510，將基板放置在靜電吸盤附近。靜電吸盤包括雙極性靜電吸盤和中心抽頭電壓反饋。在520，啟用靜電吸盤以吸住基板。在530，將基板暴露於電漿。在暴露於電漿之後，基板相對於靜電吸盤產生偏壓。在540，測量基板和靜電吸盤之間的偏壓以提供CT電壓。最終，在550，第一電壓和第二電壓被CT電壓偏移。
在一些具體實施例中，中心抽頭電壓反饋被間歇地操作。在一些具體實施例中，靜電吸盤包括用於啟用和禁用中心抽頭電壓反饋的閘或開關。不受理論的束縛，認為隔離CT電壓可能需要間歇地而不是連續地操作中心抽頭電壓反饋。
本揭示內容的一些具體實施例涉及用於執行所揭示的方法的通用靜電吸盤。在一些具體實施例中，靜電吸盤包括至少一個控制器，至少一個控制器耦合到第一電源、第二電源或中心抽頭電壓反饋中的一個或多個。在一些具體實施例中，有不止一個控制器連接到各個組件，並且主控制處理器耦合到一個或多個單獨的控制器或處理器中的每個以控制靜電吸盤。控制器可為可用於工業設定中以控制各種元件與子處理器的一般用途電腦處理器、微控制器、微處理器等等的任何形式中之一者。
至少一個控制器可以具有處理器、耦合至處理器的記憶體、耦合至處理器的輸入/輸出裝置、以及用於在不同電子組件之間進行通信的支援電路。記憶體可以包括暫態性記憶體（例如，隨機存取記憶體）和非暫態性記憶體（例如，儲存器）中的一個或多個。
處理器的記憶體或電腦可讀取媒體，可為一或更多種可輕易取得的記憶體，諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、磁碟機、硬碟、或位於本地或遠端的任何其他形式的數位儲存器。記憶體可以保留可由處理器操作以控制靜電吸盤的參數和組件的指令集。支援電路耦合至處理器以由習知方式支援處理器。電路可例如包含快取、電源供應器、時脈電路、輸入輸出電路系統、子系統等等。
處理可以作為軟體例程存儲在記憶體中，軟體例程在被處理器執行時使靜電吸盤執行本揭示內容的處理。軟體常式亦可被由第二處理器儲存及（或）執行，第二處理器位於由處理器控制的硬體的遠端處。本揭示內容的一些或全部方法也可以在硬體中執行。藉此，處理可以以軟體實現並且可以使用電腦系統執行，可以以硬體（例如特定應用積體電路或其他類型的硬體實現例）或者以軟體和硬體的組合來執行。當由處理器執行時，軟體例程將一般用途電腦轉換成控制靜電吸盤操作以執行處理的專用電腦（控制器）。
在一些具體實施例中，控制器具有一種或多種配置以執行單獨的處理或子處理以執行所揭示的方法。控制器可以連接到並且配置成操作中間部件以執行方法的功能。例如，控制器可以連接到並配置成控制氣體閥、致動器、電源、加熱器、真空控制器中的一個或多個。
一些具體實施例的控制器或非暫態性電腦可讀取媒體具有一個或多個配置，其選自：用於控制第一功率的極性的配置；用於控制第一功率的電壓的配置；用於控制第二功率的極性的配置；用於控制第二功率的電壓的配置；用於測量相對於靜電吸盤的基板上的偏壓的配置；用於啟用/停用中心抽頭電壓反饋的配置；用於平衡在第一電極和第二電極處的吸附力的配置；和/或吸附/解除吸附基板的配置。
本說明書中對於「在一個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個或更多個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等的參照，表示所說明的相關聯於此具體實施例的特定特徵、結構或特性，係被包含在本揭示內容的至少一個具體實施例中。因此，貫穿本說明書在各個地方出現的短語「在一個或更多個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等，不一定是指本揭示內容的相同具體實施例。此外，特定特徵、結構、配置或特性可以在一個或多個具體實施例中以任何合適的方式組合。
雖然本文揭示內容係關於特定具體實施例，但在本發明技術領域中具有通常知識者應瞭解到這些具體實施例僅用於說明本揭示內容的原理與應用。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，可對本揭示內容的方法與設備進行各種修改與變異，而不脫離本揭示內容的精神與範圍。因此，本揭示內容可涵蓋這種修改與變異，只要這種修改與變異位於附加申請專利範圍及其均等範圍之內。
110:靜電吸盤 120:基板 132:第一電源 134:第二電源 142:第一電極 144:第二電極 210:靜電吸盤 220:基板 232:第一電源 234:第二電源 242:第一電極 244:第二電極 310:中心抽頭電壓反饋 400:方法 410-460:操作 500:方法 510-550:操作
可參考多個具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅圖示說明本揭示內容的典型具體實施例，且因此不應被視為限制本揭示內容的範圍，因為揭示內容可允許其他等效的具體實施例。
圖1為根據本發明的一或多個具體實施例的單極性靜電吸盤的示意圖。
圖2為根據本發明的一或多個具體實施例的雙極性靜電吸盤的示意圖。
圖3示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的包括中心抽頭電壓反饋的靜電吸盤的示意圖。
圖4示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理方法。
圖5示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理方法。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
210:靜電吸盤
220:基板
232:第一電源
234:第二電源
242:第一電極
244:第二電極
310:中心抽頭電壓反饋

Claims (19)

  1. 一種靜電吸盤，包括：一第一電極，該第一電極由具有一第一功率的一第一電源供電，該第一功率相對於一基板具有一第一電壓以及一正極性或負極性；一第二電極，該第二電極由具有一第二功率的一第二電源供電，該第二功率相對於該基板具有一第二電壓以及一正極性或負極性；一中心抽頭電壓反饋；和一控制器，該控制器連接到該第一電源和該第二電源以及該中心抽頭電壓反饋，該控制器被配置為控制以下之一或多者：該第一功率的該極性；該第一電壓；該第二功率的該極性；或該第二電壓，並且被配置為相對於該基板平衡該第一電壓和該第二電壓。
  2. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該第一電壓和該第二電壓小於或等於大約3kV。
  3. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該第一功率和該第二功率的該極性相同。
  4. 如請求項3所述之靜電吸盤，其中該第一電壓和該第二電壓約相同。
  5. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該第一功率和該第二功率的該極性不同。
  6. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該第一功率和該第二功率的該極性相同，且該中心抽頭電壓反饋 被隔離自該第一電源與該第二電源。
  7. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該第一功率和該第二功率的該極性不同，並且該中心抽頭電壓反饋參照該第一電源和該第二電源的一共同接地。
  8. 如請求項1所述之靜電吸盤，其中該中心抽頭電壓反饋包括一RF濾波器。
  9. 如請求項8所述之靜電吸盤，其中該RF濾波器以13.56MHz或60MHz中的一者或更多者操作。
  10. 一種用於吸附一基板的方法，該方法包含以下步驟：將一基板放置在一靜電吸盤附近，該靜電吸盤包括：一第一電極，該第一電極由具有一第一功率的一第一電源供電，該第一功率相對於該基板具有一第一電壓以及一正極性或負極性；一第二電極，該第二電極由具有一第二功率的一第二電源供電，該第二功率相對於該基板具有一第二電壓以及與該第一功率的該極性相反的一正極性或負極性；以及一中心抽頭電壓反饋；和啟用該靜電吸盤；使該基板暴露於一電漿中；測量該基板和該靜電吸盤之間的一偏壓以提供一CT電壓；和 藉由該CT電壓偏移該第一電壓和該第二電壓，以平衡該第一電極和該第二電極的一吸附力。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該中心抽頭電壓反饋包括一RF濾波器。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該RF濾波器以13.56MHz或60MHz中的一者或更多者操作。
  13. 如請求項10所述之方法，其中該中心抽頭電壓反饋被間歇地操作。
  14. 如請求項10所述之方法，其中該第一功率和該第二功率的該極性相同，且該中心抽頭電壓反饋被隔離自該第一電源與該第二電源。
  15. 如請求項10所述之方法，其中該第一功率和該第二功率的該極性相同，且該第一電壓與該第二電壓大約相同。
  16. 如請求項10所述之方法，其中該第一功率和該第二功率的該極性不同，並且該中心抽頭電壓反饋參照該第一電源和該第二電源的一共同接地。
  17. 一種用於吸附一基板的方法，該方法包含以下步驟：將一第一基板放置在一靜電吸盤附近，該第一基板包含一單極性材料或一雙極性材料，該靜電吸盤包括：一第一電極，該第一電極由具有一第一功率的一第一電源供電，該第一功率相對於一基板具有一第一電壓以及一正極性或負極性； 一第二電極，該第二電極由具有一第二功率的一第二電源供電，該第二功率相對於該基板具有一第二電壓以及一正極性或負極性；以及啟用該靜電吸盤，其中當該第一功率和該第二功率具有匹配的極性時，該第一基板包括一單極性材料，並且當該第一功率和該第二功率具有相反的極性時，該第一基板包括一雙極性材料。
  18. 如請求項17所述之方法，其中當該第一基板包括一單極性材料並且該第一電壓和該第二電壓大約相同時。
  19. 如請求項17所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：解除吸附該第一基板；將一第二基板放置在該靜電吸盤附近，該第二基板包含不同於該第一基板的一單極性材料或一雙極性材料；以及切換該第一電源或該第二電源的該極性；以及啟用該靜電吸盤。
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