TWI826849B - 靜電卡盤的實時偏差檢測和校正 - Google Patents

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Abstract

一種方法減少了由靜電卡盤的兩個電極施加至設置在此卡盤頂部之基板之卡緊力的差異。此方法包括將初始卡緊電壓提供至此些兩個電極中的每一個,以及測量提供至此些兩個電極中之至少一第一電極的初始電流。此方法進一步包括啟動影響此基板之DC電壓的製程,隨後測量提供至至少此第一電極的修改電流,以及至少基於此初始電流和此修改電流確定此些兩個電極中之選定一者的修改卡緊電壓,這將減少此基板上的卡緊力不平衡。此方法亦包括將此修改卡緊電壓提供至此些兩個電極中之此選定一者。

Description

靜電卡盤的實時偏差檢測和校正
本申請案主張於2020年10月21日提交之題為「靜電卡盤的實時偏差檢測和校正」之美國專利申請案第17/076,178號的權益和優先權,此申請案藉由引用特此全部併入。
本技術係關於用於半導體製造的部件、裝置和方法。更特定言之,本技術係關於基板支撐組件和其他半導體處理設備。
藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製程,使得積體電路成為可能。在基板上產生圖案化材料需要用於形成和移除材料的受控方法。在一些技術中亦可利用基板支撐件來產生基板級電漿。在基板附近產生的電漿可將電荷轉移至基板,改變基板相對於其周圍環境的電壓位準(此電壓在下文中稱為V DC)。
在一或多個實施例中,一種方法減小了由靜電卡盤的兩個電極施加至設置在卡盤頂部之基板之卡緊力的差異。此方法包括向兩個電極中的每一者提供初始卡緊電壓,以及測量提供至兩個電極中的至少第一電極的初始電流。此方法进一步包括啟動影響基板之DC電壓的製程,隨後測量提供至至少第一電極的修改電流,以及至少基於初始電流和修改電流,確定兩個電極中之選定一者的修改卡緊電壓,這將減少基板上的卡緊力不平衡。此方法亦包括將修改卡緊電壓提供至兩個電極中的選定一者。
在一或多個實施例中,具有卡緊力補償的雙極靜電卡盤系統包括靜電卡盤主體、兩個電源、至少一個安培計和控制器。絕緣基板支撐表面設置在靜電卡盤主體的頂部,且兩個電極設置在靜電卡盤主體之至少部分的頂部,且在絕緣基板支撐表面的下方。兩個電源中的每一者可操作以將DC電壓輸出提供至電極中的對應一者,且兩個電源中的至少一者可操作以回應於輸入信號來調整其DC電壓輸出。安培計以串聯電連接方式與電極中的第一者耦合,且經配置為測量流向第一電極的電流,且提供指示電流的電流資訊。控制器經配置為自安培計接收電流資訊,且將電壓校正資訊作為輸入信號提供至兩個電源中的至少一者,至少部分地基於電流資訊,此至少一者可調節以至少部分地減少由兩個電極施加之卡緊力的差異。
在一或多個實施例中,一種基板處理系統包括卡緊力補償。此系統包括可操作以處理基板的製程腔室,以及設置在製程腔室內的靜電卡盤主體。絕緣基板支撐表面設置在靜電卡盤主體的頂部,且第一和第二電極設置在靜電卡盤主體之至少一部分的頂部,且在絕緣基板支撐表面的下方。此系統進一步包括第一和第二電源以及第一和第二安培計。每個電源可操作以將DC電壓輸出提供至電極中的相應一者,且兩個電源中的每一者可操作以回應於輸入信號調整其DC電壓輸出。第一安培計以串聯電連接方式耦合在第一電源與第一電極之間,且第二安培計以串聯電連接方式耦合在第二電源與第二電極之間。兩個安培計均經配置為測量在其耦合在其間的各自電源與各自電極之間流動的電流,且提供指示電流的電流資訊。此系統進一步包括控制器,此控制器經配置為將晶圓裝載至絕緣基板支撐表面上,以操作第一和第二電源以將初始DC電壓提供至各自第一和第二電極,以分別自第一和第二安培計接收初始第一和第二電流資訊,且在製程腔室內啟動製程。控制器亦經配置為在製程啟動之後分別自第一和第二安培計接收經修改第一和第二電流資訊,以確定至少部分地基於初始和經修改電流資訊之第一和第二電源的修改DC電壓值,以及操作第一和第二電源以將經修改DC電壓提供至各自第一和第二電極,以至少部分地減小由兩個電極施加之卡緊力的差異。
半導體製程,包括電漿製程,可激發一或多種成分前驅物以處理基板。這些製程可能會在基板上產生應力。例如,在開發用於垂直記憶體應用的介電層(諸如氧化物/氮化物(oxide/nitride,ON)堆疊)時,可在基板上沉積許多材料層。這些材料層的特徵在於作用在基板上的內應力。這可能會導致基板在處理期間彎曲,從而可導致微影術聚焦問題、形狀形成的均勻性差及/或元件損壞或故障。
靜電卡盤可用於將基板固定在用於處理的特定位置,且可例如對基板施加卡緊力以克服彎曲應力。然而,隨著元件堆疊複雜性及/或層數的增加,作用在基板上的應力會增加,這可能需要按比例增加卡緊電壓。此外,許多這些膜可能會在相對較高的溫度下顯影,這會進一步影響腔室的部件。例如,一些沉積活動可能會在高於500℃或更高的溫度下發生,這可能會影響(且大體上降低)腔室部件(諸如形成靜電卡盤的材料)的電阻率。隨著材料電阻率的降低,漏電流可能會增加。當與用於克服施加在具有增加沉積層之基板上之彎曲應力的增加電壓相結合時,可能產生電弧,這可能損壞基板和腔室部件。這些問題傾向於將有用的卡緊電壓窗口降低至比期望更窄的範圍。
一些技術使用單極靜電卡盤。雖然此類卡盤可提供卡緊力以在處理期間穩定基板,但卡盤可能受到其他限制,且可能導致處理問題。例如,單極卡盤可能導致基板移動,這可能會藉由將卡盤自處理腔室內的期望位置移動而影響製程均勻性。此係因為單極卡盤利用製程期間產生的電漿在基板上產生靜電力。當基板放置在初始位置的基座上,且最初接合基座內的單極卡盤時,晶圓可能相對於卡緊電極的DC電源電浮動,因為基座主體可能塗覆有絕緣體。當產生電漿時,電漿可使基板接地,這可有效地完成電路且在基板與基座主體之間產生靜電力。然而,在靜電力被激活之前,電漿的產生、振動或其他原因可能會導致基板自期望初始位置移動,這可能會影響處理期間的均勻性。
雙極卡盤可包括兩個半圓形電極,這可藉由耦合正電壓下的一個電極和在負電壓下的一個電極來克服單極卡盤的問題。在處理開始之前,基板仍將以淨中性電荷為特徵,但基板內的電荷將根據電極附近的電場進行局部重新分佈,從而可將基板卡緊在基板支撐件上。然而,隨著處理溫度升高,經由卡盤主體的洩漏可能增加,這可能增加兩個電極之間發生DC放電的可能性。此外,處理可能會改變基板的DC電壓,使得電極中的一者附近的電場將降低,而另一電極附近的電場將增加。電漿處理是一種可改變基板DC電壓的製程;以及其他類型的處理及/或計量可將基板暴露於帶電粒子,此些帶電粒子可自基板增加或減少電荷,從而改變其平均DC電壓。諸如使用的製程氣體類型、晶圓卡盤與其他系統部件之間的DC電壓差、電漿或其他電離粒子源的存在、溫度等的因素均可能會影響基板的DC電壓在處理期間的變化程度。當使用雙極卡盤時,與另一側相比,DC電壓變化可能導致晶圓一側的力明顯更大,由於可能已位於卡盤上或晶圓背面的粒子周圍的應力,這可能導致處理不均勻及/或基板損壞。當處理減薄晶圓時,避免應力係特別重要的。當今的技術通常處理直徑為12吋或更大的半導體晶圓,這些晶圓對於如此生產的電路而言可能太厚而無法裝入極小的封裝中。對於某些產品,有時需要在晶圓處理接近結束但在此類處理完成之前進行晶圓減薄,減薄的晶圓在承受強力時有損壞或破裂的風險。
可在一些但不是所有的處理配置中直接測量基板的DC電壓。例如,一些處理配置放置DC探針以便與基板的背面接觸,且將基板直接連接至電壓計。然而,這並不總係可能的,因為一些處理配置(例如,沉積室)在基板處理循環之間以清洗循環操作,而沒有基板覆蓋卡盤。在此類清洗循環中使用的氣體及/或電漿會損壞DC探針。亦可能使用蘭牟而探針(Langmuir probe)直接測量DC電壓,但此類探針亦可能無法承受處理條件,及/或可能會局部干擾處理條件,導致處理不均勻。
本技術利用具有雙極卡緊能力的基板支撐組件和用於間接估計和至少部分補償由處理引起之DC電壓變化的裝置(provision)克服了這些挑戰。因此,這些裝置平衡了卡緊力,有助於避免極高的力。間接測量由在雙極卡盤電極電源處測量的漏電流提供。此類漏電流的一些分量與基板的DC電壓無關,而另一些則與此類DC電壓成比例。亦即,即使靜電卡盤和其中的部件名義上彼此絕緣且與基板絕緣,亦可能發生經由卡盤的各種絕緣層及/或頂部塗層的一些洩漏。例如,卡盤電極與內部加熱元件之間可能會發生洩漏。藉由表徵基板的DC電壓與此類漏電流之間的關係,隨後在處理期間測量此類漏電流,本技術提供了對基板之DC電壓的估計且對驅動電極的電源進行校正。因此,在某些實施例中,產生V DC的估計,且調整施加至雙極靜電卡盤之區域的卡緊偏壓,使得卡緊力更加平衡。平衡的卡緊力有助於(1)使基板繼續被處理得更平整,(2)避免可能因基板一側的卡緊力比必要的更高而對基板造成的損壞,及/或(3)改善與卡盤表面的均勻熱耦合,從而增強製程均勻性。
雖然本揭示案可識別利用所揭示技術的特定沉積製程,但將容易理解的為,這些系統和方法同樣適用於其他沉積、蝕刻和清洗腔室,以及可能發生在所述腔室和其他腔室中的製程。因此,不應認為本技術僅限於與這些特定的沉積製程或製程腔室一起使用。在描述根據本技術之實施例的附加變化和調整之前,本揭示案將討論一或多種可能的製程腔室配置,此些配置可包括根據本技術之實施例的雙極靜電晶圓卡盤。
第1圖為示出根據一或多個實施例之例示性處理系統100之一個實施例的俯視平面圖,此處理系統可包括沉積、蝕刻、烘焙及/或固化腔室。在此圖中,一或多個前開口晶圓盒(front opening unified pod, FOUP)102供應由機械手臂104接收且放置於低壓保持區域106中的基板,隨後此基板經放置於位於串接區段109a-c的基板處理腔室108a-f中的一者中。在此系統實例中,將在其上製造半導體的晶圓顯示為基板,但其他類型的基板亦為可能的。第二機械手臂110可用於將基板晶圓自保持區域106移送至基板處理腔室108中的任一者,視情況移送至其他基板處理腔室108,及/或移送回至FOUP 102中的任一者。除了電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清洗、脫氣、定向、退火、灰化及/或其他製程之外,每個基板處理腔室108可經配備以進行多個基板處理操作,包括形成一或多個半導體材料層。
每個基板處理腔室108可包括一或多個用於處理(諸如在基板上沉積、退火、固化及/或蝕刻介電質或其他膜)的系統部件,且每個基板處理腔室108可因此包括基座或基板支架,以定位基板進行處理。如下文進一步討論的,基板支架可為雙極靜電卡盤。在一種配置中,兩對處理腔室(例如串接區段109a中的108c-d和串接區段109c中的108e-f)可用於在基板上沉積介電材料,且第三對處理腔室(例如串接區段109b中的108a-b)可用於蝕刻沉積的介電質。在另一種配置中,所有三對腔室(例如108a-f)可經配置為在基板上沉積交替介電膜的堆疊。所述製程中的任何一或多者均可在與不同實施例中所示的製造系統分開的腔室中進行。應當理解,處理系統100涵蓋了用於介電膜之沉積、蝕刻、退火和固化腔室的附加配置。
第2圖為示出根據本技術的一或多個實施例之例示性基板處理系統200之部分的示意性橫截面圖。根據本技術的實施例,基板處理系統200可示出一對基板處理腔室108,此些基板處理腔室可裝配在上述的一或多個串接區段109中,且可包括基板支撐組件。每個基板處理腔室108可經配置用於電漿相關處理,例如電漿增強沉積、電漿蝕刻、清洗、光阻劑灰化及其類似者,但不限於此。或者,基板處理腔室108可經配置用於其他類型的基板處理,如下文進一步討論的。基板處理系統200大體可包括腔室主體202,此腔室主體具有側壁212、底壁216和界定一對處理區域220a和220b的內側壁201。處理區域220a-220b中的每一者可經類似地配置,且可包括相同的部件。在第2圖中,為了圖示的清晰起見,可能存在於每個腔室中的一些特徵僅在腔室之一內用數字標記。
例如,部件亦可包括在處理區域220a中的處理區域220b可包括經由形成在基板處理系統200中之底壁216中的通道222設置在處理區域中的基座228。基座228可包括雙極靜電卡盤,如下文進一步描述的,以將基板229保持在基座228之暴露絕緣表面上的適當位置。基座228可包括加熱元件232,例如電阻加熱元件,此元件可將基板229的溫度加熱和控制至期望的製程溫度。基座228亦可由遠端加熱元件加熱,諸如燈組件或任何其他加熱元件。
基座228的主體可由凸緣233連接至桿226。桿226可將基座228與電力出線座或電力箱203電耦合。電力箱203可包括控制基座228在處理區域220b內的高度和移動的驅動系統。桿226亦可包括電力介面以將電力提供至基座228或其中的其他部件。電力箱203亦可包括用於電力和溫度指示器的介面,諸如熱電偶介面。桿226可包括適於可拆卸地與電力箱203耦合的基座組件238。圓周環235示出於電力箱203上方。在一些實施例中,圓周環235可為適於作為機械式停止器或平台的肩部,其經配置為在基座組件238與電力箱203的上表面之間提供機械介面。
棒230可包括穿過形成在處理區域220b之底壁216中的通道224且可用於定位穿過基座228的主體設置的基板升舉銷261。基板升舉銷261可選擇性地將基板229與基座隔開以促進利用用於經由基板移送埠260將基板229移送進和移送出處理區域220b的機器人進行基板229的交換。
腔室蓋204可與腔室主體202的頂部耦合。蓋204可容納與其耦合的一或多個前驅物分配系統208。前驅物分配系統208可包括前驅物入口通道240,此通道可將反應物和清洗前驅物經由雙通道噴頭218輸送至處理區域220b中。雙通道噴頭218可包括環形底板248,此環形底板具有設置在面板246中間的阻隔板244。電源265可與雙通道噴頭218耦合,其可為雙通道噴頭218供電以促進在雙通道噴頭218的面板246與基座228之間產生電漿區域。(點燃或維持電漿的AC源在本文中將被指定為「RF」源,儘管此類源的操作頻率可能在射頻或微波頻譜範圍內。)在一些實施例中,RF源可與腔室主體202的其他部分(諸如基座228)耦合以促進電漿的產生。介電隔離器258可設置在蓋204與雙通道噴頭218之間以防止將RF功率傳導至蓋204。遮蔽環206可設置在與基座228接合之基座228的周邊上。
可選冷卻通道247可形成在前驅物分配系統208的環形底板248中以在操作期間冷卻環形底板248。熱傳流體(例如水、乙二醇、氣體或其類似者)可循環穿過冷卻通道247,使得環形底板248可保持在預定溫度。襯裡組件227可設置在處理區域220b內緊鄰腔室主體202的側壁201、212,以防止側壁201、212暴露於處理區域220b內的處理環境。襯裡組件227可包括圓周泵送腔225,此圓周泵送腔可耦合至泵送系統264,此泵送系統經配置為自處理區域220b排出氣體和副產物且控制處理區域220b內的壓力。在襯裡組件227上可形成複數個排氣埠231。排氣埠231可經配置為以促進基板處理系統200內之處理的方式允許氣體自處理區域220b流動至圓周泵送腔225。
第3圖為根據本技術的一或多個實施例之例示性基板處理腔室300的示意性部分橫截面圖。基板處理腔室300可包括根據本技術之實施例的基板支撐組件,且可示出可在基板處理腔室108中使用或與基板處理腔室108一起使用的特徵,基板處理腔室108可裝配在上述串接區段109中的一或多者中。第3圖亦可包括上面關於第2圖討論的一或多個部件,且可示出與此腔室相關的進一步細節。基板處理腔室300可用於進行半導體處理操作,包括如前所述的介電材料堆疊的沉積。基板處理腔室300可示出半導體處理系統之處理區域的部分視圖,且可不包括所有部件,諸如先前所述的附加蓋堆疊部件,這些部件被理解為併入在基板處理腔室300的一些實施例中。
如所指出的,第3圖可示出基板處理腔室300的一部分。基板處理腔室300可包括噴頭305,以及基板支撐件310。連同腔室側壁315,噴頭305和基板支撐件310可界定可產生電漿322的基板處理區域320。基板支撐件310可包括靜電卡盤主體325,此靜電卡盤主體可包括嵌入或設置在主體內的一或多個部件。在一些實施例中,併入在頂部圓盤內的部件可不暴露於處理材料,且可完全保持在靜電卡盤主體325內。靜電卡盤主體325可限定基板支撐表面327,且特徵可在於取決於卡盤主體之特定幾何形狀的厚度和長度或直徑。在一些實施例中,卡盤主體可為橢圓形的,且特徵可在於自中心軸線經由卡盤主體的一或多個徑向尺寸。應當理解,頂部圓盤可為任何幾何形狀,且當討論徑向尺寸時,其可限定距卡盤主體之中心位置的任何長度。
靜電卡盤主體325可與桿330耦合,此桿可支撐卡盤主體且可包括用於傳送和接收可與靜電卡盤主體325的內部部件連接之電力及/或流體線路的通道。儘管在一些實施例中,此組件亦可用作或包括用於真空卡盤或任何其他類型之卡盤系統的部件,但靜電卡盤主體325可包括相關通道或部件以用作靜電卡盤。桿330可在卡盤主體的與基板支撐表面相對之第二表面上與卡盤主體耦合。
靜電卡盤主體325可包括第一和第二導電卡緊電極335a和335b,此些電極可嵌入靜電卡盤主體325內靠近基板支撐表面327。電極335a和335b可與各自DC電源340a和340b電耦合,如圖所示,此些電源可經配置為以雙極卡緊配置將能量或電壓提供至導電卡緊電極335a、335b。亦即,電極335a和335b通常經驅動至相對於放置在其上之基板之電位的正電壓和負電壓。卡緊電極335a及/或335b在靜電卡盤主體325的各自部分上可為相對連續的,或可形成貫穿其中的孔(例如,每個電極335可為篩孔)。在下文中,為了簡潔起見,卡緊電極可簡稱為電極。可操作電極335a、335b以自基板處理腔室300之基板處理區域320內的前驅物形成電漿322,但可類似地維持其他電漿操作。例如,電極335a、335b可用作包括與噴頭305電耦合之RF源307的電容性電漿系統的AC電接地。例如,電極335a、335b可用作來自RF源307之功率的接地路徑,同時亦提供相對於基板的DC電偏壓,以提供基板至基板支撐表面327的雙極靜電卡緊。電源340a和340b可包括濾波器、電源和經配置為提供卡緊電壓的許多其他電力部件。電源340a和340b亦可包括內部安培計,此內部安培計可操作以測定提供至電極335a、335b的電流。視情況,且尤其當電源340a和340b不包括內部安培計時,可存在單獨的安培計342a和342b,此些安培計以電串聯連接方式與電極335a、335b耦合且可操作以測定提供至電極335a、335b的電流。下面將進一步描述關於根據一些實施例之雙極卡盤的附加電力部件和細節,且任何設計均可利用基板處理腔室300來實施。例如,如下文將進一步解釋的,可併入附加的電漿相關電源或部件。
控制及/或資料線可連接電源340a、340b,可選安培計342a、342b,加熱器電源365,RF源307及/或包括基板處理腔室300、可經由資料線385與控制器380連接之電漿處理系統之其他特徵中的任何一者。控制器380可以但不限於接收資料、儲存資料、請求、接收及/或儲存使用者輸入、使用資料及/或使用者輸入的任何組合進行計算,及/或發送控制信號以開始、停止及/或調整電源340a、340b,加熱器電源365,RF源307,基板處理腔室300的其他能力及/或包括腔室300之更大系統之其他能力的操作。亦即,控制器380可為用於執行本文所述控制技術的專用控制器,或可為用於處理系統之基板處理腔室300及/或其他部分(例如,基板處理腔室108,機械手臂104、110,低壓保持區域106或處理系統100之任何其他特徵中的一或多者,第1圖)之系統控制器的部分。控制器380的任何上述變體可經實現為進行所有所述功能的獨立控制器,或經實現為在一個位置進行一些所述功能且在另一位置進行一些功能的分散式控制器。控制器380可實體位於具有基板處理腔室300(或具有包括腔室300的系統)的外殼或機櫃中,或可實體位於遠端,其中資料線385為離散電子連接、資料匯流排連接、網路連接、無線(例如,無線電、藍牙、光學)連接及其類似者的任何組合,處於腔室300與控制器380的實體部件之間或之中。控制器380可由邏輯元件、微控制器、微處理器及其類似者的任何適合組合來實現。在閱讀和理解本揭示案後,熟習此項技術者將容易地想到上述控制器380之具體實施方案的各種等效物、擴展、變化及/或修改。
靜電卡盤主體325亦可在基板支撐表面內限定凹陷區域345,此凹陷區域可提供可設置基板的凹陷穴。凹陷區域345可形成在頂部圓盤的內部區域且可經配置為接收用於處理的基板。如圖所示,凹陷區域345可涵蓋靜電卡盤主體的中心區域,且可調整尺寸以適應任何種類的基板尺寸。基板可安置在凹陷區域內,且由可涵蓋基板的外部區域347含有。在一些實施例中,外部區域347的高度可使得基板與外部區域347處之基板支撐表面的表面高度齊平或凹陷低於此表面高度。在一些實施例中,凹陷表面可控制處理期間的邊緣效應,這可提高基板上沉積的均勻性。在一些實施例中,邊緣環可設置在頂部圓盤的周邊周圍,且可至少部分地限定可安置基板的凹部。在一些實施例中,卡盤主體的表面可為基本上平坦的,且邊緣環可完全限定可安置基板的凹部。
在一些實施例中,靜電卡盤主體325及/或桿330可為絕緣或介電材料。例如,氧化物、氮化物、碳化物和其他材料可用於形成部件。例示性材料可包括陶瓷,包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、碳化鎢和任何其他金屬或過渡金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或鈦酸鹽,以及這些材料與其他絕緣或介電材料的組合。不同等級的陶瓷材料可用於提供經配置為在特定溫度範圍內操作的複合材料,且因此在一些實施例中,不同陶瓷等級的相似材料可用於頂部圓盤和桿。在一些實施例中亦可併入摻雜劑以調整電性質。例示性摻雜劑材料可包括釔、鎂、矽、鐵、鈣、鉻、鈉、鎳、銅、鋅或任何數量之已知併入在陶瓷或介電材料內的其他元素。
靜電卡盤主體325亦可包括包含在卡盤主體內的嵌入式加熱器350。在一些實施例中,加熱器350可包括電阻加熱器或流體加熱器。在一些實施例中,電極335可用作加熱器,但藉由將這些操作分離,可提供更多的個別控制,且可以提供擴展的加熱器覆蓋率,同時限制用於電漿形成的區域。加熱器350可包括與卡盤主體材料結合或耦合的聚合物加熱器,儘管導電元件可嵌入靜電卡盤主體內且經配置為接收電流,諸如AC電流,以加熱頂部圓盤。電流可經由與上面討論的DC電力類似的通道經由桿330傳送。加熱器350可與加熱器電源365耦合,此電源可將電流提供至電阻加熱元件以促進相關卡盤主體及/或基板的加熱。在實施例中,加熱器350可包括多個加熱器,且每個加熱器可與卡盤主體的區域相關聯,因此例示性卡盤主體可包括與加熱器數量相似或比其數量更多的區域。在一些實施例中,卡緊電極335可位於加熱器350與基板支撐表面327之間。在一些實施例中,卡緊電極335可嵌入形成基板支撐表面327的材料中,或在其他實施例中,可在電極335與基板支撐表面327之間保持距離。
加熱器350可能夠調節靜電卡盤主體325以及位於基板支撐表面327上之基板的溫度。加熱器可具有操作溫度範圍以將卡盤主體及/或基板加熱至高於或約100℃,且加熱器可經配置為加熱至高於或約125℃、高於或約150℃、高於或約175℃、高於或約200℃、高於或約250℃、高於或約300℃、高於或約350℃、高於或約400℃、高於或約450℃、高於或約500℃,高於或約550℃,高於或約600℃,高於或約650℃,高於或約700℃,高於或約750℃,高於或約800℃,高於或約850℃,高於或約900℃,高於或約950℃,高於或約1000℃,或更高。加熱器亦可經配置為在這些所述數字中的任何兩者之間涵蓋的任何範圍內操作,或在這些範圍中的任何一者內涵蓋的更小範圍內操作。在一些實施例中,可操作加熱器350以在沉積操作期間將基板溫度維持在至少500℃以上。
第4圖為根據本技術的一或多個實施例之半導體處理系統之選定組件的示意性部分橫截面圖。第4圖以示意性的形式示出已結合第3圖討論的某些部件,以示出與本技術有關的某些電壓和電流。電源340a和340b各自與卡緊電極335a和335b電耦合。為了圖示的清晰起見(見第3圖),第4圖中未示出到電源340a和340b的電源和控制連接。當基板329放置在靜電卡盤主體325的基板支撐表面327頂部時,可使電源340a和340b通電,各自向卡緊電極335a和335b提供相反電壓+U、-U。電壓+U、-U在電極335a和335b的表面感應相應的正電荷和負電荷(在第4圖中示意性地示出,正好在電極335a和335b上方),這繼而引起基板329內的電荷重新分佈。相反的一組電荷相互吸引,產生靜電力,此靜電力將基板329固定至基板支撐表面327。U的典型量值在幾十伏至1000伏或更高的範圍內。
在典型的半導體處理中,諸如基板329的晶圓可在導電盒、FOUP及其類似者中運輸,這可使其保持接地,以避免靜電放電和可能會吸引可能存在於本端環境中之粒子的電場。亦即,基板329的V DC在製程步驟之間通常可為零,包括當基板329最初放置在基板支撐表面327的頂部時。只要卡緊電壓相對於基板329相等且相反——亦即+U、-U在接地的任一側,其中V DC= 0——基板329的每一側與電極335a和335b之間的卡緊力將相等。
然而,某些製程可能導致V DC不為零。在一個實例中,當啟動電漿322時,各種機制可能導致V DC偏離零。例如,若靜電卡盤主體325與周圍腔室之間存在DC偏壓,則基板329可充當兩者之間的電容分壓器;此外,電漿322的帶電粒子可將其電荷提供至基板329。某些電漿製程的一些典型值可為-30V至-50V,但可能會出現超出此範圍的其他值。電漿處理中可能使V DC有時不同的因素包括電漿322中使用的處理氣體類型、施加以點燃及/或維持電漿322的RF功率量、製程腔室內的電漿壓力、基板329的材料和背面導電性,以及基板329的操作溫度(這繼而可在很大程度上由靜電卡盤主體325的溫度決定)。
此外,不一定產生電漿之其他類型的處理亦可改變V DC,諸如離子銑削、離子植入和電子束成像及/或計量。用於減小耦合力差異的技術可用於許多此類類型的處理,且應理解為不限於用於電漿處理。
不管處理的類型如何,當V DC不為零且相對於+U、-U顯著時,基板329的側面與電極335a和335b之間的卡緊電壓以及因此卡緊力將為不平衡的。卡緊力可與卡緊電壓的平方成比例,例如,若兩個電極施加的卡緊電壓以2:1的比率呈不平衡狀態,則對應的卡緊力可能以4:1的比率呈不平衡狀態。
第5圖示出在半導體晶圓上利用裸晶圓、基於光的粒子測量系統獲得的資料影像部分395。在其上拍攝資料影像部分395的晶圓受到不平衡的卡緊力。對應於資料影像部分395之左側397的晶圓部分經受極高的卡緊力,而對應於右側398的晶圓部分經受低得多的卡緊力。資料影像部分395的暗部分對應於粒子測量系統沒有偵測到任何事物,而白點顯示在系統「看到」某些光散射特徵的每個位置。資料影像在拋光的矽測試晶圓上拍攝,此晶圓面朝下放置在靜電卡盤上,使晶圓受到不平衡的卡緊力,移除晶圓且用粒子計數器評估拋光面。因此,白色區域代表除拋光矽表面之外的光散射偽影。例如,這些區域可能為黏在晶圓表面的外來物、對晶圓的實際損壞或兩者的某種組合。在半導體或利用半導體處理技術製造之其他元件的高精度處理中,兩者均為不合需要的。晶圓損壞會導致電路系統中的各種故障機制,且甚至晶圓背面的粒子亦會導致損壞或不均勻的處理。例如,當晶圓被強力拉到卡盤上時,粒子迫使一個區域與卡盤脫離接觸,晶圓可能會受到機械損壞,或粒子周圍的區域可能與晶圓的其餘部分沒有相同的與卡盤的熱耦合,或者粒子周圍的區域可能被推出微影系統的焦面,從而導致電路特徵印刷錯誤。在左側397的情況下,第5圖,格柵圖案為可見的,對應於施加不平衡卡緊力之卡盤中之加熱器格柵的圖案。此外,在標記為399的兩個位置可看到晶圓卡盤的升舉銷留下的可檢測不規則性。
鑒於一些光散射特徵即使在資料影像部分395的右側398中亦是可見的,咸信使用裸晶圓、基於光的粒子測量系統的評估係確定卡緊力何時平衡的有用表徵工具。當晶圓受到平衡的卡緊力時,被評估晶圓的兩側看起來大致相同,而當受到不平衡的力時,光散射特徵可能會有一些明顯的差異。然而,利用這種工具進行評估可能需要自處理系統中移除晶圓進行測量。當基板在處理系統中時,有某些方法來平衡卡緊力可能會有所幫助。
回到第3和4圖的討論,若可測量或至少估計處理期間的V DC,則可以將卡緊電壓調整一定量,以減少卡緊力的失配。有利地,此測量或估計應該在處理系統中實時進行。在理想情況下,亦即當可準確估計V DC且對可提供至卡緊電極335a和335b的DC電壓沒有明顯限制時,335a和335b上的電壓將被調整V DC的量,電壓在335a和335b上的極性相反,使每個卡緊電極與V DC之間的電壓差異的量值大小相同。
在一些基板處理系統中,可藉由使用接觸基板329下側的DC探針來測量V DC。然而,某些系統進行的處理可能會破壞DC探針;具體而言,對於在製程腔室為空(例如,沒有基板329存在)的情況下進行清洗操作的系統。亦可能利用蘭牟而探針測量V DC,且這可在實驗室環境中容易地完成,然而此類探針價格昂貴且易於損壞,使得其相對昂貴及/或難以在生產環境中使用。
本技術的一些實施例涉及在不使用DC或蘭牟而探針的情況下在電漿322啟動的情況下確定或至少估計V DC。這些實施例基於對來自電極335a和335b中之一或兩者之漏電流的測量來估計V DC。這些電流可能相當大,尤其是在處理溫度相對較高時,以及對於大基板尺寸時如此。例如,對於放置標稱300 mm/12吋晶圓且在500℃以上運行的靜電卡盤,每個電極的漏電流可能為數十毫安,而對於相同尺寸的卡盤,在600℃以上運行時,每個電極的漏電流可能是數百毫安。如第4圖所示,來自將+U電壓供應至電極335a之電源340a的電流AL包括自電極335a至基板329的漏電流A L1和自電極335a至靜電卡盤主體325之其他部件(特別係加熱器350)的漏電流A L2。來自將電壓-U供應至電極335b之電源340b的電流A R包括自電極335b至基板329的漏電流A R1和自電極335b至靜電卡盤主體325之其他部件(特別係加熱器350)的漏電流A R2。因此, A L= A L1+ A L2方程式1 A R= A R1+ A R2方程式2
所提到的每個電流由相鄰導體之間的電場驅動,此電場又與已知電壓相關。因此,當V DC= 0且在靜電卡盤主體325上沒有DC偏壓時, A L1∝ U 2方程式3 A L2∝ U 2方程式4 A R1∝ U 2方程式5 A R2∝ U 2方程式6
當存在電漿322時,V DC變為非零。當V DC為非零時,使用符號A*表示上述相同的電流: A* L= A* L1+ A* L2方程式7 A* R= A* R1+ A* R2方程式8
當V DC為非零時,漏電流A* L1和A* R1可能與A L1和A R1有顯著差異,此係因為這些電流的電壓將沿相反方向變化: A* L1∝ (U - V DC) 2方程式9 A* R1∝ (U + V DC) 2方程式10
然而,當V DC為非零時,漏電流A* L1和A* R1可能與A L1和A R1沒有顯著差異,此係因為驅動其的電壓不會變化: A* L2= A L2∝ U 2方程式11 A* R2= A R2∝ U 2方程式12
因此,藉由自其相應的A*中減去每個A以獲得當電漿322存在時與電漿322不存在時之A R或A L的變化,A L2和A R2項抵消,且變化將為V DC的強函數(忽略二階交叉乘法項): ΔA L= A* L- A L∝ (V DC) 2方程式13 ΔA R= A* R- A R∝ (-V DC) 2方程式14
因此,A L和A R的測量值以及根據測量值對ΔA L和ΔA R的計算應該可用於在處理基板時實時獲得至少V DC的估計值。方程式3-6和9-14中指示的比例可能為或可能不為完美的二次關係。但若在運行與所需V DC模型的配方類似之配方的腔室中,可在測量A L和A R的同時使用DC或蘭牟而探針在表徵基礎上獲得V DC的直接測量值,則可建立V DC與A L和A R變化之間的相關性。例如,一些實施例可儲存作為ΔA L及/或ΔA R的函數之V DC的模型或數學公式,或可儲存查找表。應當注意,ΔA L及/或ΔA R中的一或兩者均可測量且用於計算或估計V DC。在一些實施例中,經濟狀況可能偏好僅使用ΔA L或ΔA R中的一者,此係因為僅需要安裝和使用一個安培計,但在其他實施例中,處理更多不同製程情況的準確性和能力可能偏好使用ΔA L和ΔA R兩者。
U、-U如何調整的變化亦為可能的。如上所述,在理想情況下,卡緊電壓將被調整V DC的量,卡緊電壓在335a和335b上極性相反,以使每個卡緊電極與V DC之間的電壓差異的量值大小相同。然而,可能並不總滿足理想的情況,例如在電源運行超過電壓驅動限制的情況下,或製程腔室中的其他情況使得這種電壓調整有問題。因此,在一些實施例中,為U、-U供應調整值的模型或查找表亦視情況可縮放預期的校正、添加或減去DC偏移、補償電壓驅動限制及/或包括對其他變數(諸如靜電吸盤主體的溫度)的校正。在其他實施例中,若卡緊力失配可與ΔA L及/或ΔA R直接相關,則可產生所需卡緊電壓調整的至少一階模型而無需明確估計V DC。例如,藉由在測量A L和A R的同時用不同的卡緊電壓運行測試晶圓實驗,且使用如第5圖所示的光散射偽影資料來確定最佳卡緊電壓,可簡單地對卡緊電壓進行期望校正。某些實施例可僅調整一個卡緊電壓(例如,僅提供至卡緊電極335a、335b中之一者的電壓),以便獲得卡緊力不平衡的一階改善。
隨後,在生產環境中,控制器可經配置為控制電極的電源,在製程啟動之前和之後接收A L及/或A R的測量值,視情況接收諸如溫度的其他資料,視情況計算ΔA L及/或ΔA R,視情況產生至少V DC的估計,計算至少一個電極之卡緊電壓的期望校正,以及控制電源以實施校正。控制器可為控制器380;電源可為電源340a及/或340b;電流測量值亦可由電源340a及/或340b提供,或可由單獨的安培計342a及/或342b提供;全部如第3圖所示。
以上揭示技術的各種修改為可能的。例如,在一些實施例中,單獨使用測量的A L及/或A R(例如,作為查找函數的自變數)來直接確定修改卡緊電壓可能足夠了,或可能需要明確地計算ΔA L、ΔA R及/或V DC。在另一實例中,儘管通常將由相反方向上的相似電壓量值來調整兩個卡緊電壓以平衡卡緊力,但在一些實施例中,可能僅調整一個卡緊電壓以獲得益處。此外,在一些實施例中,V DC及/或修改卡緊電壓可僅基於A L或A R測量值中的一者來確定,而其他實施例可考慮藉由使用A L和A R兩者來更準確地確定V DC及/或修改卡緊電壓。在這些和其他實施例中,用於經處理每個基板的A L和A R測量值、V DC估計值、初始卡緊電壓及/或修改卡緊電壓中的任一者可儲存、傳輸至網路及/或以其他方式用於統計製程控制目的。在閱讀和理解本揭示案後,熟習此項技術者將容易地想到所討論之特定技術的各種等效物、擴展、變化及/或修改。
第6圖為根據本技術的一或多個實施例之用於減小由靜電卡盤的兩個電極施加至設置在卡盤頂部之基板之卡緊力的差異之方法400的流程圖。在410處,方法400將初始卡緊電壓提供至雙極靜電卡盤的至少兩個電極。410的實例為電源340a和340b,其將初始卡緊電壓提供至電極335a和335b中的每一者(第3或4圖),而基板329位於靜電卡盤主體325的頂部。在420處,方法400測量提供至卡緊電極中之一或兩者的初始電流;如上所述,在一些情況下,僅測量一個此類電流可能足夠了,或者可認為測量兩個電流更準確或有用。420的實例包括控制器380,第3圖,自內置於電源340a及/或340b的安培計,或自單獨的安培計342a及/或342b接收電流測量值,第3圖。
在430,啟動影響V DC的製程。這種製程的實例至少為電漿製程、離子銑削製程、離子植入製程及/或基於電子束的成像及/或計量製程。在440處,方法400重新測量提供至卡緊電極中之一或兩者的電流。如上所述,可重新測量一或兩個電流,且可將其視為修改電流(例如,在430處由影響V DC的製程修改)。440的實例包括控制器380,第3圖,自內置於電源340a及/或340b的安培計,或自單獨的安培計342a及/或342b接收電流測量值,第3圖。在450處,根據來自420和440的電流測量值確定至少一個修改卡緊電壓。450的實例為控制器380,第3圖,至少部分地基於初始電流和在420和440處測量的修改電流來確定至少一個修改卡緊電壓。450的可選子步驟及/或變體包括根據初始電流和修改電流明確計算ΔA L、ΔA R及/或V DC;使用查找表來確定V DC及/或修改卡緊電壓;使用儲存的公式來確定V DC及/或修改卡緊電壓;確定兩個卡緊電極的修改卡緊電壓;以及儲存任何輸入資料及/或計算值以供後續使用。在460處,將至少一個修改卡緊電壓提供至適合電極。460的頻繁但仍可選的變體為將修改卡緊電壓提供至兩個電極。460的實例為控制器380將指令提供至電源340a及/或340b以提供校正的卡緊電壓。
在前面的描述中,為了解釋的目的,已闡述了許多細節以提供對本技術之各個實施例的理解。然而,對於熟習此項技術者而言顯而易見的為,可在沒有這些細節中的一些或者具有附加細節的情況下實踐某些實施例。
已揭示了若干實施例,熟習此項技術者將認識到,在不脫離實施例之精神的情況下,可使用各種修改、替代構造和等效物。此外,為了避免不必要地混淆本技術,未描述許多公知的製程和元件。因此,以上描述不應被視為限製本技術的範疇。
在提供值範圍的情況下,應當理解,除非上下文另有明確規定,否則亦具體揭示了此範圍的上限與下限之間的每個中介值,直至單位下限的最小分數。規定範圍內的任何規定值或未規定中介值與此規定範圍內的任何其他規定或中介值之間的任何更窄範圍均涵蓋在內。這些較小範圍的上限和下限可獨立地包括在此範圍內或排除在此範圍內,且其中一個、沒有或兩個極限均包括在較小範圍內的每個範圍亦涵蓋在本技術內,受制於規定範圍內的任何明確排除極限。若規定範圍包括一個或兩個極限,則亦包括排除一個或兩個那些所包括限制的範圍。
如本文和所附發明申請專利範圍中使用的,單數形式「一(a/an)」和「該(the)」包括複數參考,除非上下文另有明確規定。因此,例如,提及「一加熱器」包括複數個此類加熱器,提及「該突出物」包括提及熟習此項技術者已知的一或多個突出物及其等效物,等等。
此外,當在本說明書和以下發明申請專利範圍中使用時,字「包含(comprise(s)/comprising)」、「含有(contain(s)/containing)」、「包括(include(s)/including)」旨在指定所述特徵、整數、部件或操作的存在,但其不排除一或多個其他特徵、整數、部件、操作、行為或群組的存在或添加。
100:例示性處理系統 102:前開口晶圓盒 104:機械手臂 106:低壓保持區域 108a:基板處理腔室 108b:基板處理腔室 108c:基板處理腔室 108d:基板處理腔室 108e:基板處理腔室 108f:基板處理腔室 109a:串接區段 109b:串接區段 109c:串接區段 110:機械手臂 200:例示性基板處理系統 201:內側壁 202:腔室主體 203:電力箱 204:腔室蓋 206:遮蔽環 208:前驅物分配系統 212:側壁 216:底壁 218:雙通道噴頭 220A:處理區域 220B:處理區域 222:通道 224:通道 225:圓周泵送腔 226:桿 227:襯裡組件 228:基座 229:基板 230:棒 231:排氣埠 232:加熱元件 233:凸緣 235:圓周環 238:基座組件 240:前驅物入口通道 244:阻隔板 246:面板 247:冷卻通道 248:環形底板 258:介電隔離器 260:移送埠 261:基板升舉銷 264:泵送系統 265:電源 300:基板處理腔室 305:噴頭 307:RF源 310:基板支撐件 315:腔室側壁 320:基板處理區域 322:電漿 325:靜電卡盤主體 327:基板支撐表面 329:基板 330:桿 335a:第一導電卡緊電極 335b:第二導電卡緊電極 340a:DC電源 340b:DC電源 342a:安培計 342b:安培計 345:凹陷區域 347:外部區域 350:嵌入式加熱器 365:加熱器電源 380:控制器 385:資料線 395:資料影像部分 397:左側 398:右側 399:位置 400:方法 410:步骤 420:步骤 430:步骤 440:步骤 450:步骤 460:步骤 +U:電壓 -U:電壓 A L:電流 A L1:漏電流 A L2:漏電流 A R:電流 A R1:漏電流 A R2:漏電流 V DC:DC電壓
藉由參考說明書的其餘部分和隨附圖式,可達成對所揭示技術之性質和優點的進一步理解。
第1圖為示出根據本技術的一或多個實施例,例示性處理系統的俯視平面圖。
第2圖為示出根據本技術的一或多個實施例,例示性基板處理系統之一部分的示意性橫截面圖。
第3圖為根據本技術的一或多個實施例,例示性基板處理腔室的示意性部分橫截面圖。
第4圖為根據本技術的一或多個實施例,半導體處理系統之選定部件的示意性部分橫截面圖。
第5圖示出根據本技術的一些實施例,在半導體晶圓上利用裸晶圓、基於光的粒子測量系統獲得的資料影像部分。
第6圖為根據本技術的一或多個實施例,用於減小由靜電卡盤的兩個電極施加至設置在卡盤頂部之基板之卡緊力的差異之方法的流程圖。
包括幾個圖作為示意圖。應當理解,這些圖係出於說明的目的,且除非特別說明為按比例繪製的,否則不應認為係按比例繪製的。此外,提供作為示意圖的這些圖來幫助理解,且可能不包括與實際表示相比的所有態樣或資訊,且可能包括用於說明目的的誇示材料。
在隨附圖式中,相似的部件及/或特徵可具有相同的元件符號。此外,相同類型的各種部件可藉由在元件符號後面加上區分相似部件的字母來區分。若說明書中僅使用第一元件符號,則此描述適用於具有相同第一元件符號之相似組件的任何一者,而不管字母如何。
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
307:RF源
310:基板支撐件
322:電漿
325:靜電卡盤主體
327:基板支撐表面
329:基板
330:桿
335a:第一導電卡緊電極
335b:第二導電卡緊電極
340a:DC電源
340b:DC電源
342a:安培計
342b:安培計
350:嵌入式加熱器
365:加熱器電源
+U:電壓
-U:電壓
AL:電流
AL1:漏電流
AL2:漏電流
AR:電流
AR1:漏電流
AR2:漏電流
VDC:DC電壓

Claims (20)

  1. 一種減小卡緊力之差異的方法,該些卡緊力由一靜電卡盤的兩個電極施加至設置在該卡盤頂部的一基板,該方法包含以下步驟:將初始卡緊電壓提供至該些兩個電極中的每一者;在啟動影響該基板之一DC電壓的一製程之前,測量提供至該些兩個電極中之一第一電極的一初始電流;啟動影響該基板之該DC電壓的該製程;該製程啟動之後,測量提供至該第一電極的一經修改電流;至少基於該初始電流和該經修改電流,確定該些兩個電極中之一選定一者的一經修改卡緊電壓,這將減少該基板上的卡緊力不平衡;以及將該經修改卡緊電壓提供至該些兩個電極中的該選定一者。
  2. 如請求項1所述之方法,其中測量該初始電流和該經修改電流之步驟包含以下步驟:使用由一安培計提供的電流讀數,該安培計與將該初始卡緊電壓提供至該第一電極的一電源整合。
  3. 如請求項1所述之方法,其中測量該初始電流和該經修改電流之步驟包含以下步驟:使用一安培計,該安培計以電串聯連接方式耦合在(a)將該初始卡緊電壓提供至該第一電極的一電源與(b)該第一電極之間。
  4. 如請求項1所述之方法,其中確定該經修改 卡緊電壓之步驟包含以下步驟:使用一查找表。
  5. 如請求項1所述之方法,其中確定該經修改卡緊電壓之步驟包含以下步驟:使用一公式計算該經修改卡緊電壓,該公式使用該初始電流和該經修改電流。
  6. 如請求項1所述之方法,其中確定該經修改卡緊電壓之步驟包含以下步驟:確定由該製程引起之該基板之該DC電壓的一近似變化。
  7. 如請求項1所述之方法,其中:測量該初始電流之步驟包含以下步驟:測量到該第一電極的該初始電流作為一第一初始電流,以及測量到該些兩個電極中之一第二電極的該初始電流作為一第二初始電流;測量提供至該第一電極的該經修改電流之步驟包含以下步驟:測量到該第一電極的該經修改電流作為一第一經修改電流,以及測量到該第二個電極的該經修改電流作為一第二修改電流;以及確定該些兩個電極中之該選定一者的該經修改卡緊電壓之步驟包含以下步驟:至少基於該第一初始電流、該第二初始電流、該第一經修改電流和該第二經修改電流來確定該經修改卡緊電壓。
  8. 如請求項7所述之方法,其中: 確定該些兩個電極中之該選定一者的該經修改卡緊電壓之步驟包含以下步驟:將該經修改卡緊電壓確定為一第一經修改卡緊電壓,以及將該些兩個電極中之未選定一者的一修改卡緊電壓確定為一第二經修改卡緊電壓;且進一步包含以下步驟,將該第二經修改卡緊電壓提供至該些兩個電極中的該未選定一者。
  9. 如請求項8所述之方法,其中確定該第一經修改卡緊電壓和該第二經修改卡緊電壓包含以下步驟::至少基於該第一初始電流、該第二初始電流、該第一經修改電流和該第二經修改電流來估計該基板的一DC電壓;以及藉由至少部分地基於該基板之該經估計DC電壓的電壓量來調整該些初始卡緊電壓,以形成該些修改卡緊電壓。
  10. 如請求項9所述之方法,其中調整該些初始卡緊電壓之步驟包含以下步驟:將該些初始卡緊電壓中的每一者調整等於該基板之該估計DC電壓的一電壓量,以形成該些經修改卡緊電壓。
  11. 如請求項1所述之方法,其進一步包含以下步驟:評估經受該製程之一測試基板上的DC電壓變化,同時測量提供至卡緊電極的電流;以及 產生一查找表或一模型,用於確定該經修改卡緊電壓。
  12. 如請求項11所述之方法,其中評估該些DC電壓變化之步驟包含以下步驟:利用一DC探針或一蘭牟而探針。
  13. 如請求項11所述之方法,其中評估該些DC電壓變化之步驟包含以下步驟::將一測試晶圓的一拋光側放置在該靜電卡盤上;啟動該製程;取出該測試晶圓;以及使用一基於光的粒子測量系統評估該測試晶圓的該拋光側,以檢測由該靜電卡盤引起的光散射偽影。
  14. 一種具有卡緊力補償的雙極靜電卡盤系統,其包含:一靜電卡盤主體;一絕緣基板支撐表面,其設置在該靜電卡盤主體的頂部;兩個電極,其設置在該靜電卡盤主體之至少一部分的頂部,且在該絕緣基板支撐表面的下方;兩個電源,每個電源可操作以將一DC電壓輸出提供至該些電極的一相應一者,其中該些兩個電源中的至少一者可操作以回應於一輸入信號調整其DC電壓輸出;一安培計,其以串聯電連接方式與該些電極中的一第一電極耦合,其中該安培計經配置為: 測量流向該第一電極的一電流,以及提供指示該電流的電流資訊;以及一控制器,其經配置為:接收該電流資訊,至少部分地基於該電流資訊,產生電壓校正資訊,以及將該電壓校正資訊作為該輸入信號提供至可調節的該些兩個電源中的該至少一者,以至少部分地減小由該些兩個電極施加之卡緊力的一差異。
  15. 如請求項14所述之雙極靜電卡盤系統,其中該安培計與該些兩個電源中的一者整合,該些兩個電源與該第一電極連接。
  16. 如請求項14所述之雙極靜電卡盤系統,其中該控制器經配置為:基於該電流資訊,確定設置在該絕緣基板支撐表面頂部之一基板的一近似DC電壓;以及基於該近似DC電壓,產生該電壓校正資訊。
  17. 如請求項14所述之雙極靜電卡盤系統,其中:該些兩個電源中的每一者均可操作以回應於一對應輸入信號來調整其各自DC電壓輸出;以及該控制器經配置為至少部分地基於該電流資訊,將電壓校正資訊提供至該些兩個電源中的每一者,作為用於該些兩個電源中之每一者的該些對應輸入信號。
  18. 如請求項14所述之雙極靜電卡盤系統,其中該安培計為一第一安培計,該雙極靜電卡盤系統進一步包含:一第二安培計,其以串聯電連接方式與該些兩個電極中的一第二電極耦合,其中該第二安培計經配置為:測量流向該第二電極的一電流,以及提供指示流向該第二電極之該電流的電流資訊;以及該控制器經配置為至少部分地基於來自該第一安培計和該第二安培計的該電流資訊,提供該電壓校正資訊。
  19. 如請求項14所述之雙極靜電卡盤系統,其中該控制器經配置為:在一第一時間,自該安培計接收該電流資訊作為初始電流資訊;在比該第一時間晚的一第二時間,自該安培計接收該電流資訊作為經修改電流資訊;以及至少部分地基於該初始電流資訊和該經修改電流資訊,將該電壓校正資訊作為該輸入信號提供至可調節的該些兩個電源中之該至少一者。
  20. 一種具有卡緊力補償的基板處理系統,其包含:一製程腔室,其可操作以處理一基板;一靜電卡盤本體,其設置在該製程腔室內;一絕緣基板支撐表面,其設置在該靜電卡盤主體的頂 部;第一和第二電極,其設置在該靜電卡盤主體之至少一部分的頂部,且在該絕緣基板支撐表面的下方;第一和第二電源,每個電源可操作以將一DC電壓輸出提供至該些第一和第二電極中的一各自一者,其中該些第一和第二電源中的每一者可操作以回應於一輸入信號調整其DC電壓輸出;第一和第二安培計,其中:該第一安培計以串聯電連接方式耦合在該第一電源與該第一電極之間,以及該第二安培計以串聯電連接方式耦合在該第二電源與該第二電極之間,且其中該些第一和第二安培計中的每一者經配置為:測量在其耦合在其間的該各自電源與該各自電極之間流動的一電流;以及提供指示該電流的電流資訊;該基板處理系統進一步包含一控制器,該控制器經配置為:將一基板裝載至該絕緣基板支撐表面上;操作該些第一和第二電源以將初始DC電壓提供至該些各自第一和第二電極;各自自該些第一和第二安培計接收初始第一和第二電流資訊; 在該製程腔室內啟動一製程;啟動該製程之後,各自自該些第一和第二安培計接收經修改第一和第二電流資訊;至少部分地基於該初始和該經修改電流資訊,確定該些第一和第二電源的經修改DC電壓值;以及操作該些第一和第二電源以將經修改DC電壓提供至該些各自第一和第二電極,以至少部分地減小由該些第一和第二電極施加至該基板之卡緊力的一差異。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11594440B2 (en) 2020-10-21 2023-02-28 Applied Materials, Inc. Real time bias detection and correction for electrostatic chuck
US11854911B2 (en) * 2021-02-25 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for conducting chucking operations using an adjusted chucking voltage if a process shift occurs
TWI814491B (zh) * 2022-07-18 2023-09-01 財團法人國家實驗研究院 檢測裝置之可拆卸保護結構

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10189697A (ja) * 1996-12-26 1998-07-21 Kyocera Corp 静電チャック装置
US5933314A (en) * 1997-06-27 1999-08-03 Lam Research Corp. Method and an apparatus for offsetting plasma bias voltage in bi-polar electro-static chucks
US20160027615A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1027566A (ja) 1996-07-10 1998-01-27 Nissin Electric Co Ltd 基板保持装置
US10324121B2 (en) 2012-12-28 2019-06-18 Axcelis Technologies, Inc. Charge integration based electrostatic clamp health monitor
US11594440B2 (en) 2020-10-21 2023-02-28 Applied Materials, Inc. Real time bias detection and correction for electrostatic chuck

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10189697A (ja) * 1996-12-26 1998-07-21 Kyocera Corp 静電チャック装置
US5933314A (en) * 1997-06-27 1999-08-03 Lam Research Corp. Method and an apparatus for offsetting plasma bias voltage in bi-polar electro-static chucks
US20160027615A1 (en) * 2014-07-25 2016-01-28 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus

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