[发明专利]用于等离子体反应器的具有智能升降销机构的静电卡盘

说明书

技术领域

本发明涉及用于等离子体反应器的具有智能升降销机构的静电卡盘。

背景技术

静电卡盘能够用在等离子体反应器中，以在对晶片进行等离子体处理的过程中将半导体晶片保持在室内的晶片支撑表面上。静电卡盘由晶片置于其上的扁平绝缘或者半绝缘层所绝缘的扁平电极或者导电格栅组成。通常，细长升降销向上延伸通过静电卡盘，以从机械手装置接收静电卡盘上方的晶片，然后机械手缩回。升降销然后向下缩回直到晶片搁在晶片支撑表面上。较大的D.C.夹持电压通常相对于室壁地施加到电极。晶片通常间接地通过等离子体以地为参照。在等离子体“开”的情况下，较大D.C.电压施加到静电卡盘电极产生了将晶片保持在适合位置处的较大静电力。然后对晶片进行等离子体处理，此后升降销向上延伸以将晶片从静电卡盘提升到用于将其从室移除的机械手装置。为了高产量，在向下缩回和向上延伸的动作过程中，升降销以比较高的速度运动。解除所施加的D.C.的夹持电压不一定消除了被夹持的晶片和静电卡盘的表面之间的电位差。仍然存在残余的电荷，这导致了晶片和卡盘之间残余的吸引力。取决于在升降销向上延伸的过程中残余力的大小和升降销的速度，晶片可能损坏。

在等离子体“开”时将销进行提升提供了由于晶片与卡盘分离引起的电流的放电路径，但是如果残余力较大，晶片还可能损坏。

一些现有技术方法使用以恒定压力输送到静电卡盘表面的传热气体(诸如氦)的气体流动速率来测量残余夹持力。当晶片的一些部分“解除夹持”时，使得允许传热气体以高的流动速率泄漏，同时晶片的另一部分仍保持夹持，并在升降销随后的向上运动中损坏，这种方法一般不可行。

当前，没有方法来在晶片受到破坏之前检测这种错误的发生。

相关的问题是如果晶片开始在室中进行等离子体处理之前没有牢固地夹持到晶片支撑表面，则(由于过度加热或者不良的温度控制)会发生处理失败。当前，除了将传热气体(诸如氦)以恒定压力供应到静电卡盘的表面并监视作为所测量的残余夹持力的气体流动速率之外，没有方法在对晶片开始等离子体处理之前确认夹持力的适合程度。然而，对于一些应用，尤其在高偏置电压下，传热气体会电气地分解，使得晶片被脱离夹持，并潜在地毁坏晶片和静电卡盘。需要一种在处理之前确认夹持力的适合程度的方法。

发明内容

用在对工件进行处理的反应器中的升降销组件包括大致平行于升降方向延伸的多个升降销。多个升降销的每个具有用于支撑工件的顶端和底端。升降台面向升降销的底端，并在大致平行于升降方向的方向上移动。小力检测器感测由升降销施加的力，该力足够大以夹持晶片，并且足够小以避免晶片脱离夹持。大力检测器感测在足以使晶片脱离夹持的范围中由升降销施加的力。

附图说明

图1描述了体现本发明的升降销组件。

图2描述了包括图1的升降销组件的等离子体反应器。

图3描述了用于图2的等离子体反应器的晶片夹持或者解除夹持的处理。

具体实施方式

参照图1，静电卡盘(ESC)8由封装薄平面的夹持电极或者导电格栅12的绝缘或者半绝缘层10、形成晶片支撑表面的绝缘表面的顶表面10a组成。绝缘层10例如可以是氮化铝，并支撑在ESC基座14上。D.C.夹持电压供应和控制器16连接到夹持电极12。在ESC8中延伸通过孔20的至少三个升降销18支撑在轴向可平移的升降台22上。对于每个升降销18，升降台22具有由弹性板26覆盖的凹部24，弹性板24的一端26a用紧固件26b保持在升降台上。弹性板26的另一端26c自由地轴向挠曲。可选地，升降销18底端上的绝缘(例如，陶瓷)零件28将升降销18支撑在升降台22上。升降台22是轴向活塞3的顶端以悬臂的方式支撑着，升降伺服电动机组件32使轴向活塞30在轴向可平移，波纹管34保持室内部的真空密封，同时允许升降台22上下运动。