[发明专利]基片支承装置及其静电释放方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子加工技术领域，特别涉及一种基片支承装置及其静电 释放方法。

背景技术

在等离子加工领域，一般在真空反应腔室中对基片进行刻蚀或采用化学 气相沉积法在基片表面形成半导体结构。此过程中，通常需要利用基片支承 装置例如静电卡盘(ElectroStatic Chuck，ESC)将基片固定在真空反应腔室内 特定的工位上，而后将用于刻蚀或沉积的工艺气体通过管路输送到真空反应 腔室之中，同时在真空反应腔室内施加射频电场，将工艺气体激发为等离子 状态而开始工作。

目前的等离子加工设备中，静电卡盘等基片支承装置里埋有用于产生静 电的单电极或双电极，例如，埋有双电极的静电卡盘中的一个电极靠近静电 卡盘的上表面，该上表面之上放置有待加工的基片。工艺过程中，先利用ESC 电源在双电极上施加高压直流电，使两个电极分别积聚不同极性的电荷，靠 近静电卡盘上表面的电极在基片中对应的区域感应出与电极本身的极性不同 的感应电荷，也就是说，靠近静电卡盘上表面的电极中的电荷与基片中对应 区域的感应电荷的极性相反，它们之间的静电引力使基片吸附在静电卡盘的 上表面而被固定；加工工艺完成后，ESC电源在所述双电极上再施加反向电 压，以在基片中感应出与所述感应电荷不同极性的电荷来进行中和，完成静 电释放过程，使所述静电引力消失，然后利用升针机构将加工后的基片从静 电卡盘上托起，再用机械手将基片取出。

但是，通过ESC电源施加反向电压的方法一般并不能完全中和基片中的 感应电荷，往往还遗留有残余静电，这是因为静电的消除受到多种因素的影 响，例如反向电压的高低、施加反向电压时间等，而且对于不同的工艺，基 片被静电卡盘吸附后所带静电的电量也是不同的，因此静电释放后残余静电 的电量也不尽相同。

残余静电带来的直接影响是工艺完成后升针机构托起基片的过程中发生 粘片现象，也就是说，残余静电产生的静电引力使基片仍然吸附在静电卡盘 的表面，而且随残余静电的增多粘片现象越明显，导致基片可能偏离真空反 应腔室的中心位置或者在升起过程中掉片，导致机械手无法正常取出基片； 更为严重的粘片情况下还会发生碎片现象，污染整个真空反应腔室，需要停 机打开腔室进行清理。

针对上述问题，现有技术中提供了一种半导体基片的支承装置，其结构 如图1所示，所述支承装置包括：用于放置半导体基片的基片座，用于将基 片举升离开所述基片座的升针机构，位于升针机构下面的、用于驱动升针机 构升降的马达，连接所述马达与升针机构的导向螺杆，以及用于在举升过程 中限制升针机构对基片作用力的反馈机构。

所述升针机构包括：基片座下面的柱状举升板，连接于所述柱状举升板 之上的举升组柱；所述举升组柱穿过基片座并与基片的底面接触，所述柱状 举升板通过开关和可变电阻接地，所述柱状举升板与基片座之间还设有密封 环。所述反馈机构包括：应变测量器、马达控制器和编码器；所述基片座中 具有双电极(图中未示出)，其中一个电极靠近基片座的上表面。

等离子加工工艺完成后，在基片座的双电极上施加反向电压，然后开启 马达，马达通过导向螺杆带动所述升针机构向上移动，一旦升针机构的举升 组柱与基片的底面接触，则基片开始向上移动离开基片座。当基片座上遗留 有残余静电时，由于静电引力的作用，举升组柱不能将基片举起，而是使基 片产生应变，随着举升组柱的举升，该应变也越来越大，应变测量器实时监 控该应变值并反馈信号给马达控制器，当残余静电过大，所述应变增加到可 能会引起基片损坏的量值时，马达控制器中止马达运转，停止对升针机构施 加上升作用力，同时，闭合开关使基片接地，开始对基片进行放电，释放完 静电后，马达控制器命令马达重新运转，从而将基片带离基片座。

上述技术方案采用的是典型的闭环反馈系统，基片应变值增加到可能会 引起基片损坏的量值时，开关收到信号进行自动放电，然而问题在于，由于 在基片座中引入了包括应变测量器、马达控制器和编码器等在内的反馈机构， 结构显然较为复杂，提升了设备的制造和维护成本。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种结构简单、成本较低的基片支承装置。

本发明解决的另一问题是提供一种放电过程简单、迅速的静电释放方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种基片支承装置，包括：用于放置基 片的基片座，位于基片下面的升针机构和放电机构，所述放电机构包括：