[发明专利]感测和移除被加工半导体工艺件的残余电荷的系统和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及衬底微制造技术，尤其是指感测和移除被加工半导体工艺件的残余电荷的系统和方法。

【背景技术】

对半导体工艺件或衬底的微加工是一种众所周知的技术，可以用来制造例如，半导体、平板显示器、发光二极管(LED)、太阳能电池等。微加工制造的不同步骤可以包括等离子体辅助工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积、反应离子刻蚀等)，这些工艺在反应室内部进行，工艺气体被输入至该反应室内。射频源被电感和/或电容耦合至反应室内部来激励工艺气体，以形成和保持等离子体。在反应室内部，暴露的衬底被夹盘支撑，并通过某种夹持力被固定在一固定的位置。

传统类型的一种夹盘是静电夹盘，在加工过程中它利用静电力固定或夹持住衬底。一直流电极与一高电压直流电源相连接，在静电夹盘和晶圆之间产生极性相反的静电荷，由此产生静电夹持力。

在工艺完成后，衬底需要从夹盘上被移除或“去夹持”(de-chucked)。为了实现去夹持，高压直流电源被关闭。但是，由于残余电荷往往趋向于停留在整个衬底背面或部分衬底背面，在升降顶针顶起衬底时，衬底往往不能从静电夹盘上分开，并且会被碎成多片或产生其他损坏。

在现有技术中，不同的技术被用来试图促成实现去夹持，它通过对直流电极施加反向极性的放电电压和/或给残余电荷提供一个出口。在一种现有的方法中，在等离子体工艺后期顶起衬底时，流经夹盘的峰值电流被测量，从而来控制在未来的下一次运行时的反向极性放电电压的幅度和/或时间。在另外一种现有的方法中，一电容探测器被用来测量静电夹盘电极和衬底之间的电容值，并基于该测量的电容值来计算出反向极性放电电压。因此，反向极性放电电压的大小会随不同的因素而波动，例如，在晶圆加工时所施加的射频功率、静电夹盘的表面状况，等等。

升降顶针被用于常规的静电夹盘中来将衬底从静电夹盘表面顶起，由此，机器人手臂可以达到衬底的下方再将被处理好的衬底移开。在一种现有的方法中，升降顶针被制成导电的并被接地以给残余电荷提供一放电路径。沿该升降顶针放电路径可以包含射频滤波器和/或电阻。在另外一种现有的方法，升降顶针通过一开关和一可变电阻实现接地。如下的其他现有技术可以供参考：美国专利US6790375、美国专利申请公开US2008/0218931、美国专利US5900062、美国专利US6646857。

现在所需要的是一种去夹持的系统和去夹持的方法，它能够减少去夹持失败，通过从处理的衬底将残余电荷放电，并通过收集上一次去夹持过程的数据来优化后续的去夹持过程。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种从被加工半导体工艺件消除残余电荷的系统和方法，该移除残余电荷会减少/防止去夹持的失败，从而防止半导体工艺件被破碎或被损坏。

本发明是通过以下技术方法实现的：

本发明提供一种对反应室内静电夹盘上被夹持的半导体工艺件去夹持的系统，其中一射频源产生和维持等离子体来处理该反应室内的半导体工艺件，至少一导电的升降顶针被用来在半导体工艺件处理后与半导体工艺件接触而使半导体工艺件放电，该系统包括：一残余电荷感测器，其被设置于沿着一第一放电路径，通过该第一放电路径来感测半导体工艺件的残余电荷放电；一第一电感，连接于残余电荷感测器和升降顶针之间；和一控制器，从残余电荷感测器接收输出信号，并决定残余电荷的数量。

本发明还提供一种方法，包括：在一反应室内通过施加一夹持电压使半导体工艺件被夹持在一静电夹盘上；将一射频源耦合至反应室内产生和维持等离子体对半导体工艺件进行处理；在一第一开关和反应室之间放置一射频阻断电感，来阻断射频电流沿一第一放电路径到达该第一开关至接地；终止夹持电压；抬高至少一个导电的升降顶针使其接触半导体工艺件的下表面，将半导体工艺件的残余电荷沿该第一放电路径放电；感测在半导体工艺件上的残余电荷；和确定残余电荷的数量，来产生一与残余电荷的数量相关的控制信号。

本发明还进一步提供一种半导体工艺件去夹持系统，包括：静电夹盘，通过静电力来夹持半导体工艺件；承载静电夹盘的导电基座；一个射频源耦合至导电基座，以产生和维持等离子体来处理半导体工艺件；至少一导电的升降顶针，其沿着静电夹盘上的一开孔从一收回位置向上移动以使其接触半导体工艺件的底表面；和一电连接器，将导电的升降顶针与导电基座相连接。

【附图说明】

图1A-1B示出根据本发明实施例所提供的两种对放置于静电夹盘上的晶圆放电的系统。

图2示出根据本发明另一实施例所提供的通过一替代的路径实现对放置于静电夹盘上的晶圆放电的系统。