[发明专利]静电抓持方法及设备

说明书

一种在等离子加工期间以静电方式将电介质晶片(30)抓持于加工工作台(3)的方法。该工作台(3)具有嵌置于其中的交错电极(26、28)。本方法包括：将具有相反的第一极性和第二极性的相应电压施加于相邻的电极(26、28)，其中，以与相应下方电极相反的极性，在晶片(30)中感应极化电荷，从而，将晶片以静电方式抓持于工作台；以及，在预定时间(t_on)之后，使电压的极性反转，使得极化电荷以及静电抓持作用持续。各个第一极性和第二极性的接通时间(t_on)预先选择为a)大于时间(T₁)，要求时间(T₁)以在晶片中产生足够极化电荷，使得抓持电压撤销之后，具有所要求的压力，保持晶片至少2秒钟，b)小于时间(T₂)，时间(T₂)是在有稳定电压和等离子体的情况下使晶片按第一预定量与工作台分离所用的时间，以及c)小于时间(T₃)，时间(T₃)是在所施加电压已施加之后在没有等离子体的情况下使晶片按第二预定量与基底分离所用的时间。第一极性与第二极性之间切换所用的时间(t_s)小于时间(T₁)并且小于2秒。

技术领域

本发明涉及以静电方式将电介质晶片(工件)抓持于加工工作台的方法和设备，典型地适合在等离子加工设备中使用。

背景技术

等离子蚀刻和淀积工艺依赖于将晶片温度维持在允许范围内。通过将晶片抓持于支撑工作台实现晶片温度控制，支撑工作台的温度则使用冷却液维持。淀积工艺通常使用50℃～500℃范围内的晶片温度；蚀刻工艺通常使用-100℃～+250℃。理想的是，在温度稳定之后，将晶片保持在目标温度的几度范围内。加工期间，通过以离子轰击和/或化学反应(尤其是在蚀刻加工过程中)的形式进行等离子处理，将能量施加于晶片的正面。加工期间，热量可以从工作台流向晶片，或者从晶片流向工作台，蚀刻中以晶片冷却更为常见，以及，在淀积工艺中一般来说进行晶片加热。对于给定的最大晶片温度，通过改善晶片与工作台之间的热接触，减少了温度稳定时间，并且增大了指向工作台的最大热通量。这二者都有效地帮助提高晶片的生产量。更好的热接触还减少了因其它工艺变化所导致的晶片温度变化，有利于改进工艺的可重复性。

这些工艺通常在减压下运转，对于等离子蚀刻是0.1～100帕，以及，对于等离子淀积是100～1000帕。基底与支撑工作台之间的传热通常以传导和辐射为特征，如公式1中所述：

H＝h(T_wafer-T_table)+e₁₂s_sb(T_wafer⁴-T_table⁴)Wm^-2 (1)

其中：

H W m^-2是晶片与工作台之间的热通量

T_wafer K是晶片温度

T_table K是工作台温度

h W m^-2K^-1是线性传导传热系数

e₁₂是一对表面的辐射传热的有效辐射系数

s_sb W m^-2K^-4是Stefan-Boltzmann常数