[发明专利]基于振动或声学特性分析的晶片夹持检测

说明书

提供了用于检测夹持设备的夹持状态的工件夹持状态检测系统和方法。具有夹持表面的夹持设备被配置为选择性地将工件夹持到所述夹持表面；夹持设备可以是用于将半导体晶片选择性地固定到其上的静电卡盘或机械夹具。还提供了振动诱发机构，其中所述振动诱发机构被配置为选择性地振动所述夹持设备和工件中的一个或多个；还提供了振动感测机构，其中所述振动感测机构被配置为检测所述夹持设备和工件中的一个或多个的振动；夹持状态的检测利用声学性质的变化，例如自然谐振频率或声学阻抗的移位，来确定工件的夹持状态。控制器还被配置为确定与将所述工件夹持到所述夹持表面相关联的夹持状态，其中所述夹持状态与检测到的所述夹持设备和工件中的一个或多个的振动相关联。

相关申请的引用

本申请要求2014年12月26日提交的题为“WAFER CLAMP DETECTION BASED ONVIBRATION OR ACOUSTIC CHARACTERISTIC ANALYSIS”的美国临时申请No.62/096,924的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文，正如在本文中完全阐述的。

技术领域

本发明总体涉及工件夹持系统，更具体地涉及在包括静电夹具的夹具中检测工件。

背景技术

静电夹具或卡盘(ESC)通常在半导体工业中用于在基于等离子体或基于真空的半导体工艺(例如离子注入、蚀刻、化学气相沉积(CVD)等)期间夹持工件或衬底。已证明ESC的夹持能力以及工件温度控制在处理半导体衬底或晶片(例如硅晶片)方面是非常有价值的。例如，典型的ESC包括位于导电电极上方的电介质层，其中半导体晶片被放置在ESC的表面上(例如，晶片被放置在电介质层的表面上)。在半导体处理(例如，离子注入)期间，通常在晶片和电极之间施加夹持电压，其中通过静电力将晶片夹持抵靠卡盘的表面。

在工件处理和/或工件加工期间，通常需要验证和/或确保工件充分夹持到ESC。此外，对于某些工艺，例如某些离子注入工艺，期望通过冷却ESC来冷却工件，其中工件和ESC之间的夹持力确保工件的充分冷却。因此，已经建立了用于验证工件夹持状态的各种配置。一种常见的工件验证基于与工件和ESC相关联的电容的变化，其中工件与ESC表面的接近度通常限定了工件和ESC表面之间的电容。然而，这种所测量的电容并不总是指示工件是否被充分夹紧或夹持到ESC。

因此，本领域中需要一种用于确定工件是否被充分夹紧或夹持到ESC的表面的装置、系统和方法。

发明内容

因此，本公开通过提供一种用于确定工件相对于静电夹具的夹持状态的系统、装置和方法而克服了现有技术的局限。因此，以下呈现了本公开的简单概括以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本发明内容不是本发明的广泛概述。其既不意在标识本发明的关键或必要元素，也不意在勾画本发明的范围。其目的是以简化形式呈现本发明的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的前言。

根据本公开，提供了一种工件夹持状态检测系统，其中夹持设备具有与其相关联的夹持表面，并且其中夹持设备被配置为选择性地将工件夹持到夹持表面。夹持设备例如包括静电夹具，并且其中夹持表面包括配置为将工件静电夹持到其上的大致平坦的表面。备选地，夹持设备包括机械夹具，其中机械夹具包括配置为选择性地夹紧工件的周边边缘的一个或多个夹子。在另一备选方案中，夹持设备包括配置为选择性地将工件保持在其上的任何夹持装置。

根据一个示例，提供了振动诱发机构，其中所述振动诱发机构被配置为选择性地振动所述夹持设备和工件中的一个或多个。此外，提供了振动感测机构，其中所述振动感测机构被配置为检测所述夹持设备和工件中的一个或多个的振动。在一个示例中，振动诱发机构例如包括机电振动发射器。在这样的示例中，振动感测机构可以包括加速度计。在将在大气中执行检测的示例中，振动诱发机构可以包括音频扬声器，并且振动感测机构可以包括麦克风。备选地，振动诱发机构包括超声波发射器，并且其中振动感测机构包括超声波接收器。在一些机电振动发射器(例如，音频扬声器或超声波发射器的音圈)上，发射器也可以被配置为作为感测机构进行操作。