用于检测静电夹盘的释放的装置和方法制造方法及图纸

在真空处理室中，提供用于监测何时足以由静电夹盘释放衬底以便允许通过传送机构诸如销提升器安全移动的监测设备。该监测设备包括以衬底的谐振频率输出声波的声学发生器，并且当由衬底吸收声波时检测释放状态。在晶片的处理诸如等离子体蚀刻或化学气相淀积期间使用该设备。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测完成衬底的释放(dechucking)的方法及其装置。该方法用于在真空室中检测在处理诸如等离子体期间半导体晶片的释放。用于检测释放完成的装置可包含在用于提起衬底，诸如半导体晶片或平板显示衬底的提升销(lift pin)设备中。
技术介绍
存在用于半导体处理诸如等离子体蚀刻、离子注入、溅射、快速热处理(RTP)、照相平版印刷术、化学汽相淀积(CVD)以及平板显示制作方法的各种装置，在其中执行蚀刻、抗脱胶、钝化、沉积等等。在这些系统中，有必要通过提升销机构运送和/或支撑衬底。这些提升销机构可用于在衬底的传送、热、化学、光学以及其他处理期间暂时支撑衬底。等离子体的产生用在各种这样的半导体制作过程中。等离子体产生装置包括平行板反应器，诸如在共同拥有的U.S.专利No.4,340,462中公开的类型、电子回旋共振(ECR)系统，诸如共同拥有的U.S.专利No.5,200,232中所公开的类型以及感应耦合等离子体系统，诸如在共同拥有的U.S.专利No.4,948,458中公开的类型。在这些等离子体处理系统中，通常在等离子体处理室部分内的衬底架上支撑将被处理的衬底。另外，通常通过机械和/或静电夹紧机构将衬底保持在衬底架上。在U.S.专利No.4,615,755中公开了机械夹紧系统的例子以及在U.S.专利No.4,554,611中公开了静电夹具(ESC)设备。为将衬底诸如晶片传送到衬底处理室中，通常利用机械手和提升销设备，诸如在U.S.4,431,473、4,790,258、4,842,683和5,215,619中公开的类型。为将晶片降低到衬底架上，通常使用提升销设备，诸如在U.S.专利U.S.专利No.4,431,473中公开的类型，其中将四个提升销安置在晶片形式的、与衬底同心的圆形模型中。U.S.专利No.5,948,986公开了利用用于在将衬底静电地夹紧在ESC上之前，监测衬底存在的声波的技术。U.S.专利No.6,182,510B1公开了利用声波来测量处理期间的晶片温度的装置，例如，使用提升销作为销变换器(pin transducer)，将声波传送到晶片。U.S.专利No.5872,694公开了用于确定晶片中的弯曲以及利用ESC提供最佳箝位电压的装置。只要完成晶片处理，已经提出了用于释放(dechuck)晶片和/或确定何时已经足以松开夹紧力以便允许晶片安全运动的各种技术。参见例如，U.S.专利Nos.5,117,121；5,491,603；5,790,365；5,818,682；5,900,062；5,956,837；和6,057,244。尽管已经提出了用于监测/预测何时完成晶片释放的技术，但这些技术不能充分地确定何时充分地降低衬底上的夹紧力以便允许通过提升销或其他机构使衬底从夹盘表面移动。同样地，现有技术中在确定何时足以释放衬底以便允许其从夹紧表面传送还需要更精确的技术。
技术实现思路
本专利技术提供用于检测静电夹盘的释放的方法和装置。该装置包括具有适用于静电地将半导体衬底夹在其支撑面上的静电夹盘的衬底支架、声学信号发生器，其适用于将声学信号传送到半导体衬底，以及检测装置，其适合于检测半导体衬底的第一和第二状态，当静电地夹紧半导体衬底时检测第一状态，以及当未静电地夹紧该半导体衬底的全部时，由检测装置检测第二状态。在优选实施例中，衬底支架包括提升销，其与衬底支架接触，以及声学信号发生器通过至少一个与半导体衬底连接的提升销传送声学信号。衬底支架可位于用于将材料层沉积在衬底上的真空室，诸如等离子体蚀刻室或CVD室中。附图说明在阅读下述结合附图的详细描述后，将更容易理解本专利技术的上述和其他目的、特征和优点，其中图1表示根据本专利技术，包含在声监测设备中的提升销设备。具体实施例方式在半导体处理中，静电地将半导体衬底诸如硅晶片夹紧到衬底支架，期望延迟衬底从支架的移动直到已经足以降低夹紧力为止。在夹紧力足够地降低前衬底的移动会导致损坏衬底和/或用于提升和降低衬底的提升销可导致衬底突然离开ESC而进入衬底将被处理的处理室内不期望的位置。本专利技术提供能确定何时足以释放衬底以便允许其安全移动的技术。在用ESC夹紧衬底期间，能使用嵌入靠近衬底的背面的薄半导电层中的一个或多个高压电极来生成静电夹紧力。例如，足够的电压(～1000伏直流电)可施加到电极上，然后，电极产生生成衬底的下表面上的电荷的电场，衬底下表面上的电荷与高压电极上的电荷交互作用。其结果是衬底和ESC间的净引力。当完成诸如等离子体蚀刻、沉积等等处理时，需要将衬底运出室外以便用相同的方式处理随后的衬底。在做这些的过程中，在通过装置，诸如提升销提升衬底之前，需要将衬底和ESC间的夹紧力降低到低于某一阈值。本专利技术对释放技术提出了改进，释放技术依赖于经验确定以便估计何时已经出现充分的释放。然而，衬底类型和/或ESC的性能随时间的转变能导致确定何时出现足够的释放的不精确性。本专利技术通过提供能使用来自衬底的反馈更精确地确定何时安全地将衬底移出ESC的方法克服了这些问题。根据本专利技术的优选方法使用声学信号来监测衬底的状况以及确定何时安全地移动衬底。根据第一优选实施例，将声音信号传递给衬底并且使用诸如声音检测器的检测器来监测从衬底反射的声音信号。因为所反射的声音信号在把衬底夹紧到夹盘体上时与把衬底和夹盘体间的夹紧力降低到低于某一阈值时表现不同，因此，可检测夹紧力何时降低到足以安全地移动衬底的程度。用于将声音信号传递给衬底的一种技术是使用提升销设备的一个或多个提升销以便将声音信号耦合到衬底内。可选择声波的频率以便与衬底的机械谐振频率匹配，因为只要未完全地从ESC释放衬底，衬底和ESC就将形成耦合系统。由于该大得多的耦合系统，其谐振频率将显著地低于衬底本身的谐振频率。由于该耦合效应，衬底将不吸收由提升销或多个提升销传递的声波，反而会将其反射。另一方面，当足以从ESC分离衬底时，所传递的声波将与衬底的机械“本征频率”谐振并将由衬底吸收。可使用提升销的基座中的声音检测装置来监测声波的振幅。当发生吸收时，由于谐振放大，振幅将显著地变高。因此，当检测到振幅增加时，将“提升”信号从控制器传送到销提升机构以便使提升销将衬底提离ESC。然后，使用运送机构的机械手来将衬底移出室。图1表示根据本专利技术，包含声学检测装置的设备。该设备包括连接到提升销基座14的轴12上的声学发射机/接收机10。该提升销基座14包括延伸到夹盘体18中的孔中的提升销16。夹盘体包括在其上面部分中的ESC，用于静电地将衬底20夹紧到夹盘体18的上表面上。通过垂直地移动轴12，使由空气致动的汽缸22有效地升高或降低衬底20。当打开阀26时，通过线路24将加压气体提供给汽缸22。例如，可使用控制器30来监测来自发射机/接收机的反馈信号，并且当发射机/接收机表示谐振放大已增加到高于对应于已经足以释放衬底以便允许通过提升销机构安全移动衬底时的阈值时，操作阀26来升高提升销16。在所有方面，上述示例性实施例是本专利技术的示例而不是对本专利技术的限制。因此，本领域的技术人员可从在此包含的说明导出本专利技术在详细实现中的许多变化。将这些变化和改进视为由附后权利要求书定义的本专利技术的范围和精神内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测静电夹盘的释放的装置，包括：衬底支架，包括静电夹盘，其适用于将半导体衬底静电地夹在其支架表面上；声学信号发生器，用于将声学信号传送给所述半导体衬底；检测装置，适用于检测所述半导体衬底的第一和第二状态，当静 电地夹紧所述半导体衬底时检测所述第一状态，以及当未静电地夹紧该半导体衬底的全部时，由所述检测装置检测所述第二状态。

【技术特征摘要】
US 2001-3-27 09/817,1621.一种用于检测静电夹盘的释放的装置，包括衬底支架，包括静电夹盘，其适用于将半导体衬底静电地夹在其支架表面上；声学信号发生器，用于将声学信号传送给所述半导体衬底；检测装置，适用于检测所述半导体衬底的第一和第二状态，当静电地夹紧所述半导体衬底时检测所述第一状态，以及当未静电地夹紧该半导体衬底的全部时，由所述检测装置检测所述第二状态。2.如权利要求1所述的装置，其中所述衬底支架包括与所述衬底支架接触的提升销，所述声学信号发生器通过与半导体衬底接触的至少一个提升销传送所述声学信号。3.如权利要求1所述的装置，其中，所述声学信号发生器以所述半导体衬底的机械谐振频率输出声波，当所述检测装置检测由所述衬底吸收的声波增加时检测所述第二状态。4.如权利要求1所述的装置，进一步包括销提升机构和控制器，所述控制器从所述检测装置接收表示所述第二状态的输出信号，并且当检测到所述第二状态时，起动所述提升销机构以抬高所述衬底。5.如权利要求4所述的装置，其中，通过空气作用操作所述提升销机构，所述控制器通过打开将加压气体提供给气压缸的阀门来起动所述提升销机构，所述气压缸抬高连接到提升销基座的轴。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述衬底支架位于等离子体蚀刻室内。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述衬底支架位于CVD室内。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述衬底支架包括孔，通过这些孔，在所述衬底和所述支架表面之间提供传热气体。9.如权利要求1所述的装置，其中，所述半导体衬底是硅晶片，当由所述晶片吸收由所述声学信号发生器生成的声波时检测所述第二状态。10.一种用于检测静电夹盘的释放的方法，包括将半导体衬底支撑在包括静...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德利斯费什尔，
申请(专利权)人：兰姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]