加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法技术

本发明专利技术涉及一种加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法，这里是专指半导体硅晶片加工时以金属铝作为连接导体时，其采用中音频高压可以加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用，较佳地，硅晶片的直径为300mm，硅晶片下面的陶瓷圆片的厚度为1至6mm，中音频高压为0.6KV～2.0KV，半导体加工硅晶片使用的大功率等离子体发生器的输出功率逐步快速降低，直至为零。本发明专利技术的加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法设计独特巧妙，能够显著加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导体加工企业具有重要的经济意义，适于大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体加工硅晶片加工
，特别涉及半导体加工硅晶片消除静 电吸附作用
，具体是一种。
技术介绍
在实际的半导体工业化设备中大功率等离子体反应腔的正中央承托硅晶片的圆 盘(chuck)通常由大约几个毫米厚的陶瓷圆片粘合在一个有液体冷却功能的合金基座上。 陶瓷圆片的总体平整度要求非常高，可达士 10 20微米；其上面会至少有一条敞开的漕 沟。当硅晶片覆盖后这条敞开的漕沟就变成了气体(常用氩气)冷却硅晶片功能的通道， 是因为半导体工业化设备中使用大功率等离子体加工时会使硅晶片的表面急速升温。气 体(氩气)冷却功能通道内的气体压力大致有20 30公斤，才能确保硅晶片的表面得到 均勻而快速地减温，可以有效控制硅晶片上部的的表面温度均勻地分布在120°C之内，才能 保证直径为300mm的硅晶片加工均勻度好于1 %，这是提高硅晶片加工成品率的最为关键 措施之一。这里是专指半导体硅晶片加工以金属铝作为连接导体。但是如果半导体硅晶片 加工以铜或其它比铝熔点更高的金属作为连接导体时(有人曾使用铁，镍，锰等铁磁性金 属)，那么半导体硅晶片加工的温度将远远高于120°C，可达200°C，甚至400°C以上。如有 一种CVD的半导体加工工序会使硅晶片的表面温度达到540°C左右。陶瓷圆片又是一种极 为优良的绝缘体通常在常温下对地电阻可达IO11 IO12欧姆。陶瓷圆片的电阻率对温度非 常敏感，它将以指数的形式与温度的升高成反比。在高温下为了保持静电吸附作用，要使硅 晶片仍可以覆盖陶瓷圆片上的敞开的槽沟，有时只能提高直流高压5000V至7000V。同时 由于陶瓷圆片在这样的高温下对地电阻急剧下减，其工作电流将从100 μ A至200 μ A猛增 至800 μ A至1000 μ Α。当然这些只是特例，不在本专利技术涉及的半导体硅晶片加工以金属铝 作为连接导体范围之内。半导体加工用的硅晶片也是一种优良的半导体材料，具有的电阻 率介于导体和绝缘体之间。当硅晶片由机械手移至陶瓷圆片正上面之后在硅晶片的下半面 部立即会感应出与陶瓷圆片上的极性反相的静电荷；而在硅晶片的上半面部立即会感应出 与陶瓷圆片上的极性同相的静电荷；这二种静电荷是极性反相的，但是由于静电荷量是等 量的，所以硅晶片是电中性的。根据物理学上的二个极性反相点电荷是有静电吸附作用力 的作用力的大小是与二个极性反相静电荷量的乘结成正比而与这二个反相点电荷量的距 离的平方成反比。由于硅晶片的本身具有一定地厚度，所以在硅晶片的下半面感应出的极 性反相静电荷远远比在硅晶片的上半面部感应出的极性同相静电荷离陶瓷圆片上静电荷 的距离要小得多，故在此静电吸附作用是起主导作用的。而这种静电吸附作用力又必须大 于气体(氩气)冷却功能通道内的气体压力(20 30公斤)才能完成半导体加工硅晶片 的工序。而一旦完成半导体加工硅晶片的工序后，就需要消除静电吸附作用，以便方便地取 出硅晶片，因为当硅晶片由机械手移开陶瓷圆片正上面之前一步，必须将硅晶片由机械手 的辅助机构顶离陶瓷圆片(5 10mm)，这样机械手才能插入硅晶片的底部而将硅晶片移至 下一个工序，那就需要消除硅晶片与陶瓷圆片之间的静电吸附作用，不然硅晶片将被顶破。因为半导体工业对其工业化设备中每一个部件的时间衡量都是以秒为计较单位， 甚至在其控制软件中以毫秒为计较单位。例如按常规半导体加工硅晶片直径为300毫米 (12英寸)而言，如果光靠自然地消除静电吸附作用的时间大约为20至40秒。基于现代化 半导体工业对其工业化设备的要求一是可靠；二是快速。从而提高半导体加工业的硅晶 片加工效益，用其行业的话是(硅晶片数/小时)；其是作为衡量半导体工业化设备优良 品质的标志。因此，需要一种，其能够显著加 快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导 体加工企业具有重要的经济意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种加快半导体加工硅晶片 消除静电吸附作用的方法，该方法设计独特巧妙，能够显著加快半导体加工硅晶片消除静 电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导体加工企业具有重要的经济 意义，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本专利技术的， 其特点是，采用中音频高压加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用。较佳地，所述硅晶片的直径为300mm，所述硅晶片下面的陶瓷圆片的厚度为1至 6mm，所述中音频高压为0. 6KV 2. 0KV。更佳地，所述中音频高压由5KHz IOKHz的中音频升压而成。较佳地，所述半导体加工硅晶片使用的大功率等离子体发生器的输出功率逐步快 速降低，直至为零。更佳地，所述输出功率快速地分成3 5个按10 50毫秒为计较单位的台阶组 合递减输出功率，直至所述输出功率快速缩减为满负荷输出功率的10%之后，才由这个台 阶缩减为零。本专利技术的有益效果在于本专利技术采用中音频高压加快半导体加工硅晶片消除静电 吸附作用，从而阻止硅晶片的下半面部再次会感应出与陶瓷圆片上的极性反相的静电荷； 硅晶片的下半面部会感应出与陶瓷圆片上的极性反相的不具备静电吸附作用的中音频电 荷，可以控制在10秒以内，甚至5秒，设计独特巧妙，能够显著加快半导体加工硅晶片消除 静电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导体加工企业具有重要的经 济意义，适于大规模推广应用。附图说明图1是本专利技术的的示意图，其中 1是硅晶片，2是陶瓷圆片，3是合金基座，4是射频输入，5是液体输入，6是氩气输入，7是中 音频高压输入。图2是陶瓷圆片厚度(mm)与中音频高压(V)输入的关系示意图。具体实施例方式本专利技术的是采用中音频高压加 快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用。较佳地，所述硅晶片的直径为300mm，所述硅晶片下面的陶瓷圆片的厚度为1至 6mm，所述中音频高压为1. 5KV 2. 0KV。更佳地，所述中音频高压由5KHz IOKHz的中音频升压而成。本专利技术采用中音频大致在5KH至IOKHz是因为现代化半导体加工设备大功率射频 源注入等离子加工腔之中单个的或多个的射频源的频谱大致在2MHz至200MHz之间，中音 频大致只有这个射频谱中最小的2MHz射频频率的二百分之一，以能够极大地减低中音频 与射频相互作用而在等离子加工腔之中引起的自激震荡的可能性，这种自激震荡有可能将 使正在加工的硅晶片与陶瓷圆片之间放电而受损。有许多时候硅晶片与陶瓷圆片之间放电 是微放电，肉眼都很难分辨。保护了半导体加工设备的安全。中音频高压大致在0.6KV至 2. OKV之间是为了与原有的直流高压即直接用于等离子加工腔之中使硅晶片与陶瓷圆片之 间有足够的静电吸附作用去克服冷却功能通道内的气体压力的电压数相对应。较佳地，所述半导体加工硅晶片使用的大功率等离子体发生器的输出功率逐步快 速降低，直至为零。更佳地，所述输出功率快速地分成3 5个按10 50毫秒为计较单位的台阶组 合递减输出功率，直至所述输出功率快速缩减为满负荷输出功率的10%之后，才由这个台 阶缩减为零。一般需要大约2秒钟；例如按快速地分成5个按50毫秒为计较单位的台阶组 合递减输出功率，5 X 50毫秒=250毫秒。这种大功率等离子体发生器的输出功率O 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法，其特征在于，采用中音频高压加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏耀民，
申请(专利权)人：夏耀民，
类型：发明
国别省市：US