一种静电吸盘的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种静电吸盘，所述静电吸盘用以吸附固定晶圆，所述静电吸盘上设置有顶针穿孔，包括：顶针，所述顶针的尖端可穿过所述顶针穿孔，所述顶针尖端的直径范围为：1.7mm～2.3mm。本发明通过增加顶针的尖端直径，以增大顶针的尖端面积，减小顶针尖端附近的电场强度，以避免电弧效应产生，从而提高良率。
【专利说明】一种静电吸盘
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种可改善刻蚀等离子体损伤的静电吸盘。
【背景技术】
[0002]在半导体产业和技术中，通常采用等离子体刻蚀设备实现晶片的刻蚀。为了在半导体工艺过程中提供产能、并实现对晶片的有效控制，通常在半导体工艺期间利用静电吸盘和晶片之间的静电吸附力，将晶片吸附在静电吸盘上，以进行晶片的刻蚀等工艺。如图1所示晶圆8与顶针7的等效电路，晶圆8与顶针7存在一定间距，在工艺工程中，晶圆8和顶针7可看作两个电极，这两个电极之间存在一电场U,由于顶针7呈细长尖状，尖端面积小，电荷密度较大，尖端附近的电场强度较强，当电场强度达到一定值后，存在于晶圆8和顶针7之间的气体将发生击穿效应，如图2所示在区域E中静电吸盘电流曲线出现正弦波变化(静电吸盘电流正常波形如图3所示)，电极间的贯穿性放电会使该区域易形成电弧效应，影响该区域内芯片的电性能，造成良率损失。
[0003]中国专利(CN103779165A)公开了一种等离子体设备和工件位置检测方法，该等离子体设备包括反应腔体，以及位于反应腔体之内的静电卡盘、顶针和静电电源，等离子体设备还包括传感器、结果判断单元、以及结果处理单元，其中，所述传感器包括用于发送感测信号的发送模块、以及与所述发送模块对应的接收模块；所述结果判断单元，用于根据传感器的感测信号判断所述工件是否被所述顶针正常顶起；所述结果处理单元，根据所述结果判断单元的判断结果执行处理流程。
[0004]该专利能够在加工工艺中，及时获知工件是否正常升起，降低了在粘片现象发生时可能出现的坏片或者碎片的情况，减小了对机械手造成损害的可能性。但是并没有解决因电弧效应，影响芯片的电性能，从而造成良率损失的问题。
[0005]中国专利(CN103258761A)公开了一种控制晶圆温度的等离子体刻蚀腔体及其方法，等离子体刻蚀腔体包括:连接接地线的上电极和连接射频源的下电极，以及位于上、下电极之间的静电吸盘，在上电极下方设有石英窗，在石英窗与上电极之间设有加热装置，在静电吸盘内部设有冷却剂循环装置，在加热装置与上电极之间设有反射装置，或在加热装置与上电极相对的内表面或侧面的内表面涂有反射涂层。
[0006]该专利通过反射涂层或反射装置可以将加热装置的光线集聚到晶圆上并且在晶圆表面均匀分布，提高了加热装置的热量的利用率，再利用静电吸盘下方的冷却剂循环装置进一步精确控制晶圆表面的温度，实现了对晶圆温度的良好控制，并且该等离子体刻蚀腔室的结构简单，易于维护。但是并没有解决因电弧效应，影响芯片的电性能，从而造成良率损失的冋题。
【发明内容】
[0007]针对现有的静电吸盘存在的上述问题，现提供一种旨在克服电弧效应产生所造成的良率损失的静电吸盘。
[0008]具体技术方案如下:
[0009]一种静电吸盘，用以吸附固定晶圆，所述静电吸盘上设置有顶针穿孔，包括:
[0010]顶针，所述顶针的尖端可穿过所述顶针穿孔，所述顶针尖端的直径范围为:1.7mm ?2.3mm0
[0011]优选的，还包括:
[0012]电介质层，所述电介质层的上表面用以与所述晶圆接触。
[0013]优选的，还包括:
[0014]电极层，镶嵌于所述电介质层中。
[0015]优选的，还包括:
[0016]供电模块，所述供电模块的输出端连接所述电极层，所述供电模块的输入端接地。
[0017]优选的，所述供电模块包括:
[0018]供电电源，所述供电电源的负极形成所述供电模块的输入端接地，所述供电电源用以为所述电极层供电；
[0019]第一电感，所述第一电感的一端连接所述供电电源的正极，所述第一电感的另一端形成所述供电模块的输出端与所述电极层连接。
[0020]优选的，还包括:
[0021]基板，与所述电介质层的下表面固定连接，所述顶针穿孔贯穿于所述基板和电介质层，以及所述电介质层中的所述电极层。
[0022]优选的，还包括:
[0023]射频功率源，连接所述顶针的尾端，用以发射射频功率。
[0024]优选的，还包括:
[0025]射频匹配模块，所述射频匹配模块的输入端连接所述射频功率源，所述射频匹配模块的输出端连接所述顶针的尾端。
[0026]优选的，所述射频匹配模块包括:
[0027]电容，所述电容的一端形成所述射频匹配模块的输入端与所述射频功率源连接；
[0028]第二电感，所述第二电感的一端连接所述电容的另一端，所述第二电感的另一端形成所述射频匹配模块的输出端与所述顶针的尾端连接。
[0029]上述技术方案的有益效果:
[0030]通过增加顶针的尖端直径，以增大顶针的尖端面积，减小顶针尖端附近的电场强度，以避免电弧效应产生，从而提高良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为现有的晶圆与顶针的等效电路图；
[0032]图2为现有的静电吸盘电流异常波形图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示电流；
[0033]图3为现有的静电吸盘电流正常波形图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示电流；
[0034]图4为优化前与优化或的顶针示意图；
[0035]图5为本发明的一种实施的静电吸盘示意图；
[0036]图6为图5中Q的放大图；
[0037]图7为本发明所述的静电吸盘的电流波形图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示电流。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0041]如图4至图6所示，一种静电吸盘，用以吸附固定晶圆，静电吸盘上设置有顶针穿孔，包括:顶针7，顶针7的尖端可穿过顶针穿孔，顶针7尖端的直径范围为:1.7mm?2.3_。
[0042]如图4-6所示，根据尖端效应，顶针7的直径越小，顶针7尖端附近的电场强度越大，越容易发生击穿效应。如图4所示，本实施例通过使顶针7的直径从1.5mm(Al)增大到
2.0mm(A2)，实际顶针7的直径可根据刻蚀机台特性在1.7mm?2.3mm之间调节，以达到最佳效果。顶针7的截面积增大，减少了顶针7尖端附近的电场强度，避免了电极间的贯穿性放电，使击穿效应不易发生。经过测试，静电吸盘电流曲线正常，如图7所示，在区域F中无正弦波形变化，晶圆8与顶针7之间未发生贯穿性放电。
[0043]在本实施例中通过增加顶针7的尖端直径，以增大顶针7的尖端面积，减小顶针7尖端附近的电场强度，减少击穿效应发生的频率，以避免电弧效应产生，从而提高产品的良率。
[0044]如图5所示，在优选的实施例中，静电吸盘还可包括:电介质层1、电极层2、基板3和供电模块6，电介质层I的上表面用以与晶圆8接触；电极层2镶嵌于电介质层I中；基板3与电介质层I的下表面固定连接，顶针穿孔贯穿于基板3和电介质层1，以及电介质层I中的电极层2 ;供电模块6的输出端连接电极层2，供电模块6的输入端接地GND。
[0045]进一步地，电介质层I的材质可采用陶瓷。
[0046]静电吸盘基本分为两类，即库仑类和迥斯热背(JR或Johnsen-Rahbek)类。在没有等离子体的情况下，当电极层被接通到供电模块(高压(低流)直流电源)后，电介质层的表面会产生极化电荷(对库仑吸盘而言)。如果是迥斯热背类吸盘，电介质层表面不仅有极化电荷，还有很大部分自由电荷，这是因为JR吸盘的电介质层有一定导电性。电介质层的表面电荷会产生电场，这一电场会进一步在置于吸盘之上的晶圆表面产生极化电荷(也可能包括部分自由电荷，取决于晶圆的种类及晶圆表面的膜，有导电性或绝缘)，分布在晶圆背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷极性相反，从而使吸盘吸附固定组晶圆。
[0047]在没有等离子体的情况下，如果关掉被接通到直流电极(镶嵌在吸盘的电介质中)的高压(低流)直流电源，假若分布在晶圆背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷都是极化电荷，则晶圆就被释放了，即吸力自动消失。
[0048]在优选的实施例中，供电模块6可包括:供电电源和第一电感LI，供电电源的负极形成供电模块6的输入端接地GND，供电电源用以为电极层2供电；第一电感LI的一端连接供电电源的正极，第一电感LI的另一端形成供电模块6的输出端与电极层2连接。
[0049]在优选的实施例中，还可包括:射频功率源(RF) 5，射频功率源5连接顶针7的尾端，用以发射射频功率。
[0050]在优选的实施例中，还可包括:射频匹配模块4，射频匹配模块4的输入端连接射频功率源5，射频匹配模块4的输出端连接顶针7的尾端。射频匹配模块4用以将射频功率源5发射的射频功率调节至稳定功率发送至顶针7。射频匹配模块4接地。
[0051]在优选的实施例中，射频匹配模块4可包括:电容C和第二电感L2，电容C的一端形成射频匹配模块4的输入端与射频功率源5连接；第二电感L2的一端连接电容C的另一端，第二电感L2的另一端形成射频匹配模块4的输出端与顶针7的尾端连接。
[0052]以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种静电吸盘，用以吸附固定晶圆，所述静电吸盘上设置有顶针穿孔，其特征在于，包括: 顶针，所述顶针的尖端可穿过所述顶针穿孔，所述顶针尖端的直径范围为:1.7mm?2.3mmο
2.如权利要求1所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 电介质层，所述电介质层的上表面用以与所述晶圆接触。
3.如权利要求2所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 电极层，镶嵌于所述电介质层中。
4.如权利要求3所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 供电模块，所述供电模块的输出端连接所述电极层，所述供电模块的输入端接地。
5.如权利要求4所述静电吸盘，其特征在于，所述供电模块包括: 供电电源，所述供电电源的负极形成所述供电模块的输入端接地，所述供电电源用以为所述电极层供电； 第一电感，所述第一电感的一端连接所述供电电源的正极，所述第一电感的另一端形成所述供电模块的输出端与所述电极层连接。
6.如权利要求3所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 基板，与所述电介质层的下表面固定连接，所述顶针穿孔贯穿于所述基板和电介质层，以及所述电介质层中的所述电极层。
7.如权利要求1所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 射频功率源，连接所述顶针的尾端，用以发射射频功率。
8.如权利要求7所述静电吸盘，其特征在于，还包括: 射频匹配模块，所述射频匹配模块的输入端连接所述射频功率源，所述射频匹配模块的输出端连接所述顶针的尾端。
9.如权利要求8所述静电吸盘，其特征在于，所述射频匹配模块包括: 电容，所述电容的一端形成所述射频匹配模块的输入端与所述射频功率源连接； 第二电感，所述第二电感的一端连接所述电容的另一端，所述第二电感的另一端形成所述射频匹配模块的输出端与所述顶针的尾端连接。
【文档编号】H01L21/683GK104465476SQ201410714943
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】张钱, 曾林华, 任昱, 吕煜坤, 朱骏, 张旭升 申请人:上海华力微电子有限公司