本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件及其制造，涉及一種晶圓吸附裝置及殘余電荷釋放方法。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體器件及其制造過(guò)程中，刻蝕、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等工藝過(guò)程都需要在反應(yīng)室中進(jìn)行。而在這些工藝過(guò)程中，待加工的晶圓需要被穩(wěn)定地固定在承載臺(tái)上，以確保加工過(guò)程中的精確對(duì)位，以及防止晶圓因位置偏移或滑動(dòng)而損壞。為此，經(jīng)常采用真空吸盤(pán)或機(jī)械載盤(pán)來(lái)承載固定待加工晶圓。然而，在采用機(jī)械載盤(pán)固定晶圓時(shí)，容易因施加壓力不均或碰撞導(dǎo)致晶圓損傷，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，甚至引發(fā)生產(chǎn)中斷和污染的問(wèn)題。相比之下，真空吸盤(pán)是通過(guò)負(fù)壓作用將晶圓緊緊吸附在承載臺(tái)上，能夠有效避免機(jī)械壓力對(duì)晶圓造成的物理?yè)p傷。然而，在一些涉及加熱步驟的工藝中，為了確保晶圓受熱均勻，通常會(huì)引入導(dǎo)熱氣體。這些導(dǎo)熱氣體在提供良好熱傳導(dǎo)的同時(shí)，也可能會(huì)引起氣流的湍流，從而增加了晶圓在真空吸盤(pán)上滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。而這種滑動(dòng)不僅會(huì)降低加工精度，還可能引發(fā)晶圓破損。為克服上述技術(shù)問(wèn)題，本領(lǐng)域技術(shù)人員引入了靜電吸盤(pán)(esc，electrostaticchuck)，靜電吸盤(pán)是利用靜電吸附原理，通過(guò)向靜電吸盤(pán)中的電極施加高壓靜電場(chǎng)，使位于靜電吸盤(pán)上的晶圓背面感應(yīng)出相反極性的電荷，而這種電荷間的庫(kù)倫力將使晶圓穩(wěn)固地吸附在吸盤(pán)上。通過(guò)這種靜電吸盤(pán)承載固定晶圓的方式，不僅能夠避免對(duì)晶圓的物理?yè)p傷，還能通過(guò)控制電荷強(qiáng)度以調(diào)整靜電吸附力的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓的有效吸附。

2、目前，靜電吸盤(pán)主要分為單極性靜電吸盤(pán)和雙極性靜電吸盤(pán)兩類(lèi)。其中，單極性靜電吸盤(pán)通過(guò)一個(gè)電極產(chǎn)生單一極性的電荷來(lái)吸附晶圓，而雙極性靜電吸盤(pán)則利用兩側(cè)電極產(chǎn)生相反極性的電荷來(lái)吸附晶圓。然而，這兩種靜電吸盤(pán)都只能通過(guò)調(diào)節(jié)電壓的大小來(lái)改變對(duì)整個(gè)晶圓或晶圓不同側(cè)的吸附力的大小。對(duì)于某些翹曲的晶圓，這兩種靜電吸盤(pán)無(wú)法滿(mǎn)足晶圓各區(qū)域因翹曲度不同而需要不同吸附力的情況，很容易導(dǎo)致某些晶圓區(qū)域吸附過(guò)度，某些晶圓區(qū)域吸附不足的現(xiàn)象。尤其是在大尺寸晶圓中，這種因晶圓自身不同區(qū)域翹曲度差異而導(dǎo)致吸附不均勻的情況更為明顯。此外，在移除晶圓的過(guò)程中，通常需要施加與吸附電壓相反極性的電壓來(lái)中和靜電荷，以釋放晶圓。但這一過(guò)程，同樣因現(xiàn)有的靜電吸盤(pán)不能針對(duì)晶圓不同區(qū)域的翹曲度進(jìn)行差異化處理的方式，導(dǎo)致晶圓釋放均勻性差，在部分區(qū)域易存在電荷釋放不完全的問(wèn)題，從而顯著增大了移取晶圓過(guò)程中晶圓破損的風(fēng)險(xiǎn)，影響了生產(chǎn)的良率。

3、因此，如何提供一種新的晶圓吸附裝置及殘余電荷釋放方法，以提供均勻的吸附力，并靈活適應(yīng)晶圓不同區(qū)域的翹曲度差異，同時(shí)確保在移除晶圓時(shí)電荷能夠完全釋放，減少晶圓破損的風(fēng)險(xiǎn)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題。

4、應(yīng)該注意，上面對(duì)技術(shù)背景的介紹只是為了方便對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說(shuō)明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本申請(qǐng)的背景技術(shù)部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓吸附裝置及殘余電荷釋放方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的靜電吸盤(pán)吸附晶圓不均勻，且無(wú)法靈活適應(yīng)晶圓不同區(qū)域翹曲度差異的問(wèn)題，以及在晶圓移取時(shí)存在電荷釋放不完全的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種晶圓吸附裝置，包括：

3、基座；

4、靜電吸盤(pán)，用于承載晶圓，所述靜電吸盤(pán)位于所述基座上，所述靜電吸盤(pán)包括吸盤(pán)本體和嵌入于所述吸盤(pán)本體中的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)包括多個(gè)間隔設(shè)置的電極；

5、電源，包括多個(gè)電源輸出端，每一所述電源輸出端與所述電極結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)電極電連接；

6、控制單元，所述控制單元用于獨(dú)立控制與每一所述電源輸出端電連接的每一所述電極的極性和電壓，或所述控制單元用于同步控制與每一所述電源輸出端電連接的多個(gè)所述電極的極性和電壓，以提供吸附所述晶圓的靜電力。

7、可選地，多個(gè)所述電極在所述吸盤(pán)本體中的排布方式包括規(guī)則排布及不規(guī)則排布中的任意一種。

8、可選地，多個(gè)所述電極以同心圓的方式排布于所述吸盤(pán)本體中。

9、可選地，位于同一圓周上的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相同，且相鄰?fù)膱A圓周上的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相反。

10、可選地，位于同一圓周上的多個(gè)所述電極分別與不同的所述電源輸出端電連接，或位于同一圓周上的多個(gè)所述電極與同一所述電源輸出端電連接。

11、可選地，多個(gè)所述電極呈多列狀排布于所述吸盤(pán)本體中。

12、可選地，位于同一列的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相同，至少有兩列電極的正負(fù)極性相反。

13、可選地，位于同一列的多個(gè)所述電極分別與不同的所述電源輸出端電連接，或位于同一列的多個(gè)所述電極與同一所述電源輸出端電連接。

14、可選地，所述電源包括雙極性電源，所述雙極性電源可根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行切換。

15、可選地，所述控制單元包括電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述電子開(kāi)關(guān)控制所述電源的導(dǎo)通與關(guān)斷，以改變所述電極的正負(fù)極性。

16、可選地，所述控制單元包括電阻器。

17、本發(fā)明還提供一種殘余電荷釋放方法，包括以下步驟：提供如上任意一項(xiàng)方案的晶圓吸附裝置，對(duì)所述靜電吸盤(pán)中的多個(gè)所述電極施加與吸附所述晶圓時(shí)所施加的電壓正負(fù)極性相反的反向電壓，并維持預(yù)設(shè)時(shí)間，以消除所述晶圓背面的感應(yīng)電荷。

18、如上所述，本發(fā)明提供了一種晶圓吸附裝置及殘余電荷釋放方法，該晶圓吸附裝置通過(guò)在吸盤(pán)本體內(nèi)嵌入多個(gè)電極，并利用控制單元獨(dú)立調(diào)整每一電極的極性和電壓或同步調(diào)整多個(gè)電極的極性和電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓不同區(qū)域的差異化處理。該晶圓吸附裝置獨(dú)立且精確控制每一電極的極性和電壓或同步控制多個(gè)電極的極性和電壓的方式，使得可根據(jù)晶圓不同區(qū)域的實(shí)際情況(翹曲度、表面特性等)提供不同強(qiáng)度的吸附力，從而確保了晶圓不同區(qū)域在靜電吸盤(pán)上都能實(shí)現(xiàn)均勻且穩(wěn)定的吸附。例如，對(duì)于翹曲度較高的晶圓區(qū)域，相應(yīng)電極的電壓和極性會(huì)被調(diào)整以產(chǎn)生更強(qiáng)的吸附力，實(shí)現(xiàn)平整吸附；相反，對(duì)于翹曲度較低的區(qū)域，相應(yīng)的電極設(shè)置會(huì)產(chǎn)生較弱的吸附力，以避免過(guò)度壓迫晶圓。通過(guò)這種方式，晶圓背面能夠形成一種電場(chǎng)分布，這種電場(chǎng)分布能夠抵消不同區(qū)域的翹曲，確保整個(gè)晶圓均勻且牢固地吸附在靜電吸盤(pán)上，從而有效提高了后續(xù)加工過(guò)程中的加工精度和工藝穩(wěn)定性。此外，這種差異化處理也優(yōu)化了晶圓的釋放過(guò)程，通過(guò)獨(dú)立調(diào)整每一電極的極性和電壓或同步調(diào)整多個(gè)電極的極性和電壓，可以確保電極對(duì)應(yīng)的晶圓背面不同區(qū)域的殘余靜電荷都能被有效消除，從而有效避免殘余電荷在晶圓背面的積聚，減少了晶圓移取過(guò)程中因靜電吸附而導(dǎo)致的破損風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升了晶圓釋放的均勻性和可靠性，提高了生產(chǎn)良率。此外，本發(fā)明的晶圓吸附裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、生產(chǎn)成本低，可廣泛應(yīng)用于物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、離子注入及刻蝕等多種半導(dǎo)體設(shè)備。

技術(shù)特征：

1.一種晶圓吸附裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：多個(gè)所述電極在所述吸盤(pán)本體中的排布方式包括規(guī)則排布及不規(guī)則排布中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：多個(gè)所述電極以同心圓的方式排布于所述吸盤(pán)本體中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：位于同一圓周上的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相同，且相鄰?fù)膱A圓周上的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相反。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：位于同一圓周上的多個(gè)所述電極分別與不同的所述電源輸出端電連接，或位于同一圓周上的多個(gè)所述電極與同一所述電源輸出端電連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：多個(gè)所述電極呈多列狀排布于所述吸盤(pán)本體中。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：位于同一列的多個(gè)所述電極的正負(fù)極性相同，至少有兩列電極的正負(fù)極性相反。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：位于同一列的多個(gè)所述電極分別與不同的所述電源輸出端電連接，或位于同一列的多個(gè)所述電極與同一所述電源輸出端電連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：所述電源包括雙極性電源，所述雙極性電源可根據(jù)預(yù)設(shè)程序進(jìn)行切換。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：所述控制單元包括電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述電子開(kāi)關(guān)控制所述電源的導(dǎo)通與關(guān)斷，以改變所述電極的正負(fù)極性。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓吸附裝置，其特征在于：所述控制單元包括電阻器。

12.一種殘余電荷釋放方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種晶圓吸附裝置及殘余電荷釋放方法，該晶圓吸附裝置通過(guò)在吸盤(pán)本體內(nèi)嵌入多個(gè)電極，并利用控制單元獨(dú)立調(diào)整每一電極的極性和電壓或同步調(diào)整多個(gè)電極的極性和電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓不同區(qū)域的差異化處理。該裝置獨(dú)立控制每一電極的極性和電壓或同步控制多個(gè)電極的極性和電壓的方式，使得可根據(jù)晶圓不同區(qū)域的實(shí)際情況(翹曲度、表面特性等)提供不同強(qiáng)度的吸附力，確保了晶圓不同區(qū)域在靜電吸盤(pán)上都能實(shí)現(xiàn)均勻且穩(wěn)定的吸附。此外，這種差異化處理優(yōu)化了晶圓的釋放過(guò)程，確保了晶圓背面不同區(qū)域的殘余靜電荷都能被有效消除，有效減少了晶圓移取過(guò)程中因靜電吸附而導(dǎo)致的破損風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升了晶圓釋放的均勻性和可靠性，提高了生產(chǎn)良率。

技術(shù)研發(fā)人員：劉聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海積塔半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6