本发明是有关于晶圆电荷监测，特别地是有关于可以在处理被夹具(chuck)所固持晶圆的处理周期内及/或处理周期外有效地监测晶圆表面电荷密度的装置与方法
背景技术：
：夹具普遍地被用来固持要被处理的晶圆。例如，在用来进行等离子体程序(像是化学气相沉积、等离子体增益化学气相沉积与蚀刻)的等离子体反应室，夹具被用来固持晶圆与施加电压来从等离子体将众多离子吸引到晶圆。例如，在离子布植机，晶圆是被夹具所固持而且众多离子被导引到晶圆。无论如何，在某些情况下大量的电荷可能被累积在被处理的晶圆，特别是在被布植晶圆的前表面(frontsurface)。电荷累积的一些常见原因列举如下:这些离子可能并未在与晶圆反应前被适当地中性化(naturalized)或甚至未被中性化，等离子体或相关的反应气体可能直接地与晶圆的两侧都接触，以及晶圆可能因为不适当安装、污染、背表面(backsidesurface)的绝缘层或是其他因素而未能透过连接到晶圆背表面的针被充分地接地。无论如何，电荷为何累积及/或电荷数量都是多变的，但是非为零的电荷的存在无可避免地引发一些缺点。举例来说，形成在晶圆表面及/或内部的装置可能被损坏，而且在将晶圆移动离开固持晶圆的夹具(像是静电吸盘，electrostaticchuck)的过程中晶圆可能破裂。一些技术已经被提出来监测(或说感应或侦测)在电晶圆的电荷，例如但是不限于下列美国专利:us7038223,us7112810,us7675730与us8111499。简单来说，us7112810将传感器放置在邻近晶圆表面处借以监测出现在晶圆表面的电荷，us8111499将剩余电荷传感器沿着一个放电途径放置借以感应自晶圆透过放电途径的剩余电荷放电，us7676730使用一个电子枪发射电子束在晶圆顶表面的上方并监测电子束的轨迹是如何被任何累积电荷影响，以及us7038223使用电荷侦测探针阵列来感测电荷。除此之外，仅作为样例，”proc.frontiersinlowtemperatureplasmadiagnosticsiv,rolduc,netherlands,march2001,p.230”这篇文章也揭露了电荷监测仅仅在等离子体程序之后被执行。无论如何，如何地使用简单的硬件与简单的操作，甚至更少污染与够少噪音，便能及时地达成电荷监测仍然是个需要改进的领域。因此，需要提出新的与改善的装置及/或方法来监测出现在被夹具所固持晶圆的电荷，特别是在被处理的晶圆。技术实现要素：本发明被提出来监测在晶圆上的电荷。特别地，提出的发明直接地侦测出现在晶圆背表面的电荷的密度借以达成晶圆电荷监测。在这个发明，一导电针(conductivepin)、一导电弹簧(conductivespring)和一导电线(conductiveline)被应用电性地连接晶圆背表面(backsidesurface)以及样本导体(sampleconductor)。借此，晶圆背表面与样本导体表面应该具有相同的电荷密度(除了一些次要的变化，像是无可避免的电阻)，然然借由侦测在样本导体表面的电荷密度便可以适当地监测晶圆电荷状态。一般来说，晶圆是被放置在夹具上而且嵌入在夹具内部的导电针与导电弹簧被用来电性连接晶圆背表面到导电线。通常，样本导体是片状导体(sheetconductor)而静电传感器(staticelectricitysensor)被放置靠近于片状导体的表面借以侦测电荷密度。特别地，样本导体与静电传感器通常都被放置在晶圆被放置与被处理的反应室的外部。以这样的方式，位置于反应室内部的硬件，特别是接近于晶圆的硬件，可以被简化然后污染危险可以被减少。需要注意的是使用嵌入在夹具的至少一个针来支撑晶圆是已知技术，使得导体针的使用并不会显著地改变夹具、导体针与导体弹簧的配置。当然，根据监测结果，这些离子是怎样被中和可以相对应地调整，这些等离子体是怎样产生与怎样维持可以被调整，甚至晶圆是如何被处理及/或晶圆是如何被解除固持(de-chucked)与被移除也可以相对应地调整。附图说明图1是一实施例提出的用以晶圆电荷监测的装置的横截面剖视图。图2a与图2b图1所示实施例的两个变化的摘要剖视图。图3a、图3b与图3c是图1所示实施例的三种变化的摘要剖视图。图4a、图4b与图4c是三种晶圆电测监测方法的基本流程图。图5是摘要地显示一实施例的利益的图示。符号说明101导体针102导体弹簧103导体线104样本导体105静电传感器106绝缘壳体107导体片108绝缘体401方块402方块403方块404方块具体实施方式本发明的一些实施例将详细描述如下。这些实施例将伴随图式进行说明。然而，除了如以下实施例所描述之外，本发明的范围并不受这些实施例的限定。相反地，本发明涵盖其他符合本发明精神与权利要求书定义的替代、修改与等效实施例。在以下的描述中，提及许多具体细节以透彻了解本发明。本发明可在缺乏部分或所有具体细节的条件下实施。在其他情况下，习知的系统设备与制程操作将不会被详细描述以避免混淆本发明。本发明的一个样例实施例是晶圆电荷侦测用的装置。如图1所示，这个样例实施例至少包含导体针101、导体弹簧102、导体线103、样本导体104以及静电传感器105。导体针101与导体弹簧102二者都是嵌入在用以固持要被处理的晶圆的夹具111内部，而且导体针101是电性连接到导体弹簧102并被其所支撑而可以在晶圆被放置及/或维持在夹具111上的状况时接触晶圆背表面并支撑晶圆。导体线103的第一端电性连接到导体弹簧102而且导体线103的第二端电性连接到样本导体104。此外，静电传感器105被放置在靠近样本导体104表面处并且被配置来侦测出现在样本导体104表面的电荷，而且样本导体104是被与周围环境相互绝缘。显然地，提出的装置仅仅侦测出现在晶圆背表面的电荷。需要注意地是提出装置的所有元件中只有导体针101会接触晶圆，但是导体针101仅仅机械性接触晶圆的背表面。事实上，通常样本导体104与静电传感器105二者的位置都远离夹具111，借以简化邻近于要被处理晶圆(或视为被夹具固持晶圆)处的硬件以及极小化与离子及/或等离子体的相互作用，甚至极小化形成在晶圆前表面上面及/或内部的微结构。特别地，将样本导体104与静电传感器105二者都放在夹具111所位于的反应室外部是比较好的做法，因为这可以进一步简化反应室内部的硬件并且在极小化污染危险下精确地量测晶圆电荷。在图1，反应室是以虚线大致地呈现借以表达这样的情境。本发明的优点是明显的并且可以摘要描述如下述。因为晶圆并不是由绝缘体所制作，任何出现在晶圆前表面(或背表面)的电荷都会在晶圆背表面(或正表面)感应出相对应电荷。因此，借由侦测出现在晶圆背表面的电荷，任何出现在晶圆前表面与背表面的电荷都可以被适当地监测。特别地，借由仅仅侦测出现在晶圆背表面的电荷，这个提出来监测晶圆电荷的装置可以不跟与晶圆相互作用的离子(甚至等离子体)相作用，甚至可以不跟形成在晶圆前表面的微结构相接触，进而使得污染危险与测量误差都可以极小化。本发明的又一个优点是导体针101与导体弹簧102二者可以简单地被嵌入在夹具中，这是因为把一或多个针嵌入在夹具借以接触与支撑放置在夹具上或由夹具所固持的晶圆已经是习知技术。因此，提出的装置可以简单地被实现，特别是因为已有许多已知的商业化静电传感器。当然，由于电荷通常是均匀地分布在晶圆的表面上(或说是均匀地分布在导体表面上)，通常仅仅使用一且唯一的导体针101与一且唯一的导体弹簧102。无论如何，一些实施例具有多组的导体针101与导体弹簧102，其中不同组是被嵌入在夹具111的不同部分。一个可能的利益是晶圆电荷监测的精确度可能在晶圆背表面上不正常地出现在氧化物或污染物时因为单一个导体针101仅仅与氧化物或污染机械性接触但没有机械性接触到晶圆而衰减。也就是说，本发明不需要限制使用的导体针101与导体弹簧102的数目。附带地，本发明并不需要限制是否这些组是连接到相同的样本导体104或者是否不同组是连接到不同的样本导体104，因为本发明仅仅要侦测有多少电荷出现在晶圆背表面。更多地，本发明并不需要限制导体针101与导体弹簧102二者的组合是如合被嵌入在夹具111。因为导体针101与导体弹簧102二者的功能是将电荷自晶圆背表面导引通过导体针101与导体线103二者而抵达样本导体104，唯一的限制是导体针101与导体弹簧102二者被适当地与夹具111的其他部分相互隔离。举例来说，如图2a所示，绝缘壳体106可以被放置来围绕导体针101与导体弹簧102二者借以确保导体针101与导体弹簧102二者与夹具的其他部分相互分离。附带地，绝缘壳体106可以是由聚醚醚酮(polyaryletherketone，peek)或其他塑料所制作，而且绝缘壳体106的几何形状也不需限制。举例来说，如图2b所示，导体弹簧102是机械性地放置在导体片(conductivesheet)107上借以支撑与固定导体针101与导体弹簧102的组合，在此导体线的第一端是焊接在导体片107。进一步地，任何具有高导电性的材料都可以用来形成导体针101、导体弹簧102、导体线103和样本导体104。无论如何，为了进一步减少对出现在夹具111所固持晶圆(或视为形成在晶圆上的微结构)的任何污染或负面影响，一个选项是导体针101是由任何会对夹具所固持晶圆引发较少污染的材料所形成。举例来说，镍(nickle)和钛(titanium)是比铜、铁和钴(cobalt)较为合适的选项。相似地，为了有效地支撑和移动导体针101，一个选项是导体弹簧102是由具有高弹性的材料所制作，像是镍或不锈钢(stainlesssteel)。此外，为了有效地传导与散布电荷，一个选项是使用镍及/或铜来制作导体线103及/或样本导体104。一般来说，如图3a所示，样本导体104是被绝缘体108所围绕而只有面对静电传感器105的表面并没有完全被绝缘体108所覆盖，并且没有其他的硬件被连接到这个表面或是被放置在这个表面的附近借以使得样本导体104与其周围环境被适当的隔离。绝缘体108的材料可以是任何的塑料，特别可以是任何具有高介电系数的塑料。此外，样本导体104的厚度通常是小于面对静电传感器105的相面对表面(facingsurface)的长度与宽度，这是因为静电传感器105仅仅侦测出现在相面对表面的电荷而没有侦测出现在样本导体104其他表面的电荷。特别地，静电传感器105可以是任何已知的、发展中的或将来出现的具有一个可侦测区域(detectablearea)的产品，而且样本导体104与静电传感器105的配置是取决于可侦测区域的细节。仅作为范例但不限于此，目前商业化静电传感器的可侦测区域通常是成比例于静电传感器105与样本导体104的相面对表面二者间的距离。图3b摘要地描绘出当静电传感器105是由keyence公司提供的商业化传感器时，可侦测区域的半径是非线性地自五毫米(millimeter，mm)增加到一百二十毫米并且成比例于与静电传感器105的距离。通常，为了极少化噪声与改善测量精确，样本导体104与静电传感器105是配置来使得静电传感器105的可侦测区域完全地位于样本导体104相面对表面的内部。也就是说，二者间的距离是成比例于样本导体104的表面面积，而且较佳的选项是样本导体104的形状相符于静电传感器105的可侦测区域的形状。当然，为了充分地使用样本导体104与极小化不需要的缺点，样本导体104与静电传感器105是被配置成静电传感器105的可侦测区域与样本导体104的相对面表面的曝露部分是相互地充分重叠。图3c摘要地描绘出样本导体104的表面除了被绝缘体108所覆盖的部分外都与静电传感器105完全地重叠的情境。附带地，在一些其他的实施例，好几个静电传感器105是同时地被使用并且每一个静电传感器皆面对样本导体104这个相面对表面的一部份。相似地，在如此情境，一个选项是样本导体104与这些静电传感器105是被配置成为这些静电传感器105的可侦测区域是完全地位于样本导体104的表面内，而另一个选项是样本导体104与这些静电传感器105是被配置成为这些静电传感器105的多数个可侦测区域与样本导体104的表面是彼此完全地重复。显然地，本发明可以被应用来实现实时性的晶圆电荷监测，因为出现在晶圆背表面的电荷可以立即地被导引通过这些导体元件而抵达样本导体的表面然后被静电传感器连续地侦测。此外，借由暂时地及/或连续地使用静电传感器，本发明可以被应用来在一个特殊时刻及/或在一个时间周期内监测晶圆电荷(亦即监测电荷是如何地累积在晶圆上)，因为这些导体元件与这个样本导体是可以连续地相互连接。也就是说，本发明可以用来在处理晶圆的周期之内及/或之外监测晶圆电荷。此外，本发明可以被应用来在较少污染与较高精确度下实现晶圆电荷侦测，因为所有的这些导体元件、样本导体与静电传感器都可以不与晶圆以及会与晶圆作用的离子/等离子体相互作用，特别是在样本导体与静电传感器二者都位于夹具外部的情境，甚至是在样本导体与静电传感器二者都位于夹具位于其内部的反应室的外部的情境。需要注意提出的装置也几乎不需要与夹具相互作用，因为导体针与导体弹簧仅仅是嵌入在夹具内部，而甚至是与夹具其他部分相互绝缘。本发明一个样例的实施例是晶圆电荷侦测的方法。如图4a所示，这个样例实施例包含下列的基本步骤。首先，如方块401所示，电性地连接夹具所固持晶圆的背表面以及样本导体。其次，如方块402所示，使用位置邻近于样本导体表面的静电传感器侦测出现在样本导体表面的电荷，在此样本导体是与周围环境相互绝缘。此外，为了更多地简化位于反应室内的机器以及减少污染危险，如图4b的方块403所示，一个可选择的步骤是将样本导体与静电传感器二者都放置在夹具与晶圆二者都位于其内部的反应室的外部。更多地，为了使用描述如上的装置，如图4c的方块404所示，另一个可选择的步骤是使用导体针、导体弹簧与导体线使得样本导体可以电性地连接到晶圆的背表面，在此导体针与导体弹簧是嵌入在夹具内部，在此导体针是被导体弹簧所支撑，在此导体线的两端是分别地电性连接到导体弹簧以及样本导体的表面。除此之外，由静电传感器所侦测的电荷信息还可以被应用来执行一些不同的应用。注意出现在晶圆上电荷的一个主要来源是离子束在被布植到晶圆之前并没有适当地中和化(neutralized)，一个选项是根据静电传感器所侦测到的电荷信息调整等离子体喷头(plasmashower)的运作来中和化离子束。当然，是否调整输入到等离子体喷头的气体的流动速率或者调整流经等离子体喷头内部灯丝的电流都是未被限制的，甚至等离子体喷头的其他部分也都可以相对应地调整。此外，因为在晶圆上的剩余电荷会改变晶圆与夹具间的相互作用，一个选项是根据静电传感器所侦测到的电荷信息调整解除固除过程的运作借以适当地将晶圆移动离开夹具。举例来说，接地程序可以被反复地进行来消除剩余电荷，透过针施加来将晶圆推离开夹具的力量可以增加，而且解除固持程序的其他部分也可以被调整。此外，因为出现在晶圆的电荷会影响离子束是如何地被传导进入晶圆，一个选项是根据静电传感器所侦测到的电荷信息调整将会被传输到晶圆的离子束的产生及/或调整，而另一个选项是根据静电传感器所侦测到的电荷信息调整夹具所固持晶圆的移动。相似地，对于等离子体与晶圆相作用或是离子被导引离开等离子体并被导引到晶圆的等离子体程序，可以根据静电传感器所侦测到的电荷信息调整施加到夹具的电压及/或维持等离子体。因此，仅作为范例，在等离子体程序后遗留在晶圆上的电荷可以被极少化。附带地，可能的等离子体程序包含但不限于下列项目:化学气相沉积、等离子体增益化学气相沉积与蚀刻。图5摘要地显示一实施例的利益的图示，这个实施例弹性地调整会被引导进入晶圆的离子束的能量以及介于固持晶圆的夹具与接地点间的电阻这二者，在此一维的点状离子束被应用来反复地扫描通过晶圆。在图5，水平轴是处理时间轴而垂直轴是电压轴(商业化静电传感器侦测电荷并相对应地输出电压信号)。每一次点状离子束被扫描通过晶圆时，正比与电荷数量的电压随着点状离子束自晶圆边缘移动到晶圆中心而逐渐地增加并且随着点状离子束自晶圆中心移动到晶圆边缘而逐渐地减少。明显地，借由适当地调整，出现在晶圆的电荷的数量可以被适当地监测，在此实质相等的测量结果是接连地出现。显然地，依照上面实施例中的描绘，本发明可能有许多的修正与差异。因此需在其附加的权利请求项的范围内加以理解，除上述详细描绘外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求书；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述权利要求书内。当前第1页12当前第1页12