一种静电吸盘吸力分布的调控装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体集成电路制造设备领域，涉及一种静电吸盘吸力分布的调控装 置及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着半导体制造工艺的发展，等离子体处理工艺被广泛应用于半导体元 器件的制程中。上述制程，如沉积、刻蚀工艺等一般是在等离子体处理装置内进行。一般来 说，等离子体处理装置包括腔室，用于将工艺气体从供气源提供至腔室内的气体喷淋头，以 及固定、支撑晶圆的静电吸盘（Electrostatic chuck，简称ESC)。其中静电吸盘通常设置 在等离子体处理装置的腔室底部，作为下电极与射频功率源连接，而在腔室顶部的气体喷 淋头作为上电极与射频功率源或地连接。上下电极间形成射频电场，使被电场加速的电子 等与通入处理腔室的蚀刻气体分子发生电离冲撞，产生由工艺气体形成的等离子体与晶圆 进行反应，以进行所需的工艺制程。
[0003] 请参阅图1，图1为静电吸盘以及晶圆的结构示意图，包括静电吸盘10以及晶 圆20。在静电吸盘的绝缘材料中镶嵌着一组直流电极，用以接通到直流电源，分别使正负 电极的电压大小相等，极性相反（例如输入500V电压，正电极电压为+250V，负电极电压 为-250V)，绝缘质的表面会产生极化电荷，表面极化电荷会产生电场，该电场会进一步在置 于吸盘之上的晶圆底面产生极化电荷，分布在晶片背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷极 性相反，从而吸住晶圆。根据Johnsen - Rahbek效应公式可以得出静电吸力为：
[0005] 其中：F为静电吸力，C为晶圆与吸盘之间的电容，V为正负电极间的电压，D为晶 圆与吸盘间的间距。
[0006] 目前静电吸盘对于晶圆的吸力只通过单一电源控制调节正负电极间的电压来调 节吸力的大小，一旦设定，则静电吸力就不能改变，无法针对不同的晶圆进行吸力的分布的 设定。随着晶圆尺寸的增大，晶圆本身的弯曲度越来越严重，不匹配的吸力分布会影响到静 电吸盘承载晶圆的能力。
[0007] 请参阅图2,图2为静电吸盘以及变形后的晶圆的结构示意图，包括静电吸盘10以 及变形后的晶圆20。对于向下弯曲的晶圆，中间部分间距大，边缘部分间距小，在相同的电 压下，晶圆整体所受的静电吸力为中间部分吸力小，边缘部分吸力大。中间部分吸力不够， 无法维持用于热交换的背压，甚至造成跳片；边缘部分与静电吸盘的绝缘材料接触不均匀， 造成晶圆背面和静电吸盘表面材料摩擦，损害晶圆产品质量和静电吸盘的寿命。
[0008] 因此，本领域技术人员亟需提供一种可以合理调控静电吸盘吸力分布的装置及方 法，防止工艺过程中晶圆产生形变的问题，避免晶圆产品质量下降和静电吸盘寿命减短。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种可以合理调控静电吸盘吸力分布的装置 及方法，防止工艺过程中晶圆产生形变的问题，避免晶圆产品质量下降和静电吸盘寿命减 短。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种静电吸盘吸力分布的调控装置，静电 吸盘包括：
[0011] 晶圆弯曲度预测模块，用于测定晶圆的弯曲度，并将测定的弯曲度值反馈至静电 吸力分布模块；
[0012] 静电吸力分布模块，用于接收所述晶圆弯曲度预测模块测定的弯曲度值，对晶圆 的弯曲度值进行分析，并向静电吸盘作业模块发送吸力分布信息指令；
[0013] 静电吸盘作业模块，用于接收所述静电吸力分布模块发出的吸力分布信息指令， 并调节静电吸盘对晶圆的吸力分布。
[0014] 优选的，所述静电吸盘的绝缘材料中镶嵌至少一组直流电极。
[0015] 优选的，所述直流电极包括正电级以及负电极。
[0016] 优选的，所述静电吸盘的绝缘材料中镶嵌两组直流电极。
[0017] 优选的，所述直流电极包括两个正电级以及两个负电极。
[0018] 优选的，所述静电吸盘作业模块与所述两组直流电极连接，通过向两组直流电极 输入不同的电压，以调节晶圆的吸力分布。
[0019] 本发明还提供一种静电吸盘吸力分布的调控方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤S01、晶圆弯曲度预测模块测定晶圆的弯曲度，并将测定的弯曲度值反馈至静 电吸力分布模块；
[0021] 步骤S02、静电吸力分布模块获取晶圆的弯曲度值，分析晶圆各区域的静电吸力分 布，并将吸力分布信息指令发送至所述静电吸盘作业模块；
[0022] 步骤S03、静电吸盘作业模块根据接收的吸力分布信息指令调节静电吸盘对晶圆 的吸力分布。
[0023] 与现有的方案相比，本发明提供的静电吸盘吸力分布的调控装置以及方法，通过 设置晶圆弯曲度预测模块、静电吸力分布模块以及静电吸盘作业模块，解决了现有工艺过 程中由于静电吸盘静电吸力不均匀导致晶圆产生形变的问题，可以合理控制在工艺过程中 静电吸盘的静电吸力，保证在工艺过程中，可以保持晶圆刚好被静电吸盘所吸附同时不产 生形变，提高了晶圆产品质量，延长了静电吸盘寿命。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。
[0025] 图1为现有技术中静电吸盘以及晶圆的结构示意图；
[0026] 图2为现有技术中静电吸盘以及变形后的晶圆的结构示意图；
[0027] 图3为本发明静电吸盘吸力分布的调控装置的结构示意图；
[0028] 图4为本发明中向下弯曲的晶圆受电压控制的结构示意图；
[0029] 图5为图4中向下弯曲的晶圆吸力分布的示意图；
[0030] 图6为本发明中平板晶圆受电压控制的结构示意图；
[0031] 图7为图6中平板晶圆吸力分布的示意图；
[0032] 图8为本发明中向上弯曲的晶圆受电压控制的结构示意图；
[0033] 图9为图8中向上弯曲的晶圆吸力分布的示意图。
[0034] 图中标号说明如下：
[0035] 10、静电吸盘；20、晶圆；30、晶圆弯曲度预测模块；40、静电吸力分布模块；50、静 电吸盘作业模块。
【具体实施方式】
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