测试基片去夹持终点的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测试基片去夹持终点的方法，其中，所述等离子体处理腔室中设置有一基台，所述基台中包括静电夹盘，所述基片设置于静电夹盘上方，在所述基台中设置了若干气体通道，所述气体通路下游连接有一由限流孔和阀门并联而成的气体回路，在所述气体回路下游还依次连接有控制装置和气体供应装置，其中，所述方法包括如下步骤：步骤(b)，关闭所述控制装置和阀门；步骤(c)，测试所述气体通道中的压力，当所述气体通道中的压力达到第一变化率时则达到了去夹持终点。本发明的去夹持终点测试更加准确可靠。
【专利说明】测试基片去夹持终点的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种测试基片去夹持终点的方法。
【背景技术】
[0002]等离子处理装置利用真空反应室的工作原理进行半导体基片和等离子平板的基片的加工。真空反应室的工作原理是在真空反应室中通入含有适当刻蚀剂源气体的反应气体，然后再对该真空反应室进行射频能量输入，以激活反应气体，来激发和维持等离子体，以便分别刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片和等离子平板进行加工。
[0003]等离子体处理腔室对基片执行制程过程中，基片被设置在腔室内的静电夹盘上。静电夹盘下方设置了一个直流电极，当直流电极连接了电源之后会产生一个静电吸力，将基片夹持于静电夹盘上。制程结束后，直流电极断开与电源的连接，然后对基片进行去夹持。
[0004]工程师是依靠去夹持终点的信号来判断基片去夹持是否成功，以进行后续的一系列工作。
[0005]因此去夹持终点的判断精确性就尤为重要。
【发明内容】
[0006]针对【背景技术】中的上述问题，本发明提出了一种用于多腔室等离子处理装置的减少颗粒污染的方法。
[0007]本发明第一方面提供了一种用于等离子体处理腔室的测试基片去夹持终点的方法，其中，所述等离子体处理腔室中设置有一基台，所述基台中包括静电夹盘，所述基片设置于静电夹盘上方，在所述基台中设置了若干气体通道，所述气体通路下游连接有一由限流孔和阀门并联而成的气体回路，在所述气体回路下游还依次连接有控制装置和气体供应装置，其中，所述方法包括如下步骤:
[0008]步骤(b)，关闭所述控制装置和阀门；
[0009]步骤(C)，测试所述气体通道中的压力，当所述气体通道中的压力在第一时间内达到第一变化率时则达到了去夹持终点。
[0010]进一步地，在步骤(b)之前还包括步骤(a):打开所述阀门和控制装置，使得所述气体供应装置持续供应气体以对基片背面产生一个去夹持的力。
[0011]进一步地，在所述气体回路之前还串联有一个压力测试计，其用以测试所述气体通道中的压力。
[0012]进一步地，所述等离子体处理腔室还包括若干个升举顶针，其可移动地设置于所述基台之中，其中，在所述步骤(C)之后还包括步骤(d)，提升所述若干个升举顶针以施加一个升举力至基片背面，使得其提升至超过所述静电夹盘。
[0013]进一步地，所述等离子体处理腔室还包括一驱动装置，其用以驱动所述升举顶针移动。
[0014]进一步地，所述驱动装置包括气缸或电机。
[0015]进一步地，所述等离子体处理腔室的腔室侧壁上还设置有一个传输窗口，所述腔室外部还设置有一机械手，其中，所述步骤(d)之后还包括步骤(e):所述机械手通过所述传输窗口伸入腔室内部，并移动至所述基片上方。
[0016]进一步地，在所述步骤(e)之后还包括步骤(f):装载所述基片至所述机械手，所述机械手将基片通过所述传输门传输出腔室。
[0017]进一步地，所述第一时间的取值范围是I秒至3秒。
[0018]进一步地，所述第一变化率的取值范围为30%以上。
[0019]进一步地，所述方法还包括如下步骤:根据所述气体通道中所需的气体流量和/或流速来确定所述限流孔的孔径。
[0020]本发明提供的去夹持终点测试机制更加精确可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术的用于等离子体处理腔室的气体供应系统的结构示意图；
[0022]图2是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理腔室的气体供应系统的结构不意图；
[0023]图3是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理腔室的测试基片去夹持终点方法的步骤流程图；
[0024]图4是现有技术和本发明的技术效果对比图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0026]图1是现有技术的用于等离子体处理腔室的气体供应系统的结构示意图。如图1所示，等离子体腔室100中通入制程气体，制程气体由于通入了射频能量而被激发产生等离子体，以对放置于静电夹盘102上的基片101进行相关制程，例如刻蚀和沉积等。现有技术提供的供气系统包括若干气体通道103，气体通道103进一步地依次串联有控制装置105和气体供应装置106。其中，供气装置106用于持续供应气体。在控制装置105上游还设置了一个阀门107。
[0027]当制程完毕后，气体供应装置106持续供应气体，控制装置105开启其和气体供应装置106的通路。此时，阀门107也是开启的。从而气体进入气体通道103，若干气体通道103的上方各具有一个喷头，气体通过喷头喷向基片背面101a，以对基片101产生一个力使其缓缓脱离静电夹盘102。
[0028]现有技术的测试基片去夹持终点时，由于基片101在制程中或者去夹持之前看作为和静电夹盘102是气闭的，因此此时气体通道中的压力很大。然而，当基片101受到气体通道103的喷头喷向基片背面1la的气体产生的力时，逐渐脱离静电夹盘102。一般情况下，用于去夹持的气体持续时间一旦大于一个预定时间，则认为已经执行了去夹持步骤了。然后，关闭控制装置105以切断气体供应装置106的供气，关闭阀门107，来捕捉去夹持终点，一旦捕捉到去夹持终点则认为已经去夹持成功了。但是，一旦基片101和静电夹盘102之间由于气体产生的升举力作用而开始脱离，气体大量从基片101底部泄露，气体通道103中的压力则骤降为0，这被认为是去夹持终点的信号。然而，有时候只是基片101和静电夹盘102之间产生了空隙而尚未完全完成去夹持，因此此时的去夹持终点是不准确的。
[0029]本发明就是为了精确地测试去夹持终点。图2是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理腔室的气体供应系统的结构示意图。等离子体处理腔室200具有一个处理腔体(未示出)，处理腔体基本上为柱形，且处理腔体侧壁基本上垂直，处理腔体内具有相互平行设置的上电极(未示出)和下电极。通常，在上电极与下电极之间的区域为处理区域204，该区域204将形成高频能量以点燃和维持等离子体。在静电夹盘202上方放置待要加工的基片201，该基片201可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。其中，所述静电夹盘202用于夹持基片。反应气体从气体源(未示出)中被输入至处理腔体内，一个或多个射频电源(未示出)可以被单独地施加在下电极上或同时被分别地施加在上电极与下电极上，用以将射频功率输送到下电极上或上电极与下电极上，从而在处理腔体内部产生大的电场。大多数电场线被包含在上电极和下电极之间的处理区域204内，此电场对少量存在于处理腔体内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在处理腔体内产生等离子体。反应气体的中性气体分子在经受这些强电场时失去了电子，留下带正电的离子。带正电的离子向着下电极方向加速，与被处理的基片中的中性物质结合，激发基片加工，即刻蚀、淀积等。在等离子体处理腔室200的合适的某个位置处设置有排气区域，排气区域与外置的排气装置(未示出，例如真空泵泵)相连接，用以在处理过程中将用过的反应气体及副产品气体抽出腔室。其中，等离子体约束环(未示出)设置于静电夹盘202外围，用于将等离子体约束于处理区域204内。
[0030]如图2所示，本发明提供一种用于等离子体处理腔室中将基片去夹持的供气装置，其中，所述等离子体处理腔室200中设置有一基台，所述基台包括静电夹盘202，所述基片201设置于静电夹盘202上方，其中，所述供气装置设置于所述基片201的下方。所述供气系统包括至少一个气体通道203，其设置于所述基台主体中，用于容纳气体。所述气体通道205连接有一控制装置205。控制装置205的下游连接有一气体供应装置206，其能够提供气体，并输送入所述气体通道203。每个所述气体通道203具有一个喷气孔，其能够将所述气体通道203中的气体在所述基片底面201a与所述静电夹盘202之间吹气。
[0031]其中，在所述控制装置205上游还连接有一气体回路，该回路包括并联的限流孔(orifice)209和阀门207。限流孔209的特性在于，其压力和流量是成正比的，而且其上游和下游的压力比一定是超过2倍。限流孔板可以作为流量测量元件用来测量流量，也可以作为节流元件用来限定流量和降低压力。当限流孔前后存在一定压差，流体流经限流孔，对于一定的孔径，流经限流孔的流量随着压差增大而增大。但当压差超过某一数值(称为临界压差)时，这时，无论压差如何增加，流经限流孔的流量将维持在一定数值而不再增加。限流限流孔就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。因此，不论限流孔的上游压力如何变化，其流过限流孔的气体流速是确定的。这样就避免了气体出现流量或流速在短时间内突然增大的情况。
[0032]图3是根据本发明的一个具体实施例的用于等离子体处理腔室的测试基片去夹持终点方法的步骤流程图。下面如图3所示，结合图2对本发明提供的一种用于等离子体处理腔室的测试基片去夹持终点的方法进行详细介绍，其中，所述方法包括如下步骤:
[0033]首先执行步骤S2，关闭所述控制装置205和阀门207。一般情况下，用于去夹持的气体持续时间一旦大于一个预定时间，则认为已经执行了去夹持步骤了，其中，在本实施例中，所述用于去夹持的气体典型地为氦气。在执行了去夹持步骤之后，就需要将控制装置205和阀门207关闭，以切断气体供应装置206的继续供气。
[0034]然后执行步骤S3，测试所述气体通道203中的压力，其中，气体通道203中的压力象征着此时通道中氦气的流量和流速。当所述气体通道中203的压力在第一时间内达到第一变化率时则认为达到了去夹持终点。
[0035]具体地，在关闭控制装置205和阀门209后，在气体回路和控制装置205之间的管路中还充满了氦气。当基片背面201a和经典家盘202之间开始脱离并开始泄露氦气后，从气体回路到冷却通道203喷口的氦气逐步漏光，由于阀门207关闭，位于气体回路和控制装置205之间的管路中的氦气通过限流孔209缓慢地补充到气体回路之前的管路中，由于限流孔209能够限制氦气的流速和流量，因此还能维持短时间内的氦气供给。这时，如若出现现有技术中的基片去夹持不彻底的情况，也能依靠短时间内的氦气持续供给能持续给基片底面201a提供一个升举力，继续完成去夹持。
[0036]进一步地，在步骤S2之前还包括步骤S1:制程结束后，保持所述阀门207和控制装置205的开启，使得所述气体供应装置206持续供应氦气，氦气通过气体通道203的喷头向基片背面201a和静电夹盘202之间吹气，以对基片201背面产生一个由下而上的去夹持力。
[0037]其中，如图2所示，在由限流孔209和阀门207并联而成的气体回路之前还串联有一个压力测试计212，其能够测试所述气体通道203中的压力。至于压力测试机的结构和功能在现有技术中已有成熟的技术支持，因此，为了简明起见，在此处不再赘述。
[0038]进一步地，所述等离子体处理腔室200还包括若干个升举顶针211，其可移动地设置于所述基台之中，所述升举顶针211能够沿垂直方向上下移动并提升至超过静电夹盘202，由此带动基片201进一步在去夹持之后脱离静电夹盘。其中，在所述步骤S3之后还包括步骤S4，提升所述若干个升举顶针211以施加一个升举力至基片背面201a，使得其提升至超过所述静电夹盘202。
[0039]进一步地，所述等离子体处理腔室200还包括一驱动装置210，其能够驱动所述升举顶针211移动。典型地，所述驱动装置211包括气缸或电机。
[0040]进一步地，所述等离子体处理腔室200的腔室侧壁上还设置有一个传输窗口(未示出)，其用于传输基片201进出腔室。此外，所述腔室外部还设置有一机械手(未示出)，其用作传输基片的载体。其中，所述步骤S4之后还包括步骤S5:所述机械手通过所述传输窗口伸入腔室内部，并移动至所述基片101上方。
[0041]然后，执行步骤S6:装载所述基片至所述机械手，所述机械手将基片通过所述传输门传输出腔室。
[0042]其中，所述第一时间的取值范围为I至3秒。所述第一变化率的取值范围为30%以上。例如，当压力在I秒、1.1秒、1.3秒、1.5秒、2秒、2.3秒、2.38秒、2.7秒、2.8秒、3秒以内达到31%、32%、35%、40%、45%、50%、63%、74%、78%、80%、98%等变化率时，则认为达到了去
夹持终点的条件。[0043]进一步地，所述方法还包括如下步骤:根据所述气体通道中所需的气体流量和/或流速来确定所述限流孔的孔径。工程师可根据制程所需来对限流孔进行配置，限流孔结构简单成本低易于替换。
[0044]图4是现有技术和本发明的技术效果对比图，其中，竖坐标表示氦气在冷却管道中的气压，横坐标表示时间，上图表示现有技术的技术效果，下图表示本发明的技术效果。如图4所示，例如现有技术和本发明在去夹持之前气体通道中的氦气气压都为lOTorr，现有技术中由于没有设置限流孔，因此只要基片和静电夹盘开始脱离并造成氦气一定程度的泄露后，气压即刻从1Torr减少到0，系统则认为收到了去夹持终点的信号，但是还有一定概率此时并未去夹持成功，因此此时的去夹持终点是不准确的。反观现有技术，由于有限流孔的设置因此控制装置205和气体回路之间的氦气还可以缓缓补充，用于持续提供去夹持的升举力，因此即使发生前文所述的去夹持不完全的情况，也能依靠这个补充的氦气持续完成去夹持，如图所示，气体通道中的氦气气压缓缓降低以后才骤然拉低，此时接收到的去夹持终点信号应当是准确有效的。因此，本发明的去夹持终点测试机制较现有技术更加可靠。
[0045]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种用于等离子体处理腔室的测试基片去夹持终点的方法，其中，所述等离子体处理腔室中设置有一基台，所述基台中包括静电夹盘，所述基片设置于静电夹盘上方，在所述基台中设置了若干气体通道，所述气体通路下游连接有一由限流孔和阀门并联而成的气体回路，在所述气体回路下游还依次连接有控制装置和气体供应装置，其中，所述方法包括如下步骤: 步骤(b)，关闭所述控制装置和阀门； 步骤(C)，测试所述气体通道中的压力，当所述气体通道中的压力在第一时间内达到第一变化率时则达到了去夹持终点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)之前还包括步骤(a):打开所述阀门和控制装置，使得所述气体供应装置持续供应气体以对基片背面产生一个去夹持的力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述气体回路之前还串联有一个压力测试计，其用以测试所述气体通道中的压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理腔室还包括若干个升举顶针，其可移动地设置于所述基台之中，其中，在所述步骤(c)之后还包括步骤(d)，提升所述若干个升举顶针以施加一个升举力至基片背面，使得其提升至超过所述静电夹盘。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理腔室还包括一驱动装置，其用以驱动所述升举顶针移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述驱动装置包括气缸或电机。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理腔室的腔室侧壁上还设置有一个传输窗口，所述腔室外部还设置有一机械手，其中，所述步骤(d)之后还包括步骤(e):所述机械手通过所述传输窗口伸入腔室内部，并移动至所述基片上方。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤(e)之后还包括步骤(f):装载所述基片至所述机械手，所述机械手将基片通过所述传输门传输出腔室。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时间的取值范围是I秒至3秒。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一变化率的取值范围为30%以上。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:根据所述气体通道中所需的气体流量和/或流速来确定所述限流孔的孔径。
【文档编号】H01J37/32GK104037045SQ201310068404
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月4日 优先权日:2013年3月4日
【发明者】万磊 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司