晶圆表面静电消除装置及其方法与流程

本技术涉及半导体制造，尤其是涉及一种晶圆表面静电消除装置及其方法。

背景技术：

1、由于晶圆加工工艺存在差异，部分晶圆在进入检测机台之前均带有大小不一的静电电压，该静电的存在会在晶圆与电子枪之间产生干扰电磁场，并致使电子枪所发出的电子束产生路径偏移，进而造成加速电压与晶圆电压之间的电压差，影响图像聚焦，从而导致图像失焦甚至影响量测结果。

2、为此在对晶圆处理前一半都要对晶圆进行静电消除，现有的静电消除技术是在晶圆传送的过程当中，通过探针实时量测晶圆表面静电电压并进行关系拟合，再之后由设备前端模块机械刺穿晶圆表面的氧化层，这一方案会对晶圆造成磨损，影响晶圆的使用寿命。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本技术提供了一种晶圆表面静电消除装置及其方法，以解决现有方案会对晶圆造成磨损，损伤晶圆寿命的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种晶圆表面静电消除装置，包括静电卡盘、电路模块、第一电源以及第二电源；电路模块连接于静电卡盘，静电卡盘用于固定晶圆；第一电源受控连接于电路模块，以经由电路模块使第一电源提供的第一电压能够击穿晶圆表面上的氧化层；第二电源受控连接于电路模块，以经由电路模块使第二电源提供的第二电压能够对晶圆表面静电进行消除。

3、在本方案中，通过静电卡盘用于固定晶圆，电路模块通过连接静电卡盘连接晶圆，电路模块通过切换连接至第一电源时，第一电源提供第一电压能够击穿晶圆表面的氧化层，从而电路模块能够与晶圆导通，击穿完成后，通过将电路模块切换连接至第二电源，第二电源为电路模块提供第二电压，此时第二电源与晶圆表面的静电中和，从而实现静电消除，由于本方案没有采用机械刺穿，无需使用尖锐物刺穿氧化层，因而可以避免晶圆表面被磨损，从而可以提升晶圆的寿命。

4、在本发明的进一步方案中，静电卡盘包括卡盘本体、第一针脚、第二针脚以及第三电源；第一针脚设置于卡盘本体并连接于第三电源，第三电源用于通过第一针脚为卡盘本体供电：第二针脚设置于卡盘本体，且第二针脚的一端连接于电路模块、另一端用于接触晶圆。

5、在该方案中，第三电源通过第一针脚连接卡盘本体，从而为卡盘本体供电，第二针脚设置于卡盘本体内，并接触晶圆与电路模块，从而是晶圆能够与电路模块相连接，受第一电源的第一电压冲击以击穿氧化层，或受第二电源的第二电压影响以中和静电。

6、在本发明的进一步方案中，第一电压高于第二电压，第一电源为高压电源，第二电源为可编程电源。

7、在该方案中，第一电源为高压电源以便于击穿氧化层，第二电源为可编程电源，从而可以针对晶圆表面的静电大小进行量化消除。

8、在本发明的进一步方案中，晶圆表面静电消除装置还包括探头，探头用于检测晶圆表面的静电电压。

9、在该方案中，探头能够实时探测晶圆表面的电压，通过探头检测的电压能够配合可编程电源进行量化消除晶圆表面的电压，同时能够在第二电压中和晶圆表面静电后继续进行检测，确认静电是否完全消除。

10、在本发明的进一步方案中，电路模块包括第一电阻、第二电阻以及电压表，多个串联的第一电阻并联于第二针脚所导通的晶圆，电压表并联于多个串联的第一电阻，第一电源或第二电源串联有第二电阻后受控接入电路模块。

11、在该方案中，多个串联的第一电阻并联于晶圆，同时电压表并联于晶圆，当第一电源向晶圆施加第一电压击穿氧化层时，电压表由于同时并联有第一电阻和晶圆，当氧化层被击穿，则电压表的检测到的数值发生变化，此时即可切断第一电源与电路模块的连接，从而避免第一电压持续向晶圆施压，造成晶圆损坏，同时也能避免第一电压影响晶圆表面的静电。

12、在本发明的进一步方案中，晶圆表面静电消除装置还包括光学相机以及运动基座，光学相机用于确定晶圆的当前位置；运动基座安装有静电卡盘，并用于调整静电卡盘上的晶圆的位置以使晶圆光学定位。

13、在该方案中，通过光学相机能够实时监测晶圆当前的位置，安装有晶圆的静电卡盘固定于运动基座上，当光学相机确定晶圆需要调整的位置时，通过控制运动基座运动，即可带动晶圆的中心处于电子束上。

14、在本发明的进一步方案中，晶圆表面静电消除装置还包括控制模块，控制模块与电压表通信连接，控制模块用于控制第一电源与电路模块导通或断开以及控制第二电源与电路模块导通或断开。

15、在该方案中，当第一电源向晶圆施加第一电压击穿氧化层时，当氧化层被击穿，则电压表的数据会发生变化，此时电压表会将氧化层已经被击穿的信息发送给控制模块，控制模块根据该信息断开第一电源与电路模块的连接，从而可以避免第一电压的高压损伤晶圆，影响晶圆的寿命，同时可以使第二电源与电路模块导通，从而对晶圆进行静电消除。

16、本发明第二方面提供了一种晶圆表面静电消除方法，基于本发明第一方面提供的晶圆表面静电消除装置来实现，方法包括以下步骤：

17、控制第一电源与电路模块接通，以使第一电源提供的第一电压电冲击晶圆的氧化层；

18、控制第二电源与电路模块接通，以使第二电源提供的第二电压对晶圆表面静电进行消除。

19、在本发明的进一步方案中，在控制第二电源与电路模块接通，以使第二电源提供的第二电压对晶圆表面静电进行消除之前，方法还包括：

20、在控制静电卡盘带动晶圆运动以对晶圆进行光学定位校准的过程中，控制探头检测晶圆表面的量测电压；

21、基于探头与电子束的位置以及静电卡盘的运动路径，确定每个量测点与晶圆中心的距离；

22、基于每个量测点的量测电压以及每个量测点与晶圆中心的距离，拟合出量测点的量测电压与量测点距离晶圆中心的距离之间的关系曲线v-r。

23、在该方案中，探头在静电卡盘带动晶圆运动以对晶圆进行光学定位校准的过程中对晶圆进行量测电压的测量，从而使得电压测量更为准确，由于晶圆处于光学定位校准的过程中，因此通过探头的位置(即定位前量测点的位置)，利用静电卡盘的运动路径即可推导处定位后量测点的位置，电子束的位置本就为定位后晶圆中心的位置，通过以上数据可以你和成关系曲线v-r，通过v-r关系曲线并配合探头所获取的数据，则可以获取晶圆表面的实时静电电压。

24、在本发明的进一步方案中，控制第二电源与电路模块接通，以使第二电源提供的第二电压对晶圆表面静电进行消除，包括：

25、控制第二电源与电路模块接通；

26、基于电路模块，判断第一电压是否电击穿晶圆的氧化层；

27、在所述第一电压电击穿晶圆的氧化层的情况下，通过所述关系曲线，得到晶圆中心点的静电电压；

28、控制所述第二电源向晶圆施加与晶圆中心点的静电电压大小相同、电荷相反的反向电压以消除晶圆表面静电。

29、在该方案中，电路模块根据电压表数据的变化判断第一电压是否击穿氧化层，当氧化层被击穿后，电路模块切换至第二电源，通过关系曲线v-r获取晶圆中心点的静电电压，此时通过控制第二电源，并使其通过电路模块向晶圆施加静电电压的方向电压以对晶圆表面的静电进行中和，从而消除晶圆表面的静电。

30、综上所述，本技术提供的晶圆表面静电消除装置及其方法至少具有以下有益效果：

31、通过静电卡盘用于固定晶圆，电路模块通过连接静电卡盘连接晶圆，电路模块通过切换连接至第一电源时，第一电源提供第一电压能够击穿晶圆表面的氧化层，从而电路模块能够与晶圆导通，击穿完成后，通过将电路模块切换连接至第二电源，第二电源为电路模块提供第二电压，此时第二电源与晶圆表面的静电中和，从而实现静电消除，由于本方案没有采用机械刺穿，无需使用尖锐物刺穿氧化层，因而可以避免晶圆表面被磨损，从而可以提升晶圆的寿命。