TWI598985B - 藉由升降銷之靜電吸盤釋放用的極性區域 - Google Patents

Description

藉由升降銷之靜電吸盤釋放用的極性區域

本發明係關於靜電夾持和釋放之裝置。

本設計係對於許多包含一製程室的半導體處理設備，藉由電漿處理(例如蝕刻或沉積)半導體晶圓於該製程室中。本設計經常包含一靜電吸盤(electrostatic chuck)(或ESC)，經由利用該靜電吸盤中的電極圖案，在這類處理過程中夾持半導體晶圓。電極圖案的設計對夾持的均勻性具有影響。

一旦處理完成，半導體晶圓自該靜電吸盤分離或釋放，以使該半導體晶圓可自該製程室移出。然而，殘留的靜電荷可能繼續存在，造成難以有效率的分離。同樣地，電極圖案的設計對這類分離的效率具有影響力。

為了解決殘留靜電荷的問題以及協助製程自動化，一些半導體處理設備的設計包含升降銷，升降銷由靜電吸盤舉起半導體晶圓至可利用機械手臂收回該半導體晶圓的位置。當然，若這類升降銷所產生的力量未經監測和控制，升降銷可損傷甚至毀壞該半導體晶圓。就此而言，共同擁有的美國專利第6646857號(整合於此作為參考)描述一群組的升降銷，其以一軛配置加以連接，並連接至一回授迴路。

在一範例實施例中，用於靜電夾持和釋放半導體晶圓的設備包含具有多個區之靜電吸盤。各個區包含一或多個極性區域，其圍繞接觸半導體晶圓底部表面的一升降銷。該設備亦包含控制該升降銷的一或多個控制器，以及控制該極性區域的一或多個控制器。在一範例實施例中，該用於升降銷之控制器接收來自一或多個感測器的數據，且利用該數據調整該升降銷的向上力。同樣地， 在一範例實施例中，該用於極性區域的控制器接收來自該感測器的數據，且利用該數據調整在極性區域中的電壓。

在另一實施例中，用於處理半導體晶圓的一自動化方法藉由一製程控制器加以執行。該製程控制器由安置半導體晶圓於一製程室中的一靜電吸盤上而開始進行製程。該靜電吸盤包含數個區，且各區包含圍繞藉由氣動壓力(pneumatic pressure)而移動的一升降銷的一或多個極性區域。該製程控制器接著藉由對該一或多個極性區域施加電壓而夾持半導體晶圓至靜電吸盤。該製程控制器處理該半導體晶圓，且之後終止該處理作業。接著該製程控制器施加另一電壓至一或多個區的一或多個極性區域以啟動釋放。該製程控制器接著利用升降銷開始將半導體晶圓舉起離開靜電吸盤。該製程控制器利用一感測器以量測該半導體晶圓與該靜電吸盤之間的靜電力，且調整向上力以避免損毀該半導體晶圓。

在另一範例實施例中，用於處理半導體晶圓的一個設備包含一製程室，其具有連接至一RF電源的一上電極，以及連接至一RF電源的一靜電吸盤。該靜電吸盤包含多個區，且各區包含圍繞接觸該半導體晶圓的底部表面的一升降銷的一或多個極性區域。

本發明的優點由隨後的詳細說明及隨附之圖式，其經由範例說明本發明的原理，當可更加明白。

在接下來的敘述中，描述許多特定的細節，以提供對範例實施例完整的理解。然而，熟習此技術者可明白，範例實施例可在不具其中一些特定細節下加以實施。另一方面，若已為眾所皆知之實行細節和製程操作，在此不作詳細的描述。

圖1為示意圖，展示根據一範例實施例之用於在一製程室中處理一半導體晶圓的系統。如圖所示，系統100包含製程室102，製程室102用於處理半導體晶圓，例如蝕刻或沉積操作。製程室102包含靜電吸盤104，其被設計用以夾持或抓取一半導體晶圓106。製程室102包含一上電極114，其被設計用以在處理過程中 接收散佈進電漿區112之處理氣體。

電漿區112設定在上電極114之表面與半導體晶圓106之表面之間。上電極114連接至匹配箱116a和射頻(RF,radio frequency)電源118a。靜電吸盤104連接至匹配箱116b和RF電源118b。製程室102具有出口120，經由其在處理過程中抽出製程室102內多餘的氣體。在一些實施例中，RF電源118a在操作之中對上電極114施加偏壓，並運作於約27MHz之頻率。RF電源118a主要負責在電漿區112內產生大部分的電漿密度，而RF電源118b則主要負責在電漿區112內產生一偏壓電壓。RF電源118b一般運作於大約2MHz之較低頻率。

必須瞭解的是該系統展示用於電容性耦合電漿之製程室。然而，本發明如下所述亦可工作於其他種類的製程室，包含例如用於變壓器耦合電漿(TCP,transformer-coupled plasma)之製程室，其可能不具有一上電極。亦即是，圖1乃用於說明且無限制性。

圖2為示意圖，展示根據一範例實施例，用於靜電夾持或釋放的系統。如圖所示，製程室102包含用於夾持或抓取半導體晶圓106的靜電吸盤104。必須瞭解的是在一替代的實施例中，半導體晶圓106可為適合在製程室102中加以處理的一些其他基板。接著，靜電吸盤104包含對於三個升降銷203a、203b、和203c的搪孔(或通道)，三個升降銷連接至各自對應之氣缸(pneumatic cylinder)204a、204b、或204c。這些氣缸結合各自對應的感測器205a、205b、或205c。必須瞭解的是在操作中升降銷203a、203b、和203c對半導體晶圓106的底部表面施加向上力。

氣動控制器207控制氣缸204a、204b、和204c。在一範例實施例中，氣動控制器207包含各氣缸之個別的控制模組，如圖2所示。然而，在一替代的範例實施例中，氣動控制器207可不如此模組化。同樣地如該圖所示，感測器205a、205b、和205c提供數據至感測器回授模組210。將可瞭解的是這個數據係關於靜電吸盤104和半導體晶圓106之間的靜電力(例如殘留的或後處理的)。接著，在一範例實施例中感測器回授模組210傳送基於前述 數據的數據至致能狀態邏輯(activation state logic)208，其可能使用一定限電路209。因此舉例來說，在該範例實施例中，若由特定的感測器所傳送的數據指示一靜電力大於一特定的臨界值，則致能狀態邏輯208可用所取得的數據來使氣動控制器207停止一特定的升降銷的進一步向上的移動。

如圖2所述，感測器回授模組210傳送基於感測器數據的數據至電極電路控制器211，電極電路控制器211則經由電路系統212(P1/P2)控制在靜電吸盤104中的極性區域。如以下將作更進一步細節之解釋，極性區域可以特殊圖案布置，以促進對於半導體晶圓106的均勻夾持和釋放。同樣地，如以下所作更細節之解釋，電極電路控制器211可利用所收取的數據，經由電路系統212(P1和/或P2)以調整一或多個極性區域，以減輕靜電吸盤104和半導體晶圓106之間的靜電力，並藉此協助半導體晶圓106之釋放。

圖3A為示意圖，展示根據一範例實施例之具有氣動感測器之氣動升降銷。如圖所示，氣缸204包含升降銷203，且經由輸入管301接收空氣。一氣動感測器205連接至氣缸204，且量測在氣缸204內部活塞302之下的空氣壓力(例如：以psi單位)。氣動感測器205位於氣缸204之下。然而，這個位置僅作說明用途。在替代的範例實施例中，氣動感測器205可在氣缸204的一側，或甚至連接至輸入管301。吾人將可瞭解的是氣缸204內部活塞302之下的空氣壓力(且亦為輸入管301內部的空氣壓力)將表現當升降銷203與半導體晶圓接觸時靜電吸盤和半導體晶圓之間的靜電力。同樣地，如圖所示，氣動感測器205傳送其空氣壓力之量測至感測器回授模組，該感測器回授模組未顯示於圖3A但已於圖2描述。

圖3B為示意圖，展示根據一範例實施例，具有壓電感測器之氣動升降銷。如圖所示，氣缸204包含升降銷203，且經由輸入管301接收空氣。一壓電感測器205(例如：一由壓電材料所建構之感測器)連接至氣缸204，且量測在氣缸204內部活塞302之下的空 氣壓力(例如：psi)。壓電感測器205位於氣缸204之下。然而，這個位置僅作說明用途。在替代的範例實施例中，壓電感測器205可在氣缸204的一側，或甚至連接至輸入管301。吾人將可瞭解的是氣缸204內部活塞302之下的空氣壓力(且亦為輸入管301內部的空氣壓力)將表現當升降銷203與半導體晶圓接觸時靜電吸盤和半導體晶圓之間的靜電力。同樣地，如圖所示，壓電感測器205傳送其空氣壓力之量測至感測器回授模組，該感測器回授模組未顯示於圖3B但已於圖2描述。

以上感測器之範例僅為說明性，而非限制性。因此，在替代之範例實施例中，感測器可為應變計(strain gauge)或其他適合替代物。

圖4A展示根據一範例實施例之氣缸的立體圖。如圖所示，氣缸204位於靜電吸盤104之下，靜電吸盤104包含在一絕緣或介電層401之下的傳導層402。半導體晶圓106藉由靜電吸盤104加以抓取。在一範例實施例中，傳導層402可由如鋁或銅之金屬所構成，且絕緣或介電層401可由如氧化鋁、石英、釔、或陶瓷材料等材料所構成。然而，在另一替代實施例中，其他具有類似特性的材料可加以使用。

圖4B展示根據一範例實施例之氣缸的橫剖面圖。如圖所示，氣缸204使用來自輸入管403之一壓縮空氣以經由在靜電吸盤104中之一搪孔舉起升降銷203，以使升降銷203能夠接觸半導體晶圓106。如圖4A所示，靜電吸盤104包含在一絕緣或介電層401之下的傳導層402。在一範例實施例中，該氣體可單純為空氣，雖然其他適合的氣體(例如惰性氣體)可在替代的範例實施例中使用。同樣地，在一範例實施例中，升降銷203可由和傳導層402相同的傳導材料(例如鋁)所構成。

圖5展示根據一替代的範例實施例之一群組之升降銷和一感測器銷(sensor pin)。如圖所示，靜電吸盤104包含在一絕緣或介電層401之下的傳導層402。升降銷203a、203b、和203c穿過靜電吸盤104，並且連接至分別對應之升降組件403a、403b、和403c， 其連接至一銷升降器軛(pin lifter yoke)(未顯示)，其如隨後圖形所述。和前述之氣缸相比，各個升降組件並未各自結合一對應的感測器。而是由類似於圖3所示之升降銷的一感測器銷501量測半導體晶圓與靜電吸盤104之間的靜電力。同樣地，感測器銷501可由和傳導層402相同的傳導材料(例如鋁)所構成。而且在一替代的範例實施例中，感測器銷501可與一感測器結合，該感測器可為氣動、壓電、應變計等。

圖6展示根據一範例實施例，能夠連接至單一氣缸之升降銷群組。如圖所示，三個升降銷203a、203b、和203c連接至分別對應之升降組件403a、403b、和403c。這些升降組件都連接至銷升降器軛502，其藉由一未顯示之氣缸由輪輻503a和503c(第三個輪輻未展示)被向上舉起。同樣地，被升降銷所穿過的靜電吸盤在此圖中未被展示。可了解的是在一範例實施例中，此圖所示之銷升降器軛502可與升降銷203a、203b、和203c一起使用，如圖5所示。

此處可了解的是，在一替代的實施例中，感測器銷亦可與具有其專屬的氣缸的升降銷一起使用，而不是連接至一銷升降器軛。然而，在該範例實施例中，該升降銷之氣缸不具有對應之感測器。唯一的感測器為感測器銷。

圖7為示意圖，展示根據一範例實施例的圍繞對於一升降銷的一搪孔(或通道)之圖案化極性區域的多個區之系統。在此用語「圍繞一搪孔」意指該圖案化極性區域位於接近、鄰接、全部圍繞、部分圍繞、或以其為中心。然而，「以…中心」並非意指精確的中心，而是指朝向升降銷的搪孔或通道的中心。如圖所示，一靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區都以對於一升降銷之一搪孔為中心。因此，以搪孔704a為中心的區包含一極性區域701a，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702a，與另一具有相反電極性P1的極性區域703a分開。類似地，圍繞搪孔704b的區包含一極性區域701b，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702b，與另一具有相反電極性P1的極性 區域703b分開。以及圍繞搪孔704c的區包含一極性區域701c，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702c(Di)，與另一具有相反電極性P1的極性區域703c分開。此處要瞭解的是，各個極性區域藉由一外加電壓(例如直流(DC))之作用達成其極性(例如正或負)。因此舉例來說，極性區域703a可包含一內嵌式的傳導層(或電極圖案)，其經由P1電路系統接收外加電壓(例如直流(DC))。並且極性區域701a包含一內嵌式的傳導層(或電極圖案)，其經由P2電路系統接收外加電壓(直流(DC))。

在一範例實施例中，具有P1極性之極性區域的總表面面積與具有P2極性之極性區域的總表面面積可接近相等。在抓取或夾持半導體晶圓時，可施加各個總表面面積相同的電壓，以防止撓曲。然而，在一替代的範例實施例中，具有P1極性的極性區域總表面面積可與具有P2極性的極性區域總表面面積不同，且施加各個總表面面積之電壓也可不同。

在一替代的範例實施例中，靜電吸盤可為單極性，而不是雙極性。在該實施例中，沒有具極性P2的極性區域。因此舉例來說，在絕緣或介電層401中一區內的兩個極性區域701a和703a，雖然仍藉由介電區域702a分離，且仍以對於升降銷704a的搪孔為中心或圍繞該搪孔，該二極性區域可皆與P1連結。

圖8為示意圖，展示根據一範例實施例之系統，其具有一感測器銷，以及以對於一升降銷之一搪孔為中心或圍繞該搪孔的圖案化極性區域的多個區。就大體而言，圖8等同圖7。因此，一靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區都圍繞對於一升降銷之一搪孔。因此，圍繞搪孔704a的區包含一極性區域701a，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702a，與另一具有相反電極性P1的極性區域703a分開。類似地，圍繞搪孔704b的區包含一極性區域701b，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702b與具有相反電極性P1的另一極性區域703b分開。以及圍繞搪孔704c的區包含一極性區域701c，其具有電極性(例如正或負)P2，並藉由介電區域702c(Di)與具有相反電極性P1 的另一極性區域703c分開。

此外，圖8展示對於感測器銷之搪孔805，如早先所述。因此，圖8可應用在具有如圖5B所示之銷升降器軛的一範例實施例，或應用在升降銷的氣缸沒有對應之感測器的一範例實施例。

圖9為示意圖，展示根據一範例實施例之系統，其具有極性區域的替代的圖案，該極性區域以對於一升降銷之一搪孔為中心或圍繞該搪孔。如圖所示，靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區：區1、區2、和區3。再度，各區各自圍繞對於一升降銷之一搪孔。因此，圍繞搪孔704的區包含一極性區域701，其具有電極性(例如正或負)P1，並藉由介電區域702，與具有相反電極性P2的另一極性區域703分開。與先前的範例實施例相比，先前範例實施例的極性區域為半環形，而在這個範例實施例中的極性區域則呈環形。

圖10為示意圖，展示根據一範例實施例之系統，其具有極性區域的另一替代的圖案，該極性區域圍繞對於一升降銷之一搪孔。如圖所示，靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區各自圍繞對於一升降銷之一搪孔。因此，圍繞搪孔704的區包含一極性區域701，其具有電極性(例如正或負)P1，並藉由介電區域702與具有相反電極性P2的另一極性區域703分開，極性區域703接著藉由介電區域1001與具有電極性P1另一極性區域1002分離。必須瞭解的是其他幾何圖案可取代在例如圖8-10所示之幾何圖案。亦即是，在這些圖式中之幾何圖案為說明性，而非限制性。

吾人要瞭解的是，如上所述，介電層401包含三個區。在替代範例實施例中，可能僅有兩個，或是可能有四、五、六或更多個區。一般來說，區的數目由升降銷的數目而決定，雖然一些實施例可能有比升降銷少或多的區。

圖11A為示意圖，展示根據一範例實施例用於建立二個極性區域的系統。如圖所示，半導體晶圓藉由靜電吸盤104的絕緣或介電層401加以抓取。該絕緣或介電層401的內部為二個內嵌傳 導層1101a和1101b，其有時被稱為電極圖案。舉例來說，可參考共同擁有之美國專利第7525787號，其包含於此以做參考。這些內嵌層可由例如鎢之金屬所構成，雖然在一替代的範例實施例中可使用其他適合的材料(包含其他金屬，例如銅)。在一範例實施例中，絕緣或介電層401的厚度A可在大約0.02-0.06英吋的範圍中，且內嵌傳導層1101a或1101b的厚度B可在大約0.0001-0.0005英吋的範圍中

同樣地，如圖11A所示，各內嵌層連接至對應之電路系統以建立提供半導體晶圓與靜電吸盤之間的靜電力之極性區域(例如正或負)。因此，內嵌傳導層1101a連接至P1(電極1)電路系統212a，以及內嵌傳導層1101b連接至P2(電極2)電路系統212b。必須瞭解的是圖11A因作為說明和強調的目的而有所截取，如在左邊將靜電吸盤104和半導體晶圓106一分為二的S形線所示。若無截取，則介電層401將包含額外的內嵌傳導層。

圖11B為示意圖，展示根據一範例實施例之利用在介電層中之電路系統的用於建立二極性區域的系統。如圖所示，半導體晶圓106藉由靜電吸盤104的絕緣或介電層401而加以抓取。絕緣或介電層401的內部為二個內嵌傳導層1101a和1101b。同樣地，絕緣或介電層401的內部為兩個電連接器1102a和1102b。電連接器1102a連接(例如經由在介電層401中的一孔)內嵌傳導層1101a至P1(電極1)電路系統212a以建立一極性區域(例如正或負)。類似地，電連接器1102b連接(例如經由在介電層401中的一孔)內嵌傳導層1101b至P2(電極2)電路系統212b以建立一極性區域(例如正或負)。此外，可瞭解的是圖11B因作為說明和強調的目的而有所截取，如在左邊將靜電吸盤104和半導體晶圓106一分為二的S形線所示。若無截取，則介電層401將包含額外的內嵌傳導層。

可瞭解的是，具有如圖11B之內嵌傳導層和電連接器的介電層可利用現存的微加工或微製造技術而加以製造。

圖12為示意圖，展示根據一範例實施例之一系統的橫剖面圖，該系統具有圍繞對於一升降銷之一搪孔的圖案化極性區域的 多個區。如圖所示，靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區各自圍繞對於一升降銷之一搪孔。因此，圍繞搪孔704的區包含具有電極性(例如正或負)P2一極性區域701，並藉由介電區域702與具有相反電極性P1的另一極性區域703分開。

橫剖面圖1201包含絕緣或介電層401，以及其電路系統和穿過該層的升降銷203之中的兩個。那些升降銷具有各自對應之氣缸204。如橫剖面圖1201所示，P1電路系統212a連接至極性區域703，以及P2電路系統212b連接至極性區域701。此處需要記住各極性區域包含由例如鎢之材料所構成的內嵌傳導層，當電壓(直流(DC))施加至該電路系統時，該內嵌傳導層建立該區域的極性(正或負)。

圖13為示意圖，展示根據一範例實施例的用於一系統之電路，該系統具有圍繞對於一升降銷之一搪孔的圖案化極性區域的多個區。如圖所示，靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區各自圍繞對於一升降銷之一搪孔。圍繞搪孔704的區包含具有電極性(例如正或負)P1的一極性區域701，並藉由介電區域702與具有相反電極性P2的另一極性區域703分開，極性區域703接著藉由介電區域1001與具有極性P1另一極性區域1002分離。絕緣或介電層401也包含對於感測器銷501之搪孔。如圖所示，P1電路系統212a連接至極性區域701和1002，而P2電路系統212b連接至極性區域703。此外要記住的是，各個極性區域包含由例如鎢之材料所構成的內嵌傳導層，當電壓(例如直流(DC))施加至電路系統時，內嵌傳導層建立該區域的極性(正或負)。

圖14為示意圖，展示根據一範例實施例的用於一系統的替代之電路系統，該系統具有圍繞對於一升降銷之一搪孔的圖案化極性區域的多個區。如圖所示，靜電吸盤的絕緣或介電層401具有三個區，各個區各自圍繞對於一升降銷之一搪孔。圍繞搪孔704的區包含具有電極性(例如正或負)P1的一極性區域701，該極性區域701藉由介電區域702與具有相反電極性P2的另一極性區域703分開，極性區域703接著藉由介電區域1001與具有極性P1 的另一極性區域1002分離。

如圖所示，在212(PIN-1)中之P1電路系統連接至極性區域701和1002，而212中之P2電路系統連接至極性區域703。此處可瞭解的是各區具有其自身之P1-P2電路，例如分別為PIN-1、PIN-2、和PIN-3。這個電路系統配置與圖13所示之電路配置形成對照，在圖13的電路配置中，P1電路連接至所有三個區，而P2電路亦相同。當然，在後者的電路系統配置，不能施加不同的電壓於不同區的P1區域。如圖14所示之電路系統配置，舉例來說，可分別施加不同的電壓在第一區的P1、第二區的P1、以及第三區的P1。

圖15為流程圖，根據一範例實施例，展示在一製程室中用於處理半導體晶圓的製程，該製程室具有靜電吸盤，而該靜電吸盤具有感測器銷。該製程以一製程控制器的觀點加以描述，該製程控制器在一範例實施例中可包含一應用程式，其可執行於具有Linux或Windows作業系統之x86處理器作業平台。

在該製程的操作1501，製程控制器將半導體晶圓安置於製程室的具有多個區的靜電吸盤，各個前述區包含圍繞一升降銷之極性區域的圖案，如上所述。在操作1502中，該製程控制器藉由施加電壓(直流(DC))至區中一或多個極性區域而夾持半導體晶圓至靜電吸盤。接著在操作1503中，該製程控制器經由產生電漿且利用該電漿以蝕刻基板、沉積一材料至基板上、或執行其他半導體製造操作而處理半導體晶圓。

該製程控制器在操作1504中終止處理程序。在操作1505中，該製程控制器利用升降銷開始將半導體晶圓舉起離開靜電吸盤。在操作1506中，該製程控制器接著利用上述之感測器銷量測在半導體晶圓和靜電吸盤之間的靜電力。在操作1507中，該製程控制器基於該感測器銷之量測，調整升降銷的向上力(例如氣動壓力)。

圖16為流程圖，展示根據一範例實施例之在一製程室中處理半導體晶圓的另一製程，該製程室具有靜電吸盤，而該靜電吸盤具有感測器銷。在該製程的操作1601中，製程控制器將半導體晶 圓安置於製程室的具有多個區的靜電吸盤上，各個前述區包含圍繞一升降銷之極性區域的圖案。在操作1602中，該製程控制器藉由施加電壓(直流(DC))至區中一或多個極性區域而夾持半導體晶圓至靜電吸盤。接著在操作1603中，製程控制器經由產生電漿且利用該電漿以蝕刻基板、沉積一材料至基板上、或執行其他半導體製造操作而處理該半導體晶圓。

該製程控制器在操作1604中終止處理程序且施加一電壓(直流(DC))至極性區域以啟動釋放。可瞭解的是該電壓的施加並未發生於圖15所示之製程中。該釋放電壓被描述於美國專利第5612850號，其被整合於此以作參考。接著在圖16所示的製程的操作1605中，製程控制器利用升降銷開始將半導體晶圓舉起離開靜電吸盤。在操作1606中，該製程控制器接著利用上述之感測器銷量測在半導體晶圓和靜電吸盤之間的靜電力。在操作1607中，該製程控制器基於該感測器銷之量測，調整升降銷的向上力(例如氣動壓力)和/或釋放電壓。

圖17為流程圖，展示根據一範例實施例之在一製程室中處理半導體晶圓的製程，該製程室具有靜電吸盤，而該靜電吸盤具有感測器，其一對一結合升降銷。該製程以一製程控制器的觀點而描述，該製程控制器在一範例實施例中，可包含一應用程式，其可執行於具有Linux或Windows作業系統的x86處理器作業平台。

在該製程的操作1701中，製程控制器將半導體晶圓安置於製程室的具有多個區的靜電吸盤，各個前述區包含圍繞一升降銷之極性區域的圖案，如上所述。在操作1702中，該製程控制器藉由施加電壓(直流(DC))至區中一或多個極性區域而夾持半導體晶圓至靜電吸盤。接著在操作1703中，製程控制器經由產生電漿且利用該電漿以蝕刻基板、沉積一材料至基板上、或執行其他半導體製造操作而處理半導體晶圓。

該製程控制器在操作1704中終止該處理程序。在操作1705中，該製程控制器利用升降銷開始將半導體晶圓舉起離開靜電吸盤。在操作1706中，製程控制器接著利用如上所述之一對一結合 升降銷之感測器，量測在半導體晶圓和靜電吸盤之間的靜電力。在操作1707中，該製程控制器基於該感測器之量測，調整升降銷的向上力(例如氣動壓力)。

圖18為流程圖，展示根據一範例實施例之用於在一製程室中處理半導體晶圓之另一製程，該製程室具有靜電吸盤，而該靜電吸盤具有感測器，其一對一結合於升降銷。在該製程的操作1801中，製程控制器將半導體晶圓安置於製程室的具有多個區的靜電吸盤上，各個前述區包含圍繞一升降銷之極性區域的圖案。在操作1802中，該製程控制器藉由施加電壓(直流(DC))至區中一或多個極性區域而夾持半導體晶圓至靜電吸盤。接著在操作1803中，該製程控制器經由產生電漿且利用該電漿以蝕刻基板、沉積一材料至基板上、或執行其他半導體製造操作而處理半導體晶圓。

該製程控制器在操作1804中終止處理程序且施加一電壓(直流(DC))至一或多個極性區域以啟動釋放。必須瞭解的是該施加電壓的步驟未發生於如圖17所示之製程中。接著在如圖18所示之製成的操作1805中，該製程控制器利用升降銷開始將半導體晶圓舉起離開靜電吸盤。在操作1806中，該製程控制器利用如上所述之一對一結合於升降銷之感測器，量測在半導體晶圓和靜電吸盤之間的靜電力。在操作1807中，該製程控制器基於該感測器之量測，調整在極性區域中的釋放電壓。接著在操作1808中，基於該感測器之量測，該製程控制器調整升降銷的向上力(例如氣動壓力)。

必須瞭解的是在圖18所示的製程利用外加電壓(直流(DC))和一對一結合於升降銷之感測器兩者，以由靜電吸盤分離半導體晶圓。施加各區的電壓可各自不同，如同升降銷之向上力亦可各自不同，以做到對於靜電力可能藉由升降銷而導致半導體晶圓損毀之位置的「精確定位」的調整

在又另一實施例中，施加(大小與時間)於一或多個極性區域的電壓可基於預定義之公式。該公式可基於被預期發生於晶圓之處理程序而定義。例如，若預期一特定的蝕刻配方，可施加預定義 之預期釋放電壓和延續時間。在一實施例中，藉由配置在吸盤上的導電圖案(即定義極性區域)能夠在舉起點做較佳的目標釋放。

藉由以上實施例能夠理解本發明可利用各種以電腦實施之操作，其牽涉儲存於電腦系統之數據。這些操作需要對物理量的物理性處理。通常，雖非必要，這些物理量呈電性或磁性訊號的形式，而該電性或磁性訊號能夠加以儲存、傳送、結合、比較、和除此之外的處理。此外，所執行的處理常以術語指稱之為產生、識別、判定、或比較。

形成本發明各部分的任何此處所述之操作是有用的機械操作。本發明亦關於用於執行這些操作之裝置或設備。該設備可對於所需的目的而加以特別建構，例如載波網路，或可為一通用之電腦，其藉由儲存在該電腦的電腦程式而選擇性地加以致能和配置。特別是，各種通用機器可藉由根據此處之教示所撰寫之電腦程式而加以使用，或可更便利地建構一特殊化的設備以執行所需之操作。

本發明亦可作為在電腦可讀媒介之電腦可讀碼而加以實施。該電腦可讀媒介為任何數據儲存裝置，其可儲存數據且該數據可在之後藉由一電腦系統而讀取。電腦可讀媒介之範例包含硬碟、網路附接儲存器(NAS,network attached storage)、唯讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、快閃記憶體、磁帶、和其他光學或非光學數據儲存裝置。該電腦可讀媒介亦可被分散於網路連接之電腦系統，以使電腦可讀碼被分散式儲存或執行。

雖然前述之範例實施例以能夠清楚理解為目的而做一些細節性的描述，明顯的是某些改變或修正可在隨附申請專利範圍的範疇內加以實施。舉例來說，在另一可供替代的範例實施例中，靜電吸盤可為三極(例如除了正或負之外，一極性區域可關聯於強度)而非二極或單極。因此，此處之範例實施例應該視為說明性而非限制性，並且本發明不限定於此處所示之細節，而是可在隨附申請專利範圍之範疇或相等者內加以修改。

100．．．系統

102．．．製程室

104．．．靜電吸盤

106．．．半導體晶圓

112．．．電漿區

114．．．上電極

116a、116b．．．匹配箱

118a、118b．．．RF電源

120．．．出口

203．．．升降銷

203a、203b、203c．．．升降銷

204．．．氣缸

204a、204b、204c．．．氣缸

205．．．感測器

205a、205b、205c．．．感測器

207．．．氣動控制器

208．．．致能狀態邏輯

209．．．定限電路

210．．．感測器回授模組

211．．．電極電路控制器

212．．．電路系統

212a．．．P1(電極1)電路系統

212b．．．P2(電極2)電路系統

301．．．輸入管

302．．．活塞

401．．．絕緣或介電層

402．．．傳導層

403．．．輸入管

403a、403b、和403c．．．升降組件

501．．．感測器銷

502．．．銷升降器軛

503a、503c．．．輪輻

701a、701b、701c．．．極性區域

701．．．極性區域

702a、702b、702c．．．介電區域

702．．．介電區域

703a、703b、703c．．．極性區域

703．．．極性區域

704a、704b、704c．．．搪孔

704．．．搪孔

805．．．搪孔

1001．．．介電區域

1002．．．極性區域

1101a、1101b．．．傳導層

1102a、1102b．．．電連接器

1201．．．橫剖面圖

圖1為示意圖，展示根據一範例實施例的用於在一製程室中處理半導體晶圓的系統；

圖2為示意圖，展示根據一範例實施例的用於靜電夾持和釋放的系統；

圖3A為示意圖，展示根據一範例實施例之具有氣動感測器的一氣動升降銷；

圖3B為示意圖，展示根據一範例實施例之具有壓電感測器的一氣動升降銷；

圖4A展示根據一範例實施例之氣缸之立體圖；

圖4B展示根據一範例實施例之氣缸之橫剖面圖；

圖5展示根據一替代範例實施例之一群組之升降銷和一感測器銷；

圖6展示根據一範例實施例之能夠連接至單一氣缸的一升降銷群組；

圖7為示意圖，展示根據一範例實施例的以對於一升降銷之一搪孔為中心的圖案化極性區域之多個區的系統；

圖8為示意圖，展示根據一範例實施例的系統，其具有一感測器銷以及以對於一升降銷之一搪孔為中心的圖案化極性區域的多個區；

圖9為示意圖，展示根據一範例實施例之系統，其具有對於極性區域的替代圖案，該極性區域以對於一升降銷之一搪孔為中心；

圖10為示意圖，展示根據一範例實施例之系統，其具有對於極性區域的另一替代圖案，該極性區域以對於一升降銷之一搪孔為中心；

圖11A為示意圖，展示根據一範例實施例之用於建立二個極性區域的系統；

圖11B為示意圖，展示根據一範例實施例的利用在介電層中的電路系統之用於建立二個極性區域之系統；

圖12為示意圖，展示根據一範例實施例的系統的橫剖面圖，該系統具有以對於一升降銷之一搪孔為中心的圖案化極性區域的多個區

圖13為示意圖，展示根據一範例實施例之電路系統，其用於具有以對於一升降銷之一搪孔為中心的圖案化極性區域的多個區的系統；

圖14為示意圖，展示根據一範例實施例之替代電路系統，其用於具有以對於一升降銷之一搪孔為中心的圖案化極性區域的多個區的系統；

圖15為流程圖，展示根據一範例實施例之在具有靜電吸盤的製程室中處理半導體晶圓的製程，且該靜電吸盤具有一感測器銷；

圖16為流程圖，展示根據一範例實施例之在具有靜電吸盤的製程室中處理半導體晶圓的另一製程，且該靜電吸盤具有一感測器銷；

圖17為流程圖，展示根據一範例實施例之在具有靜電吸盤的製程室中處理半導體晶圓的製程，且該靜電吸盤具有一對一結合升降銷之感測器；以及

圖18為流程圖，展示根據一範例實施例之在具有靜電吸盤的製程室中處理半導體晶圓的另一製程，且該靜電吸盤具有一對一結合升降銷之感測器。

102．．．製程室

104．．．靜電吸盤

106．．．半導體晶圓

203a、203b、203c．．．升降銷

204a、204b、204c．．．氣缸

205a、205b、205c．．．感測器

207．．．氣動控制器

208．．．致能狀態邏輯

209．．．定限電路

210．．．感測器回授模組

211．．．電極電路控制器

212．．．電路系統

Claims (20)

1. 一種用於靜電夾持和釋放的設備，包含具有複數區及複數升降銷的一靜電吸盤，其中各區包含一或多極性區域，該等極性區域圍繞用於接觸一基板的底部表面之該等升降銷而帶有電極性，其中該升降銷係與一感測器一對一結合；一或多升降銷控制器，控制該等升降銷；一或多極性區域控制器，控制該複數極性區域；及一製程控制器，包含一應用程式，該應用程式控制該一或多升降銷控制器及該一或多極性區域控制器，以基於感測器量測值對各區做出改變，其中該改變包含施加至該等極性區域的電壓、或該等升降銷之向上力、或以上二者。
2. 如申請專利範圍第1項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該等升降銷之每一者更包含一氣缸。
3. 如申請專利範圍第1項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該複數感測器各提供回授至該一或多升降銷控制器。
4. 如申請專利範圍第1項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中所有該複數極性區域連接至該一或多極性區域控制器之同一極性區域控制器。
5. 如申請專利範圍第4項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該複數感測器各提供回授至該一或多極性區域控制器之該同一極性區域控制器。
6. 如申請專利範圍第1項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該複數極性區域各連接至該一或多極性區域控制器之一獨立的極性區域控制器。
7. 如申請專利範圍第6項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該複數感測器各提供回授至該一或多極性區域控制器之各者。
8. 如申請專利範圍第1項的用於靜電夾持和釋放的設備，更包含一感測器銷。
9. 如申請專利範圍第8項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該感測器銷提供回授至該一或多升降銷控制器。
10. 如申請專利範圍第9項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中所有該複數極性區域連接至該一或多極性區域控制器之同一極性區域控制器。
11. 如申請專利範圍第10項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該感測器銷提供回授至該一或多極性區域控制器之該同一極性區域控制器。
12. 如申請專利範圍第9項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該複數極性區域各連接至該一或多極性區域控制器之一獨立的極性區域控制器。
13. 如申請專利範圍第12項的用於靜電夾持和釋放的設備，其中該感測器銷提供回授至該一或多極性區域控制器之每一者。
14. 一種用於處理半導體晶圓的腔室，包含：用以支承一基板的一靜電吸盤，該靜電吸盤具有複數搪孔，其用於容納在該基板存在時用於嚙合該基板的複數升降銷，其中該複數升降銷各與一感測器一對一結合，該靜電吸盤包含複數極性區域，該等極性區域帶有電極性、且界定為至少部分圍繞該複數搪孔之各者；及 一製程控制器，包含一應用程式，該應用程式控制用以控制該複數升降銷之一或多升降銷控制器及用以控制該複數極性區域之一或多極性區域控制器，以基於感測器量測值對各極性區域做出改變，其中該改變包含施加至該等極性區域的電壓、或該等升降銷之向上力、或以上二者。
15. 如申請專利範圍第14項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該複數極性區域各自具有一幾何圖案及連接至該幾何圖案的一電壓源。
16. 如申請專利範圍第14項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該複數極性區域各連接至同一電壓。
17. 如申請專利範圍第14項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該複數極性區域各自連接至不同電壓。
18. 如申請專利範圍第14項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該複數極性區域各自定義一區，而各區連接至一電壓源。
19. 如申請專利範圍第14項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該靜電吸盤包含：一金屬底座；一介電層，其配置於該金屬底座上方，該介電層界定用於支承該基板的一表面；由配置於該介電層中之一傳導材料所定義的幾何圖案；以及用於施加電壓至該傳導材料之電路系統，其中該電路系統配置於該介電層中。
20. 如申請專利範圍第19項的用於處理半導體晶圓的腔室，其中該搪孔穿過該金屬底座和該介電層。