專(zhuān)利名稱(chēng)：具有電容敏感特性的靜電卡盤(pán)裝置，以及相關(guān)的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所記載的實(shí)施例通常涉及工件處理。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及在使用 半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)，例如化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的處理和操作過(guò)程中，探測(cè)工件，例如半導(dǎo)體 晶片的處理狀態(tài)條件。
背景技術(shù)：
靜電卡盤(pán)用于在多種半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)中支撐晶片。例如在沉積系統(tǒng)中，在向 晶片上沉積薄膜的過(guò)程中，使用靜電卡盤(pán)在合適的位置夾持晶片?；蛘呃缭诳涛g系統(tǒng)中， 在將材料從晶片上通過(guò)化學(xué)刻蝕去除的過(guò)程中，使用靜電卡盤(pán)在合適的位置夾持晶片。這 些系統(tǒng)典型地包括反應(yīng)腔，用于從腔中排出氣體的真空泵系統(tǒng)，用于將化學(xué)反應(yīng)物輸送到 腔中的反應(yīng)物傳輸系統(tǒng)，以及在處理過(guò)程中用于將工件保持在合適的位置的工件支撐系 統(tǒng)。典型的工件支撐系統(tǒng)使用臺(tái)板在處理過(guò)程中支撐工件。一些系統(tǒng)還使用靜電卡 盤(pán)，利用靜電力將工件保持在合適的位置。靜電卡盤(pán)具有使用夾持電壓激勵(lì)的電極，將晶片 通過(guò)靜電夾持在靜電卡盤(pán)的表面。靜電卡盤(pán)中的電極連接到靜電電源和控制器。靜電電源 接收來(lái)自于控制器的控制信號(hào)，產(chǎn)生適于使用夾持力夾持襯底的夾持電壓。在處理過(guò)程開(kāi)始之前，晶片被傳輸?shù)椒磻?yīng)腔中，典型地放置在升降桿上，該升降桿 在晶片被放置到靜電卡盤(pán)上之前用于支撐晶片。升降桿然后下降(和/或靜電卡盤(pán)上升) 這樣晶片就被放置在靜電卡盤(pán)的表面上而不是升降桿上。這時(shí)，對(duì)靜電卡盤(pán)實(shí)施夾持電壓， 用于在處理的準(zhǔn)備階段夾持晶片。在處理過(guò)程完成后，移除夾持電壓，從靜電卡盤(pán)上釋放晶 片，使用升降桿從靜電卡盤(pán)的表面上托起晶片。這樣，就可以使用傳送機(jī)構(gòu)從升降桿上移除 處理過(guò)的晶片。晶片相對(duì)于靜電卡盤(pán)合適的位置在典型的半導(dǎo)體工件處理過(guò)程之前，之中，以及 之后的不同的時(shí)間都是很重要的。例如，在實(shí)施夾持電壓之前保證晶片放置在靜電卡盤(pán)上 合適的位置是重要的。又例如，人們希望能夠確定晶片在特定的時(shí)間內(nèi)是被夾持的或者是 無(wú)阻尼的。又例如，保證在加工循環(huán)的加工之前晶片處于升降桿上合適的位置是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種適用于半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)中的靜電卡盤(pán)裝置，以及相關(guān)的操 作方法。該靜電卡盤(pán)裝置包括電容傳感器子系統(tǒng)，其與靜電卡盤(pán)的夾持電壓源合為一體。電 容傳感器子系統(tǒng)向靜電卡盤(pán)的夾持電極提供激勵(lì)信號(hào)，并且測(cè)定響應(yīng)于該激勵(lì)信號(hào)的晶片 狀態(tài)條件。特別地，晶片和靜電卡盤(pán)之間電容的改變(響應(yīng)于晶片的位置相對(duì)于靜電卡盤(pán) 的上表面的改變)產(chǎn)生來(lái)源于激勵(lì)信號(hào)的工件存在信號(hào)的可探測(cè)的特征。電容傳感器子系 統(tǒng)在加工之前，之間和/或之后探測(cè)并分析這些特征，來(lái)檢驗(yàn)晶片相對(duì)于靜電卡盤(pán)的合適 位置。從靜電卡盤(pán)裝置的實(shí)施例中可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的上述以及更多的方面，該靜電卡盤(pán)裝置包括配置成用于接收工件的臺(tái)板，靜電卡盤(pán)，用于夾持的電極裝置，該電極裝置配置成 用于接收直流(DC)夾持電壓，該電壓使工件通過(guò)靜電粘附到卡盤(pán)上，以及一個(gè)與電極裝置 連接的電容傳感器子系統(tǒng)。電容傳感器子系統(tǒng)配置成用于產(chǎn)生電極裝置所需的交流(AC) 激勵(lì)信號(hào)，并且分析該激勵(lì)信號(hào)的電特性，該電特性會(huì)受到工件和卡盤(pán)之間的電容變化的影響。通過(guò)控制半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的方法的實(shí)施例，可以得知本發(fā)明的上述以及更多 的方面，該系統(tǒng)具有用于在加工過(guò)程中保持工件的靜電卡盤(pán)。該方法包括施加AC激勵(lì)信 號(hào)到靜電卡盤(pán)的電極上；獲得響應(yīng)于AC激勵(lì)信號(hào)的工件存在信號(hào)，該工件存在信號(hào)受靜電 卡盤(pán)和工件之間的電容的影響；識(shí)別工件存在信號(hào)的特征；以及根據(jù)所述特征的指示的方 式控制系統(tǒng)的操作。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)施例可得知本發(fā)明的上述以及更多的方面，該系統(tǒng)包括靜電卡盤(pán)， 配置成用于接收工件，靜電卡盤(pán)包括夾持電極裝置；以及與夾持電極裝置電連接的夾持電 壓源。夾持電壓源包括一個(gè)DC電壓產(chǎn)生裝置，配置成產(chǎn)生夾持電極裝置所需要的夾持電 壓；以及AC電壓產(chǎn)生裝置，配置成產(chǎn)生夾持電極裝置所需要的AC激勵(lì)信號(hào)；以及與夾持電 極裝置連接的處理結(jié)構(gòu)。處理結(jié)構(gòu)配置成分析響應(yīng)于AC激勵(lì)電流而獲得的工件存在信號(hào) 的特征，以及，根據(jù)這些特征，判定工件相對(duì)于靜電卡盤(pán)處于正常/不正常的位置。發(fā)明內(nèi)容部分以簡(jiǎn)單的形式將下文中將要詳細(xì)記載的內(nèi)容做了一個(gè)精選的介紹。 發(fā)明部分不是用于指明該發(fā)明所聲稱(chēng)的主題的主要特征或者基本特點(diǎn)，也不是用于幫助確 定本發(fā)明所生成的主題的保護(hù)范圍。


參考下文中的詳細(xì)說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)并結(jié)合下述附圖，可以對(duì)本發(fā)明的主題進(jìn)行 更完整的理解，在全部的附圖中相似的附圖標(biāo)記指代類(lèi)似的部件。圖1是一個(gè)CVD系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；圖2是靜電卡盤(pán)的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，示出了與升降桿的連接關(guān)系；圖3是圖2中示出的靜電卡盤(pán)的頂視圖；圖4是圖2中示出的靜電卡盤(pán)的截面圖，示出了晶片位于升降桿的合適的位置；圖5是靜電卡盤(pán)的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中晶片裝載在合適的位置；圖6是靜電卡盤(pán)的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，其中晶片裝載在不合適的位置；圖7是具有電容傳感器子系統(tǒng)的靜電卡盤(pán)裝置的實(shí)施例的示意圖；圖8是在對(duì)工件進(jìn)行加工的過(guò)程中從半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的電容傳感器子系統(tǒng) 所獲得的優(yōu)選的工件存在信號(hào)的曲線圖；圖9是用于說(shuō)明控制半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的方法的實(shí)施例的流程圖；以及圖10是在自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程中從半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的電容傳感器子系統(tǒng)所獲得 的優(yōu)選的工件存在信號(hào)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下文中的詳細(xì)記載僅僅用于從本質(zhì)上說(shuō)明而不是用于限制該發(fā)明的主題或者應(yīng) 用的實(shí)施例，以及這些實(shí)施例的使用。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“優(yōu)選的”的含義是“作為示例，舉
5例，或者說(shuō)明”。這里作為實(shí)施例所記載的任何設(shè)備都不能被解釋為是優(yōu)選的，或者優(yōu)于其 它的設(shè)備。而且，前述技術(shù)領(lǐng)域，背景技術(shù)，發(fā)明內(nèi)容或者下文中的詳述中所明示的或者暗 示的原理都不能解釋為具有限制作用。技術(shù)和工藝在本文中以功能和/或邏輯塊部件的形式來(lái)記載，并且結(jié)合操作，處 理任務(wù)和功能的符號(hào)表示，所述功能可通過(guò)各種不同的計(jì)算部件或者設(shè)備來(lái)實(shí)施。這樣的 操作，任務(wù)，以及功能有時(shí)被看作是被計(jì)算機(jī)執(zhí)行的，計(jì)算的，軟件實(shí)現(xiàn)的，或者計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 的。實(shí)際上，一個(gè)或者多個(gè)處理設(shè)備可通過(guò)操作在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中表現(xiàn)為數(shù)據(jù)比特的電信號(hào)， 以及其它的處理信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)所述的操作，任務(wù)和功能。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比特的存儲(chǔ)單元是物理單 元，具有特定的響應(yīng)于數(shù)據(jù)比特的電的，磁的，光的，或者有機(jī)的性質(zhì)。能夠想到，圖中示出 的不同的塊部件可通過(guò)構(gòu)造成用于實(shí)現(xiàn)特定功能的一定數(shù)量的硬件，軟件，和/或固件部 件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，系統(tǒng)或部件的實(shí)施例可使用在一個(gè)或者多個(gè)微處理器或者其它控制設(shè)備 的控制下可實(shí)現(xiàn)多種功能的多種集成電路部件，例如存儲(chǔ)元件，數(shù)據(jù)信號(hào)處理元件，邏輯元 件，查找表格，或者類(lèi)似物。下文的記載可能涉及“連接”或者“耦合”在一起的元件或者節(jié)點(diǎn)或者功能部件。 這里使用的，除非特別說(shuō)明，“連接”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/功能部件直接連接到(或者直 接通訊連接到)另外的元件/節(jié)點(diǎn)/功能部件，而并不一定需要機(jī)械連接。同樣地，除非特 別說(shuō)明，“耦合”意味著一個(gè)元件/節(jié)點(diǎn)/功能部件直接地或者間接地連接到(或者直接地 或間接地通訊連接到)其它的元件/節(jié)點(diǎn)/功能部件，而并不一定需要機(jī)械連接。本文中，“節(jié)點(diǎn)”指代任何內(nèi)部的或者外部的引用點(diǎn)，連接點(diǎn)，接合點(diǎn)，信號(hào)線，導(dǎo)電 元件，或者類(lèi)似物，在這里存在有給定的信號(hào)，邏輯級(jí)，電壓，數(shù)據(jù)模式，電流，或者參量。而 且，可通過(guò)一個(gè)物理元件來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者更多個(gè)節(jié)點(diǎn)(并且兩個(gè)或者更多個(gè)信號(hào)甚至在被 接收后或者以公共模式被輸出后可被多路復(fù)用，調(diào)制，或者修正)。另外，特定的術(shù)語(yǔ)也可在下文中使用，只是為了參考的目的，因此并不是為了限 制，例如，象“上面的”，“下面的”，“在上面”，以及“在下面”這樣的術(shù)語(yǔ)在圖中用于指出方 向，作為參考。象“前面”，“后面”，“背后”，“側(cè)面”，“外側(cè)的”和“內(nèi)側(cè)的”用于統(tǒng)一地但是 在任意的一個(gè)參照系中描述部件的一部分的方向和/或位置，該參照系參考文中的內(nèi)容以 及記載下文中討論的部件的相關(guān)附圖來(lái)說(shuō)是清楚的。這樣的術(shù)語(yǔ)包括上文中特別提及的， 它們的派生詞，以及具有相似含義的詞。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“第一”，“第二”，和其它這樣的用于指 示結(jié)構(gòu)的數(shù)量詞并不用于暗示次序或者順序，除非在文中清楚說(shuō)明。下文中的實(shí)施例可用于任何形式的使用靜電卡盤(pán)的半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)。系 統(tǒng)可以是化學(xué)氣相沉積(CVD)的一種，高密度等離子體CVD(HDP-CVD)，等離子體加強(qiáng) CVD (PECVD)，物理氣相沉積(PVD)，原子層沉積(ALD)，粒子加強(qiáng)ALD (iALD)，抗蝕劑去膜，化 學(xué)刻蝕，等離子體刻蝕，光刻，或者其它的半導(dǎo)體加工系統(tǒng)。圖1是HDP-CVD系統(tǒng)100的實(shí)施例的示意圖。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的與半導(dǎo)體晶片加 工，CVD過(guò)程，CVD系統(tǒng)和相關(guān)的系統(tǒng)部件，電容傳感器和系統(tǒng)的其它功能方面(以及系統(tǒng)的 個(gè)別操作部件)相關(guān)的技術(shù)在圖中沒(méi)有仔細(xì)示出。HDP-CVD系統(tǒng)100包括處理腔室102，將 HDP-CVD系統(tǒng)100的其它部件密封起來(lái)，并且作為容納通過(guò)與電導(dǎo)線圈104連接的RF電源 產(chǎn)生的等離子體，該電導(dǎo)線圈環(huán)繞著處理腔室102 (在其上或者嵌入處理腔室的壁內(nèi))。處 理腔室的壁可用鋁、氧化鋁、和/或其它合適的材料制備。電導(dǎo)線圈104通過(guò)低頻RF電源106驅(qū)動(dòng)。由RF電源106提供的能量和頻率足夠從處理氣體中產(chǎn)生高密度的等離子體。HDP-CVD系統(tǒng)100包括底座108，構(gòu)造成支撐工件110，例如正在進(jìn)行HDP-CVD處理 的半導(dǎo)體工件。在這個(gè)實(shí)施例中，基座108包括靜電卡盤(pán)112，用于在沉積反應(yīng)過(guò)程中保持 工件110在合適的位置。如下文中將要詳述的，靜電卡盤(pán)112可與電容傳感器子系統(tǒng)合作， 用于在HDP-CVD處理過(guò)程之前，之中，和/或之后探測(cè)特定的工件狀態(tài)條件。而且，如這里 記載的，靜電卡盤(pán)112可以是合適構(gòu)造的所述的靜電卡盤(pán)裝置的一部分。高頻RF電源114用于使工件110偏壓，將帶電的先驅(qū)物吸引到工件110上用于沉 積或者刻蝕反應(yīng)。來(lái)自于RF電源114的電能通過(guò)例如電極或者電容器與工件110連接。 注意到施加到工件110上的偏壓不一定是RF偏壓。其它頻率的以及DC偏壓都是可以使用 的。處理氣體通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)腔室入口 116進(jìn)入腔室。氣體可以是預(yù)混合的，也可 以不是。另外的入口可布置在處理腔室的任何位置。處理氣體可包括惰性氣體或者反應(yīng)氣 體如氫氣、氦氣、氬氣、氮?dú)狻⒀鯕?，或者硅烷。?yōu)選地，處理氣體通過(guò)氣體供給入口機(jī)構(gòu)被引 入。氣體或者氣體混合物可通過(guò)初級(jí)氣體環(huán)117引入，可使氣體直接或者非直接地朝著工 件110的表面。在這個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)環(huán)形入口 118連接到初級(jí)氣體環(huán)117，來(lái)通 過(guò)腔體入口 116將氣體或者氣體混合物供給到處理腔室102中。由氣體進(jìn)入處理腔室102 而引起的聲波前端(sonic front)可自己引起氣體在各個(gè)方向快速地?cái)U(kuò)散，包括朝向工件 110。處理氣體通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)出口 120從處理腔室102中排出。至少一個(gè)真空泵(例 如渦輪分子泵)122典型地將氣體排出，在腔室102中維持合適的低壓。圖2是靜電卡盤(pán)200的實(shí)施例的簡(jiǎn)化的截面圖，示出了與升降桿202的結(jié)合關(guān)系， 圖3是靜電卡盤(pán)200的頂視圖。靜電卡盤(pán)200可并入CVD系統(tǒng)例如CVD系統(tǒng)100內(nèi)。在這 個(gè)實(shí)施例中，靜電卡盤(pán)200與三個(gè)升降桿202合作，三個(gè)升降桿布置成三角形布局，互相成 大約120度分開(kāi)(如圖3所示)。升降桿202適于配置成并且能夠被控制來(lái)根據(jù)需要升降 工件，如臺(tái)板201上的晶片。在特定的實(shí)施例中，升降桿202使用陶瓷材料制備，他們相對(duì) 于靜電卡盤(pán)200的高度可通過(guò)主機(jī)，即半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)來(lái)控制。升降桿202相對(duì)于靜電卡盤(pán)200是可升降的，來(lái)調(diào)節(jié)位置，并且將晶片移動(dòng)到靜電 卡盤(pán)200的臺(tái)板201上，這里臺(tái)板201構(gòu)造成適于接收晶片。在這點(diǎn)上，圖2示出的升降桿 202位于低的位置，這里，升降桿202的上端位于比靜電卡盤(pán)200的上表面203低的位置。 圖4是靜電卡盤(pán)200的簡(jiǎn)化的截面圖，示出了晶片204位于升降桿202上合適的位置。在 圖4中示出了升降桿202位于升起的位置上，這里升降桿202的上端位于比靜電卡盤(pán)200 的上表面203高的位置。在這個(gè)升起的位置上，晶片204可通過(guò)合適構(gòu)造的半導(dǎo)體工件處 理系統(tǒng)的傳輸臂從升降桿202上被移除。這里使用的，晶片在升降桿上“合適的”位置意味 著晶片位于支撐晶片所需要的最少數(shù)量的升降桿上。在圖示的實(shí)施例中，當(dāng)晶片204位于 所有三個(gè)升降桿上時(shí)，就獲得了晶片204合適的位置，如圖4中所示。這樣的合適的位置能 夠使晶片204位于靜電卡盤(pán)200上穩(wěn)定的并且水平的位置。相反，“不合適的”位置意味著 晶片204沒(méi)有與一個(gè)或者多個(gè)升降桿202接觸。這樣不合適的位置可引起晶片204傾斜或 者在靜電卡盤(pán)200上保持一個(gè)不合適的位置。圖5是靜電卡盤(pán)200的截面圖，示出了晶片204在上表面203上的合適的裝置。該 靜電卡盤(pán)200的優(yōu)選實(shí)施例包括保護(hù)環(huán)206以及通過(guò)保護(hù)環(huán)206和上表面203所限制出的空穴208。保護(hù)環(huán)206可以是與靜電卡盤(pán)200連接的分離的部件，或者是形成在靜電卡盤(pán) 200的本體上的固有的部件。在特定的實(shí)施例中，靜電卡盤(pán)200和/或保護(hù)環(huán)使用陶瓷材料 制備。如圖3中所示，保護(hù)環(huán)206定義出了空穴208的圓周的邊界，該空穴的形狀和尺寸是 適應(yīng)晶片204的。這里使用的，晶片的“合適的”裝載意味著晶片完全位于空穴208內(nèi)，如 圖5中所示。在實(shí)際使用中，這樣的合適的裝載在靜電卡盤(pán)200被激勵(lì)來(lái)夾持晶片204緊 靠在上表面203之前就獲得了。相反，晶片的“不合適的”裝載意味著晶片沒(méi)有完全位于空 穴208內(nèi)。在這點(diǎn)上，圖6是靜電卡盤(pán)200的截面圖，示出了表示晶片的不合適的裝載的一 種狀態(tài)。這里，晶片204的一部分位于保護(hù)環(huán)206上，造成晶片204相對(duì)于上表面203的傾 斜。在另外一個(gè)實(shí)施例中，晶片是偏離的，完全位于保護(hù)環(huán)206上(不與上表面203接觸)， 這也是晶片的不合適的裝載狀態(tài)。如果靜電卡盤(pán)200被激勵(lì)，但是晶片204位于不合適的 裝載位置，晶片204和/或靜電卡盤(pán)200就可能會(huì)毀壞。必須強(qiáng)調(diào)，不合適裝載位置的晶片 204的半導(dǎo)體工件處理的質(zhì)量會(huì)被明顯損害。記載的半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例使用靜電卡盤(pán)裝置，夾持電壓源，電容 傳感技術(shù)，以及合適配置的處理機(jī)構(gòu)來(lái)測(cè)量，探測(cè)，分析，和/或檢驗(yàn)特定的條件，狀態(tài)，或 者晶片相對(duì)于靜電卡盤(pán)的位置。例如，系統(tǒng)(優(yōu)選相應(yīng)的處理機(jī)構(gòu))可被相應(yīng)地配置成檢 驗(yàn)工件在靜電卡盤(pán)上的合適的/不合適的裝載狀態(tài)(如上文結(jié)合附圖2-6所解釋的那樣)。 在另外一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)(優(yōu)選相應(yīng)的處理機(jī)構(gòu))可被相應(yīng)地配置成檢驗(yàn)工件位于多個(gè) 升降桿上合適的/不合適的位置(如上文中結(jié)合附圖2-6所解釋的那樣)。而且，系統(tǒng)(優(yōu) 選相應(yīng)的處理機(jī)構(gòu))可被相應(yīng)地構(gòu)造成檢驗(yàn)工件是否被靜電夾持器合適地/不合適地夾持 (如下文中將要詳述的)。另外，系統(tǒng)還可被相應(yīng)地配置成實(shí)施自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程，該過(guò)程當(dāng) 正常的夾持電壓被移除，而晶片仍然被靜電夾持在靜電卡盤(pán)上時(shí)可以啟動(dòng)。該自?shī)A持恢復(fù) 過(guò)程將在下文中詳細(xì)描述。圖7是具有電容傳感器子系統(tǒng)的靜電卡盤(pán)裝置300的實(shí)施例的示意圖。靜電卡盤(pán) 裝置300通常包括，但是不限于，靜電卡盤(pán)302和與靜電卡盤(pán)302連接的夾持電壓源304。 有選地，靜電卡盤(pán)302包括用作臺(tái)板的夾持電極裝置306，這里夾持電極裝置306被相應(yīng)地 配置成接收直流(DC)電壓來(lái)將工件308(例如半導(dǎo)體晶片)靜電地吸附到靜電卡盤(pán)302上。 而且，夾持電壓源304的圖示的實(shí)施例包括電容傳感器驅(qū)動(dòng)器和處理器結(jié)構(gòu)301，以及DC電 壓產(chǎn)生裝置312。夾持電壓源304可作為主系統(tǒng)的一個(gè)集成的子系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，圖7中示出了這種情 況的簡(jiǎn)化的實(shí)施例。該夾持電壓源304的實(shí)施例具有正電壓輸出節(jié)點(diǎn)314和負(fù)電壓輸出節(jié) 點(diǎn)316。正電壓輸出節(jié)點(diǎn)314連接到夾持電極裝置306的一個(gè)電極318上，負(fù)電壓輸出節(jié)點(diǎn) 316連接到夾持電極裝置306的另外一個(gè)電極320上，DC電壓產(chǎn)生裝置312被相應(yīng)地配置 成為夾持電極裝置306產(chǎn)生夾持電壓，其中DC夾持電壓通過(guò)正電壓輸出節(jié)點(diǎn)314和負(fù)電壓 輸出節(jié)點(diǎn)316來(lái)施加。一種DC電壓產(chǎn)生裝置312的實(shí)現(xiàn)方法是使用相鄰的正DC電壓電源 322和相鄰的負(fù)DC電壓電源324，其中控制正DC電壓電源322在正電壓輸出節(jié)點(diǎn)314產(chǎn)生 需要的正向的DC電勢(shì)，控制負(fù)DC電壓電源324在負(fù)電壓輸出節(jié)點(diǎn)316產(chǎn)生需要的負(fù)的DC 電勢(shì)。夾持電極裝置306響應(yīng)于相對(duì)電壓的不同來(lái)產(chǎn)生必要的靜電夾持力。在特定的實(shí)施 例中，DC電壓產(chǎn)生裝置312可使用如圖7中所示的相鄰的偏壓電源326。偏壓電源326連 接到正DC電壓電源322和負(fù)DC電壓電源324，并且偏壓電源326配置成為夾持電極裝置
8306產(chǎn)生DC偏置電勢(shì)。夾持電壓源304也可包括一個(gè)或者多個(gè)位于輸出節(jié)點(diǎn)314/316和DC電壓源 322/324之間的射頻(RF)濾波器327。RF濾波器327被相應(yīng)配置成濾掉可能會(huì)進(jìn)入夾持電 壓源304中的高頻電壓成分。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，例如，RF濾波器327提供13. 56MHz和 400kHz頻率成分的大約40dBv的衰減。電容傳感器驅(qū)動(dòng)器和處理結(jié)構(gòu)310可通過(guò)任何數(shù)量的適于配置和布置成實(shí)現(xiàn)所 述功能和操作的硬件、軟件、和/或固件元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在結(jié)構(gòu)310的這個(gè)實(shí)施例中包 括AC電壓產(chǎn)生裝置328，配置成用于為夾持電極裝置306產(chǎn)生AC激勵(lì)信號(hào)。在一些實(shí)施例 中，AC激勵(lì)信號(hào)具有大約IkHz的頻率，其峰到峰電壓為大約20伏。在其它的實(shí)施例中，用 于沉積和刻蝕的頻率范圍為大約300kHz到大約100MHz。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用大約 400kHz的頻率作為離子源，使用大約13. 56MHz的頻率作為偏壓。而且，根據(jù)有關(guān)的實(shí)際過(guò) 程，電壓可位于大約IOOVrms到大約IlOOVrms的范圍內(nèi)。如下文中將要詳述的，電容傳感器子系統(tǒng)利用AC激勵(lì)信號(hào)來(lái)探測(cè)工件308和靜電 卡盤(pán)302之間的電容變化。AC電壓產(chǎn)生裝置328的該實(shí)施例使用正AC電壓節(jié)點(diǎn)330和負(fù) AC電壓節(jié)點(diǎn)332。在這個(gè)實(shí)施例中，正AC電壓節(jié)點(diǎn)330與夾持電極裝置306的電極318連 接，負(fù)AC電壓節(jié)點(diǎn)332與夾持電極裝置的電極320連接。這樣，AC電壓產(chǎn)生裝置328利用 AC激勵(lì)信號(hào)通過(guò)正AC電壓節(jié)點(diǎn)330和負(fù)AC電壓節(jié)點(diǎn)332來(lái)夾持電極裝置306。在特定的 操作條件下，AC電壓產(chǎn)生裝置配置成將AC激勵(lì)信號(hào)加載到由DC電壓產(chǎn)生裝置312所產(chǎn)生 的DC夾持電壓上。換句話說(shuō)，夾持電極裝置306上被同時(shí)施加了 AC激勵(lì)信號(hào)和DC夾持電 壓。這能夠在將工件308通過(guò)靜電夾持到靜電卡盤(pán)302之前，之中，和之后都能使用AC激 勵(lì)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)電容傳感。電容傳感器驅(qū)動(dòng)器和處理結(jié)構(gòu)310可被配置成并且能夠被控制實(shí)現(xiàn)作為靜電卡 盤(pán)300的電容傳感器子系統(tǒng)的功能，其中電容傳感器子系統(tǒng)至少包括AC電壓產(chǎn)生裝置328 和相應(yīng)的能夠用于分析所述AC激勵(lì)信號(hào)的電特性的處理結(jié)構(gòu)，該AC激勵(lì)信號(hào)受工件308 和靜電卡盤(pán)302的臺(tái)板之間電容變化的影響。在實(shí)際使用中，用于支持電容傳感器子系統(tǒng) 的處理結(jié)構(gòu)通過(guò)通用處理器，按內(nèi)容尋址的存儲(chǔ)器，數(shù)字信號(hào)處理器，專(zhuān)用集成電路，現(xiàn)場(chǎng) 可編程門(mén)陣列，任何合適的可編程邏輯設(shè)備，分立柵或者晶體管邏輯元件，分立硬件部件， 或者任何用于實(shí)施所述功能的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行。處理器可以是微處理器，控制器，微控 制器，或者狀態(tài)機(jī)。而且，處理器可作為計(jì)算設(shè)備的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如數(shù)字信號(hào)處理器和微 處理器，多個(gè)微處理器，一個(gè)或者多個(gè)微處理器與數(shù)字信號(hào)處理器核，或者任何其它類(lèi)似的 結(jié)構(gòu)的結(jié)合。作為對(duì)AC激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)，結(jié)構(gòu)310獲得并且分析工件存在信號(hào)的特征。這里所 述的，工件存在信號(hào)的“特征”，是工件存在信號(hào)的任何可測(cè)量的，可探測(cè)的，可計(jì)算的，可觀 察的特征，數(shù)值，傾向，斜率，特性，波形，形狀，或者模式。這些特征的示例包括，但是不限 于，特定的電壓水平；局部的或者全程的最小值或者最大值；信號(hào)的突然的升高或者降低； 信號(hào)的升高或者降低的斜率的變化；或者類(lèi)似物。這里記載的系統(tǒng)的示例可利用波形分析， 信號(hào)處理，求平均值，和/或比較技術(shù)來(lái)分析，探測(cè)，和判定想得到的特定的特征。基于工件存在信號(hào)的特定的所探測(cè)到的特征，結(jié)構(gòu)310可檢驗(yàn)工件308相對(duì)于靜 電卡盤(pán)302和/或升降桿202處于合適的或者不合適的位置。這樣的檢驗(yàn)是可能的，因?yàn)楣ぜ嬖谛盘?hào)的電特性會(huì)受到工件308和靜電卡盤(pán)302之間的電容變化的影響，并且因?yàn)?這種電容會(huì)根據(jù)工件308相對(duì)于靜電卡盤(pán)302的位置而發(fā)生變化。如下文中將要進(jìn)一步描 述的，結(jié)構(gòu)310可構(gòu)造成探測(cè)工件存在信號(hào)的狀態(tài)特征，并且，響應(yīng)于所探測(cè)的工件狀態(tài)特 征，控制半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的操作。工件狀態(tài)特征可以指示，但并不限于，工件308是合 適地或者不合適地裝載到靜電卡盤(pán)302的臺(tái)板上；工件308是否是合適地或者是無(wú)阻尼地 被夾持在臺(tái)板上；工件是合適地或者不合適地放置在升降桿上。在操作中，AC電壓產(chǎn)生裝置328產(chǎn)生施加到夾持電極裝置306上的AC激勵(lì)信號(hào)。 由lkHz，20伏特的峰到峰激勵(lì)信號(hào)所產(chǎn)生的電容性電流被認(rèn)為是晶片電容。當(dāng)晶片與卡盤(pán) 的表面物理分離的時(shí)候，電路中的電容性電流會(huì)發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)310控制具有電壓特性并 且根據(jù)工件和靜電卡盤(pán)302之間的電容而發(fā)生變化的工件存在信號(hào)。在一個(gè)實(shí)際的實(shí)施例 中，測(cè)量0到10伏特的電容，基于1. 8V/nF。一個(gè)結(jié)構(gòu)310的實(shí)施例可處理(例如翻譯，編 碼，和/或放大)原始的感應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)獲得具有與結(jié)構(gòu)310的硬件，軟件，和處理邏輯一致的 具有電壓特性的工件存在信號(hào)。在對(duì)工件進(jìn)行加工之前，之間或者之后的特定時(shí)間，分析工 件存在信號(hào)的特定的特性，特征，和/或特點(diǎn)，例如電壓水平。然后，結(jié)構(gòu)310可將探測(cè)到的 特性與相應(yīng)的閾值，校準(zhǔn)值，或者預(yù)期值相比較，來(lái)判斷或者檢驗(yàn)工件308相對(duì)于靜電卡盤(pán) 302的位置(通過(guò)所測(cè)得的電容的指示)在該特定的時(shí)間是否是合適的。在實(shí)際使用中，靜 電卡盤(pán)裝置300可在整個(gè)處理循環(huán)的各個(gè)不同的時(shí)間來(lái)實(shí)施工件位置的檢測(cè)。圖8是在工件加工過(guò)程中從CVD系統(tǒng)的電容傳感器子系統(tǒng)所獲得的工件存在信號(hào) 400的示例的線圖。可以預(yù)料工件存在信號(hào)400只代表一種可能的傳感器輸出，而且具有不 同的特性，特點(diǎn)，電壓水平，以及定時(shí)的信號(hào)可被產(chǎn)生并且通過(guò)CVD系統(tǒng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)本文所 述的靜電卡盤(pán)裝置。而且，工件存在信號(hào)的特定的特征會(huì)受到特定半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)，所 選擇的工藝配方以及其它實(shí)際因素的影響。為了敘述簡(jiǎn)單，圖8中的工件存在信號(hào)400代表正常的，無(wú)差錯(cuò)的CVD工藝循環(huán)。 圖8的左側(cè)對(duì)應(yīng)著CVD處理循環(huán)的開(kāi)始部分，晶片已經(jīng)位于腔室中，但是在晶片裝載到靜電 卡盤(pán)上之前。這時(shí)，晶片如圖4中所示的位于升降桿的上面。在晶片和靜電卡盤(pán)之間的空間 中存在等離子體。等離子體作為很好的電導(dǎo)材料，并且因此，在這種條件下晶片和靜電卡盤(pán) 之間的電容很小。因此，在晶片被裝載到卡盤(pán)上之前，工件存在信號(hào)400相對(duì)很高(例如， 大約4. 0伏)。工件存在信號(hào)400的第一個(gè)明顯的下降對(duì)應(yīng)著晶片放置到靜電卡盤(pán)的上表面上。 這是由于升降桿的下降。這是，晶片應(yīng)該如圖5中所示正好位于空穴208中，沒(méi)有放置在保 護(hù)環(huán)206上。在時(shí)間、或者接近時(shí)間、時(shí)，電容傳感器子系統(tǒng)可通過(guò)比較工件存在信號(hào)的 當(dāng)前電壓水平和給定的閾值電壓來(lái)檢驗(yàn)晶片位于靜電卡盤(pán)的合適的/不合適的位置。在圖 8中，對(duì)應(yīng)著正常裝載的晶片的探測(cè)電壓為測(cè)試周期402中的大約2. 3伏。在這個(gè)示例中， 用于在時(shí)間、比較的閾值電壓可以是大約2. 0伏。如果晶片沒(méi)有被合適地裝載到靜電卡 盤(pán)上，則工件和靜電卡盤(pán)之間的電容就會(huì)比較高，并且因此，工件存在信號(hào)400就會(huì)在時(shí)間 、低于2. 0伏。因此，如果電容傳感器子系統(tǒng)在時(shí)間、探測(cè)到的信號(hào)低于2. 0伏，則可以 假定晶片沒(méi)有被合適地裝載到靜電卡盤(pán)上。在時(shí)間t?；蛘咂涓浇蜢o電卡盤(pán)上施加夾持電壓用于夾持晶片。在實(shí)際使用中， CVD系統(tǒng)會(huì)在時(shí)間、到時(shí)間t。之間實(shí)施一個(gè)加熱的過(guò)程，準(zhǔn)備用于CVD過(guò)程的晶片。在時(shí)間t。的工件存在信號(hào)的上升對(duì)應(yīng)著DC夾持電壓的激活。當(dāng)晶片被通過(guò)靜電力夾持到靜電 卡盤(pán)上時(shí)就得到該狀態(tài)(有時(shí)候被叫做“硬夾持”)。DC夾持電壓使晶片平坦地位于靜電卡 盤(pán)上。因此，晶片和靜電卡盤(pán)之間的電容降低，工件存在信號(hào)400升高。在圖8中，對(duì)應(yīng)著 晶片被合適地夾持的探測(cè)電壓為大約3. 0伏，位于測(cè)試周期404內(nèi)。人們希望在這時(shí)檢測(cè) 傳感電壓，來(lái)判定晶片是否被合適地夾持。在這個(gè)實(shí)施例中，用于在時(shí)間、比較的合適的 閾值電壓為大約2. 7伏。如果晶片這時(shí)沒(méi)有被合適地夾持，則工件和靜電卡盤(pán)之間的電容 就會(huì)比較高，因此，在時(shí)間t2時(shí)工件存在信號(hào)400就會(huì)小于2. 7伏。因此，如果電容傳感器 子系統(tǒng)探測(cè)到的電壓小于2. 7伏，則可以假定晶片沒(méi)有被合適地夾持在靜電卡盤(pán)上。在時(shí)間點(diǎn)tuc或者其附近，夾持電壓被從靜電卡盤(pán)上移除來(lái)松開(kāi)晶片。在時(shí)間t。和 時(shí)間tuc之間，CVD系統(tǒng)在晶片上實(shí)施CVD過(guò)程。同樣在這個(gè)時(shí)間，在緊接著CVD過(guò)程后，晶 片可能會(huì)經(jīng)受冷卻過(guò)程和/或背面氦清除過(guò)程。工件存在信號(hào)400在時(shí)間上的下降對(duì) 應(yīng)著DC夾持電壓和全部DC偏壓的移除，相應(yīng)地也對(duì)應(yīng)著靜電粘附力的移除。因此，晶片從 靜電卡盤(pán)上卸載。因?yàn)榫谧匀坏臓顟B(tài)下可能不一定是完全平整的，DC夾持力的移除可 使晶片“彈性”回到其自然的形狀，這可引起晶片部分地“懸浮”在靜電卡盤(pán)的表面上。因 此，晶片和靜電卡盤(pán)之間的電容增加，工件存在信號(hào)400降低。在圖8中，對(duì)應(yīng)著合適地?zé)o 阻尼的晶片的探測(cè)電壓為大約1. 7伏，位于測(cè)試周期406。在時(shí)間點(diǎn)t3或者其附近，電容傳 感器子系統(tǒng)可通過(guò)比較工件存在信號(hào)400的電壓水平和特定的閾值電壓來(lái)檢查晶片是否 處于無(wú)阻尼的狀態(tài)。在這個(gè)實(shí)施例中，用于在時(shí)間、比較的合適的閾值電壓為大約2. 5伏。 如果晶片不是無(wú)阻尼的，則工件和靜電卡盤(pán)之間的電容就會(huì)比較低，因此工件存在信號(hào)400 就會(huì)在時(shí)間t3高于2. 5伏。因此，如果電容傳感器子系統(tǒng)在時(shí)間t3探測(cè)到高于2. 5伏的電 壓，則可以假定晶片仍然至少部分地被靜電卡盤(pán)所夾持。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在處理后所探測(cè)的無(wú)阻尼電壓(1. 7v)低于處理前的無(wú)阻 尼電壓(2. 3v)。這是因?yàn)榫皇峭耆秸?，?dāng)晶片被夾持后，會(huì)變得平整。夾持過(guò)的晶 片在處理過(guò)程中經(jīng)受了熱應(yīng)力，在晶片無(wú)阻尼后其會(huì)回復(fù)到最初的狀態(tài)。在這個(gè)轉(zhuǎn)變中，有 一個(gè)周期，晶片會(huì)振蕩，從而給出一個(gè)較低的探測(cè)電壓(1.7v)。一旦振蕩停止，探測(cè)電壓就 會(huì)恢復(fù)到較高的值(2. 3v)。在時(shí)間點(diǎn)、或者其附近，將使用升降桿將晶片從靜電卡盤(pán)上抬起。在時(shí)間\工 件存在信號(hào)的升高對(duì)應(yīng)著將晶片從靜電卡盤(pán)的上表面上抬起。理想地，晶片在這時(shí)應(yīng)該合 適地位于升降桿上。在該優(yōu)選實(shí)施例中，工件和靜電卡盤(pán)之間的等離子體作為很好的導(dǎo)體。 因此，晶片和靜電卡盤(pán)之間的電容就下降了，工件存在信號(hào)400升高。在圖8中，對(duì)應(yīng)著正 常抬起的晶片的探測(cè)電壓為大約4.0伏，在周期408內(nèi)。在時(shí)間點(diǎn)、或者其附近，電容傳 感器子系統(tǒng)可通過(guò)比較工件存在信號(hào)400的電壓水平和特定的閾值電壓來(lái)檢驗(yàn)晶片是合 適地或者不合適地位于升降桿上。在這個(gè)實(shí)施例中，在時(shí)間點(diǎn)t4用于比較的合適的閾值電 壓為大約3. 8伏。如果晶片沒(méi)有合適地位于升降桿上，則工件和靜電卡盤(pán)之間的電容就會(huì) 比較高，因此工件存在信號(hào)400就會(huì)在時(shí)間點(diǎn)t4低于3. 8伏。因此，如果在時(shí)間點(diǎn)t4電容 傳感器子系統(tǒng)探測(cè)到的電壓低于3. 8伏，則可假定晶片沒(méi)有合適地位于升降桿上。在實(shí)際使用中，本文中記載的CVD系統(tǒng)可能會(huì)需要校準(zhǔn)來(lái)保證不同的閾值電壓能 夠正確地反映出工件存在信號(hào)的預(yù)期趨勢(shì)。如果電容傳感器子系統(tǒng)在夾持電壓源中實(shí)現(xiàn)， 則人們希望只要夾持電壓源更換時(shí)都要校準(zhǔn)電壓閾值。而且，為不同的靜電卡盤(pán)裝置校準(zhǔn)
11電壓閾值也是必要的。因此，電容傳感器子系統(tǒng)具有用于多種靜電卡盤(pán)類(lèi)型和/或多種處 理序列的多個(gè)校準(zhǔn)設(shè)置。本文所記載的電容傳感技術(shù)可用于監(jiān)控和/或控制任何使用靜電卡盤(pán)的半導(dǎo)體 工件加工系統(tǒng)的操作。在這點(diǎn)上，圖9是用于說(shuō)明控制半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)的方法500的 實(shí)施例的流程圖。與方法500有關(guān)的各種任務(wù)的實(shí)施可通過(guò)軟件、硬件、固件、或者它們的 任意組合來(lái)實(shí)施。為了說(shuō)明的目的，方法500的下述內(nèi)容將引述上文中提及的與附圖1-7 有關(guān)的元件。在實(shí)際使用中，方法500的一部分可能通過(guò)所記載的系統(tǒng)中不同的元件來(lái)實(shí) 施，例如，靜電卡盤(pán)，夾持電源，加工部件，或者類(lèi)似物。應(yīng)當(dāng)理解方法500可包括任何數(shù)量 的附加的或者替代的任務(wù)，圖9中示出的任務(wù)不必按照說(shuō)明的順序來(lái)實(shí)施，并且方法500可 能會(huì)結(jié)合到更多的具有本文沒(méi)有記載的更多功能的綜合程序或者方法中。為了這個(gè)實(shí)施例的目的，半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)控制方法500開(kāi)始于向主系統(tǒng)的靜 電卡盤(pán)的電極施加AC激勵(lì)信號(hào)(任務(wù)502)。另外，方法500包括合適格式化的響應(yīng)于AC 激勵(lì)信號(hào)的工件存在信號(hào)(任務(wù)504)。如上文中所述，工件存在信號(hào)受工件和靜電卡盤(pán)之 間的電容的影響，并且當(dāng)電容發(fā)生改變時(shí)，工件存在信號(hào)的特定的電特性會(huì)發(fā)生改變。方法 500的該實(shí)施例然后開(kāi)始特定工件的處理操作(任務(wù)506)。特別地，這里記載的電容傳感 技術(shù)在半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)實(shí)施的實(shí)際過(guò)程之前，之間，以及之后都是有效的。系統(tǒng)控制方法可在系統(tǒng)操作的過(guò)程中適當(dāng)?shù)臅r(shí)候分析工件存在信號(hào)。在特定的實(shí) 施例中，方法500分析工件存在信號(hào)來(lái)識(shí)別(任務(wù)508)工件存在信號(hào)的特定的特征，其中 這樣的特征可用于在系統(tǒng)操作過(guò)程中不同的測(cè)量時(shí)間指示工件相對(duì)于靜電卡盤(pán)位于合適 的或者不合適的位置。如上文中參考圖8所解釋的，方法500可以將測(cè)得的工件存在信號(hào) 的電壓與一個(gè)或者多個(gè)閾值電壓比較，并且/或者檢驗(yàn)所測(cè)得的工件存在信號(hào)的電壓是否 位于特定測(cè)量時(shí)間的正常范圍內(nèi)。在這點(diǎn)上，詢(xún)問(wèn)任務(wù)510代表所探測(cè)的電壓與一個(gè)或者 多個(gè)與測(cè)量時(shí)間相關(guān)的校準(zhǔn)閾值電壓的比較。在實(shí)際使用中，不同的閾值電壓可用于不同 的任務(wù)時(shí)間。如上文中記載的，在任務(wù)508中識(shí)別到的特征可用于指示工件位于靜電卡盤(pán) 上的合適/不合適的位置；工件的夾持/非夾持狀態(tài)；工件位于多個(gè)升降桿上的合適的/不 合適的位置；或者其它狀態(tài)。如果詢(xún)問(wèn)任務(wù)510判定所測(cè)得的感應(yīng)電壓位于該測(cè)量時(shí)間的正常范圍內(nèi)，則系統(tǒng) 控制方法500就正常進(jìn)行(任務(wù)512)。否則，方法500就采取任何必要的行動(dòng)(任務(wù)514)， 如糾正動(dòng)作，操作過(guò)程的終止，產(chǎn)生警報(bào)或者報(bào)警，或者類(lèi)似物。在這個(gè)實(shí)施例中，方法500 以所探測(cè)的一個(gè)或者多個(gè)特征所指引的方式來(lái)控制主機(jī)的操作(任務(wù)516)。例如，如果特 征指引為工件位于靜電卡盤(pán)的合適的最初位置，則任務(wù)516就開(kāi)始靜電夾持工件。如果，然 而，特征指引為工件位于靜電卡盤(pán)的不合適的位置，則任務(wù)516就產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膱?bào)警指示，警 報(bào)，或者信息。可替代地或者另外地，任務(wù)516可引起半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)開(kāi)始在靜電卡盤(pán) 上重新裝載工件，來(lái)獲得合適的位置?？商娲鼗蛘吡硗獾兀绻綔y(cè)特征指示工件位于靜 電卡盤(pán)的不合適的位置，任務(wù)516可以終止系統(tǒng)的操作步驟。在另外一個(gè)實(shí)施例中，任務(wù) 516會(huì)產(chǎn)生一個(gè)工件的夾持或者非夾持狀態(tài)的標(biāo)記。參考圖8，這可以發(fā)生在時(shí)間點(diǎn)t2 (正 常的夾持狀態(tài))或者時(shí)間點(diǎn)t3 (正常的非夾持狀態(tài))。如果工件的夾持狀態(tài)不是所希望的， 則任務(wù)516就引起操作步驟終止，產(chǎn)生警報(bào)，開(kāi)始重新夾持過(guò)程，或者類(lèi)似。在另外一個(gè)實(shí) 施例中，如果探測(cè)到的特征指出工件位于升降桿上不合適的位置，則任務(wù)516產(chǎn)生合適的報(bào)警信息，信號(hào)，或者警報(bào)?？商娲鼗蛘吡硗獾?，任務(wù)516可促成半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)開(kāi) 始在升降桿上重新裝載工件來(lái)獲得合適的位置。可替代地或者另外地，如果探測(cè)的特征指 示工件位于升降桿的不合適的位置，任務(wù)516可終止系統(tǒng)的操作步驟。這種糾正行動(dòng)對(duì)于 阻止工件和/或系統(tǒng)自身的損壞是所希望的。如果操作完成(詢(xún)問(wèn)任務(wù)518)，則系統(tǒng)控制方法500就停止或者重復(fù)下一個(gè)工件。 如果操作沒(méi)有完成，則方法500就返回任務(wù)508，繼續(xù)監(jiān)控其它可探測(cè)的特征并以上文中記 載的合適的方式繼續(xù)操作半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)。本文中的電容傳感器子系統(tǒng)也可以配置成在半導(dǎo)體加工操作的過(guò)程中能夠被控 制來(lái)實(shí)施對(duì)工件的自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程。自?shī)A持是一種在加工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題情形， 晶片與靜電卡盤(pán)分離(這例如可以是由于施加到晶片上的背面氦氣壓力引起的)。晶片的 這種分離使靜電卡盤(pán)的表面暴露在等離子體中，這可引起卡盤(pán)表面的離子電荷的積累。如 果在施加了夾持電壓時(shí)卡盤(pán)的表面暴露在等離子體中，卡盤(pán)的表面就會(huì)收集離子(電荷)。 因此，當(dāng)DC夾持電壓從靜電卡盤(pán)上移除時(shí)，卡盤(pán)表面聚集的剩余電荷也會(huì)對(duì)晶片產(chǎn)生引 力，造成晶片局部被靜電夾持。這種情形是有問(wèn)題的，因?yàn)榻^大多數(shù)的系統(tǒng)通常在夾持電壓 被移除后，都希望晶片從靜電卡盤(pán)上脫離，當(dāng)實(shí)際上晶片仍然被夾持的時(shí)候。仍然參考圖8，在時(shí)間t3實(shí)施的檢查過(guò)程檢驗(yàn)工件是否是無(wú)阻尼的(假定它應(yīng)當(dāng) 在正常的操作條件下)。如果在處理過(guò)程中殘余的自?shī)A持作用發(fā)生，則在時(shí)間、探測(cè)到的 傳感電壓就會(huì)高于比較閾值電壓。換句話說(shuō)，電容傳感器子系統(tǒng)就會(huì)指示工件沒(méi)有處于希 望的無(wú)阻尼狀態(tài)。在這個(gè)時(shí)間，特定的系統(tǒng)實(shí)施例可開(kāi)始自?shī)A持恢復(fù)程序，希望將工件在后 續(xù)的程序開(kāi)始之前從靜電卡盤(pán)上釋放。在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，自?shī)A持恢復(fù)程序?qū)ふ摇搬尫拧彪妷?當(dāng)其施加到靜電卡盤(pán) 上時(shí))釋放被自?shī)A持的晶片。換句話說(shuō)，恢復(fù)程序確定一個(gè)補(bǔ)償DC電壓來(lái)抵消和中和掉靜 電卡盤(pán)表面積累的殘余電荷。這可以通過(guò)向靜電卡盤(pán)上施加不同的夾持電壓同時(shí)監(jiān)控工件 存在信號(hào)(通過(guò)電容傳感器子系統(tǒng)獲得，如上文記載)來(lái)完成。雖然有積累的殘余電荷，但 是因?yàn)槭┘恿瞬煌腄C電壓，特定的電壓或者電壓范圍就可以將工件從靜電卡盤(pán)上釋放。 通過(guò)監(jiān)控和探測(cè)工件存在信號(hào)的特定的特征(使用上文中記載的方式)，當(dāng)工件變成無(wú)阻 尼，電容傳感器子系統(tǒng)就可以探測(cè)到，并記錄或者保存導(dǎo)致無(wú)夾持狀態(tài)的相應(yīng)的DC電壓。 通過(guò)向靜電卡盤(pán)上施加適當(dāng)?shù)腄C電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)釋放工件。當(dāng)檢驗(yàn)到工 件已經(jīng)是無(wú)阻尼狀態(tài)后，加工操作就按通常的方式繼續(xù)進(jìn)行，或者如果需要的話，就開(kāi)始糾 正動(dòng)作，將殘余電荷移除。圖10用曲線示出了自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程的實(shí)施例。圖10是一個(gè)在自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程中 從CVD系統(tǒng)的電容傳感器子系統(tǒng)獲得的工件存在信號(hào)600的實(shí)施例。圖10還包括了電壓 掃描曲線602 (在這個(gè)實(shí)施例中是V形的)，代表在自?shī)A持恢復(fù)過(guò)程中施加到靜電卡盤(pán)上的 DC電壓。在這個(gè)實(shí)施例中，縱坐標(biāo)代表施加到靜電卡盤(pán)的兩個(gè)電極上的DC電壓電勢(shì)。為了 簡(jiǎn)化敘述和說(shuō)明，沒(méi)有標(biāo)出工件存在信號(hào)600的縱坐標(biāo)。工件存在信號(hào)600的相對(duì)平坦區(qū)604代表夾持的狀態(tài)，其中殘余的自?shī)A持電荷 (與施加的DC電壓一起)將工件夾持在靜電卡盤(pán)上。相反，工件存在信號(hào)600的下端代表 無(wú)阻尼的狀態(tài)，在這里施加的DC電壓抵消了殘余電荷。在這個(gè)實(shí)施例中，電容傳感器子系 統(tǒng)適于配置成探測(cè)工件存在信號(hào)的至少一個(gè)局部極小值，這里局部極小值位于兩個(gè)局部極大值之間。圖10中示出了兩個(gè)這樣的局部極小值。出現(xiàn)在兩個(gè)M形區(qū)域606/608內(nèi)。局 部極小值點(diǎn)610指示著第一個(gè)無(wú)阻尼的狀態(tài)，局部極小值點(diǎn)612指示著第二個(gè)無(wú)阻尼狀態(tài)。在操作過(guò)程中，在監(jiān)控工件存在信號(hào)以探測(cè)局部極小點(diǎn)610/612出現(xiàn)的過(guò)程中， 施加到靜電卡盤(pán)上的DC電壓是變化的。實(shí)際上，在工件的加工中和自?shī)A持恢復(fù)程序中，使 用的是相同的DC偏壓。圖10的實(shí)施例中DC電壓從最大值的大約4000伏，變化到最小的 大約0伏，然后回到最大值。其它的實(shí)施例中，電壓會(huì)以不同的方式變化。在時(shí)間點(diǎn)、或 者其附近，所施加的大約3000伏的DC電壓導(dǎo)致第一次無(wú)阻尼狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著局部極小值610。 為了比較，在沒(méi)有發(fā)生自?shī)A持的正常的條件下，當(dāng)施加到靜電卡盤(pán)上的DC電壓為大約0伏 的時(shí)候獲得無(wú)阻尼的狀態(tài)。同樣，在時(shí)間點(diǎn)t2或者其附近，所施加的大約3000伏的DC電 壓導(dǎo)致第二次無(wú)阻尼狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著局部極小值612。這樣的多余的檢測(cè)，如果不是必須的，是 希望保證能發(fā)現(xiàn)正常的自?shī)A持恢復(fù)電壓。電容傳感器子系統(tǒng)然后可以記錄導(dǎo)致無(wú)阻尼條件的電壓值(在這個(gè)實(shí)施例中是 3000伏)。然后施加這個(gè)電壓到靜電卡盤(pán)上來(lái)釋放工件。使用自?shī)A持恢復(fù)電壓應(yīng)當(dāng)能夠?qū)?致無(wú)阻尼的狀態(tài)，這種狀態(tài)可通過(guò)上文中結(jié)合圖8所記載的方式來(lái)檢驗(yàn)。本文記載的主題和實(shí)施例可在任何使用靜電卡盤(pán)的半導(dǎo)體工件加工反應(yīng)器中實(shí) 現(xiàn)。這樣的反應(yīng)器可實(shí)施不同的沉積或者刻蝕/去膜過(guò)程，并且可以采取很多不同的形式。 通常，這樣的設(shè)備包括一個(gè)或者多個(gè)反應(yīng)腔室(有時(shí)包括多個(gè)站點(diǎn))來(lái)容納一個(gè)或者多個(gè) 適于進(jìn)行晶片加工的晶片。這一個(gè)或者多個(gè)腔室將晶片保持在所限定的位置(在這個(gè)位置 可以移動(dòng)或者不移動(dòng)，例如旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)，或者其它方式的運(yùn)動(dòng))。在加工過(guò)程中，每個(gè)晶片都 被靜電夾持器或者其它的晶片保持設(shè)備所夾持。合適的反應(yīng)器的示例有SPEED HDP-CVD反 應(yīng)器，PDL 硅氧化反應(yīng)器，以及INOVA PVD反應(yīng)器，這些都可以從NovellusSystems，Inc. of San Jose，Californi已—。雖然上文中記載了至少一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解其可采取非常多的改變形式。 還應(yīng)當(dāng)理解本文記載的實(shí)施例或者優(yōu)選實(shí)施例的目的不是為了以任何方式限制其范圍，適 用性，或者該文所聲稱(chēng)的主題。實(shí)際上，上述記載向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了實(shí)施上述實(shí)施例 的便利的方法。應(yīng)當(dāng)理解，可對(duì)本主題的部件進(jìn)行功能和配置上的多種改變而不超出本發(fā) 明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍以本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定，該權(quán)利要求書(shū)包括已知的等 價(jià)形式以及在專(zhuān)利公開(kāi)時(shí)能夠預(yù)測(cè)的等價(jià)形式。
權(quán)利要求
一種靜電卡盤(pán)裝置，包括臺(tái)板，其被配置為接收工件；所述臺(tái)板的電極裝置，所述電極裝置被配置為接收直流夾持電壓，即DC夾持電壓，以將所述工件靜電吸附在所述臺(tái)板上；以及與所述電極裝置連接的電容傳感器子系統(tǒng)，所述電容傳感器子系統(tǒng)被配置為產(chǎn)生用于所述電極裝置的交流激勵(lì)信號(hào)，即AC激勵(lì)信號(hào)，并且分析所述激勵(lì)信號(hào)的電特性，所述電特性被所述工件和所述臺(tái)板之間的電容變化影響。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電卡盤(pán)裝置，所述的電容傳感子系統(tǒng)包括被配置為產(chǎn)生AC激 勵(lì)信號(hào)的AC電壓產(chǎn)生裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的靜電卡盤(pán)裝置，其中所述AC電壓產(chǎn)生裝置被配置成將所述AC 激勵(lì)信號(hào)加載到所述DC夾持電壓上。
4.如權(quán)利要求1所述的靜電卡盤(pán)，所述的電容傳感器子系統(tǒng)包括處理結(jié)構(gòu)，所述處理 結(jié)構(gòu)被配置為探測(cè)所述激勵(lì)信號(hào)的工件狀態(tài)特征。
5.如權(quán)利要求4所述的靜電卡盤(pán)裝置，所述處理結(jié)構(gòu)進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于所探測(cè)到 的工件狀態(tài)特征來(lái)控制主機(jī)工件處理系統(tǒng)的操作。
6.如權(quán)利要求4所述的靜電卡盤(pán)裝置，其中所述工件狀態(tài)特征指示所述工件是否合適 地放置在所述臺(tái)板上。
7.如權(quán)利要求4所述的靜電卡盤(pán)裝置，所述工件狀態(tài)特征指示所述工件是否被合適地 夾持到所述臺(tái)板。
8.如權(quán)利要求4所述的靜電卡盤(pán)裝置，其中所述靜電卡盤(pán)裝置進(jìn)一步包括多個(gè)升降桿，所述多個(gè)升降桿被配置為將所述工件托起 至高于所述臺(tái)板；以及所述工件狀態(tài)特征指示所述工件是否適合地位于所述多個(gè)升降桿上。
9.如權(quán)利要求1所述的靜電卡盤(pán)，其中 所述工件包括半導(dǎo)體晶片；以及所述靜電卡盤(pán)裝置與沉積系統(tǒng)、刻蝕系統(tǒng)或者剝離系統(tǒng)中的一個(gè)合并。
10.如權(quán)利要求1所述的靜電卡盤(pán)裝置，進(jìn)一步包括夾持電壓源，其中 所述的夾持電壓源被配置為產(chǎn)生所述DC夾持電壓；以及所述夾持電壓源包括所述電容傳感器子系統(tǒng)。
11.一種控制用于處理工件的半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)具有用于在處理 過(guò)程中保持所述工件的靜電卡盤(pán)，所述方法包括對(duì)所述靜電卡盤(pán)的電極施加交流激勵(lì)信號(hào)，即AC激勵(lì)信號(hào)；獲得響應(yīng)于所述AC激勵(lì)信號(hào)的工件存在信號(hào)，所述工件存在信號(hào)受所述靜電卡盤(pán)和 所述工件之間電容的影響；識(shí)別所述工件存在信號(hào)的特征；以及 根據(jù)所述特征的指示控制所述系統(tǒng)的操作。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 獲得所述工件存在信號(hào)發(fā)生在測(cè)量時(shí)間；識(shí)別所述工件存在信號(hào)的特征包括識(shí)別在所述測(cè)量時(shí)間的所述工件存在信號(hào)的測(cè)量電壓；以及所述方法進(jìn)一步包括比較所述測(cè)量電壓和與所述測(cè)量時(shí)間相關(guān)的閾值電壓。
13. 一種半導(dǎo)體工件處理系統(tǒng)包括被配置為用于接收工件的靜電卡盤(pán)，所述靜電卡盤(pán)包括夾持電極裝置；以及 連接到所述夾持電極裝置的夾持電壓源，所述夾持電壓源包括 直流電壓產(chǎn)生裝置，即DC電壓產(chǎn)生裝置，所述DC電壓產(chǎn)生裝置被配置為產(chǎn)生用于所述 夾持電極裝置的DC夾持電壓；交流電壓產(chǎn)生裝置，即AC電壓產(chǎn)生裝置，所述AC電壓產(chǎn)生裝置被配置為產(chǎn)生用于所述 夾持電極裝置的AC激勵(lì)信號(hào)；以及與所述夾持電極裝置連接的處理結(jié)構(gòu)，所述處理結(jié)構(gòu)被配置為分析工件存在信號(hào)的特 征，其中所述工件存在信號(hào)通過(guò)響應(yīng)于所述AC激勵(lì)信號(hào)而獲得的，以及根據(jù)所述特征，檢 驗(yàn)所述工件相對(duì)于所述靜電卡盤(pán)的合適/不合適的放置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于處理工件，例如半導(dǎo)體晶片，的半導(dǎo)體工件加工系統(tǒng)。同時(shí)還提供了相關(guān)的操作控制方法。所述系統(tǒng)包括一個(gè)配置成接收工件的靜電卡盤(pán)，以及與所述靜電卡盤(pán)連接的夾持電壓源。所述靜電卡盤(pán)具有夾持電極裝置，所述夾持電壓源與所述夾持電極裝置連接。所述夾持電壓源包括配置成為所述夾持電極裝置產(chǎn)生直流(DC)夾持電壓的直流(DC)電壓產(chǎn)生裝置，為所述夾持電極裝置產(chǎn)生交流(AC)激勵(lì)信號(hào)的交流(AC)電壓產(chǎn)生裝置，以及與所述夾持電極裝置連接的處理結(jié)構(gòu)。所述處理結(jié)構(gòu)配置成分析響應(yīng)于所述AC激勵(lì)信號(hào)而獲得的工件存在信號(hào)的特征，以及基于該特征，檢驗(yàn)工件相對(duì)于所述靜電卡盤(pán)的合適的/不合適的放置。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101978466SQ200980110044
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者D·葉, J·蘭姆, J·奧耐特, M·基爾戈, T·W·庫(kù)培爾 申請(qǐng)人:諾發(fā)系統(tǒng)公司