薄襯底靜電卡盤系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了薄襯底靜電卡盤系統(tǒng)和方法。在本發(fā)明的不同方面，半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)可以包括：靜電卡盤，用于保持附接至電絕緣載體的半導(dǎo)體襯底；以及交流電源，電耦接至所述靜電卡盤。
【專利說明】薄襯底靜電卡盤系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的各方面大體上涉及用于在半導(dǎo)體加工期間固定襯底的靜電卡盤。
【背景技術(shù)】
[0002]作為半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程的一部分，通常需要支撐例如半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底充當(dāng)組成在器件中的不同器件層的襯底。通常使用的是稱為卡盤的器件。機械卡盤通常包括用于支撐襯底的某些類型的機械銷。這種類型的裝置的問題是其傾向于損壞襯底的邊緣。當(dāng)在加工過程中使用薄襯底時，該問題則放大。因此，理想的是，提高在生成過程中支持薄襯底的性能。對于較大襯底來說這尤其重要，高達，例如，300mm。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)不同實施方式的處理系統(tǒng)可以包括:靜電卡盤，用于保持附接(attach，附著)至電絕緣載體的半導(dǎo)體襯底，其中，電絕緣載體設(shè)置在靜電卡盤和半導(dǎo)體襯底之間；交流電源，電耦接至所述靜電卡盤；其中供應(yīng)電壓取決于電絕緣載體的至少一個特性。
[0004]根據(jù)不同實施方式的處理系統(tǒng)可以包括:靜電卡盤，保持附接至電絕緣載體的半導(dǎo)體襯底，其中，所述電絕緣載體設(shè)置在靜電卡盤和半導(dǎo)體襯底之間；交流電源，電耦接至所述靜電卡盤，其中交流電源提供至少500V峰-峰值電壓。
[0005]根據(jù)不同實施方式的制造器件的方法可以包括:提供半導(dǎo)體襯底；將所述半導(dǎo)體襯底附接至電絕緣載體；利用靜電卡盤支撐半導(dǎo)體襯底和電絕緣載體，所述電絕緣載體設(shè)置在靜電卡盤和半導(dǎo)體襯底之間；其中供應(yīng)給靜電卡盤的電壓與電絕緣載體的至少一個特性相關(guān)聯(lián)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在附圖中，相似的參考符號一般是指不同圖中相同的部件。附圖不一定按比例繪制，相反一般將重點放在舉例說明本發(fā)明的原理。在下面的描述中，參考下面的附圖描述本發(fā)明的公開的不同方面，在附圖中:
[0007]圖1A至圖1B示出靜電卡盤；
[0008]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的方面的玻璃結(jié)構(gòu)上的硅；
[0009]圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的靜電卡盤；
[0010]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的系統(tǒng)；
[0011]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的系統(tǒng)組件；
[0012]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的系統(tǒng)組件；
[0013]圖6A至圖6C示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的系統(tǒng)；
[0014]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的過程；
[0015]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的玻璃結(jié)構(gòu)上的硅；
[0016]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的方面的施加電壓的計算；以及[0017]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的方面的施加電壓的另一個計算。
【具體實施方式】
[0018]在本發(fā)明的各方面，可以提供科包括電源的靜電卡盤。在一個或多個實施方式中，電源可以是交流(AC)電源。在一個或多個實施方式中，電源可以是高壓電源。而且，在進一步的方面中，高壓電源可以結(jié)合薄半導(dǎo)體襯底使用。薄半導(dǎo)體襯底可以可選地支撐在玻璃或其他非導(dǎo)電載體上。薄的半導(dǎo)體襯底可以延伸多達300mm，或更大?？蛇x地，可以改進電源，從而更好地支持高電壓操作，而不會出現(xiàn)電弧作用?？蛇x地，可以改進所使用的電力電纜，從而更好地支持高電壓操作。在本發(fā)明的另一個方面中，用于支撐薄半導(dǎo)體襯底的非導(dǎo)電載體可以利用薄層導(dǎo)電材料噴濺。進一步，系統(tǒng)可以用于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯底和所支撐的薄襯底?？蛇x地,系統(tǒng)能夠自動檢測襯底類型。[0019]下面的詳細描述參照了通過圖解方式示出可以實踐實施方式的本發(fā)明的特定細節(jié)和方面。為了能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員實踐某些實施方式，充分相似地描述本發(fā)明的這些方面。在不偏離本發(fā)明的保護范圍的情況下，可以使用本發(fā)明的其他方面，并且對本發(fā)明做出結(jié)構(gòu)改變、邏輯改變、和電氣改變。本發(fā)明的不同方面不一定是排它的，因為本發(fā)明的某些方面可以組合本發(fā)明的一個或多個其他方面，形成本發(fā)明的新方面。因此，下面的詳細說明書是非限制性的，和本發(fā)明的保護范圍由相關(guān)權(quán)利要求限定。
[0020]提供本發(fā)明的各方面供器件使用，和提供本發(fā)明的各方面供方法使用。將理解的是，器件的基本特性還適用方法，反之亦然。因此，為了簡潔起見，可以省略這些特性的重復(fù)描述。
[0021]本文中使用的術(shù)語“至少一個”可以理解為包括大于或等于一的任何整數(shù)。
[0022]本文中使用的術(shù)語“多個”可以理解為包括大于或等于兩的任何整數(shù)。
[0023]本文中使用的術(shù)語“耦接”或“連接”可以理解為分別包括直接“耦接”或直接“連接”和間接“耦接”或間接“連接”。
[0024]本文中使用的術(shù)語“設(shè)置在……上”、“位于……上”、“布置在……上”旨在包括第一元件或?qū)涌梢灾苯釉O(shè)置、位于或布置在第二元件或?qū)由希谝辉驅(qū)雍偷诙驅(qū)又g沒有額外元件或?qū)拥牟贾?，和第一元件或可以設(shè)置、位于或布置在第二元件或?qū)由戏?，第一元件或?qū)雍偷诙驅(qū)又g有一個或多個額外的元件或?qū)拥牟贾谩?br> [0025]電子器件一般利用半導(dǎo)體材料制造。生成過程包含許多步驟，一般從裸半導(dǎo)體襯底開始。半導(dǎo)體襯底材料通常包含硅，因為該材料的可用導(dǎo)電率范圍、耐久性和相對低成本。典型的硅襯底具有的厚度在600-1000 μ m之間，盡管該厚度可以廣泛地改變。在加工期間，同時在各種機器之間的傳輸和在實際加工步驟期間，襯底必須保持在合適的位置。一般利用包括卡盤的抓緊臂實現(xiàn)，其用于保持半導(dǎo)體襯底。本文中使用的術(shù)語“半導(dǎo)體襯底”包括可以用于制造半導(dǎo)體器件的所有襯底，包括但不限于，硅襯底、絕緣體上硅結(jié)構(gòu)(SOI)襯底、鍺襯底、鍺/硅襯底、磷化銦襯底和砷化鎵襯底。
[0026]卡盤可以采用許多不同形式，包括機械卡盤(包括用于將襯底保持在合適位置的銷)、真空卡盤(包括將襯底保持在合適位置的真空力)、或靜電卡盤(包括將襯底保持在合適位置的靜電卡盤)。下面更詳細地描述靜電卡盤。
[0027]圖1示出示例性靜電卡盤的操作。靜電卡盤100包括一個或多個電極115和電介質(zhì)120。電介質(zhì)120可以包括許多材料，具體取決于應(yīng)用。示例性的電介質(zhì)包括氧化鋁、石英、藍寶石和聚酰亞胺。靜電卡盤100進一步連接高電壓電源125。電源125用于向電極115提供高電壓。
[0028]半導(dǎo)體襯底130放置在鄰近卡盤100的位置。如圖1B中所示，一旦半導(dǎo)體襯底130接觸卡盤100，就啟動電源125。電源125的啟動引起在電極115的區(qū)域的較強電場。在圖1中描繪的雙電極設(shè)計的情況下，導(dǎo)致在卡盤電極115中出現(xiàn)正電荷區(qū)域和負電荷區(qū)域。在卡盤電極115的正電荷區(qū)域和負電荷區(qū)域?qū)γ娴陌雽?dǎo)體襯底130的區(qū)域，引起符號相反的區(qū)域135，由于相反電荷導(dǎo)致正的抓緊壓力。半導(dǎo)體襯底130通過抓緊力140保持在合適的位置。
[0029]電壓通常以兩種方式中的一種施加至卡盤電極115，無論最為直流(DC)還是交流(AC)。部分因為在襯底中的殘留電荷消散更慢，直流系統(tǒng)通常比交流系統(tǒng)慢。因此，對于期望高吞吐量的應(yīng)用，優(yōu)選地使用交流卡盤。而且，以下將進一步討論，交流卡盤系統(tǒng)能夠通過檢測交流鉗位電流檢測半導(dǎo)體襯底。在直流系統(tǒng)中不太可行，因為由于存在充當(dāng)電容性負載的半導(dǎo)體襯底，直流系統(tǒng)中沒有鉗位電流。應(yīng)當(dāng)注意，以上靜電卡盤描述假設(shè)存在導(dǎo)電或半導(dǎo)體襯底。
[0030]然而，由于降低器件大小的市場需求，特別是關(guān)于移動電子器件，和增加在電子器件中較小功率消耗的需求，尤其在垂直連接功率電子半導(dǎo)體器件中，已經(jīng)穩(wěn)定地降低半導(dǎo)體襯底的厚度。典型的薄半導(dǎo)體襯底可具例如70μπι到200μπι之間的厚度。隨著半導(dǎo)體襯底的厚度已經(jīng)降低，由于更薄半導(dǎo)體襯底的易碎性質(zhì)，在加工期間進行處理的難度也隨之增加。處理更薄的半導(dǎo)體襯底的一個方法已經(jīng)將半導(dǎo)體襯底粘結(jié)(bond)至支撐結(jié)構(gòu)。
[0031]該結(jié)構(gòu)的實例在圖2A中示出。半導(dǎo)體襯底200粘結(jié)至粘合材料210的層。粘合材料210是聚合物，其包括中心層211，中心層的兩面都具有膠黏劑212、213。一層膠黏劑213的粘結(jié)半導(dǎo)體襯底200，和另一層膠黏劑212粘結(jié)被稱為載體230的支撐結(jié)構(gòu)。載體230可以包括適用于支撐半導(dǎo)體襯底的任何材料。根據(jù)本發(fā)明的方面，載體包括玻璃。在實施方式中，所使用的玻璃是硼硅酸鹽玻璃。由半導(dǎo)體襯底、粘合劑和玻璃(載體)形成的結(jié)構(gòu)在本文中被稱為“玻璃體上硅”(SOG)工件(假設(shè)使用具有玻璃載體的硅襯底)，盡管在本領(lǐng)域中可以使用其他名稱。
[0032]通過提供增稠劑，SOG工件提供結(jié)構(gòu)完整性，并因此為在加工期間進行處理提供更加固的襯底。然而，玻璃載體是不導(dǎo)電的。這傾向于將SOG工件限制為利用不需要將電場施加于襯底的襯底處理方法進行處理，例如機械方法。這些方法具有與其相關(guān)聯(lián)的某些缺點，包括微粒生成和對襯底造成損傷的可能性；這比靜電卡盤系統(tǒng)更慢和更不可靠；以及機械夾緊工具不允許所謂的“四模式晶片加工”(例如，在離子注入機工具的不同沖擊角)或其他類型的背面加工。下面進一步討論四模式晶片加工應(yīng)用。靜電方法不會引起接觸半導(dǎo)體襯底的邊緣和不允許進行后方加工，例如四模式加工，理想的是，能夠使用具有SOG工件的方法。
[0033]當(dāng)放置在鄰近如圖1B和圖2B中所示的靜電卡盤100的位置時，沒有或具有玻璃或其他絕緣載體的半導(dǎo)體襯底構(gòu)成電容器(其中圖1B示出沒有絕緣載體的半導(dǎo)體襯底130的實例，圖2B示出具有絕緣載體230的半導(dǎo)體襯底200的實例)。根據(jù)下面的關(guān)系，從絕緣層的某些性質(zhì)可以估計電容:
【權(quán)利要求】
1.一種處理系統(tǒng)，包括: 靜電卡盤，用于保持附接至電絕緣載體的半導(dǎo)體襯底，其中所述電絕緣載體設(shè)置在所述靜電卡盤和所述半導(dǎo)體襯底之間； 交流電源，電耦接至所述靜電卡盤； 其中，供應(yīng)電壓取決于所述電絕緣載體的至少一個特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述交流電源提供至少500V峰-峰值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電絕緣載體的所述至少一個特性包括所述電絕緣載體的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述厚度包括至少0.2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電絕緣載體的所述至少一個特性包括用于形成所述電絕緣載體的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述供應(yīng)電壓進一步取決于所述半導(dǎo)體襯底和所述電絕緣載體的重量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括處理工具。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理工具是注入器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的系統(tǒng)，其中，所述交流電源是6相位高壓交流電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述供應(yīng)電壓是至少3kV峰-峰值。
11.一種處理系統(tǒng),包括: 靜電卡盤，保持附接至電絕緣載體的半導(dǎo)體襯底，其中，所述電絕緣載體設(shè)置在所述靜電卡盤和所述半導(dǎo)體襯底之間； 交流電源，電耦接至所述靜電卡盤， 其中，所述交流電源供應(yīng)至少500V峰-峰值電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，供應(yīng)電壓是至少IkV峰-峰值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，供應(yīng)電壓取決于所述電絕緣載體的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述半導(dǎo)體襯底的厚度小于或等于200μπι。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述半導(dǎo)體襯底的厚度小于或等于ΙΟΟμπι。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，供應(yīng)電壓取決于用于形成所述電絕緣載體的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，供應(yīng)電壓進一步取決于所述半導(dǎo)體襯底和所述電絕緣載體的重量。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括處理工具。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述處理工具是注入器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述交流電源是6相位高壓交流電源。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，供應(yīng)電壓是至少3kV峰-峰值。
22.—種器件制造方法，所述方法包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 將所述半導(dǎo)體襯底附接至電絕緣載體； 利用靜電卡盤支撐所述半導(dǎo)體襯底和所述電絕緣載體，所述電絕緣載體設(shè)置在所述靜電卡盤和所述半導(dǎo)體襯底之間；其中，供應(yīng)給所述靜電卡盤的電壓與所述電絕緣載體的至少一個特性相關(guān)聯(lián)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，將所述半導(dǎo)體襯底附接至所述電絕緣載體包括:將所述半導(dǎo)體襯底，附接為所述半導(dǎo)體襯底的正面面對所述電絕緣載體。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述至少一個特性是所述電絕緣載體的厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述至少一個特性是用于形成所述電絕緣載體的材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，供應(yīng)給所述靜電卡盤的電壓是高電壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述高電壓是至少500V峰-峰值。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述高電壓在6kV到8kV峰-峰值的范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述電絕緣載體進一步包括導(dǎo)電層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述導(dǎo)電層是可透過光的。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體襯底是300mm襯底。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進一步包括注入所述襯底。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述注入根據(jù)象限式注入工藝完成。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述注入工藝是背面注入工藝。
【文檔編號】H01L21/683GK103456669SQ201310215556
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】埃瓦爾德·威爾茨奇, 彼得·朱潘 申請人:英飛凌科技股份有限公司