本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種消除靜電荷的方法及基片卸載方法。

背景技術(shù)：

等離子體刻蝕設(shè)備、物理氣相沉積設(shè)備和化學(xué)氣相沉積設(shè)備等的半導(dǎo)體加工設(shè)備，較多采用靜電卡盤來支撐和固定基片、以及對(duì)基片進(jìn)行溫度控制。

圖1為典型的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖1，在該反應(yīng)腔室1頂部的介質(zhì)窗10上方設(shè)置有電感耦合線圈11，上激勵(lì)射頻電源12通過上匹配器13與電感耦合線圈11電連接，構(gòu)成上電極，用于將腔室內(nèi)工藝氣體激發(fā)形成等離子體；在反應(yīng)腔室1內(nèi)設(shè)置有基座14，基座14上放置有由于承載基片S的靜電卡盤15，靜電卡盤15內(nèi)設(shè)置有電極16，電極16與直流電源17電連接，用以向電極16加載直流電壓，以采用靜電吸附的方式固定基片S；靜電卡盤15內(nèi)部還設(shè)置有冷卻管路18，用以與冷卻源相連，向基片S的背面吹冷卻氣體來對(duì)基片S溫控；下激勵(lì)功率源19通過下匹配器20與靜電卡盤15本體電連接，構(gòu)成下電極，用于在基片S的表面產(chǎn)生直流自偏壓，吸引等離子體朝向基片S移動(dòng)；反應(yīng)腔室1還包括可在靜電卡盤15內(nèi)升降的升降針21，在升降針21上升至靜電卡盤10上方預(yù)設(shè)位置時(shí)，可將位于靜電卡盤10上的基片S頂起，此時(shí)，可借助機(jī)械手來卸載基片S；在升降針21下降至靜電卡盤10上表面下方時(shí)，位于其上的基片則會(huì)落在在靜電卡盤10上，由此可知，借助升降針21升降與機(jī)械手配合來向靜電卡盤10裝卸載基片。

下面結(jié)合圖2詳細(xì)描述靜電卡盤15固定基片的工作原理。具體地，如圖2所示，靜電卡盤15內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)電極161和162，分別與直流 電源17的正極和負(fù)極相連，加載有正電壓的電極161和加載有負(fù)電壓的電極162形成直流電場(chǎng)，在該直流電場(chǎng)的作用下，基片S內(nèi)部的自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，最終如圖2所示，基片S背面的與加載有正電壓的電極161對(duì)應(yīng)的區(qū)域形成負(fù)電荷聚集，與加載有負(fù)電壓的電極162對(duì)應(yīng)的區(qū)域形成正電荷聚集，基片S上形成的正負(fù)電荷統(tǒng)稱為感應(yīng)電荷，此時(shí)，由于電極和基片S之間的正負(fù)電荷間形成相互吸引的靜電力，因此，使得基片S被吸附固定在靜電卡盤15上。

在實(shí)際工藝進(jìn)行中采用靜電卡盤15固定基片S，在工藝完成之后，需要卸載基片，此時(shí)就需要去除靜電力作用，目前通常的做法包括：

第一，向腔室內(nèi)通入非刻蝕性氣體，并激發(fā)形成等離子體，這樣，基片S通過等離子體、電感耦合線圈11接地，形成電中性。

第二，向電極16加載反向電壓，即電極161加載負(fù)電壓，電極162加載正電壓，從而改變直流電場(chǎng)方向，使得基片S上感應(yīng)電荷反向移動(dòng)，即，正電荷向負(fù)電荷的區(qū)域移動(dòng)，負(fù)電荷向正電荷的區(qū)域移動(dòng)，形成中和作用。在一定時(shí)間之后直流電源17輸出電壓設(shè)置為0V，電極和基片S均不帶電，形成電中性。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中采用上述兩種方式均不能完全將基片S上的靜電電荷釋放，即存在殘余電荷，特別地，基片S為絕緣材料或者基片S為鍵合片的情況下，殘余電荷較多。由于殘余電荷的存在會(huì)產(chǎn)生殘余吸附力，這在卸載過程中會(huì)造成粘片現(xiàn)象，若殘余電荷較多，粘片現(xiàn)象越嚴(yán)重，升降針21上升會(huì)出現(xiàn)基片S被頂碎，如圖3a所示；若殘余電荷較少，則粘片現(xiàn)象相對(duì)較好，升降針21上升會(huì)出現(xiàn)基片S傾斜，這樣機(jī)械手22取片時(shí)會(huì)撞擊基片S，如圖3b所示。上述圖3a和圖3b中的任一請(qǐng)況均是不希望出現(xiàn)的，尤其是針對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)中，粘片不僅導(dǎo)致基片被升降針21頂碎，還會(huì)造成機(jī)械手22撞擊基片S，這都將造成經(jīng)濟(jì)損失及硬件損壞，是必須要避免的。

為此，目前亟需一種在卸載基片S之前完全消除靜電荷的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種消除靜電荷的方法及基 片卸載方法，可解決現(xiàn)有技術(shù)中在卸載過程中發(fā)生的粘片問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種消除靜電荷的方法，包括以下步驟：向基片背面吹第一氣體，以使基片和靜電卡盤之間存在間隙；同時(shí)向腔室內(nèi)通入第二氣體，并激發(fā)所述第二氣體形成等離子體。

具體地，在所述靜電卡盤的側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有聚焦環(huán)；所述聚焦環(huán)的上表面高于所述基片的上表面，二者之間存在預(yù)設(shè)高度差。

具體地，所述第一氣體在預(yù)設(shè)壓力或預(yù)設(shè)氣流量下吹向所述基片的背面，所述預(yù)設(shè)壓力或預(yù)設(shè)氣流量根據(jù)所述預(yù)設(shè)高度差和所述基片種類設(shè)置。

具體地，所述聚焦環(huán)內(nèi)圈區(qū)域的上表面上形成有向下的臺(tái)階，所述臺(tái)階用于限制所述基片的外邊緣。

具體地，在所述靜電卡盤的上表面上設(shè)置有多個(gè)用于輸送所述第一氣體的孔，所述多個(gè)孔在所述靜電卡盤的上表面上均勻設(shè)置。

具體地，在所述靜電卡盤的上表面上設(shè)置有多個(gè)用于輸送所述第一氣體的凹槽段，所述多個(gè)凹槽段在所述靜電卡盤的上表面上均勻設(shè)置。

具體地，所述第一氣體包括氦氣，所述第二氣體包括氬氣。

本發(fā)明還提供一種基片卸載方法，用于卸載靜電卡盤上承載的基片，包括消除靜電荷步驟和卸載步驟，所述消除靜電荷步驟位于所述卸載步驟之前；并且所述消除靜電荷步驟采用本發(fā)明提供的消除靜電荷的方法。

具體地，所述卸載步驟包括：采用升降針將所述基片頂起至預(yù)設(shè)高度；機(jī)械手在所述預(yù)設(shè)高度位置處將所述基片傳出腔室。

具體地，在所述消除靜電荷步驟之前，和/或，在所述消除靜電荷步驟和所述卸載步驟之間，還包括：檢測(cè)是否粘片步驟，若粘片，則執(zhí)行所述消除靜電荷步驟；若未粘片，則執(zhí)行所述卸載步驟。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的消除靜電荷的方法，借助向基片背面吹第一氣體，吹力可消弱甚至抵消靜電荷產(chǎn)生的吸附力，可使基片和靜電卡盤之間 存在間隙，同時(shí)激發(fā)第二氣體形成等離子體，通過等離子體進(jìn)入該間隙內(nèi)，中和基片背面的感應(yīng)電荷和靜電卡盤表面上附著的靜電荷，最終使得基片背面和靜電卡盤表面不帶電，也就完全消除了二者上的靜電荷，從而保障后續(xù)卸載基片過程中不會(huì)發(fā)生粘片現(xiàn)象，使得卸載基片過程可靠、安全的運(yùn)行；另外，可借助現(xiàn)有的向基片背吹氣體的管路向基片背面吹第一氣體，不需要對(duì)靜電卡盤進(jìn)行改進(jìn)，從而不僅成本低而且不會(huì)產(chǎn)生其他負(fù)面影響。

本發(fā)明提供的基片卸載方法，在卸載基片之前借助本發(fā)明提供的消除靜電荷的方法先消除靜電荷，可保證在后續(xù)卸載基片時(shí)不會(huì)發(fā)生粘片，因而可避免粘片造成基片被頂碎或者基片發(fā)生傾斜而造成被機(jī)械手撞碎，從而保證基片卸載過程可靠、安全的運(yùn)行。

附圖說明

圖1為典型的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，；

圖2為靜電卡盤固定基片的原理示意圖；

圖3a為粘片時(shí)升降針上升時(shí)產(chǎn)生的一種情況示意圖；

圖3b為粘片時(shí)升降針上升時(shí)產(chǎn)生的另一種情況示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法的流程圖；

圖5為反應(yīng)腔室在實(shí)際工藝完成之后的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中向基片背吹第一氣體的局部結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的基片卸載方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的消除靜電荷的方法及基片卸載方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法的流程圖。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法，包括以下步驟：

S1，向基片背面吹第一氣體，以使基片和靜電卡盤之間存在間隙， 同時(shí)向腔室內(nèi)通入第二氣體，并激發(fā)第二氣體形成等離子體。

具體地，第一氣體和第二氣體一般選用對(duì)基片不產(chǎn)生影響的氣體，例如，惰性氣體。在本實(shí)施例中，第一氣體采用氦氣，第二氣體采用氬氣。

本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法，借助向基片背面吹第一氣體，吹力可消弱甚至抵消靜電荷產(chǎn)生的吸附力，可使基片和靜電卡盤之間存在間隙，同時(shí)激發(fā)第二氣體形成等離子體，通過等離子體進(jìn)入該間隙內(nèi)，中和基片背面的感應(yīng)電荷和靜電卡盤表面上附著的靜電荷，最終使得基片背面和靜電卡盤表面不帶電，也就消除了二者上的靜電荷，從而保障后續(xù)卸載基片過程中不會(huì)發(fā)生粘片現(xiàn)象，使得卸載基片過程可靠、安全的運(yùn)行；另外，可借助現(xiàn)有的向基片背吹氣體的管路向基片背面吹第一氣體，不需要對(duì)靜電卡盤進(jìn)行改進(jìn)，從而不僅成本低而且不會(huì)產(chǎn)生其他負(fù)面影響。

圖5為反應(yīng)腔室在實(shí)際工藝完成之后的局部結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖5，靜電卡盤30放置基座35上，且靜電卡盤30和基座35內(nèi)設(shè)置有相互連通的氣體通道32，該氣體通道32的出氣口設(shè)置在靜電卡盤30的上表面上，出氣口與外部氣體管路33相連，外部氣體管路33與氦氣源，氦氣源作為冷卻源；外部氣體管路包括一條主路和一條支路，主路為連接氦氣源和氣體通道32的進(jìn)氣口之間的氣路，支路的一端與主路相連通，另一端連接真空泵。

實(shí)際工藝過程中，靜電卡盤30將基片S吸附固定，此時(shí)，打開主路上設(shè)置的閥V1和V2，關(guān)閉支路上設(shè)置的閥V3，氦氣源提供的氦氣依次通過閥V1、壓力表W1、流量表W2、閥V2和氣體通道32到達(dá)基片S的背面，對(duì)基片S進(jìn)行氣吹，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基片S溫控。

在實(shí)際工藝結(jié)束后，關(guān)閉閥V1和V2打開閥V3，使真空泵將所有氣路中的氣體抽離，之后關(guān)閉閥V3，然后靜電卡盤30進(jìn)行釋放電荷。

在釋放電荷之后，基片上可能存在殘余靜電荷，此時(shí)，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法來消除殘余靜電荷。圖6為本發(fā)明實(shí)施例中向基片背吹第一氣體的局部結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參閱圖6，此 時(shí)，打開閥V1和V2打開關(guān)閉閥V3，氦氣源作為第一氣體源，氦氣作為第一氣體，氦氣依次通過閥V1、壓力表W1、流量表W2、閥V2和氣體通道32到達(dá)基片的背面，實(shí)現(xiàn)背吹，使基片S和靜電卡盤30之間存在間隙L，在向基片S背面吹第一氣體的同時(shí)，向腔室內(nèi)通入第二氣體，并激發(fā)第二氣體形成等離子體，等離子體進(jìn)入該間隙L內(nèi)，可中和基片S背面的感應(yīng)電荷和靜電卡盤30表面上附著的電荷，最終使得基片S背面和靜電卡盤30表面不帶電，也就消除了殘余靜電荷。

可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法，不僅可借助用于冷卻基片的外部氣體管路33和氣體通道32作為背吹第一氣體的外部氣體管路33和氣體通道32，而且還可借助冷卻源作為第一氣體源，從而能夠在很大程度上降低成本。

在消除殘余電荷之后，關(guān)閉閥V1和V2，保持閥V3關(guān)閉，此時(shí)，基片S在自身重力的作用下落在靜電卡盤30上，此時(shí)，再借助升降針34上升將基片S頂起至預(yù)設(shè)高度，之后機(jī)械手進(jìn)入腔室，將基片S傳出腔室。由于消除了殘余電荷，升降針34上升過程中基片S被平穩(wěn)安全地頂起，從而可以避免粘片造成基片S被頂碎或者基片S發(fā)生傾斜而被機(jī)械手撞碎。

值的在此說明的是，雖然本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法應(yīng)用在釋放電荷之后來消除殘余靜電荷，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，還可以直接采用本發(fā)明實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法直接進(jìn)行釋放電荷，這樣，可以完全釋放靜電荷，不會(huì)存在殘余靜電荷。

如圖5和圖6所示，在靜電卡盤30的側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有聚焦環(huán)31；聚焦環(huán)31的上表面高于基片S的上表面，二者之間存在預(yù)設(shè)高度差，用以對(duì)基片S限制在聚焦環(huán)31側(cè)壁形成的環(huán)形擋墻內(nèi)，從而對(duì)基片S進(jìn)行限位。可以理解，預(yù)設(shè)高度差應(yīng)大于上述間隙L的高度，以避免基片S被吹出聚焦環(huán)31限制的區(qū)域，即保證基片S始終位于聚焦環(huán)限定的區(qū)域內(nèi)。

具體地，第一氣體在預(yù)設(shè)壓力或預(yù)設(shè)氣流量下吹向基片S的背面， 預(yù)設(shè)壓力或預(yù)設(shè)氣流量根據(jù)預(yù)設(shè)高度差、基片S種類和累積作業(yè)經(jīng)驗(yàn)等設(shè)置，該預(yù)設(shè)壓力或預(yù)設(shè)氣流量的窗口很大。具體地，預(yù)設(shè)高度差越大(越小)，則預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)氣流量可越大(越小)；若基片S種類為易碎型，則設(shè)置預(yù)設(shè)壓力和預(yù)設(shè)氣流量較小，防止吹力過大而碎片。

優(yōu)選地，聚焦環(huán)31的內(nèi)圈區(qū)域的上表面上形成有向下的臺(tái)階(圖中未示出)，臺(tái)階用于限制基片的外邊緣，從而將基片S限制在該臺(tái)階所在區(qū)域。

另外優(yōu)選地，在靜電卡盤30的上表面上設(shè)置有多個(gè)用于輸送第一氣體的孔，多個(gè)孔在靜電卡盤30的上表面上均勻設(shè)置，保證第一氣體均勻地流通至靜電卡盤30表面的各個(gè)位置，也即對(duì)基片S背面各個(gè)位置受到的吹力均勻。

還優(yōu)選地，在靜電卡盤30的上表面上設(shè)置有多個(gè)用于輸送第一氣體的凹槽段，多個(gè)凹槽段在靜電卡盤的上表面上均勻設(shè)置，同樣保證第一氣體均勻地流通至靜電卡盤30表面的各個(gè)位置，也即對(duì)基片S背面各個(gè)位置受到的吹力均勻。

舉例說明：用先進(jìn)封裝領(lǐng)域的等離子刻蝕機(jī)，基片為鍵合片SOG(silicon on glass)，載片為玻璃，芯片為Si，兩者通過鍵合膠壓合在一起；在工藝配方中的最后一步，設(shè)置消除殘余靜電荷的步驟，此時(shí)靜電卡盤30的電極不再加載電壓，該步驟具體參數(shù)為：上電極功率：SRF＝500W；腔室工藝氣體為氬氣(即，第二氣體)，氣流量為200sccm；腔室壓力為50mT；第一氣體為氦氣，氦氣壓力為10T；工藝時(shí)間10s。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的基片卸載方法的流程圖。請(qǐng)參閱圖7，本發(fā)明一種基片卸載方法，用于卸載靜電卡盤上承載的基片，包括消除靜電荷步驟和卸載步驟，消除靜電荷步驟位于卸載步驟之前，并且，消除靜電荷步驟采用本發(fā)明上述實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基片卸載方法，借助上述實(shí)施例提供的消除靜電荷的方法在卸載基片之前先消除基片和靜電卡盤上的靜電荷，可保證在后續(xù)卸載基片時(shí)不會(huì)發(fā)生粘片，因而可避免粘片造成基片被頂碎或者基片發(fā)生傾斜而造成被機(jī)械手撞碎，從而保證基片卸載過程可 靠、安全的運(yùn)行。

在本實(shí)施例中，卸載步驟包括：采用升降針將基片頂起至預(yù)設(shè)高度；機(jī)械手在預(yù)設(shè)高度位置處將基片傳出腔室。

優(yōu)選地，在消除靜電荷步驟之前，和/或，在消除靜電荷步驟和卸載步驟之間，還包括：檢測(cè)是否粘片步驟，若粘片，則執(zhí)行消除靜電荷步驟；若未粘片，則執(zhí)行卸載步驟。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。