專利名稱：從樣品臺取走被靜電吸附的樣品的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在諸如等離子體腐蝕裝置、CVD(化學(xué)汽相淀積)裝置、濺射裝置或離子注入裝置等半導(dǎo)體裝置的真空處理室中，從樣品臺取走被靜電吸附的樣品的方法和裝置。特別是，本發(fā)明涉及無需把樣品轉(zhuǎn)換到水平方向就能確實(shí)可靠地從樣品臺上取走樣品的方法和裝置。
作為從樣品臺取走被靜電吸附的樣品的常規(guī)方法，例如，在日本專利特許公開No.252253/1994中已經(jīng)公開了一種方法。在該技術(shù)中，利用彈簧的彈力把樣品向上推，則從樣品臺取走該樣品。
在使用等離子體的半導(dǎo)體表面處理工藝中，樣品臺上只有被處理的樣品、而且樣品被固定，使用例如等離子體的腐蝕裝置能夠如上述現(xiàn)有技術(shù)那樣用靜電吸附固定。在這個裝置中，由于消除吸附力所需要的時間根據(jù)樣品的種類、處理?xiàng)l件等而改變，所以確實(shí)可靠地使吸附力消除需要確定的時間，這就出現(xiàn)了生產(chǎn)率減少的問題。而且，為了在吸附力很高的狀態(tài)中更換下一個被處理的晶片，利用突然向上推晶片，針被向上推，晶片從樣品臺被取走。在發(fā)生晶片偏離和晶片破裂的情況下，就不能正常進(jìn)行晶片的轉(zhuǎn)移。
本發(fā)明的一個目的是提供能夠在處理之后迅速地和確實(shí)可靠地轉(zhuǎn)移樣品的樣品取走方法和裝置。
本發(fā)明另一目的是提供無需把固定在樣品臺上的樣品轉(zhuǎn)換到水平方向就能取走樣品的樣品取走方法和裝置。
本發(fā)明又一目的是提供不會損壞固定在樣品臺上的樣品就能取走樣品的樣品取走方法和裝置。
上述目的是通過一種樣品取走方法實(shí)現(xiàn)的，在該方法中，從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，所述方法包括如下步驟第一步驟，從樣品臺把頂針(lift pin)向上推到相對預(yù)定高度，以從樣品臺取走樣品；第二步驟，在第一步驟結(jié)束后，在預(yù)定時間內(nèi)使頂針靜止不動；重復(fù)第一和第二步驟，從樣品臺取走樣品。
并且上述目的還通過一種樣品取走裝置來實(shí)現(xiàn)，其中利用頂針從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，該裝置包括用于驅(qū)動頂針相對離開樣品臺的驅(qū)動單元；用于控制驅(qū)動單元進(jìn)行重復(fù)控制的控制單元，其中所重復(fù)的控制是指把頂針相對地從樣品臺向上推到預(yù)定高度以從樣品臺取走樣品，以及使頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動的控制，從樣品臺取走樣品。
通過上述結(jié)構(gòu)，被靜電吸附到樣品臺的樣品，通過樣品的反作用力減弱作用于樣品的靜電吸附力而逐漸地從樣品臺被取走。所以無需轉(zhuǎn)換到水平方向就可以從樣品臺取走樣品。并且，本發(fā)明具有在處理結(jié)束后，樣品能迅速地和確實(shí)可靠地被轉(zhuǎn)移的效果。


圖1表示等離子體處理裝置的等離子體產(chǎn)生部分的單元和樣品臺的詳細(xì)圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的樣品取走機(jī)制。
圖3表示腐蝕處理的工藝流程的例子。
下面參照圖1-圖3描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示等離子體處理裝置的等離子體產(chǎn)生部分的單元和樣品臺的詳細(xì)圖。圖2表示根據(jù)本發(fā)明的樣品取走機(jī)構(gòu)。圖3表示腐蝕處理的工藝流程的例子。
本實(shí)施例使用微波和磁場作為產(chǎn)生等離子體的方法。該裝置具有下列元件。產(chǎn)生微波的磁控管1、傳輸微波的矩形波導(dǎo)2、環(huán)形矩形轉(zhuǎn)換波導(dǎo)3、圓柱形腔部件4、產(chǎn)生磁場的螺線管5、微波傳輸窗口6(例如石英制的平板)、真空室7、上面固定樣品晶片的樣品臺8、上下移動樣品臺8的驅(qū)動單元9。高頻源10在樣品被等離子體進(jìn)行諸如腐蝕的處理期間，給樣品臺8施加高頻偏置電壓。用于靜電吸附的電源11靜止地吸附位于樣品臺8上的晶片。由諸如石英、陶瓷等抗等離子體材料制成的圓柱形絕緣蓋12安裝在真空室7內(nèi)部。作為地電勢部分的地電極13鄰近樣品臺8安裝，該樣品臺8是真空室7內(nèi)部的電極。地電極13與處于地電勢的緩沖室14電連接，并且地電極13被安裝在真空室7的內(nèi)部。通過如此構(gòu)成，當(dāng)真空室7和等離子體15用絕緣蓋12電絕緣時，真空室7和等離子體15被導(dǎo)電。頂針18象上推樣品臺8上的樣品，并從樣品臺8上取走樣品。驅(qū)動單元20上下移動頂針18，例如驅(qū)動單元20是由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成。樣品臺8可以裝有幾個頂針18。這里樣品臺8具有四個頂針18?？刂茊卧?1控制驅(qū)動單元20來上下驅(qū)動頂針18。
在腐蝕處理期間，處理氣體通過氣體引入路徑16從噴射板17的噴氣口17a引入被真空泵22和渦輪分子泵23減壓的真空室7的內(nèi)部。真空室7的內(nèi)部壓力由可變閥24調(diào)節(jié)。然后，磁控管1產(chǎn)生2.45GHZ的微波。
從磁控管1產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)2、環(huán)形矩形轉(zhuǎn)換波導(dǎo)3和微波傳輸窗口6射入真空室7內(nèi)部。纏繞在圓柱形腔部件4和真空室7的外面的三個螺線管5產(chǎn)生到真空室7內(nèi)部的磁場。利用此微波和磁場，被引入真空室7內(nèi)部的處理氣體的電子被有效地賦予能量。結(jié)果，通過電子回旋共振產(chǎn)生進(jìn)入到真空室7內(nèi)部的高濃密的等離子體15。產(chǎn)生等離子體之后，從靜電吸附電源11輸出使晶片吸附到樣品臺8上的直流電壓。
在地電極13、靜電吸附電源11和通過等離子體15的樣品臺8構(gòu)成的電路中，樣品臺8與晶片之間的晶片自身具有電容成分。因此，從靜電吸附電源11輸出的直流電壓在樣品臺8和晶片之間被充電，結(jié)果晶片被吸附到樣品臺8上。
把晶片吸附到樣品臺8上之后，從高頻源10輸出高頻偏置電壓，并且開始處理。
處理工藝結(jié)束后，解除晶片的靜電吸附。這個解除處理是給樣品臺8施加背向電壓。在確認(rèn)晶片的靜電吸附解除后，頂針18上升，晶片被向上推，這樣晶片從樣品臺8取走。
但是，當(dāng)進(jìn)行很多次腐蝕處理時，腐蝕反應(yīng)物累積到樣品臺8上。利用這種累積物，例如電壓等的參數(shù)對解除靜電吸附處理的波動最有利。因此，即使在進(jìn)行靜電吸附解除處理的狀態(tài)，也不充分解除靜電吸附。并且，通過過量靜電吸附處理，晶片又被吸附，達(dá)到類似上述的狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行靜電吸附解除處理取走晶片時，在這種情況下使用了如圖2(A)-(D)的取走方法。
下面解釋圖2。首先，頂針18被向上推到參數(shù)中所設(shè)置的高度。然后，在參數(shù)中所設(shè)置的時間內(nèi)，頂針18靜止不動。當(dāng)頂針18靜止不動時，晶片19的周圍部分通過晶片19的反作用力從樣品臺8脫離開。頂針18接著上升，當(dāng)頂針18象上面那樣靜止不動時，晶片19的周圍部分通過晶片19的反作用力從樣品臺8脫離開。重復(fù)上面的步驟。通過頂針18和使用晶片19的反作用力僅使晶片19上升微小高度，這種方法無需把晶片19轉(zhuǎn)換到水平方向就能夠確實(shí)可靠地從樣品臺8取走樣品。這些腐蝕處理的工藝流程如圖3所示。
圖2中，在第一步驟中頂針18上升的高度，不是把被靜電吸附到樣品臺8上的晶片19從樣品臺8充分取走的高度。這個高度是把被靜電吸附到樣品臺8上的晶片19從樣品臺充分取走的高度分成若干份的高度。然后，通過幾個步驟頂針18最后上升的高度才達(dá)到能確實(shí)可靠取走靜電吸附到樣品臺8上的晶片19的高度。并且，所分成的每個高度可以是均勻的和非均勻的。例如，可以降低所分的這個高度并在開始的步驟中逐漸增高它。與此相反，可以增加這個高度，并在開始的步驟中逐漸降低它。這可以由晶片19的種類、處理?xiàng)l件的不同、靜電吸附的特性等來確定。
盡管這樣，本發(fā)明沒有把靜電吸附到樣品臺8上的晶片19一次性地從樣品臺8取走。本發(fā)明把向上推動頂針18的操作分成幾次進(jìn)行。然后，靜電吸附到樣品臺8上的晶片19，利用晶片19的反作用力減弱作用于晶片19的靜電吸附力，逐漸從樣品臺8取走。不用說，在一次步驟中向上推頂針18的高度是不會使晶片19偏離水平方向和損壞的高度。
在本實(shí)施例情況下，晶片19用轉(zhuǎn)移設(shè)備例如機(jī)械手載入真空室7中并進(jìn)行處理。因此，晶片19從樣品臺8的樣品固定表面即樣品臺8的表面，被向上推10mm或15mm。但是，當(dāng)它被向上推約3mm時，晶片19基本上脫離了靜電吸附力。那么，在本實(shí)施例的情況下，這個3mm被等分成6份，分6次晶片逐漸以0.5mm被向上推。即，頂針18在一次步驟中向上推0.5mm，并停止預(yù)定時間。對于這個停止時間，要求從3秒到10秒之間選擇。在本實(shí)施例情況下，這個停止時間設(shè)置為5秒。在一次步驟中，僅向上推頂針18 0.5mm的情況下，當(dāng)它被向上推時，向上推的速度快，晶片19會由于沖擊被損壞。在本實(shí)施例中，向上推頂針18 0.5mm用的時間是0.5秒。
圖3表示腐蝕處理的流程圖。下面解釋圖3。
在步驟S1中，吸附樣品19，即樣品臺8上的晶片19之后，開始腐蝕。在步驟S2中，確定腐蝕處理結(jié)束。在步驟S3中，解除靜電吸附。在步驟S3中，具體地在晶片19被靜電吸附的時候?qū)⒎聪螂妷杭釉跇悠放_8上。
然后，在步驟S4中判斷是否基本上完成了解除靜電吸附。具體做法是，在通過步進(jìn)電機(jī)20向上推頂針18時，檢測加在步進(jìn)電機(jī)20上的轉(zhuǎn)動力矩。即，確認(rèn)如果此時所加的轉(zhuǎn)動力矩大于步進(jìn)電機(jī)20預(yù)先確定的值，則靜電吸附的解除沒有完成。并且，確認(rèn)如果預(yù)先確定的步進(jìn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)動力矩大于該值，則靜電吸附的解除已經(jīng)完成。這個步進(jìn)電機(jī)20的轉(zhuǎn)動力矩可以通過檢測步進(jìn)電機(jī)20的負(fù)載電流、步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載電壓等來檢測。
在晶片19被靜電吸附到樣品臺8上時，給樣品臺8的表面和晶片19背面之間的細(xì)間隔供給傳熱氣體。在晶片19的靜電吸附力解除的情況下，這種傳熱氣體的供給壓力小于在腐蝕時的壓力。利用此特性，可以確認(rèn)靜電吸附的解除。在步驟S4中確認(rèn)靜電吸附被解除的情況下，進(jìn)行S5步驟。在步驟S5中，利用步進(jìn)電機(jī)20，以設(shè)置的速度向上推頂針18到為了從樣品臺8的表面轉(zhuǎn)移晶片19所需的高度。然后，進(jìn)行S6步驟，在S6步驟中晶片19被轉(zhuǎn)移。
在步驟S4情況下，如果靜電吸附?jīng)]有解除，則進(jìn)行S7步驟。在步驟S7中，以參數(shù)設(shè)置的速度只將頂針18上推到到僅以參數(shù)設(shè)置的高度。這正如在本實(shí)施例中所述的那樣。即對于0.5mm的高度，速度是每0.5秒上升0.5mm。然后，在步驟S8中，僅停止頂針18以參數(shù)設(shè)置的時間。例如，這個停止時間是5秒，再進(jìn)行上述動作。在進(jìn)行步驟S8結(jié)束后，在步驟S9中判斷是否以設(shè)置的頻率重復(fù)進(jìn)行步驟S7和S8。例如，這個重復(fù)頻率是6次。如果執(zhí)行步驟S7和S8的頻率沒有達(dá)到所規(guī)定的頻率，則執(zhí)行步驟S7。如果執(zhí)行步驟S7和S8的頻率達(dá)到所規(guī)定的頻率，則執(zhí)行步驟S10。在步驟S10中，晶片19被向上推到最后高度，然后執(zhí)行步驟S6。這個最后高度是在樣品臺18的上面從10mm到15mm的高度。此后，在步驟S6中，利用機(jī)械手把晶片19轉(zhuǎn)移到外邊，則一系列的執(zhí)行過程結(jié)束。
上面的例子解釋了所制造的從樣品臺8的表面向上推頂針18的結(jié)構(gòu)。但是可以固定頂針18，并可以制成樣品臺8下降的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)情況下，可以利用諸如步進(jìn)電機(jī)20的驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)上下方向移動樣品臺8。并且，可以通過頂針18的上升和樣品臺8的下降的結(jié)合操作，實(shí)現(xiàn)向上推晶片19。簡言之，只要是晶片19和樣品臺8相對分離開的結(jié)構(gòu)，都可應(yīng)用本發(fā)明。也就是，結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，從樣品臺8的表面，頂針18被向上推。在圖3中，上述的在步驟S7中頂針18的上升速度和高度、步驟S9中的靜止時間和步驟S8中的重復(fù)頻率、是預(yù)先設(shè)置的。但是晶片19的種類、操作條件的不同、靜電吸附特性等改變了這些值。因此，對于這些值，選擇設(shè)置控制單元是有效的。在這種情況下，可以固定設(shè)置任何一個值，其它值可以根據(jù)這個固定的值來確定。
這個方法適用于使用諸如RF等離子體的其它系統(tǒng)的等離子體的靜電吸附方法的處理裝置，并同樣適用于使用用微波產(chǎn)生ECR等離子體的半導(dǎo)體處理裝置。
通過上述構(gòu)成，無需轉(zhuǎn)換到水平方向就可從樣品臺取走樣品。因此，本發(fā)明的效果是處理結(jié)束后的樣品能夠迅速地和確實(shí)可靠地被取走。
權(quán)利要求
1.一種樣品取走方法，其中從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，所述方法包括下列步驟第一步驟，從樣品臺上推頂針到相對預(yù)定高度，以使晶片從樣品臺取走；第二步驟，在第一步驟結(jié)束后，頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動；重復(fù)第一和第二步驟，從樣品臺取走該樣品。
2.如權(quán)利要求1的樣品取走方法，其中所述第一步驟包括相對頂針向下推樣品臺，通過將至少所述部分提升到預(yù)定高度，以從樣品臺取走樣品，所述第二步驟包括在第一步驟結(jié)束后使樣品臺在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動。
3.一種樣品取走方法，其中從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，所述方法包括下列步驟；第一步驟，從樣品臺上推頂針到相對預(yù)定高度，以使晶片從樣品臺取走；第二步驟，在第一步驟結(jié)束后，頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動；第三步驟，相對頂針向下推樣品臺到預(yù)定高度，以使樣品從樣品臺取走；第四步驟，第三步驟結(jié)束后，使樣品臺在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動；重復(fù)第一、第二、第三和第四步驟，將樣品從樣品臺取走。
4.一種樣品取走裝置，其中利用頂針從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，該裝置包括用于驅(qū)動頂針相對離開樣品臺的驅(qū)動單元；用于控制驅(qū)動單元進(jìn)行重復(fù)控制的控制單元，其中所重復(fù)的控制是從樣品臺向上推頂針到相對預(yù)定的高度以從樣品臺取走樣品和使頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動，以便從樣品臺取走樣品。
5.如權(quán)利要求4的樣品取走裝置，其中所述控制單元用于控制驅(qū)動單元相對頂針重復(fù)進(jìn)行向下推樣品臺到預(yù)定高度以從樣品臺取走樣品的控制和使樣品臺在預(yù)定時間靜止不動的控制以從樣品臺取走樣品。
6.如權(quán)利要求4的樣品取走裝置，其中所述控制單元控制驅(qū)動單元重復(fù)上推頂針使其從樣品臺伸長到預(yù)定高度，在兩次上推動作期間，使頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動，以及該控制單元控制驅(qū)動單元重復(fù)下推樣品臺預(yù)定高度，在兩次下推動作期間，使樣品臺在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動。
7.一種樣品取走方法，其中利用頂針從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，所述方法包括下列步驟第一步驟，向上推頂針到單位高度，該單位高度是指把從樣品臺基本上解除靜電吸附的影響所需要的高度分成許多份的高度；第二步驟，在第一步驟結(jié)束后，在預(yù)定時間之內(nèi)停止頂針和樣品臺的相對運(yùn)動；通過重復(fù)第一和第二步驟，樣品從樣品臺被向上推到從樣品臺基本上解除靜電吸附的影響所需的高度。
8.一種樣品取走裝置，其中利用頂針從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品，該裝置包括用于驅(qū)動頂針相對離開樣品臺的驅(qū)動單元；用于控制驅(qū)動單元進(jìn)行重復(fù)控制的控制單元，其中所重復(fù)的控制是向上推頂針到單位高度的控制，該單位高度是指把樣品從樣品臺基本上解除靜電吸附影響所需的高度分成許多份的高度，和使在預(yù)定時間內(nèi)停止頂針和樣品臺的相對運(yùn)動的控制，以從樣品臺上推樣品到從樣品臺基本上解除靜電吸附影響所需的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及樣品取走方法和裝置,其中從樣品臺取走通過給安裝在真空室中的樣品臺施加靜電吸附電壓而被靜電吸附的樣品。第一步驟,相對樣品臺向上推頂針到預(yù)定高度以從樣品臺取走樣品,第二步驟,是在第一步驟結(jié)束之后使頂針在預(yù)定時間內(nèi)靜止不動。通過重復(fù)第一和第二步驟,從樣品臺取走樣品。
文檔編號H01L21/683GK1203443SQ98114940
公開日1998年12月30日 申請日期1998年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月20日
發(fā)明者石村裕昭, 椿武士, 佐藤孝, 中田健二, 平野裕義, 吉開元彥, 坂口正道 申請人:株式會社日立制作所