CN114375487B - 用于不同基板的共同静电吸盘 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于静电吸附各种基板材料的设备、方法和控制器。本公开内容的一些实施例提供具有可变极性和/或电压的静电吸盘。本公开内容的一些实施例提供了能够用作单极性和双极性静电吸盘的静电吸盘。本公开内容的一些实施例提供了双极性静电吸盘，双极性静电吸盘能够补偿基板偏压并且在不同电极处产生大约相等的吸附力。
Description
技术领域
本公开内容的实施例总体上涉及用于静电吸附基板的设备、方法和控制器。本公开内容的一些实施例允许在不修改静电吸盘的情况下吸附不同的基板材料。
背景技术
不同类型的基板具有不同的属性，从而需要在基板处理期间使用多于一种类型的静电吸盘来支撑。现有的静电吸盘(echucks)仅限于某些类型的基板，并对其他基板类型无效或不兼容。
现有的静电吸盘是独特的双极性或单极性。用当前的静电吸盘吸附封装基板可能是一个挑战，因为基板的独特属性可能需要单极性或双极性吸附方法。在某些情况下，可以使用吸附方法的组合来解吸附基板。
因此，需要既可以作为双极性静电吸盘进行操作也可作为单极性静电吸盘进行操作的静电吸盘。
发明内容
本公开内容的一个或多个实施例针对一种静电吸盘，所述静电吸盘包括：第一电极，所述第一电极由具有第一功率的第一电源供能；第二电极，所述第二电极由具有第二功率的第二电源供能；以及控制器，所述控制器连接至第一电源和第二电源。第一功率相对于基板具有第一电压和正极性或负极性。第二功率相对于基板具有第二电压和正极性或负极性。控制器配置为：控制第一功率的极性；控制第一功率的电压；控制第二功率的极性；和/或控制第二功率的电压。
本公开内容的其他实施例涉及一种吸附基板的方法。一些实施例中的方法包括：将包括单极性材料或双极性材料的第一基板放置在静电吸盘附近。当第一功率和第二功率具有匹配的极性时，第一基板包括单极性材料，并且当第一功率和第二功率具有相反的极性时，第一基板包括双极性材料。启用静电吸盘以将第一基板吸附到静电吸盘。将第一基板从静电吸盘上解吸附。将包括单极性材料或双极性材料的第二基板放置在静电吸盘附近。当第一基板包括单极性材料时，第二基板包括双极性材料，反之亦然。切换第一电源或第二电源的极性。启用静电吸盘以将第二基板吸附到静电吸盘。
本公开内容的其他实施例针对一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由静电吸盘的控制器执行时使静电吸盘执行以下操作：向第一电极供应第一功率，所述第一功率具有第一极性和第一电压；向第二电极供应第二功率，所述第二功率具有第二极性和第二电压；以及基于待吸附的材料来修改第一极性和第二极性。
附图说明
可参考实施例以更特定地说明以上简要总结的本公开内容，以更详细地了解本公开内容的上述特征，附图示出了其中一些实施例。然而应注意到，附图式仅示出了本公开内容的典型实施例，且因此不应被视为限制本公开内容的范围，因为公开内容可允许其他等效的实施例。
图1为根据本发明的一个或多个实施例的单极性静电吸盘的示例性图。
图2为根据本发明的一个或多个实施例的双极性静电吸盘的示例性图。
图3示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的包括中心抽头(center-tap)电压反馈的静电吸盘的示例性图。
图4示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的处理方法。
图5示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的处理方法。
具体实施方式
在描述本公开内容的几个示例性实施例之前，应当理解，本公开内容不限于在以下说明中阐述的构造或工艺步骤的细节。本公开内容能具有其他实施例，并且能以各种方式被实践或执行。
如本说明书和所附权利范围中所使用的，术语“基板”是指在其上进行了工艺的表面或表面的一部分。本领域技术人员还将理解的是，除非上下文另外明确指出，否则对基板的引用也可以仅指基板的一部分。
如本文所用，“基板”是指在其上执行处理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可以在其上执行处理的基板表面包括诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂的氧化硅、非晶硅、经掺杂的硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石、以及其他任何材料，诸如金属、金属氮化物、金属合金和其他导电材料，视应用而定。
本公开内容的实施例涉及用于吸附和解吸附各种材料的基板的设备、方法和控制器。本公开内容的一些实施例有利地提供了可以在单极性和双极性配置之间轻易改变的静电吸盘。在一些实施例中，静电吸盘能够吸附/解吸附单极性和双极性材料。
本公开内容的一些实施例有利地提供了独立的可逆电源。在一些实施例中，每个电源连接到电极。如果提供给每个电极的电源的极性相同，则静电吸盘将作为单极性静电吸盘进行操作。如果提供给每个电极的电源的极性不同，则静电吸盘将作为双极性静电吸盘进行操作。
本公开内容的一些实施例有利地提供中心抽头反馈。不受理论的束缚，据信使用等离子体或其他处理方法可使基板相对于静电吸盘偏压。在一些实施例中，中心抽头反馈测量相对于静电吸盘的基板上的任何偏压。可以使提供给每个电极(特别是在双极性静电吸盘中)的电压偏置，以在每个电极处提供大约相同的吸附力。
参考图1，示出了单极性静电吸盘110的示例性图。静电吸盘110将基板120相对于静电吸盘保持在固定位置。基板120包括单极性材料。就此而言，“单极性材料”是能够通过单极性静电吸盘保持在固定位置的任何材料。
图1中所示的静电吸盘包括第一电极142和第二电极144。本领域技术人员将理解，并非所有的单极性静电吸盘都需要两个电极。然而，在本公开内容的一些实施例中，静电吸盘包括至少两个电极。
第一电极142由第一电源132供能。第一电源132向第一电极142供应具有第一极性和第一电压的第一功率。类似地，第二电极144由第二电源134供能。第二电源134向第二电极144供应具有第二极性和第二电压的第二功率。
如下面进一步讨论的，与图2相对，对于单极性静电吸盘，第一极性和第二极性相同。虽然在图1中示出了电极上的正极性，但正极性或负极性都在本公开内容的范围内。在一些实施例中，第一电压和第二电压也大约相同。
参考图2，示出了双极性静电吸盘210的示例性图。静电吸盘210将基板220相对于静电吸盘210保持在固定位置。基板220包括双极性材料。就此而言，“双极性材料”是能够通过双极性静电吸盘保持在固定位置的任何材料。
不受理论的束缚，据信许多材料是单极性材料或双极性材料。某些材料可能能够通过单极性和双极性静电吸盘来进行处理，但是据信这些材料很少。不论用哪种类型的静电吸盘进行处理，都可以认为所有材料都显示出易于处理的优点，这有利于单极性或双极性静电吸盘。
图2中所示的静电吸盘包括第一电极242和第二电极244。在一些实施例中，静电吸盘210包括至少两个电极。
第一电极242由第一电源232供能。第一电源232向第一电极242供应具有第一极性和第一电压的第一功率。类似地，第二电极244由第二电源234供能。第二电源234向第二电极244供应具有第二极性和第二电压的第二功率。
如上所述，对于双极性静电吸盘，第一极性和第二极性是不同的。在图2中示出了第二电极244处的正极性和第一电极242处的负极性，但是相反的极性也在本公开内容的范围内。在一些实施例中，第一电压和第二电压也大约相同。
图3示出类似于图2的双极性静电吸盘。在图3中，已经添加了中心抽头电压反馈310。中心抽头电压反馈310测量基板220上存在的任何偏压。
在一些实施例中，中心抽头电压反馈310位于第一电极242和第二电极244上方的区域之间的基板220上。不受理论的束缚，据信在将中心抽头电压反馈310放置在第一电极242和第二电极244之间时，第一功率和第二功率对中心抽头电压反馈310的读数的影响(如果有的话)将被最小化。
在一些实施例中，当静电吸盘作为双极性静电吸盘进行操作时，中心抽头电压反馈310参照第一电源232和第二电源234的共同接地。在一些实施例中，当静电吸盘作为单极性静电吸盘进行操作时，中心抽头电压反馈310与第一电源232和第二电源234相隔离。
由于任何原因，偏压都可能存在于基板220上。在一些实施例中，在基板220上方的处理空间中的等离子体的使用使基板220偏压。
在一些实施例中，中心抽头电压反馈310的输出用于调节第一功率和第二功率，以便在每个电极处保持大约相同的吸附力。
吸附力与电压成正比。因此，如果基板没有偏压，则通过提供大约相同的电压在每个电极处提供大约相同的吸附力。对于双极性静电吸盘，第一功率和第二功率将具有相反的极性，但电压大致相同。例如，期望+150V的第一功率和-150V的第二功率在每个电极处提供大约相同的吸附功率。
但是当基板被偏压时，偏压将不均匀地影响电压并因此影响每个电极处的吸附力。例如，如果先前的示例具有以-30V偏压的基板，则第一功率将等于+120V，而第二功率将等效于-180V。在一些实施例中，可以独立地控制第一功率和第二功率以抵消任何基板偏压。继续上述示例，可以将第一功率调整为+180V，并将第二功率调整为-120V。因此，每个电极处的等效电压分别为+150V和-150V。
本公开内容的一些实施例提供了一种包括第一电极和第二电极的静电吸盘。第一电极由具有第一功率的第一电源供能。第一功率具有第一电压和正极性或负极性。第二电极由具有第二功率的第二电源供能。第二功率具有第二电压和正极性或负极性。
第一电源和第二电源是可独立控制的。在一些实施例中，可以控制第一功率和/或第二功率的极性。在一些实施例中，第一功率和第二功率的极性相同。在这些实施例中，静电吸盘作为单极性静电吸盘进行操作。在一些实施例中，第一功率和第二功率的极性是不同的。在这些实施例中，静电吸盘作为双极性静电吸盘进行操作。
在一些实施例中，可以控制第一电压和/或第二电压。在一些实施例中，第一电压和第二电压大约相同。在一些实施例中，第一电压和第二电压小于或等于大约3kV。
根据第一功率和第二功率的极性，一些实施例的静电吸盘可以用作单极性和双极性静电吸盘。以这种方式，一些实施例的静电吸盘能够处理包括单极性材料和双极性材料的基板。
在一些实施例中，静电吸盘包括中心抽头电压反馈。在一些实施例中，中心抽头电压反馈包括RF滤波器。在一些实施例中，第一电源和/或第二电源包括RF滤波器。在一些实施例中，RF滤波器对于中心抽头电压反馈，第一电源和第二电源是共用的。在一些实施例中，RF滤波器以13.56MHz、40MHz或60MHz中的一者或多者操作。
本公开内容的一些实施例涉及用于操作一些实施例的静电吸盘的方法。参照图4，本公开内容的方法400开始于410，将第一基板放置在静电吸盘附近。第一基板包括单极性材料或双极性材料。上面描述了具有第一电源和第二电源的静电吸盘，第一电源和第二电源分别向第一电极和第二电极供应第一功率和第二功率。
方法400继续在420，启用静电吸盘以将第一基板吸附至静电吸盘。如上所述，当第一基板包括单极性材料时，第一功率和第二功率具有匹配的极性，并且静电吸盘用作单极性吸盘。或者，如果第一基板包括双极性材料，则第一功率和第二功率具有相反的极性，并且静电吸盘用作双极性吸盘。
以这种方式，一些实施例的静电吸盘可以用于吸附单极性材料或双极性材料的第一基板。本公开内容的一些设备和方法，可以在不对静电吸盘进行任何物理改变的情况下，吸附包括单极性材料的基板或包括双极性材料的基板。
在一些实施例中，方法400继续在430，将第一基板解吸附。在440，将第二基板放置在静电吸盘附近。如果第一基板包括单极性材料，则第二基板包括双极性材料，反之亦然。在450处，切换第一电源或第二电源的极性。本领域技术人员将认识到，可以以任何顺序执行步骤440和450。方法400继续在460，启用静电吸盘以将第二基板吸附至静电吸盘。
以这种方式，一些实施例的静电吸盘可以用于吸附包括单极性材料的基板和包括双极性材料的基板。本公开内容的一些设备和方法，可以在不对静电吸盘进行任何物理改变的情况下，吸附包括单极性材料的基板或包括双极性材料的基板两者。
参照图5，本公开内容的另一种方法500开始于510，将基板放置在静电吸盘附近。静电吸盘包括双极性静电吸盘和中心抽头电压反馈。在520，启用静电吸盘以吸附基板。在530，将基板暴露于等离子体。在暴露于等离子体之后，基板相对于静电吸盘产生偏压。在540，测量基板与静电吸盘之间的偏压以提供中心抽头电压反馈电压。最终，在550，使第一电压和第二电压偏移达中心抽头电压反馈电压。
在一些实施例中，中心抽头电压反馈被间歇地操作。在一些实施例中，静电吸盘包括用于启用和禁用中心抽头电压反馈的栅极或开关。不受理论的束缚，认为隔离中心抽头电压反馈电压可能需要间歇地而不是连续地操作中心抽头电压反馈。
本公开内容的一些实施例涉及用于执行所公开的方法的通用静电吸盘。在一些实施例中，静电吸盘包括至少一个控制器，所述至少一个控制器耦合到第一电源、第二电源或中心抽头电压反馈中的一个或多个。在一些实施例中，有不止一个控制器连接到各个组件，并且主控制处理器耦合到一个或多个单独的控制器或处理器中的每一个以控制静电吸盘。控制器可为可用于工业环境中以控制各种元件和子处理器的通用计算机处理器、微控制器、微处理器等等的任何形式中的一者。
至少一个控制器可以具有处理器、耦合至处理器的存储器、耦合至处理器的输入/输出装置、以及用于在不同电子部件之间进行通信的支持电路。存储器可包括暂态性存储器(例如，随机存取存储器)和非暂态性存储器(例如，储存器)中的一个或多个。
处理器的存储器或计算机可读介质可为一种或多种可轻易取得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘、硬盘、或位于本地或远程的任何其他形式的数字储存器。存储器可以保留可由处理器操作以控制静电吸盘的参数和部件的指令集。支持电路耦合至处理器以由常规方式支持处理器。电路可例如包括高速缓存、电源、时钟电路、输入输出电路***、子***等。
处理可以作为软件例程存储在存储器中，所述软件例程在被处理器执行时使静电吸盘执行本公开内容的工艺。软件例程还可被由第二处理器储存和(或)执行，第二处理器位于由处理器控制的硬件的远端处。本公开内容的一些或全部方法也可以在硬件中执行。如此，工艺可以以软件实现并且可以使用计算机***执行，可以以硬件(例如，专用集成电路或其他类型的硬件实现)或者以软件和硬件的组合来执行。当由处理器执行时，软件例程将通用计算机转换成控制静电吸盘操作以执行工艺的专用计算机(控制器)。
在一些实施例中，控制器具有一种或多种配置以执行单独的工艺或子工艺以执行公开的方法。控制器可以连接到并且配置成操作中间部件以执行方法的功能。例如，控制器可以连接到并配置成控制气体阀、致动器、电源、加热器、真空控制器中的一个或多个。
一些实施例的控制器或非暂态性计算机可读介质具有一个或多个配置，其选自：用于控制第一功率的极性的配置；用于控制第一功率的电压的配置；用于控制第二功率的极性的配置；用于控制第二功率的电压的配置；用于测量相对于静电吸盘的基板上的偏压的配置；用于启用/停用中心抽头电压反馈的配置；用于平衡在第一电极和第二电极处的吸附力的配置；和/或吸附/解吸附基板的配置。
本说明书中对于“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个或多个实施例中”或“在一实施例中”等的引用，表示相关联于此实施例进行描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开内容的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个或多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”或“在一实施例中”等，不一定是指本公开内容的相同实施例。此外，特定特征、结构、配置或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
虽然本文中的公开内容已经参照特定实施例进行描述，但本领域技术人员应了解到，这些实施例仅用于说明本公开内容的原理及应用。本领域技术人员将显然了解到，可对本公开内容的方法及设备进行各种修改和改变，而不脱离本公开内容的精神和范围。因此，本公开内容可涵盖所述修改和改变，只要这种修改和改变在所附的权利要求及其等效方案之内。
Claims (14)
1.一种静电吸盘，包括：
第一电极，所述第一电极由具有第一功率的第一电源供能，所述第一功率相对于基板具有第一电压以及正极性或负极性；
第二电极，所述第二电极由具有第二功率的第二电源供能，所述第二功率相对于所述基板具有第二电压以及正极性或负极性；
中心抽头电压反馈，所述中心抽头电压反馈位于所述第一电极和所述第二电极上方的区域之间的所述基板上，所述中心抽头电压反馈被配置为使得当所述第一功率和所述第二功率具有相同的极性时，所述中心抽头电压反馈与所述第一电源和所述第二电源相隔离；当所述第一功率和所述第二功率具有相反的极性时，所述中心抽头电压反馈以所述第一电源和所述第二电源的共同接地作为参照，并且所述中心抽头电压反馈用于测量所述基板和所述静电吸盘之间的偏压以提供中心抽头电压反馈电压；以及
控制器，所述控制器连接到所述第一电源和所述第二电源，所述控制器被配置为控制所述第一功率的所述极性、所述第一电压、所述第二功率的所述极性、以及所述第二电压，其中当所述第一功率和所述第二功率具有相同的极性时，所述静电吸盘作为单极性静电吸盘操作，并且其中当所述第一功率和所述第二功率具有相反的极性时，所述静电吸盘作为双极性静电吸盘操作，并且所述控制器进一步被配置为使所述第一电压和所述第二电压偏移达所述中心抽头电压反馈电压，以使所述第一电极和所述第二电极的吸附力相等。
2.如权利要求1所述的静电吸盘，其中所述第一电压和所述第二电压小于或等于3kV。
3.如权利要求1所述的静电吸盘，其中所述第一功率和所述第二功率的所述极性相同。
4.如权利要求3所述的静电吸盘，其中所述第一电压和所述第二电压相同。
5.如权利要求1所述的静电吸盘，其中所述第一功率和所述第二功率的所述极性不同。
6.如权利要求1所述的静电吸盘，其中所述中心抽头电压反馈包括RF频率滤波器。
7.如权利要求6所述的静电吸盘，其中所述RF频率滤波器以13.56MHz或60MHz中的一者或多者操作。
8.一种用于吸附基板的方法，所述方法包括：
将基板放置在静电吸盘附近，所述静电吸盘包括：
第一电极，所述第一电极由具有第一功率的第一电源供能，所述第一功率相对于所述基板具有第一电压以及正极性或负极性；
第二电极，所述第二电极由具有第二功率的第二电源供能，所述第二功率相对于所述基板具有第二电压以及与所述第一功率的所述极性相反的正极性或负极性，其中所述静电吸盘作为双极性静电吸盘操作；和
中心抽头电压反馈，所述中心抽头电压反馈位于所述第一电极和所述第二电极上方的区域之间的所述基板上，所述中心抽头电压反馈以所述第一电源和所述第二电源的共同接地作为参照，所述中心抽头电压反馈被配置为测量所述基板和所述静电吸盘之间的偏压；以及
启用所述静电吸盘；
使所述基板暴露于等离子体；
测量所述基板和所述静电吸盘之间的偏压以提供中心抽头电压反馈电压；以及
使所述第一电压和所述第二电压偏移达所述中心抽头电压反馈电压，以使所述第一电极和所述第二电极的吸附力相等。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述中心抽头电压反馈包括RF频率滤波器。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述RF频率滤波器以13.56MHz或60MHz中的一者或多者操作。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述中心抽头电压反馈被间歇地操作。
12.一种用于吸附基板的方法，所述方法包括：
将第一基板放置在静电吸盘附近，所述第一基板包括单极性材料或双极性材料，所述静电吸盘包括：
第一电极，所述第一电极由具有第一功率的第一电源供能，所述第一功率相对于基板具有第一电压以及正极性或负极性；和
第二电极，所述第二电极由具有第二功率的第二电源供能，所述第二功率相对于所述基板具有第二电压以及正极性或负极性；
中心抽头电压反馈，所述中心抽头电压反馈位于所述第一电极和所述第二电极上方的区域之间的所述基板上，所述中心抽头电压反馈被配置为使得当所述第一功率和所述第二功率具有相同的极性时，所述中心抽头电压反馈与所述第一电源和所述第二电源相隔离；当所述第一功率和所述第二功率具有相反的极性时，所述中心抽头电压反馈以所述第一电源和所述第二电源的共同接地作为参照，所述中心抽头电压反馈用于测量所述基板和所述静电吸盘之间的偏压以提供中心抽头电压反馈电压；以及
启用所述静电吸盘，
其中当所述第一基板包括单极性材料时，所述第一功率和所述第二功率具有相同的极性，所述静电吸盘作为单极性静电吸盘操作，并且当所述第一基板包括双极性材料时，所述第一功率和所述第二功率具有相反的极性，所述静电吸盘作为双极性静电吸盘操作，并且所述第一电压和所述第二电压被偏移达所述中心抽头电压反馈电压，以使所述第一电极和所述第二电极的吸附力相等。
13.如权利要求12所述的方法，其中当所述第一基板包括单极性材料时，则所述第一电压和所述第二电压相同。
14.如权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括：
解吸附所述第一基板；
将第二基板放置在所述静电吸盘附近，所述第二基板包括不同于所述第一基板的单极性材料或双极性材料；以及
切换所述第一电源或所述第二电源的所述极性；以及
启用所述静电吸盘。
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