[发明专利]加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工硅晶片加工技术领域，特别涉及半导体加工硅晶片消除静电吸附作用技术领域，具体是一种加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法。

背景技术

在实际的半导体工业化设备中大功率等离子体反应腔的正中央承托硅晶片的圆盘(chuck)通常由大约几个毫米厚的陶瓷圆片粘合在一个有液体冷却功能的合金基座上。陶瓷圆片的总体平整度要求非常高，可达±10～20微米；其上面会至少有一条敞开的漕沟。当硅晶片覆盖后这条敞开的漕沟就变成了气体(常用氩气)冷却硅晶片功能的通道，是因为半导体工业化设备中使用大功率等离子体加工时会使硅晶片的表面急速升温。气体(氩气)冷却功能通道内的气体压力大致有20～30公斤，才能确保硅晶片的表面得到均匀而快速地减温，可以有效控制硅晶片上部的的表面温度均匀地分布在120℃之内，才能保证直径为300mm的硅晶片加工均匀度好于1％，这是提高硅晶片加工成品率的最为关键措施之一。这里是专指半导体硅晶片加工以金属铝作为连接导体。但是如果半导体硅晶片加工以铜或其它比铝熔点更高的金属作为连接导体时(有人曾使用铁，镍，锰等铁磁性金属)，那么半导体硅晶片加工的温度将远远高于120℃，可达200℃，甚至400℃以上。如有一种CVD的半导体加工工序会使硅晶片的表面温度达到540℃左右。陶瓷圆片又是一种极为优良的绝缘体通常在常温下对地电阻可达10¹¹～10¹²欧姆。陶瓷圆片的电阻率对温度非常敏感，它将以指数的形式与温度的升高成反比。在高温下为了保持静电吸附作用，要使硅晶片仍可以覆盖陶瓷圆片上的敞开的槽沟，有时只能提高直流高压5000V至7000V。同时由于陶瓷圆片在这样的高温下对地电阻急剧下减，其工作电流将从100μA至200μA猛增至800μA至1000μA。当然这些只是特例，不在本发明涉及的半导体硅晶片加工以金属铝作为连接导体范围之内。半导体加工用的硅晶片也是一种优良的半导体材料，具有的电阻率介于导体和绝缘体之间。当硅晶片由机械手移至陶瓷圆片正上面之后在硅晶片的下半面部立即会感应出与陶瓷圆片上的极性反相的静电荷；而在硅晶片的上半面部立即会感应出与陶瓷圆片上的极性同相的静电荷；这二种静电荷是极性反相的，但是由于静电荷量是等量的，所以硅晶片是电中性的。根据物理学上的二个极性反相点电荷是有静电吸附作用力的：作用力的大小是与二个极性反相静电荷量的乘结成正比而与这二个反相点电荷量的距离的平方成反比。由于硅晶片的本身具有一定地厚度，所以在硅晶片的下半面感应出的极性反相静电荷远远比在硅晶片的上半面部感应出的极性同相静电荷离陶瓷圆片上静电荷的距离要小得多，故在此静电吸附作用是起主导作用的。而这种静电吸附作用力又必须大于气体(氩气)冷却功能通道内的气体压力(20～30公斤)才能完成半导体加工硅晶片的工序。而一旦完成半导体加工硅晶片的工序后，就需要消除静电吸附作用，以便方便地取出硅晶片，因为当硅晶片由机械手移开陶瓷圆片正上面之前一步，必须将硅晶片由机械手的辅助机构顶离陶瓷圆片(5～10mm)，这样机械手才能插入硅晶片的底部而将硅晶片移至下一个工序，那就需要消除硅晶片与陶瓷圆片之间的静电吸附作用，不然硅晶片将被顶破。

因为半导体工业对其工业化设备中每一个部件的时间衡量都是以秒为计较单位，甚至在其控制软件中以毫秒为计较单位。例如：按常规半导体加工硅晶片直径为300毫米(12英寸)而言，如果光靠自然地消除静电吸附作用的时间大约为20至40秒。基于现代化半导体工业对其工业化设备的要求：一是可靠；二是快速。从而提高半导体加工业的硅晶片加工效益，用其行业的话是：(硅晶片数/小时)；其是作为衡量半导体工业化设备优良品质的标志。

因此，需要一种加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法，其能够显著加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导体加工企业具有重要的经济意义。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法，该方法设计独特巧妙，能够显著加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用，从而显著提高生产效率，增加经济效益，对于半导体加工企业具有重要的经济意义，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本发明的加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用的方法，其特点是，采用中音频高压加快半导体加工硅晶片消除静电吸附作用。

较佳地，所述硅晶片的直径为300mm，所述硅晶片下面的陶瓷圆片的厚度为1至6mm，所述中音频高压为0.6KV～2.0KV。

更佳地，所述中音频高压由5KHz～10KHz的中音频升压而成。