[发明专利]监测晶圆与吸盘相对关系的装置与方法

说明书

用来监测晶圆与吸盘相对关系的装置与方法，特别是用来在晶圆未被固持时监测晶圆是否黏附在吸盘的装置与方法。当晶圆未被固持时，顶针可以延伸到吸盘外部而分离晶圆与吸盘。藉由侦测未被固持的晶圆与吸盘中间的电容，特别是藉由比较侦测到电容与晶圆被吸盘固持时二者间的电容，可以侦测到晶圆是否黏附在吸盘上，甚至可以侦测到晶圆是否适当地被顶针所支撑。藉此，可以在晶圆黏附发生时或是晶圆未被适当地移除时发出早期警报。此外，藉由控制电性连接到可以接触到晶圆的顶针的开关的导通或断路，可以消除出现在晶圆上的电荷。

技术领域

本发明系有关于用来监测晶圆与吸盘相对关系的装置与方法，特别是藉由侦测与晶圆和吸盘二者间几何关系有关联的电容相关信号来监测晶圆与吸盘相对关系的装置与方法。

背景技术

吸盘(chuck)，特别是静电吸盘(electrostatic chuck/e-chuck)，普遍地被应用来在处理期间固持被处理的晶圆。举例来说，静电吸盘普遍地被用来在离子布植期间固持被布植的晶圆。在开始处理程序前，晶圆必须被被放置于吸盘上，甚至必须被吸盘所固持。在处理程序完成后，晶圆必须自吸盘被移除或者被解除固持(de-chucked)。

无论如何，在处理期间出现在晶圆上的剩余电荷(residual charges)可能会在对晶圆所进行的处理程序结束后仍残存在晶圆表面(包括背表面与正表面)的至少一部分。因此，有时候晶圆或是会黏附在吸盘上无法被适当地自吸盘移除或是会在将晶圆自吸盘移除的过程中发生晶圆破损或是其他伤害，特别当吸盘是会在处理期间在晶圆上累积大量电荷的静电吸盘时。

综上所述，需要发展装置与方法来监测晶圆与吸盘相对关系藉以在晶圆黏附、晶圆破碎或其他损害发生时或甚至发生前便发出早期警报(early alarm)。

发明内容

本发明提出用来监测晶圆与吸盘相对关系的装置与方法，特别是用来监测晶圆或是被放置于吸盘上、或是被吸盘固持、或是未被吸盘固持、或是黏附(sticky on)在吸盘上或是已自吸盘被移除的装置与方法。本发明藉由在晶圆与吸盘相对关系应该改变时相对应地改变晶圆与吸盘间的距离来实现如此的装置与方法。由于晶圆与吸盘间的电容会随者晶圆与吸盘相对关系改变为或被放置于吸盘上、或被吸盘固持、或未被吸盘固持、或黏附在吸盘上或是已自吸盘被移除时晶圆与吸盘间距离的改变而相对应地改变。因此，藉由侦测晶圆与吸盘间实际电容的电容值以及与每一个晶圆与吸盘相对关系的理想电容的电容值相互比较，晶圆是否被黏附在吸盘上以及晶圆与吸盘的相对几何关系都可以简单地被侦测。

本发明所提出的装置与方法使用可以延伸到吸盘外部的顶针(lift pins)来支撑晶圆以及在需要时将晶圆与吸盘相互分离。起始交流信号(original A.C.signal)被输入到吸盘并且相应交流信号(corresponding A.C.signal)自吸盘被输出，在此相应交流信号是起始交流信号以及晶圆与吸盘间相对关系二者的函数。因此，藉由比较起始交流信号与相应交流信号二者，可以获得电容相关信号。

藉此，当晶圆黏附在吸盘上(也就是说当晶圆未被适当地解除固除及/或当未被适当地自吸盘移除)，侦测到的电容相关信号会明显地与晶圆被固持时或是已被移除离开吸盘时的电容相关信号不同。藉由如此的方式，可以实时发出早期警报藉以让处理晶圆用机械的运作可以被暂停(或甚至停止)及/或机械的操作人员可以人为地处理目前的状况来极小化可能的损害。

可选择地，为了简单地在晶圆与吸盘相对关系改变时改变晶圆与吸盘间的距离，由于晶圆与吸盘相对关系改变时晶圆与吸盘间的吸引力会改变，任一个顶针可以机械性地连接到弹簧(spring)，甚至垫圈(washer)。