晶圆在静电卡盘上位置出现偏移的原因及改善方法.docx

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晶圆在静电卡盘上位置

出现偏移的原因及改善方法

朱亮，柳小敏

上海华力微电子有限公司

摘要：静电卡盘被广泛用作物理气相沉积晶圆承载台。静电卡盘可利用静电吸力将晶圆固定在静电卡盘上防止晶圆在工艺过程中出现位置偏移。在机台实际生产过程中，机台时常出现因晶圆位置偏移过大导致晶圆传送报警。实验表明：通过延长晶圆静电释放时长，减小3根晶圆顶针的高度差和降低晶圆与3根顶针的接触速度，对因静电释放不完全造成的晶圆位置偏移问题有明显的改善。

关键词：物理气相沉积；静电卡盘；位置偏移

CausesandImprovementMethodsofWaferPositionDeviationonElectrostaticChuck

ZHULiang,LIUXiao-min

ShanghaiHualiMicroelectronicsCorporation

Abstract:ElectrostaticchuckiswidelyusedasawafercarrierforPVD(physicalvapordeposition).Electrostaticchuckcanuseelectrostaticsuctiontofixthewaferontheelectrostaticchucktopreventthewaferfrompositiondevia-tionduringtheprocess.Intheactualproductionprocessofthemachine,themachineoftencauseswafertransmissionalarmduetoexcessivewaferpositiondeviation.Theexperimentalresultsshowthatthewaferpositiondeviationcausedbyincompleteelectrostaticdischargecanbesignificantlyimprovedbyprolongingthewaferelectrostaticdischargetime,reducingtheheightdifferenceofthethreeliftpinsofwaferandreducingthecontactspeedbetweenthewaferandthethreeliftpins.

Keywords:PVD;Electrostaticchuck;Positiondeviation

54(总第271期)2021·12.http://

工艺中国集成电路

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0引言

物理气相沉积(PVD,-PhysicalVaporDeposition)工艺是芯片制造中的主要工艺步骤之一。物理气相沉积主要利用磁控溅射技术沉积金属薄膜。物理气相沉积中的多道工艺因成膜均一性要求，晶圆承载台需要利用背压气体使晶圆受热更加均匀12(图1)。静电卡盘被用作晶圆承载台，防止加工时因作用于晶圆正面的腔体工艺压力小于作用于晶圆背面的压力导致晶圆在承载台上出现位置大偏移。工艺时，静电卡盘可利用静电吸力将晶圆位置固定。工艺结束后，静电卡盘通过释放静电，实现静电吸力的释放。

+

+

品圆

静电卡盘

Ar氧气原子

Ar

由子

背压气体

图1物理气相沉积示意图

在机台实际生产运行中，机台时常出现因晶圆位置偏移过大导致晶圆传送报警。对于晶圆背部薄膜厚度越厚的晶圆和使用年限越长的静电卡盘3,通常会造成更大的晶圆位置偏移量，甚至出现晶圆破片报警。

1晶圆位置偏移原因分析

物理气相沉积工艺中使用的静电卡盘都是双电极，主要材质为陶瓷，其表面有三个通孔，用于晶圆顶针(LiftPin)的上下运动。在进行工艺步骤时，电压输出器通过给两个电极分别提供+175V和-175V电压实现静电卡盘加载350V电压。在电极的作用下，晶圆内部的电荷重新分布，正电极端晶圆背部聚集负电荷，负电极端晶圆背部聚集正电荷，两电极与

晶圆背面产生电容效应(图2)。静电卡盘表面设计有很