静电夹钳优化程序的利记博彩app

专利名称：静电夹钳优化程序的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及静电夹钳。本发明具体涉及用于优化静电夹钳操作的系统或方法。
背景技术：
静电夹钳用于半导体产业中，为了在晶片上执行各种工艺时牢固地固定硅晶片。 相对于机械夹钳，静电夹钳具有明显的优势，包括(a)增加热传递能力，(b)减小导致破片 和其它机械缺陷的晶片上的机械磨损，(c)增加晶片可用于生产可销售产品的有效面积； (d)减少产生微粒的数量；(e)减小来自溅射中使用的离子束夹钳的污染；以及(f)使跨过 晶片表面的夹紧力均勻。半导体产业不是唯一使用静电夹钳的产业。例如，一些IXD (液晶显示器)制造商 在加工期间使用电子夹紧技术固定专用玻璃。太阳能电池产业也使用静电夹钳。静电夹钳通过产生电容固定工件(例如，半导体晶片、玻璃或者其它在其上操作 的物体)。为了使工件能够固定至静电夹钳，要么工件是导体，要么在夹紧之前将导电镀层 施加到工件上。在简单的静电夹钳中，工件变成电容的电极而夹钳提供另一电极。如果夹 钳仅具有一个电极，那么工件必须具有典型地经由导体或者离子气体到地的电连接。当夹 钳电极带电时，工件在电极的区域相反极性地带电，并且被吸引至夹钳电极。可使用库仑定 律计算夹力。静电夹钳在夹钳电极和工件之间提供薄层材料。在本文中，通过静电夹钳提供的 存在于夹钳电极和工件之间的材料称作“阻挡材料”。典型地，阻挡材料的厚度在数十微米 的数量级。依据静电夹紧技术，阻挡材料可以为纯电介质(在库仑夹钳的情况下)或者半 绝缘材料(在John-Rahbek夹钳的情况下)。在更复杂的静电夹钳中，夹钳提供一个以上的电极。在夹钳具有两个电极的情况 下(也叫做双极夹钳)，在第一个夹钳电极上的电荷与另一个电极上的电荷的极性相反。这 种配置形成电容，从一个夹钳电极穿过阻挡材料，到达工件，后面穿过阻挡材料然后到达另 一夹钳电极。具有多于两个电极的静电夹钳是双极夹钳的变型，但是以类似于双极夹钳的 方式工作。静电夹钳的一个问题是工件“解除夹紧”所花费时间的长度，解除夹紧是一种将工 件从静电夹钳上释放然后将工件移送到它的下一加工站的工序。解除夹紧可被建立的残留 的静电荷干扰，这会阻止工件的释放。另一个问题起因于位于工件和电极之间的阻挡材料的厚度。阻挡材料非常薄并且 易于被破坏。对于阻挡层的破坏导致电极和工件之间流过可检测的电流。这样的缺陷导致 固定工件至夹钳的作用力减小，这可导致工件在加工期间移动，或者工件可能完全离开夹钳表面。此外，可能在工件和电极表面产生电弧，并且这种电弧能损坏工件。

出现与静电夹钳本身不直接相关的额外问题。例如，如果工件损坏，夹钳的质量将 受损害。在工件严重变形的情况下，夹钳将不能充分地将工件压平，因而在工件和夹钳之间 导致不完美的或者不存在的力。另外，在形成开路的情况下，例如由于在高电压源和静电夹 钳之间的电路中的电气应力或机械应力，于是在电极上可能不出现高电压，工件将被部分 地或彻底地松开。为了解决部分或全部的这些问题，需要一个能够用于检测错误并且优化静电夹钳 的操作参数的工具。这种工具允许科学家和工程师监测与静电夹紧相关的漏电流、工件电 压和电容，与此同时，允许用于夹紧、工件加工和解除夹紧的独特波形输出至静电夹钳。目 前，静电夹钳制造商、电源设计师和终端用户趋向于独立工作以创造一种起作用的系统，并 且这种工具将允许在这些组之间的灵活性以形成强健的系统，该系统不仅优化工艺流程， 还优化安全设计余量。

发明内容
本发明具体体现为用于控制和监测静电夹钳(有时称作“ESC”)的操作和性能的 系统。这样的系统可以包括(a)计算机，所述计算机编程为从用户那里接收控制信息，并 提供与该控制信息对应的数字命令；(b)控制电路，所述控制电路具有能够接受数字命令 并且提供对应于数字命令的输出信号的电路；(c)至少一个放大器，所述放大器具有用于 从控制电路接收输出信号的输入端口和用于将高电压信号提供至ESC的至少一个电极的 输出端口。为了输入控制信息，该计算机可以电子表格的形式为用户提供界面。该电子表格 可具有用于输入控制信息的输入框。该系统可包括用于提供感测信号至控制电路输出信号的信号评价电路。该感测信 号可以是电压正弦波。该信号评价电路可监测ESC的性能。为了完成该任务，信号评价电路可包括电流 监测电路，该电流监测电路可监测放大器的电流。此外，信号评价电路可包括用于监测放大 器电压的电路。本发明具体体现为以优化静电夹钳的操作为目的的监测方法。在一个这样的方法 中，控制信息提供计算机，该计算机给被编程以提供对应于控制信息的数字命令。数字命令 可以使用计算机创建。可以在具有一种电路的控制电路处接收数字命令，该电路能够接收 数字命令并且能够提供对应于数字命令的输出信号。控制电路创建输出信号并将输出信号 传至放大器。放大器接收该输出信号并且放大输出信号以将高电压控制信号提供至静电夹 钳的电极。可以监测放大器的操作并且可以提供对应于放大器操作的监测信息。随后可基 于监测信息调整提供至计算机的控制信息。可以提供感测信号并且使其与输出信号结合。已知感测信号的存在可用于监测放 大器的操作。放大器的监测操作可以通过监测放大器的电流和/或电压完成。例如，监测电流 可以是与放大器相关的AC或DC电流，例如那些由放大器产生的电流。例如，监测电压可以 是与放大器相关的AC或DC电压，例如那些由放大器产生的电压。



为了完全理解本发明的本质和目的，将参考相关附图和随后的说明。简要地，附图 为图1为根据本发明的系统的框图；图2为可以用于提供控制信息的输入的电子表格。图3为可以用于SAC中的电流监测器的框图；图4为相位敏感解调电路的框图；图5为经解调电流信号的曲线图；图6为附加解调电路的框图；图7为示出相对于图5的相移的经解调电流信号的曲线图，该相移由与高电压放 大器输出串联设置的小电阻引起。图8示出用于测量AC电流的电路；图9示出没有工件(例如晶片)的ESC ；图10示出具有松开的工件ESC ；图11示出具有夹持的工件的ESC ；以及图12为示出电容级水平的曲线图，如通过AC电流振幅表示的那样。
具体实施例方式本发明可具体体现为系统10，系统10能够提供信号至ESC的夹钳电极13并且能 够监测静电夹钳系统的各个组件。图1为示出根据本发明的一个系统10的组件的框图。在 图1中，示出有计算机16，计算机16具有微处理器19。计算机16通信地连接于控制电路 (“CC”)22。计算机16可将信息提供给CC 22并且CC 22可以将信息提供给计算机16。在 图1中示出的信号评价电路(“SAC”)25被通信地连接到CC 22。SAC 25可以将某些信号 提供至CC 22的输出并且SAC 25可以将操作数据提供至CC 22。通过CC 22和SAC 25提 供的典型为低电压的夹钳信号被提供给一个或多个放大器28。图1示出两个放大器28 (Al 和A2)，但是本发明可以使用一个或更多放大器28实现。为了将高电压控制信号提供给一 个或多个夹钳电极13，放大器28放大低电压夹钳信号。图1示出两个电极13 (El和E2)， 但是本发明可以使用一个或更多电极13实现。电极13用于通过电容力固定工件31，例如 晶片或其它物体。已经提供根据本发明的一个系统的总体概述，现在将提供额外的细节。计算机16 可以具有在其上运行的用于执行某些功能的软件。例如，计算机16可以用作用户向CC 22 提供控制信息并且从CC 22接收操作信息的界面。为了用作期望提供控制信息的用户的界 面，在本发明的一个方面，通过计算机16将电子表格34提供给用户。例如，电子表格34可 以显示在监视器37上并且用户可以使用键盘40/鼠标43输入系统来输入控制信息。图2示出根据本发明的电子表格34。在图2中有两栏，每一栏具有一部分控制信 息。一栏列出时间，并且另一栏列出电压。电子表格34的每个行代表电压应该施加到电极 13的时间。同样地，在电子表格34上示出的控制信息是应当将相应电压提供给电极13的 时间。
使用电子表格34，用户可以容易地提供与用户期望施加至夹钳电极13的高电压 控制信号相关的指令。系统的用户可以将控制信号放入电子表格34的框45中。计算机16 在其上运行软件以将通过电子表格34提供的控制信息转换成一组提供到CC 22的数字命 令。为此，CC 22包括从计算机16接收数字命令并创建对应于该数字命令的输出信号的电 路。SAC 25包括配备以产生和添加感测信号至CC 22输出信号的电路，并且该组合的 信号是低电压夹钳信号。来自SAC 25的感测信号可以为低电压正弦波，其可用于检测ESC 的电容。该低电压夹钳信号被提供至放大器28。放大器28产生对应于低电压夹钳信号的 高电压控制信号。该高电压控制信号被提供至夹钳电极13。除了提供感测信号至CC 22输出信号，SAC 25可包括以允许SAC 25监测夹钳操 作的方式与放大器通信地连接的电路。例如，图1中示出有两个放大器28。每个放大器28 中，示出有用于通信的装置，标记为“CVM Feed TIWVMFeed 2”。在此设置中，“CVM”代 表电流/电压监测器。因而，CVM馈电线提供信息至SAC 25，所述信息可以以存在于放大器 28中的电压和电流的形式提供。SAC 25可包括提供关于ESC的性能和操作的有用信息的 监测电路。图3示出专用于监测电流的SAC 25的一部分。SAC 25可以包括实现以下步骤的电路(a)监测和收集关于相位A电压的数据。(b)监测和收集关于相位B电压的数据。(c)监测和收集关于相位A和相位B的高电压控制信号电流之和的数据，它可用于 故障检修和表征系统操作。(d)监测和收集关于在离开每个放大器28的输出电流之间的差的数据，它可用于 故障检修和表征系统操作。(e)检测电容，所述电容可作为将由SAC 25提供的感测信号添加至CC22输出信号 的结果被检测出。(f)检测来自放大器28的DC电流之和。(g)检测来自放大器28的DC电流差(这可以用于检测漏电流)。(h)监测来自放大器28的AC电流，该AC电流可以被处理并且用于电容测量。SAC 25的监测电路可提供至代表监测和检测信息的CC 22逻辑信号。然后CC 22 可产生对应于SAC 25模拟监测信号的数字信号。由CC 22提供的数字监测信号可被提供给 计算机16以供分析。可通过在计算机16上运行的软件作出由计算机16完成的分析。该 软件可使微处理器19以通过监视器37向用户提供有用信息的方式处理数字监测信号。如 此，可向用户提供关于ESC操作的有用信息。例如，由CC 22提供的到计算机16的信息可 以电子表格34、图表或其它方式提供给用户。已经提供了关于本发明具体实施例的一些细节，下面提供关于本发明的额外细 节。计算机16，CC22和SAC25可整合作为一个工具以帮助静电夹钳制造者、电源设计者和/ 或终端用户达到他们各自职责的最佳成绩。例如，本发明可以使用关于(1)由工件31的存 在和夹紧质量引发的电流和电容，以及(2)残留夹紧电压的信息以提供有益于确定最佳解 除夹紧的波形的信息，或以夹紧或解除夹紧参数进行实验以确定关于不同类型工件31的夹紧系统的最佳性能。图1中描述的实施例中，有两个高电压放大器28。这些放大器28产生施加于ESC 的电极13的高电压控制信号。放大器28的输入由CC22提供，并且到CC22的输入由计算 机16提供。计算机16可编程以提供如下步骤的用户定义的处理(a)夹紧工件31，(b)当 工件31由其它工艺作用时，例如离子注入，化学气相淀积和其他工艺时，固定工件31，以及 (c)解除夹紧工件31。关于要求的夹紧程序的指令可由计算机16通过电子表格34提供。 如此，夹紧系统很容易控制以(尤其)(a)优化夹紧力。(b)通过施加额外 电压而避免对ESC施加应力。(c)通过使ESC经受额外电流以避免对ESC施加应力。(d)测试新的和不同的阻挡材料。(e)最小化工件31上的剩余电荷(电压)。(f)为了确定最适宜的参数，测试提供给夹钳电极的各种信号。(g)确定最适宜的解除夹紧波形以提供最快的工件31吞吐量。对于在上面直接列出的关于术语“ c ”，为了避免过多的电流，避免电压的快速变化 (dV/dt)是重要的，其重要性至少因为如下两个原因。首先，源自快速dV/dt的过多电流可 熔化，甚至断开从高电压放大器28至ESC电极13的电路。其次，阻挡材料中的双极子的重 组可能源自快速的极性转换，尤其是如果阻挡材料在结构上是晶体，并且如此双极子重组 可造成机械干扰，这可导致阻挡材料破裂和失效。要求的电流可容易地从公式i =CdV/dt 计算出，此处“i”是以安培为单位的电流，“C”是电容，而“dV/dt”是电压对时间的变化。例 如，在夹钳上具有晶片31的典型夹紧系统具有(但不限于)20nf的电容。如果夹紧电压设 置为IOOOv并且在解除夹紧过程中在20E-06秒内撤回到0V，为了避免对电极配线施加应 力，夹钳电极13必须额定为大于1安培。为了便于监测，SAC 25的监测电路可能包括敏感电流监测器48。通过这些电流监 测器48产生的信息可用于(a)检查电极到电极的泄漏，这可通过监测至电极13的返回DC电流来完成。可将 DC电流差的大小与一阈值比较来决定是否有太多的漏电流流动。(b)监测工件31的电容，其能通过测量叠加在高电压输出上的低电压正弦波形产 生的正弦电流的大小来完成。电流大小以公式i = CdV/dt与电极13上的负载电容成比例。(c)监测夹紧操作的质量，其可通过监测在各种状态下的系统电容来完成，例如没 有晶片31，有晶片31和夹紧的晶片31，并由此获得关于在这些条件下特定夹紧如何行为的 信息，并建立关于各种状态的标准电容值。之后，如果监测的电容值严重偏离标准值，用户 可怀疑并调查夹紧的质量。(d)监测开路，这可通过监测无晶片31时提供的电容来完成。当存在开路时，电容 为零，或非常低(偏离经验确定的系统正常值)。(e)监测其他泄漏，例如与电极到电极泄漏不相关的到地的电流通路。监测到地的 电流通路可通过监测DC电流的总和来完成。当总和不为零，则存在漏电流——即电流沿着 电极13以外的通路行进。本发明的实施例可能配有静电电压计51 ( “ESVM”)，该静电电压计51具有可安装在晶片31表面附近的探针。电压计51的目的是在解除夹紧步骤已执行完后，提供对于在工 件13上的残留电压的反馈。在解除夹紧过程结束后，通过ESVM探针检测到的残留电压是 消除剩余 电荷成功的指示。解除夹紧过程的成功可通过剩余电压是接近零的程度来度量。如上所述，应注意到SAC25可提供正弦波至CC 22输出信号，该正弦波随后被送到 放大器28。感测信号对于决定ESC的电容是有用的。通过测量来自于由SAC25提供的，放 大且送至电极13的低电压正弦波感测信号的AC电流的振幅决定电容。AC电流可通过下述 方法之一来测量。这些方法的第一种方法中，在SAC25中提供相位敏感解调器54 ( “PSD”)。图4示 出一种PSD电路57。由于源自电容的电流相对于电压已知有90度的相位差，因此解调器 54的相位被设置为相对于输出电压正弦波有90度的相位差。PSD电路57监测电流的变化 并且产生与AC电流成比例的信号。来自PSD电路57的信号由SAC 25传送至CC 22，在此 处信号转换成数字信号并被提供给计算机16。然后计算机16可提供关于数字信号的曲线 图。图5示出该曲线图。在滤波并适当的放大后，该信号与静电夹钳系统的电容成比例。此外，可与放大电 压同相地添加附加的解调器60并且阻抗电流可以被分离出去。图6描述具有附加的解调 器60的电路63。不幸的是，该方法受负载相移的影响。例如，如果存在非纯粹电容性的高 电压放大器28输出串联的阻抗，那么相移解调器电路57可能导致错误的读取。在图7中， 示出与图5的相移，该相移由与高电压放大器28输出串联设置的小阻抗引起。这在半导体 产业是常见的，这里RF滤波器经常与ESC串联设置以将高功率RF分流到地。在用于测量AC电流的第二方法中，AC电流部分通过大电容器66和高阻运放69从 电流监测器48去耦。图8示出这样的电路。于是去耦AC信号被校正和滤波。在一些放大 之后，此时输出信号与静电夹钳系统的电容成比例。由于该方法忽略相位信息，产生相移信 号的任何非容性阻抗将不再引起解调器偏移误差。ESC的电容是夹钳状态(下面将描述其中的三个)的指示。在本发明的一个实施 例中，AC电流的振幅(与电容成比例)被监测并且用于检测目前是三个状态的哪一个。这 三个状态为状杰#1.没有工件该状态通过非常小的AC电流振幅来确定(主要由对地的杂散 电容和电极至电极的内部电容性耦合)。在图9中示出没有工件31的ESC。状态#2.存在工件，但是未夹紧由于工件31的存在，该状态表现为具有中等高的 AC电流振幅。工件31，阻挡材料和夹钳电极13形成电容，但是变形和静电夹钳金属板防止 较高电容的形成。在图10中示出具有松开的工件31的ESC。状杰#3.工件被夹紧当工件31被吸引得非常靠近夹钳电极13时，电容在其最高 值，AC电流振幅大。在图11中示出具有夹紧的工件31的ESC。在图表12中示出由AC电流振幅指示的电容水平。在本发明的一个实施例中，为了不仅消除AC电流部分，还消除系统和电源噪音， SAC 25可以提供有对电流监测器48的输出滤波的滤波器72。图3示出这种滤波器72。这 样，可以监测低水平DC电流。因为低水平DC电流是将要发生夹钳失效的早期指示，这样做 是理想的。在这点上，可以设计SAC 25的电路以检测和测量在微安级范围内的DC电流以 确定夹钳是否正常地工作。假如用户确定夹钳不正常地工作，可以由用户采取合适的措施以使夹钳正常地工作。另外，在本发明的一个实施例中，SAC 25具有监测来自放大器28的DC电流之和 以及放大器之间的DC电流差的电路。在ESC具有电阻性特征的情况下，可监测电流差(在 ESC上相等但是相反的电压的情况)以核实电流处于可接受的范围内。另外，可针对故障监测DC电流之和。如果和不为零，那么对地的泄漏或者相间泄 漏可能成为问题。进一步，SAC 25可以装配有电路以监测泄漏的极性，还确定泄漏发生期 间的相位。通过得知相位A的极性可以确定漏电流的极性。例如，如果DC电流之和不为零 而是正值，并且相位A的输出极性是正的，漏电流可以确认为从相位A至地。相反地，如果 DC电流之和是负的并且相位B是负的，则漏电流可以确定为从相位B至地。来自SAC 25的信号可以被送到CC 22以由计算机监测。下列信号将被监测，但是 这不是能被监测的穷尽性清单a.相A高电压 b.相位B高电压 c.电流之和d.电流差e.电容f.静电伏特计51输出计算机16可编程为通过监测器以图表或者表格的方式显示这些信号以供分析。尽管本发明已经关于一个或多个具体实施例进行描述，应理解在不脱离本发明的 精神和范围的情况下可以作出本发明的其它实施例。因此，认为本发明仅通过附加权利要 求以及其合理的解释来限制。
权利要求
1.一种用于控制静电夹钳的系统，包括计算机，所述计算机编程以从用户处接受控制信息并且提供对应于所述控制信息的数 字命令；控制电路，所述控制电路具有能够接受数字命令并且提供对应于所述数字命令的输出 信号的电路；至少一个放大器，所述至少一个放大器具有用于接收输出信号的输入端口以及用于提 供高电压控制信号至至少一个静电夹钳的电极的输出端口。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机以电子表格的形式为用户提供 界面用于输入控制信息。
3.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电子表格具有用于输入控制信息的输 入框。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于提供感测信号至控制电路 输出信号的信号评价电路。
5.如权利要求4的系统，其特征在于，所述感测信号为电压正弦波。
6.如权利要求1的系统，其特征在于，进一步包括用于监测静电夹钳性能的信号评价 电路。
7.如权利要求6的系统，其特征在于，所述信号评价电路包括电流监测电路。
8.如权利要求7的系统，其特征在于，所述电流监测电路监测放大器的电流。
9.如权利要求7的系统，其特征在于，所述电流监测线路监测放大器的电压。
10.一种监测静电夹钳的方法，包括提供控制信息给计算机，所述计算机编程以提供对应于所述控制信息的数字命令；使用计算机创建数字命令；在控制电路处接受数字命令，所述控制电路具有能够接受数字命令并且提供对应于所 述数字命令的输出信号的电路；使用控制电路创建输出信号；在放大器处接受输出信号；使用放大器放大输出信号并提供高电压控制信号至静电夹钳的电极；以及监测放大器的操作；以及提供对应于放大器操作的监测信息。
11.如权利要求10的方法，其特征在于，进一步包括响应所述监测信息调整控制信息 并且提供所述调整的控制信息至计算机。
12.如权利要求11的方法，其特征在于，进一步包括提供感测信号并且将所述感测信 号结合于所述输出信号。
13.如权利要求10的方法，其特征在于，所述放大器的监测操作通过监测放大器的电 流来完成。
14.如权利要求13的方法，其特征在于，所述监测的电流包括由所述放大器产生的AC 电流。
15.如权利要求13的方法，其特征在于，所述监测的电流包括由所述放大器产生的DC 电流。
16.如权利要求10的方法，其特征在于，所述放大器的监测操作是通过监测所述放大 器的电压完成的。
17.如权利要求16的方法，其特征在于，所述监测电压包括所述放大器的DC电压。
18.如权利要求16的方法，其特征在于，所述监测电压包括所述放大器的AC电压。
全文摘要
公开了一种用于控制、监测和优化静电夹钳的系统。在本发明的一个实施例中，有计算机、控制电路和至少一个放大器。同样，可包括信号评价电路并且用于提供感测信号至控制电路的输出信号。该信号评价电路可以提供能够用于监测静电夹钳的电容的感测信号。另外，信号评价电路可以包括监测静电夹钳性能的线路并且提供性能信息给控制电路。
文档编号G05B19/04GK102081362SQ20101051060
公开日2011年6月1日 申请日期2010年8月9日 优先权日2009年8月7日
发明者P·麦卡恩, 上原利夫 申请人:特瑞克股份有限公司