静电卡盘、反应腔室及半导体加工设备制造技术

本发明专利技术提供了一种静电卡盘、反应腔室及半导体加工设备，静电卡盘包括：第一采集电路，用于采集正电极上的第一信号，并将采集到的第一信号发送至第一峰值检测电路；第一峰值检测电路，用于检测第一信号在正半周或负半周的第一幅值，并将第一幅值发送至处理电路；第二采集电路，用于采集负电极上的第二信号，并将采集到的第二信号发送至第二峰值检测电路；第二峰值检测电路，用以检测第二信号的在负半周或正半周的第二幅值，并将第二幅值发送至处理电路；处理电路，用于将第一幅值和第二幅值矢量叠加并取一半发送至直流电源的电压参考端。该静电卡盘不仅可以避免承载体内和基片背面发生打火，还可以简化静电卡盘的制造过程和降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子加工
，具体涉及一种静电卡盘、反应腔室及半导体加工设备。
技术介绍
静电卡盘(ElectroStaticChuck，简称ESC)被广泛应用于等离子体加工设备中，其不仅用于采用静电吸附方式支撑固定基片；而且还用于通过射频电源向对基片产生负偏压以及控制基片的温度等。常用的静电卡盘分为单电极型和双电极型，由于双电极型具有更加优越的性能而被广泛地采用，所谓双电极型是指静电卡盘内设置有两种电极，且为正电极和负电极。其中，正电极和负电极对应与直流电压的正电压输出端和负电压输出端相连，用以实现采用静电吸附的方式固定基片；并且，正电极和负电极均与射频电源电连接，借助射频电源向基片产生负偏压，用以吸引等离子体中的正离子朝向基片移动。采用上述静电卡盘在实际应用中发现：由于负偏压的存在，会导致负电极与基片之间的静电力增大，而正电极与基片之间的静电力减小，从而造成基片受到的静电引力不均匀，容易造成吸附固定失败甚至碎片，特别地，在射频电源的射频功率很大时，该影响表现更加突出。为此，设置有负偏压检测装置检测该负偏压，并将该检测到的负偏压发送至直流电源的电压参考端，直流电源根据电压参考端输入的负偏压控制其正电压输出端和负电压输出端的输出电压，从而补偿负偏压产生的影响。具体地，请参阅图1，静电卡盘包括用于承载基片S的承载体10，承载体10内设置有正电极11和负电极12，并且，自正电极11和负电极12分别引出第一连接线13和第二连接线14，第一连接端13和第二连接线14分别通过连接端子17和18与直流电源DC的正电压输出端和负电压输出端相连，且均与射频电源RF电连接，并且，在直流电源DC和连接端子17和18之间分别还设置有低通滤波器LPF，用于避免射频功率信号对直流电源DC造成影响；负偏压检测装置包括在承载体10内设置的环状检测电极15，检测电极15与正电极11和负电极12均不接触，采用法拉第电磁感应原理来检测基片S上的负偏压，检测电极15借助背吹管路16的外部金属外壳作为其导线引出与直流电源DC的电压参考端电连接。下面举例说明：若设置静电电压为700V，则直流电源DC向正电极11和负电极12分别加载+350V和-350V电压，若产生的负偏压为-120V，则使得正电极11和负电极12上的实际电压分别为230V和-470V，从而造成基片S受力不均匀；若采用上述负偏压检测装置，检测电极15检测到的负偏压输送至直流电源DC的电压参考端之后，直流电源DC向正电极11和负电极12分别加载+470V和-230V，在这种情况下，结合上述直流自偏压产生的影响，正电极11和负电极12上的实际电压分别为+350V和-350V，基片S受力均匀。然而，采用上述负偏压检测装置在实际应用不可避免地会存在以下问题：其一，由于检测电极15设置在静电卡盘10内，与正电极11和负电极12较近且与正电极11和负电极12不等电位，因而易导致检测电极15与正电极11和负电极12之间发生打火现象，特别是，在射频输出功率大于1000W时打火现象更加明显。其二，由于检测电极15借助背吹管路16的外部金属壳将电压信号引出，在检测电极15上的电压较大时，容易导致背吹管路16出气口产生等离子体，从而造成背吹管路16对应的基片S背面区域与其他区域的电势不等，导致基片S背面发生打火。其三，由于需要将检测电极15内嵌设置在静电卡盘10内，因此，造成静电卡盘10的制备过程复杂和制造成本较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种静电卡盘、反应腔室及半导体加工设备，不仅可以避免承载体内和基片背面发生打火现象，提高静电卡盘的可靠性；而且由于简化了承载体的内部结构，因而可以简化静电卡盘的制造过程和降低制造成本。为解决上述问题之一，本专利技术提供了一种静电卡盘，其包括用于承载基片的承载体和负偏压检测装置，在所述承载体内设置有正电极和负电极，所述正电极和负电极分别与直流电源的正电压输出端和负电压输出端相连，且均与射频电源电连接；所述负偏压检测装置用于检测射频电源产生的负偏压，并将该负偏压发送至所述直流电源的电压参考端；所述负偏压检测装置包括第一采集电路、第二采集电路、第一峰值检测电路、第二峰值检测电路和处理电路，其中，所述第一采集电路，用于采集所述正电极上的第一信号，并将采集到的第一信号发送至所述第一峰值检测电路；所述第一峰值检测电路，用于检测所述第一信号在正半周或负半周的第一幅值，并将所述第一幅值发送至所述处理电路；所述第二采集电路，用于采集所述负电极上的第二信号，并将采集到的第二信号发送至所述第二峰值检测电路；所述第二峰值检测电路，用以检测所述第二信号的在负半周或正半周的第二幅值，并将所述第二幅值发送至所述处理电路；所述处理电路，用于将所述第一幅值和所述第二幅值矢量叠加，并取一半发送至所述直流电源的电压参考端。具体地，所述第一采集电路与所述正电极相连，以实现采用直接获取的方式采集所述正电极上的第一信号；和/或，所述第二采集电路与所述负电极相连，以采用直接获取的方式采集所述负电极上的第二信号。具体地，静电卡盘还包括第一连接线和第二连接线，所述第一连接线，其第一端与所述正电极相连，第二端与所述直流电源的正电压输出端和/或所述射频电源相连；所述第二连接线，其第一端与所述负电极相连，第二端与所述直流电源的负电压输出端和/或所述射频电源相连；所述第一采集电路与所述第一连接线的第二端相连，所述第二采集电路与所述第二连接线的第二端相连。具体地，静电卡盘还包括第一连接线和第二连接线，其中所述第一连接线，其第一端与所述正电极相连，第二端与所述直流电源的正电压输出端和/或所述射频电源相连；所述第二连接线，其第一端与所述负电极相连，第二端与所述直流电源的负电压输出端和/或所述射频电源相连；所述第一采集电路采用线圈耦合的方式感应所述第一连接线上的信号，以实现采集所述正电极上的第一电压；和/或，所述第二采集电路采用线圈耦合的方式感应所述第二连接线上的信号，以实现采集所述负电极上的第二电压。具体地，所述线圈为带有磁芯的线圈或者为空心线圈。具体地，所述第一峰值检测电路和/或所述第二峰值检测电路为峰值检测集成芯片。具体地，所述峰值检测集成芯片包括AD8313、ADL5513或LTC5508。具体地，在所述直流电源的正电压输出端、负电压输出端和参考电极端均设置有低通滤波器。作为另外一个技术方案，本专利技术还提供一种反应腔室，其包括静电卡盘，所述静电卡盘采用上述静电卡盘。作为另外一个技术方案，本专利技术还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用上述反应腔室。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的静电卡盘，其借助包括第一采集电路、第二采集电路、第一峰值检测电路、第二峰值检测电路和处理电路的负偏压检测装置可以实现检测射频电源产生的负偏压，并将该负偏压发送至直流电源的电压参考端，来调节直流电源的正电压输出端和负电压输出端输出的电压，从而实现补偿负偏压对静电吸附产生的影响，与现有技术中借助在承载体内部设置检测电极检测该负偏压相比，由于不需要在承载体内设置检测电极，因此可以避免承载体内和基片背面发生打火现象，提高静电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电卡盘，其特征在于，其包括用于承载基片的承载体和负偏压检测装置，在所述承载体内设置有正电极和负电极，所述正电极和负电极分别与直流电源的正电压输出端和负电压输出端相连，且均与射频电源电连接；所述负偏压检测装置用于检测射频电源产生的负偏压，并将该负偏压发送至所述直流电源的电压参考端；所述负偏压检测装置包括第一采集电路、第二采集电路、第一峰值检测电路、第二峰值检测电路和处理电路，其中所述第一采集电路，用于采集所述正电极上的第一信号，并将采集到的第一信号发送至所述第一峰值检测电路；所述第一峰值检测电路，用于检测所述第一信号在正半周或负半周的第一幅值，并将所述第一幅值发送至所述处理电路；所述第二采集电路，用于采集所述负电极上的第二信号，并将采集到的第二信号发送至所述第二峰值检测电路；所述第二峰值检测电路，用以检测所述第二信号的在负半周或正半周的第二幅值，并将所述第二幅值发送至所述处理电路；所述处理电路，用于将所述第一幅值和所述第二幅值矢量叠加，并取一半发送至所述直流电源的电压参考端。

【技术特征摘要】
1.一种静电卡盘，其特征在于，其包括用于承载基片的承载体和负偏压检测装置，在所述承载体内设置有正电极和负电极，所述正电极和负电极分别与直流电源的正电压输出端和负电压输出端相连，且均与射频电源电连接；所述负偏压检测装置用于检测射频电源产生的负偏压，并将该负偏压发送至所述直流电源的电压参考端；所述负偏压检测装置包括第一采集电路、第二采集电路、第一峰值检测电路、第二峰值检测电路和处理电路，其中所述第一采集电路，用于采集所述正电极上的第一信号，并将采集到的第一信号发送至所述第一峰值检测电路；所述第一峰值检测电路，用于检测所述第一信号在正半周或负半周的第一幅值，并将所述第一幅值发送至所述处理电路；所述第二采集电路，用于采集所述负电极上的第二信号，并将采集到的第二信号发送至所述第二峰值检测电路；所述第二峰值检测电路，用以检测所述第二信号的在负半周或正半周的第二幅值，并将所述第二幅值发送至所述处理电路；所述处理电路，用于将所述第一幅值和所述第二幅值矢量叠加，并取一半发送至所述直流电源的电压参考端。2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，所述第一采集电路与所述正电极相连，以实现采用直接获取的方式采集所述正电极上的第一信号；和/或，所述第二采集电路与所述负电极相连，以采用直接获取的方式采集所述负电极上的第二信号。3.根据权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，还包括第一连接线和第二连接线，其中所述第一连接线，其第一端与所述正电极相连，第二端与所述直流电源的正电压输出端和/或所述射频电源相连；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：师帅涛，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11