CN111446199B - 半导体设备的反应腔室及半导体设备 - Google Patents
半导体设备的反应腔室及半导体设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111446199B CN111446199B CN202010220781.0A CN202010220781A CN111446199B CN 111446199 B CN111446199 B CN 111446199B CN 202010220781 A CN202010220781 A CN 202010220781A CN 111446199 B CN111446199 B CN 111446199B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- electrostatic chuck
- electromagnet
- compensation voltage
- detection device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 17
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
本发明公开一种半导体设备的反应腔室和半导体设备,该反应腔室包括腔室本体以及自上而下设置的静电卡盘、补偿电压检测装置和下电极;腔室本体具有反应腔,静电卡盘、补偿电压检测装置和下电极均设置于反应腔内,静电卡盘用于支撑晶圆;补偿电压检测装置的一端贯穿静电卡盘,且与晶圆接触且电连接,补偿电压检测装置的另一端与下电极连接,补偿电压检测装置用于测量晶圆的电压,以及根据检测到的晶圆的电压补偿静电卡盘的吸附电压。上述方案能够解决由于静电卡盘对晶圆的吸附力不均衡,而导致半导体设备的安全性和可靠性较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造技术领域,尤其涉及一种半导体设备的反应腔室及半导体设备。
背景技术
随着科技的快速发展,智能手机、平板电脑等电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的产品。这些电子产品内部包括有许多半导体芯片,而半导体芯片的主要制造材料就是晶圆。晶圆需要刻蚀出线路图案,通常采用半导体设备对晶圆进行刻蚀。
以刻蚀机为例,刻蚀机可以包括腔室本体、下电极和静电卡盘,腔室本体开设有反应腔,下电极和静电卡盘位于反应腔内,晶圆放置于静电卡盘上,下电极为静电卡盘施加吸附电压,从而将晶圆吸附于静电卡盘上。
然而,当刻蚀机工作时,反应腔内部为等离子环境,此时晶圆容易被电离,从而使得晶圆带负电,从而容易导致静电卡盘的正电极区域和负电极区域与晶圆的电压差不相等,使得静电卡盘对晶圆的吸附力不均衡,容易造成晶圆偏斜,导致刻蚀机的安全性和可靠性较低。
发明内容
本发明公开一种半导体设备的反应腔室及半导体设备,以解决由于静电卡盘对晶圆的吸附力不均衡,导致半导体设备的安全性和可靠性较低的问题。
为了解决上述问题,本发明采用下述技术方案:
一种半导体设备的反应腔室,包括腔室本体以及自上而下设置的静电卡盘、补偿电压检测装置和下电极;
所述腔室本体具有反应腔,所述静电卡盘、所述下电极和所述补偿电压检测装置均设置于所述反应腔内,所述静电卡盘用于支撑晶圆;
所述补偿电压检测装置的一端贯穿所述静电卡盘,且与所述晶圆接触且电连接,所述补偿电压检测装置的另一端与所述下电极电连接,所述补偿电压检测装置用于测量所述晶圆的电压,以及根据检测到的所述晶圆的电压补偿所述静电卡盘的吸附电压。
一种半导体设备,包括上述半导体设备的反应腔室。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果:
本发明公开的半导体设备的反应腔室中,补偿电压检测装置的一端贯穿静电卡盘,且与晶圆接触且电连接,补偿电压检测装置的另一端与下电极电连接,此时,补偿电压检测装置能够检测到晶圆的电压,该电压直接作为补偿电压对静电卡盘的正电极区域和负电极区域的吸附电压进行补偿,由于补偿电压检测装置直接测量晶圆的电压,将测量的晶圆的电压用于补偿静电卡盘的吸附电压,补偿电压能够抵消晶圆上的电压,从而使得静电卡盘的正电极区域和晶圆的电压差与负电极区域和晶圆的电压差相等,促使晶圆的吸附力相对均衡,从而不容易造成晶圆偏斜,进而提高半导体设备的安全性和可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例公开的半导体设备的反应腔室的结构示意图;
图2为本发明实施例公开的半导体设备的反应腔室中,静电卡盘与补偿电压检测装置的结构示意图;
图3为本发明实施例公开的半导体设备的反应腔室中,补偿电压检测装置的结构示意图;
图4为本发明实施例公开的半导体设备的反应腔室中,静电卡盘的结构示意图。
附图标记说明:
100-腔室本体、101-反应腔、110-主体部、120-调节支架、130-介质窗、131-喷嘴、
200-静电卡盘、201-正电极区域、202-负电极区域、210-升降部、
310-电触杆、320-测压器件、330-固定件、331-密封槽、332-第三穿孔、341-电源、342-开关、343-第一电磁铁、344-第二电磁铁、345-弹性件、350-第一绝缘件、360-第二绝缘件、
410-射频电极、420-下电极、421-安装部、430-控制阀、440-真空泵、450-基环、460-聚焦环、
500-晶圆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下结合附图,详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
如图1~图4所示,本发明实施例公开一种半导体设备的反应腔室,所公开的反应腔室具体可以包括腔室本体100、射频电极410、静电卡盘200、补偿电压检测装置和下电极420。
腔室本体100具有反应腔101,晶圆500在反应腔101内进行刻蚀加工。腔室本体100的侧壁上设置有喷嘴131,喷嘴131与反应腔101连通,反应气体经由喷嘴131通入反应腔101内。射频电极410设置于腔室本体100上,射频电极410用于将通入反应腔101的反应气体电离。
静电卡盘200、补偿电压检测装置和下电极420均设置于反应腔101内,并且静电卡盘200、补偿电压检测装置和下电极420自上而下依次分布。静电卡盘200用于支撑晶圆500,静电卡盘200用于在晶圆500刻蚀时固定晶圆500。静电卡盘200与下电极420相连接,下电极420为静电卡盘200提供吸附电压,静电卡盘200具有吸附电压,进而能够吸附晶圆500,最终实现对晶圆500的固定。
补偿电压检测装置的一端贯穿静电卡盘200,并且与晶圆500接触且电连接,此时,补偿电压检测装置可以测量晶圆500的电压。补偿电压检测装置的另一端与下电极420电连接,补偿电压检测装置的另一端与下电极420电连接,并根据检测到的晶圆500的电压,对静电卡盘200的吸附电压进行补偿。由于下电极420为静电卡盘200提供吸附电压,因此补偿电压检测装置将检测到的晶圆500的电压值传输到下电极420,下电极420可以根据此电压值对吸附电压进行补偿。具体的,晶圆500支撑于静电卡盘200的顶面,补偿电压检测装置的一端自静电卡盘200的底面贯穿至静电卡盘200的顶面,并且与晶圆500接触,且电连接。
可选地,静电卡盘200包括有正电极区域201和负电极区域202,下电极420为正电极区域201和负电极区域202施加吸附电压,从而使得正电极区域201与晶圆500之间以及负电极区域与晶圆500之间均具有电压差,进而实现静电卡盘200对晶圆500的吸附。
当半导体设备的反应腔室工作时,射频电极410将通入的反应气体电离,下电极420为电离后的反应气体施加电场,电离后的反应气体通过电场加速,进而对晶圆500进行刻蚀。由于反应腔101的内部环境为等离子环境,因此晶圆500会受到等离子环境的影响而携带负电。
本发明实施例中,补偿电压检测装置能够检测到晶圆500的电压,该电压直接作为补偿电压对静电卡盘200的正电极区域201和负电极区域202的吸附电压进行补偿,由于补偿电压检测装置直接测量晶圆500的电压用于补偿静电卡盘200的吸附电压,补偿电压能够抵消晶圆500上的电压,从而使得正电极区域201和晶圆500的电压差与负电极区域202和晶圆500的电压差相等,促使静电卡盘200对晶圆500的吸附力相对均衡,从而不容易造成晶圆500偏斜,进而提高半导体设备的安全性和可靠性。
上述实施例中,补偿电压检测装置可以包括测压器件320和导线,测压器件320通过导线与晶圆500电连接,由于导线质地较软,晶圆500覆盖导线时,容易导致导线变形,从而容易使得导线与晶圆500接触不良,进而导致补偿电压检测装置的可靠性较低。
本文公开一种补偿电压检测装置的具体结构,当然还可以采用其他结构,本文对此不作限制。具体地,静电卡盘200可以开设有第一穿孔,补偿电压检测装置可以包括电触杆310和测压器件320。测压器件320用于测量晶圆500的电压,并将晶圆500的电压反馈至下电极420。
电触杆310的第一端穿过第一穿孔,且可与晶圆500电接触,电触杆310的第二端与测压器件320电连接,晶圆500与测压器件320通过电触杆310电连接。测压器件320与下电极420电连接。
此方案中,电触杆310的刚性较强,晶圆500覆盖电触杆310时不容易发生变形,从而使得晶圆500与电触杆310的接触可靠性较高,因此电触杆310与晶圆500的接触良好,促使补偿电压检测装置的可靠性较高。可选地,电触杆310可以为金属杆,也可以采用其他导电材料制作。测压器件320可以是电压表或者电压计等器件。
反应腔101内的环境为真空环境,实现反应腔101内的环境为真空环境的方式有多种。可选的方案中,本发明实施例公开的反应腔室还可以包括真空泵440,真空泵440设置于腔室本体100上,真空泵440与反应腔101相连通,真空泵440用于抽空反应腔101的空气,从而使得反应腔101为真空环境,另外真空泵440还能还用于抽走反应的副产物。在进一步的技术方案中,本发明实施例公开的反应腔室还可以包括控制阀430,控制阀430设置于腔室本体100上,控制阀430用于调节反应腔101的内部压力。
一种可选的实施例中,腔室本体100可以包括主体部110、调节支架120和介质窗130,介质窗130与主体部110通过调节支架120活动相连,主体部110、调节支架120和介质窗130围成反应腔101,喷嘴131开设于介质窗130上。此时,由于调节支架120可以调节介质窗130与主体部110之间的相对位置,因此介质窗130与主体部110可以相对运动,进而能够通过调节介质窗130的位置来间接实现对喷嘴131位置的调节,最终能够提高对晶圆500的刻蚀精度。可选地,该介质窗130可以采用石英材料制作。
上述实施例中,电触杆310的第一端可以与静电卡盘200的顶面相平齐,或者电触杆310的第一端可以凸出静电卡盘200的顶面,然而,晶圆500在安装或者拆卸的过程中容易与电触杆310发生磨损,从而导致电压补偿装置的测量精度降低。
为了解决上述问题,一种可选的实施例中,补偿电压检测装置可以包括固定件330和驱动件,固定件330为补偿电压检测装置提供安装基础,固定件330的一端与静电卡盘200的底面相连,补偿电压检测装置通过固定件330与静电卡盘200相连接。固定件330可以开设有第二穿孔,该第二穿孔的至少部分可以与第一穿孔相对设置,此时,第二穿孔与第一穿孔相对设置的区域能够使电触杆310穿过即可。电触杆310的部分位于第二通孔内,驱动件设置于固定件330,驱动件驱动电触杆310移动,以使电触杆310与晶圆500接触或分离。
驱动件驱动电触杆310移动时,电触杆310可相对于第一穿孔和第二穿孔移动。当补偿电压检测装置检测晶圆500电压时,驱动件可以驱动电触杆310向一个方向移动,从而使得电触杆310与晶圆500相接触,且电连接;当补偿电压检测装置检测晶圆500电压完成时,驱动件再次驱动电触杆310向另一个相反的方向移动,从而使得电触杆310与晶圆500相分离。此方案中,补偿电压检测装置在工作时,电触杆310才会与晶圆500接触。当拆卸晶圆500时,电触杆310与晶圆500分离,从而使得电触杆310不容易与晶圆500接触,从而防止了晶圆500在安装和拆卸过程中对电触杆310的磨损,进而使得在后续的检测过程中电触杆310与晶圆500的接触良好,进而使得电压补偿装置的测量精度较高。
可选地,该驱动件可以为驱动电机、气缸等结构,当然还可以为其他动力结构。
由于驱动电机、气缸等部件结构复杂,成本较高,因此,一种可选的实施例中,驱动件可以包括电源341、开关342、第一电磁铁343和第二电磁铁344,第一电磁铁343和第二电磁铁344通过开关342与电源341电连接,第一电磁铁343与固定件330相连接,第二电磁铁344与测压器件320相连接,在开关342闭合的情况下,第一电磁铁343和第二电磁铁344磁吸配合,电触杆310的第一端与晶圆500相接触;在开关342断开的情况下,电触杆310与晶圆500相分离。
具体的操作过程中,闭合开关342,电源341与第一电磁铁343和第二电磁铁344电导通,第一电磁铁343和第二电磁铁344磁性相同,第一电磁铁343驱动第二电磁铁344朝向第一电磁铁343的方向移动,从而带动电触杆310移动,进而使得电触杆310的第一端与晶圆500相接触;当开关342断开时,第一电磁铁343和第二电磁铁344无磁性时,此时依靠第二电磁铁344自身的重力沿背离第一电磁铁343的方向移动,从而带动电触杆310移动,进而使得电触杆310与晶圆500相分离。此方案中,通过调节开关342的位置,从而使得第一电磁铁343和第二电磁铁344磁吸配合,既可以驱动电触杆310,此种操作方法简单、便于实施。同时,第一电磁铁343和第二电磁铁344均为常规器件,从而使得驱动件结构简单,因此半导体设备的制作成本较低。
可选地,开关342可以具有第一闭合位置和第二闭合位置,当开关342处于第一闭合位置时,电源341与第一电磁铁343和第二电磁铁344电导通,第一电磁铁343和第二电磁铁344磁性相同,第一电磁铁343驱动第二电磁铁344朝向第一电磁铁343的方向移动,从而带动电触杆310移动,进而使得电触杆310的第一端与晶圆500相接触;当开关342处于第二闭合位置时,电源341与第一电磁铁343和第二电磁铁344电导通,第一电磁铁343和第二电磁铁344磁性相反,第一电磁铁343驱动第二电磁铁344背离第一电磁铁343的方向移动,从而带动电触杆310移动,进而使得电触杆310与晶圆500相分离。
上述实施例中,当第一电磁铁343和第二电磁铁344磁吸配合时,第一电磁铁343和第二电磁铁344刚性接触,容易损坏第一电磁铁343或者第二电磁铁344,同时,也会造成电触杆310与晶圆500刚性接触,从而可能损坏电触杆310或者晶圆500。因此,一种可选的实施例中,驱动件还可以包括弹性件345,该弹性件345的一端与固定件330背离静电卡盘200的一端相连接,弹性件345的另一端与测压器件320相连接。此时,当第一电磁铁343和第二电磁铁344磁吸配合时,弹性件345能够缓冲第一电磁铁343和第二电磁铁344之间的冲击力,从而使得第一电磁铁343和第二电磁铁344不容易发生刚性碰撞,同时,能够防止晶圆500与电触杆310的刚性接触,进而提高了半导体设备的安全性和可靠性。可选地,弹性件345可以为螺纹管,当然弹性件也可以为其他弹性结构,本文对于弹性件345的具体结构不作限制。
为了防止第一电磁铁343和第二电磁铁344与电触杆310发生串电现象,另一种实施例中,补偿电压检测装置还可以包括第一绝缘件350和第二绝缘件360,第一电磁铁343通过第一绝缘件350与固定件330连接,第二电磁铁344通过第二绝缘件360与测压器件320连接。具体地,该第一绝缘件350可以设置于第一电磁铁343与固定件330之间,第二绝缘件360可以设置于第二电磁铁344和测压器件320之间。此时,第一电磁铁343与固定件330绝缘,从而有效地防止了第一电磁铁343通过固定件330与电触杆310电连接,第二电磁铁344与测压器件320绝缘,从而有效防止了第二电磁铁344通过测压器件320与电触杆310电连接,第一电磁铁343和第二电磁铁344不容易与电触杆310电连接,从而防止第一电磁铁343和第二电磁铁344与电触杆310发生串电现象,进而提高了补偿电压检测装置的安全性和可靠性。
可选地,该第一绝缘件350和第二绝缘件360可以为套设在固定件330和测压器件320外的橡胶件,当然,第一绝缘件350和第二绝缘件360也可以采用其他材料制作,本文对此不作限制。
上述实施例中,补偿电压检测装置的部分设置于下电极420内,下电极420内部环境为真空环境,静电卡盘200上可以开设有第一穿孔,下电极420的内部与反应腔101通过第一穿孔连通,从而破坏了下电极420的真空环境,为此,一种可选的实施例中,补偿电压检测装置还可以包括密封件,固定件330与静电卡盘200的底面相连接的一端开设有密封槽331,密封槽331环绕设置于电触杆310,密封件位于密封槽331内,固定件330与静电卡盘200的底面通过密封件密封连接。此方案中,密封件能够封堵固定件330与静电卡盘200的底面之间的间隙,从而能够提高固定件330与静电卡盘200的底面的密封性能,进而防止下电极420内部真空环境被破坏。
上述实施例中,本发明实施例公开的半导体设备的反应腔室还可以包括安装部421,该安装部421位于下电极420内,安装部421可以与补偿电压检测装置焊接,然而,当补偿电压检测装置维修时,检修人员需要在反应腔101内进行维修操作,由于反应腔101内空间较小,因此使得维修人员维修操作不方便,同时,维修人员在维修的过程中,容易触碰到半导体设备的其他部件,从而容易误伤检修人员或者损坏半导体设备的其他部件。
为此,另一种实施例中,安装部421可以设置于静电卡盘200的底面,安装部421可以开设有安装孔,部分补偿电压检测装置位于安装孔内,安装部421与补偿电压检测装置可拆卸连接。此时,补偿电压检测装置可以从安装部421上整体拆卸,从而可以将补偿电压检测装置移动至反应腔外进行维修,外部空间较大,因此检修人员操作方便,同时,维修人员不容易触碰到半导体设备的其他部件,从而不容易误伤检修人员,也不容易损坏半导体设备的其他部件,进而提高半导体设备的维修性能。可选地,安装部421可以与固定件330通过螺纹连接件连接,固定件330可以开设有第三穿孔332,螺纹连接件穿过第三穿孔332与安装部421螺纹连接。
上述实施例中,电触杆310的第一端可以与静电卡盘200的顶面相平齐,然而,此种方式容易造成电触杆310与晶圆500接触不良,从而使得补偿电压检测装置的可靠性较低。另一种实施例中,电触杆310的第一端可以相对于静电卡盘200的顶面凸出,从而使得电触杆310与晶圆500接触良好,进而提高了补偿电压检测装置的可靠性。
上述实施例中,当电触杆310的第一端超出静电卡盘200的顶面的距离较小时,容易造成电触杆310与晶圆500接触不良;当电触杆310的第一端超出静电卡盘200的顶面的距离较大时,容易影响晶圆500的安装位置,进而影响晶圆500的刻蚀加工。一种可选的实施例中,电触杆310的第一端可以超出静电卡盘200的顶面的距离为0.5~1mm。此方案既能保证电触杆310与晶圆500接触良好,又不容易影响晶圆500的安装位置。
上述实施例中,静电卡盘200可以设置有正电极区域201和负电极区域202,晶圆500与正电极区域201相对应的区域可以为第一区域,晶圆500与负电极区域202相对应的区域为可以第二区域,补偿电压检测装置可以测量第一区域的电压,也可以测量第二区域的电压,或者还可以测量第一区域和第二区域之外的区域的电压。但是由于第一区域、第二区域以及第一区域和第二区域之外的区域的电压可能不相同,因此可能造成正电极区域201和负电极区域202的补偿电压误差较大,为此,另一种实施例中,补偿电压检测装置的数量可以为两个,其中一者用于检测第一区域的电压,该电压可以作为正电极区域201的补偿电压,另一者检测第二区域的电压,该电压可以作为负电极区域202的补偿电压。此方案采用两个补偿电压检测装置分别对第一区域和第二区域的电压进行测量,从而分别对正电极区域201和负电极区域202进行补偿,进而提高了正电极区域201和负电极区域202的补偿电压的精度,促使静电卡盘200对晶圆500的吸附力更加均衡。
本发明公开的半导体设备的反应腔室还可以包括聚焦环460和基环450,该基环450环设于静电卡盘200,基环450将静电卡盘200固定于下电极420上。聚焦环460环设于静电卡盘200,聚焦环460可以提高晶圆500被刻的均匀性。
可选地,为了便于晶圆500拆卸与安装,静电卡盘200设置有升降部210,该升降部210可带动晶圆500移动,从而方便晶圆500的拆卸与安装操作。
基于本发明上述任一实施例的半导体设备的反应腔室,本发明实施例还可以包括一种半导体设备,所公开的半导体设备具有上述任一实施例的半导体设备的反应腔室。该半导体设备可以为刻蚀机,也可以为其他晶圆500加工设备,本文对此不作限制。
基于本发明实施例公开的半导体设备,本发明实施例公开一种半导体设备的控制方法,所公开的控制方法应用于如上文所述的半导体设备中,所公开的控制方法包括:
步骤101、控制补偿电压检测装置获取晶圆500上的第一电压。
静电卡盘200吸附晶圆500时,正电极区域201和负电极区域202施加绝对值相同的电压。由于晶圆500电离后带负电,因此使得正电极区域201与晶圆500的电压差增大,负电极区域202与晶圆500的电压差减小,导致静电卡盘200的正电极区域201和负电极区域202与晶圆500的电压差不相等,致使静电卡盘200对晶圆500的吸附力不均衡,因此需要测得晶圆500上的第一电压,从而对正电极区域201和负电极区域202的吸附电压进行补偿。
步骤102、根据第一电压为静电卡盘200施加补偿电压,以使第一电压差与第二电压差相等,第一电压差为静电卡盘200的正电极区域201与晶圆500上相对应的区域之间的电压差,第二电压差为静电卡盘200的负电极区域202与晶圆500上相对应的区域之间的电压差。
此时,第一电压作为补偿电压对静电卡盘200的正电极区域201和负电极区域202进行吸附电压的补偿,从而使得静电卡盘200的正电极区域201和负电极区域202与晶圆500的电压差相等,促使静电卡盘200对晶圆500的吸附力相对均衡,从而不容易造成晶圆500偏斜,进而提高半导体设备的安全性和可靠性。
例如,假设正电极区域201和负电极区域202与晶圆500之间额定吸附压差为V1,第一电压为-V,此时正电极区域201需要施加的电压为(V1-V),负电极区域202需要时间的电压为-(V1+V),从而实现吸附压差为额定吸附压差。
晶圆500在刻蚀完成后,需要对晶圆500进行除电处理,一种可选的方案中,还包括:
步骤201、控制静电卡盘200施加第一预设倍数的反向第一电压。
此时,施加的反向电压的绝对值大于第一电压的绝对值,从而可以较快的对晶圆500上的电荷进行中和。上文中的第一预设倍数为1.3~1.5之间。
步骤202、控制补偿电压检测装置获取第二电压。
对第一次除电的结果进测量,获得晶圆500第一次除电后的电压。
步骤205、在第二电压小于第二预设倍数的第一电压时,控制静电卡盘200施加第三预设倍数的反向第一电压。
当第二电压小于第二预设倍数的第一电压时,采用较小倍数的电压对晶圆500上的电荷进行中和,从而避免反向电压施加过量,造成再次电荷累积。当晶圆500上的电荷中和完毕时,可以将晶圆500拆卸下来。该第二预设倍数为0.2,第三预设倍数为0.2~0.3之间。
此方案中,通过补偿电压检测装置测量的电压值,对静电卡盘200施加反向电压,以实现晶圆500除电。同时,补偿电压检测装置还可以对晶圆500除电过程中的晶圆500的电压进行实时测量,从而防止反向电压施加过量,造成晶圆500再次电荷累积。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同,各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾,均可以组合形成更优的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体设备的反应腔室,其特征在于,包括腔室本体(100)以及自上而下设置的静电卡盘(200)、补偿电压检测装置和下电极(420);
所述腔室本体(100)具有反应腔(101),所述静电卡盘(200)、所述下电极(420)和所述补偿电压检测装置均设置于所述反应腔(101)内,所述静电卡盘(200)用于支撑晶圆(500);
所述补偿电压检测装置的一端贯穿所述静电卡盘(200),且与所述晶圆(500)接触且电连接,所述补偿电压检测装置的另一端与所述下电极(420)电连接,所述补偿电压检测装置用于测量所述晶圆(500)的电压,以及根据检测到的所述晶圆(500)的电压补偿所述静电卡盘(200)的吸附电压;
所述补偿电压检测装置包括电触杆(310)、测压器件(320)和驱动件;所述测压器件(320)用于测量所述晶圆(500)的电压,并将所述晶圆(500)的电压反馈至所述下电极(420),所述电触杆(310)的第一端可与所述晶圆(500)电接触,所述电触杆(310)的第二端与所述测压器件(320)电连接,所述测压器件(320)与所述下电极(420)电连接,所述驱动件驱动所述电触杆(310)移动,以使所述电触杆(310)与所述晶圆(500)接触或分离。
2.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述静电卡盘(200)开设有第一穿孔,所述电触杆(310)的第一端穿过所述第一穿孔。
3.根据权利要求2所述的反应腔室,其特征在于,所述补偿电压检测装置还包括固定件(330),所述固定件(330)的一端与所述静电卡盘(200)的底面相连,所述固定件(330)开设有第二穿孔,所述第二穿孔的至少部分与所述第一穿孔相对设置,所述电触杆(310)的部分位于所述第二穿孔内,所述驱动件设置于所述固定件(330)。
4.根据权利要求3所述的反应腔室,其特征在于,所述驱动件包括电源(341)、开关(342)、弹性件(345)、第一电磁铁(343)和第二电磁铁(344),所述第一电磁铁(343)和所述第二电磁铁(344)通过所述开关(342)与所述电源(341)电连接,所述第一电磁铁(343)与所述固定件(330)相连接,所述第二电磁铁(344)与所述测压器件(320)相连接;
所述弹性件(345)的一端与所述固定件(330)背离所述静电卡盘(200)的一端相连接,所述弹性件(345)的另一端与所述测压器件(320)相连接;
在所述开关(342)闭合的情况下,所述第一电磁铁(343)和所述第二电磁铁(344)磁吸配合,所述电触杆(310)的第一端与所述晶圆(500)相接触;在所述开关(342)断开的情况下,所述电触杆(310)与所述晶圆(500)相分离。
5.根据权利要求4所述的反应腔室,其特征在于,所述补偿电压检测装置还包括第一绝缘件(350)和第二绝缘件(360),所述第一电磁铁(343)通过所述第一绝缘件(350)与所述固定件(330)连接;所述第二电磁铁(344)通过所述第二绝缘件(360)与所述测压器件(320)连接。
6.根据权利要求3所述的反应腔室,其特征在于,所述补偿电压检测装置还包括密封件,所述固定件(330)与所述静电卡盘(200)的底面相连接的一端开设有密封槽(331),所述密封槽(331)环绕设置于所述电触杆(310),所述密封件位于所述密封槽(331)内,所述固定件(330)与所述静电卡盘(200)的底面通过所述密封件密封连接。
7.根据权利要求2所述的反应腔室,其特征在于,所述电触杆(310)的第一端超出所述静电卡盘(200)的顶面的距离为0.5~1mm。
8.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述反应腔室还包括安装部(421),所述安装部(421)设置于所述静电卡盘(200)的底面,所述安装部(421)开设有安装孔,部分所述补偿电压检测装置位于所述安装孔内,所述安装部(421)与所述补偿电压检测装置可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述静电卡盘(200)设置有正电极区域(201)和负电极区域(202),所述下电极(420)分别与所述正电极区域(201)和所述负电极区域(202)电连接,所述晶圆(500)与所述正电极区域(201)相对应的区域为第一区域,所述晶圆(500)与所述负电极区域(202)相对应的区域为第二区域,所述补偿电压检测装置的数量为两个,其中一者用于检测所述第一区域的电压,另一者检测所述第二区域的电压。
10.一种半导体设备,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的反应腔室。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010220781.0A CN111446199B (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 半导体设备的反应腔室及半导体设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010220781.0A CN111446199B (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 半导体设备的反应腔室及半导体设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111446199A CN111446199A (zh) | 2020-07-24 |
CN111446199B true CN111446199B (zh) | 2023-05-16 |
Family
ID=71648887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010220781.0A Active CN111446199B (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 半导体设备的反应腔室及半导体设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111446199B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111968901B (zh) * | 2020-08-25 | 2022-08-16 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体反应腔室及半导体加工设备 |
CN112951691A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-11 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 下电极组件及半导体设备 |
CN113718229B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-09-08 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺腔室、半导体工艺设备和半导体工艺方法 |
CN114237337B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-01-10 | 西安北方华创微电子装备有限公司 | 一种半导体工艺设备和一种电压补偿方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5737177A (en) * | 1996-10-17 | 1998-04-07 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for actively controlling the DC potential of a cathode pedestal |
US6361645B1 (en) * | 1998-10-08 | 2002-03-26 | Lam Research Corporation | Method and device for compensating wafer bias in a plasma processing chamber |
US20160225652A1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-08-04 | Applied Materials, Inc. | Low temperature chuck for plasma processing systems |
CN106298615B (zh) * | 2015-05-27 | 2019-03-12 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘、反应腔室及半导体加工设备 |
CN105097635A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-11-25 | 上海华力微电子有限公司 | 静电吸盘、对晶圆进行吸附的方法 |
-
2020
- 2020-03-25 CN CN202010220781.0A patent/CN111446199B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111446199A (zh) | 2020-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111446199B (zh) | 半导体设备的反应腔室及半导体设备 | |
US11257691B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
JP5166479B2 (ja) | 半導体プロセス部品の残留電荷の検出及び除去システム及びその方法 | |
CN102484062B (zh) | 测量晶片偏压的方法与装置 | |
KR101300689B1 (ko) | 플라즈마 반응기를 위한 스마트 승강-핀 메카니즘을구비하는 정전기 척 | |
JP4598271B2 (ja) | プラズマ処理チャンバ内で開放プラズマを実質的に排除するためのフォーカスリング構成 | |
KR100286622B1 (ko) | 정전척 및 그 사용방법 | |
US7813103B2 (en) | Time-based wafer de-chucking from an electrostatic chuck having separate RF BIAS and DC chucking electrodes | |
CN110581099B (zh) | 静电卡盘和工艺腔室 | |
KR20100094416A (ko) | 정전 척으로부터의 웨이퍼의 최적화된 제거 방법 | |
KR101850355B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
US20150132967A1 (en) | Method of processing substrate and substrate processing apparatus | |
US6409896B2 (en) | Method and apparatus for semiconductor wafer process monitoring | |
TWI833861B (zh) | 物件台、包含一物件台之裝置及用於將一物件自一靜電夾具卸載之方法 | |
CN114695065A (zh) | 半导体加工设备 | |
KR20240031387A (ko) | 이온빔 에칭기 및 그 하부전극 구조체 | |
CN109411400B (zh) | 静电卡盘及改善破片的方法、半导体制程机台 | |
TW202314774A (zh) | 升舉頂針元件及等離子體反應裝置 | |
KR102263417B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 | |
CN110660635B (zh) | 工艺腔室和半导体处理设备 | |
KR100727263B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 그 구동 방법 | |
KR20100121980A (ko) | 플라즈마 도핑 장비의 웨이퍼 모니터링 장치 및 방법 | |
CN117832055A (zh) | 下电极系统及半导体工艺设备 | |
JP2005310945A (ja) | 半導体製造装置およびウェハの静電吸着方法・除電方法 | |
US11881375B2 (en) | Common substrate and shadow ring lift apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |